KR20160084293A - 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물 - Google Patents

방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20160084293A
KR20160084293A KR1020150181233A KR20150181233A KR20160084293A KR 20160084293 A KR20160084293 A KR 20160084293A KR 1020150181233 A KR1020150181233 A KR 1020150181233A KR 20150181233 A KR20150181233 A KR 20150181233A KR 20160084293 A KR20160084293 A KR 20160084293A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
acrylic copolymer
copolymer resin
filler
weight
Prior art date
Application number
KR1020150181233A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101705229B1 (ko
Inventor
유광현
서윤희
편승용
백형준
Original Assignee
에스케이씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이씨 주식회사 filed Critical 에스케이씨 주식회사
Priority to KR1020150181233A priority Critical patent/KR101705229B1/ko
Publication of KR20160084293A publication Critical patent/KR20160084293A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101705229B1 publication Critical patent/KR101705229B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J133/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09J7/0239—
    • C09J7/026—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

본 발명은 전자소자 등에서 발생하는 열의 방출을 위한 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물에 관한 것으로서, 상기 방열 점착 테이프 및 방열 시트는 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하는 점착층을 포함하여, 열전도도가 우수하면서도 박막의 구현이 가능하다.

Description

방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물 {HEAT-DISSIPATION ADHESIVE TAPE, HEAT-DISSIPATION SHEET AND COMPOSITION USED IN THE PREPARATION THEREOF}
본 발명은 전자소자 등에서 발생하는 열의 방출을 위한 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물에 관한 것이다.
최근 전자소자는 경박단소화 및 다기능화에 따라 고집적화되면서 발열이 증가하여 이에 대한 대책이 요구되고 있다. 특히 전자소자 내에 발생하는 열을 방출시키는 것은 소자의 신뢰성 및 수명과 밀접한 관련이 있어 중요하다. 이에 따라 종래에 방열팬, 방열핀, 히트파이프 등의 다양한 방열 기구들이 개발되었고, 또한 방열패드, 방열시트, 방열도료 등의 다양한 방열 소재들도 개발되어 방열 기구를 보조하거나 대체하고 있다.
예를 들어 슬림화가 필수적인 휴대폰 등의 모바일 기기에서는 열을 확산시키는 기능을 통해 칩의 온도를 낮추기에 횡방향 열전도도가 우수한 그라파이트 시트가 활용되고 있다. 그러나 그라파이트 시트는 자체적으로 점착력이 없어서, 점착 테이프를 통해 전자소자에 부착될 수 밖에 없는데, 일반적인 점착 테이프의 경우에는 열전도율이 낮고 열저항이 높아서 방열 성능을 저해하는 요인이 된다.
이에 점착 테이프에 방열 필러 등을 첨가하여 열전도도를 높이는 기술이 연구되고 있으나, 소수성을 갖는 카본계 필러 등이 바인더 수지와의 분산성이 매우 낮은 이유로 고함량으로 충진이 어렵고 박막 구현이 어려운 문제가 있었다. 또한 이를 해결하기 위해 점착 테이프를 두껍게 하면서 입경이 큰 방열 필러를 사용할 경우, 겉보기 밀도가 높아 고함량의 충진이 가능하지만, 두께가 두꺼워질수록 열저항이 커져서 방열 성능을 저해하는 요인이 되었다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 점착 테이프에 사용되는 바인더 수지 등을 조절하여 방열 필러의 분산성을 향상시켜 고함량 충진을 가능하게 함으로써, 열전도율이 우수하면서도 박막 두께를 갖는 점착 테이프의 제공이 가능함을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
한국 등록특허 제10-1465580호 (2014.11.26.)
따라서, 본 발명의 목적은 열전도도가 우수하면서도 박막의 구현이 가능한 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은 점착층을 포함하는 점착 테이프로서, 상기 점착층이 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하고, 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 점착 테이프를 제공한다.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 그라파이트 시트, 및 상기 그라파이트 시트의 일면에 형성된 점착층을 포함하는 방열 시트로서, 상기 점착층이 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하되, 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 시트를 제공한다.
상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하되, 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 점착 조성물 또는 방열 재료를 제공한다.
상기 방열 점착 테이프는 방열 필러를 포함하면서 이의 점착층에 사용되는 바인더 수지의 극성을 높임으로써 방열 필러의 분산성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 상기 점착층 내에 고함량의 방열 필러 충진이 가능하여 열전도도가 우수하면서도 5㎛ 이하의 두께의 박막 구현이 가능하다. 이에 따라 상기 점착 테이프를 이용하여 제조된 방열 시트는 전자소자 등의 발열 제품의 표면에 부착되어 우수한 방열 성능을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방열 점착 테이프의 단면도의 예시이다.
도 2는 본 발명에 따른 방열 시트의 단면도의 예시이다.
이하 본 발명에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면에서는 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 또한 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
상기 방열 점착 테이프는 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하는 점착층을 포함한다.
이하 각 성분별로 구체적으로 설명한다.
상기 아크릴 공중합 수지는 15 이상의 산가(acid value)를 갖는다. 아크릴 공중합 수지의 산가가 15 이상일 때, 카본계 필러와 같은 비극성의 방열 필러를 아크릴 공중합 수지에 분산하더라도 필러와 수지간 극성 차이가 커지게 되어 마이셸(micelle)의 형성을 증대시켜 분산성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 아크릴 공중합 수지의 산가는 15~25의 범위를 가질 수 있다. 산가가 15 이상일 때 점착층을 두께가 5㎛ 이하의 박막으로 형성하더라도 점착력 저하를 방지하는데 유리하고, 산가가 25 이하일 때 유리전이온도(Tg)의 과도한 상승에 따른 탄성 저하를 방지하는데 유리하다.
상기 아크릴 공중합 수지는 단량체 단위로서 탄소수 8~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단위를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 탄소수 8~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단위는 아크릴 공중합 수지의 유리전이온도(Tg)를 효과적으로 낮추어 탄성도를 향상시킬 수 있다. 상기 탄소수 8~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단위는 아크릴 공중합 수지에 총 50 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 65 내지 80 중량%, 또는 60 내지 70 중량%의 함량(아크릴 공중합 수지의 중량 기준)으로 포함될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 아크릴 공중합 수지는 단량체 단위로서 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단위를 포함할 수 있다.
상기 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단량체 단위는 아크릴 공중합 수지에 총 15 내지 45 중량%, 25 내지 45 중량%, 30 내지 45 중량%, 또는 30 내지 40 중량%의 함량(아크릴 공중합 수지의 중량 기준)으로 포함될 수 있다.
(메트)아크릴계 수지는 이를 구성하는 (메트)아크릴레이트 단위의 탄소수에 따라 유리전이온도(Tg)가 달라지며, 탄소수 2~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단량체 또는 탄소수 8~12의 알킬기를 갖는 메타크릴계 단량체로부터 얻은 수지의 Tg가 가장 낮으므로, 이들 단량체의 Tg 하강 효과가 크다고 볼 수 있다. 그 중에서도 특히 탄소수 4~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단위의 Tg 하강 효과가 가장 우수하다.
아울러, 아크릴 공중합 수지의 산가를 높이기 위해서는 긴 사슬의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단위가 골격을 이룸으로써 이의 곁가지로 많은 아크릴산 단위가 결합하도록 하는 것이 바람직한데 아크릴산 단위는 수지의 Tg를 증가시켜 탄성을 저하시키므로, 이런 관점에서 볼 때 탄소수 8~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단위, 특히 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트 단위는 긴 사슬의 알킬기를 가져서 많은 아크릴산 단위와 결합할 수 있으면서도 아크릴산 단위에 따른 Tg 증가를 억제하는 효과가 크므로 바람직하다.
상기 아크릴 공중합 수지는 아크릴산(AA) 단위를 더 포함할 수 있다. 상기 아크릴산 단위는 아크릴 공중합 수지의 산가를 높이고 점착력을 향상시키는 역할을 한다. 바람직하게는 상기 아크릴산 단위는 아크릴 공중합 수지에 12~17 중량%의 함량(아크릴 공중합 수지의 중량 기준)으로 포함할 수 있다. 아크릴산 단위 함량이 12 중량% 이상일 때 아크릴 공중합 수지의 산가를 높여 방열 필러의 분산도와 점착층의 점착력을 향상시키는데 유리하고, 아크릴산 단위 함량이 17 중량% 이하일 때 아크릴 공중합 수지의 유리전이온도의 과도한 상승에 따른 탄성 저하를 방지하는데 유리하다.
또한, 상기 아크릴 공중합 수지는 부틸아크릴레이트(BA) 단위를 더 포함할 수 있다. 상기 부틸아크릴레이트 단위는 아크릴 공중합 수지의 유리전이온도를 낮추면서 입체방해(steric effect)가 적어 점착층 표면에 관능기(-COOH 등)의 분포를 늘릴 수 있다. 바람직하게는 상기 부틸아크릴레이트 단위는 아크릴 공중합 수지에 5 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량%의 함량(아크릴 공중합 수지의 중량 기준)으로 포함될 수 있다.
상기 아크릴 공중합 수지는 -40℃ 내지 -15℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 아크릴 공중합 수지는 -30℃ 내지 -15℃, 보다 바람직하게는 -25℃ 내지 -20℃의 Tg를 가질 수 있다.
상기 아크릴 공중합 수지는 중량평균분자량(Mw)이 대략 15만 내지 25만 g/mol일 수 있다. 분자량이 15만 g/mol 미만인 경우, 필러 분산 이후에 탄성이 저하되어 점착층의 형성이 어려울 수 있고, 25만 g/mol 초과인 경우, 필러 분산 이후에 점착성(tack)이 저하될 수 있다.
상기 방열 필러는 카본계 필러일 수 있다. 구체적으로, 상기 방열 필러는 다이아몬드, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 그라파이트, 카본블랙, 카본파이버, 플러렌(fullerene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 필러일 수 있다
필러가 수지에 분산된 조성물에 있어서 열전도도를 상승시키기 위해서는, 수지의 열전도를 향상시키거나, 필러의 충진율(밀도)를 향상시키거나, 필러의 열전도도를 향상시키는 방식을 채용할 수 있는데, 아래 수학식 1(effective medium equation)에서 보듯이 필러의 충진율을 향상시키는 것이 필러의 열전도도를 향상시키는 것보다 조성물의 열전도도를 더욱 향상시킬 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 식에서, λc, λm 및 λp 는 각각 조성물, 수지 및 필러의 열전도도 계수이고, Vp는 필러의 부피 분율이다.
그러나 카본계 필러와 같은 일반적인 방열 필러의 경우 겉보기 밀도가 낮아서 충진율을 높이는데 한계가 있다. 이에 따라, 필러의 비표면적을 조절하여 겉보기 밀도를 향상시킬 수 있으며, 예를 들어, 300 ㎡/g 이하의 BET 비표면적을 갖는 필러를 사용할 수 있다. 그러나 필러의 BET 비표면적이 80 ㎡/g 미만일 경우에는 두께 5㎛ 이하로 필러 용액을 코팅시에 돌기가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 필러는 80~300 ㎡/g 범위의 BET 비표면적을 가지는 것이 바람직하다.
상기 방열 필러는 상기 점착층에 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상, 바람직하게는 20 중량% 이상으로 포함된다. 예를 들어, 상기 방열 필러는 상기 점착 조성물에 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15~50 중량%, 15~40 중량%, 15~30 중량%, 20~50 중량%, 20~40 중량%, 20~30 중량% 등으로 포함될 수 있다. 일반적으로 박막 점착층(예를 들어 두께 3~15㎛)에서는 방열 필러의 충진율을 15중량% 이상으로 높이기 어렵지만, 상기와 같이 본 발명의 방열 점착 테이프는 박막이면서도 고함량의 충진이 가능하다.
상기 분산제는 비이온성 계면활성제일 수 있다.
구체적으로, 상기 분산제는 올레산(oleic acid)으로부터 유도된 단위를 포함하는 비이온성 계면활성제일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 분산제는 폴리소르베이트 계열의 화합물로서, 올레산으로부터 유도된 단위를 포함하는 계면활성제일 수 있다.
상기 분산제는 분자량, 예를 들어 중량평균분자량이 약 500~3000 g/mol일 수 있다.
이와 같은 분산제는 조성물의 분산성을 향상시키며, 단단한 마이셸을 형성하여 분산 안정성을 높이고, 분산 후 재응집이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
상기 분산제는 상기 아크릴 공중합 수지 및 방열 필러의 합계 중량 100 중량부에 대해 0.05~5 중량부, 보다 바람직하게는 0.1~3 중량부로 사용될 수 있다.
상기 방열 점착 테이프는 상기 점착층으로만 이루어진 무(無)기재 타입의 단층 구조를 가질 수 있다.
다른 예로서, 상기 방열 점착 테이프는 상기 점착층의 일면에 형성된 기재층을 추가로 구비하는 기재 타입의 테이프일 수 있다. 또는, 상기 방열 점착 테이프는 상기 점착층이 기재층의 양면에 형성된 양면 점착 테이프일 수 있다.
또 다른 예로서, 도 1을 참조하여, 상기 방열 점착 테이프는 상기 점착층(110)의 일면 또는 양면에 이형 필름을 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 점착층(110)의 일면에 제 1 이형 필름(121)을 구비하고, 타면에 제 2 이형 필름(122)을 구비할 수 있다.
상기 이형 필름은 통상적인 실리콘계 이형 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 이형 필름(121) 및 제 2 이형 필름(122)은 박리력이 서로 다를 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 이형 필름(121) 및 제 2 이형 필름(122)으로서 각각 중박리 필름과 경박리 필름을 사용할 수 있다.
상기 방열 점착 테이프는 점착층의 두께가 3~15㎛일 수 있고, 구체적으로 3~12㎛, 보다 구체적으로 4~10㎛일 수 있다. 이와 같이 상기 방열 점착 테이프는 방열 필러가 고함량으로 충진됨에도 상기와 같은 박막으로 구현될 수 있다.
상기 점착층은 Netzsch사 LFA 측정장비로 열전도도 측정시 0.6 W/mK 이상, 예를 들어 0.6~1.0 W/mK, 0.6~0.8 W/mK, 또는 0.6~0.7 W/mK의 열전도를 가질 수 있다. 또한 상기 점착층은 일반 아크릴계 점착 테이프 대비 6배 이상의 열전도도를 가질 수 있다.
상기 점착층은 (건막 기준) 밀도가 1.19 g/cc 이상, 예를 들어 1.19~1.35 g/cc일 수 있다. 상기 점착층은 (건막 기준) 밀도가 1.25 g/cc 이상, 예를 들어 1.25~1.35 g/cc일 수 있다.
상기 점착층은 0.3~0.7 kgf/in의 점착력을 가질 수 있고, 예를 들어 점착층의 두께가 5㎛인 경우에 상기 점착력을 가질 수 있다. 상기 방열 점착 테이프는 85℃에서 1개월 이상 방치시에도 초기 점착력의 저하가 최소화되는 내열성을 가질 수 있다.
상기 방열 점착 테이프는 IC 칩 등의 표면에 부착되어 온도를 하강시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 점착 테이프는 피부착면의 온도를 2℃ 이상 하강시킬 수 있다.
따라서 상기 점착 테이프는 IC 칩 등의 전자 소자의 방열 시트의 재료로서 사용될 수 있다. 상기 점착 테이프는 그라파이트 시트 등의 방열 소재를 이용한 방열 시트의 점착층으로 활용될 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명은 또한 그라파이트 시트(130), 및 상기 그라파이트 시트(130)의 일면에 형성된 점착층(110)을 포함하는 방열 시트로서, 상기 점착층(110)이 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하되, 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 시트를 제공한다.
상기 방열 시트는 상기 점착층을 매개로 전자소자 등의 발열 제품의 표면에 부착될 수 있다. 이때 상기 점착층은 열전도도가 우수하기 때문에 발열 제품의 표면 열을 효과적으로 그라파이트 시트로 효과적으로 전달할 수 있고, 또한 점착층 자체로도 방열 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 상기 점착층은 박막으로 제조가 가능하기 때문에 방열 시트의 전체 두께를 증가시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 점착층은 점착력이 우수하기 때문에 가혹한 환경에서도 방열 시트의 제품에 대한 부착력이 잘 유지될 수 있다.
상기 그라파이트 시트로는 인조 그라파이트 시트 또는 천연 그라파이트 시트가 가능하다. 상기 그라파이트 시트는 두께가 17~500㎛ 범위일 수 있다.
상기 방열 시트는 상기 그라파이트 시트(130)의 타면에 추가적인 기능층을 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 시트는, 그라파이트 시트(130)의 타면에 형성된 방열기능이 없는 일반 점착층(140), 인쇄층(150), 및/또는 기재 필름층(160)을 더 구비할 수 있다. 또한, 양 외곽면 중 적어도 한 면에 이형 필름(121)을 더 구비할 수 있다.
상기 이형 필름(121)은 통상적으로 사용되는 실리콘계 등의 이형 물질을 포함할 수 있으며, 두께가 10~30㎛ 범위일 수 있다.
상기 일반 점착층(140)은, 통상적으로 점착층에 사용되는 고분자 수지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 아크릴계 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 점착층은 열경화성 고분자 수지 및/또는 UV경화성 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상기 인쇄층(150)은 인쇄증착층은 데코레이션 기능을 위해 색상, 도안, 문양 등이 인쇄 또는 증착된 층을 의미한다. 상기 인쇄층은 인쇄 또는 증착에 의해 형성될 수 있다. 또는 상기 인쇄층으로서 블랙 PET 필름을 사용할 수도 있다.
상기 기재 필름층(160)으로는 통상적으로 사용되는 폴리에스터 필름 등이 가능하며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 고분자 수지를 포함하는 투명한 필름층일 수 있다. 상기 기재 필름층은 두께가 10~30㎛ 범위일 수 있다.
상기 점착 테이프는 점착 조성물을 이용하여 점착층을 성형함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 점착층은 점착 조성물을 이형 필름 상에 도포하고 건조시켜 형성됨으로써, 상기 점착 테이프가 무기재 타입으로 제조될 수 있다. 또는 상기 점착층은 기재층 상에 점착 조성물을 도포하고 건조시켜 형성됨으로써, 상기 점착 테이프가 기재 타입으로 제조될 수 있다. 상기 점착층의 도포 방식은 마이크로 그라비아 코팅 방식 등을 이용할 수 있다.
상기 방열 점착 테이프 및 방열 시트의 제조에 사용되는 점착 조성물은 (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지; (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및 (c) 분산제를 포함하며, 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함한다.
상기 점착 조성물을 구성하는 성분 (a) 내지 (c)에 대한 구체적인 설명은 앞서 예시한 바와 같다.
상기 점착 조성물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매의 구체적인 예로는 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 아이소프로필알콜(IPA) 등을 들 수 있고, 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 용매는 상기 점착 조성물의 고형분 함량이 25~50중량%, 보다 바람직하게는 20~40중량%가 되도록 포함될 수 있다.
상기 점착 조성물은 고형분 40중량% 기준으로 1000~3000 cps의 점도를 가질 수 있다.
상기 점착 조성물은 방열 점착 테이프의 제조 외에도 방열 도료 등의 다양한 분야 및 용도에 방열 재료로서 사용될 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단 하기 실시예는 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되지는 않는다.
제조예: 아크릴 공중합 수지의 제조
반응기에 하기 표 1에 기재된 조성으로 단량체들을 투입하고 혼합하였다. 이후 상기 단량체 혼합물 100 중량부 대비 개시제로서 AIBN(2,2'-azobis(isobutyronitrile))을 0.07 중량부를 반응기에 투입하되, 총 투입량의 14%를 초기에 투입하고, 나머지량을 반응 종결시까지 순차적으로 투입하였다. 반응기 온도를 80℃로 조절하고 4시간 동안 공중합 반응시켰다.
반응이 종결된 후 수득한 공중합 수지에 대해 산가(acid value) 및 유리전이온도(Tg)를 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
구 분 단량체 성분 (중량%) 물성
2-EHMA 2-EHA M BA AA 산가 Tg(℃)
수지 1 31 0 42 15 12 15 -12
수지 2 0 38 42 15 5 6 -29
수지 3 0 38 35 15 12 15 -23
수지 4 0 33 35 15 17 23 -15
수지 5 0 30 38 15 17 23 -17
수지 6 0 27 38 15 20 27 -11
비교군 0 15 0 80 5 6 -33
2-EHMA: 2-에틸헥실메타크릴레이트
2-EHA: 2-에틸헥실아크릴레이트
M: 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트
BA: 부틸아크릴레이트
AA: 아크릴산
실험예 1: 아크릴 공중합 수지의 평가
앞서 제조된 각각의 아크릴 공중합 수지에 카본계 필러(그래핀 플레이크)를 30중량%의 양(필러가 첨가된 수지의 총 중량 기준)으로 분산시켜 코팅 조성물을 만든 후 테이프 캐스팅하였다. 이후 카본계 필러의 분산 및 응집 상태를 관찰하고, 테이프의 형성 여부 및 점착력의 평가하여 하기 표 2에 정리하였다.
(1) 분산: 아크릴 공중합 수지에 카본계 필러를 분산하는 중에 입도분석기(FOG gauge)를 이용하여 입경 3㎛ 이상의 입자가 발생하는지 확인하였다.
- O: 입경 3㎛ 이상의 입자가 관측되지 않아서 분산성이 우수함.
- X: 입경 3㎛ 이상의 입자가 관측되어서 분산성이 저조함.
(2) 필러 응집: 아크릴 공중합 수지에 카본계 필러의 분산을 마친 후에 입도분석기(FOG gauge)를 이용하여 입경 3㎛ 이상의 입자가 발생하였는지 확인하였다.
(3) 테이프 형성: 아크릴 공중합 수지를 기재 위에 도포하여 도막의 형성을 관찰하였다.
- O: 테이프 형성에 문제가 없음.
- X: 테이프 형성이 용이하지 않음.
(4) 점착력: 두께 38㎛ PET 기재 상에 아크릴 공중합 수지를 코팅하고 1시간 유지 후, 유리판에 부착하고 TA사의 장비를 이용하여 180˚박리강도를 측정하였다.
분산 필러 응집 테이프 형성 점착력 (kgf/in)
수지 1 O 무 X -
수지 2 O 응집 발생 O -
수지 3 O 무 O 0.37
수지 4 O 무 X -
수지 5 O 무 O 0.31
수지 6 O 무 X -
비교군 X 응집 발생 X -
상기 표 2에서 보듯이, 수지 3 및 수지 5의 경우 분산이 우수하였고 카본계 필러가 응집되지 않았으며 점착력이 우수한 테이프로 형성될 수 있었다. 반면 그 외 수지들은 분산이 저조하여 카본계 필러가 응집되거나 탄성이 낮아 테이프로 형성될 수 없었다. 특히 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 아크릴레이트(M)를 포함하지 않는 비교군의 경우 분산이 매우 저조하여 테이프가 형성될 수 없었다.
실시예 1-1 내지 1-6 및 비교예 1: 점착 조성물의 제조
카본계 필러(그래핀 플레이크) 및 분산제(Tween 80)를 용매(에틸아세테이트)에 상기 필러 용액에 하기 표 3에 기재된 중량비로 아크릴 공중합 수지(수지 5)를 가하고 2시간 동안 교반한 뒤, 고형분 농도가 30중량%가 되도록 넣고 2시간 동안 교반하여 필러 용액을 제조하였다. 바스켓 밀 또는 다이노 밀을 통해 필러를 분산시켜, 각각의 조성물을 제조하였다.
실험예 2: 점착 조성물의 평가
상기 실시예 1-1 내지 1-6에서 제조된 점착 조성물에 대해 아래 평가를 수행하여 표 3에 정리하였다.
(1) 점착력: 두께 38㎛ PET 기재 상에 아크릴 공중합 수지를 코팅하고 1시간 유지 후, 유리판에 부착하고 TA사의 장비를 이용하여 180˚박리강도를 측정하였다.
(2) 열전도도: 레이저섬광법(LFA)에 따라 NETZCH사의 LFA467 모델로 열전도도를 측정하였다.
(3) 5㎛ 도막 형성: 점착 조성물에 에폭시 경화제를 넣고 1시간 교반한 뒤 캐스팅하여, 건조 두께 5㎛의 방열 점착 테이프의 형성이 가능한지를 판별하였다.
(4) 입자 재응집: 입도분석기(FOG gauge)를 이용하여 입경 3㎛ 이상의 입자가 발생하였는지 확인하였다.
(5) 4주 보관성: 점착 조성물을 상온에서 4주간 보관한 뒤 하부에 케이크가 형성되는지의 여부를 관찰하였다.
구분 실시예
1-1		 실시예
1-2		 실시예
1-3		 실시예
1-4		 실시예
1-5		 실시예
1-6		 비교예
1
필러 함량 (중량부) 15 20 25 30 35 40 30
수지 함량 (중량부) 85 80 75 70 65 60 70
분산제 적용 적용 적용 적용 적용 적용 미적용
점착력 (kgf/in) 0.66 0.55 0.41 0.3 - - 0.3
열전도도 (W/mK) 0.4 0.45 0.6 0.7 0.85 1 0.7
5㎛ 도막 형성 가능 가능 가능 가능 어려움 어려움 가능
입자 재응집 X X X X X X O
4주 보관성 O O O O O O X
실시예 2: 방열 점착 테이프의 제조
상기 실시예 1-2의 점착 조성물에 에폭시 경화제를 넣고 1시간 동안 교반한 뒤 캐스팅하여, 건조 두께 5㎛의 방열 점착 테이프를 제조하였다.
비교예 2
비교예로서 두께 5㎛의 일반 절연 테이프(DC05S, SKC사)를 사용하였다.
실험예 3: 방열 성능 테스트
그라파이트 시트의 일면에 점착 테이프를 합지하여 방열 시트를 제작한 뒤, 이를 상기 점착 테이프를 매개로 테스트용 칩의 표면에 부착하였다. 상기 점착 테이프로는 상기 실시예 2의 방열 점착 테이프 또는 상기 비교예 2의 일반 절연 테이프가 사용되었다. 상기 그라파이트 시트로는 두께 25㎛의 인조 그라파이트 시트 또는 두께 25㎛의 천연 그라파이트 시트가 사용되었다.
구체적으로, 하기 표 4와 같은 구성으로 방열 시트를 제작한 뒤, 테스트용 칩의 표면에 부착하고, 대기하 25.6℃에서 외기의 영향이 적도록 밀폐된 공간에 배치하였다. 칩에 전원을 연결하여 발열시킨 뒤, 열포화 상태에 달하는 10분 후에 열화상 카메라로 표면 온도를 측정하였다.
이때 칩 표면과 방열 시트의 그라파이트의 표면이 반사가 심하여 열화상 카메라로 온도 측정이 어려운 관계로, 두께 5㎛의 블랙 PET 단면 점착 테이프를 방열 시트의 표면에 붙여 테스트하였다. 또한 동일한 조건에서의 비교를 위해 각 테스트는 모두 동일한 칩을 사용하여 동일 출력 조건으로 수행되었다.
각 방열 시트의 구성 및 온도 측정 결과를 하기 표 4에 정리하였다.
구분 샘플 #0 샘플 #1 샘플 #2 샘플 #3 샘플 #4
그라파이트
시트		 미부착 인조
그라파이트		 천연
그라파이트		 인조
그라파이트		 천연
그라파이트
점착층 미부착 절연 테이프 절연 테이프 방열 테이프 방열 테이프
온도 70.6℃ 55.7℃ 56.8℃ 53.7℃ 54.8℃
상기 표 4에서 보듯이, 방열 시트를 적용하지 않은 칩(샘플 #0)의 표면 온도가 70.6℃인 것과 비교하여 방열 시트를 적용한 샘플 #1~4의 표면 온도가 현저히 하강되었음을 확인하였다.
방열 성능은 인조 그라파이트 시트와 본 발명에 따르는 방열 테이프가 결합된 샘플 #3이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 구체적으로 방열 성능이 샘플 #3 > 샘플 #4 > 샘플 #1 > 샘플 #2의 순으로 우수한 것으로 나타났다.
동일한 종류의 그라파이트 시트를 사용한 샘플들끼리 비교하였을 때 일반 절연 테이프가 도입된 경우보다 본 발명의 방열 테이프가 도입된 경우의 표면 온도가 대략 2℃ 정도 더 하강됨이 확인되었다.
특히 본 발명에 따른 방열 테이프가 도입된 샘플 #4의 경우, 천연 그라파이트 시트를 사용하였음에도, 인조 그라파이트 시트를 사용한 샘플 #1보다 방열 성능이 우수하였다.
110: 방열 점착층,
121: 제 1 이형 필름층,
122: 제 2 이형 필름층,
130: 그라파이트 시트,
140: 일반 점착층,
150: 인쇄층,
160: 기재 필름층.

Claims (14)

  1. 점착층을 포함하는 점착 테이프로서,
    상기 점착층이
    (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지;
    (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및
    (c) 분산제를 포함하고,
    상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 점착 테이프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴 공중합 수지가
    단량체 단위로서 탄소수 8~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단위를 아크릴 공중합 수지의 중량을 기준으로 총 50 내지 80 중량%로 포함하는, 방열 점착 테이프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아크릴 공중합 수지가
    단량체 단위로서 탄소수 9~10의 알킬기를 갖는 1종 이상의 아크릴레이트 단위를 아크릴 공중합 수지의 중량을 기준으로 총 25 내지 45 중량%로 포함하는, 방열 점착 테이프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아크릴 공중합 수지가
    단량체 단위로서 아크릴산(AA) 단위를 아크릴 공중합 수지의 중량을 기준으로 12~17중량%로 더 포함하는, 방열 점착 테이프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 아크릴 공중합 수지가 단량체 단위로서 부틸아크릴레이트 단위를 더 포함하는, 방열 점착 테이프.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 아크릴 공중합 수지가 -40℃ 내지 -15℃의 유리전이온도(Tg)를 갖는, 방열 점착 테이프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착층이 상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 20 중량% 이상 포함하는, 방열 점착 테이프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 방열 필러가 80~300 ㎡/g의 BET 비표면적을 갖는 카본계 필러인, 방열 점착 테이프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산제가 올레산으로부터 유도된 단위를 포함하는 비이온성 계면활성제를 포함하는, 방열 점착 테이프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분산제가 폴리소르베이트 계열의 화합물로서 올레산으로부터 유도된 단위를 포함하는 계면활성제이고, 500~3000 g/mol의 중량평균분자량을 갖는, 방열 점착 테이프.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착층이 3~15㎛의 두께, 0.6 W/mK 이상의 열전도도, 0.3~0.7 kgf/in의 점착력, 및 1.19 g/cc 이상의 밀도를 갖는 무기재 타입의 단층 구조인, 방열 점착 테이프.
  12. 그라파이트 시트, 및
    상기 그라파이트 시트의 일면에 형성된 점착층을 포함하는 방열 시트로서,
    상기 점착층이
    (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지;
    (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및
    (c) 분산제를 포함하되,
    상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 시트.
  13. (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지;
    (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및
    (c) 분산제를 포함하되,
    상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 점착 조성물.
  14. (a) 15 이상의 산가를 갖는 아크릴 공중합 수지;
    (b) 상기 아크릴 공중합 수지에 분산된 방열 필러; 및
    (c) 분산제를 포함하되,
    상기 방열 필러를 상기 아크릴 공중합 수지와 상기 방열 필러의 합계 중량을 기준으로 15 중량% 이상 포함하는, 방열 재료.
KR1020150181233A 2015-12-17 2015-12-17 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물 KR101705229B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150181233A KR101705229B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150181233A KR101705229B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160084293A true KR20160084293A (ko) 2016-07-13
KR101705229B1 KR101705229B1 (ko) 2017-02-09

Family

ID=56505653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150181233A KR101705229B1 (ko) 2015-12-17 2015-12-17 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101705229B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200028178A (ko) * 2018-09-06 2020-03-16 전자부품연구원 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프
KR20200055189A (ko) * 2018-11-12 2020-05-21 주식회사 대현에스티 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프
KR20220043855A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 주식회사 엘지화학 경화성 조성물
WO2022071667A1 (ko) * 2020-09-29 2022-04-07 주식회사 엘지화학 경화성 조성물

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000503009A (ja) * 1995-12-29 2000-03-14 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 極性脂肪親和性感圧性粘着組成物およびそれを用いた医療デバイス
JP2008038103A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Panac Co Ltd 耐熱性粘着剤組成物
KR20110094635A (ko) * 2010-02-17 2011-08-24 그린스타 주식회사 열전도성이 우수한 점착제를 포함하는 방열시트
JP2014218622A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 Dic株式会社 粘着テープ
KR101465580B1 (ko) 2013-06-11 2014-11-26 에스케이씨 주식회사 방열시트

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000503009A (ja) * 1995-12-29 2000-03-14 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 極性脂肪親和性感圧性粘着組成物およびそれを用いた医療デバイス
JP2008038103A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Panac Co Ltd 耐熱性粘着剤組成物
KR20110094635A (ko) * 2010-02-17 2011-08-24 그린스타 주식회사 열전도성이 우수한 점착제를 포함하는 방열시트
JP2014218622A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 Dic株式会社 粘着テープ
KR101465580B1 (ko) 2013-06-11 2014-11-26 에스케이씨 주식회사 방열시트

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200028178A (ko) * 2018-09-06 2020-03-16 전자부품연구원 분산제, 그를 이용한 방열 점착제 및 방열 점착 테이프
KR20200055189A (ko) * 2018-11-12 2020-05-21 주식회사 대현에스티 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프
KR20220043855A (ko) * 2020-09-29 2022-04-05 주식회사 엘지화학 경화성 조성물
WO2022071667A1 (ko) * 2020-09-29 2022-04-07 주식회사 엘지화학 경화성 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR101705229B1 (ko) 2017-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101705229B1 (ko) 방열 점착 테이프, 방열 시트 및 이의 제조에 사용되는 조성물
US7527753B2 (en) Acrylic-based thermally conductive composition and thermally conductive sheet
JP5101862B2 (ja) シート形成性単量体組成物、熱伝導性シート及びその製法
KR101260492B1 (ko) 방열 도료 조성물 및 이를 이용한 방열시트
CN102159633B (zh) 热传导组合物
JP2015531997A (ja) 電子装置の冷却のためのシステム、構造及び材料
CN101815772A (zh) 导热组合物
CN108192536B (zh) 一种uv固化导热压敏胶及其制备方法
JP2011502203A (ja) 熱伝導性接着剤及びこれを使用した接着テープ
TW200908257A (en) Enhanced thermal conducting formulations
KR20160063269A (ko) 점착 조성물 전구체, 점착 조성물 및 그 제조 방법, 점착 시트 및 그 제조 방법, 및 점착 시트를 포함하는 전자 기기
CN105419667A (zh) 导热高粘金属基材双面胶带
US20190023962A1 (en) Materials Including Thermally Reversible Gels
JP2011001452A (ja) 熱伝導性樹脂組成物および熱伝導性フィルム
JP7188070B2 (ja) 放熱絶縁シートおよび該シート硬化物を絶縁層とする積層構造体
WO2022163027A1 (ja) 熱伝導性粘着剤組成物、粘着シートおよびその製造方法
JP2013227546A (ja) 粘着剤組成物および粘着テープ
JP6300004B2 (ja) 熱伝導シート、物品及び電子部材
KR101644743B1 (ko) 열전도성 복합재료 코팅용액, 이의 제조방법 및 이를 이용한 열전도 및 방열 코팅막
JPH11292998A (ja) 熱伝導性シート
JP2005320484A (ja) 熱伝導性組成物および熱伝導性シート
CN113789058B (zh) 一种低应力导热硅胶及其制备方法、电子仪器
JP6795409B2 (ja) 硬化性材料、硬化性材料の製造方法及び積層体
JP2014065801A (ja) アクリル系熱伝導性両面粘着シート及びその製造方法
JP2014218623A (ja) 粘着テープ

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
G15R Request for early opening
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191210

Year of fee payment: 4