KR20170115745A - 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법, 이에 의해 제조된 방열 필름을 포함하는 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법, 이에 의해 제조된 방열 필름을 포함하는 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은, WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식으로 개선하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법을 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조 장치는, 실리콘 이형 PET에 메쉬가 합지되어 이루어진 베이스 필름이 권출되는 권출 롤러;와, 상기 권출 롤러와 이격되어 배치되어 상기 권출 롤러로부터 권출되는 베이스 필름이 권취되는 귄취 롤러;와, 상기 권출 롤러와 권취 롤러 사이에 배치되어 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리를 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포하는 코팅 헤드;와, 상기 코팅 헤드와 권취 롤러의 사이에 배치되어 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 코팅된 슬러리를 건조시키는 드라이 존;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법, 이에 의해 제조된 방열 필름을 포함하는 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 방법 및 장치{OMITTED}
본 발명은 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식으로 개선하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 경제협력권산업 육성사업으로 수행된 연구결과입니다.
(This research was supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE), Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT) through the Encouragement Program for The Industries of Economic Cooperation Region)
일반적으로 컴퓨터, 휴대용 개인단말기, 통신기 등의 전자기기는 기기 내부에서 발생한 과도한 열에너지를 외부로 확산시키지 못해 잔상문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열에너지는 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오동작을 유발하며, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 한다.
특히, 휴대용 전자 기기는 두께가 날로 슬림화되고, 성능은 높아지고 있기 때문에 기기 내부의 각종 회로부품에서 발생되는 열을 외부로 신속하게 방출하여 전자기기가 열에 의해 손상되는 것을 방지해야된다.
따라서 시스템 내부에서 발생한 열에너지를 외부로 방출시키기 위해 방열 시트가 구비된다.
종래 방열 필름은 대한민국 등록특허공보 제10-1558418호에 개시된 바와 같이, 전기 방사방법에 의해 나노 웹 형태로 형성되는 구획층과, 구획층의 일면에 적층되고 열 전도성을 갖는 제1금속층과, 구획층의 타면에 적층되고 전기 전도성을 갖는 제2금속층과, 제1금속층에 적층되는 제1전도성 점착층과, 제2금속층에 적층되는 제2전도성 점착층으로 구성되어, 두께를 얇게 만들면서 열을 방열시키는 기능과 전자파 차폐하는 기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다.
종래 방열 필름을 형성함에 있어서 시트 방식으로 형성하고 있는데, 이는 연속적이지 않아 생산성이 떨어지거나 연속적인 경우 구조가 매우 복잡하게 이루어져 설치 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1558418호
본 발명의 일 측면은, WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식으로 개선하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 권취 롤러에서 실리콘 이형 PET에 카본 메쉬가 합지된 베이스 필름을 권출하고 고분자 수지 및 방열 필러로 이루어진 슬러리를 카본 메쉬에 함침, 건조시킨 다음 실리콘 이형 PET를 제거하여 간편한 방식으로 이용할 수 있는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 진행함으로써, 열전도성 복합 시트를 대량 생산하고 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 베이스 필름에 방열 필름을 부착하는 과정에서 발생할 수 있는 방열 필름의 손상을 방지하는 열전도성 복합 시트의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조 장치는, 실리콘 이형 PET에 메쉬가 합지되어 이루어진 베이스 필름이 권출되는 권출 롤러;와, 상기 권출 롤러와 이격되어 배치되어 상기 권출 롤러로부터 권출되는 베이스 필름이 권취되는 귄취 롤러;와, 상기 권출 롤러와 권취 롤러 사이에 배치되어 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리를 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포하는 코팅 헤드;와, 상기 코팅 헤드와 권취 롤러의 사이에 배치되어 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 코팅된 슬러리를 건조시키는 드라이 존;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 방법은 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 제1권출 롤러;와, 상기 제1권출 롤러의 후단에 배치되어 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 코팅 헤드;와, 상기 코팅 헤드의 후단에 배치되어 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 드라이 존;과, 상기 드라이 존의 후단에 배치되어 방열 필름이 권출되는 제2권출 롤러;와, 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 방열 필름을 코팅하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러와, 상기 제1권출 롤러 및 제2권출 롤러와 이격되어 배치되어 상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 베이스 필름과 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 합지되어 권취되는 귄취 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 방열 필름은, 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 상기 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조 방법은 권취 롤러에서 실리콘 이형 PET에 카본 메쉬가 합지된 베이스 필름을 권출하는 단계와, 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 생성된 슬러리를 도포하는 단계와, 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포된 슬러리를 건조 및 경화하는 단계와, 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포된 슬러리가 건조 및 경화된 베이스 필름을 권취 롤러에 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 방열 필러는, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 고분자 수지는, 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 베이스 필름의 실리콘 이형 PET를 분리하여 재단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 메쉬는 카본 메쉬, PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조방법은, 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계;와, 상기 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계;와, 상기 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계;와, 상기 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 방열 필름이 권출되는 단계;와, 상기 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 방열 필름을 코팅하는 단계;와, 상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조방법은, 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계;와, 상기 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계;와, 상기 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계;와, 상기 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 일면 코팅 열전도성 복합 시트가 권출되는 단계;와, 상기 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 코팅하는 단계;와, 상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트가 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법은 종래의 시트 방식의 제조 공정을 WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식으로 개선하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 제조 장치 및 방법은, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 진행함으로써, 열전도성 복합 시트를 대량 생산하고 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 베이스 필름에 방열 필름을 부착하는 과정에서 발생할 수 있는 방열 필름의 손상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트가 부착된 전자기기 부품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트가 부착된 전자기기 부품의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트(10)는 제1부품(20)과 제2부품(30) 사이에 배치되어 제1부품(20)을 제2부품(30)에 부착하는 역할을 한다.
여기에서, 제1부품(20)과 제1부품(20)은 둘 다 발열부품이 적용될 수 있고, 제1부품(20)은 발열 부품이 적용되고, 제2부품(30)은 전자파 발생부품이 적용될 수 있으며, 제1부품(20) 및 제2부품(30) 중 어느 하나는 발열 및 전자파 발생부품이고, 다른 하나는 히트 싱크 등 방열 부품이 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트(10)는 방열 필름(100)과, 방열 필름(100)의 상면에 부착되는 제1점착수지(210)와, 방열 필름(100)의 하면에 부착되는 제2점착수지(220)와, 제1점착수지(210)의 상면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET(310)와, 제2점착수지(220)의 하면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET(320)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 방열 필름(100)은, 부착의 대상이 되는 전자부품에서 발생되는 열을 최종적으로 잘 발산시키기 위한 구성요소이다.
이러한 방열 필름(100)은, 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러와, 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성되는 메쉬를 포함하여 구성된다.
고분자 수지는 메쉬와의 부착이 매우 강해질 뿐 아니라 가공성, 경제성 및 성형성이 매우 우수하게 된다. 또한, 고분자 수지 내에 방열 필러가 혼합되기 때문에, 방열 효율이 높아지게 된다. 이러한 방열 필러는 평균 입도가 0.1~30㎛의 직경을 가지게 되며, 방열 필름의 두께 등을 고려하면 7㎛가 적정하다 할 것이다.
고분자 수지는, 방열 필러 대비 3~70 중량%로 포함되게 된다. 이 때, 방열 필러가 과중량일 경우, 고분자 수지의 함량이 적게 되어 시트 형성이 어렵게 되고, 반대로 방열 필러의 함량이 적은 경우, 방열 효과가 적어 충분한 방열이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
메쉬는 카본 메쉬 이외에도 PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬를 포함할 수 있으며, 이하 메쉬는 카본 메쉬인 것으로 설명한다.
한편, 방열 필름(100)은 각각 30~1,000㎛의 두께로 제작하게 된다.
제1 및 제2점착수지(210,220)는, 피부착물(전자 부품: 발열원)에 대한 부착력을 제공하기 위한 구성으로서, 본 발명에서 이러한 제1 및 제2점착수지(210,220)는, 점착수지에 도전성 첨가제를 포함할 수 있다. 제1 및 제2점착수지(210,220)는 부착력을 제공하기 위한 요소로 아크릴, 우레탄, 실리콘계 점착수지를 포함할 수 있으며. 도전성 첨가제는 열 전도성과 전기 전도성을 높이고, 전자파 차단 기능을 제공하기 위한 요소로서, 도전성 첨가제는 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2점착수지(210,220)는 필요에 따라서 방열성 첨가제가 도전성 첨가제와 함께 또는 개별적으로 포함될 수 있음은 물론이다.
한편, 제1 및 제2점착수지(210,220)가 시간의 경과에 따라 성능이 저하되거나 건조되는 것을 방지하기 위하여 제1 및 제2실리콘 이형 PET(310,320)가 제1 및 제2점착수지(210,220)에 부착되어 있다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이고, 도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름 제조 장치(40)는 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)이 권출되는 권출 롤러(41);와, 권출 롤러(41)와 이격되어 배치되어 권출 롤러(41)로부터 권출되는 베이스 필름(41a,41b)이 권취되는 귄취 롤러(42);와, 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에 배치되어 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리(43a)를 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포하는 코팅 헤드(43);와, 코팅 헤드(43)와 권취 롤러(42)의 사이에 배치되어 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 코팅된 슬러리(43a)를 건조시키는 드라이 존(44);을 포함하여 구성된다.
권출 롤러(unwind roller)(41)는 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)이 감긴 상태에서 권출 롤러(41) 중심에 위치한 회전축을 기준으로 일방향으로 회전하여 권출 롤러(41) 상에 감긴 베이스 필름(41a,41b)이 풀리도록 하는 역할을 한다.
권출 롤러(41)의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 이러한 권출 롤러(41)는 원통형태일 수 있으며, 원통 중심에 위치한 고정된 회전축을 기준으로 원통이 일방향으로 회전하는 형태일 수 있다.
한편, 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에는 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이의 장력을 일정하게 유지하기 위한 장력 조절장치가 설치될 수 있다.
베이스 필름(41a,41b)은 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어지는데, 이러한 베이스 필름(41a,41b)의 실리콘 이형 PET(41a)는 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에 장력이 존재하는 범위에서 베이스 필름(41a,41b) 의 실리콘 이형 PET(41a)가 끊어지지 않는 범위인 4.5~250㎛의 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b)는 4.5~250㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이와 같이 구성되는 카본 메쉬(41b)는 무게가 비교적 가볍고 가공성이 우수할 뿐 아니라, 열확산성이 매우 우수하다.
또한, 카본 메쉬(41b)가 교차형성되는 것에 의해 폐곡선이 형성되어서 발생되는 효과인 전자파에 대한 와류효과에 의해 전자파를 더욱 효율적으로 차폐하게 된다.
권출 롤러(41)로부터 풀린 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)은 코팅 헤드(43)와 드라이 존(44)을 지난 후 권취 롤러(wind roller)(42) 상에 감기게 된다.
권취 롤러(42)는 권출 롤러(41)로부터 풀린 베이스 필름(41a,41b)을 감을 수 있도록, 권취 롤러(42) 중심에 위치한 회전축을 기준으로 권출 롤러(41)와 동일한 방향으로 회전하는 역할을 한다.
권취 롤러(42)의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 이러한 권취 롤러(42)는 원통형태일 수 있으며, 원통 중심에 위치한 고정된 회전축을 기준으로 원통이 일방향으로 회전하는 형태일 수 있다. 권취 롤러(42)는 권출 롤러(41)와 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
권출 롤러(41)와 권취 롤러(42)는 이격되어 배치되어야 하며, 배치 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42)는 평행선 상에 배치되는 것이 바람직하다.
권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에는 코팅 헤드(43)와 드라이 존(44)이 배치될 수 있다.
코팅 방식은 슬러리의 점도에 따라 다르나 통상적으로 콤마(COMMA) 코팅 방식이나 슬롯 다이(SLOT DIE) 방식으로 코팅하는 것이 바람직하다.
코팅 헤드(43)는 권출 롤러(41)의 후단에 설치되고, 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리(43a)를 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포하는 역할을 한다.
코팅 헤드(43)에서는 방열 필러, 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리(43a)가 저장된다.
이 때, 방열 필러는, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성된다.
고분자 수지는, 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 포함한다.
한편, 용매는, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트, 벤젠, 이소프로필 알콜, 에틸 알콜, 톨루엔, n-부틸알콜, 메틸 알콜, 및 자일렌 등이 이용될 수 있다.
이 때, 입자상 물질인 방열 필러가 보다 잘 분산되도록 분산제를 사용할 수 있다. 즉, 방열 필러, 고부자 수지가 혼합된 용매에 습윤 분산제, 아크릴계 수지, 및 셀룰로오스계 수지 중 적어도 하나의 분산제를, 혼합하여 슬러리(43a)를 생성할 수 있게 된다. 이 때, 슬러리(43a)에 포함되는 방열 필러는 볼밀, 유성밀, 바스켓밀, 플레네터리밀, 및 초음파 분산 중 적어도 하나의 방식으로 분산되게 된다. 이와 같은 분산제를 사용하게 되면, 방열 필러의 입자 표면에 반발력을 주게 되어, 용매가 적게 사용되어도 되고, 건조시간이 짧아지게 된다.
한편, 필러의 침전을 방지하기 위해 침강 방지제를 이용할 수 있다. 침강 방지제는 왁스 또는 아크릴계 고분자 성분이다.
이와 같이 분산제 및 침강 방지제에 의해 잘 혼합된 슬러리(43a)는, 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 붓게 된다. 이와 같은 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬 상에 슬러리(43a)가 도포된 상태에서 드라이 존(44)로 이송되게 된다.
이러한 드라이 존(44)에는 열풍 건조기가 설치되어서, 드라이 존(44)의 온도를 40~200로 높이게 된다. 이에 따라, 베이스 필름에 함침된 슬러리(43a)의 용매가 증발하게 된다. 이러한 용매의 증발을 용이하게 하기 위하여, 드라이 존(44) 내에 토출팬을 구비하여 건조에 의해 발생되는 기체 상태의 용매를 외부로 빨리 빼낼 수 있게 된다.
따라서, 드라이 존(44)을 거치면서 용매가 증발되어 고분자 수지가 경화되어 방열 필름(100)을 형성할 수 있게 된다.
한편 드라이 존(44)의 온도가 40℃ 이하인 경우에는 슬러리(43a)의 건조가 잘 이루어지지 않게 되고, 200℃ 이상인 경우에는, 방열 필름(100) 제조시 부풀림이나 크랙 현상이 다수 발견되게 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 드라이 존(44)은 40~200℃의 온도에서 슬러리(43a)를 건조하게 된다. 특히, 드라이 존(44)의 온도를 롤-투-롤 공정 방향에 따라 40~200℃ 로 점진적으로 올리는 경우, 부풀림이나 크랙 현상을 최대한 줄일 수 있게 된다.
이와 같이 드라이 존(44) 내에서 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포된 슬러리(43a)가 건조되면서, 권취 롤러(42) 상에 감기게 된다. 이와 같이 롤-투-롤 방식으로 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포된 슬러리(43a)가 건조되고 권취 롤러(42) 상에 감기면서 방열 필름(100)을 생성한다.
그 다음, 상기 방열 필름(100)을 상기 베이스 필름(41a,41b)의 실리콘 이형 PET(41a)로부터 분리하여 제조 목적에 따라 적당한 사이즈로 재단되게 된다. 이와 같이 형성된 방열 필름(100)은 도 1의 열전도성 복합 시트의 방열 필름(100)으로 이용될 수 있다.
이러한 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름을 제조 방법적인 측면에서 본다면, 도 4에 도시된 바와 같이, 권취 롤러에서 실리콘 이형 PET에 카본 메쉬가 합지된 베이스 필름을 권출하는 단계(S10)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 생성된 슬러리를 도포하는 단계(S20)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 도포된 슬러리를 건조 및 경화하는 단계(S30)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 도포된 슬러리가 건조된 베이스 필름을 권취 롤러에 권취하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의하면, 방열 필름(100)에 카본 메쉬(41b)가 부착되어서 취성을 높이고, 방열효율을 높이며, 차폐기능이 향상되는 효과를 가지게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 시트 방식의 제조 공정에서 WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식을 통하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 일면 코팅 열전도성 복합 시트 제조 장치(50)는, 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름(51a)이 권출되는 제1권출 롤러(51)와;, 제1권출 롤러(51)와 이격되어 배치되어 제1권출 롤러(51)로부터 권출되는 베이스 필름(51a)이 권취되는 귄취 롤러(52)와;, 제1권출 롤러(51)와 권취 롤러(52) 사이에 배치되어 점착 수지(53a)를 베이스 필름(51a)에 도포하는 코팅 헤드(53)와;, 코팅 헤드(53)와 권취 롤러(52)의 사이에 배치되어 베이스 필름(51a) 상에 코팅된 점착 수지(53a)를 건조시키는 드라이 존(54);과, 드라이 존(54)의 후단에 배치되어 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100)이 권출되는 제2권출 롤러(55)와, 베이스 필름(51a)에 도포된 점착 수지(53a) 상에 방열 필름(100)을 합지하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러(56,57)를 포함하여 구성된다.
코팅 헤드(53)에서는 점착 수지(53a)를 제1권출 롤러(51)에서 권출되는 베이스 필름(51a)의 상면 즉, 실리콘 이형 PET(51a)의 상면에 도포한다. 여기서, 점착 수지(53a)는 아크릴계, 우레탄계 및 실리콘계가 이용될 수 있다.
이렇게 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)는 드라이 존(54)을 거쳐 건조된다.
다음으로, 일면 코팅 열전도성 복합 시트 제조를 위한 방열 필름 형성 공정이 진행되는데, 이때 제2권출 롤러(55)에는 도 3의 권취 롤러(42)에 권취된 방열 필름(100)이 권출되어 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)에 합지된다.
즉, 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)이 실리콘 이형 PET가 제거된 상태로 풀리면서 제1부착용 롤러(56) 쪽으로 이송되고, 드라이 존(54)으로부터 이송된 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)는 제2부착용 롤러(57) 쪽으로 이송되면서, 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)의 상면에 방열 필름(100)이 합지된다.
한 쌍의 부착용 롤러(56,57)는 실리콘 이형 PET(51a)의 이송 경로를 중심으로 소정 간격 이격되게 배치되고, 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)과 드라이 존(54)으로부터 이송된 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)를 가압하여 합지되도록 한다.
그리고, 권취 롤러(52)에는 제1권출 롤러(51)로부터 권출되는 실리콘 이형 PET(51a)에 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)이 부착된 상태로 권취되는데, 이때 권취된 롤은 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하여 점착 수지(53a)가 경화될 수 있도록 한다.
따라서, 이렇게 도 5에 도시된 공정을 마친 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10B)는 도 2b에 도시된 실리콘 이형 PET(310)와, 실리콘 이형 PET(310) 상에 코팅된 점착 수지(210)와, 점착 수지(210) 상에 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100);을 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 제조 방법 측면에서 본다면, 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계(S100);와, 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계(S200);와, 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계(S300);와, 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 방열 필름이 권출되는 단계(S400);와, 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 방열 필름을 합지하는 단계(S500);와, 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조 방법에 따르면, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 진행함으로써, 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 대량 생산하고 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 베이스 필름(51a)에 방열 필름(100)을 합지하는 과정에서 발생할 수 있는 방열 필름(100)의 손상을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 양면 코팅 열전도성 복합 시트 제조 장치(60)는, 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름(61a)이 권출되는 제1권출 롤러(61)와;, 제1권출 롤러(61)와 이격되어 배치되어 제1권출 롤러(61)로부터 권출되는 베이스 필름(61a)이 권취되는 귄취 롤러(62)와;, 제1권출 롤러(61)와 권취 롤러(62) 사이에 배치되어 점착 수지(63a)를 베이스 필름(61a)에 도포하는 코팅 헤드(63)와;, 코팅 헤드(63)와 권취 롤러(62)의 사이에 배치되어 베이스 필름(61a) 상에 코팅된 점착 수지(63a)를 건조시키는 드라이 존(54);과, 드라이 존(54)의 후단에 배치되어 실리콘 이형 PET와, 실리콘 이형 PET 상에 코팅된 점착 수지와, 점착 수지 상에 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 전기 전도성을 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100)을 포함하는 일면 코팅 열전도 복합 시트(10b)가 권출되는 제2권출 롤러(65)와, 베이스 필름(61a)에 도포된 점착 수지(63a) 상에 일면 코팅 열전도 복합 시트(10b)를 코팅하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러(66,67)를 포함하여 구성된다.
코팅 헤드(63)에서는 점착 수지(63a)를 제1권출 롤러(61)에서 권출되는 베이스 필름(61a)의 상면 즉, 실리콘 이형 PET(61a)의 상면에 도포한다. 여기서, 점착 수지(63a)는 아크릴계, 우레탄계 및 실리콘계가 이용될 수 있다.
이렇게 점착 수지(63a)로 도포된 실리콘 이형 PET(61a)는 드라이 존(64)을 거쳐 건조된다.
다음으로, 양면 코팅 열전도성 복합 시트 제조를 위한 방열 필름 형성 공정이 진행되는데, 이때 제2권출 롤러(65)에는 도 5의 권취 롤러(52)에 권취된 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 권출되어 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)에 합지된다.
즉, 제2권출 롤러(65)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 풀리면서 제1부착용 롤러(66) 쪽으로 이송되고, 드라이 존(64)으로부터 이송된 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)는 제2부착용 롤러(67) 쪽으로 이송되면서, 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)의 상면에 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 합지된다.
한 쌍의 부착용 롤러(66,67)는 실리콘 이형 PET(61a)의 이송 경로를 중심으로 소정 간격 이격되게 배치되고, 제2권출 롤러(65)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)와 드라이 존(64)으로부터 이송된 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)를 가압하여 합지되도록 한다.
그리고, 권취 롤러(62)에는 제1권출 롤러(61)로부터 권출되는 실리콘 이형 PET(61a)에 제2권출 롤러(62)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 부착되어 권취되는데, 이때 권취된 롤은 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하여 점착 수지(63a)가 경화될 수 있도록 한다.
따라서, 이렇게 도 7에 도시된 공정을 마친 양면 코팅 열전도성 복합 시트(10B)는 도 2a에 도시된 제1실리콘 이형 PET(310);와, 제1실리콘 이형 PET(310) 상에 코팅된 제1점착 수지(210);와, 제1점착 수지(210) 상에 실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100);과, 방열 필름(100)의 하면에 부착되는 제2아크릴 점착수지(220)와, 제1아크릴 점착수지(210)의 상면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET(310)와, 제2아크릴 점착수지(220)의 하면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET(320)를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조장치 및 방법은 WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식으로 개선하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있게 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10a,10b...열전도성 복합 시트20...제1부품
30...제2부품 40...방열 필름 제조 장치
41a...실리콘 이형 PET 41b...카본 메쉬
41...권출 롤러 42...권취 롤러
43...코팅 헤드 43a...슬러리
44...드라이 존 50...열전도성 복합 시트 제조 장치
100...방열 필름

Claims (10)

  1. 실리콘 이형 PET에 메쉬가 합지되어 이루어진 베이스 필름이 권출되는 권출 롤러;와,
    상기 권출 롤러와 이격되어 배치되어 상기 권출 롤러로부터 권출되는 베이스 필름이 권취되는 귄취 롤러;와,
    상기 권출 롤러와 권취 롤러 사이에 배치되어 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 슬러리를 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포하는 코팅 헤드;와,
    상기 코팅 헤드와 권취 롤러의 사이에 배치되어 상기 베이스 필름의 메쉬 상에 코팅된 슬러리를 건조시키는 드라이 존;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조 장치.
  2. 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 제1권출 롤러;와,
    상기 제1권출 롤러의 후단에 배치되어 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 코팅 헤드;와,
    상기 코팅 헤드의 후단에 배치되어 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 드라이 존;과,
    상기 드라이 존의 후단에 배치되어 방열 필름이 권출되는 제2권출 롤러;와,
    상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 방열 필름을 코팅하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러와,
    상기 제1권출 롤러 및 제2권출 롤러와 이격되어 배치되어 상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 베이스 필름과 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 합지되어 권취되는 귄취 롤러;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열 필름은,
    실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 상기 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 것을 특징으로 하는 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름의 제조 장치.
  4. 권취 롤러에서 실리콘 이형 PET에 메쉬가 합지된 베이스 필름을 권출하는 단계와,
    상기 베이스 필름의 메쉬 상에 방열 필러 및 고분자 수지를 용매에 혼합하여 생성된 슬러리를 도포하는 단계와,
    상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포된 슬러리를 건조 및 경화하는 단계와,
    상기 베이스 필름의 메쉬 상에 도포된 슬러리가 건조 및 경화된 베이스 필름을 권취 롤러에 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열 필러는,
    BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 필름의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고분자 수지는,
    실리콘, 에폭시, 폴리비닐, 아크릴, 폴리 우레탄, 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 실리콘 이형 PET를 분리하여 재단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 메쉬는 카본 메쉬, PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름의 제조 방법.
  9. 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계;와,
    상기 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계;와,
    상기 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계;와,
    상기 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 방열 필름이 권출되는 단계;와,
    상기 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 방열 필름을 합지하는 단계;와,
    상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 롤-투-롤 공정을 이용한 열전도성 복합 시트의 제조 방법.
  10. 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계;와,
    상기 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계;와,
    상기 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계;와,
    상기 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 일면 코팅 열전도성 복합 시트가 권출되는 단계;와,
    상기 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 상기 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 상기 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 합지하는 단계;와,
    상기 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 상기 제2권출 롤러에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트가 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 롤-투-롤 공정을 이용한 양면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조 방법.
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