KR20170131930A - 방열 및 전자파 차폐 조성물 및 복합 시트 - Google Patents

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KR20170131930A
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Abstract

본 발명은 고분자 수지 내에 분산된 코어-쉘 구조의 하이브리드 필러를 포함하고, 이때 상기 코어가 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함하고 상기 쉘이 금속 성분을 포함하는 방열 및 전자파 차폐 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 방열 및 전자파 차폐 필러를 종래보다 적은 양으로 충진하여도 종래와 동등 이상의 방열 및 전자파 차폐 성능을 발휘할 수 있어서, 시트상 성형을 통해 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트로 제공될 수 있다.

Description

방열 및 전자파 차폐 조성물 및 복합 시트{COMPOSITION AND COMPOSITE SHEET FOR DISSIPATING HEAT AND SHIELDING EMI}
본 발명은 방열 및 전자파 차폐 조성물 및 이로부터 성형된 복합 시트에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등의 모바일 기기에는, 무선충전(WPC), 근거리통신(NFC), 마그네틱보안전송(MST) 등의 기능을 실현하기 위한 안테나가 장착되고 있다.
이와 같은 모바일 기기 내부에는 금속 소재의 다른 부품이 존재하고, 기기 내부에 형성되는 교류 자기장이 이러한 금속 부분에 인가될 경우 와전류(eddy current)가 발생하여, 안테나의 성능을 떨어뜨리고 인식 거리를 저하시키는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 고투자율의 자성 시트를 안테나에 인접하여 배치함으로써, 자성 시트가 안테나의 자속을 집속시켜 금속면으로의 자기장 침투와 와전류의 발생을 방지하고 동작 특성을 향상시키고 있다.
또한, 최근 모바일 기기 등의 휴대가 간편하도록 두께가 점차 얇아짐에 따라, 기기에 내장되는 배터리를 포함하는 각종 발열부품에서 발생되는 열과 함께, WPC, NFC, MST 등의 기능이 작동될 때 많은 열이 발생하고 있다. 이와 같은 열에 의해 기기의 효율이나 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위해, 이들 기기에는 그라파이트 등의 소재를 이용한 방열 시트가 사용되고 있다.
따라서, 최근 모바일 기기에는 고분자형 자성 시트(PMS) 등의 자성 시트에 그라파이트 시트 등의 방열 시트를 합지하여 복합 시트의 형태로 적용하려는 시도가 활발하다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 제2008-053383호는 고분자형 자성 시트에 접착성의 수지를 포함시켜 접착성을 갖도록 제작함으로써, 별도의 접착층 없이 그라파이트 시트와 합지시켜 복합 시트를 제조하고 있다. 그러나, 상기 종래 기술에서는 그라파이트 시트에 보호 필름이 필요하고, 복합 시트를 모바일 기기 등에 부착하거나 떼어내기 위해 구부릴 때 그라파이트 시트와 고분자형 자성 시트간의 층분리가 발생하거나 그라파이트 시트에 주름이 발생할 우려가 있다.
이를 고려하여 최근 바인더 수지에 자성 입자와 그라파이트 입자를 함께 분산시킨 뒤 시트상 성형함으로써, 방열 기능과 자성 특성을 단일 시트로 구현하려는 시도가 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 복합 시트에서 방열 기능과 자성 특성이 충분히 발휘되기 위해서는 고함량의 충진이 필요한데, 이 경우 시트 물성이 저하될 수 있고 분산 공정에서 열이 발생하여 제조가 어렵다.
이에, 본 발명자들이 연구한 결과, 필러를 종래보다 적은 양으로 충진하여도 종래와 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있는 조성물 및 복합 시트를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
일본 공개특허공보 제2008-053383호
본 발명은 방열 및 전자파 차폐 필러를 종래보다 적은 양으로 충진하여도 종래와 동등 이상의 방열 및 전자파 차폐 성능을 발휘할 수 있는 조성물, 및 이로부터 성형된 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 하이브리드 필러를 포함하고, 상기 하이브리드 필러가 코어-쉘 구조를 가지며, 이때 상기 코어가 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함하고, 상기 쉘이 금속 성분을 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방열 및 전자파 차폐 조성물로부터 시트상 성형된, 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트를 제공한다.
본 발명의 방열 및 전자파 차폐 조성물은 열전도의 메커니즘이 동일한 성분들로 구성된 코어-쉘 구조를 갖는 하이브리드 필러로 인해 우수한 방열 특성을 가질 수 있다.
또한, 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함하는 코어 상에 1층 또는 2층 이상의 금속 쉘을 코팅함으로써 자성 특성을 극대화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 조성물은 방열 및 전자파 차폐 필러를 종래보다 적은 양으로 충진하여도 종래와 동등 이상의 방열 및 전자파 차폐 성능을 발휘할 수 있어서, 시트상 성형을 통해 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트로 제공될 수 있다.
본 발명의 방열 및 전자파 차폐 조성물은 고분자 수지, 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 하이브리드 필러를 포함하고, 상기 하이브리드 필러가 코어-쉘 구조를 가지며, 이때 상기 코어가 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함하고, 상기 쉘이 금속 성분을 포함한다.
일례에 따르면, 상기 조성물은 상기 하이브리드 필러를, 하이브리드 필러와 고분자 수지의 합계 100 중량부 대비, 40~80 중량부로 포함할 수 있다. 다른 예에 따르면, 상기 조성물은 상기 하이브리드 필러를, 하이브리드 필러와 고분자 수지의 합계 100 중량부 대비, 60~70 중량부로 포함할 수 있다.
이하 각 구성요소별로 구체적으로 설명한다.
상기 하이브리드 필러는 방열 성분과 자성 성분을 동시에 함유함으로써, 조성물이 방열 기능과 자성 특성을 함께 발휘하도록 한다.
상기 하이브리드 필러는 코어-쉘 구조를 갖는다. 즉, 상기 하이브리드 필러는 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 쉘을 포함한다.
일반적인 코어-쉘 구조에 있어서, 코어와 쉘 간의 계면에 의해 열저항이 발생하게 된다. 따라서, 열저항을 최소화하기 위해 열전도의 메커니즘이 동일한 성분들로 코어와 쉘을 구성할 필요가 있다. 다이아몬드를 제외한 열전도성의 카본계 물질들은 포논 및 전자의 이동에 의해 열전도성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 하이브리드 필러의 코어를 플레이크 형상의 카본계 입자로 구성하고, 상기 코어를 금속 성분의 쉘로 코팅하여, 코어-쉘 간에도 우수한 열전도성을 발휘할 수 있다.
상기 하이브리드 필러는 상기 코어 25~60중량% 및 상기 쉘 40~75 중량%를 포함할 수 있다. 또는, 상기 하이브리드 필러는 상기 코어 30~50 중량% 및 상기 쉘 50~70 중량%를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 필러는 플레이크 형상을 가질 수 있다.
또한 상기 하이브리드 필러는 D50기준 1~20㎛의 범위, 2~10㎛의 범위, 또는 3~8㎛의 범위의 입경을 가질 수 있다.
상기 바람직한 범위와는 달리, 입경이 너무 클 경우 조성물 코팅시 돌기가 발생할 수 있고, 입경이 너무 작을 경우 접촉저항이 커져서 열전도도나 전기전도도가 저하될 수 있다.
상기 코어는 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함한다.
바람직하게는 상기 코어는 플레이크 형상의 카본계 입자로 이루어진다.
상기 카본계 입자는 플레이크 형상, 즉 장경과 단경의 차이가 큰 이방성 형상을 갖는다. 이와 같이 카본계 입자가 플레이크 형상일 경우, 하이브리드 필러도 플레이크 형상을 갖게 되어, 필러의 부피 충진률 대비 열저항이나 전기저항이 줄어들기 때문에 방열성능이나 전기전도도 특성이 보다 향상될 수 있다.
바람직하게는, 상기 플레이크 형상의 카본계 입자는 그라파이트 입자일 수 있다. 그라파이트는 육각의 탄소 고리가 평면 상에서 그물 형태로 연결된 층구조가 겹겹이 적층된 플레이크 형상을 가진다.
한편, 플레이크 형상이 아닌 카본계 물질들, 예를 들어 탄소나노튜브(CNT)는 밀도가 낮아 고충진이 어렵고, 하이브리드 필러의 단위 부피당 접촉점이 너무 많아 계면열저항, 계면전기저항 등이 커지는 문제가 발생하여 열전도도나 전기전도도를 크게 향상시키지 못한다. 또한, 그래핀의 경우 플레이크 형상으로 가공될 수는 있으나, 얇은 두께로 인해 가공 및 성형이 어렵다.
상기 그라파이트 입자는 천연 그라파이트 입자 또는 인조 그라파이트 입자일 수 있다. 예를 들어, 상기 천연 그라파이트 입자는 결정질의 천연 그라파이트인 인상 그라파이트 입자일 수 있고, 상기 인조 그라파이트 입자는 폴리이미드(PI)의 탄소화 및 그라파이트화를 통해 얻은 입자일 수 있다. 이 중 인조 그라파이트 입자가 천연 그라파이트 입자보다 열전도율이 높아 바람직하다.
상기 쉘은 금속 성분을 포함한다.
상기 금속 성분은 고전도성의 금속 성분인 것이 전자파 차폐 특성 면에서 좋으며, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 쉘은 상기 코어의 외면을 둘러싸며, 1층이거나 또는 2층 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 필러는 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 2층 이상의 쉘을 포함할 수 있고, 이때 상기 쉘을 구성하는 층들이 각각 상이한 금속 성분을 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 코어가 플레이크 형상의 그라파이트 입자를 포함하고, 상기 하이브리드 필러가 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 2층의 쉘을 포함하고, 쉘을 구성하는 층들 중, 코어와 접하는 중간층이 구리(Cu)를 포함하고, 외곽층이 은(Ag)을 포함하며, 이때 상기 그라파이트 입자, 구리 및 은의 중량비가 40~50 : 40~50 : 5~15일 수 있다.
상기 쉘은 상기 코어의 외면을 둘러싸도록 무전해 도금 방식으로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 필러가 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 2층 이상의 쉘을 포함하고, 상기 쉘을 구성하는 층들이 각각 상이한 금속 성분을 포함하며, 이때 상기 쉘들은 상기 코어의 외면을 둘러싸도록 무전해 도금 방식으로 형성된 것일 수 있다.
상기 하이브리드 필러는 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(1) 플레이크 형상의 카본계 입자 및 분산제를 물에 넣고 분산시키는 단계;
(2) 수분산된 카본계 입자를 산 등으로 처리하여 활성화시키는 단계; 및
(3) 활성화된 입자를 도금 용액에 침지시켜 무전해 도금 시키는 단계.
이때 상기 무전해 도금은 1회 또는 2회 이상 수행할 수 있다. 그 결과 카본계 입자로 구성된 코어의 외면이 1층 또는 2층 이상의 쉘로 코팅될 수 있다.
상기 도금의 속도는, 도금 용액의 농도가 진할수록 또한 pH가 높을수록 더 빠를 수 있다. 또한, 상기 쉘의 두께는 도금 시간이 길수록 더 두꺼워질 수 있다.
상기 무전해 도금 시에, 빠른 석출로 인해 금속염끼리 응집되는 것을 방지하기 위해, 도금 용액을 약산성(예: pH 4~6)으로 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에서 고분자 수지는 하이브리드 필러를 분산시키는 매트릭스 역할을 하며, 하이브리드 필러가 이탈하지 않도록 기능한다.
상기 고분자 수지는 아크릴계 수지일 수 있으며, 구체적으로 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 및 우레탄계 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자 수지는 20만 내지 200만 g/mol의 범위, 30만 내지 150만 g/mol의 범위, 또는 50만 내지 120만 g/mol의 범위의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 바람직한 범위와는 달리, 고분자 수지의 분자량이 너무 작을 경우 공정상 재작업성(rework)이 좋지 않을 수 있고, 분자량이 너무 클 경우 점착력 저하와 기포 혼입이 발생할 수 있다.
또한 상기 고분자 수지는 -35℃ 내지 -25℃의 범위, -33℃ 내지 -25℃의 범위, 또는 -30℃ 내지 -25℃의 범위의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 상기 바람직한 범위와는 달리, 유리전이온도가 너무 낮을 경우 찐문제(타발시 점착제층 끝부분이 칼날에 붙어 떨어져나가 공정을 오염시키는 현상)가 발생하거나 재가공성(rework)이 좋지 않을 수 있고, 너무 높을 경우에는 하이브리드 필러를 배합한 후에 딱딱해져 점착 성능이 구현되기 어려울 수 있다.
바람직한 일례로서, 상기 고분자 수지는 20만 내지 200만 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 및 -35℃ 내지 -25℃의 유리전이온도를 가질 수 있다. 또한, 이때 상기 고분자 수지는 아크릴계 수지일 수 있다.
또한 본 발명의 방열 및 전자파 차폐 조성물은, 그 외에도 경화제, 분산제, 흐름조절제, 용매 등을 더 포함할 수 있다.
상기 경화제는 조성물이 복합 시트 등으로 제작될 때 고분자 수지를 경화시키는 역할을 한다.
바람직하게는, 상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 이소시아네이트계, 에폭시계, 아지리딘계 및 금속킬레이트계 경화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이소시아네이트계 화합물은 유전율이 낮은 고분자 수지의 경화에 적합하며, 고분자 수지의 점착성을 크게 낮추지 않는다는 장점이 있다.
상기 경화제는 고분자 수지 100 중량부에 대해 0.3 내지 2 중량부의 범위, 또는 0.5 내지 1 중량부의 범위의 양으로 사용될 수 있다.
상기 분산제는 고분자 수지 내에 하이브리드 필러의 분산을 용이하게 한다.
예를 들어, 지방족의 분산제를 사용할 경우, 표면에 금속 성분을 갖는 하이브리드 필러의 분산을 용이하게 할 수 있다.
상기 분산제는 하이브리드 필러 100 중량부에 대해 0.1 내지 3중량부의 범위, 또는 1 내지 2 중량부의 범위의 양으로 사용될 수 있다.
상기 흐름조절제는 조성물의 흐름성을 조절하는 역할을 한다.
바람직하게는, 상기 흐름조절제는 우레아(urea)계 화합물을 사용하여, 비중이 높은 하이브리드 필러의 침강을 방지할 수 있다.
일례로서, 상기 방열 및 전자파 차폐 조성물은 상기 고분자 수지 내에 분산된 우레아계 화합물을 더 포함하고, 이때 상기 우레아계 화합물을 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 2 중량부의 범위, 또는 1 내지 1.5 중량부의 범위의 양으로 포함할 수 있다.
상기 용매는 조성물의 점도를 조절하는 역할을 한다.
상기 용매로는 이소프로필알콜(IPA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 에틸아세테이트(EA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 사용할 수 있다.
용매의 첨가량이 높을수록 점도가 낮아지고 입자의 침강 속도가 빨라지고, 용매의 첨가량이 적을수록 점도는 높아지나 분산 공정에서의 안정성이 떨어질 수 있으므로, 이를 고려하여 조성물에 용매가 적정량 첨가될 수 있다.
예를 들어 상기 용매는, 조성물 내 고형분 함량이 30~50 중량%의 범위, 또는 35~45 중량%의 범위가 되도록 조성물에 첨가될 수 있다.
상기 방열 및 전자파 차폐 조성물은 700~1500 cps의 범위, 800~1200 cps의 범위, 또는 850~1000 cps의 범위의 점도(25℃)를 가질 수 있다. 점도가 상기 바람직한 범위 내일 때, 하이브리드 필러의 침강 속도와 분산 공정 안정성 면에서 보다 유리할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 방열 및 전자파 차폐 조성물로부터 시트상 성형된, 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트를 제공한다.
상기 복합 시트는 30~100㎛의 범위, 35~90㎛의 범위, 또는 40~80㎛의 범위의 두께를 가질 수 있다. 시트 두께가 상기 바람직한 범위 내일 때, 열저항을 보다 감소시키는데 유리할 수 있다.
상기 복합 시트는 일면 또는 양면이 엠보(emboss) 패턴을 갖도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 복합 시트의 표면에 미세한 볼록부와 오목부를 갖는 엠보 패턴을 형성하여, 복합 시트를 타 제품에 부착하고 가압시에 오목부를 통해 탈기를 용이하게 할 수 있다.
상기 복합 시트는 방열 기능과 자성 특성이 모두 우수할 수 있다.
상기 복합 시트는 두께 방향으로 1.2 W/mK 이상, 1.5 W/mK 이상, 1.7 W/mK 이상, 또는 2.0 W/mK 이상의 범위의 열전도도를 가질 수 있다.
또한, 상기 복합 시트는 두께 방향으로 0.4 Ω 이하, 0.3 Ω 이하, 또는 0.2 Ω 이하의 범위의 전기저항을 가질 수 있다.
일례로서, 상기 복합 시트는 두께 방향으로 0.4 Ω 이하의 전기저항 및 1.5 W/mK 이상의 열전도도를 가질 수 있다.
또한, 상기 복합 시트는 열가압 등이 없이도 쉽게 점착될 수 있는 수준의 점착력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복합 시트는 0.4 내지 4 kgf/in의 범위, 0.6 내지 3 kgf/in의 범위, 또는 1 내지 2 kgf/in의 범위의 점착력을 가질 수 있다. 상기 점착력은 복합 시트 내에 별도의 점착제 성분이 첨가되지 않더라도 고분자 수지 자체가 지닌 점착성으로부터 발휘될 수 있다.
상기 복합 시트는 본 발명의 방열 및 전자파 차폐 조성물로부터 시트상 성형되어 제조된다. 이때의 성형 공정은 코팅 또는 캐스팅 공정 등에 의해 수행될 수 있다.
이에 따라 상기 복합 시트는 무기재(non-substrate) 타입으로 제조될 수 있다. 또는 상기 복합 시트는 일면에 기재 필름 또는 이형지를 구비하는 기재 타입으로 제조될 수도 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단 이하의 실시예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들로 한정되지는 않는다.
이하의 실시예에서는 아래의 재료가 사용되었다.
- 그라파이트 입자: D50 5㎛, 플레이크 형상의 인조 그라파이트
- 은(Ag): 순도 99.9%의 은 분말
- CNT: CM-250, 한화케미칼
- 분산제: Triton XTM, Thermo Fisher Scientific
- 아크릴계 수지: BPS-4891, Toyo ink
실시예 1 내지 8
단계 (1) 코어 입자의 준비
물에 그라파이트 입자 및 분산제를 첨가하고 초음파에 의해 분산시켰다. 수분산된 그라파이트 입자를, SnCl2 10g 및 HCl 7mL이 용해된 1L 수용액에 가하고, 30℃에서 30분간 민감화 처리하였다. 이후 그라파이트 입자를, PdCl2 0.5g 및 HCl 2mL이 용해된 1L 수용액에 가하고, 30℃에서 30분간 활성화 처리하였다. 이후 그라파이트 입자를, NaOH 50g이 용해된 1L 수용액에 가하고, 30℃에서 15분간 가속화 처리하여 Sn4+을 제거하였다.
단계 (2) 무전해 도금 - 하이브리드 필러의 제조
가속화 처리된 그라파이트 입자를, 염화구리의 용액(금속 이온 농도 4.5~10g/L)에 침지시키고, pH 4~6으로 조절하여 1차 무전해 도금을 수행하였다. 이때 상기 도금 용액에는 환원제로서 차아인산나트륨도 용해시켜 사용하였다(인 농도 6~10g/L). 이후, 선택적으로, 1차 무전해 도금된 입자를, 염화은의 용액(금속 이온 농도 4.5~10g/L)에 침지시키고, pH 4~6으로 조절하여 2차 무전해 도금을 수행하였다. 이때 도금의 양은 하기 표 1에 기재된 각각의 금속 함량으로 조절하였다. 그 결과, 그라파이트 입자를 포함하는 코어의 외면을 둘러싸는 1층 또는 2층의 쉘로 이루어진 하이브리드 필러가 수득되었다.
단계 (3) 조성물의 제조
앞서 제조한 하이브리드 필러를 아크릴계 수지, 분산제, 우레아계 흐름조절제 및 용매로서 에틸아세테이트와 혼합하였다. 이때 하이브리드 필러의 혼입량은 하기 표 1에 기재된 각각의 필러 입자 함량으로 조절하였다. 수득한 혼합물을 페이스트 믹서(paste mixer)에 의해 분산시켜 방열 및 전자파 차폐 조성물을 제조하였다.
단계 (4) 복합 시트의 제조
앞서 제조한 조성물 100중량부에 이소시아네이트계 경화제 0.5 중량부를 첨가하고, 시트상으로 캐스팅한 뒤 건조하여 두께 50㎛의 복합 시트를 제조하였다.
비교예 1 내지 3
상기 실시예 1과 동일한 절차를 수행하되, 코어 입자를 하기 표 1에 기재된 각각의 입자들로 사용하고, 무전해 도금을 수행하지 않으며, 조성물 제조시 입자의 첨가량을 하기 표 1에 기재된 각각의 입자 함량으로 조절하여, 두께 50㎛의 시트를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일한 절차를 수행하되, 코어 입자로서 그라파이트 입자와 CNT 입자(1:1 중량비)를 함께 사용하고, 조성물 제조시 입자의 첨가량을 하기 표 1에 기재된 각각의 입자 함량으로 조절하여, 두께 50㎛의 시트를 제조하였다.
이상 제조된 실시예 및 비교예의 시트들에 대해 하기 조건 및 절차에 따라 물성을 측정하여, 아래 표 1 및 2에 정리하였다.
시험예 1: 시트 두께 방향 전기저항 측정
2-포인트 저항 시험법(2-point resistance test method) 의해 시트 두께 방향의 저항을 측정하였다. 이때 시트 양면에 645mm2 크기의 구리판을 부착하여 시험을 진행하였다.
시험예 2: 시트 두께 방향 열전도도 측정
상온에서 ASTM D5470에 준거하여 시트의 두께 방향의 열전도도를 측정했다.


구 분
조성물내
필러 함량
(중량%)
필러내
Cu 함량
(중량%)
필러내
Ag 함량
(중량%)

코어 성분		 시트
두께 방향
전기저항
(Ω)		 시트
두께 방향
열전도도
(W/mK)
실시예 1 50 45 10 그라파이트 1 1.2
실시예 2 60 40 0 그라파이트 0.4 1.7
실시예 3 60 45 10 그라파이트 0.4 1.6
실시예 4 60 40 15 그라파이트 0.4 1.6
실시예 5 60 50 20 그라파이트 0.3 1.5
실시예 6 65 45 10 그라파이트 0.2 2.0
실시예 7 70 45 10 그라파이트 0.2 2.4
실시예 8 75 45 10 그라파이트 0.15 3.0
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 복합 시트는 전기저항이 낮고 열전도도가 우수하여, 방열 및 자성 특성이 우수함을 알 수 있었다.


구 분
조성물내
필러 함량
(중량%)
필러내
Cu 함량
(중량%)
필러내
Ag 함량
(중량%)

코어 성분		 시트
두께 방향
전기저항
(Ω)		 시트
두께 방향
열전도도
(W/mK)
실시예 6 65 45 10 그라파이트 0.2 2.0
비교예 1 65 0 0 그라파이트 2 1.8
비교예 2 65 0 100 은 0.2 1.2
비교예 3 65 0 0 CNT 4 0.7
비교예 4 65 45 10 그라파이트+CNT 0.3 1.2
상기 표 2에서 보듯이, 동일 필러 함량(즉 65중량%)으로 충진된 조성물로 제조된 시트들에 대해 전기저항 및 열전도도를 비교해본 결과, 본 발명에 따른 실시예 6의 복합 시트는 비교예 1 내지 4의 시트들에 비해 전기저항 및/또는 열전도도 면에서 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims (19)

  1. 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 하이브리드 필러를 포함하고,
    상기 하이브리드 필러가 코어-쉘 구조를 가지며,
    이때 상기 코어가 플레이크 형상의 카본계 입자를 포함하고,
    상기 쉘이 금속 성분을 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 및 전자파 차폐 조성물이 상기 하이브리드 필러를, 하이브리드 필러와 고분자 수지의 합계 100 중량부 대비, 40~80 중량부로 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 및 전자파 차폐 조성물이 상기 하이브리드 필러를, 하이브리드 필러와 고분자 수지의 합계 100 중량부 대비, 60~70 중량부로 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 필러가 상기 코어 25~60 중량% 및 상기 쉘 40~75 중량%를 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 필러가 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 2층 이상의 쉘을 포함하고, 상기 쉘을 구성하는 층들이 각각 상이한 금속 성분을 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이크 형상의 카본계 입자가 그라파이트 입자인, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 성분이 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어가 플레이크 형상의 그라파이트 입자를 포함하고, 상기 하이브리드 필러가 코어 및 상기 코어의 외면을 둘러싸는 2층의 쉘을 포함하고, 쉘을 구성하는 층들 중, 코어와 접하는 중간층이 구리(Cu)를 포함하고, 외곽층이 은(Ag)을 포함하며, 이때 상기 그라파이트 입자, 구리 및 은의 중량비가 40~50 : 40~50 : 5~15 인, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 필러가 3~8 ㎛의 입경을 갖는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지가
    20만 내지 200만 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 및
    -35℃ 내지 -25℃의 유리전이온도를 갖는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 아크릴계 수지인, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 및 전자파 차폐 조성물이 경화제로서 이소시아네이트계 화합물을 추가로 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 및 전자파 차폐 조성물이 700~1500 cps의 점도(25℃)를 갖는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 및 전자파 차폐 조성물이 상기 고분자 수지 내에 분산된 우레아계 화합물을 더 포함하고, 이때 상기 우레아계 화합물을 상기 고분자 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 2 중량부의 양으로 포함하는, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 쉘이 상기 코어의 외면을 둘러싸도록 무전해 도금 방식으로 형성된 것인, 방열 및 전자파 차폐 조성물.
  16. 제 1 항의 조성물로부터 시트상 성형된 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복합 시트가 두께 방향으로 0.4 Ω 이하의 전기저항 및 1.5 W/mK 이상의 열전도도를 갖는, 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 복합 시트가 1 내지 2 kgf/in의 점착력을 갖는, 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복합 시트의 일면 또는 양면이 엠보 패턴을 갖는, 방열 및 전자파 차폐용 복합 시트.
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