KR20190113534A

KR20190113534A - 전파 투과형 방열 시트 및 이를 포함하는 통신 모듈

Info

Publication number: KR20190113534A
Application number: KR1020190006181A
Authority: KR
Inventors: 윤여은; 배석
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2019-10-08
Also published as: US11445595B2; CN112005621B; US20210029818A1; KR102541460B1; CN112005621A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 통신 모듈은 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 배치된 안테나 유닛 및 전자부품, 상기 안테나 유닛 및 전자부품 상에 배치된 시트층을 포함하고, 상기 시트층은, 15 내지 35%의 고분자 수지, 그리고 65 내지 85wt%의 판상의 질화붕소를 포함하며, 상기 판상의 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛이고, 상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 40°이하의 각도를 이루며 배치된다.

Description

전파 투과형 방열 시트 및 이를 포함하는 통신 모듈{HEAT DISSIPATION SHEET FOR RADIO WAVE TRANSMISSION AND COMMUNICATION MODULE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전파 투과형 방열 시트 및 이를 포함하는 통신 모듈에 관한 것이다.

휴대 단말은 프로세서 유닛 및 안테나 유닛을 포함한다. 프로세서 유닛은 PCB(Printed Circuit Board)에 배치된 복수의 전자부품의 형태로 구현될 수 있으며, 이들 복수의 전자부품 중 일부는 다량의 열을 방출할 수 있다. 전자부품으로부터 방출된 열은 휴대 단말의 성능 및 내구성에 영향을 미칠 수 있으므로, 전자부품 아래에는 열을 효율적으로 방출할 수 있는 방열 시트가 배치될 수 있다. 일반적으로, 방열 시트는 그라파이트 시트일 수 있다.

한편, 통신 기술이 발전함에 따라, GHz대역 주파수를 이용하며, 이에 따라 높은 전송 속도가 요구되는 자율 주행 차량, 드론, 휴대 단말 등에 다양하게 적용될 수 있다.

GHz 대역의 주파수를 사용하는 통신 모듈에서는 프로세서 유닛 내 발열하는 전자부품과 안테나 유닛이 종래 대비하여 상대적으로 더 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 발열하는 전자부품의 방열 및 안테나 유닛으로부터 방사되는 전자기파의 투과가 동시에 요구된다. 이때, 그라파이트 시트는 방열 성능은 우수하나, 전자기파를 흡수 또는 반사하는 성능을 가진다. 이에 따라, 안테나 유닛으로부터 방사되는 전자기파가 방열 시트에 흡수 또는 반사될 수 있으며, 이로 인하여 통신 성능이 낮아질 수 있다.

이에 따라, 방열 성능이 우수하면서도 전자기파의 투과 효율이 높은 시트가 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방열 성능 및 전자기파의 투과 효율이 높은 시트를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 통신 모듈은 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 배치된 안테나 유닛 및 전자부품, 상기 안테나 유닛 및 전자부품 상에 배치된 시트층을 포함하고, 상기 시트층은, 15 내지 35wt%의 고분자 수지, 그리고 65 내지 85wt%의 판상의 질화붕소를 포함하며, 상기 판상의 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛이고, 상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 40°이하의 각도를 이루며 배치된다.

상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 20°이하의 각도를 이루며 배치될 수 있다.

상기 시트층의 두께는 200 내지 700㎛일 수 있다.

상기 시트층은 15 내지 30wt%의 고분자 수지, 그리고 70 내지 85wt%의 판상 질화붕소를 포함할 수 있다.

상기 시트층의 수평 방향 열전도도는 5W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 3배 이상일 수 있다.

상기 시트층의 수평 방향 열전도도는 15W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 10배 이상이며, 상기 시트층의 손실탄젠트(Loss Tangent Δ)는 29GHz에서 0.05% 이하이고, 39GHz에서 1% 이하일 수 있다.

상기 인쇄회로기판 상에 상기 전자부품 및 상기 안테나 유닛이 순차적으로 배치되거나, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 안테나 유닛 및 상기 전자부품이 순차적으로 배치될 수 있다.

상기 전자부품은 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 안테나 유닛의 측면에 배치될 수 있다.

상기 전자부품과 상기 안테나 유닛 간의 이격 거리는 5mm이하일 수 있다.

상기 고분자 수지는 에폭시 수지를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 시트층은 고분자 수지; 그리고 상기 고분자 수지와 결합된 판상의 질화붕소;를 포함하고, 상기 고분자 수지의 함량은 15 내지 35wt%이고, 상기 판상의 질화붕소의 함량은 65 내지 85wt%이고, 상기 판상 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛이고, 상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 40°이하의 각도를 이루며 배치된다.

상기 시트층의 일면 또는 양면 상에 배치된 보호층을 더 포함할 수 있다.

상기 보호층은 상기 시트층의 측면보다 연장된 연장부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 방열 성능이 우수하면서도 전자기파의 투과 효율이 높은 시트층을 얻을 수 있다. 이에 따라, 통신 장치 내 안테나 모듈과 발열 부품 간의 거리에 제약을 받지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 통신 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층에 포함되는 질화붕소의 한 예이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층에 포함되는 질화붕소가 배치되는 형상을 설명하기 위한 예이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층의 단면도이다.
도 6은 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 수평 방향 열전도율 및 수직 방향 열전도율을 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 수평 방향 열전도율 및 수직 방향 열전도율을 측정한 그래프이다.
도 8은 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 SEM 이미지이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 통신 모듈의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 모듈의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 통신 모듈(100)은 커버층(110), 시트층(120), 안테나 유닛(130), 전자부품(140), 인쇄회로기판(150)을 포함한다.

커버층(110)은 통신 장치의 커버 케이스일 수 있다. 여기서, 통신 장치는 통신 기능을 가지는 다양한 전자 장치일 수 있으며, 예를 들어, 휴대 단말, 태블릿 PC 등일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.

시트층(120)은 커버층(110)에 배치된다. 시트층(120)은 커버층(110)의 한 면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 여기서, 커버층(110)의 한 면은 안테나 유닛(130), 전자부품(140) 및 인쇄회로기판(150)을 수용하기 위한 내부 공간에 배치된 면일 수 있다.

한편, 인쇄회로기판(150) 상에는 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)이 배치된다.

커버층(110)은 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)이 탑재된 인쇄회로기판(150)의 상면 및 측면을 덮도록 배치될 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판(150) 상에 탑재된 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)은 커버층(120)의 한 면에 배치된 시트층(120)을 향하도록 배치될 수 있다. 여기서, 커버층(110)이 인쇄회로기판(150)의 측면과 접촉하도록 배치되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 커버층(110)은 인쇄회로기판(150)의 측면과 이격되도록 배치될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 유닛(130)과 전자부품(140)은 인쇄회로기판(150) 상에서 서로 인접하도록 배치되거나, 밀착하도록 배치될 수 있다. 그리고, 시트층(120)은 안테나 유닛(130)과 전자부품(140) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 시트층(120)이 안테나 유닛(130)과 전자부품(140) 상에서 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)과 이격되어 배치되도록 도시하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 시트층(120)이 안테나 유닛(130)과 전자부품(140) 상에서 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)과 접촉하도록 배치될 수도 있다.또는, 도면에 개시되지 않았으나, 시트층(120)은 안테나 유닛(130) 및 전자부품(140)과 인쇄회로기판(150) 사이에 배치될 수도 있다.

또는, 도면에 개시되지 않았으나, 인쇄회로기판(150) 상에 전자부품(140)이 적층되고, 전자부품(140) 상에 안테나 유닛(130)이 적층되거나, 인쇄회로기판(150) 상에 안테나 유닛(130)이 적층되고, 안테나 유닛(130) 상에 전자부품(140)이 적층될 수도 있다. 여기서, 전자부품(140) 및 전자부품(140) 상에 적층된 안테나 유닛(130)과 안테나 유닛(130) 및 안테나 유닛(130) 상에 적층된 전자부품(140)을 통칭하여 안테나 유닛(130)/전자부품(140) 적층체라고 지칭할 수 있다. 이때, 시트층(120)은 인쇄회로기판(150)의 하부, 인쇄회로기판(150)과 안테나 유닛(130)/전자부품(140) 적층체 사이, 또는 안테나 유닛(130)/전자부품(140) 적층체 상부에 배치될 수 있다.

이때, 안테나 유닛(130)과 전자부품(140)은 서로 밀착되거나 5mm 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.

여기서, 전자부품(140)은 통신 모듈(100)에 탑재될 수 있는 다양한 종류의 전자부품일 수 있으며, 이들 중 일부는 발열 소스가 될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 유닛(130)과 전자부품(140) 간의 거리가 가까워질 경우, 통신 장치의 크기를 소형화할 수는 있으나, 전자부품(140)으로부터 발생한 열을 방출하기 위한 방열 시트가 안테나 유닛(130)으로부터 방사된 전자기파를 흡수 또는 반사할 수 있으므로, 통신 장치의 성능에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 방열 성능이 우수하면서도 전자기파를 투과하는 시트층을 배치하고자 한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층에 포함되는 질화붕소의 한 예이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층에 포함되는 질화붕소가 배치되는 형상을 설명하기 위한 예이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 시트층(120)은 수지 및 무기충전재를 포함하는 수지 조성물을 포함할 수 있다. 여기서, 시트층(120)의 두께는 200㎛ 내지 700㎛일 수 있다. 시트층(120)의 두께가 200㎛보다 작으면, 방열 성능이 떨어질 수 있으며, 시트층(120)의 두께가 700㎛보다 크면, 전자기파 투과 성능이 떨어질 수 있다.

여기서, 수지는 에폭시 화합물 및 경화제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서, 수지는 에폭시 수지와 혼용될 수 있다. 이때, 에폭시 화합물 10 부피비에 대하여 경화제 1 내지 10 부피비로 포함될 수 있다. 여기서, 에폭시 화합물은 결정성 에폭시 화합물, 비결정성 에폭시 화합물 및 실리콘 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 결정성 에폭시 화합물은 메조겐(mesogen) 구조를 포함할 수 있다. 메조겐(mesogen)은 액정(liquid crystal)의 기본 단위이며, 강성(rigid) 구조를 포함한다. 그리고, 비결정성 에폭시 화합물은 분자 중 에폭시기를 2개 이상 가지는 통상의 비결정성 에폭시 화합물일 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도되는 글리시딜에테르화물일 수 있다. 여기서, 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리메르캅탄계 경화제, 폴리아미노아미드계 경화제, 이소시아네이트계 경화제 및 블록 이소시아네이트계 경화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 2 종류 이상의 경화제를 혼합하여 사용할 수도 있다.

무기충전재는 질화붕소일 수 있다. 질화붕소는 열 특성 및 전기 특성이 우수하며, 경량이다. 표 1은 질화붕소(BN), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화규소(Si₃N₄)의 열 특성, 전기 특성 및 비중을 비교한 표이다.

특성			BN	Al₂O₃	Si₃N₄
열특성	열전도율	W(mK)	40~80	26	33
열특성	열팽창계수	10^-6/K	2.8	7.1	3.0
전기특성	저항률	Ωcm	>10¹⁴	>10¹⁴	>10¹⁴
전기특성	유전율	-	4.5	9.8	8.6
비중		g/cm³	2.3	4.0	3.2

표 1을 참조하면, 질화붕소는 산화알루미늄 및 질화규소에 비하여 열전도율이 높으면서도 유전율이 낮고, 비중이 낮다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 시트층(120)이 질화붕소를 포함할 경우, 방열 성능이 높으면서도 전자기파 투과 효율이 높은 시트층을 얻을 수 있다.이때, 질화붕소는 판상 질화붕소일 수 있다. 여기서, 판상 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛일 수 있다. D10은 입도분석자료에서 통과 백분율의 10%에 대응하는 입경을 의미하고, D50은 입도분석자료에서 통과 백분율의 50%에 대응하는 입경을 의미하며, D90은 입도분석자료에서 통과 백분율의 90%에 대응하는 입경을 의미한다. D50은 평균 입자 크기와 혼용될 수도 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 판상 질화붕소는 면 방향에서 짧은 길이(SL)에 대한 긴 길이(LL)의 비가 1 이상일 수 있고, 본 명세서에서 판상 질화붕소의 입자 크기는 면 방향에서 긴 길이(LL)를 의미할 수 있다. 그리고, 두께 방향의 길이는 면 방향의 길이에 비하여 현저하게 짧을 수 있으며, 예를 들어, 두께 방향의 길이는 면 방향에서 짧은 길이(SL)의 0.5배 이하, 바람직하게는 0.1 배 이하, 더욱 바람직하게는 0.01배 이하일 수 있다.

그리고, 판상 질화붕소의 θ50은 시트층(120)의 수평 방향(XY 방향) 성분과 40°이하, 바람직하게는 20°이하, 더욱 바람직하게는 10°이하의 각도를 이루며 배치될 수 있다. 여기서, θ50은 전체 입자의 수평 방향 각도의 누적분포에서 누적 백분율이 50%에 도달될 때의 해당 각도를 의미하며, θ50은 평균 각도와 혼용될 수 있다.

이에 따르면, 시트층(120)의 수평 방향(XY 방향) 열전도도가 수직 방향(Z 방향) 열전도도에 비하여 현저하게 높아질 수 있다. 시트층(120)의 수평 방향 열전도도가 수직 방향 열전도도에 비하여 높으면, 전자부품(140)으로부터 발생한 열이 시트층(120)의 측면으로 방출될 수 있으므로, 높은 방열 성능을 얻을 수 있다. 시트층(120)의 수평 방향 열전도도가 수직 방향 열전도도에 비하여 높으면, 특히 도 1에 도시된 구조에서 시트층(120)의 수평 방향으로 전도된 열이 시트층(120)보다 넓은 면적을 가지는 커버층(110)의 면방향을 통하여 전도될 수 있으므로, 방열 성능을 더욱 높일 수 있다.

여기서, 판상 질화붕소의 표면은 고분자 수지로 코팅될 수 있다. 판상 질화붕소와 결합되거나 판상 질화붕소를 코팅할 수 있으면 어떠한 고분자 수지도 이용될 수 있다. 고분자 수지는, 예를 들어 아크릴계 고분자 수지, 에폭시계 고분자 수지, 우레탄계 고분자 수지, 폴리아미드계 고분자 수지, 폴리에틸렌계 고분자 수지, EVA(ethylene vinyl acetate copolymer)계 고분자 수지, 폴리에스테르계 고분자 수지 및 PVC(polyvinyl chloride)계 고분자 수지로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 그리고, 고분자 수지는 하기 단위체 1을 가지는 고분자 수지일 수도 있다.

단위체 1은 다음과 같다.

[단위체 1]

여기서, R¹, R², R³ 및 R⁴ 중 하나는 H이고, 나머지는 C₁~C₃ 알킬, C₂~C₃ 알켄 및 C₂~C₃ 알킨으로 구성된 그룹에서 선택되고, R⁵는 선형, 분지형 또는 고리형의 탄소수 1 내지 12인 2가의 유기 링커일 수 있다.

한 실시예로, R¹, R², R³ 및 R⁴ 중 H를 제외한 나머지 중 하나는 C₂~C₃ 알켄에서 선택되며, 나머지 중 다른 하나 및 또 다른 하나는 C₁~C₃ 알킬에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 고분자는 하기 단위체 2를 포함할 수 있다.

[단위체 2]

또는, 상기 R¹, R², R³ 및 R⁴ 중 H를 제외한 나머지는 C₁~C₃ 알킬, C₂~C₃ 알켄 및 C₂~C₃ 알킨으로 구성된 그룹에서 서로 상이하도록 선택될 수도 있다.

이와 같이, 단위체 1 또는 단위체 2에 따른 고분자가 판상 질화붕소 상에 코팅되면, 작용기를 형성하기 용이해지며, 이에 따라 수지와의 친화도가 높아질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 시트층(120)에 포함되는 수지 조성물은 에폭시 수지를 15 내지 35wt%, 바람직하게는 15 내지 30wt%, 더욱 바람직하게는 15 내지 25wt%로 포함하고, 판상 질화붕소를 65 내지 85wt%, 바람직하게는 70 내지 85wt%, 더욱 바람직하게는 75 내지 85wt%로 포함할 수 있다.

판상 질화붕소가 이러한 수치 범위의 하한치보다 낮게 포함될 경우, 방열 성능 및 전자기파의 투과 효율이 낮을 수 있고, 판상 질화붕소가 이러한 수치 범위의 상한치, 즉 85wt%보다 높게 포함될 경우, 과량의 판상 질화붕소와 에폭시 수지 간 결합력이 상대적으로 취약하므로, 시트층 제조 시 깨짐이 발생할 수 있으며, 이에 따라 시트층으로 제조하기 어려워질 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트층의 단면도이다.

도 5(a)를 참조하면, 시트층(120)의 한면에는 보호층(125)이 더 배치될 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 시트층(120)의 양면에는 보호층(125) 및 보호층(126)이 각각 더 배치될 수도 있다. 여기서, 시트층(120)의 양면은 시트층(120)의 한면 및 이에 대향하는 타면일 수 있다.

도 5(c)를 참조하면, 시트층(120) 상에는 추가의 시트층(121)이 더 배치될 수도 있다. 그리고, 시트층(120) 및 시트층(120) 상에 적층된 시트층(121)을 포함하는 시트층 적층체의 한면에는 보호층(125)이 더 배치될 수 있다.

도 5(d)를 참조하면, 시트층(120) 상에는 추가의 시트층(121)이 더 배치될 수도 있다. 그리고, 시트층(120) 및 시트층(120) 상에 적층된 시트층(121)을 포함하는 시트층 적층체의 양면에는 보호층(125) 및 보호층(126)이 각각 더 배치될 수도 있다.

이때, 보호층(125, 126)은 고분자 수지를 포함하는 레이어, 시트 또는 필름일 수 있다. 이와 같이, 시트층의 한면 또는 양면에 보호층이 배치되면 시트층에 포함된 판상 질화붕소의 이탈을 방지할 수 있으며, 외부 충격에 의하여 시트층에 가해지는 손상을 최소화할 수 있다. 이때, 도 5(a) 또는 도 5(c)와 같이 시트층(120)의 한면 또는 시트층 적층체의 한면에만 보호층(125)이 배치된 경우, 보호층(125)이 배치되지 않은 면이 도 1에 개시된 커버층(110)과 접촉하는 면일 수 있다.

이때, 보호층(125, 126)은 무기충전재를 포함하지 않으며, 하나의 보호층의 두께는 하나의 시트층의 두께의 0.001 내지 0.1배일 수 있다. 이에 따르면, 보호층이 시트층을 보호하면서도, 시트층의 방열 성능 또는 전자기파 투과 성능을 저하시키지 않을 수 있다.

도시되지 않았으나, 도 5(a) 내지 도 5(d)에서 시트층과 보호층 사이 및 시트층과 시트층 사이에는 접착층이 더 배치될 수 있다.

한편, 도 5(a) 내지 도5(d)에 도시된 바와 같이, 보호층(125, 126)은 시트층(120, 121)의 측면보다 더 연장된 연장부(125-1, 126-1)를 포함할 수도 있다. 보호층(125, 126)의 연장부(125-1, 126-1)의 폭(W1)은 시트층(120, 121)의 폭(W2)의 0.001 내지 0.5배, 바람직하게는 0.005 내지 0.2배, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.1배일 수 있다. 이와 같이, 시트층(120, 121)의 측면보다 더 연장된 연장부(125-1, 126-1)는 시트층(120, 121)의 측면도 보호할 수 있다.

도 5(e) 내지 도 5(h)에 도시된 바와 같이, 시트층(120)의 측면보다 더 연장된 연장부(125-1, 126-1)는 시트층(120)의 측면을 감쌀 수도 있다. 이때, 도 5(e) 및 도 5(f)에 도시된 바와 같이, 연장부(125-1, 126-1)가 시트층(120)의 측면과 접촉하도록 감싸거나, 도 5(g) 및 도 5(h)에 도시된 바와 같이, 연장부(125-1, 126-1)가 시트층(120)의 측면과 접촉하지 않고 시트층(120)의 측면과 이격되도록 감쌀 수도 있다.

설명의 편의를 위하여 연장부(125-1, 126-1)가 단일의 시트층(120)의 측면을 감싸는 예만을 도시하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 연장부(125-1, 126-1)는 시트층 적층제(120, 121)의 측면을 감쌀 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 시트층의 성능을 비교예에 따른 시트층과 비교하여 설명하고자 한다.

도 6은 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 수평 방향 열전도율 및 수직 방향 열전도율을 측정하는 방법을 설명하는 도면이며, 도 7은 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 수평 방향 열전도율 및 수직 방향 열전도율을 측정한 그래프이고, 도 8은 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 SEM 이미지이다. 표 2는 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작된 시트층의 열적 특성을 측정한 표이고, 표 3은 실시예 2에 따라 제작된 시트층과 그라파이트 시트층의 전기 특성을 측정한 표이다.

비교예 1에 따른 시트층은 50wt%의 에폭시 수지 및 D50이 45㎛인 판상의 질화붕소 50wt%를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 200㎛의 두께로 가압하여 제작된 시트층이다.

비교예 2에 따른 시트층은 40wt%의 에폭시 수지 및 D50이 45㎛인 판상의 질화붕소 60wt%를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 200㎛의 두께로 가압하여 제작된 시트층이다.

실시예 1에 따른 시트층은 30wt%의 에폭시 수지 및 D50이 45㎛인 판상의 질화붕소 70wt%를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 200㎛의 두께로 가압하여 제작된 시트층이다.

실시예 2에 따른 시트층은 20wt%의 에폭시 수지 및 D50이 45㎛인 판상의 질화붕소 80wt%를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 200㎛의 두께로 가압하여 제작된 시트층이다.

도 6(a)를 참조하면, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 각각 제작된 시트층을 200㎛ 폭으로 재단하고 90도 회전한 후, 총 가로 폭*세로 폭이 1cm*1cm가 되도록 배치하였다. 시트층 아래에 발열 소스를 배치하고, 시트층 위에서의 열확산도를 측정한 후, 이로부터 수평 방향 열전도율을 검출하였다.

도 6(b)를 참조하면, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 각각 제작된 시트층 아래에 발열 소스를 배치하고, 시트층 위에서의 열확산도를 측정한 후, 이로부터 수직 방향 열전도율을 검출하였다.

도 6(a) 및 도 6(b)에 따른 방법으로 열전도율을 검출하면, 수직 방향 열전도율뿐만 아니라 수평 방향 열전도율도 정확하게 측정하는 것이 가능하다.

실험 번호	측정 결과
	밀도	비열	수직 열확산도	수평 열확산도	수직 열전도도	수평 열전도도
	아르키메데스	DSC	LFA	LFA	밀도비열열확산도	밀도비열열확산도
	g/cm³	J/(gK)	mm²/s	mm²/s	W/mK	W/mK
비교예 1	1.362	1.219	0.322	1.499	0.53	2.49
비교예 2	1.434	1.169	0.380	1.868	0.65	3.13
실시예 1	1.522	1.137	0.878	3.227	1.52	5.58
실시예 2	1.720	0.982	0.953	10.282	1.61	17.37

	측정 결과
	Loss TangentΔ(%)		Conductivity(S/m)
	28GHz	39GHz	28GHz	39GHz
실시예 2	0.023	0.031	0.001	0.0019
그라파이트 시트층	0.057(2.5배↑)	6.04 (195배↑)	0.005 (5배↑)	0.77 (405배↑)

표 2 및 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 2에 따른 시트층의 수평 방향 열전도도는 5W/mK 이상이고, 수평 방향 열전도도는 수직 방향 열전도도의 3배 이상일 수 있다. 특히, 실시예 2에 따른 시트층의 수평 방향 열전도도는 15W/mK 이상이고, 수평 방향 열전도도는 수직 방향 열전도도의 10배 이상이며, 손실 탄젠트는 29GHz에서 0.05% 이하이고, 39GHz에서 1% 이하로 그라파이트 시트층에 비하여 전자기파 투과율이 현저하게 높음을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 시트층은 방열 특성이 우수할 뿐만 아니라, 전자기파를 투과하는 성능도 우수하므로, 안테나와 가까운 거리에 발열 부품이 배치되더라도 안테나의 방사 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

인쇄회로기판,
상기 인쇄회로기판 상에 배치된 안테나 유닛 및 전자부품,
상기 안테나 유닛 및 전자부품 상에 배치된 시트층을 포함하고,
상기 시트층은,
15 내지 35wt%의 고분자 수지, 그리고 65 내지 85wt%의 판상의 질화붕소를 포함하며,
상기 판상의 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛이고,
상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 40°이하의 각도를 이루며 배치되는 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 20°이하의 각도를 이루며 배치되는 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트층의 두께는 200 내지 700㎛인 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트층은 15 내지 30wt%의 고분자 수지, 그리고 70 내지 85wt%의 판상 질화붕소를 포함하는 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 시트층의 수평 방향 열전도도는 5W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 3배 이상인 통신 모듈.
제5항에 있어서,
상기 시트층의 수평 방향 열전도도는 15W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 10배 이상이며, 상기 시트층의 손실탄젠트(Loss Tangent Δ)는 29GHz에서 0.05% 이하이고, 39GHz에서 1% 이하인 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판 상에 상기 전자부품 및 상기 안테나 유닛이 순차적으로 배치되거나, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 안테나 유닛 및 상기 전자부품이 순차적으로 배치되는 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 전자부품은 상기 인쇄회로기판 상에서 상기 안테나 유닛의 측면에 배치되는 통신 모듈.
제8항에 있어서,
상기 전자부품과 상기 안테나 유닛 간의 이격 거리는 5mm이하인 통신 모듈.
제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 에폭시 수지를 포함하는 통신 모듈.
고분자 수지; 그리고,
상기 고분자 수지와 결합된 판상의 질화붕소;를 포함하고,
상기 고분자 수지의 함량은 15 내지 35wt%이고,
상기 판상의 질화붕소의 함량은 65 내지 85wt%이고,
상기 판상 질화붕소는 평균 입자 크기(D50)이 40 내지 50㎛이고, D10이 15 내지 25㎛이며, D90이 75 내지 85㎛이고,
상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 40°이하의 각도를 이루며 배치되는 시트층.
제11항에 있어서,
상기 판상 질화붕소의 θ50은 상기 시트층의 수평 방향 성분과 20°이하의 각도를 이루며 배치되는 시트층.
제11항에 있어서,
두께가 200 내지 700㎛인 시트층.
제11항에 있어서,
15 내지 30wt%의 고분자 수지, 그리고 70 내지 85wt%의 판상의 질화붕소를 포함하는 시트층.
제11항에 있어서,
수평 방향 열전도도가 5W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 3배 이상인 시트층.
제15항에 있어서,
수평 방향 열전도도가 15W/mK 이상이고, 상기 수평 방향 열전도도는 상기 수직 방향 열전도도의 10배 이상이며, 상기 시트층의 손실탄젠트(Loss Tangent Δ)는 29GHz에서 0.05% 이하이고, 39GHz에서 1% 이하인 시트층.
제 11항에 있어서,
상기 시트층의 일면 또는 양면 상에 배치된 보호층을 더 포함하는 시트층.
제 17항에 있어서,
상기 보호층은 상기 시트층의 측면보다 연장된 연장부를 더 포함하는 시트층.
제 11항에 있어서,
상기 고분자 수지는 에폭시 수지를 포함하는 시트층.