KR20200055189A - The manufacturing method for heat radiation adhesive and heat radiation tape with excellent in-plane thermal conductivity comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 TV나 스마트폰 등 모바일 기기에 적용되는 방열 테이프에 있어서, 금속 필름 기재의 상하부에 방열 점착층을 구성하되, 최적화된 방열 필러 및 그 조합에 의해 높은 열전도도를 가진 방열 점착제로써 방열 점착층을 구성하고 이를 금속 필름 기재의 상하부에 구성함으로써 수평방향으로의 열전도도를 향상하도록 하는 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a heat dissipating adhesive and a heat dissipating tape comprising the same, more specifically, in a heat dissipating tape applied to a mobile device such as a TV or a smartphone, a heat dissipating adhesive layer is formed on the upper and lower parts of a metal film substrate, A method of manufacturing a heat dissipating adhesive that improves thermal conductivity in the horizontal direction by constructing a heat dissipating adhesive layer as an heat dissipating adhesive having a high thermal conductivity and configuring it on the upper and lower parts of a metal film base by an optimized heat dissipating filler and a combination thereof, and the same It relates to a heat dissipation tape.
일반적으로, TV나 스마트폰 등 모바일 기기에 적용되는 디스플레이의 대면적화, 고해상화가 구현되면서 기기 구동 시 전력 소비와 함께 발생되는 발열로 인해 기기 사용을 저해하고 성능을 저하하며, 특히 디스플레이 구동 부품의 경박단소와 고집적화 추세에 따른 발열 문제가 기기의 올바른 작동 및 성능 발현에 크게 영향을 주므로 이에 대한 해결이 매우 중요하다 할 것이다.In general, as large-area and high-resolution displays of displays applied to mobile devices such as TVs and smartphones are implemented, the use of devices is inhibited and performance is reduced due to heat generated with power consumption when driving devices, especially the frivolity of display driving parts The problem of heat generation due to the trend of small and high integration greatly affects the proper operation and performance of the device, so it is very important to solve the problem.
예컨대, 디스플레이 구동 IC(DDI, Display Driver IC)는 디스플레이를 구성하는 픽셀을 조절하여 디스플레이에 원하는 화면을 표현하도록 하는 반도체칩이고, 이중 플렉시블 디스플레이에 부착하는 DDI가 디스플레이 패널용 COF(Chip On film)로서 인쇄회로기판(PCB)과 패널(glass)을 연결해주는 역할을 수행하기도 하는데, 이러한 COF는 디스플레이의 대면적화에 따라 사용량이 증가하고 COF에 탑재된 DDI와 같은 반도체칩이 디스플레이 패널을 구동 시 열이 발생하게 된다.For example, a display driver IC (DDI) is a semiconductor chip that controls a pixel constituting a display to express a desired screen on a display, and a DDI attached to a double flexible display is a chip on film (COF) for a display panel. As a printed circuit board (PCB) and a panel (glass), it also plays a role of connecting, and the COF increases in use according to the large area of the display, and when a semiconductor chip such as a DDI mounted on the COF drives the display panel, This will happen.
더욱이, 디스플레이의 해상도가 점차 높아지면서 발열이 더욱 심해지므로 디스플레이의 생산성이나 프로세서의 성능 등을 위해서도 발열 문제를 해결할 필요가 있었다.Moreover, as the resolution of the display gradually increases, heat generation becomes more severe, and thus it is necessary to solve the heat generation problem for display productivity or processor performance.
이를 위하여 종래에는 발열체를 방열 수지로 몰딩하여 방열 효과를 높이고자 하였으나, 그에 따른 방열 효과가 기대에 미치지 못하는데다가 이종 물질의 열팽창계수(coefficient of expansion) 차이에 의한 반도체 칩의 손상 발생, 생산량 증가에 따른 방열 수지 도포 장비 증설에 따른 부담 등으로 인하여 널리 사용되지 못하였다.To this end, in the past, the heating element was molded with a heat dissipation resin to increase the heat dissipation effect, but the heat dissipation effect does not meet expectations, and the semiconductor chip is damaged due to the difference in the coefficient of expansion of heterogeneous materials and increases in production. It was not widely used due to the burden of expansion of the heat dissipation resin coating equipment.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 최적의 방열구조를 구현하기 위하여 금속 필름의 상부 및 하부에 방열 점착층을 적층하고 상기 방열 점착층에 최적화된 방열 필러 및 그 조합을 적용하여 높은 열전도도를 부여함으로써 발열원으로부터 발생하는 열을 금속 필름에 효율적으로 전달 및 방출하여 금속 필름의 발열 성능을 극대화하도록 하는 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프를 제공하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in order to realize an optimal heat dissipation structure, a heat dissipation adhesive layer is stacked on the upper and lower portions of a metal film, and a heat dissipation filler optimized for the heat dissipation adhesive layer and a combination thereof are applied. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a heat dissipating adhesive and a heat dissipating tape comprising the same, to maximize heat dissipation performance of a metal film by efficiently transferring and dissipating heat generated from a heat source to a metal film by imparting thermal conductivity.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 점착제의 제조방법은, 실리콘계 점착 수지 또는 아크릴계 점착 수지에 방열 필러를 첨가하는 단계; 1,500~1,800rpm에서 15~20분 동안 교반하여 상기 점착 수지 내에 방열 필러를 분산 혼합하여 점착 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 점착 혼합물에 경화제 및 촉매를 첨가하여 점착제를 얻는 단계;를 포함하며, 상기 방열 필러는 무기 세라믹계 방열 필러 또는 탄소계 방열 필러에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것이다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a heat-sensitive adhesive according to a preferred embodiment of the present invention includes adding a heat-radiating filler to a silicone-based adhesive resin or an acrylic-based adhesive resin; Agitating for 15-20 minutes at 1,500-1,800 rpm to disperse and mix the heat dissipating filler in the adhesive resin to obtain an adhesive mixture; And obtaining a pressure-sensitive adhesive by adding a curing agent and a catalyst to the pressure-sensitive adhesive mixture, wherein the heat-radiating filler is selected from inorganic ceramic-based heat-radiating fillers or carbon-based heat-radiating fillers.
여기에서, 상기 실리콘계 점착 수지는 폴리디메틸실록산을 주성분으로 하고 백금 촉매 또는 벤조일 퍼옥사이드로 된 경화 촉매가 사용된다.Here, the silicone-based adhesive resin is a polydimethylsiloxane as a main component and a platinum catalyst or a curing catalyst made of benzoyl peroxide is used.
상기 아크릴계 점착 수지는 아크릴산 에스테르계 공중합물로 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 비닐아세테이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 말레익산, 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트 중에서 선택되는 모노머를 2종 이상 혼합하여 사용된다.The acrylic adhesive resin is an acrylic acid ester-based copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, vinyl acetate, acrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, Maleic acid, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and 2-hydroxypropyl acrylate are used by mixing two or more monomers.
또한 상기 무기 세라믹계 방열 필러는 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 실리카 중에서 단독 또는 혼합하여 사용된다.In addition, the inorganic ceramic-based heat dissipation filler is used alone or in combination among alumina, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, and silica.
또한 상기 탄소계 방열 필러는 천연 그라파이트, 인조 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 실리콘 카바이드 중에서 단독 또는 혼합하여 사용된다.In addition, the carbon-based heat dissipation filler is used alone or in combination among natural graphite, artificial graphite, graphene, carbon nanotubes, and silicon carbide.
아울러, 상기 방법에 의하여 제조된 방열 점착제를 포함하는 방열 테이프는, 반도체칩에 부착되는 방열 테이프에 있어서, 금속 필름으로 이루어진 기재층; 내연과 절연을 위해 상기 기재층의 상부에 배치되고 고분자 필름으로 이루어진 절연층; 상기 절연층의 하부에 배치됨과 아울러 기재층의 상부에 도포되고 절연층으로 인한 열 응축을 방지하는 상부 방열 점착층; 상기 기재층의 하부에 도포되고 반도체칩에서 발생되는 열을 기재층을 향해 수직으로 전달하는 하부 방열 점착층; 및 상기 하부 방열 점착층에 탈착 가능하게 결합되는 라이너층;을 포함함을 특징으로 한다.In addition, the heat dissipation tape comprising a heat dissipation adhesive prepared by the above method comprises: a heat dissipation tape attached to a semiconductor chip, comprising: a base layer made of a metal film; An insulating layer made of a polymer film and disposed on the base layer for internal combustion and insulation; An upper heat dissipation adhesive layer disposed on the lower portion of the insulating layer and applied to the upper portion of the base layer to prevent heat condensation due to the insulating layer; A lower heat dissipation adhesive layer applied to the lower portion of the base layer and vertically transferring heat generated from the semiconductor chip toward the base layer; And a liner layer detachably coupled to the lower heat dissipation adhesive layer.
여기에서, 상기 금속 필름은 알루미늄박, 동박, 그래핀 또는 그라파이트가 코팅된 알루미늄박, 그래핀 또는 그라파이트가 코팅된 동박 중에서 선택된다.Here, the metal film is selected from aluminum foil, copper foil, graphene or graphite coated aluminum foil, graphene or graphite coated copper foil.
상기 절연층은 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에텔에텔 케톤, 폴리테트라플루오로 에틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리아미드이미드 중에서 선택된다.The insulating layer is selected from polyester, polyimide, polyethylene naphthalate, polyetherether ketone, polytetrafluoro ethylene, polybutylene terephthalate, polyamide, polyetherimide, polyethersulfone, polyamideimide.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방열 점착제의 제조방법 및 이를 포함하는 방열 테이프에 따르면, 금속 필름 기재를 이용하여 수평방향으로의 열 발산을 높이되, 실리콘계 또는 아크릴계 감압 점착제(PSA)를 주성분으로 하는 방열 점착제를 금속 필름 기재의 상하부에 적층한 구조로 형성함과 아울러 방열 점착제에 최적화된 방열 필러를 적용하여 금속 필름 기재로 신속하게 열을 전달하고 방열 효과를 추가적으로 부여함으로써 수평 열전도도를 증대하여 TV, 스마트폰 등 모바일 기기의 성능을 향상하고 수명을 연장하도록 하는 장점을 가진 것이다.As described above, according to the method of manufacturing the heat dissipating adhesive of the present invention and the heat dissipating tape comprising the same, the heat dissipation in the horizontal direction is increased by using a metal film base material, but silicone or acrylic pressure sensitive adhesive (PSA) is the main component. In addition to forming a heat-sensitive adhesive to be laminated in the upper and lower parts of a metal film base, and applying a heat-dissipating filler optimized for the heat-sensitive adhesive, it quickly transfers heat to the metal film substrate and additionally imparts a heat dissipation effect, thereby increasing horizontal thermal conductivity. It has the advantage of improving the performance and extending the life of mobile devices such as TVs and smartphones.
도 1은 본 발명에 따른 방열 테이프의 단면 구성도1 is a cross-sectional configuration of a heat-radiating tape according to the present invention
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명에 따른 수평 열전도도가 우수한 방열 테이프의 단면 구성도이다. 도면 중 "하부"는 반도체칩에 접하는 방향을 가리킨다.1 is a cross-sectional configuration diagram of a heat dissipating tape having excellent horizontal thermal conductivity according to the present invention. "Bottom" in the drawing indicates a direction in contact with the semiconductor chip.
본 발명은 반도체칩에 직접 부착되어 발열원으로 사용되는 발열체로부터 수직으로 열을 전달 시 금속 필름으로 된 기재층에서 수평으로 열을 확산함에 따라 효과적인 방열을 수행하도록 하는 방열 테이프에 관한 것으로서, 최적화된 방열 필러와 그 조합을 적용하여 높은 열전도도를 가진 방열 점착제를 제조하고 이로써 금속 필름의 방열 성능을 극대화하도록 하는 것이다.The present invention relates to a heat dissipation tape that is attached directly to a semiconductor chip to perform effective heat dissipation as it spreads heat horizontally in a metal film base layer when heat is vertically transmitted from a heat generating element used as a heat source, and optimized heat dissipation By applying a filler and a combination thereof, a heat dissipating adhesive having high thermal conductivity is manufactured, thereby maximizing the heat dissipation performance of the metal film.
도면에 따르면, 본 발명의 방열 테이프는 기재층(10); 절연층(20); 및 라이너층(30);을 포함하여 구성되며, 상기 기재층(10)을 이루는 금속 필름의 상부 및 하부에 각각 방열 점착층(40,50)을 구성하여 발열원으로부터 발생하는 열을 금속 필름에 효율적으로 전달, 방출하는 것을 특징으로 하는 것이다.According to the drawings, the heat radiation tape of the present invention includes a
이에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.This will be described in more detail.
[1] 방열 테이프의 구조[1] structure of heat dissipation tape
기재층(10)은 앞서 기재된 바와 같이 금속 필름으로 이루어지고 수평방향으로의 열 발산이 우수한 특성이 있다.The
상기 금속 필름은 바람직하게는 알루미늄박(Aluminum foil), 동박(Cu foil), 그래핀(Graphene) 또는 그라파이트(Graphite)가 코팅된 알루미늄박, 그래핀 또는 그라파이트가 코팅된 동박 중에서 선택적으로 사용된다.The metal film is preferably used from among aluminum foil, copper foil, graphene or graphite coated aluminum foil, graphene or graphite coated copper foil.
이때, 상기 금속 필름은 너무 얇으면 방열 성능이 저하되는 반면 너무 두꺼울 경우 금속 필름 자체의 강성으로 인해 본원발명의 방열 테이프를 반도체 칩과 같은 피착물에 부착 후 필요에 따라 밴딩하게 될 경우 방열 테이프가 박리(delamination)될 우려가 있으므로 12~80㎛의 두께로 형성됨이 바람직하다. At this time, if the metal film is too thin, the heat dissipation performance is deteriorated, whereas if it is too thick, the heat dissipation tape is attached if the heat dissipation tape of the present invention is attached to an adherend such as a semiconductor chip due to the rigidity of the metal film itself, and then banded as necessary. Since there is a possibility of delamination, it is preferable to be formed to a thickness of 12 to 80㎛.
절연층(20)은 고분자 필름으로 이루어지며 내열과 절연을 위하여 기재층의 최상부 즉, 본 발명을 이루는 방열 테이프의 최외층에 배치된다.The
상기 고분자 필름은 폴리에스테르(PET, Polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(PI, Poly Imide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, Polyethylene Naphthalate), 폴리에텔에텔 케톤(PEEK, Polyetherether Ketone), 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT, Polybutylene terephthalate), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone), 폴리아미드이미드(PAI, Poly Amide Imide) 중에서 선택적으로 사용된다.The polymer film is polyester (PET, Polyethylene Terephthalate), polyimide (PI, Poly Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Polyethylene Naphthalate), polyetherether ketone (PEEK, Polyetherether Ketone), polytetrafluoroethylene (PTFE , Poly Tetra Fluoro Ethylene), Polybutylene terephthalate (PBT), Polyamide (PA), Poly Ether Imide (PEI), Polyethersulfone (PES), Polyamideimide (PAI, Poly Amide Imide).
이때, 상기 절연층은 두께가 너무 얇으면 절연성이 저하되는 반면, 일정 두께를 초과할 경우에는 수직 방열 효과가 저하됨과 아울러 상기 금속 필름과 마찬가지로 자체 복원력으로 인해 밴딩 시 박리(탈락)가 발생할 우려가 있으므로 12~50㎛ 의 두께로 형성됨이 바람직하다.At this time, if the thickness of the insulating layer is too thin, the insulating property is deteriorated, whereas if it exceeds a certain thickness, the vertical heat dissipation effect is lowered and, like the metal film, there is a fear that peeling (dropping) occurs when bending due to self-resilience. Therefore, it is preferable to be formed to a thickness of 12 to 50㎛.
상부 방열 점착층(40)은 방열 점착제로 형성되고 기재층인 금속 필름과의 결합을 위하여 절연층의 하부에 배치되어 이루어진다. 즉, 상부 방열 점착층(40)은 기재층의 상부에 도포되어 내열 및 절연을 목적으로 하는 절연층으로 인한 열 응축을 막아 더욱 효과적인 방열 성능을 구현시키는 역할을 하게 된다.The upper heat dissipation
하부 방열 점착층(50)은 기재층의 하부에 도포되어 이루어지는 것으로, 반도체칩에 직접적으로 부착되어 방열 기능을 수행하며, 하부 방열 점착층의 뛰어난 수직 열전달 효과로 인해 기재층인 금속 필름까지 열이 빠르게 도달하여 금속 필름의 수평 방열 효과를 극대화하는 기능을 하게 된다.The lower heat dissipation
상기와 같은 구조로 된 방열 테이프의 최하부에는 이형 라이너층(30)이 분리 가능하게 결합된다.A
[2] 방열 점착층의 구성[2] Construction of heat-resistant adhesive layer
이어서, 본 발명의 가장 특징적인 구성요소인 상부 및 하부 방열 점착층(40,50)에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Next, the upper and lower heat dissipation
상기 상부 및 하부 방열 점착층(40,50)은 실리콘계 감압점착제(Silicone PSA, pressure sensitive adhesive) 또는 아크릴계 감압점착제(Acrylic PSA)가 사용되는바, 즉, 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지를 주된 성분으로 하고 여기에 방열 필러(filler)가 첨가되어 이루어지는 것이다.The upper and lower heat dissipation
상기 실리콘계 점착제는 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethylsiloxane)을 주원료로 하고, 백금(Pt)촉매 또는 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide)와 같은 경화 촉매가 사용된다.The silicone adhesive is a polydimethylsiloxane (PDMS, Polydimethylsiloxane) as a main raw material, a curing catalyst such as a platinum (Pt) catalyst or benzoyl peroxide is used.
상기 아크릴계 점착제는 아크릴산 에스테르계 공중합물로 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-Ethylhexyl acrylate), 부틸아크릴레이트(Butyl acrylate), 비닐아세테이트(Vinyl acetate), 아크릴산(Acrylic acid), 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate), 에틸메타크릴레이트(Ethyl methacrylate), 부틸메타크릴레이트(Butyl methacrylate), 메틸아크릴레이트(Methyl acrylate), 에틸아크릴레이트(Ethyl acrylate), 말레익산(maleic acid), 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트(2-hydroxypropyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate), 2-하이드록시프로필 아크릴레이트(2-Hydroxypropyl acrylate) 등과 같은 모노머가 2종 이상 혼합하여 사용된다.The acrylic pressure-sensitive adhesive is an acrylic acid ester-based copolymer, 2-ethylhexyl acrylate, 2-butyl acrylate, vinyl acetate, acrylic acid, methyl methacrylate methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, maleic acid, 2-hydroxypropyl meta 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-Hydroxyethyl methacrylate, 2-Hydroxyethyl acrylate, 2-Hydroxypropyl acrylate ) Are used by mixing two or more kinds of monomers.
또한, 경화제로서 아지리딘(aziridine), 이소시아네이트(isocyanate), 에폭시(epoxy), 금속킬레이트 화합물(metallic chelate compounds)이 사용되며, 이소시아네이트계 경화제의 사용 시 반응속도 조절을 위하여 주석 촉매(Tin Catalyst)가 사용되기도 한다.In addition, aziridine, isocyanate, epoxy, and metal chelate compounds are used as curing agents, and tin catalyst is used to control the reaction rate when using isocyanate-based curing agents. It is also used.
아울러, 실리콘계 또는 아크릴계 수지에 방열 효과를 부여하여 우수한 열전도도를 얻기 위해서는 방열 점착층에 적용되는 방열 필러의 적용이 매우 중요하다 할 것인바, 본 발명에서는 1~20㎛의 무기 세라믹계 방열 필러 또는 1~15㎛의 탄소계 방열 필러가 사용된다.In addition, the application of the heat dissipation filler applied to the heat dissipation adhesive layer is very important in order to obtain excellent heat conductivity by providing a heat dissipation effect to the silicone or acrylic resin. In the present invention, an inorganic ceramic heat dissipation filler of 1 to 20 μm or Carbon-based heat dissipation fillers of 1 to 15 µm are used.
즉, 방열 필러의 사이즈가 20㎛를 초과 시에는 점착 표면으로 방열 필러가 돌출되는 일이 발생될 수 있으므로 이 사이즈를 넘지 않도록 하되, 가장 바람직하게는 1~10㎛ 정도의 사이즈로 된 것이 적용된다.That is, when the size of the heat dissipation filler exceeds 20 μm, it may occur that the heat dissipation filler protrudes onto the adhesive surface, so that the heat dissipation filler is not exceeded, but most preferably, a size of about 1 to 10 μm is applied. .
무기 세라믹계 방열 필러는 알루미나(Alumina, Al2O3), 질화붕소(BN, Boron Nitride), 질화알루미늄(AlN, Aluminum Nitride), 산화마그네슘(MgO, Magnesium Oxide), 산화아연(ZnO, Zinc Oxide), 실리카(SiO2) 등과 같은 필러 중에서 선택적으로 사용된다.Inorganic ceramic heat dissipation fillers are alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN, Boron Nitride), aluminum nitride (AlN), magnesium oxide (MgO, Magnesium oxide), zinc oxide (ZnO, Zinc Oxide) ), Silica (SiO 2 ), and the like.
탄소계 방열 필러는 천연 그라파이트(Natural Graphite), 인조 그라파이트(Artificial Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide) 등과 같은 필러 중에서 선택적으로 사용되며, 무기 세라믹계 방열 필러에 비하여 높은 열전도도를 가진다.Carbon-based heat-dissipating fillers can be selectively selected from fillers such as natural graphite, artificial graphite, graphene, carbon nanotube (CNT), silicon carbide (SiC), etc. It is used and has higher thermal conductivity than inorganic ceramic heat dissipation fillers.
상기 탄소계 방열 필러는 가장 대표적으로 그라파이트를 사용할 수 있는데, 이러한 그라파이트는 판상(sheet) 형태로 이루어지며, 수평 열전도도 600w/mk 이상이고 수직 열전도도는 5w/mk 이상으로 수직 열전도도 보다는 수평 열전도도가 높은 편이며, 양자 간에 큰 차이는 없으나 천연 그라파이트보다는 인조 그라파이트의 열전도도가 더 우수한 편이다.The carbon-based heat-dissipating filler can most typically use graphite, which is formed in a sheet form, has a horizontal thermal conductivity of 600 w / mk or more, and a vertical thermal conductivity of 5 w / mk or more, and horizontal thermal conductivity rather than vertical thermal conductivity. The degree is higher, and there is no significant difference between the two, but the thermal conductivity of artificial graphite is superior to that of natural graphite.
상기 그라파이트는 그 형상에 의해 점착층에 추가하여 방열소재로 사용하기 좋으나 그라파이트 시트를 절단 시 분진이 발생하고 점착층 추가에 따른 열전도도의 저하로 인해 방열 성능이 저하 등이 문제가 발생할 수 있으므로 그라파이트 파우더를 점착제에 분산시키는 방법을 통해 열전도도 저하 문제를 개선하였다.The graphite is good for use as a heat dissipation material by adding it to the adhesive layer by its shape, but since graphite generates dust when cutting the graphite sheet and heat transfer performance decreases due to a decrease in thermal conductivity due to the addition of the adhesive layer, graphite may cause problems. The problem of lowering thermal conductivity was improved by dispersing the powder in an adhesive.
아울러, 상기 방열 필러가 적용된 상부 및 하부 방열 점착층(40,50)이 너무 두꺼울 경우에는 이러한 점착층이 포함된 방열 테이프의 제조 시 점착층 내 기포 발생에 따른 단열 효과가 발생됨과 아울러 열전달 네트워크에 방해가 되는 반면, 두께가 너무 얇을 경우에는 방열 필러를 다양한 사이즈로 적용 시 그 효과를 보기 어려우므로 방열 필러 사이즈 및 기재층에 대한 점착력을 고려하여 20~50㎛, 바람직하게는 30㎛ 정도로 설정됨이 바람직하다.In addition, when the upper and lower heat dissipation adhesive layers (40, 50) to which the heat dissipation filler is applied are too thick, when manufacturing heat dissipation tapes containing such an adhesive layer, an insulation effect is generated due to air bubbles in the adhesive layer, and the heat transfer network On the other hand, if the thickness is too thin, it is difficult to see the effect of applying the heat-radiating filler in various sizes, so it is set to 20 ~ 50㎛, preferably about 30㎛ in consideration of the heat-radiating filler size and adhesion to the base layer. This is preferred.
[3] 방열 점착제의 제조방법[3] Method for manufacturing heat-sensitive adhesive
다음으로, 상기 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지에 방열 성능을 확보하도록 방열 필러를 추가하여 방열 점착제를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a heat dissipating adhesive by adding a heat dissipation filler to secure heat dissipation performance to the acrylic resin or the silicone resin will be described.
⑴ 무기 세라믹계 방열 필러 사용⑴ Use of inorganic ceramic heat dissipation filler
내열성이 우수한 아크릴계 점착 수지를 주성분(base)으로 하고, 여기에 방열 효과를 가진 알루미나, 질화붕소와 같은 무기 세라믹계 방열 필러를 적용하여 방열 점착제를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a heat-sensitive adhesive by using an acrylic adhesive resin having excellent heat resistance as a main component and applying an inorganic ceramic-based heat-radiating filler such as alumina and boron nitride having a heat dissipation effect.
아크릴계 점착 수지에 방열 필러를 첨가하고 1,500~1,800rpm에서 15~20분 동안 교반하여 수지 내에 방열 필러를 분산 혼합한다. 이 과정에서 방열 필러에 의한 마찰열 발생 시 상온에서 냉각하고, 경화제로서 아지리딘, 이소시아네이트, 에폭시, 금속킬레이트 화합물 중에서 선택하여 사용하거나 또는 이소시아네이트 경화제를 주석 촉매를 첨가하여 방열 점착제를 제조한다.A heat dissipation filler is added to the acrylic adhesive resin and stirred for 15-20 minutes at 1,500-1,800 rpm to disperse and mix the heat dissipation filler in the resin. In the process, when friction heat generated by the heat dissipation filler occurs, it is cooled at room temperature and used as a curing agent selected from aziridine, isocyanate, epoxy, or metal chelate compounds, or an isocyanate curing agent is added with a tin catalyst to prepare a heat dissipating pressure-sensitive adhesive.
이때, 상기 방열 필러는 아크릴계 점착 수지에 혼합되는 종류에 따라 사이즈 및 충진율을 달리하는 것이 좋다.At this time, the heat dissipation filler is preferably different in size and filling rate depending on the type mixed with the acrylic adhesive resin.
예컨대, 알루미나는 가장 범용적으로 사용되는 방열 필러로서, 저렴하고 다양한 입자 크기와 형태를 가진 대신 열전도도가 20w/mk로 약간 낮은 편이며, 이러한 알루미나는 1~20㎛의 사이즈를 사용하고 충진율 50~70phr로 각 사이즈 별로 단독 적용하거나 또는 사이즈 별로 혼합 비율을 적용할 수 있다.For example, alumina is the most commonly used heat dissipation filler, and it is inexpensive and has a variety of particle sizes and shapes. Instead, it has a slightly low thermal conductivity of 20 w / mk, and these alumina uses a size of 1 to 20 µm and a filling rate of 50. It can be applied alone for each size with ~ 70phr, or a mixing ratio can be applied for each size.
질화붕소(BN)는 120w/mk의 높은 열전도도를 가지며 최근 활용도가 높아지는 추세이나, 가격이 비싸고 높은 비표면적으로 인해 충진이 어려운바, 이러한 질화붕소(BN)는 1~10㎛의 사이즈를 사용하고 충진율 10~30phr로 각 사이즈 별로 단독 적용하거나 사이즈 별로 혼합 비율을 적용할 수 있다.Boron nitride (BN) has a high thermal conductivity of 120 w / mk and has recently been used for a high trend, but it is expensive and difficult to fill due to its high specific surface area. As such, boron nitride (BN) uses a size of 1 to 10 μm. And with a filling rate of 10 ~ 30phr, it can be applied individually for each size or a mixing ratio for each size can be applied.
질화알루미늄(AIN)은 180w/mk의 높은 열전도도를 가진 대신 가격이 높고 가수분해 문제로 인해 소량 충진하여 사용하면 된다.Aluminum nitride (AIN) has a high thermal conductivity of 180 w / mk, but is expensive and can be used in small amounts due to hydrolysis.
산화마그네슘(MgO)은 40w/mk, 산화아연은 45w/mk의 열전도도를 가지며, 가격이 약간 높은 편이므로 소량 충진하여 사용하면 된다.Magnesium oxide (MgO) has a thermal conductivity of 40w / mk, and zinc oxide has a thermal conductivity of 45w / mk, and since the price is slightly higher, it may be used by filling in a small amount.
실리카는 주로 다른 방열 필러와 함께 사용되어 다른 방열 필러의 침강을 방지하고 간극을 메우는 역할을 한다.Silica is mainly used in conjunction with other heat dissipation fillers to prevent sedimentation of other heat dissipation fillers and to fill gaps.
이와 같이 방열 필러의 열전도도나 가격 등의 조건을 고려하여 선택적으로 단독 또는 혼합 사용하면 된다.In this way, considering the conditions such as thermal conductivity and price of the heat dissipating filler, it may be used alone or in combination.
또한 이러한 방열 필러를 혼합 시에는, 예컨대, 질화붕소 : 알루미나 : 질화붕소 각각 6㎛ : 3㎛ : 1㎛의 사이즈를 6~8 : 3~1 : 1의 비율로 혼합하여 열전달 네트워크를 더욱 효율적으로 형성하여 높은 열전도도를 얻을 수 있게 된다. 즉, 방열 필러를 단독으로 사용하는 것보다 혼합하여 사용 시 열전도 효율을 높일 수 있으며, 상기 방열 필러를 혼합 사용 시에는 방열 필러 자체의 열전도도 및 방열 필러의 가격 등을 고려하여 선택적으로 사용하면 된다.In addition, when mixing the heat dissipation filler, for example, boron nitride: alumina: boron nitride, each of the size of 6㎛: 3㎛: 1㎛ by mixing in a ratio of 6 to 8: 3 to 1: 1 heat transfer network more efficiently By forming, it is possible to obtain high thermal conductivity. That is, the heat conduction efficiency can be increased when mixing and using the heat dissipation filler alone, and when the heat dissipation filler is mixed, the heat conductivity of the heat dissipation filler itself and the price of the heat dissipation filler may be considered and used selectively. .
아울러, 상기 설명에서는 주성분이 아크릴계 수지인 것을 예시하였으나, 실리콘계 수지도 이와 동일한 방법으로 얻어질 수 있다In addition, in the above description, although the main component is illustrated as an acrylic resin, silicone resin can also be obtained in the same way.
이에 대해서는 하기 시험예를 통해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.This will be described in more detail through the following test examples.
⑵ 아크릴계 수지에 탄소계 방열 필러 사용탄소 Carbon-based heat dissipation filler used for acrylic resin
내열성이 우수한 아크릴계 점착 수지를 주성분으로 하고 여기에 방열 효과를 가진 그라파이트와 같은 탄소계 방열 필러를 적용하여 방열 점착제를 제조하는 방법에 관한 것이다.It relates to a method of manufacturing a heat-sensitive adhesive by using an acrylic adhesive resin having excellent heat resistance as a main component and applying a carbon-based heat-radiating filler such as graphite having a heat-radiating effect.
아크릴계 점착 수지에 탄소계 방열 필러를 혼합 분산하는 방법은 상기 ⑴에 기재한 것과 동일하게 행하고, 상기 방열 필러는 무기 세라믹계 방열 필러와 마찬가지로 아크릴계 점착 수지에 혼합되는 종류에 따라 사이즈 및 충진율을 달리하는 것이 좋다.The method of mixing and dispersing the carbon-based heat-radiating filler in the acrylic pressure-sensitive adhesive is performed in the same manner as described in 상기, and the heat-radiating filler is different in size and filling rate according to the type mixed with the acrylic-based pressure-sensitive resin as in the inorganic ceramic-based heat-resistant filler. It is good.
예컨대, 그라파이트는 1~15㎛의 사이즈를 사용하고 충진율 10~30phr로 각 사이즈 별로 단독 적용하거나 사이즈 별로 혼합 비율을 적용할 수 있다.For example, graphite may have a size of 1 to 15 µm, and a filling rate of 10 to 30 phr may be applied individually for each size or a mixing ratio for each size may be applied.
또한 무기 세라믹계 방열 필러와 탄소계 방열 필러를 혼합 사용할 수 있는바, 즉, 그라파이트와 질화붕소 각각 5㎛ : 1㎛의 사이즈를 7~9 : 3~1의 비율로 혼합하여 높은 열전도도를 얻을 수 있게 된다.In addition, an inorganic ceramic-based heat dissipation filler and a carbon-based heat dissipation filler can be mixed, that is, graphite and boron nitride are mixed in a size of 5 µm: 1 µm, respectively, at a ratio of 7 to 9: 3 to obtain high thermal conductivity. It becomes possible.
아울러, 상기 시험예에서는 아크릴 점착 수지에 방열 필러를 혼합 사용하는 방법에 대하여 설명하였으나 실리콘 점착 수지에 방열 필러를 첨가 시에는 상기와 동일한 방법으로 행하면 된다.In addition, in the above test example, a method of mixing and dissipating a heat-radiating filler in an acrylic adhesive resin was described, but when adding the heat-radiating filler to a silicone adhesive resin, the same method as described above may be performed.
상기한 바와 같이 기재층을 금속 필름을 하여 수평방향으로 열 확산을 행하도록 함과 아울러 그 상부 및 하부에 각각 상부 및 하부 방열 점착층을 적층하여 구성함과 아울러 상기 [3]에서 얻어진 것과 같이 최적화된 방열 필러 및 그 조합을 점착층에 적용함으로써 빠른 열전달과 함께 추가적인 방열 효과를 부여할 수 있게 된다.As described above, the base layer is made of a metal film to perform heat diffusion in the horizontal direction, and the upper and lower heat dissipation adhesive layers are stacked on the upper and lower portions, respectively, and optimization as obtained in [3] above. By applying the heat dissipation filler and a combination thereof to the adhesive layer, it is possible to impart additional heat dissipation effect with rapid heat transfer.
[4] 시험예[4] Test example
다음으로, 본 발명에 따른 방열 테이프의 열전도도 성능에 대하여 하기 시험예를 통해 상세하게 설명하기로 한다. 단, 하기 시험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 본 발명을 이로써 한정하는 것은 아니다.Next, the thermal conductivity performance of the heat-radiating tape according to the present invention will be described in detail through the following test examples. However, the following test examples are only examples to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
<시험예1><Test Example 1>
본 시험예는 무기 세라믹계 방열 필러의 첨가(함량)에 따른 방열 테이프의 열전도도를 평가하기 위한 것으로서, 방열 점착제의 주원료는 아크릴 점착 수지, 방열 필러는 알루미나를 사용하되 그 두께와 충진율을 달리하여 시험구1 내지 시험구6으로 하였고, 방열 필러가 사용되지 않은 점착제가 적용된 방열 테이프를 대조구로 하였다.This test example is for evaluating the thermal conductivity of a heat dissipation tape according to the addition (content) of an inorganic ceramic heat dissipation filler, and the main raw material of the heat dissipation adhesive is an acrylic adhesive resin, and the heat dissipation filler uses alumina, but the thickness and filling rate are different. It was set as Test Zone 1 to Test Zone 6, and a heat dissipation tape to which an adhesive having no heat dissipation filler was applied was used as a control.
여기에서, 상부 및 하부 방열 점착제(감압점착제:PSA)의 두께는 30㎛으로 형성하고, 이에 따라 방열 필러의 두께는 각각 3㎛, 5㎛, 10㎛인 것이 적용되었다.Here, the thicknesses of the upper and lower heat dissipating adhesives (pressure-sensitive adhesive: PSA) were formed to be 30 μm, and accordingly, the thicknesses of the heat dissipating fillers were 3 μm, 5 μm, and 10 μm, respectively.
경화제, 촉매를 제외한 아크릴 점착제, 용매혼합물(solvent mix)에 방열 필러인 알루미나를 첨가하여 교반기를 이용하여 1800rpm으로 15~20 분간 교반 진행하였다. 이 과정에서 재료간의 마찰로 인해 발열 현상이 발생함에 따라 상온에서 충분히 냉각 후 경화제, 촉매를 첨가하여 제작하였다. 이로부터 얻어진 시험구들 및 대조구의 수직 및 수평 열전도도를 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The curing agent, an acrylic adhesive excluding the catalyst, and alumina, which is a heat dissipation filler, were added to the solvent mix, followed by stirring at 1800 rpm for 15-20 minutes using a stirrer. In this process, as the heat generation phenomenon occurred due to friction between materials, it was prepared by adding a curing agent and a catalyst after sufficiently cooling at room temperature. Table 1 shows the results of evaluating the vertical and horizontal thermal conductivity of the test and control groups obtained therefrom.
본 실시예에서 다른 사이즈를 가진 방열 필러의 조합은 필러 조합 계산식인 Horsfield’s packing model식을 적용하였고, 방열 필러의 사이즈에 따른 첨가량은 최초 부피비를 계산 후 필러의 비중을 곱하고 실제 첨가 시에는 질량비로 환산하여 첨가하였으며, 시험예1과 동일한 방법으로 점착제를 제조하였다.In this embodiment, the combination of heat dissipation fillers with different sizes was applied to the Horsfield's packing model formula, which is a filler combination calculation formula, and the addition amount according to the size of the heat dissipation filler was calculated by calculating the initial volume ratio and multiplying the specific gravity of the fillers, and actually converting it into a mass ratio. Was added, and an adhesive was prepared in the same manner as in Test Example 1.
상기 표 1의 결과에 따르면, 알루미나의 두께가 높은 시험구5 및 6이 가장 높은 열전도도를 나타낸 반면, 하부 방열 점착층의 표면이 거칠고 다소 광택이 없는 편이었다. 이에 따라 하부 방열 점착층의 표면 거칠기로 인해 발열원과의 밀착성 저하로 실제 발열 성능의 저하가 있을 것으로 보인다. 또한, 시험구1 내지 4의 경우 열전도도는 시험구5 및 6에 비해서는 낮은 편이나 하부 방열 점착층의 표면 거칠기는 없는 것으로 나타났다. 한편, 방열 필러의 충진율에 따른 차이는 크게 나타나지 않았다.According to the results of Table 1, while the test pieces 5 and 6 having the highest alumina thickness showed the highest thermal conductivity, the surface of the lower heat dissipation adhesive layer was rough and rather unpolished. Accordingly, due to the surface roughness of the lower heat dissipation adhesive layer, it is expected that there will be a decrease in actual heat generation performance due to a decrease in adhesion with a heat generating source. In addition, in the case of Test Zones 1 to 4, the thermal conductivity was lower than that of Test Zones 5 and 6, but it was found that there was no surface roughness of the lower heat dissipation adhesive layer. On the other hand, the difference according to the filling rate of the heat dissipation filler did not appear significantly.
아울러, 시험구의 수직 열전도도가 대조구에 비하여 약간 높게 나타났고, 수평 열전도도의 경우에는 상당한 차이로 시험구가 높게 나타난바, 본 발명에서와 같이 다층(multi layer) 구조로 된 방열 테이프의 경우 상부-하부 또는 하부-상부를 관통하는 수직 열전도도를 평가 시 각 층의 열전도도가 다르고 각 층의 열 저항으로 인해 시험구와 대조구에 큰 차이가 나타나지 않은 반면, 상부 및 하부 방열 점착층의 열전달 효과로 인하여 기재층인 금속 필름으로 빠르게 열을 전달함으로써 수평 열전도도의 개선에 효과적인 것으로 판단하였으며, 방열 필러를 사용 시 열전도도가 개선됨을 확인할 수 있었다.In addition, the vertical thermal conductivity of the test sphere was slightly higher than that of the control, and in the case of horizontal thermal conductivity, the test sphere was high due to a significant difference. In the case of a heat-radiating tape having a multi-layer structure as in the present invention, -When evaluating the vertical thermal conductivity through the lower or lower-top portion, the thermal conductivity of each layer is different, and due to the thermal resistance of each layer, there is no significant difference between the test and control, whereas the heat transfer effect of the upper and lower heat dissipation adhesive layers Therefore, it was judged to be effective in improving the horizontal thermal conductivity by quickly transferring heat to the metal film, which is the base layer, and it was confirmed that the thermal conductivity was improved when the heat dissipation filler was used.
<시험예2><Test Example 2>
본 시험예는 본 발명에 따른 방열 테이프의 열전도도를 개선하기 위한 것으로, 동일한 사이즈(두께)를 가진 방열 필러가 단독 사용되거나 또는 다른 사이즈를 가진 방열 필러가 조합하여 사용된 방열 테이프의 열전도도를 평가하였다.This test example is for improving the thermal conductivity of the heat dissipation tape according to the present invention, the heat conductivity of the heat dissipation tape used in combination with a heat dissipation filler having the same size (thickness) alone or with a different size. Was evaluated.
표 2에는 알루미나의 혼합비율을 표시하였고, 표 3은 표 2에 따른 사이즈별 방열 필러의 조합에 따른 열전도도를 나타내었으며, 본 시험예에서 대조구는 시험예1과 동일한 것이 사용되었다.Table 2 shows the mixing ratio of alumina, and Table 3 shows the thermal conductivity according to the combination of heat dissipation fillers according to size according to Table 2, and the same control as Test Example 1 was used in this test example.
표 3의 결과에 따르면, 시험예1에 비하여 전체적으로 열전도도가 높게 나타난바, 이는 Horsfield’s packing model 적용에 따라 큰 입자의 방열 필러 사이의 간극을 작은 입자의 방열 필러가 메워 주기 때문에 열전달 네트워크가 잘 형성되어 동일 사이즈의 방열 필러에 비해 양호한 열전도도를 보여준 것으로 판단된다.According to the results of Table 3, compared to Test Example 1, the overall thermal conductivity was higher. This is because the heat dissipation filler of the small particles fills the gap between the heat dissipation fillers of the large particles according to the application of Horsfield's packing model. It is judged that it showed better thermal conductivity than the heat dissipation filler of the same size.
다만, 알루미나 10㎛이 첨가된 시험구7의 경우 열전도도가 가장 높게 나타났으나 시험예1에서 알루미나 10㎛이 적용된 시험구5 및 6과 마찬가지로 하부 방열 점착층의 표면이 거칠어 방열 테이프에 적용 시 방열 성능의 저하가 예상되었다. 이에 따라 시험구9에서는 알루미나 10㎛과 알루미나 5㎛의 혼합비를 변경하여 진행하였으나 알루미나 10㎛의 영향으로 표면 요철 발생 및 시험구7에 비해 열전도도 또한 감소하였으며, 하부 방열 점착층의 표면 상태 및 열전도도를 고려하여 시험구8을 적용 시 가장 우수한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.However, in the case of Test Zone 7 in which
이와 같이 시험예1 및 2의 결과에 따라 일정한 사이즈로 된 방열 필러를 단독으로 적용하는 것보다는 다른 사이즈로 된 방열 필러를 조합하여 적용하는 것이 동일한 방열 필러 충진율에서 더욱 효과적임일 알 수 있었고, 이는 후술하는 시험예3에서 알루미나 대신 질화붕소를 적용한 경우에도 다른 사이즈의 방열 필러를 조합 시 열전도도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다.Thus, according to the results of Test Examples 1 and 2, it can be seen that it is more effective to apply a combination of heat dissipation fillers of different sizes than to apply heat dissipation fillers of a certain size alone, which is described later. In Test Example 3, even when boron nitride was applied instead of alumina, it was confirmed that the thermal conductivity was high when the heat dissipation fillers of different sizes were combined.
<시험예3><Test Example 3>
본 시험예에서는 시험예1과 동일한 방법으로 방열 점착제를 제조하되, 방열 필러는 구상 알루미나 대신 1㎛, 6㎛ 판상 질화붕소를 사용하였다. 이때, 방열 필러의 충진율은 방열 필러의 특성 중 비표면적에 따라 점착제에 충진할 수 있는 수준이 결정되는바, 알루미나의 비표면적은 0.2~0.4㎡/g이고 질화붕소는 10~25㎡/g이며 비표면적이 작을수록 점착제에 많은 양의 방열 필러를 충진할 수 있으므로 알루미나에 비해 비표면적이 큰 질화붕소의 충진율이 상대적으로 낮을 수밖에 없다. In this test example, a heat dissipating adhesive was prepared in the same manner as in Test Example 1, but the heat dissipating filler used 1 μm and 6 μm plate-like boron nitride instead of spherical alumina. At this time, the filling rate of the heat-dissipating filler is determined by the level of filling of the adhesive according to the specific surface area among the properties of the heat-dissipating filler. The specific surface area of the alumina is 0.2 to 0.4 m2 / g and the boron nitride is 10 to 25 m2 / g. The smaller the specific surface area, the larger the heat dissipation filler can be filled into the pressure-sensitive adhesive, so the filling rate of boron nitride, which has a larger specific surface area than alumina, is inevitably lower.
질화붕소의 충진율은 10, 20, 30phr 적용 결과 30phr 초과하여 첨가 시 점도 상승 및 효과적인 분산이 어려웠다. 이는 코팅성 저하를 초래하여 질화붕소 충진율은 30phr를 적용하였으며, 하기 표4의 비율에 따라 상부 및 하부방열 점착제를 제조하였다.The filling rate of boron nitride exceeded 30 phr as a result of application of 10, 20, and 30 phr, and when added, it was difficult to increase viscosity and effectively disperse. This resulted in a decrease in coating properties, and a boron nitride filling ratio of 30 phr was applied, and upper and lower heat dissipating adhesives were prepared according to the ratio in Table 4 below.
본 시험예에 따르면, 알루미나를 적용할 때와 달리 점착층의 표면 거칠기 문제는 발생하지 않고 초기 점착력도 우수하여 발열원과의 밀착성에도 문제없을 것으로 예상되었다. 아울러, 방열 필러 사이즈의 조합에 따른 효과 재현성을 확인하고자 방열 필러 단독 및 사이즈별로 혼합하여 얻어진 시료를 테스트하였고, 이때 배합비의 조절을 통하여 본 시험예를 열전도도의 경향성을 파악하였으며, 그 결과를 표5에 나타내었다.According to this test example, unlike when alumina was applied, the surface roughness problem of the adhesive layer did not occur, and the initial adhesive strength was also excellent, so it was expected that there would be no problem in adhesion with a heat generating source. In addition, in order to confirm the effect reproducibility according to the combination of the heat radiation filler size, the samples obtained by mixing the heat radiation filler alone and by size were tested. At this time, the tendency of thermal conductivity was grasped in this test example by adjusting the mixing ratio, and the results are displayed. It is shown in 5.
상기 표 5의 결과에 따르면, 수평 열전도도의 경우 시험구14가 가장 높게 나타난바, 이는 판상 형태의 방열 필러 간 혼합 역시 구상 형태와 마찬가지로 큰 사이즈의 방열 필러와 작은 사이즈의 방열 필러를 일정 비율로 혼합 시 높은 열전도도 획득에 유리하다고 판단되며, 방열 필러로서 알루미나가 사용된 시험구1 및 2에 비하여 열전도도가 높게 나타났다.According to the results of Table 5, in the case of horizontal thermal conductivity, the test sphere 14 was the highest, which is a mixture of plate-shaped heat dissipation fillers, as in the spherical shape, a large size heat dissipation filler and a small size heat dissipation filler in a certain ratio. When mixing, it is judged to be advantageous for obtaining high thermal conductivity, and the thermal conductivity was higher than those of Test Zones 1 and 2 in which alumina was used as a heat radiation filler.
<시험예4><Test Example 4>
본 시험예에서는 시험예1과 동일한 방법으로 방열 점착제를 제조하되, 방열 필러로서 열전도도가 좋은 질화붕소의 열전달 네트워크의 효율을 높이기 위하여 방열 필러 사이의 간극을 메우기 위하여 하기 표 6에서와 같이 알루미나와 혼합 적용하여 열전도도를 측정하고 그 결과를 표 7에 나타내었다. 이때, 상기 방열 필러의 충진율은 30phr로 설정하였다.In this test example, a heat dissipating adhesive was prepared in the same manner as in Test Example 1, but in order to fill the gap between the heat dissipating fillers to improve the efficiency of the heat transfer network of boron nitride having good thermal conductivity as a heat dissipating filler, alumina and The thermal conductivity was measured by mixing and the results are shown in Table 7. At this time, the filling rate of the heat dissipation filler was set to 30phr.
상기 표 7에 따르면, 전반적으로 높은 열전도도를 가진 것으로 나타났으며, 이는 판상 형태인 질화붕소의 구조상 다른 사이즈와의 조합을 통해서도 발생할 수밖에 없는 간극을 구형 알루미나가 잘 메워줌으로써 뛰어난 열전달 네트워크를 형성한 것임을 알 수 있었다. 다만, 방열 필러로서 알루미나를 주성분으로 하고 질화붕소를 추가로 혼합하여 열전달 네트워크를 구성하는 시험구18의 경우 질화붕소를 주성분으로 한 시험구들에 비하여 낮은 열전도도를 나타낸바, 이는 알루미나의 경우 그 자체의 열전도도가 질화붕소에 비하여 낮은데다가 구형 알루미나가 이루어낸 열전달 네트워크 상에 판상 형태의 질화붕소를 첨가 시 열전달 네트워크를 보완하는 기능이 저하되어서이다.According to the above Table 7, it was found that the overall thermal conductivity was high, which formed an excellent heat transfer network by filling the gap with the size of boron nitride, which is in the form of a plate shape, through a combination with other sizes. I knew it. However, in the case of test sphere 18, which consists of alumina as a main component and a boron nitride additionally as a heat dissipating filler, and constitutes a heat transfer network, it shows a lower thermal conductivity than those of the test elements based on boron nitride, which is itself in the case of alumina. This is because the thermal conductivity of is lower than that of boron nitride, and the function of compensating for the heat transfer network is reduced when the plate-shaped boron nitride is added to the heat transfer network formed by spherical alumina.
<시험예5><Test Example 5>
본 시험예에서는 탄소계 방열 필러를 사용하여 열전도도를 측정한바, 탄소계 방열 필러로서 그라파이트 3,5㎛를 사용하였고 시험예1과 동일한 방법으로 방열 점착제를 제조하였다. 아울러, 그라파이트의 비표면적은 질화붕소와 비슷한 26㎡/g이며, 이에 따라 충진율은 30% 적용하여 시험을 수행하였다. 하기 표8에 그라파이트 혼합비를 나타냄과 아울러 본 시험에서 측정된 열전도도를 표9에 나타내었다.In this test example, the thermal conductivity was measured using a carbon-based heat-radiating filler, and graphite 3,5 μm was used as the carbon-based heat-radiating filler, and a heat-radiating adhesive was prepared in the same manner as in Test Example 1. In addition, the specific surface area of graphite was 26 m 2 / g, similar to that of boron nitride, and accordingly, a test was performed by applying a filling rate of 30%. Table 8 below shows the graphite mixing ratio and the thermal conductivity measured in this test is shown in Table 9.
상기 표9에 따르면, 그라파이트를 사이즈별로 단독 적용한 시험구18,19는 대략 비슷한 수평 열전도도를 나타내었고, 사이즈별로 조합 적용한 시험구20 내지 22는 단독 적용한 것에 비하여 높아지기는 하였으나 혼합 비율에 따른 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 판상 형태이며 그라파이트 사이즈 3㎛ 및 5㎛ 간의 크기가 큰 차이가 없기 때문이라고 판단된다.According to Table 9, test spheres 18 and 19 applied with graphite alone by size showed approximately similar horizontal thermal conductivity, and test
아울러, 무기 세라믹계 방열 필러가 사용된 시험예1 내지 4에서 얻어진 방열 점착제에 비하여 높은 열전도도를 나타냈다.In addition, it showed a higher thermal conductivity than the heat-sensitive adhesive obtained in Test Examples 1 to 4 in which the inorganic ceramic-based heat-radiating filler was used.
<시험예6><Test Example 6>
본 시험예에서는 시험예1과 동일한 방법으로 방열 점착제를 제조하되, 방열 필러로서 자체 열전도도가 좋은 그라파이트에 질화붕소를 혼합하였으며, 그라파이트와 질화붕소의 비표면적은 20~26㎡/g로 비슷한 수치를 가지고 있어 충진율은 30%로 적용하였다. 이때, 방열 필러의 혼합 비율은 하기 표10에서와 같이 사이즈간 혼합 결과가 가장 좋은 것으로 판단되는 7:3을 적용하였으며, 표11에 열전도도를 나타내었다.In this test example, a heat dissipating adhesive was prepared in the same manner as in Test Example 1, but boron nitride was mixed with graphite having good thermal conductivity as a heat dissipation filler, and the specific surface area of graphite and boron nitride was 20 to 26 m2 / g. Since the filling rate was applied as 30%. At this time, as for the mixing ratio of the heat dissipation filler, as shown in Table 10 below, 7: 3, which is considered to have the best mixing result between sizes, was applied, and Table 11 shows thermal conductivity.
상기 표 11에 따르면, 그라파이트를 주성분으로 혼합한 시험구23이 그라파이트에 비해 자체 열전도도가 낮은 질화붕소를 주성분으로 혼합한 시험구24에 비하여 열전도도가 높게 나타난바, 이는 시험구23이 그라파이트와 질화붕소의 사이즈 차이에 의해 간극을 적절히 메워주어 열전달 네트워크를 효율적으로 형성한 것임을 확인할 수 있었다.According to Table 11, the test piece 23, in which graphite was mixed as a main component, showed higher thermal conductivity than the test piece 24, in which boron nitride was used as a main component in comparison with graphite. It was confirmed that the heat transfer network was efficiently formed by filling the gap appropriately by the size difference of boron nitride.
상기한 바와 같이, 도1과 같은 구조로 된 방열 테이프의 경우 높은 수평 열전도도를 얻기 위하여 높은 열전도도를 가진 방열 필러를 점착제에 분산 시 발생하는 방열 필러 간 간극을 잘 메워줌으로써 열전달 네트워크의 형성을 효율적으로 수행하는 것이 매우 중요함을 확인하였다.As described above, in the case of a heat dissipation tape having a structure as shown in FIG. 1, a heat transfer network is formed by filling a gap between heat dissipation fillers generated when a heat dissipation filler having high heat conductivity is dispersed in an adhesive to obtain high horizontal heat conductivity. It was confirmed that it is very important to perform efficiently.
10 : 기재층
20 : 절연층
30 : 라이너층
40 : 상부 방열 점착층
50 : 하부 방열 점착층10: base layer 20: insulating layer
30: liner layer 40: upper heat dissipation adhesive layer
50: lower heat dissipation adhesive layer
Claims (9)
1,500~1,800rpm에서 15~20분 동안 교반하여 상기 점착 수지 내에 방열 필러를 분산 혼합하여 점착 혼합물을 얻는 단계; 및
상기 점착 혼합물에 경화제 및 촉매를 첨가하여 점착제를 얻는 단계;를 포함하며,
상기 방열 필러는 무기 세라믹계 방열 필러 또는 탄소계 방열 필러에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방열 점착제의 제조방법.Adding a heat dissipation filler to the silicone adhesive resin or the acrylic adhesive resin;
Agitating for 15 to 20 minutes at 1,500 to 1,800 rpm to disperse and mix the heat dissipating filler in the adhesive resin to obtain an adhesive mixture; And
Including the step of obtaining a pressure-sensitive adhesive by adding a curing agent and a catalyst to the adhesive mixture,
The heat dissipation filler is a method for manufacturing a heat dissipating adhesive, characterized in that selected from inorganic ceramic heat dissipation filler or carbon-based heat dissipation filler.
상기 실리콘계 점착 수지는 폴리디메틸실록산을 주성분으로 하고 백금 촉매 또는 벤조일 퍼옥사이드로 된 경화 촉매가 사용되는 것을 특징으로 하는 방열 점착제의 제조방법.According to claim 1,
The silicone-based adhesive resin is a method for producing a heat-sensitive adhesive, characterized in that a polydimethylsiloxane as a main component and a platinum catalyst or a curing catalyst made of benzoyl peroxide is used.
상기 아크릴계 점착 수지는 아크릴산 에스테르계 공중합물로 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 비닐아세테이트, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 말레익산, 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트 중에서 선택되는 모노머를 2종 이상 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방열 점착제의 제조방법.According to claim 1,
The acrylic adhesive resin is an acrylic acid ester-based copolymer, 2-ethylhexyl acrylate, butyl acrylate, vinyl acetate, acrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, Features used by mixing two or more monomers selected from maleic acid, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and 2-hydroxypropyl acrylate Manufacturing method of heat-resistant pressure-sensitive adhesive.
상기 무기 세라믹계 방열 필러는 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 실리카 중에서 단독 또는 혼합하여 사용되며, 그 사이즈는 1~20㎛인 것을 특징으로 하는 방열 점착제의 제조방법.According to claim 1,
The inorganic ceramic heat dissipation filler is used alone or in combination among alumina, boron nitride, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, and silica, and its size is 1 to 20 μm.
상기 탄소계 방열 필러는 천연 그라파이트, 인조 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브, 실리콘 카바이드 중에서 단독 또는 혼합하여 사용되며, 그 사이즈는 1~15㎛인 것을 특징으로 하는 방열 점착제의 제조방법.According to claim 1,
The carbon-based heat-radiating filler is used alone or in combination among natural graphite, artificial graphite, graphene, carbon nanotubes, and silicon carbide, and its size is 1 to 15 μm.
금속 필름으로 이루어진 기재층(10);
내연과 절연을 위해 상기 기재층의 상부에 배치되고 고분자 필름으로 이루어진 절연층(20);
상기 절연층의 하부에 배치됨과 아울러 기재층의 상부에 도포되고 절연층으로 인한 열 응축을 방지하는 상부 방열 점착층(40);
상기 기재층의 하부에 도포되고 반도체칩에서 발생되는 열을 기재층을 향해 수직으로 전달하는 하부 방열 점착층(50); 및
상기 하부 방열 점착층에 탈착 가능하게 결합되는 라이너층(30);을 포함하며,
상기 상부 및 하부 방열 점착층(40,50)은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의해 제조된 방열 점착제로 형성된 것임을 특징으로 하는 방열 테이프.In the heat dissipation tape attached to the semiconductor chip,
A base layer 10 made of a metal film;
An insulating layer 20 made of a polymer film and disposed on the base layer for internal combustion and insulation;
An upper heat dissipation adhesive layer 40 disposed on the lower portion of the insulating layer and applied to the upper portion of the base layer to prevent heat condensation due to the insulating layer;
A lower heat dissipation adhesive layer 50 applied to the lower portion of the base layer and vertically transferring heat generated from the semiconductor chip toward the base layer; And
Includes; liner layer 30 that is detachably coupled to the lower heat dissipation adhesive layer;
The upper and lower heat dissipation adhesive layer (40, 50) is a heat dissipation tape, characterized in that formed of a heat dissipation adhesive prepared by any one of claims 1 to 5.
상기 기재층(10)을 이루는 금속 필름은 알루미늄박, 동박, 그래핀 또는 그라파이트가 코팅된 알루미늄박, 그래핀 또는 그라파이트가 코팅된 동박 중에서 선택되며, 그 두께는 12~80㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.The method of claim 6,
The metal film forming the base layer 10 is selected from aluminum foil, copper foil, graphene or graphite coated aluminum foil, graphene or graphite coated copper foil, and the thickness is 12 to 80 μm. Heat resistant tape.
상기 절연층(20)을 이루는 고분자 필름은 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에텔에텔 케톤, 폴리테트라플루오로 에틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리아미드이미드 중에서 선택되며, 그 두께는 12~50㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.The method of claim 6,
The polymer film constituting the insulating layer 20 is polyester, polyimide, polyethylene naphthalate, polyether ether ketone, polytetrafluoro ethylene, polybutylene terephthalate, polyamide, polyetherimide, polyether sulfone, poly A heat radiation tape, which is selected from amideimide, and has a thickness of 12 to 50 µm.
상기 상부 및 하부 방열 점착층(40,50)은 그 두께가 20~50㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.The method of claim 6,
The upper and lower heat dissipation adhesive layers 40 and 50 have a thickness of 20 to 50 μm.
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