KR20210121860A - 방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트 - Google Patents

방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트 Download PDF

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KR20210121860A
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Abstract

본 발명은 방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트에 관한 것으로, 그 목적은 공자전 믹싱과 높이방향 압축에 의한 시트블록의 압착성형에 의해 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 방열시트의 두께 방향으로 정렬되어, 열방출 효율을 극대화할 수 있는 방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트를 제공하는 것이다.
본 발명은 판상 또는 섬유상 열전도성 필러를 포함하는 컴파운드 상태의 시트소재가 공자전혼합되어 시트소재내의 열전도성 필러가 1차 정렬되는 공자전 믹싱단계; 1차 정렬된 시트소재가 보호필름에 의해 감싸져 예비블록으로 형성되는 보호필름 부착단계; 예비블록이 수직압축기의 캐비티(Ｃ)내로 투입되고 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향(Ｈ)으로 압축되어, 시트소재내 열전도성 필러가 2차 정렬되어지면서 시트블록이 압착성형되는 시트블록 성형단계; 시트블록이 오븐내로 투입되어 경화되는 경화단계; 경화된 시트블록이 소정두께로 커팅되어 방열시트가 형성되는 방열시트 형성단계;를 포함하여, 방열시트의 두께방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 배향되도록 되어 있다.

Description

방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트{THE MANUFACTURING METHOD OF THERMALLY CONDUCTIVE SHEET AND THERMALLY CONDUCTIVE SHEET MANUFACTURING BY THE SAME}
본 발명은 방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트에 관한 것으로, 열전도성 실리콘 수지조성물이 공자전 믹싱되어 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 1차 정렬되고, 수직압축기에 의해 높이방향 압축에 의해 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 2차 정렬되어 열전도성이 향상되는 방열시트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 방열시트에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터, 휴대용 개인단말기, 통신기 등의 전자제품은 그 시스템 내부에서 발생한 과도한 열을 외부로 확산시키지 못해 잔상문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열은 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오동작을 유발하며, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 하므로, 전자부품에서 발생되는 열을 효율적으로 방열하는 것이 중요해지고 있다.
종래에는 발생된 열을 효율적으로 제어하기 위한 수단으로 방열핀, 방열시트 및 히트싱크 등이 사용되어지고 있으나, 상기 방열핀 및 히트싱크는 전자제품의 발열체에서 나오는 열량보다 히트싱크가 방출할 수 있는 열량이 작아 효율이 매우 낮아 방열팬을 함께 설치해야 하는 문제점이 있었다.
특히, 방열팬의 동시 설치로 인해, 방열팬에서 발생되어지는 소음 및 진동의 문제점이 발생될 뿐 아니라, 경량화와 슬림(slim)화가 요구되고 있는 제품에는 적용할 수 없는 문제점이 있어, 최근에는 방열시트가 널리 이용되어지고 있다.
종래에 사용되어지고 있는 방열시트는 열전도성 시트로, 수지조성물에 열전도성을 구비하는 구리, 알루미나, 페라이트, 질화알루미늄, 수산화 알루미늄 등의 무기물 필러를 분산 함유시킨 것이 널리 사용되어지고 있다.
그러나, 이러한 방열시트는 무기물 필러의 함량이 적을 경우, 열전도가 매우 낮고, 무기물 필러의 함량이 높을 경우, 다른 구성성분의 함유량이 적게 되어 분말 상호간의 결합력이 떨어질 뿐 아니라, 시트의 유연성 및 성형성이 저하되는 문제점이 발생되고 있을 뿐 아니라, 무기물 필러가 함유된 종래의 열전도성 시트는 무기물 필러의 함량을 높이더라도 열전도도가 1.5∼5 W/mㆍK 로 매우 낮아 효율적으로 열이 방열되지 못하는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 무기물 필러가 함유된 방열시트의 문제점을 해소하기 위하여, 이방성을 구비하는 탄소섬유 등을 더 함유시켜 열전도성을 증대시킨 방열시트가 제조되어지고 있으나, 이러한 방열시트는 압출성형에 의해 시트모재를 형성하고, 경화된 시트모재를 소정의 두께로 슬라이스하여 방열시트로 제조하도록 되어 있어, 압출성형시, 열전도성 필러의 균일분산이 어려우며, 이로 인해 열전도성이 저하되는 현상이 발생될 뿐 아니라, 대형의 제조설비를 필요로 하므로, 협소한 공간에서는 제조가 이루어질 수 없는 등 여러가지 문제점이 있었다.
등록특허공보 등록번호 10-1552636(2015.09.07) 등록특허공보 등록번호 10-1470362(2014.12.02) 등록특허공보 등록번호 10-1125743(2012.03.05) 공개특허공보 공개번호 10-2014-0050920(2014.04.30)
본 발명의 목적은 공자전 믹싱과 높이방향 압축에 의한 시트블록의 압착성형에 의해 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 방열시트의 두께 방향으로 정렬되어, 열방출 효율을 극대화할 수 있는 방열시트 제조방법과 이에 의해 제조된 방열시트를 제공하는 것이다.
본 발명은 판상 또는 섬유상 열전도성 필러를 포함하는 컴파운드 상태의 시트소재가 공자전혼합되어 시트소재내의 열전도성 필러가 1차 정렬되는 공자전 믹싱단계; 1차 정렬된 시트소재가 보호필름에 의해 감싸져 예비블록으로 형성되는 보호필름 부착단계; 예비블록이 수직압축기의 캐비티(Ｃ)내로 투입되고 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향(Ｈ)으로 압축되어, 시트소재내 열전도성 필러가 2차 정렬되어지면서 시트블록이 압착성형되는 시트블록 성형단계; 시트블록이 오븐내로 투입되어 경화되는 경화단계; 경화된 시트블록이 소정두께로 커팅되어 방열시트가 형성되는 방열시트 형성단계;를 포함하여, 방열시트의 두께방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 배향되도록 되어 있다.
본 발명은 공자전 믹싱에 의한 판상 또는 섬유상 열전도 필러의 1차 정렬, 수직압축기의 높이방향 압축에 의한 판상 또는 섬유상 열전도 필러의 2차 정렬을 통해, 제조된 방열시트의 두께 방향으로 판상 또는 섬유상 열전도 필러가 배향되어지도록 되어 있어, 방열시트의 열전도성이 비약적으로 향상되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 제조공정을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 수직압축기의 구성을 보인 예시도
도 3 은 도 2 에 따른 수직압축기의 구성을 보인 또다른 예시도
도 4 는 도 2 및 도 3 에 따른 수직압축기의 작동상태를 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 수직압축기의 또다른 구성을 보인 예시도
도 6 은 도 5 에 따른 수직압축기의 구성을 보인 또다른 예시도
도 7 은 도 5 및 도 6 에 따른 수직압축기의 작동상태를 보인 예시도
도 8 은 본 발명에 의해 제조된 방열시트의 구성을 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 제조공정을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 수직압축기의 구성을 보인 예시도를, 도 3 은 도 2 에 따른 수직압축기의 구성을 보인 또다른 예시도를, 도 4 는 도 2 및 도 3 에 따른 수직압축기의 작동상태를 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 수직압축기의 또다른 구성을 보인 예시도를, 도 6 은 도 5 에 따른 수직압축기의 구성을 보인 또다른 예시도를, 도 7 은 도 5 및 도 6 에 따른 수직압축기의 작동상태를 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명에 의해 제조된 방열시트의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 판상 또는 섬유상 열전도성 필러를 포함하는 컴파운드 상태의 시트소재(10)가 공자전혼합되어 시트소재(10)내의 열전도성 필러가 1차 정렬되는 공자전 믹싱단계;
1차 정렬된 시트소재(10)가 보호필름(20)에 의해 감싸져 예비블록(30)으로 형성되는 보호필름 부착단계;
예비블록(30)이 수직압축기(100)의 캐비티(Ｃ)내로 투입되고 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향(Ｈ)으로 압축되어, 시트소재(10)내 열전도성 필러가 2차 정렬되어지면서 시트블록(40)이 압착성형되는 시트블록 성형단계;
시트블록(40)이 오븐(200)내로 투입되어 경화되는 경화단계;
경화된 시트블록(40)이 소정두께(ｔ)로 커팅되어 방열시트(50)가 형성되는 방열시트 형성단계;를 포함하여,
방열시트(50)의 두께방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 배향되도록 되어 있다.
상기 공자전 믹싱단계는, 컴파운드 상태의 시트소재(10)가 공자전 혼합방식에 의해 믹싱되어, 시트소재(10)내의 기포가 제거되고, 시트소재(10)내의 열전도성 필러를 균일하게 분산시킴과 동시에, 열전도성 필러가 1차 정렬되어지게 된다.
상기 시트소재(10)의 공자전 믹싱은 공자전 믹서기에 의해 이루어지며, 시트소재(10)는 용기채로 공자전 믹서기(400)내로 투입되어 공자전된다.
상기 시트소재(10)의 공전속도 및 자전속도는 50∼2,000rpm, 바람직하게는 약 100∼1,000rpm, 더욱 바람직하게는 약 150∼500rpm 으로, 약 3∼20분, 바람직하게는 약 3∼10분 정도 공자전되어 믹싱된다.
이때, 공자전 믹서기에 의한 시트소재(10)의 자전속도는, 공전속도와 동일하거나, 공전속도 보다 빠르도록 설정되며, 바람직하게는 공전속도와 자전속도가 동일하도록 설정된다.
이와 같이 공자전속도 및 믹싱시간이 설정될 경우, 열전도성 필러의 1차 정렬 효과가 향상되어지게 된다. 즉, 본 발명의 시트소재(10)를 공자전 믹싱이 아닌, Kneader 또는 Planetry 등의 혼련설비로 믹싱할 경우, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러 특히, 섬유상 열전도성 필러가 뿜어지거나, 서로 얽히게 되어 충분한 믹싱이 이루어질 수 없으나, 본 발명과 같이, 시트소재를 공자전 믹싱하게 될 경우, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러의 정렬효과가 이루어지게 된다.
상기 시트소재(10)는 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)가 함유된 열전도성 실리콘 수지조성물로, 딱딱한 고형이라기 보다는 실온(약 1℃∼35℃)에서 공자전믹서기에 의한 믹싱 및, 수직압축기(100)에 의해 시트블록(40)으로 압축성될 수 있는 믹싱된 컴파운드 상태(일정한 형상이 유지되는 반죽형태)로 이루어진 1액형 또는 2액형 열전도성 실리콘 수지조성물로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 시트소재(10)는, 공자전 믹싱되고, 수직압축기(100)에 의해 압축성형되며, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)를 포함하면 충분하므로, 그 구성성분이 한정되는 것은 아니다.
상기 시트소재(10)는 일 예로, 폴리오르가노 실록산 100 중량부에 대하여, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러 70∼140 중량부를 포함하는 열전도성 실리콘 수지 조성물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열전도성 실리콘 수지조성물은 폴리오르가노 실록산 100 중량부에 대하여, 열전도성 필러 240∼350 중량부; 판상 또는 섬유상 열전도성 필러 70∼140 중량부; 백금촉매 0.0001∼0.1중량부를 포함하되,
상기 폴리오르가노 실록산은, 불포화탄화수소기 2 개 이상을 보유하는 제 1 폴리디오르가노 실록산 20∼60 wt%, 수산기 1 개 또는 2개를 보유하는 제 2 폴리디오르가노 실록산 30∼70 wt%, 말단에 수소기를 보유하는 제 3 폴리디하이드로겐 실록산 5∼40 wt%, 수소기를 2 개 이상 보유하는 제 4 폴리디하이드로겐 실록산 0.2∼5 wt%를 포함하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1폴리디오르가노 실록산은, 분자쇄의 양말단이 디메틸비닐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산, 분자쇄의 양말단이 디메틸비닐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산 메틸 페닐실록산 공중합체, 분자쇄의 양말단이 디메틸비닐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산과 메틸 트리플로르플로필 실록산 공중합체로 유기기 전체의 0.002∼0.1㏖%를 함유하고 있으며, 25℃에서 점도 1,000∼100,000cp인 것이 사용될 수 있다.
상기 제1폴리디오르가노 실록산은, 아래 [화학식1]로 표현될 수 있으며, 화학식 1에서 R1은 지방족 불포화 결합을 함유하지 않는 비치환기거나 또는 치환된 탄화수소수가 1∼10개 특히 탄소원자수 1 내지 5개의 1가 탄화수가 바람직하며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기, 페닐기,크실릴기, 벤젠기등의 아릴기, 시클로 헥실기등의 시클로알킬디 또는 이들기의 수소원자 일부 또는 전부가할로겐 원자, 시아노기등으로 치환된 클로로메틸기, 시아노메틸기, 3,3,3,-트리플로오로프로필기 등이 이며 말단치환기 R2는 -CH=CH2 이고 또한 n 은 0 또는 양의 정수이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 제2폴리디오르가노 실록산은 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드록시 실록산그룹으로 차단된 디메틸 실록산, 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드록시 실록산그룹으로 차단된 디메틸 실록산 메틸 페닐실록산 공중합체, 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드록시 실록산그룹으로 차단된 디메틸 실록산과 메틸 트리플로르플로필 실록산 공중합체로 불포화탄화수소기를 함유하지 않으며 25℃에서 점도 100∼200,000cp인 것이 사용될 수 있다.
상기 제2폴리디오르가노 실록산은 아래 [화학식2]로 표현될 수 있으며, 화학식2에서 R1은 지방족 불포화 결합을 함유하지 않는 비치환기거나 또는 치환된 탄화수소수가 1∼10개 특히 탄소원자수 1내지 5개의 1가 탄화수가 바람직하며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기, 페닐기,크실릴기, 벤젠기등의 아릴기, 시클로 헥실기등의 시클로알킬디 또는 이들기의 수소원자 일부 또는 전부가할로겐 원자, 시아노기등으로 치환된 클로로메틸기, 시아노메틸기, 3,3,3,-트리플로오로프로필기 등이며 또한 n 은 0 또는 양의 정수이다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 제3폴리디하이드로겐 실록산은, 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드로겐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산, 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드로겐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산 메틸 페닐실록산 공중합체, 분자쇄의 양말단이 디메틸하이드로겐실록산 그룹으로 차단된 디메틸 실록산과 메틸 트리플로르플로필 실록산 공중합체로 지방족 불포화 탄화수소기를 함유하지 않고 25℃에서의 점도 100∼100,000 cp인 것이 사용될 수 있다.
상기 제3폴리디하이드로겐 실록산은 아래 [화학식3]으로 표현될 수 있으며, 화학식3에서 R1은 지방족 불포화 결합을 함유하지 않는 비치환기거나 또는 치환된 탄화수소수가 1∼10개 특히 탄소원자수 1내지 5개의 1가 탄화수가 바람직하며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기, 페닐기,크실릴기, 벤젠기등의 아릴기, 시클로 헥실기등의 시클로알킬디 또는 이들기의 수소원자 일부 또는 전부가할로겐 원자, 시아노기등으로 치환된 클로로메틸기, 시아노메틸기, 3,3,3,-트리플로오로프로필기 등이며 또한 n 은 0 또는 양의 정수이다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 제4폴리디하이드로겐 실록산은, 분자쇄의 양말단이 트리메틸기실록산 그룹으로 차단된 디메틸실록산과 메틸하이드로겐실록산 공중합체로 1분자중에 규소원자와 결합하는 수소원자를 적어도 2개 이상 보유하고 유기기 전체의 1∼15㏖%의 수소기를 함유하며 25℃에서의 점도 100∼20,000 cp인 것이 사용될 수 있다.
상기 제4폴리디하이드로겐 실록산은 아래 [화학식4]로 표현될 수 있으며, 화학식4에서 R1 및 R4는 지방족 불포화 결합을 함유하지 않는 비치환기거나 또는 치환된 탄화수소수가 1∼10개 특히 탄소원자수 1내지 5개의 1가 탄화수가 바람직하며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 저급 알킬기, 페닐기, 크실릴기, 벤젠기등의 아릴기, 시클로 헥실기등의 시클로알킬디 또는 이들기의 수소원자 일부 또는 전부가 할로겐 원자, 시아노기등으로 치환된 클로로메틸기, 시아노메틸기, 3,3,3,-트리플로오로프로필기 등이며 또한 n 과 m 은 0 또는 양의 정수이다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 열전도성 필러(12)로는, 폴리오르가노 실록산 100 중량부에 대하여 240∼350 중량부, 바람직하게는 260∼300 중량부가 첨가되며, 알루미나, 수산화알루미늄(ATH), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN) 등이 사용될 수 있다.
상기 열전도성 필러(12)는, 알루미나 또는 산화마그네슘(MgO)이 가장 바람직하며, 상기 알루미나는 입자경 5∼45um의 것이 사용되고, 바람직하게는 5∼25um 의 입자크기를 갖는 것이 사용된다.
상기 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)는, 폴리오르가노 실록산 100 중량부에 대하여, 70∼140 중량부, 바람직하게는 70∼90중량부가 첨가되며, 흑연(Graphite), 카본블랙(Carbon Black), 카본 화이버 등의 판상이나 섬유상 열전도성 필러가 사용되며, 바람직하게는 카본화이버가 사용된다.
상기 카본 화이버는 직경 5∼30 um, 길이 50∼400 um이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 입자경 5∼15um, 길이 50∼250um 가 사용된다.
상기 백금촉매는, 실리콘 조성물에 촉매로 사용되어지는 공지의 백금 또는 백금 화합물이 사용되어진다. 즉, 상기 백금촉매는 일 예로, 원소상 백금,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
중 선택된 하나 또는 하나 이상 또는 이들을 포함한 것이 사용되어질 수 있다.
또한, 상기 시트소재(10)에는 실리콘 수지조성물에 사용되어지는 공지의 경화제, 경화 촉진제 등이 적정량 함유될 수 있으며, 이러한 경화제 또는 경화촉진제의 함량은 공지의 기술에 해당되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 시트소재(10)는, 그 제조방법이 특정되는 것은 아니며, 실온(약 1℃∼35℃)에서 공자전믹서기(400)에 의한 믹싱 및, 수직압축기(100)에 의해 시트블록(40)으로 압축성될 수 있을 정도로 제조되면 충분하다.
일 예로, 상기 시트소재(10)는, Kneader 또는 유성형 혼합기(planetary mixer)와 같은 혼합장치를 사용하여 폴리오르가노실록산과 판상 또는 섬유상 열전도성 필러를 충분히 분산시킨 후 70℃ 이하로 냉각시킨 다음 백금촉매를 혼합하여 조성할 수 있다. 이때, 상기 백금촉매는 70℃이하에서 혼합되어야 하며, 70℃를 초과한 상태에서 백금촉매가 혼합될 경우 혼합과정에서 가교되어 시트 사출소재로의 사용이 불가능하게 된다.
상기 보호필름 부착단계는, 공자전 믹싱된 시트소재(10)가 보호필름(20)에 의해 감싸져 예비블록(30)으로 형성되어지는 단계로, 상기 보호필름(20)은 시트소재(10)가 예비블록(30)으로 용이하게 형성되도록 하는 기능, 수직압축기(100)에 의한 높이방향 수직압축 시, 예비블록(30)의 압축이 용이하게 이루어지도록 하는 기능 및, 최종제조된 방열시트(50)를 보호하는 기능을 구비한다.
상기 보호필름 부착단계는, 일 예로, 보호필름(20)상에 시트소재(10)가 일정량 투입된 후, 보호필름(20)에 의해 시트소재(10)가 감싸져 소정 형상을 구비하는 예비블록(30)으로 형성된다.
즉, 상기 예비블록(30)은 보호필름(20)에 의해 시트소재(10)가 감싸져 하나의 덩어리로 형성된 상태를 의미하며, 수직압축기(100)의 캐비티(Ｃ)내로 투입될 수 있을 정도의 소정크기를 구비하도록 형성되어진다.
또한, 상기 보호필름(20)에 의한 시트소재(10)의 예비블록(30) 형성은, 작업자의 수작업에 의해 이루어지거나, 랩핑방식에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보호필름(20)은 방열시트에 사용되어지는 공지의 보호필름이 사용되어지므로, 그 재질이 한정되는 것은 아니나, 시트소재의 예비블록화 및 이형화가 용이하게 이루어지도록 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(PET) 필름 등등이 사용되어질 수 있다.
상기 시트블록 성형단계는, 수직압축기(100)에 의해 예비블록(30)을 시트블록으로 압축성형하는 단계로, 수직압축기(100)의 캐비티(Ｃ)내로 예비블록(30)이 투입된 후, 예비블록(30)이 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향으로 가압되어 소정체적을 구비하는 시트블록(40)으로 압축성형된다.
상기 수직압축기(100)는, 도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 성형틀(130)내에 캐비티(Ｃ)가 구비된 압축지지부(120)와, 압축지지대(120)에 고정설치되고 압착패드가 성형틀(130)을 따라 캐비티(Ｃ)로 가압하강되는 상단 압축부(110)를 포함한다.
상기 압축지지부(120)는 상단 압축부에 의한 가압력이 지지될 수 있도록 소정의 내구성을 구비하도록 구성되어 있다. 일 예로, 상기 압축지지부(120)는 성형틀이 고정설치되는 압축테이블(121)과, 상기 압축테이블(121)를 바닥면에서 소정높이로 지지하는 다리프레임(122)을 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 압축테이블(121)이 하부금형의 기능을 구비하도록 구성된다.
상기 성형틀(130)은 시트블록(40)을 성형하기 위한 캐비티(Ｃ)를 구비하고, 상기 캐비티(Ｃ)의 상부가 개방된 형태를 구비하도록 압축지지부(120) 즉, 압축테이블(121)에 조립설치된다. 상기 성형틀(130)의 설치는 고정브래킷과 볼트너트 및 수밀재(오링) 등에 의해 이루어지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 캐비티(Ｃ)는 예비블록(30)이 시트블록(40)으로 압축성형되도록 하기 위한 공간으로, 예비블록(30)이 삽입될 정도의 높이(ｈ)를 구비하고, 압착성형되어지는 시트블록(40)의 폭(Ｗ)과 길이(Ｌ)를 구비하도록 형성되어 있다.
상기 상단 압축부(110)는 상단지지대(140)에 고정설치되는 상단 압축실린더(111)와, 상기 상단 압축실린더(111)의 로드에 고정설치되어 캐비티(Ｃ)내로 하강작동되는 상단압착대(112)를 포함한다.
상기 상단지지대(140)는 압축지지부(120)의 압축테이블(121) 상측에 소정거리 이격되어지도록 다수의 포스트(141)에 의해 고정설치되어, 상단 압축실린더(111)를 지지한다.
또한, 상기 상단압착대(112)는 상단지지대(140)를 관통하는 가이드봉(113)에 연결되어 안정적인 상하이동이 이루어지도록 되어 있으며, 상기 상단압축실린더(111)는 공압 또는 유압실린더가 설치되고, 바람직하게는 공압실린더가 설치된다.
또한, 상기 상단 압축부(110)는 하나의 상단압착대(112)가 하나 이상의 상단 압축실린더(111)에 의해 작동되어지도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 상단 압축부(110)는, 캐비티(Ｃ)내로 예비블록(30)이 투입되면, 상단 압축실린더(110)의 작동에 의해 상단압착대(112)가 하강 작동되어 캐비티(Ｃ)내의 예비블록(30)을 가압 압착하게 되며, 이와 같은 가압압착에 의해 예비블록(30)은, 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향(Ｈ)으로 압축됨과 동시에, 성형틀(130)과의 접촉에 의해 폭방향(Ｗ) 및 길이방향(Ｌ)으로 압착되어, 일정한 크기를 구비하는 직육면체 형상의 시트블록(40)으로 압착성형된다.
상기 상단 압축부(110)의 상단압착대(112)는 상단 압축실린더(111)에 의해 1∼20ｍ/min, 바람직하게는 약 1∼10ｍ/min, 더욱 바람직하게는 약 3∼5ｍ/min의 속도로 예비블록(30)을 가압압축하게 된다.
이때, 상기 예비블록(30)은 상단 압축실린더(111)에 의한 상단압착대(112)의 작동에 의해 높이방향(Ｈ)으로 약 45∼75% 의 압축율을 구비하도록 압착되고, 이와 같은 높이방향(Ｈ)으로의 압축에 의해 예비블록(30)은 성형틀(130)과 접촉되며 폭방향(Ｗ) 및 길이방향(Ｌ)으로 압착되어 시트블록(40)으로 압축성형된다.
일 예로, 상단 압축실린더(111)에 의해 상단압착대(112)가 1∼20ｍ/min 속도로 작동되어, 약 50㎜(폭,Ｗ)×200㎜(높이,Ｈ)×227㎜(길이,Ｌ)의 예비블록(30)이, 높이방향(Ｈ)으로 약 70% 압축율로 압축되어, 60㎜(폭,Ｗ)×60㎜(높이,Ｈ)×630㎜(길이,Ｌ)의 시트블록(40)으로 압축성형되어질 수 있다.
상기 상단 압축대(112)의 작동속도(압축속도)는 1ｍ/min 미만일 경우, 압축시 정렬효과에 큰 차이가 없을 뿐 아니라, 시트블록의 생산효율이 저하되고, 20ｍ/min 초과할 경우, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러의 정렬효과 저하 즉, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 흐트러지거나, 서로 얽히게 되어 열전도도가 저하되는 현상이 발생된다.
또한, 상기 압축성형된 시트블록(40)은, 상단압축부(110)의 원위치 복귀후 성형틀(130)의 분해를 통해 캐비티(Ｃ) 상측으로 이송되어 취출되어지게 된다.
또한, 상기 수직압축기(100)는 도 5 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 캐비티(Ｃ)를 중심으로 상단 압축부(110)에 대칭되어지도록 압축지지부(120)에 설치되는 하단 압축부(150)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 하단 압축부(150)는 압축지지부(120))에 고정설치되는 하단 압축실린더(151)와, 캐비티(Ｃ)내에 위치하도록 하단 압축실린더(151)의 로드에 고정설치되어 캐비티(Ｃ)내에서 상승작동되는 하단압착대(152)를 포함한다.
이때, 상기 성형틀의 캐비티(Ｃ)는 상하방향으로 개방된 형상을 구비하게 된다. 즉, 상기 수직압축기(100)에 하단압축부(150)가 더 설치될 경우, 성형틀(130)은 압축지지부의 압축테이블을 관통하도록 설치되고, 성형틀내의 캐비티(Ｃ)내로 하단압축부(150)의 하단압착대(152)가 삽입설치되어, 성형틀(130)과 하단압착대(152)에 의해 실질적인 압축공간(캐비티)이 이루어지도록 구성된다.
또한, 상기 하단압착대(152)는 압축테이블(121)를 관통하는 가이드봉(153)에 연결되어 안정적인 상하이동이 이루어지도록 되어 있으며, 상기 하단압축실린더(151)는 공압 또는 유압실린더가 설치되고, 바람직하게는 공압실린더가 설치된다.
또한, 상기 하단 압축부(150)는 하나의 하단압착대(152)가 하나 이상의 하단 압축실린더(151)에 의해 작동되어지도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 하단 압축부(150)는 예비블록에 의한 시트블록의 성형시, 예비블록(30)을 상단압축부(110) 방향으로 가압하여, 상단압축부의 상단압착대(112)과 하단 압축부의 하단압착대(152)에 예비블록(30)이 밀착되도록 함으로써, 판상 또는 섬유상 열전도성 필러의 정렬효과를 향상시키는 기능을 구비하게 된다.
상기와 같이 수직압축기(100)가 상단압축부(110)와 하단압축부(150)를 구비하도록 구성될 경우, 예비블록(30)은 도 7 에 도시된 바와 같이, 하단압축부(150)의 하단압착대(152) 상에 얹혀지도록 캐비티(Ｃ)내로 투입되고, 상단압축부(110)의 상단압착대(112)와 하단압축부(150)의 하다압착대(152)에 의해 캐비티(Ｃ)내에서 예비블록의 상하부가 높이방향(Ｈ)으로 동시 가압압축되며, 이와 같은 상하방향 동시압축에 의해 예비블록(30)과 성형틀(130)의 접촉이 신속하게 이루어지게 되어, 예비블록에 대한 폭방향(Ｗ) 및 길이방향(Ｌ)의 압축이 이루어져, 시트블록(40)이 압축성형되어지게 된다.
이때, 상기 상/하단압착대(112,152)는 상/하단 압축실린더(111,151)에 의해 각각 1∼20ｍ/min, 바람직하게는 약 1∼10ｍ/min, 더욱 바람직하게는 약 3∼5ｍ/min의 동일한 속도로 예비블록(30)의 상/하부를 높이방향(Ｈ)으로 가압압축하게 된다.
이때, 상기 예비블록(30)은 상/하단압착대(112,152)의 작동에 의해 높이방향(Ｈ)으로 약 45∼75% 의 압축율을 구비하도록 압착되고, 이와 같은 높이방향(Ｈ)으로의 압축에 의해 예비블록(30)은 성형틀(130)과 접촉되며 캐비티(Ｃ)내에서 폭방향(Ｗ) 및 길이방향(Ｌ)으로 압착되어 시트블록(40)으로 압축성형된다.
일 예로, 상/하단 압착대(112,152)가 1∼20ｍ/min 속도로 작동되어, 약 50㎜(폭,Ｗ)×200㎜(높이,Ｈ)×227㎜(길이,Ｌ)의 예비블록(30)이, 높이방향(Ｈ) 압축율 약 70% 로 압축되어, 60㎜(폭,Ｗ)×60㎜(높이,Ｈ)×630㎜(길이,Ｌ) 정도의 시트블록(40)으로 압축성형되어질 수 있다.
상기와 같이 수직압축기(100)가 상단압축부(110)와 하단압축부(150)를 구비하도록 구성될 경우, 캐비티(Ｃ)의 높이(ｈ)는 예비블록(30)이 놓여지는 하단압축부(150)의 하단압착대(152)를 기준으로 설정된다.
또한, 상기 압축성형된 시트블록(40)은, 상단압축부(110)의 원위치 복귀후 하단압축부(150)의 상승작동에 의해 캐비티(Ｃ) 상측으로 이송되어 취출되어지게 된다.
상기 경화단계는 압착성형된 시트블록(40)이 오븐(200)내로 투입되어 경화되는 단계로, 시트블록(40)을 30℃∼180℃, 바람직하게는 약 100℃∼150℃에서 약 10∼60분, 바람직하게는 약 20∼30분 동안 경화시킨다.
상기 방열시트 형성단계는, 경화된 시트블록(40)을 커팅기(300)에 의해 소정두께(ｔ)로 커팅하여 방열시트(50)를 형성하는 단계로, 상기 커팅기(300)는 초음파 커팅기 또는 실린더에 의해 슬라이스 칼날이 작동되는 슬라이스 커팅기 등이 사용되어질 수 있다. 상기 초음파 커팅기 및 슬라이스 커팅기는 공지의 것이 사용되어지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 방열시트 형성단계 전 또는 방열시트 형성단계 후에, 시트블록(40) 또는 방열시트(50)의 일면을 사포 등에 의해 표면처리하여 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)가 시트블록(40) 또는 방열시트(50)의 표면상에 노출되도록 하는 표면처리단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 표면처리단계는 방열시트의 표면상에 열전도성 필러의 일부가 노출되도록 하여, 열전도효율을 더욱 증대시키는 효과 뿐 아니라, 방열시트의 상단면에 대한 편탄성을 향상시키게 된다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 방열시트(50)는 공자전믹싱에 의한 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러의 1차 정렬, 수직압축기에 따른 예비블록(30)의 높이(Ｈ)방향 압축성형에 의한 열전도성 실리콘 수지조성물내 판상 또는 섬유상 열전도성 필러의 2차 정렬에 의해, 도 8 에 도시된 바와 같이, 두께 방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)가 배향되어, 최소 10 Ｗ/ｍ·Ｋ 이상의 우수한 열전도도를 구비하게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(10) : 시트소재
(11) : 판상 또는 섬유상 열전도성 필러
(12) : 열전도성 필러 (20) : 보호필름
(30) : 예비블록 (40) : 시트블록
(50) : 방열시트 (100) : 수직압축기
(110) : 상단압축부 (111) : 상단 압축실린더
(112) : 상단압착대 (120) : 압축지지부
(121) : 압축테이블 (122) : 다리프레임
(130) : 성형틀 (140) : 상단지지대
(141) : 포스트 (150) : 하단압축부
(151) : 하단 압축실린더 (152) : 하단압착대
(200) : 오븐 (300) : 커팅기
(400) : 공자전 믹서기

Claims (7)

  1. 판상 또는 섬유상 열전도성 필러를 포함하는 컴파운드 상태의 시트소재(10)가 공자전혼합되어 시트소재(10)내의 열전도성 필러가 1차 정렬되는 공자전 믹싱단계;
    1차 정렬된 시트소재(10)가 보호필름(20)에 의해 감싸져 예비블록(30)으로 형성되는 보호필름 부착단계;
    예비블록(30)이 수직압축기(100)의 캐비티(Ｃ)내로 투입되고 캐비티(Ｃ)내에서 높이방향(Ｈ)으로 압축되어, 시트소재(10)내 열전도성 필러가 2차 정렬되어지면서 시트블록(40)이 압착성형되는 시트블록 성형단계;
    시트블록(40)이 오븐(200)내로 투입되어 경화되는 경화단계;
    경화된 시트블록(40)이 소정두께로 커팅되어 방열시트(50)가 형성되는 방열시트 형성단계;를 포함하여,
    방열시트(50)의 두께방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러가 배향되도록 한 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    시트소재(10)는 공전속도 100∼2,000rpm, 자전속도 100∼2,000rpm 으로, 3∼20분 정도 공자전되고,
    예비블록(30)은 캐비티(Ｃ)내에서 수직압축기에 의해 높이(Ｈ)방향으로 압축율 45∼75% 로 압축되어, 시트블록(40)으로 압축성형되는 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  3. 청구항 1 에 있어서;
    수직압축기(100)는, 성형틀(130)내에 캐비티(Ｃ)가 구비된 압축지지부(120)와, 압축지지대(120)에 고정설치되고 압착패드가 성형틀(130)을 따라 캐비티(Ｃ)로 가압하강되는 상단 압축부(110)를 포함하되,
    상기 상단 압축부(110)는 상단지지대(140)에 고정설치되는 상단 압축실린더(111)와, 상기 상단 압축실린더(111)의 로드에 고정설치되어 캐비티(Ｃ)내로 하강작동되는 상단압착대(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  4. 청구항 1 에 있어서;
    수직압축기(100)는,
    성형틀(130)내에 캐비티(Ｃ)가 구비된 압축지지부(120)와,
    압축지지대(120)에 고정설치되고 압착패드가 성형틀(130)을 따라 캐비티(Ｃ)로 가압하강되는 상단 압축부(110)와,
    캐비티(Ｃ)를 중심으로 상단 압축부(110)에 대칭되어지도록 압축지지부(120)에 설치되는 하단 압축부(150)를 포함하되,
    상기 상단 압축부(110)는, 상단지지대(140)에 고정설치되는 상단 압축실린더(111)와, 상기 상단 압축실린더(111)의 로드에 고정설치되어 캐비티(Ｃ)내로 하강작동되는 상단압착대(112)를 포함하고,
    상기 하단 압축부(150)는, 압축지지부(120))에 고정설치되는 하단 압축실린더(151)와, 캐비티(Ｃ)내에 위치하도록 하단 압축실린더(151)의 로드에 고정설치되어 캐비티(Ｃ)내에서 상승작동되는 하단압착대(152)를 포함하여,
    예비블록(30)이 캐비티(Ｃ)내에서. 상단압착대(112)와 하단압착대(152)에 의해 높이방향으로 상하가압되도록 구성된 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  5. 청구항 1 에 있어서;
    시트소재는, 폴리오르가노 실록산 100 중량부에 대하여, 열전도성 필러 240∼350 중량부; 판상 또는 섬유상 열전도성 필러 70∼140 중량부; 백금촉매 0.0001∼0.1중량부를 포함하는 열전도성 실리콘 수지조성물로 이루어지되,
    상기 폴리오르가노 실록산은, 불포화탄화수소기 2 개 이상을 보유하는 제 1 폴리디오르가노 실록산 20∼60 wt%, 수산기 1 개 또는 2개를 보유하는 제 2 폴리디오르가노 실록산 30∼70 wt%, 말단에 수소기를 보유하는 제 3 폴리디하이드로겐 실록산 5∼40 wt%, 수소기를 2 개 이상 보유하는 제 4 폴리디하이드로겐 실록산 0.2∼5 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  6. 청구항 5 에 있어서;
    열전도성 필러(12)로는, 알루미나, 수산화알루미늄(ATH), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN) 중 선택된 하나로 이루어지고,
    판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)는, 흑연(Graphite) 또는, 카본블랙(Carbon Black) 또는, 카본 화이버로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열시트 제조방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되어, 방열시트(50)의 두께방향(Ａ)으로 판상 또는 섬유상 열전도성 필러(11)가 배향되어진 것을 특징으로 하는 방열시트.
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