KR20220125060A - 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 출원은 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기(wireless terminal), PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 전자수첩 등과 같은 휴대 단말기는 휴대성을 위하여 크기가 소형화되는 추세이다.
휴대 단말기와 같은 경우, 고용량의 데이터를 초고속으로 주고 받아야하는 5G 통신을 사용하게 되며, 이 때 부품간 신호 손실을 줄이기 위하여 반도체 칩의 패키화 및 고집적화가 진행되고 있으며 이에 따라 발열량도 크게 증가되어 고성능의 방열 재료가 필요하다.
또한 5G 안테나는 RFIC등의 반도체와 한 개의 기판에 패키지화됨에 따라 통신 신호에 영향을 주지 않는 저유전 특성이 필요하다. 즉 고성능의 방열 특성을 나타냄과 동시에 저유전 특성을 나타내는 방열 재료가 연구중에 있다.
그 중 그래파이트(Grahite) 시트는 뛰어난 열 확산 능력으로 고성능 휴대 단말기의 주 방열재료로 널리 사용되고 있으나, 그래파이트의 특성상 높은 유전 특성으로 인해 휴대 단말기의 안테나부에는 적용이 불가하다.
또한 일반적으로 저유전율 특성을 갖는 질화 붕소나 질화알루미늄과 같은 질화세라믹 입자를 유기 바인더와 복합화하는 방법이 제시되어 있으나, 이와 같은 방법은 열 전도도 50W/Mk 이상의 고 방열 특성을 구현하는 것에는 한계가 있음이 알려져 있다.
다만 질화붕소나 질화알루미늄은 고온 소결하여 시트화하는 경우 고 방열 특성 구현이 가능하나, 이와 같은 경우 박막화가 어렵고 쉽게 부러지는 특성으로 안테나부에 적용하기위한 성형성 및 취급성이 부족하며, 그 제조 공정 또한 복잡하여 경제성이 떨어지는 상황이다.
따라서, 스마트폰의 안테나부에 적용되며 성형성 및 취급성이 우수함과 동시에 방열 특성이 우수하고 또한 저유전 특성을 갖는 방열 시트에 대한 연구가 필요하다.
본 출원은 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는 고분자 수지층; 및 무기 세라믹층을 포함하는 방열 시트로, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고, 상기 무기 세라믹층은 질화 세라믹을 포함하며, 상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고, 상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트를 제공하고자 한다.
또 다른 일 실시상태는 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및 상기 고분자 수지층 상에 질화 세라믹 입자를 증착하여 무기 세라믹층을 형성하는 단계;를 포함하는 방열 시트의 제조 방법으로, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고, 상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고, 상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 방열 시트경우, 고분자 수지층과 무기 세라믹층의 다층으로 구성되는 것으로, 열 전도도가 우수한 질화 세라믹을 포함하는 무기 세라믹층에 의해 높은 열 확산 성능을 가짐과 동시에 저유전 특성을 나타낼 수 있으며, 후막의 고분자 수지층이 박막 형태의 무기 세라믹층을 지지하고 있어 양호한 성형성 및 취급성을 가지는 특징을 갖게 된다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원의 일 실시상태는 고분자 수지층; 및 무기 세라믹층을 포함하는 방열 시트로, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고, 상기 무기 세라믹층은 질화 세라믹을 포함하며, 상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고, 상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 방열 시트경우, 고분자 수지층과 무기 세라믹층의 다층으로 구성되는 것으로, 열 전도도가 우수한 질화 세라믹을 포함하는 무기 세라믹층에 의해 높은 열 확산 성능을 가짐과 동시에 저유전 특성을 나타낼 수 있으며, 후막의 고분자 수지층이 박막 형태의 무기 세라믹층을 지지하고 있어 양호한 성형성 및 취급성을 가지는 특징을 갖게 된다.
특히, 본 출원에 따른 방열 시트의 경우 열 확산기능이 우수하고 또한 저유전 특성을 갖는 박막의 무기 세라믹층을 포함함과 동시에 기존의 성형성 및 취급성을 개선하기 위하여 고분자 수지층을 적층한 구조로 박막화 된 무기 세라믹층의 보존과 동시에 휴대용 단말기의 안테나부에 적용되기 위한 특성을 모두 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 방열 시트의 적층구조를 나타낸 도이다. 구체적으로 고분자 수지층(2) 및 무기 세라믹층(1)의 적층구조로 형성된 것을 확인할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층의 두께는 10μm 이상 100 μm 이하인 것인 방열 시트를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층의 두께는 10μm 이상 100 μm 이하, 바람직하게는 15μm 이상 90 μm 이하, 더욱 바람직하게는 20μm 이상 80 μm 이하일 수 있다.
본 출원에 따른 고분자 수지층의 경우 무기 세라믹층을 지지하는 역할을 하는 것으로, 특히 상기 두께 범위를 가짐에 따라 박막화된 무기 세라믹층의 특성을 유지함과 동시에 지지하는 특성을 최대화 할 수 있으며, 이를 포함하는 방열 시트의 우수한 성형성 및 취급성을 제공하는 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 질화 세라믹은 알루미늄 질화물(Aluminium Nitride); 보론 질화물(Boron Nitride); 실리콘 질화물(Silicone Nitride); 타이타늄 질화물(Titanium Nitride) 및 지르코늄 질화물(Zirconium Nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 방열 시트를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 무기 세라믹층의 두께는 5μm 이상 50μm 이하인 것인 방열 시트를 제공한다.
또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 무기 세라믹층의 두께는 5μm 이상 50μm 이하, 바람직하게는 10μm 이상 40μm 이하, 더욱 바람직하게는 10μm 이상 40μm 이하일 수 있다.
본 출원에 있어서, 상기 무기 세라믹층과 같은 경우 저유전율 특성 및 열 확산 기능을 위하여 사용되는 층으로 특히 상기 두께 범위로 포함함에 따라 박막화가 가능한 특성과 함께 목적하는 특성을 달성할 수 있는 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하, 바람직하게는 20 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하, 더욱 바람직하게는 40 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하일 수 있다.
상기 방열 시트는 스마트폰의 안테나부에 적용되는 것으로 특히 상기 범위를 만족함에 따라 반도체칩의 패키지화 및 고집적화에 따른 발열에도 열 확산 기능이 우수하여 안테나부에 적용되기 적합한 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층의 상기 무기 세라믹층과 접하는 면의 반대면; 또는 상기 무기 세라믹층의 상기 고분자 수지층과 접하는 반대면;에 점착제층을 포함하는 것인 방열 시트를 제공한다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도로, 구체적으로 고분자 수지층(2)의 상기 무기 세라믹층(1)과 접하는 면의 반대면에 점착제층(3)을 포함하는 구조 또는 상기 무기 세라믹층(1)의 상기 고분자 수지층(2)과 접하는 반대면에 점착제층(3)을 포함하는 구조를 가짐을 확인할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층은 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제 및 고무계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 점착제를 포함하는 것인 방열 시트를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층은 아크릴계 점착제를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴레이트계 수지는 중량 평균 분자량이 10만 g/mol 내지 500만 g/mol인 (메트)아크릴레이트계 수지를 포함할 수 있다.
상기 중량 평균 분자량이란 분자량이 균일하지 않고 어떤 고분자 물질의 분자량이 기준으로 사용되는 평균 분자량 중의 하나로, 분자량 분포가 있는 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 중량 분율로 평균하여 얻어지는 값이다.
상기 중량 평균 분자량은 Gel Permeation Chromatography (GPC) 분석을 통하여 측정될 수 있다.
본 명세서에서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함하는 의미이다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 예를 들면, (메트)아크릴산 에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 공중합체일 수 있다.
상기 (메트)아크릴산 에스테르계 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 알킬 (메트)아크릴레이트를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트 및 데실 (메트)아크릴레이트 중 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다.
상기 가교성 관능기 함유 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체 중 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다.
상기 히드록실기 함유 단량체의 예로는, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 또는 2-히드록시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기 함유 단량체의 예로는, (메트)아크릴산, 2-(메트)아크릴로일옥시아세트산, 3-(메트)아크릴로일옥시프로필산, 4-(메트)아크릴로일옥시부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산, 또는 말레산 무수물 등을 들 수 있다.
상기 질소 함유 단량체의 예로는 (메트)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지에는 또한 상용성 등의 기타 기능성 향상의 관점에서, 초산비닐, 스틸렌 및 아크릴로니트릴 중 적어도 하나가 추가로 공중합될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴레이트계 수지는 알킬 (메트)아크릴레이트, 하이드록시알킬 아크릴레이트 및 질소함유 단량체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 알킬 아크릴레이트 및 알킬메타크릴레이트로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트 및 데실 (메트)아크릴레이트 중 일종 또는 이종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하이드록시알킬 아크릴레이트로는, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 6-히드록시헥실 아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 질소함유 단량체로는, VP(N-vinyl pyrrolidone, N-비닐 피롤리돈)를 들 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층은 실리콘계 점착제를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층은 (메트)아크릴레이트계 수지; 및 폴리 실록산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 중합체를 포함할 수 있다.
상기 중합체는 2종 이상의 같거나 다른 단위체를 중합함으로써 얻어지는 물건을 중합체라고 하며, 중합체는, 2종 이상의 단위체가 불규칙 또는 규칙적으로 배열하고 있을 수 있다.
상기 중합체는 단량체들이 규칙없이 서로 섞인 형태를 갖는 불규칙 중합체(Random polymer), 일정 구간별로 정렬된 블록이 반복되는 블록 공중합체(Block polymer) 또는 단량체가 교대로 반복되어 중합되는 형태를 갖는 교대 공중합체(Alternating polymer)가 있을 수 있으며, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴레이트계 수지; 및 폴리 실록산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 중합체는 불규칙 중합체, 블록 중합체 또는 교대 중합체일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리 실록산은 실록산 결합(-Si-O 결합)의 연쇄를 가지는 것으로, 폴리오르가노실록산을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리 실록산은 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethyl siloxane)일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층은 가교성 화합물, 분산제, 실란 커플링제, 광경화제, 열경화제, 금속염 및 점착 부여제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것인 방열 시트를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 가교성 화합물은 헥산디올디(메타) 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌 기의 수가 2 내지 14인 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 2-트리스아크릴로일옥시메틸에틸프탈산, 프로필렌기의 수가 2 내지 14인 프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트의 산성 변형물과 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트의 혼합물(상품명으로 일본 동아합성사의 TO-2348, TO-2349) 등의 다가 알코올을 α,β-불포화 카르복실산으로 에스테르화하여 얻어지는 화합물; 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르아크릴산 부가물, 비스페놀 A 디글리시딜에테르아크릴산 부가물 등의 글리시딜기를 함유하는 화합물에 (메타)아크릴산을 부가하여 얻어지는 화합물; β-히드록시에틸(메타)아크릴레이트의 프탈산디에스테르, β-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트의 톨루엔 디이소시아네이트 부가물 등의 수산기 또는 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물과 다가 카르복실산과의 에스테르 화합물, 또는 폴리이소시아네이트와의 부가물; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴산 알킬에스테르; 및 9,9'-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이들로만 한정되지 않고 당 기술분야에 알려져 있는 일반적인 것들을 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광경화제는 트리아진계 화합물, 비이미다졸 화합물, 아세토페논계 화합물, O-아실옥심계 화합물, 티옥산톤계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물, 쿠마린계 화합물 및 벤조페논계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환된 것일 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광경화제는 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시페닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피플로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(3',4'-디메톡시페닐)-6-트리아진, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오} 프로판산, 2,4-트리클로로메틸-(4'-에틸비페닐)-6-트리아진 또는 2,4-트리클로로메틸-(4'-메틸비페닐)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물; 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸 또는 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐비이미다졸 등의 비이미다졸계 화합물; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐 (2-히드록시)프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐 아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오페닐)-2-몰폴리노-1-프로판-1-온(Irgacure-907) 또는 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온(Irgacure-369) 등의 아세토페논계 화합물; Ciba Geigy 社의 Irgacure OXE 01, Irgacure OXE 02와 같은 O-아실옥심계 화합물; 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논 또는 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 2,4-디에틸 티옥산톤, 2-클로로 티옥산톤, 이소프로필 티옥산톤 또는 디이소프로필 티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드 또는 비스(2,6-디클로로벤조일) 프로필 포스핀 옥사이드 등의 포스핀 옥사이드계 화합물; 3,3'-카르보닐비닐-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-(디에틸아미노)쿠마린, 3-벤조일-7-메톡시-쿠마린 또는 10,10'-카르보닐비스[1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H,11H-Cl]-벤조피라노[6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온 등의 쿠마린계 화합물 등을 단독 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 언급한 재료 이외의 열경화제, 분산제, 커플링제, 금속염 및 점착제층에 포함될 수 있는 상기 재료는 당업계에 알려진 것을 이용할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 점착제층의 두께는 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것인 방열 시트를 제공한다.
상기 방열 시트에 포함되는 점착제층은 사용하고자 하는 부재에 접착성을 위해 포함되는 것으로 상기 점착제층의 두께는 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 45 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 범위를 만족할 수 있다.
상기와 같이 점착제층의 두께 범위를 만족함에 따라 방열 시트가 피착 기재에 부착된 경우에도 들뜸 현상이 발생하지 않으며, 또한 방열 시트의 특성을 감소시키지 않음과 동시에 기재와의 부착성이 우수한 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층 및 상기 무기 세라믹층이 접하는 계면에 하드코팅층을 더 포함하며, 상기 하드코팅층의 두께는 0.1μm 이상 5.0 μm 이하이고, 상기 하드코팅층의 표면경도는 1H 이상인 것인 방열 시트를 제공한다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태에 방열 시트의 적층 구조를 나타낸 도이다. 구체적으로 고분자 수지층(2)과 무기 세라믹층(1)사이에 하드코팅층(4)이 적층된 구조를 확인할 수 있다.
본 출원에 따른 방열 시트는 고분자 수지층과 무기 세라믹층 계면에 에어로졸 증착의 효율 증대 및 두 층의 결합력 강화를 위하여 상기와 같은 하드코팅층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 하드코팅층의 두께는 0.1μm 이상 5.0 μm 이하, 바람직하게는 0.5μm 이상 4.0 μm 이하, 더욱 바람직하게는 1μm 이상 3.5 μm 이하의 범위를 만족할 수 있다.
상기 하드코팅층의 두께가 상기 범위를 만족함에 따라, 투명성 손상을 방지할 수 있으며, 내스크래치성이 우수한 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서 상기 하드코팅층의 표면경도는 1H 이상일 수 있다.
상기 하드코팅층의 표면 경도는 연필 경도를 의미할 수 있으며, 상기 연필 경도는 물체의 경도의 측정 방법 중 하나로, 상기 경도(단단함)란 물질의 단단함, 부드러움의 정도를 가리키는 양으로 물리적 정의를 내릴수 없지만, 재료의 소성변형에 대한 저항의 크기를 의미할 수 있다. 일반적으로 시료에 그 물질보다 단단한 다른 물체로 밀어 누르거나 또는 긁을 때에 나타나는 저항으로 측정하며, 연필 경도 값은 상기 경도 측정의 하나의 시험법에 해당한다.
즉 상기 연필 경도는 규정된 크기와 모양 및 규정된 경도를 갖는 연필심으로 표면을 눌러 그었을 때 도막 표면에 자국이 생기거나 또는 어떤 결함이 생기는 것에 대한 저항성을 의미할 수 있으며, 연필심에 의하여 생성되는 자국은 도막의 표면에 나타나는 결함을 포함하는 것이다.
상기 하드코팅층의 두께와 표면 경도가 상기 범위를 만족함에 따라, 고분자 수지층에 에어로졸 데포지션 방법으로 무기 세라믹층을 형성시키기 용이하며, 우수한 계면 접착성을 제공하여 성형 시 박리나 변형 등의 불량 발생을 억제할 수 있는 특징을 갖게 된다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 하드코팅층은 경화형 재료; 및 무기 입자를 포함하며, 상기 경화형 재료는 아크릴계 경화형 재료; 에폭시계 경화형 재료; 및 실리콘계 경화형 재료로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 방열 시트를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 경화형 재료는 우레탄 아크릴레이트 수지를 기본 수지로 사용하고 다관능 아크릴계 모노머를 포함시켜 내스크래치성 및 경도를 특정 수준으로 조절할 수 있다.
추가로, 상기 하드코팅층은 티오펜계 전도성 고분자를 포함하여 하드 코팅층으로서의 역할과 함께 표면 저항 값을 특정 범위로 만족하여 대전 방지 특성 또한 우수한 특징을 갖게될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능 아크릴계 모노머; 및 단관능 아크릴계 모노머는 전술한 (메트)아크릴레이트 단량체의 정의와 동일할 수 있으며, 다만 단관능이라는 것은 관능기를 하나 갖는 것을 의미하고, 다관능이라는 것은 관능기를 2 이상 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태는 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및 상기 고분자 수지층 상에 질화 세라믹 입자를 증착하여 무기 세라믹층을 형성하는 단계;를 포함하는 방열 시트의 제조 방법으로, 상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고, 상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고, 상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층 상에 질화 세라믹 입자를 증착하여 무기 세라믹층을 형성하는 단계는 에어로졸 데포지션을 통하여 형성할 수 있다.
또한 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 수지층을 준비하는 단계는 고분자 수지 필름위에 하드코팅층을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
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제조예
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실시예
1>
3μm 하드코팅(연필경도 2H)되어 있는 75μm PET(폴리에틸렌테레프탈레이트, Polyethyleneterephthalate) 필름 위에 질화 알루미늄입자(Toyo Aluminium사 JD Grade, 입도 D50 1.2μm)를 가지고 에어로졸 데포지션 방법으로 20μm 두께의 질화 알루미늄 무기 세라믹층을 형성하였다. 증착 시 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다.
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실시예
2>
3μm 하드코팅(연필경도 1H)되어 있는 25μm PET 필름 위에 질화 알루미늄입자(Toyo Aluminium사 JD Grade, 입도 D50 1.2μm)를 가지고 에어로졸 데포지션 방법으로 10μm 두께의 질화 알루미늄 무기 세라믹층을 형성하였다. 증착 시 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다.
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실시예
3>
에폭시 수지(일본화약사 NC-3000H) 94.8g, 경화제 (GPH-65) 65.2g, 용매로 MEK(메틸에틸케톤) 40g, 촉매로 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole) 0.16g을 상온(25℃)에서 2시간 동안 교반하여 배합용액을 제조하였다.
상기 배합용액을 100μm PET 필름(SKC社) 위에 어플리케이터(Applicator)를 이용하여 필름 캐스팅한 후에 95℃ 건조 오븐에서 10분간 건조시켰다. 그리고 160℃ 온도에서 2시간, 180℃ 온도에서 5시간 순차적으로 열처리 한 후 도막을 PET 필름에서 박리하여 50μm 두께의 에폭시 수지 필름(고분자 수지층)을 제조하였다.
상기 고분자 수지층 위에 질화알루미늄 입자(Toyo Aluminium사 JD Grade, 입도 D50 1.2μm)를 가지고 에어로졸 데포지션 방법으로 15μm 두께의 질화알루미늄 무기 세라믹층을 형성하였다. 증착 시 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다.
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비교예
1>
250μm 질화알루미늄 소결판(일본 마루와社)을 가로 5cm x 세로 5cm 크기로 제단한 후 표면을 그라인더로 연마 가공하여 두께 80μm 세라믹판을 제작하였다.
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비교예
2>
경화형 실리콘 수지 (Wacker社 SILGEL 650 A) 45g, 백금 촉매(Wacker社 ELASTOSIL CAT PT) 5g, 3종의 보론 나이트라이드(Boron nitride) 입자 혼합물(Denka社 XGP/SGP/SP-3가 4/2/1 중량비로 혼합) 50g을 1,500 rpm의 공자전믹서를 이용하여 혼합한 후, 롤-프레스(Roll-press) 장비를 이용하여 두께 80μm 시트를 제작하였다. 제작된 시트는 180℃ 열풍 오븐에서 20분간 열 경화 시켰다.
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비교예
3>
실시예 3과 동일한 재료와 방법으로 50μm 두께의 에폭시 수지 필름을 제조하였다. 제조된 필름은 15μm 두께의 알루미늄박과 고온 라미네이트기를 이용하여 180℃의 온도에서 합지하여 알루미늄층과 에폭시 수지층이 적층되어 있는 시트를 제작하였다.
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비교예
4>
100μm PET 필름(SKC社), 25μm 두께의 그라파이트 시트, 15μm 두께의 PSA 점착제를 가지고 라미네이터기를 이용하여 PET/점착제/그라파이트 구조의 적층시트를 제작하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 방열 시트에 대하여 하기 표 1과 같이 열전도도, 유전율 및 유연성 평가를 진행하였다.
| 열전도도 | 유전율 | 유연성 평가 | |
| 실시예 1 | 92 | 3.75 | O |
| 실시예 2 | 59 | 3.96 | O |
| 실시예 3 | 82 | 4.16 | O |
| 비교예 1 | 151 | 8.93 | X |
| 비교예 2 | 12 | 3.72 | O |
| 비교예 3 | 124 | 측정 불가 | O |
| 비교예 4 | 295 | 측정 불가 | O |
<열전도도>
NETZSCH사 열전도도 측정기(LFA457)를 사용하여 수평 열전도도를 측정하고, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다.
<유전율 측정>
KEYSIGHT사 네트워크 분석기(E5071C)를 이용하여 SPDR(Split Post Dielectric Resonators) 방식으로 고주파 대역(1 GHz)에서의 유전율을 측정하여 상기 표 1에 나타내었다.
<유연성 평가>
샘플을 곡률 20mm로 휘었을 때 크랙이나 파단 발생 유무를 가지고 유연성을 평가하였다. 상기 표 1에서 O는 크랙이나 깨짐 발생이 없는 경우를 나타내었고, X는 크랙이나 깨짐이 발생하는 경우를 나타내었다.
상기 표 1에서 알 수 있듯, 본원 실시예 1 내지 3에 따른 방열 시트의경우, 고분자 수지층과 무기 세라믹층의 다층으로 구성되는 것으로, 열 전도도가 우수한 질화 세라믹을 포함하는 무기 세라믹층에 의해 높은 열 확산 성능을 가짐과 동시에 저유전 특성을 나타낼 수 있으며, 후막의 고분자 수지층이 박막 형태의 무기 세라믹층을 지지하고 있어 양호한 성형성 및 취급성을 가지는 특징을 갖게 됨을 확인할 수 있었다.
상기 표 1의 비교예 1은 무기 세라믹층 단독 적층 구조에 해당하는 경우로, 열전도도는 매우 우수함을 보여 주고있으나, 본원 발명과 같이 고분자 수지층이 적층되지 않아 유연성 평가시 크랙이 발생함을 확인할 수 있었으며, 비교예 2의 경우 열전도도가 낮음을 확인할 수 있었다.
상기 표 1의 비교예 3의 경우 무기 세라믹층이 질화 세라믹을 포함하지 않고, 단순히 전기 전도성만을 가지는 금속을 갖는 경우에 해당하며, 비교예 4의 경우 그라파이트를 사용한 것으로 유전율이 측정 불가할 정도로 높게 형성되어서, 저유전특성을 가져야하는 방열재료로 사용하지 못함을 확인할 수 있었다.
1: 무기 세라믹층
2: 고분자 수지층
3: 점착제층
4: 하드코팅층
2: 고분자 수지층
3: 점착제층
4: 하드코팅층
Claims (13)
- 고분자 수지층; 및 무기 세라믹층을 포함하는 방열 시트로,
상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고,
상기 무기 세라믹층은 질화 세라믹을 포함하며,
상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고,
상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트. - 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지층의 상기 무기 세라믹층과 접하는 면의 반대면; 또는 상기 무기 세라믹층의 상기 고분자 수지층과 접하는 반대면;에 점착제층을 포함하는 것인 방열 시트. - 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지층 및 상기 무기 세라믹층이 접하는 계면에 하드코팅층을 더 포함하며,
상기 하드코팅층의 두께는 0.1μm 이상 5.0 μm 이하이고,
상기 하드코팅층의 표면경도는 1H 이상인 것인 방열 시트. - 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 수지층의 두께는 10μm 이상 100 μm 이하인 것인 방열 시트. - 청구항 1에 있어서,
상기 무기 세라믹층의 두께는 10μm 이상 50μm 이하인 것인 방열 시트. - 청구항 1에 있어서,
상기 질화 세라믹은 알루미늄 질화물(Aluminium Nitride); 보론 질화물(Boron Nitride); 실리콘 질화물(Silicone Nitride); 타이타늄 질화물(Titanium Nitride) 및 지르코늄 질화물(Zirconium Nitride)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 방열 시트. - 청구항 2에 있어서,
상기 점착제층의 두께는 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것인 방열 시트. - 청구항 3에 있어서,
상기 하드코팅층은 경화형 재료; 및 무기 입자를 포함하며,
상기 경화형 재료는 아크릴계 경화형 재료; 에폭시계 경화형 재료; 및 실리콘계 경화형 재료로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 방열 시트. - 청구항 2에 있어서,
상기 점착제층은 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제 및 고무계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 점착제를 포함하는 것인 방열 시트. - 청구항 2에 있어서, 상기 점착제층은 가교성 화합물, 분산제, 실란 커플링제, 광경화제, 열경화제, 금속염 및 점착 부여제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것인 방열 시트.
- 고분자 수지층을 준비하는 단계; 및
상기 고분자 수지층 상에 질화 세라믹 입자를 증착하여 무기 세라믹층을 형성하는 단계;를 포함하는 방열 시트의 제조 방법으로,
상기 고분자 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트; 아크릴수지; 에폭시수지; 실리콘 수지; 우레탄수지; 및 폴리이미드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상이고,
상기 방열 시트의 열전도도는 15 W/m·K 이상 200 W/m·K 이하이고,
상기 방열 시트의 유전율은 2.0 F/m 이상 15.0 F/m 이하인 것인 방열 시트의 제조 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 고분자 수지층 상에 질화 세라믹 입자를 증착하여 무기 세라믹층을 형성하는 단계는 에어로졸 데포지션을 통하여 형성하는 것인 방열 시트의 제조 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 고분자 수지층을 준비하는 단계는 고분자 수지 필름위에 하드코팅층을 코팅하는 단계를 포함하는 것인 방열 시트의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210028991A KR20220125060A (ko) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210028991A KR20220125060A (ko) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법 |
Publications (1)
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| KR20220125060A true KR20220125060A (ko) | 2022-09-14 |
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ID=83278861
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180055949A (ko) | 2016-11-16 | 2018-05-28 | (주)제너코트 | 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법 |
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2021
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Patent Citations (1)
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