KR20230097653A - 전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품 - Google Patents

전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열필름층, 그라파이트층, 접착층 및 고분자 탄성 쿠션층으로 구성된 복합시트는 다양한 전자제품에 적용되어 열전도 특성 및 전자파 차폐 기능이 향상되고, 내열성, 난연성 및 충격흡수 기능을 갖는 효과가 있다.

Description

전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품{Multifunctional Composite Sheet Having Electromagnetic Wave Shielding and Thermal Conductivity, Method of Preparing the Same and Electrical and Electronic Products Using the Same}
본 발명은 전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열필름층, 그라파이트층, 접착층 및 고분자 탄성 쿠션층으로 구성된 복합시트를 제조함으로써 다양한 전자제품에 적용되어 열전도 특성 및 전자파 차폐 기능이 향상되고, 내열성, 난연성 및 충격흡수 기능을 갖는 전자파 차폐 및 열전도성을 갖는 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품에 관한 것이다.
최근 전자기기와 반도체 소자가 기반이 되는 IT분야 하드웨어 기술의 발전은 급격하게 빨라지고 있으며 이로 인해 관련 제품군인 스마트폰, 스마트 패드, PC, TV, 내비게이션 등의 전자제품들과 관련 부품들은 고성능화, 슬림화, 경량화 및 전력 대용량화로 개발이 진행되고 있다.
이에 따라 고집적화가 이루어진 전자 제품들에서는 필연적으로 발열량의 상승과 전자파 발생이 동반되며 이는 내부 소자의 기능을 저하시킴과 동시에 주변 소자의 오작동을 유발함으로써 결국에는 해당 기기의 동작신뢰성을 떨어뜨리게 된다.
전자파의 경우 인접 기기 및 인체에 영향을 주기도 하며 기기 내부에서 부품들 간의 전자기적 간섭을 일으켜 기기 발열과 함께 기기 오동작의 주요원인으로 인식되고 있다. 또한, 발열의 경우, 전자기기의 메인보드에 실장된 각종 부품이 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 전도 및 방출시키지 못하는 경우 발생된 열에 의해 소자의 기능저하, 오작동 및 수명단축 등의 문제가 발생한다. 기기 자체의 수명을 단축함은 물론이거니와 기기 폭발 혹은 화재의 직접적인 원인이 되기도 하며 디스플레이가 장착된 기기들의 경우에는 화면 선명도와 색상도 등을 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다.
발열의 문제를 해결하기 위해서 소자의 동작 전압을 낮추는 등의 기술 개발이 이루어지고 있지만 발열 문제를 완벽하게 해결하지 못하고 있는 실정이다. 오히려 소자들의 크기가 작아지고 동작 전압까지 낮아지면서 신호주파수와 노이즈주파수의 대역이 겹치는 현상까지 발생하고 있고, 이러한 문제들로 인해서 발열문제뿐만 아니라 EMI(electromagnetic interference) 및 EMC(Electromagnetic compatibility) 문제까지 해결해야 하는 복합적인 해결책이 요구되고 있는 상황이다.
또한, 첨단 디지털 제품의 열전도 및 열방사 방법으로서 CPU 또는 반도체 등의 발열 소자에는 히트싱크(heat sink)를 적용하거나 백라이트 및 배터리 등의 발열이 일어나는 부위에는 발생되는 열을 전도 및 방사시키는 기능을 하는 열전 패드 및 방열시트를 적용한다. 이때 적용되는 기존의 히트싱크는 방열면적을 극대화하기 위하여 돌출부의 두께 및 면적을 최대화한 알루미늄과 같은 금속재질의 제품이 사용되거나 최근에는 후막형태의 세라믹 히트싱크가 적용되고 있으며 발열면적이 광범위한 경우에는 그라파이트 호일 또는 그라파이트 페이스트나 카본블랙을 코팅한 시트타입의 제품이 적용되고 있다. 이러한 히트싱크는 방열 특성을 좋게 하기 위하여 제품의 두께를 최대로 높여야 하는 단점이 있어서 슬림화되고 경박단소화 되는 디지털 전기전자 기기 내에서 발생되는 열을 효과적으로 전도 및 방사시키기에는 한계점이 있다.
일반적으로 방열 시트는 동박, 동박/그라파이트 적층체, 그라파이트 시트 등을 사용하고 있는데, 동박은 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 모두 갖추고 있으나 두께가 두꺼워지면 유연성이 부족하고, 수평 방향으로의 열전도가 그라파이트에 미치지 못하며, 밀도가 높아 경량화에 한계가 있다. 또한, 그 두께가 대략 50㎛를 넘으면 유연성이 부족해 복잡한 형상의 방열 시트로 적용하기에는 한계가 있다.
미국공개특허 제2007-0246208호는 그라파이트 시트 및 금속 와이어로 구성되고, 외부 표면은 수지층으로 덮여 있으며, 합성 수지 필름으로 구성된 보호층이 상기 수치층 표면에 도포되어 있는 망상체로 구성된 열 방출 시트를 개시하고 있다. 이러한 시트는 박막화가 어렵고 전기적으로 쇼트되거나 입자이탈 문제 및 파쇄되기 쉬운 제품의 단점을 보완하여 제조된 후막타입의 경우 열방사 특성이 현저히 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 전자파를 차단하기 위한 전자파 차폐시트로 각종 재질로 구성된 상용 제품이 널리 이용되고 있으나, 종래의 전자파 차폐 시트는 열전도성이 낮아 방열 효과를 충분히 얻을 수가 없으며, 방열 및 전자파 차폐기능을 적용한 다양한 시트가 개발되고 있다.
일례를 들면, 대한민국 등록특허 10-1457914호에 금속박층과 그라파이트층으로 구성된 열확산시트의 일면 또는 양면에 전자파 흡수층이 적층된 전자파 흡수층을 구비한 열확산시트가 개시되어 있는데, 열확산 시트와 전자파 흡수층을 접합시키기 위한 별도의 접착제층을 구비해야 하는 바, 박형화에 불리하여 소형 전자기기인 스마트폰 등의 휴대용 전자기기에 적용하기에는 기술적 한계가 있으며, 유연성이 크게 떨어지는 문제가 있다.
상기와 같은 현실에 비추어볼 때 IT 관련된 전자제품들과 전자부품들이 적용된 시스템들을 위한 전자파 차폐 또는 흡수와 방열 관련된 소재 및 기술들이 IT 기술과 같이 발전할 것으로 예상되며, 이에 고성능화, 경박단소화된 전기 전자기기에 내장된 반도체 부품, 발광 부품 등의 열 발생원에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있고 전자파를 차폐시킬 수 있는 복합적인 기능이 장착된 시트의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 내열필름층, 그라파이트층, 접착층 및 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및/또는 실리콘의 고분자 탄성 쿠션층으로 구성된 복합시트를 사용할 경우, 스마트 폰, 테블릿 PC 등의 모바일 제품과 LCD 및 OLED 등과 같은 다양한 전자제품에 적용되어 우수한 내열성, 난연성, 열전도 특성 및 전자파 차폐 기능을 나타낸다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
미국공개특허 제2007-0246208호 대한민국 등록특허 제10-1457914호 대한민국 등록특허 제10-0995563호 대한민국 등록특허 제10-1235541호 대한민국 등록특허 제10-1272397호 대한민국 공개특허 제10-2016-0126188호
D. I. Kim, S. H. Park, Y. I. Joo, "Development and prospect of Smart EMW Absorber for Protection of Electronic Circuits and Devices with Heat Radiating Function", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 19, no. 5, pp. 1040-1046, May 2015. B. S. Kim, "Development on Manufacturing the Equipment and Shielding Sheet of the EMI Shielding Sheet of Grid Pattern for the Wireless Charger", Journal of the Korean Society of Mechanical Technology, vol. 18, no. 1, pp. 109-114, Feb. 2016
본 발명의 목적은 전자파 차폐 기능이 있을 뿐만 아니라, 발열부위로부터 발생되는 국부적인 열을 신속히 전도 및 확산시키는 기능을 하여 발열 문제를 해결함과 동시에 내열성 및 난연성 또한 우수한 다기능성 복합시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기전자제품을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리이미드(polyimide, PI)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 내열필름층(100); (b) 상기 내열필름층(100)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 그라파이트층(200); (c) 상기 그라파이트층(200)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 접착층(300); 및 (d) 상기 접착층(300)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400) 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 제공한다.
본 발명은 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 제1 내열필름층(110); (b) 상기 제1 내열필름층(110)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제1 그라파이트층(210); (c) 상기 제1 그라파이트층(210)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제1 접착층(310); (d) 상기 제1 접착층(310)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400); (e) 상기 고분자 탄성 쿠션층(400)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제2 접착층(320); (f) 상기 제2 접착층(320)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제2 그라파이트층(220); 및 (g) 상기 제2 그라파이트층(220)의 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 적층 형성된 제2 내열필름층(120)을 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 그라파이트층을 형성하는 단계; (b) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계; (c) 상기 (a) 단계에서 얻은 그라파이트층이 형성된 내열필름층과 (b) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및 (d) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계를 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제1 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제1 그라파이트층을 형성하는 단계; (b) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제2 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제2 그라파이트층을 형성하는 단계; (c) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계; (d) 상기 (a) 단계에서 얻은 제1 그라파이트층이 형성된 제1 내열필름층과 (c) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 고분자 탄성 쿠션층의 접착제가 처리된 면의 반대 면에 접착제를 처리하는 단계; (f) 상기 (b) 단계에서 얻은 제2 그라파이트층이 형성된 제2 내열필름층과 (e) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및 (g) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계를 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 포함하는 전기전자제품을 제공한다.
본 발명에 따른 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 우수한 전기 전도성 및 전자파 노이즈 차폐 특성을 가지는 그라파이트층과 충격흡수 기능이 우수한 고분자 탄성 쿠션층을 포함하는 박막시트로서, 슬림화되고 메인보드에 실장된 각종 부품이 경박단소화된 구조의 디지털 통신 및 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 확산 및 방출시킬 수 있으며, 스마트 폰, 테블릿 PC, 모바일 제품의 LCD 및 OLED, BLU, FPCB 등의 부위에 적용되어 전자파 차폐성, 내열성 및 난연성 기능과 충격 흡수 기능을 하는 매우 유용한 제품이며, 초박막으로부터 후막 타입의 제품까지 제작가능하고, 제조공정상 대량생산할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 단면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 일 실시예 따른 양면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 열전도율 시험 결과이다.
도 4는 그라파이트 단독 열전도율 시험 결과이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명에서는 내열필름층, 그라파이트층, 접착층 및 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및/또는 실리콘의 고분자 탄성 쿠션층으로 구성된 복합시트를 전자제품에 적용하여 사용할 경우 우수한 열전도 특성 및 전자파 차폐 기능을 나타낸다는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 내열필름층(100); (b) 상기 내열필름층(100)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 그라파이트층(200); (c) 상기 그라파이트층(200)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 접착층(300); 및 (d) 상기 접착층(300)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400) 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트에 관한 것이다.
본 발명은 다른 관점에서 (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제1 내열필름층(110); (b) 상기 제1 내열필름층(110)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제1 그라파이트층(210); (c) 상기 제1 그라파이트층(210)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제1 접착층(310); (d) 상기 제1 접착층(310)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400); (e) 상기 고분자 탄성 쿠션층(400)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제2 접착층(320); (f) 상기 제2 접착층(320)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제2 그라파이트층(220); 및 (g) 상기 제2 그라파이트층(220)의 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 적층 형성된 제2 내열필름층(120)을 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 제공한다.
본 발명은 또 다른 관점에서 상기 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 포함하는 전기전자제품에 관한 것이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 한쪽 단면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 내열필름층(100, 1층); (b) 상기 내열필름층(100)의 일면에 천연 그라파이트가 적층되어 형성된 그라파이트층(200, 2층); (c) 상기 그라파이트층(200)의 일면에 접착제(접착본드)가 적층되어 형성된 접착층(300. 3층); 및 (d) 상기 접착층(300)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400, 4층)으로 구성되어 있다.
도 1a는 그라파이트층의 단면만 적용하고 이형지를 미부착한 타입이고, 도 1b는 그라파이트층의 단면만 적용하고 이형지를 부착한 타입이다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 양쪽 면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제1 내열필름층(110, 1층); (b) 상기 제1 내열필름층(110)의 일면에 천연 그라파이트가 적층되어 형성된 제1 그라파이트층(210, 2층); (c) 상기 제1 그라파이트층(210)의 일면에 접착제(접착본드)가 적층되어 형성된 제1 접착층(310, 3층); (d) 상기 제1 접착층(310)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400, 4층); (e) 상기 고분자 탄성 쿠션층(400)의 일면에 접착제(접착본드)가 적층되어 형성된 제2 접착층(320, 5층); (f) 상기 제2 접착층(320)의 일면에 천연 그라파이트가 적층되어 형성된 제2 그라파이트층(220, 6층); 및 (g) 상기 제2 그라파이트층(220)의 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 적층 형성된 제2 내열필름층(120, 7층)으로 구성되어 있다.
도 2a는 그라파이트층의 양면을 적용하고 이형지를 미부착한 타입이고, 도 2b는 그라파이트층의 양면을 적용하고 이형지를 부착한 타입이다.
내열필름층(100, 110, 120)
본 발명에 의한 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 표면과 백면에 해당하는 1층 및 7층에 사용되는 내열필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 내열필름층의 두께는 0.01~0.05 T일 수 있으며, 바람직하게는 0.02~0.04 T, 가장 바람직하게는 0.03 T일 수 있다. 내열필름층의 두께가 0.01 T 미만일 경우에는 찢어짐, 내마모성 저하 문제점이 있고, 0.05 T 초과할 경우에는 열전도 저하 문제점이 있으며, 내열필름층의 두께가 0.01~0.05 T일 경우에는 찢어짐 예방, 내마모성 향상 효과가 있다.
여기서, 단위 "T"는 영문 Thickness의 약자로서, 주로 두께를 나타낼 때 사용하며, 1T = 1mm = 0.1cm이다.
그라파이트층(200, 210, 220)
본 발명에 의한 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 2층(및 6층)에 사용된 천연 그라파이트는 탄소 재질로 구성되어 자체로 전자파 차단되어 전자파 차폐/우수한 열전도 기능을 담당하는 성분이다. 자체로 내열 300℃ 이상의 온도를 견딜 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 그라파이트층의 두께는 0.10~0.50 T, 바람직하게는 0.15~0.40 T, 가장 바람직하게는 0.2~0.35 T일 수 있다. 그라파이트층의 두께가 0.10 T 미만일 경우에는 파손, 구김, 찢어짐 문제점이 있고, 0.50 T 초과할 경우에는 고단가, 기능 저하 문제점이 있으며, 그라파이트층의 두께가 0.10~0.50 T일 경우에는 본 개발에 필요한 기능에 최적 효과가 있다.
접착층(300, 310, 320)
본 발명에 의한 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 3층(및 5층)에 사용된 접착층은 층간 접착을 위하여 통상적인 접착제를 도포하여 형성될 수 있다.
통상적인 접착제의 실례로는 아크릴 본드, 실리콘 본드 또는 수성 난연 본드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 실시예로서, 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 실란커플링제, 불소계 계면활성제, 경화제, 경화촉진제, 난연제 및 내습제를 포함하는 접착제 조성물을 사용할 수 있다. 또한, 접착층은 열전도성 필러를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 접착층의 두께는 0.03~0.07 T, 바람직하게는 0.04~0.06 T, 가장 바람직하게는 0.05 T일 수 있다. 접착층에 따라 두께가 0.03 T 미만일 경우에는 접착층 박리 문제점이 있고, 0.07 T 초과할 경우에는 끈적임, 열전도성 저하 문제점이 있으며, 접착층의 두께가 0.03~0.07 T일 경우에는 박리 개선, 열전도율 유지 효과가 있다.
고분자 탄성 쿠션층(400)
본 발명에 의한 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 4층에 사용된 고분자 탄성 쿠션층은 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
전자파 차폐 및 열전도용 복합시트에서 요구되는 온도 별로 사용하는 고분자를 선택할 수 있다.
1) 내열온도 120℃ 이하 요구시: 폴리우레탄(PU폼), 아크릴레진(CR폼), 에틸렌비닐아세테이트(EVA폼)을 적용한다.
2) 내열온도 120~150℃ 요구시: 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(내열 PDM폼)을 적용한다.
3) 내열온도 150~200℃ 요구시: 실리콘(silicon폼), 폴리우레탄과 실리콘 혼합물(PU+SLICON 혼합폼)을 적용한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 탄성 쿠션층은 발포된 스폰지 타입일 수 있다. 본 발명에서 고분자 탄성 쿠션층은 충격 및 진동 흡수, 조립 밀착성, 방수 기능을 할 수 있도록 쿠션성을 부여하기 위하여 시트 제조시 케미칼 혹은 기계적 발포를 하여 균일한 셀을 형성하여 제조된다.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 탄성 쿠션층의 두께는 딱히 제한이 없으나 1.0~10.0 T의 범위에서 바람직하고 다양하게 구현할 수 있다. 부착면에 간섭을 받지 않는다면 5.0 T 이상 사용해도 문제가 없다. 접착층의 두께가 1.0~5.0 T인 경우에 본 발명에 가장 적합한 쿠션층으로의 역할을 하는 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 단면 및 양면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 총 두께는 1.24~3.75 T 및 1.5~5.5 T일 수 있다.
본 발명에 있어서, 단면 전자파 차폐 밀 열전도용 복합시트는 상기 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 아크릴 본드, 실리콘 본드 또는 수성 난연 본드 등과 같은 접착본드를 사이에 두고 적층한 이형층 필름(이형지)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 이형층 필름은 그 두께가 0.3~0.7 T, 바람직하게는 0.4~0.6 T, 가장 바람직하게는 0.5 T일 수 있다.
본 발명에 의한 단면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 하기와 같은 공정에 의하여 제조할 수 있다.
(a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 그라파이트층을 형성하는 단계;
(b) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계;
(c) 상기 (a) 단계에서 얻은 그라파이트층이 형성된 내열필름층과 (b) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및
(d) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계.
공정을 보다 상세하게 설명하자면, 도 1a에 의한 그라파이트층의 단면만 적용하고 이형지를 미부착한 타입은 다음과 같은 공정 순서에 의하여 제조된다.
공정 1 - 1층(내열필름)과 2층(천연 그라파이트)을 부착한 후 보관
공정 2 - 4층(PU, EPDM, CR, 실리콘 폼)에 3층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 3 - 공정 1과 공정 2에서 얻은 구조체를 합포
공정 4 - 숙성
공정 5 - 출하
도 1b에 의한 그라파이트층의 단면만 적용하고 이형지를 부착한 타입은 다음과 같은 공정 순서에 의하여 제조된다.
공정 1 - 1층(내열필름)과 2층(천연 그라파이트)을 부착한 후 보관
공정 2 - 4층(PU, EPDM, CR, 실리콘 폼)에 3층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 3 - 6층(이형지)에 5층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 4 - 공정 1과 공정 2에서 얻은 구조체를 합포
공정 5 - 공정 3과 공정 4에서 얻은 구조체를 합포
공정 6 - 숙성
공정 7 - 출하
본 발명의 다른 실시예에 의한 양면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 하기와 같은 공정에 의하여 제조할 수 있다.
(a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제1 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제1 그라파이트층을 형성하는 단계;
(b) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제2 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제2 그라파이트층을 형성하는 단계;
(c) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계;
(d) 상기 (a) 단계에서 얻은 제1 그라파이트층이 형성된 제1 내열필름층과 (c) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계;
(e) 상기 (d) 단계에서 고분자 탄성 쿠션층의 접착제가 처리된 면의 반대 면에 접착제를 처리하는 단계;
(f) 상기 (b) 단계에서 얻은 제2 그라파이트층이 형성된 제2 내열필름층과 (e) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및
(g) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계.
도 2a에 의한 그라파이트층의 양면을 적용하고 이형지를 미부착한 타입은 다음과 같은 공정 순서에 의하여 제조된다.
공정 1 - 1층(표면 내열필름)과 2층(천연 그라파이트)을 부착한 후 보관
공정 2 - 6층(천연 그라파이트)과 7층(백면 내열필름)을 부착한 후 보관
공정 3 - 4층(PU, EPDM, CR, 실리콘 폼)에 3층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 4 - 공정 1과 공정 3에서 얻은 구조체를 합포
공정 5 - 공정 4에서 얻은 구조체의 접착 본드 처리층 반대 면에 5층 접착 본드 처리한 후 보관
고정 6 - 공정 5와 공정 2에서 얻은 구조체를 합포
공정 7 - 숙성
공정 8 - 출하
도 2b에 의한 그라파이트층의 양면을 적용하고 이형지를 미부착한 타입은 다음과 같은 공정 순서에 의하여 제조된다.
공정 1 - 1층(내열필름)과 2층(천연 그라파이트)을 부착한 후 보관
공정 2 - 8층(이형지)에 7층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 3 - 4층(PU, EPDM, CR, 실리콘 폼)에 3층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 4 - 공정 1과 공정 3에서 얻은 구조체를 합포
공정 5 - 공정 2에서 얻은 구조체에 6층 접착 본드 처리한 후 보관
공정 6 - 공정 4에서 얻은 구조체의 접착 본드 처리층 반대 면에 5층 접착 본드 처리한 후 보관
고정 7 - 공정 6과 공정 5에서 얻은 구조체를 합포
공정 8 - 숙성
공정 9 - 출하
본 발명에 의한 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 다음과 같은 용도에 사용할 수 있다.
1) 히트 싱크(heat sink) 요구되는 전기/전자 제품에 사용
2) 열전도 및 전자파 차폐 요구되는 전기/전자 제품에 사용
3) 그라파이트는 온도 0℃ 이상 유지되기 때문에 추운지방에서도 온도 0℃ 유지가능 전기/전자 제품에 사용
4) 전자파 차폐 요구 제품의 덮개용 이나 보호 케이스용 사용
5) 그라파이트 사이 충격 완충용 및 차음용으로 폼(foam) 적용
6) 전기차 혹은 전지차 배터리용 사용 (배터리셀 사이에 부착하여 열전도 기능)
7) 전기차 혹은 전지차 배터리용 케이스 사용 (배터리 보호 덮개 및 케이스에 부착하여 전자차 차단 기능)
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예]
실시예 1: 단면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드의 내열필름(1층)과 천연 그라파이트(2층)을 부착한 후 보관하였다. PU, EPDM, CR 또는 실리콘 폼(4층)을 접착 본드(3층) 처리한 후 보관하였다. 상기 얻은 구조체를 합포하고, 숙성시켜 단면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 제조하였다.
실시예 2: 양면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조
폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드의 표면 내열필름(1층)과 천연 그라파이트(2층)을 부착한 후 보관하였다. 천연 그라파이트(6층)과 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리이미드의 백면 내열필름(7층)을 부착한 후 보관하였다. PU, EPDM, CR 또는 실리콘 폼(4층)을 접착 본드(3층) 처리한 후 보관하였다. 상기 얻은 구조체를 합포하였다. 상기 구조체의 접착 본드 처리층 반대 면에 접착 본드(5층) 처리한 후 보관하였다. 상기 구조체를 합포하고 숙성시켜 양면 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 제조하였다.
실험예: 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 물성 측정
실시예 1에서 제조된 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 물성을 아래와 같은 물성 평가법에 의거하여 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 내열온도
150 ℃에 48hr 방치시 변형, 균열, 열경화가 없어야 한다.
(2) 열전도율(Thermal Diffusivity)
NETZSCH LTA analysis 방법을 이용하여 측정하였다.
(3) 난연성
복합시트의 난연성을 평가하기 위하여 단면 CCL에 부착된 시편을 제조한 후, 가로 50㎜, 세로 200㎜로 절단하고 UL 94의 규격에 따라 난연성을 평가하였다.
(4) 전자파 차폐율(SE, shield effect)
250mm X250mm(가로 및 세로 길이)인 PI(SKC Kolon PI, IF70, 50μm, Poly imide) 필름을 준비하고, 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 복합시트를 250mm X250mm(가로 및 세로 길이)로 잘라 상기 PI 필름에 가접하고, 150℃ 60분, 30kgf/cm2의 면압으로, 고온 프레스로 접착, 경화시켜 차폐율 측정용 시료들을 제조하였다. 기준시료와 부하시료를 적정 치수로 제단하여, 전자기파 차폐를 측정하는 기관에 의뢰한 후 30MHz~1.0GHz 영역대의 차폐율의 평균을 측정하였다.
NO 항 목 물성 측정값
1 GRADE HS-GU0120
2 Thickness(mm) 두께 Graphite: 0.1~0.4, 복합소재: 1.5~10
3 Density(g/㎤) 밀도 Graphite: 1.5~1.8
4 내열온도(℃) Graphite: 0~450, 복합소재: -40~170
5 Thermal Conductivity(W/m.k) 열전도율(단독) 350 이상(X-Y)(도 4)
6 Thermal Conductivity(W/m.k) 열전도율(점착) 150~200 이상(X-Y) (도 3)
7 Flame Resistance(UL94) 난연성 V0
8 Graphite 함유율 (%) >98%
9 전자파 차폐 OK
표 1에 나타낸 바와 같이, 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트는 내열성, 전기전도성, 및 난연성이 우수하고, 전자파 차폐의 효과가 있는 것을 확인하였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100: 내열필름층 200: 그라파이트층
300: 접착층 400: 고분자 탄성 쿠션층
110: 제1 내열필름층 210: 제1 그라파이트층
310: 제1 접착층 320: 제2 접착층
220: 제2 그라파이트층 120: 제2 내열필름층
500: 접착층 600: 이형 필름층

Claims (5)

  1. 다음을 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트:
    (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 내열필름층(100);
    (b) 상기 내열필름층(100)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 그라파이트층(200);
    (c) 상기 그라파이트층(200)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 접착층(300); 및
    (d) 상기 접착층(300)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400).
  2. 다음을 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트:
    (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 내열필름층(100);
    (b) 상기 제1 내열필름층(110)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제1 그라파이트층(210);
    (c) 상기 제1 그라파이트층(210)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제1 접착층(310);
    (d) 상기 제1 접착층(310)의 일면에 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 고분자 탄성 쿠션층(400);
    (e) 상기 고분자 탄성 쿠션층(400)의 일면에 접착제가 적층되어 형성된 제2 접착층(320);
    (f) 상기 제2 접착층(320)의 일면에 그라파이트가 적층되어 형성된 제2 그라파이트층(220); 및
    (g) 상기 제2 그라파이트층(220)의 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 적층되어 형성된 적층 형성된 제2 내열필름층(120).
  3. 다음 단계를 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조방법:
    (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 그라파이트층을 형성하는 단계;
    (b) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계;
    (c) 상기 (a) 단계에서 얻은 그라파이트층이 형성된 내열필름층과 (b) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및
    (d) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계.
  4. 다음 단계를 포함하는 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트의 제조방법:
    (a) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제1 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제1 그라파이트층을 형성하는 단계;
    (b) 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리이미드로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 제2 내열필름층의 일면에 그라파이트를 적층하여 제2 그라파이트층을 형성하는 단계;
    (c) 폴리우레탄, 아크릴레진, EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA (Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 탄성 쿠션층의 일면에 접착제를 처리하는 단계;
    (d) 상기 (a) 단계에서 얻은 제1 그라파이트층이 형성된 제1 내열필름층과 (c) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계에서 고분자 탄성 쿠션층의 접착제가 처리된 면의 반대 면에 접착제를 처리하는 단계;
    (f) 상기 (b) 단계에서 얻은 제2 그라파이트층이 형성된 제2 내열필름층과 (e) 단계에서 얻은 접착제가 처리된 고분자 탄성 쿠션층을 합포하는 단계; 및
    (g) 합포된 복합시트를 숙성하는 단계.
  5. 제1항 또는 제2항의 전자파 차폐 및 열전도용 복합시트를 포함하는 전기전자제품.
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