WO2014054877A1 - 열전도 조성물 및 시트 - Google Patents

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김병철
권두효
권오관
최정옥
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Definitions

  • the present invention relates to a thermally conductive composition and sheet, and more particularly to a thermally conductive composition and sheet for producing a sheet with improved heat transfer properties.
  • electronic products include various kinds of electronic devices in which heat is generated during a driving process. Due to heat generated in electronic devices, malfunctions of electronic products, etc. become a problem, and heat dissipation sheets have been introduced into electronic products to release heat generated from electronic devices.
  • heat is emitted from an electronic device by using a metal heat dissipation sheet made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum (Al) or copper (Cu).
  • a metal heat dissipation sheet made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum (Al) or copper (Cu).
  • Al aluminum
  • Cu copper
  • the production cost is increased by the high temperature process of manufacturing the metal heat dissipation sheet has a disadvantage that the unit cost of the heat dissipation sheet increases.
  • heat dissipation sheets using graphene having excellent heat transfer properties replacing metals have been developed. Since graphene has a plate-like structure, the heat dissipation sheet using graphene has a lower heat transfer characteristic in the vertical direction of the in-plane direction than that of the graphene in the in-plane direction. Accordingly, even if graphene is used, there is a limitation in manufacturing a heat dissipation sheet having excellent heat transfer characteristics in both the in-plane direction and the vertical direction.
  • the present invention provides a composition having improved heat transfer properties.
  • the present invention provides a thermally conductive sheet prepared using the composition.
  • composition according to the embodiment of the present invention includes a base resin, thermally conductive particles distributed in the base resin, and a carbon-containing powder distributed in the base resin.
  • the thermally conductive particles may include a core and a metal layer coated on the surface of the core.
  • the metal layer may include a single layer or a plurality of layers.
  • the metal layer is gold (Au), silver (Ag), nickel-phosphorous alloy (Ni-P alloy), nickel-boron alloy (Ni-B alloy), beryllium (Be), chromium (Cr), zirconium (Zr), copper (Cu), cobalt (Co), aluminum (Al), magnesium (Mg), rhodium (Rh), zinc (Zn), tantalum (Ta), iron (Fe), titanium (Ti), platinum (Pt), tungsten It may include at least one of (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), iridium (Ir) and tin (Sn).
  • the metal layer may have a thickness of 50 nm to 3 ⁇ m.
  • the content of the metal layer may be 0.5 to 70% by weight based on the total amount of the core and the metal layer.
  • the core may comprise a polymer.
  • the diameter of the core may be 300 nm to 30 ⁇ m.
  • the base resin may include at least one selected from ethylene resin, propylene resin, vinyl chloride resin, styrene resin, carbonate resin, ester resin, nylon resin, silicone resin, and imide resin.
  • the carbon-containing powder may include at least one of carbon nanotubes, graphene flakes, graphene oxide flakes, graphite flakes, expanded graphite flakes, graphite oxide flakes, fullerenes, carbon fibers and carbon black.
  • the graphene flakes may have a specific surface area of 50 m 2 / g to 2,675 m 2 / g.
  • the content of the thermally conductive particles may be 1 to 30% by weight based on the total weight of the composition.
  • the content of the carbon-containing powder may be 1 to 30% by weight based on the total weight of the composition.
  • a sheet according to an embodiment of the present invention is a sheet which conducts heat, and includes a base film, thermally conductive particles distributed in the base film, and carbon-containing powder distributed in the base film.
  • the thermally conductive particles may include particles having a surface of the core coated with a metal layer. At this time, at least a part of the thermally conductive particles may contact the carbon-containing powder.
  • the metal layer may include a single layer or a plurality of layers.
  • the metal layer is gold (Au), silver (Ag), nickel-phosphorous alloy (Ni-P alloy), nickel-boron alloy (Ni-B alloy), beryllium (Be), chromium (Cr), zirconium (Zr) , Copper (Cu), cobalt (Co), aluminum (Al), magnesium (Mg), rhodium (Rh), zinc (Zn), tantalum (Ta), iron (Fe), titanium (Ti), platinum (Pt) , Tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), iridium (Ir), and tin (Sn).
  • the plurality of layers may include layers including different metals.
  • the metal layer may have a thickness of 50 nm to 3 ⁇ m.
  • the content of the metal layer may be 0.5 wt% to 70 wt%.
  • the core may comprise a polymer, the core may be spherical and the diameter of the core may be 300 nm to 30 ⁇ m.
  • the polymer may include at least one of polystyrene, polymethyl methacrylate, and an amino resin.
  • the base film may include at least one of ethylene resin, propylene resin, vinyl chloride resin, styrene resin, carbonate resin, ester resin, nylon resin, silicone resin, and imide resin.
  • the carbon-containing powder may include at least one of carbon nanotubes, graphene flakes, graphene oxide flakes, graphite flakes, expanded graphite flakes, graphite oxide flakes, fullerenes, carbon fibers and carbon black.
  • the graphene flakes may include at least one layer of graphene.
  • the content of the thermally conductive particles may be 1 to 30% by weight based on the total weight of the sheet, the content of the carbon-containing powder may be 1 to 30% by weight relative to the total weight of the sheet.
  • the sheet may have a thermal conductivity of 3 W / mK to 50 W / mK in a direction perpendicular to an in-plane direction.
  • the heat transfer characteristics can be improved not only in the in-plane direction of the sheet but also in the vertical direction of the in-plane direction by manufacturing the composition and / or sheet using the thermally conductive particles and the carbon-containing powder together. Accordingly, the device can be reduced in weight since it is not necessary to use a separate sheet for reinforcing heat transfer characteristics.
  • the sheet having improved heat transfer characteristics may be used in various electronic devices and electronic devices to improve heat dissipation characteristics of the electronic devices and electronic devices, thereby improving reliability and extending the life of the devices and devices.
  • the devices and devices to which they are applied can also be reduced in weight.
  • FIG. 1 is a view showing a sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating thermally conductive particles according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a sheet according to a modification of the present invention.
  • FIG. 4 is a view sequentially showing a method for producing thermally conductive particles according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining the manufacturing method of the sheet according to the embodiments of the present invention.
  • the composition according to the embodiment of the present invention contains a base resin, thermally conductive particles, and a carbon-containing powder. Thermally conductive particles and carbon-containing powder are distributed in the base resin.
  • the composition may further comprise a cross-linker and a solvent.
  • the base resin may be dissolved in a solvent, and the composition may be in a liquid state by dissolving the base resin in the solvent. That is, the thermally conductive particles and the carbon-containing powder may be distributed in the base resin dissolved in the solvent.
  • the base resin becomes a solid state.
  • the crosslinking agent may react with heat in the drying process to form a cured product in a solid state by cross-linking the base resin.
  • the base resin examples include ethylene resin, propylene resin, vinyl chloride resin, styrene resin, carbonate resin, ester resin, nylon resin, silicone resin or imide resin. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the weight average molecular weight of the base resin may be about 100,000 to about 1,000,000 in consideration of solubility in solvents.
  • the content of the base resin may be about 30% by weight to about 65% by weight based on the total weight of the composition.
  • the content of the base resin may be about 30% by weight to about 65% by weight based on the total weight of the composition.
  • the content of the base resin is less than about 30% by weight, it is difficult to form a sheet or a thin film due to the lack of the content of the main material for determining the shape of the object.
  • the content of the base resin exceeds about 65% by weight, it is difficult to dissolve the base resin in a solvent, so that the thermally conductive particles and the carbon-containing powder are difficult to be uniformly dispersed in the base resin.
  • the carbon-containing powder is a structure formed of a carbon-based material.
  • the carbon-containing powder may include particles having various shapes such as spherical particles, plate particles, and wire particles (or tubular particles).
  • Specific examples of the carbon-containing powder include carbon nanotubes, graphene flakes, graphite flakes, graphene oxide flakes, expanded graphite flakes, graphite oxide flakes, fullerenes, carbon blacks, and carbon fibers. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • the carbon nanotubes are tubular powders extending in one direction, and the thermal conductivity in the extending direction of the carbon nanotubes may be about 3,000 W / mK to about 3,500 W / mK.
  • Graphene flake is a plate-like structure containing graphene having a two-dimensional planar structure in which six carbon atoms are connected in a honeycomb-shaped hexagonal shape.
  • Graphene has a thermal conductivity of about 5,300 W / mK.
  • Graphene flake in the present invention is defined as a powder having a graphene laminated structure of 1 to 50 layers.
  • Graphene flakes include at least one layer of graphene. That is, the graphene flakes may have a single layer structure consisting of one layer of graphene, or may have a multi-layered structure including two or more layers of graphene.
  • Graphene flakes may have a specific surface area of about 50 m 2 / g to about 2,675 m 2 / g. “Specific surface area” means the surface area of graphene flakes per unit mass.
  • Graphite flakes also have a structure in which a plurality of graphenes are stacked, and a powder having a structure in which the number of graphenes is stacked more than the graphene flakes, and is defined as a powder separated from graphene flakes.
  • the specific surface area of the graphite flakes has a value greater than about 0 m 2 / g, but may be less than about 50 m 2 / g.
  • Graphene oxide flakes are plate-like structures containing graphene oxide.
  • Graphene oxide may be defined as graphene having a functional group containing an oxygen atom on its surface or edge.
  • Graphene oxide flakes include at least one layer of graphene oxide, but may further include graphene.
  • the total number of layers of graphene and graphene oxide may be 50 layers or less. That is, the graphene oxide flakes may be composed of 1 to 50 layers of graphene oxide, or may be composed of graphene and at least one layer of graphene oxide.
  • the graphite oxide flakes include graphene oxide, but the total number of laminated powders is larger than the graphene oxide flakes.
  • the graphite oxide flakes may consist of graphene oxide or may consist of graphene oxide and graphene.
  • Expanded graphite flake is defined as a laminated structure having a larger distance between graphenes than graphite flakes.
  • the thermally conductive particles comprise a core and a metal layer. A more detailed description will be described later with reference to FIGS. 1 to 3. In addition, the relationship between the carbon-containing powder and the thermally conductive particles in the sheet will be described later in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the content of the thermally conductive particles may be about 1% by weight to about 30% by weight based on the total weight of the composition.
  • the content of the carbon-containing powder may be about 1% to about 30% by weight based on the total weight of the composition.
  • the content of the thermally conductive particles and the carbon-containing powder is less than 1% by weight, each of the thermally conductive particles in the sheet manufactured using the composition has little contact with the carbon-containing powder, so that the heat transfer characteristics of the sheet are almost insignificant. It may not appear.
  • the content of the thermally conductive particles and the carbon-containing powder each exceeds about 30% by weight, it may be rather difficult for the thermally conductive particles and the carbon-containing powder to be uniformly dispersed in the base resin.
  • the crosslinking agent may include an isocyanate compound, an epoxy compound, a melamine compound or an organic peroxide. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • the content of the crosslinking agent may be about 0 wt% to about 15 wt% with respect to the total weight of the composition.
  • a cured product including a densely crosslinked base resin can be prepared as compared to simply obtained by drying the composition.
  • the content of the crosslinking agent exceeds about 15% by weight, the content of at least one of the base resin, the thermally conductive particles, and the carbon-containing powder is relatively reduced, so that the composition may not affect the content of the other components. It is preferred to include up to 15% by weight crosslinking agent.
  • the solvent may include ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methylene chloride, tetrahydrofuran or chloroform and the like. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • the content of the solvent is substantially the same with respect to the total weight of the composition except for the total weight of the base resin, the thermally conductive particles, the carbon-containing powder and the crosslinking agent.
  • the content of the solvent may be about 15% to about 68% by weight based on the total weight of the composition.
  • the sheet can be easily produced through a drying step of evaporating the solvent.
  • the composition may further include monomers including a thermal reaction functional group, in addition to the components described above.
  • a cured product having a dense structure may be produced by polymerization between the monomers or by reaction between the base resin and the monomer.
  • FIG. 1 is a view showing a sheet according to an embodiment of the present invention.
  • (a) is a perspective view for demonstrating a sheet
  • (b) is an expanded sectional view in the case cut along the line II 'in (a).
  • FIG. 2 illustrates thermally conductive particles in accordance with embodiments of the present invention.
  • (a) is a perspective view of the thermally conductive particles
  • (b) is a cross-sectional view of the thermally conductive particles according to one embodiment
  • (c) is a cross-sectional view of the thermally conductive particles according to the modification of (b).
  • the sheet 100a according to the exemplary embodiment of the present invention includes a base film 20, thermally conductive particles 10, and carbon-containing powder 30.
  • the base film 20 includes a first side 21, a second side 22, and side surfaces 23.
  • the first side 21 and the second side 22 face each other and are connected to each other by the sides 23.
  • the base film 20 contains resin.
  • the “resin” contained in the base film 20 may be a base resin in a solid state.
  • the base film 20 may include a cured product that is a crosslinked base resin. Since the said base resin is substantially the same as the base resin contained in a composition, the overlapping detailed description is abbreviate
  • Specific examples of the base resin for forming the base film 20 include ethylene resin, propylene resin, vinyl chloride resin, styrene resin, carbonate resin, ester resin, nylon resin, silicone resin, or imide resin. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • the base film 20 may contain the hardened
  • the sheet 100a according to the present invention includes a base film 20 containing resin, unlike the metal heat dissipation sheet, the weight may be reduced.
  • the “in-plane direction” in the sheet 100a used hereinafter is either the first surface 21 or the second surface 22 which is the main surface of the sheet 100a. It means the direction of extension D1 of the virtual line connecting any two points on one face.
  • the “perpendicular direction” is defined as the direction perpendicular to the in-plane direction, that is, the normal direction D2 with respect to the first face 21 or the second face 22.
  • the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are distributed in the base film 20.
  • the thermally conductive particles 10 include a core 11 made of a polymer and a metal layer 12 coated on the surface of the core 11.
  • the core 11 is a particle formed of a polymer, and serves as a substrate for forming the metal layer 12. Since the core 11 is formed of a polymer, it is easy to precisely control the size and shape. Since the core 11 is formed of a polymer having a lower density than the metal, the thermally conductive particles 10 are settled in the base resin in the process of manufacturing the sheet 100a, so that the first surface 21 of the sheet 100a is formed. Alternatively, concentration in the vicinity of the second surface 22 can be prevented. Therefore, the thermally conductive particles 10 can be uniformly distributed in the base resin during the process of manufacturing the sheet 100a.
  • the core 11 may have a spherical shape. However, the surface of the core 11 may have a bend. That is, even if the distance from the center of gravity of the core 11 to the surface is not constant, the three-dimensional shape that can be generally classified as a "real sphere" may also be defined as a sphere. Alternatively, the core 11 may have a three-dimensional shape, for example, an egg shape, in which the distance from the center of gravity of the particles to the surface is different.
  • the diameter of the core 11 is about 300 nm to about 30 ⁇ m.
  • the diameter of the core 11 is a straight line distance between two points on the surface of the core 11 and is a length of an imaginary straight line connecting the two points while passing through the center of gravity of the core 11.
  • the diameter of the core 11 means the maximum value among the straight distances.
  • the sheet 100a may include a plurality of thermally conductive particles 10, and the diameters of the sheet 100a may be different from those of the thermally conductive particles 10 included in one sheet 100a.
  • the diameter of the core 11 is about 300 nm to about 30 ⁇ m, not only the shape of the core 11 is easily controlled, but the metal layer 12 is uniformly uniform on the surface of the manufactured core 11. Can be coated. Accordingly, manufacturing reliability of the thermally conductive particles 10 may also be improved. For example, when the diameter of the core 11 is made less than about 300 nm, it is difficult to produce cores 11 having a constant size even under the same manufacturing process conditions, and aggregation phenomenon between the cores 11 easily occurs. Can be. In addition, even when the diameter of the core 11 is greater than about 30 ⁇ m, it is difficult to manufacture a plurality of cores 11 having a constant size, and the thermally conductive particles 10 including the same may be used in the process of manufacturing the sheet 100a. Dispersibility to the resin is low and sedimentation can easily occur.
  • polystyrene As an example of the polymer which forms the core 11, polystyrene, polymethylmethacrylate, an amino resin, etc. are mentioned. These may be used each independently or in combination of two or more. In view of the ease of control of the size and shape of the core 11, the core 11 may be formed of polystyrene.
  • the metal layer 12 is formed on the surface of the core 11. By the metal layer 12 having higher thermal conductivity than the core 11, heat transfer characteristics of the thermally conductive particles 10 may be improved.
  • the metal layer 12 may include a single layer 12a.
  • the single layer 12a may be a single metal layer made of one metal and may further include a doped base metal.
  • Examples of the metal constituting the single metal layer include gold (Au), silver (Ag), nickel-phosphorous alloy (Ni-P alloy), nickel-boron alloy (Ni-B alloy), beryllium (Be), and chromium (Cr). , Zirconium (Zr), copper (Cu), cobalt (Co), aluminum (Al), magnesium (Mg), rhodium (Rh), zinc (Zn), tantalum (Ta), iron (Fe), titanium (Ti) , Platinum (Pt), tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), iridium (Ir) or tin (Sn).
  • the nickel-phosphorus alloy or the nickel-boron alloy is an alloy of a metal and a non-metal, and nickel (Ni) may be doped with a predetermined amount of phosphorus (P) or boron (B).
  • the content of phosphorus (P) or boron (B) may be about 5% by weight to about 15% by weight based on the total weight of the metal layer 12.
  • the single layer 12a may be an alloy metal layer including at least two or more of the metals exemplified above.
  • the metal layer 12 may be a plurality of layers including at least two single layers 12a and 12b. Since the single layers 12a and 12b illustrated in FIG. 2C may be independently a single metal layer or an alloy metal layer, such as the single layer 12a described in FIG. Omit. Although not shown in the drawings, the plurality of layers may be three or more layers.
  • the metal layer 12 may be coated on the core 11 to a thickness of about 50 nm to about 3 ⁇ m.
  • the thickness of the metal layer 12 may be defined as an average value of the distances from the surface of the core 11 to the surface of the metal layer 12.
  • the thickness of the single layer 12a may be 50 nm to 3 ⁇ m.
  • the sum of the thicknesses of the single layers 12a and 12b may be about 50 nm to about 3 ⁇ m.
  • the thickness of the metal layer 12 when the thickness of the metal layer 12 is less than about 50 nm, the thickness of the metal layer 12 may be thin so that the thermally conductive particles 10 may be difficult to have heat transfer characteristics.
  • the thickness of the metal layer 12 when the thickness of the metal layer 12 is greater than about 3 ⁇ m, it is difficult to uniformly coat the metal layer 12 on the surface of the core 11, and the thermally conductive particles 10 may be formed by the weight of the metal layer 12. It can be easily settled in resin in the process of manufacturing the sheet 100a.
  • the first metal layer which is a single layer 12a in direct contact with the core 11, is formed on the core 11 formed of a polymer. It may include a metal that can be easily coated.
  • the first metal layer may be nickel (Ni), copper (Cu), cobalt (Co), silver (Ag), nickel-phosphorous alloy (Ni-P alloy), or nickel-boron alloy (Ni-B alloy). ) May be included. These may be used each independently or in combination of two or more.
  • the second metal layer which is a single layer 12b formed on the first metal layer, may include a metal having high thermal conductivity while being easily coated on the first metal layer.
  • the metal constituting the second metal layer can substantially determine the heat transfer characteristics of the thermally conductive particles 10.
  • the second metal layer is aluminum (Al), beryllium (Be), chromium (Cr), copper (Cu), gold (Au), molybdenum (Mo), nickel (Ni), zinc (Zn), rhodium (Rh), It may include zirconium (Zr), silver (Ag), tungsten (W) and the like. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • As the metal for forming the second metal layer a metal different from the metal for forming the first metal layer is selected.
  • the carbon-containing powder 30 shown in FIG. 1 is substantially the same as the carbon-containing powder included in the composition described above. Therefore, overlapping detailed description is omitted.
  • the heat transfer path in graphene is substantially the same as the in-plane direction of graphene.
  • the heat transfer path of graphene is substantially the same as the in-plane direction of graphene, because it is very small compared to the degree of heat transfer in the in-plane direction of graphene. can do.
  • the in-plane direction of the graphene may be substantially the same as the in-plane direction of the sheet 100a, or may be inclined at a predetermined angle ⁇ 1.
  • the predetermined angle ⁇ 1 may be about ⁇ 60 ° to + 60 ° based on the first surface 21 or the second surface 22. That is, the angle between the planes of the base plane of graphene and the first plane 21 or the second plane 22 may be about ⁇ 60 ° to + 60 °.
  • the thermal conductivity in the in-plane direction of the sheet 100a may be about 200 W / mK to about 500 W / mK.
  • the thermal conductivity of the sheet 100a may be measured by LFA-457 (trade name) of NETZSCH.
  • the thermally conductive particles 10 may be in contact with the carbon-containing powder 30 to improve the heat transfer characteristics in the vertical direction. At least a portion of the thermally conductive particles 10 may be interposed between the carbon-containing powders 30 so that the carbon-containing powders 30 may be indirectly connected through the thermally conductive particles 10.
  • the heat transfer path in the vertical direction may be substantially the same as the normal direction D2 or may be the same as the direction inclined at a predetermined angle ⁇ 2.
  • the predetermined angle ⁇ 2 may be -30 ° to + 30 ° based on the normal direction D2.
  • the thermal conductivity in the vertical direction of the sheet 100a may be variously adjusted from about 3 W / mK to about 50 W / mK depending on the content of the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30.
  • the thermal conductivity in the vertical direction of the sheet 100a is preferably adjusted to at least about 10 W / mK to about 20 W / mK.
  • the thermally conductive particles 10 may further improve heat transfer characteristics in the in-plane direction by contacting the carbon-containing powder 30.
  • the content of the thermally conductive particles 10 may be about 1 wt% to about 30 wt% with respect to the total weight of the sheet 100 a.
  • the content of the carbon-containing powder 30 may be about 1% by weight to about 30% by weight based on the total weight of the sheet 100a.
  • the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are less than 1% by weight, respectively, the portion of the thermally conductive particles 10 does not come into contact with the carbon-containing powder 30, so that the thermally conductive particles ( The thermal conductivity in the vertical direction by 10) may not appear.
  • the content of the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 exceeds about 30% by weight, respectively, the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are uniform throughout the sheet 100a. Hard to be distributed.
  • the content of the metal layer 12 is about 0.5% by weight to about 70%. Weight percent.
  • the content of the metal layer 12 of the thermally conductive particles 10 is less than about 0.5 wt%, heat transfer characteristics in the vertical direction of the sheet 100a may hardly appear.
  • the content of the metal layer 12 of the thermally conductive particles 10 is greater than about 70% by weight, the content of the metal layer 12 having a greater density than that of the core 11 of the thermally conductive particles 10 is large.
  • sedimentation may occur in the base resin, and thus dispersibility may decrease.
  • the sheet 100a may have improved heat transfer characteristics in the vertical direction as well as the in-plane direction.
  • FIG. 3 is a view showing a sheet according to a modification of the present invention.
  • (a) is a partial cross-sectional view of the sheet produced without pressing
  • (b) is a partial cross-sectional view of the pressed sheet.
  • the sheet 100a illustrated in FIG. 3A is substantially the same as the sheet 100a described with reference to FIGS. 1 and 2, and the sheet 100b illustrated in FIG. 3B includes thermally conductive particles 10.
  • the carbon-containing powder 30 are substantially the same as the sheet 100a described in FIGS. 1 and 2. Therefore, redundant descriptions are omitted.
  • the compressed sheet 100b includes a base film 20, thermally conductive particles 10, and carbon-containing powder 30.
  • the sheet 100b has a second thickness T2 smaller than the first thickness T1 of the sheet 100a manufactured without pressing.
  • the distance between the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 in the sheet 100b having the second thickness T2 is It is relatively closer than the distance between the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 in the sheet 100a having the first thickness T1.
  • the distance between the thermally conductive particles 10 or the carbon-containing powders 30 in the sheet 100b shown in FIG. 3B is shown in FIG. 3A. It is closer than the sheet 100a. Accordingly, the thermal conductivity of the compressed sheet 100b may be improved compared to the thermal conductivity of the sheet 100a manufactured without pressing.
  • the sheet 100b may be manufactured by performing a pressing process.
  • FIG. 4 is a view sequentially showing a method for producing thermally conductive particles according to an embodiment of the present invention.
  • a core 11 made of a polymer is prepared (step S11).
  • Core 11 may have a diameter of about 300 nm to about 30 ⁇ m.
  • the core 11 may be formed of polystyrene, polymethyl methacrylate, amino resin, or the like. These may be used alone or in combination of two or more, respectively.
  • the primary metal layer is formed on the surface of the core 11 (step S12).
  • the primary metal layer may be formed on the surface of the core 11 using an electroless plating method.
  • a primary metal layer can be formed using a reduction plating method.
  • the primary metal layer can be formed using non-catalyst plating, autocatalyst plating, or the like. Details of the primary metal layer are substantially the same as those described with reference to FIG.
  • a secondary metal layer is formed on the surface of the primary metal layer (step S13).
  • the secondary metal layer may be formed on the primary metal layer by using a substitutional plating method due to a difference in oxidation / reduction power between different metals.
  • the thermally conductive particles 10 shown in FIG. 2C can be manufactured.
  • the thermally conductive particles 10 shown in FIG. 2B may be manufactured by omitting the step of forming the secondary metal layer.
  • the thickness of the primary metal layer of the thermally conductive particles 10 shown in (b) of Figure 2 is thicker than the thickness of the primary metal layer of the thermally conductive particles (10) shown in Figure 2 (c). That is, the thickness of the primary metal layer of the thermally conductive particles 10 shown in FIG. 2B is the total thickness of the primary metal layer and the secondary metal layer of the thermally conductive particles 10 shown in FIG. 2C.
  • FIG. 5 is a view for explaining the manufacturing method of the sheet according to the embodiments of the present invention.
  • each of the base resin, the thermally conductive particles 10, and the carbon-containing powder 30 is prepared (step S21).
  • the base resin can be prepared by dissolving in a solvent. Since the base resin and the solvent are substantially the same as those described above with respect to the composition according to the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the thermally conductive particles 10 are substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 and 2, redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the thermally conductive particles 10 may be prepared by forming the metal layer 12 on the surface of the core 11.
  • the thermally conductive particles 10 include the first and second metal layers, they may be manufactured in substantially the same manner as described in FIG. 4.
  • step S22 the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are dispersed in the base resin.
  • the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are mixed with the base resin and the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are mixed with the base resin using a Vortex mixer. Disperse At this time, unlike the vortex mixer, the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 in the base resin by a method such as a mechanical stirrer, a homogenizer, sonication or milling Can be dispersed.
  • the composition including the base resin in which the thermally conductive particles 10 and the carbon-containing powder 30 are dispersed may be a raw material of the sheet, and may be traded as a product by itself.
  • a sheet is formed using the composition thus prepared (step S23).
  • the composition may be coated on the adherend to a predetermined thickness, and the coated composition may be dried to prepare a sheet according to the present invention.
  • the sheet may be prepared by performing a drying process on the coated composition at a high temperature and then lowering the temperature to room temperature. In the drying process or before the drying process, a process of applying pressure to the coated composition may be added.

Abstract

본 발명에 따른 열전도 조성물은 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체를 포함한다. 이에 따라, 시트의 열전달 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

열전도 조성물 및 시트
본 발명은 열전도 조성물 및 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전달 특성이 향상된 시트를 제조하는 열전도 조성물 및 시트에 관한 것이다.
일반적으로 전자 제품은 구동과정에서 열이 발생되는 다양한 종류의 전자소자를 포함한다. 전자소자에서 발생하는 열로 인하여 전자제품의 오작동 등이 문제가 되고 있으므로, 전자소자에서 발생하는 열을 방출시키기 위하여 전자 제품에 방열시트를 도입하고 있다.
종래에는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 열전도도가 높은 금속으로 이루어지는 금속 방열시트를 사용하여 전자소자에서 발생하는 열을 방출시켰으나, 금속 방열시트의 두께가 얇아질수록 열전달 특성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 금속 방열시트를 제조하는 고온 공정에 의해 생산 비용이 상승하여 방열시트의 단가가 증가하는 단점도 있다.
한편, 금속을 대체하는 우수한 열전달 특성을 갖는 그래핀을 이용한 방열시트가 개발되고 있다. 그래핀은 판상 구조를 가지므로, 그래핀을 이용한 방열시트는 그래핀의 면내 방향(in-plane direction)으로의 열전달 특성에 비해서 상기 면내 방향의 수직 방향으로의 열전달 특성이 낮은 편이다. 이에 따라, 그래핀을 이용하더라도 상기 면내 방향 및 상기 수직한 방향으로 모두 우수한 열전달 특성을 갖는 방열 시트를 제조하는데 한계가 있다.
본 발명은 열전달 특성이 향상된 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 조성물을 이용하여 제조된 열전도 시트를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조성물은 베이스 수지, 상기 베이스 수지 내에 분포된 열전도성 입자 및 상기 베이스 수지 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함한다.
상기 열전도성 입자는, 코어 및 상기 코어의 표면에 코팅된 금속층을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함할 수 있다. 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 또한, 금속층의 함량은 상기 코어와 상기 금속층의 합량에 대하여 0.5 내지 70 중량% 일 수 있다.
상기 코어는 고분자를 포함할 수 있다. 여기서, 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛ 일 수 있다.
상기 베이스 수지는 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 그래핀 플레이크는 비표면적이 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 일 수 있다. 이때, 조성물 전체 중량에 대해서 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량% 일 수 있다. 또한, 조성물 전체 중량에 대해서 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량% 일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의한 시트는 열을 전도하는 시트로서, 베이스 필름, 상기 베이스 필름 내에 분포된 열전도성 입자 및 상기 베이스 필름 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함한다.
상기 열전도성 입자는 코어의 표면이 금속층으로 코팅된 입자를 포함할 수 있다. 이때, 열전도성 입자의 적어도 일부는 상기 탄소 함유 분체와 접촉할 수 있다.
상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함할 수 있다. 여기서, 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수층은 서로 다른 금속을 포함하는 층들을 포함할 수 있다. 상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 일 수 있다.
상기 코어와 상기 금속층을 합한 합량에 대하여, 상기 금속층의 함량은 0.5 중량% 내지 70 중량% 일 수 있다. 코어는 고분자를 포함할 수 있고, 코어는 구형이며 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 이때, 고분자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아미노 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름은 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 그래핀을 포함할 수 있다.
상기 열전도성 입자의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 일 수 있고, 상기 탄소 함유 분체의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 일 수 있다. 상기 시트는 면내(in-plane) 방향에 대한 수직한 방향의 열전도도가 3 W/mK 내지 50 W/mK 일 수 있다.
본 발명 실시형태에 따르면, 열전도성 입자와 탄소 함유 분체를 함께 이용하여 조성물 및/또는 시트를 제조함으로써, 시트의 면내 방향뿐만 아니라 상기 면내 방향의 수직 방향으로도 열전달 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 열전달 특성을 보강하기 위한 별도의 시트를 이용하지 않아도 되므로 장치를 경량화시킬 수 있다.
이처럼, 열전달 특성이 향상된 시트는 각종 전자 소자 및 전자 기기에 사용되어, 전자 소자 및 전자 기기의 열 방출 특성을 향상시킬 수 있고, 이로부터 소자 및 기기의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 시트의 경량화에 의하여 이들이 적용되는 소자 및 기기도 경량화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 열전도성 입자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 시트를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 열전도성 입자의 제조 방법을 순차적으로 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조성물을 먼저 설명하고, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시트 및 이의 제조 방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조성물은 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체를 포함한다. 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에 분포된다. 상기 조성물은 가교제(cross-linker) 및 용매를 더 포함할 수 있다.
베이스 수지는 용매에 용해될 수 있고, 상기 베이스 수지가 상기 용매에 용해됨으로써 상기 조성물이 액체 상태가 될 수 있다. 즉, 상기 용매에 용해된 베이스 수지에, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 분포될 수 있다. 상기 조성물에 열을 가하여 용매를 증발시키는 건조 공정에서, 베이스 수지는 고체 상태가 된다. 상기 조성물이 가교제를 더 포함하는 경우, 상기 건조 공정에서 가교제가 열에 반응하여 베이스 수지를 가교(cross-link)시킴으로써 고체 상태의 경화물을 형성할 수 있다.
베이스 수지의 구체적인 예로서는, 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 또는 이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다. 베이스 수지의 중량 평균 분자량은 용매에 대한 용해성을 고려하여 약 100,000 내지 약 1,000,000일 수 있다.
베이스 수지의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 30 중량% 내지 약 65 중량%일 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지의 함량이 약 30 중량% 미만인 경우, 물체의 형상을 결정하는 주재료의 함량이 부족하여 시트나 박막을 형성하기 어렵다. 또한, 베이스 수지의 함량이 약 65 중량%를 초과하는 경우, 베이스 수지를 용매에 용해시키기 어려워 열전도성 입자와 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에 균일하게 분산되기 어렵다.
탄소 함유 분체는 탄소계 물질로 형성된 구조체이다. 탄소 함유 분체는 구형 입자, 판상 입자, 와이어형 입자(또는 튜브형 입자) 등 다양한 형상을 갖는 입자를 포함할 수 있다. 탄소 함유 분체의 구체적인 예로서는, 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크(graphene flake), 흑연 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 카본블랙 또는 탄소 섬유 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
예컨대, 탄소나노튜브는 일 방향으로 연장된 튜브형 분체로서, 탄소 나노 튜브의 연장 방향으로의 열전도도가 약 3,000 W/mK 내지 약 3,500 W/mK일 수 있다.
그래핀 플레이크는 탄소 원자 6개가 벌집 모양의 6각형 형태로 연결된 2차원 평면 구조를 갖는 그래핀을 포함하는 판상 구조체이다. 그래핀의 열전도도는 약 5,300 W/mK이다.
본 발명에서의“그래핀 플레이크”는 1층 내지 50층의 그래핀 적층 구조를 갖는 분체로 정의한다. 그래핀 플레이크는 그래핀을 적어도 1층 포함한다. 즉, 그래핀 플레이크는 1층의 그래핀으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 2층 이상의 그래핀들을 포함하는 다중층 구조(multi-layered structure)를 가질 수 있다. 그래핀 플레이크는 비표면적이 약 50 m2/g 내지 약 2,675 m2/g일 수 있다. “비표면적”은 단위 질량당 그래핀 플레이크의 표면적을 의미한다.
흑연 플레이크(graphite flake)도 다수의 그래핀들이 적층된 구조를 갖되, 상기 그래핀 플레이크보다 그래핀의 적층수가 많은 구조를 갖는 분체로서, 그래핀 플레이크와 구분되는 분체로 정의한다. 흑연 플레이크의 비표면적은 약 0 m2/g 보다는 큰 값을 갖되, 약 50 m2/g 미만일 수 있다.
산화 그래핀 플레이크는, 산화 그래핀을 포함하는 판상 구조체이다. 산화 그래핀은 표면이나 에지에 산소 원자를 포함하는 작용기가 결합된 그래핀으로 정의될 수 있다. 산화 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 산화 그래핀을 포함하되, 그래핀을 더 포함할 수 있다. 산화 그래핀 플레이크에서, 그래핀과 산화 그래핀의 전체 층수는 50층 이하일 수 있다. 즉, 산화 그래핀 플레이크는 1층 내지 50층의 산화 그래핀으로 구성되거나, 그래핀 및 적어도 1층 이상의 산화 그래핀으로 구성될 수 있다.
또한, 산화 흑연 플레이크는, 산화 그래핀을 포함하되, 전체 적층수가 산화 그래핀 플레이크보다 많은 분체이다. 산화 흑연 플레이크는 산화 그래핀으로 구성되거나, 산화 그래핀 및 그래핀으로 구성될 수 있다.
팽창 흑연 플레이크는, 흑연 플레이크보다 그래핀들 사이의 거리가 넓은 적층 구조체로 정의된다.
열전도성 입자는 코어 및 금속층을 포함한다. 보다 상세한 설명은 도 1 내지 도 3을 참조하여 후술하기로 한다. 또한, 시트 내에서의 탄소 함유 분체 및 열전도성 입자 사이의 관계에 대해서도 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
한편, 상기 조성물에서, 열전도성 입자의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 또한, 탄소 함유 분체의 함량은 상기 조성물 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체의 함량이 각각 1 중량% 미만인 경우, 상기 조성물을 이용하여 제조된 시트에서 열전도성 입자가 탄소 함유 분체와 접촉되는 부분이 거의 없어 시트의 열전달 특성이 거의 나타나지 않을 수 있다. 반면, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체의 함량이 각각 약 30 중량%를 초과하는 경우에는, 오히려 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에서 균일하게 분산되기 어려울 수 있다.
가교제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 멜라민계 화합물 또는 유기과산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
가교제의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 0 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 가교제를 더 포함하는 경우, 단순히 조성물을 건조시켜 수득하는 것에 비해서 치밀하게 가교된 베이스 수지를 포함하는 경화물을 제조할 수 있다. 다만, 가교제의 함량이 약 15 중량%를 초과하는 경우, 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체 중 적어도 어느 하나의 함량이 상대적으로 감소하게 되므로 다른 성분들의 함량에 영향을 주지 않도록 상기 조성물은 약 15 중량% 이하의 가교제를 포함하는 것이 바람직하다.
용매는 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸렌클로라이드, 테트라히드로퓨란 또는 클로로포름 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
용매의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 베이스 수지, 열전도성 입자, 탄소 함유 분체 및 가교제의 합량(total weight)을 제외한 나머지와 실질적으로 동일하다. 용매의 함량은 상기 조성물 전체 중량에 대해서 약 15 중량% 내지 약 68 중량%일 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 조성물을 이용함으로써, 용매를 증발시키는 건조 공정을 통해서 용이하게 시트를 제작할 수 있다. 상기 조성물은 상기에서 설명한 구성 성분들 외에, 열반응 작용기를 포함하는 모노머들을 더 포함할 수 있다. 상기 조성물의 건조 공정 중에서, 상기 모노머들 간의 중합이 일어나거나 상기 베이스 수지와 상기 모노머 사이의 반응에 의해서 치밀한 구조를 갖는 경화물이 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트를 도시한 도면이다. 도 1에서, (a)는 시트를 설명하기 위한 사시도이고, (b)는 (a)에서 I-I’라인을 따라 절단한 경우의 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태들에 따른 열전도성 입자를 도시한 도면이다. 도 2에서, (a)는 열전도성 입자의 사시도이고, (b)는 일 실시형태에 따른 열전도성 입자의 단면도이며, (c)는 (b)의 변형형태에 따른 열전도성 입자의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 시트(100a)는 베이스 필름(20), 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 포함한다.
베이스 필름(20)은 제1 면(21), 제2 면(22) 및 측면들(23)을 포함한다. 제1 면(21) 및 제2 면(22)은 서로 마주보고, 측면들(23)에 의해 서로 연결된다.
베이스 필름(20)은 수지를 포함한다. 이때, 베이스 필름(20)에 함유된 “수지”는 고체 상태의 베이스 수지일 수 있다. 이와 달리, 가교제를 더 포함하는 조성물을 이용하여 시트(100a)를 제조한 경우, 베이스 필름(20)은 가교된 베이스 수지인 경화물을 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지는, 조성물에 포함된 베이스 수지와 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 베이스 필름(20)을 형성하는 베이스 수지의 구체적인 예로서는, 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 또는 이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 베이스 필름(20)은 상기에서 예시한 적어도 1종의 수지가 가교제에 의해서 가교된 경화물을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 시트(100a)는, 금속 방열 시트와 달리 수지가 함유된 베이스 필름(20)을 포함하므로, 무게가 감소될 수 있다.
이하에서 사용되는 시트(100a)에서의 “면내 방향(in-plane direction)”은 시트(100a)의 주된 면(main surface)인 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22) 중의 어느 하나의 면 위의 임의의 2개 점들을 연결하는 가상 라인의 연장 방향(D1)을 의미한다. “수직 방향(perpendicular direction)”은 상기 면내 방향과 수직한 방향, 즉 제1 면(21) 또는 제2 면(22)에 대한 법선 방향(D2)으로 정의한다.
열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)는 베이스 필름(20) 내에 분포된다. 열전도성 입자(10)는 고분자로 이루어진 코어(11) 및 코어(11)의 표면에 코팅된 금속층(12)을 포함한다.
코어(11)는 고분자로 형성된 입자로서, 금속층(12)을 형성하기 위한 기재 역할을 한다. 코어(11)는 고분자로 형성하기 때문에, 사이즈나, 형상을 정밀하게 제어하는 것이 용이하다. 코어(11)를 금속보다 밀도가 낮은 고분자로 형성하기 때문에, 시트(100a)를 제조하는 공정 중에서, 열전도성 입자(10)가 베이스 수지 내에서 침강되어 시트(100a)의 제1 면(21) 또는 제2 면(22) 근방에 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 시트(100a)를 제조하는 공정 중에서 베이스 수지 내에 열전도성 입자(10)를 균일하게 분포시킬 수 있다.
코어(11)는 구형을 가질 수 있다. 다만, 코어(11)의 표면은 굴곡을 가질 수 있다. 즉, 코어(11)의 무게중심으로부터 표면까지의 거리가 일정하지 않더라도 통상적으로 “실질적인 구형”으로 분류될 수 있는 입체 형상도 구형으로 정의될 수 있다. 이와 달리, 코어(11)는 입자의 무게중심으로부터 표면까지의 거리가 서로 다른 입체 형상, 예를 들어 계란 형상을 가질 수도 있다.
코어(11)의 직경은 약 300 nm 내지 약 30 ㎛이다. 코어(11)의 직경은, 코어(11)의 표면 상의 2개 지점간의 직선 거리로서, 코어(11)의 무게중심을 통과하면서 상기 2개의 지점을 연결하는 가상 직선의 길이이다. 다만, 코어(11)의 표면에 굴곡이 존재하거나 계란 형상 등과 같이 2개 지점의 위치에 따라 상기 직선 거리가 달라지는 경우, 코어(11)의 직경은 상기 직선 거리들 중에서 최대값을 의미한다. 시트(100a)는 다수의 열전도성 입자들(10)을 포함하고, 하나의 시트(100a)에 포함되는 열전도성 입자들(10)이라도 직경은 서로 다를 수 있다.
코어(11)의 직경이 약 300 nm 내지 약 30 ㎛인 경우에, 코어(11)의 형상을 제어하기 용이할 뿐만 아니라, 제조된 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 일정한 두께로 균일하게 코팅할 수 있다. 이에 따라, 열전도성 입자(10)의 제조 신뢰성도 향상될 수 있다. 예를 들어, 코어(11)의 직경을 약 300 nm 미만으로 제조하는 경우에는, 동일한 제조 공정 조건 하에서라도 일정한 크기를 갖는 코어(11)들을 제조하기 어렵고 코어(11)들 간의 응집 현상이 쉽게 일어날 수 있다. 또한, 코어(11)의 직경이 약 30 ㎛ 초과인 경우에도 일정한 크기를 갖는 다수의 코어(11)들을 제조하기 어렵고, 이를 포함하는 열전도성 입자(10)는 시트(100a)를 제조하는 공정에서 수지에 대한 분산성이 낮고 침강 현상이 쉽게 일어날 수 있다.
코어(11)를 형성하는 고분자의 예로서는, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 아미노 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 코어(11)의 크기나 형상 제어의 용이성을 고려할 때, 코어(11)는 폴리스티렌으로 형성될 수 있다.
금속층(12)은 코어(11)의 표면에 형성된다. 코어(11)보다 열전도도가 높은 금속층(12)에 의해서, 열전도성 입자(10)의 열전달 특성이 향상될 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 금속층(12)은 단일층(12a)을 포함할 수 있다. 단일층(12a)은 1개의 금속으로 이루어진 단일 금속층일 수 있고, 도핑된 비금속을 더 포함할 수도 있다.
단일 금속층을 구성하는 금속의 예로서는, 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 또는 주석(Sn) 등을 들 수 있다. 니켈-인 합금이나 니켈-붕소 합금은 금속과 비금속의 합금으로서, 니켈(Ni)에 인(P)이나 붕소(B)가 소정 함량 도핑된 것일 수도 있다. 이때, 인(P)이나 붕소(B)의 함량은 금속층(12) 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있다.
한편, 단일층(12a)은 상기에 예시된 금속들 중에서 적어도 2개 이상을 포함하는 합금 금속층일 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 금속층(12)은 적어도 2개 이상의 단일층들(12a, 12b)을 포함하는 복수층일 수 있다. 도 2의 (c)에 도시된 단일층들(12a, 12b)은 각각 독립적으로 도 2의 (b)에서 설명한 단일층(12a)과 같이 단일 금속층 또는 합금 금속층일 수 있으므로, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 도면으로 도시하지 않았으나, 복수층은 3층 이상의 다중층일 수 있다.
금속층(12)은 약 50 ㎚ 내지 약 3 ㎛의 두께로 코어(11)에 코팅될 수 있다. 금속층(12)의 두께는 코어(11)의 표면에서부터 금속층(12)의 표면까지의 거리의 평균값으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 금속층(12)이 단일층(12a)을 포함하는 경우, 단일층(12a)의 두께가 50 ㎚ 내지 3 ㎛일 수 있다. 또한, 금속층(12)이 다수의 단일층들(12a, 12b)을 포함하는 복수층인 경우, 단일층들(12a, 12b)의 두께의 합이 약 50 ㎚ 내지 약 3 ㎛일 수 있다.
예를 들어, 금속층(12)의 두께가 약 50 ㎚ 미만인 경우, 금속층(12)의 두께가 얇아 열전도성 입자(10)가 열전달 특성을 가지기 어려울 수 있다. 또한, 금속층(12)의 두께가 약 3 ㎛ 초과인 경우에는 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 균일하게 코팅하는 것이 어려우며, 금속층(12)의 무게에 의해 열전도성 입자(10)가 시트(100a)를 제조하는 공정에서 수지 내에서 쉽게 침강될 수 있다.
한편, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 금속층(12)이 복수층인 경우, 코어(11)와 직접 접촉하는 단일층(12a)인 제1 금속층은 고분자로 형성된 코어(11)에 쉽게 코팅될 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층은, 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 또는 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
또한, 상기 제1 금속층 상에 형성되는 단일층(12b)인 제2 금속층은 제1 금속층 상에 쉽게 코팅되면서도 열전도도가 높은 금속을 포함할 수 있다. 제2 금속층을 구성하는 금속이 실질적으로 열전도성 입자(10)의 열전달 특성을 결정할 수 있다. 제2 금속층은, 알루미늄(Al), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 아연(Zn), 로듐(Rh), 지르코늄(Zr), 은(Ag), 또는 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2이상이 조합되어 이용될 수 있다. 제2 금속층을 형성하는 금속은 제1 금속층을 형성하는 금속과는 다른 금속이 선택된다.
도 1에 도시된 탄소 함유 분체(30)는 상기에서 설명한 조성물에 포함된 탄소 함유 분체와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
일례로, 그래핀은 2차원의 판상 구조를 가지므로 그래핀에서의 열전달 경로는 그래핀의 면내 방향과 실질적으로 동일하다. 그래핀의 면내 방향과 수직한 방향으로도 열이 전달되기는 하지만 그래핀의 면내 방향으로 열이 전달되는 정도와 비교할 때 매우 미미하므로, 그래핀의 열전달 경로는 그래핀의 면내 방향과 실질적으로 동일하다고 할 수 있다. 이때, 그래핀의 면내 방향은 시트(100a)의 면내 방향과 실질적으로 동일하거나, 소정 각도(θ1)로 기울어질 수 있다. 상기 소정 각도(θ1)는 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22)을 기준으로 약 - 60°내지 + 60°일 수 있다. 즉, 그래핀의 베이스면(basal plane)이 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22)과 이루는 면간 각도가 약 - 60°내지 + 60°일 수 있다. 이때, 시트(100a)의 면내 방향으로의 열전도도는 약 200 W/mK 내지 약 500 W/mK일 수 있다. 시트(100a)의 열전도도는 NETZSCH사의 LFA-457(상품명)로 측정될 수 있다.
한편, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉함으로써 상기 수직 방향으로의 열전달 특성이 향상될 수 있다. 열전도성 입자(10)의 적어도 일부가 탄소 함유 분체들(30) 사이에 개재됨으로써 탄소 함유 분체들(30)이 열전도성 입자(10)를 매개로 하여 간접적으로 연결될 수 있다. 이때, 수직 방향으로의 열전달 경로는 법선 방향(D2)과 실질적으로 동일하거나 소정 각도(θ2)로 기울어진 방향과 동일할 수 있다. 상기 소정 각도(θ2)는 상기 법선 방향(D2)을 기준으로 -30°내지 +30°일 수 있다. 이때, 시트(100a)의 수직 방향으로의 열전도도는 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)의 함량에 따라서 약 3 W/mK 내지 약 50 W/mK로 다양하게 조절될 수 있으나 본 발명에서는 시트(100a)의 수직 방향으로의 열전도도는 적어도 약 10 W/mK 내지 약 20 W/mK로 조절하는 것이 바람직하다.
동시에, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉함으로써 상기 면내 방향으로의 열전달 특성도 더욱 향상될 수 있다.
시트(100a)에서, 열전도성 입자(10)의 함량은 시트(100a)의 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 또한, 시트(100a)의 전체 중량에 대해서, 탄소 함유 분체(30)의 함량은 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.
일례로, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)의 함량이 각각 1 중량% 미만일 경우, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉되는 부분이 거의 없어 열전도성 입자(10)에 의한 수직 방향의 열전도 특성이 나타나지 않을 수 있다. 반면, 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)의 함량이 각각 약 30 중량%를 초과하는 경우에는 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)가 시트(100a) 내에서 전체적으로 균일하게 분산되기 어렵다.
또한, 열전도성 입자(10)의 전체 중량(total weight), 즉, 코어(11)와 금속층(12)의 합량(sum weight)에 대하여, 금속층(12)의 함량은 약 0.5 중량% 내지 약 70 중량%일 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자(10)의 금속층(12)의 함량이 약 0.5 중량% 미만일 경우, 상기 시트(100a)의 수직 방향의 열전달 특성이 거의 나타나지 않을 수 있다. 또한, 상기 열전도성 입자(10)의 금속층(12)의 함량이 약 70 중량% 초과일 경우에는, 열전도성 입자(10) 중 코어(11)에 비해 밀도가 큰 금속층(12)의 함량이 많아져 시트(100a)를 제조할 때 베이스 수지 내에서 침강 현상이 발생되어 분산성이 저하될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)에 의해, 시트(100a)는 면내 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 열전달 특성이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 시트를 도시한 도면이다. 도 3에서, (a)는 압착 없이 제조된 시트의 일부 단면도이고, (b)는 압착된 시트의 일부 단면도이다.
도 3의 (a)에 도시된 시트(100a)는 도 1 및 도 2에서 설명한 시트(100a)와 실질적으로 동일하고, 도 3의 (b)에 도시된 시트(100b)는 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)의 배열을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명한 시트(100a)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 3의 (b)를 참조하면, 압착된 시트(100b)는 베이스 필름(20), 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 포함한다. 상기 시트(100b)는 압착 없이 제조된 시트(100a)의 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 갖는다.
시트들(100a, 100b)의 제1 면(21)의 면적이 동일한 경우, 제2 두께(T2)를 갖는 시트(100b)에서의 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리는 제1 두께(T1)를 갖는 시트(100a)에서의 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리보다 상대적으로 가깝다. 뿐만 아니라, 도 3의 (b)에 도시된 시트(100b)에서의 열전도성 입자들(10) 사이의 거리나 탄소 함유 분체들(30) 사이의 거리가, 도 3의 (a)에 도시된 시트(100a)에 비해 가깝다. 이에 따라, 압착된 시트(100b)의 열전도도는 압착 없이 제조된 시트(100a)의 열전도도에 비해 향상될 수 있다.
이와 같이, 열전도성 입자들(10) 사이의 거리나 탄소 함유 분체들(30) 사이의 거리, 또는 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리가 가까울수록 열이 용이하게 전달될 수 있다는 점을 고려하여, 압착 공정을 수행하여 시트(100b)를 제조할 수 있다.
하기에서는 열전도성 입자(10)를 제조하는 방법 및 시트(100a, 100b)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 열전도성 입자의 제조 방법을 순차적으로 표시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 고분자로 이루어진 코어(11)를 준비한다(단계 S11).
코어(11)는 직경이 약 300 ㎚ 내지 약 30 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 코어(11)는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 아미노 수지 등으로 형성될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
코어(11)의 표면에 1차 금속층을 형성한다(단계 S12).
예를 들어, 1차 금속층은 무전해 도금 방법을 이용하여 코어(11)의 표면에 형성될 수 있다. 도금 방법으로서, 환원 도금 방법을 이용하여 1차 금속층을 형성할 수 있다. 이와 달리, 도금 방법으로서, 비촉매 도금, 자기촉매 도금 등을 이용하여 1차 금속층을 형성할 수 있다. 1차 금속층에 대한 구체적인 내용은 도 2의 (c)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
1차 금속층의 표면에 2차 금속층을 형성한다(단계 S13).
2차 금속층은 서로 다른 금속간의 산화/환원력의 차이에 의하여 치환 도금 방법을 이용하여 1차 금속층 상에 형성될 수 있다.
1차 금속층의 표면에 2차 금속층을 형성함으로써, 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)를 제조할 수 있다.
도 4에서 설명하지 않았으나, 2차 금속층을 형성하는 단계를 생략함으로써 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)를 제조할 수 있다. 이때, 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께는 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께에 비해 두껍다. 즉, 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께는 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층 및 2차 금속층의 전체 두께와 실질적으로 동일하게 제어되어 제조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 베이스 수지, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30) 각각을 준비한다(단계 S21).
베이스 수지는 용매에 용해시켜 준비될 수 있다. 베이스 수지 및 용매 각각에 대해서는 본 발명에 따른 조성물에 대해서 상술한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
열전도성 입자(10)는 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 열전도성 입자(10)는 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 형성함으로써 준비될 수 있다. 열전도성 입자(10)가 제1 및 제2 금속층들을 포함하는 경우, 도 4에서 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 제조될 수 있다.
이어서 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 베이스 수지에 분산시킨다(단계 S22).
예를 들어, 베이스 수지에, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 혼합하고 볼텍스 믹서(Vortex mixer)를 이용하여 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 베이스 수지에 분산시킨다. 이때, 볼텍스 믹서와 달리, 교반기 (mechanical stirrer), 균질기(Homogenizer), 초음파 처리(Sonication) 또는 밀링(milling) 등의 방법으로 베이스 수지에 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 분산시킬 수 있다. 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)가 분산된 베이스 수지를 포함하는 조성물은 시트의 원료가 될 수 있으며, 그 자체로 상품으로 거래될 수 있다.
이처럼 준비된 조성물을 이용하여 시트를 형성한다(단계 S23).
조성물을 피착물에 소정 두께로 코팅하고, 코팅된 조성물을 건조시켜 본 발명에 따른 시트를 제조할 수 있다. 예를 들어, 코팅된 조성물에 대해서 고온에서 건조 공정을 수행한 후, 상온까지 온도를 낮춤으로써 시트를 제조할 수 있다. 상기 건조 공정에서 또는 상기 건조 공정 전에, 코팅된 조성물에 압력을 가하는 공정이 추가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (32)

  1. 베이스 수지;
    상기 베이스 수지 내에 분포된 열전도성 입자; 및
    상기 베이스 수지 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함하는 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도성 입자는,
    코어; 및
    상기 코어의 표면에 코팅된 금속층을 포함하는 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함하는 조성물.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성물.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 인 조성물.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 금속층의 함량은 상기 코어와 상기 금속층의 합량(total weight)에 대하여 0.5 내지 70 중량% 인 조성물.
  7. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 코어는 고분자를 포함하는 조성물.
  8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 코어는 구형이고, 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛인 조성물.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 한 항에 있어서,
    상기 베이스 수지는 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 우레탄 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 조성물.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 한 항에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크는 비표면적이 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 인 조성물.
  12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 한 항에 있어서,
    상기 조성물 전체 중량에 대해서 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량% 인 조성물.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 한 항에 있어서,
    상기 조성물 전체 중량에 대해서 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량% 인 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 여분의 용매를 더 포함하고,
    상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 상기 베이스 수지의 함량은 30 내지 65 중량%이고, 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량%이며, 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량%인 조성물.
  15. 열을 전도하는 시트로서,
    베이스 필름;
    상기 베이스 필름 내에 분포된 열전도성 입자; 및
    상기 베이스 필름 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함하는 시트.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 열전도성 입자는 코어의 표면이 금속층으로 코팅된 시트.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 열전도성 입자의 적어도 일부는 상기 탄소 함유 분체와 접촉하고 있는 시트.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함하는 시트.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 복수층은 서로 다른 금속을 포함하는 층들이 적층된 시트.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 인 시트.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 코어와 상기 금속층을 합한 합량에 대하여, 상기 금속층의 함량은 0.5 중량% 내지 70 중량%인 시트.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 코어는 고분자를 포함하는 시트.
  24. 청구항 16 또는 청구항 23에 있어서,
    상기 코어는 구형이며 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛인 시트.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 고분자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아미노 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  26. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 베이스 필름은
    에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 우레탄 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중 적어도 하나를 포함하는 시트.
  27. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 그래핀을 포함하는 시트.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크의 비표면적은 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 인 시트.
  30. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 열전도성 입자의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 인 시트.
  31. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 인 시트.
  32. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 시트는 면내(in-plane) 방향에 대한 수직 방향으로의 열전도도가 3 W/mK 내지 50 W/mK 인 시트.
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