WO2017099493A1 - 탄소나노소재가 복합된 메탈 pcb용 방열재의 제조방법 - Google Patents

탄소나노소재가 복합된 메탈 pcb용 방열재의 제조방법 Download PDF

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WO2017099493A1
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임홍재
이대열
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a heat dissipating material for a metal PCB in which a carbon nano material is composite, and more particularly, to mechanically attach a carbon nano material to a high heat dissipating metal particle used for manufacturing a metal printed circuit board (PCB).
  • PCB metal printed circuit board
  • the conventional method as described above not only has a disadvantage in that the heat dissipation performance is deteriorated due to the polymer resin having low heat dissipation, but also the dispersibility of the carbon nano material because the linear or planar carbon nano material must be dispersed through the polymer. There is a problem that goes bad.
  • the heat dissipating material is characterized in that it further comprises a spherical metal powder, a plate-shaped metal powder and acicular metal powder mixed with the metal powder attached to the carbon nano material.
  • FIG. 1 (a) to (c) is a scanning electron micrograph showing the shape of the metal particles used as the heat dissipating material
  • Figure 2 (a) to (b) is attached to the surface of the metal particles by the present invention Scanning electron micrograph showing the appearance of the carbon nano material
  • Figure 3 is a view showing a concept of forcibly attaching the carbon nano material to the surface of the metal particles by mechanical milling
  • Figure 4 is a carbon according to the present invention Flow chart showing a method for manufacturing a heat dissipating material for a metal PCB composite nanomaterial.
  • the carbon nano material 20 is attached to the surface of the metal powder 10 by a mechanical milling method to be described later, the graphene peeled into a carbon nanotube or a plurality of layers that can expand the contact area for heat dissipation Pins and the like can be used.
  • the extent to which the carbon nano material 20 is attached to the surface of the metal powder 10 is to accelerate the addition amount of the carbon nano material 20 to be put into the mill, the stirring ball 30 and the metal powder 10.
  • the amount of carbon nanomaterial 20 added may be added within a range in which mechanical milling is possible, but the formability of powder molding by pressurization in the third step will be described later. In view of the above, it is preferable to limit the weight of the metal powder to 5 to 15% by weight.

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Abstract

본 발명은 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)의 제조에 사용되는 고방열성의 금속입자에 탄소나노소재를 기계적으로 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 열전도도가 우수한 탄소나노소재에 의해 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법
본 발명은 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)의 제조에 사용되는 고방열성의 금속입자에 탄소나노소재를 기계적으로 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 열전도도가 우수한 탄소나노소재에 의해 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 전기/전자제품들은 하루가 다르게 경박단소화 되고 있고, 이러한 전자제품들의 조명으로 LED를 사용하는 것이 일반화되면서, 전기/전자제품에서 발생되는 열로 인해 제품의 수명이 짧아지는 문제점이 대두되고 있다.
특히, LED의 경우 고휘도의 발광이 이루어지는 장점이 있으나, 투입에너지의 70% 이상이 열로 발생하므로 LED를 사용하는 전기/전자제품들의 수명을 단축시키는 문제점이 노출되고 있다.
최근 들어 이러한 문제점을 개선하기 위해 탄소소재, 금속소재와 같은 열전도도가 높은 물질을 이용한 다양한 방열소재가 개발되고 있는데, 금속소재 중 순동과 알류미늄은 높은 열전도도(각각 400W/mK, 237Wm/K)를 가지고 있고, 주조 또는 분말 성형을 통해 다양한 형상의 기판을 제조할 수 있는 등 기계적 물성이 우수하여 메탈PCB의 방열소재로서 개발되고 있는 실정이다.
또한, 메탈 PCB의 경우 방열기판과 구리회로층 등의 금속 소재를 사용하기 때문에 에폭시 등을 사용한 기존의 에폭시 PCB에 비해 방열 성능이 우수하다는 장점은 있으나, 열팽창에 따른 치수변형성이 크므로 칩 탑재시 열팽창 차이에 의해 땜납 크랙이 발생하기 쉬운 단점을 가지고 있다.
한편, 금속분말을 성형한 분말성형 기판의 경우, 금속기판을 사용한 것에 비하여 고온으로 가열하였을 때 선팽창계수가 현저히 낮아지기 때문에 치수안정성을 확보할 수 있고, 주조방식에 비해 제조공정이 단순하여 다양한 형상을 단시간에 제작할 수 있는 장점이 있으나, 기판 내부에 다수의 기공을 함유하고 있어 충진율이 떨어지게 되므로 방열성을 구현하는데 한계가 있다는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열전도도가 높은 금속에 탄소나노소재를 부착시킴으로써 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있는데, 기존 방식은 고분자수지를 이용하여 코팅에 의해 금속에 탄소나노소재를 부착시키는 방식을 사용하고 있다.
하지만, 상기와 같은 종래의 방식은 낮은 방열성을 갖는 고분자수지로 인해 오히려 방열 성능이 떨어지게 되는 단점이 있을 뿐만 아니라, 선상 또는 면상의 탄소나노소재가 고분자를 통해 분산되어야 하기 때문에 탄소나노소재의 분산성도 나빠지게 되는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 1. 대한민국 등록특허공보 제10-1532026호(2015. 06. 29. 공고)
(특허문헌 2) 2. 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0086954호(2011. 08. 02. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 알루미늄, 구리와 같은 열전도도가 우수한 금속입자 표면에 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소나노입자를 기계적 밀링에 의해 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 금속분말 사이의 열전도성 향상에 의해 방열 성능을 극대화시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 원형, 판형 또는 침상으로 형성된 알루미늄, 구리 등의 열전도도가 우수한 금속입자를 적정비율로 혼합하여 충진율을 높임으로써 방열성을 향상시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
메탈 PCB용 방열재에 있어서, 알루미늄 또는 구리를 포함하는 고방열성의 금속분말과, 상기 금속입자의 표면에 기계적 밀링에 의해 강제적으로 부착되는 탄소나노소재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 방열재는 탄소나노소재가 부착된 금속분말과 혼합되는 구형 금속분말, 판형 금속분말 및 침상 금속분말을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소나노소재는 탄소나노튜브 또는 다수의 층으로 박리된 그래핀인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법은 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 있어서, 알루미늄 또는 구리를 포함하는 고방열성의 금속재료를 분말화하는 금속재료 분말화단계와, 분말화된 금속분말과 탄소나노소재를 교반용 볼이 구비된 밀링기에 넣고 교반용 볼을 강제 가속시킴으로써 금속분말과 탄소나노소재 및 교반용 볼 사이의 충돌에 의해 탄소나노소재가 금속분말의 표면에 부착되도록 하는 탄소나노소재 부착단계와, 표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 포함하는 구형 금속분말, 판형 금속분말 및 침상 금속분말을 서로 배합하여 분말성형에 의해 혼합시키는 분말성형단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 탄소나노소재 부착단계 이후에 표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 침상화하는 침상화 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소나노소재 부착단계에서 포함되는 탄소나노소재의 중량비는 금속분말 중량의 5 ~ 15 중량%인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분말성형단계에서 혼합되는 구형 금속분말과 판형 금속분말 및 침상 금속분말의 배합비는 중량%로 7 ~ 9 : 0.5 ~ 2 : 0.5 ~ 1인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분말성형단계에서 제조된 방열재에 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지 및 폴리에스터수지를 포함하는 열경화성수지 중 하나를 혼합 및 교반하여 반경화상태로 시트화한 후 이를 핫 프레스 가공을 통해 성형하는 시트성형단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 알루미늄, 구리와 같은 열전도도가 우수한 금속입자 표면에 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소나노입자를 기계적 밀링에 의해 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 금속분말 사이의 열전도성 향상에 의해 방열 성능을 극대화시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면, 원형, 판형 또는 침상으로 형성된 알루미늄, 구리 등의 열전도도가 우수한 금속입자를 적정비율로 혼합하여 공극을 줄이고 충진율을 높임으로써 방열성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
도 1의 (a) ~ (c)는 방열재로 사용되는 금속분말의 다양한 형상을 나타낸 주사식 전자현미경 사진.
도 2의 (a) ~ (b)는 본 발명에 의해 금속입자의 표면에 부착된 탄소나노소재의 모습을 나타낸 주사식 전자현미경 사진.
도 3은 기계적 밀링에 의해 탄소나노소재를 금속입자의 표면에 강제 부착시키는 모습을 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재 제조방법을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재 및 그 제조방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1의 (a) ~ (c)는 방열재로 사용되는 금속입자의 형상을 나타낸 주사식 전자현미경 사진이고, 도 2의 (a) ~ (b)는 본 발명에 의해 금속입자의 표면에 부착된 탄소나노소재의 모습을 나타낸 주사식 전자현미경 사진이며, 도 3은 기계적 밀링에 의해 탄소나노소재를 금속입자의 표면에 강제 부착시키는 모습을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 메탈 PCB(Printed Circuit Board)의 제조에 사용되는 고방열성의 금속입자에 탄소나노소재를 기계적으로 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 열전도도가 우수한 탄소나노소재에 의해 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재(이하, '방열재'라 한다)는 금속분말(10)과 탄소나노소재(20)를 포함하여 구성되는데, 상기 금속분말(10)로는 알루미늄, 구리와 같은 높은 열전도도를 갖는 고방열성의 금속소재가 사용된다.
다음, 상기 탄소나노소재(20)는 후술할 기계적 밀링 방법에 의해 금속분말(10)의 표면에 부착되는 것으로, 방열을 위한 접촉면적을 확대시킬 수 있는 탄소나노튜브 또는 다수의 층으로 박리된 그래핀 등이 사용될 수 있다.
메탈 PCB용 방열재는 주로 열전도 방식에 의해 방열이 이루어지므로 방열을 위한 접촉점을 늘리기 위하여 열전도성이 상당히 뛰어난 탄소나노소재(20)를 이용하여 금속분말(10) 사이의 접점을 늘림으로써 방열성을 극대화시킬 수 있도록 구성된 것이다.
즉, 상기 탄소나노소재(20)는 알루미늄, 구리 등의 금속분말(10) 표면에 부착되어 분말성형시 발생하는 공극을 일정부분 채워 금속분말(10) 사이의 열전도 채널을 형성함으로써 방열재의 열전도성 즉, 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
한편, 일반적으로 동일한 직경을 갖는 금속은 충진율이 약 66% 정도로서 공극이 너무 많으므로 방열성능이 떨어질 우려가 있을 뿐만 아니라, 성형공정에서도 고압의 성형이 필요하기 때문에 공정상 불리한 점이 많다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 다양한 직경을 갖는 금속분말(10)들을 혼합함으로써 공극을 메울 수 있도록 하였는데, 이를 위해 도 1의 (a) ~ (c)에 나타낸 구형 금속분말(10a), 판형 금속분말(10b), 침상의 금속분말(10c)을 탄소나노소재가 표면에 부착된 금속분말(40)(이하, '탄소나노복합분말(40)'이라 함)과 함께 사용하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 열전도가 발생될 수 있는 접촉점을 늘일 수 있도록 하기 위하여 구형 금속분말(10a)들 사이에 형성되는 공극에 면적이 넓은 판형 금속분말(10b) 및/또는 이를 이어주기 위한 침상의 금속분말(10c)이 채워지도록 하여 방열재의 충진율을 높임으로써 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 구성된 것이다.
이때, 상기 구형 금속분말(10a), 판형 금속분말(10b) 및 침상 금속분말(10c)로는 알루미늄, 구리 및 표면에 탄소나노소재(20)가 부착된 알루미늄 또는 구리 등의 탄소나노복합분말(40)이 선택적으로 사용될 수 있음은 물론이다.
예를 들면, 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 구형 금속분말(10a)로 알루미늄 분말을 사용하고, 판형 금속분말(10b)로 탄소나노소재가 표면에 부착된 알루미늄 탄소나노복합분말(40)을 사용하며, 침상 금속분말(10c)로 구리 분말을 사용하는 등, 알루미늄, 구리, 또는 알루미늄/구리 탄소나노복합분말(40)을 선택적으로 사용할 수 있는 것이다.
순번 배합비(중량%) 열전도도(W/mK)
알루미늄 분말(구형) 알루미늄 탄소나노복합분말(판형) 구리 분말(침상)
1 90 5 5 5.492
2 85 5 10 5.136
3 85 10 5 7.067
4 80 10 10 5.273
5 70 20 10 5.297
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법은 크게 세 단계로 구분될 수 있는데, 먼저 제1단계는 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도성이 우수한 고방열성 금속재료를 분말화하는 금속재료 분말화단계(S10)에 관한 것으로, 일반적으로 알려진 분사법, 전해법 등이 사용될 수 있다.
다음, 제2단계는 분말화된 금속재료, 즉 금속분말(10)의 표면에 열전도도 및 방열성 향상을 위한 탄소나노소재(20)를 부착시키는 탄소나노소재 부착단계(S20)에 관한 것으로 교반용 볼(30)을 이용한 기계적 밀링 방법을 사용한다.
보다 상세히 설명하면, 금속분말(10)과 탄소나노소재(20)를 교반용 볼(30)이 구비된 밀링기에 넣고, 교반용 볼(30)을 강제 가속시키면 도 3에 나타낸 바와 같이, 교반용 볼(30)과 금속분말(10) 및 탄소나노소재(20)의 사이에 서로 간의 충돌에 의해 탄소나노소재(20)가 금속분말(10)의 표면에 부착되는 것이다.
이때, 금속분말(10)의 표면에 탄소나노소재(20)가 부착되는 정도는 밀링기에 투입되는 탄소나노소재(20)의 첨가량, 교반용 볼(30) 및 금속분말(10)을 가속시키기 위해 밀링기에 투입되는 에너지, 가속시간 등에 의해 결정되는데, 이 중 탄소나노소재(20)의 첨가량은 기계적 밀링이 가능한 범위 내로 투입되어 질 수 있지만 후술할 제3단계에서의 가압에 의한 분말성형의 성형성을 감안하여 금속분말 중량의 5 ~ 15 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
한편, 알루미늄과 같은 비철금속의 경우, 연성이 높기 때문에 약 1시간 동안의 밀링 작업을 진행하면 도 2의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이, 판 형상으로 변형되면서 탄소나노소재가 표면에 부착되고, 금속분말의 표면에 부착된 탄소나노소재는 이후 성형공정에서도 분리되지 않으므로 별도의 균일분산공정 즉, 탄소나노소재의 편석을 방지하기 위한 공정을 도입할 필요가 없게 된다.
또한, 상기한 바와 같이, 판형 금속분말(10b)은 구형 금속분말(10a)의 기계적 밀링에 의해 제조될 수 있으므로, 판형 금속분말(10b) 또는 탄소나노소재가 부착된 판형 금속분말을 제조하기 위한 별도의 과정이 필요없게 된다.
그리고, 상기 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 침상으로 형성시키기 위해 제2단계에서는 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 침상화하는 단계(S30)가 더 포함될 수 있다.
즉, 상기 표 1에서는 구형 금속분말(10a)로 알루미늄 분말, 판형 금속분말(10b)로 표면에 탄소나노소재가 부착된 알루미늄 탄소나노복합분말(40), 침상 금속분말(10c)로 구리 분말을 사용한 실시예를 예로 들었으나, 구형, 판형 및 침상 금속분말(10a, 10b, 10c) 각각을 알루미늄, 구리 또는 알루미늄/구리 탄소나노복합 소재 중 어느 하나로 선택하여 사용할 수도 있음은 물론이다.
다음, 제3단계는 표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말(40)을 구형, 판형 및 침상 금속분말(10a, 10b, 10c) 중의 어느 하나 이상과 혼합시키는 분말성형단계(S40)에 관한 것으로, 분말성형의 방법이 사용된다.
보다 상세히 설명하면, 분말성형 과정에서 발생하는 공극을 줄이고 금속분말(10) 사이의 접촉점을 증가시켜 열전도 및 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 구형 금속분말(10a)과 면적이 넓은 판형 금속분말(10b) 및 표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말(40)들을 서로 연결시키기 위한 침상 금속분말(10c)을 적정 비율로 배합하여 분말성형함으로써 방열재를 제조하게 되는데, 소재의 비용과 방열성능 사이의 상관관계를 고려할 경우 부피를 가장 많이 차지하게 되는 구형 금속분말(10a)로 알루미늄 분말을 사용하고, 판형 금속분말(10b)은 제2단계에서의 기계적 밀링에 의해 제조가 가능한 알루미늄 탄소나노복합분말(40) 또는 구리 탄소나노복합분말(40)을 사용하며, 침상 금속분말(10c)로는 구리 금속분말을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 구형 금속분말(10a)과 판형 금속분말(10b) 및 침상 금속분말(10c)의 배합비는 중량%로 7 ~ 9 : 0.5 ~ 2 : 0.5 ~ 1, 보다 상세하게는 중량%로 8.5 : 1 : 0.5가 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 배합비에 해당될 경우 분말성형과정에서 발생되는 공극이 최소가 되어 열전도도가 최고로 나타나기 때문이다.
한편, 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법은 상기 제3단계 즉, 분말성형단계(S40) 이후에 시트성형단계(S50)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 시트성형단계(S50)는 분말성형단계(S40)에서 제조된 방열재에 열경화성수지를 혼합 및 교반하여 반경화상태로 시트화한 후 이를 핫 프레스 가공을 통해 성형하는 단계에 관한 것이다.
즉, 분말성형에 의해 형성된 표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말(40)과구형, 판형 및 침상 금속분말(10a, 10b, 10c) 중의 어느 하나 이상의 혼합물을 절연재로 사용되는 열경화성수지와 혼합 및 교반하여 반경화상태의 시트형상으로 제조하고, 이를 다시 프레스 설비를 이용하여 열과 압력을 가해 핫 프레스 방식에 의해 성형함으로써 방열재를 완성하는 것이다.
이때, 상기 열경화성수지로는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 폴리에스터수지 등이 사용될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 분말성형단계(S40)에서 제조된 방열재에 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지 및 폴리에스터수지를 포함하는 열경화성 수지 중 하나를 혼합 및 교반하여 콤마코터(Comma Coater) 장비나 슬롯 다이(Slot Die)와 같은 코팅기를 이용하여 1차 반경화상태로 시트화하고, 1차 반경화상태로 시트화된 제품을 다시 프레스 설비를 이용한 핫 프레스 가공을 통해 2차로 성형함으로써 방열재를 완성하게 되는 것이다.
이때, 콤마코터(Comma Coater) 장비나 슬롯 다이(Slot Die)와 같은 코팅기를 이용하여 1차 반경화상태로 시트화된 제품은 그 두께가 0.05 ~ 3mm가 되도록 하는데, 이는 상기 코팅기들에 의해 제조될 수 있는 최소 두께(콤마코터의 경우 0.05mm, 슬롯 다이의 경우 약 3mm)로 시트화시킴으로써 전체적인 방열재 및 PCB의 두께를 최소화시킬 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재 및 그 제조방법에 의하면, 알루미늄, 구리와 같은 열전도도가 우수한 금속입자 표면에 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소나노입자를 기계적 밀링에 의해 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 금속분말 사이의 열전도성 향상에 의해 방열 성능을 극대화시킬 수 있고, 원형, 판형 또는 침상으로 형성된 알루미늄, 구리 등의 열전도도가 우수한 금속입자를 적정비율로 혼합하여 공극을 줄이고 충진율을 높임으로써 방열성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
[부호의 설명]
10 : 금속분말 10a : 구형 금속분말
10b : 판형 금속분말 10c : 침상 금속분말
20 : 탄소나노소재 30 : 교반용 볼
40 : 알루미늄(구리) 탄소나노복합분말
S10 : 금속재료 분말화단계 S20 : 탄소나노소재 부착단계
S30 : 판형 또는 침상화단계 S40 : 분말성형단계
S50 : 시트성형단계
본 발명은 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 PCB(Printed Circuit Board)의 제조에 사용되는 고방열성의 금속입자에 탄소나노소재를 기계적으로 강제 부착시킴으로써 메탈 PCB를 구성하는 소재들 사이의 열팽창률 차이에서 기인하는 열충격을 탄소나노소재가 흡수할 수 있도록 함과 동시에 열전도도가 우수한 탄소나노소재에 의해 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 관한 것이다.

Claims (1)

  1. 메탈 PCB용 방열재의 제조방법에 있어서,
    알루미늄 또는 구리를 포함하는 고방열성의 금속재료를 분말화하는 금속재료 분말화단계와,
    분말화된 금속분말과 탄소나노소재를 교반용 볼이 구비된 밀링기에 넣고 교반용 볼을 강제 가속시킴으로써 금속분말과 탄소나노소재 및 교반용 볼 사이의 충돌에 의해 탄소나노소재가 금속분말의 표면에 부착되도록 하는 탄소나노소재 부착단계와,
    표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 침상화하는 침상화 단계 및
    표면에 탄소나노소재가 부착된 금속분말을 포함하는 구형 금속분말, 판형 금속분말 및 침상 금속분말을 서로 배합하여 분말성형에 의해 혼합시킴으로써 공극을 줄이는 분말성형단계 및
    상기 분말성형단계에서 제조된 방열재에 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 에폭시수지 및 폴리에스터수지를 포함하는 열경화성수지 중 하나를 혼합 및 교반하여 반경화상태로 시트화한 후 이를 핫 프레스 가공을 통해 성형하는 시트성형단계를 포함하여 구성되되,
    상기 탄소나노소재 부착단계에서 포함되는 탄소나노소재의 중량비는 금속분말 중량의 5 ~ 15 중량%이고,
    상기 분말성형단계에서 혼합되는 구형 금속분말과 판형 금속분말 및 침상 금속분말의 배합비는 중량%로 7 ~ 9 : 0.5 ~ 2 : 0.5 ~ 1인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 복합된 메탈 PCB용 방열재의 제조방법.
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