WO2023106676A1 - 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트 - Google Patents

반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트 Download PDF

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WO2023106676A1
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inorganic filler
conductive sheet
high thermal
thermal conductive
semi
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최현석
박정현
이종희
한병희
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주식회사 에스엠티
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    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a high thermal conductivity sheet containing an inorganic filler surface-treated by a semi-wet method and a high thermal conductivity sheet manufactured thereby, and more particularly, to a pre-mix step, a surface treatment step of an inorganic filler, and a polymer matrix. It relates to a method for manufacturing a high thermal conductive sheet containing an inorganic filler surface-treated by a semi-wet process including a mixing step, a residual solvent removal step, and a high thermal conductive sheet manufacturing step, and a high thermal conductive sheet manufactured thereby.
  • a plasma processing apparatus having a mounting table for placing a wafer inside a vacuum chamber is used to perform plasma processing on a semiconductor wafer.
  • semiconductor wafers have been increasing in diameter and miniaturization of processing accuracy, and it is necessary to uniformly apply a temperature distribution in order to uniformly perform a plasma treatment with respect to the wafer. Therefore, a heater is installed on the outer periphery of the mounting table, and a focus ring is installed and heated through a thermal conductive sheet thereon.
  • Such a thermal conductive sheet is a heat dissipation member with excellent heat dissipation.
  • a heat dissipation member in which a resin composition containing polyorganosiloxane and an inorganic filler is cured on the member has been developed.
  • a filler surface treatment agent must be used.
  • the wet method is a method of diluting a surface treatment agent in a solvent, mixing the filler, and drying the filler in a state where the surface treatment agent diluted with the solvent forms a thin film on the surface of the filler.
  • the surface treatment effect of the filler is excellent, but after coating the filler with a solvent and drying in an oven, the filler having a coating film is mixed with the polymer matrix and cured, so a post-filler process is required and mass productivity is low.
  • the dry method is a method in which a surface treatment agent and a filler are simultaneously put into a chamber and the surface is physically coated.
  • the integral blending method is a method of simultaneously introducing a surface treatment agent and a filler during compound manufacturing. According to the integral blend method, it has an advantage of excellent productivity, but has a disadvantage that the effect of surface treatment on the filler itself is insufficient because the surface treatment agent contacts the polymer matrix.
  • the wet method has the disadvantage of a separate process and low mass productivity
  • the dry method has the disadvantage of reducing the coating efficiency on the filler surface
  • the integral blend method has a low surface treatment effect and the dispersion of the filler in the polymer matrix is low. Since it has a disadvantage of deterioration, it is necessary to research and develop a surface treatment method having excellent surface treatment and high filling degree in addition to wet method, dry method, and integral blend method for manufacturing a high thermal conductive sheet.
  • the present invention combines the advantages of the wet method and the dry method to increase the effect of surface treatment on inorganic fillers using a minimum amount of solvent, and to a semi-wet method that completely removes residual solvents during the compounding process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a high thermal conductivity sheet containing an inorganic filler surface-treated by the method and a high thermal conductivity sheet manufactured thereby.
  • a method for manufacturing a high thermal conductive sheet containing an inorganic filler surface-treated by a semi-wet method includes a first step of pre-mixing a mixture containing an inorganic filler, a surface treatment agent, and a solvent; A second step of treating the surface of the inorganic filler in the pre-mixed mixture; A third step of mixing the inorganic filler with a polymer matrix after surface treatment; a fourth step of removing residual solvent after mixing the polymer matrix; and a fifth step of preparing a thermally conductive sheet from the mixture from which the residual solvent is removed.
  • the inorganic filler may be added to a mixed solution of the surface treatment agent and the solvent and pre-mixed.
  • the surface of the inorganic filler may be treated by rotating and rotating the premixed mixture.
  • batch compounding or continuous compounding may be used.
  • residual solvent may be removed through a high-temperature and vacuum compounding process.
  • a thermally conductive sheet may be manufactured through a process of coating and curing the mixture from which residual solvent is removed.
  • the inorganic filler may be one or a mixture of two or more selected from alumina, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, aluminum hydroxide, and silica.
  • the component content of the inorganic filler in the thermally conductive sheet prepared in the fifth step may be 85 vol% or more.
  • the surface treatment agent is methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltrimethoxy Silane, Octyltriethoxysilane, Decyltrimethoxysilane, Decyltriethoxysilane, Dodecyltrimethoxysilane, Dodecyltriethoxysilane, Hexadecyltrimethoxysilane, Hexadecyltriethoxysilane, Octadecyl One or a mixture of two or more selected from trimethoxysilane and octadecyltriethoxysilane may be included.
  • the high-temperature and vacuum compounding process is performed at 100° C. to 200° C. at a pressure of 0.01 MPa to 0.5 MPa for 1 hour to 5 hours.
  • the high thermal conductivity sheet which is an embodiment of the present invention, can be manufactured by containing an inorganic filler surface-treated by a semi-wet method.
  • the manufacturing method of the high thermal conductivity sheet containing the inorganic filler surface-treated by the semi-wet method of the present invention and the high thermal conductivity sheet manufactured thereby surface coating of the inorganic filler is performed using a small amount of solvent, followed by a compounding process Residual solvents can be completely removed from Furthermore, it is possible to manufacture a high thermal conductivity sheet in which 85 vol% or more of a surface-treated inorganic filler, specifically, a mixture of AlN and Al 2 O 3 is highly filled.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method for manufacturing a high thermal conductive sheet containing an inorganic filler surface-treated by a semi-wet process according to the present invention.
  • the method of manufacturing a high thermal conductive sheet containing an inorganic filler surface-treated by the semi-wet method of the present invention includes a first step (S10) of pre-mixing a mixture containing an inorganic filler, a surface treatment agent, and a solvent.
  • a second step (S20) of treating the surface of the inorganic filler in the pre-mixed mixture A third step (S30) of mixing the inorganic filler with a polymer matrix after surface treatment; A fourth step (S40) of removing residual solvent after mixing the polymer matrix; and a fifth step (S50) of preparing a thermally conductive sheet from the mixture from which the residual solvent is removed.
  • the step of premixing the mixture containing the inorganic filler, surface treatment agent, and solvent in the first step (S10) includes the step of first premixing the surface treatment agent and the solvent, and adding the inorganic filler to the first premixed mixture to the first premix. 2 may include pre-mixing.
  • the surface treatment agent is sufficiently dispersed in the solvent and the inorganic filler is sufficiently dispersed. It is preferable because it is mixed with the filler and the amount of surface treatment agent coated on the inorganic filler increases.
  • the inorganic filler one or two or more selected from aluminum oxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, boron nitride, aluminum hydroxide, and silica may be used. More preferably, an inorganic filler in which AlN and Al 2 O 3 are mixed may be used.
  • the shape of the inorganic filler can be spherical, flat, polyhedral or the like, and the inorganic filler may be used in combination with at least two inorganic fillers having different average particle diameters.
  • the particles with a small diameter of the inorganic filler are filled between the particles with a large diameter of the inorganic filler, and the filling can be performed in a state close to close packing, and high thermal conductivity can be obtained. Therefore, when the inorganic filler is used, the mixture has high thermal conductivity and excellent electrical insulation, and is suitable for use as a raw material for a thermally conductive composition sheet.
  • a highly filled high thermal conductive sheet can be obtained by using the inorganic filler of the present invention in an amount of 80 vol% or more, more preferably 85 vol% or more, and most preferably 90 vol% or more with respect to the thermally conductive composition sheet.
  • the inorganic filler includes aluminum nitride having a diameter of 70 ⁇ m to 90 ⁇ m, aluminum oxide having a diameter of 3 ⁇ m to 7 ⁇ m, and aluminum oxide having a diameter of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m, and the aluminum nitride having a diameter of 70 ⁇ m to 90 ⁇ m, a diameter of 3
  • the mixing ratio of aluminum oxide having a diameter of ⁇ m to 7 ⁇ m and aluminum oxide having a diameter of 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m may be mixed and used in a mass ratio of 5 to 7:2 to 4:0.5 to 3.
  • silane compound As the surface treatment agent, it is preferable to use a silane compound or a partial hydrolyzate thereof.
  • the silane compound methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octylt Limethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, It may contain one or a mixture of two or more selected from octadecyltri
  • the solvent is represented by water, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylenephosphonium triamide, acetonitrile, benzonitrile, and the like.
  • polar solvents phenols represented by cresol, phenol, xylenol, etc.; alcohols represented by methanol, ethanol, propanol, butanol, etc.; ketones represented by acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.; ethyl acetate, Ester represented by propyl acetate, butyl acetate, etc.; Hydrocarbons represented by hexane, heptane, benzene, toluene, xylene, etc.; Carboxylic acid represented by formic acid, acetic acid, etc.; Carbonate compound represented by ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.; Ether compounds represented by dioxane and diethyl ether; Chain ethers represented by ethylene glycol dialkyl ethers, propylene glycol dialkyl ethers, polyethylene glycol dialkyl ethers, and polypropylene glycol dialky
  • the type of solvent can be appropriately mixed and used, and when a solvent with a low boiling point is used, the process temperature can be lowered during compounding in the subsequent process, and the process time can be shortened to increase productivity.
  • the surface treatment of the inorganic filler may be performed by rotating and rotating the premixed mixture.
  • rotation and revolution of the mixture are effective for mixing a mixture containing a highly viscous inorganic filler, a surface treatment agent, and a solvent using a planetary mixer.
  • the two blades intersect each other at right angles to perform a planetary motion that simultaneously rotates and orbits, powerful mixing and agitation by the flow in the vertical direction of the blades is possible.
  • the effect of mixing by the planetary motion of the two blades is great, there is also an advantage in that the mixing operation time is shortened. Through the rotation and revolution, a degassing effect can be obtained along with mixing of the high-viscosity mixture.
  • a binder and a catalyst may be additionally mixed with the mixture premixed in the first step.
  • the premix step since the binder and the catalyst are not mixed in the first step, the premix step, but in the second step, the surface treatment step, the effect of coating a small amount of the surface treatment agent on the inorganic particles without being hindered by the binder is high.
  • the catalyst is for accelerating curing at high temperature and vacuum compounding, and examples of the catalyst include platinum black, chloroplatinic acid, chloroplatinic acid, a reaction product of chloroplatinic acid and monohydric alcohol, and chloroplatinic acid and olefins or vinylsiloxanes.
  • Platinum-based catalysts such as complexes and platinum bisacetoacetate, platinum-group metal catalysts such as palladium-based catalysts and rhodium-based catalysts can be used.
  • the content of the catalyst may be any amount necessary for curing, and can be appropriately adjusted depending on the desired curing speed and the like.
  • a silicone binder may be used, and polydimethylsiloxane may be preferably used.
  • the inorganic filler, surface treatment agent, solvent, binder, and catalyst of the present invention may use a mass ratio of 90 to 100:0.1 to 0.5:10 to 15:3 to 7:0.01 to 0.1, but is not limited thereto.
  • batch compounding or continuous compounding may be preferably used.
  • the third step if the mixture obtained by mixing the mixture obtained by rotating and rotating the mixture premixed in the second step with the polymer matrix is a polymer matrix mixture, a method of uniformly mixing and/or blending the polymer matrix mixture. can be used.
  • continuous compounding may be performed by a continuous polymerization process, and batch compounding may be performed by a batch polymerization process.
  • the polymer matrix mixture may be continuously supplied into the reactor while the polymer matrix product produced by polymerization is continuously discharged.
  • the batch polymerization process is a method of obtaining a polymer matrix product after putting a polymer matrix mixture in a reactor and reacting, and has an advantage in terms of improving physical properties due to a narrow molecular weight distribution of the polymer, but has low productivity and may cause some variation between batches.
  • the polymer matrix may contain a silicone polymer.
  • a silicone polymer an organopolysiloxane containing a silicon atom to which an alkenyl group is bonded can be used.
  • the molecular structure of the silicone polymer any molecular structure of a linear, cyclic, branched, or three-dimensional network may be used, and the viscosity of the polymer matrix mixture can be adjusted by appropriately selecting substituents or molecular structures.
  • the polymer matrix may be used by mixing an adhesive polymer for reinforcing the bond between the inorganic filler and the polymer matrix, if necessary.
  • the residual solvent may be removed through a high-temperature and vacuum compounding process. If the high-temperature and vacuum compounding process of the fourth step is not performed after compounding is performed by raising the temperature of the mixture obtained by rotating and rotating the pre-mixed mixture in the third step and the polymer matrix, the mixture in the polymer matrix Since the solvent may remain in the pre-mixed mixture, it is difficult to obtain a thermally conductive sheet highly filled with inorganic fillers, and thus it is necessary to perform compounding under conditions of high temperature and vacuum.
  • the content of the residual solvent in the polymer matrix product is preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.1% by weight.
  • the high-temperature and vacuum compounding process may be performed at 100° C. to 200° C. at a pressure of 0.001 MPa to 0.05 MPa for 1 hour to 5 hours. More preferably, it can be performed at 130°C to 170°C and an air pressure of 0.001 MPa to 0.01 MPa for 2 hours to 4 hours.
  • the third step and the fourth step can be performed in the same way if the container is subjected to a vacuum treatment process. Since it can be performed in space, the effect of shortening the process can be obtained.
  • the compound of the present invention has a range of 100,000 to 600,000 mPa ⁇ s, more preferably a range of 100,000 to 200,000 mPa ⁇ s, and most preferably a range of 100,000 to 160,000 mPa ⁇ s.
  • the manufacturing of the thermally conductive sheet from the mixture from which the residual solvent is removed in the fifth step may be a step of manufacturing the thermally conductive sheet through a process of coating and curing the mixture from which the residual solvent is removed.
  • the thermal conductive sheet of the present invention may have 8 W/mK or more, more preferably 10 W/mK or more, and most preferably 14 W/mK or more.
  • the tensile strength of the thermal conductive sheet of the present invention may be 0.2 MPa or more, more preferably 0.3 MPa or more.
  • Describing the process of manufacturing the thermally conductive sheet it may be obtained by coating the mixture from which residual solvent is removed on a support, drying and curing through heat treatment, and then peeling the cured product on the support.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film, a polyphenylene sulfide film, a polyimide film, etc. may be used as the support, and if necessary, the surface of the support is subjected to surface treatment with silicone, a silane coupling agent, an aluminum chelating agent, etc. Adhesion and peelability between the thermal conductive sheet and the support can be improved.
  • the method of applying the mixture from which the residual solvent is removed on the support is spin coating using a spinner, spray coating, roll coating, screen printing, blade coater, die coater, calender coater, meniscus coater, bar coater, roll coater , a comma roll coater, a gravure coater, a screen coater, a slit die coater, etc., can be appropriately selected in consideration of coating thickness and productivity.
  • a spinner spray coating, roll coating, screen printing, blade coater, die coater, calender coater, meniscus coater, bar coater, roll coater , a comma roll coater, a gravure coater, a screen coater, a slit die coater, etc.
  • methyltrimethoxysilane (MTMS) and 11.67 parts by weight of toluene were mixed at room temperature at 30 rpm for 30 minutes using a planetary mixer, and aluminum nitride with a size of 80 ⁇ m, aluminum oxide with a size of 5 ⁇ m, and aluminum oxide with a size of 1 ⁇ m were mixed.
  • 95.4 parts by weight of an aluminum oxide filler was premixed at a ratio of 6:3:1, and 5.42 parts by weight of polydimethylsiloxane (PDMS) and 0.03 parts by weight of a Pt catalyst were added to the premixed mixture, followed by mixing in a planetary mixer at room temperature at 30 rpm. mix for 2 hours. Subsequent processes are the same as in Example 1.
  • Example 3 is the same as Example 2 except that the content of the binder was adjusted to 5.30 parts by weight and 0.27 parts by weight of methyltrimethoxysilane.
  • Example 4 is the same as Example 2 except that the content of the binder was adjusted to 5.07 parts by weight and 0.5 parts by weight of methyltrimethoxysilane.
  • Comparative Example 1 is the same as Example 3 except that the pressure in the fourth step is performed at normal pressure.
  • Comparative Example 2 is the same as Example 3 except that the premix in the first step is not performed.
  • Comparative Example 3 is the same as Example 3 except that the surface treatment of the inorganic filler in the second step is not performed.
  • the units of the filler, silicone binder, surface treatment agent, Pt catalyst, and solvent represent parts by weight (g).
  • Example 3 was superior in compound viscosity, thermal conductivity, and tensile strength compared to Comparative Examples 1 to 3. .
  • Comparative Example 4 used the same composition and composition ratio as Example 3, except that the surface treatment of the filler was performed by a wet method.
  • the filler surface treatment process by the wet method after mixing methyltrimethoxysilane with toluene, aluminum nitride powder and aluminum oxide powder of each size are added to the mixed solution so that the powder is completely deposited in the mixed solution, and the planetary Stir with a mixer.
  • the stirred slurry is made into a cake state by removing the toluene solvent using a vacuum filtering device, and then dried at 80° C. for one day in a hot air dryer.
  • the dried powder was subjected to a crushing process to prepare a filler whose surface was coated with a surface treatment agent.
  • Comparative Example 5 used the same composition and composition ratio as Example 3, except that the filler surface treatment was performed by a dry method.
  • a mixture of methyltritemoxysilane and toluene is prepared, aluminum nitride and aluminum oxide mixture powder is put into the Henschel mixer, and stirred at a high speed of 3,000 rpm or more at 150 ° C. After floating the powder, The surface treatment agent mixture was sprayed through a spray nozzle installed on the top of the Henschel mixer so that the surface treatment solution was coated on the surface of the powder and dried.
  • Comparative Example 6 used the same composition and composition ratio as Example 3, except that the filler surface treatment was performed by the integral blend method.
  • the filler surface treatment process by the integral blend method after mixing methyltrimethoxysilane, polydimethylsiloxane binder, and Pt catalyst in a planetary mixer, aluminum nitride and aluminum oxide powders are added to the mixture, Filler surface treatment was performed by mixing for 2 hours in
  • Anton Paar rheometer MCR 302 @ 10/sec was used, for thermal conductivity, Siemens Mentor Graphics DynTIM S (ASTM D5470) was used, and for tensile strength, Instron 3367 (ASTM D412) was used.

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Abstract

본 발명은 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 프리 믹스 단계, 무기 필러의 표면 처리 단계, 고분자 매트릭스와 혼합 단계, 잔여 용매의 제거 단계, 고열전도성 시트를 제조하는 단계를 포함하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트에 관한 것이다.

Description

반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트
본 발명은 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 프리 믹스 단계, 무기 필러의 표면 처리 단계, 고분자 매트릭스와 혼합 단계, 잔여 용매의 제거 단계, 고열전도성 시트를 제조하는 단계를 포함하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼에 플라스마 처리를 실시하기 위해서, 진공 챔버의 내부에 웨이퍼를 설치하는 적재대를 갖는 플라스마 처리 장치가 사용되고 있다. 최근, 반도체 웨이퍼의 대직경화와 가공 정밀도의 미세화가 진행되고 있으며, 웨이퍼에 대하여 균일하게 플라스마 처리를 행하기 위해서, 온도 분포를 균일하게 적용할 필요가 있다. 그래서, 적재대의 외주부에 히터를 설치하고, 그 위에 열전도성 시트를 통해 포커스 링을 설치하여 가열하여 사용되고 있다.
한편, 파워 반도체 등의 반도체 모듈로부터 발생한 열을 히트 싱크에 전열하여 효율적으로 방열하기 위해서, 반도체 모듈과 히트 싱크 사이에 접촉 열저항을 저감시키는 열전도성 시트를 설치하는 기술이 개발되고 있다.
이러한 열전도성 시트는 방열성이 우수한 방열 부재로서, 폴리오르가노실록산, 무기 충전재를 함유하는 수지 조성물을 부재 상에서 경화시킨 방열 부재가 개발되고 있으나, 초고열전도성 소재를 구현하기 위해서는 높은 필러 충전량을 구현하기 위하여 필러 표면처리제를 필수적으로 사용해야 한다.
표면처리의 방식으로는 습식법, 건식법, 인테그럴 블렌드법이 알려져 있다. 습식법은 표면처리제를 용매에 희석하여 필러를 혼합하고, 필러의 표면에 용매로 희석된 표면처리제가 얇은 박막을 형성한 상태에서 필러를 건조하는 방식이다. 습식법에 의하면, 필러의 표면 처리 효과가 우수하지만 필러에 용매를 코팅하여 오븐에서 건조한 후, 코팅막을 갖는 필러를 고분자 매트릭스에 혼합하여 경화하기 때문에 필러 후공정을 필요로 하고, 양산성이 낮다는 단점을 갖고 있다. 건식법은 표면처리제와 필러를 동시에 챔버에 넣고 물리적으로 표면을 코팅하는 방식이다. 건식법에 의하면, 생산성은 우수하다는 장점을 갖고 있으나, 챔버 내에서 표면 처리를 수행하고 있기 때문에 필러 표면 코팅 효과가 낮다는 문제가 있다. 인테그럴 블렌드법은 컴파운드 제조 시에 표면 처리제와 필러를 동시에 투입하는 방식이다. 인테그럴 블렌드법에 의하면, 생산성은 우수하다는 장점을 가지고 있으나 고분자 매트릭스에도 표면처리제가 접촉하기 때문에 필러 자체에 표면 처리되는 효과가 미흡한 단점을 갖고 있다.
즉, 습식법은 별도의 공정과 낮은 양산성의 단점을 가지고 있으며, 건식법은 필러 표면에 코팅되는 효율이 감소되는 단점을 갖고 있으며, 인테그럴 블렌드법은 표면 처리 효과가 낮아 고분자 매트릭스 내에 필러의 분산도가 저하되는 단점을 가지고 있기 때문에 고열전도성 시트의 제작에 습식법, 건식법, 인테그럴 블렌드법 외에 표면 처리가 우수하면서도 고충전도를 갖는 표면 처리법에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 습식법과 건식법의 장점을 결합하여 최소량의 용매를 사용하여 무기 필러에 대한 표면 처리의 효과를 높이고, 컴파운딩 공정 중에서 잔여 용매를 완전히 제거하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태인 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법은, 무기 필러, 표면처리제, 용매를 함유하는 혼합물을 프리 믹스하는 제1 단계; 상기 프리 믹스된 혼합물에서 상기 무기 필러의 표면을 처리하는 제2 단계; 상기 무기 필러의 표면 처리 후 고분자 매트릭스와 혼합하는 제3 단계; 상기 고분자 매트릭스 혼합 후 잔여 용매를 제거하는 제4 단계; 및 상기 잔여 용매가 제거된 혼합물로 열전도성 시트를 제조하는 제5 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 단계는 상기 표면처리제 및 용매가 혼합된 용액에 상기 무기 필러를 넣고 프리 믹스할 수 있다.
상기 제2 단계는 프리 믹스된 혼합물을 자전 및 공전하여 상기 무기 필러를 표면처리할 수 있다.
상기 제3 단계는 회분식 컴파운딩 또는 연속식 컴파운딩을 사용가능하다.
상기 제4 단계는 고온 및 진공의 컴파운딩 공정을 통하여 잔여 용매를 제거가능하다.
상기 제5 단계는 잔여 용매가 제거된 혼합물을 코팅하고 경화하는 공정을 통하여 열전도 시트를 제조할 수 있다.
상기 무기 필러는 알루미나, 산화 아연, 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 수산화 알루미늄 및 실리카로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 사용할 수 있다.
상기 제5 단계에서 제조된 열전도성 시트 내의 상기 무기 필러의 성분 함량은 85vol% 이상 함유될 수 있다.
상기 표면처리제는 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 고온 및 진공의 컴파운딩 공정은 100℃ 내지 200℃에서 0.01MPa 내지 0.5MPa의 기압으로 1시간 내지 5시간 행한다.
본 발명의 일 실시형태인 고열전도성 시트는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하여 제조할 수 있다.
본 발명의 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 고열전도성 시트에 의하면, 적은 양의 용매를 사용하여 무기 필러의 표면 코팅을 하고, 컴파운딩 공정 중에서 잔여 용매를 완전히 제거 가능하다. 나아가, 표면처리된 무기 필러, 구체적으로 AlN 및 Al2O3 를 혼합한 무기 필러를 85 vol% 이상 고충전시킨 고열전도성 시트를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법의 플로우 차트를 나타낸다.
하기에 나타난 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법의 플로우 차트를 나타낸다. 도 1에 나타난 것처럼, 본 발명의 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법은, 무기 필러, 표면처리제, 용매를 함유하는 혼합물을 프리 믹스하는 제1 단계(S10); 상기 프리 믹스된 혼합물에서 상기 무기 필러의 표면을 처리하는 제2 단계(S20); 상기 무기 필러의 표면 처리 후 고분자 매트릭스와 혼합하는 제3 단계(S30); 상기 고분자 매트릭스 혼합 후 잔여 용매를 제거하는 제4 단계(S40); 및 상기 잔여 용매가 제거된 혼합물로 열전도성 시트를 제조하는 제5 단계(S50);를 포함한다.
상기 제1 단계의 무기 필러, 표면처리제, 용매를 함유하는 혼합물을 프리 믹스하는 단계(S10)는 상기 표면처리제 및 용매를 제1 프리믹스 하는 단계 및 상기 제1 프리믹스된 혼합물에 상기 무기 필러를 넣고 제2 프리 믹스하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 무기 필러, 표면처리제, 용매를 한번에 프리믹스하는 경우보다 상기 표면처리제, 용매를 혼합한 후, 무기 필러를 프리믹스하는 경우가 용매에 비하여 현저하게 적은 양의 표면처리제가 용매에 충분히 분산된 후 무기 필러와 혼합하게 되어 무기 필러에 표면처리제가 코팅되는 양이 많아져서 바람직하다.
상기 무기 필러는 산화 알루미늄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 수산화 알루미늄 및 실리카로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 AlN 및 Al2O3을 혼합한 무기 필러를 사용할 수 있다. 무기 필러의 형상은 구형, 편형, 다면체형 등을 사용할 수 있고, 무기 필러는 평균 입자 직경이 상이한 적어도 2개의 무기 필러를 병용하여 사용해도 된다. 이와 같이 하면 무기 필러의 직경이 큰 입자 사이에 무기 필러의 직경이 작은 입자가 채워지고, 최밀 충전에 가까운 상태로 충전할 수 있어, 고열전도성을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 무기 필러를 사용하게 되면, 혼합물 열전도성이 높고, 전기 절연성이 우수하고, 열전도성 조성물 시트의 원료로서 사용하기에 적합하다. 본 발명의 무기 필러는 열전도성 조성물 시트에 대하여, 80vol% 이상, 더욱 바람직하게는 85vol% 이상, 가장 바람직하게는 90vol% 이상을 사용하여 고충전된 고열전도 시트를 얻을 수 있다. 상기 무기 필러는 직경 70㎛ 내지 90㎛의 질화알루미늄, 직경 3 ㎛내지 7㎛의 산화알루미늄, 직경 0.1㎛ 내지 2㎛ 의 산화알루미늄을 포함하며, 상기 직경 70㎛ 내지 90㎛의 질화알루미늄, 직경 3 ㎛내지 7㎛의 산화알루미늄, 직경 0.1㎛ 내지 2㎛ 의 산화알루미늄의 혼합비는 질량비로 5~7:2~4:0.5~3의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 표면처리제는 실란 화합물, 혹은 그 부분 가수분해물을 사용하는 것이 바람직하다. 실란 화합물의 예로서, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 표면처리에 의하여 무기 필러의 표면을 처리하는 것은 공유결합 등과 같은 화학적 결합외에 물리적 흡착도 포함한다.
상기 용매는 물, N－메틸－2－피롤리돈, N, N－디메틸폼아미드, N, N－디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, 헥사메틸렌포스포늄트리아미드, 아세토니트릴, 벤조니트릴 등으로 대표되는 극성 용매； 크레졸, 페놀, 자일레놀 등으로 대표되는 페놀류； 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등으로 대표되는 알코올류； 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등으로 대표되는 케톤류； 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸 등으로 대표되는 에스터류； 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등으로 대표되는 탄화수소류； 폼산, 초산 등으로 대표되는 카복실산； 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 등으로 대표되는 카보네이트 화합물； 디옥산, 디에틸에테르 등으로 대표되는 에테르 화합물； 에틸렌글리콜디알킬에테르, 프로필렌글리콜디알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜디알킬에테르, 폴리프로필렌글리콜디알킬에테르 등으로 대표되는 쇄상 에테르류； 3－메틸－2－옥사졸리디논 등으로 대표되는 복소환 화합물； 아세토니트릴, 글루타로디니트릴, 메톡시아세토니트릴, 프로피오니트릴, 벤조니트릴 등으로 대표되는 니트릴 화합물 등을 적합하게 예시할 수 있다. 무기 필러의 표면에 표면처리제가 코팅되기 쉬운 관점에서 용매의 종류를 적절하게 혼합하여 사용할 수 있고, 비점이 낮은 용매를 사용하게 되면 후공정의 컴파운딩 시에 공정 온도를 낮게 할 수 있고, 공정 시간을 단축할 수 있어 생산성을 높일 수 있다.
상기 제2 단계의 상기 프리 믹스된 혼합물에서 상기 무기 필러의 표면을 처리하는 단계(S20)는 바람직하게 프리 믹스된 혼합물을 자전 및 공전하여 상기 무기 필러의 표면처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물의 회전 및 공전은 플래니터리 (Planetary) 믹서를 사용하여 점도가 높은 무기 필러, 표면처리제, 용매를 함유하는 혼합물의 믹싱에 효과적이다. 여기서, 2 개의 블레이드가 상호직각으로 교차하여 자전 운동과 공전 운동을 동시에 하는 유성 운동을 하기 때문에 블레이드의 상하 방향의 흐름에 의한 강력한 혼합 교반이 가능하다. 여기서, 2 개의 블레이드의 유성 운동에 의한 혼합의 효과가 크므로 믹싱 작업 시간이 단축되는 장점도 있다. 상기 자전 및 공전을 통하여 고점도 혼합물의 믹싱과 함께 탈포 효과도 얻을 수 있다.
상기 제2 단계는 제1 단계에서 프리믹스된 혼합물에 추가로 바인더 및 촉매를 혼합할 수 있다. 본 발명에서 바인더 및 촉매를 제1 단계인 프리믹스 단계에 혼합하지 않고 제2 단계인 표면처리 단계에 혼합함으로써 바인더에 의하여 방해되지 않고 소량의 표면처리제가 무기 입자에 코팅되는 효과가 높다. 여기서, 촉매는 고온 및 진공 컴파운딩할 때 경화를 촉진하기 위한 것이며, 촉매의 예로서, 백금흑, 염화 제2 백금산, 염화 백금산, 염화 백금산과 1가 알코올의 반응물, 염화 백금산과 올레핀류나 비닐실록산의 착체, 백금 비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족계 금속촉매를 사용할 수 있다. 촉매의 함량은 경화에 필요한 양이면 되고, 원하는 경화 속도 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 바인더로서 실리콘 바인더를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리디메틸실록산을 사용할 수 있다.
본 발명의 무기 필러, 표면처리제, 용매, 바인더, 촉매는 질량비로 90~100:0.1~0.5:10~15:3~7:0.01~0.1을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제3 단계의 무기 필러의 표면 처리 후 고분자 매트릭스와 혼합하는 단계(S30)는 바람직하게 회분식 컴파운딩 또는 연속식 컴파운딩을 사용할 수 있다. 상기 제3 단계는, 상기 제2 단계에서 프리 믹스된 혼합물을 자전 및 공전하여 얻어진 혼합물을 고분자 매트릭스에 혼합하여 얻어진 혼합물을 고분자 매트릭스 혼합물이라 하면, 상기 고분자 매트릭스 혼합물의 균일 혼합 및/또는 블렌딩하는 방법을 사용할 수 있다. 여기서, 연속식 컴파운딩은 연속식 중합 공정(continuous polymerization process) 에 의하여 진행될 수 있고, 회분식 컴파운딩은 회분식 중합 공정(batch polymerization process)에 의하여 진행될 수 있다. 상기 연속식 중합 공정에 의하는 경우 반응기 내에 고분자 매트릭스 혼합물을 연속적으로 공급하면서, 중합되어 생성된 고분자 매트릭스 생성물을 연속적으로 배출하는 공정을 나타내는 것일 수 있다. 중합이 연속적으로 이루어져 생산성이 뛰어나고 가공성 개선 측면에서 이점이 있으나, 중합 반응이 진행될수록 중합 전환율의 증가 정도가 미미하고 최종 생성된 중합체의 변성률이 낮아 효율성이 저하되는 문제가 있다. 회분식 중합 공정은 반응기 내에 고분자 매트릭스 혼합물을 넣고 반응 후에 고분자 매트릭스 생성물을 얻는 방법으로 중합체의 분자량 분포가 좁아 물성 개선 측면에서 장점이 있으나, 생산성이 낮고, 배치간 다소 편차가 발행할 염려가 있다.
상기 고분자 매트릭스는 실리콘 폴리머를 함유할 수 있다. 실리콘 폴리머의 예로서 알케닐기가 결합한 규소원자를 함유하는 오르가노폴리실록산을 사용할 수 있다. 또한, 실리콘 폴리머에 비닐기, 알릴기 등의 탄소 원자수 2～8를 갖는 오르가노폴리실록산을 병용하여도 된다. 실리콘 폴리머의 분자 구조는 직쇄형, 환형, 분지형, 3차원 망형의 어느 분자구조를 사용해도 되고, 치환기나 분자 구조를 적절하게 선택하여 고분자 매트릭스 혼합물의 점도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 고분자 매트릭스는 필요에 따라서 무기 필러와 고분자 매트릭스의 결합을 강화하기 위한 접착성 폴리머를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 제4 단계의 상기 고분자 매트릭스 혼합 후 잔여 용매를 제거하는 단계(S40)는 바람직하게 고온 및 진공의 컴파운딩 공정을 통하여 잔여 용매를 제거할 수 있다. 상기 제3 단계에서 프리 믹스된 혼합물을 자전 및 공전하여 얻어진 혼합물과 고분자 매트릭스의 혼합물의 온도를 높여서 컴파운딩을 수행한 후에 상기 제4 단계의 고온 및 진공 컴파운딩 공정을 행하지 않으면, 고분자 매트릭스에 혼합된 프리 믹스된 혼합물에 용매가 잔류할 우려가 있기 때문에 무기 필러가 고충전된 열전도성 시트를 얻기 어려워서 고온 및 진공의 조건에서 컴파운딩을 수행할 필요가 있다. 여기서, 잔류 용매는 고분자 매트릭스 생성물 내에 용매의 함량은 1 중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 미만인 것이 바람직하다.
상기 고온 및 진공의 컴파운딩 공정은 100℃ 내지 200℃에서 0.001MPa 내지 0.05MPa의 기압으로 1시간 내지 5시간 행할 수 있다. 보다 바람직하게는 130℃ 내지 170℃에서 0.001MPa 내지 0.01MPa의 기압으로 2시간 내지 4시간 행할 수 있다.
한편, 상기 제3 단계에서 용기에 넣고 고분자 매트릭스와 혼합하는 단계 후에 상기 제4 단계를 고온 및 진공 처리를 행하게 될 때, 상기 용기를 진공 처리 공정 가능하게 하면 상기 제3 단계와 제4 단계를 같은 공간에서 행할 수 있으므로 공정 단축의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 컴파운드는 100,000 내지 600,000mPa·s의 범위를 가지며, 더욱 바람직하게는 100,000 내지 200,000mPa·s의 범위를 가지며, 가장 바람직하게는 100,000 내지 160,000mPa·s의 범위를 갖는다.
상기 제5 단계의 잔여 용매가 제거된 혼합물로 열전도성 시트를 제조하는 단계는 바람직하게 잔여 용매가 제거된 혼합물을 코팅하고 경화하는 공정을 통하여 열전도 시트를 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명의 열전도 시트는 8W/mK 이상, 더욱 바람직하게는 10W/mK 이상, 가장 바람직하게는 14W/mK 이상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 열전도성 시트의 인장 강도는 0.2MPa 이상, 더욱 바람직하게는 0.3MPa 이상을 가질 수 있다.
상기 열전도성 시트를 제조하는 공정에 대하여 설명하면, 지지체 상에 잔여 용매가 제거된 혼합물을 코팅하고 건조, 가열 처리를 통하여 경화시킨 후, 지지체 상에 경화물을 박리하여 얻어질 수 있다. 지지체는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리페닐렌술피드 필름, 폴리이미드 필름 등을 사용할 수 있고, 필요에 따라 지지체의 표면에 실리콘, 실란 커플링제, 알루미늄 킬레이트제 등에 의해 표면 처리를 실시하게 되면, 열전도성 시트와 지지체의 밀착성 및 박리성을 향상시킬 수 있다. 또한, 지지체 상에 잔여 용매가 제거된 혼합물을 도포하는 방법은 스피너를 사용한 회전 도포, 스프레이 도포, 롤 코팅, 스크린 인쇄, 블레이드 코터, 다이 코터, 캘린더 코터, 메니스커스 코터, 바 코터, 롤 코터, 콤마 롤 코터, 그라비아 코터, 스크린 코터, 슬릿 다이 코터 등에서 도포 두께나 생산성 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 도포 후의 건조 및 경화는 오븐, 핫 플레이트, 적외선 등을 사용가능하다.
(실시예 1)
80㎛ 크기의 질화알루미늄과 5㎛ 크기의 산화알루미늄, 1㎛ 크기의 산화알루미늄 필러를 6:3:1의 비율로 95.4중량부, 폴리디메틸실록산 (PDMS) 5.57중량부, Pt 촉매 0.03중량부를 투입하여 플래니터리 믹서 내에서 상온, 30rpm으로 2시간 혼합하였다. 그 다음에 150℃, 25Torr에서 2시간 진공처리하였다. 또한, 진공처리가 끝난 컴파운드를 테이프 캐스팅 공정으로 제조하였다. 이때, 컴파운드의 점도, 열전도도, 인장강도는 표 1과 같다.
(실시예 2)
메틸트리메톡시실란 (MTMS) 0.15중량부, 톨루엔 11.67중량부를 플래니터리 믹서를 이용하여 상온에서 30rpm으로 30분 혼합하고, 80㎛ 크기의 질화알루미늄과 5㎛ 크기의 산화알루미늄, 1㎛ 크기의 산화알루미늄 필러를 6:3:1의 비율로 95.4중량부를 투입하여 프리믹스하고, 프리믹스된 혼합물에 폴리디메틸실록산 (PDMS) 5.42중량부, Pt 촉매 0.03중량부를 투입하여 플래니터리 믹서 내에서 상온, 30rpm으로 2시간 혼합한다. 이후 공정은 실시예 1과 같다.
(실시예 3)
실시예 3은 바인더의 함량을 5.30중량부로 하고, 메틸트리메톡시실란 0.27중량부로 조정한 것을 제외하고는 실시예 2와 같다.
(실시예 4)
실시예 4는 바인더의 함량을 5.07중량부로 하고, 메틸트리메톡시실란 0.5중량부로 조정한 것을 제외하고는 실시예 2와 같다.
(비교예 1)
비교예 1은 제4 단계의 압력을 상압에서 행하는 것을 제외하면 실시예 3과 같다.
(비교예 2)
비교예 2는 제1 단계의 프리믹스를 행하지 않는 것을 제외하면 실시예 3과 같다.
(비교예 3)
비교예 3은 제2 단계의 무기필러의 표면처리를 행하지 않는 것을 제외하면 실시예 3과 같다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
필러 95.40 95.40 95.40 95.40 95.40 95.40 95.40
실리콘
바인더		 5.57 5.42 5.30 5.07 5.30 5.30 5.30
표면처리제 - 0.15 0.27 0.50 0.27 0.27 0.27
Pt 촉매 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
소계 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
용매 - 11.67 11.67 11.67 11.67 11.67 11.67
합계 100.00 111.67 111.67 111.67 111.67 111.67 111.67
1단계
프리믹스		 o o o o o x o
2단계
무기 필러
표면처리
o
o
o
o
o
o
x
3단계
고분자
혼합
o
o
o
o
o
o
o
4단계
용매 제거
(온도/압력/시간)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)		 o
(150
℃/0.1MPa/2H)
5단계
시트 제조		 o o o o o o o
컴파운드 점도
(mPa·s)
512,000
254,000
150,000
212,000
184,000
168,000
164,000
열전도도
(W/mK)		 8.89 11.65 14.24 12.11 13.22 13.46 13.56
인장강도
(MPa)		 0.10 0.21 0.38 0.25 0.31 0.30 0.31
여기서, 필러, 실리콘 바인더, 표면처리제, Pt 촉매, 용매의 단위는 중량부(g)을 나타낸다.
표 1에 나타난 것처럼, 컴파운드 점도, 열전도도, 인장강도의 측면에서 반습식법이 우수함을 확인하였고, 특히 실시예 3에서 비교예 1 내지 3에 비해서 컴파운드 점도, 열전도도, 인장강도에서 우수함을 확인하였다.
(비교예 4)
비교예 4는 필러 표면처리를 습식법으로 행한 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 조성 및 조성비를 사용하였다. 습식법에 의한 필러 표면처리 공정은 메틸트리메톡시실란을 톨루엔에 혼합한 후, 이 혼합액에 각각의 크기의 질화알루미늄 분말, 산화알루미늄 분말을 투입하여 분말이 완전히 혼합액 속에 침적되도록 하여 2시간 플래니터리 믹서로 교반한다. 교반이 끝난 슬러리는 진공필터링 장치를 사용하여 톨루엔 용매를 제거하여 케이크 상태로 만든 후, 열풍건조기에서 80℃에서 1일 간 건조한다. 건조가 끝난 분말은 해쇄 과정을 거쳐 표면이 표면처리제로 코팅된 필러를 제조하였다.
(비교예 5)
비교예 5는 필러 표면처리를 건식법으로 행한 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 조성 및 조성비를 사용하였다. 건식법에 의한 필러 표면처리공정은 메틸트리테목시실란과 톨루엔 혼합액을 준비하고, 헨셀 믹서의 내부에 질화알루미늄, 산화알루미늄 혼합 분말을 넣고 150℃, 3,000 rpm 이상의 고속에서 교반하여 분말을 부유시킨 후, 헨셀 믹서의 상부에 설치된 스프레이 노즐을 통하여 표면처리제 혼합액을 분사시켜 표면처리액이 분말의 표면에 코팅되면서 건조되도록 실시하였다.
(비교예 6)
비교예 6은 필러 표면처리를 인테그럴블렌드법으로 행한 것을 제외하고는 실시예 3과 같은 조성 및 조성비를 사용하였다. 인테그럴블렌드법에 의한 필러 표면처리공정은 플래니터리 믹서에 메틸트리메톡시실란과 폴리디메틸실록산 바인더, Pt 촉매를 혼합한 후, 이 혼합액에 질화알루미늄, 산화알루미늄 분말을 투입하여 상온, 30 rpm에서 2시간 혼합함으로써 필러 표면처리를 실시하였다.
구분 실시예3 비교예4 비고예5 비교예6
필러 95.40 95.40 95.40 95.40
실리콘 바인더 5.30 5.30 5.30 5.30
표면처리제 0.27 0.27 0.27 0.27
Pt 촉매 0.03 0.03 0.03 0.03
소계 100.00 100.00 100.00 100.00
표면처리 공정 반습식법 습식법 건식법 인테그럴
블렌드법
컴파운드 점도
(mPa·s)		 150,000 188,000 342,000 264,000
열전도도
(W/mK)		 14.24 13.85 9.67 12.04
인장강도
(MPa)		 0.38 0.34 0.16 0.20
표 2에 나타난 것처럼, 반습식법은 습식법, 건식법, 인테그럴블렌드법에 비하여 컴파운드 점도, 열전도도, 인장강도에서 우수함을 확인하였다.
본 발명의 컴파운드 점도는 Anton Paar rheometer MCR 302 @ 10/sec을 사용하였고, 열전도도는 Siemens Mentor Graphics DynTIM S (ASTM D5470)을 사용하였고, 인장강도는 Instron 3367 (ASTM D412)을 사용하였다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 무기 필러, 표면처리제, 용매를 함유하는 혼합물을 프리 믹스하는 제1 단계;
    상기 프리 믹스된 혼합물에서 상기 무기 필러의 표면을 처리하는 제2 단계;
    상기 무기 필러의 표면 처리 후 고분자 매트릭스와 혼합하는 제3 단계;
    상기 고분자 매트릭스 혼합 후 잔여 용매를 제거하는 제4 단계; 및
    상기 잔여 용매가 제거된 혼합물로 열전도성 시트를 제조하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단계는 상기 표면처리제 및 용매가 혼합된 용액에 상기 무기 필러를 넣고 프리 믹스하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단계는 프리 믹스된 혼합물을 자전 및 공전하여 상기 무기 필러를 표면처리하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 단계는 회분식 컴파운딩 또는 연속식 컴파운딩을 사용하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 단계는 고온 및 진공의 컴파운딩 공정을 통하여 잔여 용매를 제거하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 단계는 잔여 용매가 제거된 혼합물을 코팅하고 경화하는 공정을 통하여 열전도 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 필러는 알루미나, 산화 아연, 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 수산화 알루미늄 및 실리카로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제5 단계에서 제조된 열전도성 시트 내의 상기 무기 필러의 성분 함량은 85vol% 이상 함유된 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면처리제는 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 고온 및 진공의 컴파운딩 공정은 100℃ 내지 200℃에서 0.001MPa 내지 0.05MPa의 기압으로 1시간 내지 5시간 행하는 것을 고열전도성 시트의 제조방법.
  11. 청구항 1 내지 10의 어느 한 항의 반습식법에 의하여 표면처리된 무기 필러를 함유하는 고열전도성 시트의 제조방법에 의하여 제조된 고열전도성 시트.
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