KR101974028B1 - 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프 - Google Patents

방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치스크린패널의 PCB 또는 각종 전자부품에 부착되는 양면테이프에 대하여 방수기능 뿐 아니라 방열기능도 구비된 터치스크린패널용 양면테이프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프는, 방열 및 완충 기능을 위해 구성되는 것으로 폴리에틸렌(PE) 섬유로부터 직조 또는 편조 가공된 페브릭층이 적용되는 방열성 기재층과, 상기 방열성 기재층의 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되어 수분침투를 방지하고 내충격성을 향상시키는 것으로 폴리우레탄(PU) 소재로 형성되는 방수성 코팅층과, 상기 한 쌍의 방수성 코팅층에서 외측 방향에 해당하는 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되는 것으로 방열성 및 점착성을 위해 실리콘계 또는 아크릴계 점착수지로 이루어지는 점착용바인더(Binder) 및 그라파이트 파우더(Graphite Powder)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프{DOUBLE-SIDED TAPE FOR TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 터치스크린패널용 양면테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방수 및 방열 기능이 향상된 터치스크린패널용 양면테이프에 관한 것이다.
터치스크린패널이란 사용자가 스크린을 손 또는 물체로 터치하는 것만으로 편하게 데이터를 입력할 수 있도록해주는 오퍼레이팅 시스템(OS : Operating System)의 입력장치로서, 그 터치 인식 방법에 따라 저항막 방식(Resistive), 정전용량 방식(Capacitive), 광학방식(Infrared), 초음파 방식(Acoustic)으로 구분된다. 이중 현재 간장 널리 사용되고 있는 방식은 정전용량 방식(Capacitive)으로서, 사람의 몸에 있는 정전 용량을 이용해 전류의 양이 변경된 부분을 감지해 동작하는 원리이다.
상기 정전용량 방식의 터치스크린패널은 필름 중에 가장 강도가 강한 편에 속하고 투명성과 전기적 성질이 우수하며 탄성율이 높은 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름이나 유리기판위에 인듐/주석 산화물을 스퍼터링 방식으로 증착시켜 손가락이 닿는 부분을 인식시켜주는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름과 터치스크린패널용으로 개발된 점착필름인 OCA(Optical Clean Adhesive), 터치스크린패널 내부의 배선기판인 플렉시블 PCB(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 포함하여 구성된다.
이러한 정전용량 방식의 터치스크린패널 기술을 적용한 디바이스는 휴대성이 좋고 작동방식이 간편하여 직관적으로 쉽게 이용이 가능하기 때문에 최근 적용 디바이스의 범위를 넓혀가면서 ATM, PDA/PMP, 노트북의 터치패드, 네비게이션, 최근 관심이 집중되고 있는 스마트폰, 산업용 PDA에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있고, 기술이 발달함에 따라 터치스크린패널의 크기도 디바이스의 한쪽 면은 차지할 정도로 커지고 있다.
이렇게 터치스크린패널을 장착한 디바이스는 그 특성상 디바이스 표면적의 상당한 부분을 터치스크린패널부가 차지하고 있어서, 외부 환경에 직접적으로 영향을 받을 수밖에 없다. 특히 터치스크린패널에 영향을 주는 외부환경 요인 중 물은 전도성이 있고 액체성질이라서 쉽게 디바이스의 터치스크린패널부에 침투하여 터치오류를 일으키거나 플렉시블 PCB에서 쇼트(short circuit)를 일으켜 터치스크린패널을 장착한 디바이스의 대표적인 고장이유 중 하나로 손꼽히고 있는 실정이다.
상기와 같은 이유로, 최근에는 터치스크린패널 PCB 부위에 방수기능의 양면 테이프를 부착하여 물로 인한 회로의 쇼트를 방지하고 있다.
또한, 터치스크린패널을 구비한 각종 단말장치는 많은 열을 발생시키는데, 이러한 열은 바로 외부로 방출될 수 있어야 하며, 그렇지 못할 경우, 배터리 혹은 내부의 부품이 열화되어 사용수명 단축 등 고장의 주 원인이 되고있다.
특히 터치스크린패널을 구비한 휴대용 단말장치의 소형화 및 고성능화로 인해 열 발생은 높아지고 이에 방열 기능은 더욱 향상되어야 하지만 회로를 보호하기 위한 방수 테이프가 오히려 방열 기능을 방해하는 문제점이 있었고, 이로 인하여 최근에는 휴대용 단말기의 과열로 인한 성능저하 또는 배터리 폭발 등의 사고로 이어지는 문제점도 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1466680호 (2014.11.24. 등록)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 터치스크린패널의 PCB 또는 각종 전자부품에 부착되는 양면테이프에 대하여 방수기능 뿐 아니라 방열기능도 구비된 터치스크린패널용 양면테이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 방열 및 완충 기능을 위해 구성되는 것으로 폴리에틸렌(PE) 섬유로부터 직조 또는 편조 가공된 페브릭층이 적용되는 방열성 기재층과, 상기 방열성 기재층의 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되어 수분침투를 방지하고 내충격성을 향상시키는 것으로 폴리우레탄(PU) 소재로 형성되는 방수성 코팅층과, 상기 한 쌍의 방수성 코팅층에서 외측 방향에 해당하는 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되는 것으로 방열성 및 점착성을 위해 실리콘계 또는 아크릴계 점착수지로 이루어지는 점착용바인더(Binder) 및 그라파이트 파우더(Graphite Powder)를 포함하여 구성되는 방열성 점착층을 포함하여 이루어지는 구성을 통하여 본 발명의 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명의 방열성 점착층은 전체조성물 100중량%에 대하여 아크릴계 점착수지로 이루어지는 점착용바인더(Binder) 30~45중량%, 그라파이트 파우더(Graphite Powder) 25~35중량%, 카본계 충전제(Carbon Filler) 5~15중량%, 솔벤트(Solvent) 10~20중량%, 첨가제 10~20중량%를 포함하는 조성으로 이루어지는 구성을 통하여 본 발명의 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명의 방열성 기재층은 다수의 방열통공이 형성된 다공성 페브릭층이 적용되는 구성을 통하여 본 발명의 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명의 방열성 기재층에 적용된 다공성 페브릭층은 금속분말 또는 그라파이트분말과 솔벤트가 혼합된 액상물에 함침 및 건조과정을 통하여 금속분말 또는 그라파이트분말이 침투된 방열성 기재층을 적용하여 본 발명의 기술적 과제를 해결하고자 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치스크린패널용 양면테이프는 방수 기능은 유지하면서 방열기능을 향상시킨 효과가 있다.
또한, 방수기능 뿐 아니라 방열기능이 향상된 터치스크린패널용 양면테이프로 인하여 휴대용 단말장치에 대한 과열을 방지할 수 있으며, 이는 기기의 성능저하 및 오작동, 사용수명 단축 등의 문제점을 해소하고, 전자기기의 과열에 따른 배터리 폭발 사고를 예방할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 적용 위치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 사용 예시를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 적용 위치를 나타낸 예시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 상세 구성도이다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프는, 방열성 기재층(10)과, 방수성 코팅층(20)과, 방열성 점착층(30)이 상호 적층 형성된 구조로 이루어진다.
방열성 기재층(10)은 본 발명 터치스크린패널용 양면테이프의 중심층을 형성하는 것으로, 방열 및 완충 기능을 목적으로 구성된 페브릭층이 적용된다.
보다 상세하게, 상기 방열성 기재층(10)은 폴리에틸렌(PE) 섬유로부터 직조 및 편조 가공된 다공성 페브릭층(fabric layer)이 적용되는 것으로, 직조 및 편조 가공된 다공성 페브릭층이 적용됨은 수많은 원사들로 하여금 표면적을 확장시켜 열 방출 효율을 증대시키는 효과가 있고, 폴리에틸렌(PE) 섬유를 원사로하여 가공됨은 방열기능 뿐 아니라 적당한 쿠션감을 제공하여 외부 충격의 완충작용에 따른 PCB 회로를 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 방열성 기재층(10)에는 방열효과를 향상시키기 위하여 어느 일 방향으로 관통된 다수의 방열통공(11)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 방열통공(11)은 페브릭층으로 이루어진 방열성 기재층(10)에 후처리 작업으로 미세구멍을 관통 형성할 수도 있으나, 폴리에틸렌(PE) 섬유의 직조 또는 편조 과정에서 방열통공(11)을 형성할 수도 있다.
상기와 같은 방열통공(11)은 100~200 매쉬(mesh) 크기로 이루어짐이 바람직한데, 방열통공(11)의 크기가 상기 조건을 벗어나 너무 작으면 가공성이 좋지 못하고 방열통공(11)의 크기가 상기 조건을 벗어나 너무 크면 고온 환경에서 수축현상이 발생할 수 있고 열전도가 충분히 이루어질 수 없어 방열효율이 저하되기에 좋지 못하다.
상기 방열성 기재층(10)의 전체 두께는 200~350㎛ 범위로 이루어짐이 바람직하다. 이때, 방열성 기재층(10)의 두께가 상기 조건을 벗어나 너무 두꺼우면 부피상의 문제로 전자기기의 기능성 테입으로 사용하기에 적절하지 못하고, 방열성 기재층(10)의 두께가 상기 조건을 벗어나 너무 얇으면 방열효율 등 기능성이 떨어져서 좋지 못하다.
방수성 코팅층(20)은 상기 방열성 기재층(10)의 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되어 수분 침투를 방지한다.
바람직하게, 상기 방수성 코팅층(20)은 폴리우레탄(PU) 소재로 형성되며, 이는 방수 효과와 더불어 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
상기 방수성 코팅층(20)은 방열성 기재층(10)을 폴리우레탄(PU) 액상에 함침시키는 과정을 통해 형성할 수 있으며, 방수성 코팅층(20)의 전체 두께는 300~500㎛ 범위로 이루어짐이 바람직하다. 이때, 방수성 코팅층(20)의 두께가 상기 조건을 벗어나 너무 두꺼우면 열전도를 방해하여 방열기능이 저하될 수 있고 부피상의 문제로 전자기기의 기능성 테입으로 사용하기에 적절하지 못하며, 방수성 코팅층(20)의 두께가 상기 조건을 벗어나 너무 얇으면 가공성이 좋지 않아 생산에 어려움이 있어 좋지 못하다.
방열성 점착층(30)은 상기 한 쌍의 방수성 코팅층(20)에서 외측 방향에 해당하는 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되는 것으로, 전자기기의 PCB 또는 주요 부품에 점착되어 방수 및 방열을 통해 기기를 보호할 수 있도록 한다.
상기 방열성 점착층(30)을 형성하는 조성물은 전체조성물 100중량%에 대하여 점착용바인더(Binder) 30~45중량%, 그라파이트 파우더(Graphite Powder) 25~35중량%, 카본계 충전제(Carbon Filler) 5~15중량%, 솔벤트(Solvent) 10~20중량%, 첨가제 10~20중량%를 포함하는 조성으로 이루어질 수 있다.
점착용바인더(Binder)는 PCB 또는 주요 부품에 점착될 수 있도록 점성을 제공하는 것으로 실리콘계 또는 아크릴계 점착수지 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 2종의 점착수지를 사용할 수 있다. 상기 점착수지는 특별히 한정되는 것은 아니나 황변저항성이 있고 광학적 특성이 우수한 아크릴계 점착수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 고분자 물질에서 낮은 분자량의 물질의 함유량이 많을수록 점착력이 높아지고 반대로 높은 분자량의 물질의 함유량이 많을수록 응집력이 높아지기 때문에 상기 아크릴계 수지의 분산도 PDI(polydispersity index)는 6 내지 10 바람직하게는 5 내지 12로 설계하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴계 수지의 조성은 특별히 한정되지 않지만 아크릴산 에스테르계 모노머를 포함할 수 있고, 아크릴산 에스테르계 모노머는 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, n-옥틸메타크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소노닐아크릴레이트, 이소노닐메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 아크릴 모노머를 사용할 수 있다.
상기 점착용바인더(Binder)는 전체조성물 100중량%에 대하여 30~45중량% 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. 만약 점착용바인더(Binder)가 상기 조성범위를 벗어나 적게 함유되면 점착기능이 저하되어 좋지 못하고, 점착용바인더(Binder)가 상기 조성범위를 벗어나 많이 함유되면 상대적으로 그라파이트 파우더 등 다른 조성물의 함유량이 적어질 수 밖에 없어 방열효율 감소 또는 혼합성 저하 등의 문제점이 발생할 수 있어 좋지 못하다.
그라파이트 파우더(Graphite Powder)는 열전도성이 우수하여 흡수된 열을 빠르게 확산시킴에 따라 전체적인 방열효과를 향상시키기 위해 포함되는 것으로, 금속재 방열분말과 비교시 우수한 방열효과 이외에도 테이프의 표면이 매끄럽게 가공되어 외관에 좋은 영향을 미치고, 이는 테이프 자체의 손상을 방지할 수 있으며, 점착능이 향상되기에 인접한 방수성 코팅층(20)과의 박리를 방지하고 PCB 및 전자부품과의 점착력도 향상시키는 효과가 있다.
상기 그라파이트 파우더(Graphite Powder)는 전체조성물 100중량%에 대하여 25~35중량% 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. 만약 그라파이트 파우더(Graphite Powder)가 상기 조성범위를 벗어나 적게 함유되면 열전도 효율이 좋이 못하고 이에 따른 전체적인 방열효과가 미미하여 바람직하지 못하며, 그라파이트 파우더(Graphite Powder)가 상기 조성범위를 벗어나 많이 함유되면 점착용바인더(Binder)가 상대적으로 적게 함유되어 점착성능이 저하되거나, 생산원가 상승에 따른 가격경쟁력이 좋지 못하여 바람직하지 않다.
또한, 상기 그라파이트 파우더(Graphite Powder)는 입자 직경이 1~10㎛ 범위 내에서 이루어진 것이 바람직한데, 만약 그라파이트 파우더(Graphite Powder)의 입자 크기가 상기 범위를 벗어나 너무 작으면 방열효과가 저하될 수 있기에 좋지 못하고, 그라파이트 파우더(Graphite Powder)의 입자 크기가 상기 범위를 벗어나 너무 크면 표면이 거칠어지저나 점착성능이 저하될 수 있어 좋지 못하다.
카본계 충전제(Carbon Filler)는 바람직하게 카본블랙(Carbon Black)이 적용될 수 있으며, 이는 조성물의 입자 응집현상을 억제시키는 분산효과로 혼합성을 좋게하고 점착용바인더의 점착력을 향상시키며, 그 이외에도 열전도 향상에 따른 방열기능 향상 효과가 있다.
상기 카본계 충전제(Carbon Filler)는 전체조성물 100중량%에 대하여 5~15중량% 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. 만약, 카본계 충전제(Carbon Filler)가 상기 조성범위를 벗어나 적게 함유되면 열전도 효율이 좋이 못하고 이에 따른 전체적인 방열효과가 미미하여 바람직하지 못하며, 카본계 충전제(Carbon Filler)가 상기 조성범위를 벗어나 많이 함유되면 점착용바인더(Binder)가 상대적으로 적게 함유되어 점착성능이 저하되는 등의 문제가 있어 좋지 못하다.
솔벤트(Solvent)는 혼합성 향상을 위해 포함하는 것으로, 상기 솔벤트(Solvent)는 전체조성물 100중량%에 대하여 10~20중량% 범위에서 포함되는 것이 바람직하다. 만약, 솔벤트(Solvent)가 상기 조성범위를 벗어나 적게 함유되면 전체 조성물의 혼합성이 좋지 못하여 균일한 배합이 이루어지지 않고, 솔벤트(Solvent)가 상기 조성범위를 벗어나 많이 함유되면 조성물이 전체적으로 묽어져서 성형성이 좋지 못한 문제점이 발생한다.
첨가제는 가소제를 포함하며 조성물의 가소성 이외에도 성형성, 내열성, 배합성 등 기능 향상을 위해 다양한 기능성 조성물이 함유될 수 있다.
이와 같은 각종 첨가제는 전체조성물 100중량%에 대하여 10~20중량% 범위내에서 포함되는 것이 바람직하다. 만약, 첨가제가 상기 조성범위를 벗어나 적게 함유되면 배합 및 성형 등 첨가제 본연의 효능이 미미하여 좋지 못하고, 첨가제가 상기 조성범위를 벗어나 많이 함유되면 상대적으로 점착용바인더 및 그라파이트 파우더 등 다른 조성물의 함유량이 적게 함유되기에 점착력 및 방열성능이 떨어질 수 있기에 좋지 못하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린패널용 양면테이프의 사용 예시를 나타낸 것이다.
상기와 같이, 본 발명 터치스크린패널용 양면테이프는 PCB의 상부 또는 하부에 점착 고정되어 방수 및 방열 기능을 제공하는 것으로, 도 3의 구성을 예시로 하면 PCB 상부에 먼저 제 1방열성 점착층(31)이 배치되어 PCB에 점착되면서 열전도에 따른 방열 기능을 제공하고, 상기 제 1방열성 점착층(31) 상부에 폴리우레탄 소재의 제 1방수성 코팅층(21)이 적층 배치되어 방수 기능을 제공하며, 상기 제 1방수성 코팅층(21) 상부에는 방열성 기재층(10)이 적층되어 열전도 및 열분산에 따른 탁월한 방열 기능을 제공한다. 또한, 상기 방열성 기재층(10) 상부에는 다시 제 2방수성 코팅층(22)이 적층 배치되어 방수 기능을 제공하고, 상기 제 2방수성 코팅층(22) 상부에는 제 2방열성 점착층(32)이 배치되어 인접한 구성부에 점착되면서 열전도에 따른 방열 기능을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 상기 방열성 기재층(10)에 적용된 섬유는 다공성 페브릭층의 공극에 열전달계수가 높은 소재를 침투시켜 열전도 및 열확산 성능 향상에 따른 방열효율을 극대화할 수 있으며, 이는 금속분말 또는 그라파이트분말과 솔벤트가 혼합된 액상물에 함침 및 건조과정을 통해 금속분말 또는 그라파이트분말이 공극에 침투된 형태의 방열성 기재층(10)을 적용할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다고 할 것이다
10 : 방열성 기재층
11 : 방열통공
20 : 방수성 코팅층
21 : 제 1방수성 코팅층
22 : 제 2방수성 코팅층
30 : 방열성 점착층
31 : 제 1방열성 점착층
32 : 제 2방열성 점착층

Claims (5)

  1. 방열 및 완충 기능을 위해 구성되는 것으로, 폴리에틸렌(PE) 섬유로부터 직조 또는 편조 가공된 다공성 구조의 방열성 기재층(10);
    상기 방열성 기재층(10)의 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되어 수분침투를 방지하고 내충격성을 향상시키는 것으로 폴리우레탄(PU) 소재로 형성되는 방수성 코팅층(20);
    상기 한 쌍의 방수성 코팅층(20)에서 외측 방향에 해당하는 상부면과 하부면에 각각 적층 형성되는 것으로, 실리콘계 또는 아크릴계 점착수지로 이루어지는 점착용바인더(Binder)와 그라파이트 파우더(Graphite Powder)를 포함하는 방열성 점착층(30);
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열 및 방수 기능을 갖는 터치스크린패널용 양면테이프.
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