KR102047831B1 - 전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 액체 금속 입자 코팅 시트 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 액체 금속 입자 코팅 시트 부재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 액체 금속 입자 코팅 시트 부재 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 시트 부재는 베이스 기판; 및 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 입자상 액체 금속을 포함하는 액체 금속 코팅층을 포함하는 복합 기능 시트로서, 전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는다.

Description

전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 액체 금속 입자 코팅 시트 부재 및 그 제조 방법{LIQUID METAL PARTICLE COATING SHEET MEMBER HAVING ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING FUNCTION AND HEAT DISSIPATION FUNCTION AND METHOD OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 액체 금속 입자 코팅 시트 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 액체 금속을 입자화시킨 액체 금속 입자 나노 입자의 코팅층을 포함하는 전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 시트 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자 기기는 그 내부의 배선, 단자, 칩 등의 전자 부품에 의해 열이 발생할 수 있다. 전자 부품에 의해 발생한 열은 전자 기기의 수명을 단축시키며, 오작동과 성능 저하를 유발할 수 있다. 특히 다량의 열을 발생시키는 광원을 갖는 표시 장치 등의 경우, 축적된 열은 표시 장치의 표시 품질을 저하시키는 주요한 원인이 되기도 한다.
예를 들어 센서 장치, 표시 장치, 휴대 단말기 장치 등의 전자 기기가 고성능화, 소형화됨에 따라 그 내부의 전자 부품 또한 고집적화되고, 전자 부품의 집적 밀도가 높아짐에 따라 열 밀도 또한 증가하여 발생한 열을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다. 이 중에서도 센서 장치는 주변 환경에 따라 검출 정밀도가 영향을 받을 수 있기 때문에 장치에서 발생하는 열을 제거하는 것은 매우 중요한 문제이다. 이러한 전자 기기에서 발생하는 열을 제거하는 방법으로서, 열을 발생시키는 전자 부품 등에 방열 부재, 예컨대 방열 기능을 갖는 시트 부재를 배치하는 방법을 예시할 수 있다.
한편, IoT 기술 등의 발전에 따라 전자 기기는 외부와 통신 가능한 모듈 구조를 채택하고 있다. 센서 장치 등의 전자 기기는 고주파 신호 내지는 초고주파 신호를 통해 외부의 서버 또는 사용자 단말 등과 통신이 가능할 수 있다. 이 경우 전자파 간섭 또는 전자파 내성 특성을 개선하기 위해서 전자파 차폐를 위한 구조가 필요하다.
미국등록특허 US 9,961,809 B2 (2018.05.01.) 미국공개특허 US 2015-0349230 A1 (2015.12.03.) 미국공개특허 US 2019-0048244 A1 (2019.02.14.) 미국공개특허 US 2019-0168486 A1 (2019.06.06.) 미국공개특허 US 2018-0263145 A1 (2018.09.13.) 미국공개특허 US 2019-0098742 A1 (2019.03.28.) 미국공개특허 US 2014-0154469 A1 (2014.06.05.) 한국등록특허 KR 10-1993313 B1 (2019.06.20.) 한국등록특허 KR 10-1993314 B1 (2019.06.20.)
특허문헌 1(US 9,961,809 B2)은 방열 시트(heat radiation sheet)를 개시한다. 특허문헌 1의 방열 시트는 복수의 지지 부재 및 그 사이에 개재된 접합 부재를 포함하되, 특히 방열층으로서 그래파이트를 이용한 방열 시트를 개시한다. 그러나 특허문헌 1은 결국 종래 열 전도도가 높아 방열 부재로 사용되어 오던 그래파이트를 이용한 발명으로서, 그래파이트 자체의 특성에 의해 방열 시트의 방열 특성에 한계가 있다.
특허문헌 2(US 2015-0349230 A1)는 금속 입자와 세라믹 입자가 결합된 형태의 복합 필러를 이용한 방열 시트를 개시한다. 높은 열 전도도를 갖는 금속 입자와 전기적 절연성을 갖는 세라믹 입자를 일체화시켜 복합 필러를 구성함으로써 방열 시트의 열특성 제어와 내전압 문제를 해결할 수 있음을 교시한다.
그 외에도 특허문헌 3(US 2019-0048244 A1), 특허문헌 4(US 2019-0168486 A1) 등에서 우수한 방열 특성을 갖는 시트 부재를 개발하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.
한편, 특허문헌 5(US 2018-0263145 A1)는 전자파 실드재를 개시한다. 특허문헌 5에 따를 경우 우수한 전자파 실드 특성을 가질 뿐 아니라 성형 가공성이 개선될 수 있음을 교시한다.
특허문헌 6(US 2019-0098742 A1)은 도전성 필러를 포함하는 조성물을 이용한 전자파 차폐 필름을 개시한다. 특히 특허문헌 6은 도전성 필러가 충진된 수지의 인장 영구 변형도를 이용하여 전자파 차폐율을 개선할 수 있음을 교시한다.
그러나 이들 방열 부재 및 전자파 차폐 부재는 각각 우수한 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖는다 하더라도 전자 장치에 적용될 경우, 예컨대 패치형 센서 장치 등의 두께 및 부피 증가를 초래한다. 이는 센서 장치의 비용 상승을 야기할 수 있다.
이러한 관점에서 특허문헌 7(US 2014-0154469 A1)은 방열 특성과 전자파 흡수 특성을 모두 갖는 필름 부재를 개시한다. 특허문헌 7은 금속 박막과 탄소 나노 튜브 박층을 이용하여 복합 기능을 갖는 필름 부재를 제조할 수 있음을 교시한다. 그러나 탄소 나노 튜브가 갖는 한계에 의해 충분한 전자파 흡수 특성을 가지기 어려운 실정이다.
이에 본 발명의 발명자들은 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖는 복합 기능 시트의 연구 개발 필요성에 착안하여, 액체 금속(liquid metal)을 이용함으로써 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 모두 향상시킬 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
액체 금속은 상온에서 액체 상태를 유지하는 금속성 물질을 의미한다. 액체 금속은 그 조성에 따라 다양한 물성을 나타낼 수 있어 많은 활용성이 기대된다. 예를 들어 특허문헌 8(KR 10-1993313 B1) 및 특허문헌 9(KR 10-1993314 B1)는 각각 상온에서 액체 상태를 갖는 액체 금속을 이용하여 유연성을 갖는 도전성 패턴을 형성하고, 나아가 수동 소자와 필터 소자를 제조할 수 있음을 교시한다.
즉, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 우수한 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖는 복합 기능 시트를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 우수한 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖는 복합 기능 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기능 시트는, 전자파 차폐 기능 및 방열 기능을 갖는 복합 기능 시트로서, 베이스 기판; 및 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 입자상 액체 금속을 포함하는 액체 금속 코팅층을 포함한다.
상기 액체 금속 코팅층의 열 전도도는 10.0W/mK 이상일 수 있다.
또, 상기 액체 금속 코팅층의 전자파 차폐도는 40dB 이상일 수 있다.
상기 액체 금속 코팅층은, 고분자 수지 및 상기 수지 내에 균일하게 분산된 제1 액체 금속 입자로서, 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 제1 액체 금속 입자를 포함할 수 있다.
또, 상기 액체 금속 코팅층은, 상기 수지 내에 균일하게 분산된 고체 금속 입자로서, 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 갖는 고체 금속 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 복합 기능 시트는 상기 액체 금속 코팅층 상에 배치된 절연성 보호층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 기판의 두께는 상기 액체 금속 코팅층과 상기 보호층의 두께의 합 보다 클 수 있다.
또한, 상기 액체 금속 코팅층은, 상기 베이스 기판 측으로 갈수록 폭이 감소하는 경사를 갖는 관통홀을 가질 수 있다.
상기 보호층은 부분적으로 상기 관통홀 내에 삽입 배치될 수 있다.
상기 수지는 실리콘계 수지를 포함하고, 상기 수지의 25℃에서의 탄성률은 15MPa 이상 35MPa 이하일 수 있다.
상기 액체 금속 코팅층은, 고분자 연속상 및 상기 연속상 내에 분산된 액체 금속 입자로서, 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 액체 금속 입자를 포함하는 제1 액체 금속 코팅층, 및 고분자 연속상 및 상기 연속상 내에 분산된 액체 금속 입자로서, 100nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 갖는 액체 금속 입자를 포함하는 제2 액체 금속 코팅층을 포함할 수 있다.
또, 상기 제1 액체 금속 코팅층은 상기 수지 내에 균일하게 분산된 고체 금속 입자를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 액체 금속 코팅층은 고체 상태의 금속 입자를 불포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 액체 금속 코팅층 상면의 표면 조도는 상기 제2 액체 금속 코팅층 상면의 표면 조도 보다 클 수 있다.
상기 복합 기능 시트는 부분적으로 벤딩되어 굴곡진 표면에 부착되도록 구성될 수 있다.
여기서, 복합 기능 시트가 볼록한 표면에 부착될 경우, 상기 제1 액체 금속 코팅층이 상기 표면과 상기 제2 액체 금속 코팅층 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
또는, 복합 기능 시트가 오목한 표면에 부착될 경우, 상기 제2 액체 금속 코팅층이 상기 표면과 상기 제1 액체 금속 코팅층 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기능 시트의 제조 방법은 알코올 용액에 액체 금속을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 초음파 처리하여 액체 금속 입자의 분산액을 형성하고, 상기 분산액을 슬러리와 상등액으로 분리하는 단계; 상기 슬러리를 회수 및 건조하여 20㎛ 이하의 평균 입도를 갖는 제1 액체 금속 입자를 준비하는 단계; 및 상기 제1 액체 금속 입자를 고분자 수지에 혼합하고 베이스 기판 상에 코팅하여 제1 액체 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 복합 기능 시트의 제조 방법은, 상기 상등액을 회수 및 건조하여 100nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 갖는 제2 액체 금속 입자를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또, 상기 복합 기능 시트의 제조 방법은 상기 제2 액체 금속 입자를 고분자 수지에 혼합하고 상기 제1 액체 금속 코팅층 상에 코팅하여 제2 액체 금속 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합 기능 시트의 제조 방법은 상기 알코올 용액에 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 갖는 고체 금속 입자를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 슬러리 및 상기 제1 액체 금속 코팅층은 상기 고체 금속 입자를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 우수한 열 전도도를 가져 방열 특성을 나타냄과 동시에 전자파 차폐 특성을 갖는 복합 기능 시트 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기능 시트의 단면도이다.
도 2는 도 1의 액체 금속 입자를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트의 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 복합 기능 시트의 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 금속 입자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9 내지 도 11은 도 8의 액체 금속 입자의 제조 방법을 순서대로 나타낸 모식도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기능 시트의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', '상(on)', '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서, '시트(sheet)', '필름(film)', '판', '플레이트(plate)' 등의 용어는 서로 동일한 의미로 혼용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)의 단면도이다. 도 2는 도 1의 액체 금속 입자(210b)를 나타낸 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)는 베이스 기판(101) 및 액체 금속 코팅층(210)을 포함한다.
베이스 기판(101)은 액체 금속 코팅층(210)이 배치되기 위한 공간을 제공할 수 있다. 베이스 기판(101)은 액체 금속 코팅층(210)을 안정적으로 지지할 수 있으면 그 재료는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 유연성(flexibility), 신축성(stretchability), 폴더블(foldable) 및/또는 롤러블(rollable) 특성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 구체적인 예를 들어, 베이스 기판(101)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn) 또는 철(Fe) 등의 금속 재질일 수 있다. 다른 예를 들어, 베이스 기판(101)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리올레핀(PO) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 에폭시계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등의 합성 수지 재질일 수도 있다. 이 경우 베이스 기판(101)은 소정의 유연성을 가지고 휘어질 수 있다.
액체 금속 코팅층(210)은 베이스 기판(101) 상에 배치될 수 있다. 액체 금속 코팅층(210)은 입자상 액체 금속을 포함하는 코팅층일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액체 금속 코팅층(210)은 고분자 수지(210a) 및 고분자 수지(210a) 내에 대략 균일하게 분산된 액체 금속 입자(210b)를 포함할 수 있다.
고분자 수지(210a)는 액체 금속 코팅층(210)의 매트릭스(matrix) 또는 연속상(continuous phase)를 구성할 수 있다. 고분자 수지(210a)는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 또, 고분자 수지(210a)는 내부에 분산된 액체 금속 입자(210b)에 대한 분산성이 우수하고 액체 금속 입자(210b)를 보호할 수 있도록 소정의 탄성과 함께 우수한 강도를 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 관점에서 고분자 수지(210a)의 재료는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 실리콘계 수지(silicone-based polymer), 에폭시계 수지(epoxy-based polymer), 메타크릴레이트계 수지(methacrylate-based polymer), 아크릴레이트계 수지(acrylate-based polymer), 우레탄계 수지(urethane-based polymer), 폴리에스테르계 수지(polyester-based polymer), 또는 폴리올레핀계 수지(polyolefin-based polymer) 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 고분자 수지(210a)는 경화 후의 25℃에서의 탄성률(영률, Young's modulus)이 약 15MPa 이상, 또는 약 16MPa 이상, 또는 약 17MPa 이상, 또는 약 18MPa 이상, 또는 약 19MPa 이상, 또는 약 20MPa 이상일 수 있다. 고분자 수지(210a)의 탄성률이 15MPa 미만일 경우 복합 기능 시트(11)에 충분한 플렉서블 특성을 부여하기 어렵다. 즉, 고분자 수지(210a)의 탄성률이 15MPa 미만일 경우 액체 금속 코팅층(210)에 크랙이 발생할 수 있다. 특히 내부에 분산된 액체 금속 입자(210b)를 포함함으로써 액체 금속 입자(210b)와 고분자 수지(210a)의 경계면은 외부 충격에 취약할 수 있고, 이 같은 관점에서 고분자 수지(210a)의 탄성률은 적어도 15MPa 이상인 것이 바람직하다.
또, 고분자 수지(210a)의 경화 후 25℃에서의 탄성률의 상한은 약 35MPa, 또는 약 34MPa, 또는 약 33MPa, 또는 약 32MPa, 또는 약 31MPa, 또는 약 30MPa일 수 있다. 고분자 수지(210a)의 탄성이 지나치게 클 경우 외부 충격에 의해 액체 금속 입자(210b)가 영향을 받을 수 있다. 액체 금속 입자(210b)가 파괴되지 않고 온전한 상태를 유지하기 위해서는 고분자 수지(210a)가 적정 수준의 강성을 갖는 것이 바람직하다. 이 같은 관점에서 고분자 수지(210a)의 탄성률은 35MPa 이하일 수 있다.
액체 금속 입자(210b)는 액체 금속 코팅층(210)의 분산상(disperse phase)을 구성할 수 있다. 액체 금속 입자(210b)는 입자 상을 갖는 액체 금속-산화물을 의미할 수 있다. 액체 금속 입자(210b)는 표면의 산화막(OL)에 의해 내부의 액체 금속(LM)이 캡슐레이션된 상태일 수 있다. 즉, 액체 금속 입자(210b)는 중앙부에 상온에서 액체 상태를 유지하는 액체 금속 액적(droplet)(LM)이 위치하고, 상기 액적(LM)을 둘러싸는 산화막(OL)이 형성된 상태의 금속 산화물 입자일 수 있다.
내부의 액적(LM)을 형성하는 액체 금속은 상온에서 액체 상태를 유지하며 전기적 전도성을 가질 수 있다. 즉, 액적(LM)을 포함하는 액체 금속 입자(210b)는 금속 재료로서의 특성을 가지며 우수한 열 전도도를 가져 액체 금속 코팅층(210)은 수직 방향 및 수평 방향으로의 열 전도도가 우수하다. 따라서 액체 금속 코팅층(210)을 포함하는 복합 기능 시트(11)는 방열 부재로 기능할 수 있다.
상기 액체 금속은 갈륨(Ga) 및 인듐(In)을 포함하는 복합 조성의 액체 금속일 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다른 실시예에서 액체 금속은 갈륨의 단일 조성으로 이루어지거나, 갈륨, 인듐 및 주석(Sn)을 포함하는 복합 조성으로 이루어지거나, 또는 갈륨, 인듐, 주석 및 아연(Zn)을 포함하는 복합 조성으로 이루어질 수도 있다.
산화막(OL)은 액적(LM)을 둘러싸는 형태일 수 있다. 산화막(OL)은 액적(LM)을 이루는 액체 금속 중 어느 하나 이상의 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 산화막(OL)은 갈륨산화물(Ga2O3) 등을 포함할 수 있다. 산화막(OL)은 비금속 무기 재료로서의 특성을 가지며 우수한 전자파 차폐 기능을 가질 수 있다. 따라서 액체 금속 코팅층(210)은 그것을 투과하는 방향, 예컨대 수직 방향으로 우수한 전자파 차폐 특성을 가질 수 있다. 따라서 액체 금속 코팅층(210)을 포함하는 복합 기능 시트(11)는 전자파 차폐 부재로 기능할 수 있다.
산화막(OL)에 의해 액체 금속 입자(210b)는 입자 상을 안정적으로 유지할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 액체 금속 입자(210b)의 크기 제어를 통해 액체 금속 코팅층(210) 및 복합 기능 시트(11)의 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 제어할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
예시적인 실시예에서, 액체 금속 입자(210b)는 약 10㎛ 내지 20㎛ 범위, 또는 약 11㎛ 내지 19㎛ 범위, 또는 약 12㎛ 내지 18㎛ 범위, 또는 약 13㎛ 내지 17㎛ 범위의 평균 입도를 가질 수 있다. 액체 금속 입자(210b)의 크기가 너무 작으면, 예컨대 액체 금속 입자(210b)의 평균 입도가 10㎛ 미만일 경우 액체 금속 코팅층(210)에 충분한 방열 특성을 부여할 수 없다. 또, 액체 금속 입자(210b)의 평균 입도가 10㎛ 미만이면 액체 금속 입자(210b) 간에 응집 현상이 발생하여 균일한 특성을 부여하기 곤란한 문제가 있다.
또, 액체 금속 입자(210b)의 크기가 너무 크면, 예컨대 액체 금속 입자(210b)의 평균 입도가 20㎛ 초과일 경우 액체 금속 코팅층(210)에 충분한 전자파 차폐 특성을 부여할 수 없다. 또한 액체 금속 입자(210b)의 평균 입도가 20㎛ 초과, 또는 약 50㎛ 초과일 경우 상온에서 부분적으로 액체 상태를 갖는 액체 금속 입자(210b)의 강도가 떨어지고, 작은 충격에 의해 액체 금속 입자(210b)가 파괴 내지는 액체화될 수 있는 문제가 있다. 더욱이 액체 금속 입자(210b)의 크기가 너무 크면 고분자 수지(210a) 내에서 액체 금속 입자(210b)가 대략 균일하게 분산된 상태를 유지하지 못하고 상분리 현상이 발생할 수 있다. 나아가 액체 금속 입자(210b)가 20㎛ 초과의 큰 크기를 가질 경우 액체 금속 코팅층(210)의 두께를 제어하기 어려울 수 있다.
액체 금속 입자(210b)는 액체 금속 코팅층(210)의 중량, 예를 들어 액체 금속 입자(210b)와 고분자 수지(210a)의 중량에 대해 약 40 중량% 내지 70 중량%, 또는 약 50 중량% 내지 60 중량%의 범위로 포함될 수 있다. 액체 금속 입자(210b)의 중량비가 너무 작으면 충분한 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖지 못할 수 있다. 반면, 액체 금속 입자(210b)의 중량비가 너무 크면 액체 금속 입자(210b)의 뭉침 현상이 발생하고 외부 충격에 의해 액체 금속 입자(210b)가 파괴되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히, 액체 금속 입자(210b)의 중량비가 증가함에 따라 고분자 수지(210a) 내에서 액체 금속 입자(210b)가 안정적으로 분산된 상태를 유지하지 못하고 상분리 현상이 발생하는 문제가 현저하게 커질 수 있다. 본 실시예에 따른 액체 금속 입자(210b)는 안정적인 분산상 상태를 유지할 수 있도록 상대적으로 높지 않은 함량의 액체 금속 입자(210b)를 포함함에도 불구하고 액체 금속 입자(210b)의 크기 제어를 통해 우수한 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 갖는 복합 기능 시트(11)를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 액체 금속 코팅층(210) 및/또는 복합 기능 시트(11)는 두께 방향, 즉 적층 방향(도면상 수직 방향)으로의 열 전도도가 약 10.0W/mK 이상, 또는 약 12.0W/mK 이상, 또는 약 14.0W/mK 이상 이상, 또는 약 16.0W/mK 이상, 또는 약 18.0W/mK 이상, 또는 약 20.0W/mK 이상일 수 있다. 앞서서 설명한 것과 같이 액체 금속 코팅층(210)의 열 전도도는 액체 금속 입자(210b)의 크기 및 분산도에 영향을 받을 수 있다. 본 실시예에 따른 액체 금속 코팅층(210)은 내부에 금속성 재료로서의 특성을 갖는 액적(LM)을 갖는 액체 금속 입자(210b)를 포함하되, 균일한 분산 상태를 유지함과 동시에 안정적인 구조를 갖도록 구성하여 높은 열 전도도를 가지고 방열 부재로서 활용될 수 있다.
또, 액체 금속 코팅층(210) 및/또는 복합 기능 시트(11)는 두께 방향으로의 3GHz 내지 10GHz의 주파수에 대한 전자파 차폐도가 약 40dB 이상, 또는 약 45dB 이상, 또는 약 50dB 이상일 수 있다. 앞서서 설명한 것과 같이 액체 금속 코팅층(210)의 전자파 차폐도는 액체 금속 입자(210b)의 크기 및 분산도에 영향을 받을 수 있다. 본 실시예에 따른 액체 금속 코팅층(210)은 무기 재료로서의 특성을 가지고 외부 표면에 형성된 산화막(OL)을 갖는 액체 금속 입자(210b)를 포함하되, 균일한 분산 상태를 유지함과 동시에 안정적인 구조를 갖도록 구성하여 높은 전자파 차폐도를 가지고 전자파 차폐 부재로서 활용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 액체 금속 코팅층(210) 상에는 보호층(301)이 더 배치될 수 있다. 보호층(301)은 전기적 절연성을 가질 수 있다. 보호층(301)은 액체 금속 코팅층(210) 내 액체 금속 입자(210b)가 소정의 전기적 전도성을 가질 수 있기 때문에 액체 금속 코팅층(210)을 보호하는 역할을 한다. 또, 외부 충격에 의해 액체 금속 입자(210b)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(301)의 재료는 특별히 제한되지 않으나, 고분자 수지(210a)와 동일하거나 상이한 재료를 이용할 수 있다.
본 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)는 평면 상에 배치되어 사용되거나, 또는 굴곡진 곡면 상에 배치되어 복합 기능 시트(11) 또한 적어도 부분적으로 벤딩된 상태를 가질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 복합 기능 시트(11)가 볼록한 표면 상에 배치될 경우, 복합 기능 시트(11)는 베이스 기판(101)이 액체 금속 코팅층(210)에 비해 상기 대상 표면에 인접하도록 배치될 수 있다. 다른 예시로서, 복합 기능 시트(11)가 오목한 표면 상에 배치될 경우, 복합 기능 시트(11)는 액체 금속 코팅층(210)이 베이스 기판(101)에 비해 상기 대상 표면에 인접하도록 배치될 수 있다. 상기와 같이 배치할 경우 액체 금속 입자(210b)가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또, 베이스 기판(101)의 두께(T1)는 액체 금속 코팅층(210)과 보호층(301)의 두께의 합(T2) 보다 클 수 있다. 전술한 것과 같이 복합 기능 시트(11)는 벤딩된 상태를 유지할 수 있고, 복합 기능 시트(11)의 적층 방향 중 어느 레벨에 최대 스트레스 라인이 위치할 수 있다. 만일 상기 최대 스트레스 라인이 액체 금속 코팅층(210) 내에 위치할 경우 상기 스트레스에 의해 액체 금속 입자(210b)에 직접적인 손상이 발생할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)는 베이스 기판(101)의 두께(T1)를 액체 금속 코팅층(210)과 보호층(301)의 두께의 합(T2) 보다 크게 구성하여, 상기 최대 스트레스 라인을 베이스 기판(101) 내부에 위치하도록 할 수 있고, 복합 기능 시트(11)의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
액체 금속 코팅층(210)과 보호층(301)의 두께의 합(T2)은 액체 금속 코팅층(210)과 보호층(301) 중 하나 이상의 두께 제어를 통해 달성할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 액체 금속 코팅층(210)은 약 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 액체 금속 입자(210b)를 사용하여 액체 금속 코팅층(210)의 두께를 균일하게 제어하기에 용이하며, 상대적으로 박막 형태로 구성하기 용이한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 다만 앞서 설명한 일 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)와 동일하거나 실질적으로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트(12)의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(12)는 액체 금속 코팅층(220) 내부에 분산된 고체 금속 입자(220c)를 더 포함하는 점이 도 1 등의 실시예에 따른 복합 기능 시트(11)와 상이한 점이다.
고체 금속 입자(220c)는 액체 금속 입자(220b)와 마찬가지로 액체 금속 코팅층(220)의 분산상을 구성할 수 있다. 고체 금속 입자(220c)는 고분자 수지(220a) 내에 대략 균일하게 분산된 상태일 수 있다.
고체 금속 입자(220c)는 상온에서 고체 상태를 갖는 입자상의 금속 물질을 의미한다. 고체 금속 입자(220c)는 액체 금속 입자(220b)와 함께 액체 금속 코팅층(220) 및 복합 기능 시트(12)의 열 전도도를 더욱 개선하는 기능을 수행할 수 있다. 고체 금속 입자(220c)의 재료는 특별히 제한되지 않으나, 열 전도도의 측면에서 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 또는 질화물 등을 이용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 고체 금속 입자(220c)의 평균 입도는 액체 금속 입자(220b)의 평균 입도 보다 작을 수 있다. 구체적인 예시로서, 고체 금속 입자(220c)는 약 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 가질 수 있다. 후술할 바와 같이 고체 금속 입자(220c)는 액체 금속 입자(220b)를 제조하는 과정에서 투입될 수 있다. 고체 금속 입자(220c)가 상기와 같은 입도 범위를 가질 경우 액체 금속 입자(220b)의 크기 제어가 용이하게 이루어질 수 있다. 또, 고체 금속 입자(220c)의 평균 입도가 액체 금속 입자(220b)의 평균 입도 보다 작도록 구성하여 액체 금속 입자(220b)의 분산성을 저해하지 않을 수 있다.
고체 금속 입자(220c)는 액체 금속 코팅층(220)의 중량, 예를 들어 액체 금속 입자(220b)와 고분자 수지(220a) 및 고체 금속 입자(220c)의 중량에 대해 약 1 중량% 내지 10 중량%, 또는 약 3 중량% 내지 5 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
베이스 기판(101) 및 보호층(301)에 대해서는 상술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트(13)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(13)는 액체 금속 코팅층(230)의 상면(230d)이 소정의 표면 조도를 갖는 점이 도 3의 실시예에 따른 복합 기능 시트(12)와 상이한 점이다.
액체 금속 코팅층(230)은 제1 면(예컨대, 도면상 상면)(230d)과 제2 면(예컨대, 도면상 하면)(230e)을 가질 수 있다. 제1 면(230d)은 보호층(301)과 맞닿고 제2 면(230e)은 베이스 기판(101)과 맞닿을 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 제1 면(230d)의 표면 조도는 제2 면(230e)의 표면 조도 보다 클 수 있다. 제1 면(230d)의 표면 조도는 고분자 수지(230a) 내부에 분산된 액체 금속 입자(230b) 및/또는 고체 금속 입자(230c)에 의해 야기된 것일 수 있다. 예를 들어, 액체 금속 입자(230b)는 부분적으로 액체 금속 코팅층(230)의 제1 면(230d)의 기준면 보다 상측으로 돌출된 상태이고, 액체 금속 입자(230b)에 의해 제1 면(230d)에는 돌출 형상이 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 액체 금속 코팅층(230)의 제1 면(230d)은 소정의 표면 조도를 가지고 이를 통해 보호층(301)과 맞닿는 표면적이 증가할 수 있다. 따라서 액체 금속 코팅층(230) 및 복합 기능 시트(13)의 방열 특성이 보다 개선될 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이 액체 금속 입자(230b)가 약 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖게 함으로써 액체 금속 코팅층(230)의 두께 제어가 용이하다. 또한 액체 금속 입자(230b)가 상대적으로 작은 크기를 갖기 때문에, 액체 금속 입자(230b)가 고분자 수지(230a)에 둘러싸이지 않고 돌출되는 등의 불량 없이, 고분자 수지(230a)가 액체 금속 입자(230b)를 둘러싸는 상태를 유지하며 제1 면(230d) 측으로 돌출되도록 할 수 있다.
베이스 기판(101) 및 보호층(301)에 대해서는 상술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트(14)의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(14)는 액체 금속 코팅층(240)이 하나 이상의 관통홀(H)을 갖는 점이 도 4의 실시예에 따른 복합 기능 시트(13)와 상이한 점이다.
관통홀(H)은 액체 금속 코팅층(240)을 적어도 부분적으로 관통할 수 있다. 보호층(304)은 관통홀(H) 내부에 삽입되어 경화될 수 있다. 또, 관통홀(H)은 베이스 기판(101)을 부분적으로 노출할 수 있다. 이에 따라 보호층(304)은 적어도 부분적으로 베이스 기판(101)과 맞닿을 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적인 실시예에서, 관통홀(H)은 보호층(304) 측에서 베이스 기판(101) 측으로 갈수록 폭이 점차 감소하는 경사를 가질 수 있다. 즉, 관통홀(H)의 폭은 상부에서 하부로 갈수록 감소할 수 있다. 관통홀(H)의 내측벽이 경사를 갖도록 형성하여, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 베이스 기판(101) 상에 액체 금속 코팅층(240)을 형성하고 난 후 보호층(304)을 형성하는 경우, 보호층(304)이 관통홀(H) 내에 삽입되는 것을 용이하게 할 수 있다. 만일 관통홀(H)의 하부의 폭이 더 크고 상부의 폭이 더 작을 경우 보호층(304)이 관통홀(H) 내에 온전히 삽입되지 못하는 미충진 불량이 발생할 수 있다.
또, 전술한 것과 같이, 복합 기능 시트(14)가 볼록한 표면 상에 배치될 경우, 복합 기능 시트(14)는 베이스 기판(101)이 액체 금속 코팅층(240)에 비해 상기 대상 표면에 인접하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 액체 금속 코팅층(240)이 관통홀(H)을 가지되, 관통홀(H)의 폭이 상부(즉, 대상 표면에 먼 쪽)에서 하부(즉, 대상 표면에 가까운 쪽) 보다 크기 때문에 벤딩 응력 내지는 벤딩 스트레스가 분산되도록 유도할 수 있다. 이를 통해 액체 금속 코팅층(240)에 가해지는 벤딩 응력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트(15)의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(15)의 액체 금속 코팅층(250)은 제1 액체 금속 코팅층(251) 및 제2 액체 금속 코팅층(252)을 포함하는 점이 도 4의 실시예에 따른 복합 기능 시트(13)와 상이한 점이다.
예시적인 실시예에서, 액체 금속 코팅층(250)은 상호 적층된 제1 액체 금속 코팅층(251) 및 제2 액체 금속 코팅층(252)을 포함할 수 있다. 제1 액체 금속 코팅층(251) 및 제2 액체 금속 코팅층(252)은 서로 직접 맞닿을 수 있다.
제1 액체 금속 코팅층(251)은 제1 고분자 수지(251a) 및 제1 고분자 수지(251a) 내에 대략 균일하게 분산된 제1 액체 금속 입자(251b)를 포함하고, 제1 고분자 수지(251a) 내에 대략 균일하게 분산된 고체 금속 입자(251c)를 더 포함할 수 있다.
제1 고분자 수지(251a)는 내부에 분산된 제1 액체 금속 입자(251b) 및 고체 금속 입자(251c)에 대한 분산성이 우수한 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 제1 고분자 수지(251a)는 경화 후의 25℃에서의 탄성률이 약 15MPa 이상 35MPa 이하일 수 있다. 제1 고분자 수지(251a)는 앞서 설명한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
제1 액체 금속 입자(251b)는 입자 상을 갖는 액체 금속-산화물을 의미할 수 있다. 제1 액체 금속 입자(251b)는 표면의 산화막에 의해 내부의 액체 금속이 캡슐레이션된 상태일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 액체 금속 입자(251b)는 약 10㎛ 내지 20㎛ 범위, 또는 약 11㎛ 내지 19㎛ 범위, 또는 약 12㎛ 내지 18㎛ 범위, 또는 약 13㎛ 내지 17㎛ 범위의 평균 입도를 가질 수 있다. 제1 액체 금속 입자(251b)는 제1 액체 금속 코팅층(251)의 중량에 대해 약 40 중량% 내지 70 중량%, 또는 약 50 중량% 내지 60 중량%의 범위로 포함될 수 있다. 제1 액체 금속 입자(251b)에 대해서는 앞서 설명한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다. 몇몇 실시예에서, 제1 액체 금속 코팅층(251)의 상면은 제1 액체 금속 입자(251b)에 의해 돌출되거나, 내지는 표면 조도가 형성된 상태일 수 있다.
고체 금속 입자(251c)는 상온에서 고체 상태를 갖는 입자상의 금속 물질을 의미한다. 고체 금속 입자(251c)의 재료는 특별히 제한되지 않으나, 열 전도도의 측면에서 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 또는 질화물 등을 이용할 수 있다. 고체 금속 입자(251c)는 약 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 가질 수 있다.
한편, 제2 액체 금속 코팅층(252)은 제2 고분자 수지(252a) 및 제2 고분자 수지(252a) 내에 대략 균일하게 분산된 제2 액체 금속 입자(252b)를 포함할 수 있다. 제2 고분자 수지(252a)는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 제2 고분자 수지(252a)는 제1 고분자 수지(251a)와 동일하거나 상이한 재료로 이루어질 수 있다.
제2 액체 금속 입자(252b)는 제1 액체 금속 입자(251b)에 비해 작은 평균 입도를 가질 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코팅층(251) 내 액체 금속 입자들의 평균 입도는 제2 액체 금속 코팅층(252) 내 액체 금속 입자들의 평균 입도 보다 클 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 액체 금속 입자(252b)는 약 100nm 내지 300nm 범위, 또는 약 200nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 가질 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 제1 액체 금속 코팅층(251)은 제1 액체 금속 입자(251b)의 크기 및 분산도에 의해 우수한 열 전도도와 전자파 차폐 특성을 가질 수 있다. 제2 액체 금속 코팅층(252)은 제1 액체 금속 코팅층(251)에 더하여 전자파 차폐 특성을 보강할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(15)는 액체 금속 입자의 입도 조절을 통해 우수한 분산성을 가지기 때문에, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 별도의 첨가제 등 없이도 높은 중량비로 액체 금속 입자를 분산시킬 수 있다. 또, 액체 금속 입자의 입도 조절을 통해 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 모두 갖는 복합 기능 시트(15)를 제공할 수 있다. 또한 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 후술할 바와 같이 액체 금속 입자의 분산액을 제조하고 이들의 상등액과 슬러리를 이용하여 액체 금속 입자를 수득할 경우, 제1 액체 금속 코팅층(251)과 제2 액체 금속 코팅층(252)이 상이한 크기를 갖는 액체 금속 입자를 포함하도록 함으로써 액체 금속 입자의 분산액으로부터 수득할 수 있는 액체 금속 입자의 수율을 증가시키고 버려지는 액체 금속 입자를 최소화할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 액체 금속 코팅층(252)의 상면의 표면 조도는 제1 액체 금속 코팅층(251)의 상면의 표면 조도 보다 작을 수 있다. 제1 액체 금속 코팅층(251)과 제2 액체 금속 코팅층(252)의 표면 조도 차이는 제1 액체 금속 입자(251b) 및 제2 액체 금속 입자(252b)의 크기에 의해 야기된 것일 수 있다.
비제한적인 예시로서, 제2 액체 금속 코팅층(252)은 제2 액체 금속 입자(252b) 외 추가적인 금속성 물질, 예컨대 고체 금속 입자 등을 불포함할 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(15)는 평면 상에 배치되어 사용되거나, 또는 굴곡진 곡면 상에 배치되어 복합 기능 시트(15) 또한 적어도 부분적으로 벤딩된 상태를 가질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 복합 기능 시트(15)가 볼록한 표면 상에 배치될 경우, 복합 기능 시트(15)는 베이스 기판(105)이 제1 액체 금속 코팅층(251) 및 제2 액체 금속 코팅층(252)에 비해 상기 대상 표면에 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코팅층(251)이 상기 대상 표면과 제2 액체 금속 코팅층(252) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 다른 예시로서, 복합 기능 시트(15)가 오목한 표면 상에 배치될 경우, 복합 기능 시트(15)는 액체 금속 코팅층(250)이 베이스 기판(105)에 비해 상기 대상 표면에 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 액체 금속 코팅층(252)이 상기 대상 표면과 제1 액체 금속 코팅층(251) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이 제1 액체 금속 코팅층(251)과 제2 액체 금속 코팅층(252) 내의 액체 금속 입자는 평균 입도가 상이하고, 예를 들어, 제1 액체 금속 코팅층(251)이 벤딩에 의해 야기되는 벤딩 스트레스에 더 취약할 수 있다. 따라서 상기와 같이 배치하여 제1 액체 금속 입자(251b)가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또, 베이스 기판(105)과 제1 액체 금속 코팅층(251)의 두께의 합(T3)은 제2 액체 금속 코팅층(252)과 보호층(305)의 두께의 합(T4) 보다 작을 수 있다. 전술한 것과 같이 복합 기능 시트(15)가 벤딩된 상태를 유지할 경우 최대 스트레스 라인이 형성될 수 있다. 이 때, 최대 스트레스 라인이 제1 액체 금속 코팅층(251)이 아닌 제2 액체 금속 코팅층(252) 내부에 위치하도록 구성할 수 있다. 이를 통해 상대적으로 손상에 취약한 제1 액체 금속 입자(251b)가 벤딩 스트레스를 받지 않도록 하여 복합 기능 시트(15)의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 실시예에서, 베이스 기판(105)의 두께는 제1 액체 금속 코팅층(251), 제2 액체 금속 코팅층(252) 및 보호층(305)의 두께의 합 보다 클 수도 있다. 이를 통해 최대 스트레스 라인이 베이스 기판(105) 내부에 위치하도록 구성할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 기능 시트(16)의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 기능 시트(16)는 액체 금속 코팅층(260)이 제1 액체 금속 코팅층(261) 및 제2 액체 금속 코팅층(262)을 포함하되, 액체 금속 코팅층(260)이 하나 이상의 관통홀(H)을 갖는 점이 도 6의 실시예에 따른 복합 기능 시트(15)와 상이한 점이다.
관통홀(H)은 제1 액체 금속 코팅층(261) 및 제2 액체 금속 코팅층(262)을 적어도 부분적으로 관통할 수 있다. 보호층(305)은 관통홀(H) 내부에 삽입되어 경화될 수 있다. 또, 관통홀(H)은 베이스 기판(105)을 부분적으로 노출할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 관통홀(H)은 보호층(305) 측에서 베이스 기판(105) 측으로 갈수록 폭이 점차 감소하는 경사를 가질 수 있다. 이를 통해 보호층(305)이 관통홀(H) 내에 온전히 삽입되지 못하는 미충진 불량을 억제하고, 벤딩 응력 내지는 벤딩 스트레스가 분산되도록 유도할 수 있다.
제1 액체 금속 코팅층(261)이 제1 고분자 수지(261a), 제1 액체 금속 입자(261b) 및 고체 금속 입자(261c)를 포함하고, 제2 액체 금속 코팅층(262)이 제2 고분자 수지(262a) 및 제2 액체 금속 입자(262b)를 포함함은 앞서 설명한 바와 같으므로 중복되는 설명은 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 액체 금속 입자의 제조 방법 및 복합 기능 시트의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 금속 입자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 9 내지 도 11은 도 8의 액체 금속 입자의 제조 방법을 순서대로 나타낸 모식도들이다.
우선 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 액체 금속 입자의 제조 방법은 액체 금속과 알코올 용액을 혼합하는 단계(S110) 및 혼합액을 초음파 처리하여 액체 금속 입자를 형성하는 단계(S130)를 포함한다.
또, 액체 금속 입자의 분산액에서 상등액을 회수하고(S141), 상등액을 건조하고(S142), 상대적으로 작은 크기를 갖는 액체 금속 입자를 수득하는 단계(S143)를 더 포함할 수 있다.
또한, 액체 금속 입자의 분산액에서 슬러리를 회수하고(S151), 슬러리를 건조하고(S152), 상대적으로 큰 크기를 갖는 액체 금속 입자를 수득하는 단계(S153)를 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 액체 금속 입자의 제조 방법은 액체 금속 입자를 형성하는 단계(S130) 전에, 알코올 용액에 고체 금속 입자를 혼합하는 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 도 8은 알코올 용액에 액체 금속을 혼합하는 단계(S110)가 알코올 용액에 고체 금속 입자를 혼합하는 단계(S120) 보다 먼저 수행되는 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서, 각 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 9를 더 참조하면, 알코올 용액(410)에 액체 금속(420)을 혼합한다(S110). 또, 고체 금속 입자(430)를 더 혼합할 수도 있다(S120).
알코올 용액(410)의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 메탄올 또는 에탄올 등을 이용할 수 있다. 알코올 용액(410)에 액체 금속(420)을 혼합한 최초 상태에서 액체 금속(420)은 분산되지 않고 덩어리 상태를 유지할 수 있다. 액체 금속(420)은 갈륨(Ga) 및 인듐(In)을 포함하는 복합 조성의 액체 금속일 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 다른 실시예에서 액체 금속은 갈륨의 단일 조성으로 이루어지거나, 갈륨, 인듐 및 주석(Sn)을 포함하는 복합 조성으로 이루어지거나, 또는 갈륨, 인듐, 주석 및 아연(Zn)을 포함하는 복합 조성으로 이루어질 수도 있다.
고체 금속 입자(430)는 상온에서 고체 상태를 갖는 금속 입자일 수 있다. 고체 금속 입자(430)의 재료는 특별히 제한되지 않으나, 열 전도도의 측면에서 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 은(Ag), 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물 또는 질화물 등을 이용할 수 있다. 고체 금속 입자(430)는 추후 초음파 처리하는 단계(S130)에서 액체 금속(420)에 전달되는 에너지를 증가시킬 수 있다. 이를 통해 액체 금속 입자를 형성하는 과정에 있어 액체 금속 입자의 입도 제어가 가능할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 고체 금속 입자(430)의 평균 입도는 약 100nm 내지 400nm, 또는 약 250nm 내지 300nm일 수 있다.
즉, 고체 금속 입자(430)를 더 혼합한 경우 그렇지 않은 경우에 비해 균일한 입도를 갖는 액체 금속 입자, 즉 액체 금속-산화물 입자를 형성할 수 있다. 따라서 버려지거나, 재활용이 필요한 액체 금속 입자가 형성되는 양을 최소화할 수 있다. 이 같은 측면에서 고체 금속 입자(430)의 평균 입도는 약 100nm 내지 400nm인 것이 바람직하다.
이어서 도 10을 더 참조하면, 알코올 용액, 액체 금속 및 고체 금속 입자(430)의 혼합물을 초음파 처리하여 액체 금속의 금속 산화물 입자(510, 520)를 형성한다(S130). 액체 금속 입자(510, 520)는 표면의 산화막에 의해 내부의 액체 금속이 액체 상태를 유지하며 캡슐레이션된 액체 금속-산화물 입자일 수 있다. 형성된 액체 금속 입자(510, 520)는 제1 크기를 갖는 제1 액체 금속 입자(510) 및 제1 크기 보다 작은 크기의 제2 크기를 갖는 제2 액체 금속 입자(520)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 액체 금속 입자(510)와 제2 액체 금속 입자(520)를 포함하는 전체 액체 금속 입자(510, 520)의 평균 입도는 약 100nm 내지 60㎛, 또는 약 100nm 내지 50㎛, 또는 약 100nm 내지 30㎛ 범위에 있을 수 있다.
이어서 도 11을 더 참조하면, 액체 금속 입자(510, 520) 및 고체 금속 입자(430)의 분산액을 슬러리(610) 및 상등액(620)으로 분리하여 상등액(620)을 회수하고(S141), 슬러리(610)를 회수한다(S151). 예를 들어, 분산액을 침전시켜 침전되는 슬러리(610)와 부유하는 상등액(620)으로 분리할 수 있다. 또는, 원심분리 등의 방법을 통해 슬러리(610)와 상등액(620)을 분리할 수도 있다.
침전된 슬러리(610)는 상대적으로 큰 제1 크기를 갖는 제1 액체 금속 입자(510) 및 고체 금속 입자(430)를 포함할 수 있다. 슬러리(610)의 제1 액체 금속 입자(510)의 평균 입도는 약 5㎛ 내지 60㎛의 범위, 또는 약 8㎛ 내지 50㎛의 범위, 또는 약 10㎛ 내지 30㎛의 범위에 있을 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서, 용어 '슬러리(slurry)'는 고농도의 유동성이 적은 액체 상태의 현탁물을 의미한다. 슬러리(610)는 후술할 상등액(620)과 육안으로 구별될 수 있을 정도로 침전된 상태를 가질 수 있다.
부유하는 상등액(620)은 상대적으로 작은 제2 크기를 갖는 제2 액체 금속 입자(520)를 포함할 수 있다. 비제한적인 예시로, 상등액(620)은 고체 금속 입자를 불포함할 수 있다. 상등액(620)의 제2 액체 금속 입자(520)의 평균 입도는 약 100nm 내지 4㎛의 범위, 또는 약 100nm 내지 3㎛의 범위, 또는 약 100nm 내지 2㎛의 범위, 또는 약 100nm 내지 1㎛의 범위에 있을 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도면으로 표현하지 않았으나, 분리된 상등액(620)과 슬러리(610) 중에서, 상등액(620) 만을 추출하여 상등액(620)과 슬러리(610)를 완전히 분리 및 회수할 수 있다.
또, 상등액(620)을 건조하여 건조된 분말 형태의 제2 액체 금속 입자(520)만을 수득하고(S142), 나아가 제2 액체 금속 입자(520)를 필터링하여 약 100nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 갖는 제2 액체 금속 입자(520)를 수득할 수 있다(S143). 비제한적인 예시로, 대략 300nm 크기의 메쉬를 이용하여 300nm를 초과하는 입자상 물질을 제거할 수 있다.
또한, 슬러리(610)를 건조하여 건조된 분말 형태의 제1 액체 금속 입자(510) 및 고체 금속 입자(430)만을 수득하고(S152), 나아가 제1 액체 금속 입자(510) 및 고체 금속 입자(430)를 필터링하여 약 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 제1 액체 금속 입자(510) 및 약 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 갖는 고체 금속 입자(430)를 수득할 수 있다(S153). 비제한적인 예시로, 대략 20㎛ 크기의 메쉬를 이용하여 20㎛를 초과하는 입자상 물질을 제거할 수 있다.
이어서 도 12를 더 참조하면, 전술한 과정을 통해 제1 액체 금속 입자(510)와 제2 액체 금속 입자(520)를 준비하고(S100), 제1 액체 금속 입자(510) 및 제2 액체 금속 입자(520)를 각각 고분자 수지, 예를 들어 실리콘계 수지에 혼합 분산한다(S200).
그리고 제1 액체 금속 입자(510)의 혼합액을 베이스 기판 상에 코팅 또는 도포하여 제1 액체 금속 코팅층을 형성한다(S300). 또, 제2 액체 금속 입자(520)의 혼합액을 제1 액체 금속 코팅층 상에 코팅 또는 도포하여 제2 액체 금속 코팅층을 형성할 수 있다(S400).
몇몇 실시예에서, 제1 액체 금속 코팅층 및 제2 액체 금속 코팅층에 관통홀을 형성하고(S500), 제2 액체 금속 코팅층 상에 보호층을 형성할 수 있다(S600).
본 실시예에 따른 액체 금속 입자의 제조 방법 및 복합 기능 시트의 제조 방법에 따르면, 초음파 처리를 통해 액체 금속 입자를 제조하되, 액체 금속 입자의 크기 제어를 통해 방열 특성과 전자파 차폐 특성을 모두 가지고, 나아가 액체 금속 입자의 손상을 최소화하여 강건한 구조를 갖는 복합 기능 시트를 제조할 수 있다.
또, 고체 금속 입자(430)를 이용하여 액체 금속 입자의 크기 제어가 용이하며, 액체 금속 입자의 분산액 중에서 버려지거나, 또는 재활용하여야 하는 액체 금속 입자를 최소화할 수 있다. 즉, 액체 금속 입자의 수율을 증가시키고, 한번의 초음파 처리를 통해 제조된 다양한 입도의 액체 금속 입자를 모두 활용할 수 있는 장점이 있다.
이하에서, 실험예를 더 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
[제조예 1: 액체 금속 입자의 제조]
[제조예 1-1]
갈륨-인듐 액체 금속을 준비하였다. 액체 금속은 전체 중량을 기준으로 갈륨 약 75 중량%, 인듐 약 24 중량%를 포함하는 조성의 액체 금속을 이용하였다(시그마알드리치). 그리고 액체 금속 2g을 10mL의 에탄올에 투입하였다. 또 0.5㎛ 이하의 크기를 갖는 티타늄 입자/티타늄산화물 입자 0.3g을 더 혼합하였다. 그리고 초음파 프로브를 이용하여 액체 금속-산화물의 분산액을 제조하였다.
[제조예 1-2]
제조예 1-1에 따라 액체 금속-산화물의 분산액을 준비하고, 그 다음 약 10분간 원심분리하여 침전된 슬러리와 부유하는 상등액으로 분리하고, 상등액만을 추출하였다. 슬러리와 상등액은 각각 상온에서 72시간 동안 건조되었다. 완전히 건조된 슬러리 내 분말은 대략 2㎛ 이상 60㎛ 이하의 입도를 가졌다. 또, 완전히 건조된 상등액 내 분말은 대략 0.1㎛ 이상 3㎛ 이하의 입도를 가졌다.
[비교예 1: 액체 금속 입자의 제조]
[비교예 1-1]
갈륨-인듐 액체 금속을 준비하였다. 액체 금속은 전체 중량을 기준으로 갈륨 약 75 중량%, 인듐 약 24 중량%를 포함하는 조성의 액체 금속을 이용하였다. 그리고 액체 금속 2g을 10mL의 에탄올에 투입하였다. 그리고 초음파 프로브를 이용하여 액체 금속-산화물의 분산액을 제조하였다. 즉, 티타늄 입자를 혼합하지 않은 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 액체 금속-산화물의 분산액을 제조하였다.
[비교예 1-2]
비교예 1-1에 따라 액체 금속-산화물의 분산액을 준비하고, 그 다음 약 10분간 원심분리하여 슬러리와 상등액으로 분리하고, 상등액만을 추출하였다. 비교예 1에 따른 상등액은 제조예 1에 따른 상등액 보다 불투명한 것을 확인할 수 있었다. 그리고 슬러리와 상등액은 각각 상온에서 72시간 동안 건조되었다. 완전히 건조된 슬러리 내 분말은 대략 2㎛ 이상 800㎛ 이하의 입도를 가졌다. 또, 완전히 건조된 상등액 내 분말은 대략 0.1㎛ 이상 3㎛ 이하의 입도를 가졌다.
[제조예 2: 시트 부재의 제조]
[제조예 2-1]
제조예 1-2에서 수득한 슬러리 분말을 20㎛ 크기의 메쉬로 필터링하고, 20㎛ 이하의 크기를 갖는 필터링된 분말을 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산(PDMS) 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다. 분말과 실리콘 수지의 중량비는 4:6이었다. 또, 실리콘 수지의 탄성률은 약 19MPa 내지 20MPa이었다.
[제조예 2-2]
제조예 1-2에서 수득한 상등액 분말을 300nm 크기의 메쉬로 필터링하고, 300nm 이하의 크기를 갖는 필터링된 분말을 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 제조예 2-1에서 제조된 필름 상에 0.04mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[제조예 2-3]
고체 금속 입자의 유무에 의한 영향을 확인하기 위하여, 제조예 1-2에서 수득한 슬러리 분말을 20㎛ 크기의 메쉬로 필터링하고, 20㎛ 이하의 크기를 갖는 분말을 걸러내었다. 그리고 10㎛ 크기의 메쉬로 다시 필터링하여 10㎛ 이상의 크기를 갖는 분말을 걸러내었다. 대략 10㎛ 내지 20㎛ 크기를 갖는 필터링된 분말을 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2: 시트 부재의 제조]
[비교예 2-1]
제조예 1-2에서 수득한 슬러리 분말을 필터링하지 않고, 그대로 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2-2]
제조예 1-2에서 수득한 상등액 분말을 필터링하지 않고, 그대로 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2-3]
제조예 1-2를 수행하지 않고, 제조예 1-1에서 수득한 액체 금속-분산액을 상온에서 96시간 건조하여 준비된 액체 금속 입자 분말을 그대로 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2-4]
비교예 1-2에서 수득한 슬러리 분말을 필터링하지 않고, 그대로 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2-5]
비교예 1-2에서 수득한 상등액 분말을 필터링하지 않고, 그대로 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다.
[비교예 2-6]
액체 금속 입자의 크기에 따른 영향을 확인하기 위하여, 제조예 1-2에서 수득한 상등액 분말을 300nm 크기의 메쉬로 필터링하고, 300nm 이하의 크기를 갖는 필터링된 분말을 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 몇 경화하였다. 즉, 300nm 이하의 크기의 액체 금속 입자를 곧바로 베이스 상에 도포한 점이 제조예 2-2와 상이하다.
[비교예 2-7]
액체 금속 입자의 크기에 따른 영향을 확인하기 위하여, 제조예 1-2에서 수득한 슬러리 분말을 20㎛ 크기의 메쉬로 필터링하고, 20㎛ 이상의 크기를 갖는 필터링된 분말을 열경화성 실리콘 수지에 첨가 및 충분히 혼합한 후 폴리디메틸실록산 베이스 상에 0.05mm 두께로 도포 및 경화하였다. 즉, 대략 20㎛ 내지 60㎛ 입도의 액체 금속 입자를 이용하였다.
[비교예 2-8]
고분자 수지에 따른 영향을 확인하기 위하여, 고분자 수지로 실리콘 수지 대신에 폴리에틸렌 수지를 이용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 폴리에틸렌 수지의 탄성률은 약 700MPa이었다.
제조예 2 및 비교예 2에서 준비된 시트 부재에 사용된 액체 금속 입자의 입도는 하기 표 1과 같다.
1층 2층
제조예 2-1 약 2~20㎛ -
제조예 2-2 약 2~20㎛ 약 0.1~0.3㎛
제조예 2-3 약 10~20㎛ -
비교예 2-1 약 2~60㎛ -
비교예 2-2 약 0.1~3㎛ -
비교예 2-3 약 0.1~60㎛ -
비교예 2-4 약 2~800㎛ -
비교예 2-5 약 0.1~3㎛ -
비교예 2-6 약 0.1~0.3㎛ -
비교예 2-7 약 20~60㎛ -
비교예 2-8 약 2~20㎛ -
[실험예 1: 열 전도도의 측정]
제조예 2 및 비교예 2에서 준비된 시트 부재들을 각각 20×40mm2 크기로 재단하였다. 그리고 이들을 일면과 타면 측으로 100회 벤딩하였다. 그리고 시트 부재의 수직 방향의 열 전도도를 측정하였다. 열 전도도의 측정은 LFA 447 나노플래시를 이용하였다.
[실험예 2: 전자파 차폐도의 측정]
제조예 2 및 비교예 2에서 준비된 시트 부재들을 각각 20×40mm2 크기로 재단하였다. 그리고 이들을 일면과 타면 측으로 100회 벤딩하였다. 그리고 ASTM D4935에 따라 3.5GHz 주파수에 대한 전자파 차폐도를 평가하였다.
그리고 실험예 1 및 실험예 2의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
열 전도도 (W/mK) 전자파 차폐도 (dB)
제조예 2-1 13.7 40.5
제조예 2-2 14.2 43.3
제조예 2-3 12.3 41.6
비교예 2-1 13.0 23.0
비교예 2-2 3.2 31.5
비교예 2-3 5.6 24.9
비교예 2-4 4.3 7.6
비교예 2-5 2.7 32.5
비교예 2-6 2.1 10.1
비교예 2-7 15.7 18.4
비교예 2-8 7.7 12.0
제조예 2-1 내지 제조예 2-3에 따른 시트 부재는 우수한 열 전도도와 함께 40dB 이상의 전자파 차폐도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
비교예 2-1 및 비교예 2-7에 따른 시트 부재는 상대적으로 양호한 열 전도도를 가지나, 전자파 차폐도가 제조예들에 비해 불량한 것을 확인할 수 있다. 이는 비교예 2-1 및 비교예 2-7에 따른 액체 금속 입자의 크기가 상대적으로 크기 때문일 수 있다.
또, 비교예 2-2, 비교예 2-3 및 비교예 2-5에 따른 시트 부재는 상대적으로 양호한 전자파 차폐도를 가지나, 열 전도도가 제조예들에 비해 불량한 것을 확인할 수 있다. 이는 비교예 2-2, 비교예 2-3 및 비교예 2-5에 따른 액체 금속 입자의 크기가 상대적으로 작기 때문일 수 있다.
비교예 2-4, 비교예 2-6 및 비교예 2-8에 따른 시트 부재는 열 전도도와 전자파 차폐도가 모두 불량한 것을 확인할 수 있다. 특히 비교예 2-8의 경우 제조예 2-1과 동일한 액체 금속을 이용하였음에도 불구하고 열 전도도와 전자파 차폐도가 불량한 것을 알 수 있다. 비교예 2-8의 경우 시트 부재의 구조적 안정성 확인을 위해 벤딩을 수행하는 과정에서 내부의 액체 금속 입자가 액체화가 많이 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 베이스 기판
210: 액체 금속 코팅층
210a: 고분자 수지
210b: 액체 금속 입자
301: 보호층

Claims (15)

  1. 베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 입자상 액체 금속을 포함하는 액체 금속 코팅층을 포함하되,
    전자파 차폐도는 40dB 이상인,
    시트 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 금속 코팅층의 열 전도도는 10.0W/mK 이상인 시트 부재.
  3. 삭제
  4. 베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 입자상 액체 금속을 포함하는 액체 금속 코팅층을 포함하되,
    상기 액체 금속 코팅층은,
    고분자 수지 및 상기 수지 내에 균일하게 분산된 제1 액체 금속 입자로서, 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 제1 액체 금속 입자를 포함하는 복합 기능 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체 금속 코팅층은, 상기 수지 내에 균일하게 분산된 고체 금속 입자로서, 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 갖는 고체 금속 입자를 더 포함하는 복합 기능 시트.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 액체 금속 코팅층 상에 배치된 절연성 보호층을 더 포함하되,
    상기 베이스 기판의 두께는 상기 액체 금속 코팅층과 상기 보호층의 두께의 합 보다 큰 복합 기능 시트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액체 금속 코팅층은, 상기 베이스 기판 측으로 갈수록 폭이 감소하는 경사를 갖는 관통홀을 가지고,
    상기 보호층은 부분적으로 상기 관통홀 내에 삽입 배치되는 복합 기능 시트.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 수지는 실리콘계 수지를 포함하고,
    상기 수지의 25℃에서의 탄성률은 15MPa 이상 35MPa 이하인 복합 기능 시트.
  9. 베이스 기판; 및
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 입자상 액체 금속을 포함하는 액체 금속 코팅층을 포함하되,
    상기 액체 금속 코팅층은,
    고분자 연속상 및 상기 연속상 내에 분산된 액체 금속 입자로서, 10㎛ 내지 20㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 액체 금속 입자를 포함하는 제1 액체 금속 코팅층, 및
    고분자 연속상 및 상기 연속상 내에 분산된 액체 금속 입자로서, 100nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 갖는 액체 금속 입자를 포함하는 제2 액체 금속 코팅층을 포함하는 복합 기능 시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 액체 금속 코팅층은 상기 고분자 연속상 내에 균일하게 분산된 고체 금속 입자를 더 포함하되, 상기 제2 액체 금속 코팅층은 고체 상태의 금속 입자를 불포함하는, 복합 기능 시트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 액체 금속 코팅층 상면의 표면 조도는 상기 제2 액체 금속 코팅층 상면의 표면 조도 보다 큰 복합 기능 시트.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복합 기능 시트는 부분적으로 벤딩되어 굴곡진 표면에 부착되도록 구성되고,
    볼록한 표면에 부착될 경우, 상기 제1 액체 금속 코팅층이 상기 표면과 상기 제2 액체 금속 코팅층 사이에 위치하도록 배치되고,
    오목한 표면에 부착될 경우, 상기 제2 액체 금속 코팅층이 상기 표면과 상기 제1 액체 금속 코팅층 사이에 위치하도록 배치되는 복합 기능 시트.
  13. 알코올 용액에 액체 금속을 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 초음파 처리하여 액체 금속 입자의 분산액을 형성하고, 상기 분산액을 슬러리와 상등액으로 분리하는 단계;
    상기 슬러리를 회수 및 건조하여 20㎛ 이하의 평균 입도를 갖는 제1 액체 금속 입자를 준비하는 단계; 및
    상기 제1 액체 금속 입자를 고분자 수지에 혼합하고 베이스 기판 상에 코팅하여 제1 액체 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 복합 기능 시트의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상등액을 회수 및 건조하여 100nm 내지 300nm 범위의 평균 입도를 갖는 제2 액체 금속 입자를 준비하는 단계; 및
    상기 제2 액체 금속 입자를 고분자 수지에 혼합하고 상기 제1 액체 금속 코팅층 상에 코팅하여 제2 액체 금속 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 복합 기능 시트의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 알코올 용액에 100nm 내지 500nm 범위의 평균 입도를 갖는 고체 금속 입자를 혼합하는 단계를 더 포함하되,
    상기 슬러리 및 상기 제1 액체 금속 코팅층은 상기 고체 금속 입자를 더 포함하는, 복합 기능 시트의 제조 방법.
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