KR20120003676A - 방열 테이프 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 전자제품에 방열을 목적으로 적용되는 방열 테이프 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 금속기재; 그라파이트 잉크층; 점착층; 및 이형층을 포함하는 방열테이프로서, 상기 그라파이트 잉크층은 금속 기재의 일 면에 형성되고, 상기 점착층은 금속 기재의 타 면에 형성되며, 상기 이형층은 점착층의 타 면에서 점착층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방열테이프 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 방열 테이프는 열전도 및 분산이 수평뿐만 아니라 수직방향으로 진행되므로 열전도율이 우수하여 효과적인 방열이 가능하다.

Description

방열 테이프 및 그 제조 방법{HEAT RADIATION TAPE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 방열 테이프 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 전자 제품의 부품이나 장치, 자동차의 부품이나 장치의 발열 부위를 방열시키기 위한 방열 테이프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 텔레비젼, 비디오, 컴퓨터, 의료 기구, 사무 기계, 통신 장치 등, 최신 전기, 전자용 또는 자동차용의 부품이나 장치는 복잡성이 증가하고 있다. 전자 부품 등이 복잡해질수록 소형화, 고성능화로 인해 점점 면적이 축소되면서 조립되는 전자 부품의 개수는 증가하면서 부품 자체의 형상도 계속해서 소형화되고 있다. 그래서, 각각의 전자 부품에서 발생하는 열이 증가함으로 인해 일어나는 고장이나 불량을 방지하기 위해 발생하는 열을 효과적으로 제거해야 할 필요성이 커지고 있다.
종래의 방열 테이프는 기재를 플라스틱, 종이, 부직포 등을 사용하였고, 이들은 열전도가 낮아서 방열 테이프의 방열 효과가 떨어뜨리는 단점이 있었다.
또한, 종래의 방열 테이프는 그라파이트 부재를 사용하였는데, 열전도성은 우수하나 그라파이트 부재 자체가 시트 형상이었기 때문에 방열 메카니즘을 구성하기 위해 조립할 때에 부서지거나 훼손되는 취급상의 문제가 있었고, 열 확산원리에 의해 열전달이 수평방향으로 이루어져, 방열 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
특히 최근 많이 사용하는 전자제품들은 발열량이 매우 높기 때문에, 발생된 열을 제거하지 못하면 수명이 짧아지거나 제품에 불량이 발생하기 쉽다. 그러므로 방열 효과가 우수한 방열 수단이 필요하였다.
본 발명의 목적은 방열 효과가 우수하고, 점착력도 우수한 방열 테이프 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 금속기재; 그라파이트 잉크층; 점착층; 및 이형층을 포함하는 방열테이프로서, 상기 그라파이트 잉크층은 금속 기재의 일 면에 형성되고, 상기 점착층은 금속 기재의 타 면에 형성되며, 상기 이형층은 점착층의 타 면에서 점착층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방열테이프를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속 기재의 일 면에 그라파이트 잉크층을 형성하는 단계; 상기 금속 기재의 타 면에 열전도성 점착제로 이루어진 점착층을 형성하는 단계; 및 상기 점착층에 이형층이 직접 접하도록 라미네이션하는 단계를 포함하는 방열 테이프의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 방열 테이프에 따르면, 열전도 및 분산이 수평뿐만 아니라 수직방향으로 진행되므로 열전도율이 우수하여 효과적인 방열이 가능하고, 점착력도 우수하다.
따라서, 슬림화된 노트북이나 PC의 CPU 등의 발열 부위, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 표시 장치(LCD), 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 등의 발열부위, 발열 소자가 병렬로 연결되는 PCB나 반도체 메모리 모듈 등의 각종 전자 제품에 본 발명의 방열 테이프를 적용하면 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방열 테이프의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방열 테이프의 구조를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다.
본 발명은 하나의 실시예에서 금속기재(10); 그라파이트 잉크층(20); 점착층(30); 및 이형층(40)을 포함하는 방열테이프로서, 상기 그라파이트 잉크층(20)은 금속 기재(10)의 일 면에 형성되고, 상기 점착층(30)은 금속 기재(10)의 타 면에 형성되며, 상기 이형층(40)은 점착층(30)의 타 면에서 점착층(30)과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방열테이프를 제공한다.
상기 이형층은 점착층의 점착성이 보호되도록 하는 효과가 있으며, 착탈이 자유로운 것으로서 비닐재 필름, 폴리에스터 필름, 이형성 피복물이 코팅된 종이, 천 등과 같은 연성의 재질이 사용될 수 있고, 착탈이 자유로운 재질이면 한정되지 않고, 제작자나 생산자의 선택에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 금속 기재(10)와 그라파이트 잉크층(20) 사이에서 금속 기재(10)와 그라파이트 잉크층(20)과 접하도록 형성되는 프라이머층(50)을 더 포함할 수 있다.
상기 프라이머는 금속 기재와 그라파이트 잉크층 사이의 접착력을 높여주는 효과가 있다. 그래서, 프라이머를 포함하지 않은 본 발명의 방열 테이프보다 프라이머를 사용한 본 발명의 방열 테이프가 견딜 수 있는 층간부착력이 3배~7배 정도 증가함을 확인하였다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 프라이머는 우레탄계, 아크릴계 및 에폭시계로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 금속은 알루미늄, 금, 은, 동, 니켈, 철, 구리, 주석, 아연 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 합금을 사용할 수 있고, 바람직하게는 알루미늄을 사용할 수 있다.
기존의 열전도율이 떨어지는 기재, 예를 들어 기존의 플라스틱, 종이, 부직포 등을 기재로 사용하는 경우에는 발열원에서 전달된 열이 수평으로 발산되어 열을 발열원의 주변으로 퍼뜨리는 원리로 발열 부위의 온도를 낮추었던 것에 비해, 본 발명의 금속 기재를 사용하는 경우에는 발열원에서 전달된 열이 수평뿐만 아니라 수직으로 전달된다. 이러한 수직 열전달 원리는 수평 전달에 비해 훨씬 열 전달 효율이 좋으며, 따라서 방열 효과 또한 우수하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 금속 기재의 두께는 사용제품에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 제한되지는 않는다. 바람직하게는 15~120㎛ 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 60~100㎛ 일 수 있다. 15㎛미만이면 수평열전달효과가 미미하고, 120㎛ 초과인 경우에는 작업성 및 원가부담의 문제가 발생한다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 그라파이트 잉크층은 그라파이트를 포함하는 잉크 조성물로 이루어진 것이다.
이 경우 잉크이기 때문에 금속에 코팅의 방법으로 형성시킬 수 있고, 따라서 두께를 얇게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기존 시트 형상의 그라파이트 방열 부재에서 부서지거나 훼손되는 현상이나, 묻어나오는 현상도 극복되는 이점이 있다.
상기 그라파이트 잉크 조성물은 잉크화 과정에서 압착되면서 그라파이트의 판상 구조가 쪼개져서 부정형 모양의 구조로 섞이게 된다. 기존의 그라파이트 시트에서 수평 방향으로만 열전도성이 좋았던 것에 비해, 본 발명은 그라파이트의 판상 구조가 쪼개짐으로 인해 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 우수한 열전도성을 갖게 된다. 따라서, 금속 기재에 그라파이트 잉크 조성물을 코팅하는 경우 금속 기재를 통해 전달된 열이 그라파이트 잉크층에서 수평 방향과 수직 방향으로 전도되어 우수한 방열 효과를 보이게 된다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 그라파이트 잉크층의 두께는 사용하는 제품에 따라 적절히 조절할 수 있고, 바람직하게는 10~90㎛ 범위의 두께일 수 있다. 더욱 바람직하게는 20~60 ㎛ 범위의 두께일 수 있다. 10㎛ 미만이면 외부 충격에 의한 표면 긁힘 현상에 따라 부분적인 방열 효과의 저하가 있고 90㎛ 초과이면 제조 경비의 상승에 따른 비효율성이 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 그라파이트 잉크층은 표면이 거칠게 형성될 수 있다. 그라파이트 잉크층의 표면은 금속 기재와 접한 면의 타 면이다. 거친 표면은 표면적을 넓히는 효과가 있으므로, 방사율이 높아지므로, 공기 중으로 더 많은 열을 발산시킬 수 있다. 그래서, 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 점착층은 열전도성 점착제로 이루어질 수 있다. 상기 열전도성 점착제는 점착성 수지 및 금속성 필러(filler) 또는 열전도 필러를 포함한 것일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 점착성 수지는 점착성을 갖는 수지이면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 아크릴계 점착제, 우레탄계 점착제 또는 실리콘계 점착제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 아크릴계 점착제를 사용할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 발명의 열전도성 점착제는 방열 도료의 분산효과를 증가시키기 위하여 분산제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 점착제는 점착 특성을 조절하기 위하여 임의의 가교제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 점착제는 본 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 한 광개시제, 안료, 산화 방지제, 광택제, 자외선 안정제, 소포제, 증점제, 가소제, 난연제, 커플링제, 발포제, 또는 고분자 미소중공구 등의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한되지 않는다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 점착층은 바람직하게는 5~60㎛ 범위의 두께이고, 더욱 바람직하게는 10~40㎛ 범위의 두께일 수 있다. 5㎛ 미만인 경우 점착제의 양이 충분치 않아서 점착력이 떨어지고 60㎛ 초과인 경우 점착제가 금속 기재나 그라파이트 잉크에 비해 상대적으로 열 전도성이 낮기 때문에 점착층이 두꺼워지면 방열 효과가 떨어진다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 발명의 방열 테이프는 슬림화된 노트북이나 PC의 CPU 등의 발열 부위, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 표시 장치(LCD), 발광 다이오드(LED) 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 등의 발열부위, 발열 소자가 병렬로 연결되는 PCB나 반도체 메모리 모듈 등의 전자제품의 부품 또는 자동차의 부품 등에 사용할 수 있다. 본 발명의 방열 테이프는 사용 제품에 따라 적당한 크기로 재단하여 사용할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예는, 금속 기재(10)의 일 면에 그라파이트 잉크층(20)을 형성하는 단계; 상기 금속 기재(10)의 타 면에 열전도성 점착제로 이루어진 점착층(30)을 형성하는 단계; 및 상기 점착층(30)에 이형층(40)이 직접 접하도록 라미네이션하는 단계를 포함하는 방열 테이프의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예는, 금속 기재(10)의 일 면에 프라이머층(50)을 형성하는 단계; 상기 프라이머층(50)의 타 면에 그라파이트 잉크층(20)을 형성하는 단계; 상기 금속 기재(10)의 타 면에 열전도성 점착제로 이루어진 점착층(30)을 형성하는 단계; 및 상기 점착층(30)에 이형층(40)이 직접 접하도록 라미네이션하는 단계를 포함하는 방열 테이프의 제조 방법을 제공한다.
상기 방열 테이프의 제조 방법에서 상기 프라이머층(50); 그라파이트 잉크층(20) 및 점착층(30)의 형성은 그라비아(Gravure) 코팅, 마이크로 그라비아(Micro Gravure) 코팅, 키스 그라비아(Kiss Gravure) 코팅, 콤마 나이프(Comma Knife) 코팅, 롤(Roll) 코팅, 스프레이(Spray) 코팅, 메이어 바(Meyer Bar) 코팅, 슬롯 다이(Slot Die) 코팅, 리버스(Reverser) 코팅, 플렉소 방식 및 오프셋(offset) 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용할 수 있고, 바람직하게는 그라비아 코팅 방식을 사용할 수 있다.
상기 방열 테이프의 제조 방법에서 상기 라미네이션 방식은 제한되지는 않으나, 예를 들어 웨트 라미네이션(wet lamination) 또는 논-솔벤트 드라이 라미네이션(non-solvent dry lamination) 방식을 사용하여 형성시킬 수 있다.
본 발명의 방열 테이프는 이와 같은 일련의 공정을 마친 이후, 적당한 크기로 재단하여 사용하거나, 롤 와인더를 이용하여 권취시켜서 보관할 수 있다. 이는 통상적인 방식에 의하여 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
[실험 1] 방열 정도의 측정
열원이 부착되어 있는 알루미늄 샤시로 구성된 바(bar)에 이형층을 제거한 방열 테이프를 부착시켜서 방열 정도를 시험하였다.
80㎛ 두께의 알루미늄 기재의 일 면에 그라파이트 잉크(D-그라폴리머; 다진케미스)를 25㎛ 두께로 그라비아 코팅 기계를 이용하여 그라비아 코팅한 후 알루미늄 기재의 타 면에 점착층을 20㎛ 두께로 그라비아 코팅하였다. 점착층은 아크릴계 수지 50 중량%와 열전도성 필러 50 중량%를 배합하여 제조한 열전도성 점착제를 사용하여 코팅하였다. 이와 같이 제조한 방열 테이프를 바(bar)에 붙이고 1시간 후에 바의 온도를 측정하였다(실시예 1).
80㎛ 두께의 알루미늄 기재의 일 면에 프라이머를 1㎛ 두께로 그라비아 코팅 기계를 이용하여 그라비아 코팅한 후 프라이머 층 위에 그라파이트 잉크(D-그라폴리머, 다진케미스)를 25㎛ 두께로 그라비아 코팅한 후 알루미늄 기재의 타 면에 점착층을 20㎛ 두께로 그라비아 코팅하였다. 점착층은 아크릴계 수지 50중량%와 열전도성 필러 50중량%를 배합하여 제조한 열전도성 점착제를 사용하여 코팅하였다. 이와 같이 제조한 방열 테이프를 바(bar)에 붙이고 1시간 후에 바의 온도를 측정하였다(실시예 2).
종래의 방열 테이프(SPREADERSHIELD, 미국 이-그라프트사 제품) 바에 붙이고 1시간 후에 바의 온도를 측정하였다(비교예 1). 그리고, 그라파이트 잉크만 바에 코팅하고 1시간 후에 바의 온도를 측정하였다(비교예 2). 하기 표 1에 상기 실시예 1, 2와 비교예 1, 2의 결과를 나타내었다.
방열 테이프
부착 전		 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
열원의 온도(℃) 100 71 71 76 65
실시예 1의 방열 테이프는 비교예 1에 비해 온도를 5~6℃ 낮추는 방열 효과를 보였다. 비교예 2의 경우 비교예 1에 비하여 10~11℃ 내려가는 효과가 있으나, 이 경우 코팅이 쉽게 벗겨지거나 점착력이 좋지 않으므로 방열 효과가 지속적이지 않았다.
종래보다 1℃만 차이가 있더라도 방열 테이프를 사용하는 제품의 수명에 큰 영향을 미치므로 5~6℃ 차이가 있으면 매우 성능이 개선되는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10 : 금속 기재
20 : 그라파이트 잉크층
30 : 점착층
40 : 이형층
50 : 프라이머층

Claims (13)

  1. 금속기재; 그라파이트 잉크층; 점착층; 및 이형층을 포함하는 방열테이프로서,
    상기 그라파이트 잉크층은 금속 기재의 일 면에 형성되고,
    상기 점착층은 금속 기재의 타 면에 형성되며,
    상기 이형층은 점착층의 타 면에서 점착층과 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방열테이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기재와 그라파이트 잉크층 사이에서 금속 기재와 그라파이트 잉크층과 접하도록 형성되는 프라이머층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열테이프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 알루미늄, 금, 은, 동, 니켈, 철, 구리, 주석, 아연 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기재의 두께는 15~120㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 그라파이트 잉크층은 그라파이트를 포함하는 잉크 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그라파이트 잉크층의 두께는 10~90㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그라파이트 잉크층은 표면이 거칠게 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 열전도성 점착제로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 점착층의 두께는 5~60㎛인 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 프라이머는 우레탄계, 아크릴계 및 에폭시계로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방열 테이프.
  11. 금속 기재의 일 면에 그라파이트 잉크층을 형성하는 단계;
    상기 금속 기재의 타 면에 열전도성 점착제로 이루어진 점착층을 형성하는 단계; 및
    상기 점착층에 이형층이 직접 접하도록 라미네이션하는 단계를 포함하는 방열 테이프의 제조 방법.
  12. 금속 기재의 일 면에 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층의 타 면에 그라파이트 잉크층을 형성하는 단계;
    상기 금속 기재의 타 면에 열전도성 점착제로 이루어진 점착층을 형성하는 단계; 및
    상기 점착층에 이형층이 직접 접하도록 라미네이션하는 단계를 포함하는 방열 테이프의 제조 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 프라이머층; 그라파이트 잉크층 및 점착층의 형성은 그라비아(Gravure) 코팅, 마이크로 그라비아(Micro Gravure) 코팅, 키스 그라비아(Kiss Gravure) 코팅, 콤마 나이프(Comma Knife) 코팅, 롤(Roll) 코팅, 스프레이(Spray) 코팅, 메이어 바(Meyer Bar) 코팅, 슬롯 다이(Slot Die) 코팅, 리버스(Reverser) 코팅, 플렉소 방식 및 오프셋(offset) 방식으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 사용하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 방열 테이프의 제조 방법.
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