WO2024111717A1 - 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a composite sheet with excellent thermal and electrical conductivity that reduces thermal resistance by controlling the hardness of a carbon-based coating layer. More specifically, it relates to a composite sheet that reduces thermal resistance by controlling the hardness of a conductive layer containing a carbon-based compound and a polymer binder. It relates to a composite sheet with excellent thermal and electrical conductivity that reduces .
- the purpose of the present invention is to provide a composite sheet with excellent thermal and electrical conductivity that satisfies sufficient hardness and low thermal resistance by reducing thermal resistance through controlling the hardness of the carbon-based coating layer.
- a composite sheet with excellent thermal conductivity and electrical conductivity which is an embodiment of the present invention, includes a base material; A primer layer formed on at least one side of the substrate; and a conductive layer formed on the primer layer and including a carbon-based compound and a polymer binder, wherein Shore A hardness is in the range of 50 to 95 Shore A.
- the polymer binder is characterized in that it contains a base material, a curing agent, and a filler.
- the weight ratio of the base material and the curing agent is characterized in that it is 1:0.6 to 1.2.
- the main agent is a compound containing a vinyl group
- the curing agent is a compound containing a hydrogen group, and crosslinking occurs when the vinyl group of the main agent reacts with the hydrogen group of the curing agent.
- the weight ratio of the carbon-based compound and the polymer binder is characterized in that 1:0.2 to 30.
- the carbon-based compound is characterized in that its maximum diameter is 0.01 to 100 ⁇ m.
- the carbon-based compound is one or more selected from the group consisting of graphite, carbon nanotubes (CNT), graphene, graphene oxide, carbon fiber and fullerene, carbon, nanocarbon, and carbon black. It is characterized by including.
- the polymer binder is characterized in that it is at least one selected from the group consisting of thermosetting silicone rubber compounds, one-component thermosetting silicone binders, two-component thermosetting silicone binders, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, and urea-based resins.
- the conductive layer is characterized in that it has a thickness of 5 to 450 ⁇ m.
- the conductive layer is characterized by an average density of 1.0 to 5.0 g/cc.
- the conductive layer is characterized by a porosity of 5% or less.
- the thermal resistance of the composite sheet is characterized in that it ranges from 0.8 to 1.3 K/W.
- the ratio of (shore A hardness)/(thermal resistance) of the composite sheet is characterized in that it ranges from 50 to 90 (shore A)/(K/W).
- the process yield can be reduced by reducing thermal resistance through controlling the hardness of the carbon-based coating layer by varying the ratio of the base material and the curing agent.
- a composite sheet with excellent thermal conductivity and electrical conductivity which is an embodiment of the present invention, includes a base material; A primer layer formed on at least one side of the substrate; and a conductive layer formed on the primer layer and including a carbon-based compound and a polymer binder.
- the shore A hardness of the composite sheet of the present invention is preferably 50 to 95 shore A, more preferably 75 to 95 shore A, and most preferably 80 to 95 shore A. Additionally, the thermal resistance of the composite sheet is preferably 0.8 to 1.3 K/W, and more preferably 1.0 to 1.2 K/W. Additionally, the wear resistance of the composite sheet is preferably 2 to 3%, and preferably 2 to 2.7%. If it is less than the above range, the contact interface thermal resistance will be lowered, but workability such as surface staining and scratches will deteriorate during work, and if it is greater than the above range, the contact interface thermal resistance will increase and the thermal resistance will increase, which is not desirable. .
- (Shore A hardness)/(thermal resistance) of the composite sheet can be used in the range of 50 to 90 (shore A)/(K/W). More preferably, (Shore A hardness)/(heat resistance) can be 58 to 86 (shore A)/(K/W), and most preferably 78 to 86 (shore A)/(K/W). . In the above range, heat resistance and workability characteristics without increased yield can be obtained.
- a conductive layer is formed on the primer layer, and the conductive layer includes a carbon-based compound and a polymer binder.
- the carbon-based compound is a material that has thermal and electrical conductivity
- the polymer binder is a material that helps the bonding force between the carbon-based compounds or between the conductive layer and the primer layer.
- the composite sheet has excellent thermal and electrical conductivity as it contains a carbon-based compound having thermal and electrical conductivity, so when the composite sheet is used as a heat dissipation material for various electrical and electronic processing equipment, including semiconductor processing equipment, it is possible to quickly It has the advantage of solving local heat concentration problems by enabling heat transfer and preventing electromagnetic instability such as charging by plasma.
- the conductive layer includes a carbon-based compound and a polymer binder, and the weight ratio of the carbon-based compound and the polymer binder is preferably 1:0.2 to 30, more preferably 1:0.5 to 15, and most preferably 1:1 to 2. It can be. If the weight ratio of the carbon-based compound and the polymer binder is less than 1:0.2, the adhesion between the polymer binder and the primer layer may decrease, causing delamination, and the filler may form on the surface due to the binder's inability to hold the carbon-based compound. It may smear, and if it exceeds 1:30, the polymer binder content may be too high and thermal and electrical conductivity may be lowered.
- the maximum particle diameter of the carbon-based compound is not particularly limited, but in order to prevent the thickness of the conductive layer from becoming too thick and to make the thickness of the conductive layer uniform, the maximum particle diameter of the carbon-based compound is preferably 0.01 to 0.01. 100 ⁇ m can be used, more preferably 0.1 to 70 ⁇ m, and most preferably 0.5 to 50 ⁇ m.
- Carbon-based compounds included in the conductive layer include carbon black, graphite, carbon nanotubes (CNT), graphene, graphene oxide, carbon fiber and fullerene, carbon, nanocarbon, and carbon black. It may include one or more selected from the group consisting of.
- the conductive layer can exhibit high conductivity characteristics not only in the vertical direction but also in the horizontal direction on one side of the conductive layer.
- the carbon-based compound included in the conductive layer may include graphite. These individual particles of graphite may have a flake form, have a maximum diameter of 0.01 to 100 ⁇ m, and have a density of 1.5 to 3.0 g/cm3.
- polymer binder It is preferable to use a material with excellent conductivity and shock absorption properties as the polymer binder.
- materials that can be used as such polymer binders include one or more selected from the group consisting of thermosetting silicone rubber compounds, one-component thermosetting silicone binders, two-component thermosetting silicone binders, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, and urea resins. These materials can be used, but due to their excellent adhesive strength, there is no need to provide a separate adhesive layer, which simplifies work fixation and reduces the production cost of the final product.
- the polymer binder is characterized in that it contains a base material, a curing agent, and a filler. Additionally, it may further contain additives such as adhesion agents, coupling agents, and pigments.
- the weight ratio of the base material and the curing agent of the present invention can be 1:0.6 to 1.2, and more preferably 1:0.9 to 1.2.
- the main agent is a compound containing a vinyl group
- the curing agent may be a compound containing a hydrogen group.
- the compound represented by Formula 1 can be used as the main agent
- the compound represented by Formula 2 can be used as the curing agent.
- n1 is an integer from 10 to 150
- n2 is an integer from 10 to 150
- the vinyl group of the above-mentioned subject and the hydrogen group of the curing agent react with heat or light to cause crosslinking and increase hardness.
- the bonding reaction between the vinyl group of the compound represented by Formula 1 and the hydrogen group of the compound represented by Formula 2 can be represented by Formula 3.
- n1 is an integer from 10 to 150
- n2 is an integer from 10 to 150
- the composite sheet of the present invention can have excellent properties in terms of thermal conductivity and workability by including a compound represented by Formula 3 by reacting the compound represented by Formula 1 with the compound represented by Formula 2.
- the conductive layer included in the composite sheet of the above embodiment may have an average density of 1.0 to 5.0 g/cc. If the average density of the conductive layer is less than 1.0 g/cc, thermal and electrical conductivity may be reduced, and if it exceeds 5.0 g/cc, the strength of the coating film may be reduced and the flexibility of the composite sheet may be reduced.
- the porosity of the conductive layer may be 5.0% or less. If the porosity of the conductive layer exceeds 5.0%, the coating film strength, thermal conductivity, and electrical conductivity may decrease.
- the conductive layer thickness may be preferably 5 to 400 ⁇ m, more preferably 10 to 300 ⁇ m, and most preferably 80 to 150 ⁇ m. If the thickness of the conductive layer is less than 5 ⁇ m, the bearing capacity of the composite sheet may be reduced due to the conductive layer being too thin. If it exceeds 400 ⁇ m, the flexibility of the composite sheet may decrease and thermal and electrical conductivity may decrease due to the inclusion of an excessively thick conductive layer.
- a primer layer was applied on aluminum with a thickness of 40 ⁇ m as a base material, and a conductive coating composition was coated on it to form a conductive layer, thereby producing a composite sheet with a total thickness of 152 ⁇ m.
- Shore hardness (Shore A) was measured under the condition of a total specimen thickness of 1 mm, heat resistance measurement conditions were measured at 1,100 kPa with a DynTIMS equipment, and wear resistance measurement conditions were measured at 50 rpm/500 cycles with a Taber wear tester CS-10 wheel. Measured.
- Filler 1 used natural graphite powder with an average particle size (D50) of 10 ⁇ m
- Filler 2 used spherical aluminum oxide (Al2O3) powder with an average particle size (D50) of 10 ⁇ m
- Filler 3 had an average particle size (D50) of 10 ⁇ m.
- Nickel-coated copper powder with a thickness of 10 ⁇ m was used.
- a compound represented by Formula 1 (n1 is 135) was used as the main agent, and a compound represented by Formula 2 (n2 was 84) was used as a curing agent.
- the additives were epoxy silane-based adhesion agent, methyl silane-based coupling agent, and carbon black pigment mixed in a weight ratio of 1:1:0.5. In the composite sheets of Examples and Comparative Examples, other conditions were the same and the conductive layer conditions were varied.
- Table 1 is a table showing shore hardness (A), heat resistance (B), wear resistance, and the ratio of shore hardness and heat resistance (A/B) when the ratio of base material and hardener is different.
- Examples 1 to 6 exhibit superior properties in terms of shore hardness, heat resistance, and wear resistance compared to Comparative Examples 1 to 3.
- Table 2 is a table showing shore hardness (A), thermal resistance (B), wear resistance, and ratio of shore hardness and thermal resistance (A/B) when the ratio of base material and hardener is varied at various conductive layer densities. am.
- Table 3 is a table showing shore hardness (A), heat resistance (B), wear resistance, and the ratio of shore hardness and heat resistance (A/B) when the ratio of base material and hardener is varied at various porosity.
- Examples 10 to 12 exhibit superior properties in terms of shore hardness, heat resistance, and wear resistance compared to Comparative Examples 10 to 15.
- the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those skilled in the art will be able to form other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. You will be able to understand that this can be implemented. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
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Abstract
본 발명은 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열 및 전기전도성 복합시트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탄소계 화합물과 고분자 바인더가 포함된 전도층의 경도를 제어하여 열저항을 감소시킨 열 및 전기전도성 복합시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탄소계 화합물과 고분자 바인더가 포함된 전도층의 경도를 제어하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트에 관한 것이다.
진공 증착(Vacuum deposition), 건식 에칭(Dry etching)과 같은 플라즈마 (plasma)를 이용하는 반도체 제조공정 설비는, 공정 운영 시에 높은 플라즈마 밀도(plasma density)와 구동 전력에 의해 심각한 열문제와 다양한 전자기적(electro-magnetic) 문제들이 발생한다. 이러한 열적 및 전자기적 문제들로 인하여 실리콘 웨이퍼의 공정 수율이 지대하게 영향을 받게 되며, 특히 고전압을 인가하는 상하부 전극 부분의 열문제를 해결하는 것이 큰 과제이다.
한편, 반도체 공정설비 전극부분의 열문제와 플라즈마에 관련된 전자기적 불안정성을 해결하기 위한 수단으로써, 공정 설비의 전극 부분에 열전도성과 전기전도성이 높은 소재를 장착하여 빠른 열전달을 가능하게 하고, 국부적인 열집중 문제를 해결하는 방법을 사용하고 있다. 특히, 이때 전극 부분의 내부에 사용되는 방열재료의 열전도성 및 전기전도성에 따라 공정 수율에 지대한 영향을 미치므로, 열전도성 및 전기전도성이 우수한 발열재료의 소재를 개발하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
종래에는 이러한 반도체 공정설비용 방열재료로, Al, Cu와 같은 금속 포일(foil)에 전도성 카본 소재를 양면에 코팅한 복합재료가 많이 사용되고 있으나, 극한 플라즈마 환경하에서 지속적으로 노출되는 경우 금속 포일과 전도성 카본 소재가 분리(delamination)되는 문제가 발생하고 있다. 이는 반도체 공정시간이 경과함에 따라 공정수율에 영향을 미치는 요소로 작용하게 되며, 이를 해결하기 위한 솔루션을 찾는 시도가 이루어지고 있다.
따라서, 방열 및 경도의 관점에서 플라즈마용 공정설비에 적용될 수 있는 복합시트에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시켜 충분한 경도와 낮은 열저항을 만족하는 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태인 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트는 기재; 상기 기재의 적어도 일면에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 상에 형성되고, 탄소계 화합물과 고분자 바인더를 포함하는 전도층;을 포함하며,쇼어 A 경도는 50 내지 95 Shore A의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 바인더는 주제, 경화제 및 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주제 및 경화제의 중량 비율은 1:0.6 내지 1.2인 것을 특징으로 한다.
상기 주제는 비닐기를 포함하는 화합물이며, 상기 경화제는 수소기를 포함하는 화합물이며, 상기 주제의 비닐기와 상기 경화제의 수소기가 반응하여 가교가 일어나는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소계 화합물 및 상기 고분자 바인더의 중량비는 1:0.2 내지 30인 것을 특징으로 한다.
상기 탄소계 화합물은 최대 직경이 0.01 내지 100㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 탄소계 화합물은 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 산화 그래핀, 탄소 섬유 및 플러렌(Fullerene), 카본, 나노카본, 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 바인더는 열경화성 실리콘 고무 화합물, 일액형 열경화성 실리콘 바인더, 이액형 열경화성 실리콘 바인더, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 전도층은 두께가 5 내지 450㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 전도층은 평균 밀도가 1.0 내지 5.0 g/cc인 것을 특징으로 한다.
상기 전도층은 기공률이 5% 이하인 것을 특징으로 한다.
복합시트의 열저항은 0.8 내지 1.3 K/W 의 범위인 것을 특징으로 한다.
복합시트의 (쇼어 A 경도)/(열저항)의 비는 50 내지 90 (shore A)/(K/W)의 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열 및 전기전도성 복합시트에 의하면, 주제 및 경화제의 비율을 달리함으로써 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시켜 공정 수율을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태인 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트는 기재; 상기 기재의 적어도 일면에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 상에 형성되고, 탄소계 화합물과 고분자 바인더를 포함하는 전도층;을 포함한다.
본 발명의 복합시트의 쇼어 A 경도는 50 내지 95 shore A 가 바람직하고, 75 내지 95 shore A 가 더욱 바람직하고, 80 내지 95 shore A 가 가장 바람직하다. 또한, 복합시트의 열저항은 0.8 내지 1.3 K/W 가 바람직하고, 1.0 내지 1.2 K/W 가 더욱 바람직하다. 또한, 복합시트의 내마모율은 2 내지 3 % 가 바람직하고, 2 내지 2.7 %가 바람직하다. 상기 범위보다 적은 경우에는 접촉 계면 열저항은 낮아지지만 작업 시에 표면 묻어남, 스크래치 등의 작업성은 나빠지며, 상기 범위보다 큰 경우에는 접촉 계면 열저항이 높아짐에 따라 열저항이 증가하여 바람직하지 않다.
상기 복합시트의 (쇼어 A 경도)/(열저항)은 50 내지 90 (shore A)/(K/W)의 범위인 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 (쇼어 A 경도)/(열저항)은 58 내지 86 (shore A)/(K/W), 가장 바람직하게는 78 내지 86 (shore A)/(K/W)을 사용할 수 있다. 상기 범위에서 수율이 증가하지 않는 열저항과 작업성의 특성을 얻을 수 있다.
상기 일 실시예의 복합시트는 상기 프라이머층 상에 전도층이 형성되며, 상기 전도층은 탄소계 화합물 및 고분자 바인더를 포함한다. 상기 탄소계 화합물은 열전도성 및 전기전도성을 갖는 소재이고, 상기 고분자 바인더는 탄소계 화합물 상호간에 결합력을 도와주거나 전도층과 프라이머층간의 결합력을 도와주는 소재이다.
상기 복합시트는 열전도성 및 전기전도성을 갖는 탄소계 화합물을 포함함에 따라 열전도성 및 전기전도성이 우수하여, 상기 복합시트를 반도체 공정설비를 포함한 다양한 전기전자 공정 설비의 방열재료로 사용하는 경우, 빠른 열전달을 가능하게 하여 국부적인 열집중 문제를 해결할 수 있고, 플라즈마에 의한 대전 등과 같은 전자기적 불안정성을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 전도층은 탄소계 화합물 및 고분자 바인더를 포함하며, 상기 탄소계 화합물 및 상기 고분자 바인더의 중량비는 바람직하게 1: 0.2 내지 30, 더욱 바람직하게 1: 0.5 내지 15, 가장 바람직하게 1: 1 내지 2일 수 있다. 상기 탄소계 화합물 및 상기 고분자 바인더의 중량비가 1:0.2 미만이면 고분자 바인더와 프라이머층 간의 접착력이 저하되어 박리(delamination)현상이 발생할 수 있고, 바인더가 탄소계 화합물 잡아주지 못함으로 인하여 표면에서 필러가 묻어날 수 있으며, 1:30 초과하면 고분자 바인더 함량이 너무 높아 열전도성 및 전기전도성이 낮아질 수 있다.
상기 탄소계 화합물의 입자 최대 직경은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 전도층의 두께가 지나치게 두꺼워지는 것을 방지하고, 전도층의 두께를 균일하게 하기 위해서는 상기 탄소계 화합물의 입자 최대 직경이 바람직하게는 0.01 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 70㎛, 가장 바람직하게는 0.5 내지 50㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기 전도층에 포함되는 탄소계 화합물은 카본 블랙, 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 (Graphene), 산화 그래핀, 탄소 섬유 및 플러렌(Fullerene), 카본, 나노카본, 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 탄소계 화합물을 포함함에 따라서 상기 전도층은 전도층 일변에 수직 방향뿐만 아니라, 수평 방향으로도 높은 전도도의 특성을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 상기 전도층에 포함되는 탄소계 화합물은 그라파이트를 포함할 수 있다. 이러한 그라파이트의 개별 입자는 편상(flake)형태를 가질 수 있으며, 최대 직경이 0.01 내지 100㎛일 수 있으며, 밀도가 1.5 내지 3.0g/㎤ 일 수 있다.
상기 고분자 바인더는 우수한 전도성 및 충격 흡수 특성을 갖는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 고분자 바인더로 사용될 수 있는 물질의 구체적인 예로는 열경화성 실리콘 고무 화합물, 일액형열경화성 실리콘 바인더, 이액형열경화성 실리콘 바인더, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있는데, 이러한 물질들은 자체의 우수한 점착력으로 인하여 별도의 점착층 등을 구비할 필요 없어서 작업 고정을 단순화 할 수 있고 최종 제품의 생산 단가를 절감시킬 수 있다.
상기 고분자 바인더는 주제, 경화제 및 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 접착부여제, 커플링제, 안료 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명의 상기 주제 및 경화제의 중량 비율은 1:0.6 내지 1.2인 것을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1:0.9 내지 1.2인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 고분자 바인더의 일 실시형태에서, 상기 주제는 비닐기를 포함하는 화합물이며, 상기 경화제는 수소기를 포함하는 화합물을 사용할 수 있다. 바람직하게 주제는 화학식 1로 표시되는 화합물, 경화제는 화학식 2로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
(여기서, n1은 10 내지 150의 정수이다)
(여기서, n2는 10 내지 150의 정수이다)
상기 주제의 비닐기와 상기 경화제의 수소기가 열 또는 광에 의하여 반응하여 가교가 일어나면서 경도의 증가를 가져오는게 열저항의 관점에서 바람직하다. 예를 들어, 화학식 1로 나타내는 화합물의 비닐기와 화학식 2로 나타나는 화합물의 수소기의 결합 반응은 화학식 3으로 나타낼 수 있다.
(여기서, n1은 10 내지 150의 정수이며, n2는 10 내지 150의 정수이다)
본 발명의 복합시트는 화학식 1로 표시되는 화합물과 화학식 2로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하여 열전도성과 작업성의 관점에서 우수한 특성을 가질 수 있다.
상기 일 실시예의 복합시트에 포함되는 전도층은 평균 밀도가 1.0 내지 5.0 g/cc일 수 있다. 상기 전도층의 평균 밀도가 1.0g/cc 미만이면 열전도성 및 전기전도성이 저하될 수 있으며, 5.0g/cc를 초과하면 도막 강도가 저하되고 복합시트의 유연성이 저하될 수 있다.
상기 전도층의 밀도가 높을수록 상기 전도층 내에 포함된 기공의 함량이 낮아질 수 있다. 예를 들어, 상기 전도층의 기공률은 5.0% 이하일 수 있다. 상기 전도층의기공률이 5.0% 초과하면 도막 강도 및 열전도성 및 전기전도성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 전도층 두께가 바람직하게는 5 내지 400㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 300㎛, 가장 바람직하게는 80 내지 150㎛일 수 있다. 상기 전도층의 두께가 5㎛ 미만이면 지나치게 얇은 두께의 전도층을 포함함으로 인해 복합시트의 지지력이 저하될 수 있다. 400㎛ 초과하면 지나치게 두꺼운 두께의 전도층을 포함함으로 인해 복합시트의 유연성이 저하되고 열전도성 및 전기전도성이 저하될 수 있다.
(실시예)
기재로서 두께가 40㎛ 인 알루미늄 상에 프라이머층을 도포하고, 그 위에 도전성 코팅액 조성물을 코팅하여 전도층을 형성하고 전체 두께가 152 ㎛ 인 복합시트를 제조하였다. 쇼어 경도(Shore A)는 전체 시편 두께 1 mm 의 조건에서 측정하였고, 열저항 측정 조건은 DynTIMS 장비에서 1,100 kPa 에서 측정하였고, 내마모율 측정 조건은 Taber 마모시험기 CS-10 wheel 로 50 rpm/500cycles 에서 측정하였다. 필러 1은 평균 입도 (D50)가 10 ㎛ 인 천연 그래파이트 분말을 사용하였고, 필러 2는 평균 입도 (D50)가 10 ㎛ 인 구형 산화알루미늄 (Al2O3) 분말을 사용하였고, 필러 3은 평균 입도 (D50)가 10 ㎛ 인 니켈 코팅된 구리 분말을 사용하였다. 주제로서 화학식 1로 표시되는 화합물(n1은 135), 경화제로서 화학식 2로 표시되는 화합물(n2는 84)을 사용하였다. 첨가제는 에폭시 실란계 접착부여제, 메틸 실란계 커플링제, 카본블랙 안료를 1:1:0.5중량비로 혼합하였다. 실시예 및 비교예의 복합시트에서 다른 조건은 동일하게 하고, 전도층의 조건을 달리하여 실험하였다.
[표 1]은 주제와 경화제의 비율을 달리한 경우에 쇼어 경도(A), 열저항(B), 내마모율 및 쇼어 경도와 열저항의 비율(A/B)을 나타내는 도표이다.
| 구분 | 단위 | 비교예1 | 비교예2 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 비교예3 |
| 필러1 함량 |
중량부 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 56.15 |
| 주제 함량 |
중량부 | 27.53 | 25.69 | 24.09 | 22.67 | 21.41 | 20.28 | 19.27 | 18.36 | 16.06 |
| 경화제 함량 |
중량부 | 11.01 | 12.85 | 14.45 | 15.87 | 17.13 | 18.26 | 19.27 | 20.18 | 22.48 |
| 첨가제 함량 |
중량부 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 |
| 합계 | - | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 주제: 경화제 |
- | 1:0.4 | 1:0.5 | 1:0.6 | 1:0.7 | 1:0.8 | 1:0.9 | 1:1 | 1:1.2 | 1:1.4 |
| 쇼어 경도 (A) |
Shore A | 30 | 40 | 50 | 55 | 60 | 80 | 90 | 95 | 99 |
| 열저항(B) | K/W | 0.71 | 0.75 | 0.86 | 0.97 | 1.01 | 1.03 | 1.07 | 1.11 | 1.52 |
| 내마모율 | % | 4.88 | 3.55 | 2.96 | 2.88 | 2.72 | 2.68 | 2.44 | 2.06 | 2.04 |
| A/B | Shore A /(K/W) |
42 | 53 | 58 | 57 | 59 | 78 | 84 | 86 | 65 |
[표 1]에 나타난 것처럼, 실시예 1 내지 6은 비교예 1 내지 3에 비하여 쇼어 경도, 열저항, 내마모율 측면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
[표 2]는 다양한 전도층 밀도에서 주제와 경화제의 비율을 달리한 경우에 쇼어 경도(A), 열저항(B), 내마모율 및 쇼어 경도와 열저항의 비율(A/B)을 나타내는 도표이다.
| 구분 | 단위 | 비교예4 | 실시예7 | 비교예5 | 비교예6 | 실시예8 | 비교예7 | 비교에8 | 실시예9 | 비교예9 | ||
| 필러1 함량 |
wt% | 56.15 | 56.15 | 56.15 | 14.04 | 14.04 | 14.04 | 9.36 | 9.36 | 9.36 | ||
| 필러2 함량 |
wt% | 42.11 | 42.11 | 42.11 | ||||||||
| 필러3 함량 |
wt% | 46.79 | 46.79 | 46.79 | ||||||||
| 주제 함량 |
wt% | 25.69 | 19.27 | 16.06 | 25.69 | 19.27 | 16.06 | 25.69 | 19.27 | 16.06 | ||
| 경화제 함량 |
wt% | 12.85 | 19.27 | 22.48 | 12.85 | 19.27 | 22.48 | 12.85 | 19.27 | 22.48 | ||
| 첨가제 함량 |
wt% | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | 5.31 | ||
| 합계 | - | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| 주제: 경화제 |
- | 1:0.5 | 1:1 | 1:1.4 | 1:0.5 | 1:1 | 1:1.4 | 1:0.5 | 1:1 | 1:1.4 | ||
| 밀도 |
g/cc | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | ||
| 쇼어 경도 (A) |
Shore A | 45 | 85 | 99 | 45 | 91 | 99 | 45 | 93 | 99 | ||
| 열저항 (B) |
K/W | 1.34 | 0.96 | 1.62 | 1.04 | 1.08 | 1.59 | 1.02 | 1.10 | 1.65 | ||
| 내마모율 | % | 3.68 | 2.46 | 2.04 | 3.47 | 2.42 | 2.01 | 3.85 | 1.98 | 1.88 | ||
| A/B | Shore A /(K/W) |
34 | 89 | 61 | 43 | 84 | 62 | 44 | 85 | 60 | ||
[표 2]에 나타난 것처럼, 실시예 7 내지 9는 비교예 4 내지 9에 비하여 쇼어 경도, 열저항, 내마모율 측면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
[표 3]은 다양한 기공률에서 주제와 경화제의 비율을 달리한 경우에 쇼어 경도(A), 열저항(B), 내마모율 및 쇼어 경도와 열저항의 비율(A/B)을 나타내는 도표이다.
| 구분 | 단위 | 비교예10 | 실시예10 | 비교예11 | 비교예12 | 실시예11 | 비교예13 | 비교예14 | 실시예12 | 비교에15 |
| 기공율 | % | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| 쇼어 경도 |
Shore A | 45 | 88 | 99 | 45 | 90 | 99 | 45 | 92 | 99 |
| 열저항 | K/W | 0.92 | 1.05 | 1.54 | 1.04 | 1.08 | 1.59 | 1.20 | 1.24 | 1.82 |
| 내마모율 | % | 3.84 | 1.94 | 1.88 | 3.92 | 2.23 | 2.14 | 3.85 | 2.68 | 2.34 |
| A/B | Shore A /(K/W) |
49 | 84 | 64 | 43 | 83 | 62 | 38 | 74 | 54 |
[표 3]에 나타난 것처럼, 실시예 10 내지 12는 비교예 10 내지 15에 비하여 쇼어 경도, 열저항, 내마모율 측면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
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 (12)
- 기재;상기 기재의 적어도 일면에 형성된 프라이머층; 및상기 프라이머층 상에 형성되고, 탄소계 화합물과 고분자 바인더를 포함하는 전도층;을 포함하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트이며,쇼어 A 경도는 50 내지 95 Shore A의 범위인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 고분자 바인더는 주제, 경화제 및 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 2에 있어서,상기 주제 및 경화제의 중량 비율은 1:0.6 내지 1.2인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 2에 있어서,상기 주제는 비닐기를 포함하는 화합물이며, 상기 경화제는 수소기를 포함하는 화합물이며, 상기 주제의 비닐기와 상기 경화제의 수소기가 반응하여 가교가 일어나는 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 탄소계 화합물 및 상기 고분자 바인더의 중량비는 1:0.2 내지 30인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 탄소계 화합물은 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene), 산화 그래핀, 탄소 섬유 및 플러렌(Fullerene), 카본, 나노카본, 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 고분자 바인더는 열경화성 실리콘 고무 화합물, 일액형 열경화성 실리콘 바인더, 이액형 열경화성 실리콘 바인더, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 전도층은 두께가 5 내지 450㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 전도층은 평균 밀도가 1.0 내지 5.0 g/cc인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,상기 전도층은 기공률이 5% 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,복합시트의 열저항은 0.8 내지 1.3 K/W 의 범위인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
- 청구항 1에 있어서,복합시트의 (쇼어 A 경도)/(열저항)의 비는 50 내지 90 (shore A)/(K/W)의 범위인 것을 특징으로 하는 열전도성과 전기전도성이 우수한 복합시트.
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| PCT/KR2022/018909 WO2024111717A1 (ko) | 2022-11-26 | 2022-11-26 | 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| PCT/KR2022/018909 WO2024111717A1 (ko) | 2022-11-26 | 2022-11-26 | 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트 |
Publications (1)
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| WO2024111717A1 true WO2024111717A1 (ko) | 2024-05-30 |
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ID=91196249
Family Applications (1)
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| PCT/KR2022/018909 WO2024111717A1 (ko) | 2022-11-26 | 2022-11-26 | 카본계 코팅층 경도 제어를 통하여 열저항을 감소시킨 열전도성 및 전기전도성이 우수한 복합시트 |
Country Status (1)
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| WO (1) | WO2024111717A1 (ko) |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004134604A (ja) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 電磁波吸収性熱伝導性シート |
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-
2022
- 2022-11-26 WO PCT/KR2022/018909 patent/WO2024111717A1/ko unknown
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