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방열 패드는 주로 전기·전자 제품에서 열을 발생시키는 전자 소자위에 부착되어 사용되고 있지만, 최근 전기·전자 제품의 소형화, 경량화, 고성능화가 이루어짐에 따라 제품을 구성하는 전자 소자 또한 소형화, 경량화, 고성능화를 요구하게 되었다. 현재 상용화 되어있는 방열 패드에는 주로 산화알루미늄을 사용한 열전도성 방열 패드를 많이 사용하고 있지만, 산화알루미늄 자체의 열전도도가 높지 않아 점차 높은 열전도도의 방열 패드를 요구하는 측면에서 한계점을 나타내고 있다. 본 논문에서는 현재 산업계에서 요구하는 10 W/m.K 이상의 높은 열전도도를 가지는 방열 패드를 산화알루미늄의 표면 개질과 새로운 소재의 첨가로 대체하여 한계점을 극복하고자 하였다.
첫 번째, 산화알루미늄 (Aluminium Oxide)은 현재 방열 소재로 가장 많이 사용을 하고 있는 물질 중 하나이며 낮은 가격, 높은 화학적 안정성 그리고 가격대비 준수한 열전도도 (26~40 W/m.K)를 가지고 있다. 하지만 방열 패드에 적용 시, 10 W/m.K 이상의 열전도도를 구현하지 못하고 있다. Filler로 사용될 산화알루미늄의 응집을 방지하고 ...

방열 패드는 주로 전기·전자 제품에서 열을 발생시키는 전자 소자위에 부착되어 사용되고 있지만, 최근 전기·전자 제품의 소형화, 경량화, 고성능화가 이루어짐에 따라 제품을 구성하는 전자 소자 또한 소형화, 경량화, 고성능화를 요구하게 되었다. 현재 상용화 되어있는 방열 패드에는 주로 산화알루미늄을 사용한 열전도성 방열 패드를 많이 사용하고 있지만, 산화알루미늄 자체의 열전도도가 높지 않아 점차 높은 열전도도의 방열 패드를 요구하는 측면에서 한계점을 나타내고 있다. 본 논문에서는 현재 산업계에서 요구하는 10 W/m.K 이상의 높은 열전도도를 가지는 방열 패드를 산화알루미늄의 표면 개질과 새로운 소재의 첨가로 대체하여 한계점을 극복하고자 하였다.
첫 번째, 산화알루미늄 (Aluminium Oxide)은 현재 방열 소재로 가장 많이 사용을 하고 있는 물질 중 하나이며 낮은 가격, 높은 화학적 안정성 그리고 가격대비 준수한 열전도도 (26~40 W/m.K)를 가지고 있다. 하지만 방열 패드에 적용 시, 10 W/m.K 이상의 열전도도를 구현하지 못하고 있다. Filler로 사용될 산화알루미늄의 응집을 방지하고 분산성을 높이기 위하여 입자 표면을 개질하였으며 이를 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 통해 확인하였다. 표면 개질된 산화알루미늄을 최대로 충진 시켜 열전도도를 측정해본결과 8.71 W/m.K의 결과를 확인하였으며 10 W/m.K 이상의 열전도도를 구현하기엔 어려움이 있다고 판단하였다.
두 번째 , 산화알루미늄을 기본으로 하여 산화알루미늄보다 더 높은 열전도도를 나타내는 소재를 첨가하여 방열 패드를 제작하였다. Carbon 계열의 MWCNT (3500 W/m.K이상)과 Carbon Sphere (119~165 W/m.K)을 각각 소량 (0.05 wt%)첨가하여 열전도도의 변화를 확인하였지만 점도의 증가로 인하여 역으로 열전도도가 감소하는 것을 알 수 있었다. Carbon Sphere의 실험으로 구형의 모형을 가지는 입자를 사용하는 것이 유리하다고 판단되었고, Copper Spherical Powder을 첨가하였으나 구리와 산화알루미늄의 비중 차로인해 발생되는 부피의 손실이 발생하여 열전도도가 감소하는 경향을 보였다. 이를 개선하기 위하여 구리의 충진량을 높여 부피차를 최소화하였으며, 작은 사이즈의 산화알루미늄 파우더를 다양화하여 혼합하였다. 그 결과 10 W/m.K 이상의 높은 열전도도를 가지는 방열 패드를 제작할 수 있었다. 방열 패드의 절연성을 확인하기 위하여 표면 전기 저항을 측정하였으며 그 결과 절연성을 가지는 것을 확인하였다. 증가한 열전도도의 이유로는 상기 설명한 더 높은 열전도도를 나타내는 소재를 첨가하여 효과적으로 방열 패드 내에서 열 방출 경로를 형성한 결과라고 생각한다.