[논문]열전도성 입자를 활용한 시트용 점착제의 점착 특성과 방열특성 연구

김영수; 박상하; 최정우; 공이성; 윤관한; 민병길; 이승한

doi:10.5764/tcf.2016.28.1.48

[국내논문] 열전도성 입자를 활용한 시트용 점착제의 점착 특성과 방열특성 연구
Comparative Analysis of Heat Sink and Adhesion Properties of Thermal Conductive Particles for Sheet Adhesive 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.28 no.1, 2016년, pp.48 - 56

김영수 (금오공과대학교 소재디자인공학과) , 박상하 (금오공과대학교 에너지화학공학과) , 최정우 (금오공과대학교 에너지화학공학과) , 공이성 (금오공과대학교 에너지화학공학과) , 윤관한 (금오공과대학교 에너지화학공학과) , 민병길 (금오공과대학교 에너지화학공학과) , 이승한 (kit융합기술원)

Abstract ▼ AI-Helper

Improvement of heat sink technology related to the continuous implementation performance and extension of device-life in circumstance of easy heating and more compact space has been becoming more important issue as multi-functional integration and miniaturization trend of electronic gadgets and products has been generalized. In this study, it purposed to minimize of decline of the heat diffusivity by gluing polymer through compounding of inorganic particles which have thermal conductive properties. We used NH-9300 as base resin and used inorganic fillers such as silicon carbide(SiC), aluminum nitride(AlN), and boron nitride(BN) to improve heat diffusivity. After making film which was made from 100 part of acrylic resin mixed hardener(1.0 part more or less) with inorganic particles. The film was matured at $80^{\circ}C$ for 24h. Diffusivity were tested according to sorts of particles and density of particles as well as size and structure of particle to improve the effect of heat sink in view of morphology assessing diffusivity by LFA(Netzsch/LFA 447 Nano Flash) and adhesion strength by UTM(Universal Testing Machine). The correlation between diffusivity of pure inorganic particles and composite as well as the relation between density and morphology of inorganic particles has been studied. The study related morphology showed that globular type had superior diffusivity at low density of 25% but on the contarary globular type was inferior to non-globular type at high density of 80%.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 스마트기기의 polyimide 플렉시블 회로기판과 방열용 탄소섬유 직물의 점착에 사용되는 아크릴 점착제로 인한 방열성 저하를 최소화하기 위하여 열전도성이 높은 무기입자 SiC, BN, AlN 3가지를 각각 복합하여 무기입자의 종류, 함량, 크기, 구조에 따른 열전도도 및 접착력 차이에 대하여 고찰하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 아크릴 점착제 NH-9300에 세 가지 무기입자 SiC, AlN, BN 복합하여 함량별, 형태적 특성 (크기, 구조)에 따른 열전도 변화 결과를 확인하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 아크릴 점착제는 ㈜영우에서 제공받은 아크릴 점착제 NH-9300과 ㈜비에스지에서 제공받은 우레탄계 점착제 9450의 접착력 비교 테스트를 거친 후 상대적으로 접착력이 더 높게 나온 NH-9300을 사용하기로 하였다. 경화제로는 ㈜영우에서 0제공받은 Butylated Melamin계 경화제를 사용하였으며, 무기입자는 SiC(1㎛, 6㎛), AlN(1㎛, 6㎛), BN(4㎛, 10㎛)를 SiC(Crystal),AlN(Irregular),BN(Hexagonal)를 각각 사용하였다.
실험에 사용된 아크릴 점착제는 ㈜영우에서 제공받은 아크릴 점착제 NH-9300과 ㈜비에스지에서 제공받은 우레탄계 점착제 9450의 접착력 비교 테스트를 거친 후 상대적으로 접착력이 더 높게 나온 NH-9300을 사용하기로 하였다. 경화제로는 ㈜영우에서 0제공받은 Butylated Melamin계 경화제를 사용하였으며, 무기입자는 SiC(1㎛, 6㎛), AlN(1㎛, 6㎛), BN(4㎛, 10㎛)를 SiC(Crystal),AlN(Irregular),BN(Hexagonal)를 각각 사용하였다.

데이터처리

열전도도는 Laser Flash Method의 원리를 이용하는 Laser Flash Analysis(LFA)로 측정하였다. LFA는 지름 12.
접착력 측정은 ASTM-D3330 규정을 참조해서 Universal Testing Machine(UTM) 기기를 사용하였다. 먼저 피착재로 SUS 304 시험판을 준비하고 접착력 측정용으로 만든 샘플을 폭 25mm, 길이 250mm로 잘라 시험판에 부착시키고 2kg 압착 롤러로 1회 왕복하여 압착하였다.

성능/효과

1. 무기입자에 따른 열전도도는 순수 무기입자의 열전 도도 값과 비례하게 SiC, BN, AlN 순으로 높게 나왔으며, 함량에 따른 열전도도는 밀도가 비슷한 SiC와 AlN은 25wt%에서 급격한 변화가 일어났고 밀도가 낮은 BN은 40wt%에서 일어났다.
3. 방열입자의 구조 비교실험에서는 저농도(25wt%)에서는 Globular가 Crystal, Irregular, Hexagonal 보다 효율이 더 좋게 나타났으나, 고농도(80wt%) 에서는 오히려 Crystal, Irregular, Hexagonal 일 때 더 높은 열확산도 결과를 확인하였다. 이는 저농도에서는 보다 규칙적 특성을 지닌 구조가, 고농도에서는 필요로 하는 규칙적 특성에 비정형적 형태의 입자가 공극 연결 역할을 함으로써 열전 현상이 개선되어지는 것으로 추정된다.
4. 방열소재의 함량에 따른 점착성은 SiC, AlN, BN의 순으로 확인되었으며, BN의 경우 비중과 연계한 표면적 비율 증대에 따른 결과로 확인된다.

후속연구

결론적으로 본 연구 결과로부터 우수한 방열시트용 점착제를 제조하기 위하여 방열입자상의 열전도도가 높은 무기입자를 선택하고, 함량별 특성을 고려하여 저농도에서는 Globular 구조를 고농도에서는 Nonglobular 구조를 선택하고, 소재 종류별 크기별 함량과 열확산도의 상이함 및 필요 점착성을 고려하여 적용하여야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 사용하는 세라믹/고분자 복합체에는 어떤 것들이 있는가?	Table 1은 각 재료의 열전도도 값을 나타내고 있는데, 이 논문에서는 다른 재료보다 열전도도가 높은 BN(Boron nitride), AlN(Aluminum nitride), SiC(Silicon carbide) 세 가지를 사용하기로 하였다6).
	방열소재는 어느 분야에서 이용되는가?	최근 방열소재는 구조재료의 복합화, 부품 및 구조물의 소형화, 경량화, 고성능화가 가속됨에 따라 자동차, 전기·전자 기기 등 각종 산업 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 전자소자가 고집적화 될수록 더욱 많은 열이 발생하는데, 이 열은 소자의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 주변 소자의 오작동, 기판 열화 등의 원인이 되고 있기 때문에 방열은 중요하다1-3).
	전자소자가 고집적화됨에 따라 발생하는 문제점은?	최근 방열소재는 구조재료의 복합화, 부품 및 구조물의 소형화, 경량화, 고성능화가 가속됨에 따라 자동차, 전기·전자 기기 등 각종 산업 분야에서 광범위하게 이용되고 있다. 전자소자가 고집적화 될수록 더욱 많은 열이 발생하는데, 이 열은 소자의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 주변 소자의 오작동, 기판 열화 등의 원인이 되고 있기 때문에 방열은 중요하다1-3). 이러한 문제를 해결하기 위해 초기에는 HEAT SINK를 사용하였으나 기기의 소형화 및 경량화를 추구하는 현재 세라믹/고분자 복합체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다4, 5).

참고문헌 (13)

R. Viswanath, V. Wakharkar, A. Watwe, andV. Lebonheur, Thermal Performance Challenges from Silicon to System, Intel. Technol. J., Q3, 1(2000).
K. C. Yung, H. Liem, H. S. Choy, andW. K. Lun, Thermal Performance of High Brightness LED Array Package on PCB, Int. Commun. Heat Mass Transfer., 37, 1266(2010).

상세보기
R. Liu, D. Schreurs, W. D. Raedt, F. Vanaverbeke, R. Mertens, and I. D. Wolf, ThermalOptimization ofGaNonSiHEMTswith Plastic Packaging, Microelectron. Reliab., 51, 1788(2011).

상세보기
G. Sui, S. Jana, W. H. Zhong, M. A. Fuqua, and C. A. Ulven, Dielectric Properties andConductivity ofCarbon Nanofiber/semi-crystalline Polymer Composites, Acta. Mater., 56, 2381(2008).

상세보기
D. D. L. Chung, Thermal InterfaceMaterials, J. Mater. Eng. Perform., 10, 56(2001).

상세보기
X. C. Tong, Advanced Materials for Thermal Management of Electronic Packaging, Springer, 30, 59(2011).
W. J. Parker, R. J. Jenkins, C. P. Butler, andG. L. Abbott, FlashMethod ofDetermining ThermalDiffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity, J. Appl. Phys., 32, 1679(1961).

상세보기
ASTMD3330-96, "Standard TestMethod for PeelAdhesion of Pressure Sensitive Tape at $180^{\circ}$ Angle", 1997.
R. E. Newnham, D. P. Skinner, and L. E. Cross, Connectivity and Piezoelectric Pyroelectric Composites, Mater. Res. Bull., 13, 525(1978).

상세보기
W. Zhou, S. Qi, C. Tu, H. Zhao, C. Wang, and J. Kou, Effect of the Particle Size of $Al_2O_3$ on the Properties of Filled Heat-conductive Silicone Rubber, J. Appl. Polym. Sci., 104, 1312(2007).

상세보기
Q. Mu, S. Feng, and G. Diao, Thermal Conductivity of Silicone Rubber Filled with ZnO, Polym. Comos., 28, 125(2007).

상세보기
H. S. Seo, H. K. Lee, and E. S. Yoo, Particle Size, Morphology and Color Characteristics of C.I. Pigment Red 57:1, 1. Effect of Synthesis Conditions, Textile Coloration and Finishing, 27, 229(2015).

원문보기 상세보기
H. S. Seo, H. K. Lee, and E. S. Yoo, Particle Size, Morphology and Color Characteristics of C.I. Pigment Red 57:1, 2. Effect of Salt Milling Process, Textile Coloration and Finishing, 27, 245(2015).

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증