In this study, a heat dissipating material with high thermal conductivity, electrical insulation, and strong mechanical strength for electric and electronic fields was fabricated. For this, a sandwiched structure in which an epoxy resin layer dispersed electrically insulating boron nitride is inserted between epoxy resin layers dispersed carbon nanotubes with high thermal conductivity was applied. In addition, the epoxy resin, which is the matrix, is made into a gel state that has chemical reaction sites and can maintain its shape during processing, and the lamination of the heat dissipation composite was performed to reduce voids between the sandwiched composite layers and introduce covalent bonds at the interface to improve tensile strength and thermal conductivity. The sandwich structured heat dissipation composite is expected to be applicable in various forms for electric and electronic fields such as electric vehicles and mobile devices due to its high thermal conductivity, electrical insulation, and strong mechanical strength.

최근 전자 기기의 소형화, 경량화, 고집적화로 구동 시 내부에서 많은 열이 발생하게 되는데, 이러한 열은 기기의 성능 저하, 수명 감소, 오작동 유발 등 여러 문제를 야기한다. 이로 인해 기기의 열을 외부로 방출하는 방열 소재에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히 전기자동차, 배터리, 반도체 산업이 활발해지면서 해당 분야에 적용하기 위한 전기 절연성 방열소재에 관한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 높은 열 전도도, 전기 절연성 및 우수한 기계적 강도를 갖는 전기전자 분야의 방열 소재를 제작하기 위해 높은 열 전도성의 탄소 나노 튜브(CNT)가 분산된 에폭시 수지 층(CNT@ER layer) 사이에 질화 붕소(BN)를 에폭시 수지에 분산시킨 전기 절연 층(BN@ER layer)을 삽입한 샌드위치 구조를 적용하였다. 또 매트릭스인 에폭시 수지는 반응성을 가지면서 공정 시 형태를 유지할 수 있는 겔 상태로 만들어 방열 복합체 적층을 진행함으로써 샌드위치 복합체 층 간의 void를 감소시키고 계면에 공유결합을 도입하여 인장 강도와 열 전도도를 향상시켰다. 해당 방열 복합 소재는 높은 열 전도도, 전기 절연성 및 우수한 기계적 강도를 가져 전기자동차, 모바일 등 전기·전자분야에 다양한 형태로 적용 가능할 것으로 기대된다.

Keywords: heat dissipating material, sandwich structure, epoxy resin, carbon nanotube, boron nitride, electrical insulation.