Journal of the Microelectronics and Packaging Society

본 연구는 에폭시 내 Cu, h-BN 및 GO 분말을 포함한 이종의 필러를 활용하여 점진적인 열적 특성을 구현하 였다. 단일 복합체 내에서 상대적으로 무거운 Cu 및 h-BN 분말은 하부 층에 주로 존재하는 반면, 가벼운 GO 분말은 복 합체의 상부층에 분산되었다. 이종 필러를 함유한 GO/h-BN (GO/Cu) 에폭시 복합체의 열전도도는 0.55(0.52) W/m·K에 서 2.82(1.37) W/m·K로 점진적으로 증가했다. 반대로 열팽창 계수는 GO/Cu와 GO/h-BN 에폭시 복합체 내에서 51 ppm/ oC에서 23 ppm/oC으로, 57 ppm/oC에서 32 ppm/oC으로 각각 감소되었다. 이러한 복합체 내의 열적 특성의 변화는 열전 도도, 형태 및 필러의 비중에 따른 분포를 포함하여 필러의 고유한 물성에 의해 발생한다. 서로 다른 물성을 가진 필러 물 질을 동일한 매트릭스 내에 도입을 통한 점진적 열적 특성의 구현은 반도체/플라스틱, 금속/플라스틱, 반도체/금속 등의 이종 구조로 이루어진 계면에서 효과적인 열전달을 위한 계면소재로서 유용할 것이다.
In this study, the graded thermal properties of composites are obtained by difference in specific gravity of fillers including Cu, h-BN and GO powders in epoxy. Relatively heavy powders such as Cu and h-BN compared to GO mostly at the bottom layer, while light GO powders were dispersed in the top layer in the composites. The thermal conductivity of composites was gradually increased from 0.55 (0.52) W/mK to 2.82 (1.37) W/mK for GO/h-BN (GO/ Cu) epoxy composites from surface to bottom. On the contrary, the coefficient of thermal expansion was decreased from 51 ppm/oC to 23 ppm/oC and from 57 ppm/ oC to 32 ppm/oC for GO/Cu and GO/h-BN, respectively. The variation of thermal properties in composites is attributed due to intrinsic material properties of filler including thermal conductivity, morphology and the distribution by the specific weight of fillers. This simple strategy for realizing graded thermal composites by introducing different filler materials would be effective heat transfer at interface of heterostructure with large thermal properties such as inorganic semiconductor/plastic, metal/plastic, and semiconductor/metal.

Keywords composites, fillers, epoxy, thermal conductivity, thermal expansion coefficient