KR100723298B1 - 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체 - Google Patents

카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체 Download PDF

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Abstract

카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체가 개시된다. 본 발명의 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체는, 금속판; 및 금속판의 일측면에 마련되며, 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber)와, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)와, 탄소나노섬유(GNF)와 탄소나노튜브(CNT)의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 카본소재 및 매트릭스수지를 일정 비율로 혼합한 후, 소정의 섬유보강재에 함침하여 형성되는 프리프레그(Prepreg)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 부착성이 높아 구조물들이 상호 분리되지 않을 뿐만 아니라 절연특성이 우수하여 절연을 위한 추가의 공정이 필요치 않으며, 금속판에 대한 내화학성 및 내부식성이 개선되고 열전도도, 열안정성, 내화학성, 구조적인 강도, 가공성 및 방열특성이 향상될 수 있다.
카본, 카본소재, CNT, GNF, 프리프레그, 방열, 방열시트, 히트 싱크

Description

카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체{Heat sink using prepreg}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체의 개략적인 사시도,
도 2 내지 도 4는 각각 도 1의 방열구조체와 종래의 히트 싱크 간의 방열효과를 대비한 그래프,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체의 개략적인 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10,10a : 방열구조체 11 : 금속판
13 : 프리프레그 14 : 점착제
15 : 이형지
본 발명은, 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 부착성이 높아 구조물들이 상호 분리되지 않을 뿐만 아니 라 절연특성이 우수하여 절연을 위한 추가의 공정이 필요치 않으며, 금속판에 대한 내화학성 및 내부식성이 개선되고 열전도도, 열안정성, 내화학성, 구조적인 강도, 가공성 및 방열특성이 향상될 수 있는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체에 관한 것이다.
방열구조체란 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) 및 LED(Light-Emitting Diode) 등에서 히트 싱크(Heat Sink)로 활용되는 것을 가리킨다. 발열은 전자제품의 수명에 치명적이므로 방열구조체의 역할은 대단히 중요하다 할 수 있다.
종래의 방열구조체는 대부분 소위, 팽창흑연(Expanded Graphite)이라는 재료의 분말을 이용하여 시트를 만든 후, 금속판에 접착하여 제조되어 왔다. 하지만 이러한 방법으로 방열구조체를 제조하면 그 강도가 상대적으로 약하기 때문에 일정 압력 이상이 가해지면 소성 변형된다. 뿐만 아니라 수평방향과 수직방향의 열전도율의 차이가 상대적으로 크게 벌어지기 때문에 원하는 방열효과를 얻을 수 없다.
이에, 이러한 단점을 극복하기 위한 기술이 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 특2003-0062116호에 개시되어 있다. 개시된 기술은 방열판의 표면에 탄소나노튜브층을 접착함으로써 방열효과를 높일 수 있도록 한 것을 요지로 하고 있다.
그런데, 개시된 종래기술의 경우에는 탄소나노튜브층이 방열판의 표면으로부터 쉽게 이탈될 우려가 높기 때문에 실질적으로 제품화하기에는 다소 무리가 있다. 뿐만 아니라 개시된 기술의 경우, 상대적으로 절연에 약한 탄소나노튜브층이 외부로 노출되어 있기 때문에 별도의 절연층을 더 형성하기 위한 추가의 공정이 필요하 다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 부착성이 높아 구조물들이 상호 분리되지 않을 뿐만 아니라 절연특성이 우수하여 절연을 위한 추가의 공정이 필요치 않으며, 금속판에 대한 내화학성 및 내부식성이 개선되고 열전도도, 열안정성, 내화학성, 구조적인 강도, 가공성 및 방열특성이 향상될 수 있는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 금속판; 및 상기 금속판의 일측면에 마련되며, 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber)와, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)와, 상기 탄소나노섬유(GNF)와 상기 탄소나노튜브(CNT)의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 카본소재 및 매트릭스수지를 일정 비율로 혼합한 후, 소정의 섬유보강재에 함침하여 형성되는 프리프레그(Prepreg)를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체에 의해 달성된다.
여기서, 상기 매트릭스수지는 99.9 중량% 내지 90 중량%, 상기 카본소재는 0.1 중량% 내지 10 중량%가 재료로서 혼합될 수 있다.
상기 프리프레그는 0.35 mm 내지 5 mm의 두께를 가지며, 소정의 온도 및 압력으로 일정시간 유지되어 상기 금속판의 일측면에 적층될 수 있다.
이 때, 상기 온도는 상온으로부터 130 ℃ 까지 단계적으로 변온되고, 상기 압력은 1 kgf/㎠ 내지 50 kgf/㎠ 가 사용되며, 상기 시간은 최고온도에서 60분 동 안 유지된다.
상기 카본소재는 상기 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber)일 수 있다.
상기 매트릭스수지는, 에폭시(Epoxy), 비스말리이미드(Bismaleimide), 폴리이미드(Polyimide), 페놀릭(Phenolic), 디시낸트(Dicynante)를 포함하는 열경화성수지와, 폴리에테르텔레프탈라이(PET, polyethylene terephthalate), 탄소섬유강화플라스(PEEK, polyether-etherketone), 폴리페닐린설피스(PPS, polyphenylene sulfice)를 포함하는 열가소성수지와, 상기 열경화성수지와 상기 열가소성수지가 결합된 폴리아미드이미드(PAI, polyamideimide), 서모플라스틱 폴리이미드(TPI, thermoplastic polyimide)와, 상기 열가소성수지의 올리고머(Oligomer)에 용매를 첨가한 수도 서모 플라스틱(Pseudo Thermoplastic) 수지 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 섬유보강재는, 아라미드 섬유, 초고분자량의 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 유기 고분자 재료와, 탄소, 세라믹, 금속, 유리를 포함하는 무기 섬유 재료 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 금속판은 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 철 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 금속판의 노출면에 점착되는 점착제에 착탈가능하게 결합되는 이형지를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명한다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체의 개략적인 사시도이다. 이 도면을 참조할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열구조체(10)는 크게 금속판(11)과, 금속판(11)의 일측면에 적층되는 프리프레그(13, prepreg)를 갖는다.
금속판(11)은 본 방열구조체(10)의 외형 틀을 형성하는 부분이다. 사용처에 맞게 두께는 적절하게 조절될 수 있으나, 보통 프리프레그(13)에 비해서는 두껍게 형성된다. 이러한 금속판(11)으로는 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 철 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있다. 필요시, 위에서 기재한 금속들을 복합한 복합금속이 채용될 수도 있다. 도 1을 보면, 금속판(11)이 상대적으로 얇은 사각 판상체로 형성되어 있지만, 사용처에 따라 그 외형은 적절하게 변경될 수 있다.
프리프레그(13)는 소정의 카본소재 및 매트릭스수지를 일정 비율로 혼합한 다음, 이 혼합물을 소정의 섬유보강재에 함침하여 형성된다. 매트릭스수지는 99.9 중량% 내지 90 중량%, 카본소재는 0.1 중량% 내지 10 중량%가 재료로서 혼합된다.
이 때, 프리프레그(13)의 재료 중 하나인 카본소재로는 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber), 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 탄소나노섬유(GNF) 및 탄소나노튜브(CNT)의 혼합물 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 본 실시예의 경우, 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber)를 카본소재로 활용하고 있다.
참고로, 탄소나노섬유(GNF)는, 전이 금속(transition metal)을 촉매로 한 열화학 기상 증착법(thermal chemical vapor deposition)으로 합성한다. 일반적인 탄소나노섬유(GNF)는 직경이 100 나노미터(㎚) 정도이고 길이는 30 마이크로미터(㎛) 영역을 갖는다. 탄소육각망면이 섬유축에 대하여 직각으로 배열하여 있는 구조(칼럼 구조 혹은 플레이트리트구조라 하기도 함) 또는 섬유축에 대하여 20도 이상 80도 미만의 일정한 경사를 지니고 있는 구조(깃털구조 혹은 헤링본구조라 하기도 함)를 지니고 있다. 섬유의 내부에 나노튜브와 같은 튜브의 공간을 나타내지 않는 것이 특징이다.
이러한 탄소나노섬유(GNF)는, 상기의 구조적인 특징으로 높은 비표면적, 전기 전도성, 열전도성, 그리고 기계적 특성이 우수하다. 정전기 방지 및 전자파 차폐 복합재의 충진재, 2차전지의 음극소재, 해수담수화의 전극소재, 그리고 수소 저장 소재에 응용 가능한 소재로 각광 받고 있는 소재이다. 탄소나노섬유(GNF)의 종류에는 직선형(straight), 꼬인형(spiral), 나선형(helical), 가지형(branched) 4가지의 형상이 있다. 이 중에서 직선형과 꼬인형이 가장 많이 응용분야에 적용되고 있다.
이에 반해, 탄소나노튜브(CNT)는 수 내지 수 백 마이크로미터(㎛)의 직경과 수 내지 수백 마이크로미터(㎛)의 길이를 가진 비등방성의 소재이다. 탄소나노튜브(CNT)에서 하나의 탄소원자는 3개의 다른 탄소원자와 결합되어 있고 육각형 벌집무늬를 이루고 있다. 평평한 종이 위에 이러한 벌집무늬를 그린 다음 종이를 둥글게 말면 나노튜브 구조가 된다. 즉 나노튜브 하나는 속이 빈 튜브 혹은 실린더와 같은 모양을 갖고 있다. 이것을 나노튜브라고 부르는 이유는 그 튜브의 직경이 보통 1나노미터(10억분의 1미터) 정도로 극히 작기 때문이다. 종이에 벌집무늬를 그리고 둥글게 말면 나노튜브가 되는데 이때 종이를 어느 각도로 말 것인가에 따라서 탄소나 노튜브(CNT)는 금속과 같은 전기적 도체(Armchair 구조)가 되기도 하고 반도체(Zigzag 구조)가 되기도 한다.
이러한 탄소나노튜브(CNT)는 높은 길이/직경 비를 가지고 있어 단위면적당 표면적이 매우 크고 물리적으로는 강철의 약 100배에 달하는 강도를 지니면서 화학적으로도 안정한 특성을 지닌다. 특히, 탄소나노튜브(CNT)는 지구상에 존재하는 물질 중 상온에서 열전도도가 가장 높은 다이아몬드(33.3W/cm K)보다도 더 큰 열전도도(1500~6000 W/mk)를 가지므로 일반적으로 방열판에 사용되어지는 알루미늄(0.243W/cm K)이나 구리(4.01W/cm K)에 비해 수십에서 수백 배의 열전도도를 가진다. 본 실시예에서 사용되는 탄소나노튜브(CNT)는 단층벽 탄소나노튜브(SWNT : Single-Wall Nanotube)와 다층벽 탄소나노튜브(MWNT : Multi-Wall Nanotube) 등이다.
프리프레그(13)의 재료 중 다른 하나인 매트릭스수지는, 열경화성수지, 열가소성수지, 열경화성수지와 열가소성수지가 결합된 수지, 열가소성수지의 올리고머(Oligomer)에 용매를 첨가한 수지 중에서 선택되어 사용될 수 있다.
여기서, 열경화성수지는 에폭시(Epoxy), 비스말리이미드(Bismaleimide), 폴리이미드(Polyimide), 페놀릭(Phenolic), 디시낸트(Dicynante) 등을 포함한다. 열가소성수지는 폴리에테르텔레프탈라이(PET, polyethylene terephthalate), 탄소섬유강화플라스(PEEK, polyether-etherketone), 폴리페닐린설피스(PPS, polyphenylene sulfice)를 포함한다. 열경화성수지와 열가소성수지가 결합된 수지는 폴리아미드이미드(PAI, polyamideimide), 서모플라스틱 폴리이미드(TPI, thermoplastic polyimide)를 포함한다. 그리고 열가소성수지의 올리고머(Oligomer)에 용매를 첨가한 수지로는 수도 서모 플라스틱(Pseudo Thermoplastic)이 존재한다.
한편, 전술한 카본소재와 매트릭스수지가 혼합되어 함침되는 섬유보강재로는 유기 고분자 재료 또는 무기 섬유 재료가 사용될 수 있다. 유기 고분자 재료에는 아라미드 섬유{듀퐁사의 케블라(Kevlar)가 사용될 수 있음}, 초고분자량의 폴리에틸렌 섬유{스펙트라(spectra)가 사용될 수 있음} 등이 포함되고, 무기 섬유 재료에는 탄소, 세라믹, 금속, 유리 등이 포함된다. 참고로, 케블라(Kevlar)는 항공우주구조물, 압력용기, 타이어, 방탄부품, 브레이크 패드, 스포츠 용품 등 산업전반에 걸쳐 광범위하게 이용되고 있다고 보고 되고 있다.
이처럼 카본소재 및 매트릭스수지를 일정 비율로 혼합한 다음, 이 혼합물을 소정의 섬유보강재에 함침하여 형성되는 프리프레그(13)는, 수지와 섬유가 최종제품에서 요구하는 비율로 이미 함침되어 있기 때문에 부수적인 화학처리가 불필요하고, 복잡한 형상을 용이하게 제작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 프리프레그(13)는 사용되는 섬유보강재의 종류에 따라 분류되기도 하고, 섬유의 짜여진 형태에 따라 분류되기도 한다. 물론, 섬유의 종류와 형태는 사용하여 제작하고자 하는 최종제품에서 요구되는 강도, 인성, 탄성률 등 기계적 물성 이외에 접촉면에서의 부식, 전기저항 등 설계에서 요구되는 물리화학적 물성을 고려하여 적절하게 채용되는 것이 바람직하다.
한편, 위의 구성을 갖는 프리프레그(13)는 금속판(11)의 일측면에 적층된다. 위에서 언급한 바와 같이, 종래기술에서는 접착제를 이용하여 방열판의 표면에 탄소나노튜브층을 접착하였기 때문에 탄소나노튜브층이 쉽게 분리되는 단점을 보였다. 이에, 본 실시예의 경우에는 금속판(11)의 일측면에 프리프레그(13)를 적층하고 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 금속판(11)에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성되는 프리프레그(13)는 0.35 mm 내지 5 mm의 두께(t, 도 1 참조)를 갖는데, 소정의 온도 및 압력으로 일정시간 유지되어 금속판(11)의 일측면에 적층된다. 이 때, 온도는 상온으로부터 130 ℃ 까지 단계적으로 변온되고, 압력은 1 kgf/㎠ 내지 50 kgf/㎠ 가 사용되며, 시간은 최고온도에서 60분 동안 유지되는 것으로 한다.
이러한 구성을 갖는 방열구조체(10)의 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 철 중에서 어느 하나를 선택한 후, 일정한 크기로 가공하여 금속판(11)을 준비한다. 전술한 바와 같이, 금속판(11)의 두께와 크기는 사용처에 맞게 제작된다.
다음, 카본소재 중 하나인 탄소나노섬유(GNF)를 0.1 중량% 내지 10 중량% 준비하고, 매트릭스수지를 90 중량% 내지 99.9 중량% 준비하여 각각의 비율로 혼합한다. 혼합한 후, 섬유보강재에 함침하여 프리프레그(13)를 제조한다. 그런 다음, 준비된 금속판(11)의 크기에 맞게 가공한다.
그런 다음, 금속판(11)의 일측면에 프리프레그(13)를 배치하고, 상온에서 130 ℃ 까지 단계적으로 변온하면서 50 kgf/cm2 이하의 압력을 60분 동안 가하고, 다시 최고온도인 130 ℃에서 60분 동안 유지한다. 그러면, 프리프레그(13)는 금속판(11)의 일측면에 적층될 수 있다.
이러한 과정으로 제조된 방열구조체(10)는 부착성이 높아 구조물들(프리프레그(13) 및 금속판(11))이 상호 분리되지 않을 뿐만 아니라 절연특성이 우수하다. 또한 금속판(11)에 대한 내화학성 및 내부식성이 개선되고 열전도도, 열안정성, 내화학성, 구조적인 강도, 가공성 및 방열특성이 향상될 수 있게 된다.
아래의 [표 1]은 종래기술에서 개시한 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 특2003-0062116호의 방열구조체와 본 실시예의 방열구조체(10)를 각각 비교한 것을 간략하게 도표화하고 있다.
Figure 112005046513749-pat00001
위의 [표 1]에 개시된 바와 같이, 본 발명의 방열구조체(10)는 종래의 방열구조체(10)에 비해 내마모도가 훨씬 뛰어나고 표면 경도 역시 높은 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라 내수성에 있어서는 투습이 불가하고, 절연층 박리 현상도 불가능한 것으로 확인되었다.
참고로, 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 방열구조체와 종래의 방열구조체 간의 방열효과를 대비한 그래프이다.
도 2는 동일한 열원(Source) 하에서 본 발명에 따른 방열구조체(10)와 각각 0.3mm(종래1) 및 0.1mm(종래2)의 두께를 갖는 알루미늄(AL)으로 된 종래의 방열구조체 간의 방열효과를 비교한 것이다. 열원(Source)은 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)과 같이 열이 발생하는 부품 중에서도 직사각형의 블록형태를 갖는 것을 도시하고 있다. 측정 기준의 온도를 113.5 ℃라 가정할 때, 본 발명에 따른 방열구조체(10)나 종래의 방열구조체 모두는 열원 대비 크기가 커지면 커질수록 방열효과가 높게 나타난다. 하지만, 크기가 동일할 경우, 종래의 방열구조체보다는 본 발명에 따른 방열구조체(10)가 훨씬 더 높은 방열효과를 나타내고 있음을 그래프로 확인할 수 있다.
도 3은 열원의 형태가 지름 6Φ로 된 원기둥 형태로 되어 있으며, 열원에 직접 접촉하지 않고 별도의 연결부를 통해 접촉하고 있는 본 발명에 따른 방열구조체(10)와 종래(1 및 2)의 방열구조체 간의 방열효과를 비교한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 열원의 크기가 동일할 경우, 종래의 방열구조체보다는 본 발명에 따른 방열구조체(10)가 훨씬 더 높은 방열효과를 나타내고 있음을 그래프로 확인할 수 있다. 참고로, 종래 1은 소위, 히트 싱크(Heat Sink)라 하여 통상적으로 사용하고 있는 방열구조체를 나타내고 있으며, 종래 2는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 특허2003-0062116호의 방열구조체를 가리키고 있다.
도 4는 도 2 및 도 3과는 다른 형태의 방열구조체(10')를 도시하고 있다. 열원은 도 2에 도시된 것과 그 형태가 동일하며, 가로 X 세로 X 높이가 각각 27 X 27 X 8mm 인 것이 사용되고 있다. 이러한 열원 위로 두께가 8t 혹은 5t의 알루미늄(AL)으로 된 종래의 방열구조체(HS, Heat Sink)를 올려놓을 경우, 두께가 클수록 방열효과가 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 하지만, 알루미늄(AL)으로 된 종래의 방열구조체(HS, Heat Sink)보다는 프리프레그(13)가 적층된 본 발명의 방열구조체(10')의 방열효과가 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히, 열원의 크기가 동일할 경우, 본 발명의 방열구조체(10')의 크기가 크면 클수록 훨씬 더 높은 방열효과를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체의 개략적인 사시도이다.
방열구조체(10a)는 주로 PDP(Plasma Display Panel)나 LCD(Liquid Crystal Display), 그리고 LED(Light-Emitting Diode)의 히트 싱크(Heat Sink)로 활용되기 때문에 해당 물건이나 부품에 쉽게 접착될 수 있으면 사용하기가 더욱 편리할 것이다.
이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 금속판(11)의 노출면으로 점착제(14)를 도포하고 점착제(14) 위로 이형지(15)를 붙여놓을 수도 있다. 따라서 본 방열구조체(10a)를 사용할 경우에는, 이형지(15)를 떼어내고 점착제(14)의 점착력을 이용하여 원하는 물건이나 부품에 붙여 사용하면 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부착성이 높아 구조물들이 상호 분리되지 않을 뿐만 아니라 절연특성이 우수하여 절연을 위한 추가의 공정이 필요치 않으며, 금속판에 대한 내화학성 및 내부식성이 개선되고 열전도도, 열안정성, 내화학성, 구조적인 강도, 가공성 및 방열특성이 향상될 수 있다.

Claims (9)

  1. 방열구조체의 외형 틀을 형성하며, 알루미늄, 구리, 스테인리스 및 철 중에서 선택된 어느 하나의 금속판; 및
    상기 금속판의 일측면에 적층되며, 탄소나노섬유(GNF, Graphite Nano Fiber)와, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)와, 상기 탄소나노섬유(GNF)와 상기 탄소나노튜브(CNT)의 혼합물 중 선택된 어느 하나의 카본소재 0.1 중량% 내지 10 중량%과, 매트릭스수지 90 중량% 내지 99.9 중량%를 혼합한 후, 섬유보강재에 함침하여 형성되는 프리프레그(Prepreg)를 포함하며,
    상기 프리프레그를 적층 시 상온으로부터 130 ℃까지 단계적으로 변온되는 온도에서 1 kgf/㎠ 내지 50 kgf/㎠ 의 압력이 가해지되, 최고온도인 130 ℃에서 60분 동안 유지된 후에, 상기 금속판의 일측면에 상기 프리프레그가 적층되는 것을 특징으로 하는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스수지는, 에폭시(Epoxy), 비스말리이미드(Bismaleimide), 폴리이미드(Polyimide), 페놀릭(Phenolic), 디시낸트(Dicynante)를 포함하는 열경화성수지와, 폴리에테르텔레프탈라이(PET, polyethylene terephthalate), 탄소섬유강화플라스(PEEK, polyether-etherketone), 폴리페닐린설피스(PPS, polyphenylene sulfice)를 포함하는 열가소성수지와, 상기 열경화성수지와 상기 열가소성수지가 결합된 폴리아미드이미드(PAI, polyamideimide), 서모플라스틱 폴리이미드(TPI, thermoplastic polyimide)와, 상기 열가소성수지의 올리고머(Oligomer)에 용매를 첨가한 수도 서모 플라스틱(Pseudo Thermoplastic) 수지 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 섬유보강재는, 아라미드 섬유, 초고분자량의 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 유기 고분자 재료와, 탄소, 세라믹, 금속, 유리를 포함하는 무기 섬유 재료 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속판의 노출면에 점착되는 점착제에 착탈가능하게 결합되는 이형지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본소재가 함침된 프리프레그를 이용한 방열구조체.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969194B1 (ko) * 2008-08-05 2010-07-09 주식회사 휘닉스아이씨피 방열시트
WO2011087174A1 (ko) * 2010-01-18 2011-07-21 수퍼나노텍(주) 열전도패드 및 그 제조방법
KR101054652B1 (ko) 2009-05-19 2011-08-04 주식회사 영일프레시젼 방열도료가 도장이 된 엘이디용 방열기판 제조방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907910B1 (ko) * 2007-04-26 2009-07-16 자화전자 주식회사 열 확산용 흑연 복합체 시트, 조립체 및 이를 채용한전자기기
KR101017281B1 (ko) * 2008-10-28 2011-02-28 주식회사 현대화이바 탄소나노튜브가 포함된 난연성 수지조성물 및 이를 이용한 프리프레그 제조방법
US9096784B2 (en) 2010-07-23 2015-08-04 International Business Machines Corporation Method and system for allignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
US8431048B2 (en) * 2010-07-23 2013-04-30 International Business Machines Corporation Method and system for alignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
US9257359B2 (en) 2011-07-22 2016-02-09 International Business Machines Corporation System and method to process horizontally aligned graphite nanofibers in a thermal interface material used in 3D chip stacks
KR101282664B1 (ko) * 2011-10-21 2013-07-12 한국항공우주연구원 우주발사체 탑재장비 보호용 구조물의 제조방법
KR101539835B1 (ko) * 2012-02-02 2015-07-28 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101357277B1 (ko) * 2012-04-30 2014-02-11 주식회사 나노솔루션 탄소 나노 튜브를 함유하는 프리프레그 및 그 제조방법
KR101379437B1 (ko) * 2012-10-25 2014-04-04 (주) 유원컴텍 다층 구조의 열방사 시트
US9245813B2 (en) 2013-01-30 2016-01-26 International Business Machines Corporation Horizontally aligned graphite nanofibers in etched silicon wafer troughs for enhanced thermal performance
US9090004B2 (en) 2013-02-06 2015-07-28 International Business Machines Corporation Composites comprised of aligned carbon fibers in chain-aligned polymer binder
US9082744B2 (en) 2013-07-08 2015-07-14 International Business Machines Corporation Method for aligning carbon nanotubes containing magnetic nanoparticles in a thermosetting polymer using a magnetic field
KR102269931B1 (ko) * 2014-09-29 2021-06-28 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지 분리판용 열가소성 프리프레그 중간재 및 이를 이용한 연료전지 분리판용 열가소성 프리프레그의 제조방법
KR101723936B1 (ko) * 2015-01-02 2017-04-11 (주) 데크카본 Cnt 함유 방탄섬유 복합체를 포함하는 방탄헬멧
KR101709686B1 (ko) 2015-09-23 2017-02-24 이석 방열구조체용 탄소계 재료의 제조방법 및 이를 이용한 방열구조체의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194491A (ja) * 1988-01-29 1989-08-04 Hitachi Chem Co Ltd 銅張金属ベース基板の製造方法
JP2000349438A (ja) 1999-06-02 2000-12-15 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc 半導体パッケージの製造方法
JP2002280686A (ja) * 2001-03-15 2002-09-27 Nippon Avionics Co Ltd メタルコアプリント配線板およびその製造方法
JP2004289114A (ja) 2003-03-03 2004-10-14 Fujitsu Ltd 実装基板及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01194491A (ja) * 1988-01-29 1989-08-04 Hitachi Chem Co Ltd 銅張金属ベース基板の製造方法
JP2000349438A (ja) 1999-06-02 2000-12-15 Sumitomo Metal Electronics Devices Inc 半導体パッケージの製造方法
JP2002280686A (ja) * 2001-03-15 2002-09-27 Nippon Avionics Co Ltd メタルコアプリント配線板およびその製造方法
JP2004289114A (ja) 2003-03-03 2004-10-14 Fujitsu Ltd 実装基板及びその製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
01194491
14280686

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100969194B1 (ko) * 2008-08-05 2010-07-09 주식회사 휘닉스아이씨피 방열시트
KR101054652B1 (ko) 2009-05-19 2011-08-04 주식회사 영일프레시젼 방열도료가 도장이 된 엘이디용 방열기판 제조방법
WO2011087174A1 (ko) * 2010-01-18 2011-07-21 수퍼나노텍(주) 열전도패드 및 그 제조방법

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