KR101418025B1

KR101418025B1 - Improved heat dissipation for low profile devices

Info

Publication number: KR101418025B1
Application number: KR1020117003161A
Authority: KR
Inventors: 브레들리 이. 레이즈
Original assignee: 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2014-07-09
Also published as: KR20110050449A; CN202135433U; WO2010005435A1; EP2345316A1

Abstract

본 발명에서는 전자 장치용 열 확산기로서, 2개의 주 표면을 가지는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 제1 층; 및 2개의 주 표면을 가지는 금속 포일을 포함하는 제2 층으로서, 금속 포일 층의 제1 주 표면상에 표면 구조체를 가지는, 제2 층;을 포함하고, 상기 그래파이트 층의 제1 주 표면과 상기 금속 포일 층의 제2 주 표면이 서로 열적 연결 관계에 있고, 상기 금속 포일의 제1 주 표면상의 표면 구조체가 공기 유동 난류 및 열 방산 표면적 중 하나 이상을 증가시키는 열 확산기를 제공한다.A heat spreader for an electronic device, comprising: a first layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces; And a second layer comprising a metal foil having two major surfaces, the second layer having a surface structure on a first major surface of the metal foil layer, the first major surface of the graphite layer and the second major surface of the graphite layer, The second major surface of the metal foil layer is in thermal contact with each other and the surface structure on the first major surface of the metal foil increases at least one of air flow turbulence and heat dissipation surface area.

Description

[0001] IMPROVED HEAT DISSIPATION FOR LOW PROFILE DEVICES FOR LOW PROFILE DEVICES [0002]

본 발명은 평판 디스플레이(flat panel display), 랩톱 컴퓨터(laptop computer), 핸드폰, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistants) 등과 같은 로우 프로파일 장치(low profile device)에서 열 방산(heat dissipation)을 향상시키는 기술과 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 장치의 케이스 내의 공간이 제한된, 로우 프로파일 장치, 특히 얇은 소형(handheld) 장치로부터의 열 방산을 향상시키기 촉진시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "로우 프로파일 장치"는 평균 두께(인치)에 대한 주 표면(major surface)의 표면적(즉, 제곱인치로 측정된, 주 표면 중 하나의 길이 곱하기 폭)의 비율이 약 10:1 인치 이상인, 보다 일반적으로는 약 15:1 인치 이상인 전자 장치를 의미한다(물론, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 계산이 개방된 사용 위치에 있는 핸드폰이나 랩톱 컴퓨터와 같은 장치에 기초하여, 그리고 스탠드를 포함하지 않는 평판 디스플레이 등에 기초하여 이루어진 것이라는 것을 알 수 있을 것이다).
The present invention relates to a technique for improving heat dissipation in a low profile device such as a flat panel display, a laptop computer, a cell phone, personal digital assistants, Lt; / RTI > More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for promoting improved heat dissipation from a low profile apparatus, particularly a thin handheld apparatus, with limited space within the case of the apparatus. The term "low profile device" as used herein means that the ratio of the surface area of the major surface (i.e., the length times the width of one of the major surfaces measured in square inches) to the average thickness (inches) (Of course, those of ordinary skill in the art will appreciate that such calculations may be performed by a mobile phone or laptop computer in an open location, Based on the same device, and a flat panel display that does not include a stand).

기능을 유지하면서, 랩톱 컴퓨터, 핸드폰, 개인 휴대 정보 단말기와 같은 휴대용 장치 및 평판 디스플레이와 같은 전자 장치를 더 작고 더 가볍게 제조하는 것이 요구되고 있다. 이는 현재까지는, 일부 위치에서 단지 3 mm 두께인 Sony OLED(유기 발광 다이오드) 11" 평판 텔레비전, (닫힌 상태에서) 단지 1.94 cm 두께인 Apple Inc. 의 MacBook Air 랩톱 컴퓨터, 단지 12.3 mm 두께인, 역시 Apple Inc.의 iPhone 3G 개인 휴대 정보 단말기, 그리고 (닫힌 상태에서) 단지 13.9 mm 두께인, Motorola, Inc.의 Motorazr V3 핸드폰과 같은 장치로 이어지고 있다. 또한, 태양 에너지로부터 전기를 발전시키기 위한 광기전성 태양 전지판(photovoltaic solar panel)도 가능한 한 얇게 설계되고 있다.While maintaining its functionality, there is a need to manufacture smaller and lighter electronic devices such as laptop computers, cell phones, portable devices such as personal digital assistants, and flat panel displays. So far, this is a Sony OLED (organic light-emitting diode) 11 "flat panel television that is only 3 mm thick in some locations, a MacBook Air laptop computer from Apple Inc., just 1.94 cm thick (closed) An iPhone 3G personal digital assistant from Apple Inc., and a Motorazr V3 cell phone from Motorola, Inc., just 13.9 mm thick (in the closed position), as well as photovoltaic Photovoltaic solar panels are also designed to be as thin as possible.

더 작고 얇은 장치를 제조하는데 있어 한가지 중요한 장애요인은 열 관리(heat management)이다. 많은 장치 부품들이 효과적으로 최소화될 수 있지만, 기본적인 핸드폰조차도 게임, 디지털 카메라, 인터넷 엑세스 등과 같은 특징들을 포함하기를 기대하는, 소비자가 원하는 기능을 제공하기 위해 필요한 전력은 증가하고 있다. 이러한 전력 요건이 장치 내의 공간 부족과 함께 결합되면, 열 관리는 종종 제한 요인이 된다.One major obstacle to manufacturing smaller, thinner devices is heat management. While many device parts can be minimized effectively, even basic cell phones are increasingly required to provide the features consumers want, including features such as games, digital cameras, and Internet access. When these power requirements are combined with space shortages in the device, thermal management is often a limiting factor.

다시 말해서, 효과적인 열 관리가 없으면, 장치 부품들은 빠르게 과열될 수 있으며, 이는 간헐적이거나 심지어는 종국적인(catastrophic) 고장을 초래할 수 있다. 튼튼하고 수명이 긴 장치를 제조하기 위해서는, 공간 필요성을 상당히 증가시키지 않으면서, 칩셋(chipset)과 같은 열 발생 장치 부품들로부터 열을 방산시킬 필요가 있다. In other words, without effective thermal management, device parts can quickly overheat, which can result in intermittent or even catastrophic failures. In order to manufacture robust and long-life devices, it is necessary to dissipate heat from heat generating device parts such as chipsets, without significantly increasing space requirements.

더 광대한 분야의 대형 전자 장치에서는, 여러 가지 열 관리 기술이 개발되었다. 물론, "데스크톱" 컴퓨터, 대형 텔레비전 수상기 및 일부 대형 랩톱 컴퓨터는 열 방산을 용이하게 하기 위하여 열원을 가로질러 공기를 이동시키기 위해 팬을 포함하고 있다. 또한, 박리된(exfoliated) 천연 그래파이트 플레이크(flake)의 압축 입자(compressed particle)로 형성된 시트와 같은, 열 확산기(heat spreader)는 그 이방성(anisotropy)(지향성 열 확산)으로 인해서, 더 작은 장치에서의 열 확산에 있어 큰 장점을 얻도록 사용되어 왔다.In the larger electronics of larger fields, several thermal management techniques have been developed. Of course, "desktop" computers, large television sets and some large laptop computers include fans to move air across the heat source to facilitate heat dissipation. In addition, a heat spreader, such as a sheet formed of compressed particles of exfoliated natural graphite flakes, can be used in smaller devices due to its anisotropy (directional thermal diffusion) Has been used to gain great advantages in heat dissipation of the < / RTI >

예를 들어, Reis 등은 미국 특허 제 7,365,988 호에서, 핸드폰과 같은 휴대용 장치의 카메라를 위한 플래쉬(flash) LED 광원에 사용하기 위한, 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 열 확산기를 개시한다. 그래파이트계(graphite-based) 열 확산기는 높은 전력 수준에서 낮은 작동 온도를 제공하여, 전자 부품의 조명(lighting) 및 작동 수명을 향상시킨다.For example, Reis et al. In U.S. Patent No. 7,365,988 discloses a heat spreader formed of compressed particles of exfoliated graphite for use in a flash LED light source for a camera of a portable device such as a cell phone. Graphite-based heat spreaders provide low operating temperatures at high power levels, improving lighting and operating life of electronic components.

미국 특허 7,292,441호에서 Smalc 등은 랩톱 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치를 위한 열적 솔루션(thermal solution)을 개시하고 있는데, 이러한 열적 솔루션은 장치의 외부 케이스 또는 다른 부품과 열원 사이에 배치되어, 열원에 의해 생성된 열로부터 외부 케이스 또는 제2 부품을 차폐시키면서 열원으로부터의 열 방산을 용이하게 한다. Smalc 등의 열적 솔루션은 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트를 포함한다.In US Pat. No. 7,292,441, Smalc et al. Disclose a thermal solution for a portable electronic device such as a laptop computer, which is placed between the outer case of the device or other component and the heat source, Thereby facilitating heat dissipation from the heat source while shielding the outer case or the second component from the heat. A thermal solution such as Smalc comprises a sheet formed of compressed particles of exfoliated graphite.

또한, Shives 등의 미국 특허 제7,385,819호 및 Capp 등의 미국 특허 제7,306,847호에서는 플라스마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 장치, 및 오늘날 사용되는 다른 유형의 디스플레이 장치와 같은, 디스플레이 장치에서의 열 방산을 향상시키기 위하여 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트를 사용하는 기술을 개시한다.Also, U.S. Patent No. 7,385,819 to Shives et al. And U.S. Patent No. 7,306,847 to Capp et al. Disclose a method for improving heat dissipation in a display device, such as a plasma display panel, a liquid crystal display device, and other types of display devices used today Discloses a technique using a sheet formed of compressed particles of exfoliated graphite.

구리나 알루미늄과 같은 전통적인 열 확산 물질도 제안되었으나, 이러한 물질은 장치에 상당한 무게를 추가시키므로 바람직하지 못하다. 또한, 구리나 알루미늄과 같은 금속은 등방성(isotropic)이어서, 열이 열 확산기의 두께를 통해 쉽게 유동하는 경향이 있고, 따라서 열원 정 반대 위치의 열 확산기 상에 열점(hot-spot)이 초래된다. 이러한 열점은 장치의 케이스 또는 인접한 온도 민감성 부품의 접촉 온도(touch temperature)에 대해 부정적인 영향을 미치게 된다.Traditional heat spreading materials such as copper and aluminum have also been proposed, but these materials are undesirable because they add significant weight to the device. Also, metals such as copper or aluminum are isotropic, so that the heat tends to flow easily through the thickness of the heat spreader, thus causing a hot-spot on the heat spreader in the opposite location. These hot spots have a negative effect on the touch temperature of the case or adjacent temperature sensitive parts of the device.

따라서, 전자 장치용 열 확산기로서 사용하기에 바람직한 물질은 박리 그래파이트 플레이크의 압축 입자로 형성된 하나 또는 복수의 시트로 구성된다.Thus, a preferred material for use as a heat spreader for an electronic device consists of one or a plurality of sheets formed of compressed particles of flake graphite flake.

천연 그래파이트는, 미세한 크기로 볼 때, 탄소 원자의 망상 구조 또는 육방 배열의 층 평면들로 구성되어 있다. 육방으로 배열된 탄소 원자의 이들 층 평면들은 실질적으로 편평하고 서로 실질적으로 평행하고 동일 거리에 있도록 배향(orient) 또는 정렬(order)된다. 일반적으로 그래팬(graphene)층 또는 바탕면(basal planes)으로 지칭되는, 실질적으로 편평하고 평행한 동일 거리의 탄소 원자의 시트 또는 층은 서로 링크되거나 결합되며 이들 그룹은 결정 상태로 배열된다. 잘 정렬된 그래파이트는 상당한 크기의 결정으로 구성되며, 이러한 결정은 서로 잘 정렬되거나 배향되며 잘 정렬된 탄소층을 갖는다. 즉, 잘 정렬된 그래파이트는 매우 바람직한 결정 방향을 갖는다. 그래파이트가, 자명하게, 이방성(anisotropic) 구조를 가져 높은 방향성을 갖는 열전도도 및 전기 전도도 그리고 유체 확산(fluid diffusion)과 같은 많은 특성을 나타내거나 가짐을 주목해야 한다.The natural graphite is composed of the network planes of a hexagonal arrangement or a network of carbon atoms, when viewed in microscopic size. These layer planes of the hexagonal arranged carbon atoms are oriented or ordered such that they are substantially flat and substantially parallel and at the same distance from each other. Sheets or layers of substantially flat, parallel, equidistant carbon atoms, generally referred to as graphene layers or basal planes, are linked or bonded together and these groups are arranged in a crystalline state. Well-ordered graphite consists of crystals of considerable size, and these crystals are well aligned or oriented with respect to each other and have a well-aligned carbon layer. That is, well-aligned graphite has a very desirable crystal orientation. It should be noted that graphite exhibits or has many properties, such as thermal conductivity and electrical conductivity, and fluid diffusion, which have anisotropic structure and have a high orientation.

요컨대, 천연 그래파이트는 탄소의 라미네이트된 구조(laminated structure)를 특징으로 하며, 즉 상기 구조는 약한 반데르바알스 힘에 의해 서로 결합된 탄소 원자의 중첩된 층 또는 라미내(laminae)로 구성된다. 그래파이트 구조를 고려할 때, 두 개의 축 또는 방향, 즉 "c" 축 또는 방향과 "a" 축 또는 방향이 일반적으로 언급된다. 단순히, "c" 축 또는 방향은 탄소층에 수직한 방향으로 간주될 수도 있다. "a" 축 또는 방향은 탄소층에 평행한 방향 또는 "c" 방향에 수직한 방향으로 간주될 수도 있다. 가요성 그래파이트 시트를 제조하는데 적절한 그래파이트는 매우 높은 방향성(orientation)을 갖는다.In short, natural graphite is characterized by a laminated structure of carbon, i.e. the structure consists of a laminated layer or laminae of carbon atoms bonded together by weak van der Waals forces. In consideration of the graphite structure, two axes or directions, the "c" axis or direction and the "a" axis or direction are generally mentioned. Simply, the "c" axis or direction may be regarded as a direction perpendicular to the carbon layer. The "a" axis or direction may be regarded as a direction parallel to the carbon layer or a direction perpendicular to the "c" direction. The graphite suitable for producing the flexible graphite sheet has a very high orientation.

전술한 것처럼, 탄소 원자의 평행한 층을 서로 유지시키는 결합력은 단지 약한 반데르바알스 힘이다. 천연 그래파이트는 중첩된 탄소층 또는 라미내 사이의 공간이 다소 개방되어 층에 수직한 방향, 즉 "c" 방향으로 현저한 팽창을 제공하여, 탄소층의 층 특성이 실질적으로 유지되는 팽창된 또는 부푼 그래파이트 구조를 형성하도록 화학적으로 처리될 수 있다.As described above, the bonding force that holds the parallel layers of carbon atoms together is only a weak van der Waals force. The natural graphite is a mixture of expanded or puffed graphite which is somewhat open in the superimposed carbon layer or lamina to provide a significant expansion in the direction perpendicular to the layer, i.e. "c" Can be chemically treated to form a structure.

화학적 또는 열적으로 팽창된, 보다 구체적으로 초기 "c" 방향 치수보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 천연 그래파이트 플레이크는 바인더의 사용 없이 예를 들어 웨브, 종이, 포일(foil), 스트립, 테이프 등과 같은 팽창된 그래파이트의 접착성 시트 또는 일체식(integrated) 시트로 형성될 수 있다. 초기 "c" 방향 치수보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수 또는 최종 두께를 갖도록 팽창된 그래파이트 입자를, 소정의 바인딩 재료를 사용하지 않고, 압축에 의해 일체식 가요성 시트로 형성하는 것은 큰 부피로 팽창된 그래파이트 입자 사이에서 달성되는 기계적 인터로킹(interlocking), 또는 접착으로 인해 가능하다고 믿어진다.Natural graphite flakes expanded chemically or thermally, more specifically having a "c" direction dimension or final thickness greater than about 80 times greater than the initial "c" orientation dimension may be formed, for example, without the use of a binder, an adhesive sheet or an integrated sheet of expanded graphite such as foil, strip, tape, and the like. The formation of graphite particles expanded to have a "c" orientation dimension or final thickness greater than about 80 times greater than the initial "c" orientation dimension, by compression, by use of an integral flexible sheet, without the use of any binding material, It is believed to be possible due to mechanical interlocking, or adhesion, achieved between the bulk expanded graphite particles.

가요성 외에, 시트 재료는, 상기한 바와 같이, 롤러 프레싱(roll pressing)과 같은 압축으로 인해 시트의 대향면에 실질적으로 평행한 팽창된 그래파이트 입자의 방향성으로 인해서, 열 및 전기 전도도에 있어 큰 이방성을 갖는다는 것이 알려져 있다. 이렇게 제조된 시트 재료는 우수한 가요성, 양호한 강도 및 매우 높은 방향성을 갖는다.In addition to the flexibility, the sheet material can also have a large anisotropy in thermal and electrical conductivity due to the orientation of the expanded graphite particles substantially parallel to the opposite faces of the sheet due to compression, such as roller pressing, . &Lt; / RTI > The sheet material thus produced has excellent flexibility, good strength and very high directionality.

요컨대, 예를 들어 웨브, 종이, 스트립, 테이프, 호일 등과 같은 가요성이 있는 이방성의 팽창된 천연 그래파이트 시트 재료를 제조하는 방법은 실질적으로 편평하고, 가요성이 있는 일체식 응집성(cohesive) 그래파이트 시트를 형성하기 위해 소정의 하중 하에서, 그리고 필요하다면 바인더 없이, 초기 입자의 "c" 방향 치수보다 약 80배 이상 큰 "c" 방향 치수를 갖는 팽창된 그래파이트 입자를 압축하는 단계를 포함한다. 외형이 대체로 벌레 모양인 팽창된 그래파이트 입자는 일단 압축되면, 압축 상태와 시트의 대향 주 표면과의 정렬 상태를 유지한다. 제품의 특성은 압축 단계 이전에, 코팅 및/또는 접합제의 첨가나 첨가제에 의하여 변경될 수 있다. 이와 관련하여서는 Shane 등에게 허여된 미국 특허 US 3,404,061 호를 참조하라. 시트 재료의 밀도와 두께는 압축 정도를 조절함으로써 변할 수 있다. 더 밀도가 높은 시트에서는 더 높은 수평 강도 및 열 전도도가 일반적으로 확인된다. 통상적으로 시트 재료의 밀도는 약 1.1 g/cc(g/cm³)내지 약 1.8g/cc 범위 내에 또는 2.0 g/cc 또는 그보다 클 것이다.In short, a method of making flexible anisotropic expanded natural graphite sheet materials, such as, for example, webs, paper, strips, tapes, foils and the like, is a substantially flat, flexible, cohesive, C "direction dimension that is greater than about 80 times greater than the" c "orientation dimension of the initial particles under a predetermined load and, if necessary, without a binder, to form the expanded graphite particles. Once expanded, the expanded graphite particles, which are generally worm-shaped, retain their alignment with the opposed major surfaces of the sheet once compressed. The properties of the product can be altered prior to the compression step, by the addition of coatings and / or binders or by additives. See US Patent 3,404,061 to Shane et al. The density and thickness of the sheet material can be varied by adjusting the degree of compression. In higher density sheets, higher horizontal strength and thermal conductivity are generally observed. Typically the density of the sheet material is from about 1.1 g / cc (g / cm 3) To about 1.8 g / cc or to 2.0 g / cc or greater.

상술한 바와 같이 제조되는 천연 그래파이트 시트 재료는, 통상적으로, 시트의 대향하고 평행한 주 표면에 평행한 그래파이트 입자의 정렬로 인해 상당한 정도의 이방성을 나타내며, 이방성의 정도는 높은 밀도로 시트 재료를 롤러 프레싱할 때 증가한다. 롤러 프레스된 이방성 시트 재료에서, 두께, 즉 대향하고 평행한 시트 표면에 수직한 방향은 "c" 방향을 포함하고 길이 및 폭을 따른, 즉 대향된 주 표면을 따른 또는 대향된 주 표면에 평행한 방향은 "a" 방향을 포함하며 시트의 열적 특성은 "c" 및 "a" 방향에 대하여 통상적으로 그 크기가 매우 상이하게 된다.The natural graphite sheet material produced as described above typically exhibits a significant degree of anisotropy due to the alignment of the graphite particles parallel to the opposed and parallel major surfaces of the sheet, It increases when pressing. In the roller-pressed anisotropic sheet material, the thickness, i.e. the direction perpendicular to the opposite and parallel sheet surface, includes the "c" direction and along the length and width, i.e. along the opposite major surface or parallel to the opposed major surface Direction includes an "a" direction and the thermal properties of the sheet are typically very different in magnitude with respect to the "c" and "a" directions.

그러나, 상술한 그래파이트 시트에 의해 우수한 열 방산이 얻어진다 하더라도, 향상되고 부가적인 기능을 가지는 더 작고 얇은 장치가 개발되어야 한다면 추가적인 열 방산의 향상이 요구된다. 따라서 열 방산을 향상시키기 위해서 팽창된 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트의 고유 열 확산 능력을 극대화시키는, 평판 디스플레이, 랩톱 컴퓨터, 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기 등과 같은 로우 프로파일 전자 장치의 열 관리 및/또는 방산을 위한 메커니즘이 요구된다.
However, even if excellent heat dissipation is obtained by the above-mentioned graphite sheet, further improvement of heat dissipation is required if a smaller and thinner apparatus having improved and additional functions is to be developed. Thermal management and / or dissipation of low-profile electronic devices such as flat panel displays, laptop computers, mobile phones, personal digital assistants, etc., which maximizes the inherent thermal diffusivity of sheets formed of compressed particles of expanded graphite to improve heat dissipation A mechanism is needed for

본 발명의 일 태양에서는 열 확산기가 제공되는데, 이러한 열 확산기는 2개의 주 표면을 가지는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 제1 층 및 2개의 주 표면을 가지는 금속 포일을 포함하는 제2 층으로서, 금속 포일 층의 제1 주 표면상에 표면 구조체를 가지는, 제2 층을 포함하고, 그래파이트 층의 제1 주 표면의 표면적의 약 25% 이상이 상기 금속 포일 층의 제2 주 표면과 열적 연결 관계에 있고, 상기 금속 포일 층의 제1 주 표면상의 표면 구조체는 상기 제1 층 두께의 약 10배 이하의 높이를 가지고 공기 유동 난류 및 열 방산 표면적 중 하나 이상을 증가시킨다.In one aspect of the present invention there is provided a heat spreader comprising a first layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces and a metal foil having two major surfaces, And a second layer having a surface structure on the first major surface of the metal foil layer, wherein at least about 25% of the surface area of the first major surface of the graphite layer is in contact with the second surface of the metal foil layer Wherein the surface structure on the first major surface of the metal foil layer has at least about 10 times the thickness of the first layer and increases at least one of an air flow turbulence and a heat dissipation surface area.

열 확산기의 제1 층, 즉 그래파이트 층은 바람직하게 약 0.05 mm 내지 약 2.0 mm의 두께를 가지며, 약 150 W/m-K 이상의 수평 열 전도도를 가진다. 일 실시예에서, 열 확산기의 제2 층, 즉 금속 포일 층은 약 0.025 mm 내지 약 1.0 mm의 두께를 가지며, 이러한 금속 포일 층은 알루미늄, 구리, 강철, 또는 이들의 조합으로 형성된다.The first layer of heat spreader, the graphite layer, preferably has a thickness of from about 0.05 mm to about 2.0 mm, and has a horizontal thermal conductivity of at least about 150 W / m-K. In one embodiment, the second layer of heat spreader, the metal foil layer, has a thickness of about 0.025 mm to about 1.0 mm, and the metal foil layer is formed of aluminum, copper, steel, or a combination thereof.

다른 실시예에서, 본 발명은 위에서 설명된 바와 같은 열 확산기 및 상기 열 확산기의 제2 층의 표면 구조체를 가로질러 공기를 지향시키는 메커니즘을 포함하는, 로우 프로파일 전자 장치와 같은 전자 장치를 포함한다.In another embodiment, the present invention includes an electronic device, such as a low profile electronic device, including a heat spreader as described above and a mechanism for directing air across the surface structure of the second layer of the heat spreader.

바람직하게, 상기 열 확산기의 제2 층의 표면 구조체를 가로질러 공기를 지향시키는 메커니즘이 팬이며, 가장 바람직하게는, 공기 확산기를 포함하는 팬으로서 상기 공기 확산기는 공기 확산기가 없는 팬과 비교하여 열 방산을 향상시키도록 상기 열 확산기를 가로질러 공기 유동을 지향시키는 팬이다.Preferably, the mechanism for directing air across the surface structure of the second layer of the heat spreader is a fan, most preferably a fan comprising an air diffuser, wherein the air diffuser has a heat Is a fan that directs air flow across the heat spreader to improve dissipation.

또 다른 실시예에서는, 열 확산기의 제1 층의 제2 주 표면이 열원의 표면과 열적 연결 관계에 있다. 실제로는, 바람직하게, 열 확산기의 제1 층의 제2 주 표면의 표면적이 상기 열 확산기의 제1 층의 제2 주 표면과 열적 연결 관계에 있는 열원의 부분의 표면적보다 더 크다.In another embodiment, the second major surface of the first layer of the heat spreader is in thermal connection with the surface of the heat source. In practice, preferably, the surface area of the second major surface of the first layer of the heat spreader is greater than the surface area of the portion of the heat source in thermal connection with the second major surface of the first layer of the heat spreader.

본 발명의 기타 또는 추가적인 실시예, 특징, 및 이점은 첨부된 도면과 함께 이하의 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 될 것이다.
Other and further embodiments, features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 열 확산기의 일 실시예에 대한 측단면도이다.
도 2는 제2 층상의 표면 구조체에 대한 일 실시예를 보여주는, 도 1의 열 확산기의 부분 절개된 상부 사시도이다.
도 3은 제2 층상의 표면 구조체에 대한 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 다른 실시예에 대한, 부분 절개된 상부 사시도이다.
도 4는 제2 층상의 표면 구조체에 대한 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 또 다른 실시예에 대한, 부분 절개된 상부 사시도이다.
도 5는 제2 층상의 표면 구조체에 대한 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 또 다른 실시예에 대한 상부 사시도이다.
도 6은 제2 층상의 표면 구조체에 대한 또 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 다른 실시예에 대한 측단면도이다.
도 7은 제2 층상의 표면 구조체에 대한 또 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 또 다른 실시예에 대한 상부 사시도이다.
도 8은 제2 층상의 표면 구조체에 대한 또 다른 실시예를 보여주는, 본 발명의 열 확산기의 또 다른 실시예에 대한 상부 사시도이다.
도 9는 팬과 공기 확산기가 결합된, 본 발명의 열 확산기의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 10은 팬과 공기 확산기가 결합된 본 발명의 열 확산기의 일 실시예를 구비하는, 핸드폰의 부분적인 측면도이다.
도 11은 본 발명의 열 확산기의 일 실시예가 장착된, FB-DIMM 메모리 모듈의 부분적인 측면도이다.1 is a side cross-sectional view of one embodiment of a heat spreader of the present invention.
Figure 2 is a partially cutaway top perspective view of the heat spreader of Figure 1 showing one embodiment of a surface structure on a second layer.
3 is a partially cutaway top perspective view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of a surface structure on a second layer.
4 is a partially cutaway top perspective view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of a surface structure on a second layer.
5 is a top perspective view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of a surface structure on a second layer.
6 is a side cross-sectional view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of a surface structure on a second layer.
7 is a top perspective view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of the surface structure on the second layer.
8 is a top perspective view of another embodiment of a heat spreader of the present invention showing another embodiment of a surface structure on a second layer.
Figure 9 is a top view of one embodiment of a heat spreader of the present invention with a fan and an air diffuser coupled.
10 is a partial side view of a mobile phone having one embodiment of a heat spreader of the present invention in combination with a fan and an air diffuser.
Figure 11 is a partial side view of an FB-DIMM memory module with one embodiment of a heat spreader of the present invention mounted.

이제 도면을 참조하면(간략한 설명을 위하여 각각의 도면에 모든 부재가 도면 부호로 도시되어 있지는 않다), 본 발명은 예를 들어 랩톱 컴퓨터, 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기 등과 같은 휴대용 전자 장치, 평판 디스플레이, 또는 광기전성 태양 전지판과 같이 로우 프로파일 전자 장치의 열적 작동이, 제1 층(20)으로서 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트와 제2 층(30)으로서 그 위에 표면 구조체(32)를 가지는 금속 포일로 형성되고, 상기 표면 구조체(32)가 열 방산에 대한 넓은 표면적 및/또는 공기 유동 난류(airflow turbulence)의 증가를 제공하는, 참조 부호(10)로서 표시된 복합 열 확산기의 추가에 의해 실질적으로 향상될 수 있다는 점에 기초하고 있다. 도면 부호(100)로서 표시된 전자 장치는 실질적으로 증가된 전력 수준에서 작동할 수 있어서 상당히 낮은 작동 온도에서 작동하면서도 향상된 기능을 제공할 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made to the drawings, in which the present invention is not limited to any particular type of portable electronic device, such as, for example, a laptop computer, mobile phone, personal digital assistant, Or a photovoltaic solar panel can be achieved by one or more sheets formed of compressed particles of exfoliated graphite as the first layer 20 and a second layer 30 having the surface structure 32 thereon By virtue of the addition of a composite heat spreader, denoted as reference numeral 10, which is formed of a metal foil and in which the surface structure 32 provides a large surface area for heat dissipation and / or an increase in air flow turbulence And the like. An electronic device, denoted as reference numeral 100, can operate at a substantially increased power level, thereby providing improved functionality while operating at a significantly lower operating temperature.

본 발명이 현재의 재료를 향상시키는 방식을 기술하기에 앞서, 본 발명의 제품을 형성하기 위한 열 확산기(10)의 제1 층(20)으로서 사용될, 천연 그래파이트 및 가요성 시트(flexible sheet)로의 그 변환에 대한 간략한 설명을 한다.Prior to describing the manner in which the present invention improves upon current materials, the use of natural graphite and flexible sheets, which will be used as the first layer 20 of the heat spreader 10 to form the product of the present invention, A brief description of the conversion is given.

천연 그래파이트는 평면 사이에 약한 결합을 갖는 편평한 층 평면 내에 공유 결합된 원자를 포함하는 탄소의 결정 구조이다. 천연 그래파이트 입자를, 예를 들어 황산과 질산의 용액의 인터카랜트(intercalant)로 처리함으로써, 그래파이트의 결정 구조가 그래파이트와 인터카랜트의 화합물을 형성하도록 반응한다. 처리된 그래파이트의 입자는 그 후 "인터카레이트된 그래파이트 입자(particles of intercalated graphite)"로 지칭된다. 고온에 노출되면, 그래파이트 내의 인터카랜트는 분해되고 기화되어, 인터카레이트된 그래파이트 입자가 "c" 방향, 즉 그래파이트의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 치수보다 약 80배 이상 큰 치수로 팽창한다. 팽창된 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레(worms)로 지칭된다. 벌레는 초기의 그래파이트 플레이크와 달리 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있는 가요성 시트 내에 함께 압축될 수도 있다.Natural graphite is a crystalline structure of carbon containing covalently bonded atoms in a flat layer plane with weak bonds between the planes. By treating the natural graphite particles with, for example, an intercalant of a solution of sulfuric acid and nitric acid, the crystal structure of the graphite reacts to form a compound of graphite and intercalant. The particles of the treated graphite are then referred to as "particles of intercalated graphite ". When exposed to high temperatures, the intercalant in the graphite is decomposed and vaporized so that the intercalated graphite particles are oriented in the "c" direction, i.e., in the direction perpendicular to the crystal plane of the graphite, Expands. The expanded graphite particles are worm-shaped in appearance and are commonly referred to as worms. The worms may be compressed together in a flexible sheet that can be formed and cut into various shapes, unlike the initial graphite flakes.

본 발명에 사용되기에 적절한 천연 그래파이트 출발 물질은 할로겐화물뿐만 아니라 유기산 및 무기산을 인터카레이트시킬 수 있고 이후 열에 노출될 때 팽창할 수 있는 고도의 그래파이트 탄소질 재료(highly graphitic carbonaceous material)를 포함한다. 이들 고도의 그래파이트 탄소질 재료는 가장 바람직하게 약 1.0의 흑연화도(a degree of graphitization)를 갖는다. 본원에서 사용되는 것처럼, "흑연화도"란 용어는 g = [3.45-d(002)]/0.095에 따른 값 g를 지칭하며, 여기서 d(002)는 옹스트롱 단위로 측정된 결정 구조 내의 탄소의 그래파이트 층 사이의 거리이다. 그래파이트 층 사이의 거리는 표준 X-선 회절 기술에 의해 측정된다. (002), (004) 및 (006) 밀러 지수에 대응하는 회절 피크의 위치가 측정되고, 이들 모든 피크에 대한 전체 에러를 최소화시키는 거리를 유도하기 위해 표준 최소 자승법 기술이 이용된다. 고도의 그래파이트 탄소질 재료의 예로는 다양한 소스로부터의 천연 그래파이트를 포함한다. Natural graphite starting materials suitable for use in the present invention include highly graphitic carbonaceous materials capable of intercalating organic and inorganic acids as well as halides and then expanding upon exposure to heat . These highly graphitic carbonaceous materials most preferably have a degree of graphitization of about 1.0. As used herein, the term "degree of graphitization" refers to the value g according to g = [3.45-d (002)] / 0.095, where d (002) is the ratio of carbon in the crystal structure measured in Angstrom units The distance between the graphite layers. The distance between the graphite layers is measured by standard X-ray diffraction techniques. The positions of the diffraction peaks corresponding to the (002), (004) and (006) Miller exponents are measured and a standard least squares technique is used to derive a distance that minimizes the overall error for all these peaks. Examples of highly graphitic carbonaceous materials include natural graphite from a variety of sources.

본 발명에 사용되는 천연 그래파이트 출발 물질은 출발 물질의 결정 구조가 요구된 흑연화도를 유지하고 출발 물질이 박리될 수 있는 한 비-그래파이트 성분을 함유할 수도 있다. 일반적으로, 결정 구조가 요구된 흑연화도를 소유하고 박리될 수 있는 탄소 함유 재료는 본 발명에 사용되기에 적절하다. 이러한 그래파이트는 바람직하게 약 80 중량% 이상의 순도(purity)를 갖는다. 더욱 바람직하게, 본 발명에 사용된 그래파이트는 약 94% 이상의 순도를 가질 것이다. 가장 바람직한 실시예에서, 사용된 그래파이트는 약 98% 이상의 순도를 가질 것이다.The natural graphite starting material used in the present invention may contain a non-graphite component as long as the crystal structure of the starting material maintains the required degree of graphitization and the starting material can be stripped off. Generally, a carbon-containing material which has a desired degree of graphitization and can be peeled off is suitable for use in the present invention. Such graphite preferably has a purity of at least about 80% by weight. More preferably, the graphite used in the present invention will have a purity of at least about 94%. In the most preferred embodiment, the graphite used will have a purity of at least about 98%.

천연 그래파이트 시트를 제조하는 통상적인 방법은 쉐인(Shane) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,404,061호에 개시되어 있고, 그 개시 내용은 본 발명에 참조로 병합된다. 쉐인 등에게 허여된 특허의 방법의 실행에서, 천연 그래파이트 플레이크는 예를 들어 질산과 황산의 혼합물을 함유하는 용액 내에 유리하게 100 중량부의 그래파이트 플레이크(pph) 당 약 20 내지 약 300 중량부의 인터카랜트 용액 레벨로 플레이크를 분산킴으로써 인터카레이트된다. 바람직한 일 실시예에서, 인터카레이션 용액은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 산화제와 다른 인터카레이팅제를 함유한다. 그 예로는 예를 들어 농축된 질산 및 클로레이트, 크롬산 및 인산, 황산 및 질산과 같은 혼합물, 또는 강 유기산 예를 들어 트리플루오로아세트산의 혼합물 또는 질산, 칼륨 클로레이트, 크롬산, 과망간산 칼륨, 칼륨 크로메이트, 칼륨 디크로메이트, 과염소산 등을 함유하는 용액 및 유기산에 용해가능한 강 산화제와 같은 산화제 및 산화 혼합물을 함유하는 것을 포함한다. 대안적으로, 전기 포텐셜이 그래파이트의 산화를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 전해질 산화를 이용하여 그래파이트 결정에 유입될 수 있는 화학종은 황산뿐만 아니라 다른 산을 포함한다.A common method of making natural graphite sheets is disclosed in U.S. Patent No. 3,404,061 to Shane et al., The disclosure of which is incorporated herein by reference. In the practice of the method of the patent granted to Shane et al., Natural graphite flakes are advantageously used in a solution containing, for example, a mixture of nitric acid and sulfuric acid, about 20 to about 300 parts by weight per 100 parts by weight of graphite flakes (pph) Lt; RTI ID = 0.0 > flakes. &Lt; / RTI > In one preferred embodiment, the intercalation solution contains an intercalating agent other than the oxidizing agent known in the art. Examples thereof include, for example, concentrated nitric acid and a mixture of hydrochloric acid, chromic acid and phosphoric acid, sulfuric acid and nitric acid, or a mixture of strong organic acids such as trifluoroacetic acid or nitric acid, potassium chloride, chromic acid, potassium permanganate, , Potassium dichromate, perchloric acid and the like, and an oxidizing agent such as a strong oxidizing agent soluble in an organic acid and an oxidizing mixture. Alternatively, an electrical potential may be used to generate oxidation of the graphite. The species that can be introduced into the graphite crystal using electrolytic oxidation include sulfuric acid as well as other acids.

바람직한 실시예에서, 인터카레이팅제는 황산, 또는 황산과 인산, 및 산화제, 즉 질산, 과염소산, 크롬산, 과망간산 칼륨, 과산화수소, 요오드산 또는 과옥소산 등의 혼합 용액이다. 덜 바람직할 수도 있지만, 인터카레이션 용액은 염화제1철(ferric chloride), 및 황산과 혼합된 염화제1철과 같은 금속 할로겐화물, 또는 브롬 용액으로서의 브롬 및 유기 용매 내의 황산 또는 브롬과 같은 할라이드를 함유할 수도 있다.In a preferred embodiment, the intercalating agent is a sulfuric acid, or a mixed solution of sulfuric acid and phosphoric acid, and an oxidizing agent, such as nitric acid, perchloric acid, chromic acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide, iodic acid or peroxoic acid. Although less preferred, the intercalation solution may be a metal halide such as ferric chloride and ferrous chloride mixed with sulfuric acid, or bromine as a bromine solution and a halide such as sulfuric acid or bromine in an organic solvent &Lt; / RTI >

인터카레이션 용액의 양은 약 20 내지 약 350pph 그리고 보다 일반적으로 약 40 내지 약 160pph 범위일 수도 있다. 플레이크가 인터카레이트된 후에, 임의의 과잉 용액은 플레이크로부터 유출되고 플레이크는 수세척된다. 대안적으로, 인터카레이션 용액의 양은 약 10 내지 약 40pph 범위로 제한될 수도 있는데, 이로 인해 참조로 본 발명에 병합된 미국 특허 제 4,895,713호에 개시되고 설명된 것처럼 세척 단계가 제거될 수 있다.The amount of intercalation solution may range from about 20 to about 350 pph and more typically from about 40 to about 160 pph. After the flakes are intercalated, any excess solution flows out of the flakes and the flakes are washed with water. Alternatively, the amount of intercalation solution may be limited to a range of from about 10 to about 40 pph, thereby eliminating the washing step as described and described in U.S. Patent No. 4,895,713, which is incorporated herein by reference.

인터카레이션 용액으로 처리된 그래파이트 플레이크 입자는 예를 들어 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에서 산화 인터카레이팅 용액의 표면 필름과 반응하는 알코올, 설탕, 알데히드 및 에스테르로부터 선택되는 유기 환원제와 혼합됨으로써 선택적으로 접촉될 수 있다. 적절한 특정 유기제로는 헥사데카놀, 옥타데카놀, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 데실알코올, 1,10 데칸디올, 데실알데히드, 1-프로판올, 1,3프로판디올, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 덱스트로스, 프럭토스, 락토스, 수크로스, 포테이토 스타치, 에틸렌 글리콜 모노스테아레이트, 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트, 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트, 글리세롤 모노스테아레이트, 디메틸 옥실레이트, 디에틸 옥실레이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 아스코르빈산 및 소듐 리그노술페이트와 같은 리그린 유도 화합물을 포함한다. 유기 환원제의 양은 적절하게 그래파이트 플레이크 입자의 약 0.5 내지 4 중량%이다.The graphite flake particles treated with the intercalation solution are mixed with an organic reducing agent selected from alcohols, sugars, aldehydes and esters which react with the surface film of the oxidative intercalating solution at a temperature in the range of 25 DEG C to 125 DEG C, As shown in FIG. Suitable specific organic agents include but are not limited to hexadecanol, octadecanol, 1-octanol, 2-octanol, decyl alcohol, 1,10 decanediol, decyl aldehyde, 1-propanol, 1,3 propanediol, ethylene glycol, But are not limited to, glycols, dextrose, fructose, lactose, sucrose, potato starch, ethylene glycol monostearate, diethylene glycol dibenzoate, propylene glycol monostearate, glycerol monostearate, dimethyloxylate, Methyl formate, ethyl formate, ascorbic acid, and sodium lignosulfate. The amount of organic reducing agent is suitably about 0.5 to 4% by weight of the graphite flake particle.

인터카레이션 전에, 중에 또는 직후에 적용된 팽창 보조제의 이용이 또한 개선점을 제공할 수 있다. 이들 개선점 중 박리 온도는 감소될 수 있고 팽창된 부피(또한 "벌레 부피"로 지칭됨)는 증가될 수 있다. 본원에서 팽창 보조제는 유리하게 팽창 개선을 달성하기 위해 인터카레이션 용액 내에 충분히 용해 가능한 유기 재료일 것이다. 더욱 좁게, 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 이러한 형태의 유기 재료가, 바람직하게는 배타적으로, 이용될 수도 있다. 카르복실산이 특히 효과적이라고 알려져 있다. 팽창 보조제로서 유용한 카르복실산은 1 개 이상의 탄소 원자, 바람직하게 약 15 개 이하의 탄소 원자를 갖는 방향족, 지방족 또는 지환족, 직쇄 또는 분지쇄의, 포화 및 불포화 모노카르복실산, 디카르복실산 및 폴리카르복실산으로부터 선택될 수 있고, 박리의 하나 이상의 측면의 개선을 제공하기에 효과적인 양으로 인터카레이션 용액에 용해 가능하다. 적절한 유기 용매는 인터카레이션 내의 유기 팽창 보조제의 용해성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.The use of expansion aids applied before, during or immediately after intercalation can also provide improvements. Of these improvements, the stripping temperature can be reduced and the expanded volume (also referred to as "worm volume") can be increased. The expansion aid herein will be an organic material that is sufficiently soluble in the intercalation solution to advantageously achieve the expansion improvement. More narrowly, this type of organic material containing carbon, hydrogen and oxygen may preferably be used exclusively. Carboxylic acids are known to be particularly effective. Carboxylic acids useful as expansion aids include aromatic, aliphatic or alicyclic, straight or branched chain, saturated and unsaturated monocarboxylic acids, dicarboxylic acids and dicarboxylic acids having at least one carbon atom, preferably at least about 15 carbon atoms, Polycarboxylic acid, and is soluble in the intercalation solution in an amount effective to provide an improvement in one or more aspects of delamination. Suitable organic solvents may be used to improve the solubility of the organic expansion aid in the intercalation.

포화 지방족 카르복실산의 대표적인 예는 화학식 H(CH₂)_nCOOH와 같은 산이고, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 낙산, 펜탄산, 헥산산 등을 포함하며, 여기서 n은 0에서 약 5까지의 수이다. 카르복실산을 대신하여, 무수물 또는 알킬 에스테르와 같은 반응성 카르복실산이 또한 사용될 수 있다. 알킬 에스테르의 대표적인 예는 메틸 포르메이트 및 에틸 포르메이트이다. 황산, 질산 및 다른 공지된 수용성 인터카랜트는 포름산을 궁극적으로 물과 이산화탄소로 분해시킬 수 있다. 이 때문에, 포름산과 다른 민감한 팽창 보조제는 유리하게 수용성 인터카랜트 내에 플레이크를 주입시키기 전에 그래파이트 플레이크와 접촉된다. 대표적인 디카르복실산은 2-12 개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산, 특히 옥살산, 푸마르산, 말론산, 말레산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 1,5-펜탄디카르복실산, 1,6-헥산디카르복실산, 1,10-데칸디카르복실산, 시클로헥산-1,4-디카르복실산 및 프탈산 또는 테레프탈산과 같은 방향족 디카르복실산이다. 대표적인 알킬 에스테르는 디메틸 옥실레이트 및 디에틸 옥실레이트이다. 대표적인 지환족 산은 시클로헥산 카르복실산이고 대표적인 방향족 카르복실산은 벤조산, 나프토산(naphthoic acid), 안트라닐산, p-아미노벤조산, 살리실산, o-, m-, 및 p-토릴산, 메톡시 및 오톡시 벤조산, 아세토아세트아미도벤조산 및, 아세트아미도벤조산, 페닐아세트산 및 나프토산이다. 대표적인 하이드록시 방향족 산은 하이드록시 벤조산, 3-하이드록시-1-나프토산, 3-하이드록시-2-나프토산, 4-하이드록시-2-나프토산, 5-하이드록시-1-나프토산, 5-하이드록시-2-나프토산, 6-하이드록시-2-나프토산 및 7-하이드록시-2-나프토산이다. 폴리카르복실산 중에는 구연산이 대표적이다.Representative examples of saturated aliphatic carboxylic acids are acids such as the formula H (CH ₂ ) _n COOH and include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, pentanoic acid, hexanoic acid and the like, wherein n is a number from 0 to about 5 to be. Instead of carboxylic acids, reactive carboxylic acids such as anhydrides or alkyl esters may also be used. Representative examples of alkyl esters are methyl formate and ethyl formate. Sulfuric acid, nitric acid and other known water-soluble intercalants can ultimately decompose formic acid into water and carbon dioxide. Because of this, formic acid and other sensitive expansion aids are advantageously contacted with the graphite flakes prior to injecting the flakes into the aqueous intercalant. Representative dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids having 2-12 carbon atoms, especially aliphatic dicarboxylic acids having 2-12 carbon atoms, such as oxalic acid, fumaric acid, malonic acid, maleic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, Hexanedicarboxylic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid and phthalic acid or terephthalic acid. Representative alkyl esters are dimethyl oxylate and diethyl oxylate. Representative alicyclic acids are cyclohexanecarboxylic acids and typical aromatic carboxylic acids include benzoic acid, naphthoic acid, anthranilic acid, p-aminobenzoic acid, salicylic acid, o-, m-, and p- Ethoxybenzoic acid, acetoacetamidobenzoic acid, and acetamidobenzoic acid, phenylacetic acid, and naphthoic acid. Representative hydroxyaromatic acids include hydroxybenzoic acid, 3-hydroxy-1-naphthoic acid, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, 4-hydroxy-2-naphthoic acid, 5-hydroxy- -Hydroxy-2-naphthoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid and 7-hydroxy-2-naphthoic acid. Among polycarboxylic acids, citric acid is typical.

인터카레이션 용액은 수용성일 것이고 바람직하게 약 1 내지 10%의 팽창 보조제를 함유하며, 이 양은 박리를 향상시키는데 효과적이다. 팽창 보조제가 수용성 인터카레이션 용액 내에 주입되기 전 또는 주입된 후에 그래파이트 플레이크와 접촉되는 실시예에서, 팽창 보조제는 그래파이트와 일반적으로 약 0.2중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 V-블렌더와 같은 적절한 수단에 의해 혼합될 수 있다.The intercalation solution will be water soluble and preferably contains from about 1% to about 10% of an expansion aid, and this amount is effective to improve exfoliation. In embodiments where the expansion aid is contacted with the graphite flake before or after being injected into the water soluble intercalation solution, the expansion aid may comprise graphite and the like, such as V-blenders, typically in amounts ranging from about 0.2% to about 10% May be mixed by appropriate means.

그래파이트 플레이크를 인터카레이트하고, 그 후 인터카레이트된 그래파이트 플레이크와 유기 환원제를 혼합한 후에, 상기 혼합물은 25℃ 내지 125℃ 범위의 온도에 노출되어 환원제와 인터카렌트 코팅의 반응을 촉진시킬 수 있다. 가열 기간은 약 20시간 이하이며, 전술한 범위보다 높은 온도에 대해서는 더욱 짧은 가열 기간, 예를 들어 적어도 약 10분이다. 30분 이하의 시간, 예를 들어 10 내지 25분 정도가 보다 높은 온도에서 사용될 수 있다.After intercalating the graphite flake and then mixing the intercalated graphite flake with the organic reducing agent, the mixture is exposed to a temperature in the range of 25 ° C to 125 ° C to promote the reaction of the reducing agent with the intercalant coating have. The heating period is about 20 hours or less, and for a temperature higher than the above-mentioned range, a shorter heating period, for example, at least about 10 minutes. A time of 30 minutes or less, for example, about 10 to 25 minutes, may be used at a higher temperature.

전술한 바와 같이, 이렇게 처리된 그래파이트 입자는 "인터카레이트된 그래파이트 입자"로 지칭될 수 있다. 고온, 예를 들어 약 160℃ 이상의 온도 및 특히 약 700℃ 내지 1000℃ 및 그보다 높은 온도에 노출될 때, 인터카레이트된 그래파이트의 입자는 "c" 방향, 즉 구성성분인 그래파이트 입자의 결정면에 수직한 방향으로 아코디언 형태로 초기 부피보다 약 80배 내지 1000배 이상 팽창한다. 팽창된, 즉 박리된 그래파이트 입자는 외형이 벌레 모양이어서, 통상 벌레로 지칭된다. 벌레는, 초기 그래파이트 플레이크와 달리, 다양한 형태로 형성 및 절단될 수 있는 가요성 시트(본 명세서에서는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트로 언급됨)로 함께 압축될 수 있다. As described above, the graphite particles thus treated may be referred to as "intercalated graphite particles ". When exposed to a high temperature, for example a temperature of about 160 ° C or more, and especially about 700 ° C to 1000 ° C and higher, the particles of the intercalated graphite are oriented in the "c" direction, It expands about 80 to 1000 times more than the initial volume in accordion form in one direction. The expanded, i.e., peeled, graphite particles are worm-like in appearance and are commonly referred to as worms. The worm can be compressed together with a flexible sheet (referred to herein as a sheet formed of compressed particles of release graphite) that can be formed and cut into various forms, unlike the initial graphite flakes.

본 발명에서의 사용을 위해서, 그래파이트 시트는 양호한 처리 강도를 가지면서 응집성이 있으며, 예를 들어 롤러 프레싱에 의해 약 0.05mm 내지 2.0mm의 두께 및 약 1.1 내지 1.8g/cc 또는 2.0g/cc 나 그보다 높은 전형적인 밀도로 적절히 압축된다. 수지 주입(resin impregnation)이 요구된다면, 약 1.5 내지 30 중량%의 세라믹 첨가제가 최종 가요성 그래파이트 생성물에 향상된 수지 주입을 제공하기 위해 미국 특허 제 5,902,762호(본 발명에 병합됨)에 개시된 것처럼 인터카레이트된 입자 플레이크와 혼합될 수 있다. For use in the present invention, the graphite sheet is cohesive with good process strength, for example, by roller pressing to a thickness of about 0.05 mm to 2.0 mm and a thickness of about 1.1 to 1.8 g / cc or 2.0 g / cc Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > higher density. If resin impregnation is desired, about 1.5 to 30 weight percent of the ceramic additive may be added to the final flexible graphite product as described in U.S. Patent No. 5,902,762 (incorporated herein) to provide improved resin injection into the final flexible graphite product. Lt; / RTI > may be mixed with the ground particles flakes.

그래파이트 플레이크를 인터카레이트시키고 박리시키기 위한, 그리고 박리 그래파이트 플레이크의 압축 입자로 형성된 시트를 형성하기 위한 전술한 방법은, 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로 병합되는 국제 특허 출원 PCT/US02/39749호에 기술된 바와 같이, 흑연화 온도, 즉 약 3000℃ 이상 범위의 온도에서 그래파이트 플레이크의 예비 처리 및 인터카랜트에 유연성 첨가제의 함유에 의해 유리하게 향상될 수도 있다.The above-described methods for intercalating and stripping graphite flakes and for forming sheets formed of compressed particles of exfoliated graphite flakes are described in International Patent Application No. PCT / US02 / 39749, the disclosure of which is incorporated herein by reference. May be advantageously improved by the inclusion of a softening additive in the pretreatment and intercalation of the graphite flake at a temperature in the range of graphitization temperatures, i. E. In the range of at least about 3000 ° C.

그래파이트 플레이크의 예비처리, 또는 어닐링은 플레이크가 후속적으로 인터카레이션 및 박리될 때 상당히 증가된 팽창(즉, 300% 이상의 팽창 부피 증가)을 야기한다. 사실, 바람직하게, 팽창의 증가는 어닐링 단계 없는 유사한 프로세싱과 비교할 때 적어도 약 50%이다. 어닐링 단계에 사용되는 온도는 3000℃보다 상당히 낮아서는 안 되며, 이는 100℃ 낮은 온도도 실질적으로 감소된 팽창을 야기하기 때문이다.Pretreatment, or annealing, of the graphite flakes causes a significantly increased swelling (i.e., an expansion volume increase of greater than 300%) when the flakes are subsequently intercalated and stripped. In fact, preferably, the increase in swelling is at least about 50% as compared to similar processing without an annealing step. The temperature used in the annealing step should not be significantly lower than 3000 DEG C, since a temperature as low as 100 DEG C also causes a substantially reduced expansion.

그래파이트 플레이크의 어닐링은 인터카레이션 및 후속적인 박리 시에 향상된 정도의 팽창을 갖는 플레이크를 야기하기에 충분한 시간 동안 수행된다. 일반적으로 요구된 시간은 1 시간 이상, 바람직하게 1 내지 3시간이고 가장 유리하게 불활성 분위기에서 진행한다. 최대의 유익한 결과를 위해, 어닐링된 그래파이트 플레이크는 팽창 정도를 향상시키기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 다른 프로세스, 즉 유기 환원제, 유기 산과 같은 인터카레이션 보조제, 및 인터카레이션 후 계면활성제 세척제의 존재 하에서의 인터카레이션을 거칠 것이다. 더욱이, 최대의 유익한 결과를 위해, 인터카레이션 단계는 반복될 수도 있다.The annealing of the graphite flakes is performed for a time sufficient to cause a flake with an enhanced degree of expansion upon intercalation and subsequent exfoliation. In general, the time required is at least 1 hour, preferably 1 to 3 hours, most advantageously in an inert atmosphere. For maximum beneficial results, the annealed graphite flakes may be mixed with other processes known in the art to improve the degree of expansion, such as organic reducing agents, intercalation aids such as organic acids, and surfactants after intercalation, Lt; / RTI > Moreover, for maximum benefit, the intercalation step may be repeated.

어닐링 단계는 흑연화 분야에서 공지되고 인식된 유도로 또는 다른 유사한 장치에서 수행되고, 여기서 사용되는 온도는 3000℃ 범위이고, 흑연화 프로세스에서 일어날 수 있는 높은 범위의 온도이다.The annealing step is carried out in a known or recognized induction furnace or other similar device in the field of graphitization, wherein the temperature used is in the range of 3000 ° C and is a high range of temperatures that can occur in the graphitization process.

예비 인터카레이션 어닐링을 거친 그래파이트를 이용하여 생성된 벌레는 종종 "응집(clump)"되어, 충격 면적 중량 균일성에 악영향을 줄 수 있다고 관찰되었기 때문에, "자유 유동" 벌레의 형성을 보조하는 첨가제가 매우 바람직하다. 인터카레이션 용액에 유연성 첨가제를 첨가하면, 그래파이트 벌레를 가요성 그래파이트 시트로 압축(또는 "칼랜더링(calendering)") 하는데 통상적으로 사용되는, (칼랜더 스테이션(calender station)의 베드와 같은) 압축 장치의 베드(bed)를 가로질러 벌레의 보다 균일한 분포가 용이하게 된다. 그러므로 결과적인 시트는 더욱 큰 면적 중량 균일성과 인장 강도를 갖는다. 유연성 첨가제는 장쇄(long chain) 탄화수소인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 10개 이상의 탄소를 갖는 탄화수소인 것이 좋다. 다른 작용기가 존재하지만, 장쇄 탄화수소기를 갖는 다른 유기 화합물이 또한 사용될 수 있다.Since it has been observed that worms generated using pre-intercalation annealed graphite can often be "clumped " to adversely affect impact area weight uniformity, additives that assist in the formation of" free- Very desirable. The addition of a softening additive to the intercalation solution provides a compression device (such as a bed of a calander station) that is commonly used to compress (or "calendare") a graphite worm into a flexible graphite sheet. A more uniform distribution of the worm across the bed of the worm is facilitated. The resulting sheet therefore has a larger area weight uniformity and tensile strength. The softening additive is preferably a long chain hydrocarbon, more preferably a hydrocarbon having at least about 10 carbons. Although other functional groups are present, other organic compounds having long chain hydrocarbon groups may also be used.

더욱 바람직하게, 유연성 첨가제는 오일이며, 광유가 특히 장기간 저장에 있어 중요한 고려사항인 악취 및 냄새가 덜 하다는 사실을 고려할 때 가장 바람직하다. 전술한 소정의 팽창 보조제가 유연성 첨가제의 정의를 충족시킴을 주목한다. 이들 재료가 팽창 보조제로 사용될 때, 인터카랜트 내에 별도의 유연성 첨가제를 포함할 필요가 없다.More preferably, the softening additive is an oil and is most preferred when considering the fact that mineral oil is less odorous and odorous, especially important for long term storage. Note that the above-mentioned predetermined expansion auxiliary satisfies the definition of the flexible additive. When these materials are used as expansion aids, it is not necessary to include a separate softening additive in the intercalant.

유연성 첨가제는 약 1.4pph 이상, 더욱 바람직하게 약 1.8pph 이상의 양으로 인터카랜트 내에 존재한다. 유연성 첨가제 함유의 상한이 하한보다 중요하진 않지만, 약 4pph보다 더 큰 정도의 유연성 첨가제를 함유한다고 하여 상당한 추가적인 장점이 있는 것은 아니다.The softening additive is present in the intercalant in an amount of at least about 1.4 pph, more preferably at least about 1.8 pph. Although the upper limit of the content of the softening additive is not more important than the lower limit, there is no significant additional advantage because it contains a level of softening additive greater than about 4 pph.

본원발명의 천연 그래파이트 시트는, 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로 병합되는 미국 특허 6,673,289호에 개시된 바와 같이, 필요하다면, 새로이 팽창된 벌레보다는 재가공된(reground) 가요성 그래파이트 입자를 사용할 수 있다. 이러한 시트는 새롭게 형성된 시트 재료, 재생된 시트 재료, 작은 조각(scrap)의 시트 재료, 또는 기타 적절한 소스(source)가 될 수 있다.The natural graphite sheet of the present invention may use reground flexible graphite particles rather than freshly expanded worms, if necessary, as disclosed in U.S. Patent No. 6,673,289, the disclosure of which is incorporated herein by reference. Such a sheet can be a newly formed sheet material, a recycled sheet material, a scrap sheet material, or other suitable source.

또한 본원발명의 처리 과정은 순수 재료(virgin material)와 재생된 재료의 혼합물을 사용할 수도 있다.The process of the present invention may also use a mixture of virgin material and regenerated material.

압축된 천연 그래파이트 재료를 연속적으로 형성하기 위한 장치의 한가지 형태가 Mercuri 등의 미국 특허 6,706,400에 개시되어 있으며, 상기 특허 문서의 내용은 본 명세서에 참조로 병합된다.One type of apparatus for continuously forming compressed native graphite materials is disclosed in U.S. Patent No. 6,706,400 to Mercuri et al., The contents of which are incorporated herein by reference.

일 실시예에서, (캘린더링과 같은) 압축 단계에 이어서, 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트에 수지 주입이 이루어지면, 주입된 재료가 프레스 내에 배치되고, 여기서 수지는 높은 온도 및 압력에서 경화된다. 또한, 천연 그래파이트 시트는 적층물(laminate)의 형태로 사용될 수 있는데, 이는 개별적인 그래파이트 시트를 프레스 내에서 함께 적층시킴으로써 마련될 수 있다.In one embodiment, following a compressing step (such as calendering), resin injection is effected on a sheet formed of compressed particles of exfoliated graphite, the injected material is placed in a press, where the resin is cured at high temperature and pressure . In addition, the natural graphite sheet can be used in the form of a laminate, which can be prepared by laminating individual graphite sheets together in a press.

프레스에서 사용되는 온도는 구조체의 열적 특성에 불리한 영향을 끼치지 않으면서도, 경화 압력에서 그래파이트 구조체가 고밀도화되기에 충분한 온도이어야 한다. 대체로, 이를 위해서는 적어도 약 90℃ 이상, 그리고 일반적으로는 약 200℃ 까지의 온도가 요구된다. 가장 바람직하게는, 약 150℃ 내지 200℃ 사이의 온도에서 경화가 이루어지는 것이 좋다. 경화에 사용되는 압력은 어느 정도는 사용된 온도의 함수가 될 것이나, 구조체의 열적 특성에 불리한 영향을 미치지 않으면서 그래파이트 구조체가 고밀도화되는 것을 보장하기에 충분해야 할 것이다. 일반적으로, 제조의 편리를 위해, 요구되는 정도까지 구조체를 고밀도화시키기 위해 필요한 최소 압력이 사용될 것이다. 이러한 압력은 약 7 Mpa (1Mpa는 약 1000 psi 에 해당한다) 이상 약 35Mpa (5000 psi 에 해당한다) 이하가 일반적이며, 더욱 널리 사용되는 값은 약 7 내지 21Mpa (1000 내지 3000psi) 이다. 경화 시간은 사용된 압력, 온도 및 수지 시스템에 따라 다르게 되나, 대체로 약 0.5 내지 2 시간 사이이다. 경화가 완료된 이후에, 상기 재료는 약 1.8g/cc 이상, 일반적으로는 약 1.8g/cc 내지 2.0g/cc 의 밀도를 갖는다.The temperature used in the press should be sufficient for the graphite structure to be densified at the curing pressure without adversely affecting the thermal properties of the structure. In general, this requires a temperature of at least about 90 ° C, and generally up to about 200 ° C. Most preferably, curing is carried out at a temperature between about 150 [deg.] C and 200 [deg.] C. The pressure used for curing will be a function of the temperature used to some extent, but it should be sufficient to ensure that the graphite structure is densified without adversely affecting the thermal properties of the structure. Generally, for ease of manufacture, the minimum pressure necessary to densify the structure to the required degree will be used. This pressure is generally less than about 7 Mpa (1 Mpa corresponds to about 1000 psi) to about 35 Mpa (corresponding to 5000 psi), and the more widely used value is about 7 to 21 Mpa (1000 to 3000 psi). The curing time will vary depending on the pressure, temperature and resin system used, but is generally between about 0.5 and 2 hours. After curing is complete, the material has a density of about 1.8 g / cc or greater, typically about 1.8 g / cc to 2.0 g / cc.

바람직하게, 천연 그래파이트 시트 자체가 적층물로서 제공되면, 주입된 시트 내에 존재하는 수지는 적층물을 위한 접착제로서 작용할 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 캘린더링되고 주입된 천연 그래파이트 시트가 적층되고 경화되기에 앞서 접착제로 코팅된다. 적절한 접착제로는 에폭시-, 아크릴- 및 페놀-계 수지가 있다. 본 발명의 실시에 있어 특히 유용한 것으로 확인된 페놀 수지는 레졸(resole) 및 노볼락(novolak) 페놀을 포함하는 페놀-계 수지 시스템 등이 있다.Preferably, when the natural graphite sheet itself is provided as a laminate, the resin present in the injected sheet can act as an adhesive for the laminate. However, according to another embodiment of the present invention, the calendered and injected natural graphite sheet is laminated and coated with an adhesive prior to curing. Suitable adhesives include epoxy-, acryl- and phenol-based resins. Phenolic resins that have been found particularly useful in the practice of the present invention include phenol-based resin systems including resole and novolak phenol.

캘린더링과 몰딩을 통해 시트를 형성하는 것이 본 발명의 실시에 유용한 그래파이트 재료의 형성에 있어 가장 일반적인 방법이지만, 다른 형성 방법이 사용될 수도 있다.While forming the sheet through calendering and molding is the most common method for forming a graphite material useful in the practice of the present invention, other forming methods may be used.

이제 도면을 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열 확산기가 도면부호 (10)로서 표시된다. 열 확산기(10)는 도면부호 (20)로 표시된, 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 제1 층, 그리고 도면부호 (30)로 표시된, 금속 포일을 포함하는 제2 층을 포함한다. 본 발명에 따른 열 확산기(10)에 사용하기 위하여, 그래파이트 시트는 알루미늄이나 구리보다 작은 질량으로 일부 환경에서 알루미늄이나 구리의 수평 열 전도도(in-plane thermal conductivity)와 동일하거나 이보다 큰 수평 열 전도도를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트는 약 150 W/m-K 이상, 더욱 바람직하게는 220 W/m-K, 그리고 가장 바람직하게는 약 390 W/m-K 이상의 수평 열 전도도를 가지며, 약 15 W/m-K 미만, 더욱 바람직하게는 약 10 W/m-K 미만의 수직(through-plane) 열 전도도를 가진다.Referring now to the drawings, as described above, a heat spreader according to the present invention is indicated at 10. The heat spreader 10 includes a first layer comprising at least one sheet formed of compressed particles of exfoliated graphite and designated by the reference numeral 20 and a second layer comprising a metal foil, do. For use in the heat spreader 10 according to the present invention, the graphite sheet has a mass of less than aluminum or copper and has a lateral thermal conductivity equal to or greater than the in-plane thermal conductivity of aluminum or copper in some circumstances Lt; / RTI > More specifically, the sheet formed of the compressed particles of exfoliated graphite has a horizontal thermal conductivity of at least about 150 W / mK, more preferably at least 220 W / mK, and most preferably at least about 390 W / mK, mK, more preferably less than about 10 < RTI ID = 0.0 > W / mK. < / RTI >

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 열 확산기의 제1 층(20)으로서 사용되는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 시트 또는 시트들은, 바람직하게는 약 0.05 g/cc 내지 약 2.0 g/cc 사이의 밀도를 가지며; 더욱 바람직하게는 시트의 밀도가 약 1.4 g/cc 내지 약 1.8 g/cc 이다. (복수의) 그래파이트 시트의 두께는 약 0.05 mm 내지 약 2.0 mm 사이이어야 한다. 바람직한 실시예에서, 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 또는 복수의 시트는 약 0.25 mm 내지 약 1.0 mm 사이의 두께를 가진다.In addition, as described above, the sheets or sheets formed of the compressed particles of the exfoliated graphite used as the first layer 20 of the heat spreader of the present invention preferably have a thickness of between about 0.05 g / cc to about 2.0 g / cc Density; More preferably, the density of the sheet is from about 1.4 g / cc to about 1.8 g / cc. The thickness of the (plural) graphite sheet should be between about 0.05 mm and about 2.0 mm. In a preferred embodiment, the one or more sheets formed of the compressed particles of exfoliated graphite have a thickness of between about 0.25 mm and about 1.0 mm.

본 발명의 열 확산기(10)의 제1 층(20), 즉 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 층은 도면부호 (20a) 및 (20b)로 표시된 2개의 주 표면을 가진다. 제2 층(30)은 금속 포일을 포함하고 (따라서 도면부호 (30a) 및 (30b)로 표시된 2개의 주 표면을 역시 가지며); 바람직하게는 금속 포일이 알루미늄, 구리, 강철 또는 이들의 조합으로 형성된다.The first layer 20 of the inventive heat spreader 10, i.e. the layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite, has two major surfaces, designated 20a and 20b. The second layer 30 comprises a metal foil (and thus also has two major surfaces denoted by reference numerals 30a and 30b); Preferably, the metal foil is formed of aluminum, copper, steel or a combination thereof.

바람직하게는, 제1 층(20)의 주 표면 중 하나(20a)가 제2 층(30)의 주 표면 중 하나(30a)와 열적 연결(thermal connection) 관계에 있다. 용어 "열적 연결"은 열적으로 연결된 제품 사이, 본 실시예의 경우에는 층(20) 및 층(30) 사이에서 유효 열 전달이 이루어진다는 것을 의미하며; 이는 곧 제품(즉, 층) 중 하나에 가해진 열의 측정 가능한 양이 다른 제품(즉, 층)으로 전달된다는 것을 의미한다. 실제로, 바람직한 실시예에서는, 제1 층(20)에 가해진 열 에너지의 30% 이상이 제2 층(30)으로 전달된다.Preferably, one of the major surfaces 20a of the first layer 20 is in thermal connection relationship with one of the major surfaces 30a of the second layer 30. The term "thermal connection" means that effective heat transfer occurs between thermally connected products, in the case of this embodiment, between layer 20 and layer 30; This means that a measurable amount of heat applied to one of the products (i. E., Layers) is transferred to another product (i. E., The layer). In practice, in a preferred embodiment, more than 30% of the thermal energy applied to the first layer 20 is transferred to the second layer 30. [

바람직하게는, 제1 층(20)의 주 표면 중 하나(20a)의 표면적의 약 25% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50% 이상이 제2 층(30)의 주 표면 중 하나(30a)에 접착 또는 부착되거나 접촉하게 된다. 가장 일반적으로는, 도 5에서 도면부호 (25)로 표시된 접착제에 의해, 접착제가 제1 층(20)과 제2 층(30) 사이에 삽입되면서, 제1 층(20)이 제2 층(30)에 접착 또는 부착되며; 이러한 접착제가 제공되지 않은 영역에서는, 제1 층의 주 표면(20a)이 제2 층(30)의 주 표면(30a)과 바람직하게 직접 접촉한다.Preferably, at least about 25%, more preferably at least about 50% of the surface area of one of the major surfaces 20a of the first layer 20 is present on one of the major surfaces 30a of the second layer 30 Glued, attached or contacted. Most commonly, the adhesive is applied between the first layer 20 and the second layer 30 by the adhesive indicated by reference numeral 25 in FIG. 5, so that the first layer 20 is bonded to the second layer 30 30); In a region where such an adhesive is not provided, the main surface 20a of the first layer is preferably in direct contact with the main surface 30a of the second layer 30.

제1 층(20)과 제2 층(30)이 열적 연결 관계에 있도록 하여 열 확산기(10)를 형성하기 위해, 제1 층(20)과 제2 층(30)을 함께 접착시키는데 적절한 접착제로는 실리콘-, 에폭시-, 아크릴-, 그리고 페놀-계 수지와 같은 수지가 있다. 또한, 일 실시예에서 접착제는, 층 간의 열 전도도를 향상시키기 위하여, 전도성 입자가 충진된 실리콘 접착제로 구성된다. 다른 바람직한 실시예에서는, 레졸 및 노볼락 페놀과 같은 페놀 수지가 사용되는데, 이는 페놀 수지의 비교적 얇은 막이 제1 층(20)과 제2 층(30)을 서로 접착시켜 이들 층 사이의 열적 연결을 극대화시키기 때문이다.The first layer 20 and the second layer 30 are thermally connected to each other so that the first layer 20 and the second layer 30 are bonded together with an adhesive suitable for bonding the first layer 20 and the second layer 30 together to form the heat spreader 10. [ Are resins such as silicone-, epoxy-, acryl-, and phenol-based resins. Further, in one embodiment, the adhesive is composed of a silicone adhesive filled with conductive particles to improve the thermal conductivity between the layers. In another preferred embodiment, a phenolic resin such as resole and novolac phenol is used because a relatively thin film of phenolic resin bonds the first layer 20 and the second layer 30 together to form a thermal connection between the layers It is because it maximizes.

제2 층(30)은 약 0.025 mm 내지 약 1.0 mm의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제2 층(30)의 두께가 약 0.05 mm 내지 약 0.25 mm 이다. 금속 포일은 열적으로 등방성이며, 알루미늄과 구리의 열 전도도는 비교적 일정하다.The second layer 30 may have a thickness of about 0.025 mm to about 1.0 mm. Preferably, the thickness of the second layer 30 is from about 0.05 mm to about 0.25 mm. The metal foil is thermally isotropic, and the thermal conductivity of aluminum and copper is relatively constant.

제1 층(20) 및 제2 층(30)의 복합재로서 형성된 열 확산기(10)를 사용하는 장점 중 하나는, 제2 층(30)이 비-연속성이 되도록 하는(즉, 제2 층(30) 내에 갭 또는 구멍이 존재하게 하는) 제2 층(30) 상의 형상 표면 구조체(32)가 제1 층(20)이 연속성을 유지하게 하여, 표면 구조체(32)의 개수 및 속성과 관계없이 열 확산기(10)의 연속성을 유지시킨다는 점이다. 또한, 0.05 mm 내지 2.0 mm 사이의 두께를 가지는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 제1 층(20)과 0.025 mm 내지 1.0 mm 사이의 두께를 가지는 금속 포일을 포함하는 제2 층(30)을 포함하는 열 확산기(10)는 금속 포일만으로 형성된 등가(equivalent) 열 확산기보다 상당히 무게가 작을 것이다. 더욱이, 높은 수평 열 전도도의 그래파이트 시트와 이방성의 그래파이트 층(20)이 주어지면, 본 명세서에 개시된 열 확산기(10)로부터의 열 확산, 그리고 열점의 방지(avoidance)는 금속만으로 이루어진 열 확산기에 비해 상당히 개선될 것이다.One of the advantages of using the heat spreader 10 formed as a composite of the first layer 20 and the second layer 30 is that it allows the second layer 30 to be non-continuous (i.e., The shape surface structure 32 on the second layer 30 (where gaps or holes are present in the first layer 30) maintains continuity of the first layer 20 so that regardless of the number and properties of the surface structures 32 Thereby maintaining the continuity of the heat spreader 10. A second layer (20) comprising a first layer (20) comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having a thickness of between 0.05 mm and 2.0 mm and a metal foil having a thickness between 0.025 mm and 1.0 mm The heat spreader 10 comprising the metal foil 30 will be considerably less massive than an equivalent heat spreader formed solely of metal foil. Furthermore, given a graphite sheet of high horizontal thermal conductivity and an anisotropic graphite layer 20, thermal diffusion from the heat spreader 10 described herein, and avoidance of hot spots, It will be significantly improved.

또한, 제2 층(30)은 표면 구조체(32)를 가진다. 더욱 구체적으로, 제2 층(30)의 주 표면 중 하나(30a)는 제1 층(20)과 열적 연결 관계에 있고; 제2 층의 제2 주 표면(30b) 상에는 표면 구조체(32)가 구비되어 있어서, 열 방산에 가용한 열 확산기(10)의 표면적을 증가시키거나 열 확산기(10)의 열 방산 표면(12) 주위의 공기 유동 난류를 증가시키거나 또는 이들 모두에 의해, 열 방산을 향상시킨다.The second layer 30 also has a surface structure 32. More specifically, one of the major surfaces 30a of the second layer 30 is in thermal connection with the first layer 20; A surface structure 32 is provided on the second major surface 30b of the second layer to increase the surface area of the heat spreader 10 available for heat dissipation or to increase the surface area of the heat spreader surface 12 of the heat spreader 10. [ Increasing the ambient air flow turbulence, or both, to improve heat dissipation.

이러한 표면 구조체(32)는, 특히 도 2-4에 도시된 바와 같이, 직면한 특정 열 방산 요구에 따라서 여러 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 표면 구조체(32)는 제2 층(30)을 베어(slitting) (복수의) 플랩을 접어 올림으로써 형성되는 하나 또는 복수의 플랩(flap)을 포함할 수 있다(이는 제1 층(20)에 제2 층(30)을 정합시키기 전에 이루어질 필요가 있을 수 있다). 이러한 플랩은, 열 방산 요청에 따라서, (도 2에 도시된 바와 같이) 열 확산기(10)의 길이를 따라서, 또는 그 폭을 가로질러(도시되지 않음), 또는 대각적으로(diagonally)(역시 도시되지 않음)와 같이 분리된 영역 내에만 배열될 수 있다. 또한, 플랩은 도 5에 도시된 바와 같이, 열 확산기(10)를 따른 공기 유동 도관을 형성하기 위하여, 열 확산기(10)의 에지를 따라 배열될 수 있다.Such a surface structure 32 can take many forms, especially according to the specific heat dissipation requirements encountered, as shown in Figures 2-4. In one embodiment, the surface structure 32 may include one or more flaps formed by folding the second layer 30 to a slitting (plurality) flap It may need to be done prior to matching the second layer 30 to the layer 20). Such a flap may be positioned along the length of the heat spreader 10 (as shown in FIG. 2), or across its width (not shown), or diagonally (Not shown). The flap may also be arranged along the edge of the heat spreader 10 to form an air flow conduit along the heat spreader 10, as shown in FIG.

대안적으로, 표면 구조체(32)는 제2 층(30)을 통해 펀치(punch) 등을 밀어넣음으로써 형성되는 복수의 핀(도 3 및 4를 참조하여 설명됨)을 포함할 수 있다(역시 제1 층(20)과 제2 층(30)을 정합시키기 전에 이루어질 필요가 있을 수 있다). 이러한 핀은 선형적으로(도 3), 또는 공통 펀치 구멍 주위에 그룹으로(도 4) 배열될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서 이러한 핀은 치즈 강판(cheese grater)의 형성을 제공하는 것으로 보여질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 층(30)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 소위 접힌 핀 구조체(folded fin structure)로서 형성될 수 있는데, 여기서 제2 층(30)을 형성하는 금속 포일은 주름진 패턴(corrugated pattern)으로 접히고 상승된 영역이 표면 구조체(32)를 포함한다. 표면 구조체(32)의 다른 실시예는 제2 층(30)의 제2 주 표면(30b) 내에 있는, 도 7에 도시된 바와 같은 단순히 딤플(dimple)일 수 있거나, 도 8에 도시된 바와 같은 융기된 콘(raised cone)일 수 있다.Alternatively, the surface structure 32 may include a plurality of pins (described with reference to FIGS. 3 and 4) formed by pushing a punch or the like through the second layer 30 It may need to be done before matching the first layer 20 and the second layer 30). These pins can be arranged linearly (Figure 3), or grouped around a common punch hole (Figure 4). In the embodiment shown in FIG. 4, this pin can be seen to provide the formation of a cheese grater. In another embodiment, the second layer 30 may be formed as a so-called folded fin structure, as shown in Figure 6, wherein the metal foil forming the second layer 30 A folded and raised area in a corrugated pattern includes the surface structure 32. Another embodiment of the surface structure 32 may be simply a dimple as shown in Figure 7 within the second major surface 30b of the second layer 30, It may be a raised cone.

표면 구조체(32)의 높이, 개수, 형태, 방향 및 배치(grouping)는 열원의 배치, 공기 유동, 열 방산 요구 등과 같은 요인에 따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 즉각 결정될 수 있을 것이다. 바람직하게, 표면 구조체(32)는 제1 층(20) 두께의 10배 이하, 더욱 바람직하게는 5배 이하 그리고 가장 바람직하게는 3배 이하의 높이를 가진다. 대부분의 실시예에서, 표면 구조체(32)는 약 10 mm 이하의 높이, 바람직하게는 약 0.1 내지 10 mm 사이의 두께를 가진다.The height, number, shape, orientation, and grouping of the surface structure 32 may vary depending on factors such as the placement of heat sources, air flow, heat dissipation requirements, and the like, by those skilled in the art It can be determined immediately. Preferably, the surface structure 32 has a height no greater than 10 times, more preferably no greater than 5 times, and most preferably no greater than 3 times the thickness of the first layer 20. In most embodiments, the surface structure 32 has a height of about 10 mm or less, preferably between about 0.1 and 10 mm.

열 확산기(10)의 열 방산 표면적을 증가시키도록 및/또는 공기 유동 난류를 향상시키도록 작동하게 하는 것에 추가하여, 표면 구조체(32)는 그래파이트 제1 층(20)의 일부를 노출시켜 더 나은 열 방산을 제공할 수도 있다. 또한, 표면 구조체(32)는 열 방산을 용이하게 하도록 열원에 상응하는 위치에 배열될 수도 있다.In addition to allowing the heat spreader 10 to operate to increase the heat dissipation surface area and / or to improve air flow turbulence, the surface structure 32 exposes a portion of the graphite first layer 20 Heat dissipation may be provided. In addition, the surface structure 32 may be arranged at a position corresponding to the heat source to facilitate heat dissipation.

매우 바람직한 실시예에서, 열 확산기(10)는 로우 프로파일 전자 장치(100)의 열 발생 부품으로부터의 열 방산을 용이하게 하기 위하여, 로우 프로파일 전자 장치(100) 내에 배치된다. 전술한 바와 같이, 장치(100)는 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 전계 방출 디스플레이(field emission display)(FED), 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(surface-conduction electron-emitter display)(SED), 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이와 같은 평판 디스플레이일 수 있다. LCD 디스플레이는, 예를 들어 역광 조명(backlighting)을 위해 LED, OLED, 냉 음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp)(CCFL) 또는 면광원 램프(flat fluorescent lamp)(FFL)를 이용할 수 있다. 본 발명의 열 확산기(10)가 특히 유용한 다른 로우 프로파일 장치로는 랩톱 컴퓨터, 휴대폰 또는 개인 휴대 정보 단말기 등과 같은 휴대용 또는 소형 장치와 광기전성 태양 전지판이 있다.In a highly preferred embodiment, the heat spreader 10 is disposed within the low profile electronic device 100 to facilitate heat dissipation from the heat generating component of the low profile electronic device 100. As described above, the device 100 may be a liquid crystal display (LCD), an organic light-emitting diode (OLED) display, a field emission display (FED), a surface-conduction electron- display (SED), or a light emitting diode (LED) display. The LCD display may use LEDs, OLEDs, cold cathode fluorescent lamps (CCFLs), or flat fluorescent lamps (FFLs), for example, for backlighting. Other low profile devices in which the heat spreader 10 of the present invention is particularly useful include portable or handheld devices such as laptop computers, cell phones or personal digital assistants, and photovoltaic solar panels.

칩셋, 하드 드라이브 등과 같은 장치(100)의 일부 부품은 작동 중에 열을 발생시킨다. 이러한 부품은 개별적으로 본 명세서에서 열원(110)으로서 언급될 것이다. 장치(100)가 원하는 대로 기능하기 위해서는, 과열되는 것을 방지하도록 (복수의) 열원(110)으로부터 열을 방산시키는 것이 중요하다. 또한, (복수의) 열원(110)에 의해 생성된 열이 배터리, 디스플레이, 장치의 외부 케이스 및 키패드 등과 같은 다른 장치(100) 부품에 영향을 미치지 않게 하는 것도 중요한데, 이들 부품은 (복수의) 열원(10)에 의해 생성된 열에 의해 악영향을 받을 수 있거나 장치의 사용자에게 악영향을 미칠 수 있다.Some components of the device 100, such as chipsets, hard drives, etc., generate heat during operation. These components will be referred to herein individually as heat source 110. In order for the apparatus 100 to function as desired, it is important to dissipate heat from the (multiple) heat sources 110 to prevent overheating. It is also important that the heat generated by the (multiple) heat sources 110 does not affect other components of the device 100, such as batteries, displays, external cases of devices, and keypads, It may be adversely affected by the heat generated by the heat source 10 or may adversely affect the user of the device.

이렇게 하기 위하여, 제1 층(20)의 제2 주 표면(20b)은 하나 이상의 열원(110)의 표면과 열적 연결 관계에 있으며; 다른 실시예에서는, 열 확산기(10)의 제1 층(20)의 제2 주 표면(20b)이 장치(100)의 복수의 열원(110) 각각의 표면과 열적 연결 관계에 있다. 또 다른 실시예에서는, 제2 층(30)의 제2 표면(30b)이 (복수의) 열원(110)과 접촉한다. 각각의 실시예에서, (복수의) 열원(110)으로부터의 열이 방산을 위해 열 확산기(10)로 전달된다. 바람직하게, 열 확산기(10)의 제1 층(20)의 제2 주 표면(20b)의 표면적은, 열 방산을 위한 열원(110)의 유효 표면적을 증가시키기 위하여, 열 확산기(10)의 제1 층(20)의 제2 주 표면(20b)과 열적 연결 관계에 있는 (복수의) 열원의 부분의 표면적보다 더 크다.To do this, the second major surface 20b of the first layer 20 is in thermal connection with the surface of the one or more heat sources 110; The second major surface 20b of the first layer 20 of the heat spreader 10 is in thermal contact with the surface of each of the plurality of heat sources 110 of the device 100. In another embodiment, In yet another embodiment, the second surface 30b of the second layer 30 contacts the heat source (s) 110 (s). In each embodiment, heat from the (multiple) heat sources 110 is transferred to the heat spreader 10 for dissipation. Preferably, the surface area of the second major surface 20b of the first layer 20 of the heat spreader 10 is greater than the surface area of the second major surface 20b of the heat spreader 10, in order to increase the effective surface area of the heat source 110 for heat dissipation. Is greater than the surface area of the portion of the heat source (s) in thermal connection with the second major surface 20b of the first layer 20.

또 다른 바람직한 실시예에서는, 열 확산기(10)가 로우 프로파일 장치를 위한 메모리 모듈에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 열 확산기(10)는, 예를 들어 장착 클립(210)에 의해서, FB-DIMM 모듈(200)에 장착되어, 열 확산기(10)가 FB-DIMM 모듈(200)에 의해 발생된 열을 확산 및 방산시킬 수 있다.In another preferred embodiment, the heat spreader 10 may be mounted to a memory module for a low profile device. 11, the heat spreader 10 is mounted to the FB-DIMM module 200 by, for example, a mounting clip 210 such that the heat spreader 10 is mounted on the FB-DIMM module 200, The heat generated by the module 200 can be diffused and dissipated.

본 발명의 다른 실시예에서, 열 확산기(10)의 제1 층(20)은 제2 층(30)과 접촉하지 않는 제1 층의 표면 중 일부 또는 전부 상에 보호성 코팅(도 6에 도면부호 (27)로 표시됨)을 포함하여, 그래파이트 제1 층(20)으로부터 그래파이트 입자가 떨어져 나가거나 분리될 수 있는 가능성을 차단할 수도 있다. 또한 보호성 코팅은, 전자 장치(100) 내의 전기 전도성 물질(그래파이트)에 삽입에 의해 야기되는 전기적 간섭(interference)을 방지하기 위하여, 제1 층(20)을 유리하고도 효과적으로 절연시킨다. 보호성 코팅은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에스테르 또는 폴리이미드(polyimide)와 같은 열가소성 재료, 아크릴 코팅, 왁스 및/또는 니스(varnish) 재료와 같이, 그래파이트 재료의 박리 방지 및/또는 그래파이트의 전기적 절연에 적절한 어떠한 재료도 포함할 수 있다. 실제로, 접지가 요구되면, 전기적 절연과는 반대로, 보호성 코팅이 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the first layer 20 of the heat spreader 10 includes a protective coating (not shown in Figure 6) on some or all of the surfaces of the first layer that are not in contact with the second layer 30 (Denoted by reference numeral 27), to prevent the possibility that the graphite particles may separate or separate from the graphite first layer 20. [ The protective coating also advantageously effectively insulates the first layer 20 to prevent electrical interference caused by insertion into the electrically conductive material (graphite) within the electronic device 100. The protective coating can be applied to prevent peeling of the graphite material and / or to electrical insulation of the graphite, such as thermoplastic materials such as polyethylene, polyester or polyimide, acrylic coating, wax and / or varnish materials Any suitable material may be included. Indeed, if grounding is required, as opposed to electrical insulation, the protective coating may comprise a metal such as aluminum.

바람직한 실시예로서, 이제 도 9를 참조하면, 장치(100)는 향상된 열 방산을 제공하기 위하여, 열 확산기(10)를 가로질러, 가장 구체적으로는, 표면 구조체(32)가 배치된 제2 층(30)의 표면(30b)을 가로질러 공기를 지향시키는 메커니즘도 포함할 수 있다. 이러한 메커니즘은 팬, 송풍기, 피조팬(piezofan), Nuventix의 SynJet과 같은 다이어프램(diaphragm) 등과 같은 다수의 장치 중 하나일 수 있다. 가장 일반적으로는, 열 확산기(10)를 가로질러 공기를 지향시키는 장치가 팬(40)을 포함할 수 있다.Referring now to FIG. 9, the apparatus 100 includes a heat spreader 10 and, more particularly, a second layer (not shown) in which the surface structure 32 is disposed, to provide improved heat dissipation, But also a mechanism for directing air across the surface 30b of the housing 30. Such a mechanism may be one of a number of devices such as fans, blowers, piezofan, diaphragm such as SynJet of Nuventix, and the like. Most generally, a device that directs air across the heat spreader 10 may include a fan 40.

바람직하게 팬(40)은, 랩톱 컴퓨터, 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기 등과 같은 휴대용 전자 장치(100) 내에 가용한 작은 공간에 사용할 수 있는, 소위 "로우 프로파일" 또는 "소형(miniature)" 팬이다. 로우 프로파일 또는 소형 팬을 구성하는 것에 관한 여러 정의가 있으나, 본 발명의 목적에 있어서, 팬(40)은 약 450 mm² 이하, 더욱 바람직하게는 약 300 mm² 이하의 설치 면적(footprint), 즉 길이와 폭의 표면적과, 약 22 mm 이하, 더욱 바람직하게는 약 15 mm 이하의 높이(또는 프로파일)를 가진다. 팬(40)으로서 유용한 메커니즘 중 하나는 100 mm²의 설치 면적과 5 mm의 프로파일을 가지는 Micronel U16LM-9이다. 이 팬은 6000 rpm의 공칭 속도를 가진다. 대형 장치에서, 팬(40)은 상응하게 큰 설치 면적 및 프로파일을 가질 것이다.The fan 40 is preferably a so-called "low profile" or "miniature" fan that can be used in a small space available within a portable electronic device 100, such as a laptop computer, cell phone, personal digital assistant, For the purposes of the present invention, the fan 40 has a footprint of less than or equal to about 450 mm ² , more preferably less than or equal to about 300 mm ² , Has a surface area of length and width, and a height (or profile) of about 22 mm or less, more preferably about 15 mm or less. One of the useful mechanisms for the fan 40 is the Micronel U16LM-9 with a footprint of 100 mm ² and a profile of 5 mm. This fan has a nominal speed of 6000 rpm. In a large apparatus, the fan 40 will have a correspondingly large footprint and profile.

팬(40)을 사용함으로써 열 확산기(10)의 주변에, 특히 열 확산기(10)의 제2 층(30)의 주 표면(30b)을 따라 공기 유동을 생성하여, 방산을 용이하게 한다. 팬(40)은, 열 확산기(10)의 방산을 위한 표면적을 증가시키고 공기 유동 난류를 증가시킬 수 있는 표면 구조체(32)와 결합되어 사용되면, 열 확산기(10)와 사용될 때 장치(100)의 (복수의) 열원(110)으로부터의 열 방산에 있어 상당한 이점을 가질 수 있다.The use of the fan 40 creates an air flow around the heat spreader 10, particularly along the major surface 30b of the second layer 30 of the heat spreader 10, facilitating dissipation. The fan 40 can be used in combination with the surface structure 32 that can increase the surface area for dissipating the heat spreader 10 and increase air flow turbulence when used with the heat spreader 10, Can have a significant advantage in heat dissipation from heat source (s) 110 of the heat exchanger.

또한, 팬(40)으로부터 나가는 공기 유동은 장치(100)의 (복수의) 열원(110)으로부터의 열을 가장 효과적으로 방산시키도록 설계된 방식으로 열 확산기(10) 상으로 지향되는 것이 매우 바람직하다. 공기 유동을 지향시키는 가장 효과적인 방식은, 전자 장치(100)의 공간적인 치수와 열 확산기(10)의 제2 층(30) 상의 표면 구조체(32)의 배열에 따라, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알 수 있으며 또한 용이하게 결정될 수 있으나, 가장 바람직한 실시예에서는 팬(40)으로부터의 공기 유동이 열 확산기(10)의 길이에 평행하도록 지향될 것이며; 표면 구조체(32)가 (복수의) 직선으로 정렬된 가장 바람직한 실시예에서는, 팬(40)으로부터의 공기 유동이 표면 구조체(32)에 평행한 방향을 따라 열 확산기(10)로 지향되어야만 한다.It is also highly desirable that the air flow out of the fan 40 be directed onto the heat spreader 10 in a manner designed to most effectively dissipate the heat from the heat source 110 of the device 100. The most effective way of directing the air flow is in accordance with the spatial dimensions of the electronic device 100 and the arrangement of the surface structures 32 on the second layer 30 of the heat spreader 10, In the most preferred embodiment, the air flow from the fan 40 will be directed parallel to the length of the heat spreader 10, although it can be known and readily determined by a person of ordinary skill in the art; In the most preferred embodiment in which the surface structure 32 is aligned in (a plurality of) straight lines, the air flow from the fan 40 must be directed to the heat spreader 10 along a direction parallel to the surface structure 32.

원하는 방식으로 팬(40)으로부터 공기 유동을 지향시키기 위하여, 도면부호 (50)로 표시된, 공기 확산기(diffuser)(때때로 덕트로도 언급됨)가 도 9에 도시된 바와 같이 열 확산기(10)와 팬(40) 사이에 연결된다. 공기 확산기(50)는 팬(40)으로부터의 공기 유동의 배출 각도를 열 확산기(10), 특히 열 확산기(10)의 표면 구조체(32)의 배열과 정합시킨다. 팬(40)으로부터의 공기 유동이 열 확산기(10)로 들어갈 때 공기 유동을 "바로잡음(straightening)"으로써, 공기 유동은 장치(100)로부터의 열 방산에 있어 가능한 한 효과적으로 사용될 수 있다. 실제로, 공기 확산기(50)를 사용함으로써 팬(40)을 낮은 속도로 구동하면서도 (따라서 전력과 배터리 수명을 절약하면서도), 동등한 열 방산이 이루어질 수 있게 되거나, 확산기(50) 없이 동일한 속도에서 작동하는 팬(40)과 비교할 때 더 큰 열 방산이 이루어질 수 있거나, 또는 이들 모두가 가능하게 된다는 점이 확인되었다.An air diffuser (sometimes also referred to as a duct), indicated generally by the numeral 50, is connected to the heat spreader 10 and the heat exchanger 40, as shown in FIG. 9, And is connected between the fan (40). The air diffuser 50 aligns the exhaust angle of the air flow from the fan 40 with the arrangement of the heat spreader 10, particularly the surface structure 32 of the heat spreader 10. By "straightening " the air flow as the air flow from the fan 40 enters the heat spreader 10, the air flow can be used as effectively as possible for the heat dissipation from the device 100. Indeed, the use of the air diffuser 50 allows for equal heat dissipation while driving the fan 40 at a lower speed (thus saving power and battery life), or even at the same speed without the diffuser 50 It has been found that greater heat dissipation can be achieved, or both, as compared to fan 40.

이제 도 10의 실시예를 참조하면, 열 확산기(10)는 팬(40) 및 공기 확산기(50)와 함께, 열 확산기(10)의 제1 층(20)이 칩셋과 같은 열원(110)과 열전 연결 관계에 있도록, 휴대폰과 같은 휴대용 전자 장치(100) 내에 배치된다. 또한, 열 확산기(10)는 외부 케이스의 일부 또는 휴대폰의 배터리와 같은 제2 부품(120)과 열원(110) 사이에 배치되어, 제2 부품(120)을 열원(110)에 의해 발생된 열로부터 차폐시킨다. 팬(40)은 공기 확산기(50)에 의해 열 확산기(10)의 제2 층(20)의 표면 구조체(32)를 가로질러 지향되는 공기 유동을 생성하여, 열원(110)으로부터 열 확산기(10)로 전달되는 열을 방산시킨다.Referring now to the embodiment of Figure 10, a heat spreader 10, along with a fan 40 and an air diffuser 50, allows the first layer 20 of the heat spreader 10 to communicate with a heat source 110, such as a chipset, Are placed within the portable electronic device 100, such as a cell phone, for thermocouple connection. The heat spreader 10 is disposed between the heat source 110 and the second component 120 such as a part of the outer case or a battery of a cellular phone so that the heat generated by the heat source 110 . The fan 40 creates an air flow directed by the air diffuser 50 across the surface structure 32 of the second layer 20 of the heat spreader 10 to generate heat from the heat source 110 to the heat spreader 10 To dissipate the heat transmitted to the heat exchanger.

따라서, 2개의 주 표면(20a 및 20b)을 가지는 박리 그래파이트의 압축 입자로 형성된 하나 이상의 시트를 포함하는 제1 층(20); 그리고 2개의 주 표면(30a 및 30b)을 가지는 금속 포일을 포함하는 제2 층(30)으로서 금속 포일 층(30)의 주 표면 중 하나(30b) 상에 표면 구조체(32)를 가지는 제2 층(30)을 포함하고, 그래파이트 층(20)의 제1 주 표면(20a) 및 금속 포일 층(30)의 제2 주 표면(30a) 및 그래파이트 층(20)의 제1 주 표면(20a)이 서로 열적 연결 관계에 있고, 금속 포일 층(30)의 주 표면(30b) 상의 표면 구조체(32)가 공기 유동 난류를 형성하거나 열 방산 표면적을 증가시키거나 이들 모두를 가능하게 하기 위한 융기 핀을 포함하는, 열 확산기(10)를, 특히 팬(40) 및 공기 확산기(50)와 함께 사용할 때, 로우 프로파일 장치(100)의 (복수의) 열원(110)으로부터의 열을 이제껏 보아왔던 것보다 우수한 방식으로 효과적으로 방산시킬 수 있게 된다.Thus, a first layer 20 comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces 20a and 20b; And a second layer 30 having a surface structure 32 on one of the major surfaces 30b of the metal foil layer 30 as a second layer 30 comprising a metal foil having two major surfaces 30a and 30b. Wherein the first major surface 20a of the graphite layer 20 and the second major surface 30a of the metal foil layer 30 and the first major surface 20a of the graphite layer 20 And the surface structure 32 on the major surface 30b of the metal foil layer 30 includes raised pins for making air flow turbulence or increasing the heat dissipation surface area or both The heat from the heat source 110 (s) of the low-profile device 100 is better than it has been seen before, when using the heat spreader 10, particularly with the fan 40 and the air diffuser 50, So that it can be effectively dissipated.

본 발명에서 참조되는 모든 특허, 특허 출원 및 공개 공보는 참조로서 병합된다.All patents, patent applications, and publications referred to in this specification are incorporated by reference.

전술한 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 명세서로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 될 가능한 모든 변경 및 수정에 대해 상술하고자 하는 것은 아니다. 그러나, 이하의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위는 이러한 모든 변경 및 수정이 포함하고자 하는 것이다. 청구범위는, 문맥상 특별히 반대하지 않는 한, 본 발명의 목적을 충족시키는데 유효한, 지칭된 부재 및 단계들의 임의의 배열 및 순서를 포함하고자 하는 것이다.The foregoing description is intended to enable those skilled in the art to practice the present invention. It is not intended to be exhaustive of any material alterations or modifications that may become apparent to one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. However, the scope of the present invention as defined by the following claims is intended to include all such changes and modifications. The claims are intended to cover any arrangement and order of the named members and steps effective to meet the objectives of the invention, unless the context specifically requires otherwise.

Claims

As a heat spreader,
(a) a first layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces; And
(b) a second layer comprising a metal foil having two major surfaces, wherein the first major surface of the metal foil layer has a surface structure thereon,
Wherein at least 25% of the surface area of the first major surface of the graphite layer is adhered to or adhered to the second major surface of the metal foil layer or in contact with the second major surface of the metal foil layer,
The surface structure on the first major surface of the metal foil layer includes a raised structure having a height no greater than 10 times the thickness of the first layer and increasing at least one of an air flow turbulence and a heat dissipation surface area doing,
Heat spreader.

As an electronic device,
(a) a heat spreader,
(I) a first layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces; And
(Ii) a second layer comprising a metal foil having two major surfaces, the first main surface of the second layer having a surface structure thereon,
Wherein at least 25% of the surface area of the first major surface of the first layer is adhered or adhered to the second major surface of the second layer or in contact with the second major surface of the second layer,
Wherein the surface structure on the first major surface of the second layer has a height no greater than 10 times the thickness of the first layer and increases at least one of an air flow turbulence and a heat dissipation surface area; And
(b) a mechanism for directing air across the surface structure of the second layer of the heat spreader.
Electronic device.

As a photovoltaic solar panel,
A heat spreader, said heat spreader comprising:
(a) a first layer comprising at least one sheet of compressed particles of exfoliated graphite having two major surfaces; And
(b) a second layer comprising a metal foil having two major surfaces, the first major surface of the second layer having a surface structure thereon,
Wherein at least 25% of the surface area of the first major surface of the first layer is adhered or adhered to the second major surface of the second layer or in contact with the second major surface of the second layer,
Wherein the surface structure on the first major surface of the second layer has a height less than 10 times the thickness of the first layer and increases at least one of an air flow turbulence and a heat dissipation surface area,
Photovoltaic solar panel.

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