KR101432530B1 - 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연 그라파이트층의 양면에 합성 그라파이트층을 적층한 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트에 관한 것이다.
또한, 천연 그라파이트를 포함하는 제 2그라파이트층과 제 2그라파이트층의 일면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 1그라파이트층과 제 2그라파이트층의 타면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 3그라파이트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 천연 그라파이트를 포함하는 제 2그라파이트층과 제 2그라파이트층의 일면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 1그라파이트층과 제 2그라파이트층의 타면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 3그라파이트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연 그라파이트층의 양면에 합성 그라파이트층을 적층한 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트에 관한 것이다.
일반적으로 전자기기는 전기에너지를 사용함에 따라 열을 방출하게 된다.
특히 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰과 같은 IT기기에서 발생되는 발열은 성능저하 또는 오류를 일으키는 문제점이 있다.
상기와 같은 발열로 인한 문제점을 해결하기 위해 발열부를 보다 효율적으로 냉각시키기 위한 냉각핀, 냉각팬 등 다양한 장치들을 사용하고 있다.
하지만, 기술이 발전함에 따라 그 크기가 더욱 작아지고 있는 IT기기들에 부피가 큰 냉각핀 또는 냉각팬과 같은 냉각장치를 사용하기에는 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 한국등록특허 20-0422459호 '방열시트'와 같은 발열부의 열을 보다 넓은 면적으로 확산시켜 냉각할 수 있는 열 확산시트를 개발하게 되었다.
이러한 열 확산시트는 극히 얇은 두께를 가지면서, 보다 넓은 표면적으로 열을 확산시킬 수 있음에 따라 열 확산을 위한 장치의 크기를 축소, 경량화시킬 수 있게 되었다.
한편, 상기와 같은 열확산시트는 대부분 그라파이트를 사용하여 제조하게 되는데, 열 확산시트를 부착 또는 이송하는 과정 중에 그라파이트가 이탈되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 그라파이트의 이탈은 분진을 발생시키며, 열확산시트를 부착하는 인쇄회로기판에 떨어질 경우, 전자회로의 합선이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열 확산시트를 부착 또는 이송하는 과정 중에 분진이나 부스러기가 발생하지 않는 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산단가가 저렴하면서, 높은 열 전도율을 가진 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트는 천연 그라파이트를 포함하는 제 2그라파이트층과 제 2그라파이트층의 일면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 1그라파이트층과 제 2그라파이트층의 타면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 3그라파이트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1그라파이트층, 제 3그라파이트층 중 적어도 하나는 일면에 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1그라파이트층, 제 3그라파이트층 중 적어도 하나는 일면에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접착층은 일면에 이형지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2그라파이트층은 천연 그라파이트 30~90wt%, 바인더 10~70wt%로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1그라파이트층과 제 3그라파이트층은 합성 그라파이트 30~70wt%, 바인더 30~70wt%로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바인더는 실리콘, 우레탄, 아크릴, PP, PE, PET, PI, PEN 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법은 합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 1그라파이트용액으로 제 1그라파이트층을 형성하는 제 1그라파이트층 형성 단계와 천연 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 2그라파이트용액으로 제 2그라파이트층을 형성하는 제 2그라파이트층 형성 단계와 합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 1그라파이트용액으로 제 3그라파이트층을 형성하는 제 3그라파이트층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1그라파이트층 형성 단계, 제 2그라파이트층 형성 단계, 제 3그라파이트층 형성 단계 중 적어도 어느 하나의 단계 이후에 용제를 휘발시키는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1그라파이트층 형성 단계, 제 2그라파이트층 형성 단계, 제 3그라파이트층 형성 단계 중 적어도 어느 하나의 단계 이후에 밀도를 높이기 위해 롤러 또는 프레스를 이용하여 가압하는 가압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트 및 그 제조방법에 의하면, 열 확산시트를 부착 또는 이송하는 과정 중에 분진이나 부스러기의 발생빈도가 극히 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트 및 그 제조방법에 의하면, 열 확산시트의 열 전도율을 원재료 대비 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 1그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 2그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 3그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 다른 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 가압 단계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 1그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 2그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 3그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 다른 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 가압 단계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 또 다른 실시예를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법을 도시한 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 1그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 2그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 제 3그라파이트층 형성 단계와 건조단계를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 가압 단계를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법을 도시한 것이며, 101에 도시된 바와 같이 제 1그라파이트층 형성 단계(S1), 제 2그라파이트층 형성 단계(S2), 제 3그라파이트층 형성 단계(S3)를 포함하여 구성되며, 102에 도시된 건조 단계(S4), 가압 단계(S5), 절연층 형성 단계(S6), 접착층 형성 단계(S7), 이형지 부착 단계(S8)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
보다 상세하게는, 합성 그라파이트로 구성된 제 1그라파이트층을 형성하는 제 1그라파이트층 형성 단계(S1), 상기 제 1그라파이트층의 일면에 천연 그라파이트로 구성된 제 2그라파이트층을 형성하는 제 2그라파이트층 형성 단계(S2), 상기 제 2그라파이트층의 일면에 합성 그라파이트로 구성된 제 3그라파이트층을 형성하는 제 3그라파이트층 형성 단계(S3)를 통해 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 제조하거나, 상기 제 1그라파이트층 형성 단계(S1), 제 2그라파이트층 형성 단계(S2), 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 중 어느 하나의 단계 이후에 강제 경화시키기 위한 건조 단계(S4), 소정의 압력으로 형성된 그라파이트층을 가압하는 가압 단계(S5), 절연체를 포함하는 절연층를 형성하는 절연층 형성 단계(S6), 접착제를 통해 접착층을 형성하는 접착층 형성 단계(S7), 접착층의 일면에 이형지를 부착하는 이형지 부착 단계(S8)를 더 포함할 수도 있다.
예를 들면, 제 1그라파이트층 형성 단계(S1) 이후에 제 1건조 단계(S4a)와 제 1 가압 단계(S5a)가 수행되고, 제 2그라파이트층 형성 단계(S2) 이후에 제 2건조 단계(S4b)와 제 2 가압 단계(S5b)가 수행되며, 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 이후에 제 3건조 단계(S4c)와 제 3 가압 단계(S5c)가 수행될 수 있다.
또한, 제 1그라파이트층 형성 단계(S1)에서 제 3그라파이트층 형성 단계(S3)까지 수행된 후 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 이후에만 건조 단계(S4)와 가압 단계(S5)가 수행될 수 있으나, 하기 아래 설명(실시예)에서는 복수 개의 건조 단계를 포함하는 것으로 설명한다.
또 다른 예를 들면, 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 이후에 절연체를 포함하는 절연층를 형성하는 절연층 형성 단계(S6) 또는 접착제를 통해 접착층을 형성하는 접착층 형성 단계(S7)가 수행되거나, 절연층 형성 단계(S6)와 접착층 형성 단계(S7)가 모두 수행될 수도 있다.
또한, 접착층 형성 단계(S7)를 통해 접착층이 형성될 경우, 접착층의 일면에 이형지를 부착하는 이형지 부착 단계(S8)가 수행될 수도 있다.
상기와 같은 제조단계(제 1그라파이트층 형성 단계(S1), 제 2그라파이트층 형성 단계(S2), 제 3그라파이트층 형성 단계(S3))를 통해 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트(이하 열확산시트)는 제조되며, 열확산시트는 절연층, 접착층, 이형지를 더 포함할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 것이며, 제 1그라파이트층 형성 단계(S1)를 통해 형성된 제 1그라파이트층(1)의 일면에 제 2그라파이트층 형성 단계(S2)를 통해 제 2그라파이트층(2)이 위치하며, 상기 제 2그라파이트층(2)의 일면에 제 3그라파이트층 형성 단계(S3)를 통해 제 3그라파이트층(3)이 위치한다.
상기와 같이, 합성 그라파이트로 구성된 제 1그라파이트층(1) 및 제 3그라파이트층(3)과 천연 그라파이트로 구성된 제 2그라파이트층(2)이 적층됨에 따라, 열 확산시트를 부착 또는 이송하는 과정 중에 발생하는 분진이나 부스러기의 발생빈도를 현저히 낮출 수 있으며, 서로 상이한 특성을 가지는 합성 그라파이트와 천연 그라파이트의 적층을 통해 보다 높은 열전도율(열확산율)을 가지게 된다.
하기 아래 설명 및 도면에서는 분사노즐을 이용한 스프레이와 코터를 사용한 방법으로 설명하지만, 압출 코팅, 페이스트 코팅, 스프레드 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅, 디프 코팅, 콤마코터, 립코터, 마이크로 그라비아, 슬롯다이, 홀 코팅, 증착 등의 같은 역할을 하는 다른 방법으로 대체될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합하여 제 1그라파이트층을 형성하는 제 1그라파이트층 형성 단계와 형성된 제 1그라파이트층을 강제 경화시키는 건조단계를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 탄소를 포함하는 원재료를 2000~4000℃의 온도로 가열하거나, 폴리이미드필름을 질소분위기하에서 2000~4000℃의 온도로 가열하여 만들어지는 합성 그라파이트와 상기 합성 그라파이트를 붙잡아주기 위한 제 1바인더를 혼합하여 제 1혼합물을 구성하게 되며, 상기 제 1혼합물은 합성 그라파이트 30~70wt%, 제 1바인더 30~70wt%로 구성된다.
또한, 상기 합성 그라파이트는 필요에 따라 다른 형태(상태)를 가지는 팽창 흑연, 구상 흑연, 판상 흑연, 그래핀 등을 사용할 수도 있으며, 상기 제 1바인더는 실리콘, 우레탄, 아크릴, PP, PE, PET, PI, PEN 중 어느 하나를 포함하는 것을 사용하게 된다.
또한, 합성 그라파이트와 제 1바인더가 혼합된 제 1혼합물에 상기 제 1바인더를 녹여주는 제 1용제를 혼합하여 제 1혼합액(11)을 제조하게 되며, 제 1혼합액(11)은 제 1혼합물 41.67 ~ 86.96wt%에 제 1용제 13.04 ~ 58.33wt%로 구성된다.
또한, 상기 제 1용제는 MEK(Methyl Ethyl Ketone), 톨루엔(Toluene), 아농(Cyclo Hexanone) 중 어느 하나를 사용하거나, 건조 단계를 통해 휘발되어 제거되는 제 1용제의 휘발 속도나, 제 1바인더를 용해하는 용해력, 제 1용제의 점도 등이 고려되어 혼합한 것을 사용할 수도 있다.
예를 들어, 급격한 휘발로 인한 그라파이트층의 파손을 방지하기 위해 휘발 속도가 지연될 필요가 있는 경우, 한 용제에 휘발 속도가 느린 다른 용제를 혼합하여, 휘발 속도를 조절하게 된다.
상기와 같은 제 1혼합액(11)을 제 1분사 노즐(21)을 통해 컨베이어(50)의 상면에 직접 분사하거나, 컨베이어(50)의 상면에 적층 이형지(60)를 더 포함하여 상기 적층 이형지(60)의 일면에 제 1혼합액(11)을 분사하여 제 1그라파이트층(1)을 형성할 수 있으나, 컨베이어(50)에 직접 분사하는 것보다 적층 이형지(60)를 더 포함하여 적층 이형지(60)의 일면에 제 1혼합액(1)을 분사하여 열확산시트를 제조한 후 적층 이형지(60)를 제거하는 것이 보다 미려한 표면을 가짐에 따라 가장 바람직하다.
또한, 상기 컨베이어(50) 또는 적층 이형지(60)의 일면에 형성된 용제가 혼합된 제 1그라파이트층(1)의 상면을 제 1코터(31)가 문질러(긁어)주게 되며, 이에 따라 제 1그라파이트층(1)의 두께가 조절된다.
즉, 상기 제 1코터(31)는 하부를 통과하는 제 1용제가 혼합된 제 1그라파이트층(1)을 소정의 높이가 되도록 소정의 높이 이상의 제 1용제가 혼합된 제 1그라파이트층(1)을 문질러(긁어)주는 역할을 하게 된다.
상기와 같이, 합성 그라파이트와 제 1바인더로 구성된 제 1혼합물에 제 1용제를 혼합하여 제조된 제 1혼합액(11)을 컨베이어(50) 또는 적층 이형지(60)에 분사하여 형성된 제 1용제가 혼합된 제 1그라파이트층은 소정의 온도를 가지는 제 1건조실(41)로 이동되어 상기 제 1용제를 휘발시키기 위한 강제 경화를 진행하게 되며, 컨베이어(50) 또는 적층 이형지(60)의 일면에 합성 그라파이트와 제 1바인더로만 구성된 제 1그라파이트층의 형성이 완료된다.
또한, 상기 제 1건조실(41)을 비롯한 도 3의 제 2건조실(42) 및 도 4의 제 3건조실(43)은 그라파이트층의 두께, 혼합된 용제의 양, 용제의 휘발 속도에 따라 25~200도의 온도를 가질 수 있으며, 급격한 온도 변화 또는 용제의 팽창으로 인한 그라파이트의 파손을 방지하기 위해 각각 다른 온도를 가지는 복수 개의 구간을 통해 단계적인 온도로 가열되는 것이 바람직하며, 각각 다른 온도를 가지는 구간의 건조 시간이 상이할 수도 있다.
예를 들면, 건조실 입구(제 1구간)의 온도는 상온이며, 중간부(제 2구간)의 온도는 90도, 출구(제 3구간)의 온도는 120도를 가지며, 제 1구간은 5분, 제 2구간은 10분, 제 3구간은 5분 등과 같이 각 구간에 따라 단계적으로 온도가 상승하면서 가열되며, 각 구간별 상이한 건조 시간을 가질 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 천연 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합하여 제 2그라파이트층을 형성하는 제 2그라파이트층 형성 단계와 형성된 제 2그라파이트층을 강제 경화시키는 건조단계를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 높은 열전도율을 가진 천연 그라파이트와 상기 천연 그라파이트를 붙잡아주기 위한 제 2바인더를 혼합하여 제 2혼합물을 구성하게 되며, 상기 제 2혼합물은 천연 그라파이트 30~90wt%, 제 2바인더 10~70wt%로 구성된다.
또한, 상기 제 2바인더는 실리콘, 우레탄, 아크릴, PP, PE, PET, PI, PEN 중 어느 하나를 포함하는 것을 사용하거나, 제 1바인더와 동일한 것을 사용할 수도 있다.
또한, 천연 그라파이트와 제 2바인더가 혼합된 제 2혼합물에 상기 제 2바인더를 녹여주는 제 2용제를 혼합하여 제 2혼합액(12)을 제조하게 되며, 제 2혼합액(12)은 제 2혼합물 41.67 ~ 95.24wt%에 제 2용제 4.76 ~ 58.33wt%로 구성된다.
또한, 상기 제 2용제는 MEK(Methyl Ethyl Ketone), 톨루엔(Toluene), 아농(Cyclo Hexanone) 중 어느 하나를 사용하거나, 제 1용제와 동일한 것을 사용할 수도 있으며, 건조 단계를 통해 휘발되어 제거되는 제 2용제의 휘발 속도나, 제 2바인더를 용해하는 용해력, 제 2용제의 점도 등이 고려되어 혼합한 것을 사용할 수도 있다.
상기와 같은 제 2혼합액(12)을 제 2분사 노즐(22)을 통해 컨베이어(50)의 상부에 위치한 제 1그라파이트층(1)의 일면에 제 2혼합액(12)을 분사하여 제 2그라파이트층(2)을 형성하게 된다.
또한, 상기 제 1그라파이트층(1)의 일면에 형성된 용제가 혼합된 제 2그라파이트층(2)의 상면을 제 2코터(32)가 문질러(긁어)주게 되며, 이에 따라 제 2그라파이트층(2)의 두께가 조절된다.
즉, 상기 제 2코터(32)는 하부를 통과하는 제 2용제가 혼합된 제 2그라파이트층(2)을 소정의 높이가 되도록 소정의 높이 이상의 제 2용제가 혼합된 제 2그라파이트층(2)을 문질러(긁어)주는 역할을 하게 된다.
상기와 같이, 천연 그라파이트와 제 2바인더로 구성된 제 2혼합물에 제 2용제를 혼합하여 제조된 제 2혼합액(12)을 제 1그라파이트층(1)의 일면에 분사하여 형성된 제 2용제가 혼합된 제 2그라파이트층(2)은 소정의 온도를 가지는 제 2건조실(42)로 이동되어 상기 제 2용제를 휘발시키기 위한 강제 경화를 진행하게 되며, 제 1그라파이트층(1)의 일면에 천연 그라파이트와 제 2바인더로만 구성된 제 2그라파이트층(2)의 형성이 완료된다.
도 5는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합하여 제 3그라파이트층을 형성하는 제 3그라파이트층 형성 단계와 형성된 제 3그라파이트층을 강제 경화시키는 건조단계를 도시한 것이다.
제 3그라파이트층은 제 1그라파이트층과 동일한 성분을 통해 제조됨이 바람직하나, 일부 다른 성분으로 제조될 수도 있다.
예를 들면, 제 1그라파이트층의 형성에 제 1바인더로 실리콘을 사용하였을 경우, 제 3그라파이트층의 제 3바인더로 우레탄을 사용하여 제 3혼합물을 구성할 수 있다.
또한, 상기 제 3혼합물은 제 1혼합물과 동일한 비율로 혼합되거나, 구성의 변경에 따라 합성 그라파이트 30~70wt%, 제 1바인더 30~70wt%로 구성될 수 있으며, 상기 제 3혼합물에 제 3용제를 혼합하여 제조되는 제 3혼합액(13)은 제 3혼합물 41.67 ~ 86.96wt%에 제 3용제 13.04 ~ 58.33wt%로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 3용제는 제 1용제 및 제 2용제와 동일하게 MEK(Methyl Ethyl Ketone), 톨루엔(Toluene), 아농(Cyclo Hexanone) 중 어느 하나를 사용하거나, 건조 단계를 통해 휘발되어 제거되는 제 3용제의 휘발 속도나, 제 3바인더를 용해하는 용해력, 제 3용제의 점도 등이 고려되어 혼합한 것을 사용할 수도 있다.
상기와 같은 제 3혼합액(13)을 제 3분사 노즐(23)을 통해 컨베이어(50)의 상부에 위치한 제 2그라파이트층(2)의 일면에 제 3혼합액(13)을 분사하여 제 3그라파이트층(3)을 형성하게 된다.
또한, 상기 제 2그라파이트층(2)의 일면에 형성된 용제가 혼합된 제 3그라파이트층(3)의 상면을 제 3코터(33)가 문질러(긁어)주게 되며, 이에 따라 제 3그라파이트층(3)의 두께가 조절된다.
상기와 같이, 합성 그라파이트와 제 3바인더로 구성된 제 3혼합물에 제 3용제를 혼합하여 제조된 제 3혼합액(13)을 제 2그라파이트층(2)의 일면에 분사하여 형성된 제 3용제가 혼합된 제 3그라파이트층(3)은 소정의 온도를 가지는 제 3건조실(43)로 이동되어 상기 제 3용제를 휘발시키기 위한 강제 경화를 진행하게 되며, 제 2그라파이트층(2)의 일면에 합성 그라파이트와 제 3바인더로만 구성된 제 3그라파이트층(3)의 형성이 완료되어 열확산시트(70)가 제조된다.
도 6은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 다른 실시예를 도시한 것이며, 상기 위에서 설명한 실시예 이외에 도 3과 함께 설명한 제 1그라파이트층 형성 방법과 같이 제 1그라파이트층, 제 2그라파이트층, 제 3그라파이트층을 개별적으로 제조한 후 제 1그라파이트층, 제 2그라파이트층, 제 3그라파이트층을 적층하여 열확산시트를 제조할 수도 있다.
보다 상세하게는, 601에 도시된 바와 같이 개별적으로 제조된 제 2그라파이트층(2)의 일면에 접착제(14) 또는 프라이머를 도포한 후 제 1그라파이트층(1)을 부착하는 방법을 통해 제 1시트(70a)를 제조하고, 602에 도시된 바와 같이 2개의 제 1시트(70a) 사이 일면에 접착제(14) 또는 프라이머를 도포하여 부착하는 방법을 통해 열확산시트(70)를 제조할 수도 있다.
또한, 603에 도시된 바와 같이 개별적으로 제조된 제 2그라파이트층(2)의 양면에 접착제(14) 또는 프라이머를 도포한 후 제 1그라파이트층(1) 및 제 3그라파이트층(3)을 부착하는 방법을 통해 열확산시트(70)를 제조할 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 그라파이트층 또는 열확산시트가 소정의 두께가 되도록 상면과 하면을 가압하는 가압 단계를 도시한 것이며, 도시된 롤러를 이용한 압연 이외에 프레스를 이용할 수도 있다.
보다 상세하게는, 701에 도시된 바와 같이 복수 개의 롤러(80)를 이용하여 소정의 두께만큼 단계적으로 두께가 줄어들도록 가압함이 바람직하며, 제 1그라파이트층 형성 단계(S1) 이후에 제 1그라파이트층(1)을 가압하는 제 1가압 단계, 제 2그라파이트층 형성 단계(S2) 이후에 제 1그라파이트층(1)과 제 2그라파이트층(2)을 가압하는 제 2가압 단계, 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 이후에 제 1그라파이트층(1), 제 2그라파이트층(2), 제 3그라파이트층(3)을 가압하는 제 3가압 단계로 구성되거나, 702에 도시된 바와 같이 제 3그라파이트층 형성 단계(S3) 이후에 제 1그라파이트층(1), 제 2그라파이트층(2), 제 3그라파이트층(3)을 가압하는 하나의 가압 단계로 구성될 수도 있다.
또한, 열확산시트의 다른 제조방법(1그라파이트층, 제 2그라파이트층, 제 3그라파이트층을 개별적으로 제조한 후 부착하여 열확산시트를 제조하는 방법)의 경우 제 1그라파이트층(1), 제 2그라파이트층(2), 제 3그라파이트층(3)을 개별적으로 가압하여 두께를 조절할 수도 있다.
바람직한 실시예로서, 제 1그라파이트층(1) 및 제 3그라파이트층(3)은 5 ~ 50㎛의 두께가 되도록 제조 및 가압하고, 제 2그라파이트층(2)은 10 ~ 500㎛의 두께가 되도록 제조 및 가압할 수 있으나, 제 1그라파이트층(1), 제 2그라파이트층(2), 제 3그라파이트층(3)으로 구성된 열확산시트의 전체 두께가 20 ~ 90㎛의 두께를 가지도록 하는 것이 가장 높은 품질(높은 열확산도 및 분진의 미발생)을 가질 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트를 도시한 것이며, 절연체, 접착층, 이형지의 구성에 따라 다양한 형태의 열확산시트가 제조될 수도 있다.
보다 상세하게는, 801에 도시된 바와 같이 열확산시트(70)의 일면 또는 양면에 절연체(91)가 형성된 형태이거나, 802에 도시된 바와 같이 열확산시트(70)의 일면 또는 양면에 절연체(91)가 형성되고, 열확산시트(70) 또는 절연체(91)의 일면에 접착층(92)이 형성된 형태일 수도 있다.
또한, 열확산시트(70)의 일면에 접착층(92)만 형성된 형태(미도시)일 수도 있다.
또한, 803에 도시된 바와 같이 접착층(92)을 더 포함할 경우, 이형지(93)를 더 포함한 형태일 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법 중 또 다른 실시예를 도시한 것이며, 상기 위에서 설명한 다른 실시예 이외에 개별적으로 제조된 제 1그라파이트층, 제 2그라파이트층, 제 3그라파이트층과 금속판 또는 전자파 흡수제로 구성된 제 3시트(71)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
보다 상세하게는, 901에 도시된 바와 같이 제 3시트(71)의 일면에 접착제(14) 또는 프라이머를 도포한 후 제 1그라파이트층과 제 2그라파이트층이 적층된 제 1시트(70a)를 부착하는 방법을 통해 제 2시트(72a)를 제조하고, 902에 도시된 바와 같이 제 2시트(72a)의 일면에 접착제(14) 또는 프라이머를 도포하여 다른 하나의 제 1시트(70a)를 부착하는 방법을 통해 다른 형태(금속 또는 전자파 흡수제를 포함하는)의 천연 그라파이트와 합성그라파이트를 적층한 열확산시트(72)를 제조할 수도 있다.
또한, 제 3시트(71)가 전자파 흡수제를 포함할 경우, 상기 제 3시트(71)는 제 1그라파이트층 형성 방법과 동일한 방법(그라파이트를 금속 파우더로 교체)을 통해 금속 파우더와 제 4바인더를 혼합하여 제조하게 되며, 상기 금속 파우더는 전자파의 흡수력이 뛰어난 철, 규소, 알루미늄, 크롬, 구리 중 어느 하나를 포함하고, 상기 제 4바인더는 실리콘, 우레탄, 아크릴, PP, PE, PET, PI, PEN 중 어느 하나를 포함하는 것을 사용하게 된다.
또한, 상기 제 4혼합물은 금속 파우더 60~90wt%와 제 4바인더 10~40wt%로 구성되어 있으며, 상기 제 4혼합물 71~91wt%에 제 4용제 9~29wt%를 혼합하여 제 4혼합물(30)을 제조하게 되며, 상기 제 4용제는 MEK(Methyl Ethyl Ketone), 톨루엔(Toluene), 아농(Cyclo Hexanone) 중 어느 하나를 사용하거나, 혼합한 것을 사용하게 된다.
또한, 상기 제 3시트(71)가 금속 파우더 60~90wt%와 제 2바인더 10~40wt%로 구성되며, 상기 금속 파우더는 철 80~90wt%, 규소 5~15wt%, 알루미늄 5~15wt%로 구성될 때 전자파 차단효과가 크게 나타난다.
또한, 제 3시트(71)가 철, 규소, 알루미늄, 크롬, 구리를 포함하는 박판 형태의 금속판으로 구성된 형태일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
1 : 제 1그라파이트층
2 : 제 2그라파이트층
3 : 제 3그라파이트층
60 : 적층 이형지
11 : 제 1혼압액 12 : 제 2혼압액
13 : 제 3혼압액
14 : 접착제
21 : 제 1분사노즐
22 : 제 2분사노즐 23 : 제 3분사노즐
31 : 제 1코터 32 : 제 2코터
33 : 제 3코터
41 : 제 1건조실 42 : 제 2건조실
43 : 제 3건조실
50 : 컨베이어
70 : 열확산시트
71 : 제 3시트
72a : 제 2시트
80 : 롤러
91 : 절연층
92 : 접착층
93 : 이형지
2 : 제 2그라파이트층
3 : 제 3그라파이트층
60 : 적층 이형지
11 : 제 1혼압액 12 : 제 2혼압액
13 : 제 3혼압액
14 : 접착제
21 : 제 1분사노즐
22 : 제 2분사노즐 23 : 제 3분사노즐
31 : 제 1코터 32 : 제 2코터
33 : 제 3코터
41 : 제 1건조실 42 : 제 2건조실
43 : 제 3건조실
50 : 컨베이어
70 : 열확산시트
71 : 제 3시트
72a : 제 2시트
80 : 롤러
91 : 절연층
92 : 접착층
93 : 이형지
Claims (10)
- 천연 그라파이트를 포함하는 제 2그라파이트층과;
제 2그라파이트층의 일면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 1그라파이트층과;
제 2그라파이트층의 타면에 적층되는 합성 그라파이트를 포함하는 제 3그라파이트층을 포함하며,
상기 제 2그라파이트층은 천연 그라파이트 30~90wt%, 바인더 10~70wt%로 구성된 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1그라파이트층, 제 3그라파이트층 중 적어도 하나는 일면에 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1그라파이트층, 제 3그라파이트층 중 적어도 하나는 일면에 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 제 3항에 있어서,
상기 접착층은 일면에 이형지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1그라파이트층과 제 3그라파이트층은 합성 그라파이트 30~70wt%, 바인더 30~70wt%로 구성된 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 제 6항에 있어서,
상기 바인더는 실리콘, 우레탄, 아크릴, PP, PE, PET, PI, PEN 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트.
- 합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 1그라파이트용액으로 제 1그라파이트층을 형성하는 제 1그라파이트층 형성 단계와;
천연 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 2그라파이트용액으로 제 2그라파이트층을 형성하는 제 2그라파이트층 형성 단계와;
합성 그라파이트, 바인더, 용제를 혼합한 제 1그라파이트용액으로 제 3그라파이트층을 형성하는 제 3그라파이트층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제 1그라파이트층 형성 단계, 제 2그라파이트층 형성 단계, 제 3그라파이트층 형성 단계 중 적어도 어느 하나의 단계 이후에 용제를 휘발시키는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 제 1그라파이트층 형성 단계, 제 2그라파이트층 형성 단계, 제 3그라파이트층 형성 단계 중 적어도 어느 하나의 단계 이후에 밀도를 높이기 위해 롤러 또는 프레스를 이용하여 가압하는 가압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
천연 그라파이트와 합성 그라파이트를 적층한 열확산시트의 제조방법.
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