KR101743022B1 - 방열 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법이 제공된다. 상기 방열 시트는 제1 보호층, 상기 제1 보호층 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제1 접합 부재, 상기 제1 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 지지 부재, 상기 지지 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제2 접합 부재, 상기 제2 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 방열 부재, 및 상기 방열 부재 상에 배치되는 제3 접합 부재로서, 상기 방열 부재의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 돌출되어 상기 방열 부재의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 포함하는 제3 접합 부재를 포함한다.
Description
본 발명은 방열 시트 및 방열 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 기기는 그 내부의 배선, 단자, 칩 등의 전자 부품에 의해 열이 발생할 수 있다. 전자 부품에 의해 발생한 열은 전자 기기의 수명을 단축시키며, 오작동과 성능 저하를 유발할 수 있다. 특히 다량의 열을 발생시키는 광원을 갖는 표시 장치의 경우, 축적된 열은 표시 장치의 표시 품질을 저하시키는 주요한 원인이 되기도 한다.
한편, 표시 장치, 휴대 단말기 등의 전자 기기가 고성능화, 소형화 됨에 따라 그 내부의 전자 부품 또한 고집적화 되고, 전자 부품의 고집적화가 진행됨에 따라 열 밀도가 증가하여 발생한 열을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
상기 열을 제거하는 방법으로서, 열을 발생시키는 전자 부품 등에 인접하여 방열 부재를 포함하는 방열 시트를 배치하는 방법을 예시할 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 방열 기능을 가짐과 동시에, 굽힘 특성과 내구성이 우수한 방열 시트를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 개선된 방열 기능을 가짐과 동시에, 굽힘 특성과 내구성이 우수한 방열 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트는 제1 보호층, 상기 제1 보호층 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제1 접합 부재, 상기 제1 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 지지 부재, 상기 지지 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제2 접합 부재, 상기 제2 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 방열 부재, 및 상기 방열 부재 상에 배치되는 제3 접합 부재로서, 상기 방열 부재의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 돌출되어 상기 방열 부재의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 포함하는 제3 접합 부재를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 시트는 보호층, 상기 보호층 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제1 접합 부재, 상기 제1 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 방열 부재, 및 상기 방열 부재 상에 배치되는 제2 접합 부재로서, 상기 방열 부재의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 돌출되어 상기 방열 부재의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 포함하는 제2 접합 부재를 포함하되, 상기 제1 접합 부재와 상기 제2 접합 부재는 상이한 물질로 이루어진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법은 캐리어 필름, 상기 캐리어 필름의 일면 상에 배치된 제1 접합 부재, 및 상기 제1 접합 부재의 일면 상에 배치된 방열 부재를 준비하는 단계, 상기 방열 부재 및 상기 제1 접합 부재에 각각 하나 이상의 관통홀을 형성하는 단계, 상기 캐리어 필름을 제거하고, 상기 제1 접합 부재의 타면 상에 제1 보호층을 배치하는 단계, 및 상기 제1 보호층 및 상기 방열 부재와 동시에 맞닿아 접하도록, 상기 방열 부재 상에 제2 접합 부재를 배치하는 단계를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트는, 우수한 방열 특성을 가짐과 동시에 굽힘 특성이 향상될 수 있다. 또, 방열 부재로서 그라파이트 시트를 이용하는 경우에도 그라파이트 시트의 박편 층간 결합력을 개선하여 방열 시트에 매우 우수한 물리적, 기계적 특성을 부여할 수 있고, 방열 시트의 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법은, 롤투롤 공정을 이용하여 수행됨으로써 공정이 단순화되고 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 시트의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 시트의 단면도들이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 제조예에 따라 제조된 방열 시트의 사진이다.
도 15는 실험예에 따른 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 시트의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 시트의 단면도들이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 제조예에 따라 제조된 방열 시트의 사진이다.
도 15는 실험예에 따른 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 "~시트", "~필름", "~판" 등은 서로 동일한 의미로 혼용될 수 있다. 본 명세서에서, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 일 방향이고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내의 제1 방향(X)과 교차하는 방향이며, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 수직한 방향을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 시트(1000)는 제1 보호층(110), 제1 보호층(110) 상에 배치된 제1 접합 부재(210), 제1 접합 부재(210) 상에 배치된 지지 부재(310), 지지 부재(310) 상에 배치된 제2 접합 부재(220), 제2 접합 부재(220) 상에 배치된 방열 부재(410), 방열 부재(410) 상에 배치된 제3 접합 부재(230) 및 제3 접합 부재(230) 상에 배치된 제2 보호층(120)을 포함할 수 있다.
제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)은 방열 부재(410)를 지지하여 외부 충격에 의한 손상을 최소화하고 외부로부터 방열 시트(1000) 내부로 유입될 수 있는 수분 등의 불순물의 침투를 억제하기 위한 보호 부재일 수 있다. 제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)은 열 전도도가 상대적으로 높은 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)은 보호 부재인 동시에 열 전달 부재일 수 있다. 예를 들어, 제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)은 각각 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 또는 이들의 합금과 같은 금속 물질을 포함하여 이루어지거나, 또는 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)의 다른 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 고분자 필름을 들 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 보호층(110) 및 제2 보호층(120)의 열 전도도는 각각 약 100 W/mK 이상일 수 있다. 제1 보호층(110)과 제2 보호층(120)을 열 전도도가 상대적으로 높은 재질로 형성하여 방열 시트(1000)의 방열 특성을 더욱 개선할 수 있다. 제1 보호층(110)의 최대 두께(t110) 및 제2 보호층(120)의 최대 두께(t120)는 각각 약 7 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하, 또는 약 7 ㎛ 이상 36 ㎛ 이하일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적인 실시예에서, 제2 보호층(120)의 제3 접합 부재(230)와 대면하는 타면(도면상 하면)의 표면 조도는 제1 보호층(110)의 제1 접합 부재(210)와 대면하는 일면(도면상 상면)의 표면 조도보다 클 수 있다. 후술할 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 시트상 접합 부재를 이용하여 부착되는 제1 보호층(110)의 부착면의 표면 조도는 상대적으로 작게 형성하고, 접합 부재 형성용 조성물을 이용하여 부착되는 제2 보호층(120)의 부착면의 표면 조도는 상대적으로 크게 형성하여 방열 시트(1000)의 내구성을 개선할 수 있다.
한편, 제2 보호층(120)의 제3 접합 부재(230)와 대면하는 타면의 표면 조도는 제1 보호층(110)의 제1 접합 부재(210)와 대면하는 일면의 광택도(gloss)보다 작을 수 있다. 본 명세서에서, 용어 '광택도'는 반사 표면에 대해 60도 각도로 입사하는 입사광의 광량에 대한 정반사 광량의 비율을 의미한다. 광택도는 표면 조도가 클수록 작은 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 보호층(120)의 타면(도면상 하면)의 광택도는 약 50 이하, 또는 약 20 이하, 또는 약 10 이하일 수 있다. 제2 보호층(120)의 상기 타면의 광택도가 50 보다 작을 경우 제2 보호층(120)의 상기 타면의 표면 조도를 충분히 크게 형성할 수 있고, 방열 시트(1000)의 내구성을 개선할 수 있다. 또, 제1 보호층(110)의 일면의 광택도는 제2 보호층(120)의 타면의 광택도에 비해 약 20 이상 클 수 있다.
방열 부재(410)는 제1 보호층(110)과 제2 보호층(120) 사이에 개재된다. 방열 부재(410)는 열 전도도가 상대적으로 높은 재질로 이루어진 열 전달 부재일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방열 부재(410)는 두께 방향(제3 방향(Z))으로의 열 전도도와 수평 방향(제1 방향(X) 및 제2 방향(Y))으로의 열 전도도가 상이할 수 있다. 예를 들어, 방열 부재(410)는 수평 방향으로의 열 전도도가 두께 방향으로의 열 전도도보다 클 수 있다. 이를 통해 외부로부터 전달받은 열을 수평 방향(면 방향)으로 효과적으로 전달할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방열 부재(410)의 수평 방향 열 전도도의 크기는 두께 방향 열 전도도의 크기의 약 20배 이상일 수 있다. 예컨대, 방열 부재(410)의 수평 방향 열 전도도는 약 450 W/mK이고, 두께 방향 열 전도도는 약 15 W/mK일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 방열 부재(410)의 열 전도도는 제1 보호층(110)의 열 전도도 및 제2 보호층(120)의 열 전도도보다 클 수 있다. 예를 들어, 방열 부재(410)의 수평 방향 열 전도도는 제1 보호층(110)의 열 전도도 및 제2 보호층(120)의 열 전도도보다 클 수 있다.
방열 부재(410)는 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 등의 탄소 소재를 포함하여 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방열 부재(410)는 폴리이미드 등의 고분자 필름을 탄화 및 흑연화한 그라파이트 필름일 수 있다. 그라파이트는 열 전도도가 매우 우수하여 방열 부재로(410)로 적용될 경우 방열 시트(1000)의 방열 특성을 보다 개선할 수 있다. 뿐만 아니라, 고분자 필름을 탄화 및 흑연화하여 제조된 인조 그라파이트는 마이크로 사이즈의 두께로 형성할 수 있어 방열 시트(1000)를 박막화할 수 있다. 방열 부재(410)로 인조 그라파이트를 적용할 경우, 방열 부재(410)의 두께 방향으로의 결합력은 제1 접합 부재(210)의 점착력 또는 접착력보다 작을 수 있다.
방열 부재(410)의 두께(t410)는 제1 보호층(110)의 최대 두께(t110) 및 제2 보호층(120)의 최대 두께(t120)보다 클 수 있다. 예를 들어, 방열 부재(410)의 두께(t410)는 약 17 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 방열 부재(410)는 천연 그래파이트일 수도 있다.
방열 부재(410)는 하나 이상의 제1 관통홀(410h)을 갖는다. 제1 관통홀(410h)에 후술할 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)가 삽입 배치될 수 있다. 제1 관통홀(410h)은 평면상 규칙적으로 배열될 수 있다. 본 명세서에서, 평면상 또는 평면 시점은 도면상 제3 방향(Z)에서 대상을 바라본 경우를 의미한다. 예시적인 실시예에서, 방열 부재(410)의 제1 관통홀(410h)들은 평면상 직교하는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 이격 배치되어 복수개이며 대략 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 제1 관통홀(410h)들의 제1 방향(X)으로의 이격 거리(d1)와 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(d2)는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 관통홀(410h)의 제1 방향(X)으로의 이격 거리(d1)는 약 15 mm 이상 30 mm 이하이고, 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(d2)는 약 5 mm 이상 20 mm 이하이며, 제1 방향(X)으로의 이격 거리(d1)는 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(d2)보다 클 수 있다. 제1 관통홀(410h)을 평면상 대략 규칙적으로 배열함으로써 방열 부재(410) 내부의 수평 방향의 열 전도도를 균일하게 유지할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 관통홀(410h)들의 제1 방향(X)으로의 이격 거리(d1)와 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(d2)는 실질적으로 동일할 수 있다.
제1 관통홀(410h)의 평면상 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 대략 원 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 관통홀(410h)은 평면상 타원 또는 다각형 형상일 수도 있다. 본 명세서에서, 관통홀의 평면상 형상은, 관통홀을 제3 방향(Z)에 수직한 방향으로 자른 단면의 형상을 의미한다. 제1 관통홀(410h)이 원 형상인 경우 제1 관통홀(410h)의 직경(d3)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로의 이격 거리(d1, d2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 관통홀(410h)의 직경(d3)은 약 2 mm 이상 6 mm 이하일 수 있다.
제1 관통홀(410h)은 대략 제3 방향(Z, 두께 방향)으로 연장될 수 있다. 제1 관통홀(410h)의 평면상 면적은 제3 방향(Z)으로의 위치에 따라 대략 균일할 수 있다. 본 명세서에서, 관통홀의 평면상 면적은, 관통홀의 평면상 형상에 상응하는 형상을 갖는 도형의 면적을 의미한다. 예를 들어, 제3 접합 부재(230)와 대면하는 방열 부재(410)의 일면(도면상 상면)에서의 제1 관통홀(410h)의 평면상 면적은, 제2 접합 부재(220)와 대면하는 방열 부재(410)의 타면(도면상 하면)에서의 제1 관통홀(410h)의 평면상 면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 또, 제1 관통홀(410h)의 내측벽은 방열 부재(410)의 어느 일면에 대해 대략 수직할 수 있으나, 다른 실시예에서 제1 관통홀(410h)은 경사를 가지고 연장될 수도 있다.
제1 접합 부재(210)는 제1 보호층(110)과 방열 부재(410) 사이에 배치되어 제1 보호층(110)과 직접 맞닿아 배치될 수 있다. 또, 제2 접합 부재(220)는 제1 보호층(110)과 방열 부재(410) 사이에 배치되어 방열 부재(410)와 직접 맞닿아 배치될 수 있다. 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)는 각각 접착력 또는 점착력을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 접합 부재(210)와 제2 접합 부재(220)는 제1 보호층(110)을 방열 부재(410)의 타면(도면상 하면)에 결합시킬 수 있다. 제1 보호층(110)이 방열 부재(410)의 타면 상에 부착됨으로써 방열 시트(1000)의 열 전달 특성 및/또는 내구성을 개선할 수 있다. 또, 예컨대 방열 부재(410)가 제3 방향(Z)으로의 손상에 취약하여 박리되기 쉬운 재질을 포함하여 이루어지는 경우에도 방열 부재(410)의 제1 보호층(110)과 대면하는 타면(도면상 하면) 부근의 내부 결합력을 개선할 수 있으며, 방열 시트(1000)에 우수한 물리적, 기계적 특성을 부여할 수 있다.
또한 지지 부재(310)는 제1 접합 부재(210)와 제2 접합 부재(220) 사이에 배치되어 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)와 직접 맞닿아 배치될 수 있다. 지지 부재(310)는 후술할 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 방열 부재(410)의 제1 관통홀(410h) 및 후술할 제2 내지 제4 관통홀(220h, 310h, 210h)의 형성을 용이하게 할 수 있다.
지지 부재(310)의 두께(t310)는 제1 보호층(110)의 최대 두께(t110) 및 제2 보호층(120)의 최대 두께(t120)보다 작을 수 있다. 또, 제1 접합 부재(210)의 두께(t210) 및 제2 접합 부재(220)의 두께(t220)는 모두 제1 보호층(110)의 최대 두께(t110) 및 제2 보호층(120)의 최대 두께(t120)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 접합 부재(210)의 두께(t210), 제2 접합 부재(220)의 두께(t220) 및 지지 부재(310)의 두께(t310)는 각각 약 0.5 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하일 수 있다. 지지 부재(310)의 열 전도도는 제1 보호층(110), 제2 보호층(120) 및 방열 부재(410)의 열 전도도보다 작을 수 있다. 지지 부재(310)는 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)에 비해 강성을 갖는 재질이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 고분자 필름일 수 있다. 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)는 열 경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다.
도면에 도시된 바와 달리, 다른 실시예에서 지지 부재(310) 및 제2 접합 부재(220)는 생략될 수도 있으며, 이 경우 제1 접합 부재(210)는 제1 보호층(110) 및 방열 부재(410)와 동시에 맞닿아 접하며 이들을 결합할 수 있다.
제2 접합 부재(220)는 하나 이상의 제2 관통홀(220h)을 가지고, 지지 부재(310)는 하나 이상의 제3 관통홀(310h)을 가지며, 제1 접합 부재(210)는 하나 이상의 제4 관통홀(210h)을 갖는다. 제2 관통홀(220h), 제3 관통홀(310h) 및 제4 관통홀(210h)에 후술할 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)가 삽입 배치될 수 있다. 방열 부재(410)의 제1 관통홀(410h), 제2 접합 부재(220)의 제2 관통홀(220h), 지지 부재(310)의 제3 관통홀(310h) 및 제1 접합 부재(210)의 제4 관통홀(210h)은 서로 연결된 구조일 수 있다. 제2 내지 제4 관통홀(220h, 310h, 210h)은 평면상 규칙적으로 배열되고, 평면상 형상, 크기 및 배열 등은 제1 관통홀(410h)의 평면상 형상, 크기 및 배열 등과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 내지 제4 관통홀(220h, 310h, 210h)은 각각 대략 제3 방향(Z)으로 연장되고, 내측벽은 제1 보호층(110)의 일면에 대해 대략 수직할 수 있다.
제3 접합 부재(230)는 방열 부재(410) 상에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제3 접합 부재(230)는 방열 부재(410) 상에 배치되어 방열 부재(410)의 일면(도면상 상면)과 맞닿아 접하는 베이스부(230a) 및 베이스부(230a)로부터 제3 방향(Z) 일측(도면상 하측)으로 돌출되어 제1 내지 제4 관통홀(410h, 220h, 310h, 210h)에 삽입 배치되는 하나 이상의 돌출부(230b)를 포함한다. 베이스부(230a) 및 돌출부(230b)는 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다.
제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a) 및 돌출부(230b)는 모두 접착력 또는 점착력을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제3 접합 부재(230)는 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)와 상이한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제3 접합 부재(230)는 제1 접합 부재(210)에 비해 더 큰 점착력 또는 접착력을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 다른 예를 들어, 제3 접합 부재(230)는 광 경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 제3 접합 부재(230)를 광 경화성 수지로 형성하여 경화 과정에서 소실되는 부피를 최소화하고, 이를 통해 관통홀들 내에 돌출부(230b)를 온전히 충진하여 삽입 배치할 수 있다. 또 제3 접합 부재(230)의 점도는 약 100cps 내지 10,000cps, 또는 약 100cps 내지 5,000cps, 또는 약 1,000cps 내지 5,000cps의 범위에 있을 수 있다. 후술할 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 제3 접합 부재(230)를 상대적으로 저점도로 구성하여 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)의 형성을 용이하게 할 수 있다. 제3 접합 부재(230)의 열 전도도는 방열 부재(410)의 열 전도도보다 작을 수 있다.
제3 접합 부재(230)의 모듈러스는 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)의 모듈러스보다 클 수 있다. 또, 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)의 최소 두께(t230a)는 제1 접합 부재(210)의 두께(t210) 및 제2 접합 부재(220)의 두께(t220)의 합(t210+t220)보다 클 수 있다. 상대적으로 큰 모듈러스를 갖는 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)가 충분한 두께를 갖도록 구성하여 방열 시트(1000)의 굽힘 특성을 개선할 수 있다. 특히, 방열 부재(410)를 기준으로 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)가 일측(도면상 하측)에 배치되고, 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)가 타측(도면상 상측)에 배치되며, 방열 부재(410)를 관통하는 돌출부(230b)가 베이스부(230a)와 연결됨으로써, 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)의 두께의 합(t210+t220)보다 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)의 최소 두께(t230a)를 크게 하여 굽힘 특성을 더욱 개선할 수 있다. 예를 들어, 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)의 최소 두께(t230a)는 약 3 ㎛ 이상 6 ㎛ 이하일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 접합 부재(230)는 내부에 분산된 복수의 열 전도성 입자(미도시)들을 포함할 수 있다. 즉, 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a) 및 돌출부(230b)는 접착력 또는 점착력을 갖는 물질 및 그 내부에 분산된 복수의 열 전도성 입자들을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 열 전도성 입자들은 제3 접합 부재(230) 자체에 열 전달 특성을 부여할 수 있고, 방열 시트(1000)의 열 전달 특성을 더욱 개선할 수 있다. 상기 열 전도성 입자의 예로는 금속 입자, 탄소 소재로 이루어진 입자, 고분자 소재로 이루어진 입자를 들 수 있다.
제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)는 제2 보호층(120)을 방열 부재(410)의 일면(도면상 상면)에 결합시킬 수 있다. 제2 보호층(120)이 방열 부재(410)의 일면 상에 부착됨으로써 방열 시트(1000)의 열 전달 특성 및/또는 내구성을 개선할 수 있다. 또, 예컨대 방열 부재(410)가 제3 방향(Z)으로의 손상에 취약하여 박리되기 쉬운 재질을 포함하여 이루어지는 경우에도 방열 부재(410)의 제2 보호층(120)과 대면하는 일면(도면상 상면) 부근의 내부 결합력을 개선할 수 있으며, 방열 시트(1000)에 우수한 물리적, 기계적 특성을 부여할 수 있다.
제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)는 베이스부(230a)로부터 제3 방향(Z) 일측(도면상 하측)으로 돌출될 수 있다. 돌출부(230b)는 평면상 제1 내지 제4 관통홀(410h, 220h, 310h, 210h)들과 상응하는 배열을 가지고 제1 내지 제4 관통홀(410h, 220h, 310h, 210h)들 내에 충진된 형상일 수 있다.
제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)는 제1 내지 제4 관통홀(410h, 220h, 310h, 210h)들의 내측벽 및 제1 보호층(110)의 일면(도면상 상면)과 직접 맞닿아 접하여 결합할 수 있다. 즉, 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)는 방열 부재(410), 제2 접합 부재(220), 지지 부재(310), 제1 접합 부재(210) 및 제1 보호층(110)과 동시에 맞닿아 접할 수 있다. 예를 들어, 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)는 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)와 접합 계면을 가질 수 있다. 돌출부(230b)와 제1 접합 부재(210) 사이의 접합 계면 및/또는 돌출부(230b)와 제2 접합 부재(220) 사이의 접합 계면은, 돌출부(230b)와 방열 부재(410) 사이의 접합 계면과 제3 방향(Z)으로 정렬될 수 있다. 상기 접합 계면은 물리적 경계를 의미할 수 있으나, 시인되지 않을 수도 있다.
제3 접합 부재(230)가 제1 내지 제4 관통홀(410h, 220h, 310h, 210h)들의 내측벽 및 제1 보호층(110)에 부착됨으로써 방열 시트(1000)의 내구성을 개선할 수 있다. 또, 예컨대 방열 부재(410)가 제3 방향(Z)으로의 손상에 취약하여 박리되기 쉬운 재질을 포함하여 이루어지는 경우에도 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)가 방열 부재(410)를 관통하는 제1 관통홀(410h)의 내측벽에 결합함으로써 방열 부재(410) 내측의 내부 결합력을 적어도 부분적으로 개선할 수 있으며, 방열 시트(1000)에 우수한 물리적, 기계적 특성을 부여할 수 있다.
상기 도 1과 도 2 및 이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들에 따른 방열 시트는 제품에 부착되기 전에 적절한 크기와 형상으로 절단되어 사용될 수 있다. 이 경우 상기 절단된 방열 시트를 평면상 사분면화 했을 때 각 사분면은 적어도 하나의 관통홀을 부분적으로 포함하도록 절단 및 배치되어 사용될 수 있다. 이 경우 상기 방열 시트를 제품화 했을 때의 박리 특성을 더욱 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 시트의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 시트(1001)의 방열 부재(411)의 제1 관통홀(411h), 제2 접합 부재(221)의 제2 관통홀(221h), 지지 부재(311)의 제3 관통홀(311h) 및 제1 접합 부재(211)의 제4 관통홀(211h)은 평면상 규칙적으로 배열되되, 제1 방향(X) 및 제1 방향(X)과 교차하여 예각을 이루는 방향으로 이격 배치되어 복수개인 점이 도 1 등의 실시예에 따른 방열 시트(1000)와 상이한 점이다. 제3 접합 부재(231)의 돌출부(231b)는 평면상 제1 내지 제4 관통홀(411h, 221h, 311h, 211h)들과 상응하는 배열을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 시트의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 시트(1002)의 방열 부재(412), 제2 접합 부재(222), 지지 부재(312) 및 제1 접합 부재(212)는 제3 방향(두께 방향)으로 연장되어 서로 연결된 하나 이상의 관통홀(H)을 가지되, 관통홀(H)의 내측벽은 적어도 부분적으로 경사부(412s)를 포함하는 점이 도 1 등의 실시예에 따른 방열 시트(1000)와 상이한 점이다.
제3 접합 부재(232)와 대면하는 방열 부재(412)의 관통홀의 일 단부(도면상 상단부)는 부분적으로 경사부(412s)를 포함한다. 도 4는 경사부(412s)가 평탄한 하향 경사면인 경우를 도시하고 있으나, 다른 실시예에서 경사부(412s)는 소정의 곡률을 가지고 도면상 위로 볼록한 형태로 하향 경사지거나, 또는 도면상 아래로 볼록한 형태로 하향 경사질 수도 있다. 제2 접합 부재(222)와 대면하는 방열 부재(412)의 관통홀의 타 단부(도면상 하단부)의 내측벽은 실질적으로 수직할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제3 접합 부재(232)와 대면하는 방열 부재(412)의 일면(도면상 상면)에서의 방열 부재(412)의 관통홀의 평면상 면적(S1)은, 제2 접합 부재(222)와 대면하는 방열 부재(412)의 타면(도면상 하면)에서의 방열 부재(412)의 관통홀의 평면상 면적(S2)보다 클 수 있다. 즉, 방열 부재(412)의 관통홀의 평면상 면적은 제2 보호층(120) 측에서 제1 보호층(110) 측으로 갈수록 작아질 수 있다. 이를 통해 후술할 방열 시트의 제조 방법에 있어서 제3 접합 부재(232)의 돌출부(232b)의 형성을 용이하게 할 수 있다.
제2 접합 부재(222), 지지 부재(312) 및 제1 접합 부재(212)의 관통홀들의 내측벽은 대략 수직할 수 있다. 즉, 제2 접합 부재(222), 지지 부재(312) 및 제1 접합 부재(212)의 관통홀들의 평면상 면적은 제3 방향(두께 방향)으로의 위치에 따라 대략 균일할 수 있다. 즉, 방열 부재(412)와 대면하는 제2 접합 부재(222)의 일면에서의 제2 접합 부재(222)의 관통홀의 평면상 면적은 제2 접합 부재(222)와 대면하는 방열 부재(412)의 타면에서의 방열 부재(412)의 관통홀(412h)의 평면상 면적(S2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
또, 방열 부재(412)와 대면하는 제2 접합 부재(222)의 일면(도면상 상면)에서의 제2 접합 부재(222)의 관통홀의 평면상 면적은 제1 보호층(110)과 대면하는 제1 접합 부재(212)의 타면(도면상 하면)에서의 제1 접합 부재(212)의 관통홀의 평면상 면적(S3)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 시트의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 시트(1003)의 방열 부재(413), 제2 접합 부재(223), 지지 부재(313) 및 제1 접합 부재(213)는 제3 방향(두께 방향)으로 연장되어 서로 연결된 하나 이상의 관통홀(H)을 가지되, 관통홀(H)의 내측벽은 경사면으로 이루어진 점이 도 4의 실시예에 따른 방열 시트(1002)와 상이한 점이다. 도 5는 상기 내측벽이 평탄한 하향 경사면인 경우를 도시하고 있으나, 다른 실시예에서 상기 내측벽은 소정의 곡률을 가지고 도면상 위로 볼록한 형태로 하향 경사지거나, 또는 도면상 아래로 볼록한 형태로 하향 경사질 수도 있다.
서로 연결된 구조를 갖는 관통홀(H)의 내측벽은 연속적인 경사면을 포함할 수 있다. 즉, 관통홀(H)의 내측벽은 경사면을 포함하여 관통홀(H)의 평면상 면적은 제3 방향(두께 방향)으로의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 관통홀(H)의 평면상 면적은 제2 보호층(120) 측에서 제1 보호층(110) 측으로 갈수록 작아질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방열 부재(413), 제1 접합 부재(213), 제2 접합 부재(223) 및 지지 부재(313)의 일면(도면상 상면)에서의 각 관통홀의 평면상 면적은, 타면(도면상 하면)에서의 각 관통홀의 평면상 면적보다 클 수 있다.
예를 들어, 제3 접합 부재(233)와 대면하는 방열 부재(413)의 일면(도면상 상면)에서의 방열 부재(413)의 관통홀의 평면상 면적(S1)은 제2 접합 부재(223)와 대면하는 방열 부재(413)의 타면(도면상 하면)에서의 방열 부재(413)의 관통홀의 평면상 면적(S2)보다 클 수 있다.
또, 제2 접합 부재(223)와 대면하는 방열 부재(413)의 타면에서의 방열 부재(413)의 관통홀(413h)의 평면상 면적(S2)은 방열 부재(413)와 대면하는 제2 접합 부재(223)의 일면(도면상 상면)에서의 제2 접합 부재(223)의 관통홀의 평면상 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
나아가, 방열 부재(413)와 대면하는 제2 접합 부재(223)의 일면에서의 제2 접합 부재(223)의 관통홀의 평면상 면적은 제1 보호층(110)과 대면하는 제1 접합 부재(213)의 타면(도면상 하면)에서의 제1 접합 부재(213)의 관통홀의 평면상 면적(S3)보다 클 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 시트의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 시트(1004)는 제3 접합 부재(234)와 대면하는 제2 보호층(124)의 타면(도면상 하면)에 배치된 금속 입자층(510)을 더 포함하는 점이 도 1 등의 실시예에 따른 방열 시트(1000)와 상이한 점이다.
예시적인 실시예에서, 제3 접합 부재(234)와 대면하는 제2 보호층(124)의 타면의 표면 조도는 제1 접합 부재(210)와 대면하는 제1 보호층(110)의 일면(도면상 상면)의 표면 조도와 실질적으로 동일할 수 있다.
금속 입자층(510)은 제2 보호층(124)의 타면에 부착된 상태일 수 있다. 또, 금속 입자층(510)은 제2 보호층(124)의 타면으로부터 돌출되어 소정의 요철을 형성할 수 있다. 금속 입자층(510)은 열 전도성 입자, 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 텅스텐(W), 또는 이들의 합금, 또는 이들의 산화물을 포함하는 금속 입자 등으로 이루어질 수 있다. 제2 보호층(124) 타면에 배치된 금속 입자층(510)에 의해 형성된 요철로 인해 접합 부재 형성용 조성물을 이용하여 부착되는 제2 보호층(124)의 부착면의 표면 조도를 상대적으로 크게 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 방열 시트의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 우선 제1 이형 필름(610), 제1 이형 필름(610) 상에 배치된 제1 접합 부재(210'), 제1 접합 부재(210') 상에 배치된 지지 부재(310'), 지지 부재(310') 상에 배치된 제2 접합 부재(220') 및 제2 접합 부재(220') 상에 배치된 제2 이형 필름(620)을 포함하는 접합 부재(630)를 준비한다. 예시적인 실시예에서, 접합 부재(630)는 열 경화성 수지로 이루어진 제1 접합 부재(210')와 제2 접합 부재(220')를 포함하는 양면 접합 부재일 수 있다. 제1 접합 부재(210'), 지지 부재(310') 및 제2 접합 부재(220')는 각각 관통홀이 형성되지 않은 것을 제외하고는 도 1 등에서 설명한 제1 접합 부재(210), 지지 부재(310) 및 제2 접합 부재(220)와 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다.
이어서 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 및 제2 이형 필름(610, 620)들을 제거하고, 제1 접합 부재(210')의 타면(도면상 하면) 상에 캐리어 필름(640)을 배치하고 제2 접합 부재(220')의 일면(도면상 상면) 상에 방열 부재(410')를 배치한다. 예시적인 실시예에서, 캐리어 필름(640) 및 방열 부재(410')를 배치하는 단계는 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 캐리어 필름(640)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 고분자 필름일 수 있다. 방열 부재(410')는 관통홀이 형성되지 않은 것을 제외하고는 도 1 등에서 설명한 방열 부재(410)와 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다. 다른 실시예에서, 제1 이형 필름(610)을 제거하지 않고 제1 이형 필름(610)을 캐리어 필름과 같이 이용할 수도 있다.
이어서 도 7 내지 도 9를 참조하면, 방열 부재(410), 제2 접합 부재(220), 지지 부재(310) 및 제1 접합 부재(210)에 각각 하나 이상의 관통홀(H)을 형성한다. 관통홀(H)을 형성하는 단계는, 상기 관통홀에 상응하는 형상을 갖는 금형(650)을 이용하여 방열 부재(410), 제2 접합 부재(220), 지지 부재(310) 및 제1 접합 부재(210)를 타공하는 단계일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 캐리어 필름(641)의 일면(도면상 상면)의 적어도 일부에는 홈이 형성될 수도 있다.
특히, 방열 부재(410)가 브리틀(brittle)한 특성을 가지고 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220)가 유연한 특성을 갖는 경우에도, 제1 접합 부재(210) 및 제2 접합 부재(220) 사이에 상대적으로 강성을 갖는 지지 부재(310)를 배치함으로써 전체적인 두께 증가 없이도 균일한 형상과 깊이를 갖는 관통홀들을 용이하게 형성할 수 있다.
이어서 도 7 내지 도 10을 참조하면, 캐리어 필름(641)을 제거하고, 제1 접합 부재(210)의 타면(도면상 하면) 상에 제1 보호층(110)을 배치한다. 예시적인 실시예에서, 제1 보호층(110)을 배치하는 단계는 롤투롤 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 제1 보호층(110)에 대해서는 도 1 등과 함께 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이어서 도 7 내지 도 11을 참조하면, 방열 부재(410) 상에 제3 접합 부재(230)를 형성한다. 제3 접합 부재(230)를 형성하는 단계는 제1 보호층(110), 제1 접합 부재(210), 지지 부재(310), 제2 접합 부재(220) 및 방열 부재(410)와 동시에 맞닿아 접하도록 제3 접합 부재(230)를 배치하는 단계일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제3 접합 부재(230)를 배치하는 단계는, 방열 부재(410)의 일면 상에 제3 접합 부재 형성용 조성물(230')을 제공하는 단계, 조성물(230')을 방열 부재(410), 제2 접합 부재(220), 지지 부재(310) 및 제1 접합 부재(210)에 형성된 관통홀(H) 내에 충진하는 단계, 및 조성물(230')을 경화하여 방열 부재(410)의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부(230a) 및 베이스부(230a)로부터 돌출되어 관통홀(H)에 삽입 배치된 돌출부(230b)를 포함하는 제3 접합 부재(230)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제3 접합 부재 형성용 조성물(230')은 수축률이 5% 이하인 광 경화성 수지 조성물일 수 있다. 이를 통해 경화 과정에서 소실되는 조성물(230')의 부피를 최소화하여 관통홀 내에 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)를 온전히 삽입할 수 있고, 경화 후에 방열 시트가 휘거나 뒤틀리는 현상을 억제할 수 있다. 제3 접합 부재(230)의 베이스부(230a)는 방열 부재(410)의 일면(도면상 상면)과 맞닿아 접하여 결합하고, 제3 접합 부재(230)의 돌출부(230b)는 관통홀(H) 내에 삽입되어 관통홀(H)의 내측벽 및 제1 보호층(110)의 일면과 직접 맞닿아 접하여 결합할 수 있다. 즉, 돌출부(230b)는 방열 부재(410), 제2 접합 부재(220), 지지 부재(310), 제1 접합 부재(210) 및 제1 보호층(110)과 동시에 맞닿아 접할 수 있다. 제3 접합 부재(230)에 대해서는 도 1 등과 함께 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이어서 도 7 내지 도 12를 참조하면, 제3 접합 부재(230)의 일면(도면상 상면) 상에 제3 이형 필름(660)을 배치 및 압착한다. 예시적인 실시예에서, 제3 이형 필름(660)을 배치 및 압착하는 단계는 롤투롤 공정을 이용하여 수행될 수 있다.
제3 이형 필름(660)을 배치 및 압착하는 단계는, 제1 보호층(110), 제1 접합 부재(210), 지지 부재(310), 제2 접합 부재(220), 방열 부재(410), 제3 접합 부재(230) 및 제3 이형 필름(660)을 압착하여 결합력을 증가시키는 단계일 수 있다. 이를 통해 제조되는 방열 시트의 내구성을 개선할 수 있다. 다만, 몇몇 실시예에서 제3 이형 필름(660)을 배치 및 압착하는 단계는 생략될 수도 있다.
이어서 도 7 내지 도 13을 참조하면, 제3 이형 필름(660)을 제거하여 제3 접합 부재(230)의 일면(도면상 상면)을 노출시키고, 제3 접합 부재(230)의 일면 상에 제2 보호층(120)을 배치한다. 예시적인 실시예에서, 제3 이형 필름(660)을 제거 및 제2 보호층(120)을 배치하는 단계는 롤투롤 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 제3 접합 부재(230)와 대면하는 제2 보호층(120)의 타면(도면상 하면)은 소정의 표면 조도를 가질 수 있다. 제2 보호층(120) 타면의 표면 조도는 화학적인 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 산(acid)을 이용한 식각에 의해 형성될 수 있다. 화학적인 방법을 통해 형성할 경우 미세하고 균일한 요철면을 형성할 수 있다. 제2 보호층(120)에 대해서는 도 1 등과 함께 설명한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 방열 시트의 제조 방법은 롤투롤 공정을 이용하여 수행됨으로써 공정이 단순화되고 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또, 롤투롤 공정을 이용함으로써 단위 크기를 갖는 시트를 제조할 필요 없이 대형 크기의 방열 시트를 제조한 후 절단하여 사용할 수 있다.
이하, 제조예 및 실험예를 통하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
<제조예>
제1 보호층 및 제2 보호층으로 9 ㎛ 두께의 구리 박막을 이용하고 방열 부재로서 17 ㎛ 두께의 그라파이트 필름을 이용하여 방열 시트를 제조하였다. 방열 시트의 관통홀은 직경이 4mm이고, 가로 방향 이격 거리는 20mm이며 세로 방향 이격 거리는 10mm 였다. 도 14는 제조예에 따라 제조된 방열 시트를 130mm × 25mm 크기로 절단한 후의 평면 사진이다.
<실험예: 박리 강도 실험>
제조예에서 제조된 방열 시트의 하부 보호층(예컨대, 도 1의 제1 보호층)을 제거한 후 방열 시트의 최하부 접합층(예컨대, 도 1의 제1 접합 부재)를 스테인레스 강 기재(SUS304)에 부착하였다. 그리고 상온 하에서, 스테인레스 강 기재를 가로 방향 일단을 일측으로 잡아 당기고, 동시에 방열 시트의 가로 방향의 상기 일단을 타측으로 잡아 당기면서 박리하여 180도 박리 강도 테스트(180 degree peel strength test)를 수행하였고, 그 결과를 도 15에 나타내었다. 이 때 박리 속도는 300 mm/min였다.
도 15에서 가로축은 방열 시트의 가로 방향으로의 상대 위치를 의미하고, 세로축은 해당 위치에서의 박리 강도를 의미한다. 도 15를 참조하면, 관통홀과 대응되는 10mm 위치(도 14의 ①에 대응)과 30mm 위치(도 14의 ③에 대응)에서 약 1500gf/25mm의 박리 강도를 가지는 반면, 관통홀이 형성되지 않은 위치, 예컨대 20mm 위치(도 14의 ②에 대응)에서 약 30gf/25mm의 박리 강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이는 관통홀 내에 삽입 배치되어 두께 방향으로 연장된 접합 부재(예컨대, 도 1의 제3 접합 부재의 돌출부)가 박리 과정에 있어서 소정의 스토퍼 역할을 하기 때문인 것으로 이해된다. 즉, 방열 부재를 관통하는 관통홀 내에 접합 부재를 삽입 배치함으로써 적어도 부분적으로 현저하게 개선된 박리 강도를 가짐을 알 수 있다. 다시 말해서, 접합 부재들(예컨대, 도 1의 제1 내지 제3 접합 부재들)이 방열 부재의 두께 방향으로의 박리 불량을 억제할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 다른 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 상호 간의 조합을 통해 응용하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 보호층
120: 제2 보호층
210: 제1 접합 부재
220: 제2 접합 부재
230: 제3 접합 부재
310: 지지 부재
410: 방열 부재
1000: 방열 시트
120: 제2 보호층
210: 제1 접합 부재
220: 제2 접합 부재
230: 제3 접합 부재
310: 지지 부재
410: 방열 부재
1000: 방열 시트
Claims (17)
- 제1 보호층;
상기 제1 보호층 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제1 접합 부재;
상기 제1 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 지지 부재;
상기 지지 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제2 접합 부재;
상기 제2 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 방열 부재; 및
상기 방열 부재 상에 배치되는 제3 접합 부재로서, 상기 방열 부재의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 돌출되어 상기 방열 부재의 관통홀, 상기 제2 접합 부재의 관통홀, 상기 지지 부재의 관통홀 및 상기 제1 접합 부재의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 포함하는 제3 접합 부재를 포함하되,
상기 제3 접합 부재의 돌출부는 적어도 부분적으로 상기 제1 보호층과 결합되는 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 접합 부재의 관통홀, 상기 지지 부재의 관통홀, 상기 제2 접합 부재의 관통홀, 및 상기 방열 부재의 관통홀은 서로 연결된 구조인 방열 시트. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 보호층의 두께는 상기 지지 부재의 두께보다 크고,
상기 제1 보호층의 두께는 상기 방열 부재의 두께보다 작으며,
상기 제3 접합 부재의 상기 베이스부의 두께는 상기 제1 접합 부재 및 상기 제2 접합 부재의 두께의 합보다 크고,
상기 방열 부재의 수평 방향으로의 열 전도도는 상기 제1 보호층의 열 전도도보다 크며,
상기 제1 보호층의 열 전도도는 상기 지지 부재의 열 전도도보다 큰 방열 시트. - 제2 항에 있어서,
상기 방열 부재는 탄소 소재를 포함하고,
상기 제1 보호층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 탄소나노튜브, 그래핀, 또는 고분자 필름을 포함하는 방열 시트. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 접합 부재 및 상기 제2 접합 부재는 열 경화성 수지를 포함하여 이루어지고,
상기 제3 접합 부재는 광 경화성 수지를 포함하여 이루어진 방열 시트. - 제4 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재의 모듈러스는 상기 제1 접합 부재의 모듈러스 및 상기 제2 접합 부재의 모듈러스 보다 큰 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재의 상기 돌출부는,
상기 제1 접합 부재와 맞닿아 접하는 방열 시트. - 제7 항에 있어서,
상기 방열 부재의 관통홀은, 평면상 규칙적으로 배열되는 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재와 대면하는 상기 방열 부재의 일면에서의 상기 방열 부재의 관통홀의 평면상 면적은,
상기 제2 접합 부재와 대면하는 상기 방열 부재의 타면에서의 상기 방열 부재의 관통홀의 평면상 면적보다 큰 방열 시트. - 제9 항에 있어서,
상기 제2 접합 부재와 대면하는 상기 방열 부재의 타면에서의 상기 방열 부재의 관통홀의 평면상 면적은,
상기 제1 보호층과 대면하는 상기 제1 접합 부재의 타면에서의 상기 제1 접합 부재의 관통홀의 평면상 면적보다 큰 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재 상에 배치되는 제2 보호층을 더 포함하되,
상기 제3 접합 부재와 대면하는 상기 제2 보호층의 타면의 광택도는,
상기 제1 접합 부재와 대면하는 상기 제1 보호층의 일면의 광택도와 동일한 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재 상에 배치되는 제2 보호층을 더 포함하되,
상기 제3 접합 부재와 대면하는 상기 제2 보호층의 타면의 광택도는,
상기 제1 접합 부재와 대면하는 상기 제1 보호층의 일면의 광택도보다 작은 방열 시트. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 접합 부재 상에 배치되는 제2 보호층; 및
상기 제3 접합 부재와 대면하는 상기 제2 보호층의 타면 상에 배치된 금속 입자층을 더 포함하는 방열 시트. - 보호층;
상기 보호층 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 제1 접합 부재;
상기 제1 접합 부재 상에 배치되고, 하나 이상의 관통홀을 갖는 방열 부재; 및
상기 방열 부재 상에 배치되는 제2 접합 부재로서, 상기 방열 부재의 일면과 맞닿아 접하는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 돌출되어 상기 방열 부재의 관통홀 및 상기 제1 접합 부재의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 포함하는 제2 접합 부재를 포함하되,
상기 제1 접합 부재와 상기 제2 접합 부재는 상이한 물질로 이루어지고,
상기 제2 접합 부재의 돌출부는 적어도 부분적으로 상기 보호층과 결합되는 방열 시트. - 캐리어 필름, 상기 캐리어 필름의 일면 상에 배치된 제1 접합 부재, 및 상기 제1 접합 부재의 일면 상에 배치된 방열 부재를 준비하는 단계;
상기 방열 부재 및 상기 제1 접합 부재에 각각 하나 이상의 관통홀을 형성하는 단계;
상기 캐리어 필름을 제거하고, 상기 제1 접합 부재의 타면 상에 제1 보호층을 배치하는 단계; 및
상기 제1 보호층 및 상기 방열 부재와 동시에 맞닿아 접하도록, 상기 방열 부재 상에 제2 접합 부재를 배치하는 단계를 포함하되,
상기 제2 접합 부재는 적어도 부분적으로 상기 제1 보호층과 결합되는 방열 시트의 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 제2 접합 부재를 배치하는 단계는,
상기 방열 부재의 일면 상에 상기 제2 접합 부재 형성용 조성물을 제공하는 단계,
상기 조성물을 상기 방열 부재의 관통홀 내에 충진하는 단계, 및
상기 조성물을 경화하여 상기 제2 접합 부재를 형성하는 단계를 포함하는 방열 시트의 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 제2 접합 부재의 일면 상에 이형 필름을 배치하는 단계;
상기 제1 보호층, 상기 제1 접합 부재, 상기 방열 부재, 상기 제2 접합 부재 및 상기 이형 필름을 압착하는 단계;
상기 이형 필름을 제거하여 상기 제2 접합 부재의 상기 일면을 노출시키는 단계; 및
상기 제2 접합 부재의 상기 일면 상에 제2 보호층을 배치하는 단계를 더 포함하되,
상기 이형 필름을 배치하는 단계, 상기 이형 필름을 압착하는 단계, 상기 이형 필름을 제거하는 단계, 및 상기 제2 보호층을 배치하는 단계는 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용하여 수행되는 방열 시트의 제조 방법.
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