KR101983673B1

KR101983673B1 - 방열 시트

Info

Publication number: KR101983673B1
Application number: KR1020170062388A
Authority: KR
Inventors: 엄상용
Original assignee: 대상에스티 주식회사
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2019-06-04
Also published as: KR20180127063A

Abstract

본 개시는, 방열 시트에 있어서, 기재; 점착제층; 그리고 기재와 점착제층 사이에 위치하는 열확산층;을 포함하는 방열 시트에 대한 것이다.

Description

방열 시트{HEAT RADIATING SHEET}

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 방열 시트에 대한 것으로, 특히 방열 시트에 그래핀을 사용한 것에 대한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.

최근 전자기기의 경박 단소화에 따라 전자부품 및 전기부품이 소형화되고, 전자기기의 고성능화에 따라 전자부품 및 전기부품에서 많은 열이 발생하고 있다. 발생한 열은 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오동작을 유발하며, 심한 경우에는 폭발이나 화재의 원인이 되기도 한다. 이러한 전자부품 및 전기부품에서 발생하는 발열 문제를 효과적으로 해결하기 위한 방법으로 방열 시트가 사용된다. 대표적인 방열 시트에는 그라파이트 방열 시트가 있다.

도 1은 한국 공개특허공보 제10-2008-0037983호에 기재된 그라파이트 방열시트의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면부호 및 용어를 일부 변경하였다.

종래 방열 시트(10)는 그라파이트 시트로 된 열확산층(11)의 양면에 보호필름층(13)을 점착제(12)를 사용하여 합지하는 기술이 제시되었다. 보호필림층(13)은 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용되었다. 보호필림층(13)이 그라파이트로 된 열확산층(11)을 보호하고 강도를 보강하여, 열확산층(11)의 부서짐이나 훼손 등의 취급상 결점을 개선하였다. 그러나 보호필름층(13)으로 인하여 열전도성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 방열 시트(10)는 방열 시트(10)를 외부에 점착하기 위한 점착제층(14)을 포함한다. 점착제층의 재료로서는 유기계 고분자가 주료 사용된다. 그런데 유기계 고분자는 일반적으로 열전도가 낮다. 점착제층(14)의 열전도가 낮은 문제를 해결하기 위해서 점착제층(14)에 열전도성 입자를 첨가하는 방법이 제안되고 있지만 이러한 열전도성 입자의 첨가에 의하여 탄성율이 증가되어 점착제층의 점착성이 저하되는 문제가 있었다.

본 개시는 종래의 방열 시트, 특히 그라파이트 방열 시트가 갖고 있는 문제점을 해결하여 열전도성이 낮은 보호필름층을 제거하고 더 나아가 점착제층의 점착성을 유지하면서도 점착제층의 열전도가 낮은 문제를 해결하여 방열 성능 및 점착성이 향상된 방열 시트를 제공하고자 한다.

이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 방열 시트에 있어서, 기재; 점착제층; 그리고 기재와 점착제층 사이에 위치하는 열확산층;을 포함하는 방열 시트가 제공된다.

도 1은 한국 공개특허공보 제10-2008-0037983호에 기재된 그라파이트 방열시트의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 방열 시트의 일 예를 보여주는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 방열 시트의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 방열 시트의 또 다른 일 예를 보여주는 도면
도 5는 본 개시에 따른 방열 시트의 제조 방법의 일 예를 보여주는 순서도.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 2는 본 개시에 따른 방열 시트의 일 예를 보여주는 도면이다.

방열 시트(100)는 기재(110), 열확산층(120) 및 점착제층(130)을 포함한다. 기재(110)는 방열 시트(100)가 일정한 형상을 갖도록 지지력을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한 기재(110)는 방열성능도 갖고 있는 것이 바람직하다. 방열성능과 지지력을 갖기 위해 기재(110)는 금속 재질의 시트(sheet)가 바람직하다. 금속 재질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금일 수 있다. 바람직하게는 구리로 된 시트이다. 기재(110)의 두께는 5um 내지 35um일 수 있다. 5um 미만인 경우에는 방열성능과 지지력이 미미할 수 있다. 35um를 초과하는 경우에는 방열 시트의 유연성이 떨어지고 제품의 두께가 박막화되는 최근 경향에도 바람직하지 않다. 열확산층(120)은 그래핀(Graphene, 121)을 포함한다. 열확산층(120)에 포함된 그래핀(121)은 기재(110)에 사용된 금속보다 열전도가 높아 방열 시트의 방열 성능을 향상시킨다. 또한 그래핀(121)을 포함한 열확산층(120)을 기재(110) 위에 형성하기 위해서 열확산층(120)은 바인더(122)에 그래핀(121)을 혼합한 열확산층(120) 조성물을 기재(110) 위에 코팅 등의 방법으로 형성할 수 있다. 열확산층(120) 조성물은 바인더(122) 100 중량부에 그래핀(121) 50 내지 100 중량부로 형성될 수 있다. 그래핀(121)이 50 중량부 미만인 경우에는 열전도가 낮아 방열 성능이 떨어지고 100 중량부를 초과하는 경우에는 바인더(122)에 의한 결합력이 떨어져 기재(110)로부터 열확산층(120)이 쉽게 분리될 수 있다. 열확산층(120)의 두께는 1um 내지 5um 가 바람직하다. 열확산층(120)의 두께가 1um 미만인 경우에는 방열성능이 떨어지고 5um 초과인 경우에는 기재(110) 위에 코팅하는데 어려움이 있기 때문이다. 점착제층(130)은 일반적인 점착제(132)에 그래핀(131)을 혼합한다. 예를 들어 점착제(132)에는 아크릴계, 우레탄계 및 실리콘계 점착제 등이 사용될 수 있다. 점착제(132)에 열전도가 높은 그래핀(132)을 혼합하여 점착제(132)의 열전도가 낮아서 발생한 방열 시트의 방열 성능이 떨어지는 문제를 해결하였다. 점착제층(130)의 점착력을 유지하면서 방열 성능을 향상시키기 위해서 점착제층(130)은 점착제(132) 100 중량부에 그래핀 50 내지 500 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 그래핀이 50 중량부 미만인 경우에는 방열 성능이 떨어지며 500 중량부 초과인 경우에는 점착제층(130)의 점착력이 떨어진다.

도 3은 본 개시에 따른 방열 시트의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

방열 시트(200)는 열확산층(220)과 점착제층(230) 사이의 경계(231)에서 열확산층(220)과 점착제층(230)의 일부분이 혼합된다. 기재(210)에 코팅된 열확산층(220)이 반경화된 상태에서 역시 반경화된 점착제층(230)이 서로 합지되는 경우 열확산층(220)에 있는 그래핀(221) 중 일부가 확산에 의해 점착제층(230)으로 움직일 수 있다. 열확산층과 점착제층이 합지되는 방법은 도 4에서 설명한다. 다만 열확산층(220)에서 점착제층(230)으로 확산된 그래핀(221)은 열확산층(220)과 점착제층(230)의 경계(231) 부근에만 위치하고 점착제층(230)이 외부와 점착하는 면(232)까지는 확산되지 않기 때문에 점착제층(230)의 점착력을 떨어뜨리지 않으면서 점착제층(230)에 그래핀(221)이 포함되도록 하여 점착제층(230)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 별도로 점착제층(230)에 그래핀을 혼합할 필요가 없기 때문에 그래핀 사용양을 절감할 수 있다. 도 3에서 설명하는 것을 제외하고 방열 시트(200)는 도 2에 기재된 방열 시트(100)와 실질적으로 동일하다.

도 4는 본 개시에 따른 방열 시트의 또 다른 일 예를 보여주는 도면이다.

방열 시트(300)는 열확산층(320)이 금속 재질로 이루어진다. 금속 재질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금일 수 있다. 다만 열확산 효과를 위해서 기재(310)에 사용된 금속 재질과는 열전도도가 다른 것이 바람직하다. 또한 열확산층(320)이 금속 재질로 이루어지기 때문에 기재(310)와 열확산층(320) 사이의 점착을 위해 점착제층(330)이 추가로 필요하다. 점착제층(330)은 열확산을 위해 그래핀(331)을 포함한다. 또한 기재(310)의 상면에는 절연층(340)을 포함한다. 절연층(350)은 빛을 차단하여 기재(310)가 금속 재질인 경우 산화 등을 방지하기 위해 블랙 잉크, 바인더 및 경화제를 포함하는 절연층(350) 형성용 조성물에 의해 형성된다. 블랙 잉크로는 상표명 M880 Black 등과 같은 공지의 블랙 안료를 사용할 수 있으며, 바인더로서는 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐피롤리돈 수지 등을 사용할 수 있고, 경화제로는 사용된 바인더의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 도 4에서 설명하는 것을 제외하고 방열 시트(300)는 도 2에 기재된 방열 시트(100)와 실질적으로 동일하다.

도 5는 본 개시에 따른 방열 시트 제조 방법의 일 예를 보여주는 순서도이다.

방열 시트는 롤투롤(Roll to Roll) 방법을 통해 제조될 수 있다. 먼저 기재를 준비한다(S1). 이후 기재 위에 열확산층 조정물을 코팅하여 기재와 열확산층이 포함된 1차 시트를 제작한다(S2). 이후 이형지 위에 점착제와 그래핀이 혼합된 조성물을 코팅하여 2차 시트를 제작한다(S3). 1차 시트와 2차 시트를 제작하는 순서는 동시에 이루어지거나 변경될 수 있다. 이후 1차 시트와 2차 시트를 합지하여 본 개시에 따른 방열 시트를 제조할 수 있다(S4). 다만 도 3에 기재된 방열 시트의 경우에는 S3 단계에서 이형지 위에 점착제만을 코팅하고 S4 단계에서 열확산층 조성물이 반경화된 1차 시트와 점착제가 반경화된 2차 시트를 합지하여 제조할 수 있다. 또한 도 4에 기재된 방열 시트의 경우 S2 단계는 금속 재질의 열확산층을 기재에 점착하는 단계이며, S4 단계 이후 또는 S1 단계 이전에 기재의 일면에 절연층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며 절연층은 코팅 등의 방법으로 형성할 수 있다.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 방열 시트에 있어서, 기재; 점착제층; 그리고 기재와 점착제층 사이에 위치하는 열확산층;을 포함하는 방열 시트.

(2) 기재는 구리, 니켈, 주석, 아연, 알루미늄 및 철로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금으로 이루어진 시트(sheet)인 방열 시트.

(3) 기재의 두께는 5um 내지 35um인 방열 시트.

(4) 열확산층은 그래핀 및 바인더를 포함하는 방열 시트.

(5) 열확산층은 바인더 100 중량부에 그래핀 50 내지 100 중량부를 포함하는 방열 시트.

(6) 점착제층은 그래핀을 포함하는 방열 시트.

(7) 점착제층과 열확산층의 경계에서 점착제층과 열확산층의 일부분이 혼합되는 방열 시트.

(8) 열확산층은 그래핀을 포함하고, 열확산층의 그래핀 중 일부가 점착제층과 열확산층의 경계에서 확산되어 점착제층 일부에 위치하는 방열 시트.

(9) 기재 및 열확산층은 구리, 니켈, 주석, 아연, 알루미늄 및 철로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금으로 이루어진 시트(sheet)이며, 열확산층과 기재 사이에 점착제층을 추가로 포함하며, 기재의 상면에는 빛을 차단하는 절연층을 추가로 포함하는 방열 시트.

(10) 열확산층과 기재의 열전도도는 다른 방열 시트.

본 개시에 따르면 방열 성능이 향상된 방열 시트를 얻을 수 있다.

방열 시트 : 10, 100
기재 : 110
열확산층 : 11, 120
점착제층 : 12, 14, 130

Claims

방열 시트에 있어서,
기재;
점착제층; 그리고
기재와 점착제층 사이에 위치하는 열확산층;을 포함하며,
점착제층과 열확산층의 경계에서 점착제층과 열확산층의 일부분이 혼합되는 방열 시트.
청구항 1에 있어서,
기재는 구리, 니켈, 주석, 아연, 알루미늄 및 철로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금으로 이루어진 시트(sheet)인 방열 시트.
청구항 2에 있어서,
기재의 두께는 5um 내지 35um인 방열 시트.
청구항 1에 있어서,
열확산층은 그래핀 및 바인더를 포함하는 방열 시트.
청구항 4에 있어서,
열확산층은 바인더 100 중량부에 그래핀 50 내지 100 중량부를 포함하는 방열 시트.
청구항 4에 있어서,
점착제층은 그래핀을 포함하는 방열 시트.
삭제
청구항 1에 있어서,
열확산층은 그래핀을 포함하고,
열확산층의 그래핀 중 일부가 점착제층과 열확산층의 경계에서 확산되어 점착제층 일부에 위치하는 방열 시트.
방열 시트에 있어서,
기재;
점착제층; 그리고
기재와 점착제층 사이에 위치하는 열확산층;을 포함하며,
기재 및 열확산층은 구리, 니켈, 주석, 아연, 알루미늄 및 철로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금으로 이루어진 시트(sheet)이며,
열확산층과 기재 사이에 점착제층을 추가로 포함하며,
기재의 상면에는 빛을 차단하는 절연층을 추가로 포함하는 방열 시트.
청구항 9에 있어서,
열확산층과 기재의 열전도도는 다른 방열 시트.