KR102154522B1 - 방열 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.
특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.
이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.
또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.
이와 같이, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 방출할 수 있는 방열 시트를 제공하고자 한다.
또한, 그래핀의 강도를 보강하여 견고한 구조를 가지는 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 강도 보강재는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이러한 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%일 수 있다.
여기서, 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함할 수 있다.
이러한 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 강도 보강재 및 그래핀 재료를 준비하는 단계; 상기 강도 보강재 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 상기 분산 용액을 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 상기 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계; 상기 코팅을 건조시키는 단계; 및 상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 방열 시트는 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.
구체적으로, 방열 시트에 포함된 방열층은 점착층에 의하여 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층은 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열이 방열층으로 전달되도록 할 수 있다.
방열층은 그래핀을 포함하여 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 이러한 그래핀은 구조적으로 강도가 약할 수 있으나, 여기에 강도 보강층을 추가하여 방열층의 강도를 보강할 수 있고, 이러한 강도가 보강된 방열층은 찢어짐, 접힘, 주름 등의 발생에 대하여 대항할 수 있는 내구성을 가질 수 있다.
한편, 방열층에 포함되는 그래핀은 수평 방향으로의 열전도가 우수하고, 그래핀 사이에 위치하는 강도 보강층은 그래핀의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이루어 수직 방향의 열전도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 그래핀을 이용한 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 그래핀을 이용한 방열 시트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 방열 시트를 응용하는 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 방열 시트가 열원으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 방열 시트가 열원으로서 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 7 내지 도 10은 방열 시트의 방열층을 제작하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 그래핀을 이용한 방열 시트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 방열 시트를 응용하는 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 방열 시트가 열원으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 방열 시트가 열원으로서 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 7 내지 도 10은 방열 시트의 방열층을 제작하는 과정을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 방열 시트(100)는, 제1면(13) 및 제 2면(14)을 가지는 방열층(10)이 구비된다.
이러한 방열층(10)은 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 포함하여 이루어질 수 있다.
방열층(10)에 포함되는 그래핀(11)은 다층의 층상 구조를 이루는데 이러한 방열층(10)은 강도가 약할 수 있어, 열원에 부착시 방열층(10)의 강도를 보강하기 위한 강도 보강재(12)가 포함될 수 있다.
이러한 강도 보강재(12)는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 강도 보강재(12)의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 그래핀(11)의 함량은 50 내지 99 wt%로 구성될 수 있다.
또한, 위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 2차원 층상 구조를 이루는데, 강도 보강재(12)는 이러한 층상 구조를 이루는 그래핀(11)의 사이 사이에 분포하여 그래핀(11) 각 층을 통한 열 전도를 매개할 수도 있다.
따라서, 그래핀(11)의 적층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 분포할 수 있다.
이때, 방열층(10)은 열전도의 특성을 주로 가지므로 열전도도가 우수한 그래핀(11)이 주재료로 이용될 수 있다.
방열층(10)의 두께는 5 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이러한 두께를 이루도록 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 함께 적층하여 구성할 수 있다.
한편, 방열층(10)의 제1면(13)에는, 열원(200; 도 3 참고)에 부착되는 점착층(20)이 위치할 수 있다.
이와 같은 점착층(20)은, 열원과의 부착 특성뿐 아니라 열원과의 간격을 최소화하면서 열원에서 발생하는 열을 방열층(10)으로 효과적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 점착층(20)의 모체는 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
점착층(20)의 모체로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.
여기서, 점착층(20)은 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.
보다 상세하게는, 점착층(20)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 방열층(10)의 제2면(14)에는 이 방열층(10)을 보호하기 위한 보호층(30)이 위치할 수 있다.
이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 이루는 물질의 탈락을 방지하기 위하여 방열층(10) 상에 코팅하여 구성될 수 있다.
그러나, 이러한 탈락 방지 특성 이외에도 방사 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
즉, 이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 통하여 전달된 열이 외부로 효과적으로 방사될 수 있는 특성을 가질 수 있다.
이러한 보호층(30)은 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
보호층(30)으로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지, PET, PT 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.
이와 같은, 보호층(30)은 방열층(10)의 보호성 및 외부로 열의 방사를 고려하여, 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.
보다 상세하게는, 보호층(30)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 열전도의 향상을 위하여, 점착층(20) 및 보호층(30) 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료(21, 31)가 포함될 수 있다.
점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 열원에서 발생되는 열이 점착층(20)을 통하여 더 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.
이러한 열전도 재료(21)는 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 이러한 열전도 재료(21)는, 그래핀 외에, Cu 및 Al과 같은 금속, BN, AiN, Al2O3 및 MgO와 같은 무기물, 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있으며, 그 외에도 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 이러한 열전도 재료(21)는, 점착층(20)을 이루는 고분자 재료에 중량비 10 내지 90 wt%로 혼합되어 구성될 수 있다.
또한, 보호층(30)에도 열전도 재료(31)가 포함될 수 있으며, 이러한 열전도 재료(31)는 보호층(30)을 통한 열의 전도성을 더 향상시킬 수 있다.
따라서, 이러한 보호층(30)에 포함된 열전도 재료(31)는 보호층(20)을 통하여 열이 더욱 효과적으로 방출되거나 외부와 열교환이 일어날 수 있도록 할 수 있다.
이러한 열전도 재료(31)는 점착층(20)에 포함되는 열전도 재료(21)와 동일한 사항이 적용될 수 있다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 개략적으로 나타내고 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 방열 시트(100)는 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.
그래핀(11)과 금속 입자(12)를 포함하는 방열층(10)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층(20)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열이 방열층(10)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이다.
이와 같은 그래핀(11)은 열전도도가 3000 내지 5000 W/mK 정도로 매우 높으므로, 방열층(10)을 통하여 열원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 특히 측 방향으로 방출될 수 있도록 할 수 있다.
그래핀(11)은 산화 그래핀으로부터 얻어지는 분말을 적층 및 압축하여 제조하므로 이방성 배열을 갖게 되어 수평 방향으로의 열전도도는 300 내지 1000 W/mK로서 매우 우수하다.
그러나 이러한 그래핀(11)은 박형으로 얇고 강도가 약하여 열원(200)에 부착시 방열층(10)의 찢어짐, 접힘, 주름 등의 불량 현상들이 발생할 가능성이 있다. 또한, 이러한 현상으로 인하여 제품 제조시에 많은 손실이 발생할 수 있다.
이러한 현상의 발생을 해결하기 위하여 선형의 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유와 같은 강도 보강재(12)를 첨가하여 강도를 향상시킬 수 있는 것이다.
더욱이, 그래핀(11) 사이에 위치하는 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이룰 수 있으며, 따라서, 수직 방향으로의 열전도도가 크게 향상될 수 있다.
즉, 그래핀(11)의 수직 방향의 열전도도는 2 내지 5 W/mK로서 수평 방향의 열전도도에 비하여 상대적으로 낮으나, 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 층과 층 사이에 위치하여 이러한 수직 방향의 열전도도를 보강할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 강도 보강재(12)로 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유를 이용할 경우, 이러한 강도 보강재(12)와 그래핀(11)의 연결 구조에 의하여 수직 방향의 열전도도는 1 내지 10 W/mK 정도 향상될 수 있다.
한편, 위에서 언급한 바와 같이, 점착층(20)에 열전달 재료(21)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(21)의 열전도성이 우수하므로 열원(200)에서 발생하는 열이 더욱 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있다.
방열층(10)은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원(200)에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.
이때, 보호층(30)까지 전달된 열은 이 보호층(30)을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
또한, 보호층(30)에 열전달 재료(31)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(31)의 열전도성이 우수하므로 이 보호층(30)을 통하여 효과적으로 방출될 수 있는 것이다.
또한, 외기로부터 이 보호층(30)을 통한 열 교환 작용도 함께 일어날 수 있다.
통상, 점착층(20)과 보호층(30)에는 열전도도 향상을 위하여 산화물 필러가 포함되었으나, 이러한 산화물 필러는 무게가 무겁고 열전도도가 낮아, 열전도도를 일정 정도로 향상시키기 위해서는 고함량을 첨가하여야 하므로 수 내지 수십 ㎛ 정도의 두께를 가지는 제품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
그러나 위에서 설명한 열전달 재료(21, 31)를 포함하는 점착층(20) 또는 보호층(30)은 이러한 문제점 없이 더욱 효과적으로 열을 전달하거나 방사할 수 있는 것이다.
도 4에서는 방열 시트를 응용하는 일례로서, 평판 디스플레이를 이용하는 티브이(TV)와 같은 응용 제품에 방열 시트(100)가 이용되는 예를 나타내고 있다.
도 4에서는, 열원으로서의 구동부(200)에 방열 시트(100)가 부착되고, 방열 시트(100) 상에는 디스플레이 패널(300)이 위치하는 상태를 나타내고 있다.
구동부(200)에는 보통 알루미늄(SUS) 프레임과 같은 금속 프레임이 구비되는데, 방열 시트(100)는 이러한 금속 프레임에 부착될 수 있다.
이러한 금속 프레임은 구동부(200)에서 발생하는 열이 수평 방향으로는 잘 퍼지지 않고 진행방향으로 열을 전달하는 특성이 있다. 따라서, 구동부(200)로부터 전달되는 열은 방열 시트(100)를 통하여 수평 방향으로 퍼지게 되어 방출될 수 있다.
도 4와 같은 구성에서는, 방열 시트(100)에서 디스플레이 패널(300) 측으로 열이 방출되지 않고 측 방향으로 방출될 수 있는 것이다.
이때, 디스플레이 패널(300)에서 방출되는 열도 방열 시트(100)을 통하여 방출될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 5 및 도 6에서 도시하는 바와 같이, 이와 같은 방열 시트(100)는 태양 전지 및 발광 다이오드 조명 장치에도 이용될 수 있다.
도 5에서는 위에서 설명한 방열 시트(100)가 열원(200)으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하고 있다.
이러한 태양 전지는 태양 전지 셀(solar cell; 210)이 하부 완층부재(220)와 상부 완충부재(230) 사이에 구비되며, 이러한 태양 전지 셀(210)은 투명 기판(240)을 통하여 유입된 빛을 전기 에너지로 전환하게 된다.
이와 같은 빛 에너지가 전기 에너지로 전환되는 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.
따라서, 이러한 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 것이 중요한데, 이대, 하부 완충부재(220)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써, 이러한 에너지 전환 과정에서 발생할 수 있는 열이 방열 시트(100)를 통하여 효과적으로 방출될 수 있도록 하는 것이다.
도 6에서는 방열 시트가 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 나타내고 있다.
발광 다이오드는 최근 이용이 급증하고 있으며, 특히, 기존의 형광등 및 백열등과 같은 램프를 대체할 수 있는 램프 및 이를 이용한 조명 장치로서 응용되고 있다.
이러한 발광 다이오드는 태양 전지와 반대로 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 역할을 하게 되며, 이 경우에도 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.
따라서, 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 발광 다이오드 패키지(250)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써 발광 다이오드 패키지(250)에서 방출되는 열을 효과적으로 방출시키는 것이 중요할 수 있다.
이는, 열의 방출에 의하여 발광 다이오드 칩의 수명을 연장시킬 수 있고, 조명 장치에서 발생하는 전체적인 열을 감소시킬 수 있기 때문이다.
이러한 발광 다이오드 패키지(250)는 케이스(260)에 장착되고, 이 발광 다이오드 패키지(250) 상에는 렌즈부(270) 및 광 가이드부(280)가 구비되어, 전방 측으로는 열이 잘 방출되기 어려운 구조이다.
따라서, 발광 다이오드 패키지(250)의 하측을 열적으로 연결하여 방열 시트(100)를 구비할 수 있는 것이다.
이때, 발광 다이오드 패키지(250)는 하측에 히트 싱크를 구비하는 경우가 많으므로, 이러한 히트 싱크에 방열 시트(100)를 직접 부착할 수 있다.
한편, 그 외에도 열이 발생될 수 있는 곳이라면 어느 곳에라도 방열 시트(100)가 부착되어 이용될 수 있는 것이다.
이와 같이, 그래핀(11) 및 금속 입자(12)를 포함하는 방열 시트(100)의 방열층(10)은 금속 입자(12) 및 그래핀 재료의 분산 용액을 이용하여 제작할 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여 방열 시트(100)의 방열층(10)의 제조 과정을 상세히 설명한다.
먼저, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)를 준비하여 이를 용기(40)에 담긴 용액에 분산시켜 분산 용액(50)을 제조한다.
위에서 언급한 바와 같이, 그래핀 재료(11a)는 산화 그래핀을 환원하여 제작할 수 있다.
산화 그래핀은 탄소 입자가 산에 의하여 산화된 상태를 말한다. 산화 그래핀은 보통 흑연을 황산과 같은 강산에 의하여 산화시킴으로써 제조할 수 있다. 경우에 따라 황산에 과산화수소수가 섞인 물질이 산화에 이용될 수 있다.
흑연은 판상 구조를 가지며, 이러한 흑연에 강산을 가하면 산화되는데, 이러한 흑연을 화학적으로 작은 입자 상태로 제조된 상태가 산화 그래핀(Graphene oxide)이다.
산화 그래핀은 전기가 통하지 않는 부도체 특성과 수십 W/mK의 열전도도를 가지므로, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이와 같은 산화 그래핀은 환원 과정을 거쳐 그래핀 재료(11a)로 제작될 수 있다.
한편, 이러한 그래핀 재료(11a) 또는 강도 보강재 재료(12a)를 점착층(20) 및 보호층(30)에 포함되는 열전달 재료(21, 31)로서 이용될 수도 있다.
다음에는, 위와 같은 과정으로 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 건조 후 압연하는 과정으로 방열층(10)을 제조할 수 있다.
이러한 분산 용액(50)을 건조하여 막을 제작하는 과정은 아래와 같이, 크게 두 가지 방법으로 가능하다.
먼저, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 이와 같이 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 기재(60)에 코팅하여 막(51)을 제작하는 과정을 수행한다.
다른 방법으로는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 채(70)를 이용하여 여과시킴으로써 막(51)을 제작할 수 있다.
이와 같이, 분산 용액(50)을 이용하여 막(51)을 제작한 이후에는, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 롤러를 이용하여 압연함으로써 방열층(10)을 제작할 수 있는 것이다.
이러한 압연 과정에서 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)는 서로 섞여서 그래핀(11)의 다층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 층 사이를 연결하여 분포하는 구조를 이루게 된다.
이와 같은 과정에서 제작된 방열층(10)의 제1면과 제2면에 각각 점착층(20)과 보호층(30)을 부착하거나 직접 형성하면 도 1에서 도시하는 바와 같은 방열 시트(100)를 제작할 수 있는 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 방열층 11: 그래핀
12: 강도 보강재 13: 제1면
14: 제2면 20: 점착층
21: 열전달 재료 30: 보호층
31: 열전달 재료 100: 방열 시트
200: 열원, 구동부 300: 디스플레이 패널
12: 강도 보강재 13: 제1면
14: 제2면 20: 점착층
21: 열전달 재료 30: 보호층
31: 열전달 재료 100: 방열 시트
200: 열원, 구동부 300: 디스플레이 패널
Claims (8)
- 방열 시트에 있어서,
제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층;
상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및
상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성되고,
상기 강도 보강재는, 선형의 탄소 나노 튜브를 포함하고,
상기 강도 보강재는, 층상 구조를 이루는 상기 그래핀의 사이 사이에 분포하여 그래핀 각 층을 통한 열 전도를 매개하고,
상기 방열층의 두께는 5 내지 100㎛이고, 상기 방열층은 상기 두께를 이루도록 상기 다수의 적층된 그래핀과 강도 보강재를 함께 적층하여 구성하고, 상기 선형의 탄소 나노 튜브는 상기 다수의 적층된 그래핀 사이에 평행한 방향으로 구비되는 것을 특징으로 하는 방열 시트. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%인 것을 특징으로 하는 방열 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.
- 제4항에 있어서, 상기 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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