KR102216321B1

KR102216321B1 - 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법

Info

Publication number: KR102216321B1
Application number: KR1020200086231A
Authority: KR
Inventors: 장주택
Original assignee: 장주택
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2021-02-16

Abstract

본 발명은 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법에 관한 것으로, 비중이 0.8~2.2g/㎤이며, 두께는 10μm~2.0mm의 열팽창계수가 낮은 그라파이트 필름(10)을 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부의 언와인딩 챔버(21)에 권취시키는 제1 단계(S100)와; 상기 그라파이트 필름의 양면에 불순물을 제거하고 동(Cu) 박막 증착 시 넓은 전류범위를 갖도록 에칭이나 오존 처리 중에서 어느 하나를 사용하여 전처리를 실시하는 제2 단계(S200)와; 상기 전처리된 그라파이트 필름을 상기 마그네트론 스파터링 챔버 내부의 증착 챔버(22)로 이송시켜 아르곤(Ar)을 사용하여 스파터링법으로 200W/mK~2,500W/mK의 열전도율을 갖도록 상기 그라파이트 필름의 양쪽 면에 50nm~1μm의 두께의 동(Cu) 박막(30,40) 증착과 동시에 박막의 박리 방지를 위한 이온플레이팅을 수행하여 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 제3 단계(S300)와; 상기 제3 단계 후, 중층 박막 필름을 리와인딩 챔버(23)에서 되감는 제4 단계(S400)가 포함되는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법을 구현함으로써, 박막의 그라파이트 필름에 동 박막을 단면 또는 양면에 증착시켜 높은 전기전도와 열전도율을 갖도록 하여 전자기기들에서 발생하는 국부 발열 감쇠시키고, 높은 전기전도 특성을 활용하여 전자파를 차단하는 박막 필름을 제조하여 전자기기의 방열 및 전자파 차단 성능을 개선하고, 그 필름을 대량으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법{Multi-layer thin film for thermal and electric conductivity enhancement and manufacturing method}

본 발명은 박막 필름 및 제조 방법에 관한 것으로, 특히 경박단소(輕薄短小)화에 따른 기기의 수명에 영향을 미치는 열 발산을 최소화하며, 기기 내ㆍ외부 전자파의 영향을 차단하기 위한 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법에 관한 것이다.

우리생활에 가장 밀접한 기기로서는 개인 휴대용 전화기와 LED 조명기구, 휴대용 컴퓨터 및 각 가정에 보급되고 있는 가전제품 중 LCD TV 또는 LED TV등 얇은 평면 TV를 빼놓을 수 없다.

이런 기기들은 전기에너지를 음성과 빛으로 변환하여 용도에 맞는 성능을 발휘하게 된다. 이 변환 과정에서 발생하는 열손실을 적절하게 처리하지 않으면 기기의 수명에 부정적인 영향을 미치게 된다. 특히, 고주파의 전기 시그널을 수수하는 과정에서 내부 또는 외부의 영향을 받을 수밖에 없으며, 사용자와 주변기기에 불필요한 영향을 주게 되고 성능 저하의 원인이 되고 있다.

따라서 이 분야에 대한 열과 고주파에 의한 전자파 문제를 최소화하기 위한 박막의 높은 열전도와 전기전도도를 가지는 소재의 개발이 절실히 요구되고 한다.

한편‘WO 2016/182171 A1(2016.11.17.)의 그라파이트 방열시트의 제조방법’이 제안된 바 있다.

위 특허기술에 의하면, 금속 박판에 그라파이트 층을 증착시키기 위해 플라즈마 전처리 후, 스퍼터링 방법으로 금속 박막에 그라파이트 층을 증착시킴으로써, 금속 박막과 그라파이트 층 계면에 에어 버블이나 기타 불순물을 없애고 그라파이트 증착 시 이온 건 조사를 통해 그라파이트 층의 밀도와 구조를 개선시킨 반면, 그라파이트 층(수평면)에 비해 상대적으로 낮은 열전도도를 갖는 수직 방향으로의 열전도도를 개선시키지 못한 문제점이 있다.

또한, 위 특허기술에는 그라파이트층을 증착하는 단계에서 동(Cu), 은(Ag), 금(Au) 중 어느 하나 이상을 혼합하여 증착하는 방법을 제안하고 있으나, 그라파이트와 동(Cu) 등을 혼합하여 증착할 경우 그라파이트의 수평 및 수직 열전도도 특성에 의해 동(Cu)의 열전도도 특성이 낮아지는 문제점이 여전히 남아 있다.

따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 보다 상세하게는, ①개인용 및 가정용 전기기기의 국부발열(Hot Spot)에 대해서는 수평방향의 열전도도가 높은 그라파이트(Graphite) 층으로 분산시키고, ②상대적으로 낮은 그라파이트의 수직 방향의 열전도도를 보완하기 위해 수평 및 수직 방향의 열전도도가 높고, 또 전기 전도도가 높아 전자파 차폐 특성이 좋은 동 박막으로 보강하여 열을 효과적으로 분산시켜줌으로써, 과열에 의한 기기의 신뢰도성을 높이고, 수명단축을 최소화하며, 동 박막을 통해 기기 내부에서 발생한 열과 내외부의 전자파를 효과적으로 분산 및 차단하도록 한 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 박막 필름의 제조 방법을 이용한 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름을 제공한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 비중이 0.8~2.2g/㎤이며, 두께는 10μm~2.0mm의 열팽창계수가 낮은 그라파이트 필름(10)을 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부의 언와인딩 챔버(21)에 권취시키는 제1 단계(S100)와; 상기 그라파이트 필름의 양면에 불순물을 제거하고 동(Cu) 박막 증착 시 넓은 전류범위를 갖도록 에칭이나 오존 처리 중에서 어느 하나를 사용하여 전처리를 실시하는 제2 단계(S200)와; 상기 전처리된 그라파이트 필름을 상기 마그네트론 스파터링 챔버 내부의 증착 챔버(22)로 이송시켜 아르곤(Ar)을 사용하여 스파터링법으로 200W/mK~2,500W/mK의 열전도율을 갖도록 상기 그라파이트 필름의 양쪽 면에 50nm~1μm의 두께의 동(Cu) 박막(30,40) 증착과 동시에 박막의 박리 방지를 위한 이온플레이팅을 수행하여 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 제3 단계(S300)와; 상기 제3 단계 후, 중층 박막 필름을 리와인딩 챔버(23)에서 되감는 제4 단계(S400)가 포함되는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 그라파이트 필름(10)은, 전기전도도 및 열전도도가 우수한 천연 그라파이트필름과 인조 그라파이트 필름 중에서 어느 하나가 사용되며, 상기 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부에서 각 공정별로 터널을 통과하듯이 이송 가능한 릴투릴(Reel to Reel) 타입으로 공정이 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 동(Cu) 박막(30,40)의 증착은, 상기 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 격자무늬로 패턴화시킨 은박 테이프를 사전에 부착한 후, 상기 동(Cu) 박막을 50nm~1μm의 두께로 스파터링법으로 증착시킨 다음 상기 은박 테이프를 박리시키는 3층 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, PVD의 열증발법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, 전기도금에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, Plasma Enhanced CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제4 단계의 동 박막의 박리를 줄이는 것은, 동(Cu) 박막 증착 후, 플라즈마 이온주입을 수행하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 항의 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 이용하며, 천연 또는 인조 그라파이트 필름(10)의 단면 또는 양면에 동(Cu) 박막(30,40) 층이 증착되는 2~3중 구조의 시트가 형성되는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 휴대용 전화기, 노트북 컴퓨터, LCD-TV, LED-TV 등의 박막 전기기기의 활용에 따른 과열을 열전도도가 높은 그라파이트를 통해 효과적으로 분산시켜 줌으로써, 기기의 신뢰도성을 높이고 수명단축을 최소화시킬 수 있다.

(2) 본 발명은 상대적으로 낮은 그라파이트의 수직 방향의 열전도도에 대해서는 전기전도도와 열전도도가 높은 동 박막을 단면 또는 양면에 코팅해 줌으로써, 전자기기에서 발생하는 국부 발열을 보다 더 효과적으로 분산시켜 감쇠시키고, 높은 전기전도도 특성으로 기기 내외부의 전자파를 차단시킬 수 있다.

(3) 본 발명은 국부 발열과 전자파 차단이 가능한 릴투릴(Reel to Reel) 공정으로 중층 박막 필름 제조가 가능함으로써, 전자기기의 방열 및 전자파 차단 성능을 개선시키는 중층 박막 필름을 대량으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술을을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 나타낸 플로워 챠트
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름에 대한 동 박막의 격자무늬를 나타낸 도면

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저 도 2 및 도 3을 참조하여, 비중은 0.8~2.2g/㎤이며 두께는 10μm~2.0mm의 열팽창계수가 낮은 그라파이트 필름(Graphite Film,10)을 마그네트론 스파터링 챔버(Magnetron Sputtering Chamber,20) 내부의 언와인딩 챔버(Unwinding Chamber,21)에 권취시키는 제1 단계(S100)를 갖는다.

여기서, 상기 스파터링은 진공증착 및 이온플레이팅과 다른 가장 큰 차이점은 증착시킬 소스 물질에 운동량을 직접 전달한다는 점이며, 스퍼터링의 단점으로는 증착속도가 느려서 생산성이 떨어진다는 것이다. 공정 시 증착속도는 타겟의 스퍼터링 속도와 직결되며, 스퍼터링 속도는 플라즈마의 밀도, 즉 이온화율에 가장 큰 영향을 받는다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 상기 마그네트론 스파터링 챔버(20)를 사용함으로써, 종래 기술과 같이 별도의 이온 건 조사 없이도 플라즈마의 밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 글로방전에서 플라즈마를 형성하고 유지하는 역할을 하는 것은 음극에서 발생하는 2차 전자들이다. 이들 전자들은 작은 질량으로 인해 쉽게 전기장에 의해 가속되고 기체 원자 또는 분자들과 충돌하여 이온화를 일으키거나 운동에너지를 전달하는 역할을 한다. 따라서 전자들의 손실을 막고 수명을 연장시킬 수 있다면 충돌단면적(Collision Cross Section)이 증대되어 높은 이온화 효율을 얻을 수 있다.

또한 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 그라파이트 필름(Graphite Film,10)은, 전기전도도 및 열전도도가 우수한 천연그라파이트분말(Natural Graphite Powder)와 인조그라파이트분말(Artificial Graphite Powder) 중에서 어느 하나가 사용되며, 상기 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부에서 각 공정별로 터널을 통과하듯이 이송 가능한 릴투릴(Reel to Reel) 타입으로 공정이 수행되는 것을 포함한다.

다음은 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 그라파이트 필름(Graphite Film,10)의 양면에 불순물을 제거하고 동(Cu) 박막 증착 시 넓은 전류범위를 갖도록 에칭이나 오존 처리 등의 전처리 중에서 어느 하나를 사용하여 전처리를 실시하는 제2 단계(S200)를 갖는다.

여기서, 상기 고온열처리를 실시하는 이유는, 불순물의 제거뿐만 아니라 고온열처리를 통해 그라파이트 필름의 양면으로 우수한 전기적, 물리적, 화학적 성질이 강한 그라파이트 탄화물을 얻을 수 있는 특징이 있다.

또한 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 고온열처리 된 그라파이트 필름(10)을 상기 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부의 증착 챔버(22)로 이송시켜 캐리어(Carrier) 가스인 아르곤(Ar)을 사용하여 동(Cu) 박막(30, 40) 타킷을 이용한 스파터링(Sputtering)법으로 200W/mK~2,500W/mK 의 열전도율을 갖도록 상기 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 두께의 동(Cu) 박막(30,40) 증착과 동시에 상기 박막의 박리 방지를 위해 이온플레이팅(Ion Plating)을 수행하여 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 제3 단계(S300)가 포함된다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 동(Cu) 박막의 박리를 줄이기 위해서는 동(Cu) 박막 증착 후, 플라즈마 이온주입(Plasma Source Ion Implantation)을 수행하는 것을 포함할 수 있다.

여기서 상기 이온플레이팅(Ion Plating)은, 증발 공정에서 기판에 -1kV 이상의 음극 바이어스를 걸어 줌으로써 단순한 2극형 글로 방전을 도입한 것이다. 글로 방전에 필요한 분압을 얻기 위해 불활성 기체인 아르곤(Ar)을 10^-2 Torr 도입하면 아르곤(Ar) 가스가 이온화되어 기판에 입사되면서 동(Cu) 박막 증착 층의 표면에 충돌함으로써 운동량 전달에 의하여 증착층의 밀착성을 향상시키고 미세조직을 치밀하게 할 수 있는 특징이 있다. 또한. 상기 그라파이트 필름(10)은, 흑연 그라파이트 박막의 두께가 10μm~2.0mm에서는 수평방향(혹은 그라파이트의 수평면)으로 열을 전도시키는 열전도도가 200W/mK~2,500W/mK이고, 수직 방향으로 열을 전도시키는 열전도도는 3W/mK~20W/mK이다. 이와 같이 그라파이트는 수직 방향에 비해 수평 방향으로의 열전도도가 더 뛰어나기 때문에 열원(Heat Source)의 열에너지를 수평면으로 빠르게 확산시켜 방열판으로 열을 전달함으로써, 기기의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 있다. 그러나 수직 방향으로의 열전도도는 수평 방향에 비해 상당히 낮기 때문에 경박단소(輕薄短小)화에 따른 스마트 폰, 테블릿 PC 등의 소형 전자기기에 적용하는데 한계가 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 수평 방향에 비해 상대적으로 낮은 수직 방향의 열전도도를 갖는 그라파이트의 열전도도 특성을 개선시키기 위해서는 알루미늄에 비해 1.8배의 높은 전기전도도와 열전도율이 200W/mK~2,500W/mK인 동(Cu) 박막(30,40)을 상기 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 증착시킨다. 이때 증착 방법은 물리기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition)으로는 열증발법과, 스퍼터링법, 전자빔증발법이 있으며, 또는 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)은, Plasma Enhanced CVD와 Atomic Layer Deposit 및 전기도금 등의 방법으로 50nm~1μm의 두께로 2~3중 박막 시트 층을 형성시켜 높은 전기전도도와 열전도도를 갖도록 한다.

한편 도 5를 참조한 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 동(Cu) 박막(30,40)의 증착은, 상기 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 음각의 격자무늬로 패턴화시킨 은박 테이프(31,41)를 사전에 부착한 후, 상기 동(Cu) 박막(30,40)을 50nm~1μm의 두께로 스파터링(Sputtering)법으로 증착시킨 다음 상기 은박 테이프(31,41)를 박리시키는 3층 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함할 수 있다.

여기서 상기 음각의 격자무늬로 패턴화시킨 은박 테이프(31,41)를 부착시켜 동(Cu) 박막(30,40)을 증착한 후 은박 테이프를 박리시키는 것은, 상기 그라파이트 필름(10)은 수평 방향으로는 열전도도가 높은 반면, 수직 방향으로는 상대적은 낮은 열전도가 갖기 때문에 그라파이트 필름(10) 고유의 수평 방향으로의 열전도도가 동(Cu) 박막의 증착으로 인해 감소되는 현상을 줄일 수 있다. 이러한 음각의 격자무늬 패턴화는 소형의 전자기기의 활용에 따른 국부발열(Hot Spot)을 효과적으로 방열시켜 줌으로써, 최근 스마트폰의 배터리 사고를 줄일 수 있는 독특한 특징이 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, PVD의 열증발법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, 전기도금에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 증착 방법은, Plasma Enhanced CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 포함한다.

마지막으로 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 그라파이트 필름(10)의 양면에 동(Cu) 박막(30,40)이 증착된 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름을 리와인딩 챔버 (Rewinding Chamber,23)에서 되감는 제4 단계(S400)가 포함된다.

한편 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 통한 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름을 포함한다.

즉, 천연 또는 인조 그라파이트 필름(10)의 단면 또는 양면에 동(Cu) 박막(30,40) 층이 증착되는 2~3중 구조의 시트가 형성되는 것을 포함할 수 있다. 상기 증착 방법은 전술한 상기 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법을 통해 이루어진다.

여기서 상기 단면 또는 양면에 동(Cu) 박막(30,40) 층이 증착 혹은 코팅되는 것은 전자기기의 특성에 따라 단면만 코팅되거나 양면 코팅이 모두 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 중층 박막 필름은 국부 발열과 전자파 차단이 가능한 릴투릴(Reel to Reel) 공정으로 중층 박막 필름 제조가 가능함으로써, 전자기기의 방열 및 전자파 차단 성능을 개선시키는 중층 박막 필름을 대량으로 제조할 수 있는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 및 제조방법은, 박막의 그라파이트 필름에 동 박막을 단면 또는 양면에 증착시켜 높은 전기전도와 열전도율을 갖도록 하여 전자기기들에서 발생하는 국부 발열 감쇠시키고, 높은 전기전도 특성을 활용하여 전자파를 차단하는 박막 필름을 제조하여 전자기기의 방열 및 전자파 차단 성능을 개선하고, 그 필름을 대량으로 제조할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 그라파이트 필름 20 : 마그네트론 스파터링 챔버
21 : 언와인딩 챔버 22 : 증착 챔버
23 : 리와인딩 챔버 30,40 : 동(Cu) 박막
31,41 : 은박 테이프

Claims

비중이 0.8~2.2g/㎤이며, 두께는 10μm~2.0mm의 열팽창계수가 낮은 그라파이트 필름(10)을 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부의 언와인딩 챔버(21)에 권취시키는 제1 단계(S100)와;
상기 그라파이트 필름의 양면에 불순물을 제거하고 동(Cu) 박막 증착 시 넓은 전류범위를 갖도록 에칭이나 오존 처리 중에서 어느 하나를 사용하여 전처리를 실시하는 제2 단계(S200)와;
상기 전처리된 그라파이트 필름을 상기 마그네트론 스파터링 챔버 내부의 증착 챔버(22)로 이송시켜 아르곤(Ar)을 사용하여 스파터링법으로 200W/mK~2,500W/mK의 열전도율을 갖도록 상기 그라파이트 필름의 양쪽 면에 50nm~1μm의 두께의 동(Cu) 박막(30,40) 증착과 동시에 박막의 박리 방지를 위한 이온플레이팅을 수행하여 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 제3 단계(S300)와;
상기 제3 단계 후, 중층 박막 필름을 리와인딩 챔버(23)에서 되감는 제4 단계(S400)가 포함되고,
상기 제3 단계의 동(Cu) 박막(30,40)의 증착은, 상기 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 격자무늬로 패턴화시킨 은박 테이프를 사전에 부착한 후, 상기 동(Cu) 박막을 50nm~1μm의 두께로 스파터링법으로 증착시킨 다음 상기 은박 테이프를 박리시키는 3층 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 그라파이트 필름(10)은, 전기전도도 및 열전도도가 우수한 천연그라파이트분말와 인조그라파이트분말 중에서 어느 하나가 사용되며, 상기 마그네트론 스파터링 챔버(20) 내부에서 각 공정별로 터널을 통과하듯이 이송 가능한 릴투릴(Reel to Reel) 타입으로 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
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제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 증착 방법은, 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 증착 방법은, PVD의 열증발법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 증착 방법은, CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 한쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 증착 방법은, 전기도금에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30,40)을 증착시켜 3중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 증착 방법은, Plasma Enhanced CVD법에 의해 두께가 10μm~2.0mm의 천연 및 인조 그라파이트 필름(10)의 양쪽 면에 50nm~1μm의 동(Cu) 박막(30)을 증착시켜 2중 구조의 박막 시트가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제4 단계의 동 박막의 박리를 줄이는 것은, 동(Cu) 박막 증착 후, 플라즈마 이온주입을 수행하는 것을 특징으로 하는 열 및 전기전도 향상을 위한 중층 박막 필름 제조방법.
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