KR102260421B1 - Heat radiation thin film comprising carbon material and method of fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
탄소 재료를 포함하는 고방열 박막이 제공된다. 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 제1 금속막, 및 상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층을 포함하되, 상기 제1 탄소층은, 그라파이트 분말 및 바인더를 포함하거나, 또는 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함할 수 있다. A high heat dissipation thin film comprising a carbon material is provided. The high heat dissipation thin film including the carbon material includes a first metal film and a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film, wherein the first carbon layer includes graphite powder and a binder Or, it may include a graphitic carbon layer.
Description
본 발명은 고방열 박막 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막, 및 그 제조 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to a high heat dissipation thin film and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high heat dissipation thin film containing a carbon material, and a method for manufacturing the same.
최근 자동차, 전기전자 분야 등에서 사용되고 있는 전자 기기는 경량화, 박형화, 소형화, 다기능화가 추구되고 있다. 이러한 전자 소자가 고집적화 될수록 더욱 많은 열이 발생하는데, 이러한 방출 열은 소자의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 주변 소자의 오작동, 기판 열화 등의 원인이 되고 있어 방출 열을 제어하는 기술에 대해 많은 관심과 연구가 이루어지고 있다.Recently, electronic devices used in automobiles, electric and electronic fields, etc. are being pursued to be lightweight, thin, miniaturized, and multifunctional. As these electronic devices become highly integrated, more heat is generated, and the emitted heat not only degrades the device's function, but also causes malfunctions of peripheral devices and substrate deterioration. is being done
방열 재료의 소재 성분을 살펴보면 탄소재료나 세라믹 소재 같은 고열전도성 필러 소재와 고분자 소재가 혼합된 복합 소재가 대부분이다. 열전도성 고분자는 기존 고분자 재료의 장점인 용이한 가공성, 저비용, 경량화, 제품형태의 다양성 등을 그대로 유지하면서 금속과 세라믹 재료의 특성을 부여할 수 있다. 또한 복합 소재를 사용하는 이유는 고열전도성 무기 필러 소재가 열전도성이 우수하나 접착력이 없고 고분자 소재는 접착력은 우수하나 열전도성은 낮기 때문이다. 그러나 고분자 복합 재료의 높은 열전도도를 달성하기 위해서는 많은 양의 필러가 들어가게 되는데 이러한 경우에는 가공 조건이 난해해지고 제품의 물리적 성질이 저해되는 문제점이 있다.Looking at the material components of heat dissipation materials, most of them are composite materials in which high thermal conductivity filler materials such as carbon materials or ceramic materials and polymer materials are mixed. The thermally conductive polymer can impart the characteristics of metal and ceramic materials while maintaining the advantages of existing polymer materials, such as easy processability, low cost, light weight, and variety of product types. In addition, the reason for using the composite material is that the high thermal conductivity inorganic filler material has excellent thermal conductivity but no adhesion, and the polymer material has excellent adhesion but low thermal conductivity. However, in order to achieve high thermal conductivity of the polymer composite material, a large amount of filler is added. In this case, processing conditions become difficult and the physical properties of the product are impaired.
대한민국 특허등록공보 10-1534232에는, 고방열 방사 유,무기 복합 코팅박막이 형성된 히트 싱크를 이용하요, 집적화로 인해 공간이 협소해진 전기, 전자제품의 열원의 온도를 효과적으로 감소시키는 발명이 개시되어 있다.Republic of Korea Patent Registration No. 10-1534232 discloses an invention that effectively reduces the temperature of the heat source of electric and electronic products whose space has been narrowed due to integration by using a heat sink having a high heat dissipation radiation organic and inorganic composite coating thin film. .
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 방열 특성이 향상된 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a high heat dissipation thin film including a carbon material having improved heat dissipation properties and a method for manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a high heat dissipation thin film including a carbon material in which a manufacturing process is simplified and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 절감된 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a high heat dissipation thin film including a carbon material with reduced manufacturing cost and a method for manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
·상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법이 제공된다. · In order to solve the above technical problem, the present application provides a method of manufacturing a high heat dissipation thin film including a carbon material.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법은, 제1 금속막을 준비하는 단계, 및 상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 탄소층을 형성하는 단계는, 상기 제1 금속막의 상기 제1 면에 탄소 이온을 제공하고, 상기 탄소 이온이 제공된 상기 제1 금속막을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method for manufacturing a high heat dissipation thin film including the carbon material includes the steps of preparing a first metal film, and forming a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film. However, the forming of the first carbon layer may include providing carbon ions to the first surface of the first metal layer and heat-treating the first metal layer provided with the carbon ions.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법은, 상기 제1 금속막의 상기 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 제2 탄소층을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2 탄소층을 형성하는 단계는, 그라파이트 분말 및 바인더를 포한하는 탄소 코팅재를 준비하고, 상기 제1 금속막의 상기 제2 면을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method for manufacturing a high heat dissipation thin film including the carbon material further comprises forming a second carbon layer on a second surface facing the first surface of the first metal film, The forming of the second carbon layer may include preparing a carbon coating material including graphite powder and a binder, and coating the second surface of the first metal layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 탄소층은 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함하고, 상기 제2 탄소층은 상기 제1 탄소층보다 두꺼운 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the first carbon layer may include a graphitic carbon layer, and the second carbon layer may include a thickness thicker than the first carbon layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법은, 상기 제1 탄소층 상에 제2 금속막을 접착시키는 단계를 더 포함하는 탄소 재료를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the high heat dissipation thin film including the carbon material may include a carbon material further comprising adhering a second metal film on the first carbon layer.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present application provides a high heat dissipation thin film including a carbon material.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 제1 금속막, 및 상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층을 포함하되, 상기 제1 탄소층은, 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the high heat dissipation thin film including the carbon material includes a first metal film and a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film, wherein the first carbon layer comprises: It may include a graphitic carbon layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 상기 제1 금속막의 상기 제1 면과 마주보는 제2 면 상의 제2 탄소층을 더 포함하되, 상기 제2 탄소층은, 그라파이트 분말 및 바인더를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the high heat dissipation thin film including the carbon material further includes a second carbon layer on a second surface facing the first surface of the first metal film, wherein the second carbon layer is graphite. It may include a powder and a binder.
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 접착층에 의해, 상기 제1 탄소층에 접착된 제2 금속막을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the high heat dissipation thin film including the carbon material may further include a second metal film adhered to the first carbon layer by an adhesive layer.
본 발명의 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 제1 금속막, 및 상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층을 포함하되, 상기 제1 탄소층은 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함할 수 있다. A high heat dissipation thin film comprising a carbon material according to an embodiment of the present invention includes a first metal film, and a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film, wherein the first carbon layer is It may include a graphitic carbon layer.
또는, 상기 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막은, 상기 제1 금속막의 상기 제1 면과 마주보는 제2 면 상의 제2 탄소층을 더 포함하되, 상기 제1 탄소층은, 그라피틱 탄소층이고, 상기 제2 탄소층은, 그라파이트 분말 및 바인더를 포함할 수 있다.Alternatively, the high heat dissipation thin film including the carbon material further includes a second carbon layer on a second surface facing the first surface of the first metal film, wherein the first carbon layer is a graphitic carbon layer and , The second carbon layer may include graphite powder and a binder.
이에 따라, 방열 특성이 향상된 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막이 제공될 수 있다. Accordingly, a high heat dissipation thin film including a carbon material having improved heat dissipation characteristics may be provided.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 방열 특성 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 방열 특성의 다른 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-12에 따른 방열 박막의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막, 비교 예 3-1, 및 비교 예 3-2에 따른 박막들의 열 전도율을 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험 예 3-3에 따른 방열 박막의 열처리 온도에 따른 열 전도율을 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막의 열 전도율을 측정한 그래프이다.1 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structure of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
5 is a view for explaining a method for measuring heat dissipation characteristics of a heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
6 is a view for explaining another method of measuring the heat dissipation characteristics of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
7 is a view showing the structure of a heat dissipation thin film according to Experimental Examples 2-1 to 2-12 of the present invention.
FIG. 8 is a graph of measuring the thermal conductivity of the heat dissipation thin films according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 of the present invention.
9 is a graph of measuring the thermal conductivity according to the heat treatment temperature of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-3 of the present invention.
10 is a graph of measuring the thermal conductivity of the high heat dissipation thin film according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in the present specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Also, in the present specification, the term “connection” is used to include both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막(100a)은 금속막(110), 탄소층(120), 및 점착층(130)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a high heat dissipation
상기 금속막(110)은 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속막(110)의 두께는 72㎛일 수 있다. The
상기 탄소층(120)이 상기 금속막(110)의 제1 면 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 탄소층(120)을 형성하는 단계는, 상기 금속막(110)의 상기 제1 면 상에 탄소 이온을 제공하여 예비 탄소층을 형성하는 단계, 상기 금속막(110) 및 상기 예비 탄소층을 열처리하여 상기 금속막(110) 상에 상기 탄소층(120)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 금속막(110) 상에 상기 탄소 이온을 제공하는 단계는, 상기 금속막(110)을 챔버 내에 배치하는 단계, 및 상기 챔버 내의 탄소 소스에 에너지를 인가하여, 상기 탄소 소스로부터 상기 탄소 이온을 방출시키는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 챔버 내에 탄소 잉곳(carbon ingot)을 배치시키고 상기 탄소 잉곳에 열 또는 전기 에너지를 인가하여 상기 탄소 이온이 방출될 수 있다. 이 경우, 상기 챔버는 불활성 가스(예를 들어, 아르곤 가스) 분위기일 수 있고, 10~15mTorr 압력 조건을 가질 수 있다. 상기 예비 탄소층은 상기 탄소 이온들이 상기 금속막(110) 상에 증착되어 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 예비 탄소층 내의 탄소 원자들은 임의적으로(randomly) 배열된 상태일 수 있다.According to an embodiment, the providing of the carbon ions on the
일 실시 예에 따르면, 상기 탄소 이온들이 상기 금속막(110) 상에 용이하게 증착될 수 있도록, 상기 금속막(110)이 전처리(pretreatment)될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 금속막(110) 상에 페시베이션막(예를 들어, 산화막)이 형성될 수 있고, 상기 페시베이션막에 의해 상기 탄소 이온이 상기 금속막(110) 내부로 삽입되는 것이 감소될 수 있다. 이와 달리, 상기 금속막(110) 내부로 다수의 상기 탄소 이온들이 삽입되는 경우, 상기 금속막(110) 상에 상기 예비 탄소층을 형성하는 것이 용이하지 않고, 이 경우, 상기 예비 탄소층의 열처리에 의해 상기 탄소층(120)을 제조하는 것이 용이하지 않다. 예를 들어, 상기 페시베이션막은 상술된 바와 같이 산화막이거나, 또는, 금속 합금막, 구체적으로, 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)의 합금막(니켈 및 크롬의 비율이 95:5)일 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소층(120)이 상기 금속막(110) 상에 용이하게 고정 부착될 수 있다. According to an embodiment, the
상기 열처리에 의해, 상기 예비 탄소층 내의 상기 탄소 원자들이 임의적으로 배열된 상태에서 재배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 탄소층(120)은 상기 예비 탄소층 내의 상기 탄소 원자들이 재배열되어 형성된 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)일 수 있다.By the heat treatment, the carbon atoms in the preliminary carbon layer may be rearranged in an arbitrarily arranged state. Accordingly, the
일 실시 예에 따르면, 상기 금속막(110)의 종류에 따라서, 상기 열처리 온도가 제어될 수 있고, 이에 따라 상기 금속막(110) 및 상기 탄소층(120)을 포함하는 박막의 열 전도율이 제어될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 상기 금속막(110)이 알루미늄을 포함하는 경우, 상기 열처리가 350℃ 이하 또는 500℃ 이상에 수행되는 경우 열 전도율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속막(110)이 알루미늄을 포함하는 경우, 350℃ 초과 500℃ 미만에서 상기 열처리가 수행될 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 금속막(110)이 구리를 포함하는 경우, 상기 열처리가 500℃ 이하 또는 900℃ 이상에 수행되는 경우 열 전도율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속막(110)이 구리를 포함하는 경우, 500℃ 초과 900℃ 미만에서 상기 열처리가 수행될 수 있다.According to an embodiment, the heat treatment temperature may be controlled according to the type of the
만약, 상기 열처리가 산소를 포함하는 분위기 또는 수소를 포함하는 분위기에서 수행되는 경우, 상기 예비 탄소층에 포함된 탄소들이 산소 및 수소와 반응하여, CO2 및 CH3 가스가 생성되고, 이에 따라, 상기 예비 탄소층으로부터 상기 탄소층(120)을 제조하는 것이 용이하지 않다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 열처리는 무산소 및 무수소 분위기에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 질소 가스 분위기 또는 불활성 가스(예를 들어, 아르곤) 분위기에서 상기 열처리가 수행될 수 있다.If the heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen or an atmosphere containing hydrogen, carbons included in the preliminary carbon layer react with oxygen and hydrogen to generate CO2 and CH3 gases, and thus, the preliminary carbon layer It is not easy to manufacture the
상기 열처리는 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리는 furnace를 이용하여 수행될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 열처리는 줄 히팅(joule heating) 방법으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 예비 탄소층 상에 복수의 전극을 접촉시키고, 상기 복수의 전극을 통해 전류를 인가하는 방법으로 상기 열처리가 수행될 수 있다. 이 경우, 복수의 전극들 사이에 전류의 경로(path)가 형성될 수 있고, 상기 전류의 경로에 인접한 상기 예비 탄소층의 일부 영역들 또는 상기 예비 탄소층 전체가 상기 탄소층(120)으로 변환될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속막(110)의 열에 의한 손상을 최소화시키면서, 상기 예비 탄소층에 국부적으로 고온의 열을 인가하여, 상기 탄소층(120)을 용이하게 형성할 수 있다.The heat treatment may be performed in various ways. According to an embodiment, the heat treatment may be performed using a furnace. Alternatively, according to another embodiment, the heat treatment may be performed by a joule heating method. Specifically, the heat treatment may be performed by contacting a plurality of electrodes on the preliminary carbon layer and applying a current through the plurality of electrodes. In this case, a current path may be formed between the plurality of electrodes, and some regions of the preliminary carbon layer or the entire preliminary carbon layer adjacent to the current path are converted into the
상기 점착층(130)이 상기 탄소층(120) 상에 배치될 수 있다. 상기 점착층(130)은 Pressure Sensitive Adhesive 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 점착층(130)의 두께는 32㎛일 수 있다.The
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막(100b)은, 금속막(110), 제1 탄소층(120a), 제2 탄소층(120b), 및 점착층(130)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , a high heat dissipation
상기 금속막(110)은 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속막(110)의 두께는 70㎛일 수 있다. The
상기 제1 탄소층(120a)이 상기 금속막(110)의 제1 면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 탄소층(120a)은 도 1을 참조하여 설명된 그라피틱 탄소층일 수 있다. 상기 제1 탄소층(120a)의 두께는 상기 제2 탄소층(120b)의 두께보다 얇을 수 있다.The
상기 제2 탄소층(120b)이 상기 금속막(110)의 제2 면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 탄소층(120b)은 탄소 재료(예를 들어, 그라파이트 분말, 그래핀, CNT 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 탄소층(120b)의 두께는 5㎛일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄소층(120b)을 형성하는 단계는, 그라파이트 분말 및 바인더를 포한하는 탄소 코팅재를 준비하는 단계, 및 상기 금속막(110)의 상기 제2 면을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄소층(120b)이 상기 금속막(110)의 상기 제2 면 상에 형성되기 전, 상기 제1 탄소층(120a)이 상기 제2 탄소층(120b)보다 먼저, 상기 금속막(110)의 상기 제1 면 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 탄소층(120a)의 제조 과정에서 수행되는 열처리 공정에 의해, 상기 제2 탄소층(120b)이 손상 및 열화되는 것이 방지될 수 있다.According to an embodiment, before the
상기 점착층(130)이 상기 제2 탄소층(120b) 상에 배치될 수 있다. 상기 점착층(130)은 Pressure Sensitive Adhesive 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 점착층(130)의 두께는 25㎛일 수 있다.The
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a high heat dissipation thin film including a carbon material and a method of manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막(100c)은, 제1 금속막(110a), 제2 금속막(110b), 제1 탄소층(120a), 제2 탄소층(120b), 제1 점착층(130a), 및 제2 점착층(130b)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , a high heat dissipation
상기 제1 금속막(110a)은 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 금속막(110)의 두께는 25㎛일 수 있다. The
상기 제1 탄소층(120a)이 상기 제1 금속막(110a)의 제1 면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 탄소층(120a)은 도 1을 참조하여 설명된 그라피틱 탄소층일 수 있다. 상기 제1 탄소층(120a)의 두께는 상기 제2 탄소층(120b)의 두께보다 얇을 수 있다.The
상기 제2 탄소층(120b)이 상기 제1 금속막(110a)의 제2 면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 탄소층(120b)은 탄소 재료(예를 들어, 그라파이트 분말, 그래핀, CNT 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 탄소층(120b)의 두께는 5㎛일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄소층(120b)은 도 2를 참조하여 설명된 방법으로 형성될 수 있다.The
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄소층(120b)이 상기 금속막(110)의 상기 제2 면 상에 형성되기 전, 상기 제1 탄소층(120a)이 상기 제2 탄소층(120b)보다 먼저, 상기 제1 금속막(110a)의 상기 제1 면 상에 형성될 수 있다According to an embodiment, before the
상기 제1 점착층(130a)이 상기 제2 탄소층(120b) 상에 배치될 수 있다. 상기 점착층(130a)은 Pressure Sensitive Adhesive 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 점착층(130a)의 두께는 25㎛일 수 있다.The first
상기 제2 금속막(110b)은 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 금속막(110b)의 두께는 35㎛일 수 있다. The
상기 제2 점착층(130b)이 상기 제2 금속막(110b) 및 상기 제1 탄소층(120a) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제2 금속막(110b)은 상기 제2 점착층(130b)에 의해 상기 제1 탄소층(120a)에 접착될 수 있다. The second
상기 제2 점착층(130b)은 Pressure Sensitive Adhesive 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 점착층(130b)의 두께는 5㎛일 수 있다.The second
상기 제1 금속막(110a), 상기 제1 탄소층(120a), 상기 제2 탄소층(120b), 및 상기 제1 점착층(130a)이 제1 필름 구조체로 정의되고, 상기 제2 금속막(110b) 및 상기 제2 점착층(130b)이 제2 필름 구조체로 정의될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 필름 구조체 및 상기 제2 필름 구조체는 각각 제조된 후, 상술된 바와 같이, 상기 제2 점착층(130b)에 의해 상기 제1 필름 구조체 및 상기 제2 필름 구조체가 서로 접착되어, 하나의 고방열 박막을 제공할 수 있다. The
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, the characteristic evaluation result of the high heat dissipation thin film including the carbon material according to a specific experimental example of the present invention will be described.
도 4는 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 구조를 도시한 도면이다. 4 is a view showing the structure of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 104㎛의 동일한 두께를 갖는 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막을 준비하였다. 도 4에서 GB는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 그라파이트 분말 및 바인더를 이용하여 제조된 탄소층을 의미하고, GCL은 도 1을 참조하여 설명된 그라피틱 탄소층을 의미하고, PSA는 점착층을 의미한다. Referring to FIG. 4 , as shown in FIG. 4 , heat dissipation thin films according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 having the same thickness of 104 μm were prepared. In FIG. 4 , GB means a carbon layer prepared using the graphite powder and binder described with reference to FIGS. 2 and 3 , GCL means a graphitic carbon layer described with reference to FIG. 1 , and PSA is adhesive means layer.
도 5는 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 방열 특성 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a method for measuring heat dissipation characteristics of a heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 열원 및 시편(실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막)을 준비하고, 각 영역(Sp1~Sp10)에서 온도를 아래의 <표 1> 내지 <표 4>와 같이 측정하였다. 온도 측정은 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막들에 대해서 각각 2회 수행하였으며, 열원의 온도 조건은 80℃로 설정하였고, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막들 표면에 10㎛ 단면 블랙 PET 테이프를 부착하였다. 5, as shown in FIG. 5, prepare a heat source and specimen (heat dissipation thin film according to Experimental Example 1-1 to Experimental Example 1-8), and set the temperature in each region (Sp1 to Sp10) below. It was measured as shown in <Table 1> to <Table 4>. The temperature measurement was performed twice for each of the heat dissipation thin films according to Experimental Example 1-1 to Experimental Example 1-8, and the temperature condition of the heat source was set to 80°C, and in Experimental Examples 1-1 to 1-8 A 10 μm single-sided black PET tape was attached to the surface of the heat dissipation thin films.
아래의 <표 1> 내지 <표 4>에서 확인할 수 있듯이, 전해 증착된 구리막을 사용한 것과 비교하여, 압연 구리막을 사용한 것이, 방열 효과를 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실험 예 1-7의 구조, 즉, 점착층, 그라피틱 탄소층, 및 압연 구리의 금속막이 차례로 적층된 구조의 방열 특성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. As can be seen from <Table 1> to <Table 4> below, it can be confirmed that the use of the rolled copper film can improve the heat dissipation effect, compared to that using the electrolytically deposited copper film. In addition, it can be confirmed that the structure of Experimental Example 1-7, that is, the structure in which the adhesive layer, the graffiti carbon layer, and the metal film of rolled copper are sequentially stacked, has the best heat dissipation characteristics.
도 6은 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막의 방열 특성의 다른 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining another method of measuring the heat dissipation characteristics of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 1-1 to 1-8 of the present invention.
도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 열원 및 시편(실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막)을 준비하고, 시편을 0도, 90도, 180도, 270도 회전시키면서, 각 영역(Sp1~Sp13)에서 온도를 아래의 <표 5> 내지 <표 28>과 같이 측정하였다. 열원 온도 조건을 50℃, 80℃, 및 100℃로 달리하면서, 온도 측정은 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막들에 대해서 각각 2회 수행하였고, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-8에 따른 방열 박막들 표면에 10㎛ 단면 블랙 PET 테이프를 부착하였다. Referring to FIG. 6 , as shown in FIG. 6 , a heat source and a specimen (heat dissipation thin film according to Experimental Example 1-1 to Experimental Example 1-8) were prepared, and the specimen was set at 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees. While rotating, the temperature in each region (Sp1 to Sp13) was measured as shown in <Table 5> to <Table 28> below. While varying the heat source temperature conditions to 50 °C, 80 °C, and 100 °C, temperature measurement was performed twice for the heat dissipation thin films according to Experimental Examples 1-1 to 1-8, respectively, and Experimental Examples 1-1 to A 10㎛ single-sided black PET tape was attached to the surface of the heat dissipation thin films according to Experimental Examples 1-8.
아래의 <표 5> 내지 <표 28>에서 알 수 있듯이, 압연 구리막을 사용한 경우 상대적으로 방열 효과가 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 실험 예 1-7의 구조, 즉, 점착층, 그라피틱 탄소층, 및 압연 구리의 금속막이 차례로 적층된 구조의 방열 특성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.As can be seen from <Table 5> to <Table 28> below, when the rolled copper film is used, it can be confirmed that the heat dissipation effect is relatively high. In addition, it can be confirmed that the structure of Experimental Example 1-7, that is, the structure in which the adhesive layer, the graffiti carbon layer, and the metal film of rolled copper are sequentially stacked, has the best heat dissipation characteristics.
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도 7은 본 발명의 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-12에 따른 방열 박막의 구조를 도시한 도면이다. 7 is a view showing the structure of a heat dissipation thin film according to Experimental Examples 2-1 to 2-12 of the present invention.
도 7을 참조하면, 도 7에 도시된 바와 같이 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-12에 따른 방열 박막들을 준비하였다. 도 7에서, GB는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 그라파이트 분말 및 바인더를 이용하여 제조된 탄소층을 의미하고, GCL은 도 1을 참조하여 설명된 그라피틱 탄소층을 의미하고, PSA는 점착층을 의미한다.Referring to FIG. 7 , as shown in FIG. 7 , heat dissipation thin films according to Experimental Examples 2-1 to 2-12 were prepared. In FIG. 7, GB means a carbon layer prepared using the graphite powder and binder described with reference to FIGS. 2 and 3, GCL means a graphitic carbon layer described with reference to FIG. 1, and PSA is means an adhesive layer.
핸드폰의 뒷면에서, 동영상 촬영 모드 및 게임 모드(리니지 레드나이츠 버전)에서, 최대 포화온도, 모드 off 후 시간에 따른 온도를 측정하였다. 측정 전, Wi-fi, GPS, 블루투스, 데이터네트워크 기능은 off 하였고, 휴대폰에 저장된 모든 데이터를 삭제하였고, 배터리 충전율으 80% 이상에 수행하였고, 측정 온도는 약 24℃로 설정하였다. On the back of the mobile phone, in video shooting mode and game mode (Lineage Red Knights version), the maximum saturation temperature and temperature over time after mode off were measured. Before measurement, Wi-Fi, GPS, Bluetooth, and data network functions were turned off, all data stored in the mobile phone was deleted, the battery charge rate was 80% or more, and the measurement temperature was set to about 24°C.
측정 결과는 아래의 <표 29> 및 <표 30>과 같다. <표 29> 및 <표 30>에서 알 수 있듯이, 실험 예 2-4, 실험 예 2-8, 실험 예 2-11, 및 실험 예 2-12에 따라, GCL(그라피틱 탄소층)을 갖는 갖는 방열 박막의 경우, 동영상 모드 및 게임 모드에서 방열 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.The measurement results are shown in <Table 29> and <Table 30> below. As can be seen from <Table 29> and <Table 30>, according to Experimental Example 2-4, Experimental Example 2-8, Experimental Example 2-11, and Experimental Example 2-12, having a GCL (graphitic carbon layer) In the case of the heat dissipation thin film having a heat dissipation film, it can be seen that the heat dissipation effect is the best in the video mode and the game mode.
Temp.Saturation
Temp.
Temp.-5 min
Temp.
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Temp.
Temp.-15 min
Temp.
Temp.Saturation
Temp.
Temp.-5 min
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Temp.
실험 예 2-4에 따른 방열 박막 구조에서 그라파이트 분말 및 바인더를 이용한 탄소층(GB)의 두께에 따른 방열 효과를 아래의 <표 31>과 같이 측정하였다. <표 31>에서 알 수 있듯이, 실험 예 2-4에 따른 방열 박막 구조에서 그라파이트 분말 및 바인더를 이용한 탄소층(GB)의 두께가 5~7㎛인 경우, 방열 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. In the heat dissipation thin film structure according to Experimental Example 2-4, the heat dissipation effect according to the thickness of the carbon layer (GB) using the graphite powder and the binder was measured as shown in <Table 31> below. As can be seen in <Table 31>, when the thickness of the carbon layer (GB) using graphite powder and binder in the heat dissipation thin film structure according to Experimental Example 2-4 is 5 to 7 μm, it can be confirmed that the heat dissipation effect is the best .
Temp.Saturation
Temp.
Temp.-5 min
Temp.
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Temp.
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Temp.
실험 예 2-8에 따른 방열 박막 구조에서 그라파이트 분말 및 바인더를 이용한 탄소층(GB)의 두께에 따른 방열 효과를 아래의 <표 32>과 같이 측정하였다. <표 32>에서 알 수 있듯이, 실험 예 2-8에 따른 방열 박막 구조에서 그라파이트 분말 및 바인더를 이용한 탄소층(GB)의 두께가 5㎛인 경우, 방열 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.In the heat dissipation thin film structure according to Experimental Example 2-8, the heat dissipation effect according to the thickness of the carbon layer (GB) using the graphite powder and the binder was measured as shown in <Table 32> below. As can be seen from <Table 32>, when the thickness of the carbon layer (GB) using the graphite powder and the binder in the heat dissipation thin film structure according to Experimental Example 2-8 is 5 μm, it can be confirmed that the heat dissipation effect is the most excellent.
Temp.Saturation
Temp.
Temp.-5 min
Temp.
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Temp.
기판의 종류에 따른 열처리 온도를 제어하면서, 방열 특성을 평가하였다. While controlling the heat treatment temperature according to the type of substrate, the heat dissipation characteristics were evaluated.
실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 고방열 박막 제조Preparation of high heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3
금속 기판으로 30㎛의 알루미늄 기판을 준비했다. 알루미늄 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 예비 탄소층을 형성하고, 400℃에서 열처리 공정을 수행하였다. 구체적으로 15℃/분으로 온도를 상승시키면서, 30분 동안 열처리 공정을 수행하였다. 본 발명의 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따라서, 알루미늄 기판 상에 2.5nm의 그라피틱 탄소층, 5nm의 그라피틱 탄소층, 및 10nm의 그라피틱 탄소층 형성된 방열 박막을 제조하였다. A 30 µm aluminum substrate was prepared as a metal substrate. Carbon ions were provided on the aluminum substrate to form a preliminary carbon layer, and a heat treatment process was performed at 400°C. Specifically, the heat treatment process was performed for 30 minutes while increasing the temperature at 15° C./min. According to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3 of the present invention, a heat dissipation thin film in which a 2.5 nm graphitic carbon layer, a 5 nm graphitic carbon layer, and a 10 nm graphitic carbon layer was formed on an aluminum substrate was prepared.
비교 예 3-1에 따른 박막Thin film according to Comparative Example 3-1
상술된 본 발명의 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막에 대한 비교 예로, 30㎛의 알루미늄 기판을 준비하였다. As a comparative example of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3 of the present invention described above, an aluminum substrate having a thickness of 30 μm was prepared.
비교 예 3-2에 따른 박막Thin film according to Comparative Example 3-2
상술된 본 발명의 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막에 대한 비교 예로, 30㎛의 알루미늄 기판을 준비하고, 알루미늄 기판 상에 상술된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방법과 동일하게 탄소 이온을 제공하여 5nm 두께의 예비 탄소층을 형성하였다. 이후, 상술된 실험 예 2-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방법과 달리 열처리 공정을 수행하지 않았다.As a comparative example for the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3 of the present invention described above, an aluminum substrate of 30 μm was prepared, and Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3- described above on the aluminum substrate A preliminary carbon layer having a thickness of 5 nm was formed by providing carbon ions in the same manner as in
상술된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막, 비교 예 3-1, 및 비교 예 3-2에 따른 박막은 아래의 [표 33]과 같이 정리될 수 있다.The heat dissipation thin film according to the above-described Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3, the thin film according to Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 may be organized as shown in [Table 33] below.
도 8은 본 발명의 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막, 비교 예 3-1, 및 비교 예 3-2에 따른 박막들의 열 전도율을 측정한 그래프이다.FIG. 8 is a graph of measuring the thermal conductivity of the heat dissipation thin films according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 of the present invention.
도 8을 참조하면, 상술된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막, 비교 예 3-1, 및 비교 예 3-2에 따른 박막들의 열 전도율을 측정하였다. 구체적으로 NETZSH사의 LFA 장비를 이용하여, 상술된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막, 비교 예 3-1, 및 비교 예 3-2에 따른 박막들의 열 전도율을 측정하였다. 측정 결과는 아래의 [표 34] 및 도 9와 같이 정리된다. Referring to FIG. 8 , the thermal conductivity of the heat-dissipating thin films according to the above-described Experimental Examples 3-1 to 3-3, Comparative Examples 3-1, and 3-2 was measured. Specifically, the thermal conductivity of the thin films according to the above-described Experimental Examples 3-1 to 3-3, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 using the LFA equipment of NETZSH was measured. The measurement results are summarized as in [Table 34] and FIG. 9 below.
도 8 및 [표 32]에서 알 수 있듯이, 그라피틱 탄소층이 형성되지 않은 비교 예 1-1에 따른 알루미늄 박막과 비교하여, 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막의 열 전도율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIGS. 8 and [Table 32], compared to the aluminum thin film according to Comparative Example 1-1 in which the graffiti carbon layer was not formed, the heat of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3 It can be confirmed that the conductivity is remarkably high.
또한, 예비 탄소층을 알루미늄 기판 상에 형성한 후, 열처리 공정을 수행하지 않은 비교 예 3-2에 따른 박막의 경우, 예비 탄소층 및 그라피틱 탄소층이 형성되지 않은 비교 예 3-1에 따른 알루미늄 박막과 비교하여, 열 전도율이 다소 높은 것으로 측정되었으나, 열처리 공정을 수행하여 탄소층이 형성된 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3에 따른 방열 박막과 비교하여, 열 전도율이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. In addition, in the case of the thin film according to Comparative Example 3-2 in which the heat treatment process was not performed after the preliminary carbon layer was formed on the aluminum substrate, according to Comparative Example 3-1 in which the preliminary carbon layer and the graffiti carbon layer were not formed Compared with the aluminum thin film, the thermal conductivity was measured to be somewhat higher, but compared to the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 3-1 to 3-3 in which a carbon layer was formed by performing a heat treatment process, the thermal conductivity was significantly lower can be checked
결론적으로, 알루미늄 기판 상에 탄소 이온을 제공하여 예비 탄소층을 형성하고, 열처리 공정을 수행하는 것이, 박막의 열전도성을 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In conclusion, it can be confirmed that providing carbon ions on an aluminum substrate to form a preliminary carbon layer and performing a heat treatment process is an efficient method for improving the thermal conductivity of a thin film.
또한, 실험 예 3-1 내지 실험 예 3-3을 비교하면, 그라피틱 탄소층의 두께에 따라서 열 전도율이 제어되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 실험 예 3-1에 따라서 그라피틱 탄소층의 두께가 2.5nm인 경우, 및 실험 예 3-3에 따라서 그라피틱 탄소층의 두께가 10nm인 경우와 비교하여, 실험 예 3-2에 따라서 그라피틱 탄소층의 두께가 5nm인 경우, 열 전도율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 실험 예 3-2에 따른 방열 박막의 경우, 실험 예 3-1에 따른 방열 박막과 비교하여 열 전도율이 약 13% 이상 높고, 실험 예 3-3에 따른 방열 박막과 비교하여 열 전도율이 약 29% 이상 높은 것을 확인할 수 있다. In addition, comparing Experimental Example 3-1 to Experimental Example 3-3, it can be seen that the thermal conductivity is controlled according to the thickness of the graffiti carbon layer. Specifically, compared to the case where the thickness of the graffiti carbon layer was 2.5 nm according to Experimental Example 3-1 and the case where the thickness of the graffiti carbon layer was 10 nm according to Experimental Example 3-3, Experimental Example 3-2 Therefore, when the thickness of the graphitic carbon layer is 5 nm, it can be confirmed that the thermal conductivity is remarkably high. Specifically, in the case of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-2, the thermal conductivity is about 13% or more higher than that of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-1, and the thermal conductivity compared to the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-3 It can be seen that this is higher than about 29%.
결론적으로, 금속 기판 상에 형성되는 그라피틱 탄소층의 두께를 2.5nm 초과 10nm 미만으로 제어하는 것이, 박막의 열 전도성을 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In conclusion, it can be confirmed that controlling the thickness of the graphitic carbon layer formed on the metal substrate to be more than 2.5 nm and less than 10 nm is an effective method for improving the thermal conductivity of the thin film.
도 9는 본 발명의 실험 예 3-3에 따른 방열 박막의 열처리 온도에 따른 열 전도율을 측정한 그래프이다. 9 is a graph of measuring the thermal conductivity according to the heat treatment temperature of the heat dissipation thin film according to Experimental Example 3-3 of the present invention.
도 9를 참조하면, 상술된 실험 예 3-3에 따라서 알루미늄 기판 상에 10nm두께의 탄소층을 형성하되, 열처리 온도를 300℃, 350℃, 400℃, 450℃, 500℃, 및 600℃로 제어하였다. 열처리 온도가 다른 고방열 박막의 열 전도율을 NETZSH사의 LFA 장비를 이용하여, 측정하였다. 측정 결과는 아래의 [표 35] 및 도 10과 같이 정리된다. Referring to FIG. 9 , a carbon layer having a thickness of 10 nm is formed on an aluminum substrate according to Experimental Example 3-3 described above, and the heat treatment temperature is set to 300° C., 350° C., 400° C., 450° C., 500° C., and 600° C. Controlled. The thermal conductivity of the high heat-dissipation thin film at different heat treatment temperatures was measured using NETZSH LFA equipment. The measurement results are summarized as in [Table 35] and FIG. 10 below.
도 9 및 [표 35]에서 알 수 있듯이, 열처리 온도에 따라서, 열 전도율이 제어되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 열처리 온도가 300~350℃인 경우, 및 열처리 온도가 500~600℃인 경우와 비교하여, 열처리 온도가 350℃ 초과 500℃ 미만인 경우, 열 전도율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 열처리 온도가 400℃인 경우 열 전도율이 297W/mK로 가장 높은 것으로 측정되었으며, 열처리 온도가 300℃인 경우와 비교하여 약 21%, 열처리 온도가 350℃인 경우와 비교하여 약 16%, 열처리 온도가 500℃인 경우와 비교하여 약 23%, 열처리 온도가 600℃인 경우와 비교하여 약 46% 높은 것으로 측정되었다. As can be seen from FIG. 9 and [Table 35], it can be seen that the thermal conductivity is controlled according to the heat treatment temperature. Specifically, when the heat treatment temperature is 300 to 350 ° C., and compared to the case where the heat treatment temperature is 500 to 600 ° C., when the heat treatment temperature is more than 350 ° C. and less than 500 ° C., it can be confirmed that the thermal conductivity is remarkably high. Specifically, when the heat treatment temperature is 400 °C, the thermal conductivity was measured to be the highest at 297 W/mK, about 21% compared to the case where the heat treatment temperature was 300 °C, and about 16% compared to the case where the heat treatment temperature was 350 °C , it was measured to be about 23% higher than the case where the heat treatment temperature was 500 °C, and about 46% higher than the case where the heat treatment temperature was 600 °C.
결론적으로, 알루미늄 기판 상에 예비 탄소층을 형성한 후, 그라피틱 탄소층을 제조하기 위한 열처리 공정의 온도를 350℃ 초과 500℃ 미만으로 조절하는 것이, 박막의 열 전도성을 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In conclusion, after forming the preliminary carbon layer on the aluminum substrate, adjusting the temperature of the heat treatment process for producing the graffiti carbon layer to more than 350 ° C and less than 500 ° C is an efficient way to improve the thermal conductivity of the thin film. can be checked
실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막 제조High heat dissipation thin film production according to Experimental Example 4-1 to Experimental Example 4-6
금속 기판으로 35㎛의 구리 기판을 준비했다. 구리 기판 상에 탄소 이온을 제공하여, 예비 탄소층을 형성하고, 온도를 달리하면서, 열처리 공정을 수행하였다. 구체적으로, 15℃/분으로 온도를 상승시키면서, 30분 동안, 400℃, 500℃, 600℃, 700℃, 800℃, 및 900℃ 에서, 열처리 공정을 수행하여, 본 발명의 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따라서, 구리 기판 상에 5nm의 그라피틱 탄소층이 형성된 방열 박막을 제조하였다. A copper substrate having a thickness of 35 µm was prepared as the metal substrate. Carbon ions were provided on the copper substrate to form a preliminary carbon layer, and a heat treatment process was performed while varying the temperature. Specifically, while raising the temperature at 15 °C / min, for 30 minutes, at 400 °C, 500 °C, 600 °C, 700 °C, 800 °C, and 900 °C, by performing a heat treatment process, Experimental Example 4- of the present invention According to Experimental Examples 1 to 4-6, a heat dissipation thin film in which a 5 nm graphitic carbon layer was formed on a copper substrate was prepared.
비교 예 4-1에 따른 박막Thin film according to Comparative Example 4-1
상술된 본 발명의 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 방열 박막에 대한 비교 예로, 35㎛의 구리 기판을 준비하였다. As a comparative example of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 of the present invention described above, a copper substrate having a thickness of 35 μm was prepared.
비교 예 2-2에 따른 박막Thin film according to Comparative Example 2-2
상술된 본 발명의 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막에 대한 비교 예로, 35㎛의 구리 기판을 준비하고, 구리 기판 상에 상술된 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 방법와 동일하게 탄소 이온을 제공하여 5nm 두께의 예비 탄소층을 형성하였다. 이후, 상술된 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 방법과 달리 열처리 공정을 수행하지 않았다.As a comparative example for the high heat dissipation thin film according to Experimental Example 4-1 to Experimental Example 4-6 of the present invention, a copper substrate of 35 μm was prepared, and Experimental Example 4-1 to Experimental Example 4 described above on the copper substrate Carbon ions were provided in the same manner as in -6 to form a preliminary carbon layer with a thickness of 5 nm. Thereafter, unlike the methods according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 described above, a heat treatment process was not performed.
상술된 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막, 비교 예 4-1, 및 비교 예 4-2에 따른 박막은 아래의 [표 36]과 같이 정리될 수 있다. The high heat dissipation thin film according to Experimental Example 4-1 to Experimental Example 4-6, the thin film according to Comparative Example 4-1, and Comparative Example 4-2 can be organized as shown in [Table 36] below.
도 10은 본 발명의 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막의 열 전도율을 측정한 그래프이다.10 is a graph of measuring the thermal conductivity of the high heat dissipation thin film according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 of the present invention.
도 10을 참조하면, 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 고방열 박막의 열 전도율, 및 비교 예 4-1 및 비교 예 4-2에 따른 박막들의 열 전도율을 NETZSH사의 LFA 장비를 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 아래의 [표 37] 및 도 11와 같이 정리된다.10, the thermal conductivity of the high heat dissipation thin film according to Experimental Example 4-1 to Experimental Example 4-6, and the thermal conductivity of the thin films according to Comparative Example 4-1 and Comparative Example 4-2, NETZSH's LFA equipment was used. The measurement results are summarized as in [Table 37] and FIG. 11 below.
도 10 및 [표 37]에서 알 수 있듯이, 그라피틱 탄소층이 형성되지 않은 비교 예 4-1에 따른 구리 박막과 비교하여, 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 방열 박막의 열 전도율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIGS. 10 and [Table 37], compared with the copper thin film according to Comparative Example 4-1 in which the graffiti carbon layer was not formed, the heat of the heat dissipation thin film according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 It can be confirmed that the conductivity is remarkably high.
또한, 예비 탄소층을 구리 기판 상에 형성한 후, 열처리 공정을 수행하지 않은 비교 예 4-2에 따른 박막의 경우, 예비 탄소층 및 그라피틱 탄소층이 형성되지 않은 비교 예 4-1에 따른 구리 박막과 비교하여, 열 전도율이 다소 높은 것으로 측정되었으나, 열처리 공정을 수행하여 그라피틱 탄소층이 형성된 실험 예 4-1 내지 실험 예 4-6에 따른 방열 박막과 비교하여, 열 전도율이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. In addition, in the case of the thin film according to Comparative Example 4-2 in which the heat treatment process was not performed after forming the preliminary carbon layer on the copper substrate, according to Comparative Example 4-1 in which the preliminary carbon layer and the graphitic carbon layer were not formed Compared with the copper thin film, the thermal conductivity was measured to be somewhat higher, but compared to the heat dissipation thin films according to Experimental Examples 4-1 to 4-6 in which a graffiti carbon layer was formed by performing a heat treatment process, the thermal conductivity was significantly low can be seen.
결론적으로, 구리 기판 상에 탄소 이온을 제공하여 예비 탄소층을 형성하고, 열처리 공정을 수행하는 것이, 박막의 열전도성을 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In conclusion, it can be confirmed that providing carbon ions on a copper substrate to form a preliminary carbon layer and performing a heat treatment process is an efficient method for improving the thermal conductivity of a thin film.
또한, 열처리 온도에 따라서, 열 전도율이 제어되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 열처리 온도가 400~500℃인 경우, 및 열처리 온도가 900℃인 경우와 비교하여, 열처리 온도가 500℃ 초과 900℃ 미만인 경우, 열 전도율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 열처리 온도가 800℃인 경우 열 전도율이 460W/mK로 가장 높은 것으로 측정되었으며, 열처리 온도가 400℃인 경우와 비교하여 약 41%, 열처리 온도가 500℃인 경우와 비교하여 약 36%, 열처리 온도가 900℃인 경우와 비교하여 약 20% 높은 것으로 측정되었다. In addition, it can be confirmed that the thermal conductivity is controlled according to the heat treatment temperature. Specifically, when the heat treatment temperature is 400 to 500 ° C., and compared with the case where the heat treatment temperature is 900 ° C., when the heat treatment temperature is more than 500 ° C. and less than 900 ° C., it can be confirmed that the thermal conductivity is remarkably high. Specifically, when the heat treatment temperature was 800 °C, the thermal conductivity was measured to be 460 W/mK, which was the highest, about 41% compared to the case where the heat treatment temperature was 400 °C, and about 36% compared to the case where the heat treatment temperature was 500 °C , it was measured to be about 20% higher than that in the case where the heat treatment temperature was 900 °C.
결론적으로, 구리 기판 상에 예비 탄소층을 형성한 후, 그라피틱 탄소층을 제조하기 위한 열처리 공정의 온도를 500℃ 초과 900℃ 미만으로 조절하는 것이, 박막의 열 전도성을 향상시키는 효율적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In conclusion, after forming the preliminary carbon layer on the copper substrate, adjusting the temperature of the heat treatment process for producing the graffiti carbon layer to more than 500 ° C and less than 900 ° C is an efficient way to improve the thermal conductivity of the thin film. can be checked
또한, [표 35] 및 [표 37]를 참조하면, 사용되는 금속 기판의 종류에 따라서, 열 전도율이 최대값을 갖는 열처리 온도 범위가 상이한 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 금속 기판의 종류에 따라서, 열처리 온도를 제어하는 것이, 열 전도율을 향상시키는 효과적인 방법인 것을 확인할 수 있다. In addition, referring to [Table 35] and [Table 37], it can be seen that the heat treatment temperature range in which the thermal conductivity has the maximum value is different depending on the type of the metal substrate used. In other words, it can be confirmed that controlling the heat treatment temperature according to the type of the metal substrate is an effective method for improving the thermal conductivity.
100a, 100b, 100c: 고방열 박막
110: 금속막
110a: 제1 금속막
110b: 제2 금속막
120: 탄소층
120a: 제1 탄소층
120b: 제2 탄소층
130: 점착층
130a: 제1 점착층
130b: 제2 점착층100a, 100b, 100c: high heat dissipation thin film
110: metal film
110a: first metal film
110b: second metal film
120: carbon layer
120a: first carbon layer
120b: second carbon layer
130: adhesive layer
130a: first adhesive layer
130b: second adhesive layer
Claims (7)
상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 탄소층을 형성하는 단계는, 상기 제1 금속막의 상기 제1 면에 탄소 이온을 제공하고, 상기 탄소 이온이 제공된 상기 제1 금속막을 열처리하는 단계를 포함하되,
상기 탄소 이온이 제공된 상기 제1 금속막은 400 ℃ 내지 450 ℃에서 열처리되고,
상기 제1 탄소층의 두께는 5 nm 내지 10 nm인 것을 포함하는 고방열 박막의 제조 방법.
preparing a first metal film; and
Comprising the step of forming a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film,
The forming of the first carbon layer includes providing carbon ions to the first surface of the first metal film, and heat-treating the first metal film provided with the carbon ions,
The first metal film provided with the carbon ions is heat-treated at 400 °C to 450 °C,
The first carbon layer has a thickness of 5 nm to 10 nm.
상기 제1 금속막의 상기 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 제2 탄소층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 제2 탄소층을 형성하는 단계는, 그라파이트 분말 및 바인더를 포한하는 탄소 코팅재를 준비하고, 상기 제1 금속막의 상기 제2 면을 코팅하는 단계를 포함하는 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법.
The method of claim 1,
Further comprising the step of forming a second carbon layer on a second surface facing the first surface of the first metal film,
The forming of the second carbon layer includes preparing a carbon coating material including graphite powder and a binder, and coating the second surface of the first metal film. Way.
상기 제1 탄소층은 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함하고,
상기 제2 탄소층은 상기 제1 탄소층보다 두꺼운 것을 포함하는 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The first carbon layer comprises a graphitic carbon layer,
The second carbon layer is a method of manufacturing a high heat dissipation thin film comprising a carbon material that is thicker than the first carbon layer.
상기 제1 탄소층 상에 제2 금속막을 접착시키는 단계를 더 포함하는 탄소 재료를 포함하는 고방열 박막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Method of manufacturing a high heat dissipation thin film comprising a carbon material further comprising the step of adhering a second metal film on the first carbon layer.
상기 제1 금속막의 제1 면에 직접 접촉하는 제1 탄소층;
상기 제 금속막의 상기 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 직접 접촉하는 제2 탄소층; 및
상기 제2 탄소층에 직접 접촉하는 접착층을 포함하되,
상기 제1 탄소층은 그라피틱 탄소층(graphitic carbon layer)인 것을 포함하고,
상기 제2 탄소층은 그라파이트 분말 및 바인더를 포함하는 탄소 재료를 포함하며,
상기 제2 탄소층의 두께는 5 ㎛ 내지 7 ㎛인 것을 포함하는 고방열 박막.
a first metal film;
a first carbon layer in direct contact with the first surface of the first metal film;
a second carbon layer in direct contact with a second surface of the first metal film facing the first surface; and
Including an adhesive layer in direct contact with the second carbon layer,
The first carbon layer comprises a graphitic carbon layer,
The second carbon layer includes a carbon material including graphite powder and a binder,
The second carbon layer has a thickness of 5 μm to 7 μm.
상기 제1 탄소층의 일면에 직접 접촉하는 추가 접착층을 포함하는 고방열 박막.
6. The method of claim 5,
A high heat dissipation thin film comprising an additional adhesive layer in direct contact with one surface of the first carbon layer.
상기 추가 접착층의 일면에 직접 접촉하는 추가 금속층을 포함하는 고방열 박막.7. The method of claim 6,
A high heat dissipation thin film comprising an additional metal layer in direct contact with one surface of the additional adhesive layer.
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