KR102332823B1 - 유연성 및 열확산 성능이 우수한 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모바일 기기 - Google Patents

유연성 및 열확산 성능이 우수한 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모바일 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모바일 기기에 관한 것으로서, 구체적으로는 유연성 및 열확산 성능이 우수하여 소형 기기 또는 플렉서블 디스플레이에 적용하기 용이한 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하여 방열 성능이 개선된 모바일 기기에 관한 것이다.

Description

유연성 및 열확산 성능이 우수한 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모바일 기기{COMPOSITE HEAT-RADIATION SHEET WITH EXCELLENT FLEXIBILITY AND THERMAL DIFFUSIVITY, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND MOBILE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 모바일 기기에 관한 것으로서, 구체적으로는 유연성 및 열확산 성능이 우수하여 소형 기기 또는 플렉서블 디스플레이에 적용하기 용이한 복합방열시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하여 방열 성능이 개선된 모바일 기기에 관한 것이다.
최근 전기, 전자기기의 고성능화 및 경박단소화에 따라 그에 내장된 반도체 부품, 발광 부품 등의 열 발생원에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 방열 시트에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있고, 더하여 전자파 차폐에 대한 복합 기능까지도 요구되고 있다.
일반적으로 방열 시트는 동박, 동박/그라파이트 적층제, 그라파이트 시트 등을 사용하고 있는데, 동박은 방열특성과 전자파 차폐 특성을 모두 갖추고 있으나 두께가 두꺼워지면 유연성이 부족하고, 수평 방향으로의 열전도가 그라파이트에 미치지 못하며, 밀도가 높아 경량화에도 한계가 있다. 또한, 그 두께가 약 50㎛를 넘으면 유연성이 부족해 복잡한 형상의 방열 시트로 적용하기에는 한계가 있다. 또한, 전자파를 차단하기 위한 전자파 차폐시트로 각종 재질로 구성된 상용 제품이 널리 이용되고 있으나, 종래의 전자파 차폐 시트는 열전도성이 낮아 방열 효과를 충분히 얻을 수가 없다.
방열 및 전자파 차폐기능을 적용한 다양한 시트가 개발되고 있지만, 기존의 구조에서는 방열 시트의 두께를 줄이는 것과 유연성을 향상하는 것이 어려워 소형화 기기나 대면적, 복잡한 형상 등에 사용하는 것이 어려웠었다. 특히, 유연성을 개선하려 열확산층의 구조에 변경을 가하는 경우, 그라파이트 시트 등의 유효면적이 감소하여 오히려 열 확산 성능이 저하되는 문제점이 있어 이 둘을 동시에 달성하기란 어려웠다.
따라서, 열확산층의 유효 면적의 손실을 최소화하면서도 동시에 방열 시트의 유연성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
공개특허공보 제10-2014-0088360호(2014.07.10.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 첫번째 해결하고자 하는 과제는 유연성이 향상되면서도 방열 특성이 손실되지 않고 더욱 개선되어 소형화되고 복잡한 형상의 전자기기에 적용할 수 있는 복합방열시트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 두번째 해결하고자 하는 과제는 유연성 및 방열특성이 우수한 상술한 복합방열시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 세번째 해결하고자 하는 과제는 방열 특성 및 유연성이 우수하여 소형, 박형화하기 용이한 모바일 기기를 제공하는 것이다.
상술한 첫번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 기재층; 상기 금속 기재층의 일면 상에 형성되고, 시트의 상하 유연성 및 박리강도를 증대시키기 위하여 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 음각 패턴을 가지는 그래핀 시트를 포함하는 열확산층; 및 상기 열확산층의 상면에 형성된 절연층;을 포함하는 복합방열시트를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 음각패턴은 별도의 천공을 형성하기 않기 위하여 상하면에 지그재그로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 음각 패턴은 삼각형, 사각형, 원형, 타원형 및 이들 형상의 일부가 절단된 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면 형상을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합방열시트는 하기의 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[관계식 1]
Figure 112020001693757-pat00001
상기 관계식 1에서, d는 상기 열확산층의 표면으로부터 상기 음각 패턴의 가장 깊은 지점까지의 수직 거리를 의미하고, D는 상기 열확산층의 평균 두께를 의미한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 절연층은 고분자 수지를 포함하고, 상기 고분자 수지는 상기 열확산층의 음각 패턴 내부로 침투되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 수지는 PAI(Polyamideimide, 폴리아미드이미드) 수지로서, 상기 절연층은 PAI 수지 코팅층일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 절연층의 외부 표면에서 상기 열확산층의 음각 패턴 형상이 대응되는 영역의 표면 조도(Ra)가 1μm이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방열 시트 전체의 두께는 25 내지 120μm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 금속 기재층과 상기 열확산층의 사이에 접착층이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 열확산층과 상기 절연층 사이에는 별도의 접착층이 존재하지 않을 수 있다.
본 발명은 또한, 금속 기재층; 상기 금속 기재층의 일면 상에 형성되고, 시트의 상하 유연성을 증대시키기 위하여 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 갖는 그래핀 시트를 포함하는 열확산층; 및 상기 열확산층의 상면에 형성된 절연층;을 포함하는 복합방열시트를 제공하며, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 요철 패턴은 상기 그래핀 시트의 측면에서 마주보는 양면에 형성되어 있을 수 있다.
상술한 두번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상술한 실시 태양에 따른 복합방열시트를 포함하는 모바일 기기를 제공한다.
상술한 세번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 상기 열확산층의 상면에 음각 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 음각 패턴이 형성된 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
또는, 본 발명은 그래핀 시트의 상면 및 하면에 음각 패턴을 형성하는 단계; 상기 음각 패턴이 형성된 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 및 상기 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
또는, 본 발명은 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 상기 열확산층의 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 열확산층은 상기 그래핀 시트의 하면과 상기 금속 기재층의 일면 사이에 접착층을 형성하여 상기 접착층을 매개로 적층시켜 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 접착층은 PAI 수지를 도포하여 형성하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 복합방열시트는 유연성이 높으면서도 열확산 성능이 저하되지 않아 엣지(edge) 디스플레이, 플렉서블(flexible) 디스플레이 및 폴더블(foldable) 디스플레이 등에 적용하기 적합한 장점이 있다.
본 발명에 따른 복합방열시트 제조방법은 유연성이 높으면서도 열확산 성능이 우수한 복합방열시트를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 모바일 기기는 유연성 및 열확산 성능이 우수하여 플렉서블 디스플레이나 폴더블 디스플레이를 도입하기 용이하고 프로세서에 높은 부하가 걸리는 작업을 하더라도 기기가 과다하게 뜨거워지지 않는 장점이 있다.
도 1a는 그래핀 시트의 일면에만 음각 패턴이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 복합방열시트의 층상 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 그래핀 시트의 양면에 음각 패턴이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 복합방열시트의 층상 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 그래핀 시트의 측면에 요철 패턴이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 복합방열시트의 평면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 본 명세서에서 사용된 용어에 대하여 설명하기로 한다.
그래핀 시트의 "상면" 및 "하면"은 각각 상기 그래핀 시트를 금속 기재층에 적층시켜 복합방열시트를 형성하는 경우, 외부를 향하는 면 및 금속 기재층을 향하는 면을 나타낸다.
그래핀 시트의 "측면"이란 상기 그래핀 시트를 상면에서 하면을 향하는 방향으로 보았을 때, 시트의 모서리 방향을 나타낸다.
"음각 패턴"이란 상기 그래핀 시트의 상면 또는 하면에 두께 방향으로 오목하게 형성된 패턴을 의미한다.
"천공"이란 상기 그래핀 시트의 상면과 하면을 관통하는 구멍을 의미한다.
"요철 패턴"이란 상기 그래핀 시트의 측면이 직선 모서리가 아닌 요철을 갖도록 형성된 패턴을 의미한다.
절연층의 "음각 패턴 형상이 대응되는 영역"이란 상기 절연층에서 그래핀 시트의 음각 패턴이 형성된 부분을 덮고 있는 영역을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 복합방열시트는 두께를 박형화하는 데 한계가 있고, 소재의 유연성 향상과 열확산 성능 보존을 동시에 달성하는 것이 어려워 이를 극복하기 위한 연구가 요구되었다.
이에, 본 발명에서는 금속 기재층; 상기 금속 기재층의 일면 상에 형성되고, 시트의 상하 유연성 및 박리강도를 증대시키기 위하여 상면 및 하면 중 적어도 일면에 음각 패턴을 가지는 그래핀 시트를 포함하는 열확산층; 및 상기 열확산층의 일면 상에 형성된 절연층;을 포함하는 복합방열시트를 제공하여, 상술한 문제점의 해결을 모색하였다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 복합방열시트의 각 층별로 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 열확산층(120)의 상면에만 음각 패턴(121)이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합방열시트(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 1b는 열확산층(120)의 상면 및 하면에 모두 음각 패턴(121)이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합방열시트(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 복합방열시트(100)는 금속 기재층(110), 상기 금속 기재층(110) 상에 형성된 열확산층(120) 및 상기 열확산층(120) 상에 형성된 절연층(130)을 포함하고 있다.
금속 기재층(110)은 금속 기재층(110)은 다른 층을 적층할 때 일정한 형상을 유지하기 위한 기재 역할을 하며, 일반적으로 열전도성이 좋고 가격이 저렴하며, 쉽게 부식이 되지 않는 금속이라면 어느 것이든 사용할 수 있으나, 바람직하게는 구리(Cu) 박막 또는 알루미늄 박막을 사용하는 것이 좋다. 특히 바람직하게는, 구리가 열전도도가 401 W/(m·K)로 은(Ag) 다음으로 높으며, 가격이 저렴하여 복합방열시트의 기재층으로 사용되기에 적합하다.
상기 금속 기재층(110)은 바람직하게는 5μm 내지 30μm의 평균 두께를 가질 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 15μm 내지 25 μm 의 평균 두께를 가질 수 있다. 만일 상기 금속 기재층(110)의 평균 두께가 30 μm 를 초과하는 경우 전체적인 복합방열시트(100)의 두께가 너무 두꺼워져 소형화된 기기에 적용하기 어려울 수 있고, 복합방열시트(100)의 유연성이 감소할 수 있다. 또한, 반대로 금속 기재층(110)의 평균 두께가 5μm보다 얇은 경우에는 복합방열시트(100)가 균일한 두께로 제작되지 않을 수 있어 외관상의 문제가 있고 시인성이 떨어질 수 있으며, 제조 중 찢김 등의 문제가 발생할 수 있어, 상기 범위 내의 평균 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서 "평균 두께"라 함은 박막 등의 가장 넓은 면에 수직인 방향으로 임의의 10 지점에서 두께를 측정하여 얻은 두께 값을 산술 평균한(arithmetic mean) 값을 의미한다.
열확산층(120)은 그래핀 시트(필름)를 포함하며, 상기 그래핀 시트는 당업계에서 일반적으로 사용하는 그래핀 시트를 사용할 수 있다.
그래핀(graphene)은 탄소 동소체 중의 하나로서, 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조를 갖고 있으며, 각 탄소 원자들이 육각형의 꼭지점에 위치한 벌집과 같은 분자 구조를 갖는다.
그래핀은 약 5,000 W/(m·K)의 높은 열전도도와 1.0 TPa의 높은 영 계수(Young's modulus)를 가져 박형화하기 용이하고 박리강도를 향상하기 위하여 천공을 타공하더라도 높은 열전도도로 인하여 복합방열시트의 높은 열확산성능을 구현할 수 있다.
상기 열확산층(120)의 두께는 10μm 내지 55μm이 바람직하다. 좀 더 바람직하게는 20μm 내지 35μm으로 하는 것이 좋다. 만일 상기 열확산층(120)의 두께가 10μm보다 얇은 경우 복합방열시트(100)를 균일한 두께로 형성하기 어려워 디스플레이에 적용 시 외관상의 문제가 생길 수 있다. 만일 두께가 55μm를 초과하는 경우에는 복합방열시트(100)가 너무 두꺼워져 박형화가 어렵고 유연성 및 열확산 성능이 감소할 수 있다.
또한, 상기 그래핀 시트는 두께 25μm에서 측정하였을 때, 열확산 계수가 1,000m2/s 이상이고 열전도도가 1,650W/(m·K) 이상인 것을 사용할 수 있다. 만일 열확산계수 또는 열전도도가 상기 범위에서 벗어나는 경우, 즉 열전도도가 낮은 것을 사용하면 별도의 냉각팬을 갖추지 않은 모바일기기 등을 사용할 때 기기의 열을 충분히 식히지 못하여 기기의 오작동 등을 유발할 수 있으므로, 해당 기기에 사용하는 데 적합한 품질의 방열 시트를 얻을 수 없다.
또한, 바람직하게는 상기 그래핀 시트는 두께가 25μm일 때 하기의 시험 조건에 따라 굽힘 테스트 결과 4×105 내지 6×105(횟수)의 결과를 나타내는 것일 수 있다.
[시험조건]
반지름이 3mm인 봉을 사용하여 시트를 180˚ 굽혔다 펴는 테스트를 반복하여 수행하여 몇 번 굽혔을 때 시트가 파단되는지의 횟수를 측정한다.
상기의 조건을 만족시킴으로써 본 발명의 복합방열시트는 유연한 박막 형태로 제공될 수 있으며, 플렉서블(flexible) 디스플레이, 엣지(edge) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이 등에 적용되기 적합하다.
상기 그래핀 시트는 상면 또는 하면 중 적어도 한 면에 음각 패턴(121)을 가진다. 따라서, 본 발명의 복합방열시트(100)에 포함된 열확산층(120)은 상면, 하면 또는 양면에 음각 패턴(121)을 갖는다. 또한, 상기 열확산층은 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 가질 수 있다.
이러한 상하면 음각 패턴(121) 또는 측면 요철 패턴을 갖는 경우 그래핀 시트가 구조적으로 유연성이 증대되어 음각 패턴(121)이 없는 그래핀 시트를 채택한 것보다 복합방열시트(100)의 상하 유연성이 좋다. 따라서, 소형 기기, 복합한 형상의 기기 등에 사용하기 적합하다.
여기서 "상하 유연성"이란 방열시트를 구부리는 방향으로 휠 때의 소재가 휘어지는 유연성을 의미한다.
또한, 이러한 음각 패턴(121)이 존재하는 경우, PAI 수지의 침투로 인하여 박리 강도가 증대되는 장점이 있다. 음각 패턴(121)을 형성하지 않은 복합방열시트(100)는 접착층(140)이 존재하지 않는 경우, 금속 기재층(110)으로부터 열확산층(120)이 쉽게 박리되어 버리며, 접착층(140)에 의하여 두 층을 부착시킨 경우라도 음각 패턴(121)이 있는 복합방열시트(100)에 비하여 내구성이 좋지 않을 수 있다.
이러한 음각 패턴(121)은 상기 그래핀 시트의 상면 또는 하면의 한 면에만 형성하는 것보다 양 면 모두에 형성하는 경우 유연성이 더욱 증대될 수 있다.
이 때, 상기 음각 패턴(121)을 상기 그래핀 시트의 양 면 모두에 형성하는 경우, 양면의 음각 패턴은 서로 동일한 형태일 수도 있고, 서로 상이한 형태일 수도 있다.
상기 양면의 음각 패턴(121)은 서로 마주 보고 있는 위치에 형성하지 않고 서로 엇갈린 위치, 즉 지그재그의 배열로 형성하는 것이 바람직하다. 만일 마주 보는 위치에 음각 패턴(121)을 양면으로 형성하는 경우, 음각 패턴(121)이 존재하는 부분의 그래핀 시트가 두께가 지나치게 얇아져 제조 과정 또는 사용 중에 찢어지는 등의 문제가 발생할 수 있고, 이는 균일한 품질을 갖는 복합방열시트(100)를 제공하는 것을 어렵게 한다.
도 1b는 그래핀 시트의 양면에 음각 패턴(121)이 형성된 복합방열시트(100)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1b를 참조하면, 열확산층(120)이 금속 기재층(110)에 접하고 있는 표면 쪽의 음각 패턴(121)과 절연층(130)에 접하고 있는 표면 쪽의 음각 패턴(121)은 서로 마주 보는 위치에 형성되어 있지 않고, 서로 엇갈린 위치에 번갈아 가면서 형성되어 있어, 지그재그의 배열을 이루고 있다는 것을 확인할 수 있다.
상기 음각 패턴(121)은 그래핀 시트의 단면에서 보았을 때, 삼각형, 사각형, 원형, 타원형 및 이들의 형상의 일부가 절단된 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면 형상을 갖는 것일 수 있다. 그러나 반드시 이러한 형상으로 제한되는 것은 아니다.
여기서 이들의 형상의 일부가 절단된 형상이라는 것은 예를 들어, 원형이 그래핀 시트의 표면에 의하여 절단된 경우 실제로 음각 패턴의 단면 형상은 반원일 수도 있다는 것을 의미한다.
상기 음각 패턴(121)은 일정한 간격을 두고 패턴이 배열되어 있는 형상일 수 있다. 도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합방열시트의 구조를 간략히 도시한 단면도로서, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일정한 단면 형상을 갖는 음각 패턴(121)이 일정한 간격을 두고 이격된 채 나란히 배열된 형태를 갖고 있다.
그러나, 음각 패턴이 반드시 이와 같은 형상을 가져야 하는 것은 아니며, 단지 그래핀 시트의 두께를 위치 별로 달리 하여 음각 패턴의 방향을 따라서 유연성을 증강시킬 수 있는 형상이라면 어떠한 형상으로라도 가능하며, 통상의 기술자는 목적으로 하는 물성을 달성하기 위하여 알려진 형상 중에서 음각 패턴의 단면 형상을 선택할 수 있다.
본 발명의 복합방열시트(100)는 하기의 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[관계식 1]
Figure 112020001693757-pat00002
상기 관계식 1에서, d는 상기 음각 패턴의 깊이를 의미하고, D는 상기 그래핀 시트의 두께를 의미한다.
여기서, "음각 패턴의 깊이"란 상기 열확산층의 표면에서 각 음각 패턴의 가장 깊은 지점까지의 수직 거리를 나타낸다.
즉, 열확산층의 평균 두께 대비 상기 음각 패턴에 의하여 좁아진 두께의 비율이 특정 범위 내에 있을 때 유연성 증가 효과 및 복합방열시트의 물성 개선이 가장 효과적으로 이루어질 수 있다.
만일,
Figure 112021051596430-pat00003
인 경우, 유연성 증가의 효과가 거의 없을 수 있다. 반면에,
Figure 112021051596430-pat00005
인 경우, 그래핀 시트의 두께가 지나치게 얇아져 열확산층(120)의 내구성이 떨어질 수 있으며, 따라서 복합방열시트(100)의 내구성이 감소할 우려가 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 열확산층(120)에는 별도의 천공이 존재하지 않을 수 있다. 천공이 존재하는 경우, 천공의 단면적만큼 그래핀의 유효 면적이 감소하게 되며, 이는 복합방열시트의 열확산 성능 저하로 이어진다. 본 발명은 열확산층(120)에 별도의 천공을 형성하지 않음으로써 이와 같은 열확산 성능의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합방열시트는, 상기 그래핀 시트의 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 갖는다.
도 2는 그래핀 시트의 측면에 요철 패턴이 형성된 본 발명의 일실시예에 따른 복합방열시트의 평면도를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 사각형의 그래핀 시트의 양쪽 모서리를 따라서 마주보도록 톱니 형태의 요철 패턴이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 요철 패턴으로 인하여 복합방열시트의 유연성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 요철 패턴은 바람직하게는 상기 그래핀 시트의 측면에서 양 면에 마주보도록 형성되어 있는 것일 수 있다. 도 2에 도시된 복합방열시트의 일실시예 또한, 상기 그래핀 시트의 마주 보는 양 면에 요철 패턴이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 절연층(130)은 상기 열확산층(120) 상에 형성되어 보호층의 역할을 한다.
상기 절연층(130)은 바람직하게는 고분자 수지를 포함하며, 상기 고분자 수지가 상기 열확산층(120)의 음각 패턴(121)의 내부로 침투되어 있는 형태를 이루고 있을 수 있다. 이러한 형태를 함으로써 층간의 박리 강도가 강해지며, 별도의 천공을 타공해야 할 필요성이 줄어든다.
상기 고분자 수지는 바람직하게는 폴리아미드이미드(Polyamideimide, PAI) 수지를 상기 열확산층(120) 상에 도포 또는 코팅하여 형성한 것일 수 있으며, 따라서, 상기 절연층(130)은 PAI 코팅층일 수 있다.
PAI 코팅층인 경우 액상의 상태로 형성할 수 있기 때문에 열확산층(120)의 단차를 흡수하기 용이하며 내부에 기공이 발생하는 것도 최소화할 수 있다.
또한, 고상의 필름을 접착제로 부착시키는 종래의 방식과 비교했을 때, 접착층(140)을 생략할 수 있으므로 전체적인 복합방열시트(100)의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 박형화에 유리하다.
또한, PAI 코팅층은 유연성이 우수하므로 복합방열시트(100)의 유연성 증진의 효과가 있다.
상기 절연층(130)은 바람직하게는 8μm 내지 27μm의 두께를 가질 수 있다. 여기서 절연층(130)의 두께는 상기 열확산층의 음각 패턴 내로 침투한 고분자 수지는 포함하지 않으며, 상기 열확산층의 표면으로부터의 두께를 의미한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 절연층의 외부 표면은 상기 열확산층의 음각 패턴 형상이 대응되는 영역의 표면 조도(Ra)가 1μm 이하일 수 있다. 따라서, 디스플레이 등의 기기에 적용하였을 때, 기포 등이 발생하여 열확산 성능이 저하되는 문제 또한 적다.
본 발명에 따른 복합방열시트는 상기 금속 기재층(110)과 상기 열확산층(120) 사이에 접착층(140)을 더 포함할 수 있다. 접착층에 의하여 상기 금속 기재층(110)과 상기 열확산층(120)을 고정시키고 박리되는 것을 방지할 수 있다.
접착층(140)은 상기 열확산층(120)과 상기 절연층(130) 사이에는 존재하지 않을 수 있다. 상기 열확산층(120)과 상기 절연층(130) 사이에 접착층(140)을 생략함으로써 복합방열시트(100)의 두께를 감소시킬 수 있고, 그로 인하여 소형 기기에 적용하기 용이할 수 있다.
상기 접착층(140)은 2μm 내지 8μm의 평균 두께를 가질 수 있다. 좀 더 바람직하게는 평균 두께가 3μm 내지 6㎛일 수 있다.
만일 접착층(140)의 평균 두께가 2μm 미만인 경우, 접착력이 부족할 수 있으며, 접착층(140)의 평균 두께가 8μm를 초과하는 경우, 복합방열시트(100)의 열확산능이 저하될 수 있고, 복합방열시트(100) 전체의 두께가 두꺼워져 유연성이 감소될 수 있고, 박형화에 불리하다.
접착층(140)은 바람직하게는 감압 접착제(PSA)층 또는 PAI 수지층일 수 있다. 감압 접착제는 당해 기술 분야에서 사용되는 감압 접착제로서 일반적으로 사용되는 것 중에서 제한 없이 선택할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계, 또는 에폭시계 감압 접착제를 사용할 수 있다.
상기 접착층은 바람직하게는 PAI 수지층일 수 있으며, 접착층을 PAI 수지층으로 하는 경우 단차에 대한 흡수성이 우수하여 복합방열시트의 박리에 대한 내구성이 우수한 장점이 있다.
만일 접착층을 PAI 수지로 하는 경우, 상기 절연층(130)과 접착층(140)은 동일한 소재일 수 있다.
본 발명의 복합방열시트(100)는 전체의 평균 두께가 25μm 내지 120μm일 수 있다. 좀 더 바람직하게는 30μm 내지 75μm일 수 있다.
만일 평균 두께가 25μm 미만인 경우, 균일한 두께로의 제조가 어려운 단점이 있으며, 제조 시 각 층의 두께가 너무 얇아져 찢어지는 등의 문제가 있을 수 있다. 반면에, 평균 두께가 120μm를 초과하는 경우, 복합방열시트의 유연성이 감소하여 소형화 기기 및 플렉서블 디스플레이 등 복잡한 형상의 디스플레이에 적용하기 부적합할 수 있다.
상술한 두번째 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기한 실시 태양 가운데 어느 하나에 따른 복합방열시트를 포함하는 모바일 기기를 제공한다.
상술한 복합방열시트는 박형화가 가능하고 방열 성능이 뛰어나며 유연성이 우수하여, 이러한 복합방열시트를 포함하는 모바일 기기는 디스플레이의 가장자리를 휘게 만든 엣지(edge) 디스플레이, 또는 디스플레이를 접었다 펼 수 있는 폴더블(foldable) 디스플레이 등 복잡한 형상을 구현하기 용이하다. 또한, 기기 자체를 소형화하더라도 상술한 박형화한 복합방열시트를 적용하여 발열 문제를 해결할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합방열시트의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 중복되는 설명을 피하기 위하여, 상술한 복합방열시트의 구조에 관한 설명 부분에서 이미 설명한 부분은 제외하기로 한다.
본 발명은 아래와 같은 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 상기 열확산층의 상면에 음각 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 음각 패턴이 형성된 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
본 발명은 다른 실시예에 있어서, 그래핀 시트의 상면 및 하면에 음각 패턴을 형성하는 단계; 상기 음각 패턴이 형성된 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 및 상기 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또다른 실시예에 있어서, 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 상기 열확산층의 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하는 복합방열시트 제조방법을 제공한다.
즉, 본 발명은 그래핀 시트의 상하면에 음각 패턴을 형성하고 금속 기재층에 적층한 후 상면에 절연층을 형성하거나, 그래핀 시트를 금속 기재층에 적층한 후 상면에 음각 패턴을 형성하고 절연층을 형성하거나, 그래핀 시트를 금속 기재층에 적층한 후, 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 형성한 후, 상기 그래핀 시트의 상면에 절연층을 형성하는 방법으로 복합방열시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
열확산층(120)에 그래핀 시트를 사용함으로써 종래의 복합방열시트에 비하여 개선된 열확산능을 구현할 수 있으며, 탄성도 우수하여 복잡한 형상의 디스플레이에 적용하기 용이하고 박형화 또한 유리하다.
그래핀 시트는 복합방열시트 부분에서 설명한 것과 같이 당해 기술분야에서 알려진 그래핀 시트라면 어느 것이나 제한 없이 사용이 가능하다. 바람직하게는, 흑연 분말로부터 얻어질 수 있고, 구체적으로는 상기 흑연 분말을 열산화분해하여 그래핀 산화물(graphene oxide, GO) 분말을 얻고, 이를 물, 에탄올, 프로판올, 메탄올 등의 알코올류 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 용매에 분산하여 현탁액(suspension)으로 만든 후 건조, 필름화하여 GO 필름으로 제조하고, 이를 탄화(Carbonizatino) 및 흑연화(Graphitization)하여 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 흑연 분말은 천연 흑연 분말일 수 있다. 천연 흑연 분말을 사용하는 경우 폴리이미드(Polyimide, PI) 등의 고분자를 탄화시켜 만든 인조 흑연을 사용하는 것에 비하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
이러한 공정을 통하여 그래핀 시트를 얻는 경우 공정이 친환경적이며 유해 가스의 발생을 감소시킬 수 있다. 또한, 고집적(高集積) 장비를 이용하여 공정 자동화가 용이하다는 장점이 있다.
또한, 상기 그래핀 시트에 음각 패턴(121)을 형성함으로써 복합방열시트(100)의 유연성을 향상시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 구성 및 효과는 이미 설명한 바와 같다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합방열시트(100)는 상기 그래핀 시트의 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 복합방열시트(100)의 유연성을 향상시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 구성 및 효과 또한 이미 설명한 바와 같다.
이 때, 상기 음각 패턴 또는 요철 패턴은 바람직하게는 레이저 장비를 사용하여 형성할 수 있다. 레이저를 사용하여 정밀한 형상을 새길 수 있다.
이후, 상기 열확산층의 상면에 절연층(130)을 형성할 수 있으며, 상기 절연층(130)은 PAI 수지를 상기 열확산층(120) 표면에 코팅하여 형성할 수 있으며, 이에 따른 효과는 상술한 것과 같다.
이 때, 상기 열확산층(120) 표면에 음각 패턴(121)이 형성되어 있는 경우, 상기 PAI 수지는 상기 음각 패턴(121)을 통하여 침투해 들어갈 수 있으며, 금속 기재층(110)에 접촉될 수도 있다. 이를 통해 층간 박리 강도를 향상시킬 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
상기 그래핀 시트는 바람직하게는 상기 금속 기재층과의 사이에 접착층을 형성하여 그 접착층을 매개로 적층시킬 수 있다.
상기 접착층은 감압 접착제 또는 PAI 수지를 포함할 수 있으며, 감압 접착제에 관한 내용 및 상기 접착층을 형성함에 따른 효과는 상술한 바와 같으므로 생략한다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예>
실시예 1: 복합방열시트의 제조
(금속 기재층) 두께 18μm의 구리(Cu) 박막을 준비하여 복합방열시트의 기재층으로 사용하였다.
(열확산층) 두께 25μm의 그래핀 시트를 준비하였다. 제조 방법은 아래와 같다.
수계 용매에 분산된 그래핀 산화물(GO) 현탁액을 바코팅(bar coating) 방법으로 기재에 코팅 후 건조시켜 GO 필름을 형성하였다. 상기 GO 필름을 탄화, 흑연화, 가교화시켜 그래핀 필름을 형성한다. 상기 그래핀 필름은 약 25μm의 두께로 형성되었다.
상기 그래핀 시트의 일면에 펨토초 레이저 장비를 이용하여 지름 10μm의 반원형 형상의 단면을 갖는 음각 패턴을 100μm의 일정한 간격으로 형성하였다. 반대면에도 동일한 방법으로 동일한 형상의 음각 패턴을 동일 간격으로 형성하되, 양면의 음각 패턴은 서로 마주보는 위치에 형성되지 않고, 지그재그로 형성되도록 하였다. 이렇게 하여 상기 그래핀 시트의 상하면에 모두 음각 패턴을 형성하였다.
도 1b는 상기 그래핀 시트의 양면에 음각 패턴이 형성된 복합방열시트의 실시 태양을 간략히 도시한 것이다.
도 1b를 참조하면, 양면의 음각 패턴은 서로 마주보고 있는 위치에 형성된 것이 아니라, 반대편 음각 패턴의 사이의 빈 공간에 위치하여 전체적으로 지그재그의 형상으로 위치하는 것을 확인할 수 있다.
상기 그래핀 시트의 음각 패턴이 형성된 하면에 폴리아미드이미드 수지(polyamideimide)로서 유리전이온도가 150℃이며, 점도 9,000cPs, 고형분 15%, 중량평균분자량이 70,000g/mol인 폴리아미드이미드(PAI) 코팅액을 도포하여 접착층을 형성하였다.
상기 구리 박막의 일면에 상기 그래핀 시트의 하면을 부착시킴으로써 열확산층을 형성하였다. 부착 후 상기 접착층의 두께는 5μm이었다.
(절연층) 폴리아미드이미드 수지(polyamideimide)로서 유리전이온도가 150℃이며, 점도 9,000cPs, 고형분 15%, 중량평균분자량이 70,000g/mol인 폴리아미드이미드(PAI) 코팅액을 상기 그래핀 시트의 상면에 도포하고, 오븐 내에서 130℃로 건조시켜 8μm의 두께로 PAI 절연층을 형성하여 상기 열확산층 상에 코팅 후 건조하여 절연층을 형성하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 2: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 그래핀 시트의 하면에 접착층을 형성하여 상기 구리 박막에 부착시킨 후, 상기 그래핀 시트의 상면에만 음각 패턴을 형성하는 방식으로 열확산층을 형성한 점을 달리 하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 3: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 음각 패턴의 크기를 지름 2μm의 반원형으로 조절한 것을 달리한 열확산층을 형성하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 4: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 음각 패턴의 크기를 지름 20μm의 반원형으로 조절한 것을 달리한 열확산층을 형성하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 5: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 그래핀 시트의 두께가 35μm, 절연층의 PAI 수지 코팅 두께를 20μm로 조절한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 6: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 절연층으로 PAI 수지를 코팅하는 대신에 두께 25μm의 PI 필름(SHUNXUAN, BH-25μm) 에 접착제(하나이화, HN-6693) 를 도포한 후 상기 열확산층에 부착시켜 절연층을 형성한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다. 이 때 상기 접착층의 두께는 5μm이었다.
실시예 7: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 상기 그래핀 시트에 지름 0.8mm의 원형 천공을 10mm 간격의 정사각형 격자 패턴으로 타공한 것을 사용한 점을 달리 하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 8: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 상기 그래핀 시트의 하면에 하나이화사의 HN-6693 감압 접착제(PSA)를 사용하여 바코팅 하여 접착층을 형성한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다.
실시예 9: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 제조하되, 상기 그래핀 시트에 음각 패턴을 형성하지 않고 구리 박막에 적층시킨 후, 도 2에 나타난 것과 같이 상기 그래핀 시트의 양 측면에 톱날 모양의 요철 패턴을 형성하였다. 요철 패턴은 실시예 1과 동일하게 펨토초 레이저 장비를 사용하여 형성하였으며, 그래핀 시트의 상하면에는 별도의 음각 패턴을 형성하지 않았다.
비교예 1: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 실시하되, 그래핀 시트에 음각 패턴을 형성하는 단계를 생략하고 평탄한 표면을 갖는 그래핀 시트를 열확산층으로 사용한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다.
비교예 2: 복합방열시트의 제조
실시예 1과 동일하게 실시하되, 그래핀 시트 대신에 흑연 시트(joinset, JGS-25)를 사용한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다.
비교예 3: 복합방열시트의 제조
비교예 2와 동일하게 실시하되, 흑연 시트에 음각 패턴을 형성하는 단계를 생략하고 평탄한 표면을 갖는 흑연 시트를 열확산층으로 사용한 점을 다르게 하여 복합방열시트를 제조하였다.
이상 실시예 및 비교예에서 제조한 복합방열시트의 각 구성별 세부 내용은 하기 표 1에 기재하였다.
구분 금속
기재층		 접착층
(5μm)		 열확산층 절연층
종류/
두께
(㎛)		 종류 천공유무 음각1)/
깊이(㎛)		 측면패턴유무 두께
(㎛)		 종류
(℃)		 두께2)
(㎛)
실시예 1 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/5 무 25 PAI 8
실시예 2 Cu/18 PAI 그래핀 × ○/5 무 25 PAI 8
실시예 3 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/1 무 25 PAI 8
실시예 4 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/10 무 25 PAI 8
실시예 5 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/5 무 35 PAI 20
실시예 6 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/5 무 25 PI필름
+
접착층		 303)
실시예 7 Cu/18 PAI 그래핀 ○ ○/25 무 25 PAI 8
실시예 8 Cu/18 PSA 그래핀 × ◎/5 무 25 PAI 8
실시예 9 Cu/18 PAI 그래핀 × ◎/5 유 25 PAI 8
비교예 1 Cu/18 PAI 그래핀 × ×/- 무 25 PAI 8
비교예 2 Cu/18 PAI 흑연 × ◎/5 무 25 PAI 8
비교예 3 Cu/18 PAI 흑연 × ×/- 무 25 PAI 8
1) 음각을 양면에 형성한 경우: ◎, 음각을 일면에 형성한 경우: ○, 음각이 없는 경우: ×
2) 절연층의 두께는 그래핀 또는 흑연층으로부터 절연층의 표면까지의 가장 가까운 수직거리를 의미한다
3) PI 필름 두께 + 접착층 두께
<실험예>
실험예 1: 열확산능 시험
실시예 및 비교예에 따라 제조된 복합방열시트를 각각 가로세로 10mm×10mm의 크기로 절단하고, 준비된 시료는 히팅블록(Heating Block) 위에 부착시키고 히팅블록의 온도를 80℃로 상승시킨다(Smart Phone 내 AP 칩 발열 온도 수준의 온도인 80℃로 상승시켜 평가 진행).
다음으로, 히팅블록을 박스(Box)에 밀폐시킨 후 10분간 안정화를 진행한 후, IR 카메라를 이용해 온도를 측정하여 복합시트의 가장 높은 온도(Th) 및 가장 낮은 온도(Tc) 부분을 측정하였고, 이들의 온도차를 구하여 복합시트의 열확산능을 측정하였다. 이 때, 두 온도의 차이 ΔT(=Th-Tc) 값이 작을수록 우수한 것을 나타낸다.
측정된 Th, Tc 및 ΔT 값을 하기 표 2에 나타내었다.
실험예 2: 박리강도 시험
실시예 및 비교예에 따라 제조한 복합방열시트를 JIS C 6741 규격에 따라 시편을 준비하여 열확산층 전체의 박리강도(Peel Strength)를 180˚ 필 테스트(180˚ Peel Test)로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
구분 박리강도
(gf/cm2)		 Th
(℃)		 Tc
(℃)		 △T(=Th-Tc)
(℃)
실시예 1 908 78.1 57.6 20.5
실시예 2 1,005 78.2 57.8 20.4
실시예 3 420 76.6 57.7 18.9
실시예 4 998 78.2 56.8 21.4
실시예 5 376 77.2 58.1 19.1
실시예 6 897 78.2 57.9 20.3
실시예 7 1,040 78.4 58.3 20.1
실시예 8 756 78.7 59.7 19.0
실시예 9 504 78.2 59.0 19.2
비교예 1 434 78.0 57.8 20.2
비교예 2 245 81.2 59.9 23.3
비교예 3 160 81.1 59.2 22.9
실험예 3: 가요성(유연성) 시험
반지름이 3mm인 원통형 만드렐을 사용한 만드렐 굴곡시험기를 이용하여 실시예 및 비교예에 따라 제조된 복합방열시트를 각각 상기 만드렐을 끼우고 180˚로 꺾었다 펴는 시험을 반복 시행하였다. 상기 복합방열시트에서 열확산층의 내부 박리 및 코팅 벗겨짐이 발생할 때까지 반복 시험하였으며, 상기와 같은 파단, 파손, 손상이 일어날 때까지 시행된 시험 횟수를 하기 표 3에 표시하였다.
구분 파단시
시험 횟수
실시예 1 3.4×105
실시예 2 3.1×105
실시예 3 2.7×105
실시예 4 3.6×105
실시예 5 2.7×105
실시예 6 1.7×105
실시예 7 3.5×105
실시예 8 2.4×105
실시예 9 2.0×105
비교예 1 1.9×105
비교예 2 1.7×105
비교예 3 1.5×105
상기 표 2 및 표 3을 참조하면, 비교예 1 및 3은 음각 패턴을 형성하는 단계를 생략하여 복합방열시트의 유연성이 실시예에 따른 복합방열시트에 비하여 크게 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 2 및 3은 그래핀 시트 대신에 종래의 기술과 같이 흑연 시트를 사용하여 열확산 성능이 그래핀 시트를 채택한 실시예의 복합방열시트보다 낮음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 그래핀 시트의 양면에 모두 음각 패턴을 형성한 실시예 1의 복합방열시트가 일면에만 음각 패턴이 형성된 실시예 2의 복합방열시트에 비하여 유연성이 더 좋은 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 실시예 3 및 4를 비교하면, 음각 패턴이 바람직한 범위보다 작은 실시예 3에 따른 복합방열시트는 유연성이 실시예 1에 비하여 부족하고, 음각 패턴의 크기가 지나치게 큰 실시예 4의 복합방열시트는 열확산 성능이 실시예 1에 비하여 부족하다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 실시예 5를 비교하면, 총 두께가 78μm로 바람직한 범위보다 큰 실시예 5의 복합방열시트는 실시예 1에 비하여 유연성이 낮으며, 소형화되는 모바일 기기 등에 적용하기 어려울 것임을 알 수 있었다.
실시예 1과 실시예 6을 비교하면, 절연층으로 PAI 수지를 코팅하는 대신에 PI 필름을 접착제로 부착시킨 실시예 6의 복합방열시트는 유연성이 실시예 1에 비하여 떨어지며, 기포가 형성되어 시인성 시험 결과가 나쁘다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 실시예 7을 비교하면, 실시예 7은 열확산층에 천공을 뚫은 결과, 열전도도가 높은 그래핀의 유효 면적이 감소하여 열확산 성능이 감소하였음을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 실시예 8 및 9를 비교하면, 실시예 8은 접착층에 PAI 수지 대신 감압 접착제를 사용한 결과, 단차 흡수성이 좋지 않아 박리 강도가 다소 낮은 것을 알 수 있으며, 실시예 9의 경우, 그래핀 시트 측면의 요철 패턴으로 인하여, 상하면 음각패턴 또는 측면 요철패턴 모두 형성되지 않은 비교예의 복합방열시트에 비하여 유연성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 다만, 상하면의 음각 패턴의 부재로 인하여 박리 강도는 실시예 1의 복합방열시트에 비하여 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
100: 복합방열시트
110: 금속기재층
120: 그래핀 시트층
121: 음각 패턴
130: 절연층
140: 접착층

Claims (18)

  1. 금속 기재층;
    상기 금속 기재층의 일면 상에 형성되고, 시트의 상하 유연성 및 박리강도를 증대시키기 위하여 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 음각 패턴을 가지는 그래핀 시트로 구성된 열확산층; 및
    상기 열확산층의 상면에 형성된 절연층;을 포함하고,
    상기 절연층은 PAI(Polyamideimide) 수지를 포함하는 PAI 코팅층이고, 상기 고분자 수지는 상기 열확산층의 음각 패턴 내부로 침투되어 있으며,
    상기 열확산층과 상기 절연층 사이에는 별도의 접착층이 존재하지 않고,
    하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트:
    [관계식 1]
    Figure 112021123007875-pat00012

    상기 관계식 1에서, d는 상기 음각 패턴의 깊이를 의미하고, D는 상기 열확산층의 두께를 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음각패턴은 별도의 천공을 형성하기 않기 위하여 상기 그래핀 시트의 상하면에 지그재그로 형성된 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음각 패턴은 삼각형, 사각형, 원형, 타원형 및 이들 형상의 일부가 절단된 형상 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 외부 표면에서 상기 열확산층의 음각 패턴 형상이 대응되는 영역의 표면 조도(Ra)가 1μm이하인 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복합방열시트 전체의 평균 두께는 25 내지 120μm인 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기재층과 상기 열확산층의 사이에 접착층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열확산층은 시트의 상하 유연성을 증대시키기 위하여 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 가지며,
    상기 요철 패턴은 상기 그래핀 시트의 측면에서 마주보는 양면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합방열시트.
  12. 삭제
  13. 제1항 내지 3항, 제7항 내지 제9항 및 제11항 중에서 선택된 어느 한 항에 따른 복합방열시트를 포함하는 모바일 기기.
  14. 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계;
    적층된 상기 열확산층의 상면에 음각 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 음각 패턴이 형성된 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 절연층은 PAI(Polyamideimide) 수지를 도포하여 형성하고, 상기 고분자 수지는 상기 열확산층의 음각 패턴 내부로 침투되어 있으며,
    제조된 복합방열시트는 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트 제조방법:
    [관계식 1]
    Figure 112021123007875-pat00015

    상기 관계식 1에서, d는 상기 음각 패턴의 깊이를 의미하고, D는 상기 열확산층의 두께를 의미한다.
  15. 그래핀 시트의 상면 및 하면에 음각 패턴을 형성하는 단계;
    상기 음각 패턴이 형성된 그래핀 시트를 금속 기재층의 일면 상에 적층하여 열확산층을 형성하는 단계; 및
    상기 열확산층의 상면에 절연층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 절연층은 PAI(Polyamideimide) 수지를 포함하는 PAI 코팅층이고, 상기 고분자 수지는 상기 열확산층의 음각 패턴 내부로 침투되어 있으며,
    제조된 복합방열시트는 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트 제조방법:
    [관계식 1]
    Figure 112021123007875-pat00014

    상기 관계식 1에서, d는 상기 음각 패턴의 깊이를 의미하고, D는 상기 열확산층의 두께를 의미한다.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 열확산층을 형성시킨 뒤, 상기 열확산층의 측면의 적어도 일부 영역에 요철 패턴을 형성시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트 제조방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 열확산층은 상기 그래핀 시트의 하면과 상기 금속 기재층의 일면 사이에 접착층을 형성하여 상기 접착층을 매개로 적층시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접착층은 PAI 수지를 도포하여 형성하는 것을 특징으로 하는 복합방열시트 제조방법.
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