KR20140097649A - Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet - Google Patents
Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140097649A KR20140097649A KR1020130009306A KR20130009306A KR20140097649A KR 20140097649 A KR20140097649 A KR 20140097649A KR 1020130009306 A KR1020130009306 A KR 1020130009306A KR 20130009306 A KR20130009306 A KR 20130009306A KR 20140097649 A KR20140097649 A KR 20140097649A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal foam
- graphene oxide
- pores
- graphite particles
- heat
- Prior art date
Links
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims abstract description 79
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
- C25D9/04—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/18—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by dipping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 방열시트 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a heat-radiating sheet, and more particularly, to a method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet.
고성능, 고기능화에 따른 각종 전자기기 부품들(반도체 패키지, LED 모듈 등)의 대용량화 및 고집적화와 같은 발달은 대량의 열 발생 문제를 초래하여 제품의 성능과 품질의 저하에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서, 이들 부품으로부터 발생하는 열을 효율적으로 제거하기 위한 방열장치는 제품의 성능 및 품질 저하를 방지하기 위해 필수적으로 채택되고 있는 실정이다.Development such as large capacity and high integration of various electronic device parts (semiconductor package, LED module, etc.) due to high performance and high performance have caused a great deal of heat generation problem, and thus have a great influence on the deterioration of product performance and quality. Therefore, a heat dissipating device for efficiently removing heat generated from these parts is indispensable in order to prevent deterioration in performance and quality of products.
종래 전자부품으로부터의 발열은 구리나 알루미늄 등의 열전도성이 좋은 금속 플레이트에 핀(fin)을 형성한 형태의 히트싱크(heat sink)를 제작하여 외부로 방열을 시키는 경우가 많았으나, 최근에는 경량화를 달성할 수 있으면서도 열전도율이 높은 다공질 메탈폼(porous metal foam)을 이용하여 방열소재를 제조하는 방법이 개시된 바 있다. Conventionally, in the case of generating heat from a conventional electronic component, a heat sink having a fin formed on a metal plate having good thermal conductivity, such as copper or aluminum, is often used to dissipate heat to the outside, A method of manufacturing a heat dissipation material by using a porous metal foam having a high thermal conductivity is disclosed.
그러나 상술한 다공질 메탈폼의 경우에는 종래 핀(fin) 형태의 히트싱크에 비하여 공기 접촉면이 넓어 보다 방열효과가 향상된다는 장점이 있으나, 강도 측면에서 다소 약점을 가지고 있으며 전자부품의 대용량화, 고집적화의 진전에 수반하는 발열량의 증대에 대응하기에는 여전히 충분하지 않으므로 다공질 메탈폼의 방열 효과를 증진시키기 위한 방안들이 모색되고 있는 실정이다.However, in the case of the above-described porous metal foam, there is an advantage that the heat radiation effect is improved by widening the air contact surface compared to the conventional fin type heat sink. However, the porous metal foam has some weakness in terms of strength, It is still not sufficient to cope with an increase in the calorific value accompanied with the increase in the amount of heat generated by the porous metal foams. Therefore, attempts have been made to improve the heat radiation effect of the porous metal foams.
본 발명의 실시예들은 강도 및 방열 특성이 향상된 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet having improved strength and heat radiation characteristics.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수개의 기공을 구비하는 다공질의 메탈폼의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 코팅하는 1단계; 및 상기 기공의 적어도 일부에 팽창가능한 그래파이트 입자를 삽입시키는 2단계를 포함하는 메탈폼-그래파이트 방열시트가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: 1) coating functionalized graphene oxide or reduced graphene oxide on a surface of a porous metal foam having a plurality of pores; And a step of inserting expandable graphite particles into at least a part of the pores of the metal foam-graphite heat-radiating sheet.
이 때, 상기 1단계에서의 코팅은 전해 흡착 공정 또는 무전해 침지 공정을 이용하여 수행될 수 있다. At this time, the coating in
또한, 상기 1단계에서 상기 메탈폼의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드가 코팅되는 경우에, 상기 그래핀 옥사이드를 환원시켜 전기 전도도를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, in the case where functionalized graphene oxide is coated on the surface of the metal foam in the
또한, 상기 2단계 이후에, 상기 메탈폼을 프레싱하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, after the second step, the step of pressing the metal foam may further include the step of pressing the metal foam.
또한, 상기 2단계 이후에, 상기 그래파이트 입자가 상기 기공 내에 삽입된 상기 메탈폼을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, after the second step, the graphite particles may further include heat-treating the metal foam inserted in the pores.
이 때, 상기 메탈폼은 구리, 니켈, 은, 백금, 철, 스테인리스강 및 티타늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.At this time, the metal foam may be formed of at least one material selected from copper, nickel, silver, platinum, iron, stainless steel, and titanium, or an alloy thereof.
본 발명의 실시예들은 메탈폼의 기공 내부에 그래파이트 입자를 삽입함으로써 방열시트의 강도 및 방열 특성을 향상시킬 수 있다. Embodiments of the present invention can improve the strength and heat dissipation properties of the heat-radiating sheet by inserting the graphite particles into the pores of the metal foam.
또한, 메탈폼의 표면에 그래핀을 형성함으로써(그래핀 옥사이드 코팅 후 환원) 방열시트의 강도 및 방열 특성을 보다 향상시킬 수 있다. Further, by forming graphene on the surface of the metal foam (reduction after coating with graphene oxide), the strength and heat radiation characteristics of the heat-radiating sheet can be further improved.
또한, 메탈폼의 기공 내부에 팽창가능한 그래파이트 입자를 삽입하고 프레싱 공정 및 열처리 공정을 통해 상기 그래파이트 입자를 팽창시켜 상기 기공 내부에 밀착시킴으로써 그래파이트의 높은 열전도율을 효과적으로 활용 가능하다.In addition, by expanding the graphite particles into the pores of the metal foam, expanding the graphite particles through a pressing process and a heat treatment process, and bringing the graphite particles into close contact with the pores, the high thermal conductivity of the graphite can be effectively utilized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방밥의 1단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법의 2단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 메탈폼의 기공에 그래파이트 입자를 삽입하는 다양한 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법의 후처리 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a first step of a process for manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing two steps of a method for manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates various embodiments for inserting graphite particles into pores of a metal foam.
FIGS. 4 and 5 are views schematically showing a post-treatment process of a method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법은 복수개의 기공을 구비하는 다공질의 메탈폼의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 코팅하는 1단계와, 상기 기공의 적어도 일부에 팽창가능한 그래파이트 입자를 삽입시키는 2단계를 포함한다. The method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention includes a step of coating functionalized graphene oxide or reduced graphene oxide on the surface of a porous metal foam having a plurality of pores, And inserting the expandable graphite particles into at least a part thereof.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(1) 1단계(1)
1단계는 복수개의 기공을 구비하는 다공질의 메탈폼의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드(grapheme oxide) 또는 환원 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)를 코팅하는 단계이다.
관련하여, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법의 1단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing one step of a method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 메탈폼-그래파이트 방열시트(100, 이하에서는 방열시트로 칭하기로 함)를 제조하기 위하여 우선, 복수개의 기공(110a)을 구비하는 다공질의 메탈폼(110)의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 코팅한다.Referring to FIG. 1, in order to manufacture a metal foam-graphite heat-radiating sheet 100 (hereinafter referred to as a heat-radiating sheet), a
여기에서 다공질의 메탈폼(110)은 금속으로 이루어진 것으로, 내부에 수많은 기포를 갖는 다공질(porous) 기재를 의미한다. 상기 금속의 예로는 구리, 니켈, 은, 백금, 철, 스테인리스강 및 티타늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 또는 이들의 합금 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the
메탈폼(110)에 형성되어 있는 기공(110a)은 닫혀있느냐 열려있느냐에 따라 개포형 타입(open cell type)과 폐포형 타입(closed cell type)으로 구분될 수 있다. 특히, 전자의 경우에는 메탈폼(110) 내부의 기공(110a)들이 서로 연결된 형태를 가지고 있어 기체 또는 유체의 통과가 보다 용이하다는 특성이 있다. 본 발명의 실시예들에서 메탈폼(110)은 상기 개포형 타입 및 폐포형 타입 모두를 포함하는 개념임을 밝혀둔다.The
메탈폼(110)의 크기는 한정되지 않으며, 형상 역시 특정 형상으로 한정되는 것은 아니다. 도 1에서는 메탈폼(110)의 형태를 시트 형상으로 도시하였음을 밝혀둔다. 이러한 메탈폼(110)은 상용화된 것을 사용하는 것이 가능하다. The size of the
한편, 기공(110a)의 크기는 한정되지 않으며, 예를 들면 400㎛ 내지 600㎛ 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 메탈폼(110)에 형성되어 있는 기공(110a)들의 크기는 균일하지 않을 수 있으며, 다양한 크기를 갖는 기공(110a)들이 형성되어 있을 수 있다. On the other hand, the size of the
상술한 메탈폼(110)의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 코팅하게 되는데, 여기에서 메탈폼(110)의 "표면"이란 메탈폼(110)의 각 면과, 메탈폼(110)의 기공(110a) 내부 표면까지도 포함하는 의미로 사용되었음을 밝혀둔다.The surface of the
기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 메탈폼의 표면에 코팅하는 방법은 전해 흡착 공정 또는 무전해 침지 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 관련하여, 도 1에서는 전해 흡착 공정을 이용하여 기능화된 그래핀 옥사이드를 메탈폼(110)의 표면에 코팅하는 모습을 도시하였음을 밝혀둔다.The method of coating functionalized graphene oxide or reduced graphene oxide on the surface of the metal foam can be carried out using an electrolytic adsorption process or an electroless immersion process. In FIG. 1, graphene oxide functionalized by an electroabsorption process is coated on the surface of the
여기에서 "기능화된 그래핀 옥사이드"란 그래핀 옥사이드의 가장자리와 면에 금속산화물 등의 금속 성질을 갖는 물질들을 붙임으로써 그래핀 옥사이드가 전해액(130)에 분산될 수 있도록 기능을 부여한 것을 의미한다. 예컨데, 그래핀 옥사이드는 천연 흑연을 강산으로 산화 처리함으로써 얻어질 수 있으며, 상기 그래핀 옥사이드는 가장자리와 면에 에폭시기, 수산기, 카르보닐기, 카르복실산기 등의 여러가지 산소 기능기들을 가지게 되어 극성 용매 등에 용이하게 분산될 수 있다. 또한, 상기 산소 기능기들로 인하여 금속산화물 등의 다른 물질들을 붙여 기능화가 가능하다.Herein, "functionalized graphene oxide" means that graphene oxide is imparted with a function to disperse graphene oxide in the
또한, 여기에서 "환원 그래핀 옥사이드"란 그래핀 옥사이드를 환원시킨 물질을 의미한다. 환원 그래핀 옥사이드는 그래핀과 유사한 특성을 가지고 있으며 그래핀 옥사이드의 산소 기능기들을 구비한 채로 전기전도성이 부여된다는 특징이 있다.Herein, "reduced graphene oxide" means a material in which graphene oxide is reduced. Reduced graphene oxide has characteristics similar to graphene and is characterized by being imparted with electrical conductivity with oxygen functional groups of graphene oxide.
도 1에 도시된 바와 같이, 메탈폼(110)을 양극에 연결하고 상대전극(30)을 음극에 연결한 채로 전해액(130)에 침지시킨다. 전해액(130) 내에는 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드가 분산되어 있다. 다음으로, 양 전극에 전압을 가하면 전해액(130)에 분산되어 있는 상기 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드가 메탈폼(110)의 표면에 코팅될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
한편, 도 1에 도시되지는 않았으나, 무전해 침지 공정을 이용하여 메탈폼(110)의 표면에 그래핀 옥사이드를 코팅하는 방법에 대하여 간략히 설명하면, 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드가 분산되어 있는 분산액을 준비하고, 상기 분산액에 메탈폼(110)을 침지시킨 후에 인출하여 건조시킴으로써 마찬가지로 기능화된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드를 메탈폼(110)의 표면에 코팅할 수 있다. 이 때, 메탈폼(110)은 상기 그래핀 옥사이드 분산액에 침지되기 전에 표면처리 공정을 거쳐 표면에 친수성을 부여하는 공정을 추가적으로 거칠 수 있다.Although not shown in FIG. 1, a brief description will be given of a method of coating graphene oxide on the surface of the
한편, 메탈폼(110)의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드가 코팅되는 경우라면, 상기 그래핀 옥사이드를 환원시켜 전기 전도도를 부여하는 단계가 추가적으로 더 포함될 수 있다. 이는 그래핀 옥사이드를 환원시킬 때 그래핀과 유사한 특성이 발현되기 때문이다.If functionalized graphene oxide is coated on the surface of the
상기와 같이 메탈폼(110)의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드를 코팅한 다음에 상기 그래핀 옥사이드를 환원시키거나, 메탈폼(110)의 표면에 환원 그래핀 옥사이드를 코팅시키게 되면 메탈폼(110)의 표면에는 그래핀(grapheme)과 유사한 특성이 부여된다. When functionalized graphene oxide is coated on the surface of the
그래핀(Graphene)은 강철보다 강한 강도를 가지고 있을 뿐만 아니라, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다도 높은 열전도성을 가지는 소재로 알려져 있다. 따라서, 메탈폼(110)의 표면에 환원된 그래핀 옥사이드를 형성하는 경우에는 방열시트(100)의 강도 및 방열특성을 크게 향상시킬 수 있다(이상 1단계).Graphene is known to have higher strength than steel, but also higher thermal conductivity than diamonds with the highest thermal conductivity. Accordingly, when reducing graphene oxide is formed on the surface of the
(2) 2단계(2) Step 2
2단계는 메탈폼(110, 도 1 참조)의 기공의 적어도 일부에 팽창가능한 그래파이트 입자를 삽입시키는 단계이다.Step 2 is a step of inserting expandable graphite particles into at least a part of the pores of the metal foam 110 (see FIG. 1).
관련하여, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법에서 2단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 한편, 도 2에서는 메탈폼(110) 표면에 코팅된 그래핀(기능화된 그래핀 옥사이드, 환원 그래핀 옥사이드)을 도시하지 않았음을 밝혀둔다.2 is a view schematically showing two steps in a method of manufacturing a metal foam-graphite heat-radiating sheet according to an embodiment of the present invention. On the other hand, FIG. 2 does not show graphene (functionalized graphene oxide, reduced graphene oxide) coated on the surface of the
그래파이트 입자(120)는 기공(110a)에 삽입되는 것으로, 이 때, 그래파이트 입자(120)가 메탈폼(110)에 존재하는 기공(110a)에 삽입된다고 함은, 그래파이트 입자(130)가 기공(110a) 모두에 각각 삽입되는 경우뿐만 아니라 기공(110a)들 중 적어도 일부에 삽입되는 경우도 포함한다. The
한편, 그래파이트 입자(120)는 팽창가능한(expandable) 그래파이트 입자이다. 상기 팽창가능한 그래파이트 입자는 그래파이트 분말을 화학 처리한 후에 압축 성형한 것으로, 열에 의해 팽창될 수 있다. 이러한 팽창가능한 그래파이트 입자는 상용화된 것을 사용하는 것이 가능하다. On the other hand, the
그래파이트 입자(120)가 팽창가능한 그래파이트 입자인 경우에는 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)가 삽입된 후에 열처리를 통하여 그래파이트 입자(120)를 팽창시킴으로써 메탈폼(110)의 기공(110a) 내부에 그래파이트 입자(120)를 밀착하여 위치시킬 수 있다. When the
그래파이트 입자(120)는 열전도율이 구리나 알루미늄에 비해 2배 이상 높은 것으로 알려져 있으며, 또한 금속에 비해 상대적으로 경량이므로 메탈폼(110) 내부에 그래파이트 입자(120)를 삽입하는 경우에는 방열시트(100)의 경량화를 달성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방열 특성 역시 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Since the
그래파이트 입자(120)의 크기는 메탈폼(110)의 기공(110a) 내부에 삽입될 수 있는 크기면 되고, 특정 크기로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상용화된 그래파이트 입자를 볼 밀링(ball milling), 압축 성형, 열처리 등의 방법을 이용하여 삽입하고자 하는 메탈폼 기공 크기에 맞춰 가공하는 것이 가능하다. 즉, 팽창가능한 그래파이트 입자(120)를 메탈폼(110)의 기공(110a)에 삽입하기 전에 기공(110a) 사이즈에 맞추어 팽창가능한 그래파이트 입자(120)를 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The size of the
한편, 그래파이트 입자(120)를 메탈폼(110)의 기공(110a)에 삽입하는 방법은 다양할 수 있다.Meanwhile, the method of inserting the
관련하여, 도 3에서는 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)를 삽입하는 다양한 실시예를 개략적으로 도시하였다. 3, various embodiments for inserting the
도 3을 참조하면, 첫째, 그래파이트 입자가 함유된 용액(s)이 담긴 수조(10)안에 메탈폼(110)을 넣은 후에, 열처리하여 상기 용액(s)을 증발시킴으로써 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)를 삽입할 수 있다(도 2a).Referring to FIG. 3, first, a
둘째, 그래파이트 입자가 함유된 용액(s)이 담긴 수조(10)안에 메탈폼(110)을 넣었다 뺌으로써(디핑, dipping), 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)를 삽입할 수 있다(도 2b).Secondly, by dipping the
셋째, 그래파이트 입자가 함유된 용액(s)이 담긴 수조(10)안에 메탈폼(110)을 넣은 후에, 흡출기(13, aspirator)를 이용하여 상기 용액(s)을 다른 용기(12)로 흡출시킴으로써 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)를 삽입할 수 있다. 이 때, 메탈폼(110)의 하부에 여과지(11)를 배치하는 것이 가능하다(도 2c).Thirdly, after the
넷째, 그래파이트 입자가 함유된 용액(s)을 스프레이건(20)을 사용하여 메탈폼(110)의 표면으로 분사시킴으로써(스프레이 공정), 메탈폼(110)의 기공(110a)에 그래파이트 입자(120)를 삽입할 수 있다(도 2d).Fourthly, the solution (s) containing the graphite particles is injected into the
상기 열거한 방법은 예시한 것으로, 그 이외에도 팽창가능한 그래파이트 입자(120)를 메탈폼(110)에 삽입하는 방법은 다양할 수 있다(이상 2단계).The methods listed above are exemplified, and the method of inserting the
(3) 후속 공정들(3) Subsequent processes
도 4 및 도 5는 상기에서 설명한 제조단계 이후의 후처리 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 메탈폼(110)은 표면에 그래핀이 형성되어 있으나(환원된 그래핀 옥사이드), 이를 도시하지는 않았음을 밝혀둔다. FIGS. 4 and 5 are views schematically showing post-processing steps after the above-described manufacturing steps. It is noted that the
도 4 및 도 5을 참조하면, 상기에서 설명한 제조단계 이후에 그래파이트 입자(120)가 기공(110a) 내에 삽입된 메탈폼(110)을 프레싱하는 단계(이하, 프레싱 단계)와, 메탈폼(110)을 열처리하는 단계(이하, 열처리 단계)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 프레싱 단계와 열처리 단계는 시계열적인 단계가 아님을 밝혀둔다. 즉, 그래파이트 입자(120)가 삽입된 메탈폼(110)을 프레싱 단계를 거치고 열처리 단계를 거치는 것이 가능하고, 반대로 열처리 단계를 거치고 프레싱 단계를 거치는 것이 가능하다. 4 and 5, a step (hereinafter referred to as a pressing step) of pressing the
상기 프레싱 단계는 도 4에 도시된 바와 같이 프레스기(P) 사이에 메탈폼(110)을 배치하고, 메탈폼(110)의 상부 및 하부에서 압착함으로써 이루어질 수 있다. 상기 프레싱 단계를 통하여 메탈폼(110)이 보다 치밀해 질 수 있다. 프레싱 압력 및 시간은 특정되지 않으며, 예를 들면, 상기 프레싱 단계는 2000rpm의 프레스 압력으로 1분동안 수행될 수 있다. The pressing may be performed by disposing a
상기 열처리 단계는 도 5에 도시된 바와 같이 메탈폼(110)을 열처리함으로써 이루어질 수 있다. 상기 열처리 단계를 통하여 메탈폼(110)에 삽입되어 있는 팽창가능한 그래파이트 입자(120)가 팽창하여 기공(110a)내에 밀착하여 위치될 수 있다. 상기 열처리는 마이크로웨이브 오븐(microwave oven) 등을 통해서 이루어질 수 있으며, 열처리 온도는 특정 온도로 한정되지 않고 예를 들면 900℃ 내지 1000℃의 온도에서 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed by heat-treating the
이와 같은, 프레싱 단계 및 열처리 단계의 후처리 공정을 거친 후에는 상기 그래파이트 입자가 팽창되어 상기 기공 내부에 밀착될 수 있으므로 그래파이트의 높은 열전도율을 효과적으로 활용 가능하며, 상술한 공정등을 거쳐 메탈폼-그래파이트 방열시트가 제조될 수 있다. After the post-treatment step of the pressing step and the heat treatment step, the graphite particles can be expanded and adhered to the inside of the pores. Thus, the high thermal conductivity of the graphite can be effectively utilized, and the metal foam- A heat-radiating sheet can be manufactured.
상기와 같은 방법으로 제조되는 메탈폼-그래파이트 방열시트는 각종 전자기기(예를 들면, 반도체 패키지, LED 모듈, IGBT(insulated gate bi-polar transitor) 모듈 등)에 방열소재로 활용될 수 있으며, 종래 전자기기에서 채용되던 방열판(방열시트)을 대체하여 사용되는 것이 가능하다. The metal foam-graphite heat-radiating sheet manufactured by the above method can be utilized as a heat-dissipating material for various electronic devices (for example, a semiconductor package, an LED module, an insulated gate bi-polar transistor (IGBT) It is possible to replace the heat radiating plate (heat radiating sheet) used in electronic equipment.
이하, 본 발명의 시험예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 하기 시험예가 본 발명을 한정하지 않음은 자명하다. Hereinafter, a test example of the present invention will be described. However, it is apparent that the following test examples do not limit the present invention.
시험예Test Example
구리 메탈폼(비교예 1), 그래핀이 형성된 구리 메탈폼(비교예 2), 및 그래파이트 입자가 내부에 삽입되고 그래핀이 형성된 구리 메탈폼(실시예)의 열확산율 및 열전도도를 측정하였다. The thermal diffusivity and thermal conductivity of the copper metal foams (Comparative Example 1), copper metal foams formed with graphene (Comparative Example 2), and copper metal foams (examples) in which graphite particles were inserted and graphenes were formed were measured .
비열(Cp)은 DSC(differential scanning calorimetry) 장비를 이용하여 측정되었으며, 열확산율 및 열전도도는 LFA(laser flash analysis) 장비를 이용하여 측정되었다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 정리하였다.The specific heat (Cp) was measured using differential scanning calorimetry (DSC) equipment, and the thermal diffusivity and thermal conductivity were measured using LFA (laser flash analysis) equipment. The measurement results are summarized in Table 1 below.
(Cu foam)Comparative Example 1
(Cu foam)
(grapheme/Cu foam)Comparative Example 2
(grapheme / Cu foam)
(graphite/grapheme/Cu foam)Example
(graphite / grapheme / Cu foam)
상기 [표 1]을 참조하면, 실시예에 해당하는 방열시트의 열확산율 및 열전도도가 비교예 1,2에 비하여 매우 크다는 것을 확인할 수 있는 바, 본 발명의 실시예에 따른 방열시트의 방열효과가 크게 향상되었음을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the thermal diffusivity and thermal conductivity of the heat-radiating sheet according to the embodiments are very large as compared with those of Comparative Examples 1 and 2. As a result, Is greatly improved.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 메탈폼의 기공 내부에 그래파이트 입자를 삽입함으로써 방열시트의 강도 및 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 메탈폼의 표면에 그래핀을 형성함으로써 방열시트의 강도 및 방열 특성을 보다 향상시킬 수 있다. As described above, the embodiments of the present invention can enhance the strength and heat radiation characteristics of the heat-radiating sheet by inserting the graphite particles into the pores of the metal foam. Further, by forming the graphene on the surface of the metal foam, the strength and heat dissipation characteristics of the heat radiation sheet can be further improved.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
10: 수조 11: 여과지
12: 다른 용기 13: 흡출기
20: 스프레이건 s: 그래파이트 입자 함유 용액
30: 상대전극
100: 메탈폼-그래파이트 방열시트
110: 메탈폼 110a: 기공
120: 그래파이트 입자 130: 전해액10: water tank 11: filter paper
12: another vessel 13:
20: spray gun s: graphite particle-containing solution
30: counter electrode
100: Metal foam-graphite heat-radiating sheet
110:
120: graphite particles 130: electrolyte
Claims (6)
상기 기공의 적어도 일부에 팽창가능한 그래파이트 입자를 삽입시키는 2단계를 포함하는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.A step of coating functionalized graphene oxide or reduced graphene oxide on the surface of a porous metal foam having a plurality of pores; And
And inserting expandable graphite particles into at least a part of the pores.
상기 1단계에서의 코팅은 전해 흡착 공정 또는 무전해 침지 공정을 이용하여 수행되는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the coating in the first step is carried out using an electrolytic adsorption process or an electroless immersion process.
상기 1단계에서 상기 메탈폼의 표면에 기능화된 그래핀 옥사이드가 코팅되는 경우에, 상기 그래핀 옥사이드를 환원시켜 전기 전도도를 부여하는 단계를 더 포함하는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.The method according to claim 1 or 2,
The method of claim 1, further comprising reducing the graphene oxide to provide electrical conductivity when the functionalized graphene oxide is coated on the surface of the metal foam.
상기 2단계 이후에,
상기 메탈폼을 프레싱하는 단계를 더 포함하는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
After the second step,
Further comprising the step of pressing the metal foam.
상기 2단계 이후에,
상기 그래파이트 입자가 상기 기공 내에 삽입된 상기 메탈폼을 열처리하는 단계를 더 포함하는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.The method according to claim 1 or 3,
After the second step,
And heat treating the metal foam having the graphite particles inserted in the pores.
상기 메탈폼은 구리, 니켈, 은, 백금, 철, 스테인리스강 및 티타늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 또는 이들의 합금으로 형성되는 메탈폼-그래파이트 방열시트 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal foam is formed of at least one material selected from copper, nickel, silver, platinum, iron, stainless steel, and titanium or an alloy thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130009306A KR101427762B1 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130009306A KR101427762B1 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140097649A true KR20140097649A (en) | 2014-08-07 |
| KR101427762B1 KR101427762B1 (en) | 2014-08-13 |
Family
ID=51744796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130009306A KR101427762B1 (en) | 2013-01-28 | 2013-01-28 | Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101427762B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105215353A (en) * | 2015-11-09 | 2016-01-06 | 山东大学 | A kind of Metal/grapheme composite and preparation method thereof |
| CN106245072A (en) * | 2016-08-25 | 2016-12-21 | 山东清大银光金属海绵新材料有限责任公司 | The preparation method of the sponge structure type copper selenium alloy of the double gradient of porosity/composition |
| US20180230593A1 (en) * | 2015-11-20 | 2018-08-16 | Fourté International,, Sdn. Bhd. | High conductivity graphene-metal composite and methods of manufacture |
| KR20180136247A (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-24 | 서울대학교산학협력단 | Method for Manufacturing Graphene Oxide-Metal Structure for Heat Dissipation Material |
| US20190169741A1 (en) * | 2015-11-20 | 2019-06-06 | Fourté International, Sdn. Bhd. | Thin metal coating methods for high conductivity graphane-metal composites and methods of manufacture |
| KR20200076565A (en) * | 2018-12-19 | 2020-06-29 | 베스트그래핀(주) | Compositer sheet for shielding electromagnetic and radiating heat including graphene sheet |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104291324A (en) * | 2014-09-09 | 2015-01-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | Preparation method of graphene foams |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3010975B2 (en) * | 1993-03-01 | 2000-02-21 | 株式会社デンソー | Manufacturing method of sliding member |
| KR20070079891A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-08 | 김경일 | Radiator sheet |
| KR101635835B1 (en) * | 2009-08-11 | 2016-07-05 | 한국세라믹기술원 | Coating method with colloidal graphine oxides |
| KR101253306B1 (en) * | 2010-12-29 | 2013-04-12 | 경상대학교산학협력단 | Heat-dissipating device and method for manufacturing the device |
-
2013
- 2013-01-28 KR KR1020130009306A patent/KR101427762B1/en active IP Right Grant
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105215353A (en) * | 2015-11-09 | 2016-01-06 | 山东大学 | A kind of Metal/grapheme composite and preparation method thereof |
| US20180230593A1 (en) * | 2015-11-20 | 2018-08-16 | Fourté International,, Sdn. Bhd. | High conductivity graphene-metal composite and methods of manufacture |
| US20190169741A1 (en) * | 2015-11-20 | 2019-06-06 | Fourté International, Sdn. Bhd. | Thin metal coating methods for high conductivity graphane-metal composites and methods of manufacture |
| US10858734B2 (en) * | 2015-11-20 | 2020-12-08 | Fourté International, Sdn. Bhd | High conductivity graphene-metal composite and methods of manufacture |
| US10865474B2 (en) * | 2015-11-20 | 2020-12-15 | Fourté International, Sdn. Bhd | Thin metal coating methods for high conductivity graphane-metal composites and methods of manufacture |
| CN106245072A (en) * | 2016-08-25 | 2016-12-21 | 山东清大银光金属海绵新材料有限责任公司 | The preparation method of the sponge structure type copper selenium alloy of the double gradient of porosity/composition |
| KR20180136247A (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-24 | 서울대학교산학협력단 | Method for Manufacturing Graphene Oxide-Metal Structure for Heat Dissipation Material |
| KR20200076565A (en) * | 2018-12-19 | 2020-06-29 | 베스트그래핀(주) | Compositer sheet for shielding electromagnetic and radiating heat including graphene sheet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101427762B1 (en) | 2014-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101427762B1 (en) | Method of producing metal foam-graphite heat radiation sheet | |
| Zhang et al. | Nitrogen‐superdoped 3D graphene networks for high‐performance supercapacitors | |
| JP7018440B2 (en) | Electronic components with electromagnetic shields and their manufacturing methods | |
| EP2865729B1 (en) | Heat-dissipating film, and its production method | |
| US20140116661A1 (en) | Thermal Pad, Method for Fabricating Thermal Pad, Heat Dissipating Apparatus and Electronic Device | |
| US11884796B2 (en) | Plate-like composite material containing polytetrafluoroethylene and filler | |
| CN108823615A (en) | High heat conducting nano copper-graphite film composite material preparation method | |
| JP2006298718A (en) | Expanded graphite sheet and method for manufacturing the same | |
| KR101388144B1 (en) | Metal foam-graphite heat radiation sheet and method the same | |
| CN103922324A (en) | Preparation method of graphite film with high heat conductivity | |
| TW201802167A (en) | Insulating resin material, metal-layer-attached insulating resin material using same, and wiring substrate | |
| WO2015118858A1 (en) | Method for producing thermally conductive sheet, and thermally conductive sheet | |
| CN110804269A (en) | Heat-conducting and electric-conducting film based on liquid metal and preparation method and application thereof | |
| CN104206028A (en) | Fluorine resin substrate | |
| JP6562196B2 (en) | Copper fine particle sintered body and method for producing conductive substrate | |
| JP2017011142A (en) | Ceramic electronic component | |
| JP2012174374A (en) | Method for producing conductive coating film and conductive coating film | |
| KR101797671B1 (en) | Manufacturing method of Ag-carbon nanocomposite for heat dissipation, and Ag-carbon nanocomposite obtained thereof, and uses thereof | |
| KR101473708B1 (en) | Method of manufacturing heat sink plate having excellent thermal conductivity in thickness direction and heat sink plate manufactured by the same | |
| JP2012124434A (en) | Porous resin sheet for piezoelectric, pyroelectric element and method for manufacturing the same | |
| TWI593728B (en) | Antioxidation conductive copper glue and preparation method thereof | |
| JP5350564B1 (en) | Solid electrolytic capacitor | |
| TWI491346B (en) | Heat sink and manufacturing method thereof | |
| CN112696954A (en) | Preparation method of absorption core of heat dissipation element and heat dissipation element | |
| CN113979428A (en) | Preparation method of heat-conducting wave-absorbing composite film and heat-conducting wave-absorbing composite film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180903 Year of fee payment: 5 |