KR20140143111A - 방열시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열기능을 구비하는 제1 시트의 가장자리에 배열되는 별도의 시트를 마련할 수 있어 기존 방열시트의 가장자리 마감에 따른 문제점 즉, 층간분리 내지 파티클들이 유출되어 이에 방열성능 저하 및 방열시트의 상하면에 추가적 필름 부착이 수월하지 않다는 등의 문제점을 해결하고자 한 것을 기술적 특징으로 하는 것으로,
방열기능을 구비하는 제1 시트와, 상기 제1 시트의 상면과 하면에 구비되는 것으로 절연성을 가진 제2 및 제3 시트와, 그리고 상기 제2 및 제3 시트 사이에 위치하는 것으로, 제1 시트의 가장자리를 따라 위치하여 제1 시트의 측부를 봉하는 제4 시트를 포함하여 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

방열시트{THE HEAT RADIATING SHEET}

본 발명은 방열시트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존 방열시트의 가장자리(Edge)의 마감처리에 따른 문제점을 해결하고자 하기 위한 목적으로 고안된 것으로 자동화 공정을 통해 방열기능을 구비하는 제1 시트의 가장자리에 배열되는 별도의 시트를 마련할 수 있어 기존 기술(US6,982,874) 방열시트의 가장자리 마감에 따른 문제점 즉, 층간분리 내지 파티클들이 유출되거나 에어갭(공기층)이 생성되어 방열성능 저하 및 방열시트의 상하면에 추가적 필름 부착이 수월하지 않거나 방열시트를 피착면에 부착할 때 가장자리 부분의 두께 편차와 절연성시트의 반발력으로 인한 점착력 저하 내지 점착 상태가 유지되지 못하는 등의 문제점을 해결하고자 한 것을 기술적 특징으로 하는 방열시트에 관한 것이다.

소형컴퓨터가 내장된 스마트폰이 대세이며, 스마트폰 발열이 많은 문제가 되고 있다. 이는 과거 휴대폰 전화기에서는 그다지 큰 문제는 되지 않았지만, 요즘 핸드폰이 스마트폰으로 대부분 교체되면서 스마트폰 발열이 이슈가 되고 있다.

예를 들어, 스마트폰을 통해 블로그나, 카페, 트위트, 페이스북 등을 보면, 계란후라이, 치즈를 가지고 하는 비교 테스트하는 등의 용량이 많거나 상당 시간이 소요되는 이미지나 동영상이 많이 나오며, 이러한 이미지나 동영상을 스마트폰을 통해 보게 되면 실제로 전자장치의 내부온도가 45도씨이상 올라가기도 한다.

상기와 같이 스마트폰의 발열문제점을 해결하는 방법으로 쿨링패드가 개발되었고, 이 패드를 스마트폰 배면에 부착하면 발열문제를 해결할 수 있으나, 그 효과를 장기간 가져갈 수 없는 문제점이 있다.

그리고 이러한 전자장치의 발열문제는 비단 스마트폰만의 문제가 아니고 모든 전자장치에서 문제되는 것으로, 최근 핫이슈로 급부상하고 있다.

한편, 두께방향에 비해서 면방향의 열전도율이 큰 열이방성을 가지는 시트는 열원(熱源)으로부터의 열을 다른 장소로 이동시키기 위한 부재로서 사용되고 있고, 그 면방향의 열전도율이 커질수록 열의 이동을 빠르게 할 수 있으므로 면방향의 열전도율이 큰 재료가 개발되고 있다.

그리고 면방향의 열전도율이 좋은 재료가 팽창흑연시트이고,

이러한 팽창흑연시트는 특허 제10-0840532호, 특허 제10-0628031호 등이 대한민국 특허청에 등록된 바 있으며, 방열시트의 주시트층으로 이용되고 있다.

이러한 팽창흑연시트가 방열시트로 이용되기 위해서는 팽창흑연시트(100)의 상하로 절연성시트(200, 300)가 부착되어야 하는데, 도 1에서는 절연성시트를 부착한 기존 방열시트의 구조가 도시되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 팽창흑연시트(100)는 방열시트로 사용되는 경우 외부로 팽창흑연시트 자체는 노출되지 않아야 한다. 따라서 절연성시트(200, 300)에 비해 작은 크기로 준비되고, 이러한 팽창흑연시트의 상하로 절연성시트가 배열되게 되면 절연 성시트끼리 가장자리부위가 맞닿게 되는데, 이를 봉합함으로써 방열시트가 제작된다.

그러나 상기와 같은 구조의 경우, 절연성시트 가장자리의 접합부위는 다른 부위에 비해 팽창흑연시트의 두께만큼 높이가 낮아진 상태에서 접합되기에 최종 완성된 방열시트의 상면과 하면에는 가장자리 쪽으로 낮아지는 굴곡이 형성된다.

그리고 상기 방열시트의 상면 내지 하면에는 보호필름 또는 접착성필름을 부가하게 되는데, 상기한 굴곡에 의해서 추가적인 필름들을 부착하기가 어렵다는 제조상의 문제가 발생한다.

뿐만 아니라 팽창흑연시트의 상하로 절연성시트가 위치하여 가장자리에서 절연성시트끼리의 봉합이 이루어지기에 봉합이 이루어진 부분과 팽창흑연시트 측부 사이에는 공간(S)이 형성되기 마련이고, 이러한 공간이 생기게 되면 열반복(Heat cycle)에 의해 방열성능이 저하된다는 문제점이 발생된다.

물론, 커팅되는 상태에 따라서는 상하로 위치된 절연성 시트(200, 300)가 팽창흑연시트의 외곽으로 형성되지 않을 수 있어 측면으로 팽창흑연시트가 노출된다. 이 경우 팽창흑연시트로부터 파티클들이 나오거나 층이 분리되는 현상이 생길 수 있고 역시 이는 방열성능 저하로 연결되거나 기타 근접 전기회로에 악영향을 미칠 수도 있다.

따라서 본 발명의 방열시트는 상기 언급된 종래 방열시트의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로,

팽창흑연시트(이하에서는 방열기능을 구비하는 제1 시트 내지 기능성 시트로 명칭됨)의 가장자리 처리에 있어 팽창흑연시트의 외곽을 따라 별도의 절연성 시트를 마련함으로써 팽창흑연시트의 상·하면에 위치하는 절연성 시트와의 접합이 이루어지더라도 종국적으로는 평평한 상하면을 제공할 수 있고 파티클이 배출되거나 층간분리가 일어나지 않고 피착체에 대해 방열시트 점착력의 내구성과 안정성을 향상시키고자 하는 방열시트를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방열시트는,

방열기능을 구비하는 제1 시트와,

상기 제1 시트의 상면과 하면에 구비되는 것으로 절연성을 가진 제2 및 제3 시트와, 그리고

상기 제2 및 제3 시트 사이에 위치하는 것으로, 제1 시트의 가장자리를 따라 위치하여 제1 시트의 측부를 봉하는 제4 시트를 포함하여 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 제4 시트의 두께는 제1 시트와 동일하거나 이하인 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 제4 시트는 절연성 재질로 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 방열시트에 의하면, 기존 방열시트 제작시 형성되었던 팽창흑연시트(제1 시트)와 이를 봉합하는 절연성시트(제2 및 제3 시트) 간의 공간이 발생되지 않고, 팽창흑연시트의 직접적인 외부 노출을 방지할 수 있어 파티블이 떨어져 배출되는 문제 내지 층간분리가 발생되는 문제를 해결하여 종국적으로는 방열성능을 높일 수 있다는 효과를 가지며,

나아가 외곽부위에서 제1 시트와 제2 및 제3 시트간의 크기 차이를 제4 시트가 구비됨으로써 메꿀 수 있어 종국적으로 평평한 상하면이 제공되는 방열시트가 제공되어 이후 추가적으로 배열되는 필름 부착이 용이하다는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 방열시트의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방열시트 구조를 도시한 결합단면도.
도 3은 본 발명에 따른 방열시트 구조를 도시한 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 방열시트의 제조 공정을 간략히 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 방열시트의 제조 공정에 있어 특정 단계에서의 필름 성형 상태 도시를 위한 도면.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방열시트에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

우선 이해의 편의를 위해 본 발명에 따른 방열시트 구조에 대해 설명한다.

즉, 도 2 및 도 3에 개시되 바와 같이 본 발명에 따른 방열시트는,

방열기능을 구비하는 제1 필름(100)과, 상기 제1 필름의 상면과 하면에 각각 배열되는 제2 및 제3 필름(200, 300)과, 그리고 상기 제1 필름의 가장자리를 따라 위치하는 제4 필름(400)을 포함하여 이루어진다.

그리고 후술될 것이나 상기 제2 필름(200)은 제1 필름과 닿게 되는 면에 접착층이 형성된 단면접착필름이고, 제3 필름(300)은 이후 방열이 필요한 피착체와의 부착을 위한 양면접착필름이 고려될 수 있다. 물론, 상기 양면접착필름인 제3 필름에는 노출되는 면으로 이형필름이 부착된다.

또한 상기 제1 필름(100)은 결국 방열기능을 가진 기능성 필름으로, 소위 그라파이트 필름이 고려된다. 즉, 팽창흑연시트 또는 팽창흑연시트에 추가적 공정 과정을 거친 필름이 고려된다. 물론, 그라파이트 필름만이 아니라 방열기능을 가진 기능성 필름으로는 동 내지 알루미늄 재질로 이루어진 필름 역시 고려될 수 있으며, 이 경우 제4 필름으로 가장자리를 봉합함으로서 부식 문제도 해결할 수 있다.

그리고 상기 제2 및 제3 필름, 그리고 제4 필름은 절연성 재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 특히 제4 필름(400)으로는 PET필름이 고려될 수 있다.

다음으로 도면에 도시된 바와 같이 상기 제4 필름(400)은 제1 필름의 가장자리를 따라 배열되는 것으로 테두리 형태의 시트로 형성된다.

결국 본 발명에 의하면 제1 필름의 상하에 배열된 제2 및 제3 필름간의 접합이 이루어져 방열시트가 완성되는 것이 아니라 상기 제2 필름 및 제3 필름 사이에 제1 필름(100)과 그 가장자리로 제4 필름(400)이 배열된 후 제2 필름과 제1 필름 및 제4 필름의 접합이 이루어지고, 제3 필름과 제1 필름 및 제4 필름의 접합이 이루어짐으로써 방열시트가 완성되기에,

기존 방열시트의 문제점 즉, 방열시트의 외곽이 봉합되지 않은 경우에는 그 가장자리가 벌어지고 벌어진 사이로 그라파이트 파티클이 유출되고 층분리가 생겨 종국적으로는 방열성능을 떨어뜨린다는 문제점을 해결하게 된다.

몰론, 방열시트를 피착면에 부착할 때 가장자리 부분의 두께 편차와 절연성시트의 반발력으로 인한 점착력 저하 내지 점착 상태가 유지되지 못하는 등의 문제점 역시 해결된다.

다음으로 상기와 같이 방열기능을 가지는 제1 필름의 가장자리에 절연성을 가지는 제4 필름으로 테두리가 마련된 방열시트를 자동화 공정으로 제조할 수 있는 방법을 이하에서 설명한다.

다만, 이하에서는 동일한 도면번호 하에서 방열기능을 가지는 제1 필름을 기능성 필름(100)으로 칭하고, 그 테두리를 따라 형성되는 제4 필름을 절연필름(400)으로 칭하여 제조 공정을 설명하도록 한다.

물론, 전술된 바와 같이 상기 언급된 제3 필름은 단면접착필름(300)으로, 제4 필름은 양면접착필름(400)으로 대체되어 설명된다.

그리고 둘 이상의 필름이 합지된 상태라면 합지된 각각의 필름 종류에 구애받지 않고 합지필름으로 통칭한다.

도 4에서는 본 발명에 따른 제조공정이 간단히 도시되어 있는데, 도 4에서 확인되는 도면번호 C1, C2, 그리고 C3은 둘 이상의 필름이 합지된 상태의 합지필름을 커팅하는 커팅기를 도시한 것이다.

그리고 도 5에서는 특정 공정에서의 합지필름 상태를 도시한 것으로, 상부에 배열된 도면은 평면 상태를 도시한 도면이고, 하부에 배열된 도면은 평면 상태에서 보이는 단면선을 기준으로 절단한 단면상태를 도시한 도면이다.

보다 구체적으로 도 5의 도시 상태를 설명하면, 도 5의 [A]는 제1 커팅기(C1)를 거치는 과정에서의 합지필름(베이스필름-절연필름)을 도시한 도면이고, [B]는 제4롤(R4)에서 제2 커팅기(C2) 사이를 거치는 과정에서의 합지필름(베이스필름-내부스크랩이 제거된 절연필름-기능성 필름)을 도시한 도면이고, [C]는 제2 커팅기(C2)를 통과하는 과정에서의 합지필름(베이스필름-내부스크랩이 제거된 절연필름-커팅라인을 따라 커팅이 이루어진 기능성 필름)을 도시한 도면이고, [D]는 제2 커팅기(C2)에서 제5롤(R5)을 거치는 과정에서의 합지필름(베이스필름-내부스크랩이 제거된 절연필름 및 외곽스크랩이 제거된 기능성 필름)을 도시한 도면이고, [E]는 제3 커팅기(C3)를 거쳐 최종적으로 완성된 방열시트를 도시한 도면이다.

다음으로 상기 제2 커팅기(C2)에는 이송되는 합지필름의 커팅위치를 정확히 제어하기 위한 가이드핀(P)이 구비되는데(도 5[C]참조), 제1 커팅기(C1)에서는 투입되는 합지필름에 가이드 홀(H)을 형성하는 홀 커팅기(C4)가 구비되어(도 5[A]참조) 합지필름에 가이드 홀을 형성하면서 제2 커팅기에 구비된 가이드핀의 역할을 한다.

다음으로 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 4에 도시된 제1 구간(S1)에서는 베이스필름(B)과 절연필름(400)이 하방향과 상방향에서 제공되어 합지되면서 제1 커팅기(C1)로 이송된다.

즉, 제1 구간 및 제1 커팅기를 거치는 합지필름의 경우 베이스필름(B) 상면에 절연필름(400)이 위치되어야 하기에 상기 베이스필름은 제1롤(R1)로 아래쪽에서 공급되며, 절연필름은 제1롤 다음에 위치하는 제2롤(R2)로 위쪽에서 공급된다.

그리고 최종적으로 완성된 방열시트에서는 상기 베이스필름(B)은 제거되는 구성으로 절연필름(400)과 맞닿는 일면에는 절연필름이 베이스필름과 가접될 수 있는 정도의 점착층이 형성된 필름이다.

그리고 제1 및 제2 커팅기에서 커팅위치가 정확히 체크될 수 있도록 상기 제1 커팅기(C1)를 통과하면서 제1 커팅기에 구비된 홀 커팅기(C4)을 통해 절연필름(400)의 외곽으로 가이드 홀(H)이 타공된다. 이 경우 제공되는 베이스필름(B)의 폭 여부에 따라 베이스필름(B)에도 홀(H)이 타공될 수 있다.

그리고 상기 제1 커팅기를 통과하면서 합지필름('베이스필름-절연필름' 합지상태)에서 커팅이 이루어지는데, 커팅날(C1a)은 절연필름까지 커팅이 이루어지도록 한다. 즉 제1 커팅기에서는 베이스필름(B)과 합지된 절연필름(400) 내부를 특정 형태로 커팅시키는 절연필름 커팅단계가 진행된다(도 5[A] 참조).

참고로, 상기 특정 형태라 함은 최종적인 방열시트에서 기능성 필름이 위치하게 되는 형태를 말하는 것으로(도 3에서 도시된 도면번호 100' 및 400'을 의미함) 후술되는 공정에서 상기 제1 커팅기를 통과하면서 특정 형태로 커팅된 자리에 기능성 필름이 위치된다.

제1 커팅기를 통과 한 후 제2 커팅기로 공급되기까지 진행되는 공정을 도 4에서는 제2 구간(S2)으로 표기를 했다.

제2 구간(S2)에서 확인되는 바와 같이, 절연필름 커팅단계를 거친 후 절연필름에 형성된 커팅선(400')을 기준으로 외곽을 남기고 내부스크랩(400a)를 제거하는 절연필름의 스크랩 제거단계가 제3롤(R3)을 통해 이루어진다.

즉, 상하로 배치된 제3롤(R3)의 일측으로 일면에 접착층이 형성된 스크랩 제거용 필름(500)이 공급되고, 공급된 스크랩 제거용 필름(500)은 절연필름(400)의 커팅선(400')을 기준으로 한 내부 스크랩과 접촉되고, 접촉된 절연필름의 내부 스크랩(400a)은 스크랩 제거용 필름(500)에 부착되어 외부로 배출된다.

참고로, 상기 스크랩 제거용 필름(500)과 절연필름(400)간의 접착력이 절연필름(400)과 베이스필름(B) 간의 접착력보다 크게 형성된다.

그리고 제4롤을 통해 기능성 필름(100) 즉, 그라파이트 필름이 공급되어 내부 스크랩이 제거된 절연필름(400) 상면으로 배열된다(기능성 필름 합지 단계)(도 5[B] 참조).

다만, 절연필름(400)에 형성된 가이드 홀(H)을 통해 필름 공급이 견인되고 정확한 위치 제어가 가능하기에 제4롤(R4)을 통해 공급되는 기능성 필름(100)의 폭은 절연필름(400)의 폭보다는 작아야 한다.

다음으로 제2 구간(S2)을 통해 베이스필름-내부 스크랩이 제거된 절연필름-기능성 필름 순으로 합지된 합지필름은 제2 커팅기(C2)를 통과한다.

상기 제2 커팅기(C2)에는 제1 커팅기에서 절연필름(410)의 내부스크렙(400a)을 커팅한 커팅날과 동일한 위치로 커팅날(C2a)이 구비되어, 기능성 필름(100) 내부를 절연필름 커팅단계에서 이루어진 커팅라인과 동일하게 커팅한다(기능성 필름 커팅단계)(도 5[C] 참조).

그리고 도 5 [C]에 도시된 바와 같이, 제2 커팅기에는 필름의 정확한 위치로의 커팅을 위해 공급되는 필름이 정확한 위치에 배열될 수 있도록 하는 가이드 핀(P)이 구비되고, 상기 가이드 핀(P)이 제2 커팅기(C2)로 투입되는 합지필름의 가이드 홀(H)에 삽입되면서 커팅을 위한 정확한 위치 제어가 이루어진다.

또한 상기 가이드 핀(P)은 단부로 갈수록 단면적이 좁아지는 즉, 테이퍼진 원뿔 형상으로 이루어지도록 하여, 공급되는 합지필름의 위치가 약간 틀어지더라도 가이드 핀의 테이퍼진 면을 따라 합지필름이 이동되면서 정확한 커팅 위치로 세팅된다.

다음으로 제2 커팅기(C2)에서 배출된 합지필름(베이스필름-내부 스크랩이 제거된 절연필름-커팅라인이 형성된 기능성 필름)은 제3 구간(S3)을 거치면서 기능성 필름의 외곽 스크랩(100a)이 제거된다(기능성 필름의 외곽 스크랩 제거단계).

상기 과정을 통해 1:1로 절연필름(400)과 기능성필름(100)을 커팅시킨 후 절연필름 내부로 기능성 필름을 안치시켜 기능성 필름의 가장자리가 절연필름으로 마감되는 방열시트의 구조가 완성된다(도 5[D] 참조).

다음으로 제5롤에서는 단면접착필름(200)이 투입되고 베이스필름이 제거되는 단면접착필름 합지단계와 베이스필름 제거단계가 진행된다.

즉, 한 쌍으로 이루어진 제5롤(R5)에서 상부에 위치한 상부롤(R5a)로 우선 단면접착필름이 공급되어 합지필름(베이스필름-내부 스크랩이 제거된 절연필름 및 외곽 스크랩이 제거된 기능성 필름)의 상면으로 접착되고,

제5롤의 하부에 위치한 하부롤(R5b)을 통해 베이스필름이 제거된다.

특히 단면접착필름(200)이 부착되기 전 베이스필름(B)이 제거된다면 내부 스크랩이 제거된 절연필름 및 외곽 스크랩이 제거된 기능성 필름의 기 선정된 위치가 이탈되기에 단면접착필름을 우선 공급하여 단면접착필름을 통해 내부 스크랩이 제거된 절연필름 및 외곽 스크랩이 제거된 기능성 필름 위치를 고정시킨 후 베이스필름을 제거하는 것이 바람직하다.

다음으로 제6롤(R6)을 통해 양면접착필름(300)이 합지필름(스크랩이 제거된 절연필름 및 외곽 스크랩이 제거된 기능성 필름-단면접착필름)의 하면으로 배열되어 합지되고(양면접착필름 합지단계), 이후 제3 커팅기(C3)를 거쳐 최종적인 방열시트가 배출된다(도 5[E] 참조).

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "방열시트 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 방열시트"를 설명하였으나 본 발명은 이하 기술되는 청구범위를 변경하지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 제1 필름(기능성 필름) 200: 제2 필름(단면접착필름)
300: 제3 필름(양면접착필름) 400: 제4 필름(절연필름)
100a: 외곽스크랩 400a: 내부스크랩
500: 스크랩제거용 필름 B: 베이스 필름
C1: 제1 커팅기 C2: 제2 커팅기
C3: 제3 커팅기 C4: 홀 커팅기
C1a: 커팅날 C2a: 커팅날
P: 가이드 핀 H: 가이드 홀

Claims (3)

1. 방열기능을 구비하는 제1 시트:
   상기 제1 시트의 상면과 하면에 구비되는 것으로 절연성을 가진 제2 및 제3 시트; 및
   상기 제2 및 제3 시트 사이에 위치하는 것으로, 제1 시트의 가장자리를 따라 위치하여 제1 시트의 측부를 봉하는 제4 시트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방열시트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4 시트의 두께는 제1 시트와 동일하거나 이하인 것을 특징으로 하는 방열시트.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제4 시트는 절연성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방열시트.

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