KR20150005075A - Heat discharging sheet and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat radiation sheet, and more specifically, to a heat radiation sheet using graphene and to a method for manufacturing the same. The present invention relates to the hear radiation sheet including: a heat radiation layer having a first and a second surface and including graphene and strength reinforcing material; an adhesive layer which is located on the first surface of the heat radiation layer; and a protective layer which is located on the second surface of the heat radiation layer. The present invention provides the heat radiation sheet for discharging heat by efficiently transferring the heat generated from a heat source.

Description

방열 시트 및 그 제조 방법 {Heat discharging sheet and method for manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat dissipating sheet,

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation sheet, and more particularly, to a heat dissipation sheet using graphene and a manufacturing method thereof.

탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.As materials composed of carbon atoms, fullerene, carbon nanotube, graphene, graphite and the like exist. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are composed of one layer on a two-dimensional plane.

특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical and chemical properties, but it is also a good conductive material that can move electrons much faster than silicon and can carry much larger currents than copper, It has been proved through experiments that a method of separation has been discovered.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area and has electrical, mechanical and chemical stability as well as excellent conductivity, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.

또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since graphenes generally have electrical characteristics that vary depending on the crystal orientation of graphene of a given thickness, the user can express the electrical characteristics in the selected direction and thus design the device easily. Therefore, graphene can be effectively used for carbon-based electric or electromagnetic devices.

이와 같이, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.As described above, graphene is excellent in thermal conductivity and can be applied to a heat radiating material that emits heat.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 방출할 수 있는 방열 시트를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a heat-radiating sheet capable of effectively transmitting and discharging heat generated from a heat source.

또한, 그래핀의 강도를 보강하여 견고한 구조를 가지는 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Further, it is intended to provide a heat-radiating sheet having a rigid structure by reinforcing the strength of graphene and a manufacturing method thereof.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a heat dissipation sheet comprising: a heat dissipation layer having a first side and a second side and including a graphene and an intensifying reinforcement; An adhesive layer disposed on the first surface of the heat dissipation layer; And a protective layer on the second surface of the heat dissipation layer.

여기서, 강도 보강재는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the strength reinforcing material may include at least one of carbon nanotubes and carbon fibers.

이러한 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%일 수 있다.The content of such an intensity reinforcing material may be 1 to 50 wt%, and the content of graphene may be 50 to 99 wt%.

여기서, 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함할 수 있다.Here, at least one of the adhesive layer and the protective layer may include a heat conduction material.

이러한 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Such a heat conduction material may include at least one of graphene, an inorganic material, a metal, and graphite.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 강도 보강재 및 그래핀 재료를 준비하는 단계; 상기 강도 보강재 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat-radiating sheet, comprising the steps of: preparing a strength reinforcement and a graphen material; Dispersing the strength reinforcement and the graphen material in a solution to produce a dispersion solution; And drying and then rolling the dispersion solution.

여기서, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 상기 분산 용액을 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of drying and rolling the dispersion solution may include filtering the dispersion solution using a sieve.

또한, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 상기 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계; 상기 코팅을 건조시키는 단계; 및 상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함할 수 있다.Further, the step of drying and rolling the dispersion solution may further include: coating the dispersion solution on the substrate; Drying the coating; And rolling the coating together with the substrate.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

먼저, 본 발명의 방열 시트는 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.First, the heat-radiating sheet of the present invention adheres to a heat source so that heat generated from a heat source can be efficiently discharged.

구체적으로, 방열 시트에 포함된 방열층은 점착층에 의하여 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층은 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열이 방열층으로 전달되도록 할 수 있다.Specifically, the heat dissipation layer included in the heat dissipation sheet adheres to the heat source by means of the adhesive layer so as to release heat generated from the heat source. At this time, the adhesive layer adheres to the heat source to transfer heat generated from the heat source to the heat dissipation layer .

방열층은 그래핀을 포함하여 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipating layer may include graphene to allow heat to be released in a lateral direction in particular, thereby releasing heat generated from the heat source more effectively.

또한, 이러한 그래핀은 구조적으로 강도가 약할 수 있으나, 여기에 강도 보강층을 추가하여 방열층의 강도를 보강할 수 있고, 이러한 강도가 보강된 방열층은 찢어짐, 접힘, 주름 등의 발생에 대하여 대항할 수 있는 내구성을 가질 수 있다.In addition, although such graphene may be structurally weak in strength, a strength reinforcing layer may be added thereto to reinforce the strength of the heat-radiating layer, and the heat-radiating layer reinforced with such strength may be resistant to the occurrence of tearing, folding, It is possible to have durability that can be made.

한편, 방열층에 포함되는 그래핀은 수평 방향으로의 열전도가 우수하고, 그래핀 사이에 위치하는 강도 보강층은 그래핀의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이루어 수직 방향의 열전도를 향상시킬 수 있다.On the other hand, the graphene contained in the heat-radiating layer has excellent thermal conduction in the horizontal direction, and the strength-reinforcing layer located between the graphenes is connected so as to make thermal conduction through the layers of the graphene to improve the vertical heat conduction .

도 1은 그래핀을 이용한 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 그래핀을 이용한 방열 시트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 방열 시트를 응용하는 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 방열 시트가 열원으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 방열 시트가 열원으로서 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 도시하는 개략도이다.
도 7 내지 도 10은 방열 시트의 방열층을 제작하는 과정을 나타내는 개략도이다.
1 is a cross-sectional view showing an example of a heat-radiating sheet using graphene.
2 is a cross-sectional view showing another example of the heat-radiating sheet using graphene.
3 is a schematic view showing a state in which heat-radiating sheets are attached to a heat source to release heat.
4 is a schematic view showing an example of application of a heat-radiating sheet.
5 is a schematic view showing an example in which a heat-radiating sheet is used as a heat source in a solar cell.
6 is a schematic view showing an example in which a heat-radiating sheet is used as a heat source in a light-emitting diode illuminating device.
7 to 10 are schematic views showing a process of manufacturing the heat radiation layer of the heat radiation sheet.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1은 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat-radiating sheet.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 방열 시트(100)는, 제1면(13) 및 제 2면(14)을 가지는 방열층(10)이 구비된다. As shown in Fig. 1, the heat-radiating sheet 100 is provided with a heat-radiating layer 10 having a first surface 13 and a second surface 14.

이러한 방열층(10)은 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 포함하여 이루어질 수 있다.The heat dissipation layer 10 may include the graphene 11 and the strength reinforcement 12.

방열층(10)에 포함되는 그래핀(11)은 다층의 층상 구조를 이루는데 이러한 방열층(10)은 강도가 약할 수 있어, 열원에 부착시 방열층(10)의 강도를 보강하기 위한 강도 보강재(12)가 포함될 수 있다.The graphenes 11 included in the heat dissipation layer 10 have a multi-layered layer structure. The strength of the heat dissipation layer 10 may be weak and the strength for reinforcing the strength of the heat dissipation layer 10 A reinforcement 12 may be included.

이러한 강도 보강재(12)는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The strength reinforcement 12 may include at least one of carbon nanotubes and carbon fibers.

이와 같은 강도 보강재(12)의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 그래핀(11)의 함량은 50 내지 99 wt%로 구성될 수 있다.The content of the strength reinforcement 12 may be 1 to 50 wt%, and the content of the graphene 11 may be 50 to 99 wt%.

또한, 위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 2차원 층상 구조를 이루는데, 강도 보강재(12)는 이러한 층상 구조를 이루는 그래핀(11)의 사이 사이에 분포하여 그래핀(11) 각 층을 통한 열 전도를 매개할 수도 있다.As described above, the graphenes 11 form a two-dimensional layer structure. The strength reinforcements 12 are distributed between the graphenes 11 forming the layered structure, It may also mediate thermal conduction through the layer.

따라서, 그래핀(11)의 적층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 분포할 수 있다.Therefore, the strength reinforcement 12 can be distributed between the laminated structures of the graphenes 11. [

이때, 방열층(10)은 열전도의 특성을 주로 가지므로 열전도도가 우수한 그래핀(11)이 주재료로 이용될 수 있다.At this time, since the heat dissipation layer 10 mainly has the characteristic of heat conduction, the graphen 11 having excellent thermal conductivity can be used as a main material.

방열층(10)의 두께는 5 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이러한 두께를 이루도록 그래핀(11)과 강도 보강재(12)를 함께 적층하여 구성할 수 있다.The thickness of the heat dissipation layer 10 may be 5 to 100 탆, and the graphene 11 and the strength reinforcement 12 may be laminated together to achieve the thickness.

한편, 방열층(10)의 제1면(13)에는, 열원(200; 도 3 참고)에 부착되는 점착층(20)이 위치할 수 있다.The adhesive layer 20 attached to the heat source 200 (see FIG. 3) may be disposed on the first surface 13 of the heat dissipation layer 10.

이와 같은 점착층(20)은, 열원과의 부착 특성뿐 아니라 열원과의 간격을 최소화하면서 열원에서 발생하는 열을 방열층(10)으로 효과적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.The adhesive layer 20 can effectively transfer the heat generated from the heat source to the heat dissipation layer 10 while minimizing the adhesion between the adhesive layer 20 and the heat source.

이러한 점착층(20)의 모체는 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The matrix of the adhesive layer 20 may be mainly a polymeric material, but is not limited thereto.

점착층(20)의 모체로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used as the matrix of the adhesive layer 20, various polymer resins such as a polyurethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a polymer resin may be used.

여기서, 점착층(20)은 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.Here, the adhesive layer 20 may have a thickness ranging from several tens of nanometers to several hundreds of micrometers, and may have a thickness of 5 to 100 占 퐉 in order to effectively dissipate heat and adhere to a heat source.

보다 상세하게는, 점착층(20)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.More specifically, when the adhesive layer 20 has a thickness of 5 to 20 占 퐉, an optimum effect can be exhibited.

또한, 방열층(10)의 제2면(14)에는 이 방열층(10)을 보호하기 위한 보호층(30)이 위치할 수 있다.A protective layer 30 for protecting the heat dissipation layer 10 may be disposed on the second surface 14 of the heat dissipation layer 10.

이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 이루는 물질의 탈락을 방지하기 위하여 방열층(10) 상에 코팅하여 구성될 수 있다. The protective layer 30 may be coated on the heat dissipation layer 10 to prevent the material of the heat dissipation layer 10 from falling off.

그러나, 이러한 탈락 방지 특성 이외에도 방사 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 절연 특성을 향상시킬 수 있다.However, it is possible to improve the radiation property in addition to the fall-off preventing property. Further, the insulation characteristic can be improved in some cases.

즉, 이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 통하여 전달된 열이 외부로 효과적으로 방사될 수 있는 특성을 가질 수 있다.That is, the protective layer 30 may have a characteristic that the heat transmitted through the heat-dissipating layer 10 can be effectively radiated to the outside.

이러한 보호층(30)은 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The protective layer 30 may be mainly made of a polymer material, but is not limited thereto.

보호층(30)으로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지, PET, PT 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used for the protective layer 30, various polymer resins such as polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, polymer resin, PET, and PT can be used.

이와 같은, 보호층(30)은 방열층(10)의 보호성 및 외부로 열의 방사를 고려하여, 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다.The protective layer 30 may have a thickness ranging from several tens of nanometers to several hundreds of micrometers in consideration of the protective property of the heat dissipation layer 10 and the heat radiation to the outside. In order to effectively dissipate heat and adhere to a heat source The thickness may be between 5 and 100 mu m.

보다 상세하게는, 보호층(30)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.More specifically, when the protective layer 30 has a thickness of 5 to 20 占 퐉, optimum effects can be exhibited.

한편, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 열전도의 향상을 위하여, 점착층(20) 및 보호층(30) 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료(21, 31)가 포함될 수 있다. 2, the heat conductive material 21, 31 may be included in at least one of the adhesive layer 20 and the protective layer 30 in order to improve the thermal conductivity.

점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 열원에서 발생되는 열이 점착층(20)을 통하여 더 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.The heat generated from the heat source can be more effectively transmitted to the heat dissipation layer 10 through the adhesive layer 20 when the heat conductive material 21 is included in the adhesive layer 20. [

이러한 열전도 재료(21)는 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The heat conduction material 21 may include at least one of graphene, an inorganic material, a metal, and graphite.

보다 상세하게, 이러한 열전도 재료(21)는, 그래핀 외에, Cu 및 Al과 같은 금속, BN, AiN, Al2O3 및 MgO와 같은 무기물, 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있으며, 그 외에도 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함할 수 있다.More specifically, these heat conductive material 21 is, well in addition to the pin, may include minerals, graphite (graphite), such as metals, BN, AiN, Al 2 O 3 and MgO, such as Cu and Al, the addition of carbon And may include a carbon nano tube (CNT).

이와 같이, 점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 이러한 열전도 재료(21)는, 점착층(20)을 이루는 고분자 재료에 중량비 10 내지 90 wt%로 혼합되어 구성될 수 있다.As described above, when the thermally conductive material 21 is included in the adhesive layer 20, the thermally conductive material 21 may be mixed with the polymer material constituting the adhesive layer 20 at a weight ratio of 10 to 90 wt% have.

또한, 보호층(30)에도 열전도 재료(31)가 포함될 수 있으며, 이러한 열전도 재료(31)는 보호층(30)을 통한 열의 전도성을 더 향상시킬 수 있다.The protective layer 30 may also include a thermally conductive material 31 that can further improve the conductivity of the heat through the protective layer 30. [

따라서, 이러한 보호층(30)에 포함된 열전도 재료(31)는 보호층(20)을 통하여 열이 더욱 효과적으로 방출되거나 외부와 열교환이 일어날 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, the heat conductive material 31 included in the protective layer 30 may allow heat to be more effectively discharged through the protective layer 20 or heat exchange with the outside.

이러한 열전도 재료(31)는 점착층(20)에 포함되는 열전도 재료(21)와 동일한 사항이 적용될 수 있다.The heat conduction material 31 may be the same as the heat conduction material 21 included in the adhesive layer 20.

도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 개략적으로 나타내고 있다.Fig. 3 schematically shows a state in which the heat-radiating sheet is attached to a heat source to release heat.

위에서 언급한 바와 같이, 방열 시트(100)는 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.As described above, the heat-radiating sheet 100 is attached to the heat source 200 so that heat generated from the heat source 200 can be efficiently discharged.

그래핀(11)과 금속 입자(12)를 포함하는 방열층(10)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층(20)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열이 방열층(10)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.The heat dissipation layer 10 including the graphene 11 and the metal particles 12 adheres to the heat source 200 to emit heat generated from the heat source 200. At this time, 200 so that the heat generated from the heat source 200 can be effectively transmitted to the heat dissipation layer 10. [

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이다.As mentioned above, the graphene 11 is a material composed of a single layer of hexagonal carbon atoms, and is rich in pi electrons on the plane side, and thus has excellent thermal conductivity and electrical conductivity.

이와 같은 그래핀(11)은 열전도도가 3000 내지 5000 W/mK 정도로 매우 높으므로, 방열층(10)을 통하여 열원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 특히 측 방향으로 방출될 수 있도록 할 수 있다.Since the graphene 11 has a very high thermal conductivity of about 3000 to 5000 W / mK, it can effectively emit heat transmitted from the heat source through the heat-dissipating layer 10, .

그래핀(11)은 산화 그래핀으로부터 얻어지는 분말을 적층 및 압축하여 제조하므로 이방성 배열을 갖게 되어 수평 방향으로의 열전도도는 300 내지 1000 W/mK로서 매우 우수하다.Since the graphene 11 is produced by laminating and compressing powders obtained from oxidized graphene, it has an anisotropic arrangement, and the thermal conductivity in the horizontal direction is excellent as 300 to 1000 W / mK.

그러나 이러한 그래핀(11)은 박형으로 얇고 강도가 약하여 열원(200)에 부착시 방열층(10)의 찢어짐, 접힘, 주름 등의 불량 현상들이 발생할 가능성이 있다. 또한, 이러한 현상으로 인하여 제품 제조시에 많은 손실이 발생할 수 있다.However, such a graphene 11 is thin and thin and has a weak strength, so there is a possibility that defective phenomena such as tearing, folding, wrinkles, etc. of the heat dissipation layer 10 may occur when the graphene 11 is attached to the heat source 200. In addition, due to such a phenomenon, a lot of losses may occur in the manufacture of the product.

이러한 현상의 발생을 해결하기 위하여 선형의 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유와 같은 강도 보강재(12)를 첨가하여 강도를 향상시킬 수 있는 것이다.In order to solve such a phenomenon, strength can be improved by adding a linear reinforcing material 12 such as carbon nano tube (CNT) or carbon fiber.

더욱이, 그래핀(11) 사이에 위치하는 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이룰 수 있으며, 따라서, 수직 방향으로의 열전도도가 크게 향상될 수 있다.In addition, the strength reinforcement 12 located between the graphenes 11 can be structured by connecting them through the respective layers of the graphenes 11 so that the thermal conductivity in the vertical direction is greatly improved .

즉, 그래핀(11)의 수직 방향의 열전도도는 2 내지 5 W/mK로서 수평 방향의 열전도도에 비하여 상대적으로 낮으나, 강도 보강재(12)는 그래핀(11)의 층과 층 사이에 위치하여 이러한 수직 방향의 열전도도를 보강할 수 있다.That is, the thermal conductivity of the graphene 11 in the vertical direction is 2 to 5 W / mK, which is relatively low as compared with the thermal conductivity in the horizontal direction. However, the strength stiffener 12 is located between the layer of graphene 11 and the layer So that the thermal conductivity in the vertical direction can be reinforced.

위에서 설명한 바와 같이, 강도 보강재(12)로 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT) 또는 탄소 섬유를 이용할 경우, 이러한 강도 보강재(12)와 그래핀(11)의 연결 구조에 의하여 수직 방향의 열전도도는 1 내지 10 W/mK 정도 향상될 수 있다.As described above, when a carbon nano tube (CNT) or carbon fiber is used as the strength reinforcement 12, the thermal conductivity in the vertical direction due to the connection structure between the strength reinforcement 12 and the graphene 11 Can be improved by about 1 to 10 W / mK.

한편, 위에서 언급한 바와 같이, 점착층(20)에 열전달 재료(21)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(21)의 열전도성이 우수하므로 열원(200)에서 발생하는 열이 더욱 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있다.As described above, when the adhesive layer 20 includes the heat transfer material 21, since the heat transfer material 21 has a good thermal conductivity, the heat generated by the heat source 200 can be more efficiently transferred to the heat dissipation layer 10).

방열층(10)은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원(200)에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat-dissipating layer 10 can emit heat especially in the lateral direction, and can more effectively emit heat generated in the heat source 200. [

이때, 보호층(30)까지 전달된 열은 이 보호층(30)을 통하여 외부로 방출될 수 있다.At this time, the heat transferred to the protective layer 30 may be released to the outside through the protective layer 30. [

또한, 보호층(30)에 열전달 재료(31)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(31)의 열전도성이 우수하므로 이 보호층(30)을 통하여 효과적으로 방출될 수 있는 것이다.In addition, when the heat transfer material 31 is included in the protective layer 30, the heat transfer material 31 is excellent in thermal conductivity and can be effectively discharged through the protective layer 30.

또한, 외기로부터 이 보호층(30)을 통한 열 교환 작용도 함께 일어날 수 있다.In addition, heat exchange from the outside air through the protective layer 30 can also occur.

통상, 점착층(20)과 보호층(30)에는 열전도도 향상을 위하여 산화물 필러가 포함되었으나, 이러한 산화물 필러는 무게가 무겁고 열전도도가 낮아, 열전도도를 일정 정도로 향상시키기 위해서는 고함량을 첨가하여야 하므로 수 내지 수십 ㎛ 정도의 두께를 가지는 제품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.In general, the adhesive layer 20 and the protective layer 30 include an oxide filler for improving the thermal conductivity. However, since the oxide filler is heavy in weight and low in thermal conductivity, it is required to add a high content to improve the thermal conductivity to a certain degree It has been difficult to apply it to a product having a thickness of several to several tens of micrometers.

그러나 위에서 설명한 열전달 재료(21, 31)를 포함하는 점착층(20) 또는 보호층(30)은 이러한 문제점 없이 더욱 효과적으로 열을 전달하거나 방사할 수 있는 것이다.However, the adhesive layer 20 or the protective layer 30 including the heat transfer materials 21 and 31 described above can transmit or emit heat more effectively without such a problem.

도 4에서는 방열 시트를 응용하는 일례로서, 평판 디스플레이를 이용하는 티브이(TV)와 같은 응용 제품에 방열 시트(100)가 이용되는 예를 나타내고 있다.4 shows an example in which the heat-radiating sheet 100 is used in an application such as a TV using a flat panel display as an example of application of the heat-radiating sheet.

도 4에서는, 열원으로서의 구동부(200)에 방열 시트(100)가 부착되고, 방열 시트(100) 상에는 디스플레이 패널(300)이 위치하는 상태를 나타내고 있다.4 shows a state in which the heat radiation sheet 100 is attached to the driving unit 200 as a heat source and the display panel 300 is placed on the heat radiation sheet 100. [

구동부(200)에는 보통 알루미늄(SUS) 프레임과 같은 금속 프레임이 구비되는데, 방열 시트(100)는 이러한 금속 프레임에 부착될 수 있다.The driving unit 200 is usually provided with a metal frame such as an aluminum (SUS) frame. The heat-radiating sheet 100 may be attached to the metal frame.

이러한 금속 프레임은 구동부(200)에서 발생하는 열이 수평 방향으로는 잘 퍼지지 않고 진행방향으로 열을 전달하는 특성이 있다. 따라서, 구동부(200)로부터 전달되는 열은 방열 시트(100)를 통하여 수평 방향으로 퍼지게 되어 방출될 수 있다.The metal frame has a characteristic that the heat generated in the driving unit 200 does not spread well in the horizontal direction but transmits heat in the advancing direction. Accordingly, the heat transmitted from the driving unit 200 can be radiated through the heat-radiating sheet 100 in a horizontal direction.

도 4와 같은 구성에서는, 방열 시트(100)에서 디스플레이 패널(300) 측으로 열이 방출되지 않고 측 방향으로 방출될 수 있는 것이다.4, heat can be emitted from the heat radiation sheet 100 to the display panel 300 side without being released.

이때, 디스플레이 패널(300)에서 방출되는 열도 방열 시트(100)을 통하여 방출될 수도 있음은 물론이다.At this time, heat emitted from the display panel 300 may be discharged through the heat-radiating sheet 100.

한편, 도 5 및 도 6에서 도시하는 바와 같이, 이와 같은 방열 시트(100)는 태양 전지 및 발광 다이오드 조명 장치에도 이용될 수 있다.On the other hand, as shown in Figs. 5 and 6, such a heat-radiating sheet 100 can be used for a solar cell and a light-emitting diode lighting apparatus.

도 5에서는 위에서 설명한 방열 시트(100)가 열원(200)으로서 태양 전지에 이용되는 예를 도시하고 있다.5 shows an example in which the heat-radiating sheet 100 described above is used as a heat source 200 in a solar cell.

이러한 태양 전지는 태양 전지 셀(solar cell; 210)이 하부 완층부재(220)와 상부 완충부재(230) 사이에 구비되며, 이러한 태양 전지 셀(210)은 투명 기판(240)을 통하여 유입된 빛을 전기 에너지로 전환하게 된다.The solar cell 210 includes a solar cell 210 between the lower buffer layer member 220 and the upper buffer layer 230. The solar cell 210 includes a transparent substrate 240, To electrical energy.

이와 같은 빛 에너지가 전기 에너지로 전환되는 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.The conversion process of the energy in which such light energy is converted into electric energy has a limited efficiency, and some of this energy can be released into heat.

따라서, 이러한 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 것이 중요한데, 이대, 하부 완충부재(220)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써, 이러한 에너지 전환 과정에서 발생할 수 있는 열이 방열 시트(100)를 통하여 효과적으로 방출될 수 있도록 하는 것이다.Therefore, it is important to effectively discharge such heat. By attaching the heat-radiating sheet 100 to the lower side of the lower cushioning member 220, So that it can be effectively released through the use of the apparatus.

도 6에서는 방열 시트가 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 예를 나타내고 있다.6 shows an example in which a heat-radiating sheet is used in a light-emitting diode lighting device.

발광 다이오드는 최근 이용이 급증하고 있으며, 특히, 기존의 형광등 및 백열등과 같은 램프를 대체할 수 있는 램프 및 이를 이용한 조명 장치로서 응용되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, light emitting diodes (LEDs) have been increasingly used, and in particular, they have been used as lamps capable of replacing lamps such as conventional fluorescent lamps and incandescent lamps and lighting devices using the same.

이러한 발광 다이오드는 태양 전지와 반대로 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하는 역할을 하게 되며, 이 경우에도 에너지의 전환 과정은 효율이 한계가 있어서, 이러한 에너지의 일정 정도는 열로 방출될 수 있다.In contrast to solar cells, these LEDs convert electrical energy into light energy. In this case, the energy conversion process is limited in efficiency, and some of this energy can be released into heat.

따라서, 발광 다이오드 조명 장치에 이용되는 발광 다이오드 패키지(250)의 하측에 방열 시트(100)를 부착함으로써 발광 다이오드 패키지(250)에서 방출되는 열을 효과적으로 방출시키는 것이 중요할 수 있다.Accordingly, it may be important to effectively discharge the heat emitted from the light emitting diode package 250 by attaching the heat radiation sheet 100 to the lower side of the light emitting diode package 250 used in the light emitting diode lighting apparatus.

이는, 열의 방출에 의하여 발광 다이오드 칩의 수명을 연장시킬 수 있고, 조명 장치에서 발생하는 전체적인 열을 감소시킬 수 있기 때문이다.This is because the emission of heat can extend the life of the light emitting diode chip and reduce the overall heat generated in the lighting apparatus.

이러한 발광 다이오드 패키지(250)는 케이스(260)에 장착되고, 이 발광 다이오드 패키지(250) 상에는 렌즈부(270) 및 광 가이드부(280)가 구비되어, 전방 측으로는 열이 잘 방출되기 어려운 구조이다.The light emitting diode package 250 is mounted on the case 260 and the lens unit 270 and the light guide unit 280 are provided on the light emitting diode package 250 so that heat is hardly emitted to the front side. to be.

따라서, 발광 다이오드 패키지(250)의 하측을 열적으로 연결하여 방열 시트(100)를 구비할 수 있는 것이다.Therefore, the heat radiation sheet 100 can be provided by thermally connecting the lower side of the light emitting diode package 250.

이때, 발광 다이오드 패키지(250)는 하측에 히트 싱크를 구비하는 경우가 많으므로, 이러한 히트 싱크에 방열 시트(100)를 직접 부착할 수 있다.At this time, since the light emitting diode package 250 often includes a heat sink on the lower side, the heat radiation sheet 100 can be directly attached to such a heat sink.

한편, 그 외에도 열이 발생될 수 있는 곳이라면 어느 곳에라도 방열 시트(100)가 부착되어 이용될 수 있는 것이다.In addition, the heat-radiating sheet 100 can be attached to any place where heat can be generated.

이와 같이, 그래핀(11) 및 금속 입자(12)를 포함하는 방열 시트(100)의 방열층(10)은 금속 입자(12) 및 그래핀 재료의 분산 용액을 이용하여 제작할 수 있다.The heat dissipation layer 10 of the heat dissipation sheet 100 including the graphene 11 and the metal particles 12 can be manufactured using the dispersion solution of the metal particles 12 and the graphen material.

이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여 방열 시트(100)의 방열층(10)의 제조 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the heat dissipation layer 10 of the heat dissipation sheet 100 will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 10. FIG.

먼저, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)를 준비하여 이를 용기(40)에 담긴 용액에 분산시켜 분산 용액(50)을 제조한다.First, as shown in Fig. 7, the graphen material 11a and the strength reinforcement material 12a are prepared and dispersed in the solution contained in the vessel 40 to prepare the dispersion solution 50. [

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀 재료(11a)는 산화 그래핀을 환원하여 제작할 수 있다.As mentioned above, the graphen material 11a can be produced by reducing graphene oxide.

산화 그래핀은 탄소 입자가 산에 의하여 산화된 상태를 말한다. 산화 그래핀은 보통 흑연을 황산과 같은 강산에 의하여 산화시킴으로써 제조할 수 있다. 경우에 따라 황산에 과산화수소수가 섞인 물질이 산화에 이용될 수 있다.Oxidized graphene refers to a state in which carbon particles are oxidized by an acid. Oxidative graphene is usually produced by oxidizing graphite with a strong acid such as sulfuric acid. In some cases, a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide can be used for oxidation.

흑연은 판상 구조를 가지며, 이러한 흑연에 강산을 가하면 산화되는데, 이러한 흑연을 화학적으로 작은 입자 상태로 제조된 상태가 산화 그래핀(Graphene oxide)이다.Graphite has a plate-like structure. When a strong acid is added to such graphite, it is oxidized. Graphene oxide is a state in which such a graphite is chemically prepared in a small particle state.

산화 그래핀은 전기가 통하지 않는 부도체 특성과 수십 W/mK의 열전도도를 가지므로, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달할 수 있다.Since the graphene oxide has non-conductive non-conductive characteristics and thermal conductivity of several tens W / mK, heat generated from the heat source can be effectively transmitted.

상술한 바와 같이, 이와 같은 산화 그래핀은 환원 과정을 거쳐 그래핀 재료(11a)로 제작될 수 있다.As described above, such graphene grains can be made of graphene material 11a through a reduction process.

한편, 이러한 그래핀 재료(11a) 또는 강도 보강재 재료(12a)를 점착층(20) 및 보호층(30)에 포함되는 열전달 재료(21, 31)로서 이용될 수도 있다.The graphen material 11a or the strength reinforcement material 12a may be used as the heat transfer materials 21 and 31 included in the adhesive layer 20 and the protective layer 30. [

다음에는, 위와 같은 과정으로 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 건조 후 압연하는 과정으로 방열층(10)을 제조할 수 있다.Next, the heat dissipation layer 10 can be manufactured by drying and rolling the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the strength reinforcement material 12a dispersed in the above-described process are dispersed.

이러한 분산 용액(50)을 건조하여 막을 제작하는 과정은 아래와 같이, 크게 두 가지 방법으로 가능하다.The process of drying the dispersion solution (50) to form a membrane can be largely accomplished by the following two methods.

먼저, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 이와 같이 제작된 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 기재(60)에 코팅하여 막(51)을 제작하는 과정을 수행한다.First, as shown in Fig. 8, the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the strength reinforcing material 12a thus produced are dispersed is coated on the base material 60 to fabricate the film 51 .

다른 방법으로는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)가 분산된 분산 용액(50)을 채(70)를 이용하여 여과시킴으로써 막(51)을 제작할 수 있다.Alternatively, as shown in Fig. 9, the dispersion solution 50 in which the graphen material 11a and the strength reinforcing material 12a are dispersed is filtered using the filter 70 to produce the membrane 51 .

이와 같이, 분산 용액(50)을 이용하여 막(51)을 제작한 이후에는, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 롤러를 이용하여 압연함으로써 방열층(10)을 제작할 수 있는 것이다.After the film 51 is formed using the dispersion solution 50 as described above, the heat-radiating layer 10 can be manufactured by rolling using a pair of rollers as shown in Fig.

이러한 압연 과정에서 그래핀 재료(11a) 및 강도 보강재 재료(12a)는 서로 섞여서 그래핀(11)의 다층 구조 사이에 강도 보강재(12)가 층 사이를 연결하여 분포하는 구조를 이루게 된다.In this rolling process, the graphen material 11a and the strength reinforcement material 12a are mixed with each other to form a structure in which the strength reinforcement 12 is distributed between the layers between the multi-layer structures of the graphenes 11. [

이와 같은 과정에서 제작된 방열층(10)의 제1면과 제2면에 각각 점착층(20)과 보호층(30)을 부착하거나 직접 형성하면 도 1에서 도시하는 바와 같은 방열 시트(100)를 제작할 수 있는 것이다.When the adhesive layer 20 and the protective layer 30 are attached or directly formed on the first surface and the second surface of the heat dissipation layer 10 manufactured in the above-described process, the heat dissipation sheet 100 as shown in FIG. Can be produced.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 방열층 11: 그래핀
12: 강도 보강재 13: 제1면
14: 제2면 20: 점착층
21: 열전달 재료 30: 보호층
31: 열전달 재료 100: 방열 시트
200: 열원, 구동부 300: 디스플레이 패널
10: heat sink layer 11: graphene
12: strength stiffener 13: first side
14: second side 20: adhesive layer
21: heat transfer material 30: protective layer
31: heat transfer material 100: heat radiation sheet
200: heat source, driving unit 300: display panel

Claims (8)

방열 시트에 있어서,
제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 강도 보강재를 포함하는 방열층;
상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및
상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 시트.
In the heat-radiating sheet,
A heat dissipation layer having a first side and a second side and including graphene and an intense reinforcement;
An adhesive layer disposed on the first surface of the heat dissipation layer; And
And a protective layer disposed on the second surface of the heat dissipation layer.
제1항에 있어서, 상기 강도 보강재는, 탄소 나노 튜브 및 탄소 섬유 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat-radiating sheet according to claim 1, wherein the strength reinforcement comprises at least one of carbon nanotubes and carbon fibers. 제1항에 있어서, 상기 강도 보강재의 함량은 1 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99 wt%인 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat-radiating sheet according to claim 1, wherein the content of the reinforcing material is 1 to 50 wt%, and the content of the graphene is 50 to 99 wt%. 제1항에 있어서, 상기 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat-radiating sheet according to claim 1, wherein at least one of the pressure-sensitive adhesive layer and the protective layer comprises a heat conductive material. 제4항에 있어서, 상기 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat-radiating sheet according to claim 4, wherein the heat conductive material comprises at least one of graphene, an inorganic material, a metal, and graphite. 방열 시트의 제조 방법에 있어서,
강도 보강재 및 그래핀 재료를 준비하는 단계;
상기 강도 보강재 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및
상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.
A method of manufacturing a heat-radiating sheet,
Preparing a strength reinforcement material and a graphen material;
Dispersing the strength reinforcement and the graphen material in a solution to produce a dispersion solution; And
And drying and then rolling the dispersion solution.
제6항에 있어서, 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 상기 분산 용액을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.7. The method of manufacturing a heat dissipation sheet according to claim 6, wherein the step of drying and rolling the dispersion solution comprises filtering the dispersion solution using a sieve. 제6항에 있어서, 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는,
상기 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계;
상기 코팅을 건조시키는 단계; 및
상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.
[7] The method of claim 6,
Coating the dispersion solution on a substrate;
Drying the coating; And
And rolling the coating together with the substrate.
KR1020130078356A 2013-06-26 2013-07-04 Heat discharging sheet and method for manufacturing the same KR102154522B1 (en)

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