KR20150046952A - Heat dissipation carbon typed sheet and method the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are heat dissipation carbon typed sheet and method thereof. According to an embodiment of the present invention, a heat dissipation carbon typed sheet comprises: a dissipation layer in a form of a sheet with carbon-based material; and a complex plated layer which is a form of a mixture of metal and graphene on one or both sides of the dissipation layer through a plating process.

Description

탄소계 방열시트 및 그 제조방법{HEAT DISSIPATION CARBON TYPED SHEET AND METHOD THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon-

본 발명은 탄소계 방열시트와 이를 제조하기 위한 탄소계 방열시트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon-based heat-radiating sheet and a method for manufacturing a carbon-based heat-radiating sheet for producing the same.

일반적으로 방열시트는 각종 전자기기 내지 전자소자에서 열을 확산시키기 위한 히트싱크로 활용되는 소재이다. 이러한 방열시트는 종래 두께방향에 비해 면방향의 열전도율이 큰 재료(열이방성 재료)를 사용하여 제조하는 것이 일반적이었으며, 이러한 재료의 대표적인 예로는 팽창흑연이 있다. Generally, a heat-radiating sheet is used as a heat sink for diffusing heat in various electronic devices or electronic devices. Such a heat-radiating sheet is generally manufactured using a material (thermally-anisotropic material) having a larger thermal conductivity in the planar direction than the conventional thickness direction, and a representative example of such a material is expanded graphite.

예를 들어, 섬유형상의 흑연이 서로 얽혀 이루어진 팽창흑연을 가압 압축함으로써 방열시트를 제조할 수 있으며, 이러한 방열시트의 경우 시트의 두께방향의 열전도율에 비해 면방향의 열전도율이 상대적으로 크기 때문에 열의 확산이동에 적합하다. For example, a heat-radiating sheet can be manufactured by compressing an expanded graphite formed by entangling fiber-shaped graphite. In the case of such a heat-radiating sheet, since the thermal conductivity in the plane direction is relatively larger than the thermal conductivity in the thickness direction of the sheet, Suitable for movement.

그런데 최근 밀폐형 전자기기(예컨대 스마트폰, 태블릿피씨 등)에 적용되는 방열시트의 경우에는 면방향의 열전도율뿐만 아니라 수직방향의 열전도율도 향상시키기를 요구받고 있으므로, 수평 및 수직 방향의 열전도율이 우수한 방열시트를 제조하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다. However, recently, in the case of a heat-radiating sheet applied to a hermetically-sealed electronic device (for example, a smart phone or a tablet PC), it is required to improve not only the thermal conductivity in the plane direction but also the thermal conductivity in the vertical direction. There have been a lot of attempts to fabricate a semiconductor device.

열전도율을 향상시키기 위해서는 고품질의 인조흑연(예를 들면, 키시 흑연)을 이용할 수 있으나, 인조흑연의 경우 가격이 높을 뿐만 아니라 수직 방향의 열전도율은 취약하다는 문제가 있다. 한편, 많이 이용되는 팽창흑연의 경우에는 인조흑연에 비해 가격 경쟁력을 가지고 있으나 열전도율이 다소 떨어지는 문제가 있다. 따라서 가격 경쟁력을 가지면서도 수평 및 수직 방향으로의 열전도율이 우수한 방열시트 및 제조방법이 요구되고 있다.In order to improve the thermal conductivity, high-quality artificial graphite (e.g., Kishi graphite) can be used, but artificial graphite is not only high in price, but also has a problem of low thermal conductivity in the vertical direction. On the other hand, expanded graphite, which is widely used, has cost competitiveness compared with artificial graphite, but has a problem that the thermal conductivity is somewhat lower. Therefore, there is a demand for a heat-radiating sheet and a manufacturing method which are excellent in cost competitiveness and excellent in thermal conductivity in horizontal and vertical directions.

본 발명의 실시예들에서는 가격 경쟁력을 가지면서도 수평 및 수직 방향으로의 열전도율이 우수한 방열시트 및 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a heat-radiating sheet having excellent price competitiveness and excellent thermal conductivity in horizontal and vertical directions, and a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층; 상기 방열층의 일면 또는 양면에 도금 형성되는 것으로, 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 포함하는 탄소계 방열시트가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a heat spreader comprising: a sheet-shaped heat dissipation layer formed of a carbon-based material; The carbon-based heat-radiating sheet may include a composite plated layer formed by plating on one or both surfaces of the heat dissipation layer, the composite plated layer having a mixed form of metal and graphene.

또한, 상기 방열층에는 간격을 두어 수직 방향으로 형성되는 복수개의 관통홀이 존재하고, 상기 관통홀의 내측에는 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부가 형성될 수 있다. The heat dissipation layer may include a plurality of through holes formed in a vertical direction with a space therebetween, and a composite plating portion having a mixed metal and graphene may be formed inside the through holes.

또한, 상기 방열층 및 복합도금층의 표면에는 요철 형상이 구비될 수 있다. The surface of the heat dissipation layer and the composite plating layer may have irregularities.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층을 제조하는 1단계; 및 상기 방열층을 금속과, 그래파이트 나노플레이크, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산된 전해액을 통과시켜 전해도금(electro plating)을 실시함으로써, 상기 방열층의 일면 또는 양면에 상기 금속과 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성하는 2단계를 포함하는 탄소계 방열시트 제조방법이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, And the heat dissipation layer is subjected to electroplating through an electrolytic solution in which a metal, a graphite nano-flake, a graphen oxide, a reduced graphene oxide or a graphene nanoplate is dispersed, And forming a composite plating layer having a shape in which the metal and the graphene are mixed on both surfaces of the carbon-based heat spreading sheet.

이 때, 상기 2단계는 상기 전해액에 상기 금속 및 그래파이트 나노플레이크가 분산된 경우에는 상기 전해도금 후에 상기 그래파이트 나노플레이크를 열처리함으로써 상기 그래핀을 형성하고, 상기 열처리 방법은 마이크로파 조사 및/또는 IPL(Intensed Pulse Light) 조사일 수 있다. If the metal and the graphite nano-flakes are dispersed in the electrolyte solution, the step 2 forms the graphene by heat-treating the graphite nano-flakes after the electroplating, and the heat treatment method may include microwave irradiation and / or IPL Intensity Pulse Light) irradiation.

또한, 상기 1단계 및 2단계 사이에 상기 방열층의 표면에 간격을 두어 수직 방향으로 복수개의 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 2단계에서 상기 금속과 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부를 상기 관통홀 내측에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, the method may further include forming a plurality of through holes in a vertical direction with a space between the first and second steps on the surface of the heat dissipation layer, wherein the metal and graphene are mixed And forming a composite plating part inside the through hole.

또한, 상기 1단계 및 2단계 사이에 상기 방열층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 2단계에서 상기 복합도금층이 상기 방열층의 표면에 대응하여 요철 형상을 구비하도록 형성될 수 있다.Further, the method may further include the step of forming irregularities on the surface of the heat dissipation layer between the first and second steps, and in the second step, the composite plating layer may be formed so as to have a concave-convex shape corresponding to the surface of the heat dissipation layer have.

본 발명의 실시예들은 방열층의 일면 또는 양면에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성함으로써, 방열층의 열전도도를 향상시킬 수 있다. Embodiments of the present invention can improve the thermal conductivity of the heat dissipation layer by forming a composite plating layer having a mixed form of metal and graphene on one surface or both surfaces of the heat dissipation layer.

또한, 방열층에 복수개의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀 내측에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부를 형성함으로써, 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 열전도도가 향상된 방열시트를 얻을 수 있다. Further, by forming a plurality of through holes in the heat dissipation layer and forming a composite plating portion having a form in which metal and graphene are mixed inside the through holes, a heat radiation sheet having improved thermal conductivity in the vertical direction as well as in the horizontal direction is obtained .

또한, 방열층 및 복합도금층의 표면에 요철 형상을 구비하여 열확산 면적을 증가시킴으로써 방열성능을 향상시킬 수 있다.Further, the heat dissipation performance can be improved by providing the concaves and convexes on the surface of the heat dissipation layer and the composite plating layer to increase the heat dissipation area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 방열시트의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 탄소계 방열시트에서 관통홀 및 복합도금부를 추가 하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 탄소계 방열시트의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 방열시트 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a carbon-based heat dissipation sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a through hole and a composite plating portion in the carbon-based heat dissipation sheet of FIG. 1; FIG.
Fig. 3 is a view showing a modified example of the carbon-based heat-radiating sheet of Fig. 2. Fig.
4 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a carbon-based heat spreading sheet according to an embodiment of the present invention.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 방열시트(100)의 단면을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a carbon-based heat dissipation sheet 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 탄소계 방열시트(100)는 탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층(110)과, 방열층(110)의 일면 또는 양면에 도금 형성되는 복합도금층(120)을 포함한다. 1, the carbon-based heat dissipation sheet 100 includes a sheet-like heat dissipation layer 110 formed of a carbon-based material and a composite plating layer 120 formed on one or both surfaces of the heat dissipation layer 110 do.

방열층(110)은 탄소계 소재로 형성된다. 상기 탄소계 소재는 팽창흑연을 포함하는 소재일 수 있고, 팽창흑연 이외에 카본나노튜브가 추가 혼합될 수 있다. The heat-radiating layer 110 is formed of a carbon-based material. The carbon-based material may be a material containing expanded graphite, and carbon nanotubes may be further mixed in addition to expanded graphite.

상기 팽창흑연은 섬유형상의 흑연이 서로 얽혀서 솜 형상으로 이루어진 것으로, 이를 가압 압축해서 시트형상으로 성형하는 경우에는 시트의 면방향의 열전도율이 시트의 두께방향의 열전도율에 비해서 커지게 된다. 이러한 팽창흑연은 천연흑연 또는 인조흑연을 황산이나 초산 등의 액체에 침지시킨 후, 400℃ 이상의 온도에서 열처리함으로써 제조될 수 있다. When the expanded graphite is formed into a sheet shape by compressing and compressing it, the thermal conductivity in the sheet surface direction becomes larger than the thermal conductivity in the thickness direction of the sheet. Such expanded graphite can be produced by immersing natural graphite or artificial graphite in a liquid such as sulfuric acid or acetic acid, and then heat-treating the graphite at a temperature of 400 DEG C or higher.

상기 팽창흑연의 경우 상술한 것처럼 면방향의 열전도율이 두께방향의 열전도율에 비해서 커지게 되므로, 두께방향의 열전도율을 보완하기 위하여 카본나노튜브(단일벽, 이중벽, 다중벽 포함)가 추가 혼합될 수 있다. 카본나노튜브는 높은 길이/직경 비를 가지고 있어 단위면적당 표면적이 매우 크고, 열전도율 역시 매우 크므로(1500W/Mk 이상), 카본나노튜브를 팽창흑연과 혼합하는 경우에는 두께방향의 열전도율을 어느정도 보완 가능하다. In the case of the expanded graphite, as described above, the thermal conductivity in the plane direction becomes larger than the thermal conductivity in the thickness direction, so that carbon nanotubes (including a single wall, a double wall, and a multiwall) can be further mixed to compensate the thermal conductivity in the thickness direction . Since carbon nanotubes have a high length / diameter ratio and have a very large surface area per unit area and a very high thermal conductivity (1500 W / Mk or more), when the carbon nanotubes are mixed with expanded graphite, the thermal conductivity in the thickness direction can be somewhat compensated Do.

복합도금층(120)은 방열층(110)의 일면 또는 양면에 형성되는 것으로 방열층(110)의 열전도율을 향상시키는 기능을 한다. 한편, 본 명세서에서는 도 1에 도시된 것과 같이 복합도금층(120)이 방열층(110)의 일면(상부면)에 형성된 경우를 중심으로 설명하도록 한다. The composite plating layer 120 is formed on one surface or both surfaces of the heat dissipation layer 110 and functions to improve the thermal conductivity of the heat dissipation layer 110. 1, a description will be given mainly on the case where the composite plating layer 120 is formed on one surface (upper surface) of the heat dissipation layer 110. FIG.

복합도금층(120)은 금속(121) 및 그래핀(122, graphene)이 혼합된 형태를 갖는다. 즉, 복합도금층(120)은 하나의 물질로 이루어진 것이 아니라 일부에는 금속(121)이 존재하고, 다른 일부에는 그래핀(122)이 존재한다. The composite plating layer 120 has a mixed form of the metal 121 and the graphene 122. That is, the composite plating layer 120 is not made of a single material but a metal 121 exists in a part and a graphen 122 exists in another part.

금속(121)은 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 팔라듐 및 크롬 중에서 선택될 수 있으며, 상기 나열한 것에 한정되지 않는다. The metal 121 may be selected from among copper, aluminum, nickel, gold, silver, palladium, and chromium, and is not limited to those listed above.

그래핀(122)은 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 것으로, 기본 반복단위로서 6원환을 형성하는 것이 일반적이다.The graphene 122 is formed by connecting a plurality of carbon atoms to each other through a covalent bond to form a polycyclic aromatic molecule, and generally forms a six-membered ring as a basic repeating unit.

도 2는 도 1의 탄소계 방열시트(100)에서 관통홀 및 복합도금부를 추가 하여 도시한 도면이다. FIG. 2 is a view showing a through hole and a composite plating portion in the carbon-based heat dissipation sheet 100 of FIG. 1 additionally. FIG.

도 2를 참조하면, 탄소계 방열시트(100)는 방열층(110)에 복수개의 관통홀(111)이 형성되고, 관통홀(111)의 내측에는 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부(130)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the carbon-based heat dissipation sheet 100 includes a plurality of through holes 111 formed in the heat dissipation layer 110 and a composite metal / The plating unit 130 may be formed.

관통홀(111)은 복수개가 방열층(110)에 간격을 두어 수직 방향으로 형성된다. 관통홀(111)의 크기는 특정되지 않으며 수 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 직경을 가질 수 있다. A plurality of through holes (111) are formed in the vertical direction with a gap in the heat radiation layer (110). The size of the through hole 111 is not specified and may have a diameter of several micrometers to several millimeters.

관통홀(111)의 내측에는 복합도금부(130)가 형성되며, 복합도금부(130)는 복합도금층(120)과 마찬가지로 금속(구리, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 팔라듐, 크롬 등)과 그래핀이 혼합된 형태를 가지게 된다. 즉, 복합도금층(120)이 층(layer)형태를 가지고, 복합도금부(130)가 관통홀(111)의 내측에 형성되는 차이를 제외한다면 복합도금층(120) 및 복합도금부(130)는 동일하다. 이와 같은 복합도금부(130)는 방열층(110)에 있어 수직방향으로의 열전도율을 향상시키는 기능을 한다. The composite plating part 130 is formed on the inner side of the through hole 111. The composite coating part 130 may be formed of a metal such as copper, aluminum, nickel, gold, silver, palladium, Graphene has a mixed form. In other words, the composite plating layer 120 and the composite plating part 130 are formed in the same manner as the composite plating layer 120 except for the difference that the composite plating layer 120 has a layer form and the composite plating part 130 is formed inside the through hole 111 same. The composite coating 130 functions to improve the thermal conductivity of the heat dissipation layer 110 in the vertical direction.

도 3은 도 2에 도시된 탄소계 방열시트(100)의 변형예를 도시한 도면이다.Fig. 3 is a view showing a modified example of the carbon-based heat dissipation sheet 100 shown in Fig.

도 3을 참조하면, 탄소계 방열시트(100)에서 방열층(110) 및 복합도금층(120)의 표면에는 요철 형상이 구비될 수 있다. 요철 형상은 요부와 철부가 반복 형성되면 되고 그 구체적인 형상은 다양하게 존재할 수 있다. 탄소계 방열시트(100)는 방열층(110)과 복합도금층(120)의 표면에 요철 형상을 구비함으로써, 표면적을 증가시켜 방열효과 내지 방열성능을 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, the surface of the heat dissipation layer 110 and the composite plating layer 120 in the carbon-based heat dissipation sheet 100 may have a concavo-convex shape. The concavoconvex shape may be formed by repeatedly forming the concave and convex portions, and the concrete shape may be variously present. The carbon-based heat dissipation sheet 100 has a concavo-convex shape on the surfaces of the heat dissipation layer 110 and the composite plating layer 120, thereby increasing the surface area and improving the heat dissipation effect and the heat dissipation performance.

한편, 도 1 내지 도 3에서 설명한 탄소계 방열시트(100)의 적어도 일면에는 보호필름, 점착층, 이형층 등이 적층될 수 있으며 이는 본 기술분야에서 일반적인 내용에 해당되는 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. Meanwhile, a protective film, an adhesive layer, a release layer, and the like may be laminated on at least one surface of the carbon-based heat dissipation sheet 100 described in FIGS. 1 to 3, and this is a general matter in the technical field, .

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 방열시트 제조방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a carbon-based heat spreading sheet according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소계 방열시트 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a carbon-based heat spreading sheet according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 탄소계 방열시트 제조방법은 우선 탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층(110)을 제조한다. 상기 탄소계 소재는 팽창흑연을 포함하는 소재일 수 있고, 팽창흑연 이외에 카본나노튜브가 추가 혼합될 수 있다. 팽창흑연 및 카본나노튜브의 혼합비율은 특정되지 않는다. 상기 팽창흑연 및 카본나노튜브는 상용적으로 판매되는 것을 사용할 수 있다. Referring to FIG. 4, the method for manufacturing a carbon-based heat-radiating sheet first produces a sheet-shaped heat-radiating layer 110 formed of a carbon-based material. The carbon-based material may be a material containing expanded graphite, and carbon nanotubes may be further mixed in addition to expanded graphite. The mixing ratio of the expanded graphite and the carbon nanotube is not specified. The expandable graphite and the carbon nanotube may be commercially available.

방열층(110)은 상기 팽창흑연 등을 가압 압축하여 형성할 수 있는데, 상기 가압 압축 방법으로는 프레스 성형 또는 롤 압연이 있다. 프레스 성형을 예로 들어보면, 팽창흑연 분말을 소정의 프레스 성형틀에 채워 넣은 후에 프레스를 이용하여 적정한 성형압력으로 상기 팽창흑연 분말을 가압 성형하는 1차 가공을 거침으로써 방열층(110)을 형성할 수 있으며, 필요에 따라 롤링 가공을 통해 적당한 두께(수 마이크로미터 내지 밀리미터)를 갖추도록 2차 가공을 거칠 수 있다(이상 1단계). The heat dissipation layer 110 can be formed by pressurizing and compressing the expanded graphite or the like. The press compression method includes press forming or roll rolling. As an example of the press molding, the heat-releasing layer 110 is formed by filling the expanded graphite powder into a predetermined press-molding mold and then subjecting the expanded graphite powder to press molding at a proper molding pressure using a press And may be subjected to a second machining process (step 1 above), if necessary, to have a suitable thickness (several micrometers to millimeters) through rolling.

다음으로, 방열층(110)의 표면에 간격을 두어 수직 방향으로 복수개의 관통홀(111)을 형성할 수 있다. 관통홀(111)의 형성은 펀치(punch, 12)를 이용한 통상적인 공정에 의해 형성될 수 있으며, 그 이외의 방법으로 형성되는 것도 가능하다. Next, a plurality of through holes 111 may be formed in the vertical direction with a space on the surface of the heat dissipation layer 110. The formation of the through holes 111 may be performed by a conventional process using a punch 12, or may be formed by other methods.

다음으로, 방열층(110)의 일면 또는 양면에 복합도금층(120)을 형성한다. 또한, 방열층(110)의 표면에 형성된 관통홀(111)의 내측에 복합도금부(130)를 형성하는 공정이 동시에 이루어질 수 있다. 복합도금층(120)과 복합도금부(130)는 금속과 그래핀이 혼합되어 있는 동일 형태를 가지기 때문이다. 즉, 방열층(110)에 관통홀(111)이 존재하는 경우에는 복합도금층(120) 및 복합도금부(130)가 동시에 형성될 수 있으며, 방열층(110)에 관통홀(111)이 존재하지 않는 경우에는 복합도금층(120)만이 형성될 수 있다. Next, a composite plating layer 120 is formed on one surface or both surfaces of the heat dissipation layer 110. Also, the step of forming the composite plating part 130 on the inside of the through hole 111 formed on the surface of the heat dissipation layer 110 can be performed at the same time. The composite plating layer 120 and the composite plating portion 130 have the same shape in which the metal and the graphene are mixed. That is, when the through hole 111 exists in the heat dissipation layer 110, the composite plating layer 120 and the composite plating portion 130 can be formed at the same time, and the through hole 111 exists in the heat dissipation layer 110 Only the composite plating layer 120 may be formed.

복합도금층(120) 및 복합도금부(130)가 형성되는 공정은 다음과 같다. 방열층(110)을 전해액(11)이 담긴 도금조(10)를 통과시킴으로써 방열층(110)의 일면 또는 양면에 금속(121)과, 그래파이트 나노 플레이크(122a), 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛(graphene nanoplatelet)을 전해 도금시킨다(도 4에서는 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 도금된 경우를 도시하였음을 밝혀둔다). The process of forming the composite plating layer 120 and the composite plating portion 130 is as follows. The heat dissipation layer 110 is passed through the plating tank 10 containing the electrolyte solution 11 to deposit the metal 121 on one or both sides of the heat dissipation layer 110 and the graphite nano-flakes 122a, Pin oxide or graphene nanoplatelet is electroplated (it is noted that graphite nano-flakes 122a are plated in Fig. 4).

방열층(110)을 도금조(10)에 통과시키는 방법은 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용할 수 있으며, 복수개의 와인더(1, winder) 및 드럼(2, drum)을 배열하여 방열층(110)이 와인더(1) 및 드럼(2)들에 의해 이동되면서 도금조(10)에 디핑(dipping)되도록 할 수 있다(도 4 참조). A method of passing the heat dissipation layer 110 through the plating bath 10 can be a roll-to-roll process and a plurality of winders 1 and drums 2 are arranged The heat dissipation layer 110 may be dipped in the plating bath 10 while being moved by the winder 1 and the drums 2 (see FIG. 4).

전해액(11, 과염소산의 알코올 용액, 황산, 염산, 질산, 인산, 옥살산 수용액 등을 사용 가능함)에는 방열층(110) 표면에 도금될 금속(121)과 그래파이트 나노 플레이크(122a), 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산되어 있다. The metal 121 to be plated and the graphite nano-flakes 122a, the graphene oxide, and the metal to be plated may be formed on the surface of the heat-dissipating layer 110 by using an electrolytic solution (11, an alcoholic solution of perchloric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, Reduced graphene oxide or graphene nanoplatets are dispersed.

이 때, 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 분산되어 있는 경우에는 별도의 열처리가 후행됨으로써 그래핀(122)이 합성될 수 있으며, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 나노플레이트렛이 분산되어 있는 경우에는 상기 그래핀 나노플레이트렛이 방열층(110) 표면에 도금되어 그래핀(122)으로 기능한다. 이하에서는 전자의 경우, 즉 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 분산된 경우를 설명하도록 한다. At this time, when the graphite nano-flakes 122a are dispersed, the graphene 122 may be synthesized by performing a separate heat treatment, and graphene oxide, reduced graphene oxide, and graphene nanoflot are dispersed The graphene nanoplatelet is plated on the surface of the heat dissipation layer 110 and functions as a graphene 122. Hereinafter, the former case, that is, the case where the graphite nano-flakes 122a are dispersed, will be described.

전해도금(electro plating)은 전해액에 침지된 음극과 양극 사이에 전류를 가할 때, 전해액의 전기 분해에 의하여 도금을 수행하는 공정으로 전해도금은 일반적인 도금 공정인 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 즉, 방열층(110)이 전해액(11)을 통과하면서 전해도금이 실시되고(예컨대 도금조의 저면에 양극이 부착되고, 드럼(2)이 음극으로 기능할 수 있음), 그 결과 방열층(110)의 표면에는 금속(121) 및 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 복합 도금된다. Electroplating is a process of performing plating by electrolysis of an electrolytic solution when an electric current is applied between a cathode and an anode immersed in an electrolytic solution. Electroplating is a general plating process, and a detailed description thereof will be omitted. That is, when the heat dissipation layer 110 passes through the electrolyte 11, the electrolytic plating is performed (for example, the anode is attached to the bottom surface of the plating bath and the drum 2 functions as a cathode) The metal 121 and the graphite nano-flakes 122a are plated together.

다음으로 도금된 그래파이트 나노 플레이크(122a)를 열처리함으로써 그래핀(122)을 형성(합성)하게 되는데, 이 때 열처리 방법으로는 마이크로파 조사 및/또는 IPL(Intensed Pulse Light) 조사가 이용될 수 있으며, 그 외의 다양한 열원이 이용될 수 있다. 여기에서 '및/또는'이라고 기재한 까닭은 상기 열원으로 마이크로파 조사만을 행하거나, IPL 조사만을 행하거나, 둘 다 행하는 것 모두가 가능하기 때문이다.Next, the plated graphite nano-flakes 122a are thermally treated to form (synthesize) graphene 122. At this time, microwave irradiation and / or IPL (Intensity Pulse Light) irradiation may be used as a heat treatment method. Various other heat sources may be used. Herein, "and / or" is described because it is possible to perform only the microwave irradiation with the heat source, the IPL irradiation alone, or both.

마이크로파 조사는 라디오파와 적외선 사이의 파장을 가진 전자기파에 클라이스트론과 마그네트론에 의해 발생되는 파장이 1mm와 0.1m 사이의 전자기 방사에 해당하는 것으로, 마이크로파를 이용한 가열방식은 주파수를 흡수하는 물질만 선택적으로 진동시키는 방식으로 물질을 가열할 수 있는 장점을 갖는다. 따라서 복합도금층(120) 형성시에 그래파이트 나노 플레이크(122a)만을 선택 가열할 수 있다는 장점을 갖는다. The microwave irradiation corresponds to electromagnetic radiation having a wavelength between radio waves and infrared rays and a wavelength generated between a klystron and a magnetron between 1 mm and 0.1 m. In the heating method using a microwave, The material can be heated. Therefore, it is advantageous that only the graphite nano-flakes 122a can be selectively heated when the composite plating layer 120 is formed.

한편, IPL 조사는 350nm 내지 1200nm이 넓은 대역의 빛을 발생시키는 플래시 램프 또는 제논 램프(xenon lamp)를 이용하는 백색단파장 열원을 의미한다. 상기 IPL 조사는 급속도로 펄스를 바꾸어주며 그래파이트 나노 플레이크(122a)를 가열시킬 수 있는 장점을 갖는다. On the other hand, the IPL irradiation means a white short-wavelength heat source using a flash lamp or a xenon lamp that emits light in a wide band from 350 nm to 1200 nm. The IPL irradiation has the advantage of rapidly changing the pulse and heating the graphite nano-flakes 122a.

즉, 표면에 금속(121) 및 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 도금 형성된 방열층(110)을 열처리 장비(20, 마이크로파 조사 장비, IPL 조사 장비 등)를 통과시켜 열처리함으로써, 그래핀(122)을 형성할 수 있으며 이로써 복합도금층(120) 및 복합도금부(130)가 완성된다. That is, the heat dissipation layer 110, on which the metal 121 and the graphite nano-flakes 122a are plated, is passed through a heat treatment equipment 20 (microwave irradiation equipment, IPL irradiation equipment, etc.) So that the composite plating layer 120 and the composite plating portion 130 are completed.

한편, 상기 열처리 공정에 있어서 반응 온도를 낮추기 위하여 상기 전해액(11)에는 이온성 액체가 추가적으로 첨가될 수 있다. 상기 이온성 액체는 상온에서 이온들의 결합으로 구성되었음에도 액체 상태로 존재하는 물성을 지닌 물질을 의미한다. Meanwhile, in order to lower the reaction temperature in the heat treatment step, an ionic liquid may be additionally added to the electrolyte solution 11. The ionic liquid means a substance having physical properties that are present in a liquid state although they are composed of ions at room temperature.

상기 이온성 액체는 하기 [화학식 1] 을 포함할 수 있다.The ionic liquid may include the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 [화학식 1]은 이미다졸리움계(imidazolium) 이온성 액체로, R1 및 R2 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타낸고, 헤테로원자를 포함하는 것도 가능하다. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타낸다. The imidazolium ionic liquid is represented by the above formula (1), wherein R 1 and R 2 are the same or different and each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms . On the other hand, X - represents an anion of an ionic liquid.

상기 [화학식 1]의 양이온은 1,3-다이메틸이미다졸륨, 1,3-다이에틸이미다졸륨, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨, 1-데실-3-메틸이미다졸륨, 1-도데실-3-메틸이미다졸륨 및 1-테트라데실-3-메틸이미다졸륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The cation of the above formula (1) is preferably at least one selected from the group consisting of 1,3-dimethylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 3-methylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, and 1-tetradecyl- 3-methylimidazolium, and 3-methylimidazolium.

상기 [화학식 1]의 음이온은 유기 음이온 또는 무기 음이온일 수 있다. 상기 음이온은 Br-, Cl-, I-, BF4 -, PF6 -, ClO4 -, NO3 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, AsF6 -, SbF6 -, CH3COO-, CF3COO-, CH3SO3 -, C2H5SO3 -, CH3SO4 -, C2H5SO4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N-, C4F9SO3 -, C3F7COO- 및 (CF3SO2)(CF3CO)N-로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The anion of the above formula (1) may be an organic anion or an inorganic anion. The anion is Br -, Cl -, I - , BF 4 -, PF 6 -, ClO 4 -, NO 3 -, AlCl 4 -, Al 2 Cl 7 -, AsF 6 -, SbF 6 -, CH 3 COO - , CF 3 COO -, CH 3 SO 3 -, C 2 H 5 SO 3 -, CH 3 SO 4 -, C 2 H 5 SO 4 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 3 C -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, C 4 F 9 SO 3 -, C 3 F 7 COO - , and (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N - And at least one selected from the group consisting of

상기 이온성 액체는 하기 [화학식 2]를 포함할 수 있다. 하기 [화학식 2]는 상기 [화학식 1]과 같이 포함되거나, 선택적으로 포함될 수 있다. The ionic liquid may include the following formula (2). The following formula (2) may be included or optionally included as in formula (1).

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 [화학식 2]는 피리디늄계(pyridinium) 이온성 액체로, R3 및 R4 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타낸고, 헤테로원자를 포함하는 것도 가능하다. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타낸다.The above-mentioned formula (2) is a pyridinium ionic liquid, and R 3 and R 4 may be the same or different and each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon atom having 1 to 16 carbon atoms. On the other hand, X - represents an anion of an ionic liquid.

상기 [화학식 2]의 양이온은 1-메틸피리디늄, 1-에틸피리디늄, 1-부틸피리디늄, 1-에틸-3-메틸피리디늄, 1-부틸-3-메틸피리디늄, 1-헥실-3-메틸피리디늄 및 1-부틸-3,4-디메틸피리디늄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The cations of the above-mentioned formula (2) include 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1-butylpyridinium, 1-ethyl- 3-methylpyridinium, 1-butyl-3,4-dimethylpyridinium, and the like.

상기 [화학식 2]의 음이온은 유기 음이온 또는 무기 음이온일 수 있다. 상기 음이온은 상기 [화학식 1]의 음이온과 동일 또는 유사할 수 있으므로 중복 설명은 생략하도록 한다.The anion of formula (2) may be an organic anion or an inorganic anion. Since the anion may be the same as or similar to the anion of the above formula (1), a duplicate description will be omitted.

한편, 복합도금층(120) 및 복합도금부(130)를 형성하기 이전에, 방열층(110)의 표면에 요철을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이 경우, 후속 단계에서 방열층(110)의 일면 또는 양면에 형성되는 복합도금층(120)은 방열층(110)의 표면에 대응하여 마찬가지로 요철 형상을 구비하도록 형성되는 바, 방열층(110) 및 복합도금층(120)이 모두 요철 형상을 갖게 된다. The step of forming the concavity and convexity on the surface of the heat dissipation layer 110 may be further included before the composite plating layer 120 and the composite plating part 130 are formed. In this case, the composite plated layer 120 formed on one or both surfaces of the heat dissipation layer 110 is formed to have a concave-convex shape corresponding to the surface of the heat dissipation layer 110 in the subsequent step, All of the composite plating layers 120 have irregularities.

방열층(110)의 표면에 요철을 형성하는 방법은 기계적 가공 공정 또는 화학적 가공 공정을 사용할 수 있다. 이와 같은 공정의 예로는 마이크로샌드 블라스팅, 방전 가공, 레이저 가공, 에칭공정, 포토리소그래피 공정 등이 있다. 또는 표면에 요철이 형성된 롤러에 방열층(110)을 통과시킴으로써 방열층(110)의 표면에 요철을 형성할 수도 있다. As a method of forming the irregularities on the surface of the heat radiation layer 110, a mechanical processing or a chemical processing can be used. Examples of such processes include micro-sandblasting, discharge machining, laser machining, etching, photolithography, and the like. Alternatively, the heat dissipation layer 110 may be formed on the surface of the heat dissipation layer 110 by passing the heat dissipation layer 110 through a roller having irregularities on the surface thereof.

이후 방열층(110)에 복합도금층(120) 및 복합도금부(130)를 형성하고, 보호필름, 점착층, 이형층 등을 추가 형성함으로써 탄소계 방열시트가 제조될 수 있다. The carbon-based heat dissipation sheet can be manufactured by forming the composite plating layer 120 and the composite plating part 130 on the heat dissipation layer 110 and further forming a protective film, an adhesive layer, a release layer, and the like.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 방열층의 일면 또는 양면에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성함으로써, 방열층의 열전도도를 향상시킬 수 있다. 또한, 방열층에 복수개의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀 내측에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부를 형성함으로써, 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 열전도도가 향상된 방열시트를 얻을 수 있다. 또한, 방열층 및 복합도금층의 표면에 요철 형상을 구비하여 열확산 면적을 증가시킴으로써 방열성능을 향상시킬 수 있다.As described above, embodiments of the present invention can improve the thermal conductivity of the heat dissipation layer by forming a composite plating layer having a mixed form of metal and graphene on one or both surfaces of the heat dissipation layer. Further, by forming a plurality of through holes in the heat dissipation layer and forming a composite plating portion having a form in which metal and graphene are mixed inside the through holes, a heat radiation sheet having improved thermal conductivity in the vertical direction as well as in the horizontal direction is obtained . Further, the heat dissipation performance can be improved by providing the concaves and convexes on the surface of the heat dissipation layer and the composite plating layer to increase the heat dissipation area.

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.

100: 탄소계 방열시트
110: 방열층
111: 관통홀
120: 복합도금층
130: 복합도금부100: Carbon-based heat-radiating sheet
110: heat sink layer
111: Through hole
120: Composite plating layer
130:

Claims (7)

탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층;
상기 방열층의 일면 또는 양면에 도금 형성되는 것으로, 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 포함하는 탄소계 방열시트.A sheet-like heat dissipation layer formed of a carbon-based material;
And a composite plating layer formed by plating on one or both surfaces of the heat dissipation layer and having a mixed form of metal and graphene. 청구항 1에 있어서,
상기 방열층에는 간격을 두어 수직 방향으로 형성되는 복수개의 관통홀이 존재하고, 상기 관통홀의 내측에는 금속 및 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부가 형성되는 탄소계 방열시트.The method according to claim 1,
Wherein the heat dissipation layer has a plurality of through holes formed in a vertical direction with a gap therebetween and a composite plating portion having a shape in which metal and graphene are mixed is formed inside the through holes. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 방열층 및 복합도금층의 표면에는 요철 형상이 구비되는 탄소계 방열시트.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat dissipation layer and the composite plating layer are provided with irregularities on the surfaces thereof. 탄소계 소재로 형성되는 시트 형태의 방열층을 제조하는 1단계; 및
상기 방열층을 금속과, 그래파이트 나노플레이크, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산된 전해액을 통과시켜 전해도금(electro plating)을 실시함으로써, 상기 방열층의 일면 또는 양면에 상기 금속과 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성하는 2단계를 포함하는 탄소계 방열시트 제조방법.A step of producing a sheet-like heat dissipation layer formed of a carbon-based material; And
The heat dissipation layer is electroplated by passing an electrolyte in which a metal, a graphite nano-flake, a graphen oxide, a reduced graphene oxide or a graphene nanoflourette are dispersed to form one or both surfaces of the heat dissipation layer Forming a composite plating layer having a shape in which the metal and the graphene are mixed with each other. 청구항 4에 있어서,
상기 2단계는 상기 전해액에 상기 금속 및 그래파이트 나노플레이크가 분산된 경우에는 상기 전해도금 후에 상기 그래파이트 나노플레이크를 열처리함으로써 상기 그래핀을 형성하고, 상기 열처리 방법은 마이크로파 조사 및/또는 IPL(Intensed Pulse Light) 조사인 탄소계 방열시트 제조방법.The method of claim 4,
In the second step, when the metal and the graphite nano-flakes are dispersed in the electrolyte, the graphite nano-flakes are thermally treated after the electroplating to form the graphene, and the heat treatment method is microwave irradiation and / or IPL Gt;) < / RTI & 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 1단계 및 2단계 사이에 상기 방열층의 표면에 간격을 두어 수직 방향으로 복수개의 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 2단계에서 상기 금속과 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금부를 상기 관통홀 내측에 형성하는 단계를 더 포함하는 탄소계 방열시트 제조방법.The method according to claim 4 or 5,
Further comprising the step of forming a plurality of through holes in the vertical direction with a space between the first and second steps on the surface of the heat dissipation layer,
And forming a composite plating part having a shape in which the metal and the graphene are mixed in the second step, inside the through hole. 청구항 6에 있어서,
상기 1단계 및 2단계 사이에 상기 방열층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 2단계에서 상기 복합도금층이 상기 방열층의 표면에 대응하여 요철 형상을 구비하도록 형성되는 탄소계 방열시트 제조방법.
The method of claim 6,
The method as claimed in claim 1, further comprising the step of forming irregularities on the surface of the heat dissipation layer between the first step and the second step, wherein the composite plating layer in the second step has carbon-based heat dissipation / RTI >
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