KR20150049885A - 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층과, 상기 열 확산층의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층과, 상기 열 확산층의 타면에 적층되는 점착층으로 구성되어, 전자기기의 발열부품에서 발생되는 열을 확산시켜 발열부품의 열화를 방지함과 아울러 발열부품에서 발생되는 열이 다른 부품으로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.

Description

방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기{HEAT RADIATION SHEET, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME}

본 발명은 발열 부품에서 발생되는 열을 확산시킴과 아울러 발열 부품에서 발생되는 열이 다른 부품으로 전달되는 차단할 수 있는 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터, 휴대용 개인단말기, 통신기 등의 전자기기는 기기 내부에서 발생한 과도한 열에너지를 외부로 확산시키지 못해 잔상문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열에너지는 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오동작을 유발하며, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 한다.

특히, 휴대용 전자 기기는 두께가 날로 슬림화되고, 성능은 높아지고 있기 때문에 기기 내부의 각종 회로부품에서 발생되는 열을 신속하게 방출하여 전자기기가 열에 의해 손상되는 것을 방지해야된다.

따라서 시스템 내부에서 발생한 열에너지를 외부로 방출시키기 위해 방열 시트가 구비된다.

종래의 방열시트는 등록특허공보 10-0721462(2007년 05월 17일)에 개시된 바와 같이, 열 전도성의 금속판과, 이 금속판의 적어도 하나의 면에 형성되고 그 내부에 폼구조로서 셀이 형성된 점착성의 폼시트를 포함하고, 상기 점착성의 폼시트는 점착제와 셀 형성제가 함유된 점착성 혼합물로 형성되고, 상기 점착제는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지 또는 폴리우레탄계 수지이고, 상기 셀형성제는 미소중공구로 구성된다.

하지만, 종래의 방열시트는 금속판의 표면에 점착성의 폼시트를 부착하여 사용하기 때문에 두께가 두꺼워 휴대 전자기기 등 두께가 얇은 전자기기에는 사용이 어려운 문제가 있다.

또한, 종래의 방열시트는 전자 기기의 부품에 부착되어 부품에서 발생되는 확산시켜 방열하는 기능만 수행하고, 부품에서 발생되는 열이 다른 부품으로 전달되는 것을 차단하지 못하는 문제가 있다.

(선행기술1)등록특허공보 10-0721462(2007년 05월 17일)

본 발명의 목적은 전자기기의 발열부품에서 발생되는 열을 확산시켜 발열부품의 열화를 방지함과 아울러 발열부품에서 발생되는 열이 다른 부품으로 전달되지 않도록 차단할 수 있는 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 확산층의 표면에 산화방지층을 구비하여 열 확산층이 산화되는 것을 방지할 수 있는 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열 확산층의 일면에 전도성 점착층을 형성하여 열 확산층으로 전달된 열이 열 확산층에 의해 1차 확산되고, 전도성 점착층에 부착된 다른 열 확산부재로 열이 전달되어 2차 확산되어 방열 성능을 향상시킬 수 있는 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열 확산층의 일면에 컬러층을 형성하여 방열시트를 커버에 부착할 경우 커버의 색상과 방열시트의 외부로 노출되는 색상을 동일하게 할 수 있는 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층과, 상기 열 확산층의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층과, 상기 열 확산층의 타면에 적층되는 점착층을 포함한다.

상기 열 확산층은 Ni, Cu, Ag 또는 Ni, Cu, Ag 중 적어도 둘 이상이 포함된 합급으로 이루어진 금속판으로 형성될 수 있다.

상기 단열층은 전기 방사가 가능한 고분자 물질 및 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 상기 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하고, 상기 나노 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹 형태로 형성될 수 있다.

상기 점착층은 열 전도성 금속, 카본 블록(Carbon Black), 카본나노튜브, 그래핀(Graphene), 열 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나와, 점착제와 용매를 혼합한 전도성 점착물질로 형성될 수 있다.

상기 열 확산층의 표면에 적층되어 열 확산층이 산화되는 것을 방지하는 산화 방지막을 더 포함할 수 있다.

상기 산화 방지막은 산화 방지물질을 열 확산층의 표면에 코팅하여 형성하거나, 상기 열 확산층의 표면을 산화시켜 산화피막을 형성할 수 있다.

상기 열 확산층에 적층되어 전자파를 흡수하는 전기 전도성 점착층을 더 포함할 수 있다.

상기 전기 전도성 점착층은 전기 방사방법에 의해 형성되거나, 전기 전도성 점착필름을 부착하여 형성될 수 있다.

상기 열 확산층에 적층되는 다양한 색상을 갖는 컬러 커버층을 더 포함할 수 있다.

상기 컬러 커버층은 컬러 색상을 열 확산층의 표면에 코팅하여 형성하거나, 컬러 색상을 갖는 단면 점착 테이프가 사용될 수 있다.

본 발명의 방열시트 제조방법은 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층과, 상기 열 확산층의 일면에 적층되는 제1점착층과, 상기 열 확산층의 타면에 적층되는 제2점착층과, 상기 제1점착층에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층과, 상기 단열층에 적층되어 단열층을 보호하는 보호 커버층을 포함할 수 있다.

본 발명의 방열시트 제조방법은 금속판의 표면에 핫멜트(hot melt) 필름을 적층한 후 제1가압롤러를 통과시켜 금속판의 표면에 핫멜트 필름을 열 합지하는 단계와, 상기 핫멜트 필름의 표면에 단열층을 적층한 후 제2가압롤러를 통과시켜 핫멜트 필름의 일면에 단열층을 열 합지하는 단계와, 상기 단열층의 표면에 점착층을 적층한 후 제3가압롤러를 통과시켜 단열층의 표면에 점착층을 열 합지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 휴대용 단말기는 휴대용 단말기 기능을 수행하는 단말기 본체; 및 상기 단말기 본체에 내장된 발열 부품에 접촉되거나 인접되어 설치된 방열 시트;를 포함하며, 상기 방열 시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층; 상기 열 확산층의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층; 및 상기 열 확산층의 타면에 적층되는 점착층;을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 방열시트는 전자기기의 발열부품에서 발생되는 열을 확산시키는 열 확산층과, 발열부품에서 발생되는 열이 다른 부품으로 전달되는 것을 차단하는 단열층을 구비하여, 열 확산 기능과 단열 기능을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 방열시트는 열 확산층의 표면에 산화방지층을 구비하여 열 확산층이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 방열시트는 열 확산층의 일면에 전도성 점착층을 형성하여 열 확산층으로 전달된 열이 열 확산층에 의해 1차 확산되고, 전도성 점착층에 부착된 다른 열 확산부재로 열이 전달되어 2차 확산되어 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 방열시트는 열 확산층의 일면에 컬러층을 형성하여 방열시트를 커버에 부착할 경우 커버의 색상과 방열시트의 외부로 노출되는 색상을 동일하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방열시트가 부착된 전자기기의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단열층을 확대한 사진이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 방열시트가 부착된 커버의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 방열시트를 제조하는 전기 방사장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 방열시트의 일 예에 따른 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 12는 본 발명의 방열시트의 다른 예에 따른 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 13은 본 발명의 방열시트의 또 다른 예에 따른 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열시트의 시간별 열적 특성변화 여부를 관찰한 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열시트의 시간별 병열특성을 비교한 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 방열시트의 시간별 열화상 사진이다.
도 17은 본 발명에 따른 방열시트의 순수 동판과, 동판에 산화를 위해 Ni이 코팅된 동판의 병열특성을 비교한 그래프이다.
도 18은 본 발명에 방열시트의 순수동판과, 동판에 산화를 위해 Ni이 코팅된 동판의 시간별 열화상 사진이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 방열시트가 부착된 전자기기의 일부 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 방열시트(100)는 발열부품(200)과 다른 부품(300) 사이에 배치되어 발열부품(200)에서 발생되는 열을 확산시켜 방열시킴과 아울러 발열부품(200)에서 발생되는 열이 다른부품(300)으로 전달되지 않도록 단열하는 역할을 한다.

상기 발열부품(200)은 국부적으로 높은 열을 발생시키기 때문에 발열부품 자체가 높은 열에 의해 손상될 수 있고, 발열부품(200)의 주변에 배치되는 다른부품(300)으로 높은 열이 전달되어 다른부품(300)이 높은 열에 의해 손상될 우려가 있다.

특히, 다른부품(300)이 휴대 단말기의 백 커버일 경우 사용자가 백 커버 부분을 손으로 감싸게 되는데, 발열부품(200)에서 발생되는 열이 백 커버를 통해 사용자의 손으로 전달되어 화상을 입거나 사용상 불쾌감을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명의 방열시트(100)는 발열부품(200)에서 발생되는 열을 빠르게 확산시켜 국부적으로 높은 열이 발생되는 것을 제거하여 발열부품(200)이 열에 의해 손상되는 것을 방지하고, 발열부품(200)에서 발생되는 열이 다른부품(300)으로 전달되는 것을 차단한다.

그리고, 후술된 본 발명의 실시예들에 따른 방열시트는 휴대용 단말기에 장착될 수 있으며, 방열시트가 휴대용 단말기에 장착되는 경우, 휴대용 단말기에 발생된 열을 분산 및 포집하여 방열과 단열 기능을 수행할 수 있으므로, 휴대용 단말기의 핫스팟(hot spot)에서 발생된 열을 분산시켜 휴대용 단말기 내부 부품들에 인가되는 열적 영향을 최소화시키고, 핫스팟에서 발생된 열이 외부로 누출되는 것을 차단하여 휴대용 단말기를 그립(Grip)하고 있는 사용자에게 전달되는 열을 최소화시킬 수 있는 것이다.

이때, 휴대용 단말기의 후면 커버(미도시) 내측에 방열 시트를 설치하는 것이 바람직하다. 여기서, 휴대용 단말기는 휴대용 단말기 기능을 수행하는 단말기 본체(미도시); 및 단말기 본체 후면에 착탈 가능한 후면 커버로 구성된다. 단말기 본체의 후면에는 배터리, 메모리칩 등이 장착될 수 있는 영역들이 있고, 이들의 교체를 편리하게 하게 하고, 휴대용 단말기의 미관을 위하여 후면 커버는 단말기 본체 후면에 착탈 가능하게 설치된다. 여기서, 후면 커버는 배터리 커버라고 지칭될 수 있다.

또한, 휴대용 단말기의 단말기 본체에 내장된 발열 부품에 접촉되거나 인접되어 설치될 수 있다.

단말기 본체에는 고속 및 고기능의 칩들이 내장되고, 이 칩들이 동작될 때 국부적인 영역에 열이 집중적으로 발열하는 핫스팟 영역이 만들어진다. 방열 부재의 방열 시트는 후면 커버 내측에 장착되어 있으므로, 후면 커버가 단말기 본체와 결합되는 경우에 방열 시트는 핫스팟 영역에 밀착되어, 핫스팟 영역에서 발생된 열을 그대로 전달받아 확산 및 포집 기능을 수행하게 된다.

제1실시예에 따른 방열시트(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 열 확산층(20)의 타면에 적층되는 점착층(30)을 포함한다.

열 확산층(20)은 열 전도성을 갖는 금속으로 형성되고, 일 예로, Ni, Cu, Ag 및 이들의 합금이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 열 전도성이 뛰어난 Cu가 사용될 수 있다.

이러한 열 확산층(20)은 발열부품(200)에서 발생되는 열을 수평방향으로 빠르게 확산시켜 국부적으로 높은 열이 발생되는 것을 방지하여 발열부품(200) 및 다른부품(300)이 높은 열에 의해 손상되는 것을 방지한다.

열 확산층(20)은 열 전도성 금속 이외에 열을 수평방향으로 빠르게 확산시킬 수 있는 어떠한 재질도 적용이 가능하다.

단열층(10)은 수직방향으로 전달되는 열을 차단할 수 있는 다공성 박막으로 형성된다. 단열층(10)은 일 예로, 전기 방사방법에 의해 다수의 기공을 갖는 나노 웹 형태, 다수의 기공을 갖는 부직포, PES(polyether sulfone) 등이 사용될 수 있고, 다수의 기공을 구비하고 수직방향 단열이 가능한 재질이면 어떠한 재질도 적용이 가능하다. 여기서, 단열층(10)의 기공 사이즈는 수십 ㎚에서 최대 5㎛ 미만인 것이 바람직하다.

이러한 단열층(10)은 나노 웹 형태일 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 전기 방사가 가능하고 내열성이 우수한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유(14)를 형성하고, 이 나노 섬유(14)가 축적되어 다수의 기공(12)을 갖는 나노섬유 웹(nano web) 형태로 형성된다.

나노 섬유(14)의 직경이 작을수록 나노 섬유의 비표면적이 증대되고 다수의 미세 기공을 구비하는 나노섬유 웹의 열 포집 능력이 커지게 되어 단열 성능을 향상시키게 된다. 따라서, 나노 섬유(14)의 직경은 0.3-1.5um범위이고, 단열층(10)의 두께는 10~25㎛로 형성된다. 또한, 단열층(10)에 형성되는 기공(12)의 기공도는 50~80% 범위를 갖는 것이 바람직하다.

여기에서, 본 발명에 적용되는 방사 방법은 일반적인 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

단열층(10)를 만드는데 사용되는 고분자 물질은 예를 들어, 저중합체 폴리우레탄(polyurethane), 고중합체 폴리우레탄, PS(polystylene), PVA(polyvinylalchol), PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(PLA:polylacticacid), PEO(polyethyleneoxide), PVAc(polyvinylacetate), PAA(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(PCL:polycaprolactone), PAN(polyacrylonitrile), PMMA(polymethyl methacrylate), PVP(polyvinylpyrrolidone), PVC(polyvinylchloride), 나일론(Nylon), PC(polycarbonate), PEI(polyetherimide), PVdF(polyvinylidene fluoride), PEI(polyetherimide), PES(polyesthersulphone) 중 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.

용매는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), DMAc(di-methylacetamide), EC(ethylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), 물, 초산(acetic acid), 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

단열층(10)은 전기방사 방법으로 제조되므로 방사용액의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 단열층(10)의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다.

이와 같이, 단열층(10)은 방사 방법에 의해 나노 섬유(14)가 축적된 나노섬유 웹 형태로 형성되므로 별도의 공정없이 복수의 기공(12)을 갖는 형태로 만들 수 있고, 방사용액의 방사량에 따라 기공의 크기를 조절하는 것도 가능하다. 따라서, 기공(12)을 미세하게 다수로 만들 수 있어 열 차단 성능이 뛰어나고 이에 따라 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

여기에서, 단열층(10)의 두께가 두꺼울수록 단열 성능이 향상되고, 열 확산층(20)의 두께가 두꺼울수록 열 확산 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 설치 위치에 따라 단열층(10) 및 열 확산층(20)의 두께를 조절하여 최적의 성능을 구현할 수 있도록 한다.

점착층(30)은 발열부품(200)에서 발생되는 열을 열 확산층(20)으로 빠르게 전달할 수 있도록 열 전도성을 갖는 점착물질로 형성된다. 일 예로, 점착층은 기존의 열 전도성 점착 테이프 또는 열 전도성 점착 시트가 사용될 수 있고, 전기 방사방법에 의해 무기공 나노 웹 형태로 형성될 수 있다.

이러한 점착층(30)이 무기공 나노 웹 형태일 경우 열 전도성 및 전기 전도성 점착물질은 열 전도성이 우수한 Ni, Cu, Ag 등의 열 전도성 금속 및 카본 블록(Carbon Black), 카본나노튜브, 그래핀(Graphene), 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나와 점착제와 용매를 혼합하여 전기방사에 적합한 점도를 갖는 점착물질을 만들고, 이 점착물질을 전기방사하여 나노 섬유를 형성하고, 이 나노 섬유가 축적되어 무기공 나노섬유 웹(nano web) 형태로 형성된다.

즉, 점착층(30)은 단열층(10)을 형성하는 방법과 동일한 전기 방사방법에 형성될 수 있고, 점착물질의 방사량에 따라 두께가 결정되므로 점착층(30)의 두께를 자유롭게 만들 수 있다.

그리고, 점착층(30)은 단열층(10)에도 적층되어 방열시트의 양쪽 면에 점착층이 구비되는 구조도 적용될 수 있다.

이와 같이, 제1실시예에 따른 방열시트는 발열부품(200) 또는 발열부품(200)에 근접한 다른부품(300)에 부착되어 발열부품(200)에서 발생되는 열은 열 확산층(20)에 의해 수평방향으로 신속하게 확산되어 국부적으로 고온이 되는 것을 방지하고, 단열층(10)이 수직방향 단열 기능을 수행하여 발열부품에서 발생되는 열이 다른부품으로 전달되는 것을 차단한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

제2실시예에 따른 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 열 확산층(20)의 타면에 적층되는 점착층(30)과, 단열층(10)의 일면에 적층되어 단열층을 보호하는 보호 커버층(40)을 포함한다.

보호 커버층(40)은 단열층(10)에 부착되어 단열층의 일면을 밀폐하여 기공이 에어 챔버 역할을 할 수 있도록 함과 아울러 외부 충격이나 기타 이물질이 단열층(10)의 기공으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 보호 커버층(40)은 PET 필름 등 수지재질이 사용될 수 있고, 수지 재질 이외에 섬유 재질도 적용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

제3실시예에 따른 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되는 제1점착층(50)과, 열 확산층의 타면에 적층되는 제2점착층(60)과, 제1점착층(50)에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 단열층(10)의 일면에 적층되어 단열층(10)을 보호하는 보호 커버층(40)을 포함한다.

여기에서, 제1점착층(50)은 단열층(10)을 열 확산층(20)에 부착하는 역할을 하는 것으로, 전기 방사방법에 의해 제조되는 무기공 나노 웹 타입으로 형성될 수 있다.

그리고, 제2점착층(60)은 방열시트(100)를 부품에 부착하는 역할을 하는 것으로, 제1실시예에서 설명한 점착층(30)과 동일하다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

제4실시예에 따른 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 열 확산층(20)의 타면에 적층되는 점착층(30)과, 열 확산층의 표면에 형성되어 열 확산층이 산화되는 것을 방지하는 산화 방지막(110)을 포함한다.

산화 방지막(110)은 열 확산층으로 Cu 등 산화 가능한 재질이 사용될 경우 열 확산층이 산화되는 것을 방지하는 것으로, 산화 방지물질을 열 확산층(20)의 표면에 코팅하여 형성할 수 있고, 열 확산층(20)의 표면을 산화시켜 산화피막을 형성하는 방법이 사용될 수 있다.

여기에서, 산화 방지물질은 Ni이 사용될 수 있고, 구체적으로 Ni을 약 0.2㎛의 두께로 코팅하여 제조된다.

이와 같이, 제4실시예에 따른 방열시트는 열 확산층(20)의 표면에 산화 방지막(110)을 형성하여 열 확산층이 산화되는 것을 방지함으로써, 열 확산층이 산화에 의해 성능이 저하되는 것을 방지한다.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

제5실시예에 따른 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 단열층(10)의 일면에 적층되는 점착층(30)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 전자파를 흡수하는 전기 전도성 점착층(120)을 포함한다.

전기 전도성 점착층(120)은 단열층(10)을 형성하는 것과 동일하게 전기 방사장치에 의해 형성될 수 있고, 전기 전도성 점착필름을 열 확산층(20)의 일면에 부착할 수 있다.

이러한 전기 전도성 점착층(120)을 전기 방사장치에 의해 형성할 경우, 전기 방사가 가능한 고분자 물질, 전기 전도성 점착물질 및 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하고, 이 나노 섬유가 축적되어 무기공 타입 나노섬유 웹(nano web) 형태로 형성된다.

이와 같이, 제4실시예에 따른 방열시트는 전기 전도성 점착층(120)을 구비하여 전자파를 흡수함으로써, 전자파 차폐 역할을 겸할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.

제6실시예에 따른 방열시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층(20)과, 열 확산층(20)의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(10)과, 단열층(10)의 일면에 적층되는 점착층(30)과, 열 확산층(20)의 표면에 적층되고 다양한 색상을 갖는 컬러 커버층(130)을 포함한다.

본 실시예에 따른 방열시트가 외부로 노출되는 부분에 사용될 경우 방열시트의 외부로 노출되는 부분에 다양한 색상을 갖는 컬러 커버층(130)을 구비하여 디자인을 아름답게 할 수 있다.

컬러 커버층(130)은 컬러 색상을 열 확산층(20)의 표면에 코팅하여 형성할 수 있고, 일면에 컬러 색상을 갖는 단면 점착 테이프가 사용될 수 있다.

일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 방열시트(110)가 커버(102)의 내면에 부착될 경우 커버(102)를 본체에서 분리하면 커버(102)의 내면이 외부로 노출된다. 따라서, 컬러 커버층(130)은 커버(102)의 색상이 흰색일 경우 흰색으로, 검정색일 경우 검정색으로 형성하는 등 컬러 커버층(130)을 커버(102)와 동일한 색상으로 형성한다.

도 10은 본 발명에 따른 방열시트를 제조하는 전기 방사장치의 구성도이다.

본 발명의 전기방사 장치는 열 전도성 점착 물질이 저장되는 제1저장탱크(70)와, 전기 방사가 가능한 고분자 물질 및 용매가 혼합된 방사용액이 저장되는 제2저장탱크(72)와, 고전압 발생기가 연결되고 제1저장탱크(70)와 연결되어 제1점착층(50)을 형성하는 복수의 제1방사노즐(74)과, 고전압 발생기가 연결되고 제2저장탱크(72)와 연결되어 단열층(10)을 형성하는 복수의 제2방사노즐(76)과, 제1방사노즐(74) 및 제2방사노즐(76)의 하측에 배치되어 제1방사노즐(74)에서 방사되는 나노섬유(14)가 축적되어 제1점착층(50)을 형성하고, 제1점착층(50) 위에 제2방사노즐에서 방사되는 나노섬유(14)가 축적되어 단열층(10)을 형성하는 콜렉터(78)를 포함한다.

제1저장탱크(70) 및 제2저장탱크(72)에는 고분자 물질, 전기 및 열 전도성 물질 및 용매를 고르게 섞어줌과 아울러 방사용액이 일정 점도를 유지하도록 하는 교반기(63,65)가 구비된다.

콜렉터(78)와 제1방사노즐(74) 사이 및 콜렉터(78)와 제2방사노즐(76) 사이에는 90~120Kv의 고전압 정전기력이 인가됨에 따라 나노 섬유(14)가 방사되고 콜렉터(78)에 나노 섬유(14)가 포집되어 나노 웹을 형성한다.

제1방사노즐(74) 및 제2방사노즐(76)에는 에어 분사장치(62)가 구비되어 제1방사노즐(74) 및 제2방사노즐(76)에서 방사되는 나노 섬유(14)가 콜렉터(78)에 포집되지 못하고 날리는 것을 방지한다.

콜렉터(78)의 전방에는 열 확산층(20)을 형성하는 금속판(82)이 감겨진 금속판 롤(80)이 배치되어 콜렉터(78)의 상면으로 금속판(82)을 공급해준다. 이때, 금속판(80)은 두께가 얇아 강도가 약할 경우 금속판(82)에 이형필름이 부착된 필름형태가 적용될 수 있다.

그리고, 콜렉터(78)의 후방에는 전기 방사에 의해 형성되는 제1점착층(50) 및 단열층(10)을 가압(캘린더링)하여 일정 두께로 만드는 가압롤러(86)가 구비되고, 가압롤러(86)를 통과하면서 가압되어 일정 두께로 된 금속판에 적층된 제1점착층(50) 및 단열층(10)이 적층된 시트가 감겨지는 시트 롤(88)이 구비된다.

이와 같이, 구성되는 전기방사 장치를 이용하여 방열 기능을 갖는 점착 테이프의 제조 공정을 다음에서 설명한다.

도 11은 본 발명의 방열 시트를 제조하는 공정을 나타낸 블럭도이다.

먼저, 콜렉터(78)가 구동되면, 금속판 롤(80)에 감겨진 금속판(82)이 콜렉터(78)로 공급된다(S10).

그리고, 콜렉터(78)와 제1방사노즐(74) 사이에 고전압 정전기력을 인가함에 의해 제1방사노즐(74)에서 전도성 점착물질을 나노 섬유(14)로 만들어 금속판(82)의 표면에 방사한다. 그러면 금속판(82)의 표면에 나노 섬유(14)가 축적되어 제1점착층(50)이 형성된다(S20).

이때, 제1방사노즐(74)에 설치된 에어 분사장치(62)에서 나노 섬유(14)를 방사할 때 나노 섬유(14)에 에어를 분사하여 나노 섬유(14)가 날리지 않고 금속판(82)의 표면에 포집 및 집적될 수 있도록 한다.

그리고, 콜렉터(78)가 구동되면 제1점착층(50)이 적층된 금속판(82)이 제2방사노즐(76)의 하측으로 이동되고, 제2방사노즐(76)에서 방사용액을 나노 섬유로 만들어 제1점착층(50)의 표면에 방사한다. 그러면 제1점착층(50)의 표면에 나노 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 단열층(10)이 형성된다(S30).

그리고, 금속판의 표면에 제1점착층 및 단열층이 적층된 시트는 가압롤러를 통과하면서 가압되어 일정 두께로 되고, 시트 롤(88)에 감겨진다(S40).

그리고, 금속판의 타면에 제2점착층을 부착하면 방사노즐의 제조가 완료된다(S50).

여기에서, 제2점착층은 별도로 제조되어 금속판의 타면에 부착될 수 있고, 위에서 설명한 전기 방사장치를 이용하여 금속판의 타면에 나노 섬유를 방사하여 나노 웹 형태로 형성될 수 있다.

도 12은 본 발명의 방열시트를 제조하는 공정의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

다른 실시예에 따른 방열시트 제조공정은 열 확산층(20)을 이루는 금속판(21), 단열층(10) 및 점착층(30)을 각각 별도로 제조한 후 열 합지에 의해 제조할 수 있다.

구체적으로, 금속판 롤(210)에서 금속판(21)이 공급되고, 금속판(21)의 표면에 핫멜트 필름 롤(220)에서 공급되는 핫멜트(hot melt) 필름(250)을 적층한 후 제1가압롤러(310)를 통과시킨다. 그러면, 금속판(21)의 표면에 핫멜트 필름(250)이 열 합지된다.

이때, 핫멜트 필름에 부착된 릴리스 필름(280)은 제거된다.

그리고, 핫멜트 필름(250)의 표면에 단열층 롤(230)에서 공급되는 단열층(10)을 적층한 후 제2가압롤러(320)를 통과시키면 금속판(21)과 단열층(10)이 핫멜트 필름(250)에 의해 열 합지된다.

이때, 단열층(10)에 부착된 릴리스 필름(290)은 제거된다.

그리고, 단열층(10)의 표면에 점착층 롤(240)에서 공급되는 점착층(30)을 적층한 후 제3가압롤러(330)를 통과시킨다. 그러면, 단열층(10)의 표면에 점착층(30)이 열 합지된다.

도 13는 본 발명의 방열시트를 제조하는 공정의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

또 다른 실시예에 따른 방열시트 제조공정은 위의 다른 실시에에서 설명한 열 합지에 비해 비용을 줄일 수 있는 냉간 합지하는 방식이다.

구체적으로, 금속판 롤(210)에서 금속판(21)이 공급되고, 금속판(21)의 표면에 아크릴 점착제 롤(270)에서 공급되는 아크릴 점착제(260)가 적층되고, 제1가압롤러(410)를 통과하면서 냉간 합지된다.

이때, 제1가압롤러(410)는 열이 가해지지 않고 단지 가압만하는 롤러가 사용된다. 그리고, 아크릴 점착제(260)에 부착된 릴리스 필름(440)은 제거된다.

그리고, 아크릴 점착제(250)의 표면에 단열층 롤(230)에서 공급되는 단열층(10)을 적층한 후 제2가압롤러(320)를 통과시키면 금속판(21)과 단열층(10)이 아크릴 점착제에 의해 냉간 합지된다.

이때, 단열층(10)에 부착된 릴리스 필름(450)은 제거된다.

그리고, 단열층(10)의 표면에 점착층 롤(240)에서 공급되는 점착층(30)을 적층한 후 제3가압롤러(330)를 통과시킨다. 그러면, 단열층(10)의 표면에 점착층(30)이 냉간 합지된다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열시트의 시간별 열적 특성변화 여부를 관찰한 사진이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열시트의 시간별 병열특성을 비교한 그래프이다.

먼저, 도 14에 도시된 바와 같이, 고온고습(85℃, 85%RH)에서 24시간, 48시간, 72시간 방치한 후 열화상 시험을 실시하였고, 표면 산화에 따른 열적 특성 변화여부를 관찰하였다.

이때, 방열시트의 열 확산층을 이루는 동판은 시간이 경과함에 따라 산화가 발생되는 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 아래 표 1은 시간 경과에 따른 표면 저항 변화를 나타낸 것으로, 시간이 경과함에 따라 표면 저항이 초기 6.7Ω/sq에서 72시간 경과되면 12.1Ω/sq으로 되는 것을 알 수 있다.

(기준: 1Ω/sq 이하)

85℃85%RH	㏁/sq
초기	6.7
24시간	10.1
48시간	10.8
72시간	12.1

따라서, 제4실시예에서 설명한 열 확산층의 표면에 산화 방지층을 형성하면 동판의 산화를 방지할 수 있다.

그리고, 도 15에 도시된 그래프와 같이, 동판이 시간이 경과함에 따라 산화가 발생되어도 열적 특성변화 즉, 방열특성의 변화는 거의 없는 것을 확인할 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 방열시트의 시간별 열화상 사진이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 고온고습(85℃, 85%RH)에서 24시간, 48시간, 72시간 방치한 후 열화상 사진을 촬영하면, 초기 30분 경과후 열화상 사진과, 72시간 방치한 후 30분 경과한 열화상 사진을 비교하면, 열적 특성의 변화가 것의 없는 것을 확인할 수 있다.

마찬가지로, 초기 60분 경과후 열화상 사진과, 72시간 방치한 후 60분 경과한 열화상 사진을 비교하더라도 열적 특성 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 방열시트의 순수 동판과, 동판에 산화를 위해 Ni이 코팅된 동판의 병열특성을 비교한 그래프이고, 도 19는 본 발명에 방열시트의 순수동판과, 동판에 산화를 위해 Ni이 코팅된 동판의 시간별 열화상 사진이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 순수 동판과 동판에 산화를 위해 Ni이 코팅된 동판의 병열 특성에 거의 차이가 없는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 도 18에 도시된 바와 같이, 순수 동판을 사용할 경우 30분 경과한 열화상 사진(A)과 60분 경과한 열화상 사진(B)을 비교하면, 열적 특성 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있고, Ni가 코팅된 동판의 30분 경과한 열화상 사진(C)과 60분 경과한 열화상 사진(D)을 비교하면 열적 특성변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 단열층 12: 기공
14: 나노 섬유 20: 열 확산층
30: 점착층 40: 보호 커버층
50: 제1점착층 60: 제2점착층

Claims (20)

1. 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층;
   상기 열 확산층의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층; 및
   상기 열 확산층의 타면에 적층되는 점착층;을 포함하는 방열시트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열 확산층은 Ni, Cu, Ag 또는 Ni, Cu, Ag 중 적어도 둘 이상이 포함된 합급으로 이루어진 금속판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단열층은 복수의 기공을 갖는 다공성 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기공 사이즈는 수십 ㎚에서 최대 5㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 방열시트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단열층은 전기 방사가 가능한 고분자 물질 및 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 상기 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하고, 상기 나노 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 점착층은 열 전도성 금속, 카본 블록(Carbon Black), 카본나노튜브, 그래핀(Graphene), 열 전도성 폴리머(PDOT) 중 어느 하나와, 점착제와 용매를 혼합한 전도성 점착물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
7. 제1항에 있어서,
   상기 단열층의 일면에 적층되어 단열층을 보호하는 보호 커버층을 더 포함하는 방열시트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 열 확산층의 표면에 적층되어 열 확산층이 산화되는 것을 방지하는 산화 방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 산화 방지막은 산화 방지물질을 열 확산층의 표면에 코팅하여 형성하거나, 상기 열 확산층의 표면을 산화시켜 산화피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열시트.
10. 제9항에 있어서,
    상기 산화 방지물질은 Ni이 사용되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
11. 제1항에 있어서,
    상기 열 확산층에 적층되어 전자파를 흡수하는 전기 전도성 점착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트.
12. 제11항에 있어서,
    상기 전기 전도성 점착층은 전기 방사방법에 의해 형성되거나, 전기 전도성 점착필름을 부착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
13. 제1항에 있어서,
    상기 열 확산층에 적층되는 다양한 색상을 갖는 컬러 커버층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열시트.
14. 제13항에 있어서,
    상기 컬러 커버층은 컬러 색상을 열 확산층의 표면에 코팅하여 형성하거나, 컬러 색상을 갖는 단면 점착 테이프가 사용되는 것을 특징으로 하는 방열시트.
15. 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층;
    상기 열 확산층의 일면에 적층되는 제1점착층;
    상기 열 확산층의 타면에 적층되는 제2점착층;
    상기 제1점착층에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층; 및
    상기 단열층에 적층되어 단열층을 보호하는 보호 커버층을 포함하는 방열시트.
16. 열 확산층을 형성하는 금속판의 일면에 열 전도성 점착물질을 전기 방사하여 무기공 나노웹 형태의 제1점착층을 형성하는 단계;
    상기 제1점착층에 방사용액을 전기 방사하여 다수의 기공을 갖는 나노 웹 형태의 단열층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속판의 타면에 제2점착층을 적층하는 단계를 포함하는 방열시트 제조방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 단열층의 표면에 단열층을 보호하는 보호 커버층을 적층하는 단계를 더 포함하는 방열시트 제조방법.
18. 금속판의 표면에 핫멜트(hot melt) 필름을 적층한 후 제1가압롤러를 통과시켜 금속판의 표면에 핫멜트 필름을 열 합지하는 단계;
    상기 핫멜트 필름의 표면에 단열층을 적층한 후 제2가압롤러를 통과시켜 핫멜트 필름의 일면에 단열층을 열 합지하는 단계; 및
    상기 단열층의 표면에 점착층을 적층한 후 제3가압롤러를 통과시켜 단열층의 표면에 점착층을 열 합지하는 단계를 포함하는 방열시트 제조방법.
19. 금속판의 표면에 아크릴 점착제를 적층하고, 제1가압롤러를 통과시켜, 금속판의 표면에 아크릴 점착제를 냉간 합지하는 단계;
    상기 아크릴 점착제의 표면에 단열층을 적층한 후 제2가압롤러를 통과시켜, 아크릴 점착제에 단열층을 냉간 합지하는 단계; 및
    상기 단열층의 표면에 점착층을 적층한 후 제3가압롤러를 통과시켜 단열층의 표면에 점착층을 냉간 합지하는 단계를 포함하는 방열시트 제조방법.
20. 휴대용 단말기 기능을 수행하는 단말기 본체; 및
    상기 단말기 본체에 내장된 발열 부품에 접촉되거나 인접되어 설치된 방열 시트;를 포함하며,
    상기 방열 시트는 열을 수평방향으로 확산시키는 열 확산층; 상기 열 확산층의 일면에 적층되어 수직방향으로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층; 및 상기 열 확산층의 타면에 적층되는 점착층;을 포함하는 휴대용 단말기.
    
    
    
    
    
    
    

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