KR20170123790A - 엘이디 조명용 방열시트 - Google Patents
엘이디 조명용 방열시트 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170123790A KR20170123790A KR1020160052765A KR20160052765A KR20170123790A KR 20170123790 A KR20170123790 A KR 20170123790A KR 1020160052765 A KR1020160052765 A KR 1020160052765A KR 20160052765 A KR20160052765 A KR 20160052765A KR 20170123790 A KR20170123790 A KR 20170123790A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat
- graphite
- metal substrate
- radiating
- radiating sheet
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 56
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 33
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-N-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)acetamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)NC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N dinuclear copper ion Chemical compound [Cu].[Cu] ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
- H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
- H05K7/20472—Sheet interfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2101/00—Point-like light sources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
본 발명은 엘이디와 같은 발열 전자소자에서 발생되는 열을 기판에서 흡수하여 외부로 방열처리하는데 사용되는 방열시트로서 기존의 방열시트에 비해 성형이 용이하고 내구성이 크며, 순수 그라파이트 증착층 증착으로 인해 열전도성도 매우 크다. 따라서 본 발명에 따른 방열시트를 엘이디 방열수단으로 사용하게 되면 엘이디 사용수명을 훨씬 연장시킬 수 있다.
Description
본 발명은 방열시트에 관한 것으로, 특히 간단한 공정으로 표면적을 증대할 수 있을 뿐만 아니라 열전도율이 우수하여 방열효과가 뛰어나고 경량이어서 고출력 엘이디(LED) 조명에 적용하기에 유리한 방열시트에 관한 것이다.
엘이디(LED) 조명은 열이 많이 발생되며, 따라서 시스템 내부 열을 외부로 확산시키지 못하면 시스템 안정성에 심각한 우려를 제공하며, 이러한 열은 제품의 수명 단축이나 고장 오동작 등을 유발할 수 있다.
또한, LED 조명의 경우 야외에 사용하거나, 주변의 디자인과 조화를 이루기 위해서는 LED 조명 케이스 외부 표면 도료를 코팅하게 되는 경우가 많다. 하지만 도료 물질은 통상 수지막을 형성하는 것이므로, LED 조명의 방열 특성을 저하하게 된다. 통상 LED 조명은 열을 많이 발생하는 소자를 사용하는 발광장치이므로, LED 조명에서 발생하는 열을 방출할 필요가 있게 된다.
종래의 전자장비 회로에는 발열체와 방열체 사이에 발열체의 방열을 위해 열전도성 시트, 열전도성 그리스, 열전도성 접착제 등이 사용되었다.
일반적으로 LCD TV, PDP, 컴퓨터, 통신기 등의 시스템 내부 열을 외부로 확산시키지 못하면 시스템 안정성에 심각한 우려를 제공하며, 이러한 열은 제품의 수명 단축이나 고장 오동작 등을 유발할 수 있다.
그래서, 시스템 내부의 열을 방출하거나 냉각시켜야 한다. 종래 이러한 열을효율적으로 제어하기 위한 방법들이 많이 시도되었으며, 히트싱크, 히트파이프, 냉각팬을 사용하는 것이 일반적이었다. 그러나, 전자기기의 성능향상, 경량화, 슬림화 등에 의해 사용에 제약이 따를 뿐만 아니라 성능향상이 요구된다.
이에 따라 방열 시트나 금속물질로 된 열 확산시트 등이 널리 사용되고 있다. 방열 시트에 관한 선행기술로서 방열도료를 금속 기판 상에 코팅한 구조가 알려져 있으며, 예를 들어 등록특허 10-1054652호에는 구리 또는 구리합금 판에 그라파이트 또는 그라파이트 탄소나노튜브가 무게비로 0.2-20% 함유된 방열도료를 도장하여 열전도도와 열확산도를 향상시키는 방열시트가 알려져 있다.
그러나, 방열도료를 코팅하는 경우에는 코팅 두께가 수 미크론 내지 수십 미크론에 이르러, 방열특성 증대를 위해 형상을 구부리거나 프레스 가공하는 경우 코팅층이 부스러지거나 탈락되는 경향이 있고, 무엇보다 코팅을 위해서는 바인더 등 제3의 물질이 첨가되어야 하기 때문에 코팅층 내에 열전도성 성분의 함량을 높이는데 한계가 있어, 방열특성이 낮을 수밖에 없다.
또한 알루미늄 히트싱크의 경우 중량이 많이 나가고 가격이 고가인데다 표면적 증대를 위한 가공이 용이하지 않기 때문에 다양한 구조의 엘이디 조명에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 가공이 용이하고 가벼우며 방열특성이 우수한 엘이디 조명용 방열시트 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층을 포함하며, 상기 그라파이트 증착층 손상없이 구부림 가공이 가능한 방열시트를 제공한다.
또한, 상기 그라파이트 증착층 상에 방열 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 방열시트는 복수개의 돌출부와 함몰부를 가지며, 상기 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층은 상기 돌출부와 함몰부 상에서 단절없이 연속적으로 이어져 있는 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 기판은 구리 또는 구리합금 재질일 수 있다.
또한, 상기 금속 기판은 5 내지 250 미크론의 두께를 가지며, 상기 그라파이트 증착층은 10nm 내지 1,000nm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명은 또한,
1) 금속 기판을 준비하는 단계;
2) 그라파이트를 타겟으로 하는 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 금속 기판 상에 그라파이트 증착층을 증착하는 단계; 및
3) 상기 그라파이트 증착층이 증착된 금속 기판을 원하는 형상으로 구부림 가공하는 단계를 포함하는 방열시트 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 엘이디와 같은 발열 전자소자에서 발생되는 열을 기판에서 흡수하여 외부로 방열처리하는데 사용되는 방열시트에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방열시트는 수평 열전도율이 좋지만 깨어지기 쉬운(brittle) 그라파이트 소재를 박막으로 증착함으로써 잘 깨어지는 단점을 해결하고, 또한 성형성이 좋아 구부림 가공에 의해 표면적을 넓힘으로써 방열 효과를 극대화할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 방열시트는 알루미늄 히트싱크에 비해 가볍고 성형이 용이하다는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 방열시트를 고출력 엘이디 방열수단으로 사용하게 되면 엘이디 사용수명을 훨씬 연장시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 그라파이트 방열시트의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 방열시트의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 비교예 1, 2 및 실시예 1, 2에 따른 방열기능 평가 결과를 나타낸다.
도 4는 비교예 3 및 실시예 3, 4, 6의 방열시트를 도시한 것이다.
도 5는 비교예 3, 4 및 실시예 3 내지 6의 방열시트에 대한 LED 조명 방열성능 평가 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 방열시트의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 비교예 1, 2 및 실시예 1, 2에 따른 방열기능 평가 결과를 나타낸다.
도 4는 비교예 3 및 실시예 3, 4, 6의 방열시트를 도시한 것이다.
도 5는 비교예 3, 4 및 실시예 3 내지 6의 방열시트에 대한 LED 조명 방열성능 평가 결과를 나타낸다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 도시한다.
본 발명은 엘이디와 같은 발열전자소자에 사용되는 방열시트에 관한 것으로서, 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그라파이트(graphite)는 탄소 동소체 중 하나로서 탄소 여섯 개로 이루어진 고리가 연결되어 층을 이룬 모양으로 c값(층간 간격의 2배)은 6.696A, 탄소간 결합 길이는 1.42A이다. 그라파이트의 단위격자는 탄소 원자 4개를 포함한다. 격자상수는 2.456A이다. 그라파이트는 내열성, 내충격성, 내식성이 강하고 전기전도성 및 열전도성, 특히 수평 열전도율이 좋다. 본 발명에서 그라파이트는 천연 그라파이트 또는 인조 그라파이트를 모두 포함하는 의미이다.
기존에는 그라파이트를 포함하는 방열도료를 코팅한 방열시트가 알려져 있으나, 이 경우에는 도료용 페이스트를 제조하기 위하여 바인더와 같은 첨가제가 들어가야 하므로 방열도료층의 그라파이트 함량이 20%에도 채 미치지 못하는 문제점이 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 그라파이트층을 갖는 방열시트의 구성을 개략적으로 도시한다. 약 50 미크론 두께의 금속(구리) 시트 상에 약 20 내지 120 미크론 두께의 그라파이트 시트가 점착층(약 10 내지 25 미크론 두께)을 통해 부착되어 있는 구조이다. 그라파이트층 상에는 발열체와 접합을 위해 점착층(방열)이 형성되어 있을 수 있고, 취급 용이성을 위해 이형층(release liner)이 형성될 수 있다.
그러나, 이와 같이 그라파이트를 방열도료층으로 형성하거나 점착층을 통해 부착시키는 경우에는 수십 미크론 내지 백여 미크론의 두께로 두껍기 때문에 방열면적을 증대시키기 위하여 방열시트를 구부리거나 성형하는 경우 방열도료층이 부서지거나 탈락되어 연속적인 그라파이트층이 유지되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 방열시트를 이러한 문제점을 개선하여 그라파이트를 타겟으로 하여 금속기판 상에 증착시킴으로써 수십 내지 수백 나노미터 수준으로 얇으면서도 견고한 그라파이트 증착층이 증착된 금속기판을 사용한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 방열시트의 구성을 개략적으로 도시한다.
바람직한 구현예에 따르면, 금속기판 상에 그라파이트가 수십 내지 수백 나노미터 수준으로 직접 증착되어 있기 때문에 금속기판과 그라파이트 증착층 전체 두께가 금속기판의 두께와 별차이가 없다. 예를 들어, 그라파이트 증착층의 두께는 금속 기판 두께의 약 1/500 내지 1/50에 불과할 수 있다.
또한 발열체와 접합하기 위해 방열점착층이 형성될 수 있고, 취급용이성을 위해 이형층(release liner)이 형성될 수 있다. 방열점착층이나 이형층의 재료는 특별한 제한이 없이 당업계 공지되어 있는 재료를 사용할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
금속기판은 열전도율이 우수하고 가벼운 재질이 바람직하며, 구체적으로 구리 또는 구리합금 재질이 바람직하다.
바람직한 구현예에 따르면, 금속기판이 10 내지 250 미크론의 두께를 가지며, 상기 그라파이트 증착층은 10nm 내지 1,000nm의 두께, 바람직하게는 100nm 내지 500nm의 두께, 더욱 바람직하게는 100nm 내지 300nm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
기판의 형상은 특별히 구애받지 않으며, 원하는 다양한 형상, 예를 들어 사각형, 원형, 타원형, 마름모형, 세모형 등으로 임의로 수정 및 변형될 수 있다.
방열시트의 금속 기판 쪽이 엘이디 등 방열대상과 직접 접촉하도록 하고, 금속기판을 통해 전달된 열이 그라파이트 증착층을 통해 방열되도록 할 수 있다.
또한 바람직한 구현예에 따르면, 방열시트는 한쪽 면(바람직하게는, 외면)에 방열핀이 돌출되도록 하여 방열효과를 증대시키는 것이 바람직하다. 방열핀은 별도의 방열핀을 부착시키는 것이 아니라 방열시트 자체를 구부림 가공하여 단위면적당 표면적을 증대시키는 방열핀의 기능을 하도록 할 수 있다.
이때, 방열시트는 복수개의 돌출부와 함몰부를 가지며, 상기 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층은 상기 돌출부와 함몰부 상에서 단절없이 연속적으로 이어져 있는 것일 수 있다. 즉 상기 돌출부는 방열핀의 역할을 하여 방열효율을 증대시킨다.
한정된 면적에 들어가는 방열시트의 방열성능을 향상시키기 위해서는 표면적을 증대시키는 것이 유리하며, 따라서 시트에 주름 가공(구부림 가공)을 하여 보다 많은 돌출부/함몰부, 또는 주름 또는 월(wall)이 생성되도록 하는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 방열시트는 얇고 가볍기 때문에 이러한 성형이 유리하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 방열시트는
1) 금속 기판을 준비하는 단계; 및
2) 그라파이트를 타겟으로 하는 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 금속 기판 상에 그라파이트를 증착하는 단계; 및
3) 상기 그라파이트 증착층이 증착된 금속 기판을 원하는 형상으로 구부림 가공하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
그라파이트를 금속 기재 상에 증착하는 방법은 당업계 알려진 임의의 기술 및 장비를 활용할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
또한 표면적을 증대시키기 위하여 방열핀 형상의 돌출부와 함몰부를 성형하는 방법은 당업계에 알려진 금속막 가공방법 또는 판재 성형방법, 예를 들어 금속막이나 판재에 전단(shearing), 굽힘(bending), 신장(streching) 변형을 야기하는 구부림, 절곡, 프레스, 스탬핑 등 다양한 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 구부림 가공이란 이러한 성형법을 총칭하는 것으로 이해되어야 한다.
바인더를 이용하여 그라파이트 층을 형성한 종래의 기술로 제조된 방열판의 경우 전단, 굽힘, 신장 변형을 가하는 경우 그라파이트층이 떨어지거나 손상되지만, 본 발명에 따른 방열판은 그라파이트 증착층의 손상없이 원하는 형상으로 가공이 가능하다는 장점이 있다.
이하 본 발명의 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하나, 이는 어디까지나 일 구현예에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
50 미크론 두께의 동박에 그라파이트 타겟이 부착되어진 비대칭 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 200 나노미터 두께의 그라파이트 증착층을 형성하였다. 제조된 그라파이트 증착층은 26.5 ㎬의 높은 경도와 0.1 ㎚의 낮은 거칠기 그리고 30.5 N의 우수한 접착특성을 보유하였다.
상기 그라파이트 증착층 상에 시판 방열 수지(TIM)를 도포하여 방열 점착층(두께 15 미크론)을 형성된 방열시트를 제조하였다.
실시예 2
방열점착층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 구리동박에 그라파이트 증착층이 형성된 방열시트를 제조하였다.
비교예 1
그라파이트층을 형성하지 않은 50미크론 두께 동박을 방열시트로 사용하였다.
비교예 2
동박에 그라파이트 시트가 접착된 시판 제품(도 1, 두께 127 미크론)을 방열시트로 사용하였다.
실험예 1: 방열성능 평가
면상열원에 실시예 1, 2와 비교예 1, 2의 방열시트 합지 후 20분간 노출 후 표면온도를 열화상 카메라(Thermo)를 이용하여 40cm 거리에서 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.
방열시트 미사용시 표면온도는 52 ℃였고, 비교예 1의 동박을 사용한 경우는 32℃, 시판 방열시트를 사용한 비교예 2의 경우에는 30℃이었지만, 본 발명에 따른 방열시트를 사용한 실시예 1 및 2의 경우에는 28℃에 불과하였다. 따라서 본 발명에 따른 방열시트의 방열효과가 더 우수함을 알 수 있다.
비교예 3
면적 7cm x 8.7cm이고 높이 3cm인 방열핀이 10개 형성된 알루미늄 히트싱크를 사용하였다(도 4 참조). 중량은 약450g 이었다.
비교예 4
면적 7cm x 8.7cm이고 두께 127 미크론의 그라파이트 시트에 방열점착층(두께 30 미크론)을 형성한 시트를 사용하였다.
실시예 3
실시예 2에서 제조된 면적 30cm x 8.7 cm의 방열시트를 접어서 굴곡 월(wall, 또는 돌출부)이 5열이 되면서 밑면 가로길이가 7cm가 되도록 하였다. 월(돌출부) 높이는 2.3 cm 이었고, 중량은 106g 이었다(도 4 참조). 월 가공 후에도 그라파이트 증착층이 벗겨지거나 부서지지 않고 연속상을 이루고 있음을 확인하였다.
실시예 4
실시예 1의 방열시트를 사용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 10열이 되도록 제조하였으며, 돌출부 높이가 1.1 cm 이었다(도 4 참조).
실시예 5
2장의 방열시트를 중첩하여 이중합지로 가공한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 제작하였다.
실시예 6
면적 50cm x 8.7 cm의 방열시트를 8열이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 제작하였다. 돌출부 높이는 2.5 cm 이었다(도 4 참조).
실험예
2: LED 조명 방열평가
110W 출력의 LED 가로등 조명에 실시예 3 내지 6과 비교예 3, 4의 방열시트를 장착한 후 시간 경과에 따른 온도를 열화상 카메라(Thermo)를 이용하여 40cm 거리에서 측정하였다. 그 결과는 도 5 및 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 5분 | 10분 | 15분 | 20분 | |
| 비교예 3 | Al heat sink |
- | - | - | 78℃ |
| 비교예 4 | 그라파이트 | - | - | - | 103℃ |
| 실시예 3 | 5열, 30cm | 74℃ | 79℃ | 80℃ | 83℃ |
| 실시예 4 | 10열, 30cm | 73℃ | 81℃ | 83℃ | 84℃ |
| 실시예 5 | 2중합지 5열, 30cm |
74℃ | 81℃ | 84℃ | 85℃ |
| 실시예 6 | 8열, 50cm | 64℃ | 71℃ | 70℃ | 70℃ |
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 방열시트는 알루미늄 히트 싱크에 비해 훨씬 가볍고 가공이 용이하면서 방열성능이 거의 유사함을 알 수 있다.
또한 그라파이트만을 사용한 경우(비교예 4)에 비해 동박에 증착한 경우 방열성능이 더욱 우수하다.
또한, 방열성능은 표면적의 영향을 많이 받는다는 사실을 실시예 3 및 4의 결과와 실시예 6의 결과로부터 알 수 있다. 즉 표면적이 늘어난 실시예 6의 경우에는 약 10℃의 온도가 더 저하되었다.
또한 2중합지의 경우에는 본 발명에 따른 방열시트의 두께가 미치는 영향을 본 것인데, 20분까지의 방열성능은 실시예 3이나 4와 별 차이가 없으나 20분을 초과하여 장시간을 가는 경우에는 온도 제어 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 방열시트는 가벼우면서 성형가공이 용이하며 방열효과가 뛰어나므로, LED 조명 등 발열전자소자의 경량화에 유리하다.
Claims (6)
- 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층을 포함하며 상기 그라파이트 증착층 손상없이 구부림 가공이 가능한 방열시트.
- 제1항에 있어서,
상기 그라파이트 증착층 상에 방열 점착층을 더 포함하는 것인 방열시트. - 제1항에 있어서,
상기 방열시트는 복수개의 돌출부와 함몰부를 가지며, 상기 금속 기판 상에 증착된 그라파이트 증착층은 상기 돌출부와 함몰부 상에서 단절없이 연속적으로 이어져 있는 것인 방열시트. - 제1항에 있어서,
상기 금속 기판은 구리 또는 구리합금 기판인 것인 방열시트. - 제1항에 있어서,
상기 금속 기판은 10 내지 250 미크론의 두께를 가지며, 상기 그라파이트 증착층은 10nm 내지 1,000nm의 두께를 갖는 것인 방열시트. - 1) 금속 기판을 준비하는 단계; 및
2) 그라파이트를 타겟으로 하는 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 금속 기판 상에 그라파이트 증착층을 증착하는 단계; 및
3) 상기 그라파이트 증착층이 증착된 금속 기판을 원하는 형상으로 구부림 가공하는 단계를 포함하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방열시트를 제조하는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160052765A KR20170123790A (ko) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 엘이디 조명용 방열시트 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160052765A KR20170123790A (ko) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 엘이디 조명용 방열시트 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170123790A true KR20170123790A (ko) | 2017-11-09 |
Family
ID=60385599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160052765A KR20170123790A (ko) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 엘이디 조명용 방열시트 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170123790A (ko) |
-
2016
- 2016-04-29 KR KR1020160052765A patent/KR20170123790A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101918906B (zh) | 具有非粘性表面的热接口 | |
| US9795059B2 (en) | Thermal interface materials with thin film or metallization | |
| TWI398213B (zh) | 熱介面材料組合件、包含此種組合件的裝置及製造此種組合件的方法 | |
| JP5683799B2 (ja) | 自動車用ｌｅｄ用ヒートシンク | |
| US20090117373A1 (en) | Thermal interface material with thin transfer film or metallization | |
| WO2015179056A1 (en) | Thermal interface materials with thin film sealants | |
| US20150201530A1 (en) | Heat Spreading Packaging Apparatus | |
| US20150260390A1 (en) | Composite Heat Sink For Electrical Components | |
| US20190032909A1 (en) | Radiator, electronic device, illumination device, and method for manufacturing radiator | |
| JP2017084883A (ja) | グラファイトを用いたヒートシンク、および、発光装置 | |
| CN106129240B (zh) | 基于石墨烯材质的大功率led芯片及其cob封装方法 | |
| KR20150015900A (ko) | Led칩 온 보드형 플렉시블 pcb 및 플렉시블 방열 패드 그리고 플렉시블 방열 패드를 이용하는 led 방열구조 | |
| KR20200086496A (ko) | 고방열 연성회로기판(gfpcb) 및 이의 제조 방법, 차량용 led 램프 | |
| KR20130105021A (ko) | 방열시트 | |
| US20150040388A1 (en) | Application of Dielectric Layer and Circuit Traces on Heat Sink | |
| JP2015046557A (ja) | 放熱器 | |
| US9933121B2 (en) | Method of making LED light bulb with graphene filament | |
| TWM540741U (zh) | 多層複合熱傳導結構體 | |
| KR20170123790A (ko) | 엘이디 조명용 방열시트 | |
| KR20170119979A (ko) | 방열 시트 및 방열 시트의 제조방법 | |
| KR101500482B1 (ko) | 다층 복합 방열시트 | |
| CN201820746U (zh) | 软陶瓷复合式金属基板 | |
| JP4832830B2 (ja) | 放熱シート及びその製造方法 | |
| TW201708770A (zh) | 製造具石墨烯燈絲之ｌｅｄ燈泡的方法 | |
| TWM461036U (zh) | 散熱外殼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101006794; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20161130 Effective date: 20180711 |