KR20180055949A - 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법 - Google Patents

배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 제조방법에 관한 것으로, 권취된 금속박판을 로드 챔버의 와인더에 장착하는 단계; 상기 금속박판 표면을 전처리 챔버에서 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 금속박판을 진공 챔버의 메인 드럼을 통과시키면서 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층을 순서대로 증착하여 적층하는 단계; 및 상기 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층이 순서대로 적층된 금속 박판을 언로드 챔버의 리와인더에 감는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법{Graphite heat-spreading sheet including barrier layer and method thereof}
본 발명은 그라파이트 방열시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전도 특성을 향상시키는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트에 관한 것이다.
일반적으로 전자 제품에 포함된 소자들의 구동으로 기기 내에서 발생되는 열을 적절하게 외부로 방출시키지 못할 경우 내부 온도 상승에 의해 제품의 성능이 저하되고, 과도한 발열에 의해 오작동 또는 시스템 다운이 일어나거나 기기의 수명이 감소될 수 있으며, 심한 경우 고장에 이르게 될 수 있다.
이와 같은 발열 문제의 해소 방법으로는 이전부터 히트 싱크, 냉각팬, 히트 파이프 등 다양한 방열 기구들이 사용되어 왔으나, 이들 방식의 경우 기본적으로 상당 부피를 가지므로 최근 슬림화되고 소형화되어 가는 전자 제품들에 적용되기에는 적합하지 않은 문제가 있다.
따라서, 최근 들어 스마트 폰, 태블릿 PC, 박막형 디스플레이제품 등을 중심으로 방열패드, 방열시트 또는 방열도료 등이 냉각 수단으로서 널리 사용되고 있다.
이 중 방열시트는 열원으로부터 열을 시트로 확산시켜 냉각 성능을 증대시키는 것으로 그라파이트(Graphite) 재료를 이용한 제품이 급속히 적용되고 있다.
하지만 그라파이트 방열시트는 그라파이트의 층간 결합이 감마결합으로 이루어짐에 따라 결합력이 약하여 금속 박판과의 부착력이 뛰어나지 않는 문제점이 발생한다.
이로 인해 그라파이트층이 쉽게 박리가 될 뿐만 아니라 그라파이트층이 외부에 존재할 경우 지문이나 이물질 오염에 취약하므로 이러한 요인들이 그라파이트 방열시트의 성능을 저하시키는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 그라파이트층의 부착력을 향상시키고 지문과 외부 오염을 방지하며 열전도도 특성이 우수한 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일실시예에 따른 본 발명은 권취된 금속박판을 로드 챔버의 와인더에 장착하는 단계; 상기 금속박판 표면을 전처리 챔버에서 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 금속박판을 진공 챔버의 메인 드럼을 통과시키면서 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층을 순서대로 증착하여 적층하는 단계; 및 상기 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층이 순서대로 적층된 금속 박판을 언로드 챔버의 리와인더에 감는 단계;를 포함하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 제조방법을 제공한다.
상기 진공 챔버에서 금속박판에 제1 배리어층을 증착시 금속박판에 이온 건을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속박판은 동, 알루미늄, 니켈, 서스 중 어느 하나이거나 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제1,2 배리어층은 니켈(Ni) 또는 니켈크롬(Nicr)인 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2 배리어층 및 그라파이트층은 각각 0.1㎛ 내지 10㎛ 두께로 증착할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 금속박판에서 배리어층을 형성하여 그라파이트층과의 부착력을 높이고, 그라파이트층에 배리어층을 다시 적층시킴으로써 지문과 외부 오염을 방지하며 열전도도 특성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트를 제조하는 공정순서도이다.
도 3은 본 발명의 그라파이트 방열시트의 제조장치이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 및 그 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도특성 향상을 위한 배리어층을 포함한 그라파이트 방열시트의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트는 금속박판(12), 상기 금속박판(12) 상에 금속박판(12)과의 접착력을 향상시키고 수직방향으로 열전도를 향상시키기 위해 형성하는 제1 배리어층(13), 상기 제1 배리어층(13) 상에 수평방향으로 열전도를 향상시키기 위해 형성하는 그라파이트층(14), 및 상기 그라파이트층(14) 상에 지문 및 외부오염을 방지하고 열전도를 향상시키기 위해 형성하는 제2 배리어층(15)을 포함한다.
상기 금속박판(12)은 바람직하게는 동박(Copper Foil)을 사용하며, 알류미늄, 니켈, 서스 등과 같은 다른 종류의 열 전도성 금속이나 이들의 합금도 사용할 수 있다.
상기 제1,2 배리어층(13,15)은 니켈(Ni) 또는 니켈크롬(NiCr)으로 형성하며, 이에 한정하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 제조방법의 공정 순서도이며, 도 3은 본 발명의 그라파이트 방열시트의 제조장치이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 그라파이트 방열시트 제조방법은, 먼저 10-6 torr 정도의 진공을 유지하는 로드 챔버(10)에 1㎛ 내지 200㎛ 두께의 권취된 금속박판(12)을 와인더(11)에 장착한다(S100).
이어서, 상기 금속박판(12) 표면에 10- 3내지 10-5 torr의 전처리 챔버(20)에서 플라즈마 처리를 질소(N2), 아르곤(Ar) 또는 산소(O2) 중 어느 하나의 가스나 이들을 혼합한 가스 분위기에서 실시한다(S200). 이로 인해 금속 박판(12) 표면의 이물질 및 유기물이 제거되어 배리어층(13)과의 부착력이 개선될 수 있다.
이어서, 상기 플라즈마 처리된 금속박판(12)을 증착 챔버(30)의 메인 드럼(31)을 통과시키면서 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15)을 순서대로 증착하여 적층한다(S300).
이때, 상기 증착 챔버(30)는 니켈(Ni) 또는 니켈크롬(NiCr) 타겟(32), 그라파이트 타겟(미도시), 니켈(Ni) 또는 니켈크롬(NiCr) 타겟(미도시)이 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 제1,2 배리어층(13,15), 그라파이트층(14)은 10-2 내지 10-6 torr의 진공 상태에서 캐리어 가스인 아르곤(Ar)을 사용하여 스퍼터링 방법으로 각각 0.1㎛ 내지 10㎛ 두께로 증착한다.
여기서, 상기 증착 챔버(30)에서 제1 배리어층(13)을 증착시 금속박판(12)과 부착력 향상을 위하여 이온건(33)을 수 내지 수백KW의 파워로 금속박판(12) 표면에 조사할 수 있다.
다음으로, 10-6 torr 진공의 언로드 챔버(40)에서 금속 박판(12)에 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15) 순서으로 증착된 시트를 리와인더(41)에 감는다(S400). 여기서, 상기 와인더(11)와 리와인더(41)는 감속기를 포함한 모터를 이용하여 0.5 내지 50m/min 속도로 회전시킨다.
본 발명에서 금속 박판(12)에 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15)을 순서대로 증착하는 다른 실시예는 3개의 증착 챔버(30)가 수평으로 연결되어 각각의 증착 챔버(30)의 메인 드럼(31)을 통과시키면서 증착할 수 있다.
또한, 본 발명에서 금속 박판(12)에 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15)을 순서대로 증착하는 또 다른 실시예는 하나의 진공 챔버(30)에서 금속 박판(12)에 제1 배리어층(13)을 증착하면서 리와인더(41)에 감고, 다시 제1 배리어층(13)에 그라파이트층(14)을 증착하면서 와인더(11)에 감고, 또 다시 그라파이트층(14)에 제2 배리어층(15)을 증착하면서 리와인더(41)에 감으면서 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15)을 순서대로 적층할 수 있다.
본 발명에서 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트는 사용 용도와 목적에 따라 금속 박판(12)의 양면에 제1 배리어층(13), 그라파이트층(14), 및 제2 배리어층(15)을 증착할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 로드 챔버 11: 와인더
12: 금속 박판 13,15: 배리어층
14: 그라파이트층 20: 전처리 챔버
30: 증착 챔버 31: 메인 드럼
32: 타겟 33: 이온건
40: 언로드 챔버 41: 리와인더

Claims (6)

  1. 권취된 금속박판을 로드 챔버의 와인더에 장착하는 단계;
    상기 금속박판 표면을 전처리 챔버에서 플라즈마 처리하는 단계;
    상기 플라즈마 처리된 금속박판을 진공 챔버의 메인 드럼을 통과시키면서 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층을 순서대로 증착하여 적층하는 단계; 및
    상기 제1 배리어층, 그라파이트층, 및 제2 배리어층이 순서대로 적층된 금속 박판을 언로드 챔버의 리와인더에 감는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 챔버에서 금속박판에 제1 배리어층을 증착시 금속박판에 이온 건을 조사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박판은 동, 알루미늄, 니켈, 서스 중 어느 하나이거나 이들의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1,2 배리어층은 니켈(Ni) 또는 니켈크롬(Nicr)인 것을 특징으로 하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1,2 배리어층 및 그라파이트층은 각각 0.1㎛ 내지 10㎛ 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 하나의 방법으로 제조되는 배리어층을 포함하는 그라파이트 방열시트.
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