KR20180065966A

KR20180065966A - 혼합 그래파이트를 사용한 방열 재료 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180065966A
Application number: KR1020177013141A
Authority: KR
Inventors: 카쯔로 쯔카모토; 히로아키 쯔카모토; 유조 나카무라
Original assignee: 재팬 마텍스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-06-18
Also published as: JPWO2017018493A1; JP2017034219A; US20180126693A1; TW201704006A; WO2017018493A1

Abstract

[과제] 혼합 그래파이트를 사용한 방열재에 관한 것으로, 열 전도성 필러를 사용함으로써 종래의 팽창 흑연 시트(천연 그래파이트로 제조)에서는 낮았던 두께 방향(Z축 방향)의 열 전도율을 향상시킨 방열재를 제안한다.
[해결 방법] 입경 30~50㎛의 제1 발포 흑연과 입경 200~250㎛의 제2 발포 흑연으로 구성된 발포 흑연에 필러가 균일하게 배합되어 구성된 혼합 그래파이트와, 두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고, 상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러이며, 발포 흑연 중 제1 발포 흑연은 30~45%, 제2 발포 흑연은 50~65%이며, 혼합 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~95%로 포함되고, 혼합 그래파이트와 시트체가 적층되고, 열 전도율은 두께 방향이 3~10W/m·K, 면 방향이 50~250W/m·K인 것을 특징으로 하는 방열재가 개시된다.

Description

혼합 그래파이트를 사용한 방열 재료 및 그의 제조 방법 {HEAT RADIATION MATERIAL USING GRAPHITE MIXTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 혼합 그래파이트를 사용한 방열 재에 관한 것으로, 열전도성 필러를 사용함으로써 종래의 팽창그래파이트 시트(천연 그래파이트에서 제조)에서는 낮았던 두께방향(Z축 방향)의 열 전도율을 향상시킨 방열재에 관한 것이다.

종래부터 TV와 퍼스널 컴퓨터 등 전기제품의 방열 재에는 팽창그래파이트 시트를 사용한 방열재를 사용하고 있다.

하기 특허문헌 1에는 방열기에 관해 기재하고 있다. 더 상세하게는, 팽창그래파이트 시트의 양면을 금속박 사이에 끼운 구조를 갖는 적층체를 주름형상으로 절곡 가공한 방열재가 기재되어있다.

하기 특허문헌 2에는 방열기 및 그의 제조방법이 기재되어있다. 더 상세하게는, 고분자 필름을 그래파이트화하여 열전도성을 발현한 인조그래파이트 시트를 금속판에 붙여 금속판과 함께 파상(波狀)으로 절곡 가공한 방열재가 기재되어있다.

일본특허공개공보 제2015-46557호 일본특허 제3649150호

상기 특허문헌 1 및 2에 기재된 종래의 팽창그래파이트 시트를 사용하는 방열기는 면방향(XY축 방향)에서는 열전도성이 우수하지만 두께방향(Z축 방향)에서는 열전도성이 낮다는 문제가 있었다.

본 발명은 전기한 과제를 해결하기 위해 구성된 것이며, 인조 흑연, 보론 나이트라이드(boron nitride) 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러를 발포 흑연에 균일하게 되도록 혼합하여 가짐으로써 두께 방향의 열 전도성을 높이고, 또한 시트체에 끼움으로써 면 방향의 열 전도성도 높인 방열재를 제공한다.

청구항 1에 관련된 발명은 발포 흑연에 필러를 균일하게 배합한 혼합 그래파이트와, 두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고, 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~ 95% 포함되고, 혼합 그래파이트와 시트체가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 방열재에 관한 것이다.

청구항 2에 관련된 발명은 청구항 1에 관련된 발명에 있어서 상기 시트체가 폴리에스테르 시트인 것을 특징으로 하는 방열재에 관한 것이다.

청구항 3에 관련된 발명은 청구항 1에 관련된 발명에 있어서 상기 시트체가 알루미늄 박인 것을 특징으로 하는 방열재에 관한 것이다.

청구항 4에 관련된 발명은 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 청구항에 관련된 발명에 있어서 상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러인 것을 특징으로 하는 방열재에 관한 것이다.

청구항 5에 관련된 발명은 입자경 30~50㎛의 제1 발포 흑연과 입자경 200~250㎛의 제2 발포 흑연으로 구성된 발포 흑연에 필러가 균일하게 배합되어 구성된 혼합 그래파이트와, 두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고, 상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러이며, 발포 흑연 중 제1 발포 흑연은 30~45%, 제2 발포 흑연은 50~65%이며, 혼합 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~95%로 포함되고, 혼합 그래파이트와 시트체가 적층되고, 열 전도율은 두께 방향이 3~10W/m·K이고 면 방향이 50~250W/m·K인 것을 특징으로 하는 방열재에 관한 것이다.

청구항 6에 기재된 발명은 청구항 1 내지 5 중의 어느 한 청구항에 관련된 발명의 상기 방열재를 제조하는 방법으로서, 천연 그래파이트를 산 침지하여 발포 흑연을 제조하는 공정과, 발포 흑연에 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러를 첨가하여 혼합 그래파이트를 제조하는 공정과, 상기 공정으로 만든 혼합 그래파이트를 연신하여 시트상으로 하는 공정과, 시트상으로 한 그래파이트를 시트체에 끼우는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 관한 것이다.

청구항 7에 관련된 발명은 청구항 6에 기재된 발명에 있어서 상기 발포 흑연을 제조하는 공정은 천연 그래파이트를 분쇄하여 입자상으로 한 후 황산 침지를 하고 중화 세척하여 발포 흑연을 얻는 공정으로 구성되고, 상기 혼합 그래파이트를 제조하는 공정은 로에 천연 그래파이트를 넣어 고온하에 고온 발포하고, 다시 로에 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러를 넣어 혼합하는 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 관한 것이다.

청구항 1에 관련된 발명은 발포 흑연에 필러를 균일하게 배합한 혼합 그래파이트와 두께 0.25 ~ 1.65㎜의 시트체로 구성되고, 상기 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80% ~ 95% 포함되고, 혼합 그래파이트는 시트체로 적층되는 방열 재료이며, 필러를 배합함으로써 열 전도율을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 관련된 발명에 따르면, 상기 혼합 그래파이트를 끼우는 시트체로는 폴리에스테르 시트를 사용할 수 있다.

청구항 3에 관련된 발명에 따르면, 혼합 그래파이트를 끼우는 시트체로서 알루미늄 박을 사용할 수 있다.

청구항 4에 관련된 발명에 따르면, 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 청구항에 관련된 발명에서 상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러인 것을 특징으로 하는 방열재이다.

청구항 5에 관련된 발명에 따르면, 입자경 30~50㎛의 제1 발포 흑연과 입자경 200~250㎛의 제2 발포 흑연으로 구성된 발포 흑연에 필러가 균일하게 배합된 혼합 그래파이트와, 두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고, 상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러이며, 발포 흑연 중 제1 발포 흑연은 30~45%, 제2 발포 흑연은 50~65%이며, 혼합 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~95% 포함되고, 혼합 그래파이트는 시트체에 적층되고, 필러를 균일하게 배합함으로써 열 전도율은 두께 방향이 3~10W/m·K, 면 방향이 50~250W/m·K로서 우수한 방열재이다.

청구항 6에 관련된 방법에 따르면, 발포 흑연에 필러를 균일하게 혼합할 수 있고 두께 방향의 열전도율이 높은 방열재를 제조할 수 있다.

청구항 7에 관련된 발명에 따르면, 상기 제조 방법은 로 안에서 발포 흑연과 필러를 혼합하여 보다 균일하게 필러를 배합할 수 있다.

본 발명의 혼합 그래파이트는 발포 흑연과 필러가 균일하게 혼합되어있는 것을 말한다.

본 발명의 혼합 그래파이트는 발포 흑연의 입자 사이에 필러가 배합된 것으로, 종래의 팽창흑연에서는 낮았던 두께방향(Z축 방향)의 열 전도율을 향상시키고 발포 흑연과 필러를 혼합하여 갖는 것으로 발포 흑연은 필러 분자 간의 이음매로 되고 혼합 그래파이트를 시트상으로 연신하는 것을 가능케 한 혼합 그래파이트이다.

면 방향은 시트 면에 대해 평행한 방향을 말하며, 두께 방향은 시트 면에 대해 수직으로 교차하는 방향을 말한다.

발포 흑연은 천연 그래파이트(흑연)를 분쇄하여 입자상으로 한 후, 황산 침지, 중화 세척하고, 고온 가열 발포시켜 얻는다.

발포 흑연은 입자 직경이 30~50㎛인 제1발포흑연과 입자 직경이 200~250㎛인 제2발포흑연의 크기가 다른 2종류의 발포 흑연으로 구성하는 것이 두께 방향의 열 전도율을 향상하기 위해 보다 바람직하다.

크기가 다른 2종류의 발포 흑연으로 구성하는 경우의 비율은 발포 흑연 중 제1발포흑연은 30~45%, 제2발포흑연은 50~65%로 하는 것이 바람직하다.

고온 가열 발포는 예를 들면 고온하에서 공기를 차단하여 가열하는 것으로 하고, 온도는 1000℃ 이상 2000℃ 이하로 할 수 있다.

천연 그래파이트(흑연)을 고온 처리하기 위해서는 흑연화 로 등의 로를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 필러는 높은 열 전도성을 갖는 충전재이며, 육방정 질화붕소, 탄소 화합물을 들 수 있고, 예를 들어 피치계 탄소섬유 밀드 파이버, 보론나이트라이드, 인조 흑연을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 인조 흑연에는 코크스와 피치를 원료로 한 것이나 폴리이미드 필름을 불활성 가스 중에서 가열 소성하여 흑연화한 것을 포함한다.

혼합 그래파이트는 예를 들어 천연 그래파이트를 전술한 바와 같이 처리하여 만든 발포 흑연에 필러를 혼합하여 제조한다.

또한, 천연 그래파이트를 분쇄하여 입자상으로 한 후, 황산 침지, 중화 세척 한 산 처리 흑연 분말에 필러를 혼합하고 고온 가열 발포시켜 제조하는 것도 좋다. 필러에 인조 그래파이트를 사용한 경우, 산 처리된 흑연 분말에 필러를 혼합하여 고온 가열 발포시켜도 인조 흑연은 발포하지 않는다.

발포 흑연과 필러를 혼합시키는 방법 및 산 처리 흑연 분말과 필러를 혼합시키는 방법에는 교반기로 회전시켜 혼합하는 방법 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

발포 흑연과 필러의 혼합 비율은 8:2가 바람직하다.

또한, 혼합 그래파이트의 밀도는 0.8~1.5 g/㎝³이고, 특히 1.24g/㎝³가 바람직하다.

발포 흑연 자체는 강도가 낮고 사용하는 기기의 내부에서 흑연 분말이 비산하여 전기 장애를 일으킬 우려가 있으므로, 2장의 시트 사이에 그래파이트 층을 끼움으로써 그 점을 개선한다.

시트체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 수지제 시트를 사용하여도 좋고, 금속박, 바람직하게는 알루미늄 박을 사용하여도 좋다.

시트체의 두께는 0.25~1.65 mm이다.

혼합 그래파이트를 시트체에 끼우는 경우, 시트체를 미리 깔아두고 그 위에 혼합 그래파이트를 연장하고 다시 시트체를 부착하여도 좋고, 또한 점착제를 도포한 시트체와 함께 혼합 그래파이트를 롤러로 압연하여도 좋고, 또한 미리 롤러 등으로 연신한 혼합 그래파이트를 2장의 시트에 끼움으로써 제조하여도 좋다.

실시예 1

본 발명의 방열재의 제조방법의 일례를 기재하나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

1. 발포 흑연의 제조방법

천연 그래파이트를 분쇄하여 입자상으로 한 후, 황산 침지, 중화 세척하고, 고온 발포시켜 발포 흑연을 제조한다.

2. 혼합 그래파이트의 제조방법

발포 흑연에 필러로서 일본 그래파이트 파이버 주식회사의 GRANOC 밀드 파이버(HC-600-15M, 섬유 길이 150㎛)을 2% 첨가하고 폴리에틸렌 자루를 흔들어 발포 흑연과 GRANOC 밀드 섬유가 균일하게 되도록 교반하여 105㎜ 각의 금형에 넣고 성형 압력 7500N(면 압력 약 68㎏/㎝²)로 혼합 그래파이트를 성형한다.

3. 방열재의 제조방법

사전에 접착제 처리한 11㎛ 알루미늄 박을 세팅하고 그 위에 성형한 혼합 그래파이트를 투입하고 또 알루미늄 박을 겹쳐 프레스 성형을 하여 두께 250㎛의 적층 체를 제조하였다.

실시예 2

필러로서 일본 그래파이트 파이버 주식회사의 GRANOC 밀드 파이버(HC-600-15M, 섬유 길이 150㎛)를 5% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 200㎛로하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 3

필러로서 전기화학공업주식회사 제품의 전하 보론나이트라이드(GP 입경 8.2㎛)를 5% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 220㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 4

필러로서 전기화학공업주식회사 제품의 전하 보론나이트라이드(GP 입경 8.2㎛)를 10% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 330㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 5

필러로서 입경 20㎛의 SEC 카본주식회사 제품의 SEC 파인 파우더 SGL-25를 10% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 250㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 6

필러로서 입경 20㎛의 SEC 카본주식회사의 SEC 파인 파우더 SGL-25를 20% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 320㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 7

필러로서 입경 50㎛의 SEC 카본주식회사 제품의 SEC 파인 파우더 SGL-50를 10% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 215㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 8

필러로서 입경 50㎛의 SEC 카본주식회사의 SEC 파인 파우더 SGL-50를 20% 혼합하는 것과 적층체의 두께를 410㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

실시예 9

1. 혼합 그래파이트의 제조방법

천연 흑연 분말을 황산 침지, 중화 세척한 산 처리 흑연 분말에 필러의 인조 흑연으로서 입경 50㎛의 SEC 카본주식회사의 SEC 파인 파우더 SGL-50를 20% 혼합하고 균일해지도록 고온 가열 발포시킨 후, 105mm 각의 금형에 넣고 성형압력 7500N (면 압력 약 68㎏/㎝²)로 혼합 그래파이트를 성형한다.

2. 방열재의 제조방법

사전에 접착제 처리한 30㎛의 PET 시트를 세팅하고 그 위에 성형한 혼합 그래파이트를 투입하고 또한 30㎛의 PET 시트를 거듭 프레스 성형함으로써 두께 1560㎛의 적층체를 제조하였다.

실시예 10

방열재로서 50㎛ 알루미늄 박을 이용하는 것과 적층체의 두께를 1600㎛로 하는 것을 제외하고는 실시예 9와 같다.

비교예

비교예 1은 팽창 흑연을 PET 시트에 적층하여 이루어지는 두께 157㎛의 적층 체를 사용한다.

비교예 2는 팽창 흑연을 PET 시트에 적층하여 이루어지는 두께 300㎛의 적층 체를 사용한다.

비교예 3은 발포 흑연만을 사용한다.

상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 13을 각각 5㎜ 각을 시료로 하여 아이페이즈·모바일 1u(주식회사 아이페이즈 사 제품)로 방열재의 두께 방향의 열 확산율, 열 전도율을 측정하여 비교하였다.

(N＝3의 평균값)

측정자료	열 확산율 （E－07ｍ^２／ｓ）	열 전도율 （W／ｍ·K）
실시예１	４１．８	３．６
실시예２	５２．０	４．４
실시예３	３５．６	３．０
실시예４	７５．４	６．４
실시예５	６１．６	５．２
실시예６	９８．５	８．４
실시예７	４８．５	４．１
실시예８	１２０．０	１０．３
실시예９	１２８．０	１０．９
실시예１０	１４１．７	１２．１
비교예１	６．０７	０．５
비교예２	１４．１	１．０
비교예３	５５．８	４．８

위 표 1에 나타내듯이, 종래의 방열재인 비교예 1의 열 전도율이 0.5W/m·K, 비교예 2의 열 전도율이 1.0W/m·K인 반면에, 실시예 1의 열 전도율은 3.6W/m·K, 실시예 2의 열 전도율은 4.4W/m·K로서 높은 결과가 나왔다.

비교예 3은 열 전도율이 높지만, 발포 흑연 분말이 사용하는 기기의 내부에서 비산하여 전기 장애를 일으키기 때문에 실제로는 방열재에 사용할 수 없다.

또한, 실시예 1이 3.6W/m·K인 반면에, 실시예 2는 4.4W/m·K로서 필러를 배합하는 양이 많을수록 열 전도율이 향상된다.

또한, 천연 흑연 분말의 산 처리 흑연 분말에 인조 흑연을 혼합한 후 발포시킨 실시예 9, 10은 열 전도율이 각각 10.9W/m·K, 12.1W/m·K로서, 비교예보다 훨씬 높은 값을 나타내었다. 이는 인조 흑연을 혼합한 후 발포시킴에 의해 발포 흑연과 인조 흑연의 밀착성이 높아졌기 때문이라고 사료된다.

또한, 종래의 방열재에 비해 본 발명의 방열재는 열 확산율이 높아진다.

비교예 1이 6.07E-07m²/s, 비교예 2가 14.1E-07m²/s인데 비해, 실시예 1에서는 41.8E-07m²/s, 실시예 2에서는 52.8E-07m²/s로서 높은 값을 나타내고 있다. 그리고, 실시예 9, 10은 열 확산율이 각각 128.0E-07m²/s, 141.7E-07m²/s로서 비교예보다 훨씬 높은 값을 나타내었다.

실시예 11

필러로서 일본 그래파이트 파이버 주식회사 제품의 GRANOC 밀드 파이버(HC-600-15M, 섬유 길이 150㎛, 열 전도율 600W/m·K, 밀도 2.22)를 사용하여 팽창 흑연:필러 ＝ 12g : 3g의 비율로 혼합 교반하여 프레스 시트를 작성했다.

프레스 시트로부터 두께 1㎜, 직경 110㎜의 원반을 작성하고, 원반의 3개 지점에서 3개의 시료, 즉, 두께가 약 0.97㎜인 것(시료 [1]) 두께가 1.11㎜인 것(시료 [2] ), 두께가 1.12㎜인 것(시료 [3])에 대해 샘플링하여 두께 방향의 열전도성을 측정하였다.

시료 [1] 내지 [3]의 3개 각각에서 열 전도율 α(W/m·K)을 5회 측정하고, 밀도 ρ를 1.58g/㎝³, 비열 Cp를 1.25J/(g·K)로 하여 열 확산율 κ(10^-6m²/s)을 구하였다.

또한, 5회 측정한 열 전도율로부터 각 지점의 평균 열전도도를 구하였다.

시료 [1]은 다음 표 2와 같고, 평균 열 전도율(W/m·K)는 17.73이다.

	열 확산율(１０^－ ^６ｍ^２/ｓ）	열 전도율(W／ｍ·K）
１	９．１	１７．９７
２	９．５７	１８．９０
３	８．８５	１７．４８
４	９．６５	１９．０６
５	７．７１	１５．２３

시료 [2]는 다음 표 3과 같고, 평균 열전도율(W/m·K)는 15.25이다.

	열 확산율(１０^－ ^６ｍ^２/ｓ）	열 전도율(W／ｍK）
１	６．７２	１３．２７
２	８．３１	１６．４１
３	８．８３	１７．４４
４	７．９	１５．６０
５	６．８６	１３．５５

시료 [3]는 다음 표 4와 같고, 평균 열전도율(W/m·K)는 19.01이다.

	열 확산율(１０^－ ^６ｍ^２/ｓ）	열 전도율(W／ｍK）
１	１０．２	２０．１５
２	９．２７	１８．３１
３	９．３４	１８．４５
４	９．４４	１８．６４
５	９．８７	１９．４９

실시예 11에서 만든 원반의 열 전도율을 구하기 위해 시료 [1]~[3]의 3개 지점의 열 전도율의 평균값을 구한 결과, 17.33W/m·K였다.

팽창 흑연 단체의 두께 방향의 열 전도율을 측정한 결과, 5 내지 7W/m·K 값을 보였다.

이로부터 본 발명은 팽창 흑연 단체에 비해 두께 방향의 열 전도율이 높고 고성능이라고 할 수 있다.

실시예 12

발포 흑연의 다른 제조방법을 기재한다

1. 발포 흑연의 제조방법

천연 그래파이트를 분쇄하여 입자상으로 한 후, 황산 침지, 중화 세척한 후 로에 넣고 1350℃의 온도에 노출 발포시켜 발포 흑연을 제조한다.

2. 혼합 그래파이트의 제조방법

로 안의 발포 흑연에 필러로서 인조 흑연을 15% 첨가하고 교반하여 혼합 그래파이트를 성형한다.

3. 방열재의 제조방법

혼합 그래파이트를 로의 배출구에서 배출하고, 상하로 배치된 복수의 롤러 사이에 통과시켜 상기 혼합 그래파이트를 연신한다.

연신한 혼합 그래파이트를 2장의 알루미늄 박에 끼우고 두께 1.5㎛의 적층체를 제조하였다.

실시예 13

발포 흑연의 또 다른 제조방법을 기재한다

1. 발포 흑연의 제조방법

2. 혼합 흑연의 제조방법

로 안의 발포 흑연에 필러로서 인조 흑연을 20% 첨가하고 교반하여 혼합 그래파이트를 성형한다.

3. 방열재의 제조방법

혼합 그래파이트를 로의 배출구에서 배출하고, 상하 배치된 복수의 롤러 사이에 통과시켜 상기 혼합 그래파이트를 연신한다.

연신한 혼합 그래파이트를 2장의 알루미늄 박에 끼우고 두께 1.5㎛의 적층 체를 제조하였다.

본 발명의 혼합 그래파이트는 Z축 방향 및 X-Y축 방향의 열 전도율이 높기 때문에, 사용하는 기기의 두께에 따라 방열재로서뿐만 아니라 열 도체로서도 사용될 수 있다.

예를 들어, 컴퓨터와 같이 두께가 있는 기기에 사용하는 경우는 핀과 CPU가 겹쳐져 있고 그 사이에 배치하기 때문에, 면 방향의 열 전도율이 높은 수지계 시트 체 또는 금속 박에 끼운 혼합 그래파이트를 사용할 수 있으며, 평면 TV와 같이 박형의 기기는 CPU와 핀이 나란히 배치되어 그것을 연결하고 히트 파이프로서 사용하는 것에서 X-Y축 방향의 열 전도율이 높은 금속 박, 특히 알루미늄 박으로 적층한 혼합 그래파이트를 사용할 수 있다.

Claims

발포 흑연에 필러를 균일하게 배합한 혼합 그래파이트와;
두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고,
발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~95%로 포함되고,
혼합 그래파이트와 시트체가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 방열재.
제1항에 있어서,
상기 시트체가 폴리에스테르 시트인 것을 특징으로 하는 방열재.
제1항에 있어서,
상기 시트체가 알루미늄 박인 것을 특징으로 하는 방열재.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러인 것을 특징으로 하는 방열재.
입경 30~50㎛의 제1 발포 흑연과 입경 200~250㎛의 제2 발포 흑연으로 구성된 발포 흑연에 필러가 균일하게 배합되어 구성된 혼합 그래파이트와;
두께 0.25~1.65㎜의 시트체로 구성되고,
상기 필러는 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러이며,
발포 흑연 중 제1 발포 흑연은 30~45%, 제2 발포 흑연은 50~65%이며,
혼합 발포 흑연은 혼합 그래파이트 전체의 80~95%로 포함되고,
혼합 그래파이트와 시트체가 적층되고,
열 전도율은 두께 방향이 3~10W/m·K이고 면 방향이 50~250W/m·K인 것을 특징으로 하는 방열재.
제5항에 의한 상기 방열재를 제조하는 방법으로서,
천연 그래파이트를 산 침지하여 발포 흑연을 제조하는 공정과;
발포 흑연에 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러를 첨가하여 혼합 그래파이트를 제조하는 공정과;
상기 공정으로 만든 혼합 그래파이트를 연신하여 시트상으로 하는 공정과;
시트상으로 한 그래파이트를 시트체에 끼우는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 발포 흑연을 제조하는 공정은 천연 그래파이트를 분쇄하여 입자상으로 한 후, 황산 침지를 하고 중화 세척하여 발포 흑연을 얻는 공정으로 구성되고,
상기 혼합 그래파이트를 제조하는 공정은 로에 상기 발포 흑연을 넣고, 다시 로에 인조 흑연, 보론 나이트라이드 및 피치계 탄소 섬유 밀드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열 전도성 필러를 넣어 혼합하는 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.