KR20180122294A - 압축 방열 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 압축 방열 시트는, 다공성 고분자 물질, 실리콘, 또는 메탈 포일 중 하나 이상을 포함하는 쿠션층, 쿠션층의 제1 면에 대향하는 제1 그라파이트층, 쿠션층의 제1 면에 직교하는 제2 면에 대향하는 제2 그라파이트층, 쿠션층의 제1 면의 반대 쪽에 위치하는 제3 면에 대향하는 제3 그라파이트층, 제1 그라파이트층의 내면, 제2 그라파이트층의 내면 및 제3 그라파이트층의 내면과 쿠션층 사이에 위치하는 제1 보호층, 그리고 제1 그라파이트층의 외면, 제2 그라파이트층의 외면 및 제3 그라파이트층의 외면을 덮는 제2 보호층을 포함한다.
이때, 제1 그라파이트층이 제2 그라파이트층과 연결되어 있고, 제2 그라파이트층이 제3 그라파이트층과 연결되어 있다.

Description

압축 방열 시트{COMPRESSED HEAT DISSIPATION SHEET}
압축 방열 시트가 제공된다.
최근 각종 전자제품의 소형화가 빠르게 진행되고 있다. 이러한 전자제품의 소형화를 구현하기 위해서는, 내부에 내장된 전자부품이 집적화 되어야 하고, 이로 인해 많은 열이 발생할 수 있다. 발생한 열은 전자제품의 수명을 단축시키거나 고장 및 오동작을 유발할 수 있고, 폭발이나 화재의 원인이 될 수 있다.　따라서 전자제품 내부에서 발생한 열은 외부로 방출되거나 자체 냉각될 필요가 있다.
기존의 전자제품 등의 열 냉각 방법으로 히트 싱크(heat sink)나 방열팬(fan)을 설치하는 방법이 사용되었다.　그러나 히트 싱크의 경우에는 전자제품에서 발생하는 열량보다 히트 싱크가 방출할 수 있는 열량이 작아 방열 효율이 낮을 수 있다. 또한, 방열 팬의 경우에는 소음과 진동을 발생시킬 수 있고, 방열 팬의 부피로 인해 전자제품의 소형화 또는 슬림(slim)화가 구현되지 않을 수 있다.
이에 따라, 전자제품에 시트(sheet) 형태의 방열 시트가 적용될 수 있다.
방열 시트는 열전도성 필러(filler)를 고분자 수지에 분산시키거나, 금속 박판에 도포(coating)하여 제조될 수 있다. 열전도성 필러로 사용되는 탄소재료(Graphite, CNT, CF)는 분산이 용이하지 않을 수 있고, 배향성을 부여하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 인조 그라파이트(graphite)를 포함하는 방열 시트의 경우 모서리 부분에 부서짐 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 내구성이 저하될 수 있다. 또한 방열 시트의 경우 수평 방향으로의 열전도율에 비해 수직 방향(시트의 두께 방향)으로의 열전도율이 상대적으로 낮을 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 수직 방향으로의 열전도율 및 수평 방향으로의 열전도율이 향상된 압축 방열 시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예는 내구성이 향상된 압축 방열 시트를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압축 방열 시트는, 다공성 고분자 물질, 실리콘, 또는 메탈 포일 중 하나 이상을 포함하는 쿠션층, 쿠션층의 제1 면에 대향하는 제1 그라파이트층, 쿠션층의 제1 면에 직교하는 제2 면에 대향하는 제2 그라파이트층, 쿠션층의 제1 면의 반대 쪽에 위치하는 제3 면에 대향하는 제3 그라파이트층, 제1 그라파이트층의 내면, 제2 그라파이트층의 내면 및 제3 그라파이트층의 내면과 쿠션층 사이에 위치하는 제1 보호층, 그리고 제1 그라파이트층의 외면, 제2 그라파이트층의 외면 및 제3 그라파이트층의 외면을 덮는 제2 보호층을 포함한다.
이때, 제1 그라파이트층이 제2 그라파이트층과 연결되어 있고, 제2 그라파이트층이 제3 그라파이트층과 연결되어 있다.
쿠션층의 제2 면의 반대 쪽에 위치하는 제4 면에 대향하는 제4 그라파이트층을 더 포함할 수 있고, 제3 그라파이트층과 제4 그라파이트층이 연결되어 있고, 제4 그라파이트층과 제1 그라파이트층이 중첩되어 있거나 연결되어 있을 수 있으며, 제1 보호층이 제4 그라파이트층의 내면과 쿠션층 사이에 위치하고, 제2 보호층이 제4 그라파이트층의 외면을 덮을 수 있다.
쿠션층의 제2 면의 반대 쪽에 위치하는 제4 면에 대향하는 제4 그라파이트층, 그리고 제2 보호층에서 제1 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제1 그라파이트층과 중첩되는 제5 그라파이트층을 더 포함할 수 있고, 제3 그라파이트층과 제4 그라파이트층이 연결되어 있고, 제4 그라파이트층과 제5 그라파이트층이 연결되어 있을 수 있으며, 제1 보호층이 제4 그라파이트층의 내면과 쿠션층 사이에 위치하고, 제2 보호층이 제4 그라파이트층의 외면 및 제5 그라파이트층의 외면을 덮을 수 있고, 제1 보호층과 제2 보호층이 연결되어 있을 수 있다.
제2 보호층에서 제2 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제2 그라파이트층과 중첩되는 제6 그라파이트층, 그리고 제2 보호층에서 제3 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제3 그라파이트층과 중첩되는 제7 그라파이트층을 더 포함할 수 있고, 제5 그라파이트층과 제6 그라파이트층이 연결되어 있고, 제6 그라파이트층과 제7 그라파이트층이 연결되어 있을 수 있으며, 제2 보호층이 제6 그라파이트층의 외면 및 제7 그라파이트층의 외면을 덮을 수 있다.
제1 그라파이트층, 제2 그라파이트층, 제3 그라파이트층, 제4 그라파이트층, 제5 그라파이트층, 제6 그라파이트층, 그리고 제7 그라파이트층 각각의 내면 또는 외면의 적어도 일부에 위치하는 금속층을 더 포함할 수 있다.
금속층은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
금속층은 코팅 또는 증착될 수 있다.
제1 보호층과 제2 보호층 각각은, 아크릴, 실리콘, 우레탄, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화실리콘, 알루미나, 그래핀, 구리, 또는 은-구리 합금 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 그라파이트층, 제2 그라파이트층, 제3 그라파이트층, 제4 그라파이트층, 제5 그라파이트층, 제6 그라파이트층, 그리고 제7 그라파이트층 각각의 두께는 10 내지 50 ㎛일 수 있다.
제1 보호층 및 제2 보호층 각각의 적어도 일부는 둘 이상의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압축 방열 시트는 수직 방향으로의 열전도율 및 수평 방향으로의 열전도율을 향상시킬 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 일반적인 압축 방열 시트의 단면의 예시를 나타내는 도면들이다.
도 6은 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 내지 3에 따른 압축 방열 시트의 시간에 대한 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 3, 실시예 5, 실시예 6에 따른 압축 방열 시트의 시간에 대한 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 압축 방열 시트의 시간에 대한 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 4, 비교예 1에 따른 압축 방열 시트의 온도 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 3, 실시예 5, 비교예 1에 따른 압축 방열 시트의 온도 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 압축 방열 시트(100)는, 다공성 고분자 물질, 실리콘(Si), 또는 메탈 포일(metal foil) 중 하나 이상을 포함하는 쿠션층(cushion layer)(110), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 대향하는 제1 그라파이트층(graphite layer)(130a), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 직교하는 제2 면(112b)에 대향하는 제2 그라파이트층(130b), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)의 반대 쪽에 위치하는 제3 면(112c)에 대향하는 제3 그라파이트층(130c)을 포함한다. 또한, 압축 방열 시트(100)는, 제1 그라파이트층(130a)의 내면, 제2 그라파이트층(130b)의 내면 및 제3 그라파이트층(130c)의 내면과 쿠션층(110) 사이에 위치하는 제1 보호층(150a), 그리고 제1 그라파이트층(130a)의 외면, 제2 그라파이트층(130b)의 외면 및 제3 그라파이트층(130c)의 외면을 덮는 제2 보호층(150b)을 포함한다.
여기서, 쿠션층(110)의 제1 면(112a)과 제3 면(112c)은 제1 방향에 평행할 수 있고, 제2 면(112b)은 제2 방향에 평행할 수 있다. 또한 제1 면(112a)과 제2 면(112b)은 서로 직교할 수 있고, 제2 면(112b)과 제3 면(112c)은 서로 직교할 수 있다.
제1 그라파이트층(130a)의 내면, 제2 그라파이트층(130b)의 내면, 그리고 제3 그라파이트층(130c)의 내면은 각 그라파이트층(130a, 130b, 130c)에서 쿠션층(110)을 향하고 있는 면을 의미하고, 제1 그라파이트층(130a)의 외면, 제2 그라파이트층(130b)의 외면, 그리고 제3 그라파이트층(130c)의 외면은 각 그라파이트층(130a, 130b, 130c)에서 압축 방열 시트(100)의 외부를 향하고 있는 면을 의미한다.
쿠션층(110)은 스티로폼(Styrofoam) 등의 다공성 고분자 물질, 실리콘, 또는 구리(Cu) 등의 금속 물질로 이루어진 메탈 포일을 포함할 수 있고, 압축 방열 시트(100)에서 두께 방향(수직 방향, 도면에서 제2 방향)으로의 소정의 두께를 확보할 수 있도록 한다.
제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 그리고 제3 그라파이트층(130c) 각각은 천연 또는 인조 그라파이트를 포함할 수 있고, 그라파이트는 면 방향(길이 방향)으로의 열전도율이 두께 방향(수직 방향)으로의 열전도율에 비해 상대적으로 높을 수 있다. 예를 들면, 제1 그라파이트층(130a)의 제1 방향으로의 열전도율이 제2 방향으로의 열전도율보다 높을 수 있고, 제2 그라파이트층(130b)의 제2 방향으로의 열전도율이 제1 방향으로의 열전도율보다 높을 수 있으며, 제3 그라파이트층(130c)의 제1 방향으로의 열전도율이 제2 방향으로의 열전도율보다 높을 수 있다.
제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 그리고 제3 그라파이트층(130c)은 일체로 형성되어 있다. 제1 그라파이트층(130a)과 제2 그라파이트층(130b)이 서로 연결되어 있고, 제2 그라파이트층(130b)과 제3 그라파이트층(130c)이 서로 연결되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 그리고 제3 그라파이트층(130c)은 서로 연결되어 단면의 모양이 "ㄷ" 모양일 수 있다.
이하에서는, 전술한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 압축 방열 시트(100)는, 쿠션층(110), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 대향하는 제1 그라파이트층(130a), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 직교하는 제2 면(112b)에 대향하는 제2 그라파이트층(130b), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)의 반대 쪽에 위치하는 제3 면(112c)에 대향하는 제3 그라파이트층(130c), 쿠션층(110)의 제2 면(112b)의 반대 쪽에 위치하고 제3 면(112c)에 직교하는 제4 면(112d)에 대향하는 제4 그라파이트층(130d)을 포함한다. 또한, 압축 방열 시트(100)는, 제1 그라파이트층(130a)의 내면, 제2 그라파이트층(130b)의 내면, 제3 그라파이트층(130c)의 내면 및 제4 그라파이트층(130d)의 내면과 쿠션층(110) 사이에 위치하는 제1 보호층(150a), 그리고 제1 그라파이트층(130a)의 외면, 제2 그라파이트층(130b)의 외면, 제3 그라파이트층(130c)의 외면 및 제4 그라파이트층(130d)의 외면을 덮는 제2 보호층(150b)을 포함한다.
여기서, 쿠션층(110)의 제1 면(112a)과 제3 면(112c)은 제1 방향에 평행할 수 있고, 제2 면(112b)과 제4 면(112d)은 제2 방향에 평행할 수 있다.
압축 방열 시트(100)에서, 제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 제3 그라파이트층(130c), 그리고 제4 그라파이트층(130d)은 일체로 형성되어 있다. 제1 그라파이트층(130a)과 제2 그라파이트층(130b)이 서로 연결되어 있고, 제2 그라파이트층(130b)과 제3 그라파이트층(130c)이 서로 연결되어 있으며, 제3 그라파이트층(130c)과 제4 그라파이트층(130d)이 서로 연결되어 있고, 제4 그라파이트층(130d)과 제1 그라파이트층(130a)이 서로 연결되어 있으며, 제1 그라파이트층(130a) 내지 제4 그라파이트층(130d)이 서로 중첩되어 있거나 연결되어 있어 전체적인 그라파이트층들(130a, 130b, 130c, 130d)의 단면의 모양이 "ㅁ" 모양일 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 압축 방열 시트(100)는, 쿠션층(110), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 대향하는 제1 그라파이트층(130a), 쿠션층(110)의 제2 면(112b)에 대향하는 제2 그라파이트층(130b), 쿠션층(110)의 제3 면(112c)에 대향하는 제3 그라파이트층(130c), 쿠션층(110)의 제4 면(112d)에 대향하는 제4 그라파이트층(130d), 그리고 제2 보호층(150b)에서 제1 그라파이트층(130a)의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제1 그라파이트층(130a)과 중첩되는 제5 그라파이트층(130e)을 포함한다.
또한 압축 방열 시트(100)는, 제1 그라파이트층(130a)의 내면, 제2 그라파이트층(130b)의 내면, 제3 그라파이트층(130c)의 내면 및 제4 그라파이트층(130d)의 내면과 쿠션층(110) 사이에 위치하는 제1 보호층(150a), 그리고 제1 그라파이트층(130a)의 외면, 제2 그라파이트층(130b)의 외면, 제3 그라파이트층(130c)의 외면, 제4 그라파이트층(130d)의 외면, 그리고 제5 그라파이트층(130e)의 외면을 덮는 제2 보호층(150b)을 포함한다. 제2 보호층(150b)은 제1 그라파이트층(130a)의 외면과 제5 그라파이트층(130e)의 내면 사이에 위치하고, 제2 그라파이트층(130b)의 외면 내지 제5 그라파이트층(130e)의 외면을 덮을 수 있다.
여기서, 제1 보호층(150a)과 제2 보호층(150b)은 제1 그라파이트층(130a)과 제4 그라파이트층(130d)의 사이 영역에서 서로 연결되어 있을 수 있다.
압축 방열 시트(100)에서, 제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 제3 그라파이트층(130c), 제4 그라파이트층(130d), 그리고 제5 그라파이트층(130e)은 일체로 형성되어 있다. 제1 그라파이트층(130a)과 제2 그라파이트층(130b)이 서로 연결되어 있고, 제2 그라파이트층(130b)과 제3 그라파이트층(130c)이 서로 연결되어 있으며, 제3 그라파이트층(130c)과 제4 그라파이트층(130d)이 서로 연결되어 있고, 제4 그라파이트층(130d)과 제5 그라파이트층(130e)이 서로 연결되어 있다.
도 4는 실시예에 따른 압축 방열 시트의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 압축 방열 시트(100)는, 쿠션층(110), 쿠션층(110)의 제1 면(112a)에 대향하는 제1 그라파이트층(130a), 쿠션층(110)의 제2 면(112b)에 대향하는 제2 그라파이트층(130b), 쿠션층(110)의 제3 면(112c)에 대향하는 제3 그라파이트층(130c), 쿠션층(110)의 제4 면(112d)에 대향하는 제4 그라파이트층(130d), 제2 보호층(150b)에서 제1 그라파이트층(130a)의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제1 그라파이트층(130a)과 중첩되는 제5 그라파이트층(130e), 제2 보호층(150b)에서 제2 그라파이트층(130b)의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제2 그라파이트층(130b)과 중첩되는 제6 그라파이트층(130f), 그리고 제2 보호층(150b)에서 제3 그라파이트층(130c)의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 제3 그라파이트층(130c)과 중첩되는 제7 그라파이트층(130g)을 포함한다.
또한 압축 방열 시트(100)는, 제1 그라파이트층(130a)의 내면, 제2 그라파이트층(130b)의 내면, 제3 그라파이트층(130c)의 내면 및 제4 그라파이트층(130d)의 내면과 쿠션층(110) 사이에 위치하는 제1 보호층(150a), 그리고 제1 그라파이트층(130a)의 외면, 제2 그라파이트층(130b)의 외면, 제3 그라파이트층(130c)의 외면, 제4 그라파이트층(130d)의 외면, 제5 그라파이트층(130e)의 외면, 제6 그라파이트층(130f)의 외면, 그리고 제7 그라파이트층(130g)의 외면을 덮는 제2 보호층(150b)을 포함한다. 제2 보호층(150b)은 제1 그라파이트층(130a)의 외면과 제5 그라파이트층(130e)의 내면 사이, 제2 그라파이트층(130b)의 외면과 제6 그라파이트층(130f)의 내면 사이, 그리고 제3 그라파이트층(130c)의 외면과 제7 그라파이트층(130g)의 사이에 위치하고, 제4 그라파이트층(130d)의 외면 내지 제7 그라파이트층(130g)의 외면을 덮을 수 있다.
여기서, 제1 보호층(150a)과 제2 보호층(150b)은 제1 그라파이트층(130a)과 제4 그라파이트층(130d)의 사이 영역에서 서로 연결되어 있을 수 있다.
압축 방열 시트(100)에서, 제1 그라파이트층(130a), 제2 그라파이트층(130b), 제3 그라파이트층(130c), 제4 그라파이트층(130d), 제5 그라파이트층(130e), 제6 그라파이트층(130f), 그리고 제7 그라파이트층(130g)은 일체로 형성되어 있다. 제1 그라파이트층(130a)과 제2 그라파이트층(130b)이 서로 연결되어 있고, 제2 그라파이트층(130b)과 제3 그라파이트층(130c)이 서로 연결되어 있으며, 제3 그라파이트층(130c)과 제4 그라파이트층(130d)이 서로 연결되어 있고, 제4 그라파이트층(130d)과 제5 그라파이트층(130e)이 서로 연결되어 있으며, 제5 그라파이트층(130e)과 제6 그라파이트층(130f)이 서로 연결되어 있고, 제6 그라파이트층(130f)과 제7 그라파이트층(130g)이 서로 연결되어 있을 수 있다.
실시예들에 따른 압축 방열 시트(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 형태 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있다.
그라파이트층(130a 내지 130g) 각각은 면 방향(길이 방향)으로의 열전도율이 두께 방향으로의 열전도율에 비해 상대적으로 높은 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성을 이용하여, 실시예들에 따른 압축 방열 시트(100)의 두께 방향(제2 방향)으로의 열전도율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 도 1과 같은 구조에서, 제1 그라파이트층(130a)의 경우 제1 방향으로의 열전도율이 우수하고, 제2 그라파이트층(130b)의 경우 제2 방향으로의 열전도율이 우수하며, 제3 그라파이트층(130c)의 경우 제1 방향으로의 열전도율이 우수하므로, 압축 방열 시트(100) 전체적으로는 수평 방향(도면에서 제1 방향) 및 두께 방향(도면에서 제2 방향)으로의 열전도율이 모두 향상될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수의 그라파이트층(30a, 30b, 3a, 3b)을 포함하는 방열 시트(10, 1)의 경우에는, 다층 구조로 이루어졌다고 하더라도, 그라파이트층들(30a, 30b, 3a, 3b)이 서로 연결되어 있지 않고, 바깥면과 그라파이트층들 사이마다 보호 필름(50a, 50b, 50c, 50d, 5a, 5b, 5c)이 존재하여, 두께 방향으로의 열전도성이 낮을 수 있다. 도 5a와 같이 별도의 쿠션층(10)이 존재하는 경우에는 두께 방향으로의 열전도성이 더 낮을 수 있다.
반면, 실시예에 따른 압축 방열 시트(100)의 경우, 그라파이트층(130a 내지 130g)이 서로 연결되어 있어 두께 방향(제2 방향)으로의 열전도율이 크게 향상될 수 있다.
쿠션층(110)의 두께가 두꺼워지더라도, 제2 그라파이트층(130b), 제4 그라파이트층(130d) 및 제6 그라파이트층(130f)의 제2 방향으로의 길이를 길게 형성함으로써, 방열 시트(100)의 두께 방향으로의 열전도율을 향상시킬 수 있다. 이때, 쿠션층(110)의 두께는 전자제품의 종류와 방열 시트(100)의 적용 부위에 따라 상이해질 수 있다.
도 1 내지 도 4에 따른 압축 방열 시트(100)를 비교하면, 도 1에 따른 압축 방열 시트(100)는 두께 방향(제2 방향)으로 열을 전달하는 1개 층의 그라파이트층(130b)과 수평 방향(제1 방향)으로 열을 전달하는 2개 층의 그라파이트층(130a, 130c)을 포함하고, 도 2에 따른 압축 방열 시트(100)는 두께 방향(제2 방향)으로 열을 전달하는 2개 층의 그라파이트층(130b, 130d)과 수평 방향(제1 방향)으로 열을 전달하는 2개 층의 그라파이트층(130a, 130c)을 포함하며, 도 3에 따른 압축 방열 시트(100)는 두께 방향(제2 방향)으로 열을 전달하는 2개 층의 그라파이트층(130b, 130d)과 수평 방향(제1 방향)으로 열을 전달하는 3개 층의 그라파이트층(130a, 130c, 130e)을 포함하고, 도 4에 따른 압축 방열 시트(100)는 두께 방향으로 열을 전달하는 3개 층의 그라파이트층(130b, 130d, 130f)과 수평 방향(제1 방향)으로 열을 전달하는 4개 층의 그라파이트층(130a, 130c, 130e, 130g) 포함한다. 따라서, 도 4에 따른 압축 방열 시트(100)의 두께 방향으로의 열전도성 및 수평 방향으로의 열전도성이 가장 우수할 수 있다.
또한, 도 1에 따른 압축 방열 시트(100)의 전체적인 그라파이트층(130a, 130b, 130c)의 길이에 비해, 도 2에 따른 압축 방열 시트(100)의 전체적인 그라파이트층(130a, 130b, 130c, 130d)의 길이가 더 길고, 도 3에 따른 압축 방열 시트(100)의 전체적인 그라파이트층(130a, 130b, 130c, 130d, 130e)의 길이가 도 2의 경우보다 더 길게 형성되며, 도 4에 따른 압축 방열 시트(100)의 전체적인 그라파이트층(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g)의 길이가 가장 길게 형성될 수 있다. 전체적인 그라파이트층의 길이가 길어짐에 대응하여 열용량이 증가하므로, 도 4에 따른 압축 방열 시트(100)의 두께 방향으로의 열전도성 및 수평 방향으로의 열전도성이 가장 우수할 수 있다.
제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b)은 그라파이트층(130a 내지 130g)을 보호하고, 그라파이트 물질의 누출을 방지할 수 있다. 이로 인해 압축 방열 시트(100)의 내구성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b) 각각은, 아크릴(acryl), 실리콘(Si), 우레탄(urethane), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 탄화실리콘(SiC), 알루미나(Al2O3), 그래핀(graphene), 구리(Cu), 또는 은-구리 합금(Ag-Cu alloly) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전술한 제1 내지 제7 그라파이트층(130a 내지 130g) 각각의 내면 또는 외면의 적어도 일부에는 금속층(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서 금속층(미도시)은, 예를 들어, 구리(Cu) 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 열전도성이 우수한 금속 또는 합금 물질을 포함할 수 있다. 이러한 금속층(미도시)은 방열 시트(100)의 두께 방향으로의 열전도성을 더욱 향상시킬 수 있다.
금속층(미도시)은 제1 내지 제7 그라파이트층(130a 내지 130g)의 내면 또는 외면에 코팅(coating)될 수도 있고, 증착 공정을 통해 형성될 수도 있다. 여기서, 증착 공정을 통해 금속층(미도시)이 형성되는 경우에는, 층의 경계가 분명하지 않을 수 있다.
제1 내지 제7 그라파이트층(130a 내지 130g) 각각의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 일 수 있다. 이러한 범위 내에서 방열 시트(100)의 전체적인 두께가 지나치게 두꺼워지지 않을 수 있고, 열전도성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 이러한 범위 내에서, 제1 내지 제7 그라파이트층(130a 내지 130g) 각각의 두께가 두꺼워질수록, 열용량이 이에 대응하여 증가함으로써 열전도성이 더 우수해질 수 있다.
압축 방열 시트(100) 전체의 두께는, 예를 들어, 약 0.03 mm 내지 약 5 mm 일 수 있고, 이러한 범위 내에서 방열 시트(100)의 수평 방향으로의 열전도율 및 수직 방향으로의 열전도율이 모두 더욱 향상될 수 있다.
실시예들에 따른 압축 방열 시트(100)에서, 제1 보호층(150a) 및 제2 보호층(150b) 각각의 적어도 일부는 둘 이상의 층을 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 3과 동일한 구조를 갖는 압축 방열 시트(100)의 제2 보호층(150b)에서, 제1 그라파이트층(130a)과 제5 그라파이트층(130e) 사이 영역이 2개 또는 3개의 층으로 이루어질 수 있고, 도 4와 동일한 구조를 갖는 압축 방열 시트(100)의 제2 보호층(150b)에서, 제1 그라파이트층(130a)과 제5 그라파이트층(130e) 사이 영역, 제2 그라파이트층(130b)과 제6 그라파이트층(130f) 사이 영역, 또는 제3 그라파이트층(130c)과 제7 그라파이트층(130g) 사이 영역이 2개 또는 3개 이상의 층으로 이루어질 수 있다. 보호층(150a, 150b)의 층 개수는 방열 시트(100)의 설계 두께에 대응하여 상이하게 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 그래파이트층(130a 내지 130g)과 보호층(150a, 150b) 사이, 또는 보호층(150a, 150b)이 다층 구조인 경우 각 보호층 사이에 접착층이 더 존재할 수 있다.
이하에서는, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시예일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
구조가 도 1에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 25 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
실시예 2
구조가 도 2에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 25 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
실시예 3
구조가 도 3에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 25 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
실시예 4
구조가 도 4에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 25 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
실시예 5
구조가 도 3에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 40 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
실시예 6
구조가 도 3에 도시된 방열 시트와 동일하고, 그라파이트층의 두께가 약 17 ㎛이고, 전체적인 두께가 약 1mm인 압축 방열 시트를 제작한다.
비교예 1
실리콘 계열의 물질을 포함하고 두께가 약 1 mm인 단일층의 방열 시트를 제작한다.
비교예 2
구조가 도 5a에 도시된 방열 시트와 동일하고 전체 두께가 약 1 mm인 방열 시트를 제작한다.
비교예 3
구조가 도 5b에 도시된 방열 시트와 동일하고 전체 두께가 약 1 mm인 방열 시트를 제작한다.
실험예 1
실시예들 또는 비교예들에 따른 샘플(sample)들을 히팅 블록(heating block) 상단에 부착하고, 히팅 블록을 약 50 ℃에서 안정화시킨 다음, 히팅 블록을 밀폐시킨 후 샘플들의 상단 온도를 측정하여 그 결과를 도 6 내지 10에 도시하였다.
도 6을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 3에 따른 압축 방열 시트의 두께 방향으로의 열전도성이, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 방열 시트의 두께 방향으로의 열전도성에 비해 현저하게 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
또한 수직 방향(두께 방향)으로의 열전도성이 우수한 것으로 알려진 실리콘 계열의 물질로 이루어진 단일층 구조를 갖는 비교예 1과 비교한 경우에도, 대등한 열전도성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 그라파이트층의 두께가 약 17 ㎛ 에서 약 40 ㎛ 으로 증가하면서 두께 방향으로의 열전도성이 더 향상되는 것을 볼 수 있다. 이는, 열용량이 그라파이트층의 두께에 비례하기 때문에, 그라파이트층의 두께 증가에 대응하여 열용량도 증가하는 것에 기인한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 실시예 2 내지 4에 따른 압축 방열 시트의 열전도성이 실시예 1에 따른 압축 방열 시트의 열전도성에 비해 더욱 우수한 것을 알 수 있다. 이는 실시예 1에 따른 압축 방열 시트의 그라파이트층의 전체 길이에 비해, 실시예 2 내지 4에 따른 압축 방열 시트 내의 그라파이트층의 전체 길이가 더 길게 형성됨으로써 열용량이 커지기 때문이다. 또한 실시예 1에 따른 압축 방열 시트의 경우 1개 층의 그라파이트층(130b)이 수직 방향(제2 방향)으로 열을 전달하는 반면, 실시예 2 내지 4에 따른 압축 방열 시트의 경우에는 2개 층 이상의 그라파이트층(130b, 130d, 130f)이 수직 방향으로 열을 전달하기 때문에, 실시예 2 내지 4에 따른 압축 방열 시트의 열전도율이 실시예 1에 따른 압축 방열 시트의 열전도율보다 높게 나타나는 것으로 볼 수 있다.
도 10을 참조하면, 실시예 3 및 실시예 5에 따른 압축 방열 시트의 열전도성이, 수직 방향(두께 방향)으로의 열전도성이 우수한 것으로 알려진 실리콘 계열의 물질로 이루어진 단일층 구조를 갖는 비교예 1에 따른 방열 시트의 열전도성과 대등한 수준을 나타내는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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.
110: 쿠션층 130a: 제1 그라파이트층
130b: 제2 그라파이트층 130c: 제3 그라파이트층
130d: 제4 그라파이트층 130e: 제5 그라파이트층
130f: 제6 그라파이트층 130g: 제7 그라파이트층
150a: 제1 보호층 150b: 제2 보호층

Claims (10)

  1. 다공성 고분자 물질, 실리콘(Si), 또는 메탈 포일(metal foil) 중 하나 이상을 포함하는 쿠션층(cushion layer),
    상기 쿠션층의 제1 면에 대향하는 제1 그라파이트층(graphite layer),
    상기 쿠션층의 상기 제1 면에 직교하는 제2 면에 대향하는 제2 그라파이트층,
    상기 쿠션층의 상기 제1 면의 반대 쪽에 위치하는 제3 면에 대향하는 제3 그라파이트층,
    상기 제1 그라파이트층의 내면, 상기 제2 그라파이트층의 내면 및 상기 제3 그라파이트층의 내면과 상기 쿠션층 사이에 위치하는 제1 보호층, 그리고
    상기 제1 그라파이트층의 외면, 상기 제2 그라파이트층의 외면 및 상기 제3 그라파이트층의 외면을 덮는 제2 보호층
    을 포함하고,
    상기 제1 그라파이트층이 상기 제2 그라파이트층과 연결되어 있고, 상기 제2 그라파이트층이 상기 제3 그라파이트층과 연결되어 있는
    압축 방열 시트.
  2. 제1항에서,
    상기 쿠션층의 제2 면의 반대 쪽에 위치하는 제4 면에 대향하는 제4 그라파이트층을 더 포함하고,
    상기 제3 그라파이트층과 상기 제4 그라파이트층이 연결되어 있고, 상기 제4 그라파이트층과 상기 제1 그라파이트층이 중첩되어 있거나 연결되어 있으며,
    상기 제1 보호층이 상기 제4 그라파이트층의 내면과 상기 쿠션층 사이에 위치하고, 상기 제2 보호층이 상기 제4 그라파이트층의 외면을 덮는 압축 방열 시트.
  3. 제1항에서,
    상기 쿠션층의 제2 면의 반대 쪽에 위치하는 제4 면에 대향하는 제4 그라파이트층, 는그리고 상기 제2 보호층에서 상기 제1 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 상기 제1 그라파이트층과 중첩되 제5 그라파이트층을 더 포함하고,
    상기 제3 그라파이트층과 상기 제4 그라파이트층이 연결되어 있고, 상기 제4 그라파이트층과 상기 제5 그라파이트층이 연결되어 있으며,
    상기 제1 보호층이 상기 제4 그라파이트층의 내면과 상기 쿠션층 사이에 위치하고, 상기 제2 보호층이 상기 제4 그라파이트층의 외면 및 상기 제5 그라파이트층의 외면을 덮으며,
    상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층이 연결되어 있는 압축 방열 시트.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 보호층에서 상기 제2 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 상기 제2 그라파이트층과 중첩되는 제6 그라파이트층, 그리고 상기 제2 보호층에서 상기 제3 그라파이트층의 외면을 덮는 부분에 위치하고 일부가 상기 제3 그라파이트층과 중첩되는 제7 그라파이트층을 더 포함하고,
    상기 제5 그라파이트층과 상기 제6 그라파이트층이 연결되어 있고, 상기 제6 그라파이트층과 상기 제7 그라파이트층이 연결되어 있으며,
    상기 제2 보호층이 상기 제6 그라파이트층의 외면 및 상기 제7 그라파이트층의 외면을 덮는 압축 방열 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 그라파이트층, 상기 제2 그라파이트층, 상기 제3 그라파이트층, 상기 제4 그라파이트층, 상기 제5 그라파이트층, 상기 제6 그라파이트층, 그리고 상기 제7 그라파이트층 각각의 내면 또는 외면의 적어도 일부에 위치하는 금속층을 더 포함하는 압축 방열 시트.
  6. 제5항에서,
    상기 금속층은 구리(Cu)를 포함하는 압축 방열 시트.
  7. 제6항에서,
    상기 금속층은 코팅 또는 증착된 압축 방열 시트.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층 각각은, 아크릴(acryl), 실리콘(Si), 우레탄(urethane), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 탄화실리콘(SiC), 알루미나(Al2O3), 그래핀(graphene), 구리(Cu), 또는 은-구리 합금(Ag-Cu alloly) 중 하나 이상을 포함하는 압축 방열 시트.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 그라파이트층, 상기 제2 그라파이트층, 상기 제3 그라파이트층, 상기 제4 그라파이트층, 상기 제5 그라파이트층, 상기 제6 그라파이트층, 그리고 상기 제7 그라파이트층 각각의 두께는 10 내지 50 ㎛ 인 압축 방열 시트.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 보호층 및 상기 제2 보호층 각각의 적어도 일부는 둘 이상의 층을 포함하는 다층 구조로 이루어진 압축 방열 시트.
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KR20170008981A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 (주)인테코 전자파 차폐 및 방열용 복합 시트의 제조 방법

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