KR20190008128A - Material for radiating Heat and Method of forming the same - Google Patents

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Abstract

A heat radiating material and a manufacturing method thereof are disclosed. The heat radiating material is formed by coating the surface of a carbon body with an amorphous carbon layer having amorphous properties. The heat radiating material exhibits high electrical resistance characteristics due to the amorphous carbon layer. However, the reduction of thermal conductivity by the amorphous carbon layer is negligible. Accordingly, the heat radiating material having high thermal conductivity and electrical insulation properties can be manufactured.

Description

방열 소재 및 그 제조방법{Material for radiating Heat and Method of forming the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat-

본 발명은 방열 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 전기 절연성과 열 전도성을 가지는 방열 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat dissipating material and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a heat dissipating material having high electric insulation and thermal conductivity, and a manufacturing method thereof.

전자 소자들이 소형화되고, 고집적화 됨에 따라 작동 중 발생하는 열에 의해 소자의 특성이나 신뢰성의 저하가 발생된다. 이는 전자 소자들에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출하거나, 전자 소자가 열의 발생을 최소화하도록 동작 전압과 소모 전력을 설계하는 것으로 해결될 수 있다. As the electronic devices are miniaturized and highly integrated, the characteristics and reliability of the device are deteriorated by heat generated during operation. This can be solved by designing the operating voltage and the consumed power such that the heat generated from the electronic elements is smoothly discharged to the outside, or the electronic element minimizes the generation of heat.

특히, 전자 소자의 동작 전압을 낮추고, 동작이 일시적으로 중단되는 휴지기를 설정하는 등의 방법을 통해 소모 전력을 절감하는 노력이 진행되어 왔다. 다만, 전자 소자의 동작 전압을 낮추는 것도 CMOS 기반의 반도체 등에서는 일정한 한계가 있다. 트랜지스터 기반의 전자 소자의 경우, 선폭의 축소, 게이트 산화막의 두께 감소 및 활성영역의 스케일 다운을 통해 낮은 문턱전압을 구현하고 있으나, 이에 대한 부작용으로 단채널 효과 등의 오동작이 문제된다. 따라서, 전자 소자에서 발생되는 열 문제를 해결하기 위해 동작 전압 또는 소모 전력을 저감하는 것은 일정한 한계가 있다.Particularly, efforts have been made to reduce power consumption by lowering the operating voltage of the electronic device and setting a rest period in which the operation is temporarily stopped. However, lowering the operating voltage of an electronic device has a certain limit in a CMOS-based semiconductor. In the case of a transistor-based electronic device, a low threshold voltage is realized through a reduction in the line width, a reduction in the thickness of the gate oxide film, and a scaling down of the active region. However, the side effect is a problem of malfunction such as short channel effect. Therefore, there are certain limitations in reducing the operating voltage or the consumed power in order to solve the heat problem generated in the electronic device.

또한, 전자 소자에서 발생되는 열을 외부로 원활하게 방출하기 위해 히트 싱크가 이용될 수 있다. 방열을 위해 히트 싱크로 이용되는 소재의 대부분은 금속물이다. 알루미늄 또는 구리 등은 성형이 곤란하고, 높은 가격으로 인해 방열 소재로 광범위하게 적용되는 데는 한계가 있다. 이에 대한 대안으로 탄소 소재의 이용이 거론된다. 탄소 소재는 높은 열 전도도, 낮은 밀도, 낮은 가격 및 높은 가공성으로 인해 열 전도성 충진재로 이용된다. 다만, 탄소 소재는 높은 열 전도성 이외에 전기 전도도를 가지므로 전자 소자에 적용될 경우, 누설 전류 또는 단락 전류를 유발하여 전자 소자의 전기적 손상 또는 파손이 유발된다.In addition, a heat sink may be used to smoothly discharge the heat generated from the electronic device to the outside. Most of the materials used as heatsinks for heat dissipation are metal. Aluminum or copper is difficult to be molded, and there is a limit to widely applied as a heat-radiating material due to its high price. As an alternative, the use of carbon materials is discussed. Carbon materials are used as thermally conductive fillers due to their high thermal conductivity, low density, low cost and high processability. However, since carbon materials have electric conductivity other than high thermal conductivity, they may cause leakage current or short-circuit current when they are applied to an electronic device, thereby causing electrical damage or breakage of the electronic device.

이를 해결하기 위해 높은 열 전도도 및 낮은 전기 전도도를 가지는 탄소 소재에 대한 연구가 진행되어 왔다.To solve this problem, studies have been made on carbon materials having high thermal conductivity and low electric conductivity.

미국등록특허 제7886813호는 고분자 내에 금속 재질의 열전도 입자 및 CNT가 혼합된 구조를 개시한다. 탄소 소재인 CNT는 금속 입자에 부착된 형태로 제공되고, CNT-금속 입자의 결합체는 고분자 매트릭스 내에 산포하는 구조가 개시된다. 다만, 상기 특허에서는 CNT를 금속 입자에 부착하는 방법에 대한 개시는 나타나지 않는다.U.S. Patent No. 7886813 discloses a structure in which thermally conductive particles of metallic material and CNT are mixed in a polymer. The carbon material CNT is provided in the form attached to the metal particles, and the CNT-metal particle complex is dispersed in the polymer matrix. However, the above patent does not disclose a method for attaching CNTs to metal particles.

한국등록특허 제0841939호는 CNT와 경화성 수지를 혼합/경화/분쇄하여 입자상을 형성하고, 분말 상태의 입자상을 다시 고분자 수지 및 전도성 분말에 혼합하여 방열 시트를 제조하는 기술을 개시한다. 상기 특허에서 CNT 또는 탄소섬유는 고분자 수지로 외곽이 코팅되는 구조가 형성된다. 따라서, 전기적 절연성의 확보 및 필름상의 형성에는 유리하나 열 전도성은 낮은 단점이 있다.Korean Patent Registration No. 0841939 discloses a technique for producing a heat-radiating sheet by mixing / curing / pulverizing CNT and a curable resin to form a particulate phase, and mixing the powdery particulate phase with a polymer resin and a conductive powder. In the above patent, CNT or carbon fiber is coated with a polymer resin to form an outer coating. Therefore, there is a disadvantage in that it is advantageous in securing electrical insulation and forming a film phase, but has a low thermal conductivity.

한국등록특허 제1692135호는 알루미늄 수산화물로 표면처리된 CNT와 필러를 사용하는 복합소재를 개시한다. 이를 통해 낮은 전기 전도도와 높은 열 전도도를 확보하고자 한다. 상기 특허에서는 CNT에 대한 표면처리가 선행되며, 방열 시트의 제작을 위한 매트릭스로 고분자 수지가 이용된다. 파우더는 표면처리된 CNT와 필러인 세라믹 입자가 이용된다. 다만, 알루미늄 수산화물에 대한 화학적 안정성 및 분산성이 문제될 수 있다.Korean Patent No. 1692135 discloses a composite material using CNTs and fillers surface-treated with aluminum hydroxide. This is to ensure low electrical conductivity and high thermal conductivity. In this patent, surface treatment for CNT is preceded, and a polymer resin is used as a matrix for manufacturing a heat radiation sheet. The powder is a surface treated CNT and a ceramic particle which is a filler. However, the chemical stability and dispersibility of aluminum hydroxide may be a problem.

상술한 바와 같이 탄소 소재를 이용한 방열 소재들은 분산성, 복잡한 제조공정, 낮은 열 전도성 등의 다양한 문제를 가진다. 따라서, 단순한 제조공정과 낮은 공정 단가에도 불구하고 고품질의 방열 소재 및 이를 제조하는 방법의 개발은 여전히 요청된다 할 것이다.As described above, heat-radiating materials using carbon materials have various problems such as dispersibility, complicated manufacturing process, and low thermal conductivity. Therefore, despite the simple manufacturing process and the low process cost, the development of a high-quality heat-radiating material and a method of manufacturing the same is still required.

본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는 높은 열 전도도와 낮은 전기 전도도를 가지는 방열 소재를 제공하는데 있다.A first object of the present invention is to provide a heat dissipation material having a high thermal conductivity and a low electrical conductivity.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는 상기 제1 기술적 과제를 달성하기 위한 방열 소재의 제조방법을 제공하는데 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat dissipation material to achieve the first technical object.

상술한 제1 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 탄소체; 상기 탄소체의 표면을 코팅하는 비정질 탄소층; 및 상기 비정질 탄소층의 내부 또는 표면 상에 분포된 세라믹 입자들을 포함하는 방열 소재를 제공한다.According to an aspect of the present invention, An amorphous carbon layer coating the surface of the carbon body; And a ceramic particle distributed on the surface or inside of the amorphous carbon layer.

상술한 제2 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 탄소체, 기능성 고분자 및 세라믹 입자를 혼합하여 혼합체를 형성하는 단계; 및 상기 혼합체를 열처리하여 상기 기능성 고분자를 불완전 탄화시켜서 상기 탄소체의 표면을 코팅하는 비정질 탄소층을 형성하고, 상기 세라믹 입자를 상기 비정질 탄소층의 내부 및 비정질 탄소층의 표면에 분포시키는 단계를 포함하는 방열 소재의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon nanotube composite material, comprising: mixing a carbon material, a functional polymer, and ceramic particles to form a mixture; And heat-treating the mixture to incompletely carbonize the functional polymer to form an amorphous carbon layer for coating the surface of the carbon body, and distributing the ceramic particles in the amorphous carbon layer and on the surface of the amorphous carbon layer The present invention also provides a method of manufacturing a heat dissipation material.

상술한 본 발명에 따르면, 질소 원자가 포함된 기능성 고분자는 불완전 탄화되어 비정질 탄소층으로 형성된다. 비정질 탄소층은 탄소체의 외곽을 코팅한다. 이를 통해 탄소체의 높은 열 전도도 및 전기 전도도를 낮출 수 있다. 또한, 탄소체의 층상 구조 내부 또는 탄소체의 표면, 및 비정질 탄소층의 내부 및 표면 상에는 세라믹 입자들이 분포된다. 세라믹 입자들을 통해 열 전도도를 확보할 수 있다. 이를 통해 제작된 방열 소재는 높은 열 전도도 및 전기 절연성을 나타낸다. 또한, 방열 복합재로 제작될 경우, 높은 가공성을 가지며, 뛰어난 방열 성능을 나타냄을 알 수 있다. According to the present invention described above, a functional polymer containing a nitrogen atom is incompletely carbonized to form an amorphous carbon layer. The amorphous carbon layer covers the outer surface of the carbon body. This can lower the thermal conductivity and electrical conductivity of the carbon body. In addition, ceramic particles are distributed in the layered structure of the carbon body or on the surface of the carbon body, and on the inside and the surface of the amorphous carbon layer. Thermal conductivity can be ensured through the ceramic particles. The heat dissipation material produced through this shows high thermal conductivity and electrical insulation. In addition, when the heat-radiating composite material is manufactured, it has high workability and excellent heat radiation performance.

또한, 혼합 및 질소 분위기에서의 탄화 공정은 제조 공정이 매우 간단하여 방열 소재의 제작 단가를 절감할 수 있다.In addition, the carbonization process in the mixing and nitrogen atmosphere is very simple in the manufacturing process, and the manufacturing cost of the heat dissipation material can be reduced.

또한, 탄소체 상에 코팅된 비정질 탄소층의 벌크 또는 표면 상에는 세라믹 입자가 제공된다. 세라믹 입자는 산화물 또는 질화물의 조성을 가진다. 도전성을 가지는 탄소체에 비해 세라믹 입자는 비교적 높은 분산도를 가진다. 따라서, 방열 소재를 필러로 이용하여 방열 필름 또는 방열 시트 등을 제작할 경우, 높은 가공성을 확보할 수 있다. 방열 시트의 제작 과정에서 방열 소재는 용매 내에 고르게 분산될 필요가 있으며, 방열 소재들과의 응집현상은 회피되어야 한다. 본 발명에서는 세라믹 입자가 비정질 탄소층 상에 도입되므로 방열 소재들 사이의 응집현상은 최소화된다.In addition, ceramic particles are provided on the bulk or surface of the amorphous carbon layer coated on the carbon body. The ceramic particles have a composition of oxide or nitride. Ceramic particles have a relatively high degree of dispersion compared to a conductive carbon body. Therefore, when a heat-radiating film, a heat-radiating sheet, or the like is manufactured using a heat-radiating material as a filler, high workability can be secured. In the manufacturing process of the heat-radiating sheet, the heat-radiating material needs to be dispersed evenly in the solvent, and the cohesion phenomenon with the heat-radiating materials should be avoided. In the present invention, since the ceramic particles are introduced onto the amorphous carbon layer, the aggregation phenomenon between the heat dissipation materials is minimized.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 소재의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 방열 소재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 제조예 1에서 사용되는 분쇄 팽창 흑연을 도시한 이미지이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라만 스펙트럼을 도시한 이미지들이다.
도 7은 제조예 5에 따라 실리카 입자의 함량의 변경에 따른 방열 복합재의 열 전도도 및 체적 저항률을 도시한 그래프이다.
도 8은 제조예 6에 따른 방열 복합재의 열 전도도를 도시한 그래프이다.
도 9는 제조예 6에 따른 방열 복합재의 체적 저항을 도시한 그래프이다.
도 10은 제조예 7에 따라 다양한 세라믹 입자들을 도입한 경우의 방열 복합재의 열 전도도와 체적 저항률을 도시한 그래프이다.
1 is a schematic view of a heat dissipation material according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heat dissipation material according to a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an image showing crushed expanded graphite used in Production Example 1. Fig.
4 to 6 are images showing Raman spectrum according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the thermal conductivity and the volume resistivity of the heat-radiating composite material according to the change of the content of silica particles according to Production Example 5. FIG.
8 is a graph showing the thermal conductivity of the heat-radiating composite according to Production Example 6. Fig.
9 is a graph showing the volume resistivity of the heat-radiating composite according to Production Example 6. Fig.
10 is a graph showing thermal conductivity and volume resistivity of a heat-radiating composite material when various ceramic particles are introduced according to Production Example 7. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예Example

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 소재의 모식도이다.1 is a schematic view of a heat dissipation material according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 방열 소재는 탄소체(100), 비정질 탄소층(120) 및 세라믹 입자(140)를 가진다.Referring to FIG. 1, the heat dissipation material of this embodiment has a carbon body 100, an amorphous carbon layer 120, and ceramic particles 140.

탄소체(100)는 흑연(graphite), 팽창가능흑연(expandable graphite), 팽창흑연(expanded graphite), 그래핀(graphene), 카본파이버(carbon fiber), 카본나노파이버(carbon nanofiber) 및 카본나노튜브(carbon nanotubes)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 소재로서, 나노미터에서 수백 마이크로미터 크기를 지닌다. 특히, 상기 탄소체는 흑연(Graphite), 팽창가능흑연(Expandable Graphite) 및 팽창흑연(Expanded Graphite) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합일 수 있다. 또한, 상기 탄소체(100)는 분쇄에 의해 각각의 분리된 형태로 제공됨이 바람직하다.The carbon body 100 may be formed of any one of graphite, expandable graphite, expanded graphite, graphene, carbon fiber, carbon nanofiber, and carbon nanotube (carbon nanotubes), and have a size of several hundred micrometers in the nanometer range. In particular, the carbon body may be a mixture of one or more of graphite, expandable graphite and expanded graphite. In addition, it is preferable that the carbon bodies 100 are provided in respective separated forms by pulverization.

비정질 탄소층(120)은 탄소체(100) 표면에 코팅된 형태로 제공된다. 상기 비정질 탄소층(120)은 화학적 구조가 무질서한 상태이며, 기능성 고분자의 불완전 연소에 의해 생성된다. 즉, 완전한 탄화가 발생되지 않고, 불완전 탄화에 의해 무질서한 상태의 탄소층으로 제공된다. 상기 비정질 탄소층(120)은 탄소 원자와 질소 원자를 포함한다.The amorphous carbon layer 120 is provided in a coated form on the surface of the carbon body 100. The amorphous carbon layer 120 has a disordered chemical structure and is formed by incomplete combustion of the functional polymer. That is, complete carbonization is not generated, and the carbon layer is provided in a disordered state by incomplete carbonization. The amorphous carbon layer 120 includes carbon atoms and nitrogen atoms.

상기 기능성 고분자는 poly(melamine-co-formaldehyde)methylated(PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline 및 polycarbazole으로 고분자 사슬에 질소(N)을 포함하는 기능성 고분자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 기능성 고분자이다. 특히, 상기 기능성 고분자는 poly(melamine-co-formaldehyde)methylated(PMF) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The functional polymer is a functional polymer containing nitrogen (N) in the polymer chain, such as poly (melamine-co-formaldehyde) methylated (PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline and polycarbazole And at least one functional polymer selected from the group consisting of In particular, the functional polymer may be poly (melamine-co-formaldehyde) methylated (PMF), but is not limited thereto.

상기 세라믹 입자(140)는 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 산화티타늄(TiO2), 산화철(FeO), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 물라이트(3Al2O2SiO2), 스테아타이트(MgO·SiO2), 베마이트(Al2O3·H2O), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화타이타늄(TiN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 탄화타이타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 황화몰리브덴(MoS2), 황화텅스텐(WS2) 및 황화아연(ZnS) 로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹으로서, 나노미터에서 수백 나노미터의 크기를 지닌다. 상기 세라믹 입자(140)는, 특히 산화규소 등 1종 이상이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The ceramic particles 140 may be formed of a material selected from the group consisting of Al 2 O 3 , ZnO, TiO 2 , FeO, MgO, SiO 2 , ZrO 2), beryllium oxide (BeO), mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), steatite (MgO · SiO 2), boehmite (Al 2 O 3 · H 2 O), calcium carbonate (CaCO 3) , magnesium carbonate (MgCO 3), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), nitride titanium (TiN), silicon nitride (Si 3 N 4), silicon carbide (SiC), carbide titanium (TiC), tungsten carbide (WC ), At least one of ceramics selected from the group consisting of molybdenum sulfide (MoS 2 ), tungsten sulfide (WS 2 ) and zinc sulfide (ZnS) having a size of several nanometers to nanometers. The ceramic particles 140 may be at least one kind of silicon oxide, but the present invention is not limited thereto.

다만, 상기 세라믹 입자(140)는 높은 열 전도도를 가지는 물질로 선택됨이 바람직하다.However, it is preferable that the ceramic particles 140 are selected as a material having a high thermal conductivity.

상기 방열 소재에서 탄소체(100)는 높은 열 전도도 및 전기 전도도를 가진다. 또한, 탄소체(100) 표면에 코팅된 비정질 탄소층(120)은 이웃하는 탄소체들(100)끼리 전기적으로 단락되는 현상을 차단한다. 따라서, 비정질 탄소층(120)은 이웃하는 탄소체들(100) 사이의 전기 전도도를 저감시키고, 열 전도도를 저감시킨다.In the heat dissipation material, the carbon body 100 has high thermal conductivity and electrical conductivity. In addition, the amorphous carbon layer 120 coated on the surface of the carbon body 100 blocks the phenomenon of electrically shorting neighboring carbon bodies 100. Accordingly, the amorphous carbon layer 120 reduces the electrical conductivity between the adjacent carbon bodies 100 and reduces the thermal conductivity.

세라믹 입자들(140)은 비정질 탄소층(120) 내부에서 분산된 형태로 분포되거나, 비정질 탄소층(120) 표면에 분포될 수 있다. 만일, 탄소체(100)가 팽창 흑연 또는 팽창가능흑연과 같이 다층 구조에 층 사이에 일정한 공극이 형성되는 경우, 상기 세라믹 입자(140)는 층들 사이의 공극에 장입될 수도 있다. 세라믹 입자(140)는 도전체에 비해 비교적 낮은 열 전도도를 가지고, 낮은 전기 전도도를 가지는 부도체의 특성을 가진다. 따라서, 대부분이 판상 형태를 가지는 탄소체들의 외곽을 형성하는 세라믹 입자(140)에 의해 방열 소재는 매우 낮은 전기 전도도를 가질 수 있다.The ceramic particles 140 may be dispersed in the amorphous carbon layer 120 or may be distributed on the surface of the amorphous carbon layer 120. If the carbon body 100 is formed with a certain gap between the layers in a multilayer structure such as expanded graphite or expandable graphite, the ceramic particles 140 may be charged into the gap between the layers. The ceramic particles 140 have a relatively low thermal conductivity as compared to a conductor and have a nonconductive property with low electrical conductivity. Therefore, the heat dissipation material can have a very low electrical conductivity by the ceramic particles 140 forming the outer edges of the carbon bodies having mostly plate-shaped shapes.

또한, 상기 비정질 탄소층(120)은 파이 결합보다는 시그마 결합이 다수를 차지한다. 본래 시그마 결합을 갖는 기능성 고분자를 탄화하는 공정에서 완전한 탄화가 진행되는 경우, 고분자 구조는 분해되고 재배열하게 된다. 탄화 과정에서 고분자 구조가 분해되면서 CO, CO2 또는 N2 기체들이 탈락되고, 탄소 원자들은 상호 결합되고 재배열되면서, 광범위하게 파이 결합을 형성한다. 시그마 결합에 비해 파이 결합이 다수를 차지하면 탄화된 구조는 높은 전도도를 가진다. 그러나, 불완전한 탄화 공정이 진행되는 경우, 고분자 구조가 완전히 분해되지 않고, 고분자 구조 배열이 불완전하여 파이 결합이 형성되지 못하기 때문에 낮은 전기 전도도를 가진다.In addition, the amorphous carbon layer 120 occupies a majority of sigma bonds rather than pi bonds. In the process of carbonizing a functional polymer originally having a sigma bond, when complete carbonization proceeds, the polymer structure is decomposed and rearranged. During the carbonization process, the polymer structure is decomposed to remove CO, CO 2, or N 2 gases, and carbon atoms are bonded and rearranged to form pie bonds extensively. Compared to the sigma bond, the pyrolytic structure has a high conductivity when pi bonds occupy a large number. However, when the incomplete carbonization process proceeds, the polymer structure is not completely decomposed, the polymer structure is incomplete, and the pie bond can not be formed, so that the polymer has a low electric conductivity.

따라서, 탄소체(100)는 높은 열 전도도 및 전기 전도도를 가지며, 탄소체(100)의 외곽을 코팅하는 비정질 탄소층(120)은 낮은 열 전도도와 전기 전도도를 가진다. 비정질 탄소층(120)에 의해 방열 소재는 개별적으로 분리되고, 방열 소재 사이의 전기적 단락 현상은 차단된다. 비정질 탄소층(120) 만이 탄소체(100)의 외곽에 도입되더라도 방열 소재로 사용될 수 있으나 열 전도도를 더 높이고 전기 전도도를 더 낮추기 위하여 높은 열 전도도를 가진 세라믹 입자(140)는 비정질 탄소층(120) 내에 분산되거나, 비정질 탄소층(120)의 표면에 분포한다. 세라믹 입자(140)는 비교적 높은 열전도도와 전기적 절연 특성을 가짐으로 비정질 탄소층과 세라믹 입자가 코팅된 방열 소재는 높은 열 전도도와 낮은 전기 전도도를 가질 수 있다.Accordingly, the carbon body 100 has high thermal conductivity and electrical conductivity, and the amorphous carbon layer 120 coating the outer surface of the carbon body 100 has low thermal conductivity and electrical conductivity. The amorphous carbon layer 120 separates the heat dissipation materials individually, and the electrical short circuit between the heat dissipation materials is cut off. The ceramic particles 140 having a high thermal conductivity may be used for the amorphous carbon layer 120 and the amorphous carbon layer 120. The amorphous carbon layer 120 may be used as a heat dissipation material even if it is introduced into the outer portion of the carbon body 100. In order to further increase thermal conductivity and further lower electrical conductivity, Or is distributed on the surface of the amorphous carbon layer 120. [ Since the ceramic particles 140 have relatively high thermal conductivity and electrical insulating properties, the heat-radiating material coated with the amorphous carbon layer and the ceramic particles can have high thermal conductivity and low electric conductivity.

또한, 기능성 고분자는 사슬 내에 질소 원자를 가질 필요가 있다. 질소 원자는 탄화 공정을 통해 비정질 탄소층(120)으로 구성되고, 형성된 방열 소재의 분산성을 향상시킨다. 즉, 방열 소재의 표면에는 비정질 탄소층(120)이 나타나며, 비정질 탄소층(120)의 질소 원자는 분말 형태의 방열 소재들이 응집되는 현상을 방지한다. 또한, 불완전 탄화된 비정질 탄소층에 질소 원자가 포함될 경우, 탄소체(100)의 표면에 비정질 탄소층(120)은 견고하게 코팅될 수 있다.Further, the functional polymer needs to have a nitrogen atom in the chain. The nitrogen atoms are composed of the amorphous carbon layer 120 through the carbonization process and improve the dispersibility of the formed heat-radiating material. That is, the amorphous carbon layer 120 appears on the surface of the heat dissipation material, and the nitrogen atoms of the amorphous carbon layer 120 prevent aggregation of the heat dissipation materials in powder form. In addition, when the amorphous carbon layer that is incompletely carbonized includes nitrogen atoms, the amorphous carbon layer 120 may be firmly coated on the surface of the carbon body 100.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 방열 소재의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heat dissipation material according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 탄소체, 기능성 고분자 및 세라믹 입자가 혼합된다(S100).Referring to FIG. 2, carbon bodies, functional polymers, and ceramic particles are mixed (S100).

만일, 탄소체의 사이즈가 수십 um 이상으로 큰 경우, 혼합의 효율성을 위해 분쇄 공정이 추가될 수 있다. 또한, 혼합 시에 용매 등이 선택되어 용액 상에 분산된 형태로 탄소체, 기능성 고분자 및 세라믹 입자들이 분포될 수 있다.If the size of the carbon body is larger than several tens of mu, a crushing process may be added for efficiency of mixing. In addition, a carbon material, a functional polymer, and ceramic particles may be distributed in a form such that a solvent or the like is selected and dispersed in a solution at the time of mixing.

상기 탄소체는 흑연(graphite), 팽창가능흑연(expandable graphite), 팽창흑연(expanded graphite), 그래핀(graphene), 카본파이버(carbon fiber), 카본나노파이버(carbon nanofiber) 및 카본나노튜브(carbon nanotubes)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이다.The carbon body may be selected from the group consisting of graphite, expandable graphite, expanded graphite, graphene, carbon fiber, carbon nanofiber and carbon nanotube. nanotubes). < / RTI >

또한, 상기 기능성 고분자는 질소 원자가 포함된 것으로, poly(melamine-co-formaldehyde)methylated(PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline 및 polycarbazole으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나이며, 고분자 사슬에 질소(N) 원자를 포함한다.The functional polymer may include at least one selected from the group consisting of poly (melamine-co-formaldehyde) methylated (PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline and polycarbazole And contains nitrogen (N) atoms in the polymer chain.

또한, 상기 세라믹 입자는 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 산화티타늄(TiO2), 산화철(FeO), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 물라이트(3Al2O3·2SiO2), 스테아타이트(MgO·SiO2), 베마이트(Al2O3·H2O), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화타이타늄(TiN), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 탄화타이타늄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 황화몰리브덴(MoS2), 황화텅스텐(WS2) 및 황화아연(ZnS) 로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이다.The ceramic particles may be formed of any one selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO 2 ), iron oxide (FeO), magnesium oxide (MgO), silicon oxide (SiO 2 ), zirconium oxide 2), beryllium oxide (BeO), mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), steatite (MgO · SiO 2), boehmite (Al 2 O 3 · H 2 O), calcium carbonate (CaCO 3), magnesium carbonate (MgCO 3), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), nitride titanium (TiN), silicon nitride (Si 3 N 4), silicon carbide (SiC), carbide titanium (TiC), tungsten carbide (WC) , Molybdenum sulfide (MoS 2 ), tungsten sulfide (WS 2 ) and zinc sulfide (ZnS).

이어서, 혼합체에 대한 탄화 공정이 실시된다(S200).Subsequently, a carbonization process is performed on the mixture (S200).

탄화 공정은 제1 온도 이상 제2 온도 미만으로 진행됨이 바람직하다. 제1 온도와 제2 온도는 사용되는 기능성 고분자의 종류에 따라 달리 설정될 수 있다.It is preferable that the carbonization process proceeds from the first temperature to the second temperature. The first temperature and the second temperature may be set differently depending on the kind of the functional polymer used.

제1 온도는 기능성 고분자가 열 에너지에 의해 분자 구조가 분해되고 재배열을 개시하는 온도를 지칭한다. 이는 탄화점으로 통칭된다. 탄화점 이상에서 기능성 고분자는 재배열되고, 탄화가 진행된다.The first temperature refers to the temperature at which the functional polymer initiates rearrangement of the molecular structure by thermal energy. It is collectively referred to as carbonization point. Above the carbonization point, the functional polymer is rearranged and carbonization proceeds.

제2 온도는 제1 온도보다 높은 값을 가지고, 완전 탄화상태가 진행되기 시작하는 온도이다. 완전 탄화는 연소된 탄화물들이 결정성 입자로 형성되는 것을 지칭한다. 또한, 상기 제2 온도 이상에서의 탄화에 의해 결정성 입자들이 형성되고, 형성된 탄화물들은 파이 결합을 가지므로 높은 전기전도도를 가진다.The second temperature has a value higher than the first temperature and is a temperature at which the fully carbonized state starts to progress. Full carbonization refers to the formation of burnt carbides into crystalline particles. In addition, the crystalline particles are formed by carbonization at the second temperature or higher, and the formed carbides have high electric conductivity because they have pi bonding.

따라서, 제1 온도 이상 및 제2 온도 미만으로 탄화 공정을 진행하는 경우, 기능성 고분자는 완전히 탄화되지 않고, 불완전 탄화되며, 비정질 탄소층으로 형성된다. 비정질 탄소층에는 파이 결합보다 시그마 결합이 주도적으로 발생되고, 낮은 전기 전도도를 가진다.Therefore, when the carbonization process is carried out at a temperature higher than the first temperature and lower than the second temperature, the functional polymer is not completely carbonized but incompletely carbonized, and is formed of an amorphous carbon layer. The amorphous carbon layer is predominantly sigma-bonded rather than pi-bonded and has low electrical conductivity.

또한, 상기 탄화 공정은 산소가 배제된 질소 분위기에서 진행됨이 바람직하다. 질소 분위기에서의 열 에너지의 인가를 통해 탄소체 표면에는 질소와 탄소 원자가 포함된 비정질 탄소층이 형성된다.In addition, it is preferable that the carbonization process proceeds in a nitrogen atmosphere in which oxygen is excluded. Through the application of heat energy in a nitrogen atmosphere, an amorphous carbon layer containing nitrogen and carbon atoms is formed on the surface of the carbon body.

상술한 과정을 통해 방열 소재가 제작된다A heat-radiating material is manufactured through the above-described process

<제조예 1> : 흑연 나노플레이트 상에 비정질 탄소층의 코팅 1PREPARATION EXAMPLE 1: Coating of amorphous carbon layer on graphite nanoplate 1

장축의 평균직경이 300um인 팽창흑연에 대한 볼 밀링이 수행된다. 볼 밀링을 위해 직경 1mm의 지르코니아 볼이 이용되며, 용매로는 이소프로필알콜이 이용된다. 이를 통해 습식 분쇄가 실시된다. 습식 분쇄는 90분, 2500rpm으로 진행되며, 분쇄 팽창 흑연이 얻어진다.Ball milling for expanded graphite having an average major axis diameter of 300 mu m is performed. Zirconia balls with a diameter of 1 mm are used for ball milling, and isopropyl alcohol is used as a solvent. Whereby wet grinding is carried out. Wet milling is carried out at 2500 rpm for 90 minutes, and crushed expanded graphite is obtained.

도 3은 제조예 1에서 사용되는 분쇄 팽창 흑연을 도시한 이미지이다.Fig. 3 is an image showing crushed expanded graphite used in Production Example 1. Fig.

도 3을 참조하면, 분쇄 평창 흑연은 장축의 평균 직경이 약 30um이다. 특히, 분쇄 팽창 흑연의 장축의 직경은 10um 내지 50um임이 바람직하다. 분쇄 팽창 흑연의 직경이 10um 미만이면, 분쇄 팽창 흑연들끼리의 응집이 심화되는 문제가 발생되며, 분쇄 팽창 흑연의 직경이 50um를 상회하면, 분쇄 팽창 흑연의 말단부 등에서 비정질 탄소층이 충분히 코팅되지 못하는 문제가 발생된다. 공업적으로 분쇄 팽창 흑연의 장축의 직경은 상호간에 매우 균일한 것이 바람직하나, 제조 공정 상 분쇄 팽창 흑연의 장축의 직경은 10um 내지 50um 로 한정한다면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. Referring to Fig. 3, the crushed pycrystalline graphite has an average diameter of the long axis of about 30 mu m. In particular, the diameter of the long axis of the crushed expanded graphite is preferably from 10 to 50 mu m. If the diameter of the crushed expanded graphite is less than 10 탆, the aggregation of the crushed and expanded graphite tends to be intensified. If the diameter of the crushed expanded graphite exceeds 50 탆, the amorphous carbon layer is not sufficiently coated at the end of the crushed expanded graphite or the like A problem arises. Although the diameters of the long axes of crushed expanded graphite are industrially preferable, mutually the diameters of the long axes of the crushed expanded graphite are preferably uniform, but the object of the present invention can be achieved if the diameter of the major axis of the crushed expanded graphite is limited to 10um to 50um in the production process.

계속해서, 80 mL의 아세톤에 기능성 고분자 PMF 2.4g을 투입하여 10분 동안 교반하여 용해시켜서 PMF 용액을 형성한다. 제조된 PMF 용액에 탄소체인 분쇄 팽창 흑연 0.5g을 투입하고 500W 파워로 1시간 동안 초음파를 조사하여 입자를 분산시키고 분쇄 팽창 흑연을 흑연 나노플레이트로 분리하였다.Subsequently, 2.4 g of the functional polymer PMF was added to 80 mL of acetone, and the mixture was stirred and dissolved for 10 minutes to form a PMF solution. Powder expanded graphite (0.5 g), which is a carbon chain, was added to the prepared PMF solution, and the particles were dispersed by irradiating with ultrasonic wave for 1 hour at 500 W power to separate crushed expanded graphite into graphite nanoplate.

이어서, 용매인 아세톤을 제거하기 위해 혼탁액을 300 rpm으로 교반시키면서 60 ℃ 온도에서 아세톤을 진공 증발시킨다. 또한, 잔류하는 아세톤을 제거하기 위하여, 온도를 120 ℃로 증가시키고, 1시간 동안 진공 하에서 제거하였다. Then, the acetone was vacuum evaporated at 60 DEG C while stirring the suspension at 300 rpm to remove acetone as a solvent. Also, to remove residual acetone, the temperature was increased to 120 &lt; 0 &gt; C and removed under vacuum for 1 hour.

최종적으로 PMF와 흑연 나노플레이트가 혼합된 시료를 로(furnace)에 넣고, 400 ℃의 온도와 질소분위기에서 2시간 동안 열처리(heat treatment, HT)하여 탄소체인 흑연 나노플레이트 표면에 탄화된 고분자인 비정질 탄소층이 코팅된 구조물을 합성하였다.Finally, a sample mixed with PMF and graphite nanoplate was put into a furnace and subjected to heat treatment (HT) in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C for 2 hours to form amorphous carbon nanotubes A structure coated with a carbon layer was synthesized.

<제조예 2> : 흑연 나노플레이트 상에 비정질 탄소층의 코팅 2 PREPARATION EXAMPLE 2: Coating of amorphous carbon layer on graphite nanoplate 2

제조예 1과 동일 조건으로 공정을 진행하되, 로 내의 질소 분위기에서의 열처리 온도를 600℃로 설정하여 진행하였다.The procedure was carried out under the same conditions as in Production Example 1 except that the heat treatment temperature in the nitrogen atmosphere in the furnace was set to 600 캜.

<제조예 3> : 흑연 나노플레이트 상에 비정질 탄소층의 코팅 3 PREPARATION EXAMPLE 3: Coating of amorphous carbon layer on graphite nanoplate 3

제조예 1과 동일 조건으로 공정을 진행하되, 로 내의 질소 분위기에서의 열처리 온도를 800℃로 설정하여 진행하였다.The process was carried out under the same conditions as in Production Example 1 except that the heat treatment temperature in a nitrogen atmosphere in the furnace was set at 800 占 폚.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라만 스펙트럼을 도시한 이미지들이다.4 to 6 are images showing Raman spectrum according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 제조예 1에서 설명된 흑연 나노플레이트의 라만 스펙트럼이 도시된다. 즉, 상기 제조예 1에서 기능성 고분자인 PMF가 투입되지 않고, 80 mL의 아세톤에 팽창 흑연 0.5g을 투입하고, 500 W 파워로 1시간 동안 초음파를 조사하여 형성된 흑연 나노플레이트가 개시된다.Referring to FIG. 4, a Raman spectrum of the graphite nanoplate described in Production Example 1 is shown. That is, a graphite nanolate plate formed by adding 0.5 g of expanded graphite to 80 mL of acetone and irradiating ultrasonic waves at 500 W power for 1 hour without introducing PMF as a functional polymer in Production Example 1 is disclosed.

라만 스펙트럼에서 1580 cm-1 부근에 G로 표기된 피크는 흑연 관련 물질에서 나타나는 고유의 피크이며, 1350 cm-1 부근에서 D로 표기된 피크는 1350 cm-1 파장의 에너지를 가지는 포논에 의한 비탄성 산란과 결함(defect)의 유무에 의해 나타나는 피크이다. 즉, 흑연 나노플레이트에서 vacancy, interstitial 또는 substitutional defect이 증가할수록 피크의 강도는 증가한다. In the Raman spectrum peak denoted by G in the vicinity of 1580 cm -1 is the inherent peak appearing on the graphite-related substance, the peak marked with D in the vicinity of 1350 cm -1 is the inelastic scattering by phonons having a wavelength of 1350 cm -1 and energy And is a peak that appears due to the presence or absence of a defect. That is, as the vacancy, interstitial or substitutional defect increases in the graphite nanoplate, the intensity of the peak increases.

따라서, G/D의 값이 높을수록 소재가 높은 결정성을 가지는 것을 의미하며, G/D의 값이 상대적으로 낮을수록 낮은 결정성으로 인한 비정질 상태에 근접함을 의미한다.Therefore, the higher the value of G / D, the higher the crystallinity of the material, and the lower the value of G / D, the closer to the amorphous state due to the lower crystallinity.

도 4에서 G/D가 8.2로 높은 값을 나타낸다. 이는 흑연 표면의 탄소 구조가 일정한 결정성을 나타냄을 의미한다.In Fig. 4, G / D shows a high value of 8.2. This means that the carbon structure on the graphite surface exhibits a certain crystallinity.

도 5를 참조하면, 상기 제조예 1에서 제조된 방열 소재의 라만 스펙트럼이 개시된다.Referring to FIG. 5, a Raman spectrum of the heat dissipation material manufactured in Production Example 1 is disclosed.

G/D의 값은 1.2로 도 4에 비해 매우 낮은 값을 가진다. 이는 탄소체 표면 상에 형성된 비정질 탄소층에 기인한다. 즉, 탄화 공정에서 생성된 비정질 탄소층에 의한 낮은 결정성은 낮은 G/D 값으로 나타난다. 이를 통해 불완전 탄화 과정을 통해 높은 전기적 절연성을 가지는 비정질 탄소층의 형성을 확인할 수 있다.The value of G / D is 1.2, which is much lower than that of FIG. This is due to the amorphous carbon layer formed on the surface of the carbon body. That is, the low crystallinity due to the amorphous carbon layer generated in the carbonization process appears as a low G / D value. Through this process, formation of an amorphous carbon layer having high electrical insulation can be confirmed through incomplete carbonization process.

도 6을 참조하면, 상기 제조예 3에서 제조된 방열 소재의 라만 스펙트럼이 개시된다.Referring to FIG. 6, a Raman spectrum of the heat dissipation material produced in Production Example 3 is disclosed.

G/D 값은 2.3으로 나타난다. 이는 탄소체의 표면에 비정질 탄소층이 충분히 형성되지 못하고, 완전 탄화에 의해 탄소체 표면에 결정성의 탄소층이 일부 형성된 것으로 해석된다. 즉, 완전 연소 또는 탄소 결정이 생성되는 800 ℃에서 탄소체 표면은 완전 연소로 인해 결정성 탄소층이 형성되는 것을 알 수 있다.The G / D value is 2.3. It can be interpreted that the amorphous carbon layer is not sufficiently formed on the surface of the carbon body, and a crystalline carbon layer is partially formed on the surface of the carbon body by complete carbonization. That is, it can be seen that the crystalline carbon layer is formed due to complete combustion at the surface of the carbon body at 800 ° C. at which complete combustion or carbon crystal is produced.

<제조예 4> : 비정질 탄소층이 코팅된 흑연 나노플레이트를 이용한 방열 복합재의 제조&Lt; Preparation Example 4 >: Preparation of heat-radiating composite material using graphite nanoplate coated with amorphous carbon layer

본 제조예 4에서는 제조예 1 내지 제조예 3에 의해 제조된 방열 소재들을 이용하여 방열 복합재들을 형성한다.In this Production Example 4, the heat-radiating materials manufactured by Production Examples 1 to 3 are used to form heat-dissipating composite materials.

80 mL의 아세톤 용매에 에폭시 수지(비스페놀 F형, Momentive, Epon-862) 2.56g을 녹인 후, 제조예 1 내지 제조예 3에서 형성된 비정질 탄소가 코팅된 탄소체를 충진재(filler)로 하여 0.25g를 섞어 혼합 용액을 형성하였다. 즉, 방열 복합재의 제작을 위해 방열 소재들은 충진재로 이용된다.2.56 g of an epoxy resin (bisphenol F type, Momentive, Epon-862) was dissolved in 80 mL of acetone solvent, and 0.25 g of an amorphous carbon-coated carbon body formed in Production Examples 1 to 3 as a filler was dissolved Were mixed to form a mixed solution. That is, heat-radiating materials are used as fillers for manufacturing heat-radiating composite materials.

형성된 혼합 용액은 500 W 파워의 초음파 분산을 통해 1시간 동안 분산 및 혼합 과정을 거친 후, 경화제(산무수물계열, Hitachi chemicals, HN-2200) 2.176g과 촉진제(아민계열, Sigma Aldrich, N,N-dimethylbenzylamine) 0.0128g을 첨가하고, 진공펌프를 통해 용매인 아세톤을 제거하였다. The resulting mixed solution was dispersed and mixed for 1 hour through ultrasound dispersion of 500 W power, and then 2.176 g of a hardener (acid anhydride series, Hitachi chemicals, HN-2200) and an accelerator (amine series, Sigma Aldrich, N, N -dimethylbenzylamine) was added, and the solvent acetone was removed through a vacuum pump.

용매가 제거되고 남은 슬러리는 80 ℃의 진공오븐에서 1시간 동안 1차 경화를 진행하면서 기포를 제거하고, 1차 경화 후 슬러리를 금형에 채우고 오븐을 이용해 120 ℃에서 2시간 동안 2차 가열 경화하여 고분자 복합체를 제조한다. 이를 통해 두께 1 mm, 지름이 12.7 mm인 디스크 형태의 방열 복합재를 제작한다.The solvent was removed, and the remaining slurry was subjected to primary curing in a vacuum oven at 80 ° C for 1 hour while bubbles were removed. After the primary curing, the slurry was filled in a mold, and the mixture was heated and cured at 120 ° C for 2 hours Polymer complexes. Through this, a disc-shaped heat-radiating composite material having a thickness of 1 mm and a diameter of 12.7 mm is manufactured.

또한, 비교를 위해 비정질 탄소체가 코팅되지 않은 분쇄 팽창 흑연만을 충진재로 이용한 동일 사이즈의 방열 복합재를 형성한다.For comparison, a heat-dissipating composite material of the same size is formed using only crushed and expanded graphite as a filler material, which is not coated with an amorphous carbon material.

본 제조예에서 제조예 1 내지 제조예 3의 비정질 탄소층이 코팅된 흑연 나노플레이트의 충진재는 제조된 방열 복합재 대비 5 wt%의 중량비를 가지도록 설정된다. 또한, 비교를 위한 분쇄 팽창 흑연으로 이루어진 충진재도 동일하게 방열 복합재 대비 5 wt%를 가지도록 하였다.The filler of the graphite nanoplate coated with the amorphous carbon layer of Production Examples 1 to 3 in this Production Example is set to have a weight ratio of 5 wt% with respect to the manufactured heat-radiating composite. In addition, the filler made of crushed expanded graphite for comparison also had 5 wt% of the heat-dissipating composite material.

제조된 방열 복합재들에 대해 열 전도도 및 체적 저항률이 측정된다. 또한, 비교를 위해 분쇄 팽창 흑연 만을 충진재로 이용한 방열 복합재에 대한 열 전도도 및 체적 저항률이 측정된다.Thermal conductivity and volume resistivity are measured for the manufactured heat-radiating composites. For comparison, the thermal conductivity and the volume resistivity of a heat-radiating composite using only crushed expanded graphite as a filler are measured.

샘플Sample 탄화된 PMF(wt%)Carbonized PMF (wt%) 분쇄 팽창 흑연(wt%)Crushed expanded graphite (wt%) 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity
(W / mK)
체적저항률
(Ω·㎝)
Volume resistivity
(Ω · cm)
제조예 1Production Example 1 63.463.4 36.636.6 0.320.32 1012 10 12 제조예 2Production Example 2 46.546.5 53.553.5 0.360.36 108 10 8 제조예 3Production Example 3 29.629.6 70.470.4 0.400.40 106 10 6 분쇄팽창흑연Crushed expanded graphite 00 100100 0.620.62 102 10 2

상기 표 1에서 탄화된 PMF와 분쇄 팽창 흑연은 본 실시예의 충진재를 구성하며, 충진재를 기준으로 wt%를 환산한 값들이 나타난다. 제조예 1에서 제공되는 충진재에서 가장 높은 탄화된 PMF의 양이 나타나며, 체적 저항률도 가장 높은 값을 보인다. 체적 저항률과 열 전도도는 반비례하는 특징이 있으므로 제조예 1의 방열 소재를 이용한 방열 복합재의 열 전도도가 가장 낮은 값을 보인다. 반면, 분쇄 팽창 흑연 만이 충진재로 사용되면 가장 높은 열 전도도를 보이나 체적 저항률은 가장 낮은 값을 보인다.In Table 1, the carbonized PMF and crushed expanded graphite constitute the filler of this embodiment, and the values converted in terms of wt% based on the filler are shown. In the filler provided in Production Example 1, the highest amount of carbonized PMF appears, and the volume resistivity shows the highest value. Since the volume resistivity and the thermal conductivity are in inverse proportion, the thermal conductivity of the heat-radiating composite using the heat-dissipating material of Production Example 1 is the lowest. On the other hand, when only crushed expanded graphite is used as filler, it shows the highest thermal conductivity but the lowest volume resistivity.

방열 복합재로 사용되기 위해 체적 저항률은 109 Ω·㎝이상일 필요가 있다. 또한, 400℃에서 열처리가 수행된 제조예 1의 샘플이 가장 높은 체적저항률을 보임을 알 수 있다. 이는 비정질 탄소층이 탄소체 표면에 매우 잘 코팅된 것을 나타낸다. PMF의 경우, 약 350℃에서 탄화가 개시되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 불완전 탄화를 통해 비정질 탄소층을 형성하고, 109 Ω·㎝ 이상의 체적 저항률을 확보하기 위해서는 탄화 개시 온도로부터 150℃의 범위에서 탄화 온도를 설정할 필요가 있음을 알 수 있다. 즉, PMF를 기능성 고분자로 사용하는 경우, 비정질 탄소층을 형성하기 위한 온도는 350℃ 내지 500℃의 온도에서 탄화를 실시함이 바람직하다. 만일 상기 온도 범위를 상회하면, 비정질 탄소층의 코팅량이 감소하여 필요한 체적저항을 확보하지 못하고, 부도체의 특성을 얻기 어려워진다.For use as a heat-radiating composite material, the volume resistivity should be 10 9 Ω · cm or more. It can also be seen that the sample of Preparation Example 1 in which the heat treatment was performed at 400 ° C exhibited the highest volume resistivity. This indicates that the amorphous carbon layer is very well coated on the surface of the carbon body. In the case of PMF, it is known that carbonization starts at about 350 ° C. Therefore, it is found that it is necessary to set the carbonization temperature within the range from the carbonization initiation temperature to 150 캜 in order to form the amorphous carbon layer through the incomplete carbonization and ensure the volume resistivity of 10 9 Ω · cm or more. That is, when PMF is used as a functional polymer, it is preferable to perform carbonization at a temperature of 350 ° C to 500 ° C to form an amorphous carbon layer. If the temperature exceeds the above temperature range, the amount of coating of the amorphous carbon layer is decreased, so that the necessary volume resistance can not be secured, and it becomes difficult to obtain the characteristics of the non-conductor.

<제조예 5> 세라믹 입자의 함량의 최적화PREPARATION EXAMPLE 5 Optimization of the content of ceramic particles

제조예 1에 따르되, 방열 소재의 제조과정에서 세라믹 입자로 실리카가 투입된다.According to Production Example 1, silica is injected into ceramic particles in the process of manufacturing a heat dissipation material.

도 7은 제조예 5에 따라 실리카 입자의 함량의 변경에 따른 방열 복합재의 열 전도도 및 체적 저항률을 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the thermal conductivity and the volume resistivity of the heat-radiating composite material according to the change of the content of silica particles according to Production Example 5. FIG.

도 7를 참조하면, 제조예 1에서 실리카 입자를 세라믹 입자로 투입하여 방열 소재를 제조한다. 제조된 방열 소재는 상기 제조예 4에 따라 방열 복합재로 제작된다. 실리카 입자가 함유된 방열 소재는 제조예 4에서 충진재로 이용된다. 충진재는 방열 복합재를 기준으로 5 wt%의 중량비를 가지도록 고정된다.Referring to FIG. 7, in Production Example 1, silica particles are charged as ceramic particles to produce a heat-radiating material. The manufactured heat-radiating material is made of a heat-dissipating composite material according to Production Example 4 described above. The heat-radiating material containing silica particles is used as a filler in Production Example 4. [ The filler is fixed to have a weight ratio of 5 wt% based on the heat-radiating composite.

도 7의 x축은 충진재 대비 실리카 입자의 중량비 wt%를 나타낸다. 또한, y축은 각각 열 전도도 및 체적 저항률을 개시한다. 실리카 입자를 세라믹 입자로 채용하는 경우, 열 전도도의 변화는 크지 않다. 다만, 체적 저항률은 높은 변화량을 나타낸다. 충진재를 기준으로 실리카 입자의 중량비가 5 wt% 내지 15 wt%일 경우, 방열 복합재는 1013 Ω·㎝ 이상의 체적 저항률을 가진다. 따라서, 충진재를 기준으로 세라믹 입자는 5 wt% 내지 15 wt%의 중량비를 가짐이 바람직하다.The x-axis in Fig. 7 represents the weight ratio wt% of the silica particles to the filler. The y-axis also discloses thermal conductivity and volume resistivity, respectively. When the silica particles are employed as the ceramic particles, the change in thermal conductivity is not large. However, the volume resistivity shows a high variation. When the weight ratio of the silica particles based on the filler is 5 wt% to 15 wt%, the heat radiation composite material has a volume resistivity of 10 13 Ω · cm or more. Therefore, it is preferable that the ceramic particles have a weight ratio of 5 wt% to 15 wt% based on the filler.

충진재 내에서 세라믹 입자의 중량비를 변경하더라도 열 전도도의 변화가 낮은 것은 충진재가 방열 복합재 내에서 5 wt%로 고정된 것에 기인한다. 즉, 방열 복합재 대비 충진재의 중량비가 고정되는 경우, 충진재 내에 세라믹 입자의 중량비를 변경시키더라도 열 전도도는 의미있는 변화가 나타나지 않는다. 따라서, 방열 복합재의 체적 저항률은 충진재인 방열 소재의 세라믹 입자의 중량비에 크게 의존하고, 방열 복합재의 열 전도도는 방열 소재 내의 세라믹 입자의 중량비에 의존하지 않음을 알 수 있다.Even if the weight ratio of the ceramic particles in the filler material is changed, the change in the thermal conductivity is low because the filler material is fixed at 5 wt% in the heat dissipation composite material. That is, when the weight ratio of the filler to the heat-radiating composite is fixed, the thermal conductivity does not change significantly even if the weight ratio of the ceramic particles is changed in the filler. Therefore, it can be understood that the volume resistivity of the heat-radiating composite material greatly depends on the weight ratio of the ceramic particles of the heat-radiating material as the filler, and the thermal conductivity of the heat-radiating composite material does not depend on the weight ratio of the ceramic particles in the heat-

<제조예 6> : 방열 소재의 함량이 변경되는 방열 복합재의 제작&Lt; Production Example 6 >: Production of a heat-radiating composite material in which the content of the heat-radiating material is changed

상기 제조예 5에서 방열 소재를 기준으로 실리카 입자의 중량비를 9 wt%로 고정하고, 방열 소재인 충진재의 함량을 변경하며 방열 복합재를 제작한다. 방열 복합재의 제작은 개시된 제조예 4를 따르되, 충진재의 함량비 만을 변경한다.In Production Example 5, the weight ratio of the silica particles based on the heat dissipation material is fixed to 9 wt%, the content of the filler as the heat dissipation material is changed, and the heat dissipation composite material is manufactured. The heat-radiating composite material is produced according to Production Example 4, but changes only the content ratio of the filler.

도 8은 제조예 6에 따른 방열 복합재의 열 전도도를 도시한 그래프이다.8 is a graph showing the thermal conductivity of the heat-radiating composite according to Production Example 6. Fig.

도 8을 참조하면, 충진재의 중량비에 따른 열 전도도가 개시된다. 또한, 충진재 내에서 분쇄 팽창 흑연을 대체하여 분쇄 공정 이전의 팽창 흑연으로 충진재를 제작한 경우에 대해서도 동시에 비교된다. Referring to FIG. 8, thermal conductivity according to the weight ratio of the filler is disclosed. Also, the case of preparing the filler with expanded graphite before the crushing process by replacing the crushed expanded graphite in the filler is also compared at the same time.

방열 복합재 내에서 충진재의 중량비가 증가할수록 열 전도도는 증가한다. 즉, 방열 복합재 내에서 본 발명의 방열 소재의 중량비가 증가하면 열 전도도가 증가되어 방열용 전자소재로 사용될 수 있음을 알 수 있다. The thermal conductivity increases as the weight ratio of filler increases in the heat-dissipating composite. That is, when the weight ratio of the heat-radiating material of the present invention increases in the heat-radiating composite material, the thermal conductivity is increased and can be used as a heat-dissipating electronic material.

특히, 충진재에서 탄소체로 팽창 흑연을 사용할 경우, 충진재의 함량이 높을수록 매우 높은 열 전도도를 보인다. 이는 비정질 탄소층이 상대적으로 매우 큰 장축 직경을 가지는 팽창 흑연의 표면을 충분히 코팅하지 못하는데 기인한다. 방열 소재의 팽창 흑연이 노출되면, 인접한 방열 소재의 팽창 흑연과 직접 연결되거나, 비정질 탄소층이 커버하지 못하는 이유로 인해 열 전도도의 급격한 증가현상이 발생된다.In particular, when expanded graphite is used as a carbon sieve in a filler, the higher the filler content, the higher the thermal conductivity. This is because the amorphous carbon layer can not sufficiently coat the surface of expanded graphite having a relatively large major axis diameter. When the expanded graphite of the heat-radiating material is exposed, it is directly connected to the expanded graphite of the adjacent heat-radiating material, or the thermal conductivity is rapidly increased due to the reason that the amorphous carbon layer can not cover it.

도 9는 제조예 6에 따른 방열 복합재의 체적 저항을 도시한 그래프이다.9 is a graph showing the volume resistivity of the heat-radiating composite according to Production Example 6. Fig.

각각의 방열 복합재는 상기 도 8에서 설명된 바와 동일하다. 또한, 상기 도 9에서 x축은 탄소체로 분쇄 팽창 흑연을 이용한 흑연 나노플레이트가 사용된 경우, 방열 복합재를 기준으로 충진재의 중량비를 나타낸다. 또한, y축은 방열 복합재의 체적 저항률을 나타낸다.Each of the heat-dissipating composite materials is the same as that described in Fig. In FIG. 9, the x-axis represents the weight ratio of the filler based on the heat-dissipating composite material when graphite nanoplate using crushed expanded graphite as the carbon material is used. The y-axis represents the volume resistivity of the heat-radiating composite.

도 9에서 탄소체로 팽창 흑연이 사용될 경우, 충진재인 방열 소재의 중량비가 증가할수록 급격하게 체적 저항이 감소한다. 즉, 약 8 wt% 이상에서 109 Ω·㎝ 이하의 체적 저항을 나타낸다. 반면 탄소체로 분쇄 팽창 흑연의 흑연 나노플레이트가 사용된 경우, 충진재인 방열 소재의 중량비가 증가하더라도 체적 저항은 완만하게 감소한다. 충진재가 18 wt%에서도 체적 저항률은 109 Ω·㎝ 이상을 유지한다.In Fig. 9, when expandable graphite is used as the carbon body, the volume resistivity decreases sharply as the weight ratio of the heat-radiating material as the filler increases. That is, it exhibits a volume resistance of not more than 10 9 ? 占 에서 at not less than about 8 wt%. On the other hand, when the graphite nanoplate of crushed expanded graphite is used as the carbon material, the volume resistance is gradually reduced even if the weight ratio of the heat-radiating material as the filler is increased. Even at 18 wt% filler, the volume resistivity is maintained at 10 9 Ω · ㎝ or more.

상기 도 8과 도 9를 참고하면, 방열 복합재는 0.4 W/m·K 이상의 열 전도도와 109 Ω·㎝ 이상의 체적 저항률을 가질 필요가 있다. 따라서, 분쇄 팽창 흑연이 흑연 나노플레이트를 탄소체로 사용하는 방열 복합재에서 충진재인 방열 소재의 중량비는 10 wt% 내지 18 wt%임이 바람직하다.8 and 9, it is necessary that the heat-radiating composite material has a thermal conductivity of 0.4 W / m · K or more and a volume resistivity of 10 9 Ω · cm or more. Therefore, the weight ratio of the heat-radiating material as the filler in the heat-dissipating composite material in which the graphite nanoplate is used as the carbon body is preferably 10 wt% to 18 wt%.

<제조예 7> : 세라믹 입자의 종류에 따른 방열 복합재의 제작과 물성의 평가&Lt; Preparation Example 7 >: Preparation of heat-radiating composite material and evaluation of physical properties according to kinds of ceramic particles

본 제조예에서는 다양한 세라믹 입자들을 방열 소재에 사용한다. 방열 소재의 제작은 제조예 1에 따른다. 따라서, 탄소체로는 분쇄 팽창 흑연을 이용한 흑연 나노플레이트가 이용된다. 또한, 기능성 고분자로는 PMF가 이용되며, 탄화 온도는 400℃이다. 또한, 제조된 방열 소재를 기준으로 세라믹 입자의 중량비는 9 wt%이다. In this production example, various ceramic particles are used for heat-dissipating materials. The production of the heat dissipation material is according to Production Example 1. Therefore, a graphite nanoplate using crushed expanded graphite is used as the carbon sieve. PMF is used as the functional polymer, and the carbonization temperature is 400 占 폚. In addition, the weight ratio of the ceramic particles based on the produced heat-radiating material is 9 wt%.

다양한 종류의 세라믹 입자 사이즈는 100nm 내지 5um의 분포를 가진다. 도입되는 세라믹 입자는 AlN, BN, SiO2, SiC 및 Al2O3이다.Various types of ceramic particle sizes have a distribution of 100 nm to 5 um. The ceramic particles are introduced is AlN, BN, SiO 2, SiC and Al 2 O 3.

도 10은 제조예 7에 따라 다양한 세라믹 입자들을 도입한 경우의 방열 복합재의 열 전도도와 체적 저항률을 도시한 그래프이다.10 is a graph showing thermal conductivity and volume resistivity of a heat-radiating composite material when various ceramic particles are introduced according to Production Example 7. FIG.

도 10을 참조하면, AlN, BN, SiO2, SiC 및 Al2O3 세라믹 입자들 각각을 사용하여 제조된 방열 복합재의 열 전도도 및 체적 저항률이 개시된다. 특히, 기 설명된 바대로 세라믹 입자들은 제조예 1에 따라 제조되며, 방열 소재를 기준으로 각각 9 wt%의 중량비를 가진다. 또한, 제조된 5 종의 방열 소재는 상기 제조예 4에 따라 방열 복합재로 제조되며, 방열 복합재를 기준으로 15 wt%의 중량비로 형성된다.Referring to FIG. 10, thermal conductivity and volume resistivity of a heat-dissipating composite fabricated using AlN, BN, SiO 2 , SiC, and Al 2 O 3 ceramic particles, respectively, are disclosed. Particularly, as described above, the ceramic particles are produced according to Production Example 1, and each has a weight ratio of 9 wt% based on the heat dissipation material. In addition, the five types of heat-radiating materials manufactured are made of the heat-radiating composite according to Production Example 4, and are formed at a weight ratio of 15 wt% based on the heat-radiating composite.

도 10에서 SiC를 세라믹 입자로 사용한 방열 복합재는 0.7 W/m·K 이상의 열 전도도를 나타내나, 109 Ω·㎝ 미만의 낮은 체적 저항률을 나타낸다. 이는 낮은 체적 저항률로 인해 방열용 전자소재로 사용될 수 없음을 나타낸다. 또한, Al2O3를 세라믹 입자로 사용한 방열 복합재는 0.7 W/m·K 이상의 높은 열 전도도를 나타내나, 108 Ω·㎝ 미만의 낮은 체적 저항률을 나타낸다.In Fig. 10, the heat-radiating composite using SiC as ceramic particles exhibits a thermal conductivity of 0.7 W / m · K or more, but exhibits a low volume resistivity of less than 10 9 Ω · cm. Indicating that it can not be used as a heat-dissipating electronic material due to its low volume resistivity. In addition, the heat-radiating composite using Al 2 O 3 as the ceramic particles exhibits a high thermal conductivity of 0.7 W / m · K or more, but exhibits a low volume resistivity of less than 10 8 Ω · cm.

반면, AlN, BN 또는 SiO2를 세라믹 입자로 사용한 방열 복합재는 0.6 W/m·K 이상의 높은 열 전도도와 109 Ω·㎝ 이상의 높은 체적 저항률을 나타낸다. 따라서, 방열 복합재를 제작하기 위한 세라믹 입자들은 AlN, BN 또는 SiO2이 적합함을 알 수 있다.On the other hand, the heat-radiating composite material using AlN, BN or SiO 2 as the ceramic particles exhibits a high thermal conductivity of 0.6 W / m · K or more and a high volume resistivity of 10 9 Ω · cm or more. Therefore, it can be seen that AlN, BN or SiO 2 is suitable for the ceramic particles for manufacturing the heat-radiating composite.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 질소 원자가 포함된 기능성 고분자를 불완전 탄화하여 비정질 탄소층을 형성한다. 비정질 탄소층은 탄소체의 외곽을 코팅한다. 이를 통해 탄소체의 높은 전기 전도도를 낮출 수 있다. 또한, 탄소체의 층상 구조 내부 또는 탄소체의 표면, 및 비정질 탄소층의 내부 및 표면 상에는 세라믹 입자들이 분포된다. 세라믹 입자들을 통해 열 전도도를 더 증가시킬 수 있다. 이를 통해 제작된 방열 소재는 높은 열 전도도 및 전기 절연성을 나타낸다. 또한, 방열 복합재로 제작될 경우, 분산성 증가로 인한 높은 가공성을 가지며, 뛰어난 방열 성능을 나타냄을 알 수 있다. As described above, in the present invention, the functional polymer containing nitrogen atoms is incompletely carbonized to form an amorphous carbon layer. The amorphous carbon layer covers the outer surface of the carbon body. This can lower the high electrical conductivity of the carbon body. In addition, ceramic particles are distributed in the layered structure of the carbon body or on the surface of the carbon body, and on the inside and the surface of the amorphous carbon layer. The thermal conductivity can be further increased through the ceramic particles. The heat dissipation material produced through this shows high thermal conductivity and electrical insulation. In addition, when the heat-radiating composite material is manufactured, it has high processability due to an increase in dispersibility and shows excellent heat radiation performance.

또한, 혼합 및 질소 분위기에서의 탄화 공정은 제조 공정이 매우 간단하여 방열 소재의 제작 단가를 절감할 수 있다.In addition, the carbonization process in the mixing and nitrogen atmosphere is very simple in the manufacturing process, and the manufacturing cost of the heat dissipation material can be reduced.

또한, 탄소체 상에 코팅된 비정질 탄소층의 벌크 또는 표면 상에는 세라믹 입자가 제공된다. 세라믹 입자는 산화물 또는 질화물의 조성을 가진다. 도전성을 가지는 탄소체에 비해 세라믹 입자는 비교적 높은 분산도를 가진다. 따라서, 방열 소재를 필러로 이용하여 방열 필름 또는 방열 시트 등을 제작할 경우, 높은 가공성을 확보할 수 있다. 방열 시트의 제작 과정에서 방열 소재는 용매 내에 고르게 분산될 필요가 있으며, 방열 소재들과의 응집현상은 회피되어야 한다. 본 발명에서는 세라믹 입자가 비정질 탄소층 상에 도입되므로 방열 소재들 사이의 응집현상은 최소화된다.In addition, ceramic particles are provided on the bulk or surface of the amorphous carbon layer coated on the carbon body. The ceramic particles have a composition of oxide or nitride. Ceramic particles have a relatively high degree of dispersion compared to a conductive carbon body. Therefore, when a heat-radiating film, a heat-radiating sheet, or the like is manufactured using a heat-radiating material as a filler, high workability can be secured. In the manufacturing process of the heat-radiating sheet, the heat-radiating material needs to be dispersed evenly in the solvent, and the cohesion phenomenon with the heat-radiating materials should be avoided. In the present invention, since the ceramic particles are introduced onto the amorphous carbon layer, the aggregation phenomenon between the heat dissipation materials is minimized.

100 : 탄소체 120 : 비정질 탄소층
140 : 세라믹 입자
100: Carbon body 120: Amorphous carbon layer
140: Ceramic particles

Claims (14)

탄소체;
상기 탄소체의 표면을 코팅하는 비정질 탄소층; 및
상기 비정질 탄소층의 내부 또는 표면 상에 분포된 세라믹 입자들을 포함하는 방열 소재.
Carbon bodies;
An amorphous carbon layer coating the surface of the carbon body; And
Wherein the amorphous carbon layer comprises ceramic particles distributed on or inside the amorphous carbon layer.
제1항에 있어서, 상기 탄소체는 흑연(graphite), 팽창가능흑연(expandable graphite), 팽창흑연(expanded graphite), 그래핀(graphene), 카본파이버(carbon fiber), 카본나노파이버(carbon nanofiber) 및 카본나노튜브(carbon nanotubes)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방열 소재.The carbon material according to claim 1, wherein the carbon material is at least one selected from the group consisting of graphite, expandable graphite, expanded graphite, graphene, carbon fiber, carbon nanofiber, And carbon nanotubes. 2. The heat dissipation material according to claim 1, wherein the carbon nanotubes are carbon nanotubes. 제2항에 있어서, 상기 탄소체는 팽창흑연이 분리 및 분쇄되어 장축의 직경이 10um 내지 50um인 흑연 나노플레이트인 것을 특징으로 하는 방열 소재.3. The heat dissipation material according to claim 2, wherein the carbon body is a graphite nanoplate having expanded and graphitized expanded graphite having a major axis diameter of 10 to 50 [mu] m. 제1항에 있어서, 상기 비정질 탄소층은 기능성 고분자가 불완전 탄화된 것으로 질소 원자를 포함하고, 시그마 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열 소재.The heat dissipation material according to claim 1, wherein the amorphous carbon layer is formed by incompletely carbonizing the functional polymer and contains nitrogen atoms and forms a sigma bond. 제4항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 poly(melamine-co-formaldehyde)methylated(PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline 또는 polycarbazole이며, 고분자 사슬 내에 질소 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 소재.5. The method of claim 4, wherein the functional polymer is selected from the group consisting of poly (melamine-co-formaldehyde) methylated (PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline or polycarbazole. A heat dissipation material characterized by comprising. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 입자는 AlN, BN 또는 SiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 소재.The heat dissipation material according to claim 1, wherein the ceramic particles include AlN, BN or SiO 2 . 제6항에 있어서, 상기 세라믹 입자는 상기 방열 소재를 기준으로 5 wt% 내지 15 wt%의 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 방열 소재.The heat dissipation material according to claim 6, wherein the ceramic particles have a weight ratio of 5 wt% to 15 wt% based on the heat dissipation material. 탄소체, 기능성 고분자 및 세라믹 입자를 혼합하여 혼합체를 형성하는 단계; 및
상기 혼합체를 열처리하여 상기 기능성 고분자를 불완전 탄화시켜서 상기 탄소체의 표면을 코팅하는 비정질 탄소층을 형성하고, 상기 세라믹 입자를 상기 비정질 탄소층의 내부 및 비정질 탄소층의 표면에 분포시키는 단계를 포함하는 방열 소재의 제조방법.
Mixing a carbon body, a functional polymer, and ceramic particles to form a mixture; And
Heat-treating the mixture to incompletely carbonize the functional polymer to form an amorphous carbon layer for coating the surface of the carbon body, and distributing the ceramic particles in the amorphous carbon layer and on the surface of the amorphous carbon layer Method of manufacturing a heat dissipation material.
제8항에 있어서, 상기 혼합체를 형성하는 단계 이전에 상기 탄소체로 팽창 흑연 또는 팽창가능 흑연에 대한 기계적 분쇄를 통해 장축의 직경이 10 um 내지 50 um인 흑연 나노플레이트를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.9. The method of claim 8, further comprising forming a graphite nanoplate having a major axis diameter of 10 [mu] m to 50 [mu] m through mechanical grinding of expanded graphite or expandable graphite to the carbon body prior to forming the mixture Wherein the heat-dissipating material is a thermosetting resin. 제8항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 질소 원자를 포함하고, 상기 비정질 탄소층은 시그마 결합을 가지는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.The method of claim 8, wherein the functional polymer comprises a nitrogen atom and the amorphous carbon layer has a sigma bond. 제10항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 poly(melamine-co-formaldehyde)methylated(PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline 또는 polycarbazole이며, 고분자 사슬 내에 질소 원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.11. The method of claim 10, wherein the functional polymer is selected from the group consisting of poly (melamine-co-formaldehyde) methylated (PMF), polyoxazoline, polypyrrolidione, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, chitin, polyamide, polyurethane, polyacrylonitrile, polyaniline or polycarbazole. Wherein the heat dissipation material is a thermosetting resin. 제10항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 질소 분위기에서의 열처리를 통해 불완전 탄화되는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.The method of claim 10, wherein the functional polymer is incompletely carbonized through heat treatment in a nitrogen atmosphere. 제12항에 있어서, 상기 기능성 고분자의 열처리는 탄화 개시 온도 이상 내지 완전 탄화 온도 미만에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.[14] The method of claim 12, wherein the heat treatment of the functional polymer is performed at a temperature not lower than the carbonization start temperature and lower than the complete carbonization temperature. 제13항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 상기 PMF이고, 상기 열처리는 350℃ 내지 500℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방열 소재의 제조방법.14. The method of claim 13, wherein the functional polymer is PMF, and the heat treatment is performed at a temperature of 350 to 500 &lt; 0 &gt; C.
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