KR20230008356A - 그라파이트 적층을 통해 제조된 열전도 시트 복합재 - Google Patents
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Abstract
열전도 시트 복합재는 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름과, 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함한다. 여기서, 상기 제1 그라파이트 필름에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공이 형성되고, 상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합된다.
Description
본 발명은 방열 기능을 갖는 열전도 시트 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 그라파이트 적층을 통해 제조되는 열전도 시트 복합재에 관한 것이다.
최근 전기 전자기기의 고성능화, 경량화, 박형화, 단소화 경향에 따라 그에 내장된 반도체 부품, 발광 부품 등의 열 발생원에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 방열 시트에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
일반적으로 방열 시트는 금속 시트(metal sheet), 그라파이트 필름(graphite film), 금속/그라파이트 복합 적층체 등이 다양하게 사용되고 있다. 그런데, 금속 시트는 방열 특성을 갖추고 있으나, 두께가 두꺼워지면 유연성이 부족하고 수평 방향으로의 열전도도(수평 열전도도)가 그라파이트에 미치지 못하며, 밀도가 높아 경량화에 한계가 있다. 또한, 그 두께가 대략 50㎛를 넘으면 유연성이 부족해 복잡한 형상의 방열 시트로 적용하기에는 한계가 있다.
한편, 그라파이트 필름은 인조그라파이트와 천연그라파이로 나뉘게 되는데 인조그라파이트는 두께가 얇은 (30마이크로 이하) 반면 수평열전도가 매우 높지만 (1500W/m.K 이상) 천연그라파이트 경우 두께는 약 1mm 까지 두꺼워 질 수 있으나 열전도도가 인조그라파이트 대비 낮은 (300W/m.K 이하) 단점이 있다. 이러한 인조그라파이트를 적층하여 두께를 늘릴 수 있으나, 접착층이 그라파이트 적층 계면에 존재하기 때문에 수평 열전도도 및 수직 열전도도를 저해하는 요소가 된다. 따라서, 열전도 시트 복합재를 구성하는 그라파이트 필름들의 두께를 늘리면서도 양호한 열전도도를 보장할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수평 및 수직 열전도도를 유지하면서도 다수의 그라파이트 필름을 적층할 수 있는 열전도 시트 복합재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수의 시트들을 접착하고 건조하는 공정으로 인해, 복수의 시트의 변형, 가공 시간의 증가 및 환경에 미치는 악영향을 억제하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 시트 복합재는, 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서, 상기 제1 그라파이트 필름에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공이 형성되고, 상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합된다.
상기 압착에 의해 상기 제2 그라파이트 필름의 일부는 상기 제1 그라파이트 필름에 형성된 복수의 관통공 내의 공간에 엠보싱(embossing)된다.
상기 복수의 관통공이 형성된 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 복수회 교번하여 적층된다.
상기 압착은 프레스 또는 롤 프레스 방식으로 이루어지고, 상기 압착 이전에 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름의 표면에너지를 높여 접착력을 강화하기 위해, 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름에 표면 처리가 수행된다.
상기 표면 처리는 플라즈마 처리 및 코로나 처리 중에서 적어도 하나를 포함한다.
상기 제1 및 제2 그라파이트 필름의 두께는 1μm 내지 1mm 사이의 범위에 속하고, 상기 관통공의 직경은 0.1mm 내지 50mm 사이의 범위에 속한다.
상기 제1 그라파이트 필름은 상기 복수의 관통공과 함께 표면에 복수의 단차부를 더 포함한다.
상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합된 표면의 반대쪽 표면에 압착되는 제3 그라파이트 필름을 더 포함하고, 상기 제3 그라파이트 필름은 상기 제3 그라파이트 필름으로부터 돌출된 단차부가 형성된다.
상기 열전도 시트 복합재는 상기 압착에 의해 결합된 제1 및 제2 그라파이트 필름의 외표면을 감싸는 도금층을 더 포함한다.
상기 제2 그라파이트 필름의 표면에 복수의 단차부가 형성되고, 상기 관통공은 상기 복수의 단차부의 형상과 대응되며, 상기 압착시에 상기 복수의 단차부가 상기 관통공에 삽입된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전도 시트 복합재는, 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서, 상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 상기 표면으로부터 돌출된 제1 단차부가 형성되고, 상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합된다.
상기 제1 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제2 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 상기 표면으로부터 돌출된 제2 단차부가 형성되고, 상기 압착에 의한 결합시에, 상기 제1 단차부와 상기 제2 단차부가 서로 엇갈리면서 맞물린다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전도 시트 복합재는, 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서, 상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 슬릿 형태의 그루브가 형성되고, 상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합된다.
상기 그루브는 서로 간에 평행한 직선형 슬릿을 포함한다.
상기 그루브는 서로 간에 평행한 직선형 제1 슬릿과, 서로 간에 평행하며 상기 제1 슬릿과 직교하는 직선형 제2 슬릿을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전도 시트 복합재는, 평판의 형태로 구성된 그라파이트 필름; 및 평판의 형태로 구성되고, 상기 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 고분자 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서, 상기 그라파이트 필름 또는 상기 고분자 필름에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공이 형성되고, 상기 그라파이트 필름과 상기 고분자 필름은 압착에 의해 결합된다.
상기 압착에 의해 상기 복수의 관통공 내의 공간에 상기 복수의 관통공을 갖지 않은 그라파이트 필름 또는 고분자 필름이 엠보싱(embossing)된다.
본 발명에 따른 열전도 시트 복합재에 따르면, 사용되는 그라파이트 필름 수 대비 박형화를 유지하면서도 접착층으로 인해 열전도도가 저하되는 문제를 방지하는 효과가 있다.
또한, 상기 열전도 시트 복합재를 구성하는 복수의 시트들을 간단한 압착 공정에 의해 결합함으로써 제조 시간 및 비용을 절약함과 동시에, 환경에의 악영향 및 접착에 의한 시트의 변형을 방지하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 시트 복합재를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에서 그라파이트 필름을 다수 교번하여 적층하는 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 압착 공정 이전에 표면 처리 공정을 추가로 적용하는 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 열전도 시트 복합재에서 복수의 단차부를 갖는 제3 그라파이트 필름을 추가하는 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 복수의 관통공 및 복수의 단차부를 단일의 그라파이트 필름에 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 열전도 시트 복합재의 외표면에 추가적으로 도금층을 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1과 상이한 형태의 관통공을 갖는 그라파이트 필름의 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 그라파이트 필름에 관통공 대신에 단차부를 형상하는 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 2개의 그라파이트 필름 각각에 단차부를 형성한 후 압착하여 서로 간에 맞물리게 만드는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 과정을 통해 2개의 그라파이트 필름이 서로 맞물린 형상을 보여주는 단면도이다.
도 11은 그라파이트 필름에 관통공 대신에 그루브를 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 그루브가 서로 교차하는 직선형 슬릿들로 구성되는 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에서 그라파이트 필름을 다수 교번하여 적층하는 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 압착 공정 이전에 표면 처리 공정을 추가로 적용하는 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 열전도 시트 복합재에서 복수의 단차부를 갖는 제3 그라파이트 필름을 추가하는 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 복수의 관통공 및 복수의 단차부를 단일의 그라파이트 필름에 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 열전도 시트 복합재의 외표면에 추가적으로 도금층을 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1과 상이한 형태의 관통공을 갖는 그라파이트 필름의 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 그라파이트 필름에 관통공 대신에 단차부를 형상하는 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 2개의 그라파이트 필름 각각에 단차부를 형성한 후 압착하여 서로 간에 맞물리게 만드는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 과정을 통해 2개의 그라파이트 필름이 서로 맞물린 형상을 보여주는 단면도이다.
도 11은 그라파이트 필름에 관통공 대신에 그루브를 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 그루브가 서로 교차하는 직선형 슬릿들로 구성되는 예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예를, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예를, 도 11 및 도 12는 본 발명의 제3 실시예를 각각 설명한다.
도 1을 참조하면, 열전도 시트 복합재(100)는 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름(10)과, 평판의 형태로 구성되고 상기 제1 그라파이트 필름(10)에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름(20)을 포함한다. 이 때, 상기 제1 그라파이트 필름(10)에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공(15)이 형성된다. 이러한 관통공(15)은 통상적으로 알려져 있는 타공 공정을 통해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20)의 두께는 1μm 내지 1mm 사이의 범위에 속하고, 상기 관통공(15)의 직경은 0.1mm 내지 50mm 사이의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
상기 타공 공정 이후에, 상기 제1 그라파이트 필름(10)과 상기 제2 그라파이트 필름(20)은 프레스, 롤 프레스 등의 압착 공정에 의해 결합되어 열전도 시트 복합재(100)로 만들어질 수 있다.
일반적으로, 그라파이트 필름은 자체로 어느 정도의 점착성을 가지고 있다. 따라서 단순히 압착만으로도 두 필름을 결합하는 것이 가능할 수는 있지만 충분하다고 볼 수는 없다. 본 발명에서는 상기 두 개의 그라파이트 필름 중에서 일측에 관통공을 형성하여 이러한 압착에 의한 결합력을 제고하고자 한다. 뿐만 아니라, 상기 압착 중에 계면에 존재하는 공기가 상기 관통공을 통하여 배출될 수 있기 때문에 압착 후에 열전도 시트 복합재 내부에 기포가 발생하는 문제를 방지할 수 있는 것이다.
특히, 상기 압착에 의해 상기 제2 그라파이트 필름(20)의 일부는 상기 제1 그라파이트 필름(10)에 형성된 복수의 관통공(15) 내의 공간에 볼록하게 삽입되는 엠보싱(embossing)이 발생하므로 상기 결합력이 향상된다.
이러한 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20)간의 압착은 도 2와 같이 복수회 반복될 수 있다. 도 2에서는 복수의 관통공을 갖는 제1 그라파이트 필름(10) 2장이 제2 그라파이트 필름(20) 3장 사이 사이에 교번하여 적층되는 것을 예시한다. 이와 같은 5개의 필름의 적층을 통해 만들어진 열전도 시트 복합재(100b)도 압착을 통해 각각의 두께가 감소할 뿐만 아니라 별도의 접착층이 형성되지 않는다는 점에서 상대적인 박형화가 가능해진다.
도 3은 두 그라파이트 필름(10, 20)의 압착 전에 접착력을 보다 강화시키기 위해 표면 처리가 적용되는 과정을 보여준다. 도 3을 참조하면, 상기 압착 공정 이전에, 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20)의 표면에너지를 높여 접착력을 강화하기 위해, 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20) 중에서 적어도 하나의 필름에 표면 처리가 수행될 수 있다. 이러한 표면 처리는 플라즈마 처리 및 코로나 처리 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상호 압착되는 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20)에 더하여 상기 제2 그라파이트 필름(20)과 압착되는 제3 그라파이트 필름(30)이 추가된 열전도 시트 복합재(100d)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 열전도 시트 복합재(100d)는 상기 제2 그라파이트 필름(20)의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름(10)과 압착된 표면의 반대쪽 표면에 압착되는 제3 그라파이트 필름(30)을 더 포함한다. 특히, 제3 그라파이트 필름(30)은 상기 제3 그라파이트 필름(30)으로부터 돌출된 복수의 단차부(35)가 형성되어 있다.
따라서 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20) 간의 압착(①) 이후에, 상기 제2 및 제3 그라파이트 필름(20, 30) 간의 압착(②) 공정이 수행될 때, 상기 단차부(35)로 인해 제2 및 제3 그라파이트 필름(20, 30) 간의 결합력이 보다 강화될 수 있다. 상기 단차부(35)는 예를 들어, 제3 그라파이트 필름(30)의 일방향으로 나란하고 서로 간에 평행한 막대 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 관통공(15) 및 상기 단차부(35)를 하나의 제1 그라파이트 필름(10-1)에 함께 형성한 후 제2 그라파이트 필름(20)과 압착하여 열전도 시트 복합재(100e)를 만들어 낼 수도 있다. 이 경우에는 관통공(15) 및 단차부(35)가 제1 및 제2 그라파이트 필름의 압착시에 결합력 향상에 함께 기여할 수 있다.
도 6은 도 1의 열전도 시트 복합재(100a)에 추가적으로 도금층(40)을 형성하여 생성된 열전도 시트 복합재(100f)를 도시한 사시도이다. 이와 같이, 압착에 의해 제1 및 제2 그라파이트 필름(10, 20)을 결합한 후에, 그 외표면에 도금층(40)을 증착할 수 있다. 이러한 도금층(40)에 의해 그라파이트 필름(10, 20)의 파손이나 변형을 방지할 수 있고(구조적 실링(sealing) 효과), 수직 방향의 열전도도도 아울러 제고할 수 있다.
이러한 도금 공정은 당업계에 알려진 통상의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 먼저, 열전도 시트 복합재(100a)를 NaOH 용액에 넣어 표면유를 제거하고, 다시 HNO3 용액에 넣어 세척함으로써 표면산화물을 제거한다. 다음으로, 열전도 시트 복합재(100a)를 산성 황산구리 용액에 넣고, 2전극 전해도금을 이용하여 그라파이트 필름 양면이 균일하게 도금되도록 할 수 있다. 이 때, 일정한 전류로 수십분 정도 시간으로 전기 도금한 후, 세척 건조시켜 상기 열전도 시트 복합재(100f)를 생성할 수 있다. 이러한 전해도금은 하나의 예에 불과하여 비전해도금 기술을 사용할 수도 있음은 물론이다.
또한, 이러한 도금층(40) 대신에 분체 도장, 액체 도장 등을 통해 도장층을 형성하여도 마찬가지로 구조적 실링 효과를 얻을 수 있을 것이다.
도 7은 관통공을 원형이 아닌 다른 형태로 형성한 실시예를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1 그라파이트 필름(10-2)에는 서로 평행하게 배치되며 막대 형상을 갖는 복수의 관통공(17)이 형성되어 있다. 또한, 제2 그라파이트 필름(20-1)의 표면에는 복수의 단차부(25)가 형성된다.
이 때, 압착 공정시 상기 복수의 단차부(25)가 상기 관통공(17)에 삽입될 수 있도록, 상기 복수의 단차부(25)는 상기 복수의 관통공(17)에 대응되는 형상을 갖는다. 실질적으로 두 필름(10-2, 20-1)의 결합력을 높이기 위해서는, 단차부(25)의 크기가 관통공(17)의 크기보다 약간 더 크도록 설계되는 것이 바람직하다.
이하 도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전도 시트 복합재(200)를 예시한 도면들이다.
도 8을 참조하면, 열전도 시트 복합재(200a)는 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름(110)과, 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름(110)에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름(120)을 포함한다.
특히, 상기 제2 그라파이트 필름(120)의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름(110)과 결합되는 표면에는 상기 표면으로부터 돌출된 복수의 제1 단차부(45)가 형성된다. 이 후에, 상기 제1 그라파이트 필름(110)과 상기 제2 그라파이트 필름(120)은 압착에 의해 결합될 수 있다. 상기 복수의 제1 단차부(45)는 예를 들어, 서로 간에 평행한 막대 형상으로 이루어질 수 있다.
도 8에서는 2개의 그라파이트 필름 중에서 한 쪽에만 단차부를 형성하였으나, 양 쪽에 단차부를 형성할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제2 그라파이트 필름(120)에 복수의 제1 단차부(45)가 형성되어 있는 것은 도 8과 동일하다. 다만, 도 9에서는 추가적으로 제1 그라파이트 필름(110)에도 복수의 제2 단차부(55)가 형성된다.
제1 그라파이트 필름(110)에 제2 단차부(55)를 형성한 후에는 이를 뒤집어서(플립 공정), 제2 그라파이트 필름(120)과 압착하게 된다. 이 때, 상기 압착시에, 상기 제1 단차부(45)와 상기 제2 단차부(55)는 서로 엇갈리면서 맞물리게 되며 이는 두 필름 간의 결합력의 향상으로 이어진다.
도 10을 참조하면, 제1 단차부(45)는 제2 단차부(55)가 형성되지 않은 오목한 부분에 맞물리고, 마찬가지로 제2 단차부(55)는 제1 단차부(45)가 형성되지 않은 오목한 부분에 맞물린다. 이 때, 제1 및 제2 단차부(45, 55)를 그 폭이 대응되는 오목한 부분보다 약간 크게 형성하면, 상기 압착 공정에서 상호간에 간섭 발생으로 결합력이 보다 향상될 수 있다.
이하 도 11 및 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열전도 시트 복합재(300)를 예시한 도면들이다.
도 11을 참조하면, 열전도 시트 복합재(300a)는 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름(210)과, 평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름(210)에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름(220)을 포함한다.
특히, 제2 그라파이트 필름(220)의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름(210)과 결합되는 표면에는 복수의 그루브(groove)(65)가 형성된다. 이후에, 상기 제1 그라파이트 필름(210)과 상기 제2 그라파이트 필름(220)은 압착에 의해 결합된다. 도 10의 실시예에서는 상기 그루브(65) 상호간에 평행한 복수의 직선형 슬릿(slit)으로 형성되어 있다.
이러한 슬릿들은 압착 공정에서 제1 및 제2 그라파이트 필름(220) 상호간의 결합력을 향상시키는 데에 기여한다.
한편, 도 11과 다른 실시예로서 도 12의 열전도 시트 복합재(300b)의 제2 그라파이트 필름(220-1)은 다소 변형된 형태의 그루브 형상을 갖는다. 제2 그라파이트 필름(220-1)은 상기 복수의 직선형 제1 슬릿(65) 뿐만 아니라 이와 직교하는 복수의 직선형 제2 슬릿(75)을 더 포함한다. 이러한 제1 슬릿(65) 및 제2 슬릿(75)으로 인하여 압착 공정에서 제1 및 제2 그라파이트 필름(220) 상호간의 결합력을 한층 더 향상시킬 수 있다. 이러한 슬릿들(65, 75)의 폭은 대략 1μm 내지 1mm의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
이상의 도 11 및 도 12에서 그루브 내지 슬릿들(65, 75)은 제2 그라파이트 필름(220)을 관통하지 않고 표면에 형성된 것으로 설명되었다. 다만, 이에 한하지 않고 상기 그루브 내지 슬릿들(65, 75)은 제2 그라파이트 필름(220)를 두께 방향으로 관통하는 형태로 형성될 수도 있다.
이 경우에는, 도 11의 슬릿들(65)은 관통형으로 구성되되 그 길이가 제2 그라파이트 필름(220)의 좌우측 단부까지 연결되지 않고 그 내부에만 형성되어 있을 수 있다. 또한, 도 12에서는 제1 슬릿(65) 및 제2 슬릿(75) 중에 어느 하나는 관통형이고 다른 하나는 비관통형으로 구성될 수 있다.
그루브 내지 슬릿의 적어도 일부를 관통형으로 형성하게 되면, 압착 공정 중에 계면에 존재하는 공기가 상기 관통공을 통하여 배출될 수 있기 때문에 압착 후에 열전도 시트 복합재 내부에 기포가 발생하지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명에서 그루브 내지 슬릿은 구현 방식에 따라 비관통형일 수도 있고 관통형일 수도 있다.
이상, 전술한 실시예들에서는 압착 공정에 의해 2개의 그라파이트 필름 간을 결합하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이에 한하지 않고 그라파이트 필름과 고분자 필름 간에도 본 발명의 컨셉을 적용할 수가 있다. 상기 고분자 필름은 예를 들어, PET(polyester film), PET(Polyethylene Terephthalate), PVC(Poly vinyl chloride), PU(polyurethane) 등의 각종 수지 재료로 제조될 수 있으며, 그라파이트 필름의 구조적 단점, 즉 찢어지거나 흐물거리는 성질을 보완하는 구조 보강체 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 이러한 변형 실시예에 따른 열전도 시트 복합재(미도시됨)에서, 고분자 필름은 도 1의 실시예에서 2개의 그라파이트 필름(10, 20) 중에서 어느 하나를 대체할 수 있다.
고분자 필름이 제1 그라파이트 필름(10)을 대체하는 예로서, 고분자 필름에 타공 공정을 통해 복수의 관통공(15)을 형성한 후, 상기 고분자 필름과 제2 그라파이트 필름(20)이 압착 공정을 통해 결합될 수 있다.
또는, 고분자 필름이 제2 그라파이트 필름(20)을 대체하는 예로서, 제1 그라파이트 필름(10)에만 토공 공정을 통해 복수의 관통공(15)을 형성한 후, 상기 제1 그라파이트 필름(10)과 상기 고분자 필름이 압착 공정을 통해 결합될 수 있다. 이 경우에도, 상기 압착에 의해 상기 복수의 관통공 내의 공간에 상기 복수의 관통공을 갖지 않은 그라파이트 필름 또는 고분자 필름이 엠보싱(embossing)됨으로써 결합력이 향상될 수 있다. 또한, 상기 고분자 필름과 상기 그라파이트 필름 간에는 계면 분자간 상호작용이 발생하기 때문에 상기 결합력이 한층 더 향상될 수 있는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10, 10-1, 10-2, 110, 210: 제1 그라파이트 필름
15, 17: 복수의 관통공
20, 20-1, 120, 220, 220-1: 제2 그라파이트 필름
25, 35, 45, 55: 단차부
30: 제3 그라파이트 필름
35: 단차부
40: 도금층
65, 75: 그루브(슬릿)
100a 내지 100g: 제1 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
200a, 200b: 제2 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
300a, 300b: 제3 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
15, 17: 복수의 관통공
20, 20-1, 120, 220, 220-1: 제2 그라파이트 필름
25, 35, 45, 55: 단차부
30: 제3 그라파이트 필름
35: 단차부
40: 도금층
65, 75: 그루브(슬릿)
100a 내지 100g: 제1 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
200a, 200b: 제2 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
300a, 300b: 제3 실시예에 따른 열전도 시트 복합재
Claims (17)
- 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및
평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서,
상기 제1 그라파이트 필름에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공이 형성되고,
상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합되는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 압착에 의해 상기 제2 그라파이트 필름의 일부는 상기 제1 그라파이트 필름에 형성된 복수의 관통공 내의 공간에 엠보싱(embossing)되는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 관통공이 형성된 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 복수회 교번하여 적층되는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 압착은 프레스 또는 롤 프레스 방식으로 이루어지고,
상기 압착 이전에 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름의 표면에너지를 높여 접착력을 강화하기 위해, 상기 제1 및 제2 그라파이트 필름에 표면 처리가 수행되는, 열전도 시트 복합재. - 제4항에 있어서,
상기 표면 처리는 플라즈마 처리 및 코로나 처리 중에서 적어도 하나를 포함하는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 그라파이트 필름의 두께는 1μm 내지 1mm 사이의 범위에 속하고,
상기 관통공의 직경은 0.1mm 내지 50mm 사이의 범위에 속하는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 제1 그라파이트 필름은 상기 복수의 관통공과 함께 표면에 복수의 단차부를 더 포함하는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합된 표면의 반대쪽 표면에 압착되는 제3 그라파이트 필름을 더 포함하고,
상기 제3 그라파이트 필름은 상기 제3 그라파이트 필름으로부터 돌출된 단차부가 형성되는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 압착에 의해 결합된 제1 및 제2 그라파이트 필름의 외표면을 감싸는 도금층을 더 포함하는, 열전도 시트 복합재. - 제1항에 있어서,
상기 제2 그라파이트 필름의 표면에 복수의 단차부가 형성되고,
상기 관통공은 상기 복수의 단차부의 형상과 대응되며,
상기 압착시에 상기 복수의 단차부가 상기 관통공에 삽입되는, 열전도 시트 복합재. - 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및
평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서,
상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 상기 표면으로부터 돌출된 제1 단차부가 형성되고,
상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합되는, 열전도 시트 복합재. - 제11항에 있어서,
상기 제1 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제2 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 상기 표면으로부터 돌출된 제2 단차부가 형성되고,
상기 압착에 의한 결합시에, 상기 제1 단차부와 상기 제2 단차부가 서로 엇갈리면서 맞물리는, 열전도 시트 복합재. - 평판의 형태로 구성된 제1 그라파이트 필름; 및
평판의 형태로 구성되고, 상기 제1 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 제2 그라파이트 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서,
상기 제2 그라파이트 필름의 표면 중에서 상기 제1 그라파이트 필름과 결합되는 표면에는 슬릿 형태의 그루브가 형성되고,
상기 제1 그라파이트 필름과 상기 제2 그라파이트 필름은 압착에 의해 결합되는, 열전도 시트 복합재. - 제13항에 있어서,
상기 그루브는 서로 간에 평행한 직선형 슬릿을 포함하는, 열전도 시트 복합재. - 제14항에 있어서,
상기 그루브는 서로 간에 평행한 직선형 제1 슬릿과, 서로 간에 평행하며 상기 제1 슬릿과 직교하는 직선형 제2 슬릿을 포함하는, 열전도 시트 복합재. - 평판의 형태로 구성된 그라파이트 필름; 및
평판의 형태로 구성되고, 상기 그라파이트 필름에 적층되어 결합되는 고분자 필름을 포함하는 열전도 시트 복합재로서,
상기 그라파이트 필름 또는 상기 고분자 필름에는 상기 평판에 수직인 방향으로 관통되는 복수의 관통공이 형성되고,
상기 그라파이트 필름과 상기 고분자 필름은 압착에 의해 결합되는, 열전도 시트 복합재. - 제16항에 있어서,
상기 압착에 의해 상기 복수의 관통공 내의 공간에 상기 복수의 관통공을 갖지 않은 그라파이트 필름 또는 고분자 필름이 엠보싱(embossing)되는, 열전도 시트 복합재.
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|---|---|---|---|
| KR1020210088907A KR20230008356A (ko) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | 그라파이트 적층을 통해 제조된 열전도 시트 복합재 |
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| KR (1) | KR20230008356A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110552033A (zh) | 2019-09-12 | 2019-12-10 | 上海理工大学 | 一种高导热性能的铜-石墨复合材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-07-07 KR KR1020210088907A patent/KR20230008356A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110552033A (zh) | 2019-09-12 | 2019-12-10 | 上海理工大学 | 一种高导热性能的铜-石墨复合材料及其制备方法 |
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