KR20230158211A - 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트는 바인더가 코팅된 팽창흑연 및 바인더가 코팅된 질화붕소를 포함하는 방열층; 및 상기 방열층의 상면 및 하면에 배치되는 제1 및 제2 베이스 필름을 포함하며, 바인더의 함량이 최소화되어 열 전도도 및 유연성이 우수하다.
Description
본 발명은 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 바인더의 함량을 최소화하여 열 전도도 및 유연성이 우수한 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자기기의 경량화 및 소형화가 빠르게 진행되고 있다. 이러한 전자기기의 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.
전자기기의 열 냉각 방법으로 히트 싱크(heat sink), 방열 팬(fan)을 설치하는 방법이 사용되었다. 그러나 히트 싱크의 경우에는 전자기기에서 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 전자기기의 소형화 또는 슬림(slim)화가 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 최근에는 방열 시트(sheet)가 많이 사용되고 있다.
방열 시트는 일반적으로 열 전도성 필러(filler)를 고분자 수지에 분산시키거나, 금속 박판에 도포(coating)하여 제조되고 있다.
열 전도성 필러는 열 전도도가 우수한 소재인 알루미늄, 구리와 같은 금속 및 흑연, 그래핀, 탄소 나노 튜브와 같은 다양한 카본 소재 등이 주로 이용되고 있다.
열 전도성 방열 시트의 열 전도율을 향상시키기 위해서는 매트릭스 내에 배합되어 있는 열 전도성 필러의 충전율을 높여야 한다. 그러나 열 전도성 필러의 충전율을 높이면, 유연성이 손상되거나, 열 전도성 필러의 충전율이 높은 것으로부터 가루 떨어짐이 발생하기 때문에, 열 전도성 필러의 충전율을 높이는 데에는 한계가 있다.
한국공개특허 제2017-0031080호는 일방향으로 납작하게 압축된 그라파이트 분말과; 상기 그라파이트 분말들 사이의 공극 내에 삽입된 그래핀(graphene)과; 상기 그라파이트 분말과 그래핀 사이에 충전되며 유기화합물 바인더를 열처리하여 생성된 바인더 탄화물;을 포함하는 그라파이트 방열시트를 개시한다.
한국등록특허 제10-2261247호는 베이스 시트 공급부, 접착제 공급부, 보강시트 공급부, 및 압연 롤러부를 포함하는 열 전도성 방열시트 제조장치를 개시한다.
본 발명은 바인더의 함량을 최소화하여 열 전도도 및 유연성이 우수한 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태는 바인더가 코팅된 팽창흑연 및 바인더가 코팅된 질화붕소를 포함하는 방열층; 및 상기 방열층의 상면 및 하면에 배치되는 제1 및 제2 베이스 필름;을 포함하는 방열시트를 제공한다.
상기 방열층은 바인더가 코팅되지 않은 팽창 흑연 또는 질화붕소를 추가로 포함할 수 있다.
상기 팽창흑연의 평균 입경은 10 내지 100 ㎛이고, 질화 붕소의 평균 입경은 1 내지 50㎛일 수 있다.
상기 방열층의 두께는 50 내지 200㎛일 수 있다.
상기 제1 베이스 필름 또는 제2 베이스 필름은 멤브레인 구조일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 1 베이스 필름을 공급하는 단계; 상기 제1 베이스 필름 상에 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말을 분사하여 방열층을 형성하는 단계; 및
상기 방열층 상에 제2 베이스 필름을 형성하는 단계;를 포함하는 방열시트의 제조방법을 제공한다.
상기 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말은 팽창흑연 분말 및 질화붕소 분말을 바인더와 각각 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 방열층을 형성단계는 상기 제1 베이스 필름은 전극판 위에 배치되고, 상기 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말을 상기 전극판과 서로 다른 전하로 대전되어 분사될 수 있다.
상기 방열층을 형성단계에서 팽창흑연 분말 및 질화붕소 분말을 추가로 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방열층 형성단계 이후에 가열 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 방열층 형성단계 이후에 압연 공정을 수행할 수 있다.
상기 제1 베이스 필름 또는 제2 베이스 필름은 멤브레인 구조일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 상기의 방법으로 제조된 방열시트를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트는 바인더의 함량이 최소화되어 열 전도도 및 유연성이 우수한 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트는 방열 필러의 표면에 바인더가 소량만 코팅되어 있어 방열층 내에 바인더의 함량은 줄고, 많은 양의 필러를 포함할 수 있어 필러 간의 결합 및 고정력은 저하되지 않아 열 전도도가 높으며, 필러 사이에 존재하는 바인더로 인하여 유연성도 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 코팅 필러 제조 시 성형 조제를 제거할 수 있고, 건조 분말 형태인 코팅 필러를 사용할 수 있어 방열 시트는 건식 공정으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전기 분사 방식으로 코팅 필러가 방열층을 형성할 수 있고, 이에 따라 필러 간 결합력이 향상될 뿐 아니라, 균일한 박막층을 형성할 수 있다.
또한, 베이스 필름 및 방열층은 압연 공정에 의하여 부착력이 더욱 강화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 베이스 필름 또는 제2 베이스 필름은 멤브레인 구조를 가질 수 있고, 이러한 경우 멤브레인의 미세기공이 열 침투 및 열 방출 경로를 형성하여 열 전도도 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅 필러의 분사 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅 필러의 분사 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 도면에서 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트는 바인더(B)가 코팅된 팽창 흑연(110) 및 바인더(B)가 코팅된 질화 붕소(120)를 포함하는 방열층(100); 및 상기 방열층의 상면 또는 하면에 배치되는 제1 및 제2 베이스 필름(130a, 130b);을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트는 열 전도성 필러가 매트릭스 내에 분산되어 있는 형태가 아니라, 바인더(B)가 코팅된 팽창 흑연(110)과 바인더(B)가 코팅된 질화 붕소(120)가 결합하여 방열층을 형성하고 있다. 이하, 바인더(B)가 코팅된 팽창 흑연(110)과 바인더(B)가 코팅된 질화 붕소(120)를 '코팅 필러'라고도 지칭한다.
도 2는 바인더(B)가 코팅된 팽창 흑연(110) 및 바인더(B)가 코팅된 질화 붕소(120)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
팽창 흑연과 질화 붕소의 표면에 얇은 층으로 바인더가 코팅된 것으로, 건조 분말 형태로 제조될 수 있다. 분말 형태인 코팅 필러는 방열층을 형성하는 과정에서 서로 압축되면서 코팅된 바인더에 의하여 서로 결속될 수 있다.
이에 따라 방열층(100)에는 팽창 흑연(110)과 질화 붕소(120)가 서로 연결될 수 있고, 일부 공간에 공극(A)을 가질 수 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 이 방열 시트의 방열층은 방열 필러(F)와 방열 필러를 결합시키는 매트릭스(M)로 이루어졌다.
이러한 방열 시트는 일반적으로 방열 필러(F), 바인더, 및 용매를 혼합하여 페이스트를 만들고, 이를 시트화하여 제조된다. 방열 필러(F)와 이를 고정하고 결합시키는 바인더가 필수적으로 사용되며, 방열 필러를 고정하고 시트화하기 위하여 많은 양의 바인더를 사용하게 된다. 이에 따라 바인더의 양에 비해 방열 필러(F)를 적게 포함하여 방열 시트의 유연성은 증가할 수 있으나, 방열 성능이 크게 감소하게 된다.
이에 반하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트는 방열 필러의 표면에 바인더가 소량만 코팅되어 있어 방열층 내에 바인더(B)의 함량은 줄고, 많은 양의 필러를 포함할 수 있다. 필러 표면에 바인더가 코팅되어 있어 필러 간의 결합 및 고정력은 저하되지 않으며, 필러 사이에 존재하는 바인더로 인하여 유연성도 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 방열층(100)의 두께는 50 내지 200㎛일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 방열시트를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 베이스 필름(130b) 또는 제2 베이스 필름(130a)은 멤브레인 구조일 수 있다. 멤브레인 구조란 미세 기공(C)을 가지는 필름으로 이해될 수 있다.
상기 제1 베이스 필름(130b) 또는 제2 베이스 필름(130a)인 멤브레인 구조를 가지는 경우 미세기공(C)이 열 침투 및 열 방출 경로를 형성하여 열 전도도 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 미세기공(C)의 평균 크기는 코팅 필러 평균 입경의 50% 이하일 수 있다. 상기 미세기공(C)의 평균 크기가 코팅 필러 평균 입경의 50%를 초과하면 코팅 필러가 이탈될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 방열층(100)에는 바인더가 코팅되지 않은 팽창 흑연 및 질화 붕소를 추가로 포함할 수 있다.
상기 팽창 흑연은 흑연을 200-500배 팽창시킨 것으로, 이에 제한되지 않으나, 흑연을 산 처리하고, 고온에서 열처리하여 제조될 수 있다.
상기 팽창 흑연의 평균 입경은 10 내지 100 ㎛일 수 있고, 구체적으로는 25 내지 75 ㎛, 보다 구체적으로는 30 내지 70 ㎛일 수 있다.
팽창 흑연은 5~15 크기의 층간 공극을 가지고 있다. 이런 층간 공극으로 인하여 물리적 공정으로 바인더를 코팅시킬 수 있다.
또한, 층간 공극에 작은 크기의 입자가 삽입될 수 있어 팽창 흑연 자체로 바인더의 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 바인더가 코팅된 팽창 흑연은 60 내지 70 중량부를 포함할 수 있고, 바인더가 코팅되지 않은 팽창 흑연은 10 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
상기 질화 붕소는 평균 입경이 1 내지 50㎛일 수 있다. 상기 질화 붕소는 팽창 흑연보다 크기가 작아 방열층의 열 전달 경로는 보다 촘촘하게 형성될 수 있다.
흑연의 등방성 성형물에서 열전도도는 밀도 1.75g/㎤시 80W/mk이며, 1.85g/㎤시 160W/mk로 이방성 흑연 시트의 수평면 방향 축에 비하여 등방성 흑연은 열전도가 떨어지지만 좋은 열전도도를 갖고 있다. 질화 붕소의 경우 수평방향으로 71 W/mk, 수직방향으로 121 W/mk의 열전율을 가지고 있어 팽창 흑연과 함께 사용시 방열 층의 수직방향으로의 열전도율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 바인더가 코팅된 질화 붕소는 30 내지 40 중량부를 포함할 수 있고, 바인더가 코팅되지 않은 질화 붕소는 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 바인더가 코팅된 질화붕소의 함량이 30 중량부 미만이면 전기 저항 값이 낮아질 우려가 있고, 바인더가 코팅된 질화붕소의 함량이 40 중량부를 초과하면 전기 저항 값이 증가하고, 열 전도도가 저하될 우려가 있다.
상기 바인더는 상기 바인더(B)는 고분자 수지일 수 있으며, 열가소성 수지, 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 이에 제한되지 않으나, 예를 들면, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 실리콘 또는 폴리이미드 등의 열 가소성 고분자를 사용할 수 있다. 또는 에폭시, 폴리에스테르, 폴리우레탄(TPU) 등의 열 경화성 수지를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열시트의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 베이스 필름을 공급하는 단계; 상기 제1 베이스 필름 상에 바인더가 코팅된 팽창 흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화 붕소 분말을 분사하여 방열층을 형성하는 단계; 및 상기 방열층 상에 제2 베이스 필름을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방열 시트의 제조 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코팅 필러의 분사 공정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방열 시트를 제조하기 전에 먼저, 코팅 필러를 마련할 수 있다.
구체적으로, 팽창 흑연 분말 및 질화 붕소 분말을 바인더와 각각 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조하는 단계;를 통하여 마련할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 팽창 흑연 및 질화 붕소는 그라인더로 각각 분말화될 수 있다. 이후 팽창 흑연 분말, 질화 붕소 분말을 바인더와 각각 혼합할 수 있다.
이에 제한되지 않으나, 예를 들면, 팽창 흑연 분말과 바인더를 8:1~2의 비율로 혼합하고, 이에 성형 조제를 가하여 믹서기로 혼합할 수 있다. 성형 조제는 예를 들면 탄화수소 용제를 사용할 수 있다.
질화 붕소의 경우 질화 붕소와 바인더를 9:1~2의 비율로 혼합하고, 이에 성형 조제를 가하여 믹서기로 혼합할 수 있다.
다음으로 상기 혼합물을 건조하여 바인더가 표면에 코팅된 건조 분말 형태 팽창 흑연 및 질화 붕소를 각각 얻을 수 있다. 이에 제한되지 않으나, 건조는 자연 건조 또는 열풍 건조 방식으로 수행될 수 있고, 상기 건조 단계에서 성형 조제는 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 건조 단계 후에 그라인더를 이용하여 분말화 과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 건조 분말 형태인 코팅 필러를 사용할 수 있어 방열 시트는 건식 공정으로 수행될 수 있다.
이와 같이 코팅 필러가 준비되면, 방열 시트 제조 공정을 수행할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1 베이스 필름(130b)을 공급할 수 있다.
구체적으로, 롤투롤 장치의 제1 권취롤러(10a)에 권취된 베이스 필름(130b)은 제1 권취롤러(10a)에서 제2 권취롤러(10b)로 이동할 수 있다.
이때, 상기 제1 권취롤러(10a)와 제2 권취롤러(10b) 사이에는 전극판(20)이 위치할 수 있다. 상기 전극판(20)은 양전하(+)로 대전되고, 상기 전극판(20)의 상부로 상기 제1 베이스 필름(130b)이 이송될 수 있다.
이송된 상기 제1 베이스 필름(130b) 상에 코팅 필러(바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 바인더가 코팅된 질화 붕소)가 분사될 수 있다.
상기 분사는 분사기(30)를 통하여 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 분사기(30)가 코팅 필러를 음전하(-)로 대전시킬 수 있다. 구체적으로 상기 분사기(30)로 고압 정전기(31), 압축 공기 및 코팅 필러가 주입되어, 분사 단계에서 상기 필러가 음전하로 대전될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 분사기(30) 내에서 음전하로 대전된 필러가 상기 분사기(30)의 끝단에 형성된 침상전극을 통해 상기 제1 베이스 필름(130b)의 상부면에 분사될 수 있다. 이때, 상기 제1 베이스 필름(130b)의 하부에는 양전하로 대전된 전극판(20)이 위치하므로, 상기 제1 베이스 필름(130b)의 상면으로 분사된 코팅 필러는 상기 전극판(20)에 의해 상기 제1 베이스 필름(130b)의 상면에 합착될 수 있다. 이러한 전기 분사 방식에 의하여 코팅 필러는 결합력이 향상될 뿐 아니라, 균일한 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 바인더가 코팅된 질화 붕소는 동시에 분사되거나, 각각 분사될 수 있다.
또한, 상기 분사 단계에서 바인더가 코팅되지 않은 팽창흑연 분말 및 질화붕소 분말을 추가로 분사할 수 있다.
상기 필러가 합착된 제1 베이스 필름(130b)은 제2 권취롤러(10b) 방향으로 소정 거리를 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 권취롤러(10b)로 이동하는 중에 예열부(50)에 의하여 코팅 필러가 합착된 제1 베이스 필름에 열을 가할 수 있다. 이때 가해진 열에 의하여 필러에 코팅된 바인더가 일부 용해될 수 있다.
상기 가열부에서 제공되는 열은 100 내지 270℃ 일 수 있고, 구체적으로 260 내지 270℃ 일 수 있다. 이러한 열은 상기 베이스 필름에 합착된 바인더를 용해시키기 위한 것으로 사용되는 바인더의 종류에 따라 상기 가해지는 열 온도의 범위가 결정될 수 있다.
이후, 코팅 필러가 합착된 제1 베이스 필름은 압연 롤러(41, 42)로 가압될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 베이스 필름의 하부면에 가열 롤러(42)가 배치되고, 상부면에 압연 롤러(41)가 배치되어 가압 및 가열 공정을 동시에 수행할 수 있다.
상기 압연 공정에 의하여 코팅 필러들은 서로 더욱 밀착하여 열 전도도가 향상될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 권취롤러(10a)와 제2 권취롤러(10b) 사이에 위치한 보조 롤러(10c)에 권취된 제2 베이스 필름(130a)을 제2 권취롤러(10b) 방향으로 이동시켜 상기 제1 베이스 필름에 합착된 필러의 상면에 적층할 수 있다.
상기 제2 베이스 필름을 적층한 후에 한 쌍의 압연 롤러(43, 44)를 통하여 압연 공정을 추가로 수행할 수 있다.
상기 압연 공정에 의하여 코팅 필러 사이에 존재하는 공극(A)이 감소하여 열 전도 효율이 향상되고, 제2 베이스 필름(120), 코팅 필러, 및 제1 베이스 필름 간의 부착력이 더욱 강화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 베이스 필름(130b) 또는 제2 베이스 필름(130a)은 멤브레인 구조인 것을 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 코팅 필러의 분사 단계 전에 제1 베이스 필름(130b)을 연신하여 멤브레인화 하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 제1 베이스 필름(130b)이 연신되는 과정에서 필름 내에 미세기공이 형성될 수 있다. 또한 상기 제2 베이스 필름(130a)도 적층하기 전에 연신단계를 수행한 후 방열층(100) 상에 적층될 수 있다. 상기 제1 베이스 필름(130b) 또는 제2 베이스 필름(130a)인 멤브레인 구조를 가지는 경우 미세기공(C)이 열 침투 및 열 방출 경로를 형성하여 열 전도도 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하며, 본 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
코팅 필러 제조
팽창 흑연(평균 입경 50 내지 60㎛), PTFE 분말을 8:2(중량비)로 혼합하고, 이에 성형조제를 40중량%가 되도록 첨가한 후 믹서기로 5분 간 혼합하였다. 질화 붕소(평균 입경 10㎛), PTFE 분말을 9:1(중량비)로 혼합하여 이에 성형조제 40중량%가 되도록 믹서기로 5분 간 혼합하였다. 혼합 후 열풍 건조하여 표면에 PTFE가 코팅된 팽창 흑연 분말과 질화 붕소 분말을 얻었다.
방열 시트 제조
도 6에 도시된 바와 같은 롤투롤 설비를 통하여 베이스 필름 상에 상기에서 얻어진 코팅 필러와 팽창 흑연, 및 질화 붕소를 전기 분사방식으로 분사하고, 이송 중에 270℃로 가열한 후 압연하였으며, 이에 다시 베이스 필름을 적층한 후 압연하였다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 방열층 130a, 130b: 베이스 필름
110: 팽창 흑연 120: 질화 붕소
A: 공극 B: 바인더
C: 미세기공
10a: 제1 권취롤러 10b: 제2 권취롤러
10c: 보조롤러 20: 전극판
30: 분사기 41, 42, 43, 44: 압연 롤러
50: 예열부
110: 팽창 흑연 120: 질화 붕소
A: 공극 B: 바인더
C: 미세기공
10a: 제1 권취롤러 10b: 제2 권취롤러
10c: 보조롤러 20: 전극판
30: 분사기 41, 42, 43, 44: 압연 롤러
50: 예열부
Claims (13)
- 바인더가 코팅된 팽창흑연 및 바인더가 코팅된 질화붕소를 포함하는 방열층; 및
상기 방열층의 상면 및 하면에 배치되는 제1 및 제2 베이스 필름;
을 포함하는 방열시트.
- 제1항에 있어서,
상기 방열층은 바인더가 코팅되지 않은 팽창 흑연 또는 질화붕소를 추가로 포함하는 방열시트.
- 제1항에 있어서,
상기 팽창흑연의 평균 입경은 10 내지 100 ㎛이고, 질화 붕소의 평균 입경은 1 내지 50㎛인 포함하는 방열시트.
- 제1항에 있어서,
상기 방열층의 두께는 50 내지 200㎛인 방열시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 베이스 필름 또는 제2 베이스 필름은 멤브레인 구조인 방열시트.
- 제1 베이스 필름을 공급하는 단계;
상기 제1 베이스 필름 상에 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말을 분사하여 방열층을 형성하는 단계; 및
상기 방열층 상에 제2 베이스 필름을 형성하는 단계;
를 포함하는 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말은
팽창흑연 분말 및 질화붕소 분말을 바인더와 각각 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것인 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 방열층을 형성단계는
상기 제1 베이스 필름은 전극판 위에 배치되고, 상기 바인더가 코팅된 팽창흑연 분말 및 바인더가 코팅된 질화붕소 분말을 상기 전극판과 서로 다른 전하로 대전되어 분사되는 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 방열층을 형성단계에서 팽창흑연 분말 및 질화붕소 분말을 추가로 분사하는 단계를 포함하는 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 방열층 형성단계 이후에 가열 단계를 추가로 포함하는 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 방열층 형성단계 이후에 압연 공정을 수행하는 방열시트의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 제1 베이스 필름 또는 제2 베이스 필름은 멤브레인 구조인 방열시트의 제조방법.
- 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 방열시트.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220057645A KR20230158211A (ko) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 바인더가 코팅된 팽창 흑연 및 질화 붕소를 포함하는 방열시트 및 이의 제조방법 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20170031080A (ko) | 2016-11-21 | 2017-03-20 | 주식회사 노마드인터내셔널 | 열적 특성이 우수한 박형 그라파이트 방열 시트 및 그 제조 방법 |
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2022
- 2022-05-11 KR KR1020220057645A patent/KR20230158211A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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