KR101531630B1 - 초박막 방열필름 및 이를 포함하는 열확산 시트 - Google Patents

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Abstract

초박막 방열필름 및 이를 포함하는 복층의 열확산 시트에 관한 것으로서, 초박막 방열필름은 절연박막, 상기 절연박막의 제1면과 면접하는 열확산 방열박막 및 상기 열확산 방열박막과 면접하는 열확산 접합박막을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 상기 복층의 열확산 시트상기 초박막 방열필름, 제1 열확산 방열 접합박막, 열확산 박막 및 제2 열확산 방열 접합박막을 포함할 수 있다. 상술한 구조를 갖는 열확산 시트는 기존의 제조비용이 높은 합성 그라파이트 방열시트와 동일수준의 열 확산성의 효과를 갖는다.

Description

초박막 방열필름 및 이를 포함하는 열확산 시트{THIN-HEAT FILM AND HEAT-RADIATION SHEET COMPARING THE SAME}
본 발명은 초박막 방열필름 및 이를 포함하는 열확산 시트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 제품 및 이의 부품 등에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하는 초박막 방열필름 및 이를 포함하는 열확산 시트에 관한 것이다.
일반적으로, 일반적으로 첨단 통신 및 디지털 전기전자 제품의 작동시에는 슬림화되고 메인보드에 실장된 각종부품이 경박 단소화된 구조의 디지털 통신 및 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 전도 및 방출시키지 못하는 경우 발생된 상기의 열에 의해 소자의 기능저하 및 수명단축 등의 문제가 발생한다.
또한 최근의 첨단 디지털 제품은 슬림화 추세와 더불어 고성능 대용량화가 심화되고 있는 경향이어서 반도체 칩셋 및 배터리 장착 부위 및 백라이트 등에서 발생되는 열을 효과적으로 확산 및 방출하는 것은 디지털 제품의 성능과 신뢰성을 결정하는데 매우 중요한 요소라고 할 수 있다.
이때 적용되는 기존의 히트싱크는 방열면적을 극대화하기 위하여 돌출부의 두께를 최대화한 알루미늄과 같은 금속재질의 제품이 사용되거나 최근에는 후막형태의 세라믹 히트싱크가 적용되고 있으며 방열면적이 광범위한 경우에는 그라파이트 시트가 적용되고 있다.
상기와 같은 히트싱크는 방열특성을 좋게 하기 위하여 제품의 두께를 최대로 높여야 하는 단점이 있어서 슬림화되고 경박 단소화 되는 디지털 전기전자 기기 내에서 발생되는 열을 효과적으로 전도 및 방사시키기에는 한계점이 있다.
이러한 대안으로 초박막의 synthetic graphite sheet를 적용하는 기술이 제시되었다. 초박막의 synthetic graphite sheet의 경우 천연 graphite sheet에 비해 제조방법이 까다롭고 roll 생산이 안되는 단점으로 높은 수평열전도(1500 W/mk )의 제품 임에도 불구하고 매우 높은 원가 및 후 공정상에서 발생되는 추가적인 원가상승으로 경제성에 문제점 좋지 않은 문제점을 갖는다.
또한, 대한민국 공개 특허(10-2008-0036698)에는 나노 복합체 탄소섬유를 이용한 전자기파 차폐기능을 갖는 방열시트의 제조방법에 있어서, 100 부피(volume)%인 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에 사용특성에 맞게 30 내지 80 부피(volume)%인 열전도성 필러와 0.5 내지 5 wt%인 EMI 파우더를 비율별 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 원료에 나노 복합체 탄소섬유를 함침하는 단계와; 상기 함침된 나노 복합체 탄소섬유를 50 내지 250℃로 가열된 방열시트 제작용 금형에 넣는 단계와; 성형하고자 하는 방열시트 두께에 맞게 상기 금형의 상, 하 갭을 조절하여 상부금형을 하부 금형에 닫아 핫 프레스 성형을 하는 단계를 갖는 방열시트의 제조방법이 개시되어 있다.
하지만, 상기의 방법으로는 열을 전달하고 방열하는 특성을 효과적으로 반영하는 방법을 제시하지 못하고 있다. 따라서, 다층 구조이면서 각각의 층을 최적화한 방열 필름의 필요성이 존재하는 실정이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 문제점을 인식하고 착안한 것으로 경제성이 우수한 방열 시트를 제조하기 위해 적용되는 초박막 방열필름을 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 상술한 초박막 방열필름을 적용하여 수평 방향은 물론 수직 방향의 열확산성이 향상되는 동시에 외부로의 열 방출 효율이 높은 구조를 갖는 열확산 시트를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 일 실시예에 따른 초박막 방열필름은 절연박막, 상기 절연박막의 제1면과 면접하는 열확산 방열박막; 및 상기 열확산 방열박막과 면접하는 열확산 접합박막을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열확산 방열박막은 상기 절연박막의 표면에 알루미늄 또는 구리를 진공 증착하여 형성된 금속박막인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 열확산 방열박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 필러를 포함하는 슬러리를 제조한 후 이를 상기 절연박막의 표면에 그라비아 인쇄하여 형성된 박막인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 열확산 접합박막은 상기 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막, 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 열확산 접합박막은 중에서 수평 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포할 수 있다. 또한, 상기 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포할 수 있다. 특히, 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러가 혼합되어 사용될 수 있다.
상기한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 초박막 방열필름은 절연박막, 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막, 상기 열확산 방열박막과 면접되는 제1 열확산 접합박막 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 열확산 접합박막을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 열확산 접합박막 또는 제2 열확산 접합박막은 상기 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있다.
상기한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 복합의 열확산 시트는 초박막 방열필름, 제1 열확산 방열 접합박막, 열확산 박막 및 제2 열확산 방열 접합박막을 포함하는 구조를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 열확산 박막은 구리 박막, 알루미늄 박막 중에서 선택된 어느 하나의 박막인 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 또 다른 실시예에 따른 복합의 열확산 시트는 제1 초박막 방열필름, 제1 열확산 방열 접합박막, 열확산 박막, 제2 열확산 방열 접합박막, 제2 초박막 방열필름, 제3 열확산 방열 접합박막을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 초박막의 방열필름은 원가 경쟁력이 있는 열적기재(금속박막)에 적용하여 방열시트를 제조하였을 경우 기존의 합성 그라파이트와 동일수준의 열확산성의 효과를 얻을 수 있다. 이아 동시에 향후 보급형 스마트 전자기기의 원가를 낮추는 측면에서 매우 유용하며, 기존의 합성그라파이트(graphite)를 열적기재로 적용할 경우는 보다 향상된 열적 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박막 방열필름을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초박막 방열필름을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합의 열확산 시트를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합의 열확산 시트를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 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.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
초박막 방열필름
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박막 방열필름을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 초박막 방열필름(150)은 절연박막(110), 상기 절연박막의 제1면과 면접하는 열확산 방열박막(120) 및 상기 열확산 방열박막과 면접하는 열확산 접합박막(130)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 절연박막(110)은 본 발명의 초박막 방열필름의 최외각 층에 위치하며, 방열 필름에 절연성을 부여하기 위해 사용된다. 일 예로서, 절연박막은 1.3 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 예로서, 상기 열확산 방열박막(120)은 상기 절연박막의 제1면에 형성되는 금속박막일 수 있다. 상기 금속박막은 절연박막의 표면에 알루미늄 또는 구리를 진공 증착하여 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 열확산 방열박막(120)은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 필러를 포함하는 슬러리 조성물을 제조한 이후 상기 절연박막의 표면에 그라비아 인쇄하여 형성된 무기 방열박막일 수 있다. 이때, 상기 슬러리 조성물은 20 내지 40중량%의 필러, 1 내지 3 중량%의 분산제 및 여분의 용매를 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 열확산 접합박막(130)은 열적기재로부터 전달받은 열을 상기 열확산 방열박막으로 전달 또는 외부 방출시키는 기능을 갖는 동시에 열적기제에 접착 또는 점착될 수 있는 특성을 갖는다. 상기 열확산 접합박막(130)은 열확산 접착박막 또는 열확산 점착박막으로 사용될 수 있다.
일 예로서, 상기 열확산 접합박막으로 상기 수평 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수평 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 수평 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 중에서 선택된 어느 하나의 점착수지에 수평 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하여 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 열확산 방열박막에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 건조시켜 형성될 수 있다.
일 실예로서, 상기 열확산용 방열 점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 나노카본 1 내지 5중량%, 나노그라파이트 6 내지 12 중량%의 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 수평 열확산 접합박막을 약 1㎛ 내지 5㎛의 두께로 형성할 경우 마이크로 그라비아, 리버스 그라비아, slot die 방식으로 코팅하는 것이 바람직하고, 5㎛~10㎛의 두께로 형성할 경우 comma coating 방식으로 코팅하는 것이 바람직하다.
다른 예로서, 상기 열확산 접합박막으로 상기 수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 수직 열확산 접합박막은 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시등의 점착수지에 수직 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하여 열확산용 방열 점착제를 형성한 후 상기 열확산 방열박막에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 건조시켜 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 열확산용 방열점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러의 8 내지 25중량% 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 열확산 접합박막으로 상기 수평-수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리와 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리가 혼합하여 수평-수직 열확산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수평-수직 열확산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하여 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 열확산 방열박막에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅우 건조시켜 형성될 수 있다.
상기 열확산용 방열점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 제1 필러와 제2 필러의 혼합물을 8 내지 25중량% 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 초박막 방열필름(150)은 열확산 접합박막(130)으로 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 또는 수평-수직 열확산 박막이 적용됨에 따라 원가 경쟁력이 있는 동시에 우수한 열확산, 열전도, 이방성방열 특성을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초박막 방열필름을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220),상기 열확산 방열박막과 면접되는 제1 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 열확산 접합박막(240)을 포함한다.
상기 초박막 방열필름(250)의 구성요소 중에서 절연박막(210), 열확산 방열박막(220) 및 제1 열확산 접합박막(230)은 도 1에 도시된 초박막 방열필름(150)의 절연박막(110), 열확산 방열박막(120) 및 열확산 접합박막(130)과 서로 대응되기에 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제2 열확산 접합박막(240)은 절연박막의 제1면과 마주하는 제2면에 형성되고 전달 받은 열을 외부 방출시키는 기능을 갖는 동시에 열적기제에 접착 또는 점착될 수 있는 특성을 갖는다. 상기 제2 열확산 접합박막(130)은 제2 열확산 접착박막 또는 제2 열확산 점착박막으로 사용될 수 있다.
일 예로서, 상기 제2 열확산 접합박막(240)으로 수평 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수평 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 수평 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수평 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하고, 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 절연박막(210) 상에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 건조시켜 형성될 수 있다. 일 실예로서, 상기 열확산용 방열 점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 나노카본 1 내지 5중량%, 나노그라파이트 6 내지 12 중량%의 비율로 혼합하여 형성할 수 있다
이때, 상기 수평 열확산 접합박막을 약 1㎛ 내지 5㎛의 두께로 형성할 경우 마이크로 그라비아, 리버스 그라비아, slot die 방식 등으로 코팅하는 것이 바람직하고, 5㎛ 내지 15㎛의 두께로 형성할 경우 comma coating 방식으로 코팅하는 것이 바람직하다.
다른 예로서, 상기 제2 열확산 접합박막(240)으로 수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 수직 열확산 접합박막은 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시등의 점착수지에 수직 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합한 후 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 절연박막 상에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 후 건조시켜 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 열확산용 방열점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러의 8 내지 25중량% 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 제2 열확산 접합박막(240)으로 수평-수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리와 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리가 혼합함으로서 수평-수직 열확산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수평-수직 열확산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하여 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 절연박막에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 건조시켜 형성될 수 있다.
일 예로서, 상기 열확산용 방열점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 제1 필러와 제2 필러의 혼합물을 8 내지 25중량% 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
본 발명의 초박막 방열필름(250) 중에서 제1 열확산 접합박막(230) 및 제2 열확산 접합박막(240)이 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막, 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 각각 선택 적용됨에 따라 아래와 같은 구조를 가질 수 있다.
일 실시예로서, 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220),상기 열확산 방열박막과 면접되는 제1 수평 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 수평 열확산 접합박막(240)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
다른 실시예로서, 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220)은 상기 열확산 방열박막과 면접되는 제1 수직 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 수직 열확산 접합박막(240)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220)은 상기 열확산 방열박막과 면접되는 수평 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 수직 열확산 접합박막(240)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220)은 상기 열확산 방열박막과 면접되는 제1 수평-수직 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 수평-수직 열확산 접합박막(240)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 초박막 방열필름(250)은 절연박막(210), 상기 절연박막의 제1면과 면접되는 열확산 방열박막(220)은 상기 열확산 방열박막과 면접되는 수직 열확산 접합박막(230) 및 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 수평-수직 열확산 접합박막(240)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
상술한 구성을 갖는 초박막 방열필름은 열적기재 성능을 극대화 시켜 Synthetic Graphite Sheet와 동등 이상의 효과를 얻을 수 있다.
복합의 열확산 시트
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합의 열확산 시트를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합의 열확산 시트(380)은 초박막 방열필름(310), 제1 열확산 방열 접합박막(320), 열확산 박막(330) 및 제2 열확산 방열 접합박막(340)을 포함한다.
상기 초박막 방열필름(310)은 도 1에 개시된 초박막 방열필름(150) 또는 도 2에 개시된 초박막 방열필름이 사용될 수 있다. 상기 초박막 방열필름에 대한 구체적인 설명 및 이에 대한 구조는 도 1 및 도 2의 구체적으로 설명하였기에 생략한다.
상기 제1 열확산 방열 접합박막(320)은 상기 초박막 방열필름 하부에 위치하고, 제1 열확산 방열 접착박막 또는 제1 열확산 방열 점착박막으로 사용될 수 있다. 상기 제1 열확산 방열 접합박막(320)은 열확산 시트의 사용 목적에 따라 제1 수평 열확산 접합박막, 제1 수직 열확산 접합박막 또는 제1 수평-수직 열확산 접합박막이 적용될 수 있다.
일 예로서, 상기 제1 열확산 방열 접합박막(320)으로 제1 수평 열확산 접합박막이 적용될 경우 제1 수평 열확산 접합박막(320)은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 제1 수평 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수평 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하고, 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 초박막 방열필름에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 후 건조시켜 형성된다. 일 실시예로서, 상기 열확산용 방열 점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 나노카본 1 내지 5중량%, 나노그라파이트 6 내지 12 중량%의 비율로 혼합하여 형성할 수 있다
다른 예로서, 상기 제1 열확산 방열 접합박막(320)으로 제1 수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 제1 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 제1 수직 열확산 접합박막은 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수직 열확산 분산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중%의 비율로 혼합한 후 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 초박막 방열필름에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 후 건조시켜 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 열확산용 방열점착제는 아크릴, 우레탄, 실리콘 및 에폭시 중에서 선택된 점착용 수지 100 중량%에 대하여 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러의 8 내지 25중량% 비율로 혼합하여 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 제1 열확산 방열 접합박막(320)으로 제1 수평-수직 열확산 접합박막이 사용될 있다. 상기 제1 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 제1 필러가 분산된 수평 열확산 분산 슬러리와 제2 필러가 분산된 수직 열확산 분산 슬러리가 혼합함으로서 수평-수직 열확산 슬러리를 제조한 이후, 상기 아크릴, 우레탄, 실리콘, 에폭시 등의 점착수지에 수평-수직 열확산 슬러리를 전체 중량의 8 내지 25중량%의 비율로 혼합하여 형성된 열확산용 방열 점착제를 상기 초박막 방열필름 에 약 1 내지 15㎛ 두께로 코팅 후 건조시켜 형성될 수 있다.
상기 열확산 박막(330)은 열확산 시트에서 열적기재로 사용되는 박막으로 구리 박막 또는 알루미늄 박막이 사용될 수 있다.
상기 제2 열확산 방열 접합박막(340)은 상기 열확산 박막(330) 하부에 위치하며, 제2 열확산 방열 접착박막 또는 제2 열확산 방열 점착박막으로 사용될 수 있다. 제2 열확산 방열 접합박막(340)은 열원으로부터 열을 일차적으로 방출함과 동시에 열적기재에 전달하는 역할을 한다. 특히, 상기 제2 열확산 방열 접합박막(340)은 열확산 시트의 사용 목적에 따라 제2 수평 열확산 접합박막, 제2 수직 열확산 접합박막 또는 제2 수평-수직 열확산 접합박막이 선택적으로 적용될 수 있다. 상기 제2 수평 열확산 접합박막, 제2 수직 열확산 접합박막 또는 제2 수평-수직 열확산 접합박막은 제1 열확산 방열 접합박막(320)에 개시된 제1 수평 열확산 접합박막, 제1 수직 열확산 접합박막 또는 제1 수평-수직 열확산 접합박막과 동일한 조성 또는 동일한 방법으로 형성되기에 이에 대한 구체적인 설명은 생한다.
상술한 구조를 갖는 복합의 방열시트는 본 발명의 초박막 방열필름의 적용 외에 열확산 방열 접합박막으로 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 또는 수평-수직 열확산 박막이 적용되는 여부에 따라 우수한 열확산, 열전도, 이방성방열 특성을 가질 수 있다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합의 열확산 시트를 나타내는 단면도이다.
도 4을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합의 열확산 시트(480)는 제1 초박막 방열필름(410), 제1 열확산 방열 접합박막(420), 열확산 박막(430) 및 제2 열확산 방열 접합박막(440), 제2 초박막 방열필름(450) 및 제3 열확산 방열 접합박막(460)을 포함한다.
상술한 구조를 갖는 복합의 열확산 시트(480)에서 제1 초박막 방열필름(410), 제1 열확산 방열 접합박막(420) 및 제2 열확산 방열 접합박막(440)은 상기 도 3에 도시된 열확산 시트(380)에 개시된 초박막 방열필름(310), 제1 열확산 방열 접합박막(320) 및 제2 열확산 방열 접합박막(340)과 서로 대응되기에 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 열확산 박막(430)은 열확산 시트의 열절기재로 도 3에 언급된 금속 박막 외에도 흑연박막이 추가적으로 적용될 수 있다.
상기 제2 초박막 방열필름(450)은 제2 열확산 방열 접합박막(440)과 제3 열확산 방열 접합박막(460) 사이에 구비되며 열확산 시트에서 열원으로부터 열적기재로 전달된 열이 재차 열원으로 절단되는 것을 차단하여 방열 성능을 극대화 하기위해 적용된다. 상기 제2 초박막 방열필름(450)은 도 2에 개시된 초박막 방열필름이 사용될 수 있기에 제2 초박막 방열필름에 대한 구체적인 설명 은 생략한다.
제3 열확산 방열 접합박막(460)은 제2 초박막 방열필름(450)아래에 위치하며 열확산 시트에서 열원으로부터 열적기재로의 열의 전달을 위해 적용되며 제3 열확산 방열 점착박막 또는 제3 열확산 방열 접착박막으로 사용될 수 있다.
제3 열확산 방열 접합박막(460)은 열확산 시트의 사용 목적에 따라 제3 수평 열확산 접합박막, 제3 수직 열확산 접합박막 또는 제3 수평-수직 열확산 접합박막이 선택적으로 적용될 수 있다. 상기 제3 수평 열확산 접합박막, 제3 수직 열확산 접합박막 또는 제3 수평-수직 열확산 접합박막은 도 3의 제1 열확산 방열 접합박막(320)에 개시된 제1 수평 열확산 접합박막, 제1 수직 열확산 접합박막 또는 제1 수평-수직 열확산 접합박막과 동일한 조성 또는 동일한 방법으로 형성되기에 이에 대한 구체적인 설명은 생한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 복합의 열확산 시트는 합성 그라파이트와 동일수준의 열확산성의 효과를 얻을 수 있는 동시에 향후 보급형 스마트 전자기기의 원가를 낮추는 측면에서 매우 적합하다. 또한, 기존의 합성 그라파이트를 열확산 박막으로 사용할 경우 보다 향상된 열적 성능을 갖는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시하였으나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
절연필름(4.5㎛), 나노 분산된 카본 슬러리를 그라비아 코팅하여 형성된 방열박막(1㎛) 및 나노분산 카본 및 흑연 필러를 포함하는 제1 열확산 접합박막(4.5㎛)이 적층된 단면의 열확산 방열 필름(10㎛)을 제조하였다. 상기 열확산 접합박막을 제조하기 위해서는 먼저 열확산성이 뛰어난 고순도의 카본 30중량%와 분산제를 포함하는 용제를 바스켓 밀(mill)에서 고속분산시켜 제1 열확산방열 슬러리를 제조한다. 이후, 열확산성이 뛰어난 Graphite 5㎛ powder 30중량%와 분산제를 포함하는 용제를 바스켓 밀(mill)에서 고속분산시켜 제2 열확산방열 슬러리를 제조한다. 이어서, 아크릴 점착수지 100 중량%에 대하여 제1 및 제2 열확산방열 슬러리 혼합물을 15 내지 20중량%의 범위 내에서 혼합 교반(1600 RPM)하여 열확산 점착제를 제조한 후 이를 상기 방열박막 상에서 60℃의 온도조건에서 라미네이팅(laminating)시킴으로서 열확산 접합박막을 형성하였다.
<실시예 2>
제2 열확산 접합박막, 절연필름(4.5㎛), 나노 분산된 카본 슬러리를 그라비아 코팅하여 형성된 방열박막(1㎛) 및 나노분산 카본 및 흑연 필러를 포함하는 제1 열확산 접합박막(4.5㎛)이 적층된 구조를 갖는 양면의 열확산 방열 필름을 제조하였다. 상기 제1 및 제2 열확산 접합박막은 실시예 1의 제1 열확산 접합박막과 동일한 방법에 의해 형성된다.
<실시예 3>
실시예 1의 단면 열확산 방열 필름을 구리 박막(35㎛)의 제1면에 라미네이팅한 후 구리 박막(35㎛)의 제2면에 상기 열확산 점착제 10㎛를 코팅하여 열확산 시트를 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 단면 열확산 방열 필름을 구리 박막(35㎛)의 제1면에 라미네이팅한 후 구리 박막(35㎛)의 제2면에 열확산 점착제를 이용하여 실시예 2의 양면의 열확산 방열 필름을 합지하여 열확산 시트를 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 1의 단면 열확산 방열 필름을 synthetic graphite 박막(4.5㎛)의 제1면에 라미네이팅한 후 알루미늄 박막의 제2면에 열확산 점착제를 이용하여 실시예 2의 양면의 열확산 방열 필름을 합지하여 열확산 시트를 제조하였다.
<실시예 6>
실시예 1의 단면 열확산 방열 필름을 알루미늄 박막(4.5㎛)의 제1면에 라미네이팅한 후 알루미늄 박막의 제2면에 열확산 점착제를 이용하여 실시예 2의 양면의 열확산 방열 필름을 합지하여 확산 시트를 제조하였다.
<시험예 1>
실시에 3 내지 6의 방열시트와 일본 합성 그라파이트 시트(47㎛, 1500 W/mk)의 방열성을 아래 표 1의 방법으로 평가하였다. 그 평가 결과는 표 2에 도시되어 있다.
Figure 112014059469833-pat00001
그라파이트 시트(일본) 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
히터온도(℃) 99.07 99.38 99.16 99.11 98.25
분산온도(℃) 83.32 83.68 83.23 82.10 82.7
쿨링 온도(℃) 15.75 15.7 15.93 17.1 15.55
표 2에 나타난 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 방열 필름을 경제성 높은 열적기재(구리박막, 알루미늄 박막)에 적용하여 실시예 3 내지 6의 열확산 시트를 제조하였을 경우 기존의 제조비용이 높은 합성 그라파이트 방열시트와 동일수준의 우수한 열 확산성을 갖는 것이 확인되었다.

Claims (16)

  1. 초박막 방열필름;
    상기 초박막 방열필름과 면접하는 제1 열확산 방열 접합박막;
    상기 제1 열확산 방열 접합박막과 면접하는 열확산 박막; 및
    상기 열확산 박막과 면접하는 제2 열확산 방열 접합박막을 포함하되,
    상기 초박막 방열필름은 절연박막; 상기 절연박막의 제1면의 표면에 알루미늄 또는 구리를 진공 증착하여 형성되거나, 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 필러를 포함하는 슬러리를 상기 절연박막의 표면에 그라비아 인쇄하여 형성되는 열확산 방열박막; 및 상기 열확산 방열박막과 면접하는 제1 열확산 접합박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 열확산 접합박막은 열확산 점착박막 또는 열확산 접착박막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 열확산 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 수평 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP(Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포함하고, 상기 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하고, 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP(Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 열확산 접합박막을 더 포함하는 복합의 열확산 시트.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제2 열확산 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막인 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제1 열확산 방열 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막이고, 상기 제2 열확산 방열 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막인 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 수평 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러를 포함하고, 상기 수직 열확산 접합박막은 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하고, 상기 수평-수직 열확산 접합박막은 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 제1 필러와 알루미나, 수산화알미늄, 알루미늄나이트라이드 및 보론나이트라이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제2 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 초박막 방열필름은 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 열확산 접합박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  14. 제1 초박막 방열필름;
    상기 제1 초박막 방열필름과 면접하는 제1 열확산 방열 접합박막;
    상기 제1 열확산 방열 접합박막과 면접하는 열확산 박막;
    상기 열확산 박막과 면접하는 제2 열확산 방열 접합박막;
    상기 제2 열확산 방열 접합박막과 면접하는 제2 초박막 방열필름; 및
    상기 제2 초박막 방열필름과 면접하는 제3 열확산 방열 접합박막을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 초박막 방열필름은 절연박막; 상기 절연박막의 제1면의 표면에 알루미늄 또는 구리를 진공 증착하여 형성되거나, 탄소나노튜브, GNP( Graphite nano plate), 나노 분산된 카본, 나노 분산된 흑연 중에서 선택된 적어도 하나의 필러를 포함하는 슬러리를 상기 절연박막의 표면에 그라비아 인쇄하여 형성된는 열확산 방열박막; 및 상기 열확산 방열박막과 면접하는 제1 열확산 접합박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제1 열확산 방열 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막이고, 상기 제2 열확산 방열 접합박막은 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막이고, 상기 제3 열확산 방열 접합박막은 상기 수평 열확산 접합박막, 수직 열확산 접합박막 및 수평-수직 열확산 접합박막 중에서 선택된 어느 하나의 접합박막인 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 열확산 박막은 구리 박막, 알루미늄 박막 또는 흑연박막 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 제1 및 제2 초박막 방열필름은 상기 절연박막의 제2면과 면접하는 제2 열확산 접합박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트. 것을 특징으로 하는 복합의 열확산 시트.
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