KR102150440B1 - Heat discharging sheet and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR102150440B1 KR1020130075729A KR20130075729A KR102150440B1 KR 102150440 B1 KR102150440 B1 KR 102150440B1 KR 1020130075729 A KR1020130075729 A KR 1020130075729A KR 20130075729 A KR20130075729 A KR 20130075729A KR 102150440 B1 KR102150440 B1 KR 102150440B1
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    • H05K7/20472—Sheet interfaces

Abstract

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀 또는 금속 입자를 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 금속 입자를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a heat radiation sheet, and in particular, to a heat radiation sheet using graphene or metal particles and a method of manufacturing the same. The present invention, in the heat dissipation sheet, having a first surface and a second surface, the heat dissipation layer including graphene and metal particles; An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer.

Description

방열 시트 및 그 제조 방법 {Heat discharging sheet and method for manufacturing the same}Heat discharging sheet and method for manufacturing the same}

본 발명은 방열 시트에 관한 것으로 특히, 그래핀을 이용한 방열 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat radiation sheet, in particular, to a heat radiation sheet using graphene and a method of manufacturing the same.

탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.Materials composed of carbon atoms include fullerene, carbon nanotubes, graphene, and graphite. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are formed in a single layer on a two-dimensional plane.

특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical, and chemical properties, but also as an excellent conductive material, it can move electrons much faster than silicon and allow a much larger current to flow than copper. As the method of separating was discovered, it was proved through experiments, and many studies are being conducted to date.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area, has electrical, mechanical, and chemical stability, as well as excellent conductivity properties, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.

또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since the electrical properties of graphene can generally change according to the crystal orientation of graphene of a given thickness, a user can express electrical properties in a selected direction, and accordingly, a device can be easily designed. Therefore, graphene can be effectively used in carbon-based electric or electromagnetic devices.

이와 같이, 그래핀은 열전도 특성이 우수하므로 열을 방출하는 방열 재료에 응용될 수 있다.As described above, since graphene has excellent heat conduction properties, it can be applied to a heat dissipating material that emits heat.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달하여 방출할 수 있는 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a heat dissipating sheet capable of effectively transferring and discharging heat generated from a heat source, and a method of manufacturing the same.

또한, 수직 방향의 열전도율을 향상시킬 수 있는 방열 시트 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, to provide a heat dissipation sheet capable of improving the thermal conductivity in the vertical direction and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 방열 시트에 있어서, 제1면 및 제2면을 가지고, 그래핀 및 금속 입자를 포함하는 방열층; 상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및 상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성될 수 있다.As a first point of view for achieving the above technical problem, in the heat dissipation sheet, the heat dissipation layer having a first surface and a second surface, including graphene and metal particles; An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer.

여기서, 방열층은, 그래핀의 적층 구조 사이에 금속 입자가 분포할 수 있다.Here, in the heat dissipation layer, metal particles may be distributed between the stacked structures of graphene.

이때, 금속 입자의 함량은 0.5 내지 50 wt%이고, 그래핀의 함량은 50 내지 99.5% wt%일 수 있다.In this case, the content of the metal particles may be 0.5 to 50 wt%, and the content of graphene may be 50 to 99.5% wt%.

한편, 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함할 수 있다.On the other hand, at least one of the adhesive layer and the protective layer may include a heat conductive material.

이러한 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Such a thermally conductive material may include at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite.

여기서, 금속 입자는, 방열 시트의 수직 방향의 열 전도도를 향상시키기 위함일 수 있다.Here, the metal particles may be for improving the thermal conductivity of the heat dissipation sheet in the vertical direction.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 방열 시트의 제조 방법에 있어서, 금속 입자 및 그래핀 재료를 준비하는 단계; 상기 금속 입자 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.As a second point of view for achieving the above technical problem, in a method of manufacturing a heat dissipation sheet, preparing metal particles and a graphene material; Dispersing the metal particles and the graphene material in a solution to prepare a dispersion solution; And rolling the dispersion solution after drying.

여기서, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 분산 용액을 여과하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of rolling after drying the dispersion solution may include filtering the dispersion solution using a sieve.

한편, 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계; 코팅을 건조시키는 단계; 및 상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the step of rolling after drying the dispersion solution, coating the dispersion solution on a substrate; Drying the coating; And it may include the step of rolling the coating together with the substrate.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

먼저, 본 발명의 방열 시트는 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.First, the heat dissipation sheet of the present invention is attached to a heat source so that heat generated from the heat source can be efficiently discharged.

구체적으로, 방열 시트에 포함된 방열층은 점착층에 의하여 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층은 열원에 부착되어 열원에서 발생하는 열이 방열층으로 전달되도록 할 수 있다.Specifically, the heat dissipation layer included in the heat dissipation sheet is attached to a heat source by an adhesive layer to release heat generated from the heat source, and at this time, the adhesive layer is attached to the heat source so that heat generated from the heat source is transferred to the heat dissipation layer. I can.

방열층은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipation layer can dissipate heat particularly in the lateral direction, and thus more effectively dissipate heat generated from the heat source.

방열층에 포함되는 그래핀은 수평 방향으로의 열전도가 우수하고, 그래핀 사이에 위치하는 금속 입자는 그래핀의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이룰 수 있다.The graphene included in the heat dissipation layer has excellent heat conduction in the horizontal direction, and metal particles positioned between the graphenes may be connected so as to conduct heat conduction through each layer of graphene to form a structure.

따라서, 수평 방향 및 수직 방향으로의 열전도도가 크게 향상될 수 있다.Accordingly, thermal conductivity in the horizontal direction and the vertical direction can be greatly improved.

도 1은 그래핀을 이용한 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 그래핀을 이용한 방열 시트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 방열 시트를 응용하는 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5 내지 도 8은 방열 시트의 방열층을 제작하는 과정을 나타내는 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a heat radiation sheet using graphene.
2 is a cross-sectional view showing another example of a heat dissipation sheet using graphene.
3 is a schematic diagram showing a state in which heat is released by attaching a heat radiation sheet to a heat source.
4 is a schematic diagram showing an example in which a heat radiation sheet is applied.
5 to 8 are schematic diagrams showing a process of manufacturing a heat radiation layer of a heat radiation sheet.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention encompasses all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on another element or there may be intermediate elements between them. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
Although terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

도 1은 방열 시트의 일례를 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat radiation sheet.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 방열 시트(100)는, 제1면(13) 및 제 2면(14)을 가지는 방열층(10)이 구비된다. As shown in FIG. 1, the heat radiation sheet 100 is provided with a heat radiation layer 10 having a first surface 13 and a second surface 14.

이러한 방열층(10)은 그래핀(11)과 금속 입자(12)를 포함하여 이루어질 수 있다. The heat dissipation layer 10 may include graphene 11 and metal particles 12.

그래핀(11)은 2차원 층상 구조를 이루는데, 금속 입자(12)는 이러한 층상 구조를 이루는 그래핀(11)의 사이 사이에 분포하여 그래핀(11) 각 층을 통한 열 전도를 매개할 수 있다.The graphene 11 forms a two-dimensional layered structure, and the metal particles 12 are distributed between the graphenes 11 forming this layered structure to mediate heat conduction through each layer of the graphene 11. I can.

따라서, 그래핀(11)의 적층 구조 사이에 금속 입자(12)가 분포할 수 있다.Accordingly, metal particles 12 may be distributed between the stacked structures of graphene 11.

이때, 방열층(10)은 열전도의 특성을 주로 가지므로 열전도도가 우수한 그래핀(11)이 주재료로 이용될 수 있다. At this time, since the heat dissipation layer 10 mainly has a characteristic of thermal conductivity, graphene 11 having excellent thermal conductivity may be used as a main material.

그래핀(11)은 열전도도가 매우 우수하나, 위에서 언급한 바와 같이, 그래핀은 층상의 이방성 배열을 가지게 되어 수평 방향으로의 열전도도는 우수하나, 수직방향으로는 낮은 열전도도를 가질 수 있다.Graphene 11 has very good thermal conductivity, but as mentioned above, graphene has a layered anisotropic arrangement and thus has excellent thermal conductivity in the horizontal direction, but may have low thermal conductivity in the vertical direction. .

그러나, 이러한 그래핀(11)의 적층 구조 사이에 등방성의 열전도도를 가지는 금속 입자(12)가 분포하여 수직 방향의 열전도도를 향상시킬 수 있다.However, metal particles 12 having an isotropic thermal conductivity are distributed between the stacked structures of the graphene 11, so that the thermal conductivity in the vertical direction may be improved.

이러한 특성을 위하여, 금속 입자(12)의 함량은 0.5 내지 50 wt%이고, 그래핀(11)의 함량은 50 내지 99.5 wt%일 수 있다. For this characteristic, the content of the metal particles 12 may be 0.5 to 50 wt%, and the content of graphene 11 may be 50 to 99.5 wt%.

방열층(10)의 두께는 5 내지 100 ㎛일 수 있으며, 이러한 두께를 이루도록 그래핀(11)을 적층하고, 이 그래핀(11)에 금속 입자(12)가 분포되도록 구성할 수 있다.The heat dissipation layer 10 may have a thickness of 5 to 100 μm, and graphene 11 may be stacked to achieve such a thickness, and metal particles 12 may be distributed in the graphene 11.

한편, 방열층(10)의 제1면(13)에는, 열원(200; 도 3 참고)에 부착되는 점착층(20)이 위치할 수 있다.Meanwhile, on the first surface 13 of the heat dissipation layer 10, an adhesive layer 20 attached to the heat source 200 (see FIG. 3) may be positioned.

이와 같은 점착층(20)은, 열원과의 부착 특성뿐 아니라 열원과의 간격을 최소화하면서 열원에서 발생하는 열을 방열층(10)으로 효과적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. Such an adhesive layer 20 may play a role of effectively transferring heat generated from the heat source to the heat dissipating layer 10 while minimizing the distance between the heat source and the heat source as well as adhesion properties to the heat source.

이러한 점착층(20)의 모체는 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The parent body of the adhesive layer 20 may mainly use a polymer-based material, but is not limited thereto.

점착층(20)의 모체로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used as the matrix of the adhesive layer 20, various polymer resins such as polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, and polymer resin may be used.

여기서, 점착층(20)은 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다. Here, the adhesive layer 20 may have a thickness ranging from several tens of nm to several hundreds of µm, and may have a thickness of 5 to 100 µm for effective heat emission and adhesion with a heat source.

보다 상세하게는, 점착층(20)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.More specifically, when the adhesive layer 20 has a thickness of 5 to 20 µm, an optimum effect can be exhibited.

또한, 방열층(10)의 제2면(14)에는 이 방열층(10)을 보호하기 위한 보호층(30)이 위치할 수 있다.In addition, a protective layer 30 for protecting the heat radiation layer 10 may be positioned on the second surface 14 of the heat radiation layer 10.

이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 이루는 물질의 탈락을 방지하기 위하여 방열층(10) 상에 코팅하여 구성될 수 있다. The protective layer 30 may be formed by coating on the heat radiation layer 10 in order to prevent the material forming the heat radiation layer 10 from falling off.

그러나, 이러한 탈락 방지 특성 이외에도 방사 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 절연 특성을 향상시킬 수 있다.However, in addition to such drop-out prevention properties, it is possible to improve radiation properties. In addition, in some cases, insulating properties can be improved.

즉, 이러한 보호층(30)은 방열층(10)을 통하여 전달된 열이 외부로 효과적으로 방사될 수 있는 특성을 가질 수 있다.That is, the protective layer 30 may have a characteristic that heat transferred through the heat dissipation layer 10 can be effectively radiated to the outside.

이러한 보호층(30)은 주로 고분자 계열의 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The protective layer 30 may mainly use a polymer-based material, but is not limited thereto.

보호층(30)으로 고분자 물질을 이용하는 경우에는 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지, PET, PT 등의 각종 고분자 수지가 이용될 수 있다.When a polymer material is used as the protective layer 30, various polymer resins such as polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, polymer resin, PET, PT, etc. may be used.

이와 같은, 보호층(30)은 방열층(10)의 보호성 및 외부로 열의 방사를 고려하여, 두께가 수십 nm에서 수백 ㎛의 범위를 가질 수 있으며, 효과적인 열의 방출 및 열원과의 접착을 위하여 두께가 5 내지 100 ㎛일 수 있다. As such, the protective layer 30 may have a thickness ranging from several tens of nm to several hundred µm in consideration of the protection of the heat dissipation layer 10 and the radiation of heat to the outside, and for effective heat emission and adhesion with a heat source The thickness may be 5 to 100 μm.

보다 상세하게는, 보호층(30)이 5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 때, 최적의 효과를 발휘할 수 있다.In more detail, when the protective layer 30 has a thickness of 5 to 20 μm, an optimum effect can be exhibited.

한편, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 열전도의 향상을 위하여, 점착층(20) 및 보호층(30) 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료(21, 31)가 포함될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, in order to improve thermal conduction, at least one of the adhesive layer 20 and the protective layer 30 may include thermally conductive materials 21 and 31.

점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 열원에서 발생되는 열이 점착층(20)을 통하여 더 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.When the heat conductive material 21 is included in the adhesive layer 20, heat generated from the heat source may be more effectively transferred to the heat dissipation layer 10 through the adhesive layer 20.

이러한 열전도 재료(21)는 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The thermally conductive material 21 may include at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite.

보다 상세하게, 이러한 열전도 재료(21)는, 그래핀 외에, Cu 및 Al과 같은 금속, BN, AiN, Al2O3 및 MgO와 같은 무기물, 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있으며, 그 외에도 탄소 나노 튜브(carbon nano tube; CNT)를 포함할 수 있다.In more detail, the thermally conductive material 21 may include, in addition to graphene, metals such as Cu and Al, inorganic substances such as BN, AiN, Al 2 O 3 and MgO, graphite, and in addition to carbon It may include a carbon nano tube (CNT).

이와 같이, 점착층(20)에 열전도 재료(21)가 포함되는 경우에, 이러한 열전도 재료(21)는, 점착층(20)을 이루는 고분자 재료에 중량비 10 내지 90 wt%로 혼합되어 구성될 수 있다.As described above, when the adhesive layer 20 includes the thermally conductive material 21, the thermally conductive material 21 may be formed by mixing with a polymer material forming the adhesive layer 20 in a weight ratio of 10 to 90 wt%. have.

또한, 보호층(30)에도 열전도 재료(31)가 포함될 수 있으며, 이러한 열전도 재료(31)는 보호층(30)을 통한 열의 전도성을 더 향상시킬 수 있다.In addition, the thermally conductive material 31 may be included in the protective layer 30, and the thermally conductive material 31 may further improve thermal conductivity through the protective layer 30.

따라서, 이러한 보호층(30)에 포함된 열전도 재료(31)는 보호층(20)을 통하여 열이 더욱 효과적으로 방출되거나 외부와 열교환이 일어날 수 있도록 할 수 있다.Accordingly, the heat conductive material 31 included in the protective layer 30 may allow heat to be more effectively discharged through the protective layer 20 or heat exchange with the outside.

이러한 열전도 재료(31)는 점착층(20)에 포함되는 열전도 재료(21)와 동일한 사항이 적용될 수 있다.The heat conductive material 31 may have the same matters as the heat conductive material 21 included in the adhesive layer 20.

도 3은 방열 시트가 열원에 부착되어 열이 방출되는 상태를 개략적으로 나타내고 있다.3 schematically shows a state in which a heat dissipation sheet is attached to a heat source and heat is released.

위에서 언급한 바와 같이, 방열 시트(100)는 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출될 수 있도록 한다.As mentioned above, the heat dissipation sheet 100 is attached to the heat source 200 so that heat generated from the heat source 200 can be efficiently discharged.

그래핀(11)과 금속 입자(12)를 포함하는 방열층(10)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열을 방출하도록 하며, 이때, 점착층(20)은 열원(200)에 부착되어 열원(200)에서 발생하는 열이 방열층(10)으로 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.The heat dissipation layer 10 including the graphene 11 and the metal particles 12 is attached to the heat source 200 to release heat generated from the heat source 200, and at this time, the adhesive layer 20 is a heat source ( It is attached to 200 so that heat generated from the heat source 200 is effectively transferred to the heat dissipating layer 10.

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀(11)은 탄소 원자들이 육각 구조의 단일 층으로 이루어진 물질로서, 평면 쪽에는 파이 전자가 풍부하여 열전도도와 전기 전도도가 매우 우수한 물질이다.As mentioned above, graphene 11 is a material composed of a single layer of a hexagonal structure of carbon atoms, and is a material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity due to the abundance of pi electrons on the plane side.

이와 같은 그래핀(11)은 열전도도가 3000 내지 5000 W/mK 정도로 매우 높으므로, 방열층(10)을 통하여 열원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 특히 측 방향으로 방출될 수 있도록 할 수 있다.Since the graphene 11 has a very high thermal conductivity of about 3000 to 5000 W/mK, the heat transferred from the heat source through the heat dissipation layer 10 can be effectively discharged, and in particular, it can be released in the lateral direction. I can.

그래핀(11)은 산화 그래핀으로부터 얻어지는 분말을 적층 및 압축하여 제조하므로 이방성 배열을 갖게 되어 수평 방향으로의 열전도도는 300 내지 1000 W/mK로서 매우 우수하지만 수직 방향으로는 상대적으로 낮은 열전도도(2 내지 5 W/mk)를 나타낼 수 있다.Graphene 11 is produced by stacking and compressing powder obtained from graphene oxide, so it has an anisotropic arrangement, and the thermal conductivity in the horizontal direction is 300 to 1000 W/mK, which is very excellent, but relatively low thermal conductivity in the vertical direction. (2 to 5 W/mk).

이때, 그래핀(11) 사이에 위치하는 금속 입자(12)는 그래핀(11)의 각 층을 통하여 열전도가 이루어지도록 연결하여 구조를 이룰 수 있으며, 따라서, 수직 방향으로의 열전도도가 크게 향상될 수 있다.At this time, the metal particles 12 positioned between the graphenes 11 can be connected to achieve heat conduction through each layer of the graphene 11 to form a structure, and thus, the thermal conductivity in the vertical direction is greatly improved. Can be.

이와 같은 금속 입자(12)와 그래핀(11)의 연결 구조에 의하여 수직 방향의 열전도도는 수 내지 수백 W/mK 정도 향상될 수 있다.Due to the connection structure of the metal particles 12 and the graphene 11, the thermal conductivity in the vertical direction may be improved by several to several hundreds W/mK.

이러한 금속 입자(12)로는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 금(Au) 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), and the like may be used as the metal particles 12, but are not limited thereto.

이와 같은 금속 입자(12)는 해당 금속을 분쇄 과정 등을 통하여 크기가 수십 나노미터(nm) 내지 수백 마이크로미터(㎛)를 이루도록 할 수 있다.The metal particles 12 may have a size of several tens of nanometers (nm) to several hundreds of micrometers (µm) through a pulverizing process or the like of the corresponding metal.

이때, 이러한 금속 입자(12)의 형상은 구형, 판상형 및 무정형 등의 형상을 모두 포함할 수 있다.At this time, the shape of the metal particles 12 may include all shapes such as a spherical shape, a plate shape, and an amorphous shape.

한편, 위에서 언급한 바와 같이, 점착층(20)에 열전달 재료(21)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(21)의 열전도성이 우수하므로 열원(200)에서 발생하는 열이 더욱 효과적으로 방열층(10)으로 전달될 수 있다.On the other hand, as mentioned above, when the heat transfer material 21 is included in the adhesive layer 20, since the heat transfer material 21 has excellent thermal conductivity, the heat generated from the heat source 200 is more effectively used in the heat dissipation layer ( 10) can be delivered.

방열층(10)은 열을 특히 측 방향으로 방출할 수 있어서 열원(200)에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.The heat dissipation layer 10 can emit heat in particular in the lateral direction, so that heat generated from the heat source 200 can be more effectively released.

이때, 보호층(30)까지 전달된 열은 이 보호층(30)을 통하여 외부로 방출될 수 있다. At this time, heat transferred to the protective layer 30 may be discharged to the outside through the protective layer 30.

또한, 보호층(30)에 열전달 재료(31)가 포함되는 경우에는 이러한 열전달 재료(31)의 열전도성이 우수하므로 이 보호층(30)을 통하여 효과적으로 방출될 수 있는 것이다.In addition, when the heat transfer material 31 is included in the protective layer 30, since the heat transfer material 31 has excellent thermal conductivity, it can be effectively discharged through the protective layer 30.

또한, 외기로부터 이 보호층(30)을 통한 열 교환 작용도 함께 일어날 수 있다.In addition, heat exchange through the protective layer 30 from outside air may also occur.

통상, 점착층(20)과 보호층(30)에는 열전도도 향상을 위하여 산화물 필러가 포함되었으나, 이러한 산화물 필러는 무게가 무겁고 열전도도가 낮아, 열전도도를 일정 정도로 향상시키기 위해서는 고함량을 첨가하여야 하므로 수 내지 수십 ㎛ 정도의 두께를 가지는 제품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.Typically, an oxide filler is included in the adhesive layer 20 and the protective layer 30 to improve thermal conductivity, but these oxide fillers are heavy in weight and have low thermal conductivity, so a high content must be added to improve thermal conductivity to a certain extent. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply to products having a thickness of several to tens of µm.

그러나 위에서 설명한 열전달 재료(21, 31)를 포함하는 점착층(20) 또는 보호층(30)은 이러한 문제점 없이 더욱 효과적으로 열을 전달하거나 방사할 수 있는 것이다.However, the adhesive layer 20 or the protective layer 30 including the heat transfer materials 21 and 31 described above can more effectively transfer or radiate heat without such a problem.

도 4에서는 방열 시트를 응용하는 일례로서, 평판 디스플레이를 이용하는 티브이(TV)와 같은 응용 제품에 방열 시트(100)가 이용되는 예를 나타내고 있다.In FIG. 4, as an example of applying the heat dissipation sheet, an example in which the heat dissipation sheet 100 is used in an application product such as a TV using a flat panel display is shown.

도 4에서는, 열원으로서의 구동부(200)에 방열 시트(100)가 부착되고, 방열 시트(100) 상에는 디스플레이 패널(300)이 위치하는 상태를 나타내고 있다.In FIG. 4, the heat dissipation sheet 100 is attached to the driving unit 200 as a heat source, and the display panel 300 is positioned on the heat dissipation sheet 100.

구동부(200)에는 보통 알루미늄(SUS) 프레임과 같은 금속 프레임이 구비되는데, 방열 시트(100)는 이러한 금속 프레임에 부착될 수 있다.The driving unit 200 is usually provided with a metal frame such as an aluminum (SUS) frame, and the heat dissipation sheet 100 may be attached to this metal frame.

이러한 금속 프레임은 구동부(200)에서 발생하는 열이 수평 방향으로는 잘 퍼지지 않고 진행방향으로 열을 전달하는 특성이 있다. 따라서, 구동부(200)로부터 전달되는 열은 방열 시트(100)를 통하여 수평 방향으로 퍼지게 되어 방출될 수 있다.Such a metal frame has a characteristic that heat generated by the driving unit 200 does not spread well in the horizontal direction and transfers heat in the traveling direction. Accordingly, heat transferred from the driving unit 200 may be dissipated by being spread in a horizontal direction through the heat dissipation sheet 100.

도 4와 같은 구성에서는, 방열 시트(100)에서 디스플레이 패널(300) 측으로 열이 방출되지 않고 측 방향으로 방출될 수 있는 것이다.In the configuration as shown in FIG. 4, heat may not be radiated from the heat dissipation sheet 100 toward the display panel 300 but may be radiated in a lateral direction.

이때, 디스플레이 패널(300)에서 방출되는 열도 방열 시트(100)을 통하여 방출될 수도 있음은 물론이다.At this time, it goes without saying that heat emitted from the display panel 300 may also be radiated through the heat dissipation sheet 100.

한편, 그 외에도 태양 전지 및 발광 다이오드 조명과 같은 열이 발생될 수 있는 곳이라면 어느 곳에라도 방열 시트(100)가 부착되어 이용될 수 있다.Meanwhile, in addition to that, the heat dissipation sheet 100 may be attached and used anywhere heat may be generated, such as solar cells and light emitting diode lighting.

일례로, 태양 전지의 수광부의 반대측의 하부 완충부재에 방열 시트(100)가 부착되어 이용될 수 있고, 발광 다이오드 조명의 히트 싱크 측에 방열 시트(100)가 부착되어 사용될 수 있는 것이다.As an example, the heat dissipation sheet 100 may be attached to the lower buffer member on the opposite side of the light receiving unit of the solar cell and used, and the heat dissipation sheet 100 may be attached to the heat sink side of the light emitting diode lighting.

이와 같이, 그래핀(11) 및 금속 입자(12)를 포함하는 방열 시트(100)의 방열층(10)은 금속 입자(12) 및 그래핀 재료의 분산 용액을 이용하여 제작할 수 있다.In this way, the heat dissipation layer 10 of the heat dissipation sheet 100 including the graphene 11 and the metal particles 12 may be manufactured using the metal particles 12 and a dispersion solution of the graphene material.

이하, 도 5 내지 도 8을 참고하여 방열 시트(100)의 방열층(10)의 제조 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the heat radiation layer 10 of the heat radiation sheet 100 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8.

먼저, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 금속 입자(12)를 준비하여 이를 용기(40)에 담긴 용액에 분산시켜 분산 용액(50)을 제조한다.First, as shown in FIG. 5, a graphene material 11a and metal particles 12 are prepared and dispersed in a solution contained in a container 40 to prepare a dispersion solution 50.

위에서 언급한 바와 같이, 그래핀 재료(11a)는 산화 그래핀을 환원하여 제작할 수 있다.As mentioned above, the graphene material 11a can be produced by reducing graphene oxide.

산화 그래핀은 탄소 입자가 산에 의하여 산화된 상태를 말한다. 산화 그래핀은 보통 흑연을 황산과 같은 강산에 의하여 산화시킴으로써 제조할 수 있다. 경우에 따라 황산에 과산화수소수가 섞인 물질이 산화에 이용될 수 있다.Graphene oxide refers to a state in which carbon particles are oxidized by an acid. Graphene oxide can usually be prepared by oxidizing graphite with a strong acid such as sulfuric acid. In some cases, a substance in which sulfuric acid and hydrogen peroxide water are mixed may be used for oxidation.

흑연은 판상 구조를 가지며, 이러한 흑연에 강산을 가하면 산화되는데, 이러한 흑연을 화학적으로 작은 입자 상태로 제조된 상태가 산화 그래핀(Graphene oxide)이다.Graphite has a plate-like structure, and is oxidized when a strong acid is added to such graphite, and graphene oxide is a state in which such graphite is chemically manufactured in a small particle state.

산화 그래핀은 전기가 통하지 않는 부도체 특성과 수십 W/mK의 열전도도를 가지므로, 열원에서 발생하는 열을 효과적으로 전달할 수 있다.Since graphene oxide has a nonconducting property and a thermal conductivity of several tens of W/mK, it can effectively transfer heat generated from a heat source.

상술한 바와 같이, 이와 같은 산화 그래핀은 환원 과정을 거쳐 그래핀 재료(11a)로 제작될 수 있다.As described above, the graphene oxide may be made of a graphene material 11a through a reduction process.

한편, 이러한 그래핀 재료(11a) 또는 금속 입자(12)를 점착층(20) 및 보호층(30)에 포함되는 열전달 재료(21, 31)로서 이용될 수도 있다.Meanwhile, the graphene material 11a or metal particles 12 may be used as heat transfer materials 21 and 31 included in the adhesive layer 20 and the protective layer 30.

다음에는, 위와 같은 과정으로 제작된 그래핀 재료(11a) 및 금속 입자(12)가 분산된 분산 용액(50)을 건조 후 압연하는 과정으로 방열층(10)을 제조할 수 있다.Next, the heat dissipation layer 10 may be manufactured by drying and rolling the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the metal particles 12 prepared by the above process are dispersed.

이러한 분산 용액(50)을 건조하여 막을 제작하는 과정은 아래와 같이, 크게 두 가지 방법으로 가능하다.The process of drying the dispersion solution 50 to prepare a film can be carried out in two ways, as follows.

먼저, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 이와 같이 제작된 그래핀 재료(11a) 및 금속 입자(12)가 분산된 분산 용액(50)을 기재(60)에 코팅하여 막(51)을 제작하는 과정을 수행한다.First, as shown in Figure 6, the process of producing a film 51 by coating the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the metal particles 12 prepared as described above are dispersed on the substrate 60 Perform.

다른 방법으로는, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 재료(11a) 및 금속 입자(12)가 분산된 분산 용액(50)을 채(70)를 이용하여 여과시킴으로써 막(51)을 제작할 수 있다.As another method, as shown in FIG. 7, the membrane 51 can be manufactured by filtering the dispersion solution 50 in which the graphene material 11a and the metal particles 12 are dispersed using a sieve 70. have.

이와 같이, 분산 용액(50)을 이용하여 막(51)을 제작한 이후에는, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 롤러를 이용하여 압연함으로써 방열층(10)을 제작할 수 있는 것이다.In this way, after the film 51 is produced using the dispersion solution 50, the heat dissipating layer 10 can be produced by rolling using a pair of rollers, as shown in FIG. 8.

이러한 압연 과정에서 그래핀 재료(11a) 및 금속 입자(12)는 서로 섞여서 그래핀(11)의 다층 구조 사이에 금속 입자(12)가 층 사이를 연결하여 분포하는 구조를 이루게 된다.In this rolling process, the graphene material 11a and the metal particles 12 are mixed with each other to form a structure in which the metal particles 12 connect and distribute between the multilayer structures of the graphene 11.

이와 같은 과정에서 제작된 방열층(10)의 제1면과 제2면에 각각 점착층(20)과 보호층(30)을 부착하거나 직접 형성하면 도 1에서 도시하는 바와 같은 방열 시트(100)를 제작할 수 있는 것이다.
When the adhesive layer 20 and the protective layer 30 are attached or directly formed on the first and second surfaces of the heat dissipation layer 10 produced in this process, the heat dissipation sheet 100 as shown in FIG. 1 Can be produced.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

10: 방열층 11: 그래핀
12: 금속 입자 13: 제1면
14: 제2면 20: 점착층
21: 열전달 재료 30: 보호층
31: 열전달 재료 100: 방열 시트
200: 열원, 구동부 300: 디스플레이 패널10: heat dissipation layer 11: graphene
12: metal particles 13: first side
14: second side 20: adhesive layer
21: heat transfer material 30: protective layer
31: heat transfer material 100: heat dissipation sheet
200: heat source, driving unit 300: display panel

Claims (9)

방열 시트에 있어서,
제1면 및 제2면을 가지고, 층상의 이방성 배열의 적층 구조를 가지는 그래핀 및 상기 그래핀의 적층 구조 사이에 등방성의 열전도도를 가지고 상기 그래핀의 적층 구조를 열적으로 연결하는 금속 입자를 포함하는 방열층;
상기 방열층의 제1면 상에 위치하는 점착층; 및
상기 방열층의 제2면 상에 위치하는 보호층을 포함하여 구성되고,
상기 방열층은 5 내지 100㎛의 두께를 이루도록 상기 다수의 적층된 그래핀을 포함하고, 상기 금속 입자는 상기 다수의 적층된 그래핀 사이에 분포되고, 상기 금속 입자의 적어도 일부는 상기 그래핀 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.In the heat dissipation sheet,
Graphene having a stacked structure of a layered anisotropic arrangement and a metal particle having an isotropic thermal conductivity between the stacked structure of the graphene and thermally connecting the stacked structure of the graphene A heat dissipation layer comprising;
An adhesive layer positioned on the first surface of the heat dissipation layer; And
And a protective layer positioned on the second surface of the heat dissipation layer,
The heat dissipation layer includes the plurality of stacked graphene to achieve a thickness of 5 to 100㎛, the metal particles are distributed between the plurality of stacked graphene, at least a part of the metal particles are inside the graphene Heat radiation sheet, characterized in that located on. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 금속 입자의 함량은 0.5 내지 50 wt%이고, 상기 그래핀의 함량은 50 내지 99.5% wt%인 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein the content of the metal particles is 0.5 to 50 wt%, and the content of graphene is 50 to 99.5% wt%. 제1항에 있어서, 상기 점착층 및 보호층 중 적어도 어느 하나에는 열전도 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein at least one of the adhesive layer and the protective layer contains a thermally conductive material. 제4항에 있어서, 상기 열전도 재료는, 그래핀, 무기물, 금속 및 그라파이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 4, wherein the thermally conductive material includes at least one of graphene, inorganic material, metal, and graphite. 제1항에 있어서, 상기 금속 입자는, 상기 방열 시트의 수직 방향의 열 전도도를 향상시키기 위한 것을 특징으로 하는 방열 시트.The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein the metal particles improve thermal conductivity of the heat dissipation sheet in a vertical direction. 방열 시트의 제조 방법에 있어서,
금속 입자 및 그래핀 재료를 준비하는 단계;
상기 금속 입자 및 그래핀 재료를 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계; 및
층상의 이방성 배열의 적층 구조를 가지는 상기 그래핀 재료의 적층 구조 사이에 등방성의 열전도도를 가지고 상기 그래핀 재료의 적층 구조를 열적으로 연결하는 금속 입자가 배치되도록 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계를 포함하여 구성되고,
방열층은 5 내지 100㎛의 두께를 이루도록 상기 다수의 적층된 그래핀을 포함하고, 상기 금속 입자는 상기 다수의 적층된 그래핀 사이에 분포되고, 상기 금속 입자의 적어도 일부는 상기 그래핀 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.In the manufacturing method of the heat radiation sheet,
Preparing metal particles and graphene material;
Dispersing the metal particles and graphene material in a solution to prepare a dispersion solution; And
Drying and rolling the dispersion solution so that metal particles having isotropic thermal conductivity and thermally connecting the stacked structure of the graphene material are disposed between the stacked structures of the graphene material having a layered anisotropic stacked structure It is composed including,
The heat dissipation layer includes the plurality of stacked graphene to achieve a thickness of 5 to 100 μm, and the metal particles are distributed between the plurality of stacked graphene, and at least a part of the metal particles are inside the graphene. Method for manufacturing a heat radiation sheet, characterized in that located. 제7항에 있어서, 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는, 체를 이용하여 상기 분산 용액을 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the drying and rolling of the dispersion solution comprises filtering the dispersion solution using a sieve. 제7항에 있어서, 상기 분산 용액을 건조 후 압연하는 단계는,
상기 분산 용액을 기재에 코팅하는 단계;
상기 코팅을 건조시키는 단계; 및
상기 코팅을 기재와 함께 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 시트의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein the step of rolling after drying the dispersion solution,
Coating the dispersion solution on a substrate;
Drying the coating; And
A method of manufacturing a heat dissipating sheet comprising the step of rolling the coating together with a substrate.
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