KR20210014901A - Metal-coated synthetic graphite power and Method for making the same - Google Patents

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KR20210014901A
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김선기
송인엽
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조인셋 주식회사
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Abstract

Disclosed is an artificial graphite powder having improved thermal conductivity in the thickness direction. The powder includes: an artificial graphite layer; and a metal layer formed on at least a lower surface of the artificial graphite layer. The powder is formed by cutting an artificial graphite sheet in which the metal layer is laminated by plating, and which corresponds to the artificial graphite layer.

Description

인조 그라파이트 분말 및 그 제조방법{Metal-coated synthetic graphite power and Method for making the same}Artificial graphite powder and its manufacturing method {Metal-coated synthetic graphite power and Method for making the same}

본 발명은 인조 그라파이트 분말에 관한 것으로, 특히 두께방향으로 열 전도율이 향상된 인조 그라파이트 분말에 관련한다.The present invention relates to artificial graphite powder, and in particular, to artificial graphite powder having improved thermal conductivity in the thickness direction.

그라파이트는 우수한 내열성, 내약품성, 우수한 열 전도성과 전기 전도성을 갖기 때문에 공업 재료로서 중요하고, 방열 재료, 내열 실링재, 개스킷, 발열체, X선 모노크로미터 등의 방사선 광학소자, 연료전지 세퍼레이터, 음향 진동판 등으로 사용되고 있다. Graphite is important as an industrial material because it has excellent heat resistance, chemical resistance, excellent thermal conductivity and electrical conductivity. Radiation optical devices such as heat dissipation materials, heat-resistant sealing materials, gaskets, heating elements, X-ray monochromators, fuel cell separators, acoustic vibration plates Etc.

특히, 그라파이트는 두께가 균일하게 압축된 시트 형상으로 제조되어 발열 소자가 내장된 전자기기 등에 적용될 경우 그라파이트 시트의 수평방향(면 방향)으로 열 전도율이 매우 우수하여 발열 소자에서 발생한 열을 면 방향으로 신속하게 전달하여 효과적으로 냉각할 수 있다.In particular, when graphite is manufactured in a uniformly compressed sheet shape and applied to an electronic device with a built-in heating element, it has excellent thermal conductivity in the horizontal direction (surface direction) of the graphite sheet. It can be delivered quickly and cooled effectively.

그라파이트 시트는 천연 흑연을 사용하여 제조한 천연 그라파이트 시트와 탄소를 많이 함유한 폴리머 수지를 사용하여 제조한 인조 그라파이트 시트가 있는데, 대부분의 경우 인조 그라파이트 시트의 열 전도율이 천연 그라파이트 시트의 열 전도율보다 매우 좋다.Graphite sheets include natural graphite sheets manufactured using natural graphite and artificial graphite sheets manufactured using a polymer resin containing a lot of carbon.In most cases, the thermal conductivity of the artificial graphite sheet is much higher than that of the natural graphite sheet. good.

이는, 천연 그라파이트 분말이나 시트는 탄소 이외의 불순물이 많고 탄소의 배열도 일정하지 않은 반면, 인조 그라파이트 분말이나 시트는 탄소 이외의 불순물이 적고 탄소 배열이 비교적 균일하게 그래핀 구조의 탄소 원자층이 적층된 구조를 갖기 때문이다.This is because natural graphite powder or sheet contains many impurities other than carbon and the arrangement of carbon is not uniform, whereas artificial graphite powder or sheet contains few impurities other than carbon and carbon atom layers of graphene structure are stacked relatively uniformly. Because it has a structured structure.

통상, 그라파이트 시트는 면 방향으로의 열 전도율은 좋지만 두께 방향으로의 열 전도율이 떨어지기 때문에, 국내 등록특허 10-1473708에서는 그라파이트 분말에 금속을 코팅하고 가압 성형하여 그라파이트 시트를 제조함으로써 두께 방향으로의 열 전도율을 향상시키고 있다.In general, graphite sheets have good thermal conductivity in the surface direction, but thermal conductivity in the thickness direction is low. Therefore, in Korean Patent Registration 10-1473708, a graphite sheet is manufactured by coating a metal on graphite powder and press-molding to produce a graphite sheet. It is improving the thermal conductivity.

이러한, 그라파이트 분말에 금속을 코팅하는 것은 통상의 습식 무전해 도금에 의해 이루어질 수 있다.Coating the metal on the graphite powder may be performed by conventional wet electroless plating.

그러나 비교적 형상이 불규칙한 그라파이트 분말 위에 금속을 도금하는 경우, 비교적 불규칙한 그라파이트 분말의 형상에 의해 금속층의 형상과 두께도 균일하지 않다는 단점이 있다.However, when metal is plated on graphite powder having a relatively irregular shape, there is a disadvantage in that the shape and thickness of the metal layer are not uniform due to the relatively irregular shape of the graphite powder.

또한, 그라파이트 분말 위에 금속을 도금하는 과정에서 그라파이트 분말이 추가로 불규칙적으로 쪼개지기 쉽다는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage that the graphite powder is easily split irregularly in the process of plating a metal on the graphite powder.

또한, 두께가 얇고 비교적 넓은 수평 면적을 갖는 금속층을 구비한 그라파이트 분말을 제공하기 어렵다는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage in that it is difficult to provide graphite powder having a metal layer having a thin thickness and a relatively large horizontal area.

또한, 그라파이트 분말의 수평면과 두께면 전체에 금속 도금층이 형성된다.In addition, a metal plating layer is formed on the entire horizontal surface and thickness surface of the graphite powder.

따라서, 본 발명의 목적은 두께 방향으로 열 전도율이 향상된 인조 그라파이트 분말을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an artificial graphite powder having improved thermal conductivity in the thickness direction.

본 발명의 다른 목적은 수평면의 금속층의 두께와 형상이 비교적 균일한 인조 그라파이트 분말을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an artificial graphite powder having a relatively uniform thickness and shape of a metal layer on a horizontal plane.

본 발명의 다른 목적은 두께가 얇고 수평 면적이 비교적 넓은 인조 그라파이트 분말을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an artificial graphite powder having a thin thickness and a relatively wide horizontal area.

본 발명의 다른 목적은 치수가 비교적 일정한 인조 그라파이트 분말을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an artificial graphite powder having a relatively uniform dimension.

본 발명의 다른 목적은 두께방향 면의 적어도 일부에 금속층이 형성되지 않은 인조 그라파이트 분말을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an artificial graphite powder in which a metal layer is not formed on at least a part of a surface in the thickness direction.

본 발명의 다른 목적은 두께가 얇고 수평 면적이 비교적 넓은 금속층이 도금 된 인조 그라파이트 분말을 신뢰성 있고 경제적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method that can reliably and economically manufacture artificial graphite powder plated with a metal layer having a thin thickness and a relatively wide horizontal area.

본 발명의 다른 목적은 두께방향으로의 열 전도율이 향상된 열 전달 복합시트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat transfer composite sheet having improved thermal conductivity in the thickness direction.

본 발명의 다른 목적은 두께 방향의 열 전도율 및 기계적 강도가 향상된 열 전달 복합시트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat transfer composite sheet having improved thermal conductivity and mechanical strength in the thickness direction.

본 발명의 일 측면에 의하면, 인조 그라파이트 분말로서, 인조 그라파이트 층; 및 상기 인조 그라파이트 층의 적어도 한 면에 형성되는 금속층으로 구성되고, 상기 분말은, 상기 인조 그라파이트 층에 대응하고 상기 금속층이 도금에 의해 적층된 인조 그라파이트 시트를 절단하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an artificial graphite powder, comprising: an artificial graphite layer; And a metal layer formed on at least one surface of the artificial graphite layer, wherein the powder corresponds to the artificial graphite layer and is formed by cutting the artificial graphite sheet in which the metal layer is laminated by plating. Powder is provided.

바람직하게, 상기 인조 그라파이트 시트는 폴리머 필름으로부터 제조되고, 탄소가 많이 포함된 폴리이미드 시트는 탄화 와 흑연화의 열처리 및 압착공정을 통하여 제공될 수 있다.Preferably, the artificial graphite sheet is manufactured from a polymer film, and a polyimide sheet containing a large amount of carbon may be provided through a heat treatment and compression process of carbonization and graphitization.

바람직하게, 상기 인조 그라파이트 시트는 열전도율이 800W/m.K 이상이고, 표면전기저항이 5ohm/ㅁ 이하일 수 있다.Preferably, the artificial graphite sheet may have a thermal conductivity of 800 W/m.K or more and a surface electrical resistance of 5 ohm/ㅁ or less.

바람직하게, 상기 금속층은, 상기 인조 그라파이트 시트를 금속 원소가 포함된 전해액 내에서 전기 분해 중에 형성될 수 있다.Preferably, the metal layer may be formed during electrolysis of the artificial graphite sheet in an electrolytic solution containing a metal element.

바람직하게, 상기 인조 그라파이트 층의 다른 면에 형성되는 다른 금속층을 더 포함할 수 있고, 상기 다른 금속층은 상기 금속층과 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 상기 인조 그라파이트 분말의 두께 방향에는 상기 그라파이트 층의 두께의 적어도 일부가 외부에 노출될 수 있다.Preferably, it may further include another metal layer formed on the other side of the artificial graphite layer, the other metal layer may be made of the same material as the metal layer, the thickness of the graphite layer in the thickness direction of the artificial graphite powder At least part of it may be exposed to the outside.

바람직하게, 상기 인조 그라파이트 분말은 플레이크(flake) 상태로, 두께방향 면의 면적에 비해 수평면의 면적이 월등하게 크다.Preferably, the artificial graphite powder is in a flake state, and the area of the horizontal surface is significantly larger than the area of the surface in the thickness direction.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 롤로 된 인조 그라파이트 시트를 롤로 된 이형필름 위에 압력에 의해 밀착 적층하여 적층 시트를 구성하는 단계; 상기 적층 시트를 세척하는 단계; 금속 원소를 포함하는 전해액에 상기 적층 시트를 롤투롤로 침전하면서, 상기 인조 그라파이트 시트에 음(-) 전류를 인가하고 상기 전해액에 양(+) 전류를 인가하여 상기 전해액을 전기분해하는 단계; 상기 전기분해 과정에서 상기 금속 원소가 상기 인조 그라파이트 시트에 도금되어 금속층을 형성하는 단계; 상기 적층 시트를 배출하여 건조하는 단계; 상기 이형필름을 상기 그라파이트 시트부터 분리하여 금속층이 도금된 인조 그라파이트 시트를 제조하는 단계; 상기 금속층이 도금된 인조 그라파이트 시트를 칼날을 이용하여 원하는 치수 및 형상으로 잘게 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, comprising the steps of forming a laminated sheet by intimately laminating an artificial graphite sheet made of a roll by pressure on a release film made of a roll; Washing the laminated sheet; Electrolyzing the electrolyte by applying a negative (-) current to the artificial graphite sheet and applying a positive (+) current to the electrolytic solution while precipitating the laminated sheet roll-to-roll in the electrolytic solution containing a metal element; Forming a metal layer by plating the metal element on the artificial graphite sheet during the electrolysis process; Discharging and drying the laminated sheet; Separating the release film from the graphite sheet to prepare an artificial graphite sheet plated with a metal layer; There is provided a method for producing artificial graphite powder comprising the step of finely cutting the artificial graphite sheet plated with the metal layer into a desired dimension and shape using a blade.

바람직하게, 상기 절단 후, 메쉬(mesh) 등을 사용하여 인조 그라파이트 분말을 분급(classification)하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, after the cutting, it may further include the step of classifying the artificial graphite powder using a mesh or the like.

바람직하게, 상기 금속층을 형성한 후, 상기 금속층의 노출면에 다른 이형필름을 부착하고, 추가의 전기분해 공정을 진행하여 다른 상기 그라파이트 층의 노출면에 다른 금속층을 형성할 수 있다.Preferably, after the metal layer is formed, another release film is attached to the exposed surface of the metal layer, and an additional electrolysis process is performed to form another metal layer on the exposed surface of the other graphite layer.

본 발명에 의하면, 인조 그라파이트 시트의 표면 위에 도금에 의한 금속층을 형성하여 인조 그라파이트 시트를 만든 후 이를 분쇄하고 분급하여 인조 그라파이트 분말을 만들기 때문에 두께 방향으로 열전도율이 향상되고 금속층의 두께와 형상이 비교적 균일하며, 두께가 얇고 수평 면적이 비교적 넓다.According to the present invention, since a metal layer by plating is formed on the surface of an artificial graphite sheet to make an artificial graphite sheet, the artificial graphite sheet is pulverized and classified to make artificial graphite powder, so that the thermal conductivity in the thickness direction is improved, and the thickness and shape of the metal layer are relatively uniform. It has a thin thickness and a relatively large horizontal area.

또한, 인조 그라파이트 시트를 만든 후 이를 분쇄하고 분급하므로 인조 그라파이트 분말을 도금하여 금속층을 도금하는 것보다 치수가 비교적 일정하고, 넓은 수평면에 주로 금속층이 형성된다.In addition, since the artificial graphite sheet is made and then pulverized and classified, the dimension is relatively constant compared to that of plating a metal layer by plating artificial graphite powder, and a metal layer is mainly formed on a wide horizontal surface.

또한, 롤투롤 공정으로 연속하여 인조 그라파이트 시트를 만든 후 이를 분쇄하고 분급하므로 두께가 얇고 수평 면적이 비교적 넓은 금속층이 도금된 인조 그라파이트 분말을 품질 신뢰성 있고 경제적으로 제조할 수 있다.In addition, since an artificial graphite sheet is continuously made in a roll-to-roll process, it is pulverized and classified, so that an artificial graphite powder plated with a metal layer having a thin thickness and a relatively wide horizontal area can be manufactured in a reliable and economical manner.

또한, 본 발명의 분말을 이용하여, 금속층이 용융되는 온도에서 열 전도 복합시트를 만들 경우, 인조 그라파이트 시트와 금속층에 의해 면 방향뿐만 아니라 두께 방향으로의 열 전도율이 향상되고, 용융되어 일체화된 금속층에 의해 두께 방향의 기계적 강도가 향상될 수 있다.In addition, when using the powder of the present invention to make a heat conductive composite sheet at a temperature at which the metal layer is melted, the thermal conductivity not only in the plane direction but also in the thickness direction is improved by the artificial graphite sheet and the metal layer, and the metal layer is melted and integrated. Thus, the mechanical strength in the thickness direction can be improved.

또한, 그라파이트 분말에 금속을 도금한 종래의 인조 그라파이트 분말을 본 발명의 인조 그라파이트 분말에 혼합하여 열 전도 복합시트를 만들 경우 생산성의 최적화와 품질의 신뢰성 및 기계적 강도와 열전도율을 최적화하기 용이하다.In addition, it is easy to optimize productivity, reliability of quality, mechanical strength and thermal conductivity when making a heat conductive composite sheet by mixing conventional artificial graphite powder coated with metal on graphite powder with the artificial graphite powder of the present invention.

도 1(a)과 1(b)은 본 발명의 실시 예에 의한 인조 그라파이트 분말을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 인조 그라파이트 분말에 적용되는 인조 그라파이트 시트를 제조하는 공정을 보여준다.
도 3은 제조된 인조 그라파이트 시트를 나타내는 사진 이미지다.1(a) and 1(b) are perspective views schematically showing artificial graphite powder according to an embodiment of the present invention.
2 shows a process of manufacturing an artificial graphite sheet applied to the artificial graphite powder.
3 is a photographic image showing the manufactured artificial graphite sheet.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as generally understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, and is excessively comprehensive. It should not be construed as a human meaning or an excessively reduced meaning.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1(a)과 1(b)은 본 발명의 실시 예에 의한 인조 그라파이트 분말을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 설명과 도시의 편의상 하나의 인조 그라파이트 분말을 과장해서 확대하여 보여주고 있다.1(a) and 1(b) are perspective views schematically showing artificial graphite powder according to an embodiment of the present invention. For the sake of explanation and convenience, one artificial graphite powder is exaggerated and enlarged.

인조 그라파이트 분말(100)은, 도 1(a)과 같이, 인조 그라파이트 층(110), 및 그라파이트 층(110)의 적어도 한 면에 형성된 금속층(120)으로 구성되거나, 도 1(b)과 같이 그라파이트 층(110)의 양면에 형성된 금속층(120, 122)으로 구성될 수 있다.The artificial graphite powder 100 is composed of an artificial graphite layer 110 and a metal layer 120 formed on at least one surface of the graphite layer 110, as shown in FIG. 1(a), or as shown in FIG. 1(b). It may be composed of metal layers 120 and 122 formed on both sides of the graphite layer 110.

여기서, 그라파이트 층(110)의 양면에 형성된 금속층(120, 122)은 같은 재질의 금속일 수 있다.Here, the metal layers 120 and 122 formed on both surfaces of the graphite layer 110 may be made of the same material.

도시된 것처럼, 본 발명의 인조 그라파이트 분말(100)은 대략 플레이크(flake) 상태로, 주로 칼날에 의한 절단으로 형성되기 때문에 두께면의 면적에 비해 수평면의 면적이 월등하게 크게 형성된다.As shown, since the artificial graphite powder 100 of the present invention is formed in a substantially flake state, mainly by cutting with a knife blade, the area of the horizontal surface is significantly larger than the area of the thickness surface.

칼날에 의해 절단되는 경우에, 대략 두께가 얇고 모서리가 직각을 이루는 사각형의 모양이지만 이후 바렐 연마 등을 할 경우 모서리의 일부가 무뎌지고 가장자리의 금속층(120, 122)이 연신된 형상을 갖는다.In the case of being cut by a blade, the shape is substantially thin and has a rectangular shape with a right angle, but when barrel polishing is performed thereafter, a part of the edge becomes dull and the metal layers 120 and 122 at the edge are stretched.

따라서, 종래 인조 그라파이트 분말을 도금하여 금속층을 도금하는 것보다 치수가 비교적 일정하고, 넓은 수평면에 주로 금속층이 균일한 두께로 형성된다.Accordingly, the dimension is relatively constant, and the metal layer is mainly formed with a uniform thickness on a wide horizontal surface than that of plating a metal layer by plating artificial graphite powder.

또한, 도 1(b)의 경우, 인조 그라파이트 분말(100)의 두께방향 면에서 그라파이트 층(110)의 적어도 일부가 외부에 노출될 수 있다.In addition, in the case of FIG. 1B, at least a part of the graphite layer 110 may be exposed to the outside in the thickness direction of the artificial graphite powder 100.

이하, 인조 그라파이트 분말(100)을 제조하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing the artificial graphite powder 100 will be described.

도 2는 인조 그라파이트 분말에 적용되는 인조 그라파이트 시트를 제조하는 공정을 보여준다.2 shows a process of manufacturing an artificial graphite sheet applied to the artificial graphite powder.

이형 필름(130)과 그 위에 적층된 인조 그라파이트 층(110)으로 구성된 적층 시트가 롤 형태로 공급되는데, 이형 필름(130)은, 가령 유연성을 갖는 폴리에스터(PET) 시트일 수 있다.A laminated sheet composed of a release film 130 and an artificial graphite layer 110 laminated thereon is supplied in a roll form, and the release film 130 may be, for example, a polyester (PET) sheet having flexibility.

여기서, 인조 그라파이트 시트는 롤로 된 폴리이미드 시트를 탄화, 팽창, 흑연화, 및 압착 공정을 거쳐 제조하고 표면이 매끄럽다.Here, the artificial graphite sheet is manufactured through carbonization, expansion, graphitization, and compression processes of a rolled polyimide sheet, and the surface is smooth.

인조 그라파이트를 제조할 때 사용되는 폴리이미드 시트는 탄소 함량이 높고 분자량이 크기 때문에, 폴리이미드 시트를 탄화하고 흑연화 한 후 탄소가 많이 잔류하여 결과적으로 열 전도와 전기전도가 좋고, 특히 팽창하고 흑연화되면 면 방향으로 탄소의 배열이 비교적 일정하여 면 방향으로 열전도가 좋고 전기도금이 용이하다.Since the polyimide sheet used when manufacturing artificial graphite has a high carbon content and a large molecular weight, a lot of carbon remains after carbonization and graphitization of the polyimide sheet, resulting in good thermal and electrical conduction, especially expansion and graphite When it is formed, the arrangement of carbon in the plane direction is relatively constant, so heat conduction in the plane direction is good and electroplating is easy.

약 50㎛ 두께와 일정한 폭을 갖는 탄소가 많이 함유되고 폭 방향으로 연신된 폴리이미드 시트를 롤 형태로 열 분해로에 공급한다.A polyimide sheet containing a large amount of carbon having a thickness of about 50 μm and a constant width and stretched in the width direction is supplied to the thermal decomposition furnace in the form of a roll.

폴리이미드 시트는 대략 20%의 폴리이미드 수지와 80% 정도의 용제로 구성되어 있어 캐스팅 후 경화 과정에서 폭 방향으로 연신하여 탄소 분자의 방향을 수평으로 정렬할 수 있다. Since the polyimide sheet is composed of approximately 20% polyimide resin and approximately 80% solvent, the carbon molecules can be horizontally aligned by stretching in the width direction during the curing process after casting.

예를 들어, 폭 방향이든 길이방향이든 연신에 의해 탄소 분자가 면 방향으로 정렬되어 결과적으로 흑연화 한 후 면 방향으로의 열 전도율이 좋아진다.For example, whether in the width direction or the length direction, carbon molecules are aligned in the plane direction by stretching, and as a result, the thermal conductivity in the plane direction after graphitization is improved.

폴리이미드 시트는 열 분해로에서 탄화되어 탄소와 발포제만 잔류하는 탄화(carbonized) 시트를 형성한다. 탄화는, 가령 1000℃ 내지 1400℃의 진공 분위기에서 수행될 수 있다.The polyimide sheet is carbonized in a thermal decomposition furnace to form a carbonized sheet in which only carbon and a blowing agent remain. Carbonization may be performed in a vacuum atmosphere of 1000°C to 1400°C, for example.

탄화된 시트는 탄소와 발포제를 제외한 불순물이 대부분 제거된다.The carbonized sheet is mostly removed from impurities except carbon and foaming agent.

이어, 탄화된 폴리이미드 시트를 꺼낸 후 열 분해로에 넣고 온도를 올려 잔류하는 발포제를 휘발시키면 탄화된 폴리이미드 시트는 팽창되고 흑연화(graphitized) 되어 흑연화 된 팽창 시트가 된다. 흑연화는 2500℃ 내지 3200℃의 아르곤 가스 분위기에서 이루어질 수 있다.Subsequently, when the carbonized polyimide sheet is taken out and placed in a thermal decomposition furnace to increase the temperature to volatilize the remaining foaming agent, the carbonized polyimide sheet is expanded and graphitized to become a graphitized expanded sheet. Graphitization may be performed in an argon gas atmosphere of 2500°C to 3200°C.

롤투롤 공정에 맞추어 롤 형태로 제공되는 흑연화 된 팽창 시트의 한 면에 이형필름(130), 예를 들어 폴리에스테르 필름을 롤 형태로 제공하여 압연 롤러(Roller)로 큰 힘의 압력을 가하면 압력에 의해 흑연화된 팽창 시트는 두께가 얇아지면서 표면이 매끄러워지고 이형필름(130)에 밀착 적층되어 인조 그라파이트 층(110)과 이형필름(130)으로 된 적층 시트가 구성된다.In accordance with the roll-to-roll process, a release film 130, for example, a polyester film is provided on one side of the graphitized expansion sheet provided in a roll form in the form of a roll, and a large force is applied with a rolling roller. The expanded sheet graphitized by the thinner has a smooth surface and is closely laminated on the release film 130 to form a laminated sheet made of an artificial graphite layer 110 and a release film 130.

이 실시 예에서, 압착된 고순도의 인조 그라파이트 시트의 두께는 25 미크론 전후이고, 열전도율은 800W/m.K 이상이고, 표면전기저항이 5ohm/ㅁ 이하이다.In this embodiment, the thickness of the compressed high-purity artificial graphite sheet is around 25 microns, the thermal conductivity is 800 W/m.K or more, and the surface electrical resistance is 5 ohm/ㅁ or less.

여기서 인조 그라파이트 시트의 표면전기저항이 낮을 수록 금속층(120)을 형성하는 전기도금이 용이하다.Here, the lower the surface electrical resistance of the artificial graphite sheet is, the easier it is to electroplating to form the metal layer 120.

압착된 인조 그라파이트 시트가 매우 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 갖기 위하여 압착 롤러의 표면은 매우 매끄러워야 하며 매우 큰 힘이 제공되어야 한다.In order for the compressed artificial graphite sheet to have a very smooth surface and uniform thickness, the surface of the pressing roller must be very smooth and a very large force must be provided.

제조된 인조 그라파이트 시트의 표면이 산화된 경우 좋은 전기 전도율을 구비하도록 화학적인 표면처리를 통해 또한 환원하여 산화층을 제거할 수 있다.When the surface of the manufactured artificial graphite sheet is oxidized, the oxide layer may be removed by reducing it through chemical surface treatment to have good electrical conductivity.

도 2를 참조하면, 롤로된 적층 시트를 금속을 포함하는 전해액에 침전시켜 그라파이트 층(110) 위에 금속층(120)을 형성한다.Referring to FIG. 2, a metal layer 120 is formed on the graphite layer 110 by depositing a rolled laminated sheet in an electrolyte solution containing metal.

이를 위해, CuSO4와 같이 금속 원소를 함유하는 전해액이 담긴 전해조(10)의 좌측 상부에 대전 롤(20)을 설치하고 우측 상부에 배출 롤(40)을 설치한다.To this end, a charging roll 20 is installed in the upper left of the electrolytic bath 10 containing an electrolyte containing a metal element such as CuSO 4 and a discharge roll 40 is installed in the upper right.

또한, 전해조(10) 내부에는 지지 롤(30)을 설치하고, 일측에 구리판과 같은 양극(12)을 설치한다.In addition, a support roll 30 is installed inside the electrolyzer 10, and an anode 12 such as a copper plate is installed on one side.

적층 시트는 대전 롤(20)을 거치면서 대전 롤(20)에 접촉하는 그라파이트 층(110)에 음(-) 전류를 인가한다. The laminated sheet applies a negative (-) current to the graphite layer 110 in contact with the charging roll 20 while passing through the charging roll 20.

이 상태로, 적층 시트는 전해조(10)의 전해액에 침전되는데, 침전조(10) 내부에 설치된 지지 롤(30)에 이형필름(130)이 접촉하면서 이동한다.In this state, the laminated sheet is precipitated in the electrolytic solution of the electrolytic bath 10, and the release film 130 moves while in contact with the support roll 30 installed in the settling bath 10.

이때, 전해조(10) 내부에 설치된 전극(12)에 양(+) 전류가 인가되고, 그 결과 전극(12)과 그라파이트 층(110) 사이에서 전해액의 전기 분해가 일어난다.At this time, a positive (+) current is applied to the electrode 12 installed inside the electrolyzer 10, and as a result, electrolysis of the electrolyte solution occurs between the electrode 12 and the graphite layer 110.

따라서, 전해액에 포함된 금속이온, 가령 구리이온이 양 전위를 갖기 때문에 음극 역할을 하는 그라파이트 층(110)으로 끌려가 그라파이트 층(110) 위에 쌓여 금속층(120)을 형성한다.Accordingly, since metal ions, such as copper ions, contained in the electrolyte have a positive potential, they are attracted to the graphite layer 110 serving as a cathode and are stacked on the graphite layer 110 to form the metal layer 120.

도 2의 확대된 원 B에 나타낸 것처럼, 금속층(120)이 그라파이트 층(110) 위에 형성된 적층 시트는 배출 롤(40)을 거쳐 다음 공정으로 이동한다.As shown in the enlarged circle B of FIG. 2, the laminated sheet in which the metal layer 120 is formed on the graphite layer 110 moves to the next process through the discharge roll 40.

상기의 금속층 형성 공정은 롤투롤로 연속하여 이루어지는데, 대전 롤(20)을 통하여 그라파이트 층(110)에 음 전류가 인가되고 전해조(10) 내부에 설치된 전극(12)에 양 전류가 인가되는 한 해당 공정이 수행된다.The metal layer forming process is performed continuously in a roll-to-roll manner, as long as a negative current is applied to the graphite layer 110 through the charging roll 20 and a positive current is applied to the electrode 12 installed inside the electrolytic bath 10. The process is carried out.

전해액에 포함된 금속 이온은 구리이온 이외에, 알루미늄이온, 또는 니켈이온일 수 있다.Metal ions included in the electrolyte may be aluminum ions or nickel ions in addition to copper ions.

그라파이트 층(110)의 표면전기저항은 5ohm/ㅁ 이하로 낮으나, 그라파이트 층(110)의 표면에 구리와 같은 금속을 도금하는 경우, 그라파이트 시트를 이루는 각 그래핀의 벌집 구조의 배열과 벌집 구조의 그레인 바운드리(Grain Boundary)에 의해 실제의 전기저항이 커져 그라파이트 층(110)에 300A 이상의 대전류를 제공할 수 있다.The surface electrical resistance of the graphite layer 110 is as low as 5 ohm/ㅁ or less, but when a metal such as copper is plated on the surface of the graphite layer 110, the arrangement of the honeycomb structure of each graphene forming the graphite sheet and the honeycomb structure The actual electrical resistance increases due to the grain boundary, so that a large current of 300A or more can be provided to the graphite layer 110.

이러한 대전류에 의해 그라파이트 층(110)의 전기적 접촉 부위에서 열이 발생하므로, 그라파이트 층(110)와 접촉하는 대전 롤(20)의 직경을 크게 하여 접촉 면적이 커지도록 하고 접촉 압력을 증가시킬 필요가 있다.Since heat is generated at the electrical contact portion of the graphite layer 110 by such a large current, it is necessary to increase the diameter of the charging roll 20 in contact with the graphite layer 110 to increase the contact area and increase the contact pressure. have.

이후, 금속층(120)이 도금된 그라파이트 층(110)을 갖는 적층 시트가 배출 롤(40)을 거쳐 이동하면, 전해액을 물로 세척하고 건조한 후 이형필름(110)을 금속층(120)이 도금된 그라파이트 층(110)로부터 서서히 분리하여 금속층(120)이 도금된 인조 그라파이트 층(110)을 얻을 수 있다.Thereafter, when the laminated sheet having the graphite layer 110 on which the metal layer 120 is plated moves through the discharge roll 40, the electrolyte is washed with water and dried, and the release film 110 is transferred to the graphite plated with the metal layer 120. By gradually separating from the layer 110, the artificial graphite layer 110 to which the metal layer 120 is plated may be obtained.

바람직하게, 금속층(120)이 도금된 인조 그라파이트 층(110)의 두께는 5㎛ 내지 60㎛ 이고 수평면의 길이는 20㎛ 내지 10mm 일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. Preferably, the thickness of the artificial graphite layer 110 on which the metal layer 120 is plated may be 5 μm to 60 μm, and the length of the horizontal plane may be 20 μm to 10 mm, but is not limited thereto.

상기의 실시 예에서는, 발포에 의해 팽창된 인조 그라파이트 시트를 압착한 것을 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않음은 물론이다.In the above embodiment, an artificial graphite sheet expanded by foaming has been described as an example, but is not limited thereto.

한편, 도 1(b)에 나타낸 것처럼, 제조된 금속층(120)이 도금된 인조 그라파이트 층(110)에서 금속층(120)의 노출면에 이형필름을 부착하고, 상기와 같은 도금 공정을 수행하여 그라파이트 층(110)의 노출면에 다른 금속층(122)을 형성할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1(b), a release film is attached to the exposed surface of the metal layer 120 in the artificial graphite layer 110 on which the manufactured metal layer 120 is plated, and the same plating process is performed to obtain graphite. Another metal layer 122 may be formed on the exposed surface of the layer 110.

상기와 같이 제조된 인조 그라파이트 시트는 칼날을 이용하여 원하는 치수 및 형상으로 잘게 절단하여 인조 그라파이트 분말(100)을 제조한다.The artificial graphite sheet prepared as described above is finely cut into a desired size and shape using a blade to prepare an artificial graphite powder 100.

여기서, 칼날은 면도날과 같이 길이 방향으로 직선인 것을 의미하나 본 발명은 이에 한정하지 않고 다양한 종류 및 구조의 칼날을 포함할 수 있다.Here, the blade is meant to be a straight line in the longitudinal direction like a razor blade, but the present invention is not limited thereto and may include blades of various types and structures.

이후, 메쉬(mesh) 등을 사용하여 분말을 분급(classification)하여 더 일정한 크기와 형상의 분말을 제조할 수 있다.Thereafter, the powder may be classified using a mesh or the like to prepare a powder having a more uniform size and shape.

예를 들어, 면 방향의 열전도율이 좋게 분급 시, 면 방향의 치수가 두께 방향의 치수보다 3배 이상 큰 것만을 분급할 수도 있으나 이에 한정하지는 않는다.For example, when classifying the thermal conductivity in the plane direction is good, only the size in the plane direction may be three times larger than the size in the thickness direction, but is not limited thereto.

이렇게 제조된 인조 그라파이트 분말은 다양한 구조 및 특성을 구비한 평면을 이루는 열 전달 복합시트를 제조하는데 사용될 수 있다.The artificial graphite powder thus prepared can be used to manufacture a heat transfer composite sheet having a flat surface having various structures and properties.

이 실시 예에 의한 인조 그라파이트 분말을 적용하여 열 전달 복합시트를 제조할 수 있는데, 가령 인조 그라파이트 분말을 금형에 넣고 힘을 가하여 일정 형상의 성형체로 만든 후 성형체를 금속층(120)이 용융되는 온도 근방의 온도에서 환원분위기로 열처리하여 금속층(120)이 용융되어 서로 연결되도록 할 수 있다.A heat transfer composite sheet can be manufactured by applying the artificial graphite powder according to this embodiment.For example, the artificial graphite powder is put into a mold and a force is applied to form a molded body of a certain shape, and the molded body is placed near the temperature at which the metal layer 120 is melted. The metal layers 120 may be melted and connected to each other by heat treatment in a reducing atmosphere at a temperature of.

이러한 구조에 의하면, 금속층(120)이 용융되어 서로 연결됨으로써, 면 방향을 물론이고 두께방향으로의 열 전도율을 향상시킬 수 있고, 금속층(120)의 연결에 의해 열 전달 복합시트의 전체적인 기계적인 강도를 증가시킬 수 있고 두께 방향의 열전도율 및 전기전도율을 향상시킬 수 있다.According to this structure, since the metal layers 120 are melted and connected to each other, it is possible to improve the thermal conductivity in the thickness direction as well as the surface direction, and the overall mechanical strength of the heat transfer composite sheet by the connection of the metal layers 120 It can increase the thermal conductivity and electrical conductivity in the thickness direction can be improved.

이 경우에, 열 전달 복합시트의 열전도율 및 전기전도율이 좋도록 하기 위하여 분말의 표면의 크기는 40㎛ 내지 1000㎛이 바람직하나 열 전달 복합시트의 용도에 따라 이에 한정하지는 않는다.In this case, the size of the surface of the powder is preferably 40 μm to 1000 μm in order to improve the thermal conductivity and electrical conductivity of the heat transfer composite sheet, but is not limited thereto depending on the use of the heat transfer composite sheet.

또한, 인조 그라파이트 분말에 그라파이트 파이버나 구리 또는 구리 합금 등의 금속 분말을 더 포함하여 성형체를 형성할 수 있다.In addition, a formed body may be formed by further including graphite fiber or metal powder such as copper or copper alloy in the artificial graphite powder.

이 경우, 인조 그라파이트 분말과 금속 분말의 혼합은 순수 인조 그라파이트 분말과 금속 분말보다는 잘 혼합되며, 이들의 혼합 비율은 면 방향의 열전도율을 고려한다.In this case, the artificial graphite powder and the metal powder are mixed better than the pure artificial graphite powder and the metal powder, and the mixing ratio thereof takes into account the thermal conductivity in the plane direction.

상기와 같이 제조된 열 전달 복합시트는, 그라파이트 분말이 면 방향으로 누워 있는 경우에 그라파이트 분말에 의해 면 방향의 열전도율이 두께 방향의 열 전도율이 좋을 수밖에 없지만, 용융되어 서로 연결되는 금속층에 의해 두께방향의 열 전도율 및 전기전도율이 향상된다.In the heat transfer composite sheet manufactured as described above, when the graphite powder is laid in the plane direction, the thermal conductivity in the plane direction by the graphite powder is inevitably good, but the heat conductivity in the thickness direction is inevitable, but the thickness direction by the metal layers that are melted and connected to each other. The thermal conductivity and electrical conductivity of are improved.

예를 들어, 전체적으로, 열 전달 복합시트의 열전도율은 면 방향으로는 금속층보다 좋고, 수직 방향으로는 그라파이트 층보다 좋아진다.For example, overall, the thermal conductivity of the heat transfer composite sheet is better than that of the metal layer in the plane direction and better than that of the graphite layer in the vertical direction.

한편, 종래의 기술인 그라파이트 분말에 금속을 도금한 인조 그라파이트 분말을 본 발명의 인조 그라파이트 분말에 혼합하여 열 전도 복합시트를 만들 경우 생산성의 최적화와 품질의 신뢰성 및 기계적 강도와 열전도율을 최적화할 수 있다.On the other hand, when making a heat conductive composite sheet by mixing the conventional graphite powder-plated artificial graphite powder with the artificial graphite powder of the present invention, it is possible to optimize productivity, reliability of quality, mechanical strength and thermal conductivity.

예를 들어, 두께방향 면에 비해 수평면이 넓은 본 발명의 인조 그라파이트 분말에 비교적 치수 및 형상이 불균일한 종래의 그라파이트 분말에 금속을 도금한 인조 그라파이트 분말을 혼합하면 충진율이 높아지거나 잘 혼합되어 결과적으로 수평 및 수직 방향으로 열전달이 좋고 기계적 강도가 균일한 열 전도 복합시트를 제공할 수 있다.For example, when the artificial graphite powder of the present invention, which has a wide horizontal surface compared to the thickness direction surface, is mixed with the conventional graphite powder of which the dimensions and shape are relatively non-uniform and the artificial graphite powder plated with metal is mixed, the filling rate is increased or mixed well. It is possible to provide a heat conduction composite sheet having good heat transfer in horizontal and vertical directions and uniform mechanical strength.

도 3은 제조된 인조 그라파이트 시트를 나타내는 사진 이미지다.3 is a photographic image showing the manufactured artificial graphite sheet.

사진 이미지에서, 좌측 부분은 인조 그라파이트 시트이고, 우측 부분은 금속층을 나타낸다.In the photographic image, the left part is an artificial graphite sheet, and the right part shows the metal layer.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.Although the above has been described with the focus on the embodiments of the present invention, it goes without saying that various changes can be made at the level of those skilled in the art. Therefore, the scope of the present invention is limited to the above-described embodiments and cannot be interpreted, and should be interpreted by the claims described below.

100: 인조 그라파이트 분말
110: 인조 그라파이트 층
120, 122 : 금속층100: artificial graphite powder
110: artificial graphite layer
120, 122: metal layer

Claims (16)

인조 그라파이트 분말로서,
인조 그라파이트 층; 및
상기 인조 그라파이트 층의 적어도 한 면에 형성되는 금속층으로 구성되고,
상기 분말은, 상기 인조 그라파이트 층에 대응하고 상기 금속층이 도금에 의해 적층된 인조 그라파이트 시트를 절단하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.As an artificial graphite powder,
Artificial graphite layer; And
It is composed of a metal layer formed on at least one surface of the artificial graphite layer,
The powder is artificial graphite powder, characterized in that formed by cutting an artificial graphite sheet corresponding to the artificial graphite layer and in which the metal layer is laminated by plating. 청구항 1에서,
상기 인조 그라파이트 시트는 폴리머 필름으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 1,
The artificial graphite powder, characterized in that the artificial graphite sheet is manufactured from a polymer film. 청구항 2에서,
상기 인조 그라파이트 시트는 탄소가 많이 포함된 폴리이미드 시트가 탄화 와 흑연화의 열처리 및 압착공정을 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 2,
The artificial graphite sheet is an artificial graphite powder, characterized in that the polyimide sheet containing a large amount of carbon is provided through a heat treatment and compression process of carbonization and graphitization. 청구항 1에서,
상기 인조 그라파이트 시트는 열전도율이 800W/m.K 이상이고, 표면전기저항이 5ohm/ㅁ 이하인 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 1,
The artificial graphite sheet has a thermal conductivity of 800W/mK or more and a surface electrical resistance of 5ohm/ㅁ or less. 청구항 1에서,
상기 금속층은, 상기 인조 그라파이트 시트를 금속 원소가 포함된 전해액 내에서 전기 분해 중에 형성되는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 1,
The metal layer is artificial graphite powder, characterized in that formed during electrolysis of the artificial graphite sheet in an electrolytic solution containing a metal element. 청구항 1에서,
상기 인조 그라파이트 층의 다른 면에 형성되는 다른 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 1,
Artificial graphite powder, characterized in that it further comprises another metal layer formed on the other side of the artificial graphite layer. 청구항 6에서,
상기 다른 금속층은 상기 금속층과 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 6,
The other metal layer is artificial graphite powder, characterized in that made of the same material as the metal layer. 청구항 6에서,
상기 인조 그라파이트 분말의 두께 방향에는 상기 그라파이트 층의 두께의 적어도 일부가 외부에 노출된 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 6,
Artificial graphite powder, characterized in that at least a part of the thickness of the graphite layer is exposed to the outside in the thickness direction of the artificial graphite powder. 청구항 1에서,
상기 인조 그라파이트 분말은 플레이크(flake) 상태로, 두께방향 면의 면적에 비해 수평면의 면적이 월등하게 큰 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말.In claim 1,
The artificial graphite powder is a flake (flake) state, characterized in that the area of the horizontal surface is significantly larger than the area of the surface in the thickness direction artificial graphite powder. 롤로 된 인조 그라파이트 시트를 롤로 된 이형필름 위에 압력에 의해 밀착 적층하여 적층 시트를 구성하는 단계;
상기 적층 시트를 세척하는 단계;
금속 원소를 포함하는 전해액에 상기 적층 시트를 롤투롤로 침전하면서, 상기 인조 그라파이트 시트에 음(-) 전류를 인가하고 상기 전해액에 양(+) 전류를 인가하여 상기 전해액을 전기분해하는 단계;
상기 전기분해 과정에서 상기 금속 원소가 상기 인조 그라파이트 시트에 도금되어 금속층을 형성하는 단계;
상기 적층 시트를 배출하여 건조하는 단계;
상기 이형필름을 상기 인조 그라파이트 시트부터 분리하여 금속층이 도금된 인조 그라파이트 시트를 제조하는 단계;
상기 금속층이 도금된 인조 그라파이트 시트를 칼날을 이용하여 원하는 치수 및 형상으로 잘게 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말의 제조방법.Forming a laminated sheet by intimately laminating the rolled artificial graphite sheet by pressure on the rolled release film;
Washing the laminated sheet;
Electrolyzing the electrolyte by applying a negative (-) current to the artificial graphite sheet and applying a positive (+) current to the electrolytic solution while precipitating the laminated sheet roll-to-roll in the electrolytic solution containing a metal element;
Forming a metal layer by plating the metal element on the artificial graphite sheet during the electrolysis process;
Discharging and drying the laminated sheet;
Separating the release film from the artificial graphite sheet to prepare an artificial graphite sheet plated with a metal layer;
And cutting the artificial graphite sheet plated with the metal layer finely into a desired dimension and shape using a blade. 청구항 10에서,
상기 절단 후, 메쉬(mesh) 등을 사용하여 인조 그라파이트 분말을 분급(classification)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말의 제조방법.In claim 10,
After the cutting, the method of producing artificial graphite powder, further comprising the step of classifying the artificial graphite powder using a mesh or the like. 청구항 10에서,
상기 금속층을 형성한 후, 상기 금속층의 노출면에 다른 이형필름을 부착하고, 추가의 전기분해 공정을 진행하여 다른 상기 그라파이트 층의 노출면에 다른 금속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 인조 그라파이트 분말의 제조방법.In claim 10,
After the metal layer is formed, another release film is attached to the exposed surface of the metal layer, and an additional electrolysis process is performed to form another metal layer on the exposed surface of the other graphite layer. Way. 청구항 1의 인조 그라파이트 분말을 금형에 넣고 힘을 가하여 시트 형상의 성형체로 만든 후 성형체를 상기 금속층이 용융되는 온도 근방의 온도에서 환원분위기로 열처리하여 상기 금속층이 용융되어 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 열 전달 복합시트.Heat, characterized in that the artificial graphite powder of claim 1 is put into a mold and a force is applied to form a sheet-shaped molded body, and then the molded body is heat-treated in a reducing atmosphere at a temperature near the temperature at which the metal layer is melted, so that the metal layers are melted and connected to each other. Transfer composite sheet. 청구항 13에서,
상기 열전달 복합시트는 평면의 시트인 것을 특징으로 하는 열 전달 복합시트.In claim 13,
The heat transfer composite sheet is a heat transfer composite sheet, characterized in that the flat sheet. 청구항 13에서,
상기 복합시트의 열전도율은 면 방향으로는 상기 금속층보다 좋고, 수직 방향으로는 상기 그라파이트 층보다 좋은 것을 특징으로 하는 열 전달 복합시트.In claim 13,
Heat transfer composite sheet, characterized in that the thermal conductivity of the composite sheet is better than that of the metal layer in a plane direction and that of the graphite layer in a vertical direction. 청구항 13에서,
상기 성형체는, 그라파이트 분말에 금속이 도금되어 제조된 인조 그라파이트 분말을 더 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 열 전달 복합시트.
In claim 13,
The molded body is a heat transfer composite sheet, characterized in that it is produced by further mixing the artificial graphite powder produced by plating a metal on the graphite powder.
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