散热片的制作方法
【专利说明】散热片
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2013年4月26日提交的韩国专利申请号10-2013-0046988的优先权 和有益效果，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。 【背景技术】 技术领域
[0003] 本发明涉及用于散发在电子装置中产生的热的散热片。 【背景技术】
[0004]
[0005] 近年来，由电子装置诸如电视机（TV)、笔记本电脑、手机等产生的热量
[0006] 已经随高性能和小型电子装置的发展而增加。因为由电子装置产生的热用于引起 所述电子装置发生故障（即，小故障或失效），因此存在对由电子装置产生的热进行有效耗 散的技术的需求。
[0007] 韩国专利公布号2012-0003676公开了其中将石墨包覆到金属层上以消散在电子 装置中产生的热的散热片。虽然石墨具有优异的热导率，但是石墨因为它的结构接近于单 晶结构，所以表现出差的爆破强度和拉伸强度。因此，具有在金属层上包覆的石墨的散热片 有问题，因为该散热片由于在被应用到电子装置时处理不当可以容易断裂或损坏。
[0008] 另外，当散热片被应用并被用于电子装置时，暴露到外部环境的包覆石墨的层可 以被物理或化学因素损坏，这导致耐久性恶化并降低散热片散热的能力。
【发明内容】
[0009] 本发明涉及具有优异的物理性质诸如热导率、耐久性和散热性的散热片。
[0010] 根据本发明的方面，提供了散热片，所述散热片包括具有第一表面和第二表面的 金属层；具有第一表面和第二表面的至少一个石墨烯层，其中所述石墨烯层的第二表面与 所述金属层的第一表面接触；保护层，其包括（a)具有第一表面和第二表面的基底层，其中 所述基底层的第二表面与所述石墨烯层的第一表面接触，和（b)与所述基底层的第一表面 接触的颜料层；具有第一表面和第二表面的粘合剂层，其中所述粘合剂层的第一表面与所 述金属层的第二表面接触；以及与所述粘合剂层的第二表面接触的剥离层。在这种情况下， 所述散热片在水平方向上具有约70W/m?K或更高的热导率。
[0011] 这里，所述石墨烯层可以包含石墨烯和粘结剂，
[0012] 另外，如通过拉曼光谱所分析，石墨稀可以在约2, 500cm1至约2, 800cm1的波数范 围内示出单峰。
[0013] 此外，石墨烯可以具有约0. lym至约2ym的粒度。
[0014] 另外，所述基底层可以由绝缘材料构成。
[0015] 根据本发明的另一个方面，提供了包括所述散热片的电子装置。 【附图说明】
[0016] 本发明的上述和其他目的、特征和优点通过参考附图详细地描述其示例性实施例 对于本领域的技术人员将是更显而易见的，在附图中：
[0017]图1为示出根据本发明一个实施例的散热片的剖视图；
[0018]图2为示出根据本发明一个实施例的散热片的参考图；
[0019] 图3为示出根据本发明另一个实施例的散热片的剖视图；并且
[0020] 图4和图5是示出本发明的实验实例的参考图。
[0021] 在附图中的零件的简要说明
[0022] 10 :金属层
[0023] 11 :金属层的第一表面
[0024] 12 :金属层的第二表面
[0025] 20 :石墨烯层
[0026] 20a :第一石墨稀层
[0027] 20b :第二石墨烯层
[0028]21 :石墨烯层的第一表面
[0029]22 :石墨烯层的第二表面
[0030] 30 :保护层
[0031]30a:颜料层
[0032] 30al :彦员料层的第一表面
[0033]30a2 :颜料层的第二表面
[0034]30b :基底层
[0035]30bl :基底层的第一表面
[0036]30b2 :基底层的第二表面
[0037] 40 :粘合剂层
[0038] 41 :粘合剂层的第一表面
[0039]42 :粘合剂层的第二表面
[0040] 50 :剥离层
[0041]100a，100b :散热片 【具体实施方式】
[0042] 下面将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。虽然本发明结合本发明的实施 例示出并描述，但是可以不脱离本发明的范围作出多种修改对于本领域的技术人员将是显 而易见的。
[0043] 除非另外特别说明，在本说明书中使用的所有技术和科学术语具有与由本发明属 于的相关领域的技术人员一般理解的相同含义。一般来讲，用于本说明书的命名和下面描 述的实验方法被广泛已知，并且一般用于相关领域。
[0044] 在下文中将更详细描述本发明。
[0045] 图1为示出根据本发明一个实施例的散热片100a的剖视图；本发明的散热片 l〇〇a包括具有第一表面11和第二表面12的金属层10、具有第一表面21和第二表面22的 至少一个石墨烯层20、保护层30、具有第一表面41和第二表面42的粘合剂层40、以及剥离 层50。本发明的此类散热片具有约70W/m?K或更大的总热导率，并且具体地，在所述散热 片的水平方向上约70W/m?K到约400W/m?K。因此，当所述散热片被施加到需要散热的区 域时，所述散热片可以使热能够大大消散。
[0046] 在本发明中，术语"第一表面"是指每一层的顶部表面，并且术语"第二表面"表示 每一层的底部表面。
[0047] 包括在本发明的所述散热片l〇〇a中的所述金属层10具有第一表面11和第二表 面12,并且用由表现出热导率的材料制成的金属层10散热。例如，所述金属层10可以由薄 金属膜和/或金属网构成。金属层10的材料可以选自但不具体限于：铜（Cu)、铝（A1)、金 (Au)、银（Ag)、镍（Ni)、锡（Sn)、锌（Zn)、镁（Mg)、钨（W)和铁（Fe)，以及它们的合金。除了 这些，廉价并且具有高热导率的铜可以被用于形成所述金属层30。所述金属层10的厚度不 是具体限定的，但是考虑到所述散热片l〇〇a的所期望的散热性、耐久性、柔韧性等，所述厚 度可以在约8ym至约50ym的范围内。
[0048] 包括在本发明的所述散热片100a中的所述石墨烯层20与所述金属层10的第一 表面11接触。更具体地，所述石墨烯层20的第二表面22与所述金属层10的第一表面11 接触。所述石墨烯层20用来增强所述金属层10的散热性。所述石墨烯层20的厚度不是 具体限定的，但是考虑到所述散热片l〇〇a的所期望的散热性、耐久性、柔韧性等，所述厚度 可以在约2ym至约20ym的范围内。
[0049] 同时，所述石墨稀层20可以通过用包含石墨稀、粘结剂和溶剂的石墨稀组合物涂 布所述金属层10的第一表面11来形成。在所述石墨烯层20形成期间，去除溶剂。因此， 所述石墨稀层20由石墨稀和粘结剂构成。
[0050] 如通过拉曼光谱所分析，包含在所述石墨烯组合物中的石墨烯可以在约2, 500cm1 至2, 800cm1的波数范围内示出单峰。当石墨稀和石墨通过拉曼光谱分析时，石墨稀和石墨 在约1，500cm1的波数附近并且在约2, 500cm1至2, 800cm1的波数范围内共享峰。再次参考 在约2, 500cm1至2, 800cm1的波数范围内观察到的峰，石墨在约2, 670cm1至2, 680cm1的 波数范围内，并且在约2, 720cm1的波数处示出峰，而石墨稀仅在约2, 670cm1至2, 680cm1 的波数范围内示出峰（参见图2)。即，石墨在约2, 500cm1至2, 800cm1的波数范围内示出 双峰，但是用于本发明的石墨烯示出单峰。
[0051] 此类石墨烯具有二维平面结构，所述石墨烯可以处理比铜多约100倍的电流，并 且转移电子比常规半导体中使用的单晶硅快约100倍。而且，石墨烯具有比钢高约200倍 的强度和比金刚石高2倍的热导率。
[0052] 因为根据本发明的所述散热片100a包括由具有如上面所述的高热导率和强度的 石墨烯形成的石墨烯层20,所以本发明的所述散热片由于高热导率具有优异的散热性，以 及由于改善的耐久性而具有良好处理性质。另外，因为石墨烯不如石墨昂贵，所以根据本发 明的所述散热片比其中应用石墨的传统散热片更经济。
[0053] 包含在所述石墨烯组合物中的石墨烯是粉末状态，并且不具体限定粉末状态的石 墨稀颗粒的尺寸，但是可以在约〇. 1ym至约2ym的范围内。当所述石墨稀颗粒的尺寸小 于约0. 1ym时，所述石墨烯颗粒不可以容易分散，而当所述石墨烯颗粒的尺寸超过约2ym时，调整石墨烯层的厚度是困难的，并且所述石墨烯层的表面不可以均匀地形成。
[0054] 而且，当使用的石墨烯的量不受具体限制时，当考虑在金属层10上的涂层性能和 所述散热片的散热性时，该用量可以在基于100重量％的石墨烯组合物的约10重量％至约 40重量％的范围内。
[0055] 包含在所述石墨烯组合物中的所述粘结剂提高在石墨烯颗粒之间和/或在石墨 烯颗粒与金属层之间的粘结强度。所述粘结剂不受具体限制，只要其示出粘着性。如本文所 用，所述粘结剂的非限制性实例可包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯树脂和尿素树 月旨。虽然使用的此类粘结剂的量不受具体限制，但是当考虑金属层10的所述涂层性质时， 该用量可以在基于100重量％的石墨烯组合物的约5重量％至约20重量％的范围内。
[0056] 包含在所述石墨烯组合物中的溶剂只要是在所述相关领域中已知的有机溶剂，则 其不受具体限制。可以在本文使用的所述溶剂的非限制性实例可包括：乙酸乙酯、乙酸丁 酯、乙酸异丁酯、二元酯、甲苯、二甲苯、甲乙酮、乙基溶纤剂，以及丁基溶纤剂，其可以单独 或组合使用。虽然使用的此类溶剂的量不受具体限制，但是当考虑金属层10的所述涂层性 质时，该用量可以在基于1〇〇重量％的石墨烯组合物的约30重量％至约85重量％的范围 内。
[0057] 根据本发明的所述石墨烯组合物还可以包含添加剂诸如光引发剂、固化剂、分散 剂、抗氧化剂、消泡剂和阻燃剂，所述添加剂处于其中所述添加剂不影响所述石墨烯层20 的所述物理性质的含量范围内。
[0058] 同时，由所述石墨烯组合物形成的所述石墨烯层20可以在所述金属层10的第一 表面11上形成为单层，或还可以通过重复执行该形成过程而形成具有多层。即，如图3所 示，第一石墨烯层20a在所述金属层10的第一表面11上形成，并且第二石墨烯层20b也在 所形成的第一石墨烯层20a上形成。当所述石墨烯层20a和20b在如上面所述的多层结构 中形成时，可以改善所述散热片l〇〇b的热导率，这引起进一步改善所述散热片的散热性。
[0059] 包括在本发明的所述散热片100a中的保护层30在所述石墨烯层20上形成，并用 来保护所述石墨稀层20。当所述石墨稀层20暴露于外部环境时，所述石墨稀层20可以被 物理因素或化学因素损坏。当所述石墨烯层20如上面所述被损坏时，可以降低所述散热片 l〇〇a的热导率，这导致所述散热片的降低的散热能力