그라파이트 시트

전자부품
1. 폴리이미드 필름
2. 히트 스프레더
  1. 그라파이트 시트 - 이 페이지
3. 참고
  1. 그라파이트 히터
  2. 서멀 패드
그라파이트 시트; graphite sheet
1. 정의
  1. 위키페디아
    1. Pyrolytic carbon(열분해 탄소) https://en.wikipedia.org/wiki/Pyrolytic_carbon
    2. Graphite(그라파이트) https://en.wikipedia.org/wiki/Graphite
    3. Annealed pyrolytic graphite(아닐링된 열분해 그라파이트) https://en.wikipedia.org/wiki/Annealed_pyrolytic_graphite
      1. 가장 우수한 재료는 CVD 공정으로 판상으로 성장시킨다.
  2. 현재 시트 상태의 제품은 "열분해 탄소" 제품이다. 특히 그래핀(graphene)구조에 가까우면 열분해 그라파이트(pyrolytic graphite sheet;PGS)라고 부르기도 한다.
    1. 왜냐면 합성섬유, 대부분 PI 필름을 진공에서 열처리(탄화수소를 분해하여 남은 흑연을 결정화(하여 만든다.
    2. 운모와 같은 절단 평면을 갖는다. 그래핀 시트그래서 절단면을 따라 열전도율이 매우 높다.
2. 기술
  1. XY방향 열전도율은
    1. 두께가 얇은 20um 이하에서(밀도 2.1)는 최고 1800W/mK라고 한다. Z방향은 10W/mK
    2. 두께 0.1mm이면(밀도 0.85) 약 1050W/mK를 갖는다. Z방향은 26W/mK
  2. 열을 옆으로 흐르게 하기 위함이다.(두께 방향은 아니다. 단위길이당 열전달 능력은 수직1이라면 수평 >100이다.)
    1. 열전도율이 좋은 재료 쪽으로 열을 수평방향으로 확산시키기 위해 사용한다. 그러므로 반드시 위에 뭐가 넓은 재료가 붙어 있어야 한다.
      1. 없는 것보다 얇더라도(2022년 기준 최소 두께는 약 7um) 그라파이트 시트가 있는 것이 (수평 열확산에)좋다.
    2. 인조 그라파이트와 천연 그라파이트가 있다.
      1. 인조 그라파이트는 원하는 두께를 위한 PI필름을 질소분위기에서 1100도씨 바인더 번아웃(binder burn-out)인 탄화작업을 한다.
      2. 이후 아르곤이 투입되는 2800~3000도씨 연속로에서 흑연화작업을 한다.
      3. 꽉 누르는 압연화 작업을 한다. 이 때 두께는 조금 조절된다. 각 시트를 붙여서 사용하지는 않는다.
    3. 천연 그라파이트는 두껍지만 크게 만들 수 있고 싸다. TV에 사용되는 발열IC에 사용한다.
    4. 등장 당시 휴대폰에서는 넓게 사용했으나, 갈수록 (비싸서) 좁은 면적만 사용한다.
    5. 휴대폰에서도 히트파이프 기술과 경쟁하는데, 히트 파이프가 적용한 후로 사용량이 줄고 있다.
      1. 전체를 동박으로 붙이고, 특별히 뜨거운 IC 영역만 그라파이트 시트를 붙인다.
  3. 2020년 기준으로 25um 두께 제품을 핸드폰에서 가장 많이 사용한다.
    1. 45um 두께의 PI필름을 태우면 약간 두께가 늘어난다.
    2. 이를 눌러서 25um 두께 제품을 만든다.
    3. 배향성이 중요하다. 배향성은 PI필름을 만들 때부터 결정난다. PI필름을 어떻게 만드냐가 중요하다. 그라파이트 시트를 만들 목적으로 PI필름을 만들어야 좋은 성능이 나온다.
3. 국내 제조
  1. 국내 가드넥 http://www.guardnec.com/ 이 roll-to-roll 공법으로 만들었다.
  2. 국내 조인셋 http://www.joinset.com/ 이 (생산성이 떨어지는) sheet 공법으로 만들고 있다.
  3. 그러므로 핸드폰용 그라파이트시트는 모두 외국에서 수입한다.
노트북에서
1. 2012년 10월 제조 노트북, LG XNOTE Z460
  1. RAM 방열을 위한 그라파이트 시트
휴대폰에서
1. 2012.09 출시 삼성 갤럭시 노트2 스마트폰
  - (우측)OLED 화면 중앙부위가 가장 뜨거워지므로 그라파이트 시트로 (왼쪽)메탈 코어프레임으로 방열시키고 있다.
  - (우측)OLED 뒤면에는 검정 테이프를 붙였다. S펜 디지타이저 패턴을 뜯었다.
2. 2013.10 출시 애플 iPhone 5S 스마트폰
  1. 메인 보드 윗쪽 실드캔에서
    - 그라파이트 시트
  2. 화면 백라이트와 붙어 있는 금속판에서
    1. 반만 붙어 있다. 화면 백라이트와 붙어 있는 금속판(방열 및 실딩)을 뜯어내면, 메인보드와 맞붙는 영역에만 방열필름이 붙어 있다.
    2. 부착 방법
      - 잘 쪼개져 벌어지는 그라파이트를 고정하기 양쪽 보호 테이프
      - 전체(양면 접착테이프+그라파이트+보호테이프) 두께 ~30um
      - graphite heat spreader sheet
    3. 그라파이트 시트 필름 전체를 뜯어
      - 매우 얇아 상온에서는 쉽게 찢어져, 열을 가해서 뜯어낸 후
      - 빨갛게 태운 후에도 그대로이다. 두께 20um. 그러면 양쪽 접착테이프 두께는 각각 ~5um.
3. 2014.10 출시 삼성 SM-G5308W Galaxy Grand Prime 스마트폰
  - 위: OLED 디스플레이
  - 불에 태워보니, 검정시트는 방열용 그라파이트 시트이다.
4. 2017.02 출시 샤오미 Redmi Note 4X 스마트폰에서
  1. anodized aluminum mid-frame에서 (방열용) 검정색 테이프 필름 두 가지
    - LCD패널 뒷면에 접촉하는 anodized aluminum mid-frame에서 검정색 테이프
    - anodized aluminum mid-frame에서 검정색 테이프를 뜯으면
    - 유기물 테이프이다.
    - 메인 PCB가 접촉하고 있는 영역에만 붙어 있는 graphite sheet
    - 메인 PCB가 접촉하고 있는 영역에만 붙어 있는 graphite sheet
    - anodized aluminum mid-frame에서 산화피막을 레이저로 벗긴 부분
5. 2020.05 출시 삼성 갤럭시 A51 SM-A516N 스마트폰
  1. 디스플레이쪽으로, 그라파이트 시트로 방열
    - 빨갛게 태운 후
펠티어 냉각소자에서
1. PTC-200 펠티어 오븐,
  - 펠티어소자 알루미나와 알루미늄방열판과 밀착을 위해
2. 고출력 레이저 다이오드
  1. 냉각 모듈과 그라파이트 시트
  2. 펠티어 및 그라파이트 시트
3. ML-7110B, DPSS 레이저 모듈
  - 그라파이트 시트
공기와 접촉하여 방열하는(두껍다. 의외의 사용처이다.)
1. 그라파이트 방열판
  1. 삼성 SL-C460W 컬러레이저 복합기, High Voltage 파워에서