방열 필름은 옆으로 100배
1옆으로 약 100배
이 검은 막은 열을 두께 방향보다 옆으로 약 100배 잘 보내요. 열을 막는 막이 아니라 퍼뜨리는 막입니다.
2칩 자리 위에 넓게 붙어 있다
폰 뒤판을 열면 칩 자리 위로 이 막이 넓게 붙어 있어요. 내부 배치는 원리를 보여 주는 그림이에요.
3열이 한 점에 몰린다
칩 열이 한 점에 몰리면 폰 겉면에 뜨거운 점이 생겨요.
4판 전체로 퍼뜨린다
막이 그 열을 판 전체로 퍼뜨려서, 뜨거운 점이 흩어져요.
5육각형 탄소 판이 겹겹이
막을 잘라 보면 탄소 원자가 육각형으로 엮인 판이 겹겹이 쌓여 있어요.
6판을 따라서는 빠르게
열은 이 판을 따라서는 빠르게 흐르고, 판을 건너서는 느리게 흘러요.
7구리보다 2~4배
그래서 옆으로는 구리보다도 2배에서 4배 잘 퍼집니다.
8시작은 플라스틱 필름, 1,000°C 굽기
시작은 폴리이미드라는 플라스틱 필름이에요. 1,000°C에서 구우면 질소·산소·수소가 빠지고 탄소만 남아요.
93,000°C 가까이에서 다시 굽는다
3,000°C 가까이에서 다시 구우면 탄소가 육각형 판으로 가지런히 늘어서요.
층마다 넓은 고속도로가 깔린 건물을 떠올려 보세요. 같은 층 안에서는 차가 쭉쭉 달리지만, 위아래 층으로 옮겨 가려면 좁은 계단뿐이에요.
흑연 시트가 딱 그래요. 열은 탄소 판을 따라서는 빠르게 달리고, 판과 판 사이를 건너는 건 느립니다.
그래서 한 점에 몰린 열이 위로 뚫고 나오기 전에 옆으로 넓게 퍼져요. 뜨거운 점이 흩어지는 이유예요.
- 폰은 얇은데 칩 열은 한 점에 몰려요. 그 열을 넓게 나눠 줘야 겉면이 뜨거워지지 않아서, 얇은 방열 막이 폰마다 들어갑니다.
- 이 막의 원료는 폴리이미드(PI) 필름이에요. 그래서 PI 필름을 만드는 소재 회사와 높은 온도로 굽는 기술이 이 부품의 바탕이 됩니다.
해외 회사는 업계에 널리 알려진 대표 업체를 골랐고, 국내 회사는 소부장 정리 글에 나온 회사입니다. 회사 소개일 뿐 투자 추천이 아닙니다.
더 깊이 — 원문 요약·용어 정리·출처
폰 속 검은 방열 필름은 열을 막는 막이 아니라 옆으로 퍼뜨리는 막입니다. 두께가 25 µm인 인조 흑연 시트는 판 방향으로 1,500~1,700 W/(m·K), 두께 방향으로 15 W/(m·K) — 옆으로 약 100배 잘 흐르고, 이 막의 시작은 폴리이미드라는 플라스틱 필름입니다.
- 폰 속 이 검은 막은, 열을 두께 방향보다 옆으로 약 100배 잘 보냅니다
- 그런데 이 검은 막, 처음엔 플라스틱 필름이었습니다
- 폰 뒤판을 열면, 칩 자리 위로 이 막이 넓게 붙어 있습니다
- 칩 열이 한 점에 몰리면, 폰 겉면에 뜨거운 점이 생깁니다
- 이 막은 그 열을 판 전체로 퍼뜨려, 뜨거운 점을 흩어 버립니다
- 막을 잘라 보면, 탄소 원자가 육각형으로 엮인 판이 겹겹이 쌓여 있습니다
- 열은 이 판을 따라서는 빠르게, 판을 건너서는 느리게 흐릅니다
- 그래서 옆으로는, 구리보다도 2배에서 4배 잘 퍼집니다
- 시작은 폴리이미드라는 플라스틱 필름. 1,000 °C에서 구우면 탄소만 남고(질소·산소·수소가 빠짐)
- 3,000 °C 가까이에서 다시 구우면, 탄소가 육각형 판으로 가지런히 늘어섭니다(논문 조건 2,800~3,000 °C, 양산 조건은 비공개)
- 다음에 폰이 손에서 뜨끈해지면, 그 열은 이 막을 타고 퍼지는 중입니다
방열 필름(인조 흑연 시트)은 칩 위에 붙어 한 점에 몰린 열을 넓은 면으로 펼쳐, 폰 겉면의 뜨거운 점을 없애고 열이 빠져나갈 넓이를 키웁니다. 열을 식히는 장치가 아니라 열을 나눠 주는 길입니다.
완성된 시트는 탄소가 99.9% 이상입니다. 비결은 구조입니다. 탄소 원자가 육각형으로 엮인 판이 수만 겹 쌓여 있어, 판을 따라서는 열이 잘 흐르고 판과 판 사이를 건너기는 어렵습니다. 그래서 판 방향 열전도가 구리보다 2~4배 높습니다.
- 방열 필름(인조 흑연 시트)
- 폴리이미드 필름을 고열에 구워 만든 얇은 흑연 막입니다. 전자기기의 발열 영역에 붙여 열을 넓게 퍼뜨립니다. 상용 방열 소재 가운데 열전도가 가장 높은 축에 듭니다.
- 열전도도(W/(m·K))
- 같은 두께·같은 온도 차에서 열이 얼마나 잘 흐르는지 나타내는 값입니다. 클수록 열이 잘 흐릅니다.
- 판 방향·두께 방향
- 시트를 바닥에 깔았을 때 옆으로 흐르는 방향과 위아래로 뚫고 지나가는 방향입니다. 흑연 시트는 두 방향의 차이가 약 100배입니다.
- 흑연(그래파이트)
- 탄소 원자가 육각형 그물 판을 이루고, 그 판이 약 0.335 nm 간격으로 겹겹이 쌓인 결정입니다.
- 폴리이미드(PI)
- 열에 강한 고분자(플라스틱) 필름입니다. 연성회로기판·배터리 절연에도 쓰이고, 방열 시트의 필수 원료로도 쓰입니다.
- 탄화·흑연화
- 필름을 약 1,000 °C에서 구워 탄소 외의 원소(질소·산소·수소)를 빼는 단계(탄화)와, 3,000 °C 가까이에서 다시 구워 탄소를 흑연 판으로 정렬시키는 단계(흑연화)입니다.
두께 방향이 느린 건 판끼리 붙든 힘이 약해서예요.
한 판 안의 탄소는 서로 단단히 엮여 열이 잘 건너가지만, 판과 판은 약 0.335 nm 떨어져 느슨하게 쌓여 있을 뿐입니다.
그래서 25 µm 시트 한 장엔 이런 판이 약 7만 5천 겹 들어 있다는 계산이 나옵니다.
굽는 온도도 중요합니다. 한 논문 비교표에선 2,500 °C에서 구운 순수 PI 필름이 약 333 W/(m·K)에 그쳤어요.
