KR100853711B1 - 변형이 유연한 히트 싱크와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1.000W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등의 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 내열 점착테이프가 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅되고, 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제와 착색제가 배합된 방사 코팅물질이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포되어, 열 방출 및 절연기능을 가지는 변형이 유연한 초박판 히트 싱크에 관한 것으로서 히트 싱크가 차지하는 공간을 최소화하면서 고집적화된 휴대전화나 노트북, PCB, PDP TV(TCP IC 등), LCD TV(DDI 등), LED 조명 등과 같은 전자기기의 발열 부위의 열 방출 및 절연효과를 높일 수 있으며, 히트 싱크를 사용할 수 없는 2차 전지(RC용, 하이브리드카용 전지)의 방열을 통한 전지 안정성 등의 높은 효과, 기존의 히트 싱크와 열전도 물질을 하나의 기능으로 통합하는 원가 절감의 효과가 있으며, DDR2 및 DDR3(DDR4, 5 등)의 메모리 반도체의 발열부위에 열 방출 효과 등 다양하게 적용할 수 있으며, 히트 싱크 자체의 두께로 초 슬림화 할 수 있으며, 내식성과 내화학성이 우수하며, 히트 싱크의 사용 용도에 맞는 크기로 절단이 용이하여 현장에서의 작업성이 뛰어나다.
히트 싱크, 전자기기, 경량화, 소형화, 슬림화, 고속화, 방열.

Description

변형이 유연한 히트 싱크와 이의 제조방법{Flexible heat sink and manufacturing method thereof}
도1은 본 발명에 의한 히트 싱크의 단면도이다.
도2는 히트 싱크의 제조과정을 보인 도면이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 열전도체 박판 2 : 내열 점착 테이프
3 : 방사 코팅물질 4 : 이형지
본 발명은 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크(Flexible heat sink)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판의 양면에 각각 열전도성 내열 점착 테이프를 라미네이팅하고 열전도가 높은 방사 코팅물질을 도포하여 변형이 유연하면서도 열 방출 및 절연효과를 높일 수 있도록 하는 변형이 유연한 히트 싱크에 관한 것이다.
최근 전자기기의 경량화, 소형화, 슬림(slim)화 및 고속화를 위한 고집적화 로 인하여 단위 체적당 발열량이 증가하면서 열 부하로 인해 CPU의 경우에는 오작동이나 작동 중지, 속도 저하 등의 문제가 있고, PDP 등과 같은 디스플레이 제품의 경우에는 화면 아지랑이 현상이나 해상도 저하, 명암비 저하 등과 같은 문제가 있으며, 노트북의 경우에는 폭발사고가 일어나는 등의 문제가 있으므로 열 방출에 대한 해결 필요성이 매우 증대되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0122342호(2006. 11. 30. 공개)호의 '탄소나노입자가 함유된 열전도성 그리스'는 마이크로프로세서 등과 같은 발열원과 히트 싱크 등과 같은 방열체 사이에 열계면 재료(thermal interface material)를 충진시켜 방열성능을 장기간 동안 유지할 수 있도록 한다.
상기한 방열방식은 발열원과 히트 싱크 사이에 열계면 재료 즉, 열전도성 그리스(thermal grease)를 도포하는 방식이 주종이나, 이는 접착력이 없기 때문에 흘러내림을 막기 위해 기판에 기계적인 가공이 필요하고 기판을 고집적화로 가공하기도 매우 어렵다.
상기 열전도성 그리스를 사용하는 방열방식에서의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 연속기공을 가지는 합성수지섬유로 된 부직포에 열전도성 물질이 피복된 열전도성 시트나 열전도성 아크릴 폼 테이프, 실리콘 패드, 그라파이트, PCM 등과 같이 열전도성 물질을 이용하는 방열방식이 사용되고 있으나, 이들은 열원과 히트 싱크 사이의 열전달 역할만을 한뿐 히트 싱크로서 열을 방출하지는 못한다.
또한 최근에 개발된 열전도도가 가장 높은 방열방식 히트 파이프(heat pipe)의 경우 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0019150호(2004. 03. 05. 공개)의 '평판 형 히트 파이프와 히트 싱크'에서와 마찬가지로 열을 방출해 주는 히트 싱크나 그 대체품과의 연계가 필수적이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 히트 싱크가 차지하는 공간을 최소화하면서 고집적화된 휴대전화나 노트북, PDP TV(TCP IC 등) LCD TV(DDI 등), LED조명 등과 같은 전자기기의 발열 부위의 열 방출 및 절연효과와 히트 싱크를 사용할 수 없는 2차 전지(RC용, 하이브리드카용 전지)의 방열을 통한 전지 안정성 등의 높은 효과, 기존의 히트 싱크와 열전도 물질을 하나의 기능으로 통합하는 원가 절감의 효과, 또한 DDR2 및 DDR3(DDR4, 5 등)의 메모리 반도체의 발열부위에 열 방출효과를 높이고 히트 싱크 자체의 두께로 초슬림(slim)화하며, 내식성과 내화학성이 우수하며, 히트 싱크의 사용 용도에 맞는 크기로 절단이 용이하여 현장에서의 작업성이 뛰어나도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크는, 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)가 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)되고, 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포되어, 열 방출 및 절연기능을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크는, 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 점착제에 의해 이형지가 부착되고, 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포되어, 열 방출 및 절연기능을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 열전도체 박판의 재질은 구리 또는 알루미늄,은, 흑연 시트 등을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크의 제조방법은, 사용 용도에 따라 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000W/m-K인 열전도체박판을 절단 가공하는 절단 가공단계; 상기 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 이물질 및 기름 제거를 위한 세정 및 부식(eching) 처리하거나 또는 코팅의 밀착성 제고를 위한 코로나 전극처리를 하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 110∼130 ℃의 열을 가해 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)를 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)하는 라미네이팅 단계; 상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질을 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포하는 도포 단계; 및 상기 도포 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판에 80∼180 ℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조하는 건조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의한 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크의 제조방법은, 사용 용도에 따라 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체박판을 절단 가공하는 절단 가공단계; 상기 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 이물질 및 기름 제거를 위한 세정 및 부식(eching) 처리하거나 또는 코팅의 밀착성 제고를 위한 코로나 전극처리를 하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 점착제를 도포하고 표면에 이형지를 부착하는 이형지 부착 단계; 상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질을 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포하는 도포 단계; 및 상기 도포 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체박판에 80∼180 ℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조하는 건조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 열전도체 박판의 재질은 구리 또는 알루미늄, 은, 흑연시트 등이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 초박판형 히트 싱크의 단면도로서, 본 발명에 의한 초박판형 히트 싱크는 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판(1)의 밑면에 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)(2)가 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)되고, 상면에는 Si02, A12O3, Fe304, Sic 및 기타 결합제와 같이 열전도성이 높은 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질(3)이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포된 구조를 갖는다.
여기서, 내열 점착 테이프(2)를 대신하여 열전도체 박판(1)의 밑면에 열전도성 점착제를 이용하여 이형지(4)를 부착하여 동일한 효과를 얻을 수 있다. 물론, 내열 점착 테이프(2)를 이용하는 경우에는 보관 및 운송 등이 용이하도록 이형지(4)가 부착되어야 함은 물론이다.
도2는 본 발명에 의한 초박판형 히트 싱크의 제조과정을 보인 것으로서 현장에 있는 작업자는 히트 싱크의 사용 용도에 따라 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판(1)을 적당한 크기로 절단 가공하게 된다.
작업자는 절단 가공된 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판(1)의 표면을 세정 및 부식(eching) 처리하여 이물질이나 기름을 제거하고, 필요에 따라 코로나 전극 처리하여 코팅이나 도포 시의 밀착성을 높인다.
그리고 나서, 작업자는 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)(2)에 110∼130 ℃의 열을 가해 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판(1)의 한쪽 면에 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)하게 된다. 여기서 작업자는 내열 점착 테이프(2)의 표면에 이형지(4)를 부착하여 보관 및 운송 등이 용이하도록 할 수 있다.
이어서 작업자는 Si02, A12O3, Fe304, Sic 및 기타 결합제와 같이 열전도성이 높은 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제를 배합하여 방사 코팅물질(2)을 제조한 후 이를 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판(1)의 다른 한쪽 면에 코팅(coating)하여 0.03∼0.09 ㎜의 두께의 방사 코팅 물질(3)이 도포되도록 한다.
이후 작업자는 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 구리나 알루미늄, 은, 흑연시트 등과 같은 열전도체 박판(1)에 80∼180℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조한 후 제품 사양에 맞게 규격별로 가공작업을 한다.
여기서, 작업자는 내열 점착 테이프(2)를 대신하여 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판(1)에 열전도성 점착제를 도포한 후 이형지(4)(release liner)를 부착하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
- 실시예 1
공장 등과 같은 제조 및 생산라인의 작업자는 0.035 ㎜ 두께의 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판을 전기기기나 이를 구성하는 부품의 발열량을 감안하여 적당한 크기로 절단 가공한다.
작업자는 절단 가공된 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판 표면을 부식( eching) 처리하여 이물질이나 기름을 제거하고 코로나 전극 처리하여 열전도성 점착 테이프의 코팅이나 방사 코팅 물질의 도포 시의 밀착성을 높인다.
그리고 나서 작업자는 열전도성 내열 점착 테이프(acrylic adhesive tape)에 120 ℃의 열을 가해 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판의 한쪽 면에 0.02 ㎜의 두께로 라미네이팅(laminating)한다.
이어서 작업자는 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제를 배합하여 방사 코팅물질을 제조한 후 이를 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판 다른 한쪽 면에 코팅(coating)하여 0.04 ㎜ 두께로 도포한다.
이후 작업자는 열전도성 내열 점착테이프가 라미네이팅되고 방사 코팅물질이 도포된 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판을 180℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조한 후 제품 사양에 맞게 규격별로 가공작업을 한다.
- 실시예 2
공장 등과 같은 제조 및 생산라인의 작업자는 0.035 ㎜ 두께의 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판을 전기기기나 이를 구성하는 부품의 발열량을 감안하여 적당한 크기로 절단 가공한다.
작업자는 절단 가공된 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판 표면을 부식( eching) 처리하여 이물질이나 기름을 제거하고 코로나 전극 처리하여 열전도성 내열 점착 테이프의 코팅이나 방사 코팅 물질의 도포 시의 밀착성을 높인다.
그리고 나서 작업자는 열전도율이 400 W/m-K의 구리 박판의 한쪽 면에 열전도성 점착제를 도포한 후 이형지를 부착한다.
이어서 작업자는 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제를 배합하여 방사 코팅물질을 제조한 후 이를 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판 다른 한쪽 면에 코팅(coating)하여 0.04 ㎜ 두께로 도포한다.
이후 작업자는 열전도성 점착제에 의해 이형지가 부착되고 방사 코팅물질이 도포된 열전도율이 400 W/m-K인 구리 박판을 180℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조한 후 제품 사양에 맞게 규격별로 가공작업을 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 히트 싱크가 차지하는 공간을 최소화하면서 고집적화된 휴대전화나 노트북, PCB, PDP TV(TCP IC 등) LCD TV(DDI 등), LED조명 등과 같은 전자기기의 발열 부위의 열 방출 및 절연효과를 높일 수 있으며, 히트 싱크를 사용할 수 없는 2차 전지(RC용, 하이브리드카용 전지)의 방열을 통한 전지 안정성 등의 높은 효과, 기존의 히트 싱크와 열전도 물질을 하나의 기능으로 통합하는 원가 절감의 효과가 있으며, 또한 DDR2 및 DDR3(DDR4, 5 등)의 메모리 반도체의 발열부위에 열 방출효과 등 다양하게 적용할 수 있으며, 히트 싱크 자체의 두께로 초슬림(slim)화 할 수 있으며, 내식성과 내화학성이 우수하며, 히트 싱크의 사용 용도에 맞는 크기로 절단이 용이하여 현장에서의 작업성이 뛰어나다.

Claims (6)

  1. 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)가 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)되고, 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포되어, 열 방출 및 절연기능을 가지는 것을 특징으로 하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크.
  2. 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 점착제를 도포한 후 이형지가 부착되고, 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질이 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포되어, 열 방출 및 절연기능을 가지는 것을 특징으로 하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전도체 박판의 재질은 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체인 것을 특징으로하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크.
  4. 사용 용도에 따라 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 절단 가공하는 절단 가공단계;
    상기 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 이물질 및 기름 제거를 위한 세정 및 부식(eching) 처리하거나 또는 코팅의 밀착성 제고를 위한 코로나 전극처리를 하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 110∼130 ℃의 열을 가해 열전도성 내열 점착 테이프(adhesive tape)를 0.01∼0.03 ㎜ 두께로 라미네이팅(laminating)하는 라미네이팅 단계;
    상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질을 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포하는 도포 단계; 및
    상기 도포 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판에 80∼180 ℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조하는 건조 단계;를 특징으로 하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크의 제조방법.
  5. 사용 용도에 따라 0.035∼0.1 ㎜ 두께의 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 절단 가공하는 절단 가공단계;
    상기 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판을 이물질 및 기름 제거를 위한 세정 및 부식(eching) 처리하거나 또는 코팅의 밀착성 제고를 위한 코로나 전극처리를 하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 한쪽 면에 열전도성 점착제를 도포하고 표면에 이형지를 부착하는 이형지 부착 단계;
    상기 전처리 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판의 다른 한쪽 면에 무기질 세라믹 코팅제(ceramic coating agent)와 착색제가 배합된 방사 코팅물질을 0.03∼0.09 ㎜의 두께로 도포하는 도포 단계; 및
    상기 도포 단계를 마친 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체 박판에 80∼180 ℃의 열을 가해 건조하거나 자연 건조하는 건조 단계;를 특징으로 하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크의 제조방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 열전도체 박판의 재질은 열전도율이 200∼1,000 W/m-K인 열전도체인 것을 특징으로 하는 변형이 유연한 초박판형 히트 싱크의 제조방법.
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