KR101228417B1 - 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 전원공급장치에 충진되는 액상실리콘에 규석분을 혼합하여 충진시킴으로써 엘이디 전원공급장치의 전기·전자부품에서 발생하는 열을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있어서 전기·전자부품의 성능 저하 또는 빈번한 고장 등의 문제를 크게 개선할 수 있으며, 액상실리콘 및 경화제만을 사용하는 경우보다 규석분을 충진재로 사용함으로써 제작 단가를 낮출 수 있는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법을 제공한다.

Description

2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법{Molding method of light emitting diode switched-mode power supply using two-type liquid silicone}

본 발명은 외부에 노출되는 엘이디 조명을 이용한 간판의 전원공급장치 몰딩 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 규석분을 이용하여 전원공급장치 내부의 열을 외부로 보다 효과적으로 방출시킴으로써 전원공급장치의 내구성을 증대시킬 수 있는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엘이디 전원공급장치는 몰딩제품과 비몰딩제품으로 구분하는데, 실내용 전원공급장치는 비몰딩제품을 사용하고, 옥외 간판 등에 사용되는 실외용 전원공급장치는 몰딩제품을 사용하고 있다.

옥외 간판 등에 사용되는 실외용 전원공급장치는 간판과 더불어 외부에 노출되어 있는 상태에서 사용하기 때문에 전원공급장치의 전기·전자부품을 외부의 습기, 먼지 및 충격으로부터 보호하기 위해 전원공급장치의 케이스를 최종 조립하기 전 전원공급장치 케이스의 내부 공간에 에폭시수지 또는 우레탄수지를 충진시킨다. 이렇게 충진된 에폭시수지 또는 우레탄수지는 방수기능은 물론 방진 및 방풍기능을 할 수 있어서 전원공급장치의 내구성을 증대시키는 역할을 하게 된다.

이러한 엘이디 전원공급장치를 몰딩하는 일반적인 방법으로서 우선 에폭시 수지 계열 또는 우레탄수지 계열의 주제에 경화제를 혼합하여 전원공급장치 케이스의 내부에 충진시킨다. 이렇게 충진된 에폭시수지 또는 우레탄 수지 주제가 경화제에 의하여 일정 시간이 경과하여 단단한 고체 형태로 건조가 완료되면 최종 엘이디 전원공급장치의 케이스를 조립시킴으로써 몰딩 공정이 완료된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법으로 몰딩된 엘이디 전원공급장치의 경우 습기, 먼지 등에 대한 방수, 방진, 방풍 기능 및 절연에 있어서는 탁월한 효과는 있으나, 에폭시수지 또는 우레탄수지와 경화제로 몰딩한 경우 전원공급장치의 전기·전자부품에서 발생하는 열을 외부로 효과적으로 방출하지 못하는 단점이 있으므로 전기·전자부품의 성능 저하 또는 고장의 원인이 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 2액형 액상실리콘을 이용하여 일정량의 규석분을 혼합하여 엘이디 전원공급장치를 몰딩함으로써 기존의 방수, 방진 및 방풍의 기능을 그대로 유지함과 동시에 엘이디 전원공급장치의 내부 부품에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 엘이디 전원공급장치를 몰딩하는 방법에 있어서, 엘이디 전원공급장치를 몰딩하는 방법에 있어서, 하부 덮개판이 조립되지 않은 엘이디 전원공급장치를 건조로에서 25℃∼30℃ 온도에서 20분∼30분 동안 습기를 제거하는 단계; 상기 습기가 제거된 엘이디 전원공급장치 내부의 조립된 부품에 실리콘 코팅제를 도포하는 단계; 상기 실리콘 코팅제가 도포된 엘이디 전원공급장치를 30℃∼40℃ 온도에서 15분∼30분 동안 건조하는 단계; 액상실리콘과 경화제를 1:1 중량% 비율로 혼합하되 총 100%중량 중 액상실리콘 15중량%∼20중량%와 경화제 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%을 상온 20℃∼25℃에서 10∼15분 동안 교반하는 단계; 상기 교반된 액상실리콘 혼합물을 엘이디 전원공급장치의 내부에 위치한 인쇄회로기판과 상부 케이스의 공간에 1차 충진하는 단계; 상기 액상실리콘 혼합물로 1차 충진된 엘이디 전원공급장치를 탈포기에서 3기압∼5기압으로 30분∼40분 동안 탈포하는 단계; 상기 탈포된 엘이디 전원공급장치의 내부공간이 완전히 도포될 수 있도록 액상실리콘 혼합물로 2차 충진하는 단계; 상기 2차 충진된 엘이디 전원공급장치를 건조로에서 50℃∼60℃ 온도로 1시간∼2시간 동안 건조시키는 단계 및 상기 2차 충진되어 건조된 엘이디 전원공급장치에 하부 덮개판을 조립하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법을 제공한다.

또한, 상기 액상실리콘과 경화제를 1:1 중량% 비율로 혼합하되 총 100%중량 중 에폭시 수지계 주제 15중량%∼20중량%와 경화제 수지 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%를 교반한 후 탈포기에서 7기압∼8기압으로 10분 동안 탈포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 규석분의 크기는 30메시∼50메시 인 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 엘이디 전원공급장치에 충진되는 액상실리콘에 규석분을 혼합하여 충진시킴으로써 엘이디 전원공급장치의 전기·전자부품에서 발생하는 열을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있어서 전기·전자부품의 성능 저하 및 빈번한 고장 등의 문제를 크게 개선하는 효과가 있다.

또한, 주제 및 경화제만을 사용하는 경우보다 규석분을 충진재로 사용함으로써 제작 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

도 1a는 몰딩 전의 엘이디 전원공급장치의 사진
도 1b는 몰딩 후의 엘이디 전원공급장치의 사진
도 1c는 몰딩 완료 후 하부케이스 결합 사진
도 2a는 몰딩 시 기포가 발생한 불량품 사진
도 2b는 기포가 발생한 불량품의 절단면 사진
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법을 설명하기 위한 순서도

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확하게 하기 위함이다.

마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 도면을 통틀어 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 고안의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 실시예들이 실시가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1a는 몰딩 전의 엘이디 전원공급장치의 사진이고, 도 1b는 몰딩 후의 엘이디 전원공급장치의 사진이며, 도 1c는 몰딩 완료 후 하부케이스 결합 사진이다. 또한, 도 2a는 몰딩 시 기포가 발생한 불량품 사진이며, 도 2b는 기포가 발생한 불량품의 절단면 사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명에 따른 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법은 우선 하부 덮개판이 조립되지 않은 엘이디 전원공급장치를 건조로에서 25℃∼30℃ 온도에서 20분∼30분 동안 습기를 제거(S100)한다. 이와 같이 건조로에서 습기를 제거하는 이유는 몰딩단계와 제품의 조립단계는 별도의 공정으로 이루어지므로 조립단계와 몰딩단계 사이의 시차 때문에 엘이디 전원공급장치의 내부 부품에 습기가 발생할 수 있으며 이러한 습기는 후술하는 액상실리콘 혼합물의 충진시 도 2a와 같은 기포(A,B) 발생의 원인이 될 수 있다. 특히 이러한 기포는 액상실리콘 혼합물이 경화 후 도 2b와 같이 기포가 발생한 부분을 절단시 공간(C)을 형성할 수 있게 되는데 이러한 공간에서 제품사용시 발생하는 내부 부품의 열과 외부 온도의 차이로 인해 물방울이 생길 수 있게 되어 고장의 원인이 되며, 또한 이러한 공간(C)은 소음의 직접적인 원인이 되기도 한다. 이러한 기포(A,B)는 서로 다른 형태의 계면물질이 혼화될 때 발생하는 자연적인 현상으로서 본 발명의 공정 중 액상실리콘의 혼합물을 교반하는 단계 또는 액상실리콘 혼합물을 충진하는 단계에서 대기상과 혼합물의 접촉계면의 활성도가 달라 발생된다.

상기 습기가 제거된 엘이디 전원공급장치 내부의 조립된 부품에 실리콘 코팅제를 도포한다(S110). 이때 부품에 도포하는 실리콘 코팅제를 사용하는 이유는 후 공정시 최종 몰딩되는 액상실리콘 혼합물과 동일한 성분의 것으로서, 최종 몰딩 시 본 발명에 따른 규석분이 포함된 점성이 강한 액상실리콘 혼합물을 몰딩시 부품과 부품 사이에서 슬라이드가 원활하게 이루어지고, 부품과 액상실리콘 혼합물간에 결착력을 강화시켜주는 역할을 하게 된다. 상기와 같이 실리콘 코팅제가 도포된 엘이디 전원공급장치는 건조로에서 30℃∼40℃ 온도에서 15분∼30분 동안 충분히 건조를 진행(S120)하는 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 실리콘 코팅제가 도포된 엘이디 전원공급장치의 건조가 완료되면 본 발명에 따라 액상실리콘, 경화제 및 규석분을 혼합한다(S130). 상기 액상실리콘과 경화제는 1:1 중량% 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 이는 상기 액상실리콘이 경화제보다 많이 포함되는 경우 경화되지 않거나 경화 시간이 많이 소요되는 문제가 발생하며, 반면 경화제가 액상실리콘보다 많이 포함되는 경우 경화 시간은 단축할 수 있으나, 액상실리콘의 고유 역할인 방수, 방진 및 방풍의 효과가 떨어지는 문제가 발생하기 때문이다.

또한, 본 발명은 상기 액상실리콘 혼합물의 총 100중량% 중 액상실리콘 15중량%∼20중량%와 경화제 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 기존의 몰딩방법은 단순히 방수, 방진, 방풍 및 절연 등의 목적을 위해 에폭시수지 또는 우레탄수지에 경화제만을 혼합하여 사용하였기 때문에 경화가 완료된 후 엘이디 전원공급장치의 내부 부품에서 발생되는 열을 방출하지 못하는 문제가 있었다. 이러한 문제는 엘이디 전원공급장치의 성능 저하나 고장의 원인이 되기도 하였다.

따라서 본 발명은 상기 액상실리콘의 경화가 완료된 이후에도 엘이디 전원공급장치의 내부 부품에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위해서 액상실리콘 혼합물의 총 100중량% 중 규석분 60중량%∼70중량%을 포함한다. 일반적으로 규석분의 주성분인 규소는 융점이 높고 열축적 능력이 우수하여 엘이디 전원공급장치의 부품에서 발생하는 열의 흡수와 외부로의 방출 속도가 상대적으로 에폭시수지 또는 우레탄수지에 경화제로만을 이용한 기존의 몰딩 방법보다 열전도율이 우수한 것이다.

구 분	액상실리콘중량%:경화제중량%:규석분중량%(총 100중량%중)
	50:50:0	25:25:50	20:20:60	15:15:70	10:10:80
온도차(평균)	53℃	28℃	21℃	19℃	12℃

상기 [표 1]은 액상실리콘과 경화제를 1:1 비율로 혼합하되 규석분의 혼합양을 조절하여 각각의 엘이디 전원공급장치에 충진시켜 건조한 후 4시간 동안 전원을 공급한 후 내부발열부품과 외부케이스 각각의 온도차를 실험한 표이다.

상기 실험표에 따르면 액상실리콘과 경화제만을 혼합하는 경우 내부발열부품과 외부케이스의 온도차는 53℃에 달했으나, 상기 액상실리콘의 혼합물의 총 100중량% 중 규석분을 50중량%를 혼합한 경우 내부발열부품과 외부케이스의 온도차는 28℃에 불과하여 액상실리콘과 경화제만을 혼합하여 몰딩하는 것보다 규석분을 혼합하여 몰딩하는 것이 부품에서 발생되는 열을 외부로 방출하기에 효과적으로 판단되었다.

또한, 상기 [표 1]에 의하면 규석분양이 증가하면 할수록 내부발열부품과 외부케이스의 온도차는 줄어드는 것을 알 수 있다. 다만. 상기 액상실리콘 혼합물의 총 100중량% 중 규석분양이 70중량%를 초과하는 경우 액상실리콘 혼합물의 점성이 증가하여 원활한 충진이 되지 않아 몰딩시 시간이 상당히 많이 걸리는 문제가 발생하며, 또한, 액상실리콘의 점성이 증가하는 경우 엘이디 전원공급장치의 내부부품에 상기 액상실리콘 혼합물이 결착되는 것이 어렵게 되고 이러한 문제는 건조단계에서 도 2a와 같은 기포(A,B) 발생의 원인이 되기도 한다. 이러한 기포는 상술한 바와 같이 액상실리콘 혼합물이 경화 후 도 2b와 같이 기포가 발생한 부분을 절단시 공간(C)을 형성할 수 있게 되는데 이러한 공간에서 제품사용시 발생하는 내부 부품의 열과 외부의 온도의 차이로 인해 물방울이 생길 수 있게 되어 고장의 원인이 되며, 또한 이러한 공간은 소음의 직접적인 원인이 되기도 한다. 따라서, 상기 [표 1]에서 볼 수 있듯이 규석분양에 따른 온도 및 점성의 증가 등을 고려하면 액상실리콘과 경화제를 1:1 중량% 비율로 혼합하되 액상실리콘 혼합물의 총 100중량% 중 에폭시 수지계 주제 15중량%∼20중량%와 경화제 수지 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%로 혼합하여 상온 20℃∼25℃에서 10∼15분 동안 교반하는 것이 바람직하다.

상기 액상실리콘 15중량%∼20중량%와 경화제 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%로 혼합하여 상온 20℃∼25℃에서 10∼15분 동안 교반된 액상실리콘은 탈포기에서 7기압∼8기압으로 10분 동안 탈포하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 본 발명은 열전도율을 최대화하기 위해 규석분양을 원활한 몰딩이 가능한 최대 점도까지 혼합하므로 혼합물의 혼합 과정 내지 몰딩과정에서 기포가 발생할 가능성이 높기 때문에 엘이디 전원공급장치에 액상실리콘을 몰딩하기 전에 최소 1회 이상 액상실리콘 혼합물 자체에 대하여 별도의 탈포 단계를 진행 하는 것이 경화 후 다수의 기포 생성을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 규석분의 크기는 30메시(Mesh)∼50메시 인 것이 바람직하다.

구 분	10메시(Mesh)	30메시(Mesh)	50메시(Mesh)	70메시(Mesh)	90메시(Mesh)
온도차(평균)	10℃	12℃	15℃	30℃	35℃

상기 [표 2]는 액상실리콘 혼합물 총 100중량% 중 액상실리콘, 경화제 및 규석분을 각각 15중량%, 15중량% 및 70중량%로 혼합하되, 상기 혼합되는 규석분의 크기를 10메시부터 90메시로 조절하여 엘이디 전원공급장치에 충진시켜 건조한 후 4시간 동안 전원을 공급한 다음 내부발열부품과 외부케이스 각각의 온도차를 실험한 표이다. 통상적으로 메시(Mesh)는 고체의 입자크기를 표시하는 단위로서 표준체를 가지고 측정하게 되며, 1인치 칸의 구멍의 수를 메시라고 나타내는데, 예를 들어 50메시라 하면 표준체 가로와 세로의 길이 2.54cm 안에 구멍이 50개가 들어있는 체를 통과하는 분말의 크기를 나타낸다. 따라서 메시가 단위가 크면 클수록 분말의 크기는 작아지는 것으로 볼 수 있다.

상기 [표 2]에서 볼 수 있듯이 규석분의 크기가 증가하면 할수록 내부발열부품과 외부케이스 각각의 온도차이가 작아지는 것을 알 수 있으며, 이는 결국 규석분의 크기가 클수록 열전도율이 우수한 것으로 판단된다. 다만, 규석분의 크기가 10메시 이하이면 상기 액상실리콘 혼합물의 점성이 증가하여 몰딩 작업이 제대로 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 원활한 교반이 이루어지지 않아 다수의 기포가 발생하는 문제가 발생하므로 인해 규석분의 크기는 30메시(Mesh)∼50메시가 바람직한 것으로 판단된다.

한편, 상기 액상실리콘 혼합물의 교반이 완료되면 엘이디 전원공급장치 내부에 위치한 인쇄회로기판과 상부 케이스의 공간에 1차 충진을 한다(S140). 1차 충진 한 후에는 충진된 엘이디 전원공급장치를 탈포기에서 3기압∼5기압으로 30분∼40분 동안 탈포 과정(S150)을 마친 후 엘이디 전원공급장치의 내부공간이 완전히 도포될 수 있도록 액상실리콘 혼합물의 2차 충진(S160)을 진행한다.

본 발명은 액상실리콘 혼합물 100중량% 중 60중량%∼70중량%의 규석분이 함유되어 있으며, 또한 규석분의 크기가 30메시∼50메시로 구성되기 때문에 상기 점성이 높아 액상실리콘과 부품간에 밀착이 되지 않는 현상을 방지할 수 있고, 또한 상기 액상실리콘의 교반시 발생된 기포를 방지하기 위해 인쇄회로기판과 상부케이스의 공간에 1차 충진을 진행한 후 탈포기에서 기포를 제거한 다음, 2차 충진을 진행하는 것이 기포발생으로 인한 성능저하 및 고장을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 2차 충진이 완료된 엘이디 전원공급장치는 건조로에서 50℃∼60℃ 온도로 1시간∼2시간 동안 최종 건조를 진행함(S170)으로써 몰딩 공정을 완료한 후 하부 덮개판을 조립(S180)한다.

Claims (3)

1. 엘이디 전원공급장치를 몰딩하는 방법에 있어서,
   하부 덮개판이 조립되지 않은 엘이디 전원공급장치를 건조로에서 25℃∼30℃ 온도에서 20분∼30분 동안 습기를 제거하는 단계(S100);
   상기 습기가 제거된 엘이디 전원공급장치 내부의 조립된 부품에 실리콘 코팅제를 도포하는 단계(S110);
   상기 실리콘 코팅제가 도포된 엘이디 전원공급장치를 30℃∼40℃ 온도에서 15분∼30분 동안 건조하는 단계(S120);
   액상실리콘과 경화제를 1:1 중량% 비율로 혼합하되 총 100%중량 중 액상실리콘 15중량%∼20중량%와 경화제 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%을 상온 20℃∼25℃에서 10∼15분 동안 교반하는 단계(S130);
   상기 교반된 액상실리콘 혼합물을 엘이디 전원공급장치의 내부에 위치한 인쇄회로기판과 상부 케이스의 공간에 1차 충진하는 단계(S140);
   상기 액상실리콘 혼합물로 1차 충진된 엘이디 전원공급장치를 탈포기에서 3기압∼5기압으로 30분∼40분 동안 탈포하는 단계(S150);
   상기 탈포된 엘이디 전원공급장치의 내부공간이 완전히 도포될 수 있도록 액상실리콘 혼합물로 2차 충진하는 단계(S160);
   상기 2차 충진된 엘이디 전원공급장치를 건조로에서 50℃∼60℃ 온도로 1시간∼2시간 동안 건조시키는 단계(S170) 및
   상기 2차 충진되어 건조된 엘이디 전원공급장치에 하부 덮개판을 조립하는 단계(S180)를 진행하는 것을 특징으로 하는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 액상실리콘과 경화제를 1:1 중량% 비율로 혼합하되 총 100%중량 중 에폭시 수지계 주제 15중량%∼20중량%와 경화제 수지 15중량%∼20중량% 및 규석분 60중량%∼70중량%를 교반한 후 탈포기에서 7기압∼8기압으로 10분 동안 탈포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 규석분의 크기는 30메시∼50메시 인 것을 특징으로 하는 2액형 액상실리콘을 이용한 엘이디 전원공급장치의 몰딩 방법.

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