KR101270486B1 - 도금된 금속 레이어를 포함하는 열 방출 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열 방출 장치 (2)는 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 평면 몸체 (21); 및, 상기 평면 몸체 (21)에 형성되어지는 도금된 금속 레이어 (22)를 포함한다. 상기 열 방출 장치 (2)는 금속 패널 (21)을 더 포함한다. 상기 평면 몸체 (21)는 상기 금속 패널 (24)에 실질적으로 수직하게 연결되어진다. 상기 열 방출 장치 (2)를 제작하는 방법도 또한 제공되어진다.
열 방출, 금속, 도금, 흑연 적층체
Description
본 발명은 2009년 3월 25일에 출원된 대만 특허출원번호 제098109727호를 우선권 주장하여 출원으로서, 열 방출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 흑연 적층체 (laminate) 위에 형성된 도금된 금속 레이어를 포함하는 열 방출 장치에 관한 것이다.
구리 또는 알루미늄과 같은 높은 전도도를 가지는 금속으로 만들어진 열 방출 장치가 전자 부품에서 발생되어지는 열을 주변의 공기로 방출하기 위하여 일반적으로 사용되어진다. 상기 전자 부품의 운전 속도가 빨라지면 빨라질수록, 열 발생 속도가 증대되어진다. 그러므로 상기 열 방출 장치에 대하여 넓은 열 방출 면적이 빠른 열 방출을 위하여 요구되어진다. 그러나 이러한 요구는 상기 열 방출 장치의 무게를 늘리게 된다.
구리 또는 알루미늄과 비교할 때, 흑연은 낮은 열 저항, 가벼운 중량, 및 높 은 열전달 계수와 같은 이점을 가진다. 그러나 흑연은 불충분한 강성을 가지고, 부서지기 쉽기 때문에, 흑연은 손상을 입기 쉬우며, 사용 중의 충격이나 하중으로 인하여 변형되어지기 쉽다. 게다가, 흑연은 용접에 의하여 금속 또는 합금에 직접적으로 결합되어질 수 없기 때문에, 흑연 그 자체가 상기 열 방출 장치로 사용되어지지 않는다.
열 방출 장치를 제작하는 현존하는 방법은 일반적으로, 흑연의 강성 및 강도를 개선하기 위하여 흑연에 금속 레이어를 접착하는 방법이 수행되어진다. 다음으로, 전자 부품들이 상기 금속 레이어에 접착함을 통하여 상기 흑연에 연결되어진다. 그러나 상기 금속 레이어는 상기 흑연으로부터 분리되어지기 쉬우며, 열전달은 상기 금속 레이어와 상기 흑연 사이의 접착제로 인하여 불연속적일 수 있고, 이는 열전달 효율을 감소시키게 된다.
그러므로 본 발명의 목적은, 상기 종래의 기술과 관련되어 먼저 기술된 단점을 극복할 수 있는 열 방출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열 방출 장치를 제작하는 방법을 제공하는 것이다.
따라서 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나는 열 방출 장치로서, 이는 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 평면 몸체 (planar body); 및, 상기 평면 몸체에 형성되어지는 도금된 금속 레이어를 포함한다.
본 발명의 다른 하나는 상기 열 방출 장치를 제작하는 방법으로서, 이는 (a) 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 평면 몸체를 청결하게 하는 단계; 및, (b) 상기 평면 몸체를 전기 도금하여 상기 평면 몸체에 도금된 금속 레이어가 형성되어지도록 하는 단계를 포함한다.
상기 열 방출 장치의 무게를 늘리지 않으면서도, 흑연의 낮은 열 저항, 가벼운 중량, 및 높은 열전달 계수와 같은 이점을 가지고, 흑연의 단점을 극복하여 흑 연의 강성 및 강도를 개선함과 동시에, 금속 레이어와 흑연의 연결이 견고하고, 금속 레이어와 상기 흑연 사이에 접착제가 게재되지 않아 연속적인 열전달이 가능하여 열전달 효율을 증대할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 즉, 본 발명의 다른 특성과 이점은 아래 첨부의 도면을 참조하여 이후에 설명할 바람직한 실시예의 상세한 설명에 나타낸다.
본 발명에 대하여 아래에 설명하는 바람직한 실시예를 참고로 하여 보다 상세하게 설명하기 전에, 유사한 요소는 본 상세한 설명 전체에 대하여 동일한 도면부호에 나타내어짐을 여기에서 먼저 밝힌다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 열 방출 장치 (2)의 첫 번째 바람직한 실시 형태는, 평면 몸체 (21) 및, 도금된 금속 레이어 (22)를 포함한다.
상기 평면 몸체 (21)는 흑연 적층체로 이루어지고, 이는 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장한다. 구리 또는 알루미늄과 같은 금속과 비교할 때, 흑연은 낮은 열 저항, 가벼운 중량 및 높은 열전달 계수를 가진다. 게다가, 흑연은 상기 x-y 평면에서 우수한 열전달을 가지고, 상기 x-y 평면에 수직한 방향 (z)에서 열에 대하여 단열을 가진다.
상기 도금된 금속 레이어 (22)는 전기 도금을 통하여 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어진다. 상기 도금된 금속 레이어 (22)를 형성함에 의하여, 실제적인 요구에 따라서, 전자 부품 (100)이 용접 또는 접착을 통하여 상기 열 방출 장치 (2)의 상기 도금된 금속 레이어 (22) 상에 마운트 되어 질 수 있다. 전기 도금은 필름의 핵 생성 및 성장을 통하여 밀집한 금속 필름을 형성하는 것이기 때문에, 상기 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 평면 몸체 (21) 상에 전기 도금되어지는 때에, 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 평면 몸체 (21)에 밀착되어 부착되어질 수 있고, 이에 의하여 상기 평면 몸체 (21)의 상기 흑연 적층체의 상기 x-y 평면을 따라서 상기 전기 부품으로부터 발생되어지는 주변의 공기로 전달하게 된다.
본 실시예에서, 상기 평면 몸체 (21)는, 상기 x-y 평면에 대하여 평행하게 연장하는 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및, 상기 상부 및 하부 표면들 (210, 211)을 서로 연결하는, 마주보는 첫 번째 측면들 (212) (단지 일 측만 도시됨.)과 마주보는 두 번째 측면들 (213) (단지 일 측만 도시됨.)의 쌍을 가진다. 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 상부 표면 (210) 및 상기 마주보는 첫 번째 측면들 (212)에 형성된다.
상기 도금된 금속 레이어 (22)는, 높은 열전도도를 가지는, 구리, 니켈, 크롬, 금, 은, 주석, 백금 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어진다. 높은 열전도도로 인하여, 상기 평면 몸체 (21) 상에 상기 도금된 금속 레이어 (22)를 형성함에 의하여 열 방출 효율아 감소되지 않으며, 실질적으로 증대되어진다. 상기 열 방출 장치 (2)는 단지 흑연 적층체를 포함하는 열 방출 장치에 비하여 10 % 내지 15 % 까지 상기 열 방출 효율을 증가시킬 수 있다. 게다가 상기 도금된 금속 레이어 (22)의 존재로 인하여 상기 평면 몸체 (21)는 증가된 경도 및 강 성을 가진 형태로 제공된다.
도 2를 참조하면, 상기 열 방출 장치 (2)를 제작하는 방법은 스텝 11과 스텝 12를 포함한다.
스텝 11에서, 상기 평면 몸체 (21)는 오일 오염물 및 이의 상부에 위치하는 산화물을 제거하기 위하여 세척되어진다.
바람직하게는, 상기 세척은 산성 용액을 이용하여 수행되어진다. 또는 다른 대안으로 상기 세척은 상압 플라스마를 이용하여 수행되어질 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 평면 몸체 (21)는, 10 중량 %와 같은, 적어도 0.5 중량 %의 농도를 가지는 황산 및 상기 평면 몸체 (21)의 상기 표면으로부터 오염 물질을 제거하기 위한 계면 활성제를 포함하는 용액에 50 초 동안 담가진다. 물로 세척한 이후에, 상기 평면 몸체 (21)는 오일 오염물 및 산화물 제거의 효과를 강화하기 위하여 30 초 동안 3 내지 5 중량 %의 농도를 가지는 황산에 담가진다.
스텝 12에서, 상기 평면 몸체 (21)는 전기 도금 (electroplating)되어져, 상기 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어지도록 하여, 상기 열 방출 장치 (2)를 얻도록 한다. 바람직하게는 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 적어도 1 ㎛ 의 레이어 두께를 가진다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 두 번째 바람직한 실시예는 상기 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 하부 표면 (211)에 더 형성되어져, 흑연 분진이 다른 부품을 오염시키는 것을 막을 수 있고 상기 열 방출 장치 (2)의 열 방출 효율을 개선할 수 있다는 점에서 첫 번째 바람직한 실시예와 다르다. 상기 전자 부품 (100)은 상기 평면 몸체 (21)의 임의의 표면에 배치되어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 세 번째 바람직한 실시예는 상기 도금된 금속 레이어 (22)가 복수의 다른 금속 또는 합금 필름들을 포함하고 있다는 점에서 두 번째 바람직한 실시예와 다르다. 본 실시예에서, 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 두 개의 금속 필름들을 포함한다. 즉, 8 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 두께를 가지는 구리 필름 (221)이 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어지고, 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가지는 니켈 필름 (222)이 상기 구리 필름 (221) 상에 형성되어진다. 상기 도금된 금속 레이어 (22)의 전체 두께는, 상기 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 평면 몸체 (21)로부터 분리되는 것을 방지하고 구조적 강도의 불충분함을 피하기 위하여 적어도 1 ㎛가 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 네 번째 바람직한 실시예는 상기 열 방출 장치 (2)가, 열 제거를 돕기 위하여 상기 열 방출 장치 (2)와 전자 부품 (100) 사이에 배치되는 열전달 접착제 (25)를 더 포함하고 있다는 점에서 두 번째 바람직한 실시예와 다르다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다섯 번째 바람직한 실시예는 상기 열 방출 장치 (2)가, 상기 전자 부품 (100)과 상기 열 방출 장치 (2) 사이에 전기적 절연을 위하여 상기 도금된 금속 레이어 (22)에 부착되어지는 절연 필름 (23)을 더 포함한다는 점에서 네 번째 바람직한 실시예와 다르다. 본 실시예에서, 상기 절연 필름 (23)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)로 만들어지고, 전기적으로 절연 되어지는 것이 필요한 상기 전자 부품 (100)은 상기 절연 필름 (23)에 상기 열전달 접착제 (25)를 통하여 마운트 되어진다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 여섯 번째 바람직한 실시예는 금속 패널 (24)과 복수의 상기 평면 몸체 (21)를 포함한다. 상기 평면 몸체 (21)의 각각은 상기 도금된 금속 레이어 (22)와 함께 형성되어진다. 상기 금속 패널 (24)은 상기 전자 부품 (100)을 지지하고 여기에 접촉하도록 형성되어지는 첫 번째 표면 (241) 및 평행하게 연장되어지는 복수의 요홈 (243)이 제공되는 상대편의 두 번째 표면 (242)을 가진다.
상기 평면 몸체 (21)들은 실질적으로 상기 두 번째 표면 (242)에 수직하다. 각 평면 몸체 (21)의 첫 번째 측면들 (212) 중의 하나는 상기 연장되어지는 요홈들 (243) 중의 하나에 각각 대응되어 삽입되어진다. 각 평면 몸체 (21)의 상기 삽입되어지는 첫 번째 측면 (212)을 덮고 있는 상기 도금된 금속 레이어 (22)의 부분은 용접 또는 접착 결합에 의하여 상기 금속 패널 (24)에 고정되어진다. 실제 사용에서, 상기 전자 부품 (100)에 의하여 발생되는 열은 상기 금속 패널 (24)로 전달되어지고 상기 평면 몸체들 (21)을 통하여 방출된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 열 방출 장치의 첫 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치를 제작하기 위한 방법의 첫 번째 바람직한 실시예를 도시한 흐름도 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치의 두 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치의 세 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치의 네 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치의 다섯 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 상기 열 방출 장치의 여섯 번째 바람직한 실시예의 사시도 도면이다.
Claims (20)
- 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 평면 몸체 (21); 및,상기 평면 몸체 (21)에 형성되어지는 도금된 금속 레이어 (22)를 포함하며,상기 평면 몸체 (21)는, 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및, 상기 상부 및 하부 표면들 (210, 211)을 서로 연결하는, 마주보는 첫 번째 측면들 (212) 및 마주보는 두 번째 측면들 (213)의 쌍을 가지고, 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 상부 표면 (210) 및 상기 마주보는 첫 번째 측면들 (212)에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)가 적어도 1 ㎛의 레이어 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)는 구리, 니켈, 크롬, 금, 은, 주석, 백금 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 하부 표면 (212)에 더 형성되는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)는 복수의 금속 필름들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속 필름들은 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어지는 구리 필름 (221) 및, 상기 구리 필름 (221) 상에 형성되어지는 니켈 필름 (222)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 구리 필름 (221)은 8 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 두께를 가지고, 상기 니켈 필름 (222)은 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)에 부착되는 절연 필름 (23)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 1 항에 있어서,금속 패널 (24)을 더 포함하고,상기 평면 몸체 (21)는 상기 금속 패널 (24)에 수직하고,상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 금속 패널 (24)에 고정되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 금속 패널 (24)은 연장되어지는 요홈 (243)을 가지고,상기 평면 몸체 (21)는 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및, 마주보는 첫 번째 측면들 (212) 및 마주보는 두 번째 측면들 (213)의 쌍을 가지고,상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및 상기 마주보는 첫 번째 측면들 (212)에 형성되고,상기 첫 번째 측면들 (212) 중의 하나는 상기 연장되어지는 요홈 (243)에 삽입되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 전자 부품 (100)을 지지하도록 형성되어지는 첫 번째 표면 (241)을 가지는 금속 패널 (24); 및,각각이 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 서로 이격되어 배치되며, 이들 각각은 거기에 도금된 금속 레이어 (22)가 형성되어지는 다수의 평면 몸체 (21)를 포함하고,상기 평면 몸체 (21)는 상기 첫 번째 표면 (241)에 마주하는 상기 금속 패널 (24)의 두 번째 표면에 수직하고, 상기 평면 몸체 (21) 위의 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 금속 패널 (24)에 고정되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치 (2).
- 제 12 항에 있어서,상기 평면 몸체 (21)의 각각은 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및, 마주보는 첫 번째 측면들 (212) 및 마주보는 두 번째 측면들 (213)의 쌍을 가지고, 상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 상부 및 하부 표면들 (210, 211) 및, 상기 마주보는 첫 번째 측면들 (212) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 금속 패널 (24)의 상기 두 번째 표면 (242)은 평행하게 연장되어지는 복수의 요홈 (243)을 가지고, 상기 연장되어지는 요홈 (243)의 각각은 각 평면 몸체 (21)의 상기 첫 번째 측면들 (212) 중의 하나를 각각 대응되어 수용하는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치.
- (a) 흑연 적층체로 이루어지고 상기 흑연 적층체의 x-y 평면을 따라 연장하는 평면 몸체 (21)를 세척하는 단계; 및,(b) 도금된 금속 레이어 (22)가 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어지도록 상기 평면 몸체 (21)를 전기 도금하는 단계를 포함하며,상기 (a) 단계에서의 세척은 상기 평면 몸체 (21) 상의 오일 오염물 및 산화물을 제거하기 위하여 산성 용액을 이용하여 수행되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치의 제조 방법.
- 삭제
- 제 15 항에 있어서,상기 산성 용액은 적어도 0.5 중량 %의 농도를 가지는 황산인 것을 특징으로 하는 열 방출 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 (a) 단계에서의 세척은, 상압 플라스마를 이용하여 수행되어지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 도금된 금속 레이어 (22)는 상기 평면 몸체 (21) 상에 형성되어지는 구리 필름 (221) 및, 상기 구리 필름 (221) 상에 형성되어지는 니켈 필름 (222)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치의 제조 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 구리 필름 (221)은 8 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위의 두께를 가지고, 상기 니켈 필름 (222)은 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 열 방출 장치의 제조 방법.
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