KR101618217B1

KR101618217B1 - 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크

Info

Publication number: KR101618217B1
Application number: KR1020150133049A
Authority: KR
Inventors: 동우승; 권경준
Original assignee: (주)티플러스조명
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-05-04

Abstract

본 발명은 PCBA 파워 스위칭(Power Switching) 및 LED 등을 포함하는 각종 전기전자 발열부품 또는 발열회로 부위에 부착하여 열방출 기능을 할 뿐만 아니라 LED가 직접 탑재되는 회로기판 역할을 할 수 있도록 한 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 전기전자적 회로부품, 회로모듈 및 LED를 포함하는 발열소자가 직접 부착되는 기판 겸용 방열판과; 상기 기판 겸용 방열판의 둘레면에 일체로 형성되어, 원하는 방향을 향하여 원하는 각도로 절곡되는 다수의 방열날개와; 상기 발열소자가 부착된 기판 겸용 방열판 및 각 방열날개가 내설되는 하우징; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크를 제공한다.

Description

전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크{Heat sink for electric parts and circuit module}

본 발명은 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCBA 파워 스위칭(Power Switching) 및 LED 등을 포함하는 각종 전기전자 발열부품 또는 발열회로 부위에 부착하여 열방출 기능을 할 뿐만 아니라 LED가 직접 탑재되는 회로기판 역할을 할 수 있도록 한 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 관한 것이다.

일반적으로, 파워 관련 회로부품인 발열소자는 전류에 흐름을 제어하고자 스위칭을 하여 발생되는 로스(Loss)에 의한 발열특성으로 나타나는 과도한 온도로 인하여 회로부품의 수명이 짧아지거나, 신뢰성 저하로 각종 품질문제가 발생될 수 있고, 그리고 LED 회로 같은 모듈 소자 또한 전류에너지를 빛 에너지로 변환하는 과정에서 발생되는 온도로 인하여 회로부품의 수명이 짧아지거나, 신뢰성 저하로 각종 품질문제가 발생될 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 각종 회로부품 소자 및 모듈 회로에 일종의 열방출 수단인 히트싱크(Heatsink)를 장착하고 있다.

한편, 상기 LED(Light Emitting Diode)는 광전변환 효율이 높기 때문에 소비전력이 낮고 예열시간이 불필요한 점, 점등 및 소등 속도가 빠른 점, 가스나 필라멘트가 없기 때문에 충격에 강하고 안전한 점, 그리고 사용수명이 반영구적이면서 다양한 색상의 조명효과를 나타낼 수 있는 등의 장점이 있다.

이렇게 상기 LED는 많은 장점으로 인하여 최근에 각광을 받고 있지만, 일종의 반도체 소자이므로 구동에 따른 열이 많이 발생되는 단점 또한 있다.

따라서, 상기 LED에서 발산되는 열을 외부로 효율적으로 방출시키기 위하여 LED 조명장치에도 일종의 열방출수단인 히트싱크가 장착되고 있다.

그러나, 대부분의 히트싱크는 외부공기와의 접촉을 통하여 각종 발열소자 및 회로모듈, 그리고 LED 등로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는 기능을 수행하지만, 단순하게 외부 공기와의 접촉면적을 늘리는 것만으로는 방열효율을 높이는데 한계가 있다.

특히, LED 조명장치의 LED 모듈 구성 중 회로기판 또는 LED 주변에 히트싱크가 부착되기 때문에 LED로부터 히트싱크까지 전달되는 열방출 경로가 길어짐으로써, 열방출 효율이 떨어지는 단점이 있고, 또한 LED 조명장치의 LED 모듈 구성에는 고가의 회로기판이 포함되어 있기 때문에 제조 단가가 비싸지는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 공개번호 제10-2013-0015653호(2013.02.14) 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2013-0015656호(2013.02.14)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 발열소자가 히트싱크와의 접촉을 통하여 열을 방출하는 방식에서 외부 공기와의 접촉면적을 최대한 늘리고, 또한 공기의 대류방향을 X,Y 두축에서 형성시키므로 대류에 의한 열방출 효과를 극대화할 수 있는 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 히트싱크의 구조를 LED가 직접 부착되는 기판 역할을 하는 동시에 외부 공기와의 접촉면적을 늘려서 열방출 효과를 극대화할 수 있는 구조로 새롭게 개선시킨 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기전자적 회로부품, 회로모듈 및 LED를 포함하는 발열소자가 직접 부착되는 기판 겸용 방열판과, 상기 기판 겸용 방열판의 둘레면에 일체로 형성되어, 원하는 방향을 향하여 원하는 각도로 절곡되는 다수의 방열날개와, 상기 발열소자가 부착된 기판 겸용 방열판 및 각 방열날개가 내설되는 하우징으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크를 제공한다.

바람직하게는, 상기 발열소자는 기판 겸용 방열판의 저면에 열전도성 접착수지로 직접 부착되고, 상기 방열날개는 기판 겸용 방열판의 상면쪽으로 절곡된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 방열날개는 외부공기의 X 및 Y축 방향 흐름을 동시에 유도하기 위하여 서로 다른 각도로 절곡되어 하우징내에 교번으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 따른 기판 겸용 방열판에 LED가 직접 부착됨으로써, 기존의 LED가 부착되는 회로기판(PCB)를 삭제할 수 있으므로, LED 조명장치의 단가를 낮출 수 있다.

둘째, LED로부터 발산되는 열을 기판 겸용 방열판에서 바로 흡수하여 외부로 방출시킬 수 있으므로, 열방출 경로 단축으로 열방출 효과를 극대화시킬 수 있다.

셋째, 기판 겸용 방열판에 일체로 형성된 각 방열날개가 서로 다른 각도로 상향 절곡되며 교번 배열됨으로써, 교번 배열된 사이사이 공간이 외부공기의 흐름공간으로 용이하게 확보될 수 있고, 그에 따라 외부 공기가 방열날개로부터 빼앗은 열을 가지고 외부로 용이하게 흐르게 되므로, 열방출 효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 발열소자 중 LED가 직접 부착된 것을 도시한 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 LED가 직접 부착된 후, 히트싱크의 방열날개를 절곡시킨 것을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크에 LED를 부착하여 LED 조명장치로 구현한 실시예를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 전기전자적 회로부품, 회로모듈 및 LED를 포함하는 발열소자가 기판 겸용 방열판에 직접 부착되도록 한 후, 각 발열소자로부터 발산되는 열을 기판 겸용 방열판 및 이 기판 겸용 방열판에 일체로 형성된 각 방열날개를 통하여 방출시킬 수 있도록 함으로써, 열방출 효과를 극대화시킬 수 있는 점 등에 주안점이 있다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 LED 직접 탑재용 히트싱크를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 직접 탑재용 히트싱크에 LED가 직접 부착된 것을 도시한 사시도를 나타낸다.

본 발명의 히트싱크는 기존 압출 금형에서는 후가공없이 불가능한 구조이므로 프레스 금형을 이용하여 제작된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히트싱크(10)는 열전도율이 우수한 알루미늄 재질을 이용하여 박판 타입으로 제조되며, 전기전자적 회로부품, 회로모듈 및 LED를 포함하는 발열소자에 부착되는 기판 겸용 방열판(12)과 다수의 방열날개(14)로 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 히트싱크(10)는 일정 크기의 알루미늄 박판을 구비하는 단계와, 기판 겸용 방열판(12)이 되는 부분을 중심으로 그 외주부에 다수의 방열날개(14)가 등간격을 이루며 일체로 형성되도록 상기 알루미늄 박판을 펀칭용 금형에 넣고 펀칭하는 단계에 의하여 제작된다.

따라서, 상기 히트싱크(10)는 첨부한 도 1 및 도 2에서 보듯이 LED(26)를 포함하는 발열소자에 직접 부착되는 원형 또는 사각형의 기판 겸용 방열판(12)과, 이 기판 겸용 방열판(12)의 둘레면에 원하는 방향을 향하여 원하는 각도로 절곡 가능하게 일체로 형성되는 다수의 방열날개(14)로 구성된다.

이때, 상기 히트싱크(10)의 방열날개(14)는 기판 겸용 방열판(12)의 외주부에 다수개가 등간격을 이루며 일체로 형성된 상태인 바, 각 방열날개(14)는 LED(26)를 포함하는 발열소자용 하우징(24)의 내벽면 형상(예, 곡선형, 직선형, 유선형 단면 형상 등)에 맞게 절곡된다.

일 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 각 방열날개(14)를 통상의 절곡용 펀치를 이용하여 한꺼번에 동일한 각도로 절곡시킬 수 있다.

다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 각 방열날개(14) 중 1, 3, 5, 7, 9....n 번째와 2, 4, 6, 8.... n+1 번째를 서로 다른 각도로 절곡하여 교번 배열되도록 한다.

이렇게 상기 방열날개(14)를 서로 다른 각도로 절곡하여 교번으로 배열시키면, 각 방열날개(14) 사이 공간이 넓어지는 동시에 지그재그 형태의 공간을 이루기 때문에 외부공기의 X 및 Y축 방향 흐름을 각 방열날개(14) 사이로 원활하게 유도할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예로서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 히트싱트가 LED 조명장치에 조립되는 예를 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 LDE 조명장치는 LED(26)가 직접 부착되는 기판 겸용 방열판(12)과, 상기 기판 겸용 방열판(12)의 둘레면에 일체로 형성되어, 원하는 방향을 향하여 원하는 각도로 절곡되는 다수의 방열날개(14)와, 상기 LED(26)가 부착된 기판 겸용 방열판(12) 및 각 방열날개(14)가 내설되는 하우징(24)으로 구성된다.

먼저, 전원 공급수단과 유선으로 연결되는 복수개의 LED(26)을 기판 겸용 방열판(12)의 저면에 열전도성 접착수지를 이용하여 접착한 후, 상기와 같이 방열날개(14)를 기판 겸용 방열판(12)의 상면쪽을 향하여 원하는 각도(바람직하게는, 하우징(24)의 내벽면에 의하여 감싸여지는 각도)로 절곡시킨다.

다음으로, 상기 LED(26)가 직접 부착된 기판 겸용 방열판(12) 및 방열날개(14)를 포함하는 히트싱크(10)를 하우징(24)내에 삽입 장착시킴으로써, 본 발명의 LED 직접 탑재용 히트싱크를 갖는 LED 조명장치가 완성된다.

따라서, 상기 히트싱크(10)의 기판 겸용 방열판(12)이 LED(26)과 직접 접촉하게 됨으로써, 히트싱크(10)에서 LED(26)로부터 발산되는 열을 용이하게 흡수하여 외부로 방출시킬 수 있고, 특히 기존에 LED가 부착되던 회로기판 삭제로 LED 조명장치의 단가를 낮출 수 있다.

또한, 상기 히트싱크(10)의 각 방열날개(14)가 교번 배열됨으로써, 교번 배열된 사이사이 공간으로 외부공기의 흐름이 원활하게 이루어짐으로써, 외부 공기가 방열날개로부터 빼앗은 열을 가지고 외부로 용이하게 흐르게 되므로, 열방출 효과를 극대화시킬 수 있다.

위에서, 본 발명의 히트싱크를 LED 조명장치에 탑재하는 실시예로 한정하여 설명하였지만, 본 발명의 히트싱크는 LED 외에 전기전자적 회로부품, 회로모듈 등을 포함하는 발열소자에 탑재하여 동일한 열방출 효과를 낼 수 있다.

이와 같이, 기존의 압출 타입의 방열판은 공기 대류방향이 한방향으로만 흘러 방열의 효과가 크지 않았으나, 본 발명의 히트싱크는 프레스 방식에 의하여 제작하여 방열날개를 교차 배열함으로써, 공기 대류방향이 X,Y 두축의 방향으로 흘러가 방열효과가 매우 우수한 장점이 있고, 사이즈 및 무게를 절감할 수 있다.

한편, 본 발명의 히트싱크에 필요에 따라 방열효과를 극대화 하기 위하여 세라믹 코팅이나 아노다이징 코팅을 함으로써, 히트싱크에 머금고 있는 열을 공기중에 빠른시간내에 배출할 수 있도록 한다.

한편, LED(26)의 표면에는 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 미생물 및 부유물 등의 부착을 억제하여 LED(26)의 조도를 저하시키지 않게 하고, 사용기간을 연장하게 한다

상기 코팅층의 코팅액을 제조하는 방법에 대하여 간략하게 설명하자면, 우선 에틸아세테이트(ethyl acetate)용액에 디메틸디클로로실란 용액을 부피비로 2-5% 용해시켜 코팅액을 제조한다. 이때, 상기 디메틸디클로로실란 용액의 함량이 2%에 미치지 못하면 코팅의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 5%를 초과하면 코팅층이 너무 두꺼워져 효율이 떨어진다.

상기와 같은 비율로 용해된 코팅액은 코팅시간 및 코팅두께를 고려하여 용액의 점도가 0.8-2cp(센티포아제)의 범위인 것이 바람직하다. 이는 점도가 너무 낮으면 코팅시간을 오래해야 하며, 점도가 너무 높으면 코팅이 두껍게 일어나고 건조가 안되며 또한 불균일한 코팅으로 인하여 센서의 오지시를 유발할 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같이 제조된 코팅용액으로 LED(26)의 표면을 1㎛이하의 두께로 코팅한다. 이때, 코팅층의 두께가 1㎛를 초과하면 오히려 조도를 저하시키기 때문에 본 발명에서는 코팅층의 두께를 1㎛이하로 한정한다. 또한, 상기와 같은 두께로 코팅하는 방법으로서는 LED(26)의 표면에 2-3회 정도 분사하는 스프레이 방법이 사용될 수 있다.

이와 같이 LED(26)의 표면에 미생물 및 부유물 등의 부착을 억제하는 코팅층이 코팅되므로 LED(26)의 조도를 저하시키지 않게 하며, 이에 따라 LED(26)의 수명을 연장시키게 된다.

또한, 히트싱크(10)의 표면에는 호흡기계 질환치료 등의 기능을 가진 방향제 물질이 코팅되며, 이에 따라 작업자의 피로회복, 건강증진 등을 꾀할 수 있다.

상기 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 물질 95∼97중량%에 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 라벤다 스파이크 30중량%, 라임브러섬 오일 30중량%, 마누카 20중량%, 이눌라 20중량%로 이루어진다.

여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3∼5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.

기능성 오일 중 라벤다 스파이크(Lavender Spike)는 주 화학성분으로는 pinene, camphene, myrcene 등을 들 수 있으며 진통, 항울, 충혈 제거, 살균, 상처 치료 등에 좋은 효과가 있다.

라임브러섬 오일(Lime blossom oil)은 뇌일혈이나 열사병, 간질, 현기증, 편두통, 고혈압 등에 좋은 효과가 있고, 특히 심리적 스트레스로 인한 혈압상승에 우수한 작용을 한다.

마누카(Manuka)는 주 화학성분으로 caryophyllene, geraniol, pinene 등을 들 수 있으며 감기, 기침, 기관지염, 비염 등 호흡기계 감염예방에 좋은 효과가 있다.

이눌라(Inula)는 만성기침, 마른기침, 가래는 물론 천식, 기관지염 폐렴 등 호흡기 관련 질환 치료 등에 작용효과가 우수하다.

이러한 기능성 오일이 히트싱크(10)의 표면에 코팅되므로 히트싱크(10)를 제작, 조립하는 동안 작업자의 피로회복에 기여하고 건강을 증진시킬 수 있다.

그리고, 하우징(24)은 덕타일주철로 이루어질 수 있다. 이 덕타일주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

덕타일주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 덕타일주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

본 발명의 하우징(24)은 덕타일주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

여기서, 덕타일주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 덕타일주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.

용융된 덕타일주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7중량% 정도가 적합하다.

용융된 덕타일주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.

이와 같이 본 발명의 하우징(24)이 덕타일주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

또한, 상기 열전도성 접착수지에는 내산화성을 증가시키기 위해 RD(Polymerized trimethyl dihydroquinoline)를 첨가할 수 있다. 이러한 RD는 내오존성 및 내산화성을 증가시키며, 상기 열전도성 접착수지의 부식 및 산화를 방지시킨다.

본 발명은 상기 열전도성 접착수지에 RD 0.4 내지 1.2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 이유는 RD의 첨가량이 상술된 범위보다 적은 경우에는 내산화성을 획득하기 어려우며, 상술된 범위를 초과하는 경우에는 조직의 밀도 및 견고성에 영향을 주는 문제가 있기 때문이다.

이러한 본 발명은 상기 열전도성 접착수지에 RD가 더 첨가되므로 내산화성이 크게 향상되며, 이에 따라 제품의 수명을 극대화시킬 수 있다.

그리고, 히트싱크(10)의 일측에는 온도에 따라 색이 변화하는 변색부가 도포될 수 있다. 이 변색부는, 소정의 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 히트싱크(10)의 표면에 코팅되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 코팅된다.

여기서, 변색부는, 각각 40℃ 이상 및 60℃ 이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 코팅하여 형성될 수 있다. 변색부는 히트싱크(10)의 온도에 따라 색이 변화하여 도료의 온도 변화를 감지하기 위한 것이다.

이러한 변색부는 소정의 온도 이상이 되었을 때 색깔이 변하는 온도변색물질이 히트싱크(10)에 코팅됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 온도변색물질은 일반적으로 1~10㎛의 마이크로캡슐 구조로 구성되어 있고, 마이크로캡슐 내에 전자 공여체와 전자 수용체의 온도에 따른 결합 및 분리현상으로 인해 유색 및 투명색을 나타내도록 할 수 있다.

또한, 온도변색물질은 색의 변화가 빠르고, 40℃, 60℃, 70℃, 80℃, 등의 다양한 변색온도를 가질 수 있으며, 이러한 변색온도는 여러 방법으로 쉽게 조정될 수 있다. 이러한 온도변색물질은 유기화합물의 분자 재배열, 원자단의 공간 재배치 등의 원리에 의한 다양한 종류의 온도변색물질이 이용될 수 있다.

이를 위해, 변색부는 서로 다른 변색 온도를 가지는 두 가지 이상의 온도변색물질을 코팅하여 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 온도변색층은 상대적으로 저온의 변색온도를 갖는 온도변색물질과 상대적으로 고온의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40℃이상 및 60℃이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하여 변색부를 형성할 수 있다.

이를 통해, 히트싱크(10)의 온도 변화를 단계적으로 확인할 수 있어 도료의 온도변화를 감지할 수 있으며, 이에 따라 히트싱크(10)에서 최적의 상태로 방열이 이루어지는지 시험 및 확인할 수 있으며, 과열에 의한 LED(26)의 손상을 미연에 방지시킬 수 있다.

또한, 보호막층은 변색부 위에 코팅되어서 외부의 충격으로 인해 변색부가 손상되는 것을 방지하며, 변색부의 변색 여부를 쉽게 확인함과 동시에 온도변색물질이 열에 약한 것을 고려하여 단열 효과를 가지는 투명 코팅재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 히트싱크(10)에는 부식방지를 위한 피복 조성물이 코팅될 수 있다. 상기 부식방지용 피복 조성물은 수용해성 수지 및 멜라민 유도체를 포함한다.

따라서, 히트싱크(10)의 부식방지는 물론, 내마모성, 내오염성, 비점접착성을 부여할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 효과가 있으며, 본 발명의 부식방지용 피복 조성물이 도포된 히트싱크(10)는 화학적으로 안정되며, 이에 따라 표면 광택이나 외관 변화가 발생되지 않는다.

본 발명에 따른 상기 부식방지용 피복 조성물 중 상기 수용해성 수지는, 다관능 지방족 글리시딜에테르 화합물, 아릴알킬글리시딜에테르(arylalkyl glycidyl ether) 화합물 등의 글리시딜에테르 화합물과 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알카놀아민(alkanol amine)의 반응물인 것이 좋으며, 특히 옥시란기(oxirane group)을 2개 이상 가지는 글리시딜 에테르 화합물에서 선택되는 1종 이상의 글리시딜에테르 화합물과 알카놀아민의 반응성 수지인 것이 좋다.

본 발명에서 사용가능한 상기 옥시란기를 2개 이상 가지는 글리시딜에테르 화합물의 일례로는 비스페놀 A형 디글리시딜에테르(Bis phenol A type diglycidyl ether), 비스페놀 F형 디글리시딜에테르(Bis phenol F type diglycidyl ether), 페놀 노볼락형 글리시딜에테르(Phenol novolac type glycidyl ether), 레조르시놀 디글리시딜에테르(Resorcinol diglycidyl ether), 크레졸 노볼락형 글리시딜에테르(Cresol novolac type glycidyl ether), 비스페놀 A 노볼락형 글리시딜에테르(Bis phenol A novolac type glycidyl ether), 트리페닐 프로판 트리글리시딜에테르(Triphenyl propane triglycidyl ether), 트리(p-하이드록시 페닐) 에탄의 트리글리시딜에테르(Triglycidyl ether of tris(p-hydroxy phenyl) ethane), 트리하이드록시 바이페닐의 트리글리시딜에테르(Triglycidyl ether of trihydroxy biphenyl), 비스 레조르시놀 F의 트리글리시딜에테르(Tetraglycidyl ether of bis resorcinol F), 및 테트라페닐렌 에탄의 폴리글리시딜에테르(Polyglycidyl ether of tetraphenylene ethane) 등에서 선택되는 페놀 유도체; 디글리시딜 아닐린(Diglycidyl aniline), 디글리시딜 톨루이딘(Diglycidyl toluidine), 트리글리시딜 p-아미노 페놀(Triglycidyl p-amino phenol), 및 테트라글리시딜 디아미노 디페닐 메탄(Tetraglycidyl diamino diphenyl methane) 등에서 선택되는 아민 유도체; 1,4-부탄디올글리시딜에테르(1,4-butandiol diglycidyl ether), 1,6-헥산디올디글리시딜에테르(1,6-hexandiol diglycidyl ether), 에틸렌 글리콜 디글리시딜에테르(Ehylene glycol diglycidyl ether), 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜에테르(Polyethylene glycol diglycidyl ether), 디글리시딜에테르 디메틸롤 시클로헥산(Diglycidyl ether dimethylol cyclohexan), 및 옥타플루오로펜틸 글리시딜에테르(Octafluoropentyl glycidylether) 등에서 선택되는 알코올 유도체; 디글리시딜 1,2-사이클로헥산 디카르복실산(Diglycidyl 1,2 cyclohexane dicarboxylate) 등의 유기산 유도체; 디펜텐 다이옥사이드(Dipentene dioxide), 디시클로펜타디엔 다이옥사이드(Dicyclo pentadiene dioxide), 3,4-에폭시 시클로헥실메틸-3,4-에폭시 시클로헥산 카르복실산(3,4-epoxy cyclohexylmethyl-3,4-epoxy cyclohexane carboxylate) 등에서 선택되는 시클로 알켄(cyclo alkene) 유도체 등을 들 수 있다.

또한, 상기 알카놀아민으로는 모노에탄올아민(Monoethanol amine), 디에탄올아민(Diethanol amine), 프로판올아민(Propanol amine), 2-아미노-2-메틸-1,3 프로판디올(2-amino-2-methyl-1,3 propandiol), 2-아미노-2-메틸-1 프로판올(2-amino-2-methyl-1 propandol) 등에서 선택될 수 있으며, 상기 알카놀아민을 대신하여 모노알킬아민(Mono alkyl amine), 알콕시 알킬모노아민(Alkoxy alkyl monoamine) 등 기타 아민계열을 사용할 수도 있다.

이때, 상기 글리시딜에테르 화합물과 알카놀아민은 각각 0.05 : 99.5 ~ 99.5 : 0.05의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 글리시딜에테르 화합물은 본 발명의 부식방지용 피복 조성물의 내오염성을 강화하기 위해서 플루오린(fluorine)으로 치환된 아릴알킬 글리시딜에테르를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 글리시딜에테르 화합물 및 알카놀아민은 각각 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 수용해성 수지는 본 발명의 부식방지용 피복 조성물의 특성을 강화하기 위해 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 멜라민 유도체는 헥사메틸레이티드-헥사메틸롤 멜라민(hexamethylated-hexamethylol [0036] melamine)과 같은 헥사알킬레이티드-헥사메틸롤 멜라민(hexa alkylated-hexamethylol melamine)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 부식방지용 피복 조성물은 상기 성분에 더하여 피복 조성물에 통상적으로 사용되는 촉매, 표면조정제, 유화제, 항균제, 항곰팡이제, 착색제(조색제) 등 기타 첨가제를 부가할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.

글리시딜에테르(glycidyl ether), 특히 페놀계 글리시딜에테르는 화학적 반응이 풍부하고 접착력, 전기적 특성, 내열성, 내화학성이 우수하여 접착제, 성형제, 코팅제, 절연제, 복합재료 및 타 수지의 변성재료 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 이용되고 있다.

또한, 알카올아민은 부식방지제(corrosion inhibitor) 또는 유화제(emulsifier) 등으로 많이 이용되며, 멜라민 유도체는 경화제로서 육각형의 헤테로 고리(hexagonal hetero cyclic) 구조를 하고 있어 우수한 윤활특성을 부여하고 가교 반응 후에는 에테르 브릿지(ether bridge)를 형성함에 따라 내수성을 개선하고 내화학적 안정성을 부여한다.

본 발명에서는 이들의 특성, 즉 글리시딜에테르의 우수한 접착성, 열안정성, 내화학성, 치수안정성(dimension stability)과 알카놀아민의 내부식성, 멜라민 유도체의 우수한 윤활특성을 활용하여 보다 친환경적인 히트싱크(10) 부식방지용 피복 조성물을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 부식방지용 피복 조성물은, 글리시딜에테르 70 내지 99중량% 및 알카놀아민 1 내지 30중량%를 혼합하여 제조한 수용해성 수지 조성물 100중량부에 대하여, 멜라민 유도체 1 내지 10중량부로 구성된다.

상기와 같은, 본 발명에 따른 부식방지용 피복 조성물은 알루미늄 히트싱크(10) 표면에 박막 도포되어 내부식성, 내마모성, 내오염성, 및 비점접착성 나타낸다.

이때, 상기 부식방지용 피복 조성물을 도포하는 방법은 특별히 제한이 없으나, 알루미늄 히트싱크(10) 표면에 건조 도막 두께가 10 내지 30 ㎛가 되도록 도포되는 것이 바람직하다. 건조도막두께가 10 ㎛ 미만이면 수명(life cycle)이 짧아질 수 있고, 30 ㎛를 초과하는 경우에는 기능상 문제점은 없으나 경제적 이점이 감소한다.

또한, 상기 부식방지용 피복 조성물이 도포된 히트싱크(10)는 10 내지 30분 동안 공기 건조 후 100 내지 200℃, 바람직하게는 150 내지 180℃에서 10 내지 50분 동안 경화하여 비점착성이고 광택이 우수한 도막을 얻는 것이 가능하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 알루미늄재의 히트싱크(10)는 부식방지는 물론 내마모성, 내오염성, 비점접착성을 부여할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 부식방지용 피복 조성물이 도포된 히트싱크(10)는 화학적으로 안정되며, 표면 광택 및 외관 변화가 전혀 관찰되지 않는 특징이 있다.

10 : 히트싱크
12 : 기판 겸용 방열판
14 : 방열날개
24 : 하우징
26 : LED

Claims

전기전자적 회로부품, 회로모듈 및 LED(26)를 포함하는 발열소자가 직접 부착되는 기판 겸용 방열판(12)과;
상기 기판 겸용 방열판(12)의 둘레면에 일체로 형성되어, 원하는 방향을 향하여 원하는 각도로 절곡되는 다수의 방열날개(14)와;
상기 발열소자가 부착된 기판 겸용 방열판(12) 및 각 방열날개(14)가 내설되는 하우징(24)으로 구성되고;
상기 발열소자는 기판 겸용 방열판(12)의 저면에 열전도성 접착수지로 직접 부착되고, 상기 방열날개(14)는 하우징(24)내에서 기판 겸용 방열판(12)의 상면쪽으로 절곡되며;
상기 방열날개(14)는 외부공기의 X 및 Y축 방향 흐름을 동시에 유도하기 위하여 서로 다른 각도로 절곡되어 하우징(24)내에 교번으로 배열되고;
LED(26)의 표면에는 실리콘 성분을 포함한 코팅층이 형성되되, 에틸아세테이트(ethyl acetate)용액에 디메틸디클로로실란 용액을 부피비로 2-5% 용해시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액은 용액의 점도가 0.8-2cp(센티포아제)의 범위이며, 상기 코팅액으로 LED(26)의 표면을 1㎛이하의 두께로 코팅하고, LED(26)의 표면에 2-3회 스프레이 방법으로 분사하여 코팅하며;
히트싱크(10)의 표면에는 기능성 오일이 혼합된 방향제 물질이 코팅되고, 상기 방향제 물질과 상기 기능성 오일의 혼합 비율은 상기 방향제 물질 95∼97중량%에 상기 기능성 오일 3∼5중량%가 혼합되며, 상기 기능성 오일은, 라벤다 스파이크 30중량%, 라임브러섬 오일 30중량%, 마누카 20중량%, 이눌라 20중량%로 이루어지고;
하우징(24)은 덕타일주철로 이루어지되, 상기 덕타일주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어지고;
상기 열전도성 접착수지에는 내산화성을 증가시키기 위해 RD(Polymerized trimethyl dihydroquinoline)가 첨가되되, 상기 열전도성 접착수지에 RD 0.4 내지 1.2 중량부가 포함되며;
히트싱크(10)의 일측에는 온도에 따라 색이 변화하는 변색부가 도포되고, 상기 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 코팅되며;
히트싱크(10)에는 피복 조성물이 코팅되되, 상기 피복 조성물은 수용해성 수지 및 멜라민 유도체를 포함하고, 상기 수용해성 수지는, 다관능 지방족 글리시딜에테르 화합물, 아릴알킬글리시딜에테르(arylalkyl glycidyl ether) 화합물 등의 글리시딜에테르 화합물과 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알카놀아민(alkanol amine)의 반응물이며, 옥시란기(oxirane group)를 2개 이상 가지는 글리시딜 에테르 화합물에서 선택되는 1종 이상의 글리시딜에테르 화합물과 알카놀아민의 반응성 수지이며, 상기 글리시딜에테르 화합물과 알카놀아민은 각각 0.05 : 99.5 ~ 99.5 : 0.05의 중량비로 혼합되고, 상기 글리시딜에테르 화합물은 플루오린(fluorine)으로 치환된 아릴알킬 글리시딜에테르를 사용하며, 상기 멜라민 유도체는 헥사알킬레이티드-헥사메틸롤 멜라민(hexa alkylated-hexamethylol melamine)을 사용하고, 상기 부식방지용 피복 조성물은, 글리시딜에테르 70 내지 99중량% 및 알카놀아민 1 내지 30중량%를 혼합하여 제조한 수용해성 수지 조성물 100중량부에 대하여, 멜라민 유도체 1 내지 10중량부로 구성되며, 알루미늄 히트싱크(10) 표면에 상기 피복 조성물의 두께가 10 내지 30 ㎛가 되도록 도포되고, 상기 피복 조성물이 도포된 히트싱크(10)는 10 내지 30분 동안 공기 건조 후 100 내지 200℃에서 10 내지 50분 동안 경화되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 및 회로 모듈 방열을 위한 히트싱크.
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