KR101817207B1 - 방열 코팅제, 방열 코팅용 도료 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 방열 코팅제는 축광 물질, 탄화규소(Silicon carbide, SiC), 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN) 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO)을 포함한다. 본 발명의 방열 코팅제를 포함하는 도막 또는 방열 코팅용 도료에 의해 형성된 코팅막은 전자제품에서 발생하는 열 중 대부분을 차지하는 900~1,300 ㎚ 파장의 근적외선을 흡수하고 이를 15㎛ ~ 1㎜ 파장의 원적외선으로 변환하는 효율이 매우 높아 발열량이 많은 전자 제품 등의 열을 안정적으로 방출시킨다. 따라서, 본 발명의 방열 코팅제 또는 방열 코팅용 도료는 히트 싱크(heat sink)와 같은 방열판, 금속 인쇄회로보드(metal printed circuit board), 반도체 부품, 디스플레이, 컴퓨터, 태양전지, LED 등과 같은 전자부품 또는 전자제품에 적용되어 과열 문제를 해결하고 제품 수명을 개선할 수 있다.

Description

방열 코팅제, 방열 코팅용 도료 및 이의 용도{Coating agent for spreading heat, coating paint for spreading heat and use thereof}
본 발명은 코팅제 등에 관한 것으로서, 더 상세하게는 우수한 방열 특성을 가진 피막을 형성할 수 있는 방열 코팅제, 이를 포함하는 방열 코팅용 도료 및 이의 용도에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터, 휴대용 개인단말기, 통신기 등 전자제품은 그 시스템 내부에서 발생한 과도한 열을 외부로 확산시키지 못해 잔상 문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열은 제품의 수명을 단축시키거나 고장, 오동작을 유발할 수 있으며, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 한다. 예를 들어, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), LCD(또는 LED) 모니터 등의 경우, 내부의 열로 인해 제품의 선명도, 색상도 등에 문제가 발생될 수 있으며, 이로부터 제품에 대한 신뢰성과 안정성이 떨어질 수 있다. 따라서 시스템 내부에서 발생한 열은 외부로 방출되거나 자체 냉각되어야 한다.
종래, 이러한 열을 효율적으로 제어하기 위한 방법들이 많이 시도되었으며, 히트 싱크(heat sink)나 방열팬을 설치하는 방법이 일반적이었다. 그러나 히트 싱크의 경우에는 전자제품의 발열체에서 나오는 열량보다 히트 싱크가 방출할 수 있는 열량이 작아 효율이 매우 낮다. 이에 따라 히트 싱크와 함께 방열팬을 동시에 설치하여 히트 싱크의 열을 강제로 배출시키는 방법이 제안되었다. 그러나 방열팬은 소음과 진동이 발생하며 무엇보다 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 노트북 컴퓨터, 휴대용 개인단말기 등과 같이 경량화와 슬림(slim)화가 요구되고 있는 제품에는 적용할 수 없는 문제점이 있다. 이에 따라 효과적으로 열을 방출시킬 수 있는 방열판의 필요성이 제기되어 이에 대한 개발이 진행되고 있는 실정이다. 방열판의 효율 향상을 위한 연구로는 방열판의 표면 구조 설계 또는 방열판용 도료 등이 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0099827호에는 세라믹 졸 100 중량부에 대하여, 화학식 1로 표시되는 무기산화물계 냉각재 5 내지 50 중량부, 소강제 0.2 내지 3.5 중량부 및 소포제 0.2 내지 1.5 중량부가 함유된 냉각용 코팅 조성물이 개시되어 있다.
[화학식 1]
MOㆍZAxO(x+1): R
상기 식에서, M은 Ca, Mg 또는 Sr에서 선택된 어느 하나이고, A는 Al 또는 Si이고, R는 희토류 원소를 나타내고, X는 1∼2이고, Z는 0.5∼2이다.
그러나 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0099827호에 개시된 냉각용 코팅 조성물로 형성된 방열용 코팅막은 전자제품에서 발생하는 열 중 대부분을 차지하는 900~1,300 ㎚ 파장의 근적외선을 흡수하고 이를 15㎛ ~ 1㎜ 파장의 원적외선으로 변환하는 효율이 높지 않아 발열량이 많은 제품에 적용하는데에 한계가 있다.
본 발명은 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 축광 물질 및 다양한 세라믹 물질의 조합에 의해 우수한 방열 특성을 가진 피막을 형성할 수 있는 방열 코팅제를 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전술한 방열 코팅제를 포함하는 방열 코팅용 도료를 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전술한 방열용 코팅제의 용도를 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0099827호에 개시된 냉각용 코팅 조성물을 개량하기 위해 다양한 물질의 조합을 실험하였고, 그 결과 특정 축광 물질 및 특정 세라믹 물질의 조합에 의해 방열 특성이 현저히 향상되는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 스트론륨 산화물 또는 하기 화학식 1로 표시되는 축광 물질에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 제1성분; 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 또는 알루미나(Alumina, Al2O3)-탄화규소(Silicon carbide, SiC) 복합성분에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 제2성분; 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN); 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO)을 포함하는 방열 코팅제를 제공한다.
[화학식 1]
MOㆍZAxO(x+1): R
상기 화학식 1에서, M은 Ca, Mg, Sr, Ba 또는 Zn에서 선택된 어느 하나이고, A는 Al 또는 Si이고, R는 희토류 원소를 나타내고, X는 1∼2이고, Z는 0.5∼2이다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제는 종래의 방열 방식인 열 전도 및 열 대류 방식 외에 900~1,300 ㎚ 파장의 근적외선을 흡수하고 이를 15㎛ ~ 1㎜ 파장의 원적외선으로 변환하여 공기 중으로 방출하는 열 방사 방식을 채택한다. 구체적으로 본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제가 외부로부터 열을 받으면 결정속 격자점을 중심으로 원자 또는 분자 진동을 하게 되고 이때 가전자대(Valence band) 내 전자가 결정속 내부에서 전도대(conduction band)로 이동하게 된다. 전도대(conduction band)로 이동한 전자는 적외선 형태로 에너지를 방출하고 안정된 상태로 돌아가는 것을 반복하면서 열을 방출하게 된다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제는 구성성분들 간의 시너지 작용을 고려할 때 전체 중량을 기준으로 제1성분 55~65 중량%, 제2성분 25~35 중량%, 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN) 2~8 중량% 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO) 2~8 중량%를 포함하는 것이 바람직하고, 전체 중량을 기준으로 제1성분 58~62 중량%, 제2성분 28~32 중량%, 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN) 3~7 중량% 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO) 3~7 중량%를 포함하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제에서 상기 스트론륨 산화물은 수산화스트론튬[Sr(OH)2], 탄산스트론튬(SrCO3), 스트론튬 루테늄 산화물, 스트론튬 탄탈륨 산화물, 스트론튬 구리 산화물, 스트론튬 티타늄 산화물 등 공지의 물질에서 선택될 수 있으며, 다른 구성성분들과의 시너지 작용을 고려할 때 탄산스트론튬(SrCO3)인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제에서 상기 화학식 1로 표시되는 축광 물질은 빛을 내부에 흡수해 저장하고 방출·발광하는 성질을 지닌 안료로서, 태양을 비롯해 수은등, 형광등, 백열등 같은 일상생활에서 사용되는 자연광 및 인조광의 에너지를 흡수ㆍ축적해서 어두운 곳에서 형광빛을 방출하는 성질의 물질이다. 상기 축광 물질은 조사광을 제거해도 계속 발광하는 특성을 가지므로 조사광을 제거하면 바로 발광이 소멸해 버리는 형광 물질과 구별된다. 상기 화학식 1로 표시되는 축광 물질에서 희토류 원소는 유로퓸(europium), 가돌리늄, 디스프로슘, 터븀 및 이터븀으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 축광 물질의 구체적인 예로 MO.SiO2,Al2O3:Eu(알카리토금속 실리케이트-알루미네이트 옥사이드 도핑된 유로퓸), MO.Al2O3:Eu(알카리토금속 알루미네이트 옥사이드 도핑된 유로퓸)로 표시되는 화합물(여기서, M은 칼슘, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이고, Eu는 유로퓸) 등이 있고, 다른 구성성분들과의 시너지 작용을 고려할 때 SrOAl2O3:Eu인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅제를 구성하는 성분들의 평균 입자 크기는 구성성분들의 분산성 및 균일한 도막의 형성 등을 고려할 때 0.1~40㎛인 것이 바람직하고, 0.1~10㎛인 것이 더 바람직하고 0.1~1㎛인 것이 가장 바람직하다.
상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명의 일 예는 합성수지 용액에 전술한 방열 코팅제가 균일하게 분산되어 있는 조성물 형태의 방열 코팅용 도료를 제공한다. 상기 합성수지 용액은 피막을 형성할 수 있는 합성수지와 희석 용매로 구성된다. 상기 합성수지 용액 전체 중량을 기준으로 합성수지 함량은 15~40 중량%인 것이 바람직하고 20~35 중량%인 것이 더 바람직하다.
상기 합성수지는 도포 및 건조에 의해 피막을 형성할 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리에스테르계 수지, 설폰아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 말레산계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계수지, 비닐계 수지, 멜라민계 수지, 우레아계 수지, 토실아미드-포름알데히드 수지(tosylamideformaldehyde resin) 및 실리콘 수지(silicone resin)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 수지로 구성될 수 있고, 피막 형성능 및 다른 구성성분과의 혼용성 등을 고려할 때 실리콘 수지(silicone resin)인 것이 바람직하다. 상기 실리콘 수지(silicone resin) 골격이 실록산 결합(-Si-O-Si-O-)으로 되어 있는 유기규소 중합체로서, 좁은 의미로는 삼차원적인 그물 모양 구조를 가진 오르가노폴리실록산을 가리키며 하기의 화학식 2로 표현된다.
[화학식 2]
RnSiXmOy
상기 화학식 2에서 R은 메틸기, 페닐기와 같은 비반응성 치환기이고, X는 수소, 하드록실기, 염소, 알콕시기와 같은 관능기이다.
본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅용 도료에서 상기 실리콘 수지(silicone resin)는 피막 형성능 및 다른 구성성분과의 혼용성 등을 고려할 때 바람직하게는 헥사메틸다이실록산(Hexamethyldisiloxane; CAS 등록번호 : 107-46-0), 말단에 에톡시기를 가지는 다이메틸 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Dimethyl siloxane with methyl silsesquioxane, ethoxy-terminated; CAS 등록번호 : 68554-66-5), 말단에 하이드록실기를 가지는 다이메틸 실록산(Dimethyl siloxane, hydroxy-terminated; CAS 등록번호 : 70131-67-8), 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane; CAS 등록번호 : 1185-55-3), N-(2-아미노에틸)-3-(트리메톡시실릴)프로필아민[N-(2-Aminoethyl)-3-(trimethoxysilyl)propylamine; CAS 등록번호 : 1760-24-3], 말단에 하이드록실기를 가지는 다이메틸 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Dimethyl siloxane with methyl silsesquioxane, hydroxy-terminated; CAS 등록번호 : 68554-67-6) 또는 메틸메톡시 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Methylmethoxy siloxane with methyl silsesquioxane; CSA 등록번호 : 68037-85-4)에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 합성수지 용액을 구성하는 희석 용매는 합성수지를 용해 또는 분산시킬 수 있고, 건조에 의해 쉽게 휘발될 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소프로필케톤, 메틸이소에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 펜탄, 헥산, 크실렌, 톨루엔, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올(Isopropyl alcohol), n-부탄올, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, 에틸프로피오네이트, 부틸아세테이트(Butyl acetate), 이소부틸아세테이트(Isobutyl acetate), 나프타 및 파라핀으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅용 도료에서 상기 희석 용매는 합성수지의 용해성 및 휘발성 등을 고려할 때 바람직하게는 나프타(원유) 라이트 알킬레이트[Naphtha(petroleum),light alkylate; CAS 등록번호 : 64741-66-8], 스토다드 용매(Stoddard solvent; CAS 등록번호 : 8052-41-3) 또는 톨루엔에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 방열 코팅용 도료에서 합성수지 용액에 분산되는 방열 코팅제의 함량은 크게 제한되지 않으나, 도포성 및 피막 형성 용이성 등을 고려할 때 합성수지 용액 100㎖를 기준으로 10~40g, 바람직하게는 15~25g의 범위를 갖는다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 표면에 전술한 방열 코팅용 도료를 도포하고 건조하여 형성한 코팅막을 가지는 방열판을 제공한다. 또한, 본 발명의 일 예는 표면에 전술한 방열 코팅용 도료를 도포하고 건조하여 형성한 코팅막을 가지는 전자 부품을 제공한다. 상기 방열판은 열을 발산하기 위해 사용되는 판상 형상의 부재라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 히트 파이프, 히트 싱크(heat sink), 알루미늄 방열판, 메인보드 방열판, 구리 방열판 등이 있다. 또한, 상기 전자 부품은 전자 제품을 구성하고 작동 시 열을 발산하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며 회로 기판, LED(Light Emitting Diode), 메모리 소자 등이 있다. 본 발명에서 방열 코팅용 도료는 스프레이 방식 또는 딥핑(dipping) 방식에 의해 방열판 또는 전자 부품의 표면에 도포되며, 도포 후 상온 건조, 열풍 건조, 오븐 건조 등에 의해 건조된다.
본 발명의 방열 코팅제를 포함하는 도막 또는 방열 코팅용 도료에 의해 형성된 코팅막은 전자제품에서 발생하는 열 중 대부분을 차지하는 900~1,300 ㎚ 파장의 근적외선을 흡수하고 이를 15㎛ ~ 1㎜ 파장의 원적외선으로 변환하는 효율이 매우 높아 발열량이 많은 전자 제품 등의 열을 안정적으로 방출시킨다. 따라서, 본 발명의 방열 코팅제 또는 방열 코팅용 도료는 히트 싱크(heat sink)와 같은 방열판, 금속 인쇄회로보드(metal printed circuit board), 반도체 부품, 디스플레이, 컴퓨터, 태양전지, LED 등과 같은 전자부품 또는 전자제품에 적용되어 과열 문제를 해결하고 제품 수명을 개선할 수 있다.
도 1은 방열 코팅용 도료의 방열 특성 평가 실험을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 실험 재료
* 제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) : 나프타(원유) 라이트 알킬레이트[Naphtha(petroleum),light alkylate; CAS 등록번호 : 64741-66-8] 50~60 중량%, 톨루엔 10~20 중량%, 헥사메틸다이실록산(Hexamethyldisiloxane; CAS 등록번호 : 107-46-0) 10~20 중량%, 스토다드 용매(Stoddard solvent; CAS 등록번호 : 8052-41-3) 0.1~1 중량%, 말단에 에톡시기를 가지는 다이메틸 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Dimethyl siloxane with methyl silsesquioxane, ethoxy-terminated; CAS 등록번호 : 68554-66-5) 10~20 중량% 및 말단에 하이드록실기를 가지는 다이메틸 실록산(Dimethyl siloxane, hydroxy-terminated; CAS 등록번호 : 70131-67-8) 1~10 중량%로 구성됨
* 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) : 나프타(원유) 라이트 알킬레이트[Naphtha(petroleum),light alkylate; CAS 등록번호 : 64741-66-8] 60~70 중량%, 톨루엔 10~20 중량%, 메틸트리메톡시실란(Methyltrimethoxysilane; CAS 등록번호 : 1185-55-3) 1~10 중량%, N-(2-아미노에틸)-3-(트리메톡시실릴)프로필아민[N-(2-Aminoethyl)-3-(trimethoxysilyl)propylamine; CAS 등록번호 : 1760-24-3] 1~10 중량%, 말단에 하이드록실기를 가지는 다이메틸 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Dimethyl siloxane with methyl silsesquioxane, hydroxy-terminated; CAS 등록번호 : 68554-67-6) 10~20 중량% 및 메틸메톡시 실록산과 메틸 실세스퀴옥산의 반응물(Methylmethoxy siloxane with methyl silsesquioxane; CSA 등록번호 : 68037-85-4) 1~10 중량%로 구성됨
* SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) : 평균 입자 크기는 20~40㎛ 임
2. 방열 코팅용 도료의 제조
제조예 1.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 60g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 30g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
제조예 2.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 55g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 35g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
제조예 3.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 55g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 29g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 8g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO ; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 8g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
제조예 4.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 65g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 25g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
제조예 5.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 65g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 31g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 2g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 2g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
제조예 6.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 탄산스트론튬(SrCO3) 60g, 알루미나(Alumina, Al2O3)-탄화규소(Silicon carbide, SiC) 복합 분말 30g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 5g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
비교제조예 1.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 60g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 20g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 20g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
비교제조예 2.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액 (silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 60g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 20g 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 20g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
비교제조예 3.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 60g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 30g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 산화아연(Zinc oxide, ZnO; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 10g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
비교제조예 4.
제1 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2472; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖에 제2 실리콘 수지 용액(silicone resin; 제품명 : DOW CORNING TORAY SR 2440 RESIN; 공급자 : 한국다우코닝) 250㎖를 첨가하고 교반하여 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖를 제조하였다. 이후, 실리콘 수지 혼합 용액 500㎖에 축광 물질인 SrOAl2O3:Eu(제품명 : PLO-8C; 제조사 : Luming Technology Group Co.,Ltd.) 60g 및 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 30g을 첨가하고 세라믹 소재의 볼밀로 약 4시간 동안 분쇄 및 분산시켜 중간 혼합물을 수득하였다. 이후, 중간 혼합물에 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN; 입자 크기는 1.0㎛ 이하임) 10g을 첨가하고 약 8시간 동안 교반에 의해 분산시켜 방열 코팅용 도료를 제조하였다.
3. 방열 코팅용 도료의 방열 특성 평가
알루미늄 방열판 일 표면에 제조예 1 내지 제조예 6 및 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 방열 코팅용 도료를 스프레이 방법에 의해 약 30㎛의 두께로 도포하고 80℃의 오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 방열 코팅막을 형성하였다. 이후, 30W급 LED 전구의 후면에 알루미늄 방열판을 부착하고 외부 환경 온도가 13.5℃인 밀폐형 상자 내부에 위치시킨 후 LED 전구에 48V의 전압 및 1.2A의 전류를 인가하였다. 이후, 시간의 경과에 따른 LED 전구 후면의 온도를 측정하였다. 도 1은 방열 코팅용 도료의 방열 특성 평가 실험을 나타낸 사진이다. 하기 표 1에 전압 및 전류 인가 후 시간의 경과에 따른 LED 전구 후면의 온도 변화 측정 결과를 나타내었다.
방열 코팅막 형성 구분 경과 시간에 따른 온도 변화(℃)
10분 30분 1시간 2시간 4시간
형성하지 않음 53.7 71.1 73.6 74.4 74.6
제조예 1 45.3 53.9 54.0 54.1 54.1
제조예 2 47.2 57.4 57.5 57.5 57.6
제조예 3 47.5 57.7 57.8 57.9 57.9
제조예 4 47.9 58.6 58.7 58.7 58.8
제조예 5 48.2 59.1 59.2 59.2 59.3
제조예 6 48.1 59.2 59.3 59.3 59.4
비교제조예 1 52 66.2 70.4 70.6 70.7
비교제조예 2 51.3 64.9 67.5 67.6 67.4
비교제조예 3 51.9 66.5 68.7 68.9 68.8
비교제조예 4 51.5 65.7 67.7 67.8 67.8
상기 표 1에서 보이는 바와 같이 제조예 1 내지 제조예 6에서 제조한 방열 코팅용 도료로부터 형성된 방열 코팅막은 LED 전구의 온도 상승 억제 효과가 매우 현저하였다. 반면, 비교제조예 1 내지 비교제조예 4에서 제조한 방열 코팅용 도료로부터 형성된 방열 코팅막은 LED 전구의 온도 상승 억제 효과를 보였으나 제조예 1 내지 제조예 6에서 제조한 방열 코팅용 도료로부터 형성된 방열 코팅막에 비해 매우 낮은 것으로 나타났다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 전체 중량을 기준으로 하기 화학식 1로 표시되는 축광 물질 55~65 중량%, 탄화규소(Silicon carbide, SiC) 25~35 중량%, 질화알루미늄(Aluminium nitride, AlN) 2~8 중량% 및 산화아연(Zinc oxide, ZnO) 2~8 중량%를 포함하는 방열 코팅제.
    [화학식 1]
    SrOAl2O3:Eu
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 합성수지 용액에 제1항의 방열 코팅제가 균일하게 분산되어 있는 조성물 형태의 방열 코팅용 도료.
  6. 제5항에 있어서, 상기 합성수지 용액은 실리콘 수지(silicone resin) 및 희석 용매로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 코팅용 도료.
  7. 제5항에 있어서, 상기 합성수지 용액 100㎖를 기준으로 방열 코팅제 10~40g이 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 방열 코팅용 도료.
  8. 표면에 제5항의 방열 코팅용 도료를 도포하고 건조하여 형성한 코팅막을 가지는 방열판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방열판은 히트 싱크(heat sink)인 것을 특징으로 하는 방열판.
  10. 표면에 제5항의 방열 코팅용 도료를 도포하고 건조하여 형성한 코팅막을 가지는 전자 부품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 부품은 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 전자 부품.
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