KR101844788B1 - 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
우수한 수직 열전도율을 가지는 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 열전도성 복합 패널은, 지지체 역할을 수행하는 심재; 상기 심재에 분산되어 세라믹 충진제의 역할과, 열전도성 복합 패널의 수직 열전도율을 향상시키는 열전도성 필러의 역할을 수행하며, 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 입자; 및 상기 심재의 상하면에 부착되어, 심재를 보호하는 표면층의 역할을 하는 금속 판재를 포함한다.
Description
본 발명은 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 우수한 수직 열전도율을 가져 디스플레이 패널에서 발생되는 열을 효율적으로 방출시키는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가전 제품(디스플레이 장치, 컴퓨터 등), 전자 부품(LED를 채용한 백라이트 유닛 등), 휴대용 전자 제품(휴대폰, 휴대용 개인단말기 등) 등의 전자 기기는 작동시 다량의 열이 발생하므로, 발생한 열을 외부로 방출시킬 필요가 있다. 전자 기기 내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출시키지 못하면, 고장, 오동작 등의 문제가 발생하거나, 기기 수명이 단축될 수 있다. 특히, 최근 수요가 증가하고 있는 유기 발광 소자(OLED), LED, LCD 등에 있어서는, 기기 내부에서 발생한 열이 화면의 선명도 또는 색상도를 저하시키거나, 잔상 발생 등 디스플레이 화질을 저하시켜, 전자 기기에 대한 신뢰성과 안정성을 저하시키고 있다.
따라서, 전자 기기의 발열체에 부착되어, 전자 기기로부터 발생하는 열을 외부로 방출시키기 위한 열전도성 방열 패널이 일반적으로 사용되고 있다. 도 1은 통상적인 열전도성 패널의 구조를 보여주는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 열전도성 패널은, 압출 성형 또는 고온 압착으로 성형되는 심재(10)의 양측에 접착층을 개입시켜 금속 판재(12)를 접합시킨 복합 판재 구조로 이루어진다 (특허공개 10-2013-0029665호 등 참조). 상기 심재(10)는 열전도율이 낮은 무기계 화합물, 섬유(fabric), 합성 수지(resin) 등의 물질로 이루어지고, 상기 금속 판재(12)는 알루미늄(Al), 용융아연도금 강판(galvanized steel sheet, GI), 전기아연도금 강판(electrolytic galvanized iron, GI), 두랄루민, 마그네슘, 스테인리스(SUS) 등의 금속 물질로 이루어진다. 이러한 통상적인 열전도성 패널에 있어서, 수평 열전도율은 16 내지 138 W/mk로서, 금속 판재(12)의 열전도율 특성을 유지하지만, 수직 열전도율은 0.4 내지 1.0 W/mk로서 매우 낮다(일반적인, 에폭시 수지의 열전도율은 0.3 W/mk이다). 즉, 통상적인 열전도성 패널에 있어서는, 심재(10)의 열전도율이 매우 낮아, 수직 방향으로는 제품 발열을 충분히 감소 또는 분산시키지 못하므로, 별도의 방열 부품을 추가로 사용하여야 하는 단점이 있다. 또한, 디스플레이 패널 등의 대형 전자 기기의 방열에 있어서는, 열전도성 패널에 사용되는 심재(10)와 금속 판재(12)의 열팽창율 차이에 따라, 심재(10)와 금속 판재(12)의 사이가 분리되거나, 열전도성 패널 표면이 휘어지는 문제가 발생하기도 한다.
본 발명의 목적은, 전자 기기에서 발생하는 열을 수직으로 전달하는 수직 열전도율이 우수한 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전자 기기의 과열을 방지함으로써, 기기의 오동작을 방지하고, 기기 수명을 연장시킬 수 있는 열전도성 복합 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 지지체 역할을 수행하는 심재; 상기 심재에 분산되어 세라믹 충진제의 역할과, 열전도성 복합 패널의 수직 열전도율을 향상시키는 열전도성 필러의 역할을 수행하며, 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 입자; 및 상기 심재의 상하면에 부착되어, 심재를 보호하는 표면층의 역할을 하는 금속 판재를 포함하는 열전도성 복합 패널을 제공한다.
또한, 본 발명은, 심재를 형성하는 충진 물질 및 열전도성 입자를 혼합하는 단계; 상기 심재 및 열전도성 입자 혼합물의 상하면에 금속 판재를 위치시키는 단계; 및 상기 심재, 열전도성 입자 및 금속 판재를 동시에 소정 두께로 압출하여, 심재와 금속 판재가 부착된 복합층 구조를 형성하고, 냉각하는 단계를 포함하는 열전도성 복합 패널의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 유기 용매에 열전도성 입자를 50 내지 70 중량%의 농도로 분산시키고, 열전도성 입자를 분쇄하여, 1 내지 30 μm의 평균 입자 크기를 가지는 열전도성 입자가 분산된 용액을 제조하는 단계; 상기 열전도성 입자 분산액과 심재를 형성하는 충진 물질로서 열경화 에폭시 수지 및 섬유를 혼합하여 프리프레그를 형성하는 단계; 및 상기 프리프레그를 형성한 심재의 상하면에 금속 판재를 부착하고, 압착하여 복합층 구조를 형성한 다음, 냉각하는 단계를 포함하는 열전도성 복합 패널의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 열전도성 복합 패널은, 전자 기기에서 발생하는 열을 수직으로 전달하는 수직 열전도율이 우수하므로, 전자 기기의 과열 및 기기의 오동작을 방지하고, 기기 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 통상적인 열전도성 패널의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 복합 패널의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 복합 패널의 구조를 보여주는 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 복합 패널의 구조를 보여주는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열전도성 복합 패널은 심재(20, Core), 열전도성 입자(22) 및 금속 판재(30)를 포함한다.
상기 심재(20)는 열전도성 복합 패널의 지지체 역할을 수행하는 것으로서, 무기계 화합물, 섬유(fabric), 합성 수지(resin) 등의 충진 물질로 이루어질 수 있고, 필요에 따라, 난연 보조제, 무기 화합물 첨가제 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 심재(20)의 충진 물질로 사용되는 무기계 화합물로는 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘, 삼산화 안티몬, 붕소화합물, 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 상기 섬유로는 유리 섬유(glass fabric), 탄소 섬유(carbon fabric), 이들의 혼합물 등의 섬유 또는 직물을 사용할 수 있고, 상기 합성 수지로는 비스페놀-A 형 에폭시 수지 등의 열경화 에폭시(epoxy) 수지, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 등의 폴리에틸렌 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer, EVA), 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 난연 보조제로는 MgO, ZnO, SiO2 등을 사용할 수 있고, 상기 무기 화합물 첨가제로는 탈크(talc), 점토, 카올린, 운모, 규조토, 흑연, 카본블랙 등을 사용할 수 있다. 상기 심재(20)는 압출 성형 방식 또는 고온 압착 방식으로 성형될 수 있다. 상기 심재(20)를 압출 성형 방식으로 성형할 경우에는, 상기 충진 물질은 무기계 화합물인 것이 바람직하며, 상기 심재(20)를 고온 압착 방식으로 성형할 경우에는, 상기 충진 물질은 섬유와 열경화 에폭시 수지의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 심재(20)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 통상 0.2 내지 1.7 mm, 바람직하게는 0.7 내지 1.7 mm 이다.
상기 열전도성 입자(22)는, 상기 심재(20)에 분산되어 세라믹 충진제(filler)의 역할과, 열전도성 복합 패널의 수직 열전도율을 향상시키는 열전도성 필러의 역할을 수행한다. 상기 열전도성 입자(22)는 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 알루미나의 열전도율은 33 W/mk이고, 상기 보론나이트라이드의 열전도율은 55 W/mk 이다. 상기 열전도성 입자(22)의 평균 입자 크기는 통상 1 내지 30 μm (micron), 바람직하게는 3 내지 20 μm 이다. 여기서, 상기 열전도성 입자(22)의 입자 크기가 너무 작으면 입자가 불규칙하게 분산될 우려가 있고, 너무 크면 심재(20)에 균열이 발생할 우려가 있다.
상기 심재(20) 및 열전도성 입자(22) 전체 중량에 대하여, 상기 심재(20)의 함량은 80 내지 95 중량%, 바람직하게는 80 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 80 내지 85 중량%이고, 상기 열전도성 입자(22)의 함량은 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 20 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 15 중량%이다. 또한, 첨가제가 사용될 경우, 상기 심재(20), 열전도성 입자(22) 및 첨가제 전체 중량에 대하여, 상기 첨가제의 함량은 0 내지 10 중량%, 바람직하게는 0 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%이다. 여기서, 상기 열전도성 입자(22)의 함량이 너무 작으면, 열전도성 복합 패널의 수직 열전도율이 불충분하게 될 우려가 있고, 상기 열전도성 입자(22)의 함량이 너무 많으면(20 중량% 이상), 심재(20)의 경화시, 심재(20)의 강도가 저하되거나, 금속 판재(30)와의 접착력이 저하될 우려가 있다.
상기 금속 판재(30)는, 상기 심재(20)의 상하면에 부착되어, 심재(20)를 보호하는 표면층(skin)의 역할을 하며, 열전도성 복합 패널의 수평 열전도성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 알루미늄(Al), 용융아연도금 강판(galvanized steel sheet, GI), 전기아연도금 강판(electrolytic galvanized iron, GI), 두랄루민, 마그네슘, 스테인리스(SUS), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 상기 금속 판재(30)와 심재(20)는 별도의 접착제에 의하여 접착될 수도 있고, 상기 심재(20)에 포함된 합성 수지 등의 접착 성분에 의하여 접착될 수도 있다. 상기 금속 판재(30)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 통상 0.3 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 mm 이다.
본 발명에 따른 열전도성 복합 패널은, 심재(20)의 성형 방법에 따라, 압출 성형 방식 또는 고온 압착 방식으로 제조될 수 있다. 압출 성형 방식으로 열전도성 복합 패널을 제조하기 위해서는, 심재(20)를 형성하는 충진 물질 및 열전도성 입자(22)와 필요에 따라, 첨가제를 혼합하고, 상기 심재(20) 및 열전도성 입자(22) 혼합물의 상하면에 금속 판재(30)를 위치시킨 다음, 상기 심재(20), 열전도성 입자(22) 및 금속 판재(30)를 동시에 소정 두께로 압출하여, 심재(20)와 금속 판재(30)가 부착된 복합층 구조를 형성하고, 이를 냉각하여 열전도성 복합 패널을 제조할 수 있다. 이와 같은 압출 성형 방식에서, 상기 심재(20)를 형성하는 충진 물질은 무기계 화합물인 것이 바람직하다.
한편, 고온 압착 방식으로 열전도성 복합 패널을 제조하기 위해서는, 먼저, 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK), 아세톤(acetone) 등의 유기 용매, 바람직하게는 고휘발성 유기 용매에 열전도성 입자(22)를 50 내지 70 중량%의 고농도로 분산시키고, 고속 밀링(milling) 장비를 이용하여, 열전도성 입자(22)를 분쇄하여, 1 내지 30 μm의 평균 입자 크기를 가지는 열전도성 입자(22)가 분산된 용액을 제조한다. 이때, 열전도성 입자(22)의 크기가 균질할수록, 추후 수지와 혼합 후, 프리프레그 함침에 유리하다. 다음으로, 상기 열전도성 입자(22) 분산액과 심재(20)를 형성하는 충진 물질로서 열경화 에폭시(epoxy) 수지 및 섬유를 혼합하여 프리프레그(prepreg)를 적층한 상태(lay-up)에서, 프리프레그를 형성한 심재(20)의 상하면에 금속 판재(30)를 부착한 다음(lay-up), 핫-프레스(hot-press)로 압착하여 복합층 구조를 형성한다. 다음으로, 냉각하여 열전도성 복합 패널을 제조할 수 있다. 이와 같은 압출 성형 방식에서, 상기 심재(20)를 형성하는 충진 물질은 섬유와 열경화 에폭시 수지의 혼합물인 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된 열전도성 복합 패널은 1.5 W/mk 이상, 바람직하게는 2.0 W/mk 이상의 수직 열전도율을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 열전도성 복합 패널은, 전자 기기에서 발생하는 열을 수직으로 전달하는 수직 열전도율이 우수하므로, 전자 기기의 과열 및 기기의 오동작을 방지하고, 기기 수명을 연장시킬 수 있다.
이상 구체적인 실시예들을 참조하여, 본 발명을 설명하였으나, 상술한 특정 개시 형태로 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 하기 특허청구범위의 기재 내에서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (6)
- 디스플레이 패널에서 발생되는 열을 방출시키면서 디스플레이 패널을 안정적으로 지지하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널에 있어서,
무기계 화합물 또는 섬유와 합성 수지의 혼합물로 이루어져 지지체 역할을 수행하는 심재;
상기 심재에 분산되어 세라믹 충진제의 역할과, 열전도성 복합 패널의 수직 열전도율을 향상시키는 열전도성 필러의 역할을 수행하며, 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 입자;
난연 보조제, 무기 화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되어 상기 심재에 첨가되는 첨가제; 및
알루미늄(Al), 용융아연도금 강판(galvanized steel sheet, GI), 전기아연도금 강판(electrolytic galvanized iron, GI), 두랄루민, 마그네슘, 스테인리스(SUS), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 물질로서, 상기 심재의 상하면에 부착되어 심재를 보호하는 표면층의 역할을 하는 금속 판재;를 포함하고,
상기 심재, 열전도성 입자 및 첨가제의 전체 중량에 대하여, 상기 심재는 80 내지 84 중량%, 상기 열전도성 입자는 15 내지 19 중량% 및 상기 첨가제는 0.5 내지 3 중량%로 혼합되며,
상기 무기계 화합물은 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘, 삼산화 안티몬, 붕소화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되고, 상기 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 혼합물로부터 선택되며, 상기 합성 수지는 열경화 에폭시수지, 폴리에틸렌 수지, 에틸렌초산비닐 공중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택되고, 상기 첨가제는 MgO, ZnO, SiO2, 탈크(talc), 점토, 카올린, 운모, 규조토, 흑연, 카본블랙 중 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널. - 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 열전도성 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 30 μm 인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널.
- 삭제
- 디스플레이 패널에서 발생되는 열을 방출시키면서 디스플레이 패널을 안정적으로 지지하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 제조 방법에 있어서,
심재를 형성하는 무기계 화합물, 열전도성 입자 및 첨가제를 혼합하는 단계;
상기 심재, 열전도성 입자 및 첨가제 혼합물의 상하면에 금속 판재를 위치시키는 단계; 및
상기 심재, 열전도성 입자 및 첨가제 혼합물과 상기 금속 판재를 동시에 소정 두께로 압출하여, 심재와 금속 판재가 부착된 복합층 구조를 형성하고, 냉각하는 단계;를 포함하고,
상기 심재, 열전도성 입자 및 첨가제의 전체 중량에 대하여, 상기 심재는 80 내지 84 중량%, 상기 열전도성 입자는 15 내지 19 중량% 및 상기 첨가제는 0.5 내지 3 중량%로 혼합되며,
상기 무기계 화합물은 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘, 삼산화 안티몬, 붕소화합물 및 이들의 혼합물로부터 선택되고,
상기 열전도성 입자는 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 첨가제는 MgO, ZnO, SiO2, 탈크(talc), 점토, 카올린, 운모, 규조토, 흑연, 카본블랙 중 선택되고,
상기 금속 판재는 알루미늄(Al), 용융아연도금 강판(galvanized steel sheet, GI), 전기아연도금 강판(electrolytic galvanized iron, GI), 두랄루민, 마그네슘, 스테인리스(SUS), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 제조 방법. - 디스플레이 패널에서 발생되는 열을 방출시키면서 디스플레이 패널을 안정적으로 지지하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 제조 방법에 있어서,
유기 용매에 열전도성 입자를 50 내지 70 중량%의 농도로 분산시키고, 열전도성 입자를 분쇄하여, 1 내지 30 μm의 평균 입자 크기를 가지는 열전도성 입자가 분산된 용액을 제조하는 단계;
상기 열전도성 입자 분산액과 심재를 형성하는 충진 물질로서 열경화 에폭시 수지 및 섬유를 혼합하고, 첨가제를 혼합하여 프리프레그를 형성하는 단계; 및
상기 프리프레그를 형성한 심재의 상하면에 금속 판재를 부착하고, 압착하여 복합층 구조를 형성한 다음, 냉각하는 단계;를 포함하고,
상기 심재, 열전도성 입자 및 첨가제의 전체 중량에 대하여, 상기 심재는 80 내지 84 중량%, 상기 열전도성 입자는 15 내지 19 중량% 및 상기 첨가제는 0.5 내지 3 중량%로 혼합되며,
상기 열전도성 입자는 알루미나(Alumina), 보론나이트라이드(Boron Nitride), 탈크(Talc), 탄화규소(SiC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 섬유는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 이들의 혼합물로부터 선택되며,
상기 첨가제는 MgO, ZnO, SiO2, 탈크(talc), 점토, 카올린, 운모, 규조토, 흑연, 카본블랙 중 선택되고,
상기 금속 판재는 알루미늄(Al), 용융아연도금 강판(galvanized steel sheet, GI), 전기아연도금 강판(electrolytic galvanized iron, GI), 두랄루민, 마그네슘, 스테인리스(SUS), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 물질인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 백 커버용 열전도성 복합 패널 제조 방법.
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-
2016
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