KR101979926B1 - 열 전도 부재 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 효율적이고 신뢰성 있는 열전도 기능을 발휘할 수 있는 열 전도 부재를 개시한다. 두께 방향으로 상면과 하면을 관통하는 관통구멍이 형성된 탄성 코어를 구비한 몸체; 및 상기 몸체의 관통구멍에 끼워져 결합되는 열전소자로 구성되고, 상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나는 상기 관통구멍의 입구로부터 돌출하거나 상기 입구와 유사한 평면을 이룬다.

Description

열 전도 부재{Heat transferring member}

본 발명은 열 전도 부재에 관한 것이다.

휴대전화를 비롯한 전자통신기기가 고사양화되고 고기능화됨에 따라 마이크로프로세서의 처리속도도 증가하면서 전자파 및 발열이 큰 문제로 대두되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 마이크로프로세서로부터 발생하는 열을 신속하게 외부로 방출하기 위해서 통상 방열유닛을 사용하고 있다.

방열 유닛은, 가령 냉각을 위한 케이스와 회로기판에 실장되는 전자부품 사이에 개재되어 사용되는데, 예를 들어 회로기판 위에 장착되는 마이크로프로세서와 같은 발열 소스 위에 유연성과 일부 탄성을 갖는 열전소자(Thermal Interface Materials, TIM)의 한 면을 부착하고 다른 면을 케이스에 부착하여 발열 소스에서 발생한 열을 열전소자를 통하여 케이스에 전달하여 케이스에서 열 냉각 및 열 분산된다.

본 출원인에 의한 국내 등록특허 제0820902호는, 일정 체적을 갖는 열 전도성 탄성체; 상기 열 전도성 탄성체의 외부를 감싸며 경화에 의해 접착되는 열 전도성 탄성접착제; 및 상기 열 전도성 탄성접착제 외부를 감싸며 상기 경화에 의해 상기 열 전도성 탄성접착제에 접착되고 이면에 금속 박이 접합된 폴리머 필름을 포함하는 다층 열 전도성 패드를 개시한다.

또한, 국내 특허등록 제1228603호는, 내부탄성체인 스펀지; 상기 스펀지 외면에 형성되며, 각 기재필름에 내재된 그라파이트층을 포함하는 열전도층; 및 상기 스펀지와 상기 열전도층을 고정시키는 점·접착제층;을 포함하고, 상기 열전도층은 상기 그라파이트층의 양면에 부착된 각 기재필름 또는 상기 그라파이트층의 외면에 부착된 기재필름이 그라파이트보다 넓게 형성되어 각 기재필름이 직접 합지되어 외부로 상기 그라파이트층이 노출되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 그라파이트 밀폐형 열전도성 탄성 가스켓를 개시한다.

상기의 특허에 의하면, 열 전도성 탄성체나 스펀지를 각각 폴리머 필름이나 기재필름이 감싸고 있는 구조이기 때문에 이들에 의해 탄성체나 스펀지의 탄성이 제한되어 충분히 탄성을 이용하지 못하고, 탄성체나 스펀지가 다양한 형상으로 제작될 때 이를 충분히 감싸지 못하거나 감싸는데 많은 시간과 비용이 소모된다는 문제점이 있다.

또한, 탄성체나 스폰지 위에 폴리머 필름이나 기재필름에 각각 금속층이나 그라파이트층이 형성되어 있어, 완제품의 수직방향으로 인가되는 힘에 의해 반복적으로 눌리는 경우와 많이 눌리는 경우에 측면에서 탄성이 없는 금속층이나 그라파이트층이 찌그러지거나 깨지게 된다는 문제점이 있다.

또한, 폴리머 필름이나 기재필름은 복원이 안 되는 재료로 외부 눌림에 의해 쉽게 변형된다는 단점이 있다.

또한, 통상, 표면이 매끄럽고 열전도율이 나쁘고 기계적 강도가 높은 폴리머 필름이나 기재필름이 대향하는 발열 소스 또는 냉각 대상물과 직접 접촉하면 반복되는 미세 진동의 의해 미끄러지거나 움직이기 쉬워 음향 잡음을 제공할 수 있다는 단점이 있다.

또한, 일본 덱세리얼스사(Dexerials Corp)의 국내 특허등록 제1715988호는, 폴리머; 이방성 열전도성 필러 및; 충전제를 함유하는 열전도성 조성물을 압출기로 압출하고, 이방성 열전도성 필러가 압출방향을 따라 배향된 압출 성형물을 성형하는 압출공정과, 상기 압출성형물을 경화시켜 경화물로 하는 경화공정과, 상기 경화물을 초음파 커터를 사용하여 상기 압출방향에 대해 수직방향으로 소정의 두께로 절단하는 절단공정을 적어도 포함하는 열전도성 시트의 제조방법 및 열전도성 시트를 개시한다.

상기의 특허에 의한 열전도성 시트는 기공이 형성되지 않아 탄성 및 복원력이 부족하고, 열전도율을 높게 하기 위해 폴리머에 필러를 많이 혼합하기 때문에 자기 점착력이 작고 또한 압출 방향에 대해 수직방향으로 절단하므로 경제성 있게 연속으로 제조하기 어렵다는 단점이 있다.

또한, 필러는 직경에 비해 길이가 상당히 길기 때문에 절단된 단면에는 필러가 외부로 노출되어 열전도성 시트의 표면이 거칠고 필러가 카본 파이버이므로 미끄러우며 전기 (반)전도성을 갖는다는 단점이 있다.

또한, 비교적 기계적 강도가 좋지 못하여 제조, 운반 및 가공하는 동안에 손상되기 쉬워 취급 및 가공이 어렵다는 단점이 있다.

또 다른 종래 기술에 의하면, 탄성이 있는 실리콘 고무에 알루미나 같은 열전도성 파우더를 고루 혼합 및 캐스팅하고 경화한 후 일정한 길이로 절단하여 제조한 전기절연의 열전도성 시트가 있다.

이러한 기술에 의하면, 열전도성 시트는 기공이 없어 탄성 및 복원력이 부족하며 탄성 작동거리가 작다는 단점이 있다.

또한, 적은 힘으로도 대상물과 접촉이 용이하도록 열전도성 시트의 경도를 낮춘 경우, 열전도성 시트의 기계적 강도가 약하여 제조, 운반 및 가공하는 동안에 손상되기 쉬워 취급 및 가공이 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 구조로 효율적이고 신뢰성 있고 효율적인 열전도 기능을 발휘할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탄성과 복원력이 좋으며 열전도 기능도 좋은 일체화 된 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기계적 강도가 좋고 경도가 낮으면서 작동 거리가 긴 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전체적으로 누르는 힘이 적게 들며 복원력과 열전도 기능이 좋은 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탄성체인 코어 고유의 탄성과 복원력을 발휘하기 용이하고 열전소자의 복원율을 향상시키는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 매끄럽고 마찰 계수가 큰 표면을 구비하여 접촉된 대상물과의 열전달을 최대화하면서 진동 또는 마찰에 의한 노이즈나 움직임을 최소화할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 대상물로부터 전달되는 진동과 충격을 확실하게 흡수할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전자부품으로부터 발생한 열을 최단 거리로 금속 케이스로 신뢰성 있게 전달할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조시 정밀한 치수의 제공이 용이한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전자파를 차폐할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조가 용이하고, 제조시 정밀한 치수의 제공이 용이한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단일체로 되어 장착 및 탈착이 용이한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재로, 두께 방향으로 상면과 하면을 관통하는 관통구멍이 형성된 탄성 코어를 구비한 몸체; 및 상기 몸체의 관통구멍에 끼워져 결합되는 열전소자로 구성되고, 상기 코어의 탄성은 상기 열전소자의 탄성보다 좋으며, 상기 상하 방향으로 상기 대상물에 힘을 인가하면, 상기 대상물은 상기 몸체와 상기 열전소자 중 어느 하나에 먼저 접촉하거나 동시에 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 코어의 상면과 하면 중 어느 한 면 위에는 상기 관통구멍에 대응하여 개구가 형성된 지지대가 적층될 수 있는데, 상기 지지대의 표면적은 상기 코어의 표면적과 같고, 상기 지지대의 두께는 상기 코어의 두께의 1/3 이하일 수 있다.

바람직하게, 상기 코어는 상기 코어에 대응하는 액상의 폴리머가 경화에 의해 상기 지지대 위에 접착되어 형성될 수 있고, 상기 지지대는 두께가 균일한 폴리머 필름 또는 금속 박일 수 있다.

바람직하게, 상기 코어 또는 상기 지지대의 하면에는 자기 점착력을 갖는 점착제가 추가로 점착될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자에서 발열 소스와 접촉하는 면은 상기 코어 또는 상기 지지대와 유사한 수평 레벨을 이루거나 돌출되고 자기 점착력을 가질 수 있다.

바람직하게, 상기 발열 소스와 접촉하는 면에 위치한 상기 코어 또는 상기 지지대의 하면에는 자기 점착력을 갖는 점착제가 추가로 점착될 수 있다.

바람직하게, 상기 코어는 유연성과 탄성이 좋은 발포된 폴리머 수지 또는 발포된 고무일 수 있고, 상기 코어의 표면은 스킨층이 형성되어 매끄러울 수 있다.

바람직하게, 상기 관통구멍의 양측 입구 중 적어도 하나에서 상기 코어와 상기 열전소자가 이루는 경계에 접착제가 도포될 수 있으며, 상기 접착제는 탄성과 유연성을 갖는 접착제일 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는, 유연성이 있는 실리콘고무 계열 또는 아크릴수지 계열의 열 전도성 고무나 열전도성수지, 열 전도성 겔(gel) 또는 열 전도성 클래드(clad)일 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자의 표면적과 형상은 상기 관통구멍에 표면적과 형상에 대응하고, 상기 열전소자의 열전도율은 상기 코어의 열전도율보다 크고, 상기 열전소자의 밀도와 경도는 상기 코어의 밀도와 경도보다 높을 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자와 상기 코어의 상면과 하면은 평면이며 서로 수평을 이룰 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 전기절연이거나 전기 (반)전도성이고, 상기 열전소자가 전기 (반)전도성인 경우, 상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 한 면에 절연층을 형성할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자에서 냉각을 위한 금속 케이스와 접촉하는 면은 상기 몸체의 수평 레벨과 같거나 유사하고 자기 점착력이 없을 수 있다.

바람직하게, 상기 코어의 관통구멍의 가장자리에서 인접하여 이격된 부분에 완충구멍이 형성되거나, 상기 관통구멍을 상기 열전소자의 직경 또는 표면적보다 크게 형성하여 상기 열전소자를 끼운 후 상기 관통구멍에 일부 틈새가 형성되도록 하여 상기 틈새가 완충구멍 역할을 하도록 할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나는 상기 관통구멍의 입구를 기준으로 돌출하거나 같은 수평 레벨을 이루거나 상기 입구의 내측에 위치할 수 있다.

바람직하게, 상기 몸체와 상기 열전소자는 하나의 구조물로 일체화되어 하나의 이형시트 위에 배열되거나 또는 하나의 캐리어 포켓 내에 연속될 수 있다.

상기의 구조에 의하면, 간단한 구조로 효율적이고 신뢰성 있고 열 전달이 효율적인 열전도 기능을 발휘할 수 있다.

또한, 낮은 경도를 가지며 탄성과 복원력이 좋고 작동 거리가 긴 코어와 코어보다 높은 경도를 갖는 열전도 기능이 좋은 열전소자가 일체화되어 탄성과 복원력이 좋고 작동거리가 길며 열전도 기능이 좋고 장착 및 탈착이 용이하다.

또한, 지지대에 의해 기계적 강도가 좋고, 코어에 의해 전체적인 경도가 낮아 전체적으로 누르는 힘이 적게들며 코어에 열전소자가 접착되어 열전소자의 복원률이 좋아진다.

또한, 코어의 외부 단면이 다른 재료에 의해 덮이지 않고 외부로 모두 노출되므로, 코어 고유의 탄성과 복원력을 발휘할 수 있어 대상물로부터 전달되는 진동과 충격을 확실하게 흡수할 수 있고 일체화된 코어에 의해 열전소자의 복원력도 향상된다.

또한, 코어의 표면이 스킨층으로 되어 매끄럽고, 마찰 계수가 크기 때문에 접촉된 대상물과의 진동 또는 마찰에 의한 노이즈나 움직임을 최소화할 수 있으며 열 접촉이 좋으며, 대상물로부터 전달되는 진동과 충격을 흡수하기 용이하다.

또한, 열전소자의 비중과 경도가 코어보다 높아 열전소자가 대향하는 대상물에 보다 신뢰성 있고 효과적으로 접촉되므로 열 전달이 잘 된다.

또한, 자기 점착력이 있는 열전소자가 발열 소스에 접촉되고, 이 부분의 코어 또는 지지대에 점착테이프가 형성되어 열 전달이 더욱 효과적이다.

또한, 열전소자가 코어에서 외부로 돌출되거나 코어의 높이와 유사하므로 대향하는 대상물에 보다 신뢰성 있고 효과적으로 접촉되므로 열 전달이 잘 된다.

또한, 코어 내부에 위치한 관통구멍을 통하여 전자부품으로부터 발생한 열을 최단 거리에 위치한 냉각용 금속 케이스로 신뢰성 있게 전달할 수 있다. 예를 들어, 열이 직접 발생하는 부위에는 열전도 기능이 좋은 열전소자가 위치하고, 그 이외의 부분에는 열전도 기능이 나쁜 코어가 위치하게 배열하면, 열 발생부위는 열전소자를 통하여 냉각케이스에 가장 짧은 거리로 연결될 수 있다.

또한, 구조 및 재료가 간단하여 제조가 용이하고, 제조시 칼날 절단에 의한 정밀한 외부 치수의 제공이 용이하며 필요한 부위에만 열전소자를 사용하므로 재료비가 적게든다.

또한, 일체화된 구조로 대상물에 장착 및 박리가 한꺼번에 이루어질 수 있어 생산성이 좋다.

도 1은 발명의 일 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타낸다.
도 2는 도 1의 2-2를 따라 절단한 단면도이다.
도 3(a)과 3(b)은 각각 열 전도 부재를 적용한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열 전도 부재를 보여준다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 발명의 일 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타내고, 도 2는 도 1의 2-2를 따라 절단한 단면도이다.

열 전도 부재는, 몸체(100)와 몸체(100)의 관통구멍(112)에 끼워져 결합하는 열전소자(200)로 구성되며, 몸체(100)는 탄성 코어(110)를 포함하며, 코어(110)의 하면에 접착되는 지지대(130)를 구비할 수 있다.

여기서, 지지대(130)는 코어(110)의 기계적 강도를 보강하기 위한 것으로 선택적으로 사용될 수 있는데, 지지대(130)가 적용되는 경우, 코어(110)와 지지대(130) 사이에는 별도의 접착제(120)가 사용되거나, 비용 절감 및 두께를 낮게 하기 위해 코어(110)의 자기 점착력을 이용할 수 있다. 예를 들어, 코어(110)에 대응하는 액상의 폴리머가 지지대(130) 위에 코팅되고 경화되어 지지대(130)와 직접 접착될 수 있다.

마찬가지로, 코어(110)의 하면 또는 지지대(130)를 적용하는 경우 지지대(130)의 하면에는 대향하는 대상물에 쉽게 접착되도록 점착제(122)가 부착될 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 몸체(100)를 구성하는 코어(110)의 측면이 폴리머 필름이나 기재필름 등으로 감싸지 않고 외부로 노출되기 때문에 코어(110) 고유의 탄성과 복원력을 발휘할 수 있다.

또한, 지지대(130)를 적용하는 경우, 코어(110)로만 된 열전소자(200)를 적용할 때보다 기계적 강도를 확보할 수 있다. 다시 말해, 코어(110)가 발포체인 경우 탄성, 복원력 및 유연성이 좋은 반면 기계적 강도가 작아 취급이나 가공이 불편한데, 탄성과 복원력은 없지만 기계적 강도가 좋은 지지대(130)를 적층함으로써 기계적 강도를 확보할 수 있다. 또한, 열전소자(200)의 점도가 낮고 자기 점착력을 갖는 경우, 예를 들면 경도가 Shore 00 40 이하인 경우, 열전소자(200)의 기계적 강도가 낮고 자기 점착되었기 때문에 이형지에서 분리하기 어려운데 지지대(130)의 기계적 강도에 의해 열전소자(200)를 분리하거나 장착 및 탈착이 용이하다.

이하, 각 구성부분의 구조와 기능에 대해 설명한다.

이하의 설명에서, 접착제는 접착제와 점착제를 모두 포함하는 용어이며, 이하 접착(bond)과 점착(adhesive)은 동일한 의미로 사용되고 해석된다. 또한, 접착제는 점착제, 접착테이프 또는 점착테이프일 수 있고 점착제는 점착테이프로 해석할 수 있다.

접착제(120, 122)는 유연성이 있는 우레탄 점착제, 아크릴 점착제 또는 탄성과 유연성이 모두 좋은 실리콘 점착제일 수 있고, 열 전도성을 구비할 수 있다.

1. 코어(core)

코어(110)는 탄성과 복원력이 좋고, 탄성 작동거리가 크고, 누르는 힘이 적게 들도록 기공이 형성된 발포체로 열에 의해 용융되는 열 가소성의 우레탄 스펀지, 폴리에틸렌 스펀지와 폴리올레핀 스펀지, 또는 열 경화성의 실리콘 스펀지일 수 있다. 예를 들어, 코어(110)는 미국 로저스사(Rogers Corp)의 상표명 포론(Poron)의 한 종류일 수 있다.

그러나 이에 한정되지 않고, 코어(110)는 경도가 낮은 비발포 고무일 수도 있다.

코어(110)는 열전소자(200)가 발열 소스 및 냉각케이스에 신뢰성 있게 잘 탄성 접촉되고, 열전도 부재가 외부의 적은 힘에 균일하게 잘 눌리도록 코어(110)의 밀도와 경도는 열전소자(200)의 밀도와 경도보다 낮다.

코어(110)의 상면은 발포체를 형성하는 과정에서 스킨층(Skin layer)을 형성함으로써 표면이 매끄러워 표면 조도가 좋고 방수 특성을 갖도록 할 수 있다.

또한, 스킨층은 대향하는 대상물에 접촉이 신뢰성 있게 잘 되므로 진동 및 충격을 잘 흡수할 수 있다.

코어(110)가 발포체인 경우 탄성 및 복원율이 좋게 코어(110)의 열전도율은 바람직하게 0.2W 이하이고, 대상물에 전기적 간섭을 주지 않기 위해 전기 절연일 수 있다.

요약하면, 코어(110)의 열전도율, 비중 및 경도가 낮으나 탄성 및 복원율이 좋고 표면이 매끄러워서 결과적으로 열전소자(200)가 발열 소스 및 냉각 케이스에 신뢰성 있게 잘 접촉되어 열 전달 효과가 좋고, 코어(110)는 진동이나 충격을 흡수하기 용이하며 전체적으로는 누르는 힘이 적게 든다.

코어(110)는 평면의 상면과 하면을 구비하고, 상면과 하면을 관통하는 형성된 관통구멍(112)을 구비한다.

관통구멍(112)은 칼날 금형에 의해 코어(110)의 내부에 형성되고, 이 실시 예와 같이 사각형이거나 원형 또는 다각형으로 구성될 수 있으나 이에 한정하지 않고, 상면과 하면 사이에서 수직으로 형성될 수 있다.

관통구멍(112)에는 열전소자(200)가 끼워져 결합되어 관통구멍(112) 내부의 적어도 일부분은 코어(110)의 절단면과 접촉한다.

관통구멍(112)의 형상과 크기는 열전소자(200)의 형상과 크기와 유사하나 관통구멍(112)의 형상이나 두께, 열전소자(200)와 코어(110)의 경도 및 단면적에 따라 관통구멍(112)의 크기는 열전소자(200)보다 클 수도 있고 작을 수도 있다. 특히, 열전소자(200)의 경도가 낮은 경우 관통구멍(112)보다 크기를 조금 크게 하여 관통구멍(112)과 열전소자(200)가 잘 접촉하도록 할 수 있다.

이러한 물리적인 끼움 방식에 의해 몸체(100)와 열전소자(200)는 일체화될 수 있다.

2. 지지대

지지대(130)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 코어(110)의 탄성 작동거리를 크게 하고 절단 시 작업성이 좋게 코어(110) 두께의 1/ 3 이하의 두께를 가질 수 있다.

지지대(130)의 면적은 코어(110)의 표면적과 같고 평면이며, 코어(110)와 같은 형상을 구비하기 때문에 관통구멍(112)에 대응하는 개구가 형성된다.

지지대(130)는 칼날 금형에 의해 절단이 용이한 PET, PVC, PE 또는 PI 등의 폴리머 필름이나 시트일 수 있고, 경우에 따라서 지지대(130)는 열 확산과 열 분산이 좋은 금속 박으로 구성될 수 있다. 금속 박인 경우 전자파를 차폐할 수 있다는 이점이 있으며, 이 경우 전기접지를 위하여 점착제(122)는 전기전도성일 수 있다.

3. 열전소자

열전소자(200)로는, 가령 유연성이 있는 실리콘고무 계열 또는 아크릴수지 계열의 열 전도성 고무나 열 전도성 수지, 열 전도성 겔(gel) 또는 열 전도성 클래드(clad), 또는 열 전도 부재가 아주 얇은 경우 그라파이트 시트가 적용될 수 있다.

열전소자(200)의 열전도율은 코어(110)의 열전도율보다 좋으며, 가령 열전소자(200)의 열전도율은 대략 1W에서 50W 정도일 수 있다.

이와 같이 열전소자(200)는 용도에 따라 다양한 경도를 가지며 제공될 수 있다. 일 예로, 열전소자(200)의 경도는 Shore A 70 이하이거나, 탄성이 작고 경도가 낮은 클래드이거나 특별한 용도로 적용되는 경우 겔(gel)일 수도 있다. 예를 들어, 열전소자(200)는 미국 레어드테크놀로지사(Lairdtechnology)의 서멀 머터리얼(Thermal Material)의 한 종류일 수 있다.

다른 일례로, 양산성 및 특성 구현을 위해 종합적으로 판단하여 열전소자(200)의 경도는 가령, Shore 00 40 전후가 바람직할 수 있다.

열전소자(200)의 상면과 하면 또는 적어도 발열 소스에 접촉하는 하면이 자기 점착력을 가질 수 있다.

여기서, 열전소자(200)가 자기 점착력을 갖는 경우, 자기 점착력은 코어(110) 또는 지지대(130)의 하면에 부착된 접착제(122)의 자기 점착력보다 작고 대략 1/3 이하일 수 있다.

따라서, 열전소자(200)만을 열 전도 부재로 적용할 때와 비교하면, 코어(110) 또는 지지대(130)의 하면에 부착된 접착제(122)가 대상물에 확실하게 접착하여 결과적으로 열전소자(200)가 대상물에 보다 신뢰성 있게 강하게 접착되어 열 전달이 잘 된다는 이점이 있다.

열전소자(200)는 전기 절연이거나 전기 (반)전도성을 구비할 수 있는데, 폴리머 수지나 고무에 알루미나 파우더와 같은 열전도성 세라믹 파우더를 혼합하면 전기 절연이고, 열 전도성이 좋은 카본 파이버 등을 혼합하거나 열전소자(200) 자체를 그라파이트 시트로 구성할 경우 전기 (반)전도성이며, 통상, 카본 파우더를 혼합하거나 그라파이트 시트를 적용하면 세라믹 파우더를 혼합한 경우보다 열전도율을 크게 할 수 있다.

열전소자(200)가 전기 (반)전도성인 경우, 열전소자(200)의 적어도 한 면, 예를 들면, 상면에 전기 절연인 열전도성 실리콘을 얇게 코팅하여 전기 절연성을 갖도록 하고 하면은 전기전도성을 갖도록 할 수 있다. 이 경우, 전기 절연인 상면은 금속 케이스에 접촉하고 전기 전도인 하면은 발열 소스에 접촉함으로써 발열 소스와 금속 케이스 사이에 전기 절연을 유지하면서 열 전도가 잘 되도록 하는 이점이 있다.

이 경우, 코어(110)가 전기 절연이어서 열전소자(200)가 전기 (반)전도성이어도 문제가 되지 않는다.

이 경우, 코어(110)가 전자파 차폐를 해준다는 이점이 있다.

또 다른 실시 예로, 열전소자(200)는 전파 흡수성을 구비할 수 있다. 이 경우, 폴리머 수지 또는 고무에 자성 파우더가 혼합되어 전기 (반)전도성을 갖는다.

이와 같이 열전소자(200)가 전기 (반)전도성인 경우 비교적 열전도율이 좋고정전기 방지 효과나 전자파를 차폐나 흡수 한다는 이점이 있다.

열전소자(200)는 유연하고 밀도와 경도가 코어(110)보다 높아 외부의 압력에 의해 발열 소스와 케이스에 밀착이 잘 되어 발열 소스에서 발생한 열이 열전소자(200)를 통해 케이스로 효율적이고 쉽게 열 전달된다.

열전소자(200)의 표면적과 형상은 관통구멍(112)의 표면적이나 형상의 설계에 따라 달라지는데, 열전소자(200)의 표면적이나 형상에 따라 열이 전달되는 통로의 면적이 정해지기 때문에 이 실시 예의 열 전도 부재는 국부적인 영역에서 발생하는 열을 신속하게 냉각 케이스에 전달할 때 특히 유용할 수 있다.

예를 들어, 열이 직접 발생하는 부위에는 열전도 기능이 좋은 열전소자(200)가 위치하고, 그 이외의 부분에는 열전도 기능이 나쁜 코어(110)가 위치하게 배열하면, 열 발생부위는 열전소자(200)를 통하여 냉각 케이스에 가장 짧은 거리로 연결될 수 있다.

또한, 고가의 열전소자(200)를 필요한 부위에만 한정하여 적용함으로써 제조비용을 줄일 수 있다.

열전소자(200)는 상면과 하면이 수평을 이루어 균일한 두께를 가지는데, 열전소자(200)의 상면과 하면은 관통구멍(112)의 입구를 기준으로 돌출되거나 같은 수평 레벨을 이루거나 또는 입구 내측에 위치할 수 있다.

관통구멍(112)의 입구로부터 돌출하는 경우, 대상물에 힘을 가할 때, 열전소자(200)의 상면과 하면에 먼저 접촉하기 때문에 열 접촉이 확실하지만, 열전소자(200)의 비중과 경도가 크기 때문에 대상물이 몸체(100)의 코어(110)에 닿기까지 힘이 더 들 수 있다. 결과적으로 누르는 힘이 커진다는 단점이 있다.

또한, 관통구멍(112)의 입구와 같은 수평 레벨을 이루는 경우, 대상물에 힘을 가할 때, 열전소자(200)와 코어(110)가 동시에 접촉된다.

이 경우가 가장 바람직하나, 제조할 때 치수 공차가 있고 대상물의 형상이 다양하기 때문에 본 발명은 이에 한정하지 않는다.

그리고 관통구멍(112)의 입구 내측에 위치하는 경우, 대상물에 힘을 가할 때, 코어(110)가 먼저 접촉하지만, 코어(110)의 비중과 경도가 낮기 때문에 적은 힘으로 열전소자(200)에 접촉하도록 할 수 있다.

예들 들면, 열전소자(200)가 관통구멍(112)의 입구 내측에 위치하더라도 열전소자(200)가 대상물 사이에 눌리는 범위 내에 위치하면 열전소자(200)는 대상물에 물리적인 접촉할 수 있다.

그러나 이러한 경우에 열전달이 떨어진다는 단점이 있다.

이 실시 예에서는 상면과 하면이 관통구멍(112)의 입구와 같은 수평 레벨을 이루는 것을 예로 든다.

이때, 몸체(100)로부터 돌출되는 열전소자(200)의 높이는 상면과 하면이 동일하거나 다를 수 있다.

열전소자(200)가 관통구멍(112)에 끼워진 후, 관통구멍(112)의 상하 입구에서 코어(110)와 열전소자(200)가 이루는 경계를 따라 적어도 한 곳에서 접착제(140)가 도포될 수 있다.

접착제(140)는 탄성과 유연성을 갖는 접착제일 수 있고, 열 전도성을 구비할 수 있다.

바람직하게, 접착제(140)은 열전도성 실리콘 접착제이다.

열전소자(200)의 측면에 자기 점착력이 있는 경우에 관통구멍(112)의 측면에 자기 점착되어 보다 신뢰성 있는 점착을 제공할 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 충격이나 대상물에 의해 수직방향으로 힘을 받거나 진동 또는 충격에 의해 열전소자(200)가 관통구멍(112) 내에서 상하로 움직이거나 빠지는 것을 방지할 수 있고 몸체(100)와 열전소자(200)는 기구적으로 일체화된다.

또한, 외부의 진동이나 충격을 몸체(100)와 열전소자(200)가 일체적으로 전달받아 외부의 진동이나 충격을 흡수하기 용이하다.

또한, 몸체(100)가 열전소자(200)에 보다 견고하게 일체화되어 외부의 힘에 의해 몸체(100)에서 열전소자(200)가 잘 분리되지 않아 한 번에 대상물에 장착하거나 분리할 수 있어 제조 비용이 절감된다.

또한, 탄성과 복원력이 비교적 나쁜 열전소자(200)가 탄성과 복원력이 좋은 코어(110)를 구비한 몸체(100)와 일체화됨으로써, 열 전도 부재가 대상물에 의해 물렸다가 펴질 때, 코어(110)가 복원력에 의해 원위치되면서 일체화된 열전소자(200)도 높이에 따라 일부 복원될 수 있다.

열전소자(200)는 신뢰성 대향하는 대상물에 장착이 용이하게 상면과 하면 중 적어도 하나는 자기 점착력을 갖는데, 가령 발열 소스에 위치한 열전소자(200)의 면이 자기 점착력을 갖는다.

바람직하게 열전소자(2000는 한 면에만 자기 점착력을 갖아 자기 점착력을 갖지 않는 면에서는 진공 픽업과 취급이 용이하다.

이하, 상기한 열 전도 부재에 의한 열전달 동작에 대해 설명한다.

도 3(a)과 3(b)은 각각 열 전도 부재를 적용한 상태를 나타낸다.

열 전도 부재는 캐리어 포켓에 내장되어 릴 테이핑 되거나 이형시트에 배열되어 진공 픽업에 의해 대상물에 자동으로 장착될 수 있다.

전자기기 내의 스피커 유닛을 구성하는 기구물(10) 내부에 영구자석(20)이 배열된 고정판(40)이 설치되고, 고정판(40) 내부에 보이스 코일(30)이 수납되어 전기적 신호에 따라 상하 운동함으로써 진동하면서 음성신호를 출력한다.

금속 재질의 고정판(40) 상면에는 열 전도 부재가 점착되어 설치되고, 그 위에 금속 재질의 커버(50)가 덮여 고정된다.

따라서, 열 전도 부재는 고정판(40)에 점착된 상태에서, 커버(50)의 내면에 접촉하게 되며, 스피커 유닛의 출력에 따라 발생하는 열은 고정판(40)에 전달되고 열 전도 부재의 열전소자(200)를 통하여 커버(50)로 전달되어 열 냉각되고 열 분산된다.

이와 함께, 보이스 코일(30)의 진동이 고정판(40)을 통하여 열 전달 부재에 전달되면, 열 전달 부재의 코어(110)가 기공이 형성된 탄성 발포체 즉, 스펀지로 구성되어 있어 전달된 진동을 흡수하게 된다.

또한, 열전소자(200)도 상기 진동의 일부를 흡수하면서 발생한 열을 가장 빠르게 냉각 케이스에 제공한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열 전도 부재를 보여준다.

이 실시 예에서, 코어(110)의 관통구멍(112)의 가장자리에서 이격된 부분에 한 쌍의 완충구멍(114)이 형성된다.

상기한 것처럼, 열전소자(200)의 밀도와 경도가 코어(110)의 밀도와 경도보다 높아 누르는 힘은 주로 열전소자(200)에 의해 결정될 수 있다.

그런데 열전소자(200)는 코어(110)의 관통구멍(112) 내부에 끼워져 수평방향에서 외연으로 확장되는 것으로 제한된다. 예를 들면, 본 발명의 열 전도 부재를 수직 방향으로 누르는 경우, 열전소자(200)가 그 힘의 많은 부분을 수직 방향으로 받는다. 그 결과, 열전소자(200)가 수평방향에서 외연으로 퍼질 수밖에 없는데, 코어(110)가 이를 제한하고 있어 상하로 누르는 힘이 더 들게 된다.

따라서, 관통구멍(112)의 가장자리에서 이격된 부분에 완충구멍(114)을 형성하여 관통구멍(112)의 가장자리에서 열전소자(200)를 제한하는 코어(112)의 부분이 완충구멍(114)으로 쉽게 밀려나도록 함으로써 열전소자(200)가 수평방향으로 쉽게 퍼지도록 할 수 있다. 그 결과, 열전소자(200)를 상하로 누르는 힘을 줄이거나 분산할 수 있다.

완충구멍(114)은 열 전도 부재의 치수가 작은 경우 이 실시 예와 같은 형상으로 형성될 필요는 없고, 코어(110)의 임의의 부분에 형성되어도 무방한데, 다만 관통구멍(112)에 인접하여 형성함으로써 열전소자(200)의 수평방향으로의 확장을 더 쉽게 할 수 있다.

또한, 별도의 완충구멍(114)을 형성하지 않고 관통구멍(112)의 일부분을 열전소자(200)보다 크게 형성하여 열전소자(200)를 끼운 후 일부 틈새가 형성되도록 하여 완충구멍(114)의 역할을 하도록 할 수 있다.

이와 같이 완충구멍(114)은 열전소자(200)가 적은 힘에서도 잘 눌리게 하는 역할을 하여, 결과적으로 열 전도 부재가 적은 힘으로도 방열 및 냉각을 제공하는 대상물에 잘 접촉되어 열전소자(200)는 대상물 사이에서 열전달을 잘하도록 해준다.

한편, 이 실시 예의 열 전도 부재는 스피커 유닛에 한정하여 적용되지는 않으며, 전자기기 내부의 발열을 제공하는 반도체, 스피커, 리시버, 모터, 발광소자 또는 디스플레이 패널 등과 냉각을 제공하는 대상물 사이에 개재되어 열을 냉각하면서 진동과 충격을 흡수하는 역할을 한다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.

100: 몸체
110: 탄성 코어
112: 관통구멍
120, 122: 접착제
130: 지지대
140: 접착제
200: 열전소자

Claims (26)

1. 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재로,
   두께 방향으로 상면과 하면을 관통하는 관통구멍이 형성된 탄성 코어를 구비한 몸체; 및
   상기 몸체의 관통구멍에 끼워져 결합되는 열전소자로 구성되고,
   상기 코어의 탄성은 상기 열전소자의 탄성보다 좋으며,
   상기 상하 방향으로 상기 대상물에 힘을 인가하면, 상기 대상물은 상기 몸체와 상기 열전소자 중 어느 하나에 먼저 접촉하거나 동시에 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
2. 청구항 1에서,
   상기 코어의 상면과 하면 중 어느 한 면 위에는 상기 관통구멍에 대응하여 개구가 형성된 지지대가 적층된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   청구항 2에서,
   상기 지지대의 표면적은 상기 코어의 표면적과 같고, 상기 지지대의 두께는 상기 코어의 두께의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
4. 청구항 2에서,
   상기 코어는 상기 코어에 대응하는 액상의 폴리머가 경화에 의해 상기 지지대 위에 접착되어 형성된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
5. 청구항 2에서,
   상기 지지대는 두께가 균일한 폴리머 필름 또는 금속 박인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
6. 청구항 2에서,
   상기 코어 또는 상기 지지대의 하면에는 자기 점착력을 갖는 점착제가 추가로 점착된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
7. 청구항 2에서,
   상기 열전소자에서 발열 소스와 접촉하는 면은 상기 코어 또는 상기 지지대와 유사한 수평 레벨을 이루거나 돌출되고 자기 점착력을 갖는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
8. 청구항 7에서,
   상기 발열 소스와 접촉하는 면에 위치한 상기 코어 또는 상기 지지대의 하면에는 자기 점착력을 갖는 점착제가 추가로 점착되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   청구항 1에서,
   상기 코어는 유연성과 탄성이 좋은 발포된 폴리머 수지 또는 발포된 고무인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 코어의 표면은 스킨층이 형성되어 매끄러운 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 관통구멍의 양측 입구 중 적어도 하나에서 상기 코어와 상기 열전소자가 이루는 경계에 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 11에서,
    상기 접착제는 탄성과 유연성을 갖는 접착제인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
13. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는, 유연성이 있는 실리콘고무 계열 또는 아크릴수지 계열의 열 전도성 고무나 열전도성수지, 열 전도성 겔(gel) 또는 열 전도성 클래드(clad)인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 열전소자의 표면적과 형상은 상기 관통구멍에 표면적과 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 열전소자의 열전도율은 상기 코어의 열전도율보다 큰 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 열전소자의 밀도와 경도는 상기 코어의 밀도와 경도보다 높은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 열전소자와 상기 코어의 상면과 하면은 평면이며 서로 수평을 이루는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
18. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 전기절연이거나 전기 (반)전도성이고, 상기 열전소자가 전기 (반)전도성인 경우, 상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 한 면에 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
19. 청구항 1에서,
    상기 열전소자에서 냉각을 위한 금속 케이스와 접촉하는 면은 상기 몸체의 수평 레벨과 같거나 유사하고 자기 점착력이 없는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 코어의 관통구멍의 가장자리에서 인접하여 이격된 부분에 완충구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 관통구멍을 상기 열전소자의 직경 또는 표면적보다 크게 형성하여 상기 열전소자를 끼운 후 상기 관통구멍에 일부 틈새가 형성되도록 하여 상기 틈새가 완충구멍 역할을 하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나는 상기 관통구멍의 입구를 기준으로 돌출하거나 같은 수평 레벨을 이루거나 상기 입구의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
23. ◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 1에서,
    상기 몸체와 상기 열전소자는 하나의 구조물로 일체화되어 하나의 이형시트 위에 배열되거나 또는 하나의 캐리어 포켓 내에 연속되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
24. 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재로,
    폭과 길이가 두께보다 크며, 두께 방향으로 상면과 하면을 관통하는 관통구멍이 형성된 탄성 코어를 구비한 몸체; 및
    상기 몸체의 관통구멍에 끼워져 결합되는 열전소자로 구성되고,
    상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나는 상기 관통구멍의 입구로부터 돌출하거나 상기 입구와 유사한 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
25. 전자기기에 장착된 전자부품 유닛에 형성된 고정판과 커버 사이에 설치되어 열 전달 통로를 형성하면서 진동이나 충격을 흡수하는데 적용되는 열 전도 부재로,
    폭과 길이가 두께보다 크며, 두께 방향으로 상면과 하면을 관통하는 관통구멍이 형성된 탄성 코어를 구비한 몸체; 및
    상기 몸체의 관통구멍에 끼워져 결합되는 열전소자로 구성되고,
    상기 열전소자의 상면과 하면 중 적어도 어느 하나는 상기 관통구멍의 입구로부터 돌출하거나 상기 입구와 유사한 평면을 이루며,
    상기 열전소자의 하단은 상기 고정판과 열 접촉하고, 상기 열전소자의 상단은 상기 커버와 열 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
26. ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    청구항 25에서,
    상기 전자부품 유닛은 발열을 제공하는 반도체, 스피커, 리시버, 모터, 발광소자 또는 디스플레이 패널 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.

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