KR102008227B1

KR102008227B1 - 멀티 히트 스프레더

Info

Publication number: KR102008227B1
Application number: KR1020170098395A
Authority: KR
Inventors: 이정철; 서인수
Original assignee: 주식회사 알파머티리얼즈; 이정철
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2019-10-21
Also published as: KR20190014664A

Abstract

본 발명은 멀티 히트 스프레더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전도성 판재를 다수층 적층하되, 각 열전도성 판재사이에 열전달이 가능하도록 소정부위를 압착이나 용접 등의 방법으로 연결함으로써, 전기/전자제품 등을 안정적으로 사용할 수 있도록 함과 아울러 히트파이프를 대체하여 소형화 및 초박화가 가능하며, 설계의 자율성이 확보되도록 한 멀티 히트 스프레더에 관한 것이다.

Description

멀티 히트 스프레더{MULTI HEAT SPREADER}

본 발명은 멀티 히트 스프레더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전도성 판재를 다수층 적층하되, 각 열전도성 판재 사이에 열전달이 가능하도록 소정부위를 압착이나 용접 등의 방법으로 연결함으로써, 전기/전자제품 등을 안정적으로 사용할 수 있도록 함과 아울러 히트파이프를 대체하여 소형화 및 초박화가 가능하며, 설계의 자율성이 확보되도록 한 멀티 히트 스프레더에 관한 것이다.

전기, 전자 기기에 사용되는 소자들은 전원이 공급되면서 열을 발생시키고, 이러한 열은 히트파이프, 방열판, 방열핀 등을 통해서 외부로 신속하게 발산되어야 하는데, 최근 개발되고 있는 기기들은 제품 자체의 두께가 매우 얇아서 히트파이프, 방열핀 등을 설치할 충분한 공간을 확보하지 못하기 때문에 발생된 열이 기기의 하우징 내부에 체류하면서 지속적으로 가열되어 결국 오작동, 폭발, 화재 등의 문제를 일으키는 것이다.

이에 방열 성능을 향상시키기 위한 선행기술로 대한민국 특허공개 제2012-0046523호는 무기입자 130∼170 중량부, 바인더 80∼120 중량부, 분산제 3∼7중량부 그리고 용매 40∼60 중량부를 포함하는 방열 코팅 조성물을 제시하고 있다. 이때 방열 효과를 발휘하는 무기입자로는 옥, 세르사이트, 코디에라이트, 게르마늄, 산화철, 운모, 이산화망간, 실리콘카바이드, 맥섬석, 카본, 산화구리, 산화코발트, 산화니켈, 오산화안티몬, 산화주석, 산화크롬, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 티타니아, 지르코니아, 산화아연, 바륨타이타네이트, 지르코늄타이타네이트, 스트론튬타이타네이트 등을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 선행기술로도 초박화 되는 전자제품에 요구하는 방열특성을 맞출 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 최근 탄소계 물질로서 그라파이트나 그래핀 등을 사용하는 경우 습식 코팅에 의해 형성된 코팅층은 상기 그래핀으로 인해 방열 효과를 얻을 수 있으나, 그래핀 자체가 갖는 수평 방향으로의 열전도 특성으로 인해 방열 효과가 2차원적으로 한정될 수 밖에 없고, 고가(高價)로 인하여 전자제품의 가격을 상승시키는 원인이 되어 범용적으로 적용이 어려운 실정이다.

또한, 상기 그라파이트를 시트 형태로 사용하는 경우 접착테이프를 이용하여 부착하므로 접착테이프로 인한 갭이 발생하여 열전달 효과가 저하되며 면적이 넓어지면 재부착할 경우 변형 및 성분파손으로 인한 기능상실 문제점이 있었다.

아울러, 기타 방열도료는 표면이 매끄럽지 못하고 접힘 등의 현상이 발생하면 균열이 발생하여 제기능을 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

그리고, 종래 방열 장치로 사용되는 히트 파이프는 내부에 열매체가 주입된 것으로 열매체의 이동이 원활하여야 하므로 굴곡부 등에는 설치가 용이하지 않아 방열효과가 저하될 뿐 아니라 설계과정에서 비교적 평탄도를 유지할 수 있는 디자인으로 설계하여야 하므로 설계에 제약이 발생되고, 히트파이프가 정상적으로 동작하기 위해서는 최소 0.4mm이상의 두께를 유지하여야 하므로 전자기기의 두께에 제한이 발생하여 초박형 달성이 어려운 문제점이 있었고, 두께에 의하여 설치위치가 제한되므로 방열면적확산을 위해서는 방열시트를 추가로 더 부착하여 하므로 비용이 많이 드는 문제점이 있었으며, 찍힘 등에 의하여 손상되면 방열기능을 상실하는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열전도성 판재를 다수층 적층하되, 각 열전도성 판재 사이에 열전달이 가능하도록 소정부위를 압착이나 용접 등의 방법으로 연결함으로써, 전기/전자제품 등을 안정적으로 사용할 수 있도록 함과 아울러 히트파이프를 대체하여 소형화 및 초박화가 가능하며, 설계의 자율성이 확보되도록 한 멀티 히트 스프레더를 제공하는 데 있다.

그리고, 상기 멀티 히트 스프레더의 열확산 효과를 향상시키기 위하여, 열전도성 판재에 다수의 홀을 가공하거나 적층된 열전도성 판재의 가장자리부분을 이격시키거나 길이를 다르게 하거나 방열도료를 도포 하는 등의 방법을 사용하여 열확산 효과를 상승시키는 데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 다수의 열전도성 판재를 적층하되, 각 열전도성 판재 사이에 열전달이 가능하도록 한 곳 이상에 서로 연결된 연결부를 형성하되 연결부 중 한곳 이상은 발열원과 접촉되도록 한 것을 특징으로 하는 멀티 히트 스프레더에 있다.

한편, 상기 멀티 히트 스프레더는 열확산 효과를 향상시키기 위하여, 열전도성 판재에 다수의 홀을 가공하거나, 적층된 열전도성 판재의 가장자리부분을 이격시키거나, 열전도성 판재의 길이를 다르게 형성하거나, 열전도성 판재에 그라파이트, 그래핀, 방열도료를 포함하는 열전도성 물질 중에서 택일된 하나 이상을 도포하거나, 발열원과 직접 접하는 열전도성판재를 다른 열전도성판재보다 두껍게 형성하고 각 열전도성 판재의 연결부외 부분에 공간부를 형성하는 것 중에서 택일된 하나 혹은 이들의 조합을 적용한다.

상기에서 방열도료는 폴리우레탄수지, 습윤제 또는 분산안정제, 레벨링제, 소포제, 유동성 조정첨가제를 포함하여 구성되는 용매, 상기 용매에 투입되어 분산되며 평균입경 0.01㎛ ~ 10㎛인 필러를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 필러는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 실리카(sI), 지르코늄(Zr), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화주석(SnO), 탄화규소(SiC), 질화물(Si₃N₄, AlN, BN), 그라파이트(Graphite), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(CNT) 중에서 택일된 1개 또는 이들의 혼합물을 사용하는데, 탄소계 물질인 탄화규소(SiC), 그라파이트, 그래핀, 탄소나노튜브 중에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물과 이를 제외한 다른 필러의 혼합사용이 바람직하며, 상기 탄소계 물질은 평균입경 0.01㎛ ~ 10㎛인 것을 사용하고, 이외의 필러들은 평균입경 0.01㎛ ~ 1㎛인 것을 사용한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면 발열원으로부터 발생된 열이 다수의 열전도성 판재 각각을 통해서 방출되므로 열확산효과가 우수하고, 홀가공이나 길이조정 등의 방법을 통하여 열확산효과가 보다 향상되는 효과가 있다.

그리고 상기 방열도료에 의하면 저렴한 비용으로 우수한 방열효과를 갖는 도료조성물을 판형태의 판재 상에 도포하여 0.3mm이하의 두께를 갖는 히트 스프레더를 제공함으로써 초박형 전자제품의 구현에 경제적, 구조적, 형태적 어려움이 발생되지 않고, 구동시에 열에 대한 안정성이 향상되며 비용이 절감되고, 찍힘 손상에 의해서도 방열 기능이 상실되지 않아 전자제품을 안정적으로 동작시키는 효과가 있다.

또한, 판형태로 형성되므로 다양한 형상으로 절단이나 변형이 가능하여 어떠한 전자제품에도 적용이 가능하게 되므로 전자제품 설계에서 구조적 디자인적 제약이 발생하지 않을 뿐 아니라 이미 생산되고 있는 전자제품에도 적용이 가능한 효과가 있다.

아울러, 상기 탄소계 물질에 의한 수평방향 열전도 특성을 금속산화물, 세라믹 등의 혼합사용으로 열전도 방향성을 제거하고, 필러간의 접촉면적을 향상시킴으로써 열전도효과가 향상되도록 하는 데 다른 목적이 있다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 멀티 히트 스프레더를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 방열도료 조성물의 물성테스트 결과를 나타내는 도면
도 8은 본 발명의 방열도료 조성물의 열전도성 측정 결과를 나타내는 도면
도 9는 본 발명의 멀티 히터 스프레더의 열전도성을 측정하기 위한 실시예를 나타내는 도면
도 10은 열전도성 측정 장비를 나타내는 도면
도 11 내지 도 12는 본 발명에 따른 히트 스프레더의 열전달 특성 측정을 위한 시료 및 장비를 나타내는 사진
도 13은 본 발명에 따른 히트 스프레더의 열전달 특성을 나타내는 도면

이하, 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 멀티 히트 스프레더는 도 1 내지 도 6에 나타내는 바와 같이 다수의 열전도성 판재(10)를 적층하되, 각 열전도성 판재(10) 사이에 열전달이 가능하도록 한 곳 이상에 서로 연결된 연결부(20)를 형성하고 연결부(20) 중 한곳 이상은 발열원(30)과 접촉되도록 한 것이다.

상기에서, 열전도성 판재는 가급적 얇은 것을 사용하면 되는데, 두께 0.3mm이하의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 동판, 은, 알루미늄, PCB, FPCB 등 열전도성을 갖는 것이면 어떠한 것이든 가능하다.

그리고, 상기 연결부(20) 형성 방법은 용접이나 열융착, 열전도성 테이프, 점착성을 갖는 방열인터페이스소재(Thermal Interface Materials) 등 열전도성을 갖도록 하는 공지의 방법 중에서 택일된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 연결부 형성위치는 중앙부이거나 중앙부와 가장자리 등 다양하게 선택할 수 있다.

상기에서 열전도성 판재(10)의 적층예를 구체적으로 살펴보면, 도 1에 나타내는 바와 같이 단순 적층하거나, 도 2에 나타내는 바와 같이 적층된 열전도성 판재(10)의 가장자리부분을 이격시키거나, 도 3에 나타내는 바와 같이 열전도성 판재(10)의 길이를 다르게 형성하거나, 도 4에 나타내는 바와 같이 발열원(30)과 직접 접하는 열전도성 판재(10)를 다른 열전도성 판재(10)보다 두껍게 형성하고 각 열전도성 판재의 연결부(20)외 부분에 공간부(40)를 형성하거나, 도 5에 나타내는 바와 같이 균일한 두께의 열전도성 판재(10)를 사용하되 각 열전도성 판재(10) 사이에 공간부(40)를 형성하거나, 도시하지는 않았지만 열전도성 판재에 그라파이트, 그래핀, 방열도료를 포함하는 열전도성 물질 중에거 택일된 하나 이상을 도포하거나,방열도료를 도포하는 것 중에서 택일된 하나 혹은 이들의 조합을 적용한다.

아울러, 상기 열전도성 판재는 도 6에 나타내는 바와 같이 열전도성 판재(10)에 다수의 홀(12)을 가공하여 방열효과를 향상한다.

이러한 다양한 변형 예들은 공기와 접촉면적을 증가시킴으로써 열전도효과를 향상시키기 위한 것이다.

또한, 상기 방열도료는 필요에 따라 멀티 히트 스프레더의 한면 이상에 도포되는데 그 예로는 최상/하면에 도포하거나, 중심의 열전도성 판재의 양면에 도포하거나 모든 열전도성 판재의 양면에 모두 도포하는 등 원하는 위치에 도포하면 된다.

상기에서 방열도료는 폴리우레탄수지, 습윤제 또는 분산안정제, 레벨링제, 소포제, 유동성 조정첨가제를 포함하여 구성되는 용매와, 상기 용매에 투입되어 분산되며 평균입경 0.01㎛ ~ 10㎛인 필러를 포함하여 구성되어 열전도성 판재 상에 도포 후 건조한 것이다.

그리고 상기 습윤제 또는 분산안정제는 비수계 도료의 습윤 및 분산을 위한 첨가제로써, 방열 도료 조성물 총중량 기준 0.5~2% 사용되며, 본 발명의 실시 예에서는 상품명 CFC-6010((주)청우CFC 제조)또는 상품명 CFC-6330N((주)청우CFC 제조)을 사용하여, 필러의 분산 및 분산 후 필러의 재응집 방지를 위하여 사용한다. 그 예로는 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 자일렌(Xylene), 뷰틸아세테이트(Butyle Acetate), 솔벤트(DIBK/BC/Anone) 등이다.

레벨링제는 고분자 아크릴 에스테르 공중합물을 주성분으로 하는 것으로, 고형분 함량 52 ± 2%이며, 도료 조성물 총중량기준 0.1~2중량% 사용되어, 도료의 레벨링 개선효과, 도막의 크레터링 방지 효가, 기재와의 부착성 향상 효과를 가지며, 본 발명의 실시 예에서는 상품명 CFC-89((주)청우CFC 제조)를 사용한다.

소포제(계면활성제)는 변성 폴리실록산 공중합물, 고형분 함량 98±2 %의 변성 올레핀 화합물, 고형분 함량 최소 94%의 폴리에테르 변성 폴리실록산 등이 있으며, 도료 조성물 총중량기준 0.1~2중량% 사용되며, 기포제거, 도료를 기재에 코팅시 기재에 대한 습윤을 용이하게 하는 기능이 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 상품명 CFC-166H((주)청우CFC 제조), 상품명 CFC-144B((주)청우CFC 제조), 상품명 CFC-733E((주)청우CFC 제조)중에서 택일하여 사용한다.

유동성 조정첨가제는 고형분 함량 52±2%인 저분자량 변성 우레아를 주성분으로 하며, 고점도 재료의 유동성을 확보하는 것으로 도료 조성물 총중량기준 0.1~2중량% 사용하고, 본 발명의 실시 예에서는 상품명 CIMA-1400((주)청우CFC 제조)를 사용한다.

이러한 구성을 갖는 우레탄 용매는 도료조성물 총 중량기준 40-70중량% 사용한다.

상기 필러는 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 실리카(Si), 지르코늄(Zr), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화주석(SnO), 탄화규소(SiC), 질화물(Si₃N₄, AlN, BN), 그라파이트, 그래핀, CNT 중에서 택일된 1개 또는 이들의 혼합물을 사용하는데, 탄소계 물질인 탄화규소(SiC), 그라파이트, 그래핀, CNT 중에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물과 이를 제외한 다른 필러의 혼합사용이 바람직하며, 상기 탄소계 물질은 평균입경 0.01㎛ ~ 10㎛인 것을 사용하고, 이외의 필러들은 평균입경 0.01㎛ ~ 1㎛인 것을 사용한다.

그리고, 상기한 도료 조성물은 알루미늄, 구리, 금속합금 중 어느 하나로 구성되는 기재에 코팅되어 사용되는데, 이러한 코팅과정에서 상기 도료조성물은 총중량기준 50-90중량%, 희석제 3-20중량%, 경화제 3-50중량%와 혼합되어 사용된다.

이때, 희석제는 MPA, 뷰틸아세테이트(BA), 알킬(Alkyl), 벤젠(Benzene)중에서 택일된 하나 혹은 이들의 혼합물이 사용되고, 경화제는 지방족2가 알코올, 폴리이소시아네이트, 하드록시기 중에서 택일된 하나 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

이 과정에서 탄화규소(SiC), 질화실리콘(Si₃N₄)은 1~3㎛크기의 입자를 사용한 경우 도포 후 입자가 표면에 돌출되어 열전도율이 떨어지므로 입자크기는 0.1~0.01㎛ 가 바람직하다.

그리고, 그라파이트는 1~10㎛크기가 바람직하며 10㎛이상일 경우 도포 후 표면 거칠기가 나쁘다.

기타, 상기 필러의 입경은 표면 거칠기와 사용되는 기재의 두께와 공간 등을 기준으로 조정가능하나 1㎛~0.01㎛가 바람직하다.

그리고, 용매와 필러는 상온에서 8시간동안 교반한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예를 하기에서 보다 구체적으로 설명한다.

우선, 상기 방열도료의 방열효과를 확인한다.

[비교예 1]

기재로써 알루미늄 원판을 가로 12mm, 세로 7mm, 높이 1mm인 것을, 열전도율측정결과(TPS 500S HOT-DISK방식) 135.5W/mK이다.

[실시예 1]

경화온도 60-80℃인 우레탄 용매(2ℓ), SiC(500g), AlN(300g), BN(200g), 희석제(도료조성물 전체 중량의 10% 이내), 경화제(도료조성물 전체 중량의 50%)를 상온에서 1시간 ~ 1시간 30분 교반 후, 비교예 1의 알루미늄 원판에 도포하여 80℃에서 30분 경화시킨 후 열전도율 측정결과(TPS 500S HOT-DISK방식) 142.5W/mK이고, 도포성은 양호하며, 표면 거칠기는 나쁨으로 확인되었다.

[실시예 2]

우레탄 용매(2ℓ), AlN(500g), BN(300g), MgO(200g) 희석제(전체 용량의 10% 이내), 경화제(전체 용량의 50%) 상온에서 1시간 ~ 1시간 30분 교반 후, 비교예 1의 알루미늄 원판에 도포하여 80℃에서 30분 경화시킨 후 열전도율측정결과(TPS 500S HOT-DISK방식) 144W/mK이고, 도포성은 양호하며, 표면 거칠기는 좋음으로 표면이 매끄러움을 알 수 있었다.

[실시예 3]

우레탄 용매(2ℓ), AlN(500g), BN(300g), MgO(200g), 그라파이트(500g) 희석제(전체 용량의 10% 이내), 경화제(전체 용량의 50%) 상온에서 1시간 ~ 1시간 30분 교반 후, 비교예의 알루미늄 원판에 도포하여 80℃에서 30분 경화시킨 후 열전도율측정결과(TPS 500S HOT-DISK방식) 162W/mK이고, 도포성은 양호하며, 표면 거칠기는 보통이었다.

[실시예 4]

상기 실시예 3과 동일 조건에서 교반시간을 볼밀을 이용하여 8시간 ~ 10시간 가동한 것으로, 도포성, 표면 거칠기가 양호하고, 열전도율이 162W/mK -> 179W/mK로 10%정도 향상되었다.

따라서, 상기와 같이 볼밀을 이용하여 8-10시간 교반할 경우 SiC, Si₃N₄, AlN, BN, MgO, Al₂O_3,그라파이트 소재를 모두 필러로 사용할 수 있게 된다.

[실시예 5]

상기 비교예 1의 알루미늄 원판을 50℃로 셋팅하고 도면 3과 같이 장비를 구성하고 열원 판에 측정 소재를 올려놓고 측정하여 30분경과 후 온도측정결과 40.9℃이고, 45분 경과시 40.9℃(도 8의 번호 1)였다.

[실시예 6]

상기 실시예 1의 시료를 50℃로 셋팅하고, 도면 2의 장비를 이용하여 30분경과 후 온도측정결과 43.5℃이고, 45분 경과시 44.8℃(도 8의 번호 2)였다.

[실시예 7]

플라스틱 원재료(핸드폰 케이스)를 50℃로 셋팅하고(상동), 30분경과 후 온도측정결과 41.1℃이고, 45분 경과시 41.5℃(도 8의 번호 3)였다.

[실시예 8]

상기 실시예 1의 시료를 50℃로 셋팅하고(상동), 30분경과 후 온도측정결과 42.3℃이고, 45분 경과시 42.3℃(도 8의 번호 4)였다.

한편, 상기 본 발명의 방열도료 조성물의 물성테스트 결과 도 7과 같이 경도 부착성, 내충격성, 내식성, 내알칼리성, 내열성, 등 전항목에서 모두 이상이 없음을 확인하였으며, 도 7의 결과는 실시예 4에 따른 결과이다.

[실시예 9]

우레탄 용매 200g, SiC 40g, AlN 35g, BN 30g, MgO 20g, Al₂O₃10g, 그라파이트 30g, 희석제 30g, 경화제30g 을 상온에서 1시간 ~ 1시간 30분 교반 후, 비교예 1의 알루미늄 원판 및 플라스틱 원판에 각각 도포하여 80℃에서 30분 경화시킨 후, 50℃로 셋팅하고 상온에서 45분 경과한 후 기재 표면의 온도를 측정하고, 상기 기재에 공지의 그라파이트 시트나 증착방열시트가 부착된 동판을 각각 부착하거나, 본발명의 방열 도료 조성물(α도료)이 도포된 동판을 부착한 후 온도를 측정한 결과는 도 8에 나타내는 바와 같이 본 발명의 도료 조성물이 열전도성이 우수함을 알 수 있다.

상기에서 측정온도를 50℃로 셋팅하는 것은 스마트 폰 내부 발열이 50℃로 예상하고 세팅하여 측정한 것이며, 측정온도와 방열효과와는 상관관계가 미비하다.

한편, 상기에서 SiC는 경도가 높고, 내열성, 내식성, 열전도율이 높고, 열팽창률은 비교적 작다.

질화알루미늄(AlN)은 매우 높은 열전도성 및 우수한 전기 절연 특성을 지닌다.

질화붕소(Boron Nitride, BN)는 높은 열전도율이 있어 열충격저항이 크고 1500℃ 정도로 급가열 급냉각을 반복하여도 균열이나 파손되지 않으며, 대부분의 유기용매에 내식성이 뛰어나고, 금, 은, 동, 철, 알루미늄, 아연, 납, 주석, 니켈, 망간, 게르마늄, 갈륨, 실리콘, 유리 등의 용융물과 반응하지 않고, 고온 윤활성이 우수하며, 마찰 계수가 낮고, 경량이며 기계가공성이 우수하다.

그라파이트는 온도가 증가함에 따라 최대 약 2배까지 강도가 증가하는 특성이 있고, 전기전도성, 화학 약품에 대한 내식성이 우수하고, 경량이며, 가공성이 우수하다.

그리고, 본 발명에 따른 멀티 히트 스프레더의 방열 효과를 확인하기 위하여 도 9에 나타내는 바와 같이 알루미늄원판(비교예2), 종래 히트 파이프(삼성 갤럭시 S8 스마트폰에 적용)(비교예 3)를 알루미늄(Al) 원판에 음각형성된 삽입홈에 삽입한 것, 열전도성 판재인 동판을 적층하고 그 최상하면에 상기 방열도료를 도포한 본 발명의 멀티 히트 스프레더(본발명 1)를 알루미늄(Al) 원판에 음각형성된 삽입홈에 삽입한 것을 이용하여 각각 발열효과를 확인하였다.

상기에서 본 발명의 히트 스프레더는 총 두께 0.2mm인 동판 외주로 방열 도료를 30㎛이하 두께로 코팅하여 제작하였다.

이와 같이 준비된 시료를 도 10에 나타내는 바와 같은 실험 장비를 이용하여 50℃로 가열한 후 20분 경과하여 도 11에 나타내는 바와 같이 발열원 및 열확산부 3개 지점(Sp1~Sp4)에서 1회 온도를 측정하였으며, 측정장소는 22℃를 유지하였다.

그 결과 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이 발열원과 접촉부위 및 열원으로부터 이격된 위치(SP1, SP2, SP3, SP4)에서 전반적으로 알루미늄원판만 사용하거나 종래 히트 파이프를 사용하는 것과 비교하여 전체적으로 발열효과가 우수함을 알 수 있었다.

이와 같이 구성된 본 발명의 히트 스프레더는 초박화가 가능하고 이로 인하여 굽혀지는 등의 형상변경도 가능하므로, 스마트폰이나 웨어러블 단말기, 플렉시블 디스플레이 배면 등, 초박형이나 굴곡이 필요한 곳에 적용이 가능하므로 이들 제품의 설계자유도를 높여 주고 가격 경쟁력이 향상되도록 할 수 있다.

Claims

다수의 열전도성 판재(10)를 적층하되, 각 열전도성 판재(10) 사이에 열전달이 가능하도록 한 곳 이상에 서로 연결된 연결부(20)를 형성하고,
상기 열전도성 판재에 용매와 상기 용매에 투입되어 분산되는 필러를 포함하여 구성되는 방열도료를 도포하되,
상기 방열도료의 용매는 폴리우레탄수지, 습윤제 또는 분산안정제, 레벨링제, 소포제, 유동성 조정첨가제를 포함하여 구성되고 경화온도 60-80℃이며,
상기 필러는 평균입경 0.01㎛ ~ 10㎛인 탄화규소(SiC), 그라파이트, 그래핀, CNT 중에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물로 구성된 탄소계물질과; 평균입경 0.01㎛~ 1㎛인 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 실리카, 지르코늄(Zr), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃₎, 산화주석(SnO) 중에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물로 구성된 금속계물질 및; 평균입경 0.01㎛~ 1㎛인 Si₃N₄, AlN, BN 중에서 택일된 하나 또는 이들의 혼합물로 구성된 질화물;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 스프레더.
제 1항에 있어서, 상기 연결부(20)는 용접이나 열융착, 열전도성 테이프, 점착성을 갖는 방열인터페이스소재(Thermal Interface Materials)를 포함하는 열전도성을 갖도록 하는 연결 방법 중에서 택일된 하나 이상을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 스프레더.
제 1항에 있어서, 상기 열전도성 판재(10)에 다수의 홀(12)을 가공하거나, 적층된 열전도성 판재(10)의 가장자리부분을 이격시키거나, 열전도성 판재(10)의 길이를 다르게 형성하거나, 발열원과 직접 접하는 열전도성판재를 다른 열전도성 판재보다 두껍게 형성하고 각 열전도성 판재의 연결부외 부분에 공간부를 형성하는 것 중에서 택일된 하나 혹은 이들의 조합을 적용하는 것을 특징으로 하는 멀티 히트 스프레더.
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