KR102065952B1

KR102065952B1 - 방열과 전자파 흡수용 복합 패드

Info

Publication number: KR102065952B1
Application number: KR1020190080448A
Authority: KR
Inventors: 정상희
Original assignee: 정상희
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-01-14

Abstract

본 발명은 방열과 전자파 흡수용 복합 패드에 관한 것으로서, 실리콘 오일, 방열 Filler, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말을 포함하고, 상기 방열 Filler는 Al₂O₃, SiC, AlN, Si₃N₄, BN, CNT 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트(Mn-Zn계, Ni-Zn계)이고, 상기 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 Fe-Si-Al(샌더스트) 일 수 있으며, 패드층(100)과 패드층(100)의 일측면에 이물질 고착 방지를 위해 슬립(Slip) 코팅층(200)이 추가적으로 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 방열 기능과 함께 전자파 노이즈 흡수 기능, 구체적으로는 418.5MHz 영역대와 837MHz 영역대에서 전자파 노이즈를 효과적으로 흡수할 수 있다.

Description

방열과 전자파 흡수용 복합 패드{THE COMPOSITE SHEET FOR ABSORPTION OF RADIANT HEAT AND ELECTROMAGNETIC WAVES}

본 발명은 방열과 전자파 흡수용 복합 패드에 관한 것으로서, 특히 기기의 열방출과 전자파 흡수를 동시에 제어할 수 있는 방열과 전자파 흡수용 복합 패드에 관한 것이다.

각종 전기·전자 및 통신 기기의 내부에 설치된 회로에서 발생하는 유해 전자파는 기기의 오작동이나 전파 장애를 초래하고, 결과적으로 제품 성능을 저하시키며 제품 수명을 단축시킨다. 더욱이, 전자파는 인체에 침투시 열 작용에 의해 생체 조직세포의 온도를 상승시켜 면역기능을 약화시키는 등의 문제를 야기한다.

한편, 전자 회로의 집적화 기술의 발달에 따라 다양한 기능을 갖는 단위 회로들을 좁은 공간에 밀집시켜 사용하는 것이 가능하게 되었지만, 이와 더불어 인접 회로들 간에는 각 회로들로부터 발생하는 전자파 장애(EMI)가 중요한 문제로 대두되었고, 전자파 적합성(EMC)에 부합하는 제품에 대한 요구가 증가하고 있다.

전자파 적합성을 만족시키기 위해서는 각종 전기·전자 및 통신 기기로부터 발생되는 전자파 노이즈를 가급적 줄이고, 외부 전자파 환경에 대하여 전자파 감수성을 줄여 기기 자체의 전자파 내성을 강화하여야 한다. 각종 전기·전자 및 통신 기기에 삽입되는 전자파 적합성 제품에 요구되는 가장 중요한 특성은 전자파 차폐율과 흡수율이 커야 한다는 것과 기기의 경박단소화 추세에 따라 전자파 적합성 제품이 작고 얇아야 한다는 것이다.

한편, 자율주행차는 레이더(Radar), 라이다(Lidar), 카메라 등 다양한 센싱 장비를 이용하기 때문에 불필요한 전파에 의한 혼선이 발생 할 가능성이 높다. 이에 방열을 통한 기기 보호 및 주변기기와의 전자파 간섭을 최소화 해야 한다.

종래 관련 분야 기술로서, 비중이 1.05∼1.10이고 경도가 35∼45 Shore A인 부가형 2액형 액상 실리콘 수지 100 중량부; 점도가 3.7∼4.5 센티포이즈(cP)인 액상 실리콘 오일 10∼30 중량부; 입자 크기 분포가 각각 4∼6㎛, 8∼12㎛ 및 40∼50㎛인 3종류의 알루미나가 혼합된 구상(球狀) 알루미나 분말 40∼60 중량부; 평균 입자 직경이 1.0∼1.5㎛인 구상(球狀) 수산화알루미늄(Al(OH)3) 분말 20∼30 중량부; 및 입자 직경이 5∼6㎛이고 압축 밀도(compressed density)가 3.3∼4.1 g/㎤인 편상(片狀) 또는 불규칙 형상의 니켈-아연 페라이트(Ni-Zn ferrite) 또는 망간-아연 페라이트(Mn-Zn ferrite) 분말 250∼350 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 및 전자파 차폐/흡수 특성이 우수한 복합 시트용조성물이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 관통홀이 구비된 그라파이트 시트를 도입함과 동시에 적정 조성 및 조성비를 가지는 제2전차파 차폐층 및 방열접착제를 도입하여 제2전자파 차폐층과 그라파이트 시트간에 추가적인 접착제층이 없이도 우수한 접착성을 가지면서도, 높은 열확산능, 전자파 차폐성 및 내열 충격성을 가지는 전자파 차폐 및 방열 기능 일체형 복합시트가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

국내등록특허 10-0946407 국내공개특허 10-2017-0003891

본 발명은 자율주행차에서 지능형 운전자 보조시스템(ADAS : Advanced Driver Assistance Systems)의 첨단 감지 센서와 GPS, 통신, 지능형 영상 장비 등 IC칩에서 나오는 열과 전자파를 흡수하여 기기 보호 및 주변 기기와의 오류를 차단할 수 있는 방열과 전자파 흡수용 복합 패드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드는, 실리콘 오일, 방열 Filler, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말을 포함한 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 방열 Filler는 Al₂O₃, SiC, AlN, Si₃N₄, BN, CNT 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트(Mn-Zn계, Ni-Zn계)이고, 상기 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 Fe-Si-Al(샌더스트) 일 수 있다.

또한, 상기 제1 주파수 영역대는 418.5MHz 이고, 상기 제2 주파수 영역대는 837MHz 이며, 열전도도 3W/m.k 이상, 경도 Shore 00 기준 50 이하의 방열기능과 제1 주파수 영역대 및 제2 주파수 영역대에서 전자파 노이즈를 감쇠 또는 흡수시킬 수 있도록, 실리콘 오일 10~15 중량%, 방열 Filler 45~55 중량%, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 20~30 중량% 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 10~15 중량%의 비율로 배합될 수 있다.

또한, 복합 패드의 일측면은 이물질 고착 방지를 위해 슬립(Slip) 코팅 처리될 수 있다.

본 발명에 따르면, 자율주행차의 지능형 운전자 보조시스템에 적용하여 방열 기능과 함께 전자파 노이즈 흡수 기능, 구체적으로는 418.5MHz 영역대와 837MHz 영역대에서 전자파 노이즈를 효과적으로 흡수할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드의 실시예.
도 2는 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드의 제조 흐름도.
도 3,4는 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말(페라이트 분말) 함량에 따른 주파수 영역대별 dB 그래프.
도 5,6은 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말(샌더스트 분말) 함량 및 입자 사이즈에 따른 주파수 영역대별 dB 그래프.
도 7은 기존 방열 패드와 본 발명에 따른 복합 패드의 주파수 영역대별 dB 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드는, 자율주행차에 적용하여 방열과 동시에 전자파를 흡수하기 위해 실리콘 오일, 방열 Filler, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말을 포함할 수 있다. 여기에서, 방열 Filler는 열전도도의 특성을 위한 Filler이고, 제1,2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 특정 영역대의 전자파 흡수를 위해 사용된다.

구체적으로, 상기 방열 Filler는 Al₂O₃, SiC, AlN, Si₃N₄, BN, CNT 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 입도에 따른 혼합비율로 공극을 최소화 하여 방열 효과를 상승시킬 수 있다.

상기 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 418.5MHz 영역대에서 전자파를 흡수하기 위한 것으로 페라이트(Mn-Zn계, Ni-Zn계) 일 수 있다.

상기 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 837MHz 영역대에서 전자파를 흡수하기 위한 것으로 Fe-Si-Al(샌더스트) 일 수 있다.

상기 전자파 흡수용 자성 분말은 필요한 경우 페라이트나 센더스트 이외에 Fe-Si, Ni-Fe(퍼멀로이),Mo-Ni-Fe 등을 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드는 물성에 따라 기본적으로 양면에 점착성을 가지는데, 도 1에 도시한 바와 같이 필요에 따라 패드층(100)의 일측면에는 이물질 고착 방지를 위해 슬립(Slip) 코팅층(200)이 추가적으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드는, 구체적으로 열전도도 3W/m.k 이상, 경도 Shore 00 기준 50 이하의 방열기능과 제1 주파수 영역대인 418.5MHz, 제2 주파수 영역대인 837MHz 영역대에서 전자파 노이즈를 감쇠 또는 흡수시킬 수 있도록, 실리콘 오일 10~15 중량%, 방열 Filler 45~55 중량%, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 20~30 중량% 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 10~15 중량%의 비율로 배합될 수 있다.

실제로 상기 비율로 실리콘 오일, 방열 Filler, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말을 배합하여 제조할 때 3W/m.k 이상의 열전도도와 Shore 00 기준 50 이하의 Soft한 복합 패드를 구현 할 수 있었다.

상기 실리콘 오일은 Filler 혼합과 패트 형태 구현 역할을 하는데, 실제로 실험한 결과 10 중량% 미만이면 패드가 하드(Hard) 즉 단단해지고, 15 중량% 이상이면 열전도도가 떨어질 우려가 있다. 또한, 상기 방열 Filler는 방열 역할을 하는데, 실제로 실험한 결과 45 중량% 미만이면 열전도도가 떨어지고, 55 중량% 이상이면 패드 경도가 하드(Hard) 해질 우려가 있다.

상기 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 418.5MHz 영역대의 전자파 노이즈를 흡수하는 역할을 하는데, 실제로 실험한 결과 20 중량% 미만이면 전자파 흡수 효과가 떨어지고, 30 중량% 이상이면 제품 경도 상승 우려가 있다.

상기 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 837MHz 영역대의 전자파 노이즈를 흡수하는 역할을 하는데, 실제로 실험한 결과 10 중량% 미만이면 전자파 흡수 효과가 떨어지고, 15 중량% 이상이면 제품 경도 상승 우려가 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드는, 원료 혼합 → 탈포 → 코팅 → 경화 → 단면 코팅 경화 단계를 거쳐 제조된다.

도 3,4는 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말(페라이트 분말) 함량에 따른 주파수 영역대별 dB 그래프이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 418.5MHz 주파수에서 개선을 위해 페라이트 분말10% 를 추가하였으나 약간 개선 효과는 있었으나, 기준치 대비 만족할 만한 수준이 아니었고, 도 4에 도시한 바와 같이, 23%로 증가 시 418.5MHz와 837MHz 주파수 영역대 뿐만 아니라 200~960MHz 전체 영역대에서 기준치 보다 낮게 안정적으로 측정되었다.

도 5,6은 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말(샌더스트 분말) 함량에 따른 주파수 영역대별 dB 그래프이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 방열 특성만 있는 패드는 427MHz와 837MHz 주파수 영역대에서 기준치 보다 높게 전자파가 나오며, 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말인 샌더스트 분말을 투입 시 837MHz 영역대은 안정하게 나오나 418.5MHz 영역대에서는 기준치 보다 높게 측정이 되었다.

실제로 샌더스트 분말의 입도를 증가하여 평가 하였을 때에도 418.5MHz 주파수 영역대은 개선되지 않는 것을 확인 할 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 방열과 전자파 흡수용 복합 패드를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 패드층
200 : 슬립(Slip) 코팅층

Claims

자율주행차에 적용하여 방열과 동시에 전자파를 흡수하기 위한 방열과 전자파 흡수용 복합 패드로서,
실리콘 오일, 방열 Filler, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말을 포함하고,
상기 제1 주파수 영역대는 418.5MHz 이고, 상기 제2 주파수 영역대는 837MHz 이며,
열전도도 3W/m.k 이상, 경도 Shore 00 기준 50 이하의 방열기능과 제1 주파수 영역대 및 제2 주파수 영역대에서 전자파 노이즈를 감쇠 또는 흡수시킬 수 있도록,
실리콘 오일 10~15 중량%, 방열 Filler 45~55 중량%, 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 20~30 중량% 및 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말 10~15 중량%의 비율로 배합되는 방열과 전자파 흡수용 복합 패드.
청구항 1에 있어서,
상기 방열 Filler는 Al₂O₃, SiC, AlN, Si₃N₄, BN, CNT 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 제1 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 페라이트(Mn-Zn계, Ni-Zn계)이고,
상기 제2 주파수 영역대 전자파 흡수용 자성 분말은 Fe-Si-Al(샌더스트)인 방열과 전자파 흡수용 복합 패드.
삭제
청구항 1에 있어서,
복합 패드의 일측면은 이물질 고착 방지를 위해 슬립(Slip) 코팅 처리되는 방열과 전자파 흡수용 복합 패드.