KR102139232B1 - 열 전도 부재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 효율적이고 신뢰성 있는 열전도 기능을 발휘할 수 있는 열 전도 부재를 개시한다. 상기 열 전도 부재는, 일정한 폭과 두께를 갖는 링 형상의 탄성 프레임과, 상기 프레임의 하면에 점착되는 열전도성 시트를 구성된 몸체; 및 점성을 구비하고 상기 몸체의 내부 수용공간에 수용되어 상기 열전도성 시트에 점착되는 열전소자로 구성되며, 상기 열전소자는, 상기 열전소자의 점성에 의한 퍼짐성으로 상기 열전소자에 수직방향으로 제공되는 힘에 의해 상기 몸체의 내부 수용공간에서 수평으로 퍼진다.

Description

열 전도 부재 및 그 제조방법{Heat conductive member and Method for making the same}

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 열을 발생하는 전자부품 사이에 개재되어 눌려져 사용되는데, 예를 들어 회로기판 위에 장착되는 마이크로프로세서와 같은 발열 소자 위에 일부 탄성을 갖는 시트 상의 열전소자(Thermal Interface Materials, TIM)의 한 면을 부착하고 다른 면을 케이스에 부착하고 가압하여 발열 소자에서 발생한 열을 열전소자를 통하여 케이스에 전달하여 케이스에서 열 냉각 및 열 분산된다.

통상, 발열 소자와 냉각 케이스 사이에 개재되어 눌려져 사용되는 열전소자는, 대향하는 대상물의 적은 힘에도 잘 눌리고, 대상물과 탄성을 갖으며 넓게 밀착이 잘 되고, 적어도 한 면이 자기 점착력을 구비하여 대상물에 장착이 쉽고, 또한 탈착 및 취급이 용이한 것이 바람직하다.

종래기술의 한 예로, 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.

상기 열전도성 시트는 고상으로 제조되어 열전도율이 좋으나, 반대로 큰 압력으로 압출하여 제조될 정도로 기계적 강도가 높아 흐름성이 적을 뿐만아니라 압출 방향에 대해 수직방향으로 절단하므로 경제성 있게 연속으로 제조하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 열전도성 시트가 고상이고 경도가 높아(예, Shore A 50 이상), 결과적으로 누르는 힘에 의해 옆으로 잘 퍼지지 않아 누르는 많이 들어 접촉하는 IC 등의 부품에 손상을 줄 수 있고 대상물에 넓게 잘 밀착하기 어렵다는 단점이 있다.

다른 종래기술에 의하면, 점성에 의한 흐름성 및 퍼짐성을 갖는 열전도성 페이스트(paste) 상태의 열전소자 또는 퍼티(putty) 상태의 열전소자를 발열 소자인 반도체 칩 표면 위에 디스펜서(Dispensor) 또는 수동으로 토출한 후, 열전소자 위에 냉각을 위한 금속 케이스를 덮고 가압하여 누르는데, 이때, 열전소자는 케이스의 눌리는 힘에 의해 옆으로 밀려 퍼지면서 반도체 칩과 케이스 사이에 개재되어 형성된다.

이러한 종래기술에 의하면, 페이스트나 퍼티 상태의 열전소자를 토출하기 위해 고가의 디스펜서나 토출 장치가 필요하여 소량 다품목 생산에는 적용하기 어렵다는 단점이 있다.

또한, 반도체 칩의 표면에 열전소자를 토출한 후 위에서 케이스로 누를 때, 토출된 열전소자의 양이 많으면 열전소자가 반도체 칩의 표면으로부터 넘치거나 삐져나와 회로기판 위에 또는 다른 전자부품 위에 형성되어 주변을 오염시킬 수 있고, 토출된 열전소자의 양이 적으면 반도체 칩의 표면 일부에만 도포되어 열전도가 나쁘다는 단점이 있다. 이러한 현상은 정해진 패턴과 양으로 토출된 열전소자와 대상물 사이의 간격 공차에 의해 발생할 수 있다.

또한, 열전소자를 토출 후 열전소자가 점성과 흐름성을 갖는 경우, 상하 방향의 대상물 사이에 개재된 상태에서 진동이나 회전을 가하면 개재된 열전소자의 일부가 대상물 사이의 측면에서 외부로 삐져 나오거나 밀려 나올 수 있다는 단점이 있다.

또한, 다소 넓은 면적의 반도체 칩의 표면에 열전소자를 토출할 때 열전소자를 정해진 패턴으로 토출하기 때문에, 케이스로 반도체 칩을 누르면 열전소자가 토출되지 않은 부분에 있던 공기가 미처 배출되지 못해 공기층이 형성되어 결과적으로 신뢰성 있는 열 전달을 제공하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 작업 현장에서 열전소자의 토출없이 적용할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 점성과 흐름성을 유지하는 열전소자가 균일한 형상과 치수로 구비되는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 토출된 열전소자가 점성과 흐름성을 유지하면서 진동이나 회전에 의해 또는 운반이나 취급 중에 외부로 흐르지 않는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 대향하는 대상물에 의한 간격이나 치수 공차가 크거나 작아도 이를 수용하기 용이한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탄성과 복원력이 우수하고, 대상물로부터 전달되는 진동과 충격을 용이하게 흡수할 수 있는 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진공 픽업에 의한 표면 실장이 가능하여 장착과 탈착이 용이한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전자파 차폐가 가능한 열 전도 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 발열 소자와 냉각 유닛을 포함하는 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재로, 균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 링 형상의 탄성 프레임과, 상기 프레임의 하면에 점착되는 열전도성 시트를 구성된 몸체; 및 점성을 구비하고 상기 몸체의 내부 수용공간에 수용되어 상기 열전도성 시트에 점착되는 열전소자로 구성되며, 상기 열전소자는, 상기 열전소자의 점성에 의한 퍼짐성으로 상기 열전소자에 수직방향으로 제공되는 힘에 의해 상기 몸체의 내부 수용공간에서 수평으로 퍼지는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재가 제공된다.

바람직하게, 상기 프레임은 우레탄 고무 또는 실리콘 고무의 발포체로, 상기 프레임의 탄성 복원력은 상기 열전소자의 탄성 복원력보다 좋을 수 있으며, 원래의 두께 대비 40% 이상 눌릴 수 있다.

바람직하게, 상기 몸체의 적어도 일부는 전기전도성일 수 있으며, 이 경우 상기 프레임은 비발포 고무, 또는 비발포 폴리머 수지일 수 있다.

바람직하게, 상기 열전도성 시트와 상기 프레임은 점착제에 의해 점착될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자의 흐름 정도는, 평면에 놓인 상태에서 대략 원래의 형태를 유지하는 구리스(Grease), 페이스트(paste)나 점토(putty)의 흐름 정도일 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 자기 점착력을 구비하고, 상기 열전소자는 상기 자기 점착력에 의해 상기 열전도성 시트에 직접 점착될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전도성 시트는, 알루미늄 또는 구리의 금속 박으로 구성된 열전도성 기재와, 상기 기재의 하면에 형성된 열전도성 점착시트나 열전도성 코팅층으로 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전도성 시트의 하면은 자기 점착력을 구비하여 상기 대상물 중 어느 하나의 표면에 자기 점착될 수 있으며, 상기 열전소자의 자기 점착력은 상기 열전도성 시트의 하면의 자기 점착력보다 낮을 수 있다.

바람직하게, 상기 열전도성 시트의 하면은 자기 점착력을 구비하지 않아 상기 대상물 중 어느 하나의 표면에 탄성 접촉될 수 있으며, 상기 자기 점착력을 갖지 않은 상기 하면은 진공 픽업에 의한 표면실장이 가능하다.

바람직하게, 상기 열전소자는 상기 발열 소자의 표면에 직접 접촉하고, 상기 열전도성 시트는 상기 냉각 유닛의 표면에 직접 접촉할 수 있으며, 상기 열전소자의 표면의 표면적은 상기 발열 소자의 표면의 표면적보다 작고 상기 열전도성 시트의 표면의 표면적은 상기 냉각 유닛의 표면의 표면적보다 작을 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 자기 점착력을 갖는 실리콘고무 또는 자기 점착력을 갖는 아크릴 수지에 열전도성 파우더 또는 열전도성 파이버가 혼합될 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 상기 프레임의 내측면 중 적어도 어느 한 부분에서 접촉하거나, 상기 프레임의 내측면에 접촉하지 않을 수 있으며, 이 경우 상기 열전소자는 상기 퍼짐에 의해 상기 내측면에 접촉하지 않는 부분의 적어도 일부에 접촉할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자의 총 체적은 수용공간의 총 체적보다 적을 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 상기 프레임의 상면보다 돌출되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자의 열전도율은 상기 프레임의 열전도율보다 높을 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 상기 프레임의 중심을 기준으로 하여 좌우방향과 상하방향에서 각각 동일 또는 유사한 형상을 구비할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자는 상기 점성에 의한 자기 점착력을 구비하고, 상기 자기 점착력에 의해 상기 열전소자와 상기 열전도성 시트는 외부에서 가해지는 힘이 없을 때 서로 분리되지 않을 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 발열 소자와 냉각 유닛을 포함하는 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재를 제조하는 방법으로서, 균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 링 형상의 탄성 프레임의 하면에 바닥을 구성하는 열전도성 시트를 점착하여 몸체를 형성하는 단계; 및 상기 몸체의 내부 수용공간에서 상기 열전도성 시트 위에 점성에 따른 흐름성과 퍼짐성을 구비한 자기 점착력을 갖는 열전소자를 상기 수용공간의 총 체적보다 적은 양으로 토출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 토출된 열전소자의 높이가 상기 프레임의 상면보다 돌출되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자에 수직방향으로 힘을 가하거나, 상기 몸체를 회전시켜 상기 열전소자가 상기 수용공간에서 수평으로 퍼지도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 열전소자가 상기 프레임의 내측면의 적어도 일부와 접촉하거나 접촉하지 않도록 상기 열전소자를 토출할 수 있다.

바람직하게, 상기 프레임은, 상기 열전도성 시트 위에 디스펜싱에 의해 형성하거나, 대응하는 열전도성 시트를 칼날로 절단하는 컨버팅에 의해 형성할 수 있다.

상기의 구조에 의하면, 점성과 흐름성이 유지되는 열전소자를 구비한 열 전도 부재가 단일체로 제공되므로 고객이 작업 현장에서 토출 작업 없이 열 전도 부재를 사용할 수 있다.

또한, 몸체가 그릇 역할을 하여 진동이나 회전이 제공되거나 취급이나 이동 중 점성에 의한 흐름성과 퍼짐성을 갖는 열전소자가 외부로 흘러나가지 않도록 하여 회로기판 등을 오염시키지 않는다.

또한, 제조과정에서 토출된 열전소자의 흐름성과 퍼짐성을 이용함으로써 열전소자의 형상과 치수를 균일하게 형성할 수 있고, 열 전도 부재를 쉽고 경제성 있게 제조할 수 있고 품질이 균일하다.

또한, 열전소자가 발열소자와 냉각 유닛 사이에 개재된 상태에서 누르면, 프레임의 두께에 의해 일정 이하의 두께로 눌리지 않아 결과적으로 프레임은 발열 소자와 냉각 유닛에 일정한 간격을 제공하여 열전소자가 균일한 두께와 형상을 가지기 용이하다.

또한, 테두리의 역할을 하는 고상의 프레임와 바닥의 역할을 하는 열전도성 시트에 의해 형성된 수용공간에 점성과 흐름성이 있는 열전소자가 채워져 있어 운반, 취급 및 가공이 용이하고 또한 운반, 취급 및 가공 시 외부의 간섭에 대해 열전소자가 물리적으로 보호된다.

또한, 프레임의 두께나 면적과 열전소자의 두께나 면적을 용이하게 제공할 수 있어 대향하는 대상물의 간격이 크거나 작아도 이를 수용하기 용이하고 효과적인 열전달을 제공할 수 있다.

또한, 열전도성과 기계적 강도가 좋고 표면이 매끄러운 금속 시트로 된 열전도성 시트에 열전소자가 열전소자의 자기 점착력에 의해 직접 접촉하므로 열전소자의 흐름성이 좋고, 열전도성 시트에서 열전소자가 잘 분리되지 않으며, 열전도가 우수하다.

또한, 열전도성과 기계적 강도가 좋은 열전도성 시트에 의해 취급, 장착 및 탈착이 용이하고 서로 다른 점착력에 의해 재작업 또는 재활용시 한쪽 방향으로의 분리하기 용이하다.

또한, 열전도성 시트의 하면에 자기 점착력이 없는 경우, 열 전도 부재를 릴 테이핑하여 열전도성 시트의 하면에서 진공 픽업하여 표면 실장할 수 있다.

또한, 프레임과 열전도성 시트를 포함하는 몸체의 적어도 일부를 전기 전도성으로 구성하여 열 전도 부재가 전자파를 차폐하도록 할 수 있다.

도 1(a)과 1(c)은 각각 발명의 일 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타내는 사시도와 평면도 및 단면도이다.
도 2(a) 내지 2(c)는 열 전도 부재를 만드는 과정을 나타낸다.
도 3(a) 내지 3(c)은 여러 가지 구조의 열전도성 시트를 보여준다.
도 4는 열 전도 부재를 공급하는 상태의 한 예를 나타낸다.
도 5(a) 내지 5(c)는 다양한 열 전도 부재를 보여준다.
도 6은 발명의 다른 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타낸다.

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 1(a)과 1(c)은 각각 발명의 일 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타내는 사시도와 평면도 및 단면도이다.

열 전도 부재는, 몸체(100)와, 몸체(100)에 의해 형성되는 수용공간에 채워지는 열전소자(200)로 구성되며, 몸체(100)는 탄성을 갖는 사각 링 형상의 프레임(110)과 프레임(110)의 하면에 점착되는 자기 점착력을 갖는 열전도성 시트(120)를 구비한다.

프레임(110)은 기구적 테두리의 역할을 하고, 열전도성 시트(120)는 기구적 바닥의 역할을 함으로써, 몸체(100)는 점성과 흐름성이 있는 열전소자(200)가 채워지는 용기와 같은 역할을 한다.

프레임(110)과 열전도성 시트(120)의 점착은 별도의 점착제를 개재하여 이루어지거나, 열전도성 시트(120) 상면의 자기 점착력에 의해 점착될 수 있다.

프레임(110)이 별도의 점착제를 개재하여 열전도성 시트(120)와 점착되는 경우, 열전도성 시트(120)의 상면은 점착성을 구비하지 않아도 되기 때문에 열전도성 시트(120)로, 가령 열 전도성이 아주 우수한 알루미늄 이나 구리 등을 사용하여 열전소자(200)가 알루미늄이나 구리와 직접 접촉하도록 할 수 있다.

여기서, 별도의 점착제는 자기 점착성을 갖는 아크릴 수지, 실리콘 고무 또는 우레탄 수지의 점착제, 또는 점착제 사이에 폴리에스터(PET) 필름이 개재된 양면 점착테이프일 수도 있는데 이 경우 프레임(110)의 기계적 강도가 높아진다.

이하, 각 구성부분의 구조와 기능에 대해 설명한다.

1) 프레임(frame)(110)

프레임(110)은, 열전소자(200)에 비해 탄성과 복원력이 좋고, 탄성 작동거리가 크고, 누르는 힘이 적게 들도록 기공이 형성된 발포체일 수 있으며, 열에 의해 용융되는 열 가소성의 우레탄 고무 스펀지, 폴리에틸렌 스펀지, 또는 열 경화성의 실리콘 고무 스펀지일 수 있는데, 가령 미국 로저스사(Rogers Corp)의 상표명 포론(Poron)의 한 종류일 수 있다.

상기한 것처럼, 프레임(110)은 몸체(100)에 채워진 또는 채워지는 도중의 열전소자(200)가 외부로 흘러나가는 것을 방지하는 역할을 하면서 열전소자(200)가 발열 소자나 금속 냉각유닛에 탄성 접촉되는 것을 도와주는 역할을 하여 바람직하게, 프레임(110)의 복원력은 열전소자(200)의 복원력보다 좋다.

프레임(110)은 균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 사각 링 형상으로, 프레임(110)의 상면과 하면은 발포체를 형성하는 과정에서 스킨층(Skin layer)을 형성하여 표면을 매끄럽게 함으로써, 대향하는 대상물에 넓은 면적에서 밀착 접촉되어 진동과 충격을 잘 흡수하고, 열전도성 시트(120)와 신뢰성 있게 잘 점착되도록 한다.

반면, 프레임(110)의 내측면과 외측면은 오픈 셀 구조의 기공을 포함함으로써 프레임(110)이 상하 방향으로 탄성적으로 많이 눌리도록 할 수 있다.

또한, 토출된 열전소자(200)가 프레임(110)의 내측면에 형성된 기공에 일부 밀려 들어가는 경우, 열전소자(200)와 프레임(110) 사이의 결합력이 좋아지며, 프레임(110)을 위에서 누르면 프레임(110)이 압착되면서 열전소자(200)의 일부가 기공으로부터 다시 밀려나와 열 전달을 위한 열전소자(200)의 양이 충분하도록 할 수 있다.

여기서, 오픈 셀(open cell)의 의미는 적어도 일부의 기공이 서로 연결된 것을 의미하며 모든 기공이 서로 연결된다는 의미는 아니다.

프레임(110)은 자기 점착력이 없어, 후술하는 것처럼, 열 전도 부재를 덮는 보호 커버와 점착하지 않도록 한다.

이 실시 예와 달리, 프레임(110)은 비 발포고무 또는 비 발포 폴리머 수지일 수 있다.

또한, 프레임(110)은 전자파 차폐(EMI)와 정전기 방지(ESD) 기능을 구비하도록 전기전도성을 가질 수 있으며, 이 경우 열전도성 시트(120)도 전기전도성을 갖는다.

프레임(110)은 탄성과 복원력이 좋도록 열전도율이 열전소자(200)보다 낮아, 가령 0.3W 이하일 수 있고, 원래의 두께 대비 40% 이상 눌리는 것이 바람직하나 이에 한정하지는 않는다.

프레임(110)은 상면과 하면이 평면을 유지하고, 누르기 전의 프레임(110)의 두께는 한정되지 않지만 0.03㎜ 내지 3㎜ 정도일 수 있는데, 프레임(110)의 두께와 프레임(110)에 의해 형성되는 내부 크기는 채워지는 열전소자(200)의 양을 고려하여 적절하여 조절될 수 있다.

당연하지만, 프레임(110)의 두께가 두꺼운 열 전도 부재는 비교적 대상물의 간격과 치수 공차가 큰 곳에 적용될 수 있으며, 프레임(110)의 두께가 얇은 열 전도 부재는 비교적 대상물의 간격과 치수 공차가 작은 곳에 적용될 수 있다.

상기에서 설명한 것과 같이, 프레임(110)의 하면에 별도의 점착제가 점착되어 열전도성 시트(120)와 점착되는 경우, 열전도성 시트(120)의 상면은 점착성을 구비하지 않아도 되기 때문에 열전도성 시트(120)로, 가령 열 전도성이 우수하며 표면이 매끄로운 알루미늄이나 구리 등을 사용하여 열전소자(200)가 알루미늄이나 구리와 직접 접촉하도록 할 수 있다.

별도의 점착제가 점착된 프레임(110)은 대응하는 시트를 칼날 금형에 의해 절단하는 컨버팅 작업에 의해 형성할 수 있는데, 이 실시 예와 같이 직사각형으로 형성하거나, 정사각형, 원형 또는 다각형으로 형성할 수 있으며, 수직으로 절단하여 프레임(110)을 형성할 수 있다.

이와 달리, 프레임(110)은 열전도성 시트(120)의 가장자리를 따라 디스펜싱에 의해 형성할 수 있으며, 이 경우 프레임(110)은 비 발포체일 수 있다.

이와 같이, 프레임(110)은 몸체(100)의 한 부분을 이루어 열전소자(200)가 수용되는 수용공간을 구성하는데, 구체적으로 열전소자(110)를 원하는 형상으로 만드는 역할, 열전소자(200)가 대상물에 의해 수직으로 눌릴 때 함께 눌려 점성과 흐름성이 있는 열전소자(200)가 프레임(110) 밖으로 삐져 나가지 못하게 해주는 역할, 그리고 프레임(110)에 접촉한 열전소자(200)가 열전도성 시트(120)로부터 잘 분리되지 않도록 해주면서 열전소자(200)에 탄성을 제공하는 역할을 한다.

2) 열전도성 시트(120)

열전도성 시트(120)는 프레임(110)의 하면에 점착되어 프레임(110)의 하면을 막아 열전소자(200)가 채워지는 그릇의 역할을 하는 몸체(100)를 형성하는 역할과, 냉각 유닛과 같은 대상물에 자기 점착되거나 접촉하는 역할을 수행한다.

일 예로, 열전도성 시트(120)는, 실리콘 고무나 아크릴 수지에 열전도성 파우더가 균일하게 혼합되어 구성되고, 열전도율은 0.5W 내지 10W로 열전소자(200)의 열전도율보다 낮다. 이러한 구조의 열전도성 시트(120)는 열전도성 시트(120)와 열전소자(200)는 동일 또는 유사한 폴리머 재료의 계열로 구성되어 서로 간에 우수한 점착력을 유지하도록 할 수 있고, 열전도성 시트(120)는, 자기 점착성을 갖거나 갖지 않을 수 있으며, 자기 점착력을 갖는 경우 열전도성 시트(120)의 자기 점착력은 열전소자(200)의 자기 점착력보다 크다.

이러한 경우, 열전도성 시트(120)의 열전도율은 통상, 열전소자(200)의 열전도율보다 낮지만, 열전도성 시트(120)의 두께를 얇게, 가령 0.05㎜ 내지 0.2㎜ 정도로 얇게 하여 열전달의 저하를 최소화할 수 있다.

프레임(110)이 전자파 차폐(EMI)와 정전기 방지(ESD) 기능을 구비하도록 전기전도성을 갖는 경우, 열전도성 시트(120)도 전기전도성을 갖을 수 있다.

또한, 열전도성 시트(120)에는 적어도 하나 이상의 방출구멍이 형성될 수 있는데, 몸체(100)의 수용공간에 토출된 열전소자(200)가 가압될 때, 열전소자(200)의 일부가 방출구멍을 통하여 외부로 삐져나갈 수 있으며, 그 결과 외부로 삐져 나온 열전소자(200)는 발열 소자 또는 냉각 유닛에 직접 접촉함으로써 열 전달이 더욱 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.

이 실시 예를 포함하여, 열전도성 시트(120)는 여러 가지의 구조로 이루어질 수 있다.

도 3(a) 내지 3(c)은 여러 가지 구조의 열전도성 시트를 보여준다.

도 3(a)은, 이 실시 예와 같이, 열전도성 시트는 실리콘 고무나 아크릴 수지에 열전도성 파우더가 균일하게 혼합된 단일체이고 양면에 자기 점착력을 갖는 열전도성 점착시트(121)로 구성하는데, 중간에 PET 필름 같은 기재를 구비하지 않아 기계적 강도가 약하다.

이러한 구조에 의하면, 열전도성 점착시트(121)가 유연성이 좋고 잘 구겨지지 않는 장점이 있다.

이와 같은 열전도성 점착시트(121)는 프레임(110)의 하면에 점착제가 없는 경우 사용될 수 있고, 열전도성 파우더가 혼합된 액상의 열전도성 실리콘 고무나 아크릴 수지를 캐스팅한 후 경화하여 제조할 수 있다.

도 3(b)은 열전도성 기재(122)의 양면에 열전도성 점착시트(121)가 형성된 구조를 갖고, 도 3(c)은 열전도성 기재(122)의 한 면에 열전도성 점착시트(121)가 형성된 구조를 갖는다. 기재(122)는 구리나 알루미늄 등의 금속박 또는 금속층이 형성된 섬유일 수 있다.

이와 같은 열전도성 점착시트(121)는 열전도성 파우더가 혼합된 액상의 열전도성 실리콘 고무나 아크릴 수지를 열전도성 기재(122)에 캐스팅한 후 경화하여 제조할 수 있다.

특히, 도 3(c)과 같이, 열전소자(200)가 열전도율이 좋고 표면이 매끄러운 알루미늄과 같은 열전도성 기재(122)에 직접 접촉하는 경우, 열전소자(200)와 열전달이 잘 되고 열전소자(200)가 잘 퍼지면서 잘 점착될 수 있다.

이와 동일한 구조를 구비하면서, 열전도성 점착시트(121) 대신에 실리콘 고무와 같은 열전도성 탄성 코팅층을 적용할 수 있으며, 코팅층은 자기 점착력을 갖지 않을 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

상기와 같이 프레임(110)과 열전도성 시트(120)에 의해 몸체(100)를 구성하는데, 몸체(100)의 내부 수용공간에는 일정한 점성과 흐름성을 갖는 열전소자(200)가 채워짐으로써 열전소자(200)가 외부로 밀려나오지 않도록 하고 일정한 형상을 유지하게 하며, 운반, 취급 및 가공 시 기계적으로 약한 열전소자(200)를 물리적으로 보호하는 역할을 한다.

상기한 것처럼, 이 실시 예의 열 전도 부재는, 몸체(100)와, 몸체(100)에 의해 형성되는 수용공간에 채워지는 열전소자(200)로 구성되고, 몸체(100)는 탄성을 갖는 사각 링 형상의 프레임(110)과 프레임(110)의 하면에 점착되는 자기 점착력을 갖는 열전도성 시트(120)를 구비한다.

경우에 따라서, 몸체(100) 또는 프레임(110) 만으로 이루어진 제품이 사용자에게 공급되고, 사용자는 몸체(100) 또는 프레임(110)을 반도체 CPU 위에 점착한 상태에서, 별도로 구입한 점성과 흐름성을 작는 열전소자(200), 가령 써멀 그리스나 서멀 페이스트 등을 몸체(100)의 수용공간에 짜서 넣은 다음 냉각유닛을 반도체 CPU와 결합하는 형태로 사용할 수 있다.

이와 같은 형태에서도 최종적으로 구성되는 열 전도 부재는 본 발명의 열 전도 부재가 되기 때문에, 사용자에게 공급되는 몸체(100) 또는 프레임(110)은 본 발명의 열 전도 부재에만 전용되는 구성일 수 있다.

3) 열전소자(200)

열전소자(200)는 자기 점착력을 갖는 열전도성 파우더나 열전도성 파이버가 균일하게 혼합된 실리콘 고무 또는 아크릴 수지 중 어느 하나일 수 있다.

열전소자(200)는 점성을 구비하며, 점성에 따른 흐름성과 퍼짐성에 의해 수직방향으로 가해지는 외부의 힘이나 수평면 상의 회전력에 의해 퍼지거나 흐를 수 있다.

본 발명에서 열전소자(200)는 높은 점도를 갖는 열전도성 페이스트(paste) 또는 열전도성 점토(clay, putty) 상태이거나, 또는 중간 점도를 갖는 열전도성 페이스트 또는 열전도성 구리스(grease) 상태일 수 있다.

여기서, 점성(Viscosity)은 유체에 내재된 점착성(물질의 차지고 끈끈한 성질), 즉 유체 요소들이 부분적으로 달라붙는 성질이나 유체 운동에 대항하는 유체의 내부 저항을 말하는 정성적인 표현이고, 점도(점성도, 점성계수, 점성률)는 유체에 대해 저항하는 정도를 나타내는 정량적인 수치를 말하는 것으로, 통상, 유체가 점성이 클수록 점도 및 저항도가 커진다.

본 발명에서의 '높은 점도'는 통상적으로 알려진 '치약'(toothpaste)을 중간 점도로 정의할 때 상대적으로 이보다 큰 점도를 말하며, 주사기를 이용하여 평면에 토출한 상태에서 상온에서 수평으로 유지할 때 대략 흘러내리지 않고 원래의 형상을 유지하나 상하방향으로 적은 힘으로 눌렀을 때 수평방향을 포함하여 여러 방향으로 퍼질 수 있는 정도의 점도를 대략 의미하는 것으로 정의한다.

본 발명의 '중간 점도'는 주사기를 이용하여 평면에 토출한 상태에서 상온에서 수평으로 유지할 때 약간 흘러내리는 형상을 유지하나 상하방향으로 적은 힘으로 눌렀을 때 수평방향을 포함하여 여러 방향으로 보다 쉽게 퍼질 수 있는 정도의 점도를 대략 의미하는 것으로 정의한다.

'높은 점도'의 정의를 숫자로 표현하기 어려워, 미국의 레어드테크놀로지사(www.lairdtech.com)의 디스펜싱이 가능한 갭 필러(Dispensable Gap Filler)(상품명 Tputty 508)를 예로 들면, 점도 대신에 흐름율(Flow Rate)이 75cc taper tip, 0.125" orifice, 40psi일 때 50g/min로 표기할 수 있다.

또한, 본 발명에서 '중간 점도'는 대략 1,500,000 cps 이상부터 '높은 점도' 이하의 점도를 의미할 수 있는 것으로 해석할 수 있다.

열전소자(200)는 높은 점도나 중간 점도의 점성을 구비하고 이에 따른 흐름성과 퍼짐성(통칭하여 유동성(flowability)이라 할 수 있음)을 구비하여 열전도성 시트(120)에 점착된 후 외부의 힘이 가해지지 않으면 잘 분리되지 않는 특성을 갖는다.

열전소자(200)의 열전도율은 프레임(110)의 열전도율보다 훨씬 좋으며, 가령 열전소자(200)의 열전도율은 대략 1W 내지 30W 정도일 수 있다.

열전소자(200)는 그 자체의 점성에 따른 흐름성 및 자기 점착력을 구비하여 접촉하는 대상물에 자기 점착될 수 있다. 다시 말해, 열전소자(200)를 구성하는 아크릴 수지 또는 실리콘 고무의 점성에 의해 끈적거림의 자기 점착력(sticky)을 가질 수 있다.

이와 같이, 열전소자(200)의 노출면은 자기 점착력을 갖는데, 이 경우 취급이나 운반 중에 다른 물체에 점착되는 문제가 있으므로, 후술하는 것처럼, 열 전도 부재 자체를 플라스틱 보호 커버 등을 덮어 제공할 수 있다.

열전소자(200)는 전기 절연이거나 전기 (반)전도성을 구비할 수 있는데, 아크릴 수지나 실리콘 고무에 알루미나 파우더나 보론과 같은 열전도성 세라믹 파우더를 혼합하면 전기 절연이고, 열 전도성이 좋은 카본 파이버나 금속 파우더 등을 혼합할 경우 전기 (반)전도성이다.

열전소자(200)가 프레임(110)의 내측면에 접촉하는 경우에 한정되어 열전소자(200)에 포함된 열전도성 파우더가 프레임(110)의 기공에 일부 밀려 들어가도록 하기 위해 열전도성 파우더의 크기가 한정될 수 있다. 가령, 열전소자(200)에 포함된 열전도성 파우더가 프레임(110)의 기공의 직경보다 작은 직경을 구비함으로써 외부의 힘에 의해 기공으로 밀려 들어갈 수 있다.

열전소자(200)를 수직으로 눌를 때 대상물 위에서 균일하게 퍼지도록 바람직하게, 열전소자(200)는 프레임(110)의 중심을 기준으로 좌우방향과 상하방향에서 각각 동일 또는 유사한 형상을 구비할 수 있다.

바람직하게, 열전소자(200)의 노출면(210)은 평면을 이룰 수 있지만, 대상물 사이에 눌려져 사용되므로 일부분은 굳이 정확한 평면이 아니어도 된다.

열전소자(200)는 눌리면 상면과 하면이 수평을 이루어 전체적으로 동일 또는 유사한 두께를 가지기 때문에, 효율적인 열전달을 위하여 열전소자(200)의 노출면(210)이 프레임(110)의 상면과 같은 레벨을 이루거나 약간 낮은 레벨을 이루는 것이 바람직하나 열전소자(200)의 점성, 점도 및 형성된 면적에 따라 본 발명의 목적에 맞는다면 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 열전소자(200)의 노출면은, 열전소자(200)가 '높은 점도'를 가지면 프레임(110)의 상면과 유사한 또는 약간 낮은 레벨을 이룰 수 있고, '중간 점도'를 가지면 프레임(110)의 상면의 레벨보다 약간 아래 정도에 위치할 수 있다.

도 2(a) 내지 2(c)는 열 전도 부재를 만드는 과정을 나타낸다.

도 2(a)를 보면, 몸체(100)의 내부 수용공간(111)에 디스펜서 등을 이용하여 열전소자(200a)를 토출한다.

열전소자(200a)의 토출 양은 특정되지 않지만, 몸체(100)에 형성되는 내부 수용공간의 체적과 최종적으로 제조된 열 전도 부재에서 채워진 열전소자(200)의 위치와 체적 등을 고려하여 결정될 수 있다.

가령, 열전소자(200a)는 눌려져 사용되므로, 토출된 열전소자(200a)의 총 체적은 수용공간의 총 체적보다 적고, 토출된 열전소자(200a)의 높이가 프레임(110)의 상면보다 돌출되지 않도록 할 수 있다.

따라서, 이 예와 같이, 토출된 열전소자(200a)가 프레임(110)의 내측면에 접촉하지 않고, 토출된 열전소자(200a)가 프레임(110)의 위쪽으로 돌출되지 않도록 하는 정도의 양을 구비할 수 있다.

이에 한정하지 않고, 토출된 열전소자(200a)가 프레임(110)의 내측면에 접촉하거나 프레임(110)의 위쪽으로 돌출될 정도의 양으로 토출할 수 있다.

토출된 열전소자(200a)는 프레임(110)의 중심을 기준으로 좌우방향과 상하방향에서 각각 동일 또는 유사한 형상을 구비하도록 할 수 있다.

이 예와 같은 형상을 갖는 토출된 열전소자(200a)도 대상물 사이에 개재되어 눌리면 퍼져서 프레임(110)의 내측면에 접촉할 수 있다.

도 2(a)와 2(b)와 같은 상태로 열전소자(200a)가 토출된 상태에서, 토출된 열전소자(200a)가 열전도성 시트(120) 위에 열전소자(200a)의 자기 점착력에 의해 점착한다.

이와 같이 하여, 그릇 역할을 하는 몸체(100)의 내부 수용공간에 자기 점착력이 있고 점성과 이에 의한 흐름성과 퍼짐성을 갖는 열전소자(200)를 토출하여 열전도성 시트(120)에 자기 점착되도록 함으로써 단일체의 열 전도 부재를 만들 수 있다.

한편, 선택적으로, 도 2(c)와 같이, 열전소자(200a)를 몸체(100)의 내부 수용공간(111)의 내측면과 접촉하게 채우는 공정으로 진행할 수 있다.

구체적으로, 열전소자(200a)를 도 2(c)와 같이 토출하거나 또는 토출된 열전소자(200a)에 수직방향으로 힘을 가하거나 몸체(100)를 회전시키면 점성을 갖는 열전소자(200a)는 흐름성에 의해 몸체(100)의 내부 수용공간(111)에서 수평방향으로 퍼지거나 흐르게 된다.

이때, 열전소자(200)가 몸체(100)의 프레임(110)의 내측면에 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있으며, 접촉하는 경우라도 특히 토출된 열전소자(200a)가 원형상이면 몸체(100)의 내부 수용공간의 네 모서리 부분에는 빈 공간이 형성될 수 있다.

이 빈 공간은 열 전도 부재가 대상물 사이에 개재되어 사용될 때, 대상물에 의해 눌려 열전소자(200a)가 수평방향으로 퍼질 때 퍼지는 열전소자(200a)를 수용하는 버퍼(buffer) 공간의 역할을 수행한다.

상기와 같은 구조를 갖는 열 전도 부재는 IC나 반도체 칩과 같은 발열 소자와 금속 케이스와 같은 냉각유닛 사이에 개재되어 사용되는데, 대상물에서 누르며 프레임(110)과 열전소자(200)도 함께 눌리면서, 열전도성 시트(120)는 냉각유닛의 표면에 접촉하고 열전소자(200)는 발열 소자의 표면에 접촉할 수 있다.

이때, 열 전도 부재를 금속 케이스에 먼저 붙이고 반도체 칩에 조립하던지 반도체 칩에 먼저 붙이고 금속 케이스에 조립하던지 효율적으로 선택할 수 있다. 가령, 열전소자(200)의 노출면보다 넓은 열전도성 시트(120)를 냉각유닛인 금속 케이스에 붙인 후 반도체 칩이 장착된 인쇄기판과 케이스를 조립하여 반도체 칩의 표면과 열전소자(200)의 노출면이 접촉하도록 함으로써 쉽고 간단하게 조립할 수 있다.

이러한 구조에서, 재작업(rework) 또는 재활용(recycle) 시 노출면의 면적이 작고 자기 점착력이 작은 열전소자(200)가 반도체 칩에서 쉽게 분리되어 재작업 및 재활용이 용이하다. 다만, 열전소자(200)의 자기 점착력이 작더라도 열전소자(200)가 점착되는 대상물의 재질에 따라 점착력이 커질 수도 있기 때문에 일률적으로 열전소자(200)를 발열 소자에 점착할 수는 없다는 것에 유의할 필요가 있다.

또한, 열전소자(200)가 몸체(100)의 내부 수용공간에 수용되고 노출면이 대상물과 접촉하기 때문에 열전소자(200)가 대상물에 개재되어 눌리면 열전소자(200)는 퍼져서, 열전소자(200) 고유의 열전도 성능과 몸체(100) 고유의 탄성 복원력을 발휘하기 용이하다.

또한, 기계적 강도가 있는 열전도성 시트(120)를 적용함으로써, 몸체(100)의 기계적 강도를 보강할 수 있다. 즉, 프레임(110)은 발포체라 탄성, 복원력 및 유연성이 좋은 반면 기계적 강도가 작아 취급이 불편한데, 기계적 강도가 일부 있는 열전도성 시트(120)를 추가로 점착하여 적용함으로써 전체적인 기계적 강도를 일부 보강할 수 있어 취급 및 장착, 착탈이 더욱 용이하다.

또한, 몸체(100)의 내부 수용공간에 열전소자(200)를 토출하고 수직방향으로 힘을 가하거나 몸체(100)를 회전시켜 열전소자(200)가 퍼지거나 흐르도록 하는데, 프레임(110)에 의해 프레임(110)이 없는 부위로 열전소자(200)가 삐져나가지 않으므로 균일한 형상을 갖는 열 전도 부재를 용이하게 제조할 수 있다.

도 4는 열 전도 부재를 공급하는 상태의 한 예를 나타낸다.

열 전도 부재는 열전도성 시트(120)의 하면이 이형필름(10) 위에 배열되고, 플라스틱 재질의 보호 커버(20)에 의해 외부로 노출된 열전소자(200)의 표면이 닿지 않게 덮인 상태로 공급될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 자기 점착력을 갖는 열전소자(200)의 노출면이 모자 형상의 보호 커버(20)에 의해 내부 및 외부 환경으로부터 보호되기 때문에 열전소자(200)의 취급이나 운반 중에 발생하는 문제를 제거할 수 있다.

또한, 열전도성 시트(120)의 하면에 자기 점착력이 없는 경우, 커버(20)와 열전소자(200)는 점착되지 않고 프레임(110)의 표면도 자기 점착성이 없기 때문에, 열 전도 부재를 자기 점착력이 없는 열전도성 시트(120)의 하면에서 진공 픽업하여 표면실장 할 수 있다.

도 5(a) 내지 5(c)는 다양한 열 전도 부재를 보여준다.

가장 기본적인 구조로, 열전소자(200)가 프레임(110)의 내측면에 완전하게 접촉하여 빈 공간이 거의 형성되지 않도록 하는 것과 내측면에 전혀 접촉하지 않아 빈 공간이 많이 형성되지 않도록 고려할 수 있다.

도 5(a)를 보면, 열전소자(210)는 장방형으로 대향하는 한쪽 측면 쌍은 프레임(110)에 접촉하고 다른 쪽 측면 쌍은 프레임(110)으로부터 이격된다.

이 경우, 열 전도 부재가 대상물에 의해 적게 눌려도 몸체(100) 내부의 빈 공간이 외부 힘에 의해 눌려 퍼지는 열전소자(210)를 충분히 수용할 수 있다.

다시 말해, 열전소자(210)는 프레임(110)의 내측면 중 적어도 어느 한 부분에서 접촉하지 않고, 이 부분에서 열전소자(210)가 대상물에 의해 제공되는 힘에 의해 퍼지도록 할 수 있다.

마찬가지로, 도 5(b)와 같이, 열전소자(220)는 원형상으로 프레임(110)의 모든 내측면에서 선 접촉을 하지만, 프레임(110)의 네 모서리에 빈 공간이 형성된다.

열 전도 부재가 대상물에 의해 눌릴 때, 열전소자(220)는 몸체(100) 내부의 네 모서리에 형성된 빈 공간으로 퍼져 채우게 된다.

반면, 도 5(c)를 보면, 열전소자(230)는 원형상으로 프레임(110)의 모든 내측면에 접촉하지 않는다.

이러한 구조는 열 전도 부재가 대상물에 의해 눌려도 몸체(100) 내부에 빈 공간이 많이 형성될 수 있는데, 발열 소자의 표면적이 작고 냉각유닛이 넓은 경우 적용되어 열전소자(230)가 발열 소자로부터 발생하는 열을 집중적으로 흡수하여 열전도성 시트(120)를 통하여 넓은 면적의 냉각 유닛에 신속하게 전달할 수 있다.

또한, 이러한 구조는, 대상물의 간격 공차가 커서 열전소자(230)가 불균일하게 많이 눌려지는 경우 넓은 빈 공간에 의해 눌려진 열전소자(210)를 충분히 수용할 수 있도록 한다.

한편, 열전소자(200)는 디스펜서로부터 토출되는 열전소자(200a)의 형상에 따라 여러 가지의 형상을 이룰 수 있으며, 상기의 실시 예처럼 원형이나 타원형 또는 장방형에 한정되지 않고 부정형을 이룰 수 있으며, 이 상태에서 대상물에 의해 눌려 몸체(100)의 내부 수용공간을 채우도록 하거나 일부 채우지 않도록 할 수 있다.

이와 같이 열전소자(210)의 형상과 양은 대상물 사이의 간격 공차 및 형상에 따라 적합하게 제공될 수 있다.

어느 경우에서든, 열전소자(210)의 일부가 프레임(110)의 내측면에 접촉하여 프레임(110)의 기공으로 유입됨으로써 열전소자(210)가 열 전도 부재로부터 잘 분리되지 않도록 할 수 있다.

도 6은 발명의 다른 실시 예에 따른 열 전도 부재를 나타낸다.

이 실시 예에서, 열전도성 시트(120)는 알루미늄 박 또는 구리 박로 구성하고, 적어도 그 하면에 열전도성 탄성 코팅층(140)을 형성한다.

바람직하게, 열전도성 시트(120)의 상면이 자기 점착력을 구비하지 않아, 열전도성 시트(120)는 프레임(110)의 하면에 점착된 점착제(130)에 의해 프레임(110)에 점착된다.

코팅층(140)은 열전도성 실리콘고무 코팅층일 수 있으며, 대략 고상으로 경도는 페이스트나 퍼티 상의 열전소자(200)보다 높을 수 있다.

이와 같이 코팅층(140)은 열전소자(200)보다 경도가 높고 흐름성이 적은 고상이라도 수직방향으로 눌리면 흐름성이 좋은 열전소자(200)가 수평으로 잘 퍼져서 대향하는 대상물과 밀착이 잘 된다.

결과적으로, 열전소자(200)는 흐름성이 있는 열전소자의 역할을 하고, 코팅층(140)은 흐름성이 없는 열전소자의 역할을 하여 서로 보완 관계를 이룰 수 있고, 결과적으로 더 얇은 두께의 열전소자(200)를 사용할 수 있다는 이점이 있다.

코팅층(140)은, 가령 알루미늄 박 위에 액상의 열전도성 실리콘고무를 얇게 코팅하고 경화하여 제조할 수 있으며, 알루미늄 박의 두께는 5 내지 150미크론, 코팅층(140)의 두께는 10 내지 100미크론 정도일 수 있다.

코팅층(140)의 하면은 자기 점착력이 있거나 자기 점착력이 없을 수도 있다.

자기 점착력이 있는 경우 열전달이 더 용이하고 자기 점착력이 없는 경우에는 그 면에서 진공 픽업이 용이하다.

이러한 구조에 의하면, 열전소자 - 금속 박(알루미늄 박) - 열전도성 코팅층으로 구성된 열전도성이 우수한 열 전도 부재가 냉각 유닛과 발열 소자 사이에서 탄성을 갖고 직접 접촉하기 때문에 상하방향으로 열전도가 잘 이루어진다.

또한, 열전소자(200)가 알루미늄 박(120)에 열전소자(200)의 자기 점착력에 의해 직접 접촉하고, 탄성을 갖는 코팅층(140)이 발열 소자나 냉각 유닛에 직접 접촉하여 밀착되기 때문에 열전도가 좋다.

또한, 알루미늄 박(120)과 코팅층(140)의 조합에 의해 전체적인 기계적 강도가 향상되어, 취급이 용이하고 장착과 탈착이 용이하다.

이 실시 예에서, 열전도성 파우더가 대상물에 상처를 주는 것을 방지하기 위해 열전도성 파우더의 크기는 한정될 수 있다. 예를 들어, 코팅층(140)에 포함된 기계적 강도가 큰 알루미나 또는 보론 파우더의 크기가 클 경우, 대상물 사이에 열 전도 부재를 개재한 후 진동시험 시 진동에 따른 움직임에 의해 알루미나 또는 보론 파우더가 대상물의 표면에 상처를 주기 때문에 알루미나 또는 보론 파우더의 크기는 최대로 압착된 경우의 프레임(110)의 두께보다 적을 필요가 있다.

본 발명의 열 전도 부재는 전자기기 내부의 발열을 제공하는 반도체 칩, 스피커, 모터, 또는 디스플레이 패널 등과 냉각을 제공하는 금속 케이스 또는 히트싱크 등의 대상물 사이에 개재되어 열 전달 및 열 냉각하면서 열전소자(200)를 누를 때 프레임(110)도 같이 눌려 제공되는 진동과 충격을 흡수하는 역할을 한다.

상기에서 기술한 것과 같이, 본 발명은 이형필름 위에 열전도성 시트, 탄성을 갖는 프레임 및 흐름과 점성이 있는 열전소자가 대략 기구적 강도를 가지며 서로 연결된 단일체 상태로 제공하므로 고객이 작업 현장에서 디스펜서나 프린터 등의 장비를 사용하지 않고, 점성과 흐름성이 있는 비교적 균일한 형상을 갖는 열전소자를 용이하게 사용할 수 있다.

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 프레임
120: 열전도성 시트
200: 열전소자

Claims (32)

1. 발열 소자와 냉각 유닛을 포함하는 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재로,
   균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 링 형상의 탄성 프레임과, 상기 프레임의 하면에 점착되는 열전도성 시트를 구성되어 내부에 수용공간이 형성된 몸체; 및
   점성을 구비하고 상기 수용공간에 수용되어 상기 열전도성 시트에 점착되는 열전소자로 구성되며,
   상기 열전소자는, 상기 열전소자의 점성에 의한 퍼짐성으로 상기 열전소자에 수직방향으로 제공되는 힘에 의해 상기 수용공간에서 상기 열전도성 시트 위에 수평으로 퍼지는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
2. 청구항 1에서,
   상기 프레임은 우레탄 고무 또는 실리콘 고무의 발포체로, 상기 프레임의 탄성 복원력은 상기 열전소자의 탄성 복원력보다 좋은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
3. 청구항 2에서,
   상기 프레임은 원래의 두께 대비 40% 이상 눌리는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
4. 청구항 1에서,
   상기 몸체의 적어도 일부는 전기전도성인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
5. 청구항 4에서,
   상기 프레임은 비발포 고무, 또는 비발포 폴리머 수지인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
6. 청구항 1에서,
   상기 열전도성 시트와 상기 프레임은 점착제에 의해 점착되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
7. 청구항 1에서,
   상기 열전소자의 흐름 정도는, 평면에 놓인 상태에서 대략 원래의 형태를 유지하는 구리스(Grease), 페이스트(paste)나 점토(putty)의 흐름 정도인 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
8. 청구항 1에서,
   상기 열전소자는 자기 점착력을 구비하고,
   상기 열전소자는 상기 자기 점착력에 의해 상기 열전도성 시트에 직접 점착되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
9. 청구항 1에서,
   상기 열전도성 시트는, 알루미늄 또는 구리의 금속 박으로 구성된 열전도성 기재와, 상기 기재의 하면에 형성된 열전도성 점착시트나 열전도성 코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
10. 청구항 1에서,
    상기 열전도성 시트의 하면은 자기 점착력을 구비하여 상기 대상물 중 어느 하나의 표면에 자기 점착되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
11. 청구항 10에서,
    상기 열전소자의 자기 점착력은 상기 열전도성 시트의 하면의 자기 점착력보다 낮은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
12. 청구항 1에서,
    상기 열전도성 시트의 하면은 자기 점착력을 구비하지 않아 상기 대상물 중 어느 하나의 표면에 탄성 접촉되는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
13. 청구항 12에서,
    상기 자기 점착력을 갖지 않은 하면은 진공 픽업에 의한 표면실장이 가능한 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
14. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 발열 소자의 표면에 직접 접촉하고, 상기 열전도성 시트는 상기 냉각 유닛의 표면에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
15. 청구항 14에서,
    상기 열전소자의 표면의 표면적은 상기 발열 소자의 표면의 표면적보다 작고, 상기 열전도성 시트의 표면의 표면적은 상기 냉각 유닛의 표면의 표면적보다 작은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
16. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 자기 점착력을 갖는 실리콘고무 또는 자기 점착력을 갖는 아크릴 수지에 열전도성 파우더 또는 열전도성 파이버가 혼합된 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
17. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 프레임의 내측면 중 적어도 어느 한 부분에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
18. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 프레임의 내측면에 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
19. 청구항 18에서,
    상기 열전소자는 상기 퍼짐에 의해 상기 내측면에 접촉하지 않는 부분의 적어도 일부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
20. 청구항 1에서,
    상기 열전소자의 총 체적은 수용공간의 총 체적보다 적은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
21. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 프레임의 상면보다 돌출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
22. 청구항 1에서,
    상기 열전소자의 열전도율은 상기 프레임의 열전도율보다 높은 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
23. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 프레임의 중심을 기준으로 하여 좌우방향과 상하방향에서 각각 동일 또는 유사한 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
24. 청구항 1에서,
    상기 열전소자는 상기 점성에 의한 자기 점착력을 구비하고,
    상기 자기 점착력에 의해 상기 열전소자와 상기 열전도성 시트는 외부에서 가해지는 힘이 없을 때 서로 분리되지 않는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재.
25. 발열 소자와 냉각 유닛을 포함하는 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재를 제조하는 방법으로서,
    균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 링 형상의 탄성 프레임의 하면에 바닥을 구성하는 열전도성 시트를 점착하여 내부에 수용공간을 구비한 몸체를 형성하는 단계; 및
    상기 수용공간에서 상기 열전도성 시트 위에 점성에 따른 흐름성과 퍼짐성을 구비한 자기 점착력을 갖는 열전소자를 상기 수용공간의 총 체적보다 적은 양으로 토출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
26. 청구항 25에서,
    상기 토출된 열전소자의 높이가 상기 프레임의 상면보다 돌출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
27. 청구항 25에서,
    상기 열전소자에 수직방향으로 힘을 가하거나, 상기 몸체를 회전시켜 상기 열전소자가 상기 수용공간에서 수평으로 퍼지도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
28. 청구항 25에서,
    상기 열전소자가 상기 프레임의 내측면의 적어도 일부와 접촉하도록 상기 열전소자를 토출하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
29. 청구항 25에서,
    상기 열전소자가 상기 프레임의 내측면과 접촉하지 않도록 상기 열전소자를 토출하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
30. 청구항 25에서,
    상기 프레임에는 점착제가 개재되어 상기 열전도성 시트와 점착하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
31. 청구항 25에서,
    상기 프레임은, 상기 열전도성 시트 위에 디스펜싱에 의해 형성하거나, 대응하는 열전도성 시트를 칼날로 절단하는 컨버팅에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재의 제조방법.
32. 발열 소자와 냉각 유닛을 포함하는 대향하는 대상물 사이에 개재되어 상하 방향으로 열 전달을 하는 열 전도 부재, 상기 열 전도 부재를 지지하는 이형필름, 및 상기 이형필름 위에 설치되어 상기 열 전도 부재를 덮는 보호 커버로 구성되고,
    상기 열 전도 부재는, 균일한 두께와 정해진 폭을 갖는 링 형상의 탄성 프레임과, 상기 프레임의 하면에 점착되는 열전도성 시트를 구성되어 내부에 수용공간이 구비된 몸체, 및 점성을 구비하고 상기 수용공간에 수용되어 상기 열전도성 시트에 점착되는 열전소자로 구성되고,
    상기 열전소자는, 상기 열전소자의 점성에 의한 퍼짐성으로 상기 열전소자에 수직방향으로 제공되는 힘에 의해 상기 수용공간에서 상기 열전도성 시트 위에 수평으로 퍼지며,
    상기 열전도성 시트의 하면은 상기 이형필름과 접촉하고, 상기 보호 커버는 모자 형상으로 상기 열전소자와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 열 전도 부재 어셈블리.
    

Images