KR102352228B1

KR102352228B1 - 방열 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법

Info

Publication number: KR102352228B1
Application number: KR1020190017074A
Authority: KR
Inventors: 최원식; 서정진; 윤선호; 최일범
Original assignee: 최원식
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2022-01-18
Also published as: KR20200099295A

Abstract

본 발명은 수성 아크릴 에멀젼, 실리카 및 분산제를 포함하는 방열 코팅 조성물 및 이를 이용한 방열 코팅 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법을 이용하는 경우, 피도물과의 접착력을 향상시키고 크랙의 발생을 감소시켜 방열 효율을 증가시킬 수 있다.

Description

방열 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법{HEAT DISSIPATION COATING COMPOSITION AND COATING METHOD THEREFOR}

본 발명은 방열 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법에 관한 것이다.

방열(Heat Dissipation)은 열이 발생하는 모든 전자 부품의 제품 설계 과정에서 고려되어야 할 중요한 요소가 된다. 방열이란 주위에 비하여 높은 온도가 되는 부분의 열을 외부로 방출시키는 것을 말하고 방열을 위한 수단으로 히트 싱크, 방열판, 방열 테이프, 방열 패드 또는 방열 코팅이 사용된다. 방열 코팅은 열을 흡수하거나 발생시키는 물체의 표면에 일정 두께로 도포되어 열을 물체의 외부로 빠르게 발산시켜 물체가 일정 온도 범위로 유지되도록 하는 것을 말한다. 방열 코팅은 예를 들어 실리콘 액상물의 형태로 물체의 일정 부위에 행해지거나 도료 형태로 도포되거나 또는 필름 형태로 물체의 표면에 적층될 수 있다. 이와 같은 방열 방법은 모두 소재가 가진 높은 열전도율을 이용하여 열을 빠르게 외부로 발산시키는 것을 특징으로 한다.

방열 코팅과 관련된 선행기술로 특허등록번호 제675091호 ‘전자 부품의 방열용 코팅 조성물’이 있다. 상기 선행기술은 전자 부품의 방열용 코팅 조성물에 관한 것으로 SiO2, Al2O3, SiC, Fe2O3, 구리분말, 알루미늄 분말, 프릿 및 은 나노 바인더를 포함하는 세라믹 조성물에 대하여 개시하고 있다. 상기 특허에 따르면, 세라믹 조성물로 코팅이 된 피도물은 대류, 전도 또는 복사의 형태로 열을 일정 방향으로 발산하게 되어 피도물의 온도를 낮추거나 일정 온도 범위로 유지되도록 한다.

위와 같은 방열 코팅은 예를 들어 히트 싱크와 같이 설치되어 방열 효과를 높일 수 있으며 경우에 따라 피도물의 물성을 향상시킬 수 있다는 이점을 가진다. 그러나 다른 한편으로 급격한 온도 상승에 의하여 도막이 파괴되어 부품의 표면을 오염시킬 수 있고 코팅 공정이 복잡하다는 단점을 가진다.

또한 도료 형태로 방열 코팅되는 경우에는 상기 도료가 금속 표면에 잘 부착되지 않아 그 방열 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이에 본 발명자들은 피도물에 대한 접착력을 향상시키면서 쉽게 도포할 수 있는 도료 형태의 방열 코팅 조성물을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

한국등록특허 KR 10-1915102 B1

본 발명의 목적은 코팅 공정이 단순하여 피도물에 쉽게 도포될 수 있고 방열 효율이 높은 방열 코팅 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용하여 피도물을 방열 코팅하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 수성 폴리우레탄 접착제 1.2g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스(spherical crystal nano cellulose, SCNC) 0.3g을 첨가하여 1.5g의 1차 코팅 프라이머 조성물을 제조하는 단계; 24중량% 실리카가 분산된 수성 아크릴 에멀젼 5.6g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스 1.4g을 첨가하여 7g의 방열 코팅 조성물을 제조하는 단계; LED용 히트 싱크의 도포면적 1189.5㎠ 에 상기에서 제조된 프라이머 1.5g을 스프레이건으로 고르게 1차 코팅하는 단계; 상기에서 제조된 방열 코팅 조성물 7g의 방열 코팅 조성물을 상기 1차 코팅층 위에 2차 코팅하되, 3회로 분할하여 고르게 코팅하는 단계; 및 상기 2차 코팅이 완료된 후, 70 ~ 80℃에서 5 ~ 10분동안 열풍 건조하는 단계;를 포함하는 방열 코팅 방법을 제공한다.

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본 발명의 방열 코팅 조성물 및 코팅 방법을 이용하면 피도물에 대한 접착력을 향상시키고 크랙 발생을 감소시킬 수 있으며, 방열 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 방열 코팅 조성물이 코팅된 히트 싱크를 이용한 방열 테스트기를 나타낸 것이다.
도 2는 방열 테스트 결과를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1> 방열 코팅 조성물의 제조

<1-1> 수성 폴리 우레탄 기반 프라이머 제조(1차 코팅제)

수성 폴리우레탄 접착제(UD-5040, ㈜펜타) 1.2g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스(㈜ 동구나노텍) 0.3g을 첨가하여 1.5g의 1차 코팅 프라이머 조성물을 제조하였다. 상기 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스(㈜ 동구나노텍)는 한국등록특허 KR 10-1915102 B1에 따라 제조된 것을 사용하였다.

<1-2> 방열 코팅 조성물(2차 코팅제)의 준비

24중량% 실리카가 분산된 수성 아크릴 에멀젼(NH-260, (주)영일화성) 5.6g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스 1.4g을 첨가하여 7g의 방열 코팅 조성물 제조하였다.

<실시예 1> 히트 싱크의 방열 코팅

LED용 히트 싱크의 도포면적 1189.5㎠ 에 상기 제조예 <1-1>에서 제조된 프라이머 1.5g을 스프레이건으로 고르게 도포하였다. 이후, 제조예 <1-2>에서 제조된 방열 코팅 조성물 7g으로 2차 코팅하는데 3회 분할 고르게 도포하고 70-80℃에서 5-10분 열풍 건조하였다.

<실시예 2> LED 방열 실험

LED는 반도체의 일종으로 전자와 정공의 결합을 통해 빛과 열을 방출하는 발광소자이다. LED 램프에서는 많은 열이 발생하며, 이 열은 전도를 통해 Circuit Board 및 Housing과 히트 싱크로 전달되고, 히트 싱크에서 자연대류를 통해 대기 중으로 방출된다.

실시예 1에 개시된 방법으로 본 발명의 방열 코팅 조성물을 히트 싱크에 코팅하여 방열 테스트를 실시하였다.

본 발명의 방열 코팅 조성물을 코팅하지 않은 히트 싱크 및 본 발명의 방열 코팅 조성물로 코팅된 히트 싱크의 시간별 온도를 측정한 결과, 도 2와 같이 방열 코팅 조성물로 코팅된 히트 싱크의 경우 최종 온도가 코팅되지 않은 히트 싱크와 비교하여 낮음을 확인하였다.

Claims

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수성 폴리우레탄 접착제 1.2g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스(spherical crystal nano cellulose, SCNC) 0.3g을 첨가하여 1.5g의 1차 코팅 프라이머 조성물을 제조하는 단계;
24중량% 실리카가 분산된 수성 아크릴 에멀젼 5.6g에 1% 농도의 구형 크리스탈 나노 셀룰로오스 1.4g을 첨가하여 7g의 방열 코팅 조성물을 제조하는 단계;
LED용 히트 싱크의 도포면적 1189.5㎠ 에 상기에서 제조된 프라이머 1.5g을 스프레이건으로 고르게 1차 코팅하는 단계;
상기에서 제조된 방열 코팅 조성물 7g의 방열 코팅 조성물을 상기 1차 코팅층 위에 2차 코팅하되, 3회로 분할하여 고르게 코팅하는 단계; 및
상기 2차 코팅이 완료된 후, 70 ~ 80℃에서 5 ~ 10분동안 열풍 건조하는 단계;를 포함하는 방열 코팅 방법.