KR102617428B1 - 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트 및 플라스틱 기반 물품 - Google Patents
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Abstract
플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트 및 플라스틱 기반 물품이 개시된다. 개시된 플라스틱 기반 물품은 사출금형에 수지액을 충진시키는 단계(S20), 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 전도성 부재를 삽입하는 단계(S40), 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 냉각 또는 경화시켜 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 형성하는 단계(S60), 상기 사출금형으로부터 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 취출하는 단계(S80), 및 상기 전도성 부재가 장착된 상기 플라스틱 기반 물품의 표면을 금속으로 도금하는 단계(S100)를 포함한다.
Description
플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트 및 플라스틱 기반 물품이 개시된다. 보다 상세하게는, 방열 및 전자파 차폐 성능이 우수한 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트 및 플라스틱 기반 물품이 개시된다.
최근 이동통신기기 및 차량용 카메라와 같이 열과 전자파를 발생시키는 전자기기들의 개발이 가속화되고 있으며, 그러한 전자기기들의 성능이 나날이 향상되어 그로 인해 발생하는 다량의 열 및 전자파가 당해 전자기기 관련 기술분야에서 해결해야 할 당면 과제로 대두되면서 방열 및 전자파 차폐 성능이 우수하면서도 무게가 가볍고 가격이 저렴한 전자소재의 개발도 함께 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 방열 및 전자파 차폐 성능이 우수한 플라스틱 기반 물품의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 플라스틱 기반 물품의 제조방법에 사용되는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 플라스틱 기반 물품의 제조방법에 사용되는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 또는 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트에 의해 제조된 플라스틱 기반 물품을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
사출금형에 수지액을 충진시키는 단계(S20);
상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 전도성 부재를 삽입하는 단계(S40);
상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 냉각 또는 경화시켜 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 형성하는 단계(S60);
상기 사출금형으로부터 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 취출하는 단계(S80); 및
상기 전도성 부재가 장착된 상기 플라스틱 기반 물품의 표면을 금속으로 도금하는 단계(S100)를 포함하는 플라스틱 기반 물품의 제조방법을 제공한다.
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 복수개이고, 상기 복수개의 전도성 부재는 서로 이격된 상태로 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 삽입될 수 있다.
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 상기 사출금형에 삽입되는 방향의 총길이가 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액의 두께와 동일하도록 구성될 수 있다.
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 평판, 곡판, 직선 핀, 곡선 핀 또는 허니컴 구조의 형상으로 구성될 수 있다.
상기 단계(S40)는 전도성 부재 삽입용 카트리지를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 단계(S100)에서 상기 금속은 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연, 알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단계(S100)는 상기 전도성 부재를 전극으로 이용하는 전해도금 방식으로 수행될 수 있다.
상기 단계(S100)는 무전해도금 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
내부 금형; 및
상기 내부 금형과 이격된 상태로 상기 내부 금형을 둘러싸도록 배치된 외부 금형을 포함하고,
상기 외부 금형은 이를 관통하는 복수개의 전도성 부재 삽입홀을 포함하는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형을 제공한다.
상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀은 상기 외부 금형의 테두리 내에 형성되되, 상기 외부 금형을 관통하여 미리 결정된 간격으로 서로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀은 상기 외부 금형의 테두리 내에 형성되되, 상기 외부 금형을 관통하여 아일랜드 형태로 분산되게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형; 및
상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 형성된 상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀에 하나씩 삽입되도록 구성된 복수개의 전도성 부재를 포함하는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트를 제공한다.
상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트는 상기 복수개의 전도성 부재를 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 형성된 상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀에 하나씩 삽입하도록 구성된 전도성 부재 삽입용 카트리지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
상기 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 또는 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트에 의해 제조된 플라스틱 기반 물품을 제공한다.
본 발명의 구현예들에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 또는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트는 방열 및 전자파 차폐 성능이 우수하면서도 무게가 가볍고 가격이 저렴한 플라스틱 기반 물품을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법은 공정이 간단하고 제조비용이 저렴한 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 2a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 수지액을 충전한 상태에서 전도성 부재를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 수지액을 충전한 상태에서 전도성 부재를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 구현예들에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형을 이용하여 플라스틱 기반 물품을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 6은 도 4의 플라스틱 기반 물품을 포함하는 전자부품용 하우징의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 8은 도 6의 플라스틱 기반 물품을 포함하는 전자부품용 하우징의 사시도이다.
도 9는 참고예 1에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 10은 참고예 2에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 11은 도 4, 도 8 및 도 9의 플라스틱 기반 물품의 알루미늄 부피비에 따른 열전도도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 수지액을 충전한 상태에서 전도성 부재를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 수지액을 충전한 상태에서 전도성 부재를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 구현예들에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형을 이용하여 플라스틱 기반 물품을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 6은 도 4의 플라스틱 기반 물품을 포함하는 전자부품용 하우징의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 8은 도 6의 플라스틱 기반 물품을 포함하는 전자부품용 하우징의 사시도이다.
도 9는 참고예 1에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 10은 참고예 2에 따른 플라스틱 기반 물품의 사시도이다.
도 11은 도 4, 도 8 및 도 9의 플라스틱 기반 물품의 알루미늄 부피비에 따른 열전도도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트 및 플라스틱 기반 물품을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "전도성"이란 열전도성과 전기전도성을 모두 갖는 성질을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 2a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(100)의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(100)에 수지액(RS)을 충전한 상태에서 전도성 부재(12)를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 3a는 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(200)의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(200)에 수지액(RS)을 충전한 상태에서 전도성 부재(22)를 삽입하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법은 사출금형에 수지액을 충진시키는 단계(S20), 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 전도성 부재를 삽입하는 단계(S40), 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 냉각 또는 경화시켜 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 형성하는 단계(S60), 상기 사출금형으로부터 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 취출하는 단계(S80), 및 상기 전도성 부재가 장착된 상기 플라스틱 기반 물품의 표면을 금속으로 도금하는 단계(S100)를 포함한다.
상기 사출금형은 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 도시된 구성을 가질 수 있다.
구체적으로, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(100)은 내부 금형(110) 및 외부 금형(120)을 포함한다.
내부 금형(110)은 육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 금형(120)은 내부 금형(110)과 이격된 상태로 내부 금형(110)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 따라서, 외부 금형(120)과 내부 금형(110) 사이에는 전체 벽 둘레를 따라 원형, 타원형 또는 다각형(예를 들어, 사각형) 형태로 미리 결정된 폭만큼의 빈틈(V)이 형성될 수 있다.
또한, 외부 금형(120)은 이를 관통하는 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PTH)을 포함할 수 있다. 이러한 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PTH)은 외부 금형(120)의 테두리 내에 형성되되, 외부 금형(120)을 관통하여 미리 결정된 간격으로 서로 이격되게 형성될 수 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(200)은 내부 금형(210) 및 외부 금형(220)을 포함한다.
내부 금형(210)은 육면체 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 금형(220)은 내부 금형(210)과 이격된 상태로 내부 금형(210)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 따라서, 외부 금형(220)과 내부 금형(210) 사이에는 벽 둘레를 따라 원형, 타원형 또는 다각형(예를 들어, 사각형) 형태로 미리 결정된 폭만큼의 빈틈(V)이 형성될 수 있다.
또한, 외부 금형(220)은 이를 관통하는 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PNH)을 포함할 수 있다. 이러한 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PNH)은 외부 금형(220)의 테두리 내에 형성되되, 외부 금형(220)을 관통하여 아일랜드 형태로 분산되게 형성될 수 있다.
또한, 사출금형(100, 200)은 내부 금형(110, 210)과 외부 금형(120, 220) 사이의 빈틈(V)과 연통되도록 구성된 수지액 투입구(IN) 및 과량 수지액 배출구(EX)를 더 포함할 수 있다(도 4 참조). 만일, 사출금형(100, 200)이 과량 수지액 배출구(EX)를 포함하지 않을 경우에는 수지액(RS)을 내부 금형(110, 210)과 외부 금형(120, 220) 사이의 빈틈(V)에 충진시킬 수 없다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b와 함께 도 1을 참조하면, 상기 플라스틱 기반 물품의 제조방법은, 상기 단계(S20) 이전에, 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통하여 빈틈(V)을 침범하지 않도록 사출금형(100, 200)에 전도성 부재(12, 22)를 삽입하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 전도성 부재(12, 22)는 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 완벽하게 막아주어 상기 단계(S20)에서 사출금형(100, 200)에 수지액(RS)을 충진시킬 때 수지액(RS)이 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통해 외부 금형(120, 220)의 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 수지액(RS)이 전도성 부재(12, 22)를 지지해주는 역할을 수행하여 전도성 부재(12, 22)가 수지액(RS)에 원하는 방향으로 정렬될 수 있도록 해준다. 만일, 상기 단계(S10)에서 빈틈(V)을 일부 침범하거나 빈틈(V)을 관통하도록(후자의 경우에는 상기 단계(S40)가 생략될 수 있음) 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통하여 사출금형(100, 200)에 전도성 부재(12, 22)를 삽입하게 되면, 상기 단계(S20)에서 사출금형(100, 200)에 수지액(RS)을 충진시킬 때 전도성 부재(12, 22)는 그 일단부가 수지액(RS)의 충진 하중에 의해 아래로 처지게 되어 오정렬이 발생하게 되고, 이를 방지하기 위해서는 내부 금형(110, 210)에 전도성 부재 지지수단(미도시)을 설치해야 하는데, 이런 상황에서는 상기 단계(S80)에서 사출금형(100, 200)으로부터 전도성 부재(12, 22)가 장착된 플라스틱 기반 물품(도 6의 10, 도 8의 20)을 취출하기가 매우 어려워진다.
상기 단계(S10) 및 상기 단계(S40)에서, 전도성 부재(12, 22)는 복수개이고, 복수개의 전도성 부재(12, 22)는 서로 이격된 상태로 사출금형(100, 200)에 충진된 수지액(RS)을 관통하도록 사출금형(100, 200)에 삽입될 수 있다. 구체적으로, 복수개의 전도성 부재(12, 22)는 상기 단계(S10)에서는 빈틈(V)을 침범하지 않은 상태로 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)에 부분적으로 삽입되어 있다가, 상기 단계(S40)에서 빈틈(V)에 충진된 수지액(RS)을 관통하도록 완전히 삽입될 수 있다.
또한 상기 단계(S10) 및 상기 단계(S40)에서, 전도성 부재(12, 22)는 사출금형(100, 200)에 삽입되는 방향의 총길이가 사출금형(100, 200)에 충진된 수지액(RS)의 두께와 동일하도록 구성될 수 있다.
또한 상기 단계(S10) 및 상기 단계(S40)에서, 전도성 부재(12, 22)는 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한 상기 단계(S10) 및 상기 단계(S40)에서, 전도성 부재(12, 22)는 평판, 곡판, 직선 핀, 곡선 핀 또는 허니컴 구조의 형상으로 구성될 수 있다. 일례로서, 전도성 부재(12, 22)가 평판 형상인 경우 당해 전도성 부재(12, 22)는 열흐름 방향과 수직한 방향에서 바라보면 선으로 보인다. 다른 예로서, 전도성 부재(12, 22)가 직선 핀인 경우 당해 전도성 부재(12, 22)는 열흐름 방향과 수직한 방향에서 바라보면 점으로 보인다. 전도성 부재(12, 22)는 열흐름 방향과 수직한 방향에서 바라 볼 경우 직선만을 포함하는 것이 아니라, 다수의 곡선, 서로 연결된 하나의 곡선, 허니콤 구조를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 부재(12, 22)는 필요에 따라 다른 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
상기 단계(S40)는 전도성 부재 삽입용 카트리지(미도시)를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 전도성 부재 삽입용 카트리지에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 단계(S100)에서 전도성 부재(12, 22)가 장착된 플라스틱 기반 물품(도 6의 10, 도 8의 20)의 표면에 도금되는 금속은 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연, 알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단계(S100)는 전도성 부재(12, 22)를 전극으로 이용하는 전해도금 방식으로 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 단계(S100)는 무전해도금 방식으로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트는 상술한 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 및 복수개의 전도성 부재를 포함한다.
도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 복수개의 전도성 부재(12, 22)는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(100, 200)에 형성된 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)에 하나씩 삽입되도록 구성될 수 있다.
또한, 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트는 상술한 전도성 부재 삽입용 카트리지를 더 포함할 수 있다.
상기 전도성 부재 삽입용 카트리지는 공기압이나 기계적인 힘으로 전도성 부재(12, 22)를 밀어줌으로써 전도성 부재(12, 22)를 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통해 사출금형(100, 200)에 삽입하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 전도성 부재(12, 22)가 장착된 플라스틱 기반 물품(도 6의 10, 도 8의 20)을 사출금형(100, 200)으로부터 취출한 후, 후속 사출금형 작업을 수행할 경우에도 새로운 전도성 부재(12, 22)를 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통해 사출금형(100, 200)에 연속적으로 삽입할 수 있다.
상기 전도성 부재 삽입용 카트리지는 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)의 개수에 해당하는 수만큼의 복수개의 전도성 부재(12, 22)를 동시에 또는 순차적으로 밀어줌으로써 복수개의 전도성 부재(12, 22)를 이에 대응되는 복수개의 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 통해 동시에 또는 순차적으로 사출금형(100, 200)에 삽입하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 구현예들에 따른 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형(100, 200)을 이용하여 플라스틱 기반 물품을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 4의 (a) 내지 (d)는 내부 금형(110, 210)과 외부 금형(120, 220) 사이의 빈틈(V)에 수지액(RS)을 충진시키는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)는 내부 금형(110, 210)과 외부 금형(120, 220) 사이의 빈틈(V)에 수지액(RS)이 충진되기 전의 상태를 나타낸다. 이 경우, 전도성 부재 삽입용 카트리지(CTR) 내에는 복수개의 전도성 부재(12, 22)가 충진되어 있고, 이들 중 하나가 빈틈(V)을 침범하지 않는 범위내에서 외부 금형(120, 220)에 형성된 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)에 삽입되어 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 완전히 채우고 있다. 과량 수지액 배출구(EX)는 일종의 공기 구멍으로서 수지액 투입구(IN)을 통해 흘러들어온 수지액(RS)이 빈틈(V)를 채우고 난 후 과량의 수지액(ERS) 또는 기포는 과량 수지액 배출구(EX)를 통해 외부로 배출된다. 전도성 부재(12, 22)가 전도성 부재 삽입홀(PTH,PNH)을 통해 수지액(RS)으로 충전된 빈틈(V)으로 삽입될 경우, 삽입된 전도성 부재(12, 22)의 부피 만큼의 과량의 수지액(ERS)은 과량 수지액 배출구(EX)를 통하여 사출금형(100, 200)의 외부로 배출될 수 있다.
도 4의 (b)는 수지액 투입구(IN)를 통해 수지액(RS)이 빈틈(V)에 충진된 상태를 나타낸다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 전도성 부재 삽입용 카트리지(CTR) 내에 충진된 복수개의 전도성 부재(12, 22) 중 하나가 외부 금형(120, 220)에 형성된 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)에 삽입되어 빈틈(V)을 침범하지 않는 범위내에서 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)을 완전히 채우고 있으므로, (i) 수지액(RS)이 빈틈(V)에 충진될 때 그 충진 하중으로 인하여 전도성 부재(12, 22)가 움직여 그 위치가 어긋나거나 (ii) 수지액(RS)이 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH) 내로 유입되는 것을 둘 다 방지할 수 있다. 또한 이 경우, 과량 수지액 배출구(EX)로는 수지액(RS)이 배출되지 않는다.
도 4의 (c)는 수지액(RS)이 빈틈(V)에 완전히 충진된 상태에서, 전도성 부재 삽입용 카트리지(CTR) 내에 충진된 복수개의 전도성 부재(12, 22)가 이동하여 그들 중 하나가 빈틈(V)을 채운 수지액(RS)을 폭방향으로 완전히 관통한 상태를 나타낸다. 이 경우, 빈틈(V)을 채운 수지액(RS)을 폭방향으로 완전히 관통한 전도성 부재(12, 22)의 부피만큼의 수지액(RS)이 과량 수지액 배출구(EX)를 통해 사출금형(100, 200)의 외부로 배출된다. 이때, 전도성 부재(12, 22)가 수지액(RS)을 관통하여 수지액(RS)에 삽입되는 부피만큼의 수지액(RS)은 수지액 투입구(IN)에서 과량 수지액 배출구(EX) 방향으로 흘러서 과량 수지액 배출구(EX)를 통하여 외부로 배출되므로 수지액 투입구(IN)에 가장 가까운 전도성 부재(12, 22)는 과량 수지액 배출구(EX) 방향으로 이동하지 않지만, 과량 수지액 배출구(EX)에 가장 가까운 전도성 부재(12, 22)의 이동 거리는 수지액 투입구(IN)에 가까운 전도성 부재(12, 22)의 삽입에 따른 수지액(RS)의 흐름 발생으로 인하여 가장 크다. 또한, 각 전도성 부재(12, 22)의 이동 거리는 수지액 투입구(IN)와 과량 수지액 배출구(EX) 사이에 형성된 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)의 개수에 영향을 받는다. 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)의 개수가 많을수록 과량 수지액 배출구(EX)에 가까이 있는 전도성 부재(12, 22)의 이동 거리는 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)의 개수에 비례하여 커질 수 있다. 즉, 전도성 부재(12, 22) 1개가 삽입될 경우 수지액(RS)의 이동 거리를 S라 하고, 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)의 개수를 n이라 하면, 수지액 투입구(IN)에서부터 k번째 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)에 삽입된 전도성 부재(12, 22)의 이동거리는 (k-1)×S가 된다. 이는 n개의 전도성 부재(12, 22)가 동시에 삽입되는 경우를 가정한 것이다. 첫번째 전도성 부재(12, 22)부터 n번째 전도성 부재(12, 22)를 순차적으로 삽입을 할 경우에는 이동거리를 최소화할 수 있다. 이러한 전도성 부재 삽입홀(PTH, PNH)로부터의 이동거리는 원래 의도한 전도성 부재(12, 22)의 위치에서 벗어난 거리로 볼 수 있으며, 이는 거리 S가 작을수록 무시할 만하다. 전도성 부재(12, 22)의 두께 또는 지름은 일반적으로 0.1mm에서 2mm 사이로서, 사용하려는 사출 물품의 면적에 비하여 매우 작다.
전도성 부재(12, 22)가 수지액(RS)에 삽입되는 과정이 완료된 후, 전도성 부재(12, 22)의 길이는 빈틈(V)을 채운 수지액(RS)의 폭과 동일하기 때문에, 수지액(RS)이 냉각 또는 경화된 후 사출금형(100, 200)으로부터 취출될 때 전도성 부재(12, 22)가 내부 금형(110, 210) 및 외부 금형(120, 220)과 간섭되지 않고 원활하게 취출될 수 있다.
도 4의 (d)는 빈틈(V)에 충진된 수지액(RS)이 냉각 또는 경화되는 상태를 나타낸다. 상술한 바와 같이 냉각 또는 경화된 수지액(RS)은 전도성 부재(12, 22)를 내장한 상태로 내부 금형(110, 210) 및 외부 금형(120, 220)과 간섭되지 않고 사출금형(100, 200)으로부터 원활하게 취출될 수 있다. 결과로서, 플라스틱 기반 물품(10, 20)을 얻을 수 있다.
이후, 도 4의 (a) 내지 (d)가 반복되어 전도성 부재 삽입용 카트리지(CTR) 내에 충진된 복수개의 전도성 부재(12, 22)가 하나씩 소모되면서, 플라스틱 기반 물품(10, 20)이 연속적으로 생산될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품은 상술한 플라스틱 기반 물품의 제조방법, 상술한 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형, 또는 상술한 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트에 의해 제조될 수 있다.
상기 플라스틱 기반 물품은 플라스틱 부재 및 복수개의 전도성 부재를 포함한다.
상기 플라스틱 부재는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수개의 전도성 부재는 상기 플라스틱 부재를 관통하여 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 플라스틱 부재 및 상기 복수개의 전도성 부재는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 플라스틱 부재는 외부로 노출된 표면 전체가 금속으로 도금된 것일 수 있다.
상기 금속은 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연, 알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 플라스틱 부재의 표면에 형성된 도금층의 두께는 20㎛ 이하일 수 있다.
또한, 상기 각각의 전도성 부재는 상술한 전도성 부재(12, 22)와 재질, 형상, 크기 및 기능이 동일한 것이므로, 여기에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 두가지 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품(10, 20) 및 이들 각각을 포함하는 전자부품용 하우징(HS1, HS2)을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품(10)의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품(10)은 복수개의 제1 플라스틱 부재(11) 및 복수개의 제1 전도성 부재(12)를 포함할 수 있다.
복수개의 제1 플라스틱 부재(11)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
마찬가지로, 복수개의 제1 전도성 부재(12)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
또한, 각각의 제1 플라스틱 부재(11)는 각각의 제1 전도성 부재(12)와 서로 하나씩 교대로 배치될 수 있다.
또한, 플라스틱 기반 물품(10)은 각각의 제1 전도성 부재(12)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 나란한 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 여기서, Qin는 전자기기(미도시)의 발생열을 의미하고, Qout은 플라스틱 기반 물품(10)을 통한 외부로의 방출열을 의미한다.
도 6은 도 1의 플라스틱 기반 물품(10)을 포함하는 전자부품용 하우징(HS1)의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 전자부품용 하우징(HS1)은 도 5의 플라스틱 기반 물품(10)을 4개 또는 5개의 벽체로서 포함하는, 상부가 개방된 중공형 육면체 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전자부품용 하우징(HS1)은 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.
비록 도 5 및 도 6에는 각각의 제1 플라스틱 부재(11)와 각각의 제1 전도성 부재(12)가 동일한 높이를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 각각의 제1 전도성 부재(12)는 각각의 제1 전도성 부재(12)보다 낮은 높이를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 제1 전도성 부재(12)는 각각의 제1 플라스틱 부재(11)의 테두리내에 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품(20)의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 구현예에 따른 플라스틱 기반 물품(20)은 제2 플라스틱 부재(21) 및 복수개의 제2 전도성 부재(22)를 포함할 수 있다.
복수개의 제2 플라스틱 부재(21)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
마찬가지로, 복수개의 제2 전도성 부재(22)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
복수개의 제2 전도성 부재(22)는 제2 플라스틱 부재(21)의 테두리 내에 배치되되, 제2 플라스틱 부재(22)를 관통하여 아일랜드 형태로 분산되어 배치될 수 있다.
도 7의 플라스틱 기반 물품(20)은 도 1의 플라스틱 기반 물품(10)과 상이한 구성을 갖지만, 각각의 전도성 부재(22)가 열흐름 방향(미도시)과 나란한 방향으로 연장되도록 배치된다는 점에서는 동일하다.
도 8은 도 7의 플라스틱 기반 물품(20)을 포함하는 전자부품용 하우징(HS2)의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 전자부품용 하우징(HS2)은 도 7의 플라스틱 기반 물품(20)을 4개 또는 5개의 벽체로서 포함하는, 상부가 개방된 중공형 육면체 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전자부품용 하우징(HS2)은 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 9는 참고예 1에 따른 플라스틱 기반 물품(30)의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 참고예 1에 따른 플라스틱 기반 물품(30)은 제3 플라스틱 부재(31) 및 복수개의 제3 전도성 부재(32)를 포함할 수 있다.
복수개의 제3 전도성 부재(32)는 제3 플라스틱 부재(31)에 입자 형태로 무작위로 분산되어 배치될 수 있다.
도 9의 플라스틱 기반 물품(30)은 도 4의 플라스틱 기반 물품(10) 및 도 7의 플라스틱 기반 물품(20)과 구성이 전혀 다를뿐만 아니라, 각각의 전도성 부재(32)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 무관하게 무작위로 배치된다는 점에서 차이가 있다.
도 10은 참고예 2에 따른 플라스틱 기반 물품(40)의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 참고예 2에 따른 플라스틱 기반 물품(40)은 복수개의 플라스틱 부재(41) 및 복수개의 전도성 부재(42)를 포함할 수 있다.
복수개의 플라스틱 부재(41)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
마찬가지로, 복수개의 전도성 부재(42)는 각각의 일단부와 타단부가 외부로 노출될 수 있다.
또한, 각각의 플라스틱 부재(41)는 각각의 전도성 부재(42)와 서로 하나씩 교대로 배치될 수 있다.
도 10의 플라스틱 기반 물품(40)은 도 5의 플라스틱 기반 물품(10)과 유사한 구성을 갖지만, 각각의 전도성 부재(42)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 수직한 방향으로 연장되도록 배치된다는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 다른 측면은 상술한 전자부품용 하우징(HS1, HS2)을 포함하는 전자기기를 제공한다.
상기 전자기기는 모바일폰, 카메라, 컴퓨터, 서버 또는 기타 열 및 전자파 발생장치를 포함할 수 있다.
도 11은 도 5, 도 9 및 도 10의 플라스틱 기반 물품(10, 30, 40)의 알루미늄 부피비에 따른 열전도도의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
플라스틱 부재 및 열전도도가 우수한 전도성 부재를 포함하는 플라스틱 기반 물품의 열전도도는 상기 플라스틱 기반 물품(구체적으로, 전도성 부재)의 배열 상태에 따라 하기 수학식 1 내지 수학식 3 중 어느 하나의 수학식에 따라 계산될 수 있다. 하기 수학식 1 내지 수학식 3에서, P는 열전도도, f는 부피비(volume fraction), A는 면적비, t는 두께비, 아래 첨자 d는 전도성 부재, 아래 첨자 m은 플라스틱 부재를 의미한다.
일례로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기반 물품(10)이 복수개의 전도성 부재(12)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 나란한 방향으로 연장되게 배치되도록 구성된 경우, 열전도도(P)는 하기 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 1]
P = ΦdPd + ΦmPm = AdPd + AmPm
상기 수학식 1에서, 플라스틱 부재(11)와 전도성 부재(12)의 두께가 일정하므로 Φd = Ad이고, Φm = Am이고, Φd + Φm = Ad + Am = 1 이다.
다른 예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기반 물품(30)이 복수개의 전도성 부재(32)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 무관하게 입자 형태로 무작위로 배치되도록 구성된 경우, 열전도도(P)는 하기 수학식 2에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 2]
또 다른 예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기반 물품(40)이 복수개의 전도성 부재(42)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 수직한 방향으로 연장되게 배치되도록 구성된 경우, 열전도도(P)는 하기 수학식 3에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 3]
상기 수학식 3에서, 플라스틱 부재(41)와 전도성 부재(42)의 면적이 일정하므로 Φd = td이고, Φm = tm이고, Φd + Φm = td + tm = 1 이다.
도 11을 참조하면, 플라스틱 기반 물품(10)이 복수개의 전도성 부재(12)(구체적으로, 10부피%의 금속 알루미늄 핀)가 열흐름 방향(Qin → Qout)과 나란한 방향으로 연장되게 배치되도록 구성될 경우 24W/mK의 열전도도를 달성할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 열전도도가 0.3W/mK인 플라스틱 1cm2 의 판에 2mm 직경의 알루미늄 핀 4개를 꼽으면, 알루미늄 핀이 차지하는 부피비는 12.6%로서 28.7W/mK의 열전도도를 보이는 플라스틱 부재와 전도성 부재(즉, 알루미늄 핀)로 이루어진 플라스틱 기반 물품(10)을 구성할 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 도 5의 플라스틱 기반 물품(10)은 도 9의 플라스틱 기반 물품(30) 및 도 10의 플라스틱 기반 물품(40)에 비해 알루미늄 부피비의 증가에 따른 열전도도 증가율이 월등히 높다는 사실을 알 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10, 20, 30, 40: 플라스틱 기반 물품 11, 21, 31, 41: 플라스틱 부재
12, 22, 32, 42: 전도성 부재 110, 210: 내부 금형
100, 200: 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형
120, 220: 외부 금형 PTH, PNH: 전도성 부재 삽입홀
V: 빈틈 RS: 수지액
Qin: 발생열 Qout: 방출열
HS1, HS2: 전자부품용 하우징
12, 22, 32, 42: 전도성 부재 110, 210: 내부 금형
100, 200: 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형
120, 220: 외부 금형 PTH, PNH: 전도성 부재 삽입홀
V: 빈틈 RS: 수지액
Qin: 발생열 Qout: 방출열
HS1, HS2: 전자부품용 하우징
Claims (15)
- 사출금형에 수지액을 충진시키는 단계(S20);
상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 전도성 부재를 삽입하는 단계(S40);
상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 경화시켜 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 형성하는 단계(S60);
상기 사출금형으로부터 상기 전도성 부재가 장착된 플라스틱 기반 물품을 취출하는 단계(S80); 및
상기 전도성 부재가 장착된 상기 플라스틱 기반 물품의 표면을 금속으로 도금하는 단계(S100)를 포함하고,
상기 사출금형은 내부 금형 및 외부 금형을 포함하고,
상기 외부 금형은 상기 내부 금형과 이격된 상태로 상기 내부 금형을 둘러싸도록 배치되고,
상기 외부 금형과 상기 내부 금형 사이에는 전체 벽 둘레를 따라 미리 결정된 폭만큼의 빈틈이 형성되고,
상기 외부 금형은 이를 관통하는 복수개의 전도성 부재 삽입홀을 포함하고,
상기 사출금형은 상기 내부 금형과 상기 외부 금형 사이의 상기 빈틈과 연통되도록 구성된 수지액 투입구 및 과량 수지액 배출구를 더 포함하고,
상기 단계(S20) 이전에, 상기 전도성 부재 삽입홀을 통하여 상기 빈틈을 침범하지 않도록 상기 사출금형에 상기 전도성 부재를 삽입하는 단계(S10)를 더 포함하고,
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 상기 사출금형에 삽입되는 방향의 총길이가 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액의 두께와 동일하도록 구성된 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 복수개이고, 상기 복수개의 전도성 부재는 서로 이격된 상태로 상기 사출금형에 충진된 상기 수지액을 관통하도록 상기 사출금형에 삽입되는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 알루미늄, 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S40)에서, 상기 전도성 부재는 평판, 곡판, 직선 핀, 곡선 핀 또는 허니컴 구조의 형상으로 구성된 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S40)는 전도성 부재 삽입용 카트리지를 이용하여 수행되는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S100)에서 상기 금속은 구리, 크롬, 철, 은, 니켈, 금, 아연, 알루미늄 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S100)는 상기 전도성 부재를 전극으로 이용하는 전해도금 방식으로 수행되는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S100)는 무전해도금 방식으로 수행되는 플라스틱 기반 물품의 제조방법. - 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형; 및
상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 형성된 복수개의 전도성 부재 삽입홀에 하나씩 삽입되도록 구성된 복수개의 전도성 부재를 포함하는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트. - 제9항에 있어서,
상기 복수개의 전도성 부재를 상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형에 형성된 상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀에 하나씩 삽입하도록 구성된 전도성 부재 삽입용 카트리지를 더 포함하는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 기반 물품의 제조방법에 의해 제조된 플라스틱 기반 물품.
- 제9항에 있어서,
상기 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형은,
내부 금형; 및
상기 내부 금형과 이격된 상태로 상기 내부 금형을 둘러싸도록 배치된 외부 금형을 포함하고,
상기 외부 금형은 이를 관통하는 상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀을 포함하는 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트. - 제12항에 있어서,
상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀은 상기 외부 금형의 테두리 내에 형성되되, 상기 외부 금형을 관통하여 미리 결정된 간격으로 서로 이격되게 형성된 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트. - 제13항에 있어서,
상기 복수개의 전도성 부재 삽입홀은 상기 외부 금형의 테두리 내에 형성되되, 상기 외부 금형을 관통하여 아일랜드 형태로 분산되게 형성된 플라스틱 기반 물품 제조용 사출금형 세트. - 삭제
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
2023
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