KR20040055624A

KR20040055624A - 에멀전성 조성물 및 그것에 의해 형성한 도포막 및 그도포막을 사용한 냉각구조

Info

Publication number: KR20040055624A
Application number: KR1020030091857A
Authority: KR
Inventors: 마치다마사히로; 카네코노리요시; 시미즈코우이치로; 데우시유우이치; 노즈에마사히토
Original assignee: 세라미션 컴파니 리미티드; 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2004-06-26
Also published as: CN1508172A; JP2004211060A; US20040147656A1; TW200418944A

Abstract

냉각성과 열차단성을 겸비한 도포막을 용이하게 형성하기 위한 조성물을 제공한다. 실리콘수지 에멀전에, 금속산화물로서 카오린이나 산화규소, 산화알루미늄 등을 함유시켜 에멀전성 조성물로 하고, 이 에멀전성 조성물을 구동용 모터 및 집적회로나 이것을 실장한 프린트 배선기판 등의 기체에 도포하여 도포막을 형성시켜, 이 도포막을 형성한 부품이나 기기의 온도의 감소를 도모함으로써 그 신뢰성이나 안정성을 향상시킨다.

Description

에멀전성 조성물 및 그것에 의해 형성한 도포막 및 그 도포막을 사용한 냉각구조{EMULSION COMPOSITION, COATING FILM FORMED THEREFROM AND COOLING MECHANISM USING THE COATING FILM}

본 발명은, 실리콘 에멀전에 금속산화물을 함유한 에멀전성 조성물 및 그것에 의해 형성한 도포막 및 그 도포막을 사용한 냉각구조에 관한 것이다.

일반적으로, CPU 소자 등의 집적회로나 파워 트랜지스터, 저항 등의 전자부품, 하드디스크 드라이브나 인버터 등의 각종 전기·전자기기, 모터 등의 구동장치 등은 사용 중에 열을 발생하고, 이들 부품이나 기기 등의 온도를 방열핀 등에 의해 방열시켜 기기 등의 온도상승을 억제하여, 그 특성이나 신뢰성을 유지하고 있다.

또한, 최근의 기기나 장치의 소형화, 고성능화에 따른, 그것에 사용하는 부품이나 기기의 냉각을 효과적으로 행하는 것이 필요하게 되어 오고 있다.

통상, 상기한 기기나 장치는, 방열핀 등을 설치한 히트싱크로부터의 방열을 냉각팬에 의해 외부에 소기하여 장치 등의 내부의 방열을 행하고 있다. 또한 기기 등과 히트싱크와의 사이에 열전도재의 시이트를 설치하여 발생한 열을 열전도재의 시이트를 통해 효율적으로 히트싱크에 도입하여, 방열을 행하고 있다.

한편, 스스로는 발열하지 않지만, 고온의 환경 하에서 사용으로써 그 특성이나 신뢰성이 손상되는 기기 등인 경우는, 열을 차단하여 기기 등의 온도상승을 억제할 필요가 있다.

예를 들면, 열의 제거를 위해 사용하는 냉각팬의 모터는, 모터 자신의 발열은 적지만, 소기에 따른 장치 내의 열풍의 영향을 받아, 모터 자신의 온도가 상승하여 수명이 짧아지는 경우가 있다.

이와 같이, 방열에는 유효한 방열핀이나 냉각팬은, 장치 등의 소형화를 위해서는 불리하므로, 소형으로 효과적으로 부품이나 기기 등의 냉각을 행하는 것이 필요하고, 장치의 내부의 방열을 소기하기 위한 냉각팬의 모터 등에는 열차단이 필요하므로, 부품이나 기기 등의 냉각과 열차단을 하나의 수단으로 실현할 수 있는 기술의 개발이 기대되고 있다(스스로 발열하는 부품이나 기기 등을 발열체, 자기의 발열은 적지만 열차단을 요하는 부품이나 기기 등을 피열차단체라 한다. ).

도 1은 실시예 6의 공시체를 나타내는 정면도,

도 2는 실시예 6의 프린트 배선기판을 나타내는 단면도,

도 3은 실시예 7의 공시체를 나타내는 단면도,

도 4는 실시형태 1을 나타내는 사시도,

도 5는 실시형태 2를 나타내는 단면도,

도 6은 실시형태 3을 나타내는 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 전자부품 2 : 본체부

3 : 리드단자부 4 : 프린트 배선기판

4a : 기재 4b : 배선패턴

5 : 고방사성 도포막 6 : 온도계측부

7 : 레지스트층

이것을 실현하는 기술로서, 본 발명자는 냉각성과 열차단성을 겸비한 도포막의 개발에 착안하여 연구를 행하고, 카오린을 포함하는 금속산화물을 함유하는 도포막이, 이 냉각성과 열차단성과의 양립에 유효한 것을 발견했다.

또한, 상기한 금속산화물을 함유시켜 도포막을 형성시키기 위한 바인더에는, 내열성, 전기적 성질, 접착성, 막형성성 등에 유리하고, 반도체 관련의 기기나 장치에 악영향을 미치게 하는 금속이온(특히, 나트륨이온)을 포함하지 않은 실리콘수지가 유효한 것을 발견하여, 이 실리콘수지를 포함하는 에멀전(실리콘수지 에멀전이라고 한다. )에 금속산화물을 함유시킨 조성물(에멀전성 조성물이라고 한다. )에 의해 본 발명을 완성시켰다.

종래의 실리콘수지 에멀전은, 내후성, 내수성, 내동결 융해성에 뛰어난 건재용의 도료로서 사용되고 있다(예를 들면, Japanese Patent Laid-open Publication. No.2000-72883(제3페이지) 참조. ).

또한, 실리콘수지 에멀전에 광촉매소자를 함유시켜 셀프 클리닝성에 뛰어난 외벽용 도료나 코팅재로서 사용하고 있는 것도 있다(예를 들면, Japanese Patent Laid-open Publication No.10-279886(제4페이지) 참조. ).

그렇지만, 전술한 종래의 기술에서는, 어느 것도 건재용으로 사용하는 도료로서, 상기한 본 발명에 의한 냉각성과 열차단성을 겸비한 도포막을 실리콘수지 에멀전에 금속산화물을 함유시킨 조성물에 의해 형성하는 기술은 알려져 있지 않다.

본 발명은, 이러한 현상에 감안하여 이루어진 것으로, 냉각성과 열차단성을 겸비한 도포막을 용이하게 형성하기 위한 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 에멀전성 조성물이, 실리콘수지를 포함하는 에멀전에 금속산화물을 함유시킨 것을 특징으로 한다.

또한, 실리콘수지를 포함하는 에멀전에 금속산화물로서, 카오린, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화안티몬, 산화게르마늄, 산화붕소, 산화칼슘, 산화바륨, 산화스트론튬, 산화비스무트, 산화주석, 탈크(talc) 등의 적어도 1종을 함유시키는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 금속산화물에 부가하여, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화지르코늄, 질화주석, 질화스트론튬, 질화티타늄, 질화바륨 등의 질화물의 적어도 1종을 함유시키는 것을 특징으로 한다.

게다가, 실리콘수지를 포함하는 에멀전의 에멀전성 조성물에 차지하는 비율이 30∼70중량퍼센트인 것을 특징으로 한다.

더욱이, 카오린의 에멀전성 조성물에 차지하는 비율이 7∼20중량퍼센트인 것을 특징으로 한다.

게다가, 도포막이 상기한 에멀전성 조성물에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기한 도포막을, 기체의 표면의 적어도 일부에 형성한 것을 특징으로 한다.

[발명의 실시예]

이하에, 본 발명에 의한 에멀전성 조성물의 실시예에 대하여 설명한다.

이때, 에멀전성이라는 어구는, 실리콘수지가 에멀전형으로 분산되어 있고, 그 실리콘수지의 에멀전의 내에서 금속산화물이 분산되어 있는 상태를 말한다.

에멀전성 조성물에 함유시키는 금속산화물로서는, 카오린이 바람직하고, 산화규소, 산화알루미늄도 바람직하다. 또한, 카오린과 산화규소나 산화알루미늄을 각각 조합하여 사용하도록 해도 된다.

그 밖의 금속산화물로서는, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화안티몬, 산화게르마늄, 산화붕소, 산화칼슘, 산화바륨, 산화스트론튬, 산화비스무트, 산화주석, 탈크 등을 사용할 수 있다.

금속산화물을 함유하는 에멀전성 조성물에 더욱 함유시키는 질화물로서는,질화붕소, 질화알루미늄, 질화지르코늄, 질화주석, 질화스트론튬, 질화티타늄, 질화바륨 등의 열전도성에 뛰어난 질화물을 사용할 수 있다.

이들 금속산화물이나 질화물은, 볼밀이나 제트밀 등의 분쇄기로 입자를 분쇄하여 분말의 상태로서 사용하는 것이 좋으며, 특히 미분말의 상태로 사용하는 것이 좋다.

실리콘수지는, 내열성, 접착성, 전기적 성질, 막형성성 등에 뛰어난 수지이고, 상기한 금속산화물이나 질화물의 바인더가 되어 금속산화물이나 질화물의 분말의 사이를 접착함과 동시에, 금속산화물이나 질화물을 도포면에 접착시켜, 안정된 강고한 도포막을 형성한다.

실리콘수지 에멀전은, 비수용성의 실리콘수지를 주로 물에 분산시킨 에멀전상태인 것으로, 예를 들면, 이하에 나타내는 방법으로 얻을 수 있다.

(1) 알킬실리케이트 화합물 또는 그 부분가수분해·축합물을 각종 계면활성제를 사용하여 유화하고, 수성에멀전으로 하는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.58-213046, Japanese Patent Laid-open Publication No.62-197369, Japanese Patent Laid-open Publication No.3-115485, Japanese Patent Laid-open Publication No.3-200793). 더욱이 이 에멀전에, 중합성 비닐모노머를 유화중합한 에멀전을 혼합하는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.6-344665).

(2) 계면활성제를 사용하지 않고 알킬실리케이트 화합물을 수중에서 가수분해하여 얻어지는 수용성 폴리머의 존재 하, 래디컬중합 가능한 비닐모노머를 유화중합하는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.8-60098).

(3) 비닐중합성 알킬실리케이트를 함유하는 알킬실리케이트 혼합물을 가수분해·축합함으로써, 고형의 실리콘수지를 포함하는 수성에멀전으로 하고, 또한 래디컬중합성 비닐모노머를 부가하여, 유화중합함으로써, 그라프트(융합) 공중합체 미립자(고형) 에멀전을 얻는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.5-209149, Japanese Patent Laid-open Publication No.7-196750).

(4) 래디컬중합성 관능기를 유화중합한 에멀전에 알킬실리케이트 화합물을 첨가하고, 가수분해·축합시켜, 에멀전입자 중에 실리콘수지를 도입하는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.3-45628, Japanese Patent Laid-open Publication No.8-3409).

(5) 비닐중합성 관능기 함유 알킬실리케이트를, 래디컬중합성 비닐모노머와 동시에 유화중합하고, 에멀전을 작성하는 방법(Japanese Patent Laid-open Publication No.61-9463, Japanese Patent Laid-open Publication No.8-27347).

에멀전성 조성물은, 실리콘수지 에멀전에 금속산화물의 분말을 첨가 혼합하여 얻을 수 있다.

요컨대, 실리콘수지 에멀전은, 본래부터 물에 실리콘수지를 분산시킨 것이기 때문에, 이 물에 금속산화물이 현탁상태로 혼합되고, 금속산화물을 함유하는 에멀전성 조성물을 얻을 수 있다.

이때, 에멀전성 조성물은 실리콘수지 에멀전이 상기한 바와 같이 수분을 보유하고 있기 때문에, 에멀전성 조성물에 가하는 금속산화물이나 질화물의 양이 상대적으로 많아지면 에멀전성 조성물의 점도가 높아지는 경우가 있다. 이와 같을 때에는, 적절히 물을 부가하여 에멀전성 조성물의 점도를 조절하도록 해도 된다.

또한, 실리콘수지 에멀전의 수분량이 많기 때문에, 에멀전성 조성물의 점도가 작은 경우에는, 적절히 증점제 등을 부가하여 점도를 조정하도록 해도 된다.

에멀전성 조성물에 함유시키는 금속산화물로서는, 상기한 바와 같이 카오린이 바람직하고, 이때의 카오린의 함유량은, 에멀전성 조성물에 차지하는 비율로 7∼20중량퍼센트인 것이 바람직하다.

즉, 카오린의 함유량이 7중량퍼센트보다 적으면 냉각성이나 열차단성이 불충분하게 되어, 20중량퍼센트보다 많아지면 도포막의 안정성이나 도포막을 형성하는 면에의 접착성이 저하한다.

또한, 실리콘수지 에멀전의 에멀전성 조성물에 차지하는 비율은, 30∼70중량퍼센트인 것이 바람직하다.

즉, 실리콘수지 에멀전의 양이 30중량퍼센트보다 적으면 도포막의 안정성이나 도포막을 형성하는 면에의 접착성이 저하하고, 실리콘수지 에멀전의 양이 70중량퍼센트보다 많아지면 금속산화물의 양이 상대적으로 적어져, 냉각성이나 열차단성이 적어진다.

상기한 에멀전성 조성물의 작용에 대하여 설명한다.

에멀전성 조성물에 의한 도포막의 형성은, 발열체나 피열차단체 및 이들에 부착되는 브라켓이나 핀 등의 대상물(기체라고 한다. )의 표면에 솔, 스프레이, 디핑, 스크린인쇄 등에 의해 에멀전성 조성물을 직접 도포하고, 이것을 상온에서 바람으로 건조하여 행한다.

이 경우의 건조는, 필요에 따라 건조로에 의해 건조(예를 들면 125℃ 정도의 건조로에 의해 1시간 건조)시켜도 되며, 드라이어 등의 열풍에 의해 건조시키도록 해도 된다.

이때, 도포막의 형성에서는, 기체를 미리 소정의 형상으로 해 놓고 나서, 에멀전성 조성물을 도포하도록 해도 되며, 기체에 에멀전성 조성물에 의한 도포막을 형성한 후에 소정의 형상으로 가공하도록 해도 된다.

상기에서는, 에멀전성 조성물을 기체에 직접 도포하는 것으로 하여 설명하였지만, 종이, 포, 부직포, 수지, 금속 등의 필름 또는 시이트에 에멀전성 조성물을 도포하고, 상기와 같이 도포막을 형성하여 방열·열차단 필름재 또는 시이트재로서 제작하며, 이것을 기체의 형상 또는 소정의 형상으로 잘라내어, 도포막의 반대측의 면에 양면접착 테이프(바람직하게는 열전도성을 갖는 양면접착 테이프)를 접착하여 기체의 소정의 위치에 접착하도록 해도 된다.

이 경우에, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의한 도포막은, 실리콘수지를 바인더로 하고 있으므로, 가위, 펀칭, 강압절단, 레이저 등에 의한 절단가공이 가능하고, 번거로움 없이 기체의 냉각이나 열차단을 행할 수 있다.

이때, 본 발명의 에멀전성 조성물의 막두께는 10∼200um 정도이고, 20∼100um로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에멀전성 조성물에 의한 도포막은, 상기한 카오린이나 산화규소, 산화알루미늄 등의 금속산화물을 함유함으로써, 도포막에 전도된 열을 적외선 및/또는 원적외선으로 변환하여 방사하는 적외선 방사기능을 가지고 있고, 이에 따라기체로부터 전도된 열을 외부에 방사하여 기체를 냉각한다.

또한, 외부에서 도포막에 흡열된 열을 그 적외선 방사기능에 의해 다시 외부로 방사하여 기체로의 열의 침입을 억제함으로써 열차단성을 발휘한다.

질화붕소나 질화알루미늄 등의 질화물을 상기한 금속산화물을 함유하는 에멀전성 조성물에 더 함유시킨 경우는, 도포막은 질화물이 뛰어난 열전도성에 의해, 기체로부터의 열의 전도나 외부에서의 열의 흡수를 촉진하고, 이에 따라 도포막의 냉각성이나 열차단성을 더욱 효과적인 것으로 할 수 있다.

냉각이나 열차단을 요하는 기체는, 주로는 각종의 전기기기나 전자기기 및 그것들의 부품이고, 예를 들면 기존의 판형이나 반구형, 벽형의 돌기를 갖는 방열핀을 구비한 방열체(히트싱크)에 상기한 도포막을 형성하도록 하면, 기존의 방열체에 의한 냉각효과를 높일 수 있다.

또한, 집적회로 등의 전자부품에 방열·열차단 필름재 또는 시이트재를 접합해도 그 부품의 냉각효과를 높일 수 있다.

이하에, 본 발명을 구체적인 부품에 적용한 실시예에 대하여 설명한다.

이때, 이하에 나타내는 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물은, 신에츠화학공업(주) 제조제품 「POLON-MF-56」을 실리콘수지 에멀전으로서 사용하고 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물의 조성은, 중량비로 실리콘수지 에멀전 50.8에, 카오린 12, 산화규소 8.2, 산화알루미늄 12.3, 산화티타늄 6.2 및 산화지르코늄 10.5를 첨가 혼합하여 얻은 조성물이다.

이 에멀전성 조성물을 알루미늄 제조의 L자형 판에 도포, 바람으로 건조하여 막두께 50um의 도포막을 형성하고, 이것을 방열체로서 파워모듈에 장착하였다. 이때 이 L자형 판은 파워모듈의 지지 플레임의 기능도 가지고 있다.

이러한 파워모듈의 가동 중의 온도를, 파워모듈 본체의 6개소에서 측정한 결과, 그 평균온도는 55.5℃이었다. 한편, 도포막을 형성하고 있지 않은 방열체를 장착한 파워모듈에 대하여 마찬가지로 가동 중의 온도를 측정한 결과, 그 평균온도는 62.2℃이었다.

이것은, 파워모듈 본체에 축적된 열이, 열전도에 의해 방열판을 경유하여 도포막에 전도하고, 도포막의 적외선 기능에 의해 열이 방사되며, 그 결과로서 파워모듈 본체가 냉각된 것을 나타내고 있고, 도포막을 형성하고 있지 않은 방열체를 장착한 것에 비해 뛰어난 냉각성을 발휘하는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 파워모듈 본체의 온도상승을 억제하고, 그 온도의존성 등에 의한 오동작 등을 방지할 수 있어, 파워모듈의 신뢰성, 안정성을 높일 수 있다. 또한, 방열핀을 구비한 파워모듈의 방열체에 도포막을 형성한 경우에는, 도포막을 형성하고 있지 않은 방열체를 장착한 것에 비해, 파워모듈 본체의 온도가 2∼20℃ 정도 저하하는 효과가 판단되었다.

(실시예2)

본 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물은, 상기 실시예 1의 에멀전성 조성물과 동일하다.

본 실시예에서는, 이 에멀전성 조성물을 냉각팬의 모터의 표면과 이면에 도포하여 막두께 40um의 도포막을 형성하였다.

이러한 냉각팬의 모터를 히트건(heat gun)의 전방면 10mm의 위치에 놓고, 모터의 이면의 모터축에 온도검출단을 부착하여, 실온 26.1℃의 실내에서 모터를 정지시킨 상태로 히트건을 점등하고, 모터축의 온도상승을 측정하였다.

모터축의 온도는 약 30분에 평형상태에 도달하고, 이 평형상태에서의 모터축의 온도는 65.2℃이었다. 한편, 도포막을 형성하고 있지 않은 냉각팬의 모터의 모터축의 온도는 75.4℃이었다.

이것은, 본 발명의 도포막이 열차단효과를 갖는 것을 나타내고 있고, 본 발명의 에멀전성 조성물을 도포하여 형성한 도포막에 의해, 도포막에 흡수된 열이 다시 방사되어, 냉각팬의 모터의 온도상승을 억제할 수 있는 것이 판단되었다.

(실시예 3)

본 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물의 조성은, 중량비로 실리콘수지 에멀전 34.1에, 카오린 12, 산화규소 8.5 및 산화알루미늄 12.5를 첨가 혼합하여 얻은 조성물이다.

이 에멀전성 조성물을 구동용 모터의 방열용 케이싱에 도포하여 막두께 45um의 도포막을 형성하였다.

이러한 구동용 모터를 구동하여 방열용 케이싱의 5개소에서 온도를 측정하고, 평형상태에 도달하였을 때의 평균온도는 70.0℃이었다. 한편, 도포막을 형성하고 있지 않는 동일한 구동용 모터를 마찬가지로 측정한 평균온도는 101℃이었다.

이것에 의해서도, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의한 도포막이 뛰어난 냉각효과를 갖는 것이 판단되었다.

(실시예 4)

본 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물은, 상기 실시예 3의 에멀전성 조성물과 동일하다.

본 실시예에서는, 이 에멀전성 조성물을 형광등의 꼭지쇠 부분에 도포하여 도포막을 형성하였다. 사용된 형광등은 15W의 종형인 것이다.

형광등을 점등하여 1시간 후에 온도 및 형광등 바로 아래 30cm의 위치의 밝기를 측정한 결과, 꼭지쇠 부분의 온도는 55℃로, 밝기는 125lux이었다. 한편, 도포막을 형성하고 있지 않은 형광등은 꼭지쇠 부분의 온도는 77℃로, 밝기는 98lux이었다.

이와 같이, 꼭지쇠 부분에 형성한 도포막에 의해 형광등에 축적되는 열이 방사되어, 형광등의 온도를 감소함과 동시에 그 밝기를 증가시키는 효과를 갖는 것이 판단되었다.

(실시예 5)

본 실시예에서 사용한 에멀전성 조성물의 조성은, 중량비로 실리콘수지 에멀전 51에, 카오린 12.5, 산화규소 8, 산화알루미늄 13, 산화티타늄 5 및 산화지르코늄 8을 첨가 혼합하여 얻은 조성물이다.

이 에멀전성 조성물을 두께 1mm의 알루미늄 시이트의 한쪽의 면에 도포하여 막두께 100um 도포막을 형성하고, 다른 면에 양면접착 테이프를 접착하여 알루미늄 시이트의 방열·열차단 시이트재를 제작하였다.

이러한 방열·열차단 시이트재를, 열전쌍과 히터를 조립한 스테인레스 스틸제조의 히트블록(한변의 길이 40mm의 정방형으로 높이 20mm)의 히터통전용 및 열전쌍용의 단자면을 제외하고 5면에 접합하고, 이 상태로 25℃의 분위기 온도 중에 설치하여, 히터에 통전하여 온도가 평형상태로 된 2시간 후에 히트블록의 온도를 측정하였다. 이때, 열전쌍은 히트블록의 중심부분에 설치하였다.

상기한 히트블록의 온도는, 공급전력을 2W로 한 경우에 48.8℃, 공급전력을 5W로 한 경우에 76.0℃, 공급전력을 8W로 한 경우에 102.6℃이었다. 한편, 방열·열차단 시이트재를 접합하지 않은 경우의 히트블록의 온도는, 공급전력을 2W로 한 경우에 히트블록의 온도는, 공급전력을 2W로 한 경우에 60.2℃, 공급전력을 5W로 한 경우에 99.8℃, 공급전력을 8W로 한 경우에 133.6℃이었다.

이에 따라, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의한 도포막을 형성한 알루미늄 시이트의 방열·열차단 시이트재의 접합에 의해서도, 직접 도포한 경우와 동일한 냉각효과가 판단되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의해 형성한 도포막은, 각종 전기, 전자기기의 온도상승을 억제하는 효과를 나타낸다.

즉, 발열이 큰 발열체에서는, 열을 방사하여 냉각하고, 온도가 높은 분위기 하에 있는 피열차단체에서는, 흡열한 열을 다시 방사하여 고온으로부터 열을 차단하는 효과를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의해 형성한 도포막은, 상기한 구동용 모터나 형광등 등의 전기부품의 발열체나 파워모듈 등의 전자부품으로부터 열전도에 의해 가열되는 브라켓이나 방열핀 등의 부품 및 정지된 냉각팬 등의 피열차단체 등의 기체의 표면에 도포하여 사용함으로써 그 기체로부터 도포막에 전도된 열을 적외선 및/또는 원적외선으로 변환하여 광에너지로서 방사하여 냉각효과나 열차단 효과를 발휘하는 것이다.

이 기체의 표면에의 도포막의 형성은, 상기한 바와 같이 기체의 표면에 솔, 스프레이, 디핑, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 도포공법에 의해 에멀전성 조성물을 도포하고, 이것을 건조시켜 행하는 것이지만, 보다 상세히 설명하면 이하에 나타내는 공정이 된다.

우선, 기체의 도포막 형성개소에 표면처리를 시행한다. 이 표면처리에 사용하는 공법은 기체의 소재에 따라 다르지만, 공통으로 사용하는 공법으로서는 플라즈마 에칭법, UV(Ultra Violet) 에칭법, 용제세정 등이 있다.

이 경우에, 필요에 따라 도포막 형성개소에 조면처리를 시행하도록 해도 되며, 도포막형성을 행하지 않은 개소를 마스킹한 후에 표면처리를 행하도록 해도 된다.

다음에, 상기한 도포공법으로 기체의 도포막 형성개소에 액체형의 에멀전성조성물을 도포한다.

그리고, 도포한 액체형의 에멀전성 조성물을 상온에서의 바람 건조 등에 의해 건조시켜 도포막을 형성한다.

이 경우의 건조는, 건조로를 기체의 내열온도를 고려한 온도, 예를 들면 125℃의 부품내부 허용온도를 갖는 전자부품이면 125℃ 정도의 온도로서 건조시켜도 되며, 드라이어 등의 열풍에 의해 건조시키도록 해도 된다.

이하의 설명에서는, 본 발명의 에멀전성 조성물에 의한 도포막인 것을 고방사성 도포막이라 한다. 또한 고방사성 도포막 중에서 전기절연성을 갖는 도포막인 것을 방사성 비도전성 도포막이라 한다.

이때, 상기에서 예시한 에멀전성 조성물에 의한 도포막은 모두 방사성 비도전성 도포막으로서 사용할 수 있다.

(실시예 6)

본 실시예에서는, 기체의 표면에 고방사성 도포막을 형성한 냉각구조를 전자부품에 적용하고, 그 냉각효과를 통전시험에 의해 확인했다(실시예 7인 경우도 마찬가지이다. ).

도 1은 실시예 6의 공시체를 나타내는 정면도, 도 2는 실시예 6의 프린트 배선기판을 나타내는 단면도이다.

도 1에서, 전자부품(1)은, 본 실시예에서는 단자 레귤레이터(아타라시이 일본무선(주) 제조형식 7805)이다.

전자부품(1)의 본체부(2)는, 전력을 인가함으로써 발열하는 발열체이다.

전자부품(1)의 리드단자부(3)는, 본체부(2)에 복수 설치되고, 본체부(2)에의 전력의 공급이나 본체부(2)와 프린트 배선판(4)과의 사이에서 송수신되는 신호를 전달하는 한편, 발열체인 본체부(2)로부터의 열전도에 의해 가열된다.

프린트 배선기판(4)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 유리섬유 강화형의 에폭시수지나 페놀수지 등의 판형의 기재(4a)나 폴리이미드수지 등의 유연성을 갖는 판형의 기재(4a)에 배선패턴(4b)을 형성하여 제작되고, 그 배선패턴(4b)에 전자부품(1)의 리드단자부(3)가 땜납부 등의 접합수단에 의해 접합되어 전자부품(1)이 프린트 배선기판(4)에 실장된다. 또한, 프린트 배선기판(4)은, 발열체인 본체부(2)에 의해 가열된 리드단자부(3)로부터 배선패턴(4b)으로 열이 유입되고, 이에 따라 프린트 배선기판(4)의 전체가 가열된다. 본 실시예의 프린트 배선기판(4)은, 2층의 유리섬유 강화형 에폭시수지의 기재(4a)를 사용하고 있다.

고방사성 도포막(5)은, 전기적인 쇼트를 방지하기 위해 방사성 비도전성 도포막을 사용하고 있다.

온도계측부(6)는, 부품내부온도에 해당하는 온도를 계측할 수 있는 위치에 설치되고, 열전쌍 등의 온도계가 설치된다.

도 1a는 고방사성 도포막(5)을 형성하고 있지 않은 전자부품(1)이고, 본 시험의 냉각효과를 확인하기 위한 기준으로서 사용하는 공시체로서의 블랭크이다.

도 1b는 공시체로서의 시험품 A이고, 기체로서의 본체부(2)의 리드단자(3)를 제외하는 전체표면에 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

도 1c는 공시체로서의 시험품 B이고, 시험품 A에 부가하여 기체로서의 리드단자부(3)에도 그 접합부를 제외하는 전체표면에 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

이때, 고방사성 도포막(5)의 막두께는 어느쪽인 경우에도 약 100um이다.

통전시험은, 상기 3종류의 공시체를 실장한 프린트 배선기판(4)을 온도 25℃, 무풍의 항온항습조 내에 설치하여 인가전력을 3W로서 통전하고, 온도계측부(6)에 의해 부품내부온도에 해당하는 온도가 평형상태에 도달한 40분 경과 후의 평형온도를 측정하여 행하였다.

이 통전시험의 결과를 표 1에 나타낸다.

이때, 표 1에 나타낸 사용조건 온도차를 50℃로 한 경우의 허용전력은, 예를 들면 부품내부 허용온도 125℃인 경우에 부품주위온도가 75℃일 때의 인가전력의허용값을 나타내고, 열저항은 공시체에 1W의 전력을 인가한 경우의 부품내부온도의 상승을 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 본체부(2)에 고방사성 도포막(5)을 형성한 냉각구조를 갖는 시험품 A의 부품내부온도는, 블랭크의 그것에 비해 8.7℃ 저하하고 있고, 사용조건 온도차를 50℃로 한 경우의 허용전력은 8.4% 향상하고 있다.

또한, 본체부(2) 및 리드단자부(3)에 고방사성 도포막(5)을 형성한 냉각구조를 갖는 시험품 B의 부품내부온도는, 블랭크의 그것에 비해 20.1℃ 저하하고 있고, 사용조건 온도차를 50℃로 한 경우의 허용전력은 21.8% 향상하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 고방사성 도포막의 도포에 의한 냉각구조를 기체로서의 본체부에 설치한 것에 의해, 그 뛰어난 냉각효과에 의해 단자 레귤레이터의 부품내부온도를 낮게 유지할 수 있어, 전자부품으로서의 단자 레귤레이터의 신뢰성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 냉각구조를 기체로서의 리드단자부에도 설치한 것에 의해, 더욱 뛰어난 냉각효과를 발휘하여, 단자 레귤레이터의 신뢰성이나 안정성을 더 향상시킬 수 있다.

(실시예 7)

도 3은 실시예 7의 공시체를 나타내는 단면도이다.

이때, 상기 실시예 6과 동일한 부분은, 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다.

레지스트층(7)은, 배선패턴(4b) 사이의 절연성의 확보나 그 보호를 위해 시행되는 전기절연층에서, 프린트 배선판(4)의 표측면 및 이측면의 배선패턴(4b)의 땜납접착 등을 행하는 접합부를 제외한 전체면에 시행된다.

도 3에 나타내는 본 실시예의 전자부품(1)은, QFP(Quad Flat Package) 타입 240핀의 시험용에 제작한 집적회로이다.

이때, 본 집적회로에는 그 내부에 온도계측용의 소자가 삽입되어 있고, 본 실시예에서 부품내부온도의 계측은 이 온도계측용의 소자를 사용하여 측정한 온도이다.

프린트 배선기판(4)은, 실시예 6과 마찬가지로 2층의 유리섬유 강화형 에폭시수지의 기재(4a)를 사용하고 있다.

도 3a는 고방사성 도포막(5)을 형성하고 있지 않은 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)이고, 본 시험의 냉각효과를 확인하기 위한 기준으로서 사용하는 공시체로서의 블랭크이다.

도 3b는 공시체로서의 시험품 C이고, 기체로서의 본체부(2)의 표측면에만 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

도 3c는 공시체로서의 시험품 D이고, 시험품 C의 본체부(2)의 표측면에 부가하여 그 반대측인 프린트 배선기판(4)측의 본체부(2)의 이측면에도 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

도 3d는 공시체으로서의 시험품 E이고, 시험품 D에 부가하여 기체로서의 리드단자부(3)에도 그 접합부를 제외하는 전체표면에 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

도 3e는 공시체로서의 시험품 F이고, 시험품 E에 부가하여 기체로서의 프린트 배선기판(4)의 표측면의 리드단자부(3)의 접합부를 제외하는 표측면과 이측면의 전체면에도 고방사성 도포막(5)이 형성되어 있다.

통전시험은, 상기 5종류의 공시체를 온도 25℃, 무풍의 항온항습조 내에 설치하여 인가전력을 2W 및 3W로서 통전하고, 온도계측부(6)에 의해 부품내부온도에 해당하는 온도가 평형상태에 도달한 40분 경과 후의 평형온도를 측정하여 행하였다.

이 통전시험의 결과를 표 2에 나타낸다.

이때, 표 2에 나타낸 사용조건 온도차를 50℃로 한 경우의 허용전력 및 열저항은 상기 실시예 6과 동일하다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 고방사성 도포막(5)을 형성한 냉각구조를 갖는 본체부(2)를 실장한 시험품 C로부터 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)의 거의 전체표면에 냉각구조를 설치한 시험품 F로 순서대로 냉각구조를 설치하는 부위를 확대한 시험품 C, D, E, F의 순서대로 그 부품내부온도는, 블랭크인 그것에 비해 순서대로 저하하고 있어, 사용조건 온도차를 50℃로 한 경우의 허용전력도 그순서대로 향상하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 실시예 6과 동일한 냉각효과를 얻을 수 있어, 전자부품으로서의 집적회로의 신뢰성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 냉각구조를 프린트 배선기판에 설치하도록 한 것에 의해, 프린트 배선기판에 유입된 열을 유효하게 방사하여 실장된 전자부품의 냉각효과를 더 높일 수 있다.

상기 실시예 6 및 실시예 7에서 실증한 본 발명의 냉각구조에 의한 전자부품(1)의 냉각효과는, 이하에 나타내는 형태에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(실시형태 1)

도 4는 실시형태 1을 나타내는 사시도이다.

이때, 상기 실시예 6과 동일한 부분은, 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다. 본 실시예는, 전자부품(1)으로서의 QFP 타입의 집적회로의 단품에의 냉각구조의 적용을 나타낸 것이다.

도 4a에 나타내는 바와 같이, 기체로서의 본체부(2)의 표면에 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우는, 그 표측면 전체에 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한다. 또한, 표측면뿐만 아니라 그 이측면이나 측면에 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 하면 냉각효과를 더 높일 수 있다.

기체로서의 리드단자부(3)에 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우는, 본 실시형태는 단품에의 적용이므로 방사성 비도전성 도포막을 사용하여 도 4b에 나타내는 바와 같이 땜납부착 등을 행하는 접합부를 피해 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한다.

(실시형태 2)

도 5는 실시형태 2를 나타내는 단면도이다.

이때, 상기 실시예 6 및 실시예 7과 동일한 부분은, 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다.

본 실시형태는, 기체로서의 프린트 배선기판(4)의 단품에 냉각구조를 적용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.

도 5a에 나타내는 바와 같이, 프린트 배선기판(4)의 표측면 및 이측면에 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우는, 방사성 비도전성 도포막을 사용하여 땜납부착 등을 행하는 접합부를 피하여 그 표측면 및 이측면 전체에 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한다.

이때, 고방사성 도포막(5)의 형성은, 측면을 부가한 전체표면에 형성하도록 해도 되며, 표측면 또는 이측면에만 형성하도록 해도 된다.

레지스트층(7)을 시행한 프린트 배선기판(4)에 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우는, 도 5b에 나타내는 바와 같이 상기와 마찬가지로 동일하게 하여 레지스트층(7)을 통해 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한다.

(실시형태 3)

도 6은 실시형태 3에 나타내는 사시도이다.

본 실시형태는, 기체로서의 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)에 냉각구조를 적용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.

본 실시형태에서는, 전자부품(1)으로서 SOP(Small Outline Package) 타입의 집적회로와 칩 부품이 레지스트층(7)을 갖는 프린트기판(4)에 실장되어 있다.

이러한 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)에 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우는, 방사성 비도전성 도포막을 사용하여 도 6a에 나타내는 바와 같이 그 표측면 및 이측면의 전체에 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한다.

이 경우에, 땜납부착 등을 행하는 접합부나 도시하지 않은 커넥터부 등의 끼워 맞춤부에의 고방사성 도포막(5)의 형성은 피하도록 한다.

또한, 도 6b에 나타내는 바와 같이 전자부품(1) 등의 발열체의 근방에만 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 해도 된다.

이와 같이, 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)에 본 발명의 고방사성 도포막(5)을 형성하도록 한 것에 의해, 부품 단품에 미리 고방사성 도포막(5)을 형성해 놓을 필요가 없어져, 냉각구조에 관한 고방사성 도포막(5)의 형성의 간소화를도모할 수 있다.

또한, 고방사성 도포막(5)을 방사성 비도전성 도포막으로 하는 것에 의해, 땜납부착 등을 행한 접합부에의 고방사성 도포막(5)의 형성이 가능하게 되고, 더욱이 방사성 도포막(5)의 형성의 간소화를 도모할 수 있다.

이때, 상기에서는, 레지스트층(7)은 미리 프린트 배선기판(4)에 시행해 놓는 것으로 하여 설명하였지만, 프린트 배선기판(4)에 전자부품(1)을 실장한 후에 상기 방사성 비도전성 도포막인 경우와 마찬가지로 하여 전자부품(1)을 실장한 프린트 배선기판(4)의 커넥터부를 제외하는 전체표면에 시행하도록 해도 된다. 이에 따라 도전성을 갖는 고방사성 도포막(5)인 경우에서도 땜납부착 등을 행하는 접합부를 피하지 않고 고방사성 도포막(5)의 형성이 가능하게 된다.

또한, 고방사성 도포막(5)을 형성하는 경우에, 방사성 비도전성 도포막을 사용하도록 하면, 배선패턴이나 땜납부착 등을 행한 접합부 등에의 고방사성 도포막(5)의 형성을 세밀하게 피할 필요가 없어져, 본 발명의 냉각구조를 용이하게 설치할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은, 에멀전성 조성물을 실리콘수지 에멀전에 금속산화물을 함유시킨 조성물로 한 것에 의해, 뛰어난 냉각성 및 열차단성을 갖는 도포막을 얻을 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 스스로 발열하는 부품이나 기기에서는 냉각효과를, 스스로의 발열은 적지만 고온도의 환경 하에서 작동하는 부품이나 기기에서는 열차단 효과를 발휘하고, 어느쪽인 경우에서도 부품이나 기기 자체의 온도를 효과적으로 저하시킬 수 있어, 그 부품이나 기기의 신뢰성이나 안정성을 향상할 수 있다.

또한, 방열핀이나 냉각팬을 사용하지 않고도 에멀전성 조성물의 도포나 방열·열차단 시이트 등의 접합에 의해, 용이하게 부품이나 기기 자체의 온도를 저하시킬 수 있어, 이들 부품이나 기기를 장착한 기기나 장치의 소형화에 기여할 수 있다.

더욱이, 열전도성에 뛰어난 질화물을 더 첨가함으로써, 에멀전성 조성물에 의한 도포막의 냉각성이나 열차단성을 더욱 향상할 수 있다.

게다가, 기체의 표면의 적어도 일부에 에멀전성 조성물에 의한 도포막을 형성하여 그 냉각성이나 열차단성을 발휘시키는 것에 의해, 전자부품 등의 부품의 온도상승을 감소할 수 있어, 그 부품의 신뢰성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.

Claims

실리콘수지를 포함하는 에멀전에, 금속산화물을 함유시킨 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 카오린을 함유한 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 산화규소를 함유한 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 산화알루미늄을 함유한 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화안티몬, 산화게르마늄, 산화붕소, 산화칼슘, 산화바륨, 산화스트론튬, 산화비스무트, 산화주석 및 탈크 중 적어도 1종을 함유한 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

질화붕소, 질화알루미늄, 질화지르코늄, 질화주석, 질화스트론튬, 질화티타늄 및 질화바륨 중 적어도 1종의 질화물을 함유한 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 실리콘수지를 포함하는 에멀전의 에멀전성 조성물에 차지하는 비율이, 30∼70중량퍼센트인 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 카오린의 에멀전성 조성물에 차지하는 비율이, 7∼20중량퍼센트인 것을 특징으로 하는 에멀전성 조성물.
실리콘수지를 포함하는 에멀전에, 금속산화물을 함유시킨 에멀전성 조성물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 도포막.
제 9 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 카오린을 함유한 것을 특징으로 하는 도포막.
실리콘수지를 포함하는 에멀전에, 금속산화물을 함유시킨 에멀전성 조성물에 의해 형성된 도포막을, 기체의 표면의 적어도 일부에 형성한 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 금속산화물이, 카오린을 함유한 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 도포막이, 방사성 비도전성 도포막인 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 기체가, 전자부품의 본체부인 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 기체가, 전자부품의 리드단자부인 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 기체가, 프린트 배선기판인 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 11 항에 있어서,

상기 기체가, 전자부품을 실장한 프린트 배선기판인 것을 특징으로 하는 냉각구조.
제 17 항에 있어서,

상기 전자부품을 실장한 프린트 배선기판에 레지스트층을 통해, 상기 도포막을 형성한 것을 특징으로 하는 냉각구조.