KR20050011724A

KR20050011724A - 열전도성 홀더

Info

Publication number: KR20050011724A
Application number: KR1020040057076A
Authority: KR
Inventors: 쿄우야 타카하시
Original assignee: 폴리마테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2005-01-29
Also published as: US20050022966A1; KR100615766B1; EP1501135A2; TWI247446B; EP1501135B1; CN1277896C; EP1501135A3; CN1576349A; US7324343B2; TW200507323A

Abstract

본 발명은 발열체(12, 26)를 수용하기 위한 열전도성 조성물로부터 성형되는 열전도성 홀더를 제공한다. 상기 열전도성 조성물은 실리콘 고무; 및 상기 실리콘 고무와 열전도성 충진제 전체적에 대하여 40~70 체적% 범위인 열전도성 충진제를 함유한다. 상기 열전도성 충진제의 35~100 체적%는 평균입경이 5 ㎛ 이하의 산화 마그네슘으로 구성된다. 상기 열전도성 홀더(11)는 ISO 7619 A형 경도계로 측정하여 20~70 범위의 경도값을 갖는 특징이 있다.

Description

열전도성 홀더{THERMALLY CONDUCTIVE HOLDER}

본 발명은 배터리 등 발열체를 보지하기 위한 열전도성 홀더에 관한 것이다.

최근, 전자기기 분야에서는 상기 전자기기의 소형화 및 고성능화 뿐만 아니라 장시간 사용에도 효능 좋은 기기의 개발이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라, 전자기기에 내장된 배터리 분야에서는 그 용량 증대뿐만 아니라 그 소형화를 향한 노력이 경주되고 있다. 그 결과, 배터리의 소비전력이 증대되었고 이는 상기 배터리 발열량의 증대를 가져왔다.

종래에는 배터리 주변에 배터리를 보호하기 위해 종종 완충부재가 내장된 시트를 사용하였다.

예를 들면, 일본국 특개평 제11-273643호에는 열전도성 탄성체를 포함하여이루어진 완충부재가 개시되어 있다. 상기 완충부재는 외부로부터의 진동을 완화시킬 목적으로 배터리와 상기 배터리를 수용하는 수용체 사이에 삽입되어, 상기 배터리로부터 발생하는 열을 수용체가 발산하도록 수용체로 유도함으로써 상기 열로 인해 배터리의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 하였다.

최근, 배터리의 형상에 따라 성형되어 상기 배터리에 장착되도록 성형된 열전도성 완충부재로서 홀더(holder)가 제안되었다.

상기에 언급된 홀더로서 고무 재료가 기저재료로 사용되는데, 이는 상기 홀더가 배터리 등 발열체 위로 장착되기 쉽고 또한 완충 작용이 우수하기 때문이다. 홀더의 열전도성을 향상시키기 위해서는 고무 재료 중 열전도성 충진제를 다량 함유할 필요가 있다.

그러나, 고무 재료 내 열전도성 충진제가 다량 함유되는 경우에는 목적하는 홀더의 고무 탄성이 저하될 수 있으며, 이로서 홀더를 발열체 위로 장착시키는데 곤란한 문제가 있다.

상기한 문제점들을 극복하기 위하여, 본 발명의 목적은 열전도성이 우수하고 발열체 위로 용이하게 장착될 수 있는 열전도성 홀더를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시태양에 따른 열전도성 홀더 및 배터리의 사시도이고;

도 2는 배터리 위에 장착된 열전도성 홀더의 사시도이며;

도 3은 열전도성 홀더 및 배터리의 측면도이며;

도 4는 배터리 위에 장착된 열전도성 홀더의 측면도이며;

도 5는 본 발명의 또다른 일실시태양에 따른 열전도성 홀더의 측면도이며;

도 6은 본 발명의 또다른 일실시태양에 따른 열전도성 홀더의 측면도이며; 및

도 7은 본 발명의 또다른 일실시태양에 따른 열전도성 홀더의 측면도이다.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

11 : 열전도성 홀더 12 : 발열체(배터리)

12a : 배터리 단부 13 : 발열체 수용부

14 : 열전도 계면 15 : 고정판

16 : 전선출공 17 : 유도전선

18 : 환상돌기 19 : 원통형 돌기

20 : 원주벽 21 : 종단부벽

22 : 열전도성 홀더 개구부 23a, 23b, 23c : 도전성 콘넥터

24 : 프린트 보드 25 : 프린트 보드의 전극

26 : 발열체 27 : 발열체의 전극

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발열체를 보지하기 위한 열전도성 조성물로 성형된 열전도성 홀더를 제공한다. 상기 열전도성 조성물은 실리콘 고무; 및 상기 실리콘 고무와 열전도성 충진제 전체적(全體積) 중 40~70체적% 범위의 열전도성 충진제를 포함하여 이루어진다. 상기 열전도성 충진제 35~100 체적%는 평균 입경이 5㎛ 이하인 산화마그네슘으로 구성된다. 상기 열전도성 충진제(11)는 ISO 7619에 따른 A 형 경도계로 측정하여 20~70 범위의 경도값을 갖는다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 일실시태양을 통하여 보다 상세히 설명한다.

도 1과 4는 본 발명의 일실시태양에 따른 열전도성 홀더 11를 나타낸다. 상기 실시태양에서는, 발열체인 배터리 12의 양 단부 12a 위로 장착된 한 쌍의 열전도성 홀더 11 를 도 4에 나타내었다. 외부 진동이나 충격으로부터 배터리를 보호하기 위해 열전도성 홀더 11이 배터리 12를 보호한다. 상기 열전도성 홀더 11은 실리콘 고무와 열전도성 충진제를 포함하는 열전도성 조성물로부터 성형된다. 상기 열전도성 조성물 중 열전도성 충진제는 실리콘 고무 및 열전도성 충진제 전체적에 대하여 40~70 체적% 범위로 함유되어 있다. 열전도성 충진제의 35~100 체적%는 평균 입경이 5㎛ 이하인 산화마그네슘으로 조성된다.

열전도성 조성물을 원하는 형태로 고형화함으로써 열전도성 홀더 11을 얻는다. 열전도성 홀더 11의 경도값(ISO 7619에 따른 A형 경도계로 측정)은 20~70 범위이다. 열전도성 홀더 11은 고무 탄성이 있어 그 탄성변형이 용이하여 발열체로서 배터리 12를 보지할 수 있게 된다. 열전도성 홀더 11은 배터리 12를 구비한 장치(도시되지 않았음) 내에 고정시켜 사용할 수 있다.

상기 실시태양에 따른 열전도성 홀더 11은 도 1과 3에 나타낸 바와 같이 공동사각주상(hollow rectangular column)의 형상을 갖는다. 상기 열전도성 홀더 11은 내부 수용부, 즉 배터리 12의 최소 일부분을 수용할 수 있는 일반적인 원통형 수용부 13을 포함한다. 상기 수용부 13은 원주벽 20과 종단부벽 21과 열전도성 홀더 11의 개구부 22 사이에 위치한다. 상기 수용부 13은 배터리 12의 원통형 단부 12a 의 원통 외부 형상을 따라 성형된다. 상기 열전도성 홀더 11은 배터리 12의 단부 12a를 수용부 13에 끼워 맞춤으로서 배터리 12 위로 장착된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 열전도성 홀더 11이 배터리 12에 장착되기 전까지는 수용부 13의 크기는 배터리 12의 말단부 12a의 단부 윤곽 크기보다 작다. 특히, 수용부 13의 내경 D1이 배터리 12의 단부 12a(수용부 13에 수용되는 부분)의 외경 D2보다 작게 설계된다. 일단 배터리 12의 단부 12a가 수용부 13에 삽입되면, 홀더 11의 고무 탄성이 탄성변형되어 수용부 13이 방사상 바깥쪽으로 팽창되어 원주벽 20을 수용할 수 있게 된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 홀더 11은 상기 수용부 13의 내면과 밀착되어 있는 단부 12a의 외면을 갖는 배터리 12를 확고히 고정시킨다. 외경 D2에 대한 배경 D1의 비율(=D1/D2x100)은 85~95 퍼센트 범위가 바람직하다. D1/D2 비가 상기 범위 내에서 열전도성 홀더 11은 배터리 12의 단부 12a를 쉽게 장착할 수 있고, 상기 수용부 13의 내면과 상기 배터리 12의 단부 12a의 외면 사이을 안전하게 밀착시킬수 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 홀더 11의 외부측 14는 배터리 12 바깥쪽으로부터 생성된 열을 전달할 수 있는 열전도 계면을 형성한다. 예를 들어, 상기 열전도성 홀더 11은 도 2에 이중 쇄선으로 도시된 바와 같이, 한 쌍의 플랫 고정판 15 사이에 수용되고, 전자기기 캐이스 안쪽에 고정된다. 상기 배열에서, 서로 반대쪽에 있는 두 외부측 14는 고정판 15와의 사이에 열전도 계면을 형성하도록 밀착된다. 따라서, 배터리 12로부터 생성된 열은 열전도성 홀더 11을 통과한 후 열전도 계면을 경유하여 고정판 15로 전달되어 외부로 발산된다. 상기 고정판 15는 금속재료를 함유하는 것이 바람직한데, 이는 금속재료의 방열성이 우수하기 때문이다.

도 1~4에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 12의 한쪽 단부에 유도전선 17을 도입한다. 상기 유도전선 17을 외부의 양전극과 음전극에 유도하여 연결한다. 전선출공 16은 상기 수용부 13의 외면과 가장 인접하게 위치한 종단부벽 21을 통하여 도출된다. 배터리 12의 단부 12a가 일단 상기 수용부 13에 밀착되면, 유도전선 17은 전선출공 16을 관통하여 상기 열전도성 11의 외부로 유도된다.

또한, 상기 열전도성 홀더는 완충부재를 포함한다. 보다 상세하게는, 환상돌기 18과 상기 환상돌기 18의 중심에 위치한 원통형 돌기 19를 열전도성 홀더 11의 종단부벽 21의 외면 위의 완충부재로 제공할 수 있다. 상기 환상돌기 18과 상기 원통형 돌기 19는 상기 열전도성 홀더 11이 상하로 움직이는 것을 억제하기 위하여 열전도성 홀더 11을 장착한 장치의 캐이스 내면과 밀착될 수 있다. 상기의 돌기 18과 19는 그 고무탄성으로 인해 캐이스로부터 열전도성 홀더 11에 전달되는 진동을 완화시키는 작용을 한다.

열전도성 조성물에는 열전도성 홀더 11에 고무탄성을 부여하기 위하여 지지체(matrix)로서 실리콘 고무를 함유한 조성물을 배합한다. 실질적으로, 상기 열전도성 조성물에 배합된 상기 실리콘 고무는 경화되지 않은 상태의 실리콘 고무 화합물일 수 있다. 상기 경화되지 않은 실리콘 고무화합물은 다양한 제조자로부터 상업적으로 유용하게 얻을 수 있다. 실리콘 고무 화합물의 예로는 밀러블형(millable-type) 실리콘 고무, 액상 실리콘 고무 등이 있다. 상기 밀러블형 실리콘 고무는 직쇄상의 고중합도(중합도: 약 3000 내지 10000) 오가노폴리실로산(organopolysiloxane)을 주성분으로 함유한다. "밀러블형" 실리콘 고무란 용어는 상기 실리콘 고무 화합물이 롤압연기(roll mill)로부터 제조된다 하여 유래된 용어이다. 일례로, 밀러블형 실리콘 고무인 "SE1120U"는 다우 코닝 토레이 실리콘 주식회사에서 얻을 수 있다. 상기 액상 실리콘 고무는 저중합도(중합도: 약 100~2000) 오가노폴리실로산을 주성분으로 함유한다. 일반적으로, 상기 실리콘 고무 화합물들은 강화 충진제(일반적으로, 실리카 분말)와 실리콘 오일 등 몇몇 점착제를 추가로 더 함유한다. 본 발명에 따른 밀러블형 실리콘 고무 내 강화 충진제의 양은 상기 화합물 중 5~50 중량%가 바람직하다. 상기 실리콘 고무 화합물은 여러가지 경화제를 사용하는 가교 반응, 축합 반응 또는 부가 반응 등과 같은 화학 반응에 의해 경화된 후 고체상의 실리콘 고무가 된다. 예를 들어, 경화제는 가교제 및 경화용 촉매 등을 포함한다. 상기 경화제는 실리콘 고무 화합물 내에 포함될 수도 있고, 또는 독립적으로 첨가될 수도 있다. 예를 들어, 밀러블 실리콘 고무에 대해서는 벤조일 과산화물과 같은 과산화물을 가교제로 사용할 수 있다.

상기 열전도성 조성물에는 열전도성 충진제가 포함되어야 열전도성 홀더 11이 보다 더 우수한 열전도율를 제공할 수 있게 된다. 열전도성 조성물 중 열전도성 충진제가 상기 언급된 실리콘 고무와 열전도성 충진제 전체적에 대해 40~70 체적%가 포함된다. 열전도성 충진제의 구체적인 예로는 산화 마그네슘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 탄화 실리콘 및 수산화 알루미늄 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 열전도성 충진제는 전극 또는 발열체 말단에 바람직하지 않은 효과를 피하기 위하여 전기적으로 절연성일 수 있다.

상기 열전도성 조성물은 열전도성 충진제로, 최소 5㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 산화마그네슘을 포함한다. 산화마그네슘은 상기 언급된 열전도성 충진제 중에서 우수한 열전도성 및 낮은 경화도를 갖는 특징이 있다(산화 마그네슘은 6Moh의 경화도를 갖는다). 따라서, 산화마그네슘은 상기 열전도성 홀더 11을 구성하는 실리콘 고무의 고무 탄성도를 억제하지 않을 것이다. 특히, 열전도성 충진제로서 평균 입경이 5㎛ 이하인 산화 마그네슘을 사용하게 되면, 상기 열전도성 홀더 11에열전도율 및 고무 탄성을 고르게 제공할 수 있다. 산화 마그네슘의 평균 입경은 4㎛이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3㎛이하이다. 산화 마그네슘의 평균 입경은 작을수록 좋다. 그러나, 상기 열전도성 홀더 11의 취급 용이성 및 제조 용이성을 고려할 때, 평균 입경은 0.5㎛ 이상인 것이 실용적이다. 반면, 산화 마그네슘의 평균 입경이 5㎛ 를 초과하게 되면, 상기 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도를 확보하는데 어려움이 있다. 상기 평균 입경은 레이저 회절법에 의해 측정된 값이다.

평균 입경 5㎛ 이하인 산화 마그네슘의 바람직한 함유량은 열전도성 충진제의 전체적에 대해 35~100 체적%인데, 보다 바람직하게는 40~100 체적%이고, 보다 더 바람직하게는 45~100 체적%이며, 더욱 바람직하게는 60~100 체적%이다. 이때, 상기 함유량이 35 체적% 미만인 경우, 최종물인 열전도성 홀더의 고무 탄성도를 확보하기가 어렵다. 열전도성 충진제 내에 평균 입경 5㎛ 이하의 산화 마그네슘 함유량을 상기 바람직한 범위로 취하게 되는 경우 상기 열전도성 홀더 11의 얻고자 하는 고무 탄성도를 확보할 수 있고, 상기 열전도성 홀더에 우수한 열전도율을 제공할 수 있게 된다.

열전도성 조성물 중 열전도성 충진제의 함유량은 실리콘 고무와 열전도성 충진제 전체적에 대해 40~70 체적%이고, 바람직하게는 45~65 체적%이며, 보다 바람직하게는 50~60 체적%이다. 상기 열전도성 충진제의 함유량이 40 체적% 미만이면 상기 열전도성 홀더 11에 충분한 열전도율을 제공하기 어렵다. 반면, 상기 함유량이70 체적% 를 초과하게 되면 최종물인 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도를 확보하기가 어렵다.

산화 마그네슘 외에도 기타 열전도성 충진제가 열전도성 조성물에 추가될 수 있다. 이러한 경우, 추가적인 열전도성 충진제로 수산화 알루미늄을 첨가하는 것이 바람직한데, 이는 수산화 알루미늄의 경화도가 낮아 최종물인 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도를 확보하기가 용이해지기 때문이다. 더욱이, 열전도성 충진제로 평균 입경 5㎛ 이하인 산화마그네슘 이외의 것을 사용하게 되는 경우, 열전도성 충진제의 평균 입경 20㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 열전도성 충진제의 평균 입경이 20㎛ 이하인 경우, 실리콘 고무 내로의 충진제의 분산도가 향상될 수 있다. 비록 사기 열전도성 충진제가 마찰 등으로 열전도성 홀더 11로부터 제거될지라도, 상기 열전도성 충진제는 그 입경이 작기 때문에 열전도성 홀더 11 주위의 전자부품에 오작동을 일으킬 가능성은 없다.

상기 열전도성 조성물에는 필요한 경우 가소제(plasticizers), 점착제(tackifiers), 보강제(reinforcing agents), 착색제(colorants), 난열제(flame retardants) 및 내열향상제(heat-resistance improvers) 등과 같은 첨가제를 배합할 수도 있다.

상기 열전도성 홀더 11은 상기 열전도성 조성물을 경화시켜 얻을 수 있다. 상기 열전도성 홀더 11의 경도는 20~70인데, 바람직하게는 25~65이고, 보다 바람직하게는 30~60이다. 상기 경도는 국제표준화기구가 마련한 국제표준규격 ISO 7619에 따른 A형 경도계로 측정된 값이다. 이때, 상기 경도가 20 미만인 경우, 상기 열전도성 홀더 11의 원주벽 20은 상기 배터리 12를 충분히 보지하지 못하게 된다. 게다가, 상기 배터리 12의 말단부 12a를 수용부 13에 밀착시키는 경우에 상기 열전도성 홀더 11이 부서질 수가 있다. 반면, 상기 열전도성 홀더 11의 경도가 70을 초과하게 되면, 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도가 충분하지 못하여 상기 열전도성 홀더 11을 상기 배터리 12 위로 장착시키는데 어려움이 있다. 더욱이, 상기 열전도성 홀더 11의 완충 효과가 저하되어 상기 열전도성 홀더 11은 외부 진동, 충격 등으로부터 상기 배터리 12을 보호할 수가 없게 된다.

상기 열전도성 홀더 11의 열전도율은 0.4W/(m·K) 이상인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는 0.6W/(m·K)이상이고, 더욱 바람직하게는 0.8W/(m·K) 이상이다. 이때, 상기 열전도율이 0.4W/(m·K) 미만인 경우, 열전도성 홀더 11은 열을 효과적으로 전달할 수 없다. 그 결과, 배터리 12 내로 열이 축적됨으로써 배터리 12의 성능은 저하될 것이다. 상기 열전도성 홀더 11의 열전도율은 높아지면 높아질수록 바람직하다. 그러나, 실리콘 고무와 열전도성 충진제의 특성을 고려한다면, 상기 열전도율은 30W/(m·K) 이하인 것이 바람직하다.

이하, 상기 열전도성 홀더 11의 제조 공정에 대해 설명한다.

상기 열전도성 홀더 11의 제조 공정은 열전도성 조성물을 준비하기 위한 혼용공정; 및 상기 열전도성 조성물을 성형하는 성형공정을 포함한다.

상기 혼용공정에서, 실리콘 고무, 열전도성 충진제, 경화제 및 추가적인 첨가제가 혼용기기에 주입된 후, 상기 원료가 혼합된 다음 열전도성 조성물을 준비하기 위해 혼용된다. 상기 혼용기기로, 혼용기 또는 롤압연기가 사용될 수 있다. 필요한 경우, 최종 열전도성 조성물 내의 기포를 제거하기 위한 탈기포공정을 추가할 수 있다. 상기 열전도성 조성물 내에 혼용된 열전도성 충진제의 배합량은 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 300~700 중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 350~650 중량부이며, 보다 더 바람직하게는 350~600 중량부이며, 더욱 바람직하게는 400~600 중량부이다. 이때, 열전도성 충진제의 배합량이 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 300 중량부 미만인 경우 상기 열전도성 홀더 11 내의 열전도율이 우수하지 못하고, 반면 열전도성 충진제의 배합량이 700 중량부를 초과하게 되는 경우 열전도성 조성물의 성형성이 악화될 수 있다. 열전도성 충진제 전체 중량에 대하여 평균 입경 5㎛ 이하인 산화마그네슘의 함유량은 55~100 중량%가 바람직한데, 보다 바람직하게는 60~100 중량%이고, 보다 더 바람직하게는 70~100 중량%이다. 이때, 상기 함유량이 55 중량% 미만인 경우 상기 열전도성 충진제의 성형성이 악화될 수 있어 바람직하지 않다.

상기 성형공정에서, 상기 열전도성 조성물은 금형내로 주입되고, 원하는 형태로 성형된후, 금형내의 실리콘 고무를 경화시킴으로써 고형화된다. 상기 성형공정을 통해 상기 열전도성 홀더 11이 일체로 성형된다. 상기 성형공정에서 열전도성 조성물을 경화시킬때, 실리콘 고무원료와 경화제에 따른 적절한 온도로 상기 금형을 가열하는 것이 바람직하다.

상기 배터리 12로 상기 열전도성 홀더 11을 장착하기 위해서는, 상기 배터리 12의 단부 12a를 상기 수용부 13 내로 맞춘다. 상기에서 기술한 바와 같이, 열전도성 홀더 11은 열전도성 조성물로부터 성형된 후 경도 20~70(ISO 7619 에 따른 A형 경도계로 측정함)과 고무 탄성율을 갖는다. 따라서, 상기 수용부 13이 원주벽 20이 그 고무탄성의 변형으로 인하여 쉽게 방사상 바깥쪽으로 쉽게 팽창되어, 그 결과 배터리 12의 단부 12a가 수용부 13에 쉽게 맞추어 진다. 더욱이, 상기 열전도성 홀더 11의 고무탄성을 이용하면, 상기 수용부 13의 경계를 한정하는 원주벽 20의 내면과 상기 배터리 12의 외면간의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 상기 배터리 12 위로 장착된 상기 열전도성 홀더 11을 상기 배터리 12가 구비된 장치 내로 주입된다. 예를 들어, 외부 측 14 와 고정판 15가 서로 접촉되도록 상기 배터리 12 위에 장착된 상기 열전도성 홀더 11은 전자기기 케이스 내 고정된 두 개의 고정판 15 사이에 수용될 수 있다. 따라서, 상기 배터리 12는 케이스의 내부에 안전하게 확보된다. 이 경우, 상기 열전도성 홀더 11은 상기 홀더 11의 탄성 변형을 이용한 두 개의 고정판 15 사이에 쉽게 수용될 수 있다.

일단 상기 열전도성 홀더 11에 수용된 배터리 12를 구비한 전자기기가 사용되면, 상기 배터리 12가 발생시킨 열은 상기 열전도성 홀더 11로 전달된다. 상기 열전도성 홀더 11은 상기에서 기술된 열전도성 조성물로부터 형성되기 때문에 높은 열전도율을 갖는다. 게다가, 상기 수용부 13의 원주벽 20의 내면과 상기 배터리12의 외면 사이의 밀착성은 확보된다. 결국, 상기 배터리 12로부터 생성된 열은 상기 열전도성 홀더 11에 효과적으로 전달된다. 더욱이, 상기 고정판 15와 함께 상기 열전도성 홀더 11의 외부측 14는 비교적 넓은 열전도 계면을 형성한다. 이는 상기 배터리 12로부터 발생된 열을 상기 열전도성 홀더 11을 통하여 상기 고정판15로 효율적으로 전달할 수 있게 해준다.

이하, 본 발명의 상기 실시태양에 따라 발휘되는 이점에 대해 설명한다.

상기 실시태양에 따른 상기 열전도성 홀더 11은 상기 열전도성 조성물로부터 성형된다. 상기 열전도성 조성물은 실리콘 고무와 열전도성 충진제의 전체적에 대해 40~70 체적%의 실리콘 고무와 열전도성 충진제를 함유한다. 상기 열전도성 충진제의 35~100 체적%는 평균 입경이 5㎛ 이하인 산화마그네슘이다. 상기 열전도성 조성물을 경화시킴으로써 얻어지는 상기 열전도성 홀더 11의 경도값은 20~70의 범위이다. 상기와 같은 구성에 의해, 최종물인 상기 열전도성 홀더 11의 열전도율이 향상되며, 고무 탄성이 확보된다. 그 결과, 상기 열전도성 홀더 11은 상기 배터리 12와 같은 발열체로부터 생성된 열을 효과적으로 전달할 수 있게 된다. 상기 열전도성 홀더 11은 그 고무탄성 때문에 상기 배터리 12 위로 확실하게 수용될 수 있게 된다. 열전도성 홀더 11은 그 고무 탄성으로 인해 배터리 12를 확고히 수용할 수 있게 된다. 더욱이, 상기 열전도성 홀더 11은 외부로부터의 진동, 충격 등을 효과적으로 완화시킴으로써 상기 배터리 12를 효과적으로 보호할 수 있게 된다.

상기 실시태양으로부터, 수용부 13의 내경 D1의 크기는 상기 열전도성 홀더 11이 상기 배터리 12 위로 장착되지 아니한 상태에서는 상기 배터리 12의 단부 12a의 외경 D2의 크기보다 작다. 상기 배터리 12의 외주 형상보다 작은 상기 수용부 13의 내부 형상을 형성함으로써 상기 수용부 13의 내면과 상기 배터리 12의 외면 간의 밀착성은 더욱더 향상된다. 따라서, 상기 배터리 12로부터 생성된 열은 상기 열전도성 홀더 11로 효과적으로 전달된다. 이것은 우수한 열전도율을 효율적으로 사용하기 위해 상기 열전도성 홀더 11의 기능을 십분 발휘할수 있게 한다.

상기 실시태양에서, 상기 열전도성 홀더 11은 그 외부측 14와 고정판 15가 열전도 계면을 형성하도록 면대면 접촉이 되게 구성된다. 상기와 같은 구성은 열전도면적을 유리하게 확보할 수 있어, 상기 열전도성 홀더 11로부터 상기 고정판 15로 상기 열을 효과적으로 전달할 수 있다. 따라서, 상기 열전도성 홀더 11은 열전도율을 보다 더 효과적으로 전달 수 있게 된다.

상기와 같은 실시태양에 따른 열전도성 홀더 11은 그 열전도율이 0.4 W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다. 이때, 상기 열전도성 홀더 11이 보다 우수한 열전도율을 발휘할 수 있게 된다.

상기 실시태양에 따른 열전도성 조성물은 열전도성 충진제로서 그 평균 입경 5㎛ 이하인 산화마그네슘을 함유함으로써, 성형에 적당한 점탄성을 확보할 수 있게 된다. 그러므로, 상기 열전도성 조성물은 성형성이 양호하다. 그 결과, 복잡한 형상을 갖는 열전도성 홀더 11을 상기 열전도성 조성물로부터 용이하게 제조할 수있다.

본 발명의 구성을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명이 기타 다른 많은 특정한 형상으로 구체화 될 수 있다는 것은 당업계의 기술자들에게는 자명하다. 특히, 본 발명은 하기 형태에 따라 구체화 될 수 있다.

상기 수용부 13은 발열체의 형상에 따라 사각주상 등과 같은 기타 형상으로 변경될 수 있다. 상기 열전도성 홀더 11에서, 상기 발열체를 수용하는 부분은 수용부에 제한되지 않고, 그 사이에서 발열체를 수용하기 위해 구성된 차단기(cutout)일 수도 있다.

상기 열전도성 홀더 11은 열전도성 홀더 한 개로 배터리 12를 수용할 수도 있고, 세 개 이상의 열전도성 홀더 11이 같은 수의 배터리 12를 수용할 수 있도록 구성될 수도 있다. 유도전선 17을 열전도성 홀더 11을 경유하여 외부로 유도할 필요가 없다면, 전선출공 16을 상기 열전도성 홀더 11에 도입할 필요는 없다.

환상돌기 18과 원통형돌기 19 대신에, 상기 열전도성 홀더 11의 종단부벽 21의 외면은 평면상일 수 있다.

상기 열전도성 홀더의 외측부 14를 고정판 15를 사용하는 대신 상기 케이스의 내면과 접촉시킴으로서 그 사이에 열전도 계면이 형성되는 동안, 상기 열전도성 홀더 11은 상기 케이스의 내면에 안전하게 확보된다.

상기 열전도성 홀더 11은 배터리뿐만 아니라 전자기기로 모터, 액정 표시 장치용 램프 등과 같은 다른 발열체에도 적용 가능하다. 상기와 같은 장비에 열전도성 홀더 11을 사용하게 되면 모터와 같은 발열체로부터의 열을 효과적으로 발산할 수 있게 할 수 있으며, 상기 발열체의 수명을 증대시킬 수 있다.

발열체가 홀더 11과 발열체를 구비한 프린트 보드 등 기타 다른 부재와 열전도성 홀더 11을 통해 전기 접속을 필요로 하는 장비에 있어서, 상기 열전도성 홀더 11은 적어도 하나의 도전성 콘넥터가 제공될 수 있다. 이 경우 발열체용 유도전선 17을 사용하지 않아도 된다.

특히, 적어도 하나의 도전성 콘넥터가 상기 열전도성 홀더 11의 상기 원주벽 20 또는 상기 종단부벽 21을 통해 노출될 수도 있다. 상기 열전도성 홀더 11이 상기 장치내에 구비된 결과 도전성 콘넥터, 예를 들면 프린트 보드의 전극과 접속될 수 있다. 그 결과, 상기 열전도성 홀더에 의해 수용된 발열체의 전극은 도전성 콘넥터를 통해 상기 프린트 보드의 전극과 전기적으로 접속된다.

상기 도전성 콘넥터의 예로는 수지로 만든 케이스 내에 정렬된 금속핀 또는 스프링단, 그리고 도전성 고무 콘넥터를 포함한다.

도 5 내지 7은 상기와 같은 도전성 콘넥터를 갖는 열전도성 홀더 11의 몇몇 구체적인 실시 태양을 보여준다. 도 5에 도시된 열전도성 홀더 11은 일반적인 원통형의 도전성 콘넥터 23a를 제공한다. 상기 홀더 11이 상기 발열체 26에 장착될 때 도전성 콘넥터 23a는 상기 홀더 11과 함께 일체로 형성되고, 상기 발열체 26의 전극 27과 직면하는 위치에서 원주벽 20을 통하여 확장된다. 도전성 콘넥터 23a는 도전성 물질로 만들어 진다. 하나의 말단부에 위치하는 도전성 콘넥터 23a는 원주벽 20으로부터 바깥쪽으로 돌출 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에 콘넥터 23a와 프린트 보드 24의 전극 25 간의 밀착성은 그만큼 더 우수하다. 열전도성 홀더 11은 발열체 26의 전극 27에 밀착되어 있는 콘넥터 23a를 갖는 발열체 26위로 장착된다. 그 다음, 상기 열전도성 홀더 11이 기기(도시되지 않았음)내에 자리잡게 되어 전극 25, 27이 상기 콘넥터 23a를 압착하게 된다. 그러므로, 상기 기기의 프린트 보드 24의 전극 25와 상기 열전도성 홀더 11에 수용된 발열체 26의 전극 27 간의 전기적 접속은 도전성 콘넥터 23a에 의해 완성된다.

도 6에 도시된 또다른 실시태양에 따르면, 한 쌍의 열전도성 고무 콘넥터 23b가 열전도성 홀더 11과 일체로 성형되어 있고 종단부벽 21을 통해 확장되어 있는 열전도성 홀더 11을 제공한다. 상기 고무 콘넥터 23b는 원주벽 20의 양쪽으로부터 돌출된 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에 상기 고무 콘넥터 23b와 프린트 보드 24의 전극 25와 발열체 26의 전극 27 간의 밀착성이 보다 더 향상된다. 상기 열전도성 홀더 11은 또한 기기 내에 자리잡게 되기 때문에 고무 콘넥터 23b는 발열체 26의 단부와 이와 대응하는 프린트 보드 24의 한 쌍의 전극 25 위로 제공되는 한 쌍의 전극 27에 의해 압착된다. 그 결과, 고무 콘넥터 23b을 통해 전극 25와 27 간의 전기적 접속이 완성된다. 도전성 고무 콘넥터 23b는 도전성을 갖는 탄성 부재이다. 도전성 고무 콘넥터 23b는 금속 분말, 금속 전선 또는 탄소 분말 등과 같은 도전성 매질을 포함한 탄성 물질로 만들어 진다. 상기 탄성물질은 실리콘 고무인 것이 바람직하다.

도 7에 도시된 또다른 실시태양에 따르면, 종단부벽 21을 통해 돌출되어 있는 도전성 콘넥터 23c를 갖는 열전도성 홀더 11을 제공한다. 상기 도전성 콘넥터 23c는 수지 케이스에 배치된 금속 스프링 단자를 포함한다. 상기 도전성 콘넥터 23c는 상기 원주벽 20 양 끝쪽으로부터 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우에 상기 콘넥터 23c와 프린트 보드 24의 전극 25와 발열체 26의 전극 27 간의 밀착성이 향상된다. 상기 열전도성 홀더 11도 기기 내에 위치하게 되면 콘넥터 23c는 프린트 보드 24의 전극 25와 발열체 26의 전극 27에 의해 압착된다. 그 결과, 상기 도전성 콘넥터 23c를 통하여 상기 전극 25와 27 간의 전기적 접속이 완성된다.

상기 각각의 실시태양에 따른 도전성 콘넥터는 열전도성 홀더 11에 집적될 수 있다. 상기 집적화는 도전성 콘넥터를 일체로 해서 달성될 수 있는데, 원주벽 20 또는 열전도성 홀더 11의 종단부벽 21 내에 또는 압형을 사용하여 열전도성 홀더와 함께 상기 콘넥터를 일체로 성형함으로써 개별적으로 성형된다.

[실시태양]

하기 몇몇 제조예와 비교예를 통하여 상기 실시태양을 보다 상세히 설명한다.

< 제조예 1~5, 비교예 1~5>

실리콘 고무로는 밀러블 실리콘 고무(다우코닝 토레이 실리콘사에서 제조된 "SE1120U"; 비중 1.00)를, 열전도성 충진제로는 산화 마그네슘(실비중 3.58), 그리고 선택적으로 수산화 알루미늄(실비중 2.20, 평균 입자 지름 1.1㎛)를 선택적으로 사용하여 표 1과 표 2에 나타낸 융합비로 혼합시켰다. 상기 혼합물에 가교제로 과산화 가교제를 첨가하였다. 그 다음, 열전도성 조성물을 수득하기 위하여 상기 혼합물을 섞어 상기 조성물이 균일하게 분산되도록 롤압연기도 혼용하였다.

제조예 1~5와 비교예 1~5의 열전도성 조성물에 대하여, (A) 실리콘 고무와 열전전도성 충진제 전체적에 대한 열전도성 충진제의 비[체적%](이하, 비율(A)라 함)과 (B) 열전도성 충진제 전체적에 대한 평균 입경이 5㎛ 이하인 산화 마그네슘의 비[체적%](이하, 비율(B)라 함)를 표 1과 표 2에 나타냈다.

최종산물인 열전도성 조성물을 성형체에 각각 투입하였고, 175℃에서 10분간 성형함으로써 원하는 형상대로 성형하여 열전도성 홀더 11을 얻었다. 상기의 최종산물인 열전도성 홀더 11는 배터리 12의 외경 D2에 대한 수용부 13의 내경 D2의 비가 90% 였다. 각각의 최종산물인 열전도성 홀더 11의 성형성을 금형 이형성(mold releasibility), 표면상태 및 치수안정성의 세 가지 요인으로 평가하였다. 상기 평가 결과를 하기 3단계로 분류하였다. 상기 결과를 표 1과 표 2에 나타냈다.

- 이형성, 표면상태, 치수안정성 모두 양호 (○)

- 이형성, 표면상태, 치수안정성중 일부가 불량 (△)

- 이형성, 표면상태, 치수안정성 모두 불량 (×)

상기 열전도성 홀더 11 각각의 경도는 ISO 7619에 따른 A형 경도계로 측정하였다. 열전도성 홀더 11의 열전도율을 측정하기 위해, 금형온도 170℃에서 10분간 상기 제조예와 비교예로 얻어진 열전도성 조성물 각각을 성형하여 2㎜ 두께의 시트 시험지를 준비하였다. 각각 시험지에 대한 열전도율은 고속 열전도계(경도전자공업주식회사제작 모델번호 QTM-500)로 측정하였다. 상기 경도와 열전도율 측정값을 표 1과 표 2에 나타냈다.

배터리 12을 장착한 때의 열전도성 홀더 11 각각의 작업성을 하기 분류에 따라 평가하였다.

- 열전도성 홀더 11의 우수한 고무 탄성도, 홀더 11 내 균열과 같은 오작동의 불발생, 및 배터리 위로의 상기 홀더 11의 장착작업성 우수 (○)

- 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도 부족, 배터리 위로 열전도성 홀더 11의 장착작업성 다소 불량 (△)

- 열전도성 홀더 11 내 균열 등 발생 및 배터리 12 위로 열전도성 홀더 11의장착작업성 매우 불량 (×)

상기 평가 결과 역시 하기 표 1 과 표 2에 나타냈다.

	제조예
	1	2	3	4	5
배합(중량부)	밀러블 실리콘 고무 원료	100	100	100	100	100
	산화 마그네슘(평균 입경:3㎛)	300	400	600	400	200
	수산화 알루미늄	100	-	-	150	150
	가교제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
비율 (A) [체적%]	56	56	63	64	55
비율 (B) [체적%]	65	100	100	62	45
성형성 평가	○	○	○	○	○
경도 (A형 경도계, ISO 7619)	46	36	47	58	52
열전도율 [W/(m·K)	0.8	0.9	1.7	1.5	1.4
장착작업성 평가	○	○	○	○	○

	비교예
	1	2	3	4	5
배합[중량부]	밀러블 실리콘 원료	100	100	100	100	100
	산화 마그네슘	평균입경 3 ㎛	-	-	200	600	150
		평균입경 6 ㎛	300	-	-	-	-
		평균입경 13 ㎛	-	300	-	-	-
	수산화 알루미늄	100	100	-	150	250
	가교제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
비율 (A) [체적%]	56	56	36	70	61
비율 (B) [체적%]	-	-	100	71	27
성형성 평가	△	×	○	△	△
경도 (A형 경도계, ISO 7619)	45	42	28	71	31
열전도율 [W/(m·K)]	0.7	0.8	0.2	2.1	0.5
장착작업성 평가	△	×	△	×	△

상기 표 1에 명확히 나타낸 바와 같이, 제조예 1~5에 따른 열전도성 조성물의 성형성은 양호했다. 각 제조예에 따른 열전도율은 0.4 W/(m·K) 이상을 얻었다. 더욱이, 각 제조예에 따른 열전도성 홀더 11의 배터리 12가 장착되었을 때의 장착작업성은 어떠한 균열도 발생하지 않아 양호했다. 왜냐하면, 각 제조예에 따른 열전도성 홀더 11은 비율 (A)가 40~70 체적% 및 비율 (B)가 35~100 체적%로 이루어진 열전도성 조성물로 성형된 결과 열전도성 홀더 11의 고무 탄성도가 확보되었고 인장 강도와 전단 강도가 충분하게 얻어졌기 때문이다. 각각의 실시태양에 따른 열전도성 홀더 11의 경도는 20~70 범위이다. 상기 신장의 상호 관계, 전단 응력과 열전도성 홀더 11의 경도때문에 양호한 장착작업성을 보인 것으로 추측된다.

반대로, 표 2에 나타낸 결과로부터 명확하듯이, 비교예 1과 2에 보인 열전도성 홀더 11의 장착작업성은 다소 불량하거나 매우 불량했다. 상기 열전도성 홀더 11은 열전도성 충진제로서의 평균 입경이 5 ㎛ 보다 큰 산화 마그네슘을 포함했다. 이것으로 열전도성 홀더 11의 충분한 고무 탄성도를 확보하는 것과 충분한 신장강도와 전단응력을 달성하기가 불가능했던 것으로 추측된다. 제조예 3에 따른 열전도성 홀더 11의 낮은 열전도율은 40 체적%보다 낮은 비율(A) 탓이다. 제조예 4에 따른 열전도성 홀더 11의 다소 불량한 장착작업성은 70 보다 큰 경도 탓이다. 제조예 5에 따른 열전도성 홀더 11의 다소 불량한 성형성과 장착작업성은 35 체적% 보다 낮은 비율(B) 탓이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 열전도성 홀더는 그 열전도성이 우수하여 발열체로부터의 열을 효과적으로 발산할 수 있어 상기 발열체의 수명을 증대시킬 수 있고, 또한 고무탄성을 갖기 때문에 상기 발열체 위로 용이하게 장착될 수 있어 상기 발열체를 효과적으로 보지할 수 있게 한다.

Claims

발열체(12, 26)를 수용하기 위하여 열전도성 조성물로부터 성형되는 열전도성 홀더(11)에 있어서, 상기 열전도성 조성물이:

실리콘 고무; 및

상기 실리콘 고무와 열전도성 충진제 전체적에 대하여 40~70 체적% 범위이고, 상기 열전도성 충진제의 35~100 체적%의 평균입경이 5 ㎛ 이하인 산화마그네슘으로 구성된 열전도성 충진제이며;

상기 열전도성 홀더(11)가 ISO 7619 A형 경도계로 측정하여 20~70 범위의 경도값을 갖는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항에 있어서, 상기 열전도성 홀더(11)가 고무탄성을 가짐으로써 상기 열전도성 홀더의 탄성변형을 허용하는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 2 항에 있어서, 상기 발열체 (12, 26)의 최소한 일부분 (12a)을 수용하는 수용부 (13)에 있어서, 상기 수용부 (13)가 상기 열전도성 홀더 (11)의 초단부에서 개방되어 있고 발열체 (12, 26)의 상기 부분 (12a)보다 최소한 한치수 작으며, 상기 열전도성 홀더 (11)가 탄성변형이 됨으로써 상기 홀더 (11)가 상기 수용부 (13) 내로 상기 발열체 (12, 26)를 수용하는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 3 항에 있어서, 상기 발열체 (12, 26)의 최소한 일부분과 상기 수용부 (13)가 일반적으로 원통형상이고, 상기 수용부 (13)가 상기 발열체 (12, 26)의 최소한 일부분의 외경 (D2)에 대한 상기 수용부 (13)의 내경 (D1)의 비가 85~95% 범위의 크기를 갖는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 완충부재 (18,19)가 상기 열전도성 홀더 (11)의 외면 위에 추가로 더 제공되는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 5 항에 있어서, 상기 완충부재 (18,19)가 환상돌기 (18)와 상기 환상돌기(18)의 중심에 위치한 원통형 돌기 (19)를 포함한 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열전도성 홀더 (11)가 사용되기 위하여 상기 발열체 (12,26)를 구비한 장치에 고정되고, 상기 열전도성 홀더 (11)가 열전도 계면을 형성하도록 상기 장치의 일부분과 밀착된 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열전도성 홀더 (11)의 열전도율이 0.4 W/(m·K) 이상인 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발열체 (12,26)가 배터리 (12), 모터 및 액정 표시 장치용 램프로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 실리콘 고무가 밀러블형 실리콘 고무 및 액상 실리콘 고무로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발열체가 유도전선(17)을 구비하고, 상기 열전도성 홀더가 유도전선(17)이 관통하는 전선출공을 추가로 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발열체 (26)가 최소한 하나의 전극부(27)를 구비하고, 상기 열전도성 홀더가 상기 전극부 (27)에 전기적으로 접속될 최소한 하나의 도전성 콘넥터 (23a, 23b, 23c)를 추가로 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 열전도성 홀더.