KR20060022039A

KR20060022039A - 정밀 고정용 접착제

Info

Publication number: KR20060022039A
Application number: KR1020040070802A
Authority: KR
Inventors: 유신성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-03-09

Abstract

본 발명은 높은 열전도도를 가지면서 고정 후 광학 소자의 뒤틀림이 적은 정밀 고정용 접착제를 제공하기 위한 것으로서, 실리콘 접착제 또는 에폭시보다 높은 열전도도를 갖는 입자를 포함하여 서로 접촉 및 고정하고자 하는 장치 사이에 형성되는 접착부를 포함하여 구성되는데 있다.

발열 광학 소자, 상온 경화 에폭시, 실리콘 접착제

Description

정밀 고정용 접착제{Adhesive for precise fixing}

도 1 은 본 발명에 따른 발열 광학 소자에 사용되는 정밀 고정용 접착제를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 발열 광학 소자 20 : 히트싱크

30 : 접착제 40 : 다이아몬드 입자

본 발명은 높은 열량을 방출하는 광학 소자를 정밀하게 고정하기 위해 높은 열전도도를 가지면서 고정 후 광학 소자의 뒤틀림이 적은 접착제에 관한 것이다.

현재 발열 전자 부품의 온도 상승 문제를 해결하기 위해서 열전도성이 높은 입자를 첨가한 열전도성 접착제들이 개발되었다. 하지만 현재 열전도성 실리콘 접착제나 열전도성 에폭시(epoxy) 접착제 모두 최대 2W/mK의 열전도도를 가지고 있어서, 열전도성의 문제를 해결하고 있지는 못하고 있다.

이를 해결하기 위해, 열전도도가 최대 2 W/mK를 넘지 못하는 상기 열전도성 접착제에 열전도 향상을 위해서 열전도성 필러(filler)를 첨가하여 높은 점도를 가 지도록 하고 있다. 이를 통해 상온 경화 타입의 경우에 접착 부위에 열 응력이 발생하지 않는 장점을 나타내고 있다.

그러나, 이와 같이 높은 점도는 접착제 두께를 두껍게 만들면서 접착제의 높이 편차가 큰 값을 가지게 해서 비틀림을 크게 만드는 단점이 있다.

특히, 높은 열량을 방출하는 광학 소자는 열 방열을 위해 히트 싱크와 접촉되어 고정되게 되는데, 이때, 광학 소자를 정밀하게 고정하기 위해서는 이와 같은 열전도성 접착제는 광학 소자의 뒤틀림을 유발시켜 불량을 유발시키게 된다.

따라서, 현재 광학 소자의 정밀 고정에 사용되는 방법으로는 다른 금속에 비해서 낮은 용융점을 가지는 납땜을 이용하고 있다. 즉, 납땜을 녹인 상태에서 상기 광학 소자와 히트싱크를 정렬시킨 후 고정한 상태에서 냉각시키고 있다.

이와 같이 상기 납땜은 50W/mK의 높은 열전도도를 가지고 녹았을 때 매우 낮은 점도를 가지므로 접착제의 두께가 얇아지고 비틀림도 작은 장점을 가지고 있어서, 현재 갖게 된다.

그러나 이 납땜을 녹이기 위해서는 200도 이상의 온도가 필요로 하기 때문에 광학 소자와 히트 싱크(heat sink)의 열팽창 계수의 차이가 클 경우 수축률 차이에 의해 납땜에 변형이 발생하여 뒤틀림을 유발하게 되며 열 응력이 발생할 가능성이 높아지는 문제를 가지게 된다.

따라서, 이와 같은 높은 발열량을 가지는 광학 부품에 적용하기 위해서 최근에 높은 열전도도, 낮은 고정 전후 비틀림 및 낮은 열응력을 갖는 정밀 고정용 접착제가 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 높은 열전도도를 가지면서 고정 후 광학 소자의 뒤틀림이 적은 정밀 고정용 접착제를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정밀 고정용 접착제의 특징은 실리콘 접착제 또는 에폭시보다 높은 열전도도를 갖는 입자를 포함하여 서로 접촉 및 고정하고자 하는 장치 사이에 형성되는 접착부를 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 접착부는 상온 경화 타입 에폭시(epoxy)나 실리콘 접착제를 사용하며, 점도는 40,000 cps 이하로 50㎛ 이하의 두께로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 입자는 다이아몬드 입자로 구성되어 지름이 10 ㎛ 이하로 상기 접착제 내에 1~5%의 질량비를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 정밀 고정용 접착제의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 발열 광학 소자에 사용되는 정밀 고정용 접착제를 나타낸 도면이다.

도 1과 같이, 정밀 고정용 접착제는 실리콘 접착제 또는 에폭시보다 높은 열 전도도를 갖는 입자(40)를 포함하여 서로 접촉 및 고정하고자 하는 발열 광학 소자(10)와 히트 싱크(20) 사이에 형성되는 접착부(30)로 구성된다.

이때, 상기 접착부(30)는 상온 경화 타입 에폭시(epoxy)나 실리콘 접착제를 사용하며, 점도는 40,000 cps 이하이고, 두께는 50㎛ 이하로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 입자(40)는 2 KW/km의 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드 입자로 구성되어, 10㎛ 이하의 지름으로 상기 접착부 내에 1~5%의 질량비를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 정밀 고정용 접착제의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 서로 접촉 및 고정하고자 하는 기기를 준비한다.

이때, 상기 기기는 높은 열량을 방출하는 광학 소자(10)와, 상기 광학 소자(10)에 접촉되어 방출되는 열을 방열시키는 히트싱크(20)이다. 이외에도 높은 열량을 갖으면서 정밀한 고정을 필요로 하는 기기는 모두 가능하다.

이어 10㎛ 이하 지름을 갖는 2 KW/km의 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드 입자(40)를 24시간 이상의 경화 시간을 가지는 상온경화 타입 접착제에 적용하여 정밀 고정용 접착제(30)를 제작한다.

이와 같이, 상기 접착제(30)에 2 KW/km의 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드 입자(40)를 포함함으로서, 접착제의 열전도도를 높일 수 있게 된다.

그리고 발열 광학 소자(10)와 히트 싱크(20)간의 효율적인 열 전달을 위해서 접착제의 두께는 50 ㎛ 이하가 되어야 한다.

아울러 상기 접착 후 고정 전후에 상기 발열 광학 소자(10)의 작은 각도 변화량을 확보하기 위해서 상기 접착제(30)의 점도를 40000 cps 이하로 유지하여야 한다. 상기 40000 cps 이하의 점도값은 실험을 통해 설정된 값으로 40000 cps 이하의 낮은 점도를 가지는 접착제가 광학 부품 고정시에 0.01도 이하의 경사(tilting) 변화각을 가지는 것으로 확인되었다.

또한, 4000 cps 이하의 낮은 점도를 가지는 접착제에 2% 이하 부피비로 필러를 사용하면 필러 첨가에 의한 점도 상승률은 40000 cps 이하로 유지 할 수 있으므로, 접착제 내의 다이아몬드 입자의 부피비는 2% 이하를 가져야 한다.

이때, 평균적으로 다이아몬드 입자의 질량비가 5%인 경우에 부피비가 2.2%를 나타내므로, 상기 접착제 내에 함유되어 있는 다이아몬드 입자는 5% 이하의 질량비를 갖는 것이 바람직하다.

표 1 은 2 KW/km의 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드 입자를 1~5%의 질량비로 각각 에폭시에 섞을 경우에 변화되는 접착제의 열전도도를 나타내고 있다.

다이아몬드 질량비	5 %	4 %	3 %	2 %	1 %
열전도도	44.0	35.0	26.1	17.3	8.7

상기 다이아몬드는 열전도도가 2 KW/mK, 밀도(density)가 3.52 g/cc이고, 상기 에폭시는 열전도도가 0.1 W/mK, 밀도가 0.1 g/cc으로 설정되어 있다.

표 1에서와 같이, 상온 경화 타입 에폭시(epoxy)나 실리콘 접착제를 사용함 으로써 고온 경화 시 발생할 수 있는 열적 변형에 대한 문제를 해결할 수 있으면서도, 5% 이하의 낮은 질량비를 갖는 다이아몬드 입자 첨가로 납땜과 비슷한 열전도도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

따라서, 필러가 첨가되면 점도가 높아지지만 2000W/mK의 높은 열전도도를 가지는 다이아몬드 입자(40)를 사용하면 적은 양을 섞으면서도 높은 열전도도를 확보하고 점도를 낮게 유지할 수 있게 된다.

아울러, 40000 cps 이하 점도의 접착제를 사용하여 접착시 3gf/mm3 이상의 하중을 가함으로써 50 ㎛ 이하의 접착제 두께를 확보 할 수 있으며, 두께 편차는 ±1 ㎛ 이하로 유지되어 접착 전후 부품의 각도 변화량도 0.01도 이하가 되게 된다.

또한, 정렬이 필요한 경우 상온에서 정렬이 가능하므로 정렬의 용의성을 확보할 수 있으며 24 시간 이상의 경화 시간을 가지는 접착제를 사용하면 광학요소의 완전 고정 전에 정렬을 실시할 수 있는 시간을 확보 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 정밀 고정용 접착제는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 높은 발열량을 가지는 정밀 광학 소자를 각도 0.01도 이하의 틀어짐만이 발생하는 수준의 정밀도로 고정하면서도 10 W/mK 이상의 열전도도를 확보하고 열 응력에 의한 변형이 발생하지 않는 정밀한 고정용 접착제를 제작할 수 있게 된다.

둘째, 정렬이 필요한 경우 상온에서 정렬이 가능하므로 정렬의 용의성을 확보할 수 있다.

셋째, 24 시간 이상의 경화 시간을 가지는 접착제를 사용하면 광학요소의 완전 고정 전에 정렬을 실시할 수 있는 시간을 확보 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

실리콘 접착제 또는 에폭시보다 높은 열전도도를 갖는 입자를 포함하여 서로 접촉 및 고정하고자 하는 장치 사이에 형성되는 접착부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 고정용 접착제.
제 1 항에 있어서,

상기 접착부는 상온 경화 타입 에폭시(epoxy)나 실리콘 접착제를 사용하며, 점도는 40,000 cps 이하로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 고정용 접착제.
제 1 항에 있어서,

상기 접착부는 50㎛ 이하의 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 고정용 접착제.
제 1 항에 있어서,

상기 입자는 다이아몬드 입자로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀 고정용 접착제.
제 1 항에 있어서,

상기 입자는 지름이 10 ㎛ 이하로 상기 접착제 내에 1~5%의 질량비를 갖는 것을 특징으로 하는 정밀 고정용 접착제.