KR20100032449A - 발열부를 갖는 장치 - Google Patents

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마모루 야베
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

발열부를 갖는 장치(10)에서, 장치(10)의 외면(16)에는, 평탄한 제 1의 면(22)과 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴(26, 28)을 갖는 제 2의 면(24)을 갖는 필름(18)이, 제 1의 면(22)을 장치(10)의 외면(16)을 향하여, 접착 재료(20)를 통하여 접착되어 있다. 필름(18)은, 액정 표시 장치에서 광원으로부터 출사된 광을 표시 화면에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트이다.

Description

발열부를 갖는 장치{APPARATUS WITH HEATING PART}
본 발명은, 발열부를 갖는 장치에 관한 것이다.
통상, 전기 기기는, 그 내부에 저항 요소의 발열 부품을 구비하고 있기 때문에 구동시에 열을 발한다. 발열이 전기 기기의 동작 특성에 영향을 미치지 않는 경우는 별도로 하고, 발열에 의해 전기 기기의 동작 특성이 크게 변화하는 경우, 전기 기기에 방열기를 부설하는 것이 행하여진다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 열전도성 입자를 포함하는 폴리머의 베이스와, 베이스로부터 돌출한 복수의 가늘고 긴 돌기로 이루어지는 폴리머 돌출부를 구비한 가요성 흡열기가 제안되어 있다.
일본국특개2006-513390호공보
그러나, 상술한 가요성 흡열기에 있어서, 베이스와 일체적으로 형성된 가늘고 긴 구형의 돌출부는 베이스로부터 상당히 돌출하여 있기 때문에 성형이 어렵다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은, 간단한 구성에 의해 전기 기기 등의 장치의 열을 효율적으로 주변 분위기에 방출할 수 있도록 한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1의 형태는, 발열부를 갖는 장치(10)로서, 상기 장치(10)의 외면(16)에는, 평탄한 제 1의 면(22)과 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴(26, 28)을 갖는 제 2의 면(24)을 갖는 필름(18)이, 상기 제 1의 면(22)을 상기 장치(10)의 외면(16)을 향하여, 접착 재료(20)를 통하여 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 몸체(52)와 상기 몸체(52)에 수용되어 있는 적어도 하나의 발열부(56)를 구비한 장치(50)로서,
상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)는 상기 몸체 내면(64)과 내부 공간(68)을 통하여 대향하여 있고
상기 몸체 내면(64)에 대향하는 상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)와, 상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)에 대향하는 몸체 내면 부분(64)과, 상기 몸체 내면 부분(64)의 반대측으로서 외부 공간(70)에 접하는 몸체 외면 부분(66)에는, 제 1의 면(22)과 제 2의 면(24)을 갖는 필름(18)이 접착 재료(20)를 통하여 접착되어 있고
상기 필름(18)은 상기 공간(68, 70)과 접하는 상기 제 1의 면(22) 또는 제 2의 면(24)에 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴(26, 28)을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서, 상기 필름(18)은, 액정 표시 장치에서 광원으로부터 출사된 광을 표시 화면에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서, 상기 필름(18)과 접착 재료(20)가 수식 1의 관계를 충족시키고 있는 것이 바람직하다.
[수식 1]
Figure pct00001
이와 같은 구성을 구비한 본 발명의 장치에 의하면, 장치에 얇은 필름을 접착할뿐의 간단한 구성으로, 장치에서 발생하는 열을 효율적으로 외부에 방출할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 관한 전기 기기의 사시도[도 1(a)]와 부분 확대도[도 1(b)].
도 2는 비교예 1과 실시예 1의 방열 모델을 도시하는 도면.
도 3은 요철 패턴의 다른 형태를 도시하는 사시도[도 3(a), (b)] 및 단면도[도 3(c)].
도 4는 실시예 2에 관한 반도체 유닛의 단면도.
도 5는 실시예 3에 관한 백라이트 장치의 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
(전기 기기의 구성)
도 1은, 본 발명에 관한 장치의 한 예인 전기 기기(10)을 도시한다. 실시 형태에서, 전기 기기(10)는 반도체 장치인 SOP(Small Outline Package)로서 표시되어 있지만, 본 발명은 다른 전기 기기에도 적용 가능하다. 도시하는 바와 같이, 전기 기기(10)는 패키지(12)를 가지며, 프린트 배선 기판(14)에 실장된다. 패키지(12)는, 도시하지 않은 반도체 소자 등의 발열 소자를 내장하고 있고, 이 발열 소자에서 발생한 열을 효율적으로 주변 분위기(15)에 방출하기 위해 윗면(16)에 방열 수단을 구비하고 있다.
(방열 필름)
방열 수단은, 얇은 방열 필름(18)을 갖는다. 방열 필름(18)의 일부를 확대한 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 방열 필름(18)은, 접착 재료(20)에 의해 전기 기기(10)의 윗면(방열면)(16)에 접착되어 있다. 방열 필름(18)은, 예를 들면 20 내지 300㎛, 바람직하게는 50 내지 150㎛의 두께를 갖는 필름으로, 전기 기기(10)에 대향하는 저면(제 1의 표면)(22)과 전기 기기(10)의 반대측에 있는 윗면(제 2의 표면)(24)을 가지며, 윗면(24)에 소정이 간격을 두고 삼각형의 철조(凸條)(26)와 삼각형의 요조(凹條)(28)가 교대로 형성된 반복 패턴이 형성되어 있다.
(방열 모델)
도 2는, 방열 필름이 없는 전기 기기(도 1의 전기 기기로부터 방열 필름을 제외한 것)(비교예 1)의 방열 모델(30)[도 2(a)]과, 방열 필름을 갖는 전기 기기(도 1의 전기 기기)(실시예 1)의 방열 모델(32)[도 2(b)]을 도시한다.
(비교예 1)
비교예 1의 방열 모델에서의 부호는 이하의 의미를 갖는다.
[표 1]
Figure pct00002
비교예 1의 방열 모델에서, 열량 Q, 열저항 Rn은, 이하의 수식 2, 3으로 표시된다. 또한, 식중, 「h」는 열전달률(W/(㎡·K))이고, 환경 조건(예를 들면, 대류(對流) 조건)에 의해 변화하는 값이다.
[수식 2]
Figure pct00003
[수식 3]
Figure pct00004
실시예 1
실시예 1의 방열 모델에서의 부호는 이하의 의미를 갖는다.
[표 2]
Figure pct00005
실시예 1의 방열 모델에서, 접착 재료를 통하여 방출되는 열량 Q, 접착 재료의 열저항 Rg는, 이하의 수식 4, 5로 주어진다. 또한, 이하의 수식에서, 「λg」는 접착 재료의 열전도율[W/(m·K)], 「dg」는 접착 재료의 두께[m]이다.
[수식 4]
Figure pct00006
[수식 5]
Figure pct00007
방열 필름을 통하여 방출되는 열량 Q, 방열 필름의 열저항 Rpc은, 이하의 수식 6, 7로 주어진다. 또한, 이하의 수식에서, 「λp」는 방열 필름의 열전도율[W/(m·K)], 「dp」는 방열 필름의 두께[m]이다.
[수식 6]
Figure pct00008
[수식 7]
Figure pct00009
방열 필름의 요철면으로부터 주변 분위기(36)(도시 생략)를 통하여 방출되는 열량 Q, 방열 필름의 요철면으로부터 주위 분위기로의 열저항 Rpa는, 이하의 수식 8, 9로 주어진다. 이하의 수식에서, 「h」는 열전달률(W/(㎡·K))이다.
[수식 8]
Figure pct00010
[수식 9]
Figure pct00011
실시예 1의 방열 모델에서 전(全) 열저항 Rs[K/W]은 이하의 수식 10으로 주어진다.
[수식 10]
Figure pct00012
비교예 1과 실시예 1의 방열 모델에 관해, 수식 3, 10을 이용하여 열저항을 계산하였다. 또한, 여러 수치는 이하와 같다. 또한, 방열 필름은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 정각(頂角) 90도의 삼각형 철조와 삼각형 요조를 교대로 갖는 필름을 상정하였다.
[표 3]
Figure pct00013
계산의 결과를 이하의 표 4에 표시한다.
[표 4]
Figure pct00014
계산의 결과로부터 분명한 바와 같이, 방열 필름(및 접착 재료)을 마련한 전기 기기의 경우, 방열면적의 증대에 의해, 열저항을 방열 필름이 없는 전기 기기의 약 0.7배로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
이상의 설명으로부터, 방열 필름을 마련한 전기 기기는, 이하의 조건(수식 11)이 만족됨에 의해, 방열 필름이 없는 전기 기기에 비하여 방열 효율이 향상된다.
[수식 11]
Figure pct00015
(방열 필름의 구체예)
방열 필름의 재료는 열전도성에 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 합성 수지 또는 금속이라도 좋다. 방열 필름은, 플라스틱 시트와 금속 시트가 접합된 복합 시트, 기재(基材) 시트에 다른 시트를 아웃사이트 성형한 필름이라도 좋다. 알맞는 복합 시트로서는, 미쓰비시수지주식회사로부터 제공되고 있는 상품명 「알세트」의 플라스틱 필름-금속판 복합 재료가 알맞게 이용될 수 있다.
방열 필름에 형성되는 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴의 형상은, 삼각형의 철조와 요조를 교대로 배치한 것으로 한하지 않고, 곡면형이라도 좋고, 삼각형과 곡면형을 조합시킨 것이라도 좋다. 볼록부와 오목부는, 연속하여 있을 필요는 없고, 불연속으로 존재하고 있어도 좋다. 이 경우, 각 볼록부 또는 오목부는, 직육면체 형상(40, 42)(도 3(a), (b)참조), 원주 형상, 피라미드 형상, 침(針) 형상, 역U 횡단면 형상의 어느것이라도 좋다. 또한 방열 필름은, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 시트 기재(44)의 표면에 미소 구형(球形)의 비즈(46)를 배치함과 함께 각 비즈(46)를 바인더(48)로 기재(44)에 고정한 것이라도 좋다.
특히 바람직한 방열 필름으로서는, 액정 장치의 백라이트 장치에서 광원으로부터 출사된 광을 표시 화면에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트이다. 예를 들면, 스미토모스리엠 주식회사로부터 제공되고 있는 상품명 「휘도 상승 필름」(ThinBEF 시리즈, BEF Ⅱ 시리즈, DEF Ⅲ 시리즈, RBEF 시리즈, 웨이브 필름 시리즈)가 방열 필름으로 알맞게 이용할 수 있다. BEF Ⅱ 시리즈, DEF Ⅲ 시리즈, RBEF 시리즈, 웨이브 필름 시리즈는, 두께 125㎛의 폴리에스테르 필름층의 위에, 아크릴계 수지를 이용하여 프리즘 패턴(삼각형의 철조와 삼각형의 요조를 교대로 형성한 패턴)을 정밀 성형한 것으로, 삼각형의 철조와 요조의 정점(頂点)이 90도, 철조와 요조의 프리즘 피치가 50㎛, 두께(폴리에스테르 층의 저면부터 아크릴계 수지층의 철상(凸狀) 정상부까지의 거리)가 155㎛이다. ThinBEF 시리즈의 프리즘 시트도 같은 구성을 하고 있지만, 두께가 62㎛, 프리즘 피치가 24㎛이다. BEF Ⅱ 시리즈, DEF Ⅲ 시리즈 RBER 시리즈에서는 철조 봉부(峰部)와 요조 곡부(谷部)의 양쪽이 날카로워져 있지만, RBER 시리즈는 철조 봉부가 곡면을 가지며, 웨이브 필름 시리즈는 철조 봉부와 요조 곡부의 양쪽이 곡면을 갖는다.
미쯔비시레이욘 주식회사로부터 상품명 「다이어그램 아트」로 제공되어 있는 액정 백라이트용 프리즘 시트, 주식회사 쿠라레로부터 상품명 「미니브라이트」로 제공되고 있는 액정 백라이트 부품도 마찬가지로 이용 가능하다.
(접착 재료)
접착 재료(20)는, 열저항을 낮게 억제하기 위해, 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 접착 재료에는, 예를 들면, 닛토전공 주식회사로부터 시판되고 있는 「극박 양면 접착 테이프 No.5601」이 알맞게 이용할 수 있다. 그와 관련하여, 이 양면 접착 테이프는, 아크릴계 점착제, 폴리에스테르 필름 기재, 아크릴계 점착제를, 폴리에스테르 필름 기재를 적층한 것으로, 0.01mm의 두께를 갖는다. 접착 재료는, 양면 접착 테이프로 한하는 것이 아니고, 예를 들면, 실리콘 글리스라도 좋다.
(그 밖의 재료)
전기 기기의 방열면과 방열 시트의 사이에는, 평면 방향(두께 방향과 직교하는 방향)으로 열전도성이 높은 열전달 시트를 개재하여도 좋다. 이 경우, 전기 기기의 발열에 장소적인 얼룩이 있어도, 전기 기기의 국부적으로 높은 열이 열전달 시트에 의해 주위로 분산되어, 효율적으로 방열된다.
실시예 2
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 관한 장치의 한 예인 전기 기기 또는 반도체 유닛(50)을 도시한다. 도시하는 실시예의 반도체 유닛(50)은 몸체(52)를 갖는다. 몸체(52)는, 금속 또는 합성 수지 또는 그들의 복합체로 구성할 수 있다. 몸체(52)의 내부에는 전기 배선 기판(54)이 마련되어 있고, 기판(54)상에 하나 또는 복수의 반도체 부품(발열부)(56)가 접속되어 있다.
본 실시예에서는, 방열 필름(58)이, 반도체 부품(56)의 외면(60)뿐만 아니라, 반도체 부품(56)에 대향하는 몸체 벽(62)의 내면(64)와 외면(66)에 접착 재료(도시 생략)를 통하여 각각 부착되어 있고, 반도체 부품(56)에 마련한 방열 필름(58a)와 몸체 벽(62)에 마련한 방열 필름(58b)은 몸체 내부의 공간(68)을 통하여 대향하고 있다. 방열 필름(58c)는, 몸체 벽(62)을 통하여, 방열 필름(58b)에 대향하고 있다.
이 반도체 유닛(50)에 의하면, 반도체 부품(56)의 내부에서 발생한 열은, 방열 필름(58a)를 통하여 몸체 내부의 공간(68)에 방출된다. 공간(68)에 방출된 열은, 몸체 벽(62)의 내측 방열 필름(58b), 몸체 벽(62), 외측 방열 필름(58c)을 통하여 주변 분위기(70)에 방출된다. 동시에, 반도체 부품(56)으로부터 열을 흡수한 방열 필름(58a)은 전자파를 방출하고, 그 전자파를 몸체 벽(62)의 내측 방열 필름(58b)이 흡수함에 의해, 방열 필름(58a)으로부터 방열 필름(58b)에 열이 운반된다. 내측 방열 필름(58b)에 흡수된 열은, 몸체 벽(62), 외측 방열 필름(58c)를 통하고 주변 분위기(외부 공간)(70)에 방출된다.
이와 같이, 실시예 2의 반도체 유닛(50)에 의하면, 열전도와 열방사의 2개의 경로를 통하여 발열 부품의 열이 주변 분위기에 효율 좋게 방출된다. 특히, 본 실시예에서는, 몸체 외면(66)뿐만 아니라, 반도체 유닛(50)의 내측, 즉, 몸체 벽(62)의 내면(64)와 몸체(52) 안에 수용되어 있는 반도체 부품(56)의 외면(60)에도 방열 필름(58)이 마련되어 있기 때문에, 몸체 내부에서의 열의 이동이 보다 용이하게 행하여지고, 그 결과, 내부의 발열 부품에서 발생한 열을 효율 좋게 주변 분위기에 방출할 수 있다.
실시예 3
도 5은 실시예 3에 관한 장치의 한 예인 백라이트 장치(82)이다. 백라이트 장치(82)는, 몸체(84)와 큰 개구부(출사면)(86)을 갖는 프레임(88)을 가지며, 이들 몸체(84)와 프레임(88)의 사이에 형성된 공간 내에 도광부(90)(도시 생략)와 조명용의 LED 광원(발열부)(92)가 수용되어 있고, LED 광원(92)으로부터 출사된 광이, 도광부(90)를 통하여 출사면(86)을 통하여 도면의 상방을 향하여 방사되도록 하고 있다. 몸체(84)와 프레임(88)은, 예를 들면 알루미늄 등의 열전도성에 우수한 재료로 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시예 3의 특징으로 하는 구성은, 발열 부품인 LED 광원(92)에서 발생하는 열을 주변 분위기(94)에 효율 좋게 방출하기 위해, 몸체(84)의 외면(96)에 방열 필름(98)이 접착되어 있는 것이다. 구체적으로, 실시예에서는, LED 광원(92)이 부착되어 있는 하우징 측벽(98)의 외면(100)과 이것에 연결되는 하우징 저벽(102)의 외면(104)의 거의 전면 또는 그 일부가, 방열 필름(98)으로 덮여 있다.
이와 같이 구성된 백라이트 장치(82)에 의하면, LED 광원(92)에서 발생한 열은, 하우징 측벽(98)으로부터 하우징 저벽(102)에 운반되고, 각각의 외면(100, 104)에 마련한 방열 필름(98)을 통하여 주변 분위기(94)에 방출된다. 그 결과, LED 광원(92)의 교차점 온도를 효율적으로 저하시키고, 그에 의해 LED 광원(92)에 의해 많은 전류를 공급하여 그 발광량을 증가시킬 수 있다.
10 : 전기 기기
12 : 패키지
14 : 프린트 배선 기판
16 : 윗면
18 : 방열 필름
20 : 접착 재료
22 : 저면(제 1의 표면)
24 : 윗면(제 2의 표면)
26 : 철조
28 : 요조
30 : 방열 모델
32 : 방열 모델
34 : 주변 분위기

Claims (4)

  1. 발열부를 갖는 장치(10)로서, 상기 장치(10)의 외면(16)에는, 평탄한 제 1의 면(22)과 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴(26, 28)을 갖는 제 2의 면(24)을 갖는 필름(18)이, 상기 제 1의 면(22)을 상기 장치(10)의 외면(16)을 향하여, 접착 재료(20)를 통하여 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 몸체(52)와 상기 몸체(52)에 수용되어 있는 적어도 하나의 발열부(56)를 구비한 장치(50)로서,
    상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)는 상기 몸체 내면(64)과 내부 공간(68(도시 생략))을 통하여 대향하여 있고,
    상기 몸체 내면(64)에 대향하는 상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)와, 상기 발열부(56)의 적어도 일부(60)에 대향하는 몸체 내면 부분(64)과, 상기 몸체 내면 부분(64)의 반대측으로서 외부 공간(70)에 접하는 몸체 외면 부분(66)에는, 제 1의 면(22)과 제 2의 면(24)을 갖는 필름(18)이 접착 재료(20)를 통하여 접착되어 있고,
    상기 필름(18)은 상기 공간(68, 70)과 접하는 상기 제 1의 면(22) 또는 제 2의 면(24)에 볼록부 또는 오목부 또는 볼록부와 오목부의 반복 패턴(26, 28)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필름(18)은, 액정 표시 장치에서 광원으로부터 출사된 광을 표시 화면에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 필름(18)과 접착 재료(20)가 수식 1의 관계를 충족시키고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2의 장치.
    [수식 1]
    Figure pct00016
KR1020107002775A 2007-09-13 2008-08-28 발열부를 갖는 장치 KR101102632B1 (ko)

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