KR20100100200A - 방열 소재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 IC 또는 LED 등과 같은 소재의 열을 효율적으로 방출하도록 소재에 방열층을 형성하여서 이루어지는 방열 소재에 관한 것으로, 본 발명은 반도체 소자 또는 빛을 방출하기 위한 LED칩이나 이들 반도체 소자나 LED칩 등이 다수개 마운팅되는 인쇄회로기판 등과 같은 소재의 표면이나 후면에 열전도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등의 방열재를 용사방식으로 코팅해서 일정두께의 방열층을 형성한 방열 소재를 제공한다.

반도체, LED, 융사, 알루미늄, 구리

Description

방열 소재 { material having heat sinking function }

본 발명은 방열 소재에 관한 것으로서, 반도체 소자 또는 LED칩 등과 같은 소재의 열을 효율적으로 방출하도록 소재에 방열층을 형성한 방열 소재에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 또는 빛을 방출하기 위한 LED칩과, 이들 반도체 소자나 LED칩 등이 다수개 마운팅되는 인쇄회로기판(PCB) 등과 같은 소재는 열이 많이 발생된다.

이와 같은 소재들의 구동으로 인해 발생되는 열은 효율적으로 방출되지 못하는 경우 소재의 수명이 단축되거나 오작동이 일어나는 등의 문제점이 발생된다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위한 방편으로 반도체 소자의 일 예인 마이크로프로세서의 경우에는 그 표면에 열전도율이 우수한 알루미늄 재질의 방열판을 밀착시키고, LED칩이나 다양한 종류의 반도체 소자가 마운팅(mounting)되는 인쇄회로기판(PCB)의 경우에는 그 후면에 열전도율이 우수한 알루미늄 재질의 방열판 을 밀착시켜 열을 방출시키기 된다.

그런데, 이와 같은 방열판을 이용하는 냉각구조의 경우에는 그 제작이 까다로울 뿐만 아니라 소재의 표면이나 후면에 부착해야 하므로 그 설치를 위한 고정장치를 별도로 사용하게 된다. 따라서, 그와 같은 방열판을 설치가 까다로울 뿐만 아니라 방열판 설치로 인한 사이즈의 비대화로 인해 사용상에 많은 제약이 있다.

또한, 소재의 표면이나 후면에 방열판이 완전한 밀착이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 방열판의 표면이 매끄러워 공기와의 접촉면적이 적어 방열 효율이 낮다.

따라서 본 발명에서는 소재의 표면이나 후면에 일체로 방열층을 형성하여 소재에서 발생되는 열을 효율적으로 공기중으로 방출시킬 뿐만 아니라 방열판 등을 고정하기 위한 별도의 고정장치가 필요없는 방열 소재를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 과제 해결을 위해 본 발명은 반도체 소자 또는 빛을 방출하기 위한 LED칩이나 이들 반도체 소자나 LED칩 등이 다수개 마운팅되는 인쇄회로기판 등과 같은 소재의 표면이나 후면에 열전도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등의 방열재를 용사방식으로 코팅해서 일정두께의 방열층을 형성한 방열 소재를 제공한다.

본 발명에 따르면 열전도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 용사방식으로 반도체 소자나 빛을 방출하기 위한 LED 또는 이들이 마운팅되는 인쇄회로기판 등과 같은 소재의 표면이나 후면에 용사방식으로 코팅해서 일정두께의 방열층으로 형성함으로서, 방열을 위한 구조가 간단할 뿐만 아니라 공기가 접촉되는 방열층의 노출면이 불규칙하고 거칠어져 공기와의 접촉면적이 넓어지게 되어 방열효과가 극대화되는 효과가 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참고로 본 발명을 설명한다.

본 발명의 방열 소재는 열이 방출되는 다양한 종류의 반도체 소자, LED칩, 이들 반도체 소자나 LED칩 등이 다수개 마운팅되는 인쇄회로기판(PCB), 대형 LCD 패널 또는 PDP 패널 등이 될 수 있다.

이와 같은 방열 소재(100)의 일 예로서 마이크로프로세서와 같은 일반적인 반도체 소자의 경우가 도 1에 도시되어 있으며, LED칩이 안착된 상태의 PCB기판이 도 2에 도시된다.

도 1에 의하면 마이크로프로세서와 같은 일반적인 반도체 소자의 경우에는 소재바디(110) 표면(110a)으로 열이 방출되게 하기 위해 그 소재바디(110) 표면(110a)에 열전도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등의 방열재를 용사방식으로 일체로 코팅하여서 방열층(120)을 형성하게 된다.

또한, 도 2에서와 같이 LED칩이 안착된 상태의 PCB기판의 경우에는 소재바디(110) 후면(110b)으로 열이 방출되게 하기 위해 그 소재바디(110) 후면(110b)에 열전도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 용사방식으로 일체로 코팅하여서 방열층(120)을 형성하게 된다.

이때, 소재바디(110)는 그 재질이 유리, 반도체 웨이퍼, PCB기판(이경우 단면 PCB를 사용함이 바람직하다.), 합성수지재 등 다양한 재질의 것이 이용될 수 있다.

한편, 상기 방열층(120)은 고온의 플라즈마 용사 방식을 사용하거나, 또는 상온의 용사 방식 등 공지의 다양한 방식을 선택적으로 이용할 수 있다.

예를 들어 상기 플라즈마 용사(plasma spraying)는 일반적으로 모재(substrate) 위에 금속과 비금속 재료가 용융된 상태 혹은 반 용융된 상태로 용착하는 방식을 의미하는 것으로, 대기압 하에서 8,000K를 넘는 온도에서 플라즈마 젯(DC 아크) 혹은 고주파 방전(RF 방전)은 재료를 용해시키며, 분말 재료들이 플라즈마(RF 방전 또는 고주파 방전) 혹은 플라즈마젯(DC 아크) 속으로 주입되어 거기서 가속되고 모재 위에 평편하게 그리고 응고되기 전에 용융되어 얇은 층(lamellae) 혹은 얇은 피막(splat)을 코팅하게 된다.

이와 같은 용사방식으로 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 용용시켜 코팅함으로서 소재바디(110)의 표면(110a) 또는 후면(110b)에 방열층(120)을 형성하게 된다.

이때, 상기 방열층(120)은 공기중에 노출되는 노출면이 불균일한 상태여서, 공기에 노출되는 표면적이 커지게 되어 그만큼 방열 효과가 커지는 장점도 가지게 된다.

한편, 상기 방열층(120)은 그 두께를 다양하게 형성할 수 있는 것으로, 예를 들어 50 ~ 200㎛ 정도로 형성함이 바람직하다.

이상 본 발명에 따른 방열 소재의 바람직한 예들을 설명하였지만,본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방열소재의 일 예를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 방열소재의 다른 예를 도시한 단면도이다.

*** 도면에 대한 주요 부호의 설명 ***

100; 방열 소재

110; 소재바디

120; 방열층

Claims (3)

1. 소재의 표면 또는 후면으로 전달되는 열을 방열시키기 위해 상기 소재바디의 표면 또는 후면에 열전도가 우수한 방열재를 용사방식으로 일체로 코팅하여서 방열층을 형성하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열 소재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 소재는; 반도체 소자, 인쇄회로기판, PDP 패널 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열 소재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 방열재는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)인 것을 특징으로 하는 방열 소재.

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