KR20190119446A - 초가속 열소재를 이용한 발열 디바이스 및 이의 제조방법 - Google Patents

초가속 열소재를 이용한 발열 디바이스 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20190119446A
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Abstract

본 개시의 하나의 관점은 기판; 상기 기판 상에 형성된 금속 산화물층; 상기 금속 산화물층 상에 형성되고, 격자형으로 배열된 구형의 초가속 열소재 점들; 상기 금속 산화물층 및 초가속 열소재 점들 상에 형성된 도전성 접착제층을 포함하며, 상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함되는 발열 디바이스를 제공한다.

Description

초가속 열소재를 이용한 발열 디바이스 및 이의 제조방법 {Heating device using hyper heat accelerator and method for manufacturing the same}
본 발명은 초가속 열소재를 이용한 발열 디바이스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어, 소형 카메라 모듈은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 특히 소형 카메라 모듈은 스마트폰, 태블릿 PC, 게임기, CCTV 등과 같은 IT 산업 및 자동차 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용되고 있는 카메라 모듈은 크게 외부광이 입사되는 렌즈, 렌즈로부터 입사된 광을 디지털 이미지 또는 동영상으로 변환시키는 이미지 센서 모듈 및 렌즈와 이미지 센서를 수납하는 하우징 등을 포함한다.
카메라 모듈의 렌즈는 통상 외부광을 입사받기 위해 외부에 노출되는 구조를갖는다. 이와 같이 카메라 모듈의 렌즈가 외부에 노출될 경우 카메라 모듈의 외부 온도 및 카메라 모듈의 내부 온도의 편차에 의하여 렌즈의 외측면 또는 렌즈의 내측면에는 습기가 차거나, 동계에 결로 현상이 발생 될 수 있다.
카메라 모듈의 렌즈에 습기가 차거나 결로 현상이 발생 될 경우 렌즈를 통과하는 광이 습기 또는 결로에 의하여 왜곡되어 이미지 센서에 입사되기 때문에 이미지 또는 동영상의 품질이 크게 감소 될 수 있다.
이를 방지하기 위한 기술로서는 렌즈에 습기가 형성 및 결로가 발생 되는 것을 방지하는 기술이 있어야 한다.
렌즈에 성에, 결로 및 빙결이 발생되는 것을 방지하기 위해서, 종래에는 카메라 모듈에 열선을 감거나 열선을 배치하였다 (한국 공개특허 2017-0021088 A). 단순히 열선을 이용하여 렌즈의 성에, 결로 및 빙결을 방지하기 위해서는 렌즈의 온도를 지정된 목표 온도까지 상승시키는데 많은 시간이 소요된다.
특히 외부 기온이 매우 낮을 경우 렌즈의 온도를 목표 온도까지 히팅하기 위해서는 상당히 많은 시간이 소요되며, 반대로 외부 기온이 높거나 카메라 모듈의 온도가 높은 상태에서 열선에서 열이 발생될 경우 카메라 모듈의 화재 발생 위험도 있다.
한국 공개특허 2017-0021088 A
본 개시의 제1 관점은 발열 디바이스용 초가속 열소재를 제공하는데 있다.
본 개시의 제2 관점은 초가속 열소재를 사용하여 단시간에 습기나 성에를 제거할 수 있는 발열 디바이스를 제공하는데 있다.
본 개시의 제3 관점은 발열 디바이스의 제조방법을 제공하는데 있다.
제1 관점을 달성하기 위한 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스용 초가속 열소재는 SnF2, SnF4, 주석 니켈 불화물 (SnNiF), 주석 크롬 불화물 (SnCrF), 주석 아연 불화물 (SnZnF) , 아연 니켈 불화물 (ZnNiF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재는 50 내지 100 nm의 직경을 갖는 구형의 초가속 열소재 점으로서, 발열 디바이스 상에 격자형으로 배열될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재 점은 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열될 수 있다.
제2 관점을 달성하기 위한 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스는,
기판;
상기 기판 상에 형성된 금속 산화물층;
상기 금속 산화물층 상에 형성되고, 격자형으로 배열된 구형의 초가속 열소재 점들;
상기 금속 산화물층 및 초가속 열소재 점들 상에 형성된 도전성 접착제층을 포함하며,
상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재는 SnF2, SnF4, 주석 니켈 불화물 (SnNiF), 주석 크롬 불화물 (SnCrF), 주석 아연 불화물 (SnZnF), 아연 니켈 불화물 (ZnNiF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재 점들은 50 내지 100 nm의 직경을 갖고, 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 도전성 접착제는 광학적으로 투명한 접착제일 수 있다.
제3 관점을 달성하기 위한 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스를 제조하는 방법은,
제1 기판 상에 금속 산화물층을 형성시키는 단계;
제2 기판의 도전성 접착제층 상에 상온 화학 연속 공정에 의해 구형의 초가속 열소재 점을 격자 배열로 형성시키는 단계;
상기 구형의 초가속 열소재 점이 형성된 제2 기판 및 금속 산화물층이 형성된 제1 기판을 롤러에 통과시켜, 제2 기판의 도전성 접착제층으로부터 제1 기판의 금속 산화물층으로 구형의 초가속 열소재 점을 라미네이션 부착시키는 단계를 포함하며,
여기서 상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 상온 화학 연속 공정은:
상기 상온 화학 연속 공정은:
마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 자계형성공간으로 안내하는 단계;
상기 자계형성공간 내로 플라즈마 소오스 가스를 유입하는 단계;
상기 자계형성공간 내에서 플라즈마 소오스 가스를 마이크로파에 노출시켜 플라즈마 상태로 유지하는 단계;
상기 플라즈마 내의 전자와 이온을 자계의 영향으로 전자회전공명 (ECR; Electro Cyclotron Resonance)시켜 높은 에너지 밀도의 플라즈마를 유지하는 단계;
높은 에너지 밀도의 플라즈마 영역 내에 증착막 형성용 초가속 열소재 소오스 가스를 투입시켜 활성화된 이온으로 제공하는 단계, 및
상기 활성화된 이온을 제2 기판의 표면에서 순간 표면화학반응을 통해 초가속 열소재 점을 연속적으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재 점은 50 내지 100 nm의 직경을 갖고, 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재는 SnF2, SnF4, SnNiF, SnCrF, SnZnF, ZnNiF 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 도전성 접착제는 광학적으로 투명한 접착제일 수 있다.
예시적 구체예에 따르면, 상기 초가속 열소재 점을 격자 배열로 형성시키는 단계 다음에,
상기 구형의 초가속 열소재 점 상에 보호 필름을 형성시키는 단계; 및
상기 초가속 열소재 점으로부터 보호 필름을 제거하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 발열 디바이스는 인듐을 대체하는 초가속 열소재를 이용하여 확장된 열영역 범위, 빠른 승온 시간 및 높은 최고 온도를 가질 수 있다.
본 개시에 따른 발열 디바이스를 제조하는 방법은 상온 화학 연속 공정 및 라미네이션 부착 방식으로 초가속 열소재를 금속 산화물층에 형성시키므로, 제조 과정이 단순하고 경제적이다.
도 1은 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스의 단면도이다.
도 2는 초가속 열소재의 원리를 나타내는 초가속 열소재 점의 단면도이다.
도 3은 초가속 열소재 점들 사이의 온도 구배를 나타낸다.
도 4는 초가속 열소재를 갖는 발열 디바이스의 승온 효과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스를 제조하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 구체예에 따라, 초가속 열소재가 제2 기판에 형성되는 과정을 나타낸다.
도 7은 본 개시의 일 구체예에 따라, 금속산화물층이 금속산화물 베이스필름 (제1 기판)에 형성되는 과정을 나타낸다.
도 8은 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스의 제조 단계 및 각각의 단계에서의 생산물을 나타낸다.
도 9는 본 개시의 일 구체예에 따른 카메라 렌즈용 발열 디바이스의 이미지이다.
도 10은 본 개시의 다른 구체예에 따른 카메라 렌즈용 발열 디바이스의 이미지이다.
도 11은 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스와 카메라 렌즈의 접합 구조를 나타낸다.
도 12는 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시킨 후에 수행한 발열 테스트의 이미지 이다.
본 개시를 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 본 개시를 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 개시의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 개시의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 용이하게 실시할 수 있도록, 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 아울러, 본 개시를 설명함에 있어서, 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1의 좌측 (a)은 종래의 발열 디바이스의 단면도를 나타내고, 도 1의 우측 (b)은 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스의 단면도를 나타낸다.
도 1의 우측 (b)을 참조하면, 발열 디바이스는 기판; 상기 기판상에 형성된 금속 산화물층; 상기 금속 산화물층에 형성되고, 격자형으로 배열된 구형의 초가속 열소재 점들; 상기 금속 산화물층 및 초가속 열소재 점들 상에 형성된 도전성 접착제층을 포함하며, 상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함될 수 있다.
기판은 절연성을 갖는 플라스틱 소재의 기판으로, 발열체 디바이스에 인가되는 전원과 열이 외부로 빠져가는 것을 억제하는 기능을 하는 절연성과 단열성을 갖는 소재로 제조된다. 예컨대 베이스 기판(30)의 소재로는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulphone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate; PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate; CTA) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate; CAP)가 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 산화물층은 기판 상에 금속 산화물을 증착시켜 형성될 수 있다. 증착은 상온에서 진행되며, 화학적 증착 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 화학적 증착 방법은 금속 산화물 전구체에 전압을 인가하여 과응축된 금속이온을 형성하고, 상기 형성된 금속 이온이 화학결합을 통해 기판의 표면에 증착되는 과정일 수 있다. 상기 화학적 증착 방법은 상온의 조건으로 진행되기 때문에, 기능성이 좋으나 열에 약한 고분자에도 증착이 가능하며, 상기 증착 방법은 대면적 증착이 용이하다.
금속 산화물에서 금속 산화물은 알루미늄 (Al), 구리 (Cu), 철 (Fe), 주석 (Sn), 카드뮴 (Cd) 및 아연 (Zn) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속이 함유된 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 금속 산화물은 전기 전도성을 가지기 때문에, 금속 산화물층은 열 에너지를 통한 발열이 가능하다. 발열 디바이스의 발열과 관련하여, 저항을 통해서 금속 산화물의 발열량이 결정될 수 있으며, 물체의 열용량에 따라 온도 변화가 결정될 수 있는데, 이는 금속 산화물의 종류에 따라 다르다. 상기 나열한 금속 산화물은 면상 발열체로 적합한 발열량을 가진다. 일 구체예에 있어서, 상기 금속 산화물은 주석 산화물 (SnO2)이다. 흔히, 주석 산화물은 산화 인듐과 산화 주석을 혼합한 형태인 인듐 주석 산화물을 사용하는 경우가 많지만, 본 개시의 경우 인듐을 포함하지 않는다. 인듐을 포함하지 않고도 금속 산화물 층의 두께 및 저항을 조절하고, 하기에서 설명되는 금속 산화물층에 형성된 초가속 열소재로 인하여, 발열 디바이스로서 적합한 발열량을 얻을 수 있다.
금속 산화물층은 금속 산화물 이외에 다른 기능성 물질을 추가할 수 있다. 금속 산화물층의 발열과 관련한 기능성을 향상시키기 위해서, 2가지 이상의 금속 산화물을 혼합하여 금속 산화물층을 형성할 수도 있지만, 금속 산화물에 비금속 물질을 투입하여 금속 산화물층을 형성할 수도 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 기능성 물질은 불소 (Fluorine)일 수 있다. 주석 산화물에 불소를 첨가함으로써, 광학적 투과도 및 전기전도성뿐만 아니라 내화학성 및 고온특성 또한 향상될 수 있다.
초가속 열소재는 SnF2, SnF4, 주석 니켈 불화물 (SnNiF), 주석 크롬 불화물 (SnCrF), 주석 아연 불화물 (SnZnF) 및 아연 니켈 불화물 (ZnNiF)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
도 1(b)를 참조하면, 본 개시에 따른 발열 디바이스에서, 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되어 확산층을 형성하고, 상부는 도전성 접착제층에 포함된다.
도 2는 초가속 열소재의 원리를 나타내는 초가속 열소재 점의 단면도이다.
도 2의 첫 번째 그림 (도 2(a)) 및 두 번째 그림 (도 2(b))를 참조하면, 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층으로 확산된 확산층을 갖는다. 금속 산화물층으로 초가속 열소재 점의 확산은 후술하는 라미네이션 부착 방법에 의한다.
도 2의 세번째 그림 (도 2(c))를 참조하면, 초가속 열소재 점에서 발생한 열이 열 가속 영역 및 열 저장 영역을 거치면서, 온도가 빠르게 올라가고, 가열 범위가 확장되면서 장시간 유지될 수 있다. 기존 발열층 (금속산화물층)의 열 확산 영역에 초가속 열소재에 의한 열 가속 영역이 보강됨에 따라 발생되는 열 저장 영역은 가열 범위를 확장 시키고 단시간에 온도를 상승시킬 수 있다.
도 3은 초가속 열소재 점들 사이의 온도 구배를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 경계면의 하부 영역에서는, 기존 발열층 (금속 산화물 층) 영역 및 초가속 열소재 점이 확산된 영역 사이에서의 열 유전율 및 열 저장율의 차이로 인하여 온도 차이가 발생한다. 경계면의 상부 영역에서는, 도 2에서 확인할 수 있듯이, 열 가속 영역의 열로 인하여, 열 저장 영역이 발생될 수 있다.
도 4는 초가속 열소재를 갖는 발열 디바이스의 온도 상승 효과를 나타내는 그래프이다. 본 개시에 따라 초가속 열소재 점을 포함하는 발열 디바이스는 초가속 열소재 점을 포함하지 않는 발열 디바이스보다, 더 짧은 시간 내에, 더 높은 온도에 도달할 수 있다.
도 5는 본 개시에 따른 발열 디바이스를 제조하는 흐름도이다. 도 8은 도 5의 각 단계에서 생산되는 생산물을 나타낸다.
<초가속 열소재 점 형성>
본 개시에 따르면, 상온 화학 연속 공정에 의해 구형의 초가속 열소재 점을 접착제층 형성시킬 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 상온 화학 연속 공정은: 마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 자계형성공간으로 안내하는 단계; 상기 자계형성공간 내로 플라즈마 소오스 가스를 유입하는 단계; 상기 자계형성공간 내에서 플라즈마 소오스 가스를 마이크로파에 노출시켜 플라즈마 상태로 유지하는 단계; 상기 플라즈마 내의 전자와 이온을 자계의 영향으로 전자회전공명 (ECR; Electro Cyclotron Resonance)시켜 높은 에너지 밀도의 플라즈마를 유지하는 단계; 높은 에너지 밀도의 플라즈마 영역 내에 증착막 형성용 초가속 열소재 소오스 가스를 투입시켜 활성화된 이온으로 제공하는 단계, 및 상기 활성화된 이온을 접착제층의 표면에서 순간 표면화학반응을 통해 초가속 열소재 점을 연속적으로 형성(증착)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 상온 화학 연속 공정은, 분산형 나노점을 형성하는 스퍼터법에 비하여, 격자 배열로 및 균일한 분포로 초가속 열소재 점을 형성시킬 수 있다.
초가속 열소재 점은 50 내지 100 nm의 범위, 예를 들면, 50 내지 90 nm, 50 내지 80 nm, 50 내지 70 nm, 50 내지 60 nm, 60 내지 100 nm, 60 내지 90 nm, 60 내지 80 nm, 60 내지 70 nm, 70 내지 100 nm, 70 내지 90 nm, 70 내지 80 nm, 80 내지 100 nm, 80 내지 90 nm, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 직경을 가질 수 있다. 적정 크기 범위에서 벗어나는 경우, 구조적 안정성이 감소됨에 따라 열 가속 특성이 떨어지는 특성을 보일 수 있다.
초가속 열소재 점은 10 내지 20 nm의 범위, 예를 들어, 10 내지 15 nm, 10 내지 13 nm, 15 내지 20 nm, 18 내지 20 nm의 범위, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 간격을 두고 배열될 수 있다. 간격이 10 nm보다 작으면 광 특성이 떨어지는 경향을 보이며, 20 nm보다 크면 광 특성은 좋지만 열 보관 특성이 떨어져서 열 가속화 성능이 감소됨을 보일 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 구체예에 따라, 초가속 열소재가 제2 기판에 형성되는 과정을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 제2 기판은 베이스 필름에 도전성 접착제가 형성된 접착제 필름일 수 있다. 도 6을 참조하면, 초가속 열소재 점층은 접착제 필름 (제2 기판)의 도전성 접착제층에 형성될 수 있다.
일 구체예에 있어서, 도전성 접착제는 경화 타입일 수 있으며, 절연성 실리콘계 고분자 입자표면에 Ni, Ag, Ni/Au 등의 전도성 금속이 포함될 수 있다.
후속 공정에서, 초가속 열소재 필름은 전극과 제 1기판에 금속산화물층이 형성된 금속복합산화물 필름에 라미네이션 부착될 수 있다. 이후 도전성접착제층으로부터 롤러와인더 공정을 통해 초가속 열소재 필름층의 초가속 열소재 베이스필름을 제거할 수 있으며, 또한 롤러와인더 공정에 제한되지 않고 공지된 필름 제거 방법을 이용할 수 있다.
<금속 산화물층 형성>
도 7은 본 개시의 일 구체예에 따라, 금속산화물층이 금속산화물 베이스필름(제1 기판)에 형성되는 과정을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 금속 산화물층은 제1 기판 상에 금속 산화물을 증착시켜 형성될 수 있다. 증착은 상온에서 진행되며, 화학적 증착 방법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 공지된 증착 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 화학적 증착 방법은 금속 산화물 전구체에 전압을 인가하여 과응축된 금속이온을 형성하고, 상기 형성된 금속 이온이 화학결합을 통해 기판의 표면에 증착되는 과정일 수 있다. 상기 화학적 증착 방법은 상온의 조건으로 진행되기 때문에, 기능성이 좋으나 열에 약한 고분자에도 증착이 가능하며, 상기 증착 방법은 대면적 증착이 용이하다.
금속 산화물층 증착 공정 이후, 전극 형성을 공정을 거쳐 초가속 열소재 필름과의 라미네이션 공정을 진행하게 된다.
<가열 접착 공정>
도 8은 제2 기판에 형성된 초가속 열소재를 제1 기판의 금속 산화물층에 라미네이션 부착시키는 과정과, 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스의 제조 단계 및 각각의 단계에서의 생산물을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 상기 구형의 초가속 열소재 점이 형성된 제2 기판 및 금속 산화물층이 형성된 제1 기판을 롤러에 통과시켜, 제2 기판으로부터 금속 산화물층으로 구형의 열소재 점을 라미네이션 부착시켜 발열 디바이스를 제조할 수 있다. 라미네이션 부착에 의해, 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함될 수 있다.
열소재 점을 라미네이션 부착시키는 단계에서 롤러는, 1 내지 5 kg/㎠, 1 내지 4 kg/㎠, 1 내지 3 kg/㎠, 1 내지 2 kg/㎠, 2 내지 6 kg/㎠, 2 내지 5 kg/㎠, 2 내지 4 kg/㎠, 2 내지 3 kg/㎠, 3 내지 5 kg/㎠, 3 내지 4 kg/㎠, 4 내지 5 kg/㎠, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 압력에서 수행될 수 있다.
열소재 점을 라미네이션 부착시키는 단계에서 롤러는, 60 내지 80 ℃, 60 내지 75 ℃, 60 내지 70 ℃, 60 내지 65 ℃, 65 내지 80 ℃, 65 내지 75 ℃, 65 내지 70 ℃, 70 내지 80 ℃, 70 내지 75 ℃, 75 내지 80 ℃, 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 온도에서 수행될 수 있다.
압력이 1 kg/㎠ 보다 작고, 온도가 60 ℃보다 작으면, 롤러는 초가속 열소재 점을 금속 산화물 층으로 확산시키는데 유효한 에너지를 내지 못하여, 초가속 열소재 점의 금속 산화물 층으로의 확산이 감소되어 발열 디바이스의 발열량이 감소될 수 있다.
압력이 5 kg/㎠ 보다 크고, 온도가 80 ℃보다 크면, 열소재 점의 금속 산화물 층으로의 확산이 격자 구조로 형성되지 않을 수 있어서, 발열 디바이스의 특성이 떨어질 수 있다.
<피접착물과 접착 및 최종 제품 완료>
도 9 및 도 10은 본 개시의 일 구체예에 따른 카메라 렌즈용 발열 디바이스의 이미지이다. 도 9는 렌즈에 직접 부착하는 노말 타입을 나타내고, 도 10은 카메라 렌즈 모듈의 외곽에 부착되어 간접적으로 렌즈에 발열을 가하는 어셈블리 링 타입이다. 도 9에서 나타낸 원형 렌즈 직접 부착형 및 도 10에 나타낸 어셈블리 테투리 부착형은 카메라의 서로 다른 위치에 부착된다.
도 11은 본 개시에 따른 노말 타입 발열 디바이스와 카메라 렌즈의 접합 구조를 나타낸다. 발열 디바이스의 상부에는 절연 필름을 부착시킬 수 있다. 양면 접착 필름을 사용하여 발열 디바이스의 하부를 카메라 렌즈에 부착시킬 수 있다.
도 12는 발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시킨 후에 수행한 발열 테스트의 이미지 이다. 도 12의 좌측은 노말 타입을 렌즈에 부착시킨 것이고, 도 12의 우측은 어셈블리 링 타입을 렌즈에 부착시킨 것이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 8은 본 개시의 일 구체예에 따른 발열 디바이스의 제조 단계 및 각각의 단계에서의 생산물을 나타낸다.
약 150 ㎛의 두께를 갖는 제1 PET 기판 (1) 상에 화학적 증착법을 사용하여 주석 산화물층을 증착시켰다. 별도의 약 150 ㎛의 두께를 갖는 제2 PET 기판 (2) 상에 상온 화학 연속 공정을 사용하여 SnF2로 이루어진 초가속 열소재 점을 증착시켰다. 도 6을 참조하면, 제2 기판으로서, 베이스 필름 (PET 필름)의 양면에 도전성 접착제층가 형성된 접착제 필름을 사용하였다. 초가속 열소재 점들을 도전성 접착제층 중 일면에 증착시켰다. 초가속 열소재 점들을 금속 산화물층에 라미네이션 부착시키는 공정까지 초가속 열소재(점)층의 보호를 위해 보호필름을 부착시켰다. 라미네이션 공정에 도입시키기 전에, 보호 필름을 롤리와인더를 이용하여 제거하였다.
초가속 열소재 점이 형성된 접착제 층(필름) 및 금속 산화물층이 형성된 제1 PET 기판을 롤러에 통과시켜, 접착제층으로부터 금속 산화물층으로 초가속 열소재 점을 라미네이션 부착시켜 발열 디바이스를 제조하였다. 롤러는 약 3 kg/㎠의 압력 및 약 70 ℃의 온도에서 작동되었다.
롤러의 압력을 변화시키면서 실시예 1과 동일한 방식으로 발열 디바이스를 제조하였다.
롤러 압력 변화에 따라 제조된 발열 디바이스의 발열 온도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
압력(kg/㎠) IV저항(Ω) 발열온도(℃), 12V
0 149 93
0.5 141 110
1 136 112
3 130 115
5 130 114
7 136 100
IV저항은 발열체 저항 (Device resistance)을 나타낸다. IV저항은 도체에서 전류의 흐름을 방해하는 정도의 물리량을 의미하며, 기본적으로 디바이스 양끝에 베젤을 위치시키고, 두 전극 사이의 거리, 발열 필름의 면적과 길이에 따라 IV저항값이 측정된다.
비교예 1
SnF2로 이루어진 초가속 열소재 점을 증착시키지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 발열 디바이스를 제조하였다.
실시예 1에서 제조된 발열 디바이스 및 비교예 1에서 제조된 발열 디바이스의 시간 경과에 따른 온도를 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 발열 디바이스를 노멀 타입 발열 디바이스로 변경하였다. 노멀 타입 발열 디바이스는 원형 렌즈를 감싸기에 적합한 링 부분 및 링 부분으로부터 서로 반대 방향으로 연장되는 두 개의 띠를 갖는다. 두 개의 띠의 끝에는 전극이 형성되어 있다. 도 9는 노멀 타입 발열 디바이스를 나타낸다.
실시예 1에서 제조된 발열 디바이스를 어셀블리 링 타입 발열 디바이스로 변경하였다. 어셀블리 링 타입 발열 디바이스는 직사각형의 띠이다. 띠의 양 끝에는 전극이 형성되어 있다. 도 10은 어셈블리 링 타입 발열 디바이스를 나타낸다.
노말 타입 발열 디바이스 및 어셈블리 링 타입 발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시켰다. 도 11은 노멀 타입 발열 디바이스가 카메라 렌즈에 부착된 구조의 분해 사시도이다. 카메라 렌즈 위에 접착 필름을 부착시키고 그 위에 노멀 타입 발열 디바이스를 부착시켰다. 발열 디바이스 위에는 절연 필름을 부착시켰다. 동일한 방식으로 어셀블리 링 타입 발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시켰다.
발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시킨 후 발열 테스트를 하였다. 그 결과를 도9에 나타내었다. 도 9는 발열 디바이스를 카메라 렌즈에 부착시킨 후 진행한 발열 테스트의 이미지이다. 인가 전압, 디바이스 저항 등의 조건에 따라 발열 온도가 결정되었다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (15)

  1. SnF2, SnF4, 주석 니켈 불화물 (SnNiF), 주석 크롬 불화물 (SnCrF), 주석 아연 불화물 (SnZnF) , 아연 니켈 불화물 (ZnNiF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 발열 디바이스용 초가속 열소재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초가속 열소재는 50 내지 100 nm의 직경을 갖는 구형의 초가속 열소재 점으로서, 발열 디바이스 상에 격자형으로 배열되는 발열 디바이스용 초가속 열소재.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초가속 열소재 점은 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열되는 발열 디바이스용 초가속 열소재.
  4. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 금속 산화물층;
    상기 금속 산화물층 상에 형성되고, 격자형으로 배열된 구형의 초가속 열소재 점들;
    상기 금속 산화물층 및 초가속 열소재 점들 상에 형성된 도전성 접착제층을 포함하며,
    상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함되는 발열 디바이스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 초가속 열소재는 SnF2, SnF4, 주석 니켈 불화물 (SnNiF), 주석 크롬 불화물 (SnCrF), 주석 아연 불화물 (SnZnF), 아연 니켈 불화물 (ZnNiF) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 발열 디바이스.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 초가속 열소재 점들은 50 내지 100 nm의 직경을 갖고, 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열되는 발열 디바이스.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 발열 디바이스.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 광학적으로 투명한 접착제인 발열 디바이스.
  9. 제1 기판 상에 금속 산화물층을 형성시키는 단계;
    제2 기판의 도전성 접착제층 상에 상온 화학 연속 공정에 의해 구형의 초가속 열소재 점을 격자 배열로 형성시키는 단계;
    상기 구형의 초가속 열소재 점이 형성된 제2 기판 및 금속 산화물층이 형성된 제1 기판을 롤러에 통과시켜, 제2 기판의 도전성 접착제층으로부터 제1 기판의 금속 산화물층으로 구형의 초가속 열소재 점을 라미네이션 부착시키는 단계를 포함하며,
    여기서 상기 구형의 초가속 열소재 점의 하부는 금속 산화물층에 포함되고, 상부는 도전성 접착제층에 포함되는 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 상온 화학 연속 공정은:
    마이크로파 발생기에서 발생된 마이크로파를 자계형성공간으로 안내하는 단계;
    상기 자계형성공간 내로 플라즈마 소오스 가스를 유입하는 단계;
    상기 자계형성공간 내에서 플라즈마 소오스 가스를 마이크로파에 노출시켜 플라즈마 상태로 유지하는 단계;
    상기 플라즈마 내의 전자와 이온을 자계의 영향으로 전자회전공명 (ECR; Electro Cyclotron Resonance)시켜 높은 에너지 밀도의 플라즈마를 유지하는 단계;
    높은 에너지 밀도의 플라즈마 영역 내에 증착막 형성용 초가속 열소재 소오스 가스를 투입시켜 활성화된 이온으로 제공하는 단계, 및
    상기 활성화된 이온을 제2 기판의 표면에서 순간 표면화학반응을 통해 초가속 열소재 점을 연속적으로 형성하는 단계를 포함하는 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 초가속 열소재 점은 50 내지 100 nm의 직경을 갖고, 10 내지 20 nm의 간격을 두고 배열되는 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 초가속 열소재는 SnF2, SnF4, SnNiF, SnCrF, SnZnF, ZnNiF 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물, 구리 산화물, 철 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 광학적으로 투명한 접착제인 발열 디바이스를 제조하는 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 초가속 열소재 점을 격자 배열로 형성시키는 단계 다음에,
    상기 구형의 초가속 열소재 점 상에 보호 필름을 형성시키는 단계; 및
    상기 초가속 열소재 점으로부터 보호 필름을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 발열 디바이스를 제조하는 방법.

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