KR20210074701A - 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널 - Google Patents

열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 샌드위치 패널은, 적층 두께 방향으로 탄소섬유의 길이와 함량을 단계별로 증가시켜 열전도도를 증가시킴으로써, 발열 소자와 단열 소자 사이에 열적 버퍼(thermal buffer)로서 구비하여 발열 소자에서 발생된 열을 흡수하여 방열하되 단열 소자로 열전달은 차단할 수 있다. 또한, 3d 프린터의 압출 적층 방식을 사용하기 때문에, 열전도성 코어의 형상을 다양하게 변형 가능하고, 적층 두께 방향으로 탄소섬유의 길이와 함량을 다르게 조절 가능하여, 열전도도를 최적화시킬 수 있다. 또한, 3d 프린터의 하나의 노즐에 탄소섬유의 길이나 함량이 다르게 혼합된 혼합물들을 차례로 넣어서 압출 적층함으로써, 한번의 연속 공정으로 열전도도가 다른 샌드위치 패널을 제조할 수 있다. 또한, 열전도성 코어는 복수의 기둥들과 연결판을 포함한 형상으로 형성됨으로써, 연결판은 제2표판으로부터 열전달을 용이하게 하고, 복수의 기둥들은 내부에서 열전달이 용이하여 방열 효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제1표판으로 열전달 차단 효과도 증대될 수 있는 이점이 있다.

Description

열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널{Sandwich panel with carbon fiber with optimized thermal conductivity}
본 발명은 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3d 프린터의 수지압출적층 방법을 이용하여 적층 방향으로 열전도도를 점차 증가시켜 단열과 방열이 모두 가능한 샌드위치 패널에 관한 것이다.
전자 제품의 소형화, 고출력화에 따라 방열의 중요성이 증가됨에 따라 전자 제품의 방열 부재에 대한 관심이 증대되고 있다.
또한, 전자 제품 중에서 열 발생 소자에서 발생된 열이 주변 소자에 전달되는 것을 차단하기 위한 단열 부재의 필요성도 증가하고 있다.
종래에는 전자 제품에 사용되는 방열 부재는 주로 도전성이 있는 금속이나 그래핀 시트 등을 이용하였으나, 이는 부식 발생이나 고 중량 등의 문제점이 있다. 또한, 방열 기능만이 가능하기 때문에, 별도로 단열 부재를 추가적으로 구비해야 하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1362965호
본 발명의 목적은, 단열과 방열이 모두 가능하도록 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널은, 3d 프린터를 이용해 수지 또는 수지에 탄소섬유를 혼합한 제1혼합물을 압출하여 형성된 제1표판과; 상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량이 서로 다르게 혼합된 복수의 제2혼합물들을 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 다르게 형성된 열전도성 코어와; 상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지 또는 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함한다.
상기 제1표판은, 상기 3d 프린터를 이용하여 상기 수지만 압출하여 형성된 단열 표판이고, 상기 제2표판은, 상기 3d 프린터를 이용하여 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 열전도성 표판이고, 상기 열전도성 코어로부터 상기 제2표판으로 갈수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된다.
상기 제1표판은, 상기 3d 프린터로부터 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제1혼합물이 압출되어 형성된 제1열전도성 표판이고, 상기 제2표판은, 상기 3d 프린터로부터 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 제2열전도성 표판이고, 상기 제1표판, 상기 열전도성 코어 및 상기 제2표판으로 갈수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된다.
상기 열전도성 코어는, 상기 제2표판에 가까운 부분일수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된다.
상기 열전도성 코어는, 상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과, 상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함한다.
상기 탄소 단섬유층과 상기 탄소 장섬유층 중 적어도 하나는, 상기 적층 방향으로 상기 탄소섬유의 함량이 증가하도록 형성된다.
상기 열전도성 코어는, 상기 탄소 장섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 연속섬유(continuous carbon fiber)가 혼합된 탄소 연속섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 연속섬유층을 더 포함한다.
상기 제2표판은, 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 열전도성 표판이고, 상기 제2표판의 열전도도는 상기 열전도성 코어의 열전도도보다 높도록 상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 열전도성 코어에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된다.
상기 열전도성 코어는, 상기 제1표판 위에 수직 방향으로 돌출되게 형성된 상기 복수의 기둥들과, 상기 복수의 기둥들의 상단을 서로 연결하는 패널 형상으로 형성되고 상기 제2표판과 접하는 연결판들을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널은, 3d 프린터를 이용해 수지만을 압출하여 형성된 제1표판과; 상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량을 점차 증가시킨 복수의 제2혼합물들을 차례로 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 증가하도록 형성된 열전도성 코어와; 상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함하고, 상기 열전도성 코어는, 상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과, 상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함하고, 상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 탄소 장섬유층에 포함된 탄소 장섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널은, 3d 프린터를 이용해 수지에 탄소섬유를 혼합한 제1혼합물을 압출하여 형성된 제1표판과; 상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량을 점차 증가시킨 복수의 제2혼합물들을 차례로 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 증가하도록 형성된 열전도성 코어와; 상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함하고, 상기 열전도성 코어는, 상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과, 상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함하고, 상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 탄소 장섬유층에 포함된 탄소 장섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널은, 적층 두께 방향으로 탄소섬유의 길이와 함량을 단계별로 증가시켜 열전도도를 증가시킴으로써, 발열 소자와 단열 소자 사이에 열적 버퍼(thermal buffer)로서 구비하여 발열 소자에서 발생된 열을 흡수하여 방열하되 단열 소자로 열전달은 차단할 수 있다.
또한, 3d 프린터의 압출 적층 방식을 사용하기 때문에, 열전도성 코어의 형상을 다양하게 변형 가능하고, 적층 두께 방향으로 탄소섬유의 길이와 함량을 다르게 조절 가능하여, 열전도도를 최적화시킬 수 있다.
또한, 3d 프린터의 하나의 노즐에 탄소섬유의 길이나 함량이 다르게 혼합된 혼합물들을 차례로 넣어서 압출 적층함으로써, 한번의 연속 공정으로 열전도도가 다른 샌드위치 패널을 제조할 수 있다.
또한, 열전도성 코어는 복수의 기둥들과 연결판을 포함한 형상으로 형성됨으로써, 연결판은 제2표판으로부터 열전달을 용이하게 하고, 복수의 기둥들은 내부에서 열전달이 용이하여 방열 효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제1표판으로 열전달 차단 효과도 증대될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 샌드위치 패널의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 샌드위치 패널의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 샌드위치 패널의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 샌드위치 패널의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 샌드위치 패널의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 샌드위치 패널(1)은, 3d 프린터를 이용하여 제조되며, 제1표판(10)과 제2표판(20)사이에 열전도성 코어(30)가 적층된 패널이다.
상기 제1표판(10)은, 3d 프린터로부터 수지만 압출되어 형성된 단열 표판인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1표판(10)은 평판 형상으로 형성된다.
상기 열전도성 코어(30)는, 상기 제1표판(10) 위에 적층 형성된 코어이다. 상기 열전도성 코어(30)는, 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 열전도성 코어(30)는 복수의 기둥들이 격자 구조를 이루도록 상호 연결되게 형성될 수도 있다.
상기 열전도성 코어(30)는, 상기 제1표판(10)위에 돌출 형성되고 좌우 또는 전후방향으로 서로 소정간격 이격되게 배치된 사각 기둥들(30a)과, 상기 사각 기둥들(30a)의 상단을 서로 연결시키고 상기 제2표판(20)에 접하는 연결판(30b)을 포함한다. 상기 사각 기둥들(30a) 사이에는 이격 공간(30c)이 형성됨으로써, 상기 이격 공간(30c)을 통해 방열이 이루어질 수 있다. 상기 열전도성 코어(30)는 상기 복수의 사각 기둥들(30a)이 방열 핀 역할을 함으로써, 강도를 가지면서도 표면적이 보다 증대되어 방열 효과가 보다 향상될 수 있다. 또한, 상기 사각 기둥들(30a)의 상단에는 패널 형상의 상기 연결판(30b)이 형성됨으로써, 상기 제2표판(20)의 열을 보다 잘 전달받을 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 열전도성 코어(30)가 사각 기둥으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 사각 기둥 이외에 다각 기둥이나 원 기둥으로 형성되는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 열전도성 코어(30)는 허니콤 구조로 형성되거나, 복수의 기둥들이 격자 구조를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 상기 사각 기둥들의 개수나 크기는 다양하게 적용가능하다.
상기 열전도성 코어(30)는, 상기 제1표판(10)위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제2혼합물을 압출하여 적층 형성된다. 상기 열전도성 코어(30)는 상기 탄소섬유를 포함하기 때문에 열전도성을 가진다.
상기 제2혼합물은, 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량이 다르게 혼합된 복수의 혼합물들을 포함한다. 상기 복수의 제2혼합물들은 상기 3d 프린터에서 서로 다른 노즐을 통해 압출되는 것도 가능하고, 하나의 노즐에 차례대로 삽입되어 압출되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 하나의 노즐을 이용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 열전도성 코어(30)는, 상기 복수의 제2혼합물들을 각각 복수회 적층하여 복수의 층들을 형성하여, 적층 방향(y)으로 열전도도가 달라지도록 형성된다. 즉, 상기 열전도성 코어(30)는 적층 두께가 증가할수록 열전도도가 증가하도록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나를 증가시킨다. 본 실시예에서는, 상기 열전도성 코어(30)는 적층 방향으로 상기 탄소섬유의 길이와 상기 탄소섬유의 함량을 모두 증가시켜 열전도도를 증가시키는 것으로 설명한다. 상기 탄소섬유의 길이와 함량은 점차 증가시키는 것도 가능하고 단계적으로 증가시키는 것도 가능하다.
상기 열전도성 코어(30)는, 탄소 단섬유층(31)과 탄소 장섬유층(32)이 차례로 적층 형성된다.
상기 탄소 단섬유층(31)은, 상기 제1표판(10)위에 적층 형성되고, 상기 수지에 상기 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 형성된다. 상기 탄소 단섬유층(31)은 적층 방향(y)으로 갈수록 상기 탄소 단섬유의 함량이 증가하도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 탄소 단섬유층(31)은 상기 수지에 상기 탄소 단섬유가 제1설정 비율로 혼합된 제1탄소 단섬유층(31a)과, 상기 수지에 상기 탄소 단섬유가 상기 제1설정 비율보다 많은 제2설정 비율로 혼합된 제2탄소 단섬유층(31b)을 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 탄소 단섬유층(31)은 2개 이상의 층으로 이루어지고 적층 방향으로 갈수록 상기 탄소 단섬유의 함량이 증가하도록 형성될 수 있다.
상기 탄소 장섬유층(32)은, 상기 탄소 단섬유층(31)위에 적층 형성되고, 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 형성된다. 상기 탄소 장섬유층(32)은 적층 방향(y)으로 갈수록 상기 탄소 장섬유의 함량이 증가하도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 탄소 장섬유층(32)은 1개의 층으로만 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 적층 방향(y)으로 갈수록 상기 탄소 장섬유의 함량이 단계적으로 증가하도록 2개 이상의 층으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 열전도성 코어(30)는, 상기 탄소 단섬유층(31)과 상기 탄소 장섬유층(32)이 차례로 적층된 것으로 예를 들어 설명하였다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 열전도성 코어(30)는 상기 탄소 장섬유층(32)위에 탄소 연속섬유(continuous carbon fiber)가 혼합된 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 연속섬유층(미도시)을 더 포함하는 것도 물론 가능하다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 사각 기둥들(30a)은 상기 탄소 단섬유층(31)과 상기 탄소 장섬유층(32)을 포함하고, 상기 연결판(30b)은 상기 탄소 장섬유층(32)만으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 이 때, 상기 연결판(30b)에 포함된 탄소 장섬유의 함량은 상기 사각 기둥들(30a)에 포함된 탄소 장섬유의 함량 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 사각 기둥들(30a)은 상기 탄소 단섬유층(31)으로만 형성되되 적층 방향으로 탄소 단섬유의 함량만 증가하도록 형성되는 것도 가능하다. 또한, 상기 연결판(30b)은 탄소 연속섬유(continuous carbon fiber)가 혼합된 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 연속섬유층(미도시)으로 형성된 것도 가능하다.
상기 제2표판(20)은, 상기 3d 프린터로부터 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 제3혼합물이 압출되어 형성된 열전도성 표판이다. 상기 제2표판(20)은 평판 형상으로 형성된다.
상기 제2표판(20)은, 상기 열전도성 코어(30)위에 적층된다. 상기 제2표판(20)의 열전도도는 상기 열전도성 코어(30)의 최상층의 열전도도 이상이도록 설정된다. 여기서, 상기 열전도성 코어(30)의 최상층은, 상기 열전도성 코어(30)에서 상기 제2표판(20)이 적층되는 층이다.
상기 제2표판(20)의 열전도도가 상기 열전도성 코어(30)의 최상층의 열전도도 이상이 되도록 상기 제3혼합물의 조성은 상기 제2혼합물의 조성과 다르게 설정된다.
상기 제2표판(20)에 포함된 탄소섬유의 길이는 상기 열전도성 코어(30)의 최상층에 포함된 탄소섬유의 길이 이상으로 설정된다. 본 실시예에서는, 상기 열전도성 코어(30)의 최상층은 상기 탄소 장섬유층(32)이므로, 상기 제2표판(20)에 포함된 탄소섬유는 탄소 장섬유 또는 탄소 연속섬유이다.
또한, 상기 제2표판(20)에 포함된 탄소섬유의 함량은 상기 열전도성 코어(30)의 최상층 포함된 탄소섬유의 함량 이상으로 설정된다. 상기 샌드위치 패널(1)에서 상기 제2표판(20)의 열전도도가 가장 높게 형성된다.
상기 제2표판(20)은 상기 수지에 상기 탄소섬유가 미리 설정된 일정 비율로 혼합된다. 즉, 상기 제2표판(20)의 내부에서는 적층 방향(y)으로 열전도도가 달라지지 않는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제2표판(20)은 적층 방향(y)으로 열전도도가 달라지도록 탄소섬유의 함량을 점차 증가시켜 압출하는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 샌드위치 패널(1)은 상기 3d 프린터에서 하나의 노즐에 상기 수지, 상기 제2혼합물 및 상기 제3혼합물을 각각 미리 설정된 양만큼씩 차례로 넣어서, 한번의 연속 공정으로 상기 제1표판(10), 상기 열전도성 코어(30) 및 상기 제2표판(20을 차례로 적층 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 샌드위치 패널(1)은, 상기 제1표판(10), 상기 열전도성 코어(30) 및 상기 제2표판(20)이 적층 형성된 구조이며, 상기 제1표판(10)은 단열 표판이고, 상기 열전도성 코어(30)에서 상기 제2표판(20)으로 갈수록 열전도도가 증가된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 샌드위치 패널의 작용을 설명하면, 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 상기 샌드위치 패널(1)은 전자 부품 중에서 발열 소자(B)와 단열 소자(A) 사이에 구비된다.
상기 발열 소자(B)에서 발생된 열은 상기 제2표판(20)으로 전도된다.
상기 제2표판(20)은 열전도도가 가장 높게 형성되었으므로, 상기 발열 소자(B)의 열을 보다 빠르게 흡수할 수 있다.
상기 제2표판(20)에서 흡수한 열은 상기 열전도성 코어(30)로 전도된다.
상기 열전도성 코어(30)는 상기 제2표판(20)에 가까울수록 열전도도가 높으므로, 상기 제2표판(20)의 열을 흡수할 수 있다. 또한, 상기 열전도성 코어(30)의 상단은 상기 연결판(30b)으로 형성됨으로써, 상기 제2표판(20)과 상기 연결판(30b)의 접촉면적이 넓기 ??문에 상기 제2표판(20)의 열을 보다 잘 전달받을 수 있다.
상기 열전도성 코어(30)의 내부에서는 열전도에 의해 열이 보다 빠르게 퍼지면서 방열이 이루어진다.
상기 열전도성 코어(30)의 내부는 상기 탄소섬유들이 포함됨으로써, 열전도도가 높으므로 내부에서 열전달이 잘 이루어진다. 즉, 상기 열전도성 코어(30)의 내부에서 열전달이 잘 이루어져 열이 잘 퍼지므로 방열 효과가 향상된다.
또한, 상기 열전도성 코어(30)는 복수의 사각 기둥들(30a)이 서로 이격되게 배치된 구조이므로, 상기 사각 기둥들(30a)이 방열 핀 역할을 하여 방열 효과가 증대될 수 있다. 또한, 상기 사각 기둥들(30a)사이의 이격 공간을 통해 방열이 잘 이루어질 수 있다.
한편, 상기 열전도성 코어(30)는 상기 제2표판(20)으로부터 멀어질수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량이 감소하여 열전도도가 낮게 형성되기 때문에, 상기 제2표판(20)으로부터 멀어질수록 열전도가 점차 감소된다.
즉, 상기 열전도성 코어(30)의 내부에서 상기 제2표판(20)로부터 흡수된 열이 하방향으로 퍼지면서 방열되나, 상기 제1표판(10)에 가까워질 수록 열전도도가 감소하여 상기 제1표판(10)으로 열 전달이 차단된다.
따라서, 상기 열전도성 코어(30)로부터 상기 제1표판(10)으로는 열전달이 거의 이루어지지 않는다.
상기 제1표판(10)은 수지로만 형성된 단열 표판이므로, 상기 열전도성 코어(30)로부터 열을 전달받지 않는다.
따라서, 상기 제1표판(10)에 접하는 상기 단열 소자(A)로는 열전달이 이루어지지 않는다.
상기와 같이 구성된 샌드위치 패널(1)은, 상기 발열 소자(B)와 상기 단열 소자(A)사이에 구비됨으로써, 상기 발열 소자(B)에서 열이 발생하더라도 상기 단열 소자(A)로 열전달이 되는 것을 차단할 수 있다. 즉, 상기 샌드위치 패널(1)은, 상기 발열 소자(B)에서 발생된 열을 흡수하여 방열하되, 상기 단열 소자(A)로 열전달은 차단하는 열적 버퍼(thermal buffer) 기능을 할 수 있다. 따라서, 전자 부품에 적용시 열이 발생한 부분과 나머지 부분을 열적으로 분리시켜줄 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 샌드위치 패널의 측면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 샌드위치 패널(100)은, 제1표판(110), 열전도성 코어(130) 및 제2표판(120)이 차례로 적층 형성되되, 상기 제1표판(110)은 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 제1혼합물이 압출되어 형성된 제1열전도성 표판인 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 샌드위치 패널(100)은, 상기 제1표판(110), 상기 열전도성 코어(130) 및 상기 제2표판(120)이 모두 탄소섬유를 포함하되, 상기 제1표판(110)으로부터 상기 제2표판(120)으로 갈수록 열전도도가 점차 증가하도록 상기 탄소섬유의 길이와 함량이 증가하게 형성된다.
상기 제1표판(110)은, 상기 수지에 탄소 단섬유가 혼합된 제1혼합물이 압출되어 형성되고, 상기 탄소 단섬유의 함량은 상기 열전도성 코어(130)에 포함된 탄소 단섬유 함량보다 낮게 설정된다.
상기와 같이 구성된 샌드위치 패널(100)은 상기 3d 프린터에서 하나의 노즐에 상기 제1혼합물, 상기 제2혼합물 및 상기 제3혼합물을 각각 미리 설정된 양만큼씩 차례로 넣어서, 한번의 연속 공정으로 상기 제1표판(110), 상기 열전도성 코어(130) 및 상기 제2표판(120)을 차례로 적층 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 샌드위치 패널(100)은, 상기 제1표판(110), 상기 열전도성 코어(130) 및 상기 제2표판(120)이 적층 형성된 구조이며, 상기 제1표판(110), 상기 열전도성 코어(130) 및 상기 제2표판(120)은 모두 열전도성을 가지되, 상기 제1표판(110)에서 상기 제2표판(120)으로 갈수록 열전도도가 점차 증가된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1,100: 샌드위치 패널 10,110: 제1표판
20,120: 열전도성 코어 30, 130: 제2표판

Claims (11)

  1. 3d 프린터를 이용해 수지 또는 수지에 탄소섬유를 혼합한 제1혼합물을 압출하여 형성된 제1표판과;
    상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량이 서로 다르게 혼합된 복수의 제2혼합물들을 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 다르게 형성된 열전도성 코어와;
    상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함하는 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1표판은, 상기 3d 프린터를 이용하여 상기 수지만 압출하여 형성된 단열 표판이고,
    상기 제2표판은, 상기 3d 프린터를 이용하여 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 열전도성 표판이고,
    상기 열전도성 코어로부터 상기 제2표판으로 갈수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1표판은, 상기 3d 프린터로부터 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제1혼합물이 압출되어 형성된 제1열전도성 표판이고,
    상기 제2표판은, 상기 3d 프린터로부터 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 제2열전도성 표판이고,
    상기 제1표판, 상기 열전도성 코어 및 상기 제2표판으로 갈수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 제2표판에 가까운 부분일수록 상기 탄소섬유의 길이와 함량 중 적어도 하나가 증가하도록 형성된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과,
    상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함하는 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 탄소 단섬유층과 상기 탄소 장섬유층 중 적어도 하나는, 상기 적층 방향으로 상기 탄소섬유의 함량이 증가하도록 형성된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 탄소 장섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 연속섬유(continuous carbon fiber)가 혼합된 탄소 연속섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 연속섬유층을 더 포함하는 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2표판은, 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지와 상기 탄소섬유가 혼합된 상기 제3혼합물이 압출되어 형성된 열전도성 표판이고,
    상기 제2표판의 열전도도는 상기 열전도성 코어의 열전도도보다 높도록 상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 열전도성 코어에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 제1표판 위에 수직 방향으로 돌출되게 형성된 상기 복수의 기둥들과, 상기 복수의 기둥들의 상단을 서로 연결하는 패널 형상으로 형성되고 상기 제2표판과 접하는 연결판들을 포함하는 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  10. 3d 프린터를 이용해 수지만을 압출하여 형성된 제1표판과;
    상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소섬유의 길이와 함량을 점차 증가시킨 복수의 제2혼합물들을 차례로 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 증가하도록 형성된 열전도성 코어와;
    상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함하고,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과,
    상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함하고,
    상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 탄소 장섬유층에 포함된 탄소 장섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
  11. 3d 프린터를 이용해 수지에 탄소섬유를 혼합한 제1혼합물을 압출하여 형성된 제1표판과;
    상기 제1표판 위에 복수의 기둥들이 서로 이격되게 배치된 형상이고, 상기 복수의 기둥들은 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유의 길이와 함량을 점차 증가시킨 복수의 제2혼합물들을 차례로 압출하여 적층 형성된 복수의 층들을 포함하여 적층 방향으로 열전도도가 증가하도록 형성된 열전도성 코어와;
    상기 열전도성 코어 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 상기 탄소섬유를 혼합한 제3혼합물을 압출하여 적층 형성된 제2표판을 포함하고,
    상기 열전도성 코어는,
    상기 제1표판 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 단섬유(chopped carbon fiber)가 혼합된 탄소 단섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 단섬유층과,
    상기 탄소 단섬유층 위에 상기 3d 프린터를 이용해 상기 수지에 탄소 장섬유(long carbon fiber)가 혼합된 탄소 장섬유 혼합물을 압출하여 적층된 탄소 장섬유층을 포함하고,
    상기 제2표판에 포함된 탄소섬유의 길이와 함량은 상기 탄소 장섬유층에 포함된 탄소 장섬유의 길이와 함량 이상으로 설정된 열전도도가 최적화된 탄소섬유를 포함하는 샌드위치 패널.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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