WO2017204562A1 - 코일부품 - Google Patents

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WO2017204562A1
WO2017204562A1 PCT/KR2017/005422 KR2017005422W WO2017204562A1 WO 2017204562 A1 WO2017204562 A1 WO 2017204562A1 KR 2017005422 W KR2017005422 W KR 2017005422W WO 2017204562 A1 WO2017204562 A1 WO 2017204562A1
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heat dissipation
bobbin
coil component
resin
coil
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황승재
김문회
황문영
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주식회사 아모그린텍
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Abstract

코일부품이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부품은 자심(magnetic core), 상기 자심을 수용하는 보빈 및 상기 보빈의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일을 구비하는 코일부품에 있어서, 상기 보빈은, 고분자 매트릭스; 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산되고, 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체;를 포함하는 방열부재로 구현된다. 이에 의하면, 인가되는 전류에 의해 코일부품에서 발생하는 열을 최대한 빠르고 우수한 효율로 전도 및 외부로 방사시킬 수 있음에 따라서 공통모드 노이즈 제거 기능의 저하가 방지되고, 차동신호를 실질적으로 감쇄 없이 통과시킬 수 있다. 또한, 코일부품에서 발생하는 열이나 외부의 물리, 화학적 자극에도 방열성능이 오랫동안 지속될 수 있다. 나아가 본 발명은 코일부품에서 발생하는 열을 높은 효율로 전도, 방사시킴과 동시에 코일부품의 외부면이 우수한 절연성을 나타냄에 따라서 합선 등으로 인한 전기적 단락이 방지될 수 있다.

Description

코일부품
본 발명은 코일부품에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 인가되는 전류에 의해 코일부품에서 발생하는 열을 최대한 빠르고 우수한 효율로 전도 및 외부로 방사시킬 수 있음에 따라서 코일부품의 기능 저하, 코일부품의 발열로 인한 코일부품이 장착되는 각종 기기들의 오작동이 방지될 수 있는 코일부품에 관한 것이다.
코일부품이란 자심과 권선으로 조립된 부품을 의미한다. 상기 코일부품은 자심의 재질, 자기적 물성과 권선의 선경, 재질 등을 조절하여 발현되는 물성을 변경함을 통하여 인덕터, 초크, 트랜스, 리액터 등의 회로부품으로 사용된다.
일예로 상기 코일부품이 트랜스로 사용되는 경우 전자기 유도현상을 이용하여 권선에 인가되는 전원의 전류나 전압의 값을 변화시키는 기능을 수행하여 변압기 등으로 응용된다. 또한, 일예로 상기 코일부품이 인덕터로 사용되는 경우 인가되는 전류의 급격한 변화에 따른 회로의 손상을 방지하고, 전기잡음을 걸러내는 필터의 기능을 수행하며 각종 전자제품의 발진회로, 전원회로 등에 응용된다.
한편, 코일에 전원이 인가될 경우 코일의 저항 등에 의해 발열이 발생되는데, 인가되는 전류나 전압의 세기가 커질 경우 더욱 높은 열이 발생하며, 발생된 열은 코일의 저항값 상승을 초래함에 따라서 초기 설정된 코일부품의 물성을 온전히 발현하지 못할 수 있는 문제가 있다.
또한, 통상적으로 코일부품은 자심과 권선된 코일을 분리시키고 자심을 보호하기 위하여 외부케이스에 자심을 수용한 후 외부케이스에 코일을 권선시킨다. 그러나 코일에 인가된 전류는 자심에 와전류 등에 의한 발열을 발생시킬 수 있고, 이때 발생된 열이 외부케이스에 의해 외부로 방출되지 못함에 따라서 코일부품의 발열문제는 더욱 심각해질 수 있고, 코일부품에서 발생된 열은 코일부품이 장착된 각종 기기들의 타부품에 영향을 미침에 따라서 기기 오작동을 초래할 수 있다.
이에 따라서, 방열성능이 향상되고, 방열성능의 지속성이 오랜기간 유지되는 코일부품에 대한 연구가 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 인가되는 전원에 의해 코일부품에서 발생하는 열을 최대한 빠르고 우수한 효율로 전도 및 외부로 방사시킬 수 있음에 따라서 코일부품의 기능의 저하가 방지된 코일부품을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 코일부품에서 발생하는 열이나 외부의 물리, 화학적 자극에도 방열성능이 오랫동안 지속될 수 있는 코일부품을 제공하는데 다른 목적이 있다.
나아가 본 발명은 코일부품에서 발생하는 열을 높은 효율로 전도, 방사시킴과 동시에 코일부품의 외부면이 우수한 절연성을 나타냄에 따라서 합선 등으로 인한 전기적 단락이 방지되는 코일부품 및 코일부품용 보빈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
더불어 본 발명은 뛰어난 방열성능 및 절연/방열 견뢰도를 견지하는 본 발명에 따른 코일부품을 구비하는 변압기, PFC 회로 등 다양한 전자부품 및 전자기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 자심(magnetic core), 상기 자심을 수용하는 보빈 및 상기 보빈의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일을 구비하는 코일부품에 있어서, 상기 보빈은, 고분자 매트릭스; 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산되고, 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체;를 포함하는 방열부재인 코일부품을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 나노금속 입자는 결정화된 나노입자일 수 있다.
또한, 상기 고분자 매트릭스와 그라파이트-나노금속 복합체 간의 계면특성을 향상시키기 위하여 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 나노금속 입자 상에 코팅된 폴리도파민층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 폴리도파민층의 두께는 5 ~ 1000nm일 수 있다.
또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 상기 방열부재 내 10 ~ 95 중량%로 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노금속은 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일부품은 자심을 수용한 보빈 내부의 빈공간에 충진된 열 계면 재료(Thermal Interface Materials)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열부재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 페녹시 수지, 폴리우레탄, 나이트릴부타디엔 수지, 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 에폭시 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 고분자 성분을 통해 형성된 절연피막을 외부면에 더 구비할 수 있다. 또는, 상기 보빈의 외부면에는 절연성 방열코팅층을 더 포함할 수 있다. 또는 상기 보빈의 외부면 및 상기 보빈의 외부에 권선된 코일을 포함하여 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열코팅층은 주제수지를 포함하는 코팅층 형성성분; 및 절연성 방열필러;를 포함하는 절연성 방열 코팅조성물이 보빈의 외부면에 처리되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 주제수지는 경화형 수지이며, 상기 코팅층 형성성분은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 100 중량부로 포함되는 경화제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 70 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 주제수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000001
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기이고, 상기 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기이며, 상기 n은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 ~ 4000이도록 하는 유리수이다.
또한, 상기 경화제는 지방족 폴리 아민계 경화제를 포함하는 제1경화제 및 방향족 폴리 아민계, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2경화제를 1 : 0.5 ~ 1.5의 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 상기 지방족 폴리 아민계 경화제는 폴리에틸렌폴리아민을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러는 산화마그네슘, 이산화티타늄, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 실리카, 산화아연, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 탄화규소 및 산화망간으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 탄화규소일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러는 평균입경이 10㎚ ~ 15㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 절연성 방열필러는 D50과 D97의 비율이 1: 4.5 이하일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열코팅조성물은 하기의 열방사 평가방법에 따른 열방사 효율이 30% 이상일 수 있다.
[열방사 평가방법]
25℃ 습도 50%인 닫힌계 내에서, 두께 1.5㎜, 가로×세로가 각각 35㎜×34㎜인 알루미늄 플레이트 상부면에 절연성 방열 코팅조성물을 처리하여 형성된 두께 25㎛의 절연성 방열코팅층을 포함하는 시편1의 하부 정중앙에 표면적이 4㎠이고, 88℃인 열원이 밀착되도록 위치시킨 뒤 90분 후 방열유닛 정중앙의 상부 5cm 지점의 온도를 측정하고, 절연성 방열코팅층이 형성되지 않은 알루미늄플레이트 단독인 시편2를 동일한 방법으로 온도를 측정하여 하기 수학식 1에 따라 열방사 효율을 측정한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000002
또한, 본 발명은 자심(magnetic core) 및 상기 자심을 수용하고, 외부에 코일이 권선되는 코일부품용 보빈에 있어서, 상기 보빈은 고분자 매트릭스; 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산되고, 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체;를 포함하는 방열부재인 코일부품용 보빈을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 방열부재의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 자심(magnetic core), 상기 자심을 수용하는 보빈 및 상기 보빈의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일을 구비하는 코일부품에 있어서, 상기 코일부품은 상기 보빈의 외부면과 상기 보빈의 외부에 권선된 코일을 포함하여 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층을 구비하는 코일부품을 제공한다.
또한, 본 발명은 자심(magnetic core), 상기 자심을 피복하는 절연피막, 상기 절연피막의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일, 및 상기 절연피막의 외부면과 상기 절연피막의 외부에 권선된 코일을 포함하여 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층을 포함하는 코일부품을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 코일부품을 구비하는 변압기, EMI 필터, PFC 회로, 전자기기 또는 자동차를 제공한다.
본 발명에 의하면, 인가되는 전류에 의해 코일부품에서 발생하는 열을 최대한 빠르고 우수한 효율로 전도 및 외부로 방사시킬 수 있음에 따라서 코일부품의 기능의 저하가 방지될 수 있다. 또한, 코일부품에서 발생하는 열이나 외부의 물리, 화학적 자극에도 방열성능이 오랫동안 지속될 수 있다. 나아가 본 발명은 코일부품에서 발생하는 열을 높은 효율로 전도, 방사시킴과 동시에 코일부품의 외부면이 우수한 절연성을 나타냄에 따라서 합선 등으로 인한 전기적 단락이 방지될 수 있다. 더불어 뛰어난 방열성능 및 절연/방열 견뢰도를 견지하는 본 발명의 코일부품은 변압기, EMI필터, PFC 회로, 전자기기, 자동차 등 산업전반에 널리 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품에서 코일을 제외한 부분에 대한 도면으로써, 도 2a는 코일을 제외한 코일부품의 사시도, 도 2b는 코일을 제외한 코일부품의 분해사시도, 도 2c는 도 2b에서 경계선 E-E'에 따른 보빈의 단면도를 나타낸 도면, 도 2d 및 도 2e는 도 2b에서 경계선 A-A'에 따른 보빈의 단면의 여러 실시예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품의 도면으로써, 도 3a는 코일부품의 사시도, 도 3b는 경계선 B-B'에 따른 단면도 및 이의 확대도를 나타낸 도면,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품의 도면으로써, 도 4a는 코일부품의 사시도, 도 4b는 경계선 C-C'에 따른 단면도 및 이의 확대도를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품의 도면으로써, 도 5a는 코일부품의 사시도, 도 5b는 경계선 D-D'에 따른 단면도 및 이의 확대도를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 방열시험용 시편의 모식도, 그리고
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 코일부품의 사진으로써, 도 7a는 방열부재인 보빈으로 구현된 코일부품의 사진이며, 도 7b는 방열부재인 보빈으로 구현된 코일부품의 보빈과 상기 보빈에 권회된 코일 상에 절연성 방열코팅층이 피복된 코일부품의 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1에 도시된 것과 같이, 코일부품(1000)은 자심(미도시)이 수용된 보빈(100)의 외부면을 구획하여 각각의 영역에서 서로 분리되어 권회하는 한 쌍의 코일(201,202)을 구비한다.
상기 보빈(100)은 일예로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 상부보빈(100A) 및 하부보빈(100B)이 결합되어 내부에 자심(10)을 수용하는 구조로 구현될 수 있다. 상기 결합된 보빈(100)은 베이스 부재(130)에 상기 하부보빈(100B)의 일부가 수용된 후 중앙 분리판(120)이 상부보빈(100A) 및 하부보빈(100B)의 내측면에 구비된 결합가이드(110)를 따라서 끼워 맞춰지고, 종국적으로 베이스 부재(130)의 결합돌출부(131)에 결합되어 일체로 코일부품을 형성할 수 있다.
상기 상부보빈(100A) 및 하부보빈(100B)의 내부 및/또는 외부의 형상은 수용되는 자심(10)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 일예로, 상기 자심(10)은 중공부를 갖는 원통형이나 중공부를 갖는 도넛형일 수 있으며, 도 2b 및 도 2c에 도시된 것과 같이 상기 보빈(100A, 100B)은 중공형의 자심(10) 외측과 내측을 둘러싸도록 곡면의 외벽(100A1,100B1) 및 내벽(100A2,100B2)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 자심(10)을 외벽(100A1,100B1) 및 내벽(100A2,100B2) 사이 공간에 수용한 후 상부보빈(100A)과 하부보빈(100B)이 억지끼움이 될 수 있도록, 결합되는 상부/하부 보빈(100A,100B)의 외벽(100A1,100B1) 및 내벽(100A2,100B2)의 적어도 일부에 일정 깊이의 단턱이 형성될 수 있다.
상기 보빈(100)은 방열부재일 수 있는데, 이를 도 2c를 통해 설명하면, 보빈은 고분자 매트릭스(101) 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산되고, 그라파이트(102a)의 표면에 나노금속 입자(102b)가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체(102)를 포함하며, 보빈(100)의 적어도 외측면에는 절연피막(103)이 더 구비될 수 있다.
상기 고분자 매트릭스(101)는 열경화성 고분자 성분 및 열가소성 고분자 성분 중 어느 하나 이상을 통해 형성될 수 있다. 상기 열경화성 고분자 성분은 에폭시계 성분, 우레탄계 성분, 멜라민계 성분, 및 폴리이미드계 성분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 열가소성 성분은 폴리카보네이트계 성분, 폴리스티렌계 성분, 폴리술폰계 성분, 폴리염화비닐계 성분, 폴리에테르계 성분, 폴리아크릴레이트계 성분, 폴리에스테르계 성분, 폴리아미드계 성분, 셀룰로오스계 성분, 폴리올레핀계 성분, 및 폴리프로필렌계 성분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체(102)는 그라파이트(102a)의 표면에 적어도 한 개의 나노금속 입자(102b)가 결합된 복합체로써, 구비되는 다수개의 그라파이트-나노금속 복합체(102) 전체에서 그라파이트의 총중량 100 중량부에 대하여 상기 나노금속 입자가 20 ~ 50 중량부로 구비될 수 있다. 또한, 나노금속은 그라파이트 표면적의 30 ~ 70%의 표면적 범위를 차지하도록 고밀도로 결합된 것일 수 있다.
상기 그라파이트(102a)는 탄소 원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서, 그래핀(graphene)이라는 단층의 기본 요소로 이루어져 있다. 상기 그라파이트(102a)는 바람직하게는 판상일 수 있으며, 그래핀 단일층 또는 그래핀이 다수개 적층된 판 모양의 층상 구조물을 포함한다. 상기 층상 구조물은 내부 층들 사이의 약한 상호작용에 따라서 박리(exfoliate)된 그라파이트 나노시트(graphite nanosheets)를 형성할 수도 있다. 상기 층상구조물 형태의 그라파이트 내부의 이격된 층들(inter-spaced layers) 사이의 면방향 금속결합(in-plane metallic bonding)과 약한 반데르 발스 상호작용(van der Waals interaction)으로 인해 전기적 및 열적 이방성(anisotropy)을 나타낼 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 그라파이트는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 수득된 것을 제한 없이 채용할 수 있다.
상기 나노금속 입자(102b)는 전자파 차폐 효과를 나타낼 수 있는 도전성 금속일 수 있다. 상기 나노금속 입자는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 나노금속과 그라파이트는 화학결합 등을 통해 결합될 수 있다. 또한, 상기 나노금속은 결정화된 것일 수 있으며, 결정의 크기가 평균입경이 10 내지 200㎚, 바람직하게 50 내지 200㎚일 수 있으며, 이를 통해 접촉성이 향상되어 접촉저항이 낮아짐에 따라서 열적 및/또는 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 고분자 매트릭스와 그라파이트-나노금속 복합체 간의 계면특성을 향상시키기 위하여 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 나노금속 입자 상에 코팅된 폴리도파민층을 더 포함할 수 있다. 고분자 매트릭스와 그라파이트-나노금속복합체 간이 계면특성의 향상은 소량의 매트릭스 형성성분을 포함하더라고 시트 형태의 그라파이트 방열부재를 형성 가능하게 함에 따라서 방열부재 내 상기 그라파이트-나노금속 복합체의 함량을 증가시킬 수 있고, 이로 인해 그라파이트-나노금속 복합체로 인한 방열특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 따라 방열부재에는 상기 그라파이트-나노금속 복합체(102)가 방열부재 전체중량에 대하여 10 중량% 이상, 보다 바람직하게는 10 ~ 95 중량%로 포함될 수 있으며, 많은 함량으로 구비됨에도 불구하고 방열부재는 형상유지성이 우수하고 일정 수준 이상의 기계적 강도를 발현할 수 있다.
또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체에 코팅된 폴리도파민층은 유기용매 내에서 분산성을 향상시켜 방열부재로 성형될 때 고분자매트릭스 내에 상기 그라파이트-나노금속 복합체가 균일하게 위치시키기 보다 용이할 수 있다.
상기 폴리도파민층은 두께가 5 ~ 1000㎚일 수 있으며, 두께가 5㎚ 미만일 경우 폴리도파민층을 통한 계면특성, 분산성이 목적하는 수준에 이르지 못할 수 있고, 두께가 1000㎚를 초과할 경우 물성향상 정도가 미미할 수 있다.
또한, 상기 그라파이트-나노금속 복합체(102)는 이들 간의 결합방법에 대해본 발명은 특별히 한정하지 않으나 일예로써, 먼저 그라파이트 및 나노금속 입자를 혼합하여 그라파이트-나노금속 입자 혼합물 제조한 후, 상기 그라파이트-나노금속 입자 혼합물에 플라즈마를 가하여 상기 나노금속 입자를 기화시키고, 기화된 상기 나노금속 입자에 퀜칭(quenching) 가스를 주입하여 기화된 상기 나노금속 입자를 응축 또는 급냉시킨다. 이를 통해 기화된 상기 나노금속 입자의 성장이 억제되고, 상기 그라파이트 표면상에 상기 나노금속 입자가 결정화되어 그라파이트-나노금속 복합체(102)가 형성될 수 있다. 이후 제조된 그라파이트-나노금속 복합체(102)의 나노금속 입자 상에 폴리도파민층을 더 형성할 수 있다. 상기 폴리도파민층은 상기 그라파이트-나노금속 복합체를 도파민 수용액에 디핑(dipping)하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 도파민 수용액으로 염기성 도파민 수용액을 사용할 경우 산화 조건하에서 도파민이 자발적으로 반응하여 상기 그라파이트-나노금속 복합체의 나노금속 입자상에 고분자화 되어 폴리도파민층이 형성된다. 따라서, 별도의 소성 과정이 필요하지 않으며, 산화제의 첨가를 특별히 제한하는 것은 아니나, 산화제의 첨가 없이 공기 중의 산소 기체를 산화제로 이용할 수 있다. 디핑 시간은 코팅층의 두께를 결정하는데, pH 8 ~ 14 염기성의 트리스 완충용액에 도파민 농도가 0.1 ~ 5mg/mL 되도록 도파민을 용해시켜 제조한 도파민 수용액을 이용하는 경우, 5 ~ 100nm 두께로 코팅층을 형성하기 위해서는 바람직하게 약 0.5 ~ 24시간 동안 그라파이트-나노금속을 디핑하는 것이 바람직하다. 한편, 그라파이트를 도파민 수용액에 디핑하더라도 그라파이트의 표면에 도파민 코팅층이 형성되기 어려우나 그라파이트 표면에 결합된 나노금속 입자상에 도파민 코팅층이 형성되기 용이함에 따라서 상기 복합체는 폴리도파민층을 더 구비할 수 있다.
상기 방열부재(101,102)는 상술한 고분자 매트릭스(101)의 고분자 성분과 그라파이트-나노금속 복합체(102)를 혼합 후 선택된 고분자 성분에 따라 경화제, 용매 등을 더 포함하거나 용융된 고분자 성분에 그라파이트 나노금속 복합체 혼합 된 후 목적하는 형상으로 성형되어 고화될 수 있다. 이때 방열부재의 두께는 목적하는 기계적강도 등에 따라서 달라질 수 있지만, 일예로, 0.01 ~ 1000㎜일 수 있다.
한편, 도 2d와 같이 상기 방열부재(101,102)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 페녹시 수지, 폴리우레탄, 나이트릴부타디엔 수지, 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 에폭시 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 성분을 통해 형성된 절연피막(103)을 외부면에 더 구비할 수 있다. 이는 방열부재내 구비되는 그라파이트-나노금속 복합체의 전기전도성으로 인하여 방열부재인 보빈의 외부면에 권선된 한 쌍의 분리된 코일에서 발생할 수 있는 합선을 방지하기 위함이다. 상기 절연피막(103)은 두께가 0.1 ~ 10㎜로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또는, 도 2e와 같이 상기 방열부재(101',102')의 외부면에는 절연성 방열코팅층(104)이 더 구비될 수 있다. 상기 절연성 방열코팅층은 코팅층(104a) 내부에 분산된 절연성 방열필러(104b)를 포함하여 구현될 수 있다. 상기 절연성 방열코팅층(104)은 절연성 방열 코팅조성물이 보빈의 외부면에 처리되어 형성될 수 있다.
일예로, 상기 절연성 방열코팅조성물은 주제수지를 포함하는 코팅층 형성성분 및 절연성 방열필러를 포함할 수 있고, 상기 주제수지가 경화형 수지일 경우 경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 주제수지는 코팅층을 형성할 수 있는 것으로 당업계에 공지된 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 보빈과의 접착성, 발열 기재의 열에 의해 취화 되지 않는 내열성, 전기적 자극에 의해 취화되지 않는 절연성, 기계적 강도 및 절연성 방열필러와의 상용성 개선에 따른 방열성능 향상을 동시에 달성하기 위하여 상기 주제수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 페녹시 수지, 폴리우레탄, 나이트릴부타디엔 수지, 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 실리콘수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1 종, 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합체를 구비할 수 있다. 일예로, 상기 주제수지는 아크릴 멜라닌계 수지일 수 있다. 상기 각 수지에 해당하는 구체적인 종류는 당업계에 공지된 수지들일 수 있어서 본 발명은 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.
일예로, 상기 주제수지가 에폭시 수지일 경우 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 선형 지방족형 에폭시 수지, 고무변성 에폭시 수지 및 이들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 글리시딜에테르형 에폭시 수지는 페놀류의 글리시딜에테르와 알코올류의 글리시딜에테르를 포함하며, 상기 페놀류의 글리시딜 에테르로 비스페놀 A형, 비스페놀 B형, 비스페놀AD형, 비스페놀 S형, 비스페놀 F형 및 레조르시놀 등과 같은 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac) 에폭시, 아르알킬페놀 노볼락, 테르펜페놀 노볼락과 같은 페놀계 노볼락 및 o-크레졸 노볼락(Cresolnovolac) 에폭시와 같은 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
상기 글리시딜 아민형 에폭시 수지로 디글리시딜아닐린, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌디아민, 1,3-비스(디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, 글리시딜에테르와 글리시딜아민의 양구조를 겸비한 트리글리시딜-m-아미노페놀, 트리글리시딜-p-아미노페놀 등이 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
상기 글리시딜에스테르형 에폭시수지로 p-하이드록시벤조산, β-하이드록시나프토에산과 같은 하이드록시카본산과 프탈산, 테레프탈산과 같은 폴리카본산 등에 의한 에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
상기 선형 지방족형 에폭시 수지로 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올, 글리세린, 트리메틸올에탄, 티리메틸올프로판, 펜타에리트리롤, 도데카히드로 비스페놀 A, 도데카히드로 비스페놀 F, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등에 의한 글리시딜 에테르일 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
상기 고무변성 에폭시 수지는 골격에 고무 및/또는 폴리에테르를 갖는 에폭시 수지이면 특별히 한정되지 않으며, 일예로, 카르복시기 변성 부타다이엔-아크릴로나이트릴 엘라스토머와 분자 내에서 화학적으로 결합한 에폭시 수지(CTBN 변성 에폭시 수지), 아크릴로나이트릴-부타다이엔 고무 변성 에폭시 수지(NBR 변성 에폭시수지), 우레탄 변성 에폭시 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 고무 변성 에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
다만, 후술하는 절연성 방열필러, 특히 그 중에서도 탄화규소와의 상용성이 매우 뛰어나 방열특성, 절연성 방열코팅층의 내구성 향상 측면, 절연성 방열코팅층의 표면품질 향상의 측면 및 방열필러의 분산성 향상의 측면에서, 일예로 상기 주제수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000003
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자, C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 알킬기이고, 상기 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자, C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C4의 분쇄형 알킬기이며, 상기 n은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 ~ 4000, 바람직하게는 450 ~ 3900이도록 하는 유리수이다.
만일, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 미만일 경우 코팅조성물의 흐름성이 증가하여 절연성 방열코팅층의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 피코팅면과의 접착력이 저하될 수 있고, 중량평균분자량이 4000을 초과할 경우 균일한 두께의 절연성 방열코팅층으로 제조하기 어렵고, 코팅조성물 내 방열필러의 분산성이 저하되어 절연성 방열코팅층 형성 시 균일한 절연 및 방열성능을 발현하기 어려울 수 있다.
또한, 상술한 주제수지로 사용될 수 있는 에폭시 수지와 함께 코팅층 형성성분에 포함되는 경화제는 선택될 수 있는 에폭시의 구체적인 종류에 따라 그 종류를 달리할 수 있으며, 구체적인 종류는 당업계에 공지된 경화제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 지방족 폴리아민계 경화제, 방향족 폴리아민계 경화제, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 지방족 폴리아민계 경화제는 일예로, 폴리에틸렌폴리아민 일 수 있고, 바람직하게는 디에틸렌 트리아민(DETA), 디에틸 아미노 프로필아민(DEAPA), 트리에틸렌 테트라민(TETA), 테트라에틸렌 펜타민(TEPA) 및 멘탄 디아민(MDA)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방향족 폴리아민계 경화제는 일예로, 메타 페닐 디아민(MPDA), 디아미노 디페닐 술폰(DDS) 및 디페닐 디아미노 메탄(DDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산무수물계 경화제는 일예로, 프탈릭 언하이드라이드(PA), 테트타하이드로프탈릭 언하이드라이드(THPA), 메틸 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(MTHPA), 헥사 하이드로프탈릭 언하이드라이드(HHPA) 및 메틸 나딕 언하이드라이드(MNA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매계 경화제는 일예로, 디시안디아미드(DICY), 멜라민, 폴리머캡탄, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), BF3 모노 에틸렌 아민(BF3-MEA), 벤질 디메틸 아민(BDMA) 및 페닐 이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 주제수지로 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 경우 상기 코팅층 형성성분은 경화제로써 지방족 폴리 아민계 경화제를 포함하는 제1경화제 및 방향족 폴리 아민계, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2경화제를 포함할 수 있다. 이를 통해 후술하는 절연성 방열필러, 그 중에서도 탄화규소와의 상용성 향상에 매우 유리하고, 절연성 방열코팅층의 접착성, 내구성, 표면품질 등 모든 물성에 있어서 유리하며, 더불어 방열 코팅조성물이 적용될 피착면이 평활한 평면이 아닌 굴곡지거나 단차가 형성된 경우에 해당 부분에 형성된 절연성 방열코팅층에 크랙이 발생하거나 박리되는 것을 더욱 방지하는 이점이 있다. 또한, 보다 향상된 물성을 발현하기 위하여 바람직하게는 상기 경화제는 제1경화제 및 제2경화제를 1 : 0.5 ~ 1.5의 중량비로, 보다 바람직하게는 1 : 0.6 ~ 1.4의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 제1경화제 및 제2경화제의 중량비가 1 : 0.5 미만이면 피착재와의 부착강도가 약해질 수 있고, 중량비가 1 : 1.4를 초과하면 코팅 도막의 탄성이 저하될 수 있고, 내구성이 좋지 않을 수 있다.
또한, 상기 코팅층 형성성분은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 경화제는 25 ~ 100 중량부로, 보다 바람직하게는 40 ~ 80 중량부로 포함할 수 있다. 만일 경화제가 25 중량부 미만으로 구비되는 경우 수지가 미경화 되거나, 형성된 절연성 방열코팅층의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 경화제가 100 중량부를 초과할 경우 형성된 절연성 방열코팅층에 크랙이 발생하거나, 절연성 방열코팅층이 깨질 수 있다.
다음으로, 절연성 방열필러에 대하여 설명한다.
상기 절연성 방열필러는 그 재질에 있어서 절연성 및 방열성을 동시에 가지는 것이라면 제한 없이 선택할 수 있다. 또한, 상기 절연성 방열 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있어서 본 발명에서 이를 특별히 한정하지 않는다. 일예로, 상기 절연성 방열 필러는 탄화규소, 산화마그네슘, 이산화티타늄, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 실리카, 산화아연, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 산화망간, 산화지르코니아 및 산화붕소로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 바람직하게는 우수한 절연 및 방열성능, 절연성 방열코팅층의 형성 용이성, 절연성 방열코팅층 형성 후 균일한 절연 및 방열성능, 절연성 방열코팅층의 표면품질 등 목적하는 물성의 달성을 용이하게 하는 측면에서 바람직하게는 탄화규소일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러의 경우 표면이 실란기, 아미노기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기 등의 관능기로 개질시킨 필러를 사용할 수 있고, 이때, 상기 관능기는 직접 필러의 표면에 결합되어 있을 수 있고, 또는 탄소수 1 ~ 20개의 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소나 탄소수 6 ~ 14개의 치환 또는 비치환의 방향족 탄화수소를 매개로 필러에 간접적으로 결합되어 있을 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열 필러는 카본계, 금속 등의 공지된 전도성 방열필러를 코어로 하고, 절연성 성분이 상기 코어를 둘러싸는 코어쉘 타입의 필러일 수도 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러는 평균입경이 10㎚ ~ 15㎛, 바람직하게는 30㎚ ~ 12㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 10㎚ 미만이면 제품단가의 상승 우려가 있고, 절연성 방열코팅층으로 구현된 후 표면에 묻어 나오는 절연성 방열필러의 양이 증가하여 방열성능이 저하될 수 있다. 또한, 만일 평균입경이 15㎛를 초과하면 표면의 균일성이 저하될 수 있다. 한편, 절열성 방열필러의 분산성을 향상시키기 위하여 구비되는 절연성 방열필러는 D50과 D97의 비율이 1 : 4.5 이하, 바람직하게는 1 : 1.2 ~ 3.5일 수 있다. 만일 D50과 D97의 비율이 1 : 4.5를 초과하는 경우 표면의 균일성 저하되고, 방열필러의 분산성이 좋지 않아 방열효과가 균일하게 나타나지 않을 수 있으며, 입경이 상대적으로 큰 입자를 포함하기 때문에 열전도도는 상대적으로 높을 수 있으나 목적하는 방열특성을 발현할 수 없을 수 있다. 상기 D50 및 D97은 체적누적입도 분포에서 각각 누적도 50% 및 97%일 때의 절연성 방열필러의 입경을 의미한다. 구체적으로 가로축에 입경, 세로축에 입경이 제일 작은 측으로부터의 체적 누적 빈도를 취한 그래프(체적 기준의 입경 분포)에 있어서, 전체 입자의 체적 누적값(100%)에 대하여, 제일 작은 입경으로부터 체적%의 누적값이 각각 50% 및 97%에 해당되는 입자의 입경이 D50 및 D97에 해당한다. 상기 절연성 방열필러의 체적누적입도분포는 레이저 회절 산란 입도 분포 장치를 사용하여 측정할 수 있다.
한편, 상기 절연성 방열필러는 평균입경은 형성하는 절연성 방열코팅층의 도막 두께에 따라 입경을 변경하여 사용할 수 있으며, 일예로, 25㎛ 두께의 절연성 방열코팅층을 형성하는 경우 평균입경 1 ~ 7㎛의 방열필러를 사용할 수 있고, 35㎛ 두께의 절연성 방열코팅층을 형성하는 경우 평균입경 8 ~ 12㎛의 방열필러를 사용할 수 있다. 다만, 조성물 내의 방열필러의 분산성을 더욱 향상시키기 위해서는 본 발명에 따른 방열필러의 평균입경 범위 및 상기 D50과 D97의 비율범위를 모두 만족하는 절연성 방열필러를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 절연성 방열필러는 상술한 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 70 중량부로 포함되며, 더욱 향상된 물성의 발현을 위하여 바람직하게는 35 ~ 60 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 절연성 방열필러가 주제수지 100 중량부에 대하여 25 중량부 미만으로 포함되는 경우 목적하는 수준의 방열성능을 발현하지 못할 수 있다. 또한, 만일 상기 절연성 방열필러가 70 중량부를 초과할 경우 구현된 절연성 방열코팅층의 접착력이 약화되어 박리가 쉽게 발생하고, 절연성 방열코팅층의 경도가 커져 물리적 충격에 쉽게 깨지어나 부스러질 수 있다. 또한, 절연성 방열코팅층의 표면에 돌출된 방열필러가 많아짐에 따라서 표면거칠기가 증가하여 절연성 방열코팅층의 표면품질이 저하될 수 있다. 더불어, 절연성 방열필러가 더 구비되더라도 방열성능의 향상정도는 미미할 수 있다. 그리고 얇은 두께의 절연성 방열코팅층을 구현하기 위하여 방열 코팅조성물을 피코팅면에 처리하는 과정에서 일부 코팅방법, 예를 들어 스프레잉 방식으로 코팅 시 조성물이 균일하게 피코팅면을 처리하기 어렵고, 조성물 내 분산된 방열필러의 분산성이 저하되어 피코팅면에 조성물이 처리되더라도 방열필러가 비균일하게 분산하여 배치될 수 있고, 이로 인해 절연성 방열코팅층 표면 전체적으로 균일한 절연 및 방열성능의 발현이 어려울 수 있다.
다음으로 절연성 방열 코팅조성물에 더 포함될 수 있는 물성증진성분에 대해 설명한다.
상기 물성증진성분은 본 발명에 따른 절연성 방열 코팅조성물이 피코팅면에 코팅되었을 때 보다 향상된 절연성/방열성을 발현시키고 동시에 뛰어난 접착성을 발현시켜 내구성을 향상시키는 기능을 담당한다.
상기 물성증진성분은 실란계 화합물일 수 있으며, 당업계에 채용하는 공지된 실란계 화합물의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나, 상술한 코팅층 형성성분의 주제수지, 절연성 방열필러 중에서도 탄화규소와 함께 사용될 경우 목적한 물성의 상승작용을 일으켜 현저한 내구성과 방열성을 발현할 수 있도록, 3-[N-아닐-N-(2-아미노에틸)] 아미노프로필트리메톡시실란, 3-(N-아닐-N-글리시딜)아미노프로필트리메톡시실란, 3-(N-아닐-N-메타아크릴로닐]아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜 옥시프로필메틸에톡시실란, N,N-Bis[3-(트리메톡시시닐)프로필]메타아크릴아마이드, γ-글리시독시트리메틸디메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필메틸메톡시실란, 베타(3, 4 -에폭시 사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 헵타데카플루오로데시트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타아크릴록시프로필트리스 (트리메틸실록시)실란, 메틸트리스(디메틸시록시)실란, 3-아미노프로필트리에폭시 실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시 실란 및 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 물성증진성분은 바람직하게는 주제수지 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 20 중량부로 포함될 수 있다. 만일 물성증진성분이 0.5 중량부 미만으로 구비되는 경우 물성증진성분을 통한 방열성 및 접착성 향상 등 목적하는 물성을 동시에 목적하는 수준까지 달성하지 못할 수 있다. 또한, 20 중량부를 초과하여 구비되는 경우 피코팅면과의 부착력이 저하될 수 있다.
한편, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 빛, 공기, 수분 또는 극한의 온도에 의한 색의 손실을 최소화 하거나 목적하는 소정의 색상을 발현시키기 위한 착색제 및 도막 표면의 안정성을 나타낼 수 있도록 광을 없애기 위한 소광제를 더 포함할 수 있다.
상기 착색제는 공지된 안료, 색소 등일 수 있다. 일예로 안료에 대해 구체적으로 설명하면 상기 안료는 유기안료 및/또는 무기안료일 수 있고, 무기안료는 황연, 몰리브데이트(molybdate), z크롬산아염(zinc chromate) 등의 크롬산염;, 이산화티타늄, 산화철, 산화아연, 산화크롬 등의 산화물;, 산화철황, 백색 알루미네이트(Aluminate white) 등의 수산화물;, 감청, 카본블랙과 같은 기타 무기안료가 예시될 수 있다. 유기안료는 노랑색 ~ 빨강색 계통이 주를 이룬 Azo 안료와 파랑색 ~ 초록색 계통이 주를 이룬 프탈로시안계(Phthalocyanine) 안료의 두 계통으로 크게 나뉘며 그 외에 금속 착염안료, 축합 다환계로서 안트라퀴논(Anthraquinone), 티오인디고(Thioindigo), 페리논(Perinone), 페릴렌(Perylene), 퀴나크리돈(Quinacridone), 디옥사진(Dioxazine), 퀴노프탈론(Quinophthalone) 및 이소인돌리논(Isoindolinone) 안료 등과 니트로(Nitro) 안료, 니트로소(Nitroso) 안료 및 기타로서 알칼리 블루(Alkali blue), 아닐린 블랙(Aniline Black) 등이 예시될 수 있다. 상기 안료는 구현하고자 하는 색상에 따른 안료의 구체적 종류와 색상의 정도를 고려하여 그 함량을 적절히 조절할 수 있으며, 일예로 주제수지 100 중량부에 대하여 10 ~ 60 중량부, 바람직하게는 35 ~ 55 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 상기 소광제는 이산화티타늄, 어에로젤 실리카, 하이드로젤 실리카, PP 왁스, PE 왁스, PTFE 왁스, 우레아 포름알데이드 수지 및 벤조구아민 포름알데이드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 또한, 상기 소광제는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 30 ~ 60 중량부, 바람직하게는 35 ~ 55 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 착색제로 사용될 수 있는 탈크 및 소광제로 사용될 수 있는 이산화티타늄은 상기 절연성 방열필러와 함께 필러로 사용하여 내전압 특성을 향상시킬 수도 있다.
한편, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 절연성 방열코팅층의 난연성을 향상시키기 위한 난연제를 더 포함할 수 있다.
상기 난연제는 당업계에서 난연제로 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 일예로, 트리징크 비스(오르토포스페이트), 트리페닐 포스페이트(Tryphenyl phosphate), 트리자일레닐 포스페이트(Trixylenyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(Tricresyl phosphate), 트리이소페닐 포스페이트(Triisophenyl phosphate), 트리스클로로에틸 포스페이트(Tris-Choloroethylphosphate), 트리스클로로프로필 포스페이트(Tris-Chloroprophyphosphate), 리소시놀 디 포스페이트(Resorcinol di-phosphate), 아로마틱 폴리포스페이트(Aromatic polyphosphate), 폴리포스포릭 에시드 암모늄(Polyphosphoric acid ammonium) 및 적인(Red Phosphorous)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 난연제는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 10 ~ 35 중량부, 바람직하게는 15 ~ 30 중량부로 포함될 수 있다.
한편, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 절연성 방열필러의 분산성을 향상시키고, 균일한 절연성 방열코팅층을 구현하기 위한 분산제, 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 절연성 방열필러의 분산제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 일예로, 실리콘계 분산제, 폴리에스테르계 분산제, 폴리페닐렌에테르계 분산제; 폴리올레핀계 분산제, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 분산제, 폴리아릴레이트계 분산제, 폴리아미드계 분산제, 폴리아미드이미드계 분산제, 폴리아릴설폰계 분산제, 폴리에테르이미드계 분산제, 폴리에테르설폰계 분산제, 폴리페닐렌 설피드계 분산제, 폴리이미드계 분산제, 폴리에테르케톤계분산제, 폴리벤족사졸계 분산제, 폴리옥사디아졸계 분산제, 폴리벤조티아졸계 분산제, 폴리벤즈이미다졸계 분산제, 폴리피리딘계 분산제, 폴리트리아졸계 분산제, 폴리피롤리딘계 분산제, 폴리디벤조퓨란계 분산제, 폴리설폰계 분산제, 폴리우레아계 분산제, 폴리우레탄계 분산제, 또는 폴리포스파젠계 분산제, 등을 들 수 있으며, 이들의 단독 또는 이들 중에 선택된 2종 이상의 혼합물 또는 공중합체를 사용할 수도 있다. 또한, 일예로, 상기 분산제는 실리콘계 분산제 일 수 있다.
또한, 상기 분산제는 바람직하게는 절연성 방열필러 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 20 중량부로 포함될 수 있다. 만일 분산제가 절연성 방열필러 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 미만으로 구비될 경우 목적하는 효과의 발현이 되지 않을 수 있고, 분산제가 20 중량부를 초과하여 구비될 경우 피착제의 부착 강도가 약해지거나 코팅 도막 표면에 핀홀(Pin hole) 및 오렌지 필(Orange Peel)이 발생할 수 있다.
또한, 상기 용매는 선택되는 주제수지, 경화제 등에 따라 이에 맞는 용매를 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있고, 예를 들어, 물 등의 수계 용매, 알코올계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 UV에 의한 황변을 방지하기 위한 UV 안정제를 더 포함할 수 있다.
상기 UV 안정제는 절연성 방열 코팅조성물의 UV 안정제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 일예로, 2-(2'-하이드록시-3, 5'-디(1, 1-디메틸벤질-페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시- 3', 5'-디-터-부틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-터-옥틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(5-메틸-2-하이드록시-페닐)-벤조트리아졸, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 옥타데실-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트, 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸), 펜타에리스리톨-디-포스파이트 알킬에스터 포스파이트, 디라우릴 티오-디-프로피오네이트, 디-스테아릴 티오-디-프로피오네이트, 디-스테아릴 티오-디-프로피오네이트 및 디미리스틸 티오-디-프로피오네이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일예로, 상기 UV 안정제는 2-(2'-하이드록시-3, 5'-디(1, 1-디메틸벤질-페닐)-벤조트리아졸 일 수 있다.
또한, 상기 UV 안정제는 바람직하게는 주제수지 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 2 중량부로 더 포함될 수 있다. 만일 UV 안정제가 주제수지 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 미만으로 구비될 경우 목적하는 효과를 발현할 수 없을 수 있고, 만일 UV 안정제가 2 중량부를 초과하여 구비되는 경우 절연성 방열코팅층의 부착 강도 및 내충격성이 저하될 수 있다.
또한, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 코팅 건조 도막의 변색 방지, 산화에 의한 취성, 부착 강도 등의 물성 저하를 방지하기 위한 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 절연성 방열 코팅조성물의 산화방지제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 일예로, 상기 산화방지제는 트리-메틸포스페이트, 트리-페닐포스페이트, 트리스(2, 4-디-터트-부틸페닐)포스페이트, 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-터트-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트, 1, 6-헥세인-디올-3(3, 5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리스리틸-테트라키스(3-(3, 5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 2-하이드록시벤조페논, 2-하이드록시페닐벤조티아졸, 힌더드 아민, 유기 니켈 화합물, 살리실산염, 신나메이트 유도체, 레조르시놀 모노벤조에이트, 옥사닐리드 및 p-하이드록시벤조에이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일예로, 상기 산화방지제는 2-하이드록시페닐벤조티아졸 일 수 있다.
또한, 상기 산화방지제는 바람직하게는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 3 중량부 더 포함될 수 있다. 만일 산화방지제가 주제수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만으로 구비될 경우 변색이 발생할 수 있고, 만일 산화방지제가 3 중량부를 초과하여 구비되는 경우 취성 및 부착 강도가 약해질 수 있다.
또한, 상술한 절연성 방열 코팅조성물은 이외에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 탈수제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1종류 또는 2종류 이상이 더 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 절연성 방열 코팅조성물은 점도가 25℃에서 5 ~ 600cps일 수 있다. 만일 절연성 방열 코팅조성물의 점도가 5cps 미만일 경우 조성물의 흘러내림 등으로 절연성 방열코팅층의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 보빈 외부면과의 접착력이 약화될 수 있고, 600cps를 초과할 경우 얇은 두께의 절연성 방열코팅층으로 제조하기 어렵고, 제조되더라도 표면이 균일하지 않을 수 있으며, 코팅공정이 용이하지 않을 수 있고, 특히 스프레잉 방식의 코팅일 경우 더욱 코팅공정이 어려울 수 있다. 또한, 절연성 방열코팅층 내 절연성 방열필러의 분산성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시에에 의한 절연성 방열코팅조성물은 하기의 열방사평가방법에 의한 열방사 효율이 10% 이상일 수 있다.
구체적으로 열방사 평가방법은 25℃ 습도 50%인 닫힌계 내에서, 두께 1.5㎜, 가로×세로가 각각 35㎜×34㎜인 알루미늄 플레이트 상부면에 절연성 방열 코팅조성물을 처리하여 형성된 두께 25㎛의 절연성 방열코팅층을 포함하는 방열유닛의 하부 정중앙에 표면적이 4㎠이고, 88℃인 열원이 접촉되도록 위치시킨 뒤 방열유닛 정중앙의 상부 5cm 지점의 온도를 측정하고, 방열코팅층이 형성되지 않은 알루미늄플레이트 단독으로 동일한 방법으로 온도를 측정하여 하기 수학식 1에 따라 열방사 효율을 측정한다. 이때, 상기 닫힌계는 가로, 세로, 높이 각각 32㎝×30㎝×30㎝인 아크릴 챔버일 수 있고, 상기 방열유닛은 상기 닫힌계의 중앙부에 놓일 수 있다. 또한, 상기 열원은 소정의 온도까지 온도가 조절되고, 당해 소정의 온도로 지속 유지될 수 있는 열원이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로, 상기 열원은 소정의 소비전력을 갖는 LED일 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000004
상기 수학식 1에 따라 계산한 열방사효율이 높다는 것은 열방사특성이 우수하여 열을 빠르게 공기중으로 방사할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절연성 방열코팅조성물은 상술한 수학식1에 따라서 계산된 열방사효율 30% 이상이고, 보다 바람직하게는 80% 이상임에 따라서 열방사특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
상기 절연성 방열코팅층은 전체 중량 대비하여 절연성 방열필러(104b)를 10 중량% 이상으로 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 방열특성, 절연특성의 정도를 고려하여 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 상술한 방열부재는 현저히 우수한 열전도성능 및 방사성능을 발현함에 따라서 코일부품용 보빈으로 용이하게 응용될 수 있으며, 이를 통해 코일부품에서 발열되는 열의 빠른 전도, 외부로의 방사를 통해 코일부품의 물성저하를 방지시킬 수 있다. 또한, 외부면에 절연피막을 더 구비하여 권선되는 한 쌍의 코일에 인가되는 전류로 인한 합선을 방지할 수 있다. 또는 외부면에 절연성 방열코팅층을 더 구비하여 상기 방열부재와 함께 더욱 상승된 방열성능을 발현하는 동시에 절연성도 발현할 수 있는 이점이 있다. 상기 코일부품용 보빈의 형상, 크기 등은 공지된 형상, 크기를 채용할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
다음으로, 상술한 상부보빈(100A) 및 하부보빈(100B)에 수용되는 자심(10)은 비정질 연자성 합금, 결정립을 포함하는 연자성 합금, 페라이트, 규소강판, 샌더스트 및 퍼멀로이로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 자성재료로 형성된 것일 수 있다. 상기 비정질 연자성 합금은 Fe, Ni, Co 등의 천이금속에 비정질형성능이 있는 Si, B, C, P 등의 원소를 부가한 합금일 수 있으며, 공지된 비정질 연자성 합금의 경우 제한없이 사용할 수 있다. 이에 대한 일예로 Fe-Si-B계, Fe-Si-B-Cr계, Co-Si-B계, Co-Zr계, Co-Nb계, Co-Ta계 등일 수 있다. 또한, 상기 결정립을 포함하는 연자성합금의 경우 공지된 결정계 연자성 합금일 수 있고, 이에 대한 일예로 Fe계, Co계, Ni계, Fe-Ni계, Fe-Co계, Fe-Al계, Fe-Si계, Fe-Si-Al계, Fe-Ni-Si-Al계 일 수 있다. 한편, 상술한 비정질 합금의 경우 비정질 모합금으로 제조된 후 추가적인 열처리를 통해 부분적 또는 전부에 결정립을 포함할 수 있다. 따라서 상술한 비정질 합금은 비정질의 조성을 갖더라도 결정립을 포함할 수 있다. 또한, 상기 페라이트는 공지된 페라이트 일 수 있으며, 일예로 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Co계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 및 코발트 치환 Y형 또는 Z형 육방정계 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트는 Ni-Cu-Zn계 페라이트, Ni-Cu-Co-Zn계 페라이트와 같이 산화철과 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 세 개 금속의 산화물을 포함하는 페라이트도 사용이 가능하나 이에 한정되지 아니한다. 이때, 페라이트 내 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트의 함량은 목적에 따라 변경할 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 규소강판, 퍼멀로이 및 샌더스트는 통상의 공지된 조성을 가지는 것일 수 있으며, 각 조성의 구체적 조성비는 목적에 따라 변경될 수 있고, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
상기 자심(10)은 분말로 형성된 모합금 또는 리본으로 제조된 모합금을 볼밀링하여 수득된 분말이 결합제와 혼합 및 목적하는 형상으로 성형되는 압분자심, 박띠나 판상으로 제조된 합금을 권취시켜 제조한 권자심, 또는 박띠나 판상으로 제조된 합금을 적층시켜 제조한 적층자심일 수 있다. 이때, 상기 압분자심, 권자심 및 적층자심을 제조하기 위한 구체적인 방법은 공지된 방법을 채용할 수 있음에 따라 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 상기 자심(10)의 형상은 목적에 따라서 달라질 수 있으나, 도 2b와 같이 중앙부에 관통구를 구비할 수 있다.
또한, 상기 자심(10)의 크기는 코일부품이 사용되는 적용체 등에 따라서 달리 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 상기 보빈(100)의 내부 공간에 자심(10)을 수용 시에 보빈(100)의 내부공간과 자심(10)이 완전히 정합되어 보빈(100)의 내부면과 자심(10)의 외부면이 공기층 없이 물리적으로 밀착된 계면을 형성하기 쉽지 않을 수 있는데, 이 경우 보빈(100)이 방열부재인 경우라도 자심에서 발생된 열을 외부로 빠르게 제거시킬 수 없을 수 있다. 이에 따라서 상기 자심(10)이 수용된 보빈(100)의 내부공간에는 열 계면 물질(TIM)이 더 구비될 수 있다. 상기 열 계면 물질은 공지된 것일 수 있고, 일예로 방열그리스, 상변이 물질(Thermally Conductive Phase Change Material), 방열필러를 구비한 방열충진제일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 상기 코일(200)은 도전선 선재가 보빈(100)의 외부면에 권회되어 형성되는데, 이때 적어도 2개의 선재(201,202)가 서로 이격하여 권회될 수 있다. 구체적으로 도 1a에 도시된 것과 같이 보빈(100)을 이등분하였을 때, 구획된 각각의 영역에 선재가 권회되어 이격된 한 쌍의 코일(200)을 형성할 수 있다.
상기 코일(200)은 코일부품에 통상적으로 사용되는 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로, 도전성이 우수한 금속, 예를 들면 Ag, Pd, Cu, Al 또는 이들의 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 코일(200)의 직경은 용도에 따른 공통모듈 코일부품의 크기에 따라서 달리 선택될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 또한, 보빈의 외부를 권회하는 코일(200)의 턴 수 또한 목적하는 물성의 정도에 따라서 달리 설계될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 일예로, 한 개의 코일은 2 ~ 500회 권회될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 코일부품(1000')은 도 3a 및 3b에 도시된 것과 같이 상술한 방열부재인 보빈(100A,100B)의 외부면 및 상기 보빈(100A,100B)의 외부에 권선된 코일(200)을 포함하는 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층(300)을 더 포함할 수 있다. 상기 절연성 방열코팅층(300)을 더 구비하는 경우 방열부재인 보빈(100A,100B)과 함께 더욱 상승된 방열성능을 발현할 수 있고, 과열로 인한 코일부품의 기능저하를 방지할 수 있다. 상기 절연성 방열코팅층(300)에 대한 설명은 상술한 것과 동일함에 따라서 이하 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의한 코일부품(2000)은 도 4a 및 4b와 같이 상부보빈(2200A) 및 하부보빈(2200b)이 자심(2100)을 수용하여 일체로 결합된 보빈(2200)의 외부면 및 상기 보빈(2200)의 외부에 권선된 코일(2300)을 포함하여 코일부품(2000)의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층(2400)을 구비한다.
상기 자심, 코일에 대한 설명은 상술한 것과 동일하며, 상술한 코일부품(1000,1000')과 차이점을 위주로 설명한다.
상기 보빈(2200)은 통상적인 코일부품에 사용되는 재질일 수 있으며, 절연성을 나타내는 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 일반적인 재질의 보빈(2200)은 열전도 및 방열성능이 좋지 않음에 따라서 상기 보빈(2200)은 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층(미도시)을 구비한 것일 수 있다.
또한, 코일부품(2000)은 상기 보빈(2200) 및 상기 보빈(2200)의 외부를 권회하는 코일(2300) 상에 피복된 절연성 방열코팅층(2400)을 구비하며, 상기 절연성 방열코팅층(2400)으로 인하여 향상된 방열성능을 발현할 수 있다. 상기 절연성 방열코팅층(2400)은 코팅층(2410) 및 상기 코팅층(2410) 내부에 분산된 절연성 방열필러(2420)을 구비할 수 있으며, 이들의 재질, 함량, 형성방법 등에 대한 설명은 상술한 것과 동일하여 구체적 설명은 생략한다.
또한, 상기 보빈(2200)의 내부면과 보빈(2200)에 수용된 자심(2100) 간에 빈 공간에는 열 계면 물질(TIM)이 더 구비될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 코일부품(3000)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이 자심(3100), 상기 자심(3100)을 피복하는 절연피막(3200) 및 상기 절연피막의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일(3300)을 구비하며, 상기 절연피막(3200)의 외부면 및 상기 절연피막(3200)의 외부에 권선된 코일(3300)을 포함하여 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층(3400)을 구비한다.
상술한 코일부품(1000,1000',2000)과 차이점을 위주로 설명하면, 도 5a 및 도 5b에 따른 코일부품(3000)은 보빈을 구비하지 않고, 자심(3100)의 외부면에 직접 피복된 절연피막(3200)을 포함한다. 상기 절연피막(3200)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 페녹시 수지, 폴리우레탄, 나이트릴부타디엔 수지, 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 에폭시 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 고분자 성분을 포함하여 용융 후 냉각 또는 경화반응 통해 고화되어 절연피막(3200)을 형성할 수 있으며, 구체적인 형성방법은 선택되는 고분자 성분의 종류에 따라 공지된 피복방법, 일예로 딥코팅, 콤마코터, 스프레잉 등의 방법을 통해 피복될 수 있다.
상기 절연피막(3200)은 두께가 0.1 ~ 100㎜로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 절연피막(3200)은 상술한 절연성 방열필러를 더 구비하여 자심에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 방출할 수 있으며, 이때 상기 절연성 방열필러를 구비하는 절연피막은 상술한 절연성 방열코팅층과 동일할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 코일부품(1000,1000',2000,3000)을 구비하는 변압기, EMI 필터, PFC 회로 및 전류센서 등의 각종 전자부품, 전자기기, 자동차 등에 널리 응용될 수 있으며, 이들 전자부품, 전자기기, 자동차 등은 상술한 코일부품을 제외한 공지된 구성을 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1>
그라파이트에 니켈(Ni) 분말을 3: 2 중량비로 혼합기를 이용하여 10분 동안 혼합하여 원료 분말을 준비하고, 고주파 열플라즈마 장치에는 센트럴 가스와 시스 가스로서 각각 30lpm 및 50lpm의 아르곤 가스를 주입하였다. 이후에 플라즈마 토치 전원으로 17kW를 인가하여 고온의 열 플라즈마를 생성시킨 후 원료 분말을 주입하기 전 장비의 진공도를 500torr로 유지하고, 플라즈마 발생 전극부의 분사노즐을 통해 그라파이트와 혼합된 원료분말을 고주파 열플라즈마 반응부 내부로 주입하여 니켈(Ni) 분말만이 선택적인 기화과정을 거쳐 나노분말로 결정화되어 그라파이트 표면에 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 제조하였다.
이후, TBS(Tris buffer solution, 100mM)에 0.5mM 농도의 도파민 단량체를 용해시키고, 상기 용액 1L에 상기 그라파이트-나노금속 복합체 5g을 섞어 상온, 대기 상태에서 2시간 교반하였다. 이후, 도파민과 그라파이트-나노금속 복합체 상의 Ni의 반응속도를 높이기 위하여 촉매로써, 산화제를 도파민 단량체 100 중량부에 대하여 10 중량부로 첨가하여 교반하였다.
2시간 교반 후 여과필터를 통하여 미반응 물질을 여과하고, 이후, Di-water로 2회 세척 후 상온에서 건조하여 도파민층이 형성된 그라파이트-나노금속 복합체를 제조하였다.
이후 폴리아미드6 100 중량부에 대하여 제조된 그라파이트-나노금속 복합체 46 중량부, 강도보강제로 유리섬유 7.7 중량부를 혼합한 후 동방향 이축 압출기의 메인 호퍼 및 사이트 피더에 투입한 다음 압출기 배럴 온도 280℃의 온도 조건하에서 용융하여 압출 후 펠렛을 만들었다. 이후 제조된 펠렛을 열풍 건조기에서 건조 후 도 2a의 보빈(100) 형상으로 사출성형하여 보빈을 제조하였다.
제조된 보빈에 방열특성을 향상시키기 위하여 하기 준비예1에서 제조된 방열코팅조성물을 보빈 외부면 전면에 경화 후 최종 두께가 25㎛가 되도록 스프레잉 코팅 후 150℃의 온도로 10분간 열처리 하여 절연성 방열코팅층을 형성시켰다.
이후 보빈 내부의 수용공간에 Mn-Zn계 페라이트로 구현된 도넛 형의 압분자심을 도 2b와 같이 조립하였고, 2가닥의 구리선을 보빈의 외부면 상에 서로 닿지 않도록 각각 권취하여 도 1과 같은 코일부품을 제조하였다.
* 준비예1
코팅층 형성성분은 주제수지로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여 제1경화제로 폴리에틸렌폴리아민 및 제2경화제로 2,4,6-트리스[N,N-디메틸아미노]메틸]페놀을 1 : 1 의 중량비로 포함하는 경화제를 60중량부, 평균입경이 5㎛이고, D50과 D97의 비율이 1 : 1.6인 탄화규소 47 중량부, 에폭시계 실란화합물인 물성증진성분(Shanghai Tech Polymer Technology, Tech-7130) 3 중량부, 착색제로 탈크(Talc)를 44 중량부, 소광제로 이산화 티타늄을 44 중량부, 난연제 트리징크 비스(오르토포스페이트) 22 중량부, UV 안정제로 2-(2'-하이드록시-3, 5'-디(1, 1-디메틸벤질-페닐)-벤조트리아졸 0.5 중량부, 산화방지제로 2-하이드록시페닐벤조티아졸 1 중량부, 분산제(이소부틸알데하이드와 우레아의 축합물) 5 중량부, 용매로 1-뷰탄올 13 중량부, n-부틸 아세테이트 13 중량부, 2-메톡시-1-메틸에틸 아세테이트 13 중량부, 메틸에틸케톤 9 중량부, 에틸 아세테이트 37 중량부, 톨루엔 9 중량부, 4-메틸-2-펜탄온 43 중량부, 자일렌 103 중량부를 혼합하여 교반하였다. 교반 후 혼합물 내에 포함된 기포를 제거하였고, 최종 점도를 25℃ 기준 100 ~ 130 cps로 제조하여 하기 표 1과 같은 절연성 방열코팅 조성물을 제조하였고, 이후 5℃에서 저장하였다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000005
상기 R1 ~ R4는 각각 메틸기이고, 상기 n은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 2000이도록 하는 유리수이다.
<실시예 2 ~ 24>
실시예1과 동일하게 제조하되, 준비예1의 절연성 방열코팅조성물 대신에 하기 표 1, 표 2, 표 3 또는 표 4에 기재된 준비예의 절연성 방열코팅조성물로 변경하여 하기 표 1, 표 2, 표 3 또는 표 4와 같은 코일부품을 제조하였다.
<실험예 1>
실시예들의 제조과정에서 준비된 방열 코팅조성물(준비예 1 ~ 23, 비교준비예1)을 알루미늄 재질(Al 1050)의 두께 1.5㎜, 가로×세로가 각각 35㎜×34㎜인 기재 전면에 최종 두께가 25㎛가 되도록 스프레잉 코팅하여 처리 후 150℃ 온도로 10분간 열처리하여 절연성 방열코팅층이 형성된 시편을 제조한 후 하기의 물성을 평가하여 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
1. 열전도성 평가
가로, 세로, 높이 각각 32㎝×30㎝×30㎝인 아크릴 챔버 중앙에 시편을 위치시킨 후 챔버 내부의 온도와 시편의 온도를 25±0.2℃가 되도록 조절하였다. 이후 시편에 열원으로 가로, 세로 각각 20㎜×20㎜의 LED를 TIM(열전도성 테이프 : 1W/mk)을 사용하여 붙였다. 이후 열원에 2.1W(DC 3.9V, 0.53A)의 입력전력을 인가하여 열을 발생시키고, 90분 유지한 후 시편의 온도를 측정하여 열전도율을 평가하였다. 구체적으로 열전도율은 방열코팅층이 구비되지 않은 알루미늄 재질의 기재에 대해 동일 조건에서 측정한 온도를 기준으로 하여 하기 수학식 2에 따라서 계산하였다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000006
2. 열방사성 평가
가로, 세로, 높이 각각 32㎝×30㎝×30㎝인 아크릴 챔버 중앙에 시편을 위치시킨 후 챔버 내부의 온도와 시편의 온도를 25±0.2℃가 되도록 조절하였다. 이후 시편(시편1)에 열원으로 가로, 세로 각각 20㎜×20㎜의 LED를 TIM(열전도성 테이프: 1W/mk)을 사용하여 붙였다. 이후 열원에 2.1W(DC 3.9V, 0.53A)의 입력전력을 인가하여 유지한 후 시편 정중앙의 상부 5cm 지점의 온도를 90분 후 측정하고, 동일방법으로 방열코팅층이 구비되지 않은 알루미늄 재질의 기재(시편2)에 대해 90분 후 온도를 측정하여 하기 수학식 1을 통해 계산하였다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000007
3. 방열성능의 균일성 평가
가로, 세로, 높이 각각 32㎝×30㎝×30㎝인 아크릴 챔버 중앙에 방열유닛을 위치시킨 후 챔버 내부의 온도와 방열유닛의 온도를 25±0.2℃, 챔버 내부의 습도를 50%가 되도록 조절하였다. 이후 시편에 열원으로 가로, 세로 각각 20㎜×20㎜의 LED를 TIM(열전도성 테이프 : 1W/mk)을 사용하여 붙였다. 이후 열원에 2.1W(DC 3.9V, 0.53A)의 입력전력을 인가하여 열을 발생시키고, 90분 유지한 후, 시편 상부면 정중앙을 중심점으로 하는 반경 15㎜의 원 위의 임의의 10개 점에서의 온도를 측정하여 하기 수학식 3에 따라 발열온도의 오차를 계산하였다. 오차가 작을수록 방열성능이 균일하다고 볼 수 있고, 절연성 방열코팅층의 방열필러 분산성이 높다고 해석할 수 있다. 발열온도의 오차 중 최대값을 표에 나타내었다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000008
4. 내구성 평가
온도가 60℃, 상대습도가 90%인 챔버내 시편을 배치한 후 480시간 경과 후 시편의 표면상태를 육안으로 평가하였다. 평가결과 절연성 방열코팅층의 크랙, 박리(들뜸) 유무를 확인하여 이상이 없는 경우 ○, 이상이 발생한 경우 ×로 나타내었다.
5. 접착성 평가
내구성을 평가한 시편에 대하여 1㎜ 간격이 되도록 나이프로 크로스 컷팅을 했다. 이후 컷팅된 면에 스카치테이프를 부착하고 60° 각도로 잡아당겨 절연성 방열코팅층이 박리되는 상태를 확인한다. 평가기준은 ISO 2409에 의거하여 평가했다. (5B: 0%, 4B: 5%이하, 3B: 5~15%, 2B: 15~35%, 1B: 35~65%, 0B: 65%이상)
6. 표면품질평가
시편의 표면품질을 확인하기 위하여, 손으로 표면을 만져보아 울퉁불퉁하거나 거친 느낌이 있는지 확인하였다. 매끄러운 느낌이 있는 경우 5, 거친느낌이 있는 부분의 면적이 방열유닛 외부면 전체 면적 중 2% 이하일 경우 4, 2% 초과 5% 이하의 면적일 경우 3, 5% 초과 10% 이하의 면적일 경우 2, 10% 초과 20% 이하의 면적일 경우 1, 20% 초과의 면적일 경우 0으로 나타내었다.
준비예1 준비예2 준비예3 준비예4 준비예5 준비예6 준비예7
코팅층 형성조성물 코팅층형성성분 주제수지(중량평균분자량) 2000 2000 2000 310 570 3900 4650
경화제 함량(중량부) 60 60 60 60 60 60 60
제1경화제, 제2경화제의 중량비 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1
절연성방열필러 함량(중량부) 47 35 60 47 47 47 47
평균입경(㎛) 5 5 5 5 5 5 5
D50, D97의 비 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6
방열시편 절연성 방열코팅층 두께(㎛) 25 25 25 25 25 25 25
열전도율(%) 18.27 17.65 18.34 16.91 17.02 17.13 16.54
열방사효율(%) 90 81 96 86 88 88 87
발열온도 오차(%) 0.5 0.6 0.4 0.3 0.4 0.9 4.1
접착성 5B 5B 5B 0B 4B 5B 5B
내구성 ○ ○ ○ × ○ ○ ○
표면품질 5 5 5 5 5 5 5
준비예8 준비예9 준비예10 준비예11 준비예12 준비예13 준비예14
코팅층 형성조성물 코팅층형성성분 주제수지(중량평균분자량) 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000
경화제 함량(중량부) 15 30 95 110 60 60 60
제1경화제, 제2경화제의 중량비 1:1 1:1 1:1 1:1 1:0.2 1:0.6 1:1.4
절연성 방열필러 함량(중량부) 47 47 47 47 47 47 47
평균입경(㎛) 5 5 5 5 5 5 5
D50, D97의 비 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6 1:1.6
방열시편 절연성 방열코팅층 두께(㎛) 25 25 25 25 25 25 25
열전도율(%) 16.22 17.39 17.12 14.59 16.94 17.72 17.63
열방사효율(%) 88 88 87 87 86 88 89
발열온도 오차(%) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 0.5 0.5
접착성 0B 4B 4B 2B 0B 5B 5B
내구성 × ○ ○ × × ○ ○
표면품질 2 5 5 1 5 5 5
준비예15 준비예16 준비예17 준비예18 준비예19 준비예20 준비예21
코팅층형성조성물 코팅층형성성분 주제수지(중량평균분자량) 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000
경화제 함량(중량부) 60 60 60 60 60 60 60
제1경화제, 제2경화제의 중량비 1:2 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1
절연성 방열필러 함량(중량부) 47 47 47 47 47 47 47
평균입경(㎛) 5 0.005 0.42 10 20 3 5
D50, D97의 비 1:1.6 1:2.41 1:2.08 1:1.51 1:1.93 1:3.08 1:4.96
방열시편 절연성 방열코팅층 두께(㎛) 25 25 25 25 25 25 25
열전도율(%) 17.01 12.11 17.63 17.92 17.19 17.88 18.31
열방사효율(%) 88 7 88 91 90 81 39
발열온도 오차(%) 0.5 0.5 0.5 0.4 2.8 0.8 3.9
접착성 2B 3B 5B 5B 3B 4B 2B
내구성 × ○ ○ ○ ○ ○ ○
표면품질 5 5 5 4 0 4 3
준비예22 준비예23 비교준비예11 )
코팅층형성조성물 코팅층 형성성분 주제수지(중량평균분자량) 2000 2000 2000
경화제 함량(중량부) 60 60 60
제1경화제, 제2경화제의 중량비 1:1 1:1 1:1
절연성 방열필러 함량(중량부) 15 80 -
평균입경(㎛) 5 5 -
D50, D97의 비 1:1.6 1:1.6 -
방열시편 절연성 방열코팅층 두께(㎛) 25 25 25
열전도율(%) 14.62 18.36 4.76
열방사효율(%) 8 98 2
발열온도 오차(%) 5.3 1.0 0
접착성 5B 3.8 5B
내구성 ○ × ○
표면품질 5 1 5
1) 상기 비교준비예1은 방열필러를 포함하지 않는 조성물을 나타낸다.
상기 표 1 내지 표 4에서 알 수 있듯이,
주제수지의 중량평균분자량이 본 발명의 바람직한 범위 내에 있는 준비예 1, 5, 6이, 이를 만족하지 못하는 준비예 4, 7에 비하여 접착성, 내구성 및 방열성능의 균일성이 동시에 달성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 경화제의 함량이 본 발명의 바람직한 범위 내에 있는 준비예 1, 9, 10이, 이를 만족하지 못하는 준비예 8, 준비예 11에 비하여 열전도율, 내구성 및 접착성이 동시에 달성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1경화제 및 제2경화제의 중량비가 본 발명의 바람직한 범위 내에 있는 준비예 1, 준비예 13, 14가 이를 만족하지 못하는 준비예 12, 15에 비하여 접착성 및 내구성이 동시에 달성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 절연성 방열필러의 평균입경이 본 본 발명의 바람직한 범위 내에 있는 준비예 1, 17, 18이 이를 만족하지 못하는 준비예 16, 19에 비하여 열방사효율, 열전도율 및 표면품질이 동시에 달성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, D50 및 D97의 비가 본 발명의 바람직한 범위 내에 있는 준비예 1, 20이, 이를 만족하지 못하는 준비예 21에 비하여 분산성, 표면품질, 열방사효율 및 접착성이 동시에 달성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 방열필러의 함량에 있어서, 준비예 1, 2, 3이 준비예예 22, 23에 비하여 방열성능, 표면품질이 동시에 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 방열필러를 포함하지 않는 비교준비예1은, 준비예 1에 비하여 현저하게 열방사성이 낮은 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
실험예 1에서 제조된 시편 중 실시예1의 준비예1에 따른 시편(준비예 1)과 비교예 1의 비교준비예1에 따른 시편에 대하여 정상상태 열유속법(Steady State Heat Flow Method)으로 열전도도를 측정하고, 하기 수학식 4에 따라 열전도도의 상대이득을 평가하였다. 이를 하기 표 5에 나타내었다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2017005422-appb-I000009
방열코팅층형성조성물 준비예1 비교준비예1
시편의 열전도도(W/m·K) 0.58 0.12
열전도도의 상대이득(%) 383.3
상기 표 5에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 절연성 방열필러를 포함하여 제조된 준비예1은, 이를 포함하지 않는 비교준비예 1에 비하여 열전도도가 월등히 높으며, 이에 따라 우수한 방열성능을 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.
<실험예 3>
실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 23에 따라 제조된 코일부품 중 구리코일을 제거한 절연방열코팅층이 형성된 보빈에 대하여 저항값 측정을 수행하였다. 구체적으로 4단자법으로 저항값을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예23
저항 값(Ω/sq.) 1.3×1012 7.1×1013 9.7×1010 7.1×109
상기 표 6에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 3이, 절연성 방열 필러를 다소 많게 포함하는 실시예 23에 비하여 현저히 높은 저항값을 나타내며, 이에 따라 우수한 절연성능을 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (19)

  1. 자심(magnetic core), 상기 자심을 수용하는 보빈 및 상기 보빈의 외부에 권선된 적어도 한 쌍의 코일을 구비하는 코일부품에 있어서, 상기 보빈은,
    고분자 매트릭스 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산된 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 방열부재인 코일부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노금속 입자는 결정화된 나노입자이며, 상기 고분자 매트릭스와 그라파이트-나노금속 복합체 간의 계면특성을 향상시키기 위하여 상기 그라파이트-나노금속 복합체는 상기 나노금속 입자 상에 코팅된 폴리도파민층을 더 포함하는 코일부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그라파이트-나노금속 복합체는 상기 방열부재 내 10 ~ 95 중량%로 포함되는 코일부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열부재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 페녹시 수지, 폴리우레탄, 나이트릴부타디엔 수지, 우레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르 수지(UP), 에폭시 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 성분을 통해 형성된 절연피막을 외부면에 더 구비하는 코일부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보빈의 외부면에는 절연성 방열코팅층을 더 포함하는 코일부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보빈의 외부면 및 상기 보빈의 외부에 권선된 코일을 포함하여 코일부품의 외부면에 피복된 절연성 방열코팅층을 더 포함하는 코일부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일부품은 자심을 수용한 보빈 내부의 빈공간에 충진된 열 계면 재료(Thermal Interface Materials)를 더 포함하는 코일부품.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 절연성 방열코팅층은 주제수지를 포함하는 코팅층 형성성분; 및 절연성 방열필러;를 포함하는 절연성 방열 코팅조성물이 보빈의 외부면에 처리되어 형성된 코일부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주제수지는 경화형 수지이며, 상기 코팅층 형성성분은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 100 중량부로 포함되는 경화제를 더 포함하는 코일부품.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 방열필러는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 25 ~ 70 중량부로 포함되는 코일부품.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 주제수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 코일부품:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017005422-appb-I000010
    상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기이고, 상기 R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기이며, 상기 n은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량이 400 ~ 4000이도록 하는 유리수이다.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 경화제는 지방족 폴리 아민계 경화제를 포함하는 제1경화제 및 방향족 폴리 아민계, 산무수물계 경화제 및 촉매계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2경화제를 1 : 0.5 ~ 1.5의 중량비로 포함하는 코일부품.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 지방족 폴리아민계 경화제는 폴리에틸렌폴리아민을 포함하는 코일부품.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 방열필러는 탄화규소를 포함하는 코일부품.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 방열필러는 평균입경이 10㎚ ~ 15㎛인 코일부품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절연성 방열필러는 D50과 D97의 비율이 1: 4.5 이하인 코일부품.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 방열코팅조성물은 하기의 열방사 평가방법에 따른 열방사 효율이 30% 이상인 코일부품:
    [열방사 평가방법]
    25℃ 습도 50%인 닫힌계 내에서, 두께 1.5㎜, 가로×세로가 각각 35㎜×34㎜인 알루미늄 플레이트 상부면에 절연성 방열 코팅조성물을 처리하여 형성된 두께 25㎛의 절연성 방열코팅층을 포함하는 시편1의 하부 정중앙에 표면적이 4㎠이고, 88℃인 열원이 밀착되도록 위치시킨 뒤 90분 후 방열유닛 정중앙의 상부 5cm 지점의 온도를 측정하고, 절연성 방열코팅층이 형성되지 않은 알루미늄플레이트 단독인 시편2를 동일한 방법으로 온도를 측정하여 하기 수학식 1에 따라 열방사 효율을 측정한다.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2017005422-appb-I000011
  18. 자심(magnetic core) 및 상기 자심을 수용하고, 외부에 코일이 권선되는 코일부품용 보빈에 있어서, 상기 보빈은
    고분자 매트릭스 및 다수개로 구비되어 상기 고분자 매트릭스 상에 분산된 그라파이트의 표면에 나노금속 입자가 결합된 그라파이트-나노금속 복합체를 포함하는 방열부재인 코일부품용 보빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 방열부재의 외부면에 피복된 절연성 방열 코팅층을 더 포함하는 코일부품용 보빈.
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