KR101959824B1 - A heat sink using carbon material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 카본소재를 이용한 방열판에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 금속 또는 비철금속에 비해 상대적으로 가벼워 휴대용 IT기기나 LED조명등에 적용이 가능한 카본소재로 이루어진 방열판에 관한 것이다.The present invention relates to a heat sink using a carbon material, and more particularly, to a heat sink made of a carbon material which is relatively light compared to a metal or a non-ferrous metal and is applicable to a portable IT device or LED lighting.
일반적으로 각종 전자부품이나 LED 등의 온도 상승을 억제하기 위한 히트 싱크(heat sink)로서 알루미늄 소재의 방열판이 사용되는데 방열판의 무게를 감소하고 발열량을 높이기 위해 팽창흑연을 분말형태로 분쇄한 팽창흑연분말을 결합제로 일체화하여 제조되는 카본소재의 방열판이 최근에 주목받고 있다. In general, a heat sink made of an aluminum material is used as a heat sink for suppressing the temperature rise of various electronic parts and LEDs. In order to reduce the weight of the heat sink and increase the heating value, expanded graphite powder Has been recently attracting attention as a heat sink made of carbon material.
이와 같은 카본소재의 방열판에 관한 선행기술로서 등록특허 제10-1550445호(이하, '참고문헌 1'이라 한다.), 등록특허 제10-1671144호(이하, '참고문헌 2'라 한다.) 등이 제안된 바 있다. As a prior art relating to such a carbon heat sink, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1550445 (hereinafter referred to as Reference 1) and Registration No. 10-1671144 (hereinafter referred to as Reference 2) Etc. have been proposed.
상기 참고문헌 1은 팽창흑연을 이용한 엘이디 방열판의 제조방법에 관한 것으로, 알칼리용융법에 의해 고순도로 정제된 흑연을 팽창시킨 팽창흑연을 분말형태로 분쇄한 팽창흑연분말과, 상기 팽창흑연분말을 일체화시키는 결합제를 포함하며, 팽창흑연분말에는 열전도도 향상을 위해 금속분말이 첨가될 수 있다. The reference 1 is directed to a method for manufacturing an LED heat sink using expanded graphite, comprising: expanding graphite powder obtained by pulverizing expanded graphite expanded by high-purity refining by an alkali melting method into powder form; And a metal powder may be added to the expanded graphite powder to improve thermal conductivity.
또한, 참고문헌 2는 흑연 소재 방열핀을 갖는 엘이디 조명 장치에 관한 것으로, 이의 흑연소재 방열핀은 방열부 몸체와, 상기 방열부 몸체의 하단으로부터 연장 형성되는 다수의 방열핀으로 구성된다.Reference 2 is related to an LED lighting device having a graphite heat dissipating fin. The graphite heat dissipating fin comprises a heat dissipating unit body and a plurality of heat dissipating fins extending from a lower end of the heat dissipating unit body.
그런데 이상의 참고문헌 1의 엘이디 방열판은 팽창흑연을 분말형태로 분쇄한 팽창흑연분말을 결합제로 일체화하여 제조하지만 여전히 방열판의 내부에 팽창흑연분말간의 기공(氣孔)이 형성되므로 방열판 내부에서의 열전도 효율이 낮고 표면 역시 매끄러운 상태로 제조됨에 따라 공기와의 접촉 면적이 작아 방열효율이 낮은 문제점이 있습니다.However, since the LED heat sink of Reference 1 is manufactured by integrating expanded graphite powder obtained by crushing expanded graphite into a powder form as a binder, pores between expanded graphite powders are still formed inside the heat sink, so that the heat conduction efficiency inside the heat sink As the surface is low and the surface is made smooth, the area of contact with air is small and the heat efficiency is low.
아울러 선행문헌 2에 제안된 흑연 소재 방열부는 비록 방열부 몸체의 하단으로부터 연장 형성되는 다수의 방열핀으로 구성되어 방열의 효율이 극대화할 수 있으나, 이 역시 참고문헌 1과 마찬가지로 흑연분말을 결합제로 일체화하는 방식으로 제조됨에 따라 흑연분말간의 미세(微細)한 기공(氣孔)이 형성되므로 방열판 내부에서의 열전도 효율이 낮음은 물론, 공기와의 접촉면적을 확대하기 위해 다수의 방열핀을 형성함에 따라 제조가 까다롭고 두꺼워짐에 따라 공간을 많이 차지함에 따라 휴대용 IT기기의 방열용으로 적용하기에 많은 제약이 있다.In addition, although the heat dissipating unit of the graphite material proposed in the prior art document 2 includes a plurality of heat dissipating fins extended from the lower end of the heat dissipating unit body, the efficiency of heat dissipation can be maximized. However, as in Reference 1, Fine pores are formed between the graphite powders, so that the heat conduction efficiency inside the heat sink is low and many heat dissipating fins are formed in order to enlarge the contact area with the air. As it becomes thicker and thicker, it occupies a lot of space, so there are many restrictions to apply to the heat dissipation of portable IT equipment.
따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 금속 또는 비철금속에 비해 상대적으로 가벼워 휴대용 IT기기나 LED조명등에 적용이 가능한 카본소재로 제조되는 방열판의 방열 효율을 높일 수 있는 카본소재를 이용한 방열판을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a carbon material which can increase heat dissipation efficiency of a heat sink made of a carbon material which is relatively light compared to metal or non- The present invention provides a heat sink using the heat sink.
또한 본 발명은 표면 처리를 통해 방열판의 방열판의 방열 효율을 더욱 높일 수 있어 방열판의 두께를 얇게 형성할 수 있으며 전체적인 방열판의 구조를 단순화할 수 있는 카본소재를 이용한 방열판을 제공하는데에도 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a heat sink using a carbon material which can reduce the thickness of the heat sink and simplify the structure of the heat sink, by further increasing the heat radiation efficiency of the heat sink through the surface treatment .
이와 같은 기술적 과제의 해결을 위해 본 발명은 카본소재로 이루어지는 카본 방열판 몸체를 유분에 침지하여 카본 방열판 몸체 내부의 미세 기공에 유분을 함침시킨 카본소재를 이용한 방열판을 제공한다.In order to solve the technical problem, the present invention provides a heat sink using a carbon material in which oil is impregnated into micro pores inside a body of a carbon heat sink by immersing the body of carbon heat sink made of carbon material in oil.
또한 본 발명은 상기 카본 방열판 몸체 표면에 카본 파우더를 분사하고 건조 또는 경화시킨 카본소재를 이용한 방열판을 제공한다.The present invention also provides a heat sink using a carbon material in which carbon powder is sprayed onto the surface of the carbon heat sink body and dried or cured.
그리고 본 발명은 방열판 몸체를 유분에 침지하여 표면에 유막층이 형성되며, 상기 유막층의 건조 또는 경화 전에 카본 파우더를 분사하여 부착한 카본소재를 이용한 방열판을 제공한다.Further, the present invention provides a heat sink using a carbon material in which an oil film layer is formed on the surface of a heat dissipating body by dipping the heat dissipating body in oil, and carbon powder is sprayed onto the oil film layer before drying or curing.
또한 본 발명은 카본 파우더의 입자크기가 10 ~ 20 ㎛이며, 상기 카본 파우더는 유막층 면적 대비 20 ~ 30% 면적을 차지하도록 분사하는 카본소재를 이용한 방열판을 제공한다.The present invention also provides a heat sink using a carbon material that has a particle size of 10 to 20 μm and a carbon powder that occupies an area of 20 to 30% of an area of an oil film layer.
본 발명에 따르면 카본소재로 이루어지는 카본 방열판 몸체의 미세기공에 유분을 함침하여 미세기공을 매워줌으로서 카본 방열판 몸체의 열전도 효율을 높이는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of enhancing the heat conduction efficiency of the carbon heat dissipating plate body by impregnating the fine pores of the carbon heat dissipating plate body made of carbon material with oil, thereby attracting micro pores.
아울러 카본 방열판 몸체의 표면에 카본 파우더를 부착하여 공기와의 접촉면적을 넓혀주어 열방출 효율을 높이는 효과가 있다.In addition, carbon powder is adhered to the surface of the body of the carbon heat sink to widen the contact area with the air, thereby enhancing heat dissipation efficiency.
또한 본 발명은 카본 방열판 몸체의 열전도 및 열방열 효율을 높일 수 있어 카본 방열판의 형상을 단순화하면서도 두께를 얇게 제작할 수 있어 스마트폰이나 태블릿PC 등의 휴대용 IT기기나 LED조명등의 방열용으로 사용하는데 유리하다.Further, the present invention can improve the heat conduction and the heat radiation efficiency of the carbon heat sink body, thereby simplifying the shape of the carbon heat sink and making the thickness thin. Thus, it can be used for heat dissipation of portable IT devices such as smart phones and tablet PCs, Do.
도 1은 본 발명에 따른 카본소재를 이용한 방열판의 구조를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 카본 방열판 몸체의 구조를 설명하기 위해 도시한 상세 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 카본소재를 이용한 방열판을 LED가 구비되는 LED조명등의 기판에 밀착시킨 상태를 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a heat sink using a carbon material according to the present invention.
2 is a detailed cross-sectional view illustrating a structure of a carbon heat sink body according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a state in which a heat sink using carbon material according to the present invention is in close contact with a substrate of an LED lighting lamp equipped with an LED.
이하, 본 발명에 따른 카본소재를 이용한 방열판을 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat sink using a carbon material according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, It should be understood that water and variations may be present.
도 1 내지 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 카본소재를 이용한 방열판(100)은, 각종 전자부품이나 LED 등의 온도 상승을 억제하기 위해 사용 가능한 것으로, 카본소재로 이루어지는 카본 방열판 몸체(110)를 유분에 침지하여 카본 방열판 몸체(110) 내부의 미세 기공(112)에 유분을 함침시켜 주는 구조로 이루어진다.1 to 3, the
이에 더해 본 발명은 유분 함침된 카본 방열판 몸체(110) 표면에 카본 파우더(130)를 분사하고 건조 또는 경화시켜 부착한다. In addition, the present invention attaches the
이하에서 본 발명의 구조를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the structure of the present invention will be described in more detail.
상기 방열판 몸체(110)는 분말형태의 카본소재 즉 카본 분말에 결합제를 혼합하여 일체로 결합하여 제조되는 것으로, 평판, 곡판 등의 다양한 형상으로 제조가 가능하다.The
상기 방열판 몸체(110)의 제조에 사용되는 카본소재는 흑연, 탄소나노튜브, 그래핀 등이 하나 이상 선택적으로 사용될 수 있다. 특히 탄소나노튜브, 그래핀 등은 흑연에 비해 열전도성이 우수하지만 고가임로 본 발명에서는 열전도도가 우수한 그래핀의 사용량을 최소화 하면서도 우수한 방열 효과를 가질 수 있도록 흑연 및 그래핀을 적절한 비율로 혼합한 상태의 카본소재를 사용함도 가능하다.As the carbon material used for manufacturing the
그리고 상기 결합제는 상기 카본소재를 결합하기 위한 것으로 예를 들어 다양한 형태의 에폭시 수지가 사용될 수 있다.And the binder is for bonding the carbon material, for example, various types of epoxy resins may be used.
이와 같은 방열판 몸체(110)는 다양한 카본소재와 결합제를 혼합하여 성형하는 공지(公知)의 공정을 통해 그대로 제조하는 것으로 도시된 바에 의하면 사각판 형상으로 제조될 수 있다. The
한편, 상기 방열판 몸체(110)는 카본 분말에 결합제를 혼합하여 성형하는 경우 분말들 사이의 미세 기공이 형성되므로 예를 들어 방열판 몸체(110)의 일면에서 타면으로 열이 전도되는 경우 미세 기공에 의해 열전도가 늦어 방열효율이 낮아지게 된다.When the carbon powder is formed by mixing the carbon powder with the binder, fine pores are formed between the powder and the
이에 상기 방열판 몸체(110)를 유분(油分)에 침지시켜 방열판 몸체(110)의 표면에서 내부로 유분을 함침시켜 카본 분말(111)사이의 미세 기공(112)을 메우게 된다. The
이때, 상기 유분은 석유계 유분은 물론 식물성 유분이나 동물성 유분을 사용할 수 있다. 이와 같은 방열판 몸체(110)는 상온의 대기압 상태에 있는 유분에 침지시킬 수 있다. 이 경우 상기 방열판 몸체(110)의 유분 침지는 예를 들어 5 ~ 10시간 을 수행할 수 있으며, 이는 방열판 몸체(110)의 두께에 따라 조절할 수 있다.At this time, the oil may be vegetable oil or animal oil as well as petroleum oil. The
또한 방열판 몸체(110)는 진공상태에서 유분에 침지시켜 유분의 함침시간을 단축하고 방열판 몸체(110) 내부의 미세 기공에 깊숙히 유분을 함침시킬 수 있다.In addition, the
이와 같은 유분이 미세 기공(112)에 침투되어 메워주는 경우 추후 건조 또는 경화되더라도 미세 기공의 크기를 줄여주어 열전도 효과를 높일 수 있다.If the oil penetrates the
한편, 상기 유분이 함침된 상태의 카본 방열판 몸체(110) 표면에는 유막층(120)이 형성되며, 상기 유막층(120)의 건조 또는 경화 전에 카본 파우더(130)를 부착한다.On the other hand, an
이때, 상기 카본 파우더(130)는 10 ~ 20 ㎛의 입자크기를 갖는 것을 사용함이 바람직하다. At this time, the
또한 상기 카본 파우더(130)는 상기 카본 방열판 몸체(110) 표면에 전체적으로 공지의 분사장치를 이용해 분사하여 부착할 수 있으며, 필요에 따라 카본 방열판 몸체(110)의 일부면 예를 들어 열의 방출이 필요한 노출면에만 부착하여 공기와의 접촉면적이 넓어지고 이로 인해 방열 효율을 높일 수 있다. In addition, the
특히 상기 카본 파우더(130)는 유막층(120) 면적 대비 20 ~ 30% 면적을 차지하도록 분사하고 건조하여 카본 방열판 몸체(110) 표면에 부착함이 바람직하다. 이는 카본 파우더(130)를 유막층(120) 면적 대비 20% 미만으로 형성하는 경우 카본 파우더(130)의 사용시의 열방출 효율이 낮으며, 유막층(120) 면적 대비 30%를 초과하여 형성하는 경우 카본 파우더(130)가 중첩되어 적층되어 축열이 되어 방열효율이 낮아질 수 있기 때문이다. Particularly, the
이와 같이 카본 파우더(130)를 유막층(120)에 분사한 후 자연 건조시키거나 공지의 히터를 이용해 건조시키는 경우 유분의 카본 파우더(130)를 유분의 잔여물이 카본 방열판 몸체(110) 표면에 붙잡아주게 된다.When the
이는 카본 파우더(130)가 방열판 몸체(110) 표면에 미세한 요철 형태로 부착됨에 따라 전체적으로 공기와의 접촉면적의 확대 효과를 얻을 수 있어 카본 방열판 몸체(110)에서 전달되는 열 방출 효율을 높일 수 있어 카본 방열판 몸체(110)의 두께를 얇게 형성할 수 있어 휴대용 IT기기의 방열용으로 적용에 유리하다.This is because the
한편, 도 3은 본 발명에 따른 카본소재를 이용한 방열판(100)을 LED(10)가 구비되는 LED조명등의 기판(1)에 밀착시킨 상태를 도시한 도면이다. 3 is a view showing a state in which the
이와 같이 방열판(100)을 LED조명등의 기판(1)에 밀착시켜 줌으로서 LED(10) 점등시 발생된 열은 기판(1)의 후면에 밀착된 방열판(100)에 전도되어 방열판(100) 표면으로 방출된다. The heat generated when the
이때, 상기 방열판(100)은 카본 방열판 몸체(110)의 표면 일부 즉 상부면에만 카본 파우더(130)를 부착하는 것도 가능하지만 사용 용도에 따라 카본 방열판 몸체(110)의 모든 표면에 형성하거나 부분적으로 형성하는 것도 가능하다.At this time, the
아울러 방열판(100)은 LED조명등의 기판(1)에 나사 등을 이용해 고정하거나 클램프 등을 더 이용해 고정할 수 있다.In addition, the
물론 상기 방열판(100)은 LED조명등만을 예시하였으나 방열특성을 요구하는 다양한 형태의 각종 전자부품 또는 전자기기 등에 폭넓게 적용할 수 있다.Of course, the
이상에서는 본 발명의 특징을 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 목적, 구성, 효과를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various modifications may be made by those skilled in the art.
1: 기판 10: LED
100: 방열판 110: 카본 방열판 몸체
111: 카본 분말 112: 미세 기공
120: 유막층 130: 카본 파우더1: substrate 10: LED
100: heat sink 110: carbon heat sink body
111: carbon powder 112: fine pores
120: Oil film layer 130: Carbon powder
Claims (4)
상기 카본 방열판 몸체(110) 표면에 카본 파우더(130)를 분사한 후 상기 카본 방열판 몸체(110)의 유분을 건조 또는 경화시킨 것을 특징으로 하는 카본소재를 이용한 방열판.
The carbon heat sink body 110 made of a carbon material is immersed in oil to impregnate the fine pores 112 in the carbon heat sink body 110 with oil,
Wherein a carbon powder (130) is sprayed onto a surface of the carbon heat sink body (110), and the oil of the carbon heat sink body (110) is dried or cured.
상기 방열판 몸체(110)는 유분에 침지하여 표면에 유막층(120)이 형성되며, 상기 유막층(120)의 건조 또는 경화 전에 카본 파우더(130)를 분사하여 부착한 것을 특징으로 하는 카본소재를 이용한 방열판.
The method according to claim 1,
The heat sink body 110 is immersed in oil to form an oil film layer 120 on the surface of the body 110. The carbon material 130 is sprayed onto the oil film layer 120 before drying or curing the oil film layer 120, Used heat sink.
상기 카본 파우더(130)는 10 ~ 20 ㎛의 입자크기이며, 상기 카본 파우더(130)는 유막층(120) 면적 대비 20 ~ 30% 면적을 차지하도록 분사하는 것을 특징으로 하는 카본소재를 이용한 방열판. 3. The method of claim 2,
Wherein the carbon powder 130 has a particle size of 10 to 20 μm and the carbon powder 130 is sprayed to occupy an area of 20 to 30% of the area of the oil film layer 120.
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- 2017-10-31 KR KR1020170143123A patent/KR101959824B1/en active IP Right Grant
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