KR102545636B1 - Composition for thermally conductive composite material, heat dissipation apparatus for a lamp including it, and led lamp apparatus manufactured with the heat dissipation apparatus for the lamp - Google Patents
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Abstract
열전도성 복합신소재용 조성물이 개시된다. 본 발명에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 알루미나 분말 70~85 중량%, 폴리머 13~30 중량%, 크로스링커 1~10중량%, 지연제와 촉매제는 각각 0.07~0.12 중량%를 포함하고, 알루미나 분말은 구상으로 형성되며 지름이 1 내지 70㎛로 마련되는 열전도성 필러로서, Al2O3가 99 중량% 이상, SiO2, Na2O, Fe2O3가 1 중량% 미만으로 마련된다.A composition for a new thermally conductive composite material is disclosed. The composition for new thermally conductive composite material according to the present invention includes 70 to 85 wt% of alumina powder, 13 to 30 wt% of polymer, 1 to 10 wt% of crosslinker, and 0.07 to 0.12 wt% of each retardant and catalyst, and 0.07 to 0.12 wt% of alumina The powder is a thermally conductive filler formed in a spherical shape and having a diameter of 1 to 70 μm, and contains 99% by weight or more of Al2O3 and less than 1% by weight of SiO2, Na2O, and Fe2O3.
Description
본 발명은 열전도성 복합신소재용 조성물, 이를 포함하는 등기구의 방열장치 및 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉압력을 극대화 시킨 알루미나 복합 조성물을 포함하는 열전도성 복합신소재용 조성물과 PCB의 배면의 표면처리를 통해 접촉압력을 극대화시키고 수직 열전도도를 향상시킬 수 있는, 열전도성 복합신소재용 조성물, 이를 포함하는 등기구의 방열장치 및 등기구의 방열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a new thermally conductive composite material, a heat dissipation device for a luminaire including the same, and an LED lighting fixture made of the luminaire's heat dissipation device, and more particularly, to a new thermally conductive composite material including an alumina composite composition with maximized contact pressure. It relates to a composition for a new thermally conductive composite material capable of maximizing contact pressure and improving vertical thermal conductivity through surface treatment of the composition and the back surface of a PCB, a heat dissipation device for a luminaire including the same, and a heat dissipation device for a luminaire.
인쇄 회로 기판(PCB) 상에 실장되는 전자 부품, 예를 들면 CPU, 발광다이오드(LED) 등은 사용시의 발열에 의한 온도 상승으로 인해 그 성능이 저하되거나 파손되는 경우가 있다.Electronic components mounted on a printed circuit board (PCB), for example, a CPU, a light emitting diode (LED), etc. may deteriorate or be damaged due to a temperature increase caused by heat generated during use.
특히 최근에 등기구의 광원으로 각광받고 있는 LED는 전기 에너지를 광반사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 사용 목적 또는 형태에 따라, 칩 발광다이오드를 선택적으로 박막 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판 또는 리드 단자의 상부 면에 실장한 후, 칩과 기판 또는 리드 단자를 전기적으로 연결하고, 그 상부에 에폭시 등을 사용하여 몰드 성형부를 형성함으로써 구현되는 것으로, 고전류, 고휘도의 칩의 사용으로 인하여 자체 열이 많이 발생한다.In particular, LED, which has recently been in the limelight as a light source for lighting fixtures, is a semiconductor device that converts electrical energy into optical radiation. It is implemented by mounting on the upper surface of the terminal, electrically connecting the chip and the board or lead terminal, and forming a molded part using epoxy or the like on the upper part. It happens a lot.
각 LED 칩의 발광 시 상당히 높은 열이 발생하게 되는데, 이러한 열을 효과적으로 방출하지 못하면 PCB 기판의 전극패턴이 들뜨거나, LED 칩 내에 열적 피로가 축적되어 장기적인 구동과 성능의 신뢰성이 저하되며, 심할 경우 LED 칩이 손상될 수 있는 문제점이 있다.Quite high heat is generated when each LED chip emits light. If this heat is not effectively discharged, the electrode pattern of the PCB board is lifted or thermal fatigue accumulates in the LED chip, reducing the reliability of long-term driving and performance. There is a problem that the LED chip may be damaged.
종래 사용된 방열방법에서는 LED 칩이 패키징된 LED 패키지를 인쇄회로기판에 실장하고, 인쇄회로기판의 하면에 방열부재를 부착하여 방열을 수행하였다. 이와 같은 기술에 따르면, LED 칩에서 발생되는 열이 LED 패키지의 패키지 기판 및 인쇄회로기판을 거쳐 방열부재로 전달된다. 그러나 이 경우, 열의 전달 경로에 다수의 기판 및 부품이 존재하게 되어 이들의 열 저항이 모두 작용하게 된다. 결과적으로 LED 칩에서 발생되는 열이 효과적으로 방출되지 못하는 문제가 있었다.In a conventional heat dissipation method, an LED package in which an LED chip is packaged is mounted on a printed circuit board, and a heat dissipation member is attached to the lower surface of the printed circuit board to perform heat dissipation. According to this technology, heat generated from the LED chip is transferred to the heat dissipation member via the package substrate and the printed circuit board of the LED package. However, in this case, a plurality of substrates and components exist in the heat transfer path, so that all of these thermal resistances act. As a result, there is a problem in that heat generated from the LED chip cannot be effectively dissipated.
특히, 방열부재가 인쇄회로기판에 부착되기 위하여 접착물질이 사용되는데 이러한 접착물질로서 열전도성이 있는 Thermal Interface Material(TIM)을 사용한다. 그런데, 이러한 TIM층은 모듈의 두께를 두껍게 하고 열저항이 클 뿐만 아니라 수평 열 전도가 높아 근접해 있는 LED 칩에 열적 피로를 전달하여 LED 조명의 수명에 악영향을 끼친다는 문제점을 야기한다. 한편, LED 칩은 대부분 인쇄회로기판에 실장되고 있는데, 인쇄회로기판의 뒷면은 피막 등의 표면처리가 되어 있고 이러한 표면 처리로 인하여 TIM층의 접착력이 떨어지고 열 전도도 역시 떨어진다는 문제점이 있었다.In particular, an adhesive material is used to attach the heat dissipation member to the printed circuit board, and a thermal interface material (TIM) having thermal conductivity is used as the adhesive material. However, such a TIM layer increases the thickness of the module and has high thermal resistance as well as high horizontal thermal conduction, thereby causing a problem of adversely affecting the lifespan of the LED light by transferring thermal fatigue to adjacent LED chips. On the other hand, most of the LED chips are mounted on a printed circuit board, but the back side of the printed circuit board has a surface treatment such as a film, and due to this surface treatment, there is a problem that the adhesive strength of the TIM layer is reduced and the thermal conductivity is also reduced.
종래의 TIM층은 흐름성이 우수한 그리스 타입과 작업성이 간편한 패드 타입이 있었는데, 그리스 타입의 경우 열제거원의 접촉 압력이 약한 단점이 있고, 패드 타입은 복잡한 표면 구조의 단차를 완전히 메울 수 없어 열전달에 취약하고 다른 장치로 패드를 고정시켜야 하는 문제점이 있었다.Conventional TIM layers include a grease type with excellent flowability and a pad type with easy workability. In the case of the grease type, the contact pressure of the heat sink is weak, and the pad type cannot completely fill the steps of the complex surface structure. There was a problem in that it was vulnerable to heat transfer and the pad had to be fixed with another device.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열 전도도와 접착력이 우수한 열전도성 복합신소재용 조성물과 PCB 배면이 표면처리 되어 히트싱크와 PCB 사이의 접착력을 강화시킴으로써 접촉압력을 증대 방열효과를 높여주어 LED 조명의 수명을 연장시킬 수 있는, 등기구의 방열장치 및 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the composition for new thermally conductive composite material having excellent thermal conductivity and adhesiveness and the back surface of the PCB are surface-treated to increase the contact pressure by strengthening the adhesiveness between the heat sink and the PCB. It is an object of the present invention to provide a heat dissipation device of a luminaire and an LED luminaire made of the luminaire's heat dissipation device, which can increase the heat dissipation effect and prolong the life of the LED light.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실예에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 알루미나 분말, 폴리머, 크로스링커, 지연제 및 촉매제를 포함하고,A composition for a new thermally conductive composite material according to an embodiment of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art includes alumina powder, a polymer, a crosslinker, a retardant and a catalyst,
상기 알루미나 분말은 열전도성 복합신소재용 조성물 100 중량부 당 70~85 중량부를 포함하며, 상기 알루미나 분말은 구상으로 형성되며 지름이 1 내지 70㎛로 마련되는 열전도성 필러로서, Al2O3가 99 중량% 이상, SiO2, Na2O, Fe2O3가 1 중량% 미만으로 마련된다.The alumina powder includes 70 to 85 parts by weight per 100 parts by weight of the composition for a new thermally conductive composite material, and the alumina powder is a thermally conductive filler formed in a spherical shape and having a diameter of 1 to 70 μm, and contains 99% by weight or more of Al2O3. , SiO2, Na2O, and Fe2O3 are provided at less than 1% by weight.
열전도성 복합신소재용 조성물 100 중량부 당 상기 폴리머는 13~30 중량부, 상기 크로스링커는 1~10 중량부, 상기 지연제와 촉매제는 각각 0.07~0.12 중량부를 포함하고, LED 점등 시 발열 온도에서 경화되는 것을 특징으로 한다.13 to 30 parts by weight of the polymer, 1 to 10 parts by weight of the crosslinker, and 0.07 to 0.12 parts by weight of the retardant and catalyst per 100 parts by weight of the composition for new thermally conductive composite material, and at the exothermic temperature when the LED is turned on. It is characterized by hardening.
상기 폴리머는 비닐 말단 또는 비닐 측쇄 폴리실록산 계열의 무색 액체 형태로 100 cP 내지 20,000 cP 의 점도를 가지며, 상기 크로스링커는 수소 말단 또는 수소 측쇄 폴리실록산 계열인 것을 특징으로 한다.The polymer has a viscosity of 100 cP to 20,000 cP in the form of a colorless liquid based on vinyl-terminated or side-chain polysiloxanes, and the crosslinker is characterized in that it is based on hydrogen-terminated or branched-chain polysiloxanes.
상기 지연제는 에티닐시클로헥사놀 계열이며, 상기 촉매제는 백금의 착화합물을 포함하는 백금 촉매인 것을 특징으로 한다.The retardant is ethynylcyclohexanol-based, and the catalyst is a platinum catalyst including a platinum complex.
상기 복합신소재용 조성물을 사용할 경우 작업 환경에서는 경화 반응이 진행되지 않아 장기 보관 안정성과 우수한 작업성을 확보할 수 있고, LED 실장 후 LED 점등에 의한 발열 온도 범위에서 경화 반응이 진행되어 높은 접착력과 높은 열전도성을 확보하는 것을 특징으로 한다. When the composition for composite new material is used, the curing reaction does not proceed in a working environment, so long-term storage stability and excellent workability can be secured. It is characterized by ensuring thermal conductivity.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실예에 따른 LED 등기구 방열장치는 다수 개의 LED가 실장된 PCB; 및 상기 PCB의 배면에 적층되며 다수 개의 발열판을 구비하는 히트싱크;를 포함하며, 상기 PCB의 배면과 상기 히트싱크의 일면 사이에는 상기 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물이 도포되어 상기 PCB에서 발생하는 열을 상기 히트싱크로 수직 방열시키는 것을 특징으로 한다.An LED lamp heat dissipation device according to another embodiment of the present invention for solving the problems of the prior art described above includes a plurality of LED mounted PCB; and a heat sink laminated on the rear surface of the PCB and having a plurality of heating plates, wherein the heat transfer according to any one of claims 1 to 3 is between the rear surface of the PCB and one surface of the heat sink. It is characterized in that the composition for new composite material is applied to vertically dissipate heat generated from the PCB to the heat sink.
상기 PCB와 상기 히트싱크에는 다수 개의 체결홀이 마련되고, 상기 PCB의 배면과 상기 히트싱크의 일면은 다수 개의 체결장치와 상기 열전도성 복합신소재용 조성물에 의해 접착되는 것을 특징으로 한다.A plurality of fastening holes are provided on the PCB and the heat sink, and the rear surface of the PCB and one surface of the heat sink are bonded by a plurality of fastening devices and the composition for new thermally conductive composite material.
상기 PCB의 배면은 미리 설정된 기울기를 가진 다수 개의 선형라인으로 표면처리되는 것을 특징으로 한다.The rear surface of the PCB is surface-treated with a plurality of linear lines having a preset slope.
상기 선형라인은 상기 PCB 배면의 최외곽 단부로부터 2mm 이상 이격된 지점으로부터 형성되고, 상기 체결홀의 내주면으로부터 2mm 이상 이격된 지점에 형성되는 것을 특징으로 한다.The linear line is formed at a point spaced at least 2 mm from the outermost end of the rear surface of the PCB, and is formed at a point spaced at least 2 mm from the inner circumferential surface of the fastening hole.
상기 선형라인의 간격은 0.1~1mm이며, 상기 PCB 배면의 표면처리 속도는 1,995㎟ 면적당 1 내지 3초이고 각 선형라인의 표면처리 속도는 2,000mm/s인 것을 특징으로 한다.The linear line spacing is 0.1 to 1 mm, the surface treatment speed of the back side of the PCB is 1 to 3 seconds per 1,995 mm 2 area, and the surface treatment speed of each linear line is 2,000 mm / s.
상기 선형라인은 단일 라인이 동일한 간격 또는 상이한 간격으로 이격되도록 형성되거나, 상기 단일 라인과 미리 설정된 각도로 기울어진 또 다른 라인이 미리 설정된 간격으로 이격되어 크로스 격자의 형태로 상기 PCB 배면이 표면처리되는 것을 특징으로 한다.The linear lines are formed so that single lines are spaced at equal intervals or different intervals, or another line inclined at a preset angle with the single line is spaced at preset intervals to form a cross lattice, wherein the PCB back surface is surface-treated characterized by
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실예에 따른 LED 등기구 방열장치를 이용하여 제작된 LED 등기구가 마련될 수 있다.An LED luminaire manufactured using the LED luminaire heat dissipation device according to another embodiment of the present invention to solve the problems of the prior art described above can be provided.
본 발명에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 우수한 접착력, 열전도성을 가짐으로써, LED 패키지 등 전자 제품에서 발생 되는 열을 수직으로 빠르게 전달하여 열원을 보호하는 효과가 우수하다.The composition for a new thermally conductive composite material according to the present invention has excellent adhesive strength and thermal conductivity, so that heat generated in electronic products such as LED packages is quickly transferred vertically and the effect of protecting the heat source is excellent.
또한 본 발명에 따른 LED 등기구 방열장치 이를 이용한 LED 등기구는 PCB 배면이 표면처리 되어 히트싱크와 PCB 사이의 접착력을 강화 시킴으로써 접촉압력을 증대하고 방열효과를 높여주며, 열전도성 복합신소재용 조성물과 함께 극대화된 접촉압력으로 수직 열전도도를 높여, 다수의 열원을 사용하는 LED 조명의 방열에 효과적으로 사용할 수 있고, 수명을 연장 시킬 수 있다.In addition, the LED lighting fixture heat dissipation device according to the present invention has a surface treatment on the back of the PCB to strengthen the adhesive force between the heat sink and the PCB, thereby increasing the contact pressure and enhancing the heat dissipation effect, and maximizing it together with the composition for new thermally conductive composite material. It can be effectively used for heat dissipation of LED lighting that uses multiple heat sources and can extend its lifespan by increasing the vertical thermal conductivity with the contact pressure.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 단면도,
도 3은 도 2의 일부분을 확대한 확대 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PCB의 배면을 나타내는 예시도,
도 5a는 선형라인의 다른 실시예를 나타내는 개념도,
도 5b는 선형라인의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 개념도이다.1 is a plan view showing an LED luminaire manufactured with a heat dissipation device for a luminaire according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view showing an LED luminaire manufactured as a heat dissipation device for a luminaire according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an enlarged perspective view in which a part of Figure 2 is enlarged;
4 is an exemplary diagram showing the rear surface of a PCB according to an embodiment of the present invention;
5A is a conceptual diagram showing another embodiment of a linear line;
5B is a conceptual diagram showing another embodiment of a linear line;
6 is a conceptual diagram illustrating an LED lighting fixture manufactured as a heat dissipation device for a lighting fixture according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 일부분을 확대한 확대 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PCB의 배면을 나타내는 예시도이며, 도 5a는 선형라인의 다른 실시예를 나타내는 개념도이고, 도 5b는 선형라인의 또 다른 실시예를 나타내는 개념도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 등기구의 방열장치로 제작된 LED 등기구를 나타내는 개념도이다.1 is a plan view showing an LED luminaire manufactured with a heat dissipation device for a luminaire according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an LED luminaire manufactured with a heat dissipation device for a luminaire according to an embodiment of the present invention, and FIG. is an enlarged perspective view of a portion of FIG. 2, FIG. 4 is an exemplary view showing the rear surface of a PCB according to an embodiment of the present invention, FIG. 5A is a conceptual diagram showing another embodiment of a linear line, and FIG. 5B is a linear line 6 is a conceptual diagram showing another embodiment of a luminaire, and FIG. 6 is a conceptual diagram showing an LED luminaire manufactured as a heat dissipation device for a luminaire according to an embodiment of the present invention.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 알루미나 분말, 폴리머, 크로스링커, 지연제 및 촉매제를 포함하는 조성물로부터 제조될 수 있다.First, the composition for a new thermally conductive composite material according to an embodiment of the present invention may be prepared from a composition including an alumina powder, a polymer, a crosslinker, a retardant, and a catalyst.
예를 들어, 상기 열전도성 복합신소재용 조성물은 후술하는 열전도성 복합신소재용 조성물을 구성하는 성분들과 이들의 함량을 혼합하여 제조될 수 있고, 또는 상기 열전도성 복합신소재용 조성물에 공지된 후처리 공정을 수행하여 제조된 것일 수 있다.For example, the composition for a new thermally conductive composite material may be prepared by mixing components constituting the composition for a new thermally conductive composite material described later and their contents, or a post-treatment known in the composition for a new thermally conductive composite material It may be manufactured by performing a process.
예를 들어, 상기 열전도성 복합신소재용 조성물은 열전도성 복합신소재용 조성물 100 중량부 당 알루미나 분말은 70~85 중량부, 폴리머는 13~30 중량부, 크로스링커 1~10 중량부, 지연제와 촉매제는 각각 0.07~0.12 중량부를 포함할 수 있다.For example, the composition for new thermally conductive composite material includes 70 to 85 parts by weight of alumina powder, 13 to 30 parts by weight of polymer, 1 to 10 parts by weight of crosslinker, retardant and Each catalyst may contain 0.07 to 0.12 parts by weight.
이때, 알루미나 분말은 구상으로 형성되며 지름이 1 내지 70㎛로 마련되는 열전도성 필러로서, Al2O3가 99 중량% 이상, SiO2, Na2O, Fe2O3가 1 중량% 미만으로 마련될 수 있다. Al2O3는 3,000
열전도성 복합신소재용 조성물은 경화되지 않는 타입 보다 경화가 되는 타입이 방열성능이 높으며, 열전도율과 함께 PCB와 히트싱크의 접착력을 높이는 열전도성 복합신소재용 조성물이 요구된다.In the composition for new thermally conductive composite material, the heat dissipation performance of the curable type is higher than that of the non-curing type, and a composition for new thermally conductive composite material that increases thermal conductivity and adhesion between the PCB and the heat sink is required.
상기 열전도성 복합신소재용 조성물을 사용할 경우 작업 환경에서는 경화 반응이 진행되지 않아 장기 보관 안정성과 우수한 작업성을 확보할 수 있고, LED 실장 후 LED 점등에 의한 발열 온도 범위에서 경화 반응이 진행되어 높은 접착력과 높은 열전도성을 확보하는 것을 특징으로 한다. When the composition for new thermally conductive composite material is used, the curing reaction does not proceed in a working environment, so long-term storage stability and excellent workability can be secured, and after mounting the LED, the curing reaction proceeds in the exothermic temperature range by lighting the LED, resulting in high adhesive strength. And it is characterized by securing high thermal conductivity.
본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 작업성이 우수하면서 완전 경화되는 구상 알루미나가 적용되며, 상기 구상 알루미나가 유기적으로 결합된 구성으로서 본 발명의 효과를 달성하도록 하기 배합비를 갖는 원료들을 혼합하여 열전도성 복합신소재용 조성물을 제조하였다.The composition for new thermally conductive composite material according to an embodiment of the present invention is composed of spherical alumina that has excellent workability and is completely cured, and the spherical alumina is organically bonded, and has the following mixing ratio to achieve the effects of the present invention. By mixing them, a composition for a new thermally conductive composite material was prepared.
(g)Al₂O₃
(g)
(g)polymer
(g)
(g)cross linker
(g)
(g)retardant
(g)
(g)catalyst
(g)
중량비(%)alumina
Weight ratio (%)
상기 표 1을 살펴보면, 알루미나 분말, 폴리머, 크로스링커, 지연제와 촉매제를 포함하는 열전도성 복합신소재용 조성물의 총 중량 대비 알루미나의 중량비가 각 제조예에서 제시되며, 표 2에서 알루미나 중량비는 SRA%로 표시된다.Referring to Table 1, the weight ratio of alumina to the total weight of the composition for a thermally conductive composite new material including alumina powder, polymer, crosslinker, retardant and catalyst is presented in each preparation example, and in Table 2, the alumina weight ratio is SRA% is indicated by
(SRA80%
기준)heat dissipation performance
(SRA80%
standard)
20,0005,000~
20,000
30,00010,000~
30,000
60,00020,000~
60,000
70,00025,000~
70,000
80,00030,000~
80,000
110,00070,000~
110,000
(SRA80%
기준)heat dissipation performance
(SRA80%
standard)
20,0005,000~
20,000
30,00010,000~
30,000
60,00020,000~
60,000
70,00025,000~
70,000
80,00030,000~
80,000
110,00070,000~
110,000
상기 표 2와 표 3을 참조하면, SRA65% 이하일 경우 방열성능이 급격히 낮아져 사용하는데 의미가 없으며 소재 상태가 묽어져 작업성 또한 떨어지게 된다. 또한 SRA90% 이상일 경우 방열성능은 어느 정도 유지되나 도포가 힘들어져 작업성이 떨어지게 된다.Referring to Tables 2 and 3 above, when the SRA is less than 65%, the heat dissipation performance is rapidly lowered, so it is meaningless to use it, and the material state is diluted and workability is also reduced. In addition, when the SRA is 90% or more, the heat dissipation performance is maintained to some extent, but the application becomes difficult and the workability decreases.
이에 본 발명에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 알루미나 분말 70~85 중량%가 적용되며, 바람직하게는 75~80 중량%가 적용될 수 있으며 METAL PCB의 경우 SRA75~76%를 적용하고 FR-4 PCB의 경우 SRA79~80%를 적용할 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 METAL PCB 에 사용되는 열전도성 복합신소재용 조성물은, 구상일루미나 75.08%, 실리콘계 폴리머 22.98%, 크로스링커 1.69%, 지연제 0.12%, 촉매제 0.12%로 마련될 수 있다.Therefore, the composition for new thermally conductive composite material according to the present invention is applied with 70 to 85% by weight of alumina powder, preferably 75 to 80% by weight, and in the case of METAL PCB, SRA75 to 76% is applied and FR-4 PCB In the case of SRA79 ~ 80% can be applied, for example, the composition for new thermally conductive composite material used in the METAL PCB of the present invention is spherical illumina 75.08%, silicon-based polymer 22.98%, crosslinker 1.69%, retardant 0.12% , can be provided with 0.12% of the catalyst.
또한, 본 발명의 FR-4 PCB에 사용되는 열전도성 복합신소재용 조성물은, 구상일루미나 79.99 중량%, 실리콘계 폴리머 18.46 중량%, 크로스링커 1.35 중량%, 지연제 0.1중량%, 촉매제 0.1중량% 로 마련될 수 있다.In addition, the composition for new thermally conductive composite material used in the FR-4 PCB of the present invention is prepared with 79.99% by weight of spherical illumina, 18.46% by weight of silicon polymer, 1.35% by weight of crosslinker, 0.1% by weight of retardant, and 0.1% by weight of catalyst. It can be.
폴리머는 비닐 말단 또는 비닐 측쇄 폴리실록산 계열의 무색 액체 형태로 100 cP 내지 20,000 cP 의 점도를 가진다. The polymer has a viscosity of 100 cP to 20,000 cP in the form of a colorless liquid based on vinyl terminated or vinyl branched polysiloxanes.
크로스링커는 수소 말단 또는 수소 측쇄 폴리실록산 계열일 수 있으며, 메틸하이드라진 계열로 마련될 수 있다.The crosslinker may be a hydrogen terminal or hydrogen side chain polysiloxane series, and may be provided as a methylhydrazine series.
지연제는 에티닐시클로헥사놀 계열이며, 촉매제는 백금의 착화합물을 포함하는 백금 촉매이다.The retardant is an ethynylcyclohexanol series, and the catalyst is a platinum catalyst including a complex compound of platinum.
도 1 내지 도 6을 살펴보면, 본 발명에 따른 LED 등기구 방열장치는 다수 개의 LED(111, 113)가 실장된 PCB(110), PCB(110)의 배면에 적층되며 다수 개의 발열판(131)을 구비하는 히트싱크(130)를 포함하며, PCB(110)의 배면과 히트싱크(130)의 일면 사이에는 열전도성 복합신소재용 조성물(G)이 도포되어 PCB(110)에서 발생하는 열을 히트싱크(130)로 수직 방열시킨다.1 to 6, the heat dissipation device for an LED lamp according to the present invention is stacked on a
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 LED 등기구는 본 발명에 따른 LED 등기구 방열장치를 이용하여 제작될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the LED lighting fixture can be manufactured using the LED lighting fixture heat dissipation device according to the present invention.
도 1을 참조하면, LED(111, 113)는 PCB(110)의 전면에 다수 개가 마련되되, 체결장치(120)와 가장 가까운 거리에 배치되는 제1 LED(111)와 제1 LED(111)와 이격된 제2 LED(113)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a plurality of
도 3을 참조하면, 체결장치(120)는 PCB(110)와 히트싱크(130)를 결합시키도록 마련된다. 그러나 체결장치(120)가 마련된 곳의 PCB(110)와 히트싱크(130)가 직접적으로 접촉되어 결합이 유지되나, 체결장치(120)로부터 멀어질수록 PCB(110)의 배면과 히트싱크(130)의 일면 사이에는 미세한 틈(140)이 생길 가능성이 커지게 된다.Referring to FIG. 3 , the
따라서 PCB(110)와 히트싱크(130)에는 다수 개의 체결홀(117)이 마련되어 분산 배치된 체결결장치(120)에 의해 PCB(110)와 히트싱크(130)가 직접 접촉 결합하고, 미세한 틈(140)에는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물(G)이 도포되되 접착력을 더욱 높이기 위해 PCB(110)의 배면은 표면처리된다.Therefore, a plurality of
일반적인 METAL PCB의 경우, 배면이 코팅 처리가 되어 있어 열전도성 복합신소재용 조성물를 도포한다고 하더라도 PCB의 배면과 히트싱크의 일면 사이의 접착성이 많이 떨어진다.In the case of a general METAL PCB, since the backside is coated, the adhesion between the backside of the PCB and one side of the heat sink is very poor even if the composition for new thermally conductive composite material is applied.
이에 본 발명의 경우, 도 4와 같이 PCB(110)의 배면은 미리 설정된 기울기를 가진 다수 개의 선형라인(150)으로 표면처리되어 열전도성 복합신소재용 조성물 (G)을 매개로한 PCB(110)와 히트싱크(130)의 접착력을 극대화시켜 미세한 틈이 발생하지 않게 함으로써 수직 방열성을 극대화시킨다. Accordingly, in the case of the present invention, as shown in FIG. 4, the rear surface of the
이때, 선형라인(150)은 PCB(110) 배면의 최외곽 단부로부터 2mm 이상 이격된 지점으로부터 형성되고, 체결홀(117)의 내주면으로부터 2mm 이상 이격된 지점에 형성될 수 있다. 이때, PCB(110) 배면의 최외곽 단부로부터 2mm 이상 이격된 지점 혹은 체결홀(117)의 내주면으로부터 2mm 이상 이격된 지점에서부터 선형라인(110)이 형성되는 이유는 배면의 전면에 걸쳐 선형라인이 형성되면 PCB(110) 배면에 부식이나 변색이 발생할 수 있어 이를 미연에 방지하여야 하기 때문이다.At this time, the
또한, 선형라인(150)의 간격은 0.1~1mm이며, PCB(110) 배면에서 선형라인(150) 생성을 위한 표면처리 속도는 1,995㎟ 면적당 1 내지 3초이고 각 선형라인(150)의 표면처리 속도는 2,000mm/s일 수 있다.In addition, the distance between the
선형라인(150)의 간격을 0.3mm 보다 더 작게 하면 양산성이 떨어지고, 1mm 보다 더 크게 하면 양산성이 높으나 선형라인(150)의 표면적이 급격하게 떨어지기 때문에 접촉력이 저하되기 때문이다.This is because if the distance between the
표면처리 시간은 1초 보다 작으면 소비전력이 감소하나 현실상 구현하기 쉽지 않고, 3초가 초과되면 발열에 따른 온도특성이 유사하지만 전력 소비가 많게 되므로 바람직하게는 선형라인(150) 생성을 위한 표면처리 속도는 1,995㎟ 면적당 1초 내지 3초로 구현할 수 있다.If the surface treatment time is less than 1 second, power consumption decreases, but it is not easy to implement in reality, and if it exceeds 3 seconds, the temperature characteristics due to heat generation are similar, but power consumption is high. The speed can be realized from 1 second to 3 seconds per 1,995 mm2 area.
선형라인(150)은 단일 라인이 동일한 간격 또는 상이한 간격 또는 상이한 폭으로 이격되도록 형성될 수 있다. 도 4의 경우와 같이 선형라인(150)이 미리 설정된 기울기를 가지고 형성될 경우, 체결홀(117c, 117a, 117f)를 잇는 가상의 선과 체결홀(117b, 117g)를 잇는 가상의 선 사이에는 미세한 틈(140)이 발생할 확률이 증가한다. 이에 도 4와 같이 체결홀(117c, 117a, 117f)를 잇는 가상의 선과 체결홀(117b, 117g)를 잇는 가상의 선으로부터 멀어질수록 각 선형라인의 폭이 증가하도록 마련할 수 있다. 즉, 체결홀(117c, 117a, 117f)를 잇는 가상의 선과 가까운 곳의 선형라인(154)의 폭은 먼 곳의 선형라인(151)의 폭 보다 작게 마련될 수 있다. 물론 체결홀(117c, 117a, 117f)를 잇는 가상의 선과 가까운 선형라인들 사이의 간격 보다 먼 곳의 선형라인들 사이의 간격이 더 작아지도록 마련될 수도 있다.The
또한 도 5b와 같이 단일 라인과 미리 설정된 각도로 기울어진 또 다른 라인이 미리 설정된 간격으로 이격되어 크로스 격자의 형태로 PCB(110) 배면이 표면처리될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5B, another line inclined at a preset angle may be spaced apart from a single line at preset intervals so that the rear surface of the
본 발명에 따른 열전도성 복합신소재용 조성물은 우수한 접착력, 열전도성을 가짐으로써, LED 패키지 등 전자 제품에서 발생 되는 열을 수직으로 빠르게 전달하여 열원을 보호하는 효과가 우수하다.The composition for a new thermally conductive composite material according to the present invention has excellent adhesive strength and thermal conductivity, so that heat generated in electronic products such as LED packages is quickly transferred vertically and the effect of protecting the heat source is excellent.
또한 본 발명에 따른 LED 등기구 방열장치 이를 이용한 LED 등기구는 PCB 배면이 표면처리 되어 히트싱크와 PCB 사이의 접착력을 강화 시킴으로써 접촉압력을 증대 방열효과를 높여주며, 열전도성 복합신소재용 조성물과 함께 극대화된 접촉압력으로 수직 열전도도를 높여, 다수의 열원을 사용하는 LED 조명의 방열에 효과적으로 사용할 수 있고, 수명을 연장 시킬 수 있다.In addition, the LED luminaire heat dissipation device according to the present invention has a surface treatment on the back of the PCB to strengthen the adhesive force between the heat sink and the PCB, thereby increasing the contact pressure and enhancing the heat dissipation effect, and maximized with the composition for new thermally conductive composite material. By increasing vertical thermal conductivity with contact pressure, it can be effectively used for heat dissipation of LED lighting that uses multiple heat sources and can extend its lifespan.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
110: PCB
120: 체결장치
130: 히트싱크
140: 틈
150: 선형라인
G: 열전도성 복합신소재용 조성물110: PCB
120: fastening device
130: heat sink
140: gap
150: linear line
G: Composition for new thermally conductive composite material
Claims (11)
상기 PCB의 배면에 적층되며 다수 개의 발열판을 구비하는 히트싱크;를 포함하며, 상기 PCB의 배면과 상기 히트싱크의 일면 사이에는 열전도성 복합신소재용 조성물이 도포되어 상기 PCB에서 발생하는 열을 상기 히트싱크로 수직 방열시키고,
상기 열전도성 복합신소재용 조성물은, 알루미나 분말, 폴리머, 크로스링커, 지연제 및 촉매제를 포함하고, 상기 알루미나 분말은 열전도성 복합신소재용 조성물 100 중량부 당 70~85 중량부를 포함하며, 상기 알루미나 분말은 구상으로 형성되며 지름이 1 내지 70㎛로 마련되는 열전도성 필러로서, Al2O3가 99 중량% 이상, SiO2, Na2O, Fe2O3가 1 중량% 미만으로 마련되고,
열전도성 복합신소재용 조성물 100 중량부 당 상기 폴리머는 13~30 중량부, 상기 크로스링커는 1~10 중량부, 상기 지연제와 촉매제는 각각 0.07~0.12 중량부를 포함하고, LED 점등 시 발열 온도에서 경화되며,
상기 폴리머는 비닐 말단 또는 비닐 측쇄 폴리실록산 계열의 무색 액체 형태로 100 cP 내지 20,000 cP 의 점도를 가지며, 상기 크로스링커는 수소 말단 또는 수소 측쇄 폴리실록산 계열이고,
상기 PCB와 상기 히트싱크에는 다수 개의 체결홀이 마련되고, 상기 PCB의 배면과 상기 히트싱크의 일면은 다수 개의 체결장치와 상기 열전도성 복합신소재용 조성물에 의해 접착되며, 상기 PCB의 배면은 미리 설정된 기울기를 가진 다수 개의 선형라인으로 표면처리되어 열전도성 복합신소재용 조성물을 매개로한 상기 PCB와 상기 히트싱크의 접착력을 극대화시키고, 상기 선형라인은 상기 PCB 배면의 최외곽 단부로부터 2mm 이상 이격된 지점으로부터 형성되고, 각 체결홀의 내주면으로부터 2mm 이상 이격된 지점에 형성되며,
상기 선형라인의 간격은 0.1~1mm이며, 상기 PCB 배면의 표면처리 속도는 1,995㎟ 면적당 1 내지 3초이고 각 선형라인의 표면처리 속도는 2,000mm/s인 것을 특징으로 하는 LED 등기구 방열장치.A PCB on which a plurality of LEDs are mounted; and
A heat sink laminated on the rear surface of the PCB and having a plurality of heating plates, wherein a composition for a new thermally conductive composite material is applied between the rear surface of the PCB and one surface of the heat sink to transfer heat generated from the PCB to the heat sink. synchro vertical heat dissipation,
The composition for a new thermally conductive composite material includes an alumina powder, a polymer, a crosslinker, a retardant and a catalyst, and the alumina powder includes 70 to 85 parts by weight per 100 parts by weight of the composition for a new thermally conductive composite material, and the alumina powder A thermally conductive filler formed in a spherical shape and having a diameter of 1 to 70 μm, containing 99% by weight or more of Al2O3 and less than 1% by weight of SiO2, Na2O, and Fe2O3,
13 to 30 parts by weight of the polymer, 1 to 10 parts by weight of the crosslinker, and 0.07 to 0.12 parts by weight of the retardant and catalyst per 100 parts by weight of the composition for new thermally conductive composite material, and at the exothermic temperature when the LED is turned on. hardened,
The polymer has a viscosity of 100 cP to 20,000 cP in the form of a colorless liquid based on vinyl-terminated or branched-chain polysiloxanes, the crosslinker is based on hydrogen-terminated or branched-chain polysiloxanes,
A plurality of fastening holes are provided in the PCB and the heat sink, the rear surface of the PCB and one surface of the heat sink are bonded by a plurality of fastening devices and the composition for new thermally conductive composite material, and the rear surface of the PCB is set in advance. The surface is treated with a plurality of inclined linear lines to maximize the adhesion between the PCB and the heat sink through the composition for new thermally conductive composite material, and the linear line is a point spaced at least 2mm from the outermost end of the rear surface of the PCB. It is formed from, and is formed at a point spaced at least 2 mm from the inner circumferential surface of each fastening hole,
The distance between the linear lines is 0.1 to 1 mm, the surface treatment speed of the back surface of the PCB is 1 to 3 seconds per 1,995 mm 2 area, and the surface treatment speed of each linear line is 2,000 mm / s.
상기 선형라인은 단일 라인이 동일한 간격 또는 상이한 간격으로 이격되도록 형성되거나, 상기 단일 라인과 미리 설정된 각도로 기울어진 또 다른 라인이 미리 설정된 간격으로 이격되어 크로스 격자의 형태로 상기 PCB 배면이 표면처리되는 것을 특징으로 하는 LED 등기구 방열장치.According to claim 5,
The linear lines are formed so that single lines are spaced at equal intervals or different intervals, or another line inclined at a preset angle with the single line is spaced at preset intervals to form a cross lattice, wherein the PCB back surface is surface-treated LED luminaire heat dissipation device, characterized in that.
Claims 5, 10 of the LED lamp manufactured by using the LED lamp heat dissipation device according to any one of the preceding.
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2023
- 2023-02-17 KR KR1020230021312A patent/KR102545636B1/en active IP Right Grant
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