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WO2020235978A1 - 중계기 함체 - Google Patents

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WO2020235978A1
WO2020235978A1 PCT/KR2020/006756 KR2020006756W WO2020235978A1 WO 2020235978 A1 WO2020235978 A1 WO 2020235978A1 KR 2020006756 W KR2020006756 W KR 2020006756W WO 2020235978 A1 WO2020235978 A1 WO 2020235978A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat dissipation
repeater
heat
filler
enclosure
Prior art date
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PCT/KR2020/006756
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English (en)
French (fr)
Inventor
이진형
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
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Publication date
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Priority to US17/613,306 priority patent/US20220232727A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
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    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations

Definitions

  • the present invention relates to a repeater enclosure, and more particularly, to a repeater enclosure that transmits and receives signals in a high frequency band.
  • a repeater refers to a device that receives a weakened signal in the middle of a communication system, amplifies and retransmits it, or modulates the waveform of a distorted signal and adjusts or reconstructs the timing and transmits it.
  • These repeaters were initially intended for simple signal retransmission, but in recent years, they play the role of a low-cost base station considering service coverage that saves equipment and operating costs.
  • the repeater for mobile communication is a base station that provides high-quality services to mountainous areas that mobile communication services cannot reach, underground spaces, apartment complexes, etc., where the radio wave environment is poor among urban areas. Since it can be provided without installation, its importance is increasing day by day. In addition, as the demand for high-quality service increases, the number of installations is also on a remarkable increase.
  • Signals transmitted and received through a mobile communication repeater are radio waves, and 5G, which is currently building a network ahead of commercialization, uses the high frequency bands of 3.5 GHz and 28 GHz, and uses a significantly higher high frequency band compared to 4G, so it has more diffraction than 4G. Due to the communication characteristics of low (strong straightness) and short radio wave coverage, more base stations or repeaters than 4G are required to be installed.
  • Conventional repeaters employ a method such as having a heating member such as a heat sink inside to eliminate heat generation from the communication device provided in the repeater, or placing the communication device in contact with the housing and implementing the housing with a metal material having good heat generation properties.
  • a heating member such as a heat sink inside
  • conductive objects such as metal located on the path through which radio waves are transmitted and received have a problem of significantly reducing the transmission and reception efficiency by blocking transmission and reception of radio waves. Therefore, it is difficult to use a metal material having excellent heat generation properties and mechanical strength as a housing.
  • the housing is made of a plastic material in order not to interfere with radio waves in a high frequency band, there is a problem in that heat generated inside the housing cannot be easily conducted and radiated to the outside.
  • a heat-dissipating housing that can protect a wireless communication device using a high-frequency band such as 5G, while having excellent heat dissipation characteristics and at the same time minimizing or preventing signal interference in the high-frequency band.
  • the present invention has been devised in consideration of the above points, and has excellent heat dissipation performance against high heat generated from various electronic devices provided inside a repeater that transmits and receives signals in a high frequency band, while minimizing interference in transmission and reception of high frequency band signals.
  • the purpose is to provide a repeater enclosure.
  • the present invention is a repeater enclosure having a receiving part in which a device for relaying an RF signal is accommodated, and at least a part of the enclosure has a relative dielectric constant of 4 or less at a frequency of 28 GHz, and a thermal conductivity of 3 W/ Provides a repeater enclosure that is a heat dissipating plastic of mK or more.
  • one side of the enclosure is open, and the heat dissipation plastic may form at least a part of a cover member that opens and closes one side of the opened enclosure.
  • the heat dissipation plastic may include a matrix and a heat dissipation filler dispersed in the matrix.
  • the heat dissipation plastic may have a thickness of 0.5 to 10 mm.
  • the heat dissipation filler may have a resistance of 1 ⁇ 10 14 ⁇ or more.
  • the heat dissipation filler may have a plate shape.
  • the radiating filler has an average particle diameter of 1 to 50 ⁇ m, and may be provided in an amount of 50% by weight or more based on the total weight of the radiating plastic.
  • the heat dissipating filler includes a first heat dissipating filler having a particle diameter of 0.2 to 0.8 ⁇ m, a second heat dissipating filler having a particle size of 3 to 7 ⁇ m, and a third heat dissipating filler having a particle size of 25 to 50 ⁇ m: 1: 1.7 to 3.0: 9.0 to It can be included in a weight ratio of 11.0.
  • the heat dissipation filler may include a surface-modified one or more functional groups selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyl group, an amine group, and an aniline group.
  • the matrix is one selected from the group consisting of polyphenyl ether (PPE), polyphenyl ether/polystyrene alloy, polyphenyl ether/polypropylene alloy, polyphenyl ether/polyamide alloy, and liquid crystal polymer (LCP). It may include more than one.
  • PPE polyphenyl ether
  • LCP liquid crystal polymer
  • the heat dissipation filler may include at least one of aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, and silicon carbide.
  • the heat dissipation filler may include a heat dissipation filler having a structure including a thermally conductive core part and an insulating film covering the core part.
  • the thermally conductive core portion may be a carbon-based filler
  • the insulating film may be silicon oxide.
  • the present invention provides a repeater box for a repeater according to the present invention, and a repeater accommodated in the enclosure and including a repeater for relaying an RF signal.
  • the repeater enclosure according to the present invention is excellent in heat dissipation performance against high heat generated by various devices installed inside the repeater that transmits and receives signals in the high frequency band, while minimizing the interference of transmission and reception of high frequency band signals, gradually using signals of the high frequency band. It can be widely used as a repeater enclosure in the mobile communication field.
  • FIG. 1 is an assembled perspective view of a repeater according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 and 3 are cross-sectional schematic diagrams of a cover member according to various embodiments, specifically, a cross-sectional schematic diagram along the X-X' boundary line of the cover member in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the heat dissipation plastic provided in the enclosure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A to 5C are graphs as a result of evaluating the effect of the heat dissipation plastic on the standing wave ratio (VSWR) of the 5G antenna
  • FIG. 5A is an antenna radiation pattern in the absence of the heat dissipation plastic
  • FIG. 5B is The antenna radiation pattern in the state where the heat dissipation plastic according to the above
  • Figure 5c is the antenna radiation pattern in the state where the heat radiation plastic according to Comparative Example 3 is provided
  • FIG. 6A to 6C are graphs as a result of evaluating the effect of the heat radiation plastic on the radiation patterns of the 5G antenna
  • FIG. 6A is the antenna radiation pattern in the absence of the heat radiation plastic
  • FIG. 6B is Example 1
  • FIG. 6C is an antenna radiation pattern in the state where the heat radiation plastic according to Comparative Example 3 is provided
  • 7A to 7C are photographs of a device used in the evaluation to evaluate the effect of the heat dissipating plastic on the transmission efficiency of the transmission/reception signal of the 5G antenna.
  • the repeater enclosure 100 has a receiving unit in which a repeater 200 including a device for repeating an RF signal is accommodated. At least part of the housing 100 is formed of heat-dissipating plastics 110 and 110 ′, and may be entirely formed of heat-dissipating plastics 110 and 110 ′.
  • the heat dissipating plastics 110 and 110 ′ have a relative dielectric constant of 4 or less at a frequency of 28 GHz and a thermal conductivity of 3 W/mK or more.
  • the relative dielectric constant at a frequency of 28 GHz may be 3 or less, more preferably 2.7 or less.
  • it may be implemented to have a low dielectric characteristic with a relative dielectric constant of 4 or less in 1GHz, 5GHz, 10GHz, 15GHz, 20GHz, 25GHz, 30GHz, or 35GHz.
  • the relative permittivity may be 4 or less, preferably 3 or less, and more preferably 2.7 or less.
  • the heat dissipating plastics 110 and 110 ′ expressing such low dielectric properties have an advantage of preventing disturbance of an RF signal or attenuation or blocking of a signal received by the relay unit 200 or transmitted from the relay unit 200.
  • the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ have excellent heat dissipation characteristics as the thermal conductivity is 3W/mk or more, preferably 10W/mk or more, and more preferably 20W/mk or more, even though they exhibit low dielectric properties as described above. It can be expressed, and through this, there is an advantage in that high heat emitted through the relay unit 200 can be transferred to the outside in a short time.
  • the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ included in the embodiment of the present invention having the above-described physical properties include a heat dissipation layer 10 including a matrix 11 and heat dissipation fillers 12 and 12 ′ dispersed in the matrix, , It may further include a protective layer 20 covering the outer surface of the heat radiation layer 10.
  • the matrix 11 of the heat dissipation layer 10 is a layer that imparts the shape and mechanical strength of the heat dissipation plastic, and is based on a known thermoplastic polymer compound that can be implemented to have a predetermined thickness or more that cannot be formed with a coating composition. Can be included as.
  • the thermoplastic polymer compound is, for example, polyamide, polyester, polyketone, liquid crystal polymer, polyolefin, polyvinyl chloride, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPO), Polyethersulfone (PES), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene ether/polyamide alloy, polyphenylene ether/polypropylene alloy, polyphenylene ether/polysulfone alloy, acrylonitrile-butadiene -It may be a compound selected from the group consisting of styrene interpolymer (ABS), polyetherimide (PEI), and polyimide, or a mixture or copolymer of two or more.
  • ABS styrene interpolymer
  • PEI polyetherimide
  • polyimide polyimide
  • thermoplastic polymer compound is polyphenyl ether (PPE), polyphenyl ether/polystyrene alloy, polyphenyl ether/polypropylene alloy, polyphenyl ether/polyamide. It may be one or more selected from the group consisting of alloys and liquid crystal polymers (LCP).
  • PPE polyphenyl ether
  • LCP liquid crystal polymers
  • the matrix 11 may contain other additives such as strength improvers, impact improvers, antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, plasticizers, dispersants, work improvers, coupling agents, UV absorbers, antistatic agents, and flame retardants. It may be further provided.
  • the strength improving agent can be used without limitation in the case of a known component capable of improving the strength of the heat dissipating plastic, and non-limiting examples thereof include carbon fiber, glass fiber, glass beads, zirconium oxide, woolastonite, gibbsite. 1 selected from the group consisting of, boehmite, magnesium aluminate, dolomite, calcium carbonate, magnesium carbonate, mica, talc, silicon carbide, kaolin, calcium sulfate, barium sulfate, silicon dioxide, ammonium hydroxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide It may contain more than one component.
  • the impact improving agent can be used without limitation in the case of a known component capable of improving the impact resistance by expressing the flexibility and stress relaxation properties of the heat dissipating plastic.
  • a known component capable of improving the impact resistance by expressing the flexibility and stress relaxation properties of the heat dissipating plastic.
  • thermoplastic polyurethane TPU
  • thermoplastic polyolefin TPO
  • Maleic acid grafted EPDM core/shell structured elastic particles
  • rubber-based resins a group of materials similar to rubber, and is a linear polyolefin block copolymer having a polyolefin block and a rubber block such as polypropylene and polyethylene, or a blend of ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), an ethylene-based elastomer, with polypropylene.
  • EPDM ethylene-propylene-diene monomer
  • the present invention omits the description of the specific type thereof.
  • a known thermoplastic polyurethane can be used, a description of specific types will be omitted.
  • the core/shell structured elastic particles may be made of an allyl-based resin for the core as an example, and the shell portion is a polymer having a functional group capable of reacting to increase compatibility and binding force with a thermoplastic polymer compound. It can be resin.
  • the antioxidant is provided to inhibit the generation of radicals due to heat and/or shear stress during extrusion and injection to prevent breakage of the main chain of the thermoplastic polymer compound, and to prevent discoloration due to heat generated in secondary processing.
  • the antioxidant can be used without limitation, known antioxidants, and non-limiting examples thereof include tris (nonyl phenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, bis (2 Organophosphites such as ,4-di-t-butylphenyl)pentaerythritol diphosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite or the like; Alkylated monophenols or polyphenols; Alkylated reaction products of polyphenols with diene, such as tetrakis[methylene(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)] methane, or the
  • the heat stabilizer may be used without limitation in the case of a known heat stabilizer, but examples thereof include, but are not limited to, triphenyl phosphite, tris-(2,6-dimethylphenyl)phosphite, tris-(mixed mono- Organic phosphites such as tris-(mixed mono-and di-nonylphenyl)phosphate or the like; Phosphates such as dimethylbenzene phosphonate or otherwise, trimethyl phosphate, or other similar phosphates, or mixtures thereof.
  • the heat stabilizer may be included in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer compound.
  • the light stabilizer may be used without limitation in the case of a known light stabilizer, but non-limiting examples thereof include 2-(2-hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole, 2-(2-hydroxy-5 -Tert-octylphenyl)-benzotriazole and benzotriazoles such as 2-hydroxy-4-n-octoxy benzophenone or the like, or mixtures thereof.
  • the plasticizer may be used without limitation in the case of a known plasticizer, but examples thereof include, but are not limited to, dioctyl-4,5-epoxy-hexahydrophthalate, tris-(octoxycarbonylethyl)isocyanurate, Phthalic esters such as tristearin, epoxidized soybean oil or the like, or mixtures thereof.
  • the plasticizer may be included in an amount of 0.5 to 3.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer compound.
  • the antistatic agent may be used without limitation, a known antistatic agent, and as non-limiting examples thereof, glycerol monostearate, sodium stearyl sulfonate, sodium dodecylbenzenesulfonate, polyether block Amides, or mixtures thereof, which include, for example, BASF under the trade name Irgastat; Alkema of the trade name PEBAX; And commercially available from Sanyo Chemical industries under the trade name Pelestat.
  • the antistatic agent may be included in an amount of 0.1 to 2.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer compound.
  • the work improving agent can be used without limitation, a known work improving agent, as non-limiting examples thereof, metal stearate, stearyl stearate, pentaerythritol tetrastearate, beeswax, montan wax (montan wax), paraffin wax, polyethylene wax or the like, or mixtures thereof.
  • the work improving agent may be included in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer compound.
  • the UV absorber may use a known UV absorber without limitation, and non-limiting examples thereof include hydroxybenzophenone; Hydroxybenzotriazole; Hydroxybenzotriazine; Cyanoacrylate; Oxanilides; Benzoxazinones; 2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3,-tetramethylbutyl)-phenol; 2-hydroxy-4-n-octyloxybenzophenone; 2-[4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine-2-yl]-5-(octyloxy)-phenol; 2,2'-(1,4-phenylene)bis(4H-3,1-benzoxazine-4-one); 1,3-bis[(2-cyano-3,3-diphenylacryloyl)oxy]-2,2-bis[[(2-cyano-3, 3-biphenylacryloyl)oxy] Methyl]propane; 2,2'
  • the dispersant may be used without limitation if it is a component known as a dispersant for a heat dissipating filler.
  • polyester-based dispersants polyphenylene ether-based dispersants
  • Polyolefin dispersant acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer dispersant, polyarylate dispersant, polyamide dispersant, polyamideimide dispersant, polyarylsulfone dispersant, polyetherimide dispersant, polyethersulfone dispersant, poly Phenylene sulfide-based dispersant, polyimide-based dispersant
  • Polyether ketone dispersant polybenzoxazole dispersant, polyoxadiazole dispersant, polybenzothiazole dispersant, polybenzimidazole dispersant, polypyridine dispersant, polytriazole dispersant, polypyrrolidine dispersant, polydibenzofuran Dispersants,
  • the dispersant may be included in an amount of 0.2 to 6.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the heat dissipating filler.
  • the coupling agent may be used without limitation, a known coupling agent, and examples thereof include, but are not limited to, a silane coupling agent, an amine coupling agent, maleic acid graft polypropylene (MAH-g-PP), and maleic acid. At least one selected from the group consisting of graft EPDM (MAH-g-EPDM) may be used in combination.
  • the coupling agent may be included in an amount of 0.01 to 8.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic polymer compound.
  • the flame retardants are, for example, halogenated flame retardants, like tretabromo bisphenol A oligomers such as BC58 and BC52, brominated polystyrene or poly(dibromo-styrene), brominated epoxy, Decabromodiphenylene oxide, pentabromobenzyl acrylate monomer, pentabromobenzyl acrylate polymer, ethylene-bis(tetrabromophthalimide, bis(pentabromobenzyl)ethane, Mg(OH) 2 and Al( Metal hydroxides such as OH) 3 , melamine cyanurate, phosphor-based FR systems such as red phosphorus, melamine polyphosphates, phosphate esters, metal phosphinates, ammonium polyphosphates, expandable graphite , Sodium or potassium perfluorobutane sulfate, sodium or potassium perfluorooctane sulfate, sodium or potassium diphen
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ are components that impart thermal conductivity to the heat dissipation plastics 110 and 110 ′.
  • the heat dissipation fillers 110 and 110 ′ can be used without limitation in the case of known heat dissipation fillers having thermal conductivity, but if the heat dissipation filler imparts conductivity to the heat dissipation plastic or lowers the dielectric constant, it may interfere with or block RF signal transmission and reception in the high frequency band. Therefore, it is preferable to use a type of heat dissipating filler having a low dielectric constant or resistance.
  • the heat dissipating fillers 12 and 12 ′ having a resistance of 1 ⁇ 10 14 ⁇ or higher to achieve a desired level of heat dissipation plastic dielectric constant.
  • the heat dissipating filler may be alumina, yttria, zirconia, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and single crystal silicon.
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ may preferably include those having a relative dielectric constant of 4 or less at a frequency of 28 GHz. If a dielectric constant exceeding 4 at the frequency is used, it may be difficult to achieve the desired level of dielectric constant on the heat-dissipating plastic. In particular, if the heat-dissipating filler in the heat-dissipating plastic is provided in a high content, the target level of heat-radiating plastic is compared. It can be harder to achieve thrilling or harder to ensure mechanical strength.
  • the heat dissipating fillers 12 and 12 ′ may include, for example, at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide and single crystal silicon. , Preferably, it may include at least one of aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, and silicon carbide, but is not limited thereto.
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ may be included in an amount of 50% by weight or more based on the total weight of the heat dissipation plastic, through which sufficient heat dissipation characteristics can be expressed at a desired level. If it is provided in less than 50% by weight, it may be difficult to provide the desired heat dissipation characteristics. However, preferably, the heat dissipation filler may be provided in an amount of 90% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, and through this, it may be advantageous to maintain a level of mechanical strength that can be used as an enclosure, and to maintain heat dissipation characteristics. There is an advantage to be able to.
  • the heat dissipation filler 12 may be a heat dissipation filler having a structure including a thermally conductive core part 12a and an insulating film 12b covering the core part 12a, as shown in FIG. 2.
  • the dielectric constant of the heat dissipation filler must be low and the resistance must be high.
  • the heat dissipation filler having such electrical characteristics may have a somewhat low thermal conductivity, so it may be difficult to expect high heat dissipation characteristics. have.
  • the thermally conductive core portion may be a carbon-based filler such as graphite
  • the insulating film may be silicon oxide
  • heat dissipation fillers 12 and 12 ′ may be spherical or plate-shaped granular in shape, and may be plate-shaped in terms of improving thermal conductivity in a horizontal direction.
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ may have an average particle diameter of 1 to 200 ⁇ m.
  • the radiating filler may have an average particle diameter of 1 to 100 ⁇ m, 1 to 50 ⁇ m, 10 to 50 ⁇ m, or 10 to 30 ⁇ m. If the particle size of the heat dissipation filler is adjusted to an appropriate level, it becomes easy to equip the heat dissipation filler with a high content in the heat dissipation plastic, the dispersibility of the heat dissipation filler may be improved, the surface quality of the heat dissipation layer 10 is improved, and the heat dissipation filler is There is an advantage in that it can prevent detachment, such as burying from.
  • the heat dissipation filler may have an average particle diameter of 1 ⁇ m or more, and thus, dispersibility and content in the matrix may be further increased, and thus thermal conductivity may be further improved.
  • the particle diameter of the heat dissipating filler is a diameter when the shape is a spherical shape, and when the shape is a polyhedron or an irregular shape, it means the longest distance among linear distances between two different points on the surface.
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ have a first heat dissipation filler having a particle diameter of 0.2 to 0.8 ⁇ m and a second heat dissipation filler having a particle diameter of 3 to 7 ⁇ m for improved heat dissipation characteristics and mechanical strength.
  • the particle diameter of the radiating filler may be controlled to include the radiating filler and the third radiating filler having a particle diameter of 25 to 50 ⁇ m.
  • the heat dissipating fillers 12 and 12 ′ may be used as the first heat dissipating filler having a particle diameter of 0.5 ⁇ m, the second heat dissipating filler having a particle size of 4 ⁇ m, and the third heat dissipating filler having a grain size of 30 ⁇ m. More preferably, the first heat dissipation filler, the second heat dissipation filler, and the third heat dissipation filler may be included in a weight ratio of 1: 1.7 to 3.0: 9.0 to 11.0, thereby achieving an increased effect in the above-described target physical properties. can do.
  • any one or more of the first heat-radiating filler, the second heat-radiating filler, and the third heat-radiating filler is designed to be out of the above-described particle diameter range, or if these contents are included in the heat-radiating filler so that it is outside the above-described range, the desired effect is achieved. It can be difficult.
  • the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ are provided in a form dispersed in the matrix 11, and the interface formed between the matrix and the heat dissipation filler may decrease the thermal conductivity at the interface due to low compatibility due to dissimilar materials. Therefore, even if the heat dissipation filler has excellent thermal conductivity, the heat dissipation performance of the heat dissipation plastic may be low. In addition, there may be a lifting phenomenon at the interface. In this case, the heat dissipation performance may be further deteriorated, and the durability of the heat dissipating plastic may be deteriorated, such as cracking in the corresponding part. Accordingly, the heat dissipating filler may be surface-treated or surface-modified in order to improve interfacial properties with the matrix to be described later.
  • the surface treatment may be to remove heterogeneous inorganic substances or impurities buried on the surfaces of the heat dissipating fillers 12 and 12 ′, and through such surface treatment, the heat conduction properties of the heat dissipating filler itself are fully exhibited, and the interface with the matrix It may be advantageous to improve properties.
  • the surface modification may be used without limitation in the case of a known modification capable of increasing the compatibility between components forming the heat dissipating fillers 12 and 12 ′ and the matrix 11.
  • the surface modification may be a modification to provide at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyl group, an alkane group, an amine group and an aniline group on the surface of the heat dissipation filler 12, 12', preferably a hydroxy group, At least one of an amine group and an aniline group may be used, and more preferably an amine group and an aniline group may be used.
  • the surface treatment or surface modification may be performed by employing a known method, and as an example, it may be performed through acid treatment.
  • the acid treatment may be performed by treating an acidic solution such as nitric acid, sulfuric acid, aluminum, and titanium based on a heat dissipating filler, preferably sulfuric acid or nitric acid to express more improved thermal conductivity and relative dielectric constant characteristics.
  • a heat dissipating filler preferably sulfuric acid or nitric acid to express more improved thermal conductivity and relative dielectric constant characteristics.
  • inorganic substances or contaminants on the surface of the heat dissipating filler may be removed, as well as hydroxyl functional groups may be provided on the surface.
  • the surface of boron nitride may be changed more roughly.
  • the change in surface morphology such as an increase in the roughness of the heat dissipating filler surface has an effect of structurally improving the bonding force at the interface with the matrix, and is advantageous in achieving improved thermal conductivity, relative dielectric constant characteristics, and durability through this.
  • the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ having the matrix 11 and the heat dissipation fillers 12 and 12 ′ described above may be implemented through a known method that can be manufactured to have a predetermined thickness and area using a thermoplastic plastic material. , For example, it may be manufactured through a method such as extrusion molding, injection molding, and the like, and the present invention is not particularly limited with respect to a method of manufacturing a heat dissipating plastic.
  • the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ may further include a protective layer 20 on at least one surface.
  • the protective layer 20 protects the heat dissipation layer 10 from external physical/chemical stimuli, and a heat dissipation filler ( 12,12') performs the function of preventing from being removed to the outside.
  • a heat dissipation filler 12,12'
  • insulating properties may be further imparted to the heat dissipating plastic.
  • the protective layer 300 may be implemented with a known thermosetting polymer compound or a thermoplastic polymer compound.
  • the thermosetting polymer compound may be one compound selected from the group consisting of epoxy-based, urethane-based, ester-based, and polyimide-based resins, or a mixture or copolymer of two or more.
  • thermoplastic polymer compound is polyamide, polyester, polyketone, liquid crystal polymer, polyolefin, polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPO), polyethersulfone (PES ), polyetherimide (PEI), and polyimide may be one compound selected from the group consisting of, or a mixture or copolymer of two or more, but is not limited thereto.
  • the protective layer 20 may have a thickness of 0.1 to 1000 ⁇ m, but is not limited thereto, and may be implemented by changing according to the purpose.
  • the protective layer 20 may be provided with a heat dissipating filler having a low dielectric constant in order to express heat radiation characteristics into the outside air.
  • the thickness may be 10 to 50 ⁇ m, and when the thickness exceeds 50 ⁇ m, there is a problem that radiation characteristics may be significantly deteriorated.
  • the protective layer 20 may further include a known pigment to impart a predetermined color to the heat dissipating plastic.
  • the protective layer 20 is formed by treatment on the outer surface of the heat dissipation layer 10 in which the above-described polymer compound is dissolved, or double injection with the heat dissipation layer 10 through a thermoplastic polymer compound. It can also be implemented through.
  • the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ may have a thickness of 0.1 to 10 mm, for example, 0.5 to 10 mm.
  • the heat-radiating plastics (110,110') having a thickness of 0.1 mm or more, in particular 0.5 mm or more, it is very difficult to manufacture through a conventional coating composition, and even though the composition is partially similar to the present invention, the present invention through the coating composition. It turns out that it is very difficult or impossible to manufacture heat-resistant plastics that satisfy the thickness range of.
  • the above-described heat dissipation plastics 110 and 110 ′ may form part or all of the enclosure 100, and when it is described as being provided as a part, the enclosure 100 includes a first part of the heat dissipation plastics 110 and 110 ′ and other It may be composed of a second part 120 which is a part of.
  • one side of the enclosure 100 is open, and the heat dissipation plastic 110 may be provided as a cover member for opening and closing one side of the opened enclosure 100.
  • the second part 120 of the enclosure 100 may be a known material used as a repeater enclosure, and for example, may be polycarbonate.
  • An open side of the housing 100 may be provided with a groove corresponding to the thickness of the cover member so that the cover member can be coupled, but is not limited thereto, and the cover member is through a separate fixing member such as a hinge. It may be coupled to the open side of the enclosure.
  • the cover member including the signal path W region as shown in FIG. 3 may be provided only in a partial region, and the cover member may include a second portion 120 that is not heat dissipation plastic. In this case, it is possible to prevent interference or blockage of signals through the heat dissipation plastic 110 ′ serving as the first part of the cover member, achieve heat dissipation characteristics, and achieve higher heat dissipation characteristics through the second part 120.
  • the enclosure 100 having the above-described heat dissipation plastics 110 and 110 ′ implements a repeater 1000 including a repeater 200 for relaying an RF signal therein.
  • the relay unit 200 may be an electric and electronic device provided in a known repeater, for example, a front end unit (FEU), a quad base radio (QBR), a router/SRI (site reference interface), and a channel service (CSU). Unit), optical terminal device, rectifier, etc.
  • FEU front end unit
  • QBR quad base radio
  • CSU channel service
  • the repeater 1000 may further include a heat sink (not shown) or a fan (not shown) inside or outside the enclosure 100 in order to increase heat dissipation characteristics of heat generated inside the repeater.
  • the repeater 1000 may further include other configurations that may be further provided in a known repeater in addition to the above-described configurations, and the present invention is not particularly limited thereto.
  • Example 2 Prepared by carrying out the same manner as in Example 1, but by changing the matrix forming component to polyurethane resin (PPU) as shown in Table 1 below, and adding a conventional glass fiber for strength reinforcement, the polyurethane resin 30% by weight based on the total weight, The composition was changed so that the glass fiber was 10% by weight to prepare a heat-dissipating plastic as shown in Table 1 below.
  • PPU polyurethane resin
  • the relative dielectric constant was measured according to IEC 62333-1.
  • Thermal conductivity was calculated through the thermal diffusivity measured using LFA, the specific heat measured through DSC, and the density of the heat dissipating sheet.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Matrix forming component Polypropylene Polyphenylene ether Polyphenylene ether/polysulfone Polypropylene Polyphenylene ether/polysulfone PPU 30% by weight + glass fiber 10% by weight Polypropylene Heat dissipation filler (type/average particle diameter ( ⁇ m)/content (wt%)) BN/30/59 BN/30/59 BN/30/59 BN/30/35 BN/30/48 BN/30/59 Alumina/30/59 Relative dielectric constant (@28GHz) 3.5 3.5 3.7 3.0 3.5 8 4.5 Thermal conductivity (W/mK) 7.0 7.0 7.0 3.2 5.0 6.7 1.5
  • W/mK Thermal conductivity
  • Examples 1 to 5 are heat-dissipating plastics belonging to the present invention that satisfy a relative dielectric constant of 4.0 or less and a thermal conductivity of 3 W/mK or more at 28 GHz, whereas Comparative Examples 1 to 2 are analogous. It can be seen that the electric power and/or thermal conductivity do not satisfy the scope of the present invention.
  • Example 6 Example 7 Example 8 Example 9 Example 10
  • Example 11 Example 12
  • Example 13 Heat-resistant plastic thickness (mm) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
  • Thermal filler Total content (wt%)) 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 A( ⁇ m) 0.5 - - 0.5 - 0.5 0.5 0.1 B( ⁇ m) - 4 - - 4 4 10 4 C( ⁇ m) - - 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 10
  • Relative dielectric constant (@28GHz) 3.6 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
  • Example 1 For Example 1 and Comparative Example 3, the relative dielectric constant and thermal conductivity according to Experimental Example 1 were evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 3 below.
  • the heat dissipation plastic according to Example 1 is for 5G compared to FIG. 5A, which is a graph of the standing wave ratio (VSWR) in the default state before the heat dissipation plastic is attached to the 5G antenna surface.
  • FIG. 5A which is a graph of the standing wave ratio (VSWR) in the default state before the heat dissipation plastic is attached to the 5G antenna surface.
  • Fig. 5b which is a graph of the standing wave ratio (VSWR) attached to the surface of the antenna
  • Fig. 5c which is a graph of the standing wave ratio by the heat dissipating plastic according to Comparative Example 3
  • the heat dissipating plastic according to Comparative Example 3 has a great effect on the signal relay of the 5G repeater. Therefore, it can be seen that it is not suitable for use in a repeater enclosure.
  • Figs. 6a to 6c compared to Fig. 6a, which is the antenna radiation pattern in the default state before the heat dissipation plastic is attached to the 5G antenna surface, the heat dissipation plastic according to the first embodiment is attached to the 5G antenna surface. It can be seen that there is little change in the radiation pattern when comparing FIG. 6B, which is a graph of the radiation pattern of.
  • Fig. 6c which is the radiation pattern by the heat dissipating plastic according to Comparative Example 3 has a significantly reduced radiation pattern compared to Fig. 6A, and through this, the heat dissipation plastic according to Comparative Example 3 significantly degrades the radiation characteristics of the 5G antenna. It can be seen that it is not suitable for use in aircraft enclosures.
  • Example 1 Comparative Example 3 Matrix forming component Polypropylene PP Heat dissipation filler (type/particle diameter ( ⁇ m)/content (wt%) BN/30/59 Gr/75/59 Relative dielectric constant (@28GHz) 3.5 100 Thermal conductivity (W/mK) 7.0 25
  • the heat dissipation plastic according to Comparative Example 3 has excellent thermal conductivity compared to the heat dissipation plastic according to Example 1, but as shown in Figs. 5A to 5C and Figs. 6A to 6C, the repeater signal transmission efficiency is not good. It can be seen that it is very inappropriate to be used in a repeater enclosure for 5G, for example, using a high frequency band.
  • the signal transmission efficiency S21 (dB) at 28 GHz was measured, and specifically, the signal transmission efficiency S21 (dB) in the absence of the heat dissipating plastic as shown in FIG. 7A was measured.
  • S21 (dB) was measured, and the result is shown in Table 4 below. Shown in.
  • Example 3 Comparative Example 1 Matrix forming component Polyphenylene ether/polysulfone PPU 30% by weight + glass fiber 10% by weight Heat dissipation filler (type/particle diameter ( ⁇ m)/content (wt%) BN/30/59 BN/30/59 Relative dielectric constant (@28GHz) 3.7 8 Thermal conductivity (W/mK) 7.0 6.7 S21(dB) @28GHz default 18.59 18.59 Tx attachment 17.43 12.29 Rx attachment 18.43 11.25
  • Comparative Example 1 has a large effect on the 5G transmission/reception signal and is not suitable as a plastic for a repeater enclosure.

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Abstract

중계기 함체가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 함체는 내부에 RF 신호를 중계하는 기기가 수용되는 수용부를 가지며, 상기 함체의 적어도 일부는 주파수 28GHz에서 비유전율이 4 이하이고, 열전도도가 3 W/mK 이상인 방열플라스틱으로 구현된다. 이에 의하면, 함체는 고주파수 대역의 신호를 송수신하는 중계기 내부에 구비된 각종 기기에서 발생하는 높은 열에 대한 방열성능이 우수하면서도 고주파수 대역 신호의 송수신의 방해를 최소화함에 따라서 점차 고주파수 대역의 신호를 이용하는 이동통신 분야 등에서 중계기 함체로서 널리 이용될 수 있다.

Description

중계기 함체
본 발명은 중계기 함체에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 고주파수 대역의 신호를 송수신하는 중계기 함체에 관한 것이다.
중계기는 통신 시스템의 중간에서 약해진 신호를 받아 증폭하고 재송신하거나, 찌그러진 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정 또는 재구성해 송신하는 장치를 말한다. 이러한 중계기는 초기에는 단순히 신호의 재전송 목적이었으나, 최근에는 장비 및 운영비용을 절약하는 서비스 커버리지를 고려한 저비용 기지국 역할을 담당하고 있다.
중계기가 널리 이용되는 분야 중 하나는 이동통신 분야인데, 이동통신용 중계기는 이동통신 서비스가 미치지 못하는 산간벽지, 도심지역중 전파환경이 열악한 전파사각지대인 지하공간, 아파트 단지 등에 고품질의 서비스를 추가 기지국 설치 없이도 제공할 수 있어서 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 또한, 고품질의 서비스에 대한 요구가 높아져 설치 대수 또한 현저히 증가하는 추세에 있다.
이동통신 중계기를 통해 송수신 되는 신호는 전파인데, 최근 상용화를 앞두고 망구축을 진행 중인 5G는 3.5GHz, 28GHz의 고주파수 대역을 이용하며, 4G에 대비해 현저히 높은 고주파수 대역을 사용함에 따라서 4G 보다 회절성이 낮고(직진성이 강함), 전파 도달거리가 짧은 통신특성으로 인해 4G 보다 더욱 많은 기지국이나 중계기 설치가 요구되는 실정이다.
한편, 5G와 같은 고주파수 대역을 이용하는 통신기기, 중계기 등은 발열 또한 저주파수 대역을 이용하는 기기들에 대비해 현저히 증가함에 따라서 중계기 내 구비된 통신장치의 발열을 해소할 수 있는 하우징에 대한 연구가 계속되고 있다.
종래의 중계기는 중계기내 구비된 통신장치의 발열을 해소하고자 히트싱크와 같은 발열부재를 내부에 구비한다거나 통신장치를 하우징에 맞닿도록 위치시키고 하우징을 발열 특성이 좋은 금속 재질로 구현하는 등의 방식을 사용해왔는데, 5G의 경우 직진성이 매우 강한 고주파수 대역의 전파를 사용함에 따라서 전파가 송수신되는 경로 상에 위치하는 금속 등의 도전성 물체는 전파의 송수신을 차단하여 송수신 효율을 현저히 감소시키는 문제가 있고, 이로 인해 발열 특성과 기계적 강도가 우수한 금속 재질은 하우징으로서 사용이 어려운 문제가 있다.
또한, 고주파수 대역의 전파를 방해하지 않기 위해 하우징을 플라스틱 재질로 구현 시에는 하우징 내부에서 발생한 열을 외부로 쉽게 전도 및 방사시키지 못하는 문제가 있다.
이에 5G와 같은 고주파수 대역을 이용하는 무선통신장치를 보호하면서도 방열특성이 우수하고 동시에 고주파수 대역의 신호방해를 최소화 또는 방지할 수 있는 방열하우징에 대한 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 고주파수 대역의 신호를 송수신하는 중계기 내부에 구비된 각종 전자기기에서 발생하는 높은 열에 대한 방열성능이 우수하면서도 고주파수 대역 신호의 송수신의 방해를 최소화한 중계기 함체를 제공하는 것에 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 내부에 RF 신호를 중계하는 기기가 수용되는 수용부를 갖는 중계기 함체로서, 상기 함체의 적어도 일부는 주파수 28GHz에서 비유전율이 4 이하이며, 열전도도가 3 W/mK 이상인 방열플라스틱인 중계기 함체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 함체는 일측이 개방되며, 상기 방열플라스틱은 상기 개방된 함체의 일측을 개폐하는 커버부재의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 방열플라스틱은 매트릭스 및 상기 매트릭스 내 분산된 방열필러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열플라스틱은 두께가 0.5 ~ 10㎜일 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 저항이 1×1014 Ω 이상일 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 판상형일 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 평균입경이 1 ~ 50㎛이며, 방열플라스틱 전체 중량 기준하여 50중량% 이상 구비될 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 입경이 0.2 ~ 0.8㎛인 제1방열필러, 입경이 3 ~ 7㎛인 제2방열필러 및 입경이 25 ~ 50㎛인 제3방열필러가 1: 1.7 ~ 3.0: 9.0 ~ 11.0 중량비로 포함될 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 히드록시기, 알킬기, 아민기 및 아닐린기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기로 표면개질된 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 매트릭스는 폴리페닐에테르(PPE), 폴리페닐에테르/폴리스티렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리프로필렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리아미드 얼로이 및 액정폴리머(LCP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 탄화규소 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열필러는 열전도성 코어부 및 상기 코어부를 피복하는 절연성 피막을 포함하는 구조의 방열필러를 포함할 수 있다. 이때, 상기 열전도성 코어부는 탄소계 필러이며, 상기 절연성 피막은 산화실리콘일 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 중계기용 함체 및 상기 함체 내부에 수용되며 RF 신호를 중계하는 중계부를 포함하는 중계기를 제공한다.
본 발명에 의한 중계기 함체는 고주파수 대역의 신호를 송수신하는 중계기 내부에 구비된 각종 기기에서 발생하는 높은 열에 대한 방열성능이 우수하면서도 고주파수 대역 신호의 송수신의 방해를 최소화함에 따라서 점차 고주파수 대역의 신호를 이용하는 이동통신 분야 등에서 중계기 함체로써 널리 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 중계기의 조립사시도,
도 2 및 도 3은 다양한 실시예에 따른 커버부재의 단면모식도로서, 구체적으로 도 1에서 커버부재의 X-X'경계선에 따른 단면모식도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 함체에 구비되는 방열플라스틱의 다른 구현예에 대한 모식도,
도 5a 내지 도 5c는 방열플라스틱에 의한 5G용 안테나의 정재파비(VSWR)에 대한 영향을 평가한 결과 그래프로서, 도 5a는 방열플라스틱이 없는 상태에서의 안테나 방사패턴, 도 5b는 실시예1에 따른 방열플라스틱이 구비된 상태에서의 안테나 방사패턴, 도 5c는 비교예3에 따른 방열플라스틱이 구비된 상태에서의 안테나 방사패턴,
도 6a 내지 도 6c는 방열플라스틱에 의한 5G용 안테나의 방사 패턴(Radiation patterns)에 대한 영향을 평가한 결과 그래프로서, 도 6a는 방열플라스틱이 없는 상태에서의 안테나 방사패턴, 도 6b는 실시예1에 따른 방열플라스틱이 구비된 상태에서의 안테나 방사패턴, 도 6c는 비교예3에 따른 방열플라스틱이 구비된 상태에서의 안테나 방사패턴, 그리고
도 7a 내지 도 7c는 방열플라스틱에 의한 5G용 안테나의 송수신 신호의 전송효율에 미치는 영향을 평가하기 위한 평가 시 사용한 장치의 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 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 중계기 함체(100)는 내부에 RF 신호를 중계하는 기기를 포함하는 중계부(200)가 수용되는 수용부를 가진다. 상기 함체(100)는 적어도 일부가 방열플라스틱(110,110')으로 형성되며, 방열플라스틱(110,110')으로 전부 형성될 수도 있다.
상기 방열플라스틱(110,110')은 주파수 28GHz에서 비유전율이 4 이하이며, 열전도도가 3 W/mK 이상이다. 또한, 일 예로 주파수 28GHz에서 비유전율이 3 이하, 보다 더 바람직하게는 2.7 이하일 수 있다.
또한, 일 예로 1GHz, 5GHz, 10GHz, 15GHz, 20GHz, 25GHz, 30GHz, 또는 35GHz에서 비유전율이 4 이하로 저유전 특성을 가지도록 구현될 수 있다.
또한, 주파수 2 ~ 30GHz에서 비유전율이 4 이하일 수 있고, 바람직하게는 비유전율이 3 이하이며, 보다 바람직하게는 비유전율이 2.7 이하일 수 있다. 이러한 저유전 특성을 발현하는 방열플라스틱(110,110')은 중계부(200)로 수신되거나 또는 중계부(200)로부터 송출되는 RF신호의 교란이나 신호의 감쇄 또는 차단을 방지하는 이점이 있다.
또한, 상기 방열플라스틱(110,110')은 상술한 것과 같은 저유전 특성을 발현함에도 열전도도가 3W/mk 이상, 바람직하게는 10W/mk 이상, 보다 바람직하게는 20W/mk 이상임에 따라서 우수한 방열특성까지 발현할 수 있고, 이를 통해 상기 중계부(200)를 통해 방출되는 높은 열을 외부로 빠른 시간 내 전달시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 물성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 포함되는 방열플라스틱(110,110')은 매트릭스(11) 및 상기 매트릭스 내 분산된 방열필러(12,12')를 포함하는 방열층(10)을 포함하며, 상기 방열층(10)의 외부 표면을 피복하는 보호층(20)을 더 포함할 수 있다.
상기 방열층(10)의 매트릭스(11)는 방열플라스틱의 형상과 기계적 강도를 부여하는 층으로서, 코팅조성물로는 형성시킬 수 없는 소정의 두께 이상을 갖도록 구현시킬 수 있는 공지된 열가소성 고분자화합물을 주제로 포함할 수 있다. 상기 열가소성 고분자화합물은 일예로, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌에테르/폴리아미드 얼로이, 폴리페닐렌에테르/폴리프로필렌 얼로이, 폴리페닐렌에테르/폴리술폰 얼로이, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 혼성 중합체(ABS), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있다. 다만 기계적 강도, 경량성, 성형성 및 유전특성을 고려 시 상기 열가소성 고분자화합물은 폴리페닐에테르(PPE), 폴리페닐에테르/폴리스티렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리프로필렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리아미드 얼로이 및 액정폴리머(LCP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.
상기 매트릭스(11)는 상술한 열가소성 고분자 화합물인 주제 이외에 강도개선제, 충격개선제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 가소제, 분산제, 작업개선제, 커플링제, UV흡수제, 대전방지제, 난연제 등 기타 첨가제를 더 구비할 수 있다.
상기 강도개선제는 방열플라스틱의 강도를 개선할 수 있는 공지된 성분의 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 탄소섬유, 유리섬유, 유리구슬, 산화지르코늄, 울라스토나이트, 깁사이트, 베마이트, 마그네슘 알루미네이트, 돌로마인트, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 운모, 탈크, 탄화규소, 고령토, 황산칼슘, 황산바륨, 이산화규소, 수산화암모늄, 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 충격개선제는 방열플라스틱의 유연성, 응력완화성을 발현하여 내충격성을 개선할 수 있는 공지된 성분의 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 일예로, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 폴리올레핀(TPO), 말레산 그라프트된 EPDM, 코어/쉘 구조의 탄성입자, 고무계 수지 중 1 종 이상의 성분을 구비할 수 있다. 상기 열가소성 폴리올레핀은 러버와 유사한 물질군으로써, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등 폴리올레핀 블록과 고무질 블록을 갖는 선형 폴리올레핀 블록공중합체나 폴리프로필렌에 에틸렌계 엘라스토머인 에틸렌-프로필렌-다이엔 모노머(EPDM)을 블랜드한 것일 수 있으며, 구체적인 열가소성 폴리올레핀은 공지된 것을 사용할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대한 구체적 종류에 대한 설명을 생략한다. 또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 역시 공지된 것을 사용할 수 있음에 따라서 구체적 종류에 대한 설명을 생략한다. 또한, 상기 코어/쉘 구조의 탄성입자는 일예로 상기 코어를 알릴계 수지를 사용할 수 있고, 쉘 부분은 열가소성 고분자화합물과의 상용성, 결합력을 증가시킬 수 있도록 반응할 수 있는 관능기를 구비한 고분자 수지일 수 있다.
또한, 상기 산화방지제는 압출, 사출 시 열 및/또는 전단 응력에 의한 라디칼 발생을 억제하여 열가소성 고분자 화합물의 주쇄가 끊어지는 것을 방지하며, 2차 가공에서 발생되는 열에 의한 변색을 방지하기 위해 구비된다. 상기 산화방지제는 공지된 산화방지제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 또는 그 밖에 유사한 것들과 같은 유기포스파이트; 알킬화된 모노페놀 또는 폴리페놀; 테트라키스[메틸렌(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)] 메탄, 또는 그밖에 유사한 것과 같은 것으로서, 디엔을 갖는 폴리페놀의 알킬화된 반응 생산물; 파라-크레졸 또는 디사이클로펜타디엔의 부틸화된 반응 생산물; 알킬화된 하이드로퀴논; 수산화된 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 모노하이드릭 또는 폴리하이드릭 알코올과 베타-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온산의 에스테르; 모노하이드릭 또는 폴리하이드릭 알코올과 베타-(5-터트-부틸-4-하이드록시-3-메틸페닐)-프로피온산의 에스테르; 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-터트-부틸-l-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리스리틸-테트라키스 [3-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트 또는 그 밖에 유사한 것들과 같은 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르; 베타-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오닉산의 아미드 또는 그 밖에 유사한 것들, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 산화방지제는 열가소성 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 구비될 수 있다.
또한, 상기 열안정제는 공지된 열안정제의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나 이에 대한 비제한적이 예로써, 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(믹스드 모노-앤드 디노닐페닐)포스파이트(tris-(mixed mono-and di-nonylphenyl)phosphate) 또는 그 밖에 유사한 것과 같은 유기 포스파이트; 디메틸벤젠 포스포네이트 또는 그 밖에 유사한 것과 같은 포스포네이트, 트리메틸 포스페이트, 또는 그 밖에 유사한 것과 같은 포스페이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 열 안정제는 열가소성 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부 포함될 수 있다.
또한, 상기 광안정제는 공지된 광안정제의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나 이에 대한 비제한적이 예로써, 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-터트-옥틸페닐)-벤조트리아졸 및 2-하이드록시-4-n-옥톡시 벤조페논 또는 그 밖에 유사한 것들과 같은 벤조트리아졸 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가소제는 공지된 가소제의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나 이에 대한 비제한적이 예로써, 디옥틸-4,5-에폭시-헥사하이드로프탈레이트, 트리스-(옥톡시카르보닐에틸)이소시아누레이트, 트리스테아린, 에폭시화된 콩기름(soybean oil) 또는 그 밖의 유사한 것들과 같은 프탈산 에스테르 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 가소제는 열가소성 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3.0 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 대전방지제는, 공지된 대전방지제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 글리세롤 모노스테아레이트(monostearate), 소디움 스테아릴 설포네이트, 소디움 도데실벤젠설포네이트, 폴레에테르 블록 아미드, 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 이들은 예를 들어, 상표명 이르가스탯(Irgastat)의 BASF; 상표명 PEBAX의 알케마(Arkema); 및 상표명 펠레스탯(Pelestat)의 산요 케미컬 인더스트리즈(Sanyo Chemical industries)로 부터 상업적으로 얻을 수 있다. 상기 대전방지제는 열가소성 고분자화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 작업개선제는 공지된 작업개선제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 금속 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 밀납(beeswax), 몬탄 왁스(montan wax), 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스 또는 그 밖에 유사한 것들 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 작업개선제는 열가소성 고분자화합물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 UV 흡수제는, 공지된 UV 흡수제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 하이드록시벤조페논; 하이드록시벤조트리아졸; 하이드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐라이드(oxanilides); 벤족사지논(benzoxazinones); 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3,-테트라메틸부틸)-페놀; 2-하이드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논; 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)-페놀; 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤족사진-4-원); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3, 3-비페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 2,2'-(1,4-페닐렌) 비스(4H-3,1-벤족사진-4-원); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 입경이 100㎚미만인 산화 티타늄, 산화 세륨 및 산화 아연과 같은 나노-크기 무기 물질; 또는 그 밖에 유사한 것들, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 UV 흡수제는 열가소성 고분자화합물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 3.0 중량부 포함될 수 있다.
또한, 상기 분산제는 방열필러의 분산제로 공지된 성분인 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 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.
상기 분산제는 방열필러 100 중량부에 대해 0.2 ~ 6.0 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 커플링제는 공지된 커플링제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 실란계 커플링제, 아민계 커플링제, 말레산 그래프트 폴리프로필렌(MAH-g-PP) 및 말레산 그래프트 EPDM(MAH-g-EPDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 상기 커플링제는 열가소성 고분자화합물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 8.0 중량부 포함될 수 있다.
또한, 상기 난연제는 예를 들어, 할로겐화된 난연제, BC58 및 BC52와 같은 유사 테트라브로모 비스페놀 A 올리고머(like tretabromo bisphenol A oligomers), 브롬화된 폴리스티렌 또는 폴리(디브로모-스티렌), 브롬화된 에폭시, 데카브로모디페닐렌옥사이드, 펜타브롬펜질 아크릴레이트 모노머, 펜타브로모벤질 아크릴레이트 폴리머, 에틸렌-비스(테트라브로모프탈이미드, 비스(펜타브로모벤질)에탄, Mg(OH)2 및 Al(OH)3 와 같은 금속 하이드록사이드, 멜라민 시아누레이트, 레드 포스포러스(red phosphorus)와 같은 포스퍼 기반 FR 시스템, 멜라민 폴리포스페이트, 포스페이트 에스테르, 금속 포스피네이트, 암모니움 폴리포스페이트, 팽창 가능한 그래파이트, 소디움 또는 포타슘 퍼플루오로부탄 설페이트, 소디움 또는 포타슘 퍼플루오로옥탄 설페이트, 소디움 또는 포타슘 디페닐설폰설포네이트 및 소디움- 또는 포타슘-2,4,6,-트리클로로벤조네이트 및 N-(p-톨릴설포닐)-p-톨루엔설피미드 포타늄 염, N-(N'-벤질아미노카르보닐) 설파닐이미드 포타슘 염, 또는 이들의 혼합물 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
다음으로 상기 방열필러(12,12')는 방열플라스틱(110,110')에 열전도성을 부여하는 성분이다. 상기 방열필러(110,110')는 열전도성이 있는 공지된 방열필러의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나, 방열필러가 방열플라스틱에 도전성을 부여하거나 유전율을 낮출 경우 고주파수 대역의 RF 신호 송수신을 방해거나 차단시킬 수 있음에 따라서 바람직하게는 유전율이나, 저항이 낮은 종류의 방열필러를 사용함이 좋다. 이에 대한 일예로 상기 방열필러(12,12')는 저항이 1×1014 Ω 이상인 것을 사용하는 것이 목적하는 수준의 방열플라스틱 비유전율을 달성하기에 유리하다. 구체적으로 상기 방열필러는 알루미나, 이트리아, 지르코니아, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소 및 단결정 실리콘 등을 사용할 수 있다.
상기 방열필러(12,12')는 바람직하게는 주파수 28GHz에서 비유전율이 4 이하인 것을 포함할 수 있다. 만일 해당 주파수에서 비유전율이 4를 초과하는 것을 사용할 경우 방열플라스틱 상에서 목적하는 수준의 비유전율을 달성하기 어려울 수 있고, 특히 방열플라스틱 내 방열필러가 고함량으로 구비되는 경우 목적하는 수준의 방열플라스틱 비유전율을 달성하기 더 어렵거나 기계적 강도를 담보하기 어려울 수 있다. 위와 같은 비유전율이나, 저항의 측면에서 상기 방열필러(12,12')는 일예로 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소 및 단결정 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 탄화규소 중 1 종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 방열필러(12,12')는 방열플라스틱 전체 중량을 기준으로 50중량% 이상 포함될 수 있고, 이를 통해 목적하는 수준으로 충분한 방열특성을 발현할 있다. 만일 50중량% 미만으로 구비될 경우 목적하는 방열특성을 구비하기 어려울 수 있다. 다만, 바람직하게는 방열필러는 90중량%이하, 보다 바람직하게는 70중량% 이하로 구비될 수 있으며, 이를 통해서 함체로 사용될 수 있을 수준의 기계적 강도를 보유하기에 유리할 수 있고, 방열특성을 유지할 수 있는 이점이 있다.
또는, 상기 방열필러(12)는 도 2에 도시된 것과 같이, 열전도성 코어부(12a) 및 상기 코어부(12a)를 피복하는 절연성 피막(12b)을 포함하는 구조의 방열필러일 수 있다. 상술한 것과 같이 방열플라스틱(110,110')이 낮은 유전율을 가지기 위해서는 방열필러의 유전율이 낮고 저항은 높아야 하는데, 이러한 전기적 특성을 갖는 방열필러는 열전도성이 다소 낮을 수 있어서 높은 방열특성을 기대하기 어려울 수 있다. 이에 고방열 특성을 갖는 방열필러를 열전도성 코어부에 배치하고, 상기 코어부를 둘러싸도록 절연성 피막을 구비시키는 구조로 방열필러를 제조하는 경우 높은 방열특성과 절연특성을 동시에 달성할 수 있는 이점이 있다. 일예로 상기 열전도성 코어부는 그라파이트 등의 탄소계 필러일 수 있고, 상기 절연성 피막은 산화실리콘일 수 있다.
또한, 상기 방열필러(12,12')는 형상이 구상 또는 판상의 입상일 수 있으며, 수평방향으로의 열전도도 향상의 측면에서 판상형일 수 있다.
또한, 상기 방열필러(12,12')는 평균입경이 1 ~ 200㎛일 수 있다. 일예로 상기 방열필러는 평균입경이 1 ~ 100㎛, 1 ~ 50㎛, 10 ~ 50㎛, 또는 10 ~ 30㎛일 수 있다. 방열필러의 입경을 적절한 수준으로 조절할 경우 방열플라스틱 내 고함량으로 방열필러를 구비시키기 용이해지고, 방열필러의 분산성도 향상될 수 있으며, 방열층(10)의 표면품질도 향상되고, 방열필러가 표면에서 묻어 나오는 등의 탈리를 방지할 수 있는 이점이 있다. 상기 방열필러는 평균입경이 1㎛ 이상일 수 있는데, 이를 통해 매트릭스 내 분산성 및 함유량을 더욱 증가시킬 수 있어서 이를 통해 열전도성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 한편, 본 발명에서 방열필러의 입경은 형상이 구상인 경우 직경이며, 형상이 다면체이거나 비정형일 경우 표면의 서로 다른 두 지점 간 직선거리 중 최장거리를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 방열필러(12,12')는 보다 향상된 방열특성 및 기계적 강도를 위하여 입경이 0.2 ~ 0.8㎛인 제1방열필러, 입경이 3 ~ 7㎛인 제2방열필러 및 입경이 25 ~ 50㎛인 제3방열필러를 포함하도록 방열필러의 입경을 제어할 수 있다. 일예로 상기 방열필러(12,12')는 제1방열필러로 입경이 0.5㎛, 제2방열필러로 입경이 4㎛, 제3방열필러로 입경이 30㎛인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 제1방열필러, 제2방열필러 및 제3방열필러를 1: 1.7 ~ 3.0: 9.0 ~ 11.0 중량비로 포함시킬 수 있으며, 이를 통해 상술한 목적하는 물성에 있어서 보다 상승된 효과를 달성할 수 있다. 만일 제1방열필러, 제2방열필러, 제3방열필러 중 어느 하나 이상이 상술한 입경범위를 벗어나도록 설계되거나, 이들 함량이 상술한 범위를 벗어나도록 방열필러에 포함될 경우 목적하는 효과를 달성하기 어려울 수 있다.
또한, 상기 방열필러(12,12')는 매트릭스(11) 내 분산된 형태로 구비되는데, 매트릭스와 방열필러 간 형성된 계면은 이종재질로 인한 낮은 상용성으로 인해 계면에서의 열전도도가 감소할 수 있어서 방열필러가 우수한 열전도도를 갖더라도 방열플라스틱의 방열성능이 낮게 구현될 수 있다. 또한, 상기 계면에서는 들뜸 현상도 있을 수 있는데, 이 경우 방열성능이 더욱 저하될 수 있고, 해당 부분에서 크랙이 발생하는 등 방열플라스틱의 내구성이 저하될 우려가 있다. 이에 따라서 상기 방열필러는 후술하는 매트릭스와 계면특성의 향상을 위해서 표면처리 되거나 표면개질 된 것을 사용할 수 있다.
상기 표면처리는 방열필러(12,12')의 표면에 묻어있는 이종의 무기물이나 불순물을 제거하는 것일 수 있고, 이러한 표면처리를 통해 방열필러 자체의 열전도 특성을 온전히 발휘시키고, 상기 매트릭스와의 계면특성 향상에 유리할 수 있다.
또한, 상기 표면개질은 방열필러(12,12')와 매트릭스(11)를 형성하는 성분 간 상용성을 증가시킬 수 있는 공지된 개질의 경우 제한없이 이용될 수 있다. 일예로 상기 표면개질은 방열필러(12,12')의 표면에 히드록시기, 알킬기, 알칸기, 아민기 및 아닐린기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 구비시키는 개질일 수 있고, 바람직하게는 히드록시기, 아민기 및 아닐린기 중 1종 이상을 사용할 수 있으며, 더 바람직하게는 아민기 및 아닐린기일 수 있다.
상기 표면처리나 표면개질은 공지된 방법을 채용하여 수행할 수 있는데, 일예로 산처리를 통해 수행할 수 있다. 상기 산처리는 질산계, 황산계, 알루미늄계, 및 타이타늄계 등의 산성용액을 방열필러에 처리하여 수행할 수 있으며, 바람직하게는 황산계나, 질산계가 보다 향상된 열전도도 및 비유전율 특성을 발현시키기에 좋다. 상기 산처리를 통해 방열필러의 표면에 묻어 있는 무기물이나 오염물질의 제거뿐만 아니라 히드록시기 작용기를 표면에 구비시킬 수 있다.
한편 산처리 후 질화붕소의 표면을 보다 거칠게 변화시킬 수 있다. 이와 같은 방열필러 표면의 거칠기 증가와 같은 표면 모폴로지 변화는 매트릭스와의 계면에서의 결합력을 구조적으로 향상시키는 효과가 있고, 이를 통해 향상된 열전도도, 비유전율 특성과 내구성 등을 달성하기에 유리하다.
일예로 상기 산처리 수행방법에 대해 설명하면, 방열필러를 산성용액 100g 당 6 ~ 30g 투입한 뒤, 20 ~ 100℃ 조건에서 1 ~ 10시간 동안 교반하고, 이후 물에 방열필러를 투입하여 중화 시킨 뒤 증류수로 세척하는 공정을 거칠 수 있다. 이때 상기 산성용액에 투입한 뒤 교반하는 단계에서는 교반 중 또는 교반 후 부가적으로 초음파를 더 가할 수 있다.
상술한 매트릭스(11) 및 방열필러(12,12')를 구비한 방열플라스틱(110,110')은 열가소성 플라스틱 소재를 이용해 소정의 두께와 면적을 갖도록 제조할 수 있는 공지된 방법을 통해 구현될 수 있고, 일예로 압출성형, 사출성형 등의 방법을 통해 제조될 수 있으며, 본 발명은 방열플라스틱의 제조방법에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 상기 방열플라스틱(110,110') 보호층(20)을 적어도 일면에 더 구비할 수 있는데, 상기 보호층(20)은 방열층(10)을 외부의 물리/화학적 자극으로부터 보호하고, 방열필러(12,12')가 외부로 탈리되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 보호층(20)이 절연재질로 구현된 경우 방열플라스틱에 절연성을 더 부여할 수도 있다.
상기 보호층(300)은 공지된 열경화성 고분자화합물 또는 열가소성 고분자화합물로 구현될 수 있다. 상기 열경화성 고분자화합물은 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 고분자화합물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 보호층(20)은 두께가 0.1 ~ 1000㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 변경하여 구현할 수 있다.
또한, 상기 보호층(20)은 외부 공기 중으로 열의 방사특성을 발현하기 위하여 상술한 유전율이 낮은 방열필러를 구비할 수도 있다. 상기 보호층(20)이 방열필러를 구비하는 경우 두께는 10 ~ 50㎛일 수 있으며, 두께가 50㎛를 초과할 경우 방사특성이 오히려 현저히 저하될 수 있는 문제가 있다.
또한, 상기 보호층(20)은 방열플라스틱에 소정의 색을 부여하기 위해 공지된 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 보호층(20)은 상술한 고분자합물이 용해된 코팅조성물이 이미 구현된 방열층(10)의 외부면에 처리되어 형성되거나, 또는 열가소성 고분자화합물을 통해 방열층(10)과 함께 이중사출을 통해 구현될 수도 있다.
또한, 상기 방열플라스틱(110,110')은 두께가 0.1 ~ 10㎜, 다른 일예로 0.5 ~ 10㎜일 수 있다. 한편, 두께가 0.1㎜ 이상, 특히 두께가 0.5㎜ 이상인 방열플라스틱(110,110')의 경우 통상적인 코팅조성물을 통해서는 제조되기 매우 어려운 수준으로 본 발명과 조성이 일부 유사하더라도 코팅조성물을 통해서는 본 발명의 두께범위를 만족시키는 방열플라스틱을 제조하기 매우 어렵거나 불가능하다는 것을 밝혀둔다.
상술한 방열플라스틱(110,110')은 함체(100)의 일부 또는 전부를 형성할 수 있는데, 일부로 구비되는 경우에 대해 설명하면, 함체(100)는 방열플라스틱(110,110')인 제1부분과 그 이외의 부분인 제2부분(120)으로 구성될 수 있다.
일예로 도 1에 도시된 것과 같이 상기 함체(100)는 일측이 개방되며, 방열플라스틱(110)은 상기 개방된 함체(100)의 일측을 개폐하는 커버부재로서 구비될 수 있다. 이때 함체(100)의 제2부분(120)은 중계기 함체로 사용되는 공지의 재질일 수 있으며, 일예로 폴리카보네이트일 수 있다. 상기 함체(100)의 개방된 일측은 상기 커버부재가 결합될 수 있도록 커버부재의 두께에 대응되는 홈이 구비될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 커버부재는 경첩과 같은 별도의 고정부재를 통해 함체의 개방된 일측에 결합될 수도 있다.
또는 중계기(1000) 내 구비되는 중계부(200)의 위치, 송수신 되는 고주파수 대역의 신호 경로 영역(W)을 고려하여 도 3에 도시된 것과 같이 신호 경로(W) 영역을 포함하는 상기 커버부재의 일부 영역에만 상기 방열플라스틱(110')이 구비될 수 있고, 상기 커버부재는 방열플라스틱이 아닌 제2부분(120)을 함께 포함할 수 있다. 이 경우 커버부재의 제1부분이 되는 방열플라스틱(110')을 통해 신호의 방해나 차단을 방지하고 방열특성을 달성하는 동시에 제2부분(120)을 통해 더욱 높은 방열특성을 달성할 수도 있다.
상술한 방열플라스틱(110,110')을 구비한 함체(100)는 내부에 RF 신호를 중계하는 중계부(200)를 포함하는 중계기(1000)를 구현한다.
상기 중계부(200)는 공지된 중계기에 구비되는 전기전자 기기일 수 있으며, 일예로 FEU(Front End Unit) 와, QBR(Quad Base Radio), 라우터/SRI(Site Reference Interface), CSU(Channel Service Unit), 광단국장치, 정류기 등일 수 있다.
또한, 상기 중계기(1000)는 중계기 내부에서 발생하는 열의 방열특성을 증가시키기 위해 함체(100)의 내부 또는 외부에 히트싱크(미도시) 또는 팬(미도시)을 더 구비할 수 있다.
한편, 상기 중계기(1000)는 상술한 구성들 이외에 공지된 중계기에 더 구비될 수 있는 기타 구성을 더 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예1>
매트릭스 형성성분으로써 폴리프로필렌 40중량%, 방열필러로써 평균입경이 30㎛인 질화붕소 59중량%, 기타 분산제 및 산화제 1중량%를 트윈압출기를 통해 혼합한 뒤, 싱글압축기에 투입하고 T-다이를 통해서 두께가 0.6㎜인 하기 표 1과 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<실시예2 ~ 5>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 매트릭스 형성성분을 변경하거나 방열필러의 종류, 함량을 변경하여 하기 표 1과 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<비교예1>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 매트릭스 형성성분을 폴리우레탄 수지(PPU)로 변경하고, 강도보강을 위한 통상의 글래스 파이버을 추가하여 전체 중량 기준 폴리우레탄 수지 30중량%, 글래스 파이버 10중량%가 되도록 조성을 변경하여 하기 표 1과 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<비교예2>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 방열필러의 종류를 알루미나로 변경하여 하기 표 1과 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<실험예1>
실시예 1 ~ 5, 비교예 1 ~ 2에서 제조된 방열플라스틱에 대해서 하기의 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 비유전율
IEC 62333-1에 의거하여 비유전율을 측정하였다.
2. 열전도도
열전도도는 LFA를 이용해서 측정한 열확산도, DSC를 통해 측정된 비열, 및 방열시트의 밀도를 통해서 산출하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
매트릭스 형성성분 폴리프로필렌 폴리페닐렌에테르 폴리페닐렌에테르/폴리술폰 폴리프로필렌 폴리페닐렌에테르/폴리술폰 PPU 30중량%+글래스파이버10중량% 폴리프로필렌
방열필러(종류/평균입경(㎛)/함량(중량%) BN/30/59 BN/30/59 BN/30/59 BN/30/35 BN/30/48 BN/30/59 알루미나/30/59
비유전율(@28㎓) 3.5 3.5 3.7 3.0 3.5 8 4.5
열전도도(W/mK) 7.0 7.0 7.0 3.2 5.0 6.7 1.5
표 1을 통해 확인할 수 있듯이, 실시예1 ~ 5는 28㎓에서 비유전율 4.0 이하, 열전도도가 3 W/mK 이상을 만족하는 본 발명에 속하는 방열플라스틱인데 반하여, 비교예 1 ~ 2의 경우 비유전율 및/또는 열전도도가 본 발명의 범위를 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 6 ~ 13>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 2와 같이 방열필러의 입경과 함량을 조절하여 하기 표 2와 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<실험예2>
실험예1과 동일하게 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
한편, 굴곡강도의 경우 ASTM D 790의 방법으로 평가하였다.
실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13
방열플라스틱두께(㎜) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
방열필러 총함량(wt%)) 59 59 59 59 59 59 59 59
A(㎛) 0.5 - - 0.5 - 0.5 0.5 0.1
B(㎛) - 4 - - 4 4 10 4
C(㎛) - - 35 35 35 35 35 10
A:B:C중량비 - - - 3:9.5 3:9.5 1:2:9.5 1:2:9.5 1:2:9.5
비유전율(@28㎓) 3.6 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
열전도도(mK) 3.8 4.9 7 7.1 7.2 8.3 7.3 5.6
굴곡강도(kg/㎠) 220 230 250 250 270 290 300 250
<비교예3>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 방열필러의 종류를 평균입경이 75㎛인 그라파이트로 변경하여 하기 표 3과 같은 방열플라스틱을 제조하였다.
<실험예3>
실시예1과 비교예3에 대해서 실험예1에 따른 비유전율, 열전도도를 동일하게 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
또한, 방열플라스틱에 의한 5G용 안테나의 정재파비(VSWR) 및 방사율 패턴(Radiation patterns)에 대한 영향을 평가하였고, 정재파비(VSWR)에 대한 평가결과를 도 5a 내지 도 5c에 나타내었고, 방사율 패턴(Radiation patterns)에 대한 평가결과를 도 6a 내지 도 6c에 나타내었다.
도 5a 내지 도 5c를 통해 확인할 수 있듯이, 방열플라스틱이 5G용 안테나 표면에 부착되기 전 디폴트 상태에서의 정재파비(VSWR)에 대한 그래프인 도 5a와 대비해서 실시예1에 따른 방열플라스틱이 5G용 안테나 표면에 부착된 상태에서의 정재파비(VSWR)에 대한 그래프인 도 5b를 대비 시 그래프 간 매칭이 잘 이루어져서 정재파비에 대한 방열플라스틱의 영향이 거의 없다는 것을 알 수 있다. 그러나 비교예3에 따른 방열플라스틱에 의한 정재파비에 대한 그래프인 도 5c는 도 5a와 현격한 차이가 있고, 이를 통해 비교예3에 따른 방열플라스틱은 5G용 중계기의 신호중계에 큰 영향을 미침에 따라서 중계기용 함체에 사용이 적합하지 않다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6a 내지 도 6c를 통해서도 방열플라스틱이 5G용 안테나 표면에 부착되기 전 디폴트 상태에서의 안테나 방사패턴인 도 6a와 대비해서 실시예1에 따른 방열플라스틱이 5G용 안테나 표면에 부착된 상태에서의 방사패턴에 대한 그래프인 도 6b를 대비 시 방사패턴의 변화가 거의 없다는 것을 알 수 있다. 그러나 비교예3에 따른 방열플라스틱에 의한 방사패턴인 도 6c는 도 6a에 대비해 현격히 방사패턴이 감소했고, 이를 통해 비교예3에 따른 방열플라스틱은 5G용 안테나의 방사특성을 현저히 저하시킴에 따라서 중계기용 함체에 사용이 적합하지 않다는 것을 알 수 있다.
실시예1 비교예3
매트릭스 형성성분 폴리프로필렌 PP
방열필러(종류/입경(㎛)/함량(중량%) BN/30/59 Gr/75/59
비유전율(@28㎓) 3.5 100
열전도도(W/mK) 7.0 25
표 3에서 비교예3에 따른 방열플라스틱은 실시예1에 따른 방열플라스틱에 대비해 열전도도는 우수하나, 도 5a 내지 도 5c 및 도 6a 내지 도 6c에서 확인할 수 있듯이 중계기 신호전송 효율이 좋지 않음에 따라서 고주파수 대역을 사용하는, 일예로 5G용 중계기 함체에 사용되기 매우 부적절한 것을 확인할 수 있다.
<실험예4>
실시예3 및 비교예2에 따른 방열플라스틱에 대해서 28㎓ 에서의 신호전송효율인 S21(dB)을 측정하였고, 구체적으로 도 7a와 같은 방열플라스틱이 없는 상태에서 신호전송효율인 S21(dB)을 측정하여 디폴트 값으로 정의했고, 이후 도 7b와 같이 송신 안테나(Tx), 도 7c와 같이 수신 안테나(Rx)에 방열플라스틱을 부착시킨 후 S21(dB)을 측정했고, 그 결과값을 하기 표 4에 나타내었다.
실시예3 비교예1
매트릭스 형성성분 폴리페닐렌에테르/폴리술폰 PPU 30중량%+글래스파이버10중량%
방열필러(종류/입경(㎛)/함량(중량%) BN/30/59 BN/30/59
비유전율(@28㎓) 3.7 8
열전도도(W/mK) 7.0 6.7
S21(dB) @28㎓ 디폴트 18.59 18.59
Tx 부착 17.43 12.29
Rx 부착 18.43 11.25
표 4를 통해 확인할 수 있듯이, 비유전율 4.0 이하인 실시예3에 대비해 비교예1의 경우 5G용 송수신 신호에 미치는 영향이 커서 중계기 함체용 플라스틱으로 적합하지 않다는 것을 확인할 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 (14)

  1. 내부에 RF 신호를 중계하는 기기가 수용되는 수용부를 갖는 중계기 함체로서, 상기 함체의 적어도 일부는 주파수 28GHz에서 비유전율이 4 이하이며, 열전도도가 3 W/mK 이상인 방열플라스틱을 포함하는 중계기 함체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함체는 일측이 개방되며, 상기 방열플라스틱은 개방된 상기 함체의 일측을 개폐하는 커버부재의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열플라스틱은 매트릭스 및 상기 매트릭스 내 분산된 방열필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열플라스틱은 두께가 0.5 ~ 10㎜인 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 저항이 1×1014 Ω이상인 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 판상형인 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 평균입경이 1 ~ 50㎛이며, 방열플라스틱 전체 중량 기준하여 50중량% 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 입경이 0.2 ~ 0.8㎛인 제1방열필러, 입경이 3 ~ 7㎛인 제2방열필러 및 입경이 25 ~ 50㎛인 제3방열필러를 1: 1.7 ~ 3.0: 9.0 ~ 11.0 중량비로 포함하는 중계기 함체.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 히드록시기, 알킬기, 아민기 및 아닐린기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기로 표면개질된 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 매트릭스는 폴리페닐에테르(PPE), 폴리페닐에테르/폴리스티렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리프로필렌 얼로이, 폴리페닐에테르/폴리아미드 얼로이 및 액정폴리머(LCP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 중계기 함체.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 탄화규소 중 1종 이상을 포함하는 중계기 함체.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 방열필러는 열전도성 코어부 및 상기 코어부를 피복하는 절연성 피막을 포함하는 코어-쉘 구조의 방열필러를 포함하는 중계기 함체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열전도성 코어부는 탄소계 필러이며, 상기 절연성 피막은 산화실리콘인 것을 특징으로 하는 중계기 함체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 중계기용 함체; 및
    상기 함체 내부에 수용되며 RF 신호를 중계하는 중계부;를 포함하는 중계기.
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