(57)【要約】  装置の小型化を図りつつ、分解作業の難易度を低減することが可能な放熱機構を提供する。放熱機構は、熱を外部に放出する放熱体を備え、発熱する発熱体と上記放熱体とが、流動性を有する熱伝導性材料で形成された熱伝導膜と、上記放熱体または上記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する低摩擦膜とを介して熱的に接触している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を外部に放出する放熱体を備え、
発熱する発熱体と前記放熱体とが、流動性を有する熱伝導性材料で形成された熱伝導膜と、前記放熱体または前記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する低摩擦膜とを介して熱的に接触している、放熱機構。
【請求項２】
前記低摩擦膜は、乾燥被膜潤滑剤で形成される、請求項１に記載の放熱機構。
【請求項３】
前記低摩擦膜は、油分を含まない、請求項２に記載の放熱機構。
【請求項４】
前記低摩擦膜は、フッ素系潤滑剤で形成される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放熱機構。
【請求項５】
前記熱伝導性材料は、硬化性を有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放熱機構。
【請求項６】
前記熱伝導性材料は、二液型組成物である、請求項５に記載の放熱機構。
【請求項７】
前記熱伝導性材料は、シリコン系グリスである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放熱機構。
【請求項８】
前記熱伝導膜は、前記発熱体と物理的に接触し、
前記低摩擦膜は、前記熱伝導膜および前記放熱体と物理的に接触し、前記放熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の放熱機構。
【請求項９】
前記熱伝導膜は、前記放熱体と物理的に接触し、
前記低摩擦膜は、前記熱伝導膜および前記発熱体と物理的に接触し、前記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の放熱機構。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の放熱機構と、前記発熱体と、を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱機構に関し、特には、通信インフラ装置向けの放熱機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器などの種々の装置では、発熱部品で発生した熱を効率的に放出するために、様々な放熱機構が使用されている。特に屋外基地局装置などの通信インフラ装置のように小型化の要求が強い装置では、放熱機構にも工夫が必要である。【０００３】
例えば、上記のような装置に対する放熱機構としては、発熱部品に放熱板を設けるものや、熱伝導シリコンシートのような放熱シートや放熱パッドを用いて発熱部品と放熱体（放熱フィンが設けられた筐体など）とを熱的に接触させるものなどが使用されていた（特許文献１参照）。【０００４】
放熱板のみを用いる方式では、発熱部品で発生した熱を装置（筐体）内の空間に放熱するため、装置内に大きな空間が必要となるため、装置の小型化が困難である。また、放熱シートや放熱パッドを用いて放熱板に熱伝達する方式では、放熱シートや放熱パッドには、形状に制限があるため、発熱部品や放熱体の表面形状によっては使用することができず、さらに数ミリ程度の厚さが必要となるため、装置の小型化を十分に行うことができない。【０００５】
これに対して、放熱グリスを用いて発熱部品と放熱体とを熱的に接触させる方式が注目されている。この方式では、放熱グリスは、流動性を有するため、形状に関する制限がなく、さらには発熱部品と放熱体と間隙を埋める程度の厚さまで薄膜化することが可能であるため、装置の小型化を図ることが可能になる。【０００６】
特許文献２は熱伝導性流体の充填プロセスに関するものであり、発熱体の伝熱面に熱伝導性流体である高熱伝導性グリスを点状に塗布し、冷却体を発熱体の上から押し付けて高熱伝導性グリスを押し拡げることが、提案されている。特許文献２では、こうして高熱伝導性グリスを押し拡げて行くことにより、発熱体の伝熱面に高熱伝導性グリスを充填することが、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１３４５０１号公報
【特許文献２】特開平９−２９３８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放熱グリスは比較的強い固着力を有するため、放熱グリスを用いた方式では、発熱部品と放熱構造体とが放熱グリスによって貼り付いてしまい、装置を組み立てる際の調整時や装置のメンテナンス時に行われる装置の分解作業の難易度が高くなってしまうという問題がある。このため、例えば、装置の分解作業時に発熱部品の基板が撓むなどして、基板に実装されている種々の部品が破損する可能性がある。【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図りつつ、分解作業の難易度を低減することが可能な放熱機構およびそれを備えた装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による放熱機構は、熱を外部に放出する放熱体を備え、発熱する発熱体と前記放熱体とが、流動性を有する熱伝導性材料で形成された熱伝導膜と、前記放熱体または前記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する低摩擦膜とを介して熱的に接触している。【００１１】
また、本発明による装置は、発熱する発熱体と、上記の放熱機構を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置の小型化を図りつつ、分解作業の難易度を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の通信インフラ装置を模式的に示した分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の通信インフラ装置を模式的に示した断面図である。
【図３】引き剥がし荷重の評価方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態の通信インフラ装置を模式的に示した分解斜視図である。図１に示す通信インフラ装置１は、内部装置２と、筐体構成部材３および４とを有する。なお、通信インフラ装置１は、放熱機構を備えた装置であり、例えば、屋外に設置する無線基地局のような通信装置である。
【００１６】
内部装置２は、基板２１と、基板２１に設けられた発熱部品２２とを有する。発熱部品２２は、発熱する発熱体である。発熱部品２２、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や電池などであるが、これらの例に限定されない。また、発熱部品２２の数、形状および配置なども特に限定されない。図１の例では、３つの発熱部品２２が基板２１に設けられている。なお、基板２１には、発熱部品２２以外にも種々の部品が設けられていてもよい。
【００１７】
筐体構成部材３および４は、通信インフラ装置１の筐体を構成する部材であって、互いに向かい合わせに組み合わされることで、それらの間に内部装置２を収容する収容空間を形成する。筐体構成部材４は、熱を放出する放熱構造４１を有する。これにより、筐体構成部材４は、熱を外部に放出する放熱体として機能する。以下では、筐体構成部材４を放熱体４と称する。なお、放熱構造４１は、図１の例では、複数の放熱フィンで構成されている。
【００１８】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った通信インフラ装置１の断面図である。なお、筐体構成部材３は本発明に直接関係しないため、図２では省略している。
【００１９】
図２に示すように通信インフラ装置１は、放熱体４と基板２１に設けられた発熱部品２２とが熱伝導膜３２と低摩擦膜３１とを介して熱的に接触している。図２の例では、発熱部品２２、低摩擦膜３１、熱伝導膜３２、放熱体４の順に設けられているが、発熱部品２２、熱伝導膜３２、低摩擦膜３１、放熱体４の順に設けられていてもよい。
【００２０】
放熱体４、低摩擦膜３１および熱伝導膜３２は、発熱部品２２で発生した熱を通信インフラ装置１の外部に放出する放熱機構を形成する。
【００２１】
低摩擦膜３１は、放熱体４または発熱部品２２の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する。具体的には、低摩擦膜３１は、放熱体４および発熱部品２２のうち、低摩擦膜３１と物理的に接触している方の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する。したがって、本実施形態では、低摩擦膜３１は発熱部品２２と物理的に接触しているので、低摩擦膜３１として発熱部品２２の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有するものが使用される。また、低摩擦膜３１が放熱体４と物理的に接触している場合には、低摩擦膜３１として放熱体４の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有するものが使用される。
【００２２】
低摩擦膜３１は、フッ素系潤滑剤などの種々の潤滑剤を用いて形成される。これにより、低摩擦膜３１の薄膜化が可能になり、発熱部品２２および放熱体４間の熱伝導性の低下を抑制することが可能になる。さらに、断熱効果をもたらす空気層（気泡）の発生を軽減することが可能になり、放熱効果を確保することが可能になる。
【００２３】
潤滑剤としては、液状潤滑剤でもよいが、時効硬化性を有する乾燥被膜潤滑剤で形成されることが望ましく、油分を含まない乾燥被膜潤滑剤で形成されることが特に望ましい。これは、後述するように、低摩擦膜３１が乾燥被膜潤滑剤（特に油分を含まない乾燥被膜潤滑剤）で形成される場合、放熱体４と発熱部品２２を引き剥がすのに必要な力を特に軽減することができるからである。また、潤滑剤として乾燥被膜潤滑剤が使用されることで、低摩擦膜３１を数μmオーダーの厚さまで薄膜化することが可能になり、また、潤滑剤を塗布する塗布作業の向上も可能である。なお、乾燥被膜潤滑剤としては、速乾性を有することが望ましい。また、フッ素系潤滑剤が使用される場合、熱による低摩擦膜３１の変質を抑制することができる。
【００２４】
熱伝導膜３２は、流動性を有する熱伝導性材料である放熱グリスで形成される。放熱グリスは、例えば、シリコン系グリスである。本実施形態では、放熱グリスは、硬化性を有し、熱伝導膜３２は、発熱部品２２に放熱グリスが塗布され、その後、放熱グリスが所定の硬さの弾性体（形状復元性のある弾性体）に硬化することで形成される。放熱グリスの種類は、発熱部品２２の種類などに応じて適宜選択することが可能であるが、二液型組成物であることが望ましい。二液型組成物による放熱グリスは、高温化でも粘土低下が少なく、移動することが少ないためである。なお、放熱グリスは、硬化した後では、経時変化が少なく、振動や衝撃などが原因で発熱部品２２と放熱体４との距離に微妙な変化が生じても、その変化に追随して放熱グリスも変化するため、安定した放熱機構を実現することができる。
【００２５】
以上説明したように本実施形態によれば、発熱部品２２と放熱体４とが、流動性を有する熱伝導性材料で形成された熱伝導膜３２と、発熱部品２２または放熱体４の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する低摩擦膜３１とを介して熱的に接触している。このため、熱伝導膜３２と発熱部品２２または放熱体４の間に低摩擦膜３１が設けられることになるので、熱伝導膜３２の固着力を低摩擦膜３１によって軽減することが可能になる。したがって、熱伝導膜３２として放熱グリスなどの固着力が強いものが使用されても、熱伝導膜３２により発熱部品２２と放熱体４とが貼り付いてしまうことを抑制することが可能になるため、通信インフラ装置１の小型化を図りつつ、分解作業の難易度を低減することが可能になる。
【００２６】
以下、放熱機構の具体例を用いて、放熱体４と発熱部品２２を引き剥がすのに必要な力を表す引き剥がし荷重を評価する。図３は、引き剥がし荷重の評価方法を説明するための図である。
【００２７】
先ず、図３（ａ）に示すように、基板２１上に設けられた発熱部品２２の天面に潤滑剤を筆５で塗布して低摩擦膜３１を形成する。続いて、図３（ｂ）に示すように、低摩擦膜３１の上に放熱グリス６を塗布する。そして、図３（ｃ）に示すように、放熱グリス６の上から放熱体４を押し付けるようにして放熱体４を取り付ける。これにより、放熱グリス６は押し広げられて、放熱体４と密着する。その後、放熱グリス６に応じた硬化時間が経過すると、放熱グリス６が硬化して熱伝導膜３２を形成する。そして、この状態で、図３（ｄ）に示すように放熱体４を垂直方向（図中の矢印方向）に引っ張り、放熱体４が発熱部品２２から引き剥がされたときの放熱体４に加えた垂直方向の力を引き剥がし荷重として評価する。
【００２８】
表１は、引き剥がし荷重の評価結果を示す。具体的には、表１は、発熱部品の表面材質が樹脂と板金の場合のそれぞれについて、低摩擦膜３１を形成する材料である潤滑剤が、油分を含まない乾燥被膜潤滑剤、油分を含む乾燥被膜潤滑剤および液状潤滑剤の場合と、比較例として、低摩擦膜３１がない場合の引き剥がし荷重を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示されたように、潤滑剤が存在する場合、潤滑剤が存在しない場合よりも概ね引き剥がし荷重が小さくなっている。特に、潤滑剤が油分を含まない乾燥被膜潤滑剤の場合、引き剥がし荷重は潤滑剤が存在しない場合と比べて非常に小さくなっていることが分かる。
【００３１】
以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【００３２】
例えば、通信インフラ装置１は、２つの筐体構成部材３および４を有し、そのうちの一方の筐体構成部材４が放熱体として機能する構成を有していたが、通信インフラ装置１および放熱体の構成や形状等はこの例に限らない。また、放熱機構を備える装置は、通信インフラ装置１に限らず、別の装置でもよい。
【００３３】
また、低摩擦膜３１を形成するための潤滑剤としては、放熱体４と発熱部品２２を引き剥がすときに、放熱体４にかかる力が表１で示したような引き剥がし荷重に到達する前に低摩擦膜３１が割けるようなものが使用されてもよい。
【００３４】
また、上記の各実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載することが可能であるが、以下には限定されない。
［付記１］
熱を外部に放出する放熱体を備え、
発熱する発熱体と前記放熱体とが、流動性を有する熱伝導性材料で形成された熱伝導膜と、前記放熱体または前記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する低摩擦膜とを介して熱的に接触している、放熱機構。
［付記２］
前記低摩擦膜は、乾燥被膜潤滑剤で形成される、付記１に記載の放熱機構。
［付記３］
前記低摩擦膜は、油分を含まない、付記２に記載の放熱機構。
［付記４］
前記低摩擦膜は、フッ素系潤滑剤で形成される、付記１ないし３のいずれか１項に記載の放熱機構。
［付記５］
前記熱伝導性材料は、硬化性を有する、付記１ないし４のいずれか１項に記載の放熱機構。
［付記６］
前記熱伝導性材料は、二液型組成物である、付記５に記載の放熱機構。
［付記７］
前記熱伝導性材料は、シリコン系グリスである、付記１ないし６のいずれか１項に記載の放熱機構。
［付記８］
前記熱伝導膜は、前記発熱体と物理的に接触し、
前記低摩擦膜は、前記熱伝導膜および前記放熱体と物理的に接触し、前記放熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、付記１ないし７のいずれか１項に記載の放熱機構。
［付記９］
前記熱伝導膜は、前記放熱体と物理的に接触し、
前記低摩擦膜は、前記熱伝導膜および前記発熱体と物理的に接触し、前記発熱体の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、付記１ないし７のいずれか１項に記載の放熱機構。
［付記１０］
発熱する発熱体と、
付記１ないし９のいずれか１項に記載の放熱機構と、を有する装置。
［付記１１］
当該装置が通信インフラ装置である、付記１０に記載の装置。
【００３５】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００３６】
この出願は、２０１５年４月２４日に出願された日本出願特願２０１５−８９２７１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００３７】
１    通信インフラ装置
２    内部装置
３    筐体構成部材
４    放熱体（筐体構成部材）
５    筆
６    放熱グリス
２１  基板
２２  発熱部品
３１  低摩擦膜
３２  熱伝導膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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