(57)【要約】【課題】ＣＰＵなどの電子デバイスの発熱を速やかに放熱することができる高効率の冷却モジュールを提供する。【解決手段】液晶特性を具える熱可塑性ポリマー前駆材料を液相で、射出成形により型に送り込むことにより組織内部の液晶棒状分子をその流動により、同方向に整列させ、冷却モジュール本体３０と放熱フィン３２を連続して一体成型し、次いで高温度で炭化処理することによってグラファイト化する。本体及びフィン内のグラファイト組織は、液晶特性により分子構造が本体からフィン先端にまで連続的に揃って配向されていることにより、高熱伝導性を有し、本体に接したデバイスからフィン先端まで速やかに伝熱して放熱することができる。【選択図】　　　　図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
射出成形により液晶特性を備える芳香族ポリマーの分子配列を冷却モジュール本体からそのフィン先端方向に向けて配向してなる成形体を高温で炭化してグラファイト化し、グラファイト組織を冷却モジュール本体からそのフィン先端方向に配向せしめることにより熱伝導特性を向上してなる高熱伝導性冷却モジュール。
【請求項２】
上記液晶特性を備える芳香族ポリマーとして構造上窒素を含むことにより、グラファイト化によって形成されたグラファイト組織に可撓性を付与せしめてなることを特徴とする請求項１記載の高熱伝導性冷却モジュール。
【請求項３】
上記射出成形体にグラファイト化処理を施すことにより、液晶分子に由来するグラファイト組織を軸方向に連続して配向してなることを特徴とする請求項１記載の高熱伝導性冷却モジュール。
【請求項４】
本体及び多数の放熱フィンが射出成形によって一体形成されることにより、本体及び放熱フィン内部の液晶由来のグラファイト構造は、射出成形による流動方向に沿って配向され、かつフィン内部と本体に於いて連続してなることにより、熱源に接する本体からフィンに向けて高熱伝導性を付与してなる、ことを特徴とする高熱伝導性冷却モジュール。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は冷却器具に関し、特に伝熱本体に接続して熱伝導を提供し、内部の液晶棒状分子を同方向に整列配置させ、本体を熱源に接触させて急速に熱伝導し、気体を流動させて瞬時に熱を取り去り冷却効率を向上させる高効率冷却モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の機械式動作或いはワット機関のデバイスは動作過程に於いて多かれ少なかれロスがあり、放熱して温度が上昇し、動作に障害が出たり効率が大きく損なわれるなどの欠点がある。そこでアルミニウム材を射出成型したヒートシンクで、アルミニウム材を機械式動作或いはワット機関デバイスの発熱箇所に接触させ、アルミニウム材から熱伝導により放熱するようにする。しかし各種デバイス効率の大幅向上に伴い、動作速度と動作エネルギーも大幅に上昇し、高速、大容量動作となり、動作により発生する熱も大きく増加している。高温環境はこれらのデバイスの正常動作を妨げるため、いかに速く熱を取り除きデバイス動作温度を制御するかが重要な課題となっている。
【０００３】
また、コンピュータデバイスの迅速且つ大量データ処理機能の追求は高まるばかりであり、ことにコンピュータデバイスのメインコントロールユニット（ＣＰＵ）に於いては高速動作の要求が更に切実で、それに伴いメインコントロールユニット（ＣＰＵ）から生じる熱量は増大している。しかし温度の上昇がもたらすものは、メインコントロールユニット（ＣＰＵ）の大量データ処理機能の低下である。この問題を解決するため、アルミニウム材成型でヒートシンクを製造し、アルミニウム材ヒートシンクの冷却能力不足を補うためにパイプ（銅管）をアルミニウム材ヒートシンクの側部に廻らせ、銅管内部に冷媒を入れて冷媒によって吸熱し銅管で熱を導出し、銅管内部には特殊原料から成る熱管を配置し、熱管で熱の伝導を補助することによって冷却効果を増大した。
【０００４】
しかしアルミニウム材のヒートシンクに銅管や熱管を組み合わせる方法では、冷却効果をいくらか向上できるものの、アルミニウム材ヒートシンクに銅管や熱管を廻らせれば商品コストが大幅に上昇し、商品の大衆化や低価格化の趨勢に於いて不利なばかりか、銅管や熱管を廻らせることで全体の体積が増大して、コンピュータ及び電子機器の軽薄短小傾向にも反する。
【０００５】
【考案が解決しようとする課題】
そこで、銅管や熱管を付加する必要が無く、直接熱源に接触して冷却効果を飛躍的に向上でき、且つ一体成型でき、コスト低減、体積減少を実現し、低価格・省スペース化の時代ニーズに適合する冷却器があれば、上述のような欠点を解決し、大衆に受け入れられる製品となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本考案は、高効率冷却モジュールを提供する。液晶特性を具える前駆材料を選択し、液相で、型、加圧を利用して本体と放熱フィンを接続して成型し、その内部の棒状分子を同方向に整列配置して伝熱効果を向上し、熱量を迅速に伝達・放熱して冷却効果を増大させる。
【０００７】
本考案製造時には、まず液晶特性のある芳香族ポリマーを前駆材料に選択し、液相の前駆材料を容器に入れて加熱し、圧力源を容器に導入し、液相の前駆材料に圧力を加えることによって、液相前駆材料の液晶棒状分子を流動方向に沿って整列して流動して型に進入させ、型に注入して冷却モジュール成形体を形成する。
続いて冷却モジュール成形体を適当な高温環境に加熱して炭化処理を行い、高伝熱効率の冷却モジュールを形成する。液晶特性の前駆材料を、液相で分子の配向を型に合わせて加圧成型して冷却モジュールとすることにより、熱源装置に接触してスピーディに伝導でき、送風コンポーネントを組み合わせて気体を吹き付けることで熱を迅速に伝導させて放熱させ、冷却効果を向上させることができる。
【０００８】
【考案の実施の形態】
本考案の好適な実施例を図に沿って説明する。
図２に示すように、本考案の高効率冷却モジュールの好適な実施例の製造過程は主に以下のプロセスからなる。
まず熱可塑性樹脂に属する芳香族ポリマーを選択し、液晶特性のある芳香族ポリマーを前駆材料１０に選定する。前駆材料１０はその特定物性に基づき分類して異なる液晶ポリマー（ＬＣＰ）構造を選択できる。住友化学株式会社製の液晶ポリマー（ＬＣＰ）の代表的分子構造或いは、他メーカーの液晶ポリマー（ＬＣＰ）が持つ環状ボンド分子（ｋｉｎｇ分子）構造或いは脂肪族分子構造では、前駆材料１０の液晶ポリマー（ＬＣＰ）構造の棒状分子はナノ針状構造を呈しており、その前駆材料１０は窒素成分を有する炭素前駆材料を特に選んでいる。図７に示すように、前駆材料１０は特定分子構造の材料を選択でき、図８に示すようにこの前駆材料１０は特定の環基を利用して分子の再組成と結合を行うことができる。そしてこの熱可塑性芳香族ポリマーは図９に示すように延伸配向特性を有する液相前駆材料１１を形成する。
【０００９】
前述のように選定した前駆材料１０を容器２０に入れ、容器２０はガイド２１を有して型２２に接続されており、容器２０は射出成型設備の材料フィーダである。これら設備の加熱ユニットを利用して、加熱温度を摂氏１０００度以内の環境に制御し、前駆材料１０を加熱して液体状態にし、前駆材料１０を流動する液相前駆材料１１に形成する。
芳香族ポリマープラスチック材が高温環境にて炭化する現象を利用して、加熱温度を摂氏１０００度の環境に制御し、液相前駆材料１１内部にグラファイト構造に近似した窒素を含む炭素前駆材料の組成形成を進行させる。
【００１０】
図３に示すように、パイプ２３から外来の圧力源を導入し、パイプ２３を容器２０に連結して適当な圧力を導入する。この圧力は型２２の成型物件の大きさ及び特徴に応じて圧力範囲を設定する。圧力等の成形条件は、射出成型機の操作圧力と型２２の成型物件の大きさ及び特徴に応じて選択すればよい。この射出成型機は公知の技術であるからここでは詳述しない。パイプ２３から導入する圧力源により、容器２０に適当な圧力を導入し、この圧力は液相前駆材料１１に加えられる。
液相前駆材料１１は熱可塑性を有し、及び液晶棒状分子１２は延伸配向特性を有することにより、図３、４に示すように、射出成型設備の操作と、材料供給及び材料注入時間を制御して、液相前駆材料１１を容器２０からガイド２１に流動させ、液相前駆材料１１は型２２に注入される。
【００１１】
液相前駆材料１１は圧力の作用によりガイド２１に向けて流動し、型２２に流れ込む。液相前駆材料１１の液晶棒状分子１２は流動方向に沿って長軸方向に整列し、液相前駆材料１１は型２２に注入されて冷却モジュール成形体３０を形成する。冷却モジュール成形体３０は本体３１と多数の放熱フィン３２を形成し、液相前駆材料１１の液晶棒状分子１２は本体３１では流動方向に配列し、液相前駆材料１１の液晶棒状分子１２は流体流動作用により連続的に流動する。
液相前駆材料１１の液晶棒状分子１２は放熱フィン３２ではフィン先端方向に向かって配列し、液晶棒状分子１２は相互に連なって接している。
【００１２】
図５に示すように、冷却モジュール成形体３０を適当な高温環境に加熱する。一般には摂氏１２００度の環境に設定し炭化処理を行う。冷却モジュール成形体３０を高温環境下で酸欠状態を形成して炭化処理を行い、脱窒素と脱水素、窒素以外の物質は酸化除去することにより、高伝熱効率を具える冷却モジュールを形成する。使用者は異なる材料の選択、異なる温度と時間制御により、冷却モジュール成形体３０の表層に一定の厚さに制御して炭化処理を行ったり、全体に均一な炭化を施してグラファイト化処理したりすることができる。
【００１３】
本考案の冷却モジュールは本体３１と一体に接続して多数の放熱フィン３２を具え、放熱フィン３２はプレート状を呈して等間隔に配列する。図６に示すように、本体３１は熱源装置４０に接し、熱源装置４０はＣＰＵコンポーネントとすることができる。送風ファン５０を放熱フィン３２の側部に設置し、送風ファン５０の排気送風方向は放熱フィン３２の等間隔空間に沿い、排気される気体が放熱フィン３２の等間隔空間を通って流動する。
【００１４】
本考案は、本体３１を型２３にて一体成形するときに、本体３１はグラファイト構造に似た窒素を含む炭素前駆材料であり、その液相前駆材料１１が延伸配向特性を具える熱可塑性の芳香族ポリマーを形成することを利用している。液相前駆材料１１が液体状態で型２３に流入して一体成形する際に、図４、５に示すように、その内部の液晶棒状分子１２は流動方向に沿って整列配置され、流動の連続性によって液晶棒状分子１２も連続して接続して配列しており、液晶棒状分子１２は本体３１では流動方向に向いており、液晶棒状分子１２は放熱フィン３２ではフィン先端方向に向いて延伸配列を形成している。液相前駆材料１１の液晶棒状分子１２は流体の流動作用によって連続流通し、液晶棒状分子１２は連なって接している。
また、前駆材料１０は窒素成分を含有する炭素前駆材料を特に選定し、高温で酸欠状態を形成して炭化処理を行うとき、脱窒素及び脱水素など気体成分を除去し、完成品の要求に応じて異なる程度の炭化処理を行って、可撓性のあるグラファイト特性を形成する。本体３１、放熱フィン３２は必要に応じて適当な厚さに形成することができ、可撓性特徴を具えて彎曲させて使用に供する。
【００１５】
図６に示すように、本考案本体３１を熱源装置４０（ＣＰＵコンポーネント）に密着して接触させる。熱源装置４０の動作で発生する熱が本体３１に伝達され、本体３１、放熱フィン３２内の液晶棒状分子１２は連続して接続している整列状態を呈して高伝熱効率特徴を具えるため、熱は迅速に本体３１、放熱フィン３２に伝導され、送風ファン５０の排気風向が放熱フィン３２の等間隔空間に沿っていることにより、放熱フィン３２へ伝導されてきた熱は、気体のスムーズ且つ迅速な流れに取り去られる。以上によって熱源装置４０が生じる熱は迅速に放出され、正常な温度での動作を保持できる。
【００１６】
【考案の効果】
以上から、本考案の高効率冷却モジュールは、液晶特性をもつ前駆材料を液相で分子配向を形成し、型を利用して加圧成型することによって冷却モジュールを製造し、熱源装置に接触してスピーディに熱伝導を行い、送風ファンによる気体流動により熱を迅速に取り去り冷却効果を増強できる。
また、本考案の本体３１、放熱フィン３２は熱を直接伝導でき、熱管や、冷媒を挿入した銅管を廻らせる必要が無いため、体積を適宜縮小することができ、製造が公知に比べ簡易で、構造も簡略化するため、製造コストは大幅に低下して、今日の電子情報製品の軽薄短小化、価格低廉化、製品大衆化の時代趨勢に非常によく符合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のヒートシンクの略図である。
【図２】本考案の好適な実施例の冷却モジュールの製造プロセス略図である。
【図３】本考案の好適な実施例の炭素前駆体を容器に入れて加熱する略図である。
【図４】本考案の好適な実施例の成型用型上注鋳造による本体、放熱フィン内部の分子配列方向の略図である。
【図５】本考案の好適な実施例の冷却モジュールの断面略図である。
【図６】本考案の好適な実施例の冷却モジュールの使用略図である。
【図７】前駆材料は特定分子構造の材料を選択する図である。
【図８】前駆材料は特定の環基を利用して分子の再組成と結合を行うことができる図である。
【図９】熱可塑性芳香族ポリマーは延伸配向特性を有する液相前駆材料を形成する図である。
【符号の説明】
１０　　前駆材料
１１　　液相前駆材料
１２　　液晶棒状分子
２０　　容器
２１　　ガイド
２２　　型
３１　　本体
３２　　放熱フィン
４０　　熱源装置
５０　　送風ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003098507.tif 000009
【図８】
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【図９】
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