(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱体への取り付けが容易でかさばらず、且つ発熱体が発生する熱を発熱体から離れた位置に効果的に伝熱して放熱することができる放熱板を提供する。【解決手段】発熱体である半導体集積デバイスに取り付けられる発熱体取付部１１と、発熱体取付部１１から引き出されて半導体集積デバイスからの熱を導き出して放熱する引出部１３とを有する伝熱板１０を具備し、伝熱板１０の表面を凸部２０を介してカバー板３０で覆うことで、カバー板３０と伝熱板１０との間に発熱体取付部１１から引出部１３に向かう放熱用通気孔を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に取り付けられる発熱体取付部と、前記発熱体取付部から引き出されて前記発熱体からの熱を導き出して放熱する引出部とを有する伝熱板を具備し、
前記伝熱板の表面を凸部を介してカバー板で覆うことで、このカバー板と伝熱板との間に前記発熱体取付部から前記引出部に向かう放熱用通気孔を形成したことを特徴とする放熱板。
【請求項２】
前記放熱板は、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱板。
【請求項３】
前記凸部は、前記発熱体取付部から前記引出部に向かって複数本並列に設けた樹脂層によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱板。
【請求項４】
前記伝熱板は金属フイルムで構成されていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の放熱板。
【請求項５】
前記伝熱板は金属フイルムと合成樹脂フイルムとを積層して構成され、
この伝熱板の合成樹脂フイルム側の表面を前記凸部を介して前記カバー板で覆ったことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の放熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子部品から発生する熱を放熱する放熱板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積デバイス（ＩＣ）等の各種電子部品の中には、電力消費に伴なう発熱量の多いものがあり、その放熱の必要なものがあった。そして前記放熱のため、従来は前記各種電子部品（以下「発熱体」という）の外部に放熱板を取り付け、前記発熱体から発生する熱を放熱板に伝導し、放熱板においてその周囲の空間に放熱していた。
【０００３】
しかしながら上記従来の放熱板には、以下のような問題点があった。
（１）例えば上記放熱板を取り付けた発熱体がケース内に設置される場合、放熱板から空気中に放熱された熱がケース内にこもり、ケース内の雰囲気温度を上昇してその放熱が効果的に行なえなくなるばかりか、ケース内に設置した他の電子部品にも悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００４】
（２）上記（１）の問題点を解消する方法の１つとして、前記放熱板をケースの外部に引き出す方法が考えられるが、その場合でも、放熱板のケース内部を通過している部分での放熱量が多く（即ち発熱体の発生する熱を発熱体から離れた位置に効果的に伝熱して放熱することができず）、上記（１）の問題点を効果的に解決できなかった。
【０００５】
（３）放熱板は放熱のための放熱フィンを有していてかさばるので、放熱板を取り付けた発熱体を収納するケースの外形寸法が大きくなり、その小型化が阻害される。また放熱板を取り付けた発熱体をケース内に設置しない場合でも、場所によってはかさばる放熱板を取り付けることが困難な場合等があった。
【特許文献１】特開平１１−２８４１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、発熱体への取り付けが容易でかさばらず、且つ発熱体が発生する熱を発熱体から離れた位置に効果的に伝熱して放熱することができる放熱板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願請求項１に記載の発明は、発熱体に取り付けられる発熱体取付部と、前記発熱体取付部から引き出されて前記発熱体からの熱を導き出して放熱する引出部とを有する伝熱板を具備し、前記伝熱板の表面を凸部を介してカバー板で覆うことで、このカバー板と伝熱板との間に前記発熱体取付部から前記引出部に向かう放熱用通気孔を形成したことを特徴とする放熱板にある。
【０００８】
本願請求項２に記載の発明は、前記放熱板は、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の放熱板にある。
【０００９】
本願請求項３に記載の発明は、前記凸部は、前記発熱体取付部から前記引出部に向かって複数本並列に設けた樹脂層によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱板にある。
【００１０】
本願請求項４に記載の発明は、前記伝熱板は金属フイルムで構成されていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の放熱板にある。
【００１１】
本願請求項５に記載の発明は、前記伝熱板は金属フイルムと合成樹脂フイルムとを積層して構成され、この伝熱板の合成樹脂フイルム側の表面を前記凸部を介して前記カバー板で覆ったことを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の放熱板にある。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、発熱体で発生した熱を、伝熱板自体を伝熱することによって所定の場所に排熱できるばかりか、放熱用通気孔を通過する空気によっても所定の場所に排熱でき、これらによって発熱体から離れた位置に効果的に熱を放熱していくことができる。またたとえ発熱体がケースによって覆われているような場合でも、放熱用通気孔を通過して伝熱板表面の熱を奪った空気をケース外に排気することで、ケース内にこもる熱を減少できる。また強制的に放熱用通気孔を通過する空気量を増加するように構成すれば、より効果的に伝熱板の熱を奪うことができ、その冷却効果が増大する。また発熱体に取り付ける放熱板の発熱体取付部は、板状で薄く構成できるので、発熱体への取り付けが容易に行なえ且つかさばらない。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、放熱板を容易に撓ませた状態で設置でき、その取り付け・配い回しが容易になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、樹脂層によって凸部を容易に形成することができる。また凸部によって発熱体取付部から引出部に向けて放熱用通気孔を設けることができ、これによって空気による排熱が発熱体取付部から引出部に向かってスムーズに行えるようになる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、伝熱板を熱伝導性のよい金属フイルムで構成したので、効果的な排熱ができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、伝熱板を金属フイルムと合成樹脂フイルムとを積層して構成したので、金属フイルムのみで伝熱板を構成した場合に比べて可撓性を有しながら強い強度を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態にかかる放熱板１−１の要部分解斜視図、図２は放熱板１−１の要部斜視図、図３は放熱板１−１を図２の矢印Ａ方向から見た図である。これらの図に示すように放熱板１−１は、伝熱板１０の表面に複数本並列に凸部２０を設けると共に、この伝熱板１０の凸部２０上面をカバー板３０で覆う構造に構成されている。なお各図における各部材の厚みは、図示の都合上、実際よりもかなり厚く記載している。以下各構成部分について説明する。
【００１８】
伝熱板１０は、この実施形態では可撓性を有する金属フイルム（金属箔）で構成され、具体的には厚み５０μｍ程度のアルミ箔を帯状に形成して構成されている。そしてその所定部分（この実施形態ではその一端部分）を発熱体取付部１１とし、発熱体取付部１１に連続する部分を引出部１３としている。発熱体取付部１１は下記する発熱体５０に取り付けられる部分であり、引出部１３は発熱体取付部１１から引き出されて発熱体５０の熱を他の場所に導き出して放熱する部分である。
【００１９】
凸部２０は、前記伝熱板１０の一方の表面（カバー板３０を取り付ける側の面）に設けられており、伝熱板１０の前記発熱体取付部１１から前記引出部１３に向かって所定間隔で複数本並列に設けた帯状の樹脂層によって構成されている。樹脂層は、この実施形態では光硬化性の樹脂層によって構成され、その厚みは１００〜１５０μｍとされている。
【００２０】
樹脂層からなる凸部２０を伝熱板１０上に形成するには、伝熱板１０上に例えばスクリーン印刷等の手法にて光硬化性の樹脂を凸部２０の形状（例えば厚み３０〜５０μｍ）に形成して光（紫外線）を照射して硬化させる作業を複数回繰り返す（例えば３回重ね塗りする）ことで行なわれる。光硬化性の樹脂の一つである紫外線硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性のアクリレート樹脂等がある。アクリレート樹脂には、エステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、不飽和ポリエステルアクリレート等がある。光硬化性樹脂は、容易にその厚みを厚く形成することができ、凸部２０として好適である。もちろん樹脂層は紫外線硬化性の樹脂以外の樹脂で構成してもよく、例えば溶剤に溶かしたウレタン系，フェノール系等の樹脂材であってもよい。樹脂層は導電性を有していてもいなくてもよい。
【００２１】
カバー板３０は、前記伝熱板１０と同一外形寸法形状に形成されており、可撓性を有するフイルム３１の一方の面（伝熱板１０に対向する側の面）に接着層３５を形成して構成されている。フイルム３１は可撓性を有する絶縁性の熱可塑性（又は熱硬化性）の透明又は半透明（少なくとも紫外線を通すもの）の合成樹脂フイルム（この実施形態では厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フイルム）によって構成されている。フイルム３１の材質としては、ＰＥＴフイルムの他に、例えばポリフェニレンスルフイド（ＰＰＳ）フイルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フイルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フイルム等を用いても良い。なお接着層３５として下記する光硬化性樹脂を用いない場合は、フイルム３１は透明又は半透明である必要はない。
【００２２】
接着層３５を形成するための接着材は、少なくとも光硬化性樹脂に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含んだ樹脂材に溶剤を混合して構成されている。光硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性のアクリレート樹脂等を用いる。アクリレート樹脂には、エステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、不飽和ポリエステルアクリレート等がある。また前記接着材に混合する熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂を用いる。ポリエステル樹脂の中には熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とがある。なお光硬化性の樹脂及び熱硬化性の樹脂及び熱可塑性の樹脂として、他の各種材質のものを用いてもよい。また前記溶剤は前記光硬化性樹脂とともに混合した熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を溶かすためのものであって、例えばメチルエチルケトン、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート等によって構成されている。この接着材によって形成される接着層３５は半硬化状態で、同時に弱い粘着性（接着性）を有している。接着層３５の厚みはこの実施形態では３５〜５０μｍとしている。カバー板３０単独で保管する場合は、前記弱い粘着性を利用して、その表面（露出面）に剥離シートを貼り付けておく。フイルム３１表面への接着層３５の形成は、フイルム３１の一方の表面（図１では下面）に前記接着材を均一な層となるように塗布し、次にそのままこのフイルム３１を例えば７０℃〜８０℃で加熱して前記溶剤を揮発させ（揮発させる溶剤は必ずしもその全て（１００％）である必要はなく、所望の割合（例えば８０％）で良い）、これによって接着材中の熱硬化性又は熱可塑性の樹脂成分を含んで接着材全体をペースト状でなく外力によって接着層３５を簡単には変形しない半硬化状態（軟らかすぎない硬化状態）とし、同時にその粘性によって表面に弱い粘着性（接着性）を有するようにし、更にこの半硬化状態により接着層３５とフイルム３１との接着性もペースト状態の場合と比して高まらせている。なお接着層３５表面の弱い粘着性は未硬化状態になっている液状の光硬化性樹脂によるものである。なお前記接着材は必ずしも上記組成のものに限定されず、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂だけ又はこれらの他の組み合わせで接着材を構成してもよい。なおこの実施形態のように接着層３５用の接着材として光硬化性樹脂を用いれば、接着材は光によって硬化するのでこれを伝熱板１０上に取り付ける際は長時間にわたって加熱と同時に加圧する必要はなく、従ってＰＥＴフイルムのような加熱や加圧に弱いが安価な材質のフイルム３１を用いても容易且つ確実に伝熱板１０上に取り付けることができ、また強い圧力によって凸部２０が押し潰されることもない。また感圧接着材を用いた場合に比べて伝熱板１０上への貼り付け強度を強くできる。
【００２３】
そして放熱板１−１を製造するには、一方の表面に凸部２０を形成した上記伝熱板１０と、フイルム３１の一方の表面に接着層３５を形成した上記カバー板３０とを用意し、伝熱板１０の凸部２０を形成した側の面と、カバー板３０の接着層３５を形成した側の面とを接合し、弱い接着性を有する接着層３５表面を各凸部２０表面に接着して取り付ける。そして透明又は半透明なフイルム３１の外方（接着層３５を設けた面の裏面側）からフイルム３１を透して前記接着層３５に積算光量として〔１５００ｍＪ／ｃｍ2〕の紫外線を照射し、接着層３５を完全に硬化させ、これによって接着層３５と各凸部２０の接触面をより強く接着して伝熱板１０上にカバー板３０を取り付ける。
【００２４】
以上によって図２，図３に示す放熱板１−１が完成する。図１〜図３に示すように放熱板１−１は、下記する半導体集積デバイス５０に取り付けられる発熱体取付部１１と、発熱体取付部１１から引き出されて下記する半導体集積デバイス５０からの熱を導き出して放熱する引出部１３とを有する伝熱板１０を具備し、前記伝熱板１０の表面を凸部２０を介してカバー板３０で覆うことで、このカバー板３０と伝熱板１０との間に前記発熱体取付部１１から前記引出部１３に向かう放熱用通気孔１５を形成している。各放熱用通気孔１５の発熱体取付部１１側の端部は外部に開放された開口となっており、同様に、引出部１３側の端部も外部に開放された開口となっている。つまり各放熱用通気孔１５は貫通孔となっている。
【００２５】
図４は上記放熱板１−１の使用方法の一例を示す概略側面図である。同図においては、硬質の回路基板４０の表面に発熱体（以下「半導体集積デバイス」と言う）５０を取り付け、その周囲の空間をケース６０によって覆っている。なお半導体集積デバイス５０の周囲の回路基板４０上には他の各種電子部品が搭載されているが、図４ではその記載を省略している。そして前記半導体集積デバイス５０の上面（他の面でもよい）に、上記放熱板１−１の発熱体取付部１１の面（カバー板３０を取り付けた面の裏面側の面）が接着層５５によって取り付けられている。なお放熱板１−１の半導体集積デバイス５０への取り付けは、接着材によるばかりでなく、ビスやクリップ等の機械的固定手段等、他の種々の固定手段によって取り付けてもよい。一方放熱板１−１の引出部１３はケース６０の外部に引き出され、その先端側の部分は、機器の図示しない主放熱板に取り付けられたり、機器の外部に引き出されて外気に開放されたりする。
【００２６】
そして半導体集積デバイス５０が駆動され電力消費に伴なって発熱すると、その熱はこれに密着している放熱板１−１の発熱体取付部１１の面に伝熱される。発熱体取付部１１は金属フイルム製なので熱伝導性が良く、半導体集積デバイス５０から容易且つ迅速に伝熱される。発熱体取付部１１に伝熱された熱は、この発熱体取付部１１から引出部１３に向かって迅速に伝熱されていくが、伝熱板１０の上面側にはカバー板３０との間に形成された放熱用通気孔１５が設けられているので、伝熱板１０の上面側の熱の多くは、この放熱用通気孔１５内の空気に伝わってこの空気を熱し、この空気が熱と共に引出部１３側に排気されてゆき、引出部１３を引き出したケース６０外部の引出部１３の先端の位置（排気領域）で放熱用通気孔１５から外気に排出される。つまりこの実施形態によれば、半導体集積デバイス５０から発生した熱は、伝熱板１０自体を伝熱することによって所定の場所に排熱されるばかりか、放熱用通気孔１５を通過する空気によっても排熱され、これによってケース６０内に放熱される熱量が減少し、このケース６０内にこもる熱が減少すると同時に、効果的な排熱を行うことができる。従って半導体集積デバイス５０自体の冷却が図れるばかりか、ケース６０内に設置した他の電子部品がその雰囲気温度の上昇によって動作不良などの不都合を生じることもない。特に例えばファン等によって排気領域にある放熱板１−１の引出部１３側の先端に放熱用通気孔１５内の空気が強制的に吸い出されるような方向の風を吹き付ければ、放熱用通気孔１５内に半導体集積デバイス５０側からケース６０の外部に向かう空気の流れが生じ、より効果的に伝熱板１０の熱を空気で奪うことができ、その冷却効果が増大する。
【００２７】
また半導体集積デバイス５０の周囲にケース６０を設置せず、半導体集積デバイス５０が開放して設置されている場合でも、放熱板１−１を取り付けることで、半導体集積デバイス５０で発生した熱を放熱板１−１によって容易に所定の場所に導いて効果的に放熱することができる。その場合も放熱用通気孔１５内部に空気を流通させれば、強制的に伝熱板１０の熱を空気で奪うことができ、その冷却効果が増大する。空気を流す方向はこの実施形態のように発熱体取付部１１から引出部１３側に向かってでも良いし、場合によってはその逆方向に向かってでもよい。
【００２８】
〔第２実施形態〕
図５は本発明の第２実施形態にかかる放熱板１−２の要部分解斜視図、図６は放熱板１−２の要部斜視図、図７は放熱板１−２を図６の矢印Ａ方向から見た図である。同図に示す放熱板１−２において、前記図１〜図３に示す放熱板１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１〜図３に示す実施形態と同じである。
【００２９】
この放熱板１−２において前記放熱板１−１と相違する点は、伝熱板１０を、金属フイルム１０Ａと合成樹脂フイルム１０Ｂとを積層して構成した点のみである。金属フイルム１０Ａは、第１実施形態の伝熱板１０に用いた金属フイルムと同じ可撓性を有する構成のものが用いられ、具体的には厚み５０μｍ程度のアルミ箔を帯状に形成して構成されている。合成樹脂フイルム１０Ｂは、可撓性を有する絶縁性の熱可塑性の合成樹脂フイルム（この実施形態では厚み２５μｍのＰＥＴフイルム）を前記金属フイルム１０Ａと同一形状に形成して構成されている。合成樹脂フイルム１０Ｂの材質としては、ＰＥＴフイルムの他に、例えばＰＰＳフイルム、ＰＩフィルム、ＰＥＮフイルム、ＰＥＩフイルム等を用いても良い。
【００３０】
そして金属フイルム１０Ａと合成樹脂フイルム１０Ｂの積層一体化は、両者間を接着層１７によって接着することで行なう。接着層１７としては、例えば厚み１０μｍ程度の熱可塑性のポリエステル系接着材を用い、金属フイルム１０Ａ又は合成樹脂フイルム１０Ｂの何れか又は両者の対向する側の面にこの接着層１７を塗布した上で、金属フイルム１０Ａと合成樹脂フイルム１０Ｂとを重ね合わせ、両者を積層して一体化する。
【００３１】
そしてこの伝熱板１０の前記合成樹脂フイルム１０Ｂの側の面（カバー板３０に対向する側の面）に第１実施形態と同一の複数本並列の凸部２０を形成し、その上を第１実施形態と同一のカバー板３０で覆うように取り付けて第１実施形態と同一の方法によって固着すれば、放熱板１−２が完成する。なお第１実施形態と同様に、伝熱板１０の所定部分（この実施形態ではその一端部分）を発熱体取付部１１とし、発熱体取付部１１に連続する部分を引出部１３としている。
【００３２】
即ちこの放熱板１−２の場合、半導体集積デバイス５０に取り付けられる発熱体取付部１１と、発熱体取付部１１から引き出されて半導体集積デバイス５０からの熱を導き出して放熱する引出部１３とを有する伝熱板１０を具備し、この伝熱板１０を金属フイルム１０Ａと合成樹脂フイルム１０Ｂとを積層して構成し、この伝熱板１０の合成樹脂フイルム１０Ｂ側の表面を凸部２０を介してカバー板３０で覆うことで、カバー板３０と伝熱板１０との間に発熱体取付部１１から引出部１３に向かう放熱用通気孔１５を形成する構成となっている。各放熱用通気孔１５は第１実施形態と同様に、その両端が開放された開口となる貫通孔となっている。
【００３３】
この実施形態の放熱板１−２も図４に示すと同様の方法によって使用され、第１実施形態と同様の作用・効果を発揮するばかりか、伝熱板１０を金属フイルム１０Ａと合成樹脂フイルム１０Ｂとを積層して構成したので、金属フイルムのみの場合に比べて可撓性を有しながら強い強度を有することができる。
【００３４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態では凸部２０を伝熱板１０の発熱体取付部１１から引出部１３に向けて複数本並列に設けたが、本発明はこれに限られず、凸部２０を複数の点状、又は複数の短い線状に形成しても良く、要はカバー板と伝熱板との間に発熱体取付部から引出部に向かう放熱用通気孔が形成される構造であれば、凸部の形状はどのような形状であっても良い。
【００３５】
また上記実施形態では凸部２０を樹脂層によって構成したが、本発明はこれに限られず、例えば第１実施形態の金属フイルムからなる伝熱板１０をプレス加工等することで凹凸状に変形して凸部を形成しても良く、また第２実施形態の合成樹脂フイルム１０Ｂ上に取り付けた金属箔をエッチングすることで形成してもよい等、種々の変形が可能である。また上記各実施形態では伝熱板１０側に凸部２０を形成したが、カバー板３０側に凸部２０を形成してもよい。
【００３６】
また上記実施形態では伝熱板として、金属フイルム単独のものと、金属フイルムと合成樹脂フイルムとを積層したものとを示したが、合成樹脂フイルム単独のもの（即ち図５において金属フイルム１０Ａと接着層１７を省略したもの）で構成しても良い。
【００３７】
また上記各実施形態では伝熱板１０の一端に発熱体取付部１１を設けたが、伝熱板１０の途中、即ち引出部１３の途中に発熱体取付部１１を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】放熱板１−１の要部分解斜視図である。
【図２】放熱板１−１の要部斜視図である。
【図３】放熱板１−１を図２の矢印Ａ方向から見た図である。
【図４】放熱板１−１の使用方法の一例を示す概略側面図である。
【図５】放熱板１−２の要部分解斜視図である。
【図６】放熱板１−２の要部斜視図である。
【図７】放熱板１−２を図６の矢印Ａ方向から見た図である。
【符号の説明】
【００３９】
１−１  放熱板
１０  伝熱板
１１  発熱体取付部
１３  引出部
１５  放熱用通気孔
２０  凸部（樹脂層）
３０  カバー板
３１  フイルム
３５  接着層
４０  回路基板
５０  半導体集積デバイス（発熱体）
６０  ケース
１−２  放熱板
１０Ａ  金属フイルム
１０Ｂ  合成樹脂フイルム
１７  接着層
【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】
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