(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂中に、高強力ポリエチレン繊維、ポリベンズオキサゾール繊維又はアラミド繊維の有機繊維を長さ方向に配した合成樹脂線材からなることを特徴とする放熱部材。
【請求項２】
有機繊維含有率が、５０体積％以上であることを特徴とする請求項１記載の放熱部材。
【請求項３】
合成樹脂線材の直径が、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の放熱部材。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の放熱部材の端面を発熱体の表面に対面するように配置したことを特徴とする放熱体。
【請求項５】
放熱部材の放熱部長さが、４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４記載の放熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱部材及び該放熱部材を用いた放熱体、特に電気・電子装置及びこれらの部品に使用する放熱部材、より詳しくは小型無線機、携帯電話、コンピューター等に用いられる集積回路の過熱対策として使用するのに適した軽量で放熱効率が高く、かつ破損時にも電気的短絡の原因とならない放熱部材及び該放熱部材を用いた放熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気・電子装置やそれらの部品からの発熱は古くから問題にされており、動力モーター等の発熱は冷却フィンや冷却ファンで冷却することで蓄熱を防止している。最近では、小型無線機、携帯電話やコンピューター等に用いられるマイクロプロセッサーも性能向上に伴う電流量増大に従って冷却が不可欠となっており、発熱による性能低下防止対策としては同様に冷却フィンや冷却ファンを単独又は組み合わせて使用している。
【０００３】
一般に、これらの放熱部材としての冷却フィンは、もっぱら金属製のフィンが用いられており、冷却のために重い材料を使用していることになる。
【０００４】
最近では、ノート型パーソナルコンピューター等で代表される電気・電子装置の普及にともないその小型化、軽量化さらにバッテリーの長寿命化が要求されている。しかし、マイクロプロセッサーに関してみれば、集積度の向上にともない発熱量が増加しており、放熱部材の大型化、ファンの大型化が必要となっている。また、金属製の放熱部材が破損した場合には、放熱部材の材料の金属が原因で回路の短絡を引き起こす原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の放熱部材の有する問題点を解決しようとするものであって、軽量で放熱効率が高く、かつ放熱部材が破損してもそれ自体が絶縁体であって回路の短絡を引き起こすようなことが無い、信頼性の高い放熱部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の放熱部材は、合成樹脂中に、高強力ポリエチレン繊維、ポリベンズオキサゾール繊維又はアラミド繊維の有機繊維を長さ方向に配した合成樹脂線材からなることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成からなる本発明の放熱部材は、軽量で放熱効率が高く、放熱部材が破損した場合にも放熱部材の材質が原因で回路の短絡を引き起こすようなことが無く信頼性が高い。
【０００８】
本発明の好適な実施態様としては、有機繊維含有率が、５０体積％以上であることができる。
【０００９】
また、好適な実施態様としては、合成樹脂線材の直径が、５ｍｍ以下であることができる。
【００１０】
また、本発明の放熱体は、本発明の放熱部材の端面を発熱体の表面に対面するように配置したことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成からなる本発明の放熱体は、軽量で発熱体の熱を容易に放熱して放熱効率が高く、放熱部材が破損した場合にも放熱部材の材質が原因で回路の短絡を引き起こすようなことが無く信頼性が高い。
【００１２】
また、好適な実施態様としては、放熱部材の放熱部長さが、４ｍｍ以上であることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放熱部材及び該放熱部材を用いた放熱体の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明における放熱部材において用いる有機繊維としては、高強度ポリエチレン、ポリベンズオキサゾール繊維、アラミド繊維を用いることができる。無配向の合成樹脂の熱伝導性は等方性であるが、有機繊維は長さ方向に異方性であるため、長さ方向により優れた熱伝導する働きを担うことが出来る。従って、単なる合成樹脂からなる線材による放熱部材よりもはるかに放熱効率が高いものとなるのである。
【００１５】
また、本発明の放熱部材を構成する有機繊維の含有率（Ｖｆ％）は５０体積％以上であることが望ましい。本発明の放熱部材では主として繊維の熱伝導を利用しようとするものであり、線材に含まれる繊維が少ない場合、熱の伝達が悪くなるため十分な放熱効率が得られなくなる。また、有機繊維を５０体積％以上含むことにより、すぐれた機械的性質を保持することが出来る。
【００１６】
また、本発明の放熱部材を構成する合成樹脂としては、任意の熱可塑性ないし熱硬化性樹脂を用いることができるが、特に公知のエポキシ樹脂を用いるのが実用的であり、有機繊維を束ねて合成樹脂線材を形成するのに有効である。
【００１７】
本発明の放熱部材は、一定長の、合成樹脂中に有機繊維を長さ方向に配した合成樹脂線材の端面から伝えられた熱が有機繊維を通じて速やかに放熱部材全体の表面から放熱することになる。
【００１８】
そして、本発明の、合成樹脂中に有機繊維を長さ方向に配した合成樹脂線材からなる放熱部材は、単位面積当たりの放熱面積を大きくするためには細い方が好ましいが、放熱部材としての機械的強度や放熱部材を製造する場合の作業性等の点からその直径は通常５ｍｍ以下、好ましくは１〜５ｍｍであることが望ましい。５ｍｍを越えると単位面積当たりに配置できる線材の本数が減少するとともに、線材の総表面積も縮小するため期待する放熱効率を得るのが難しくなり、余り細いとそれ自体取り扱い性に欠けることになり好ましくない。
【００１９】
本発明の放熱体は、合成樹脂中に有機繊維を長さ方向に配した合成樹脂線材からなる放熱部材を、その端面が発熱体の表面に対面するように配置して、発熱体の熱を放熱部材の端面に伝達して放熱部材の表面から放散する構造になっている。
【００２０】
本発明においては、放熱部材の端面と発熱体の表面との対面の状態はどのような方法を用いても良い。例えば、発熱体に接触する板体、例えば金属板の表面に放熱部材の端面を固着する方法、金属板に貫通孔をあけ、放熱部材を挿入し側面を接着剤で接着して直接発熱体に接触させる方法、合成樹脂板に孔をあけ、放熱部材を金属板に対すると同様の手段で固定する方法等任意の方法を用いることができる。さらには、発熱体に直接放熱部材を固着する方法をとることもできるが、最も重要なことは放熱部材の端面と発熱体の表面とが常に対面して接触もしくは近接した状態に保持することであって、このような状態に保持できれば本発明の効果を達成できる。
【００２１】
また、放熱部材の配列は、放熱部材が互いに接触しない程度の間隔をあけ、自然通風や冷却ファンの送風が良好となるようにすることが好ましい。また、放熱部材の構成繊維として有機繊維を用いるため、金属繊維や炭素繊維を用いた場合と異なりそれ自体が電気伝導性がほとんど無い。万一放熱部材が破断破損した場合でも電気の良導体となって回路の短絡を引き起こす原因となることはなく、装置の破壊につながるような危険性が少ないので、高い信頼性が求められる電気・電子部品の放熱部分として好適である。
【００２２】
本発明において、放熱部材を板体に固着させる場合は、例えばアルミ板、鉄板、鋼板、銅板等、任意の金属板または合成樹脂板などを任意に用いることができ、その厚さも限定するものではないが、０．５〜５ｍｍ、特に１〜３ｍｍ程度のものが好ましい。加熱部材を板体に固着させるに際して用いる接着剤は熱可塑性ないし熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いることができるが、特に公知のエポキシ樹脂を用いるのが実用的である。また、放熱部材を発熱体ないし金属板に固着させるにも、相互を接着することのできる任意の接着剤、例えばエポキシ樹脂を使用することができる。
【００２３】
本発明では、発熱体表面の２０％以上が放熱部材の端面と対面するように放熱部材を配置することが好ましい。対面する具体例としては、直接発熱体表面に固着させてもよいし、放熱部材の端面を板体表面ないし板体に設けた孔に固着させて、その板体を発熱体表面と対面させてもよいことは前記の通りである。
【００２４】
本発明の放熱体における放熱部材の放熱部の長さは４ｍｍ以上の長さであることが放熱効率を高めるために好ましい。もっとも、長すぎて互いに接触したり傾くような状態は好ましくない。一方、十分長くして熱を筺体から外部に導出する目的には長い方が良い。一般的には、例えば４〜５０ｍｍ程度の長さが実用的範囲である。なお、ここで言う放熱部長さとは放熱体において熱を放出できる部分の長さを意味する。
【００２５】
さらに、実際の使用形態の例としては本発明の放熱部材を用いることで優れた放熱効率が得られるが、更に高い放熱効率を得ようとする場合には、有機繊維の他端部を外部に面している金属板に接続する、または直接装置外部へ出す、ことで装置筺体内の熱篭もりを防止でき、より望ましいものである。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明において用いた評価法は次の通りである。
【００２７】
（１）放熱性
直径１．７ｍｍの貫通孔に熱電対を挿入した幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み５ｍｍの鉄板（Ｓ５０Ｃ）の片面に評価する放熱部材をセットし、加熱炉中で７５℃に昇温した。これを２３℃に温調した風防内の断熱材の上に置き、直ちに小型電動ファン（ＴＵＶ社製ＨＳＦ４５１０）で冷却した。その温度変化を記録計で記録した。放熱効率は７０℃から３０℃に冷却されるまでに要した時間（冷却時間）を評価した。
放熱効率＝[各サンプルの冷却時間／アルミ製放熱板の冷却時間]×１００％
【００２８】
（実施例１）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、高強力ポリエチレン繊維（日本ダイニーマ社製ダイニーマＳＫ６０）（ＰＥ繊維）を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が３．０ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３０】
（実施例３）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ７ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例４）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）５０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例５）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの三角格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例６）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が５．０ｍｍの正方格子状の配置で直径４．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径４ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３４】
（実施例７）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの平方格子となるように、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）５０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して、エポキシ樹脂系接着剤で接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３５】
（実施例８）
ポリベンズオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社製ザイロンＡＳ）（ＰＢＯ繊維）を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを使用したことを除いては実施例１と同様の方法で放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３６】
（実施例９）
ＰＢＯ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを使用したことを除いては実施例２と同様の方法で放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例１０）
ＰＢＯ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを使用したことを除いては実施例３と同様の方法で放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例１１）
アラミド繊維（日本アラミド有限会社トワロン）を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを使用したことを除いては実施例１と同様の方法で放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００３９】
（実施例１２）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、高強力ポリエチレン繊維（日本ダイニーマ社製ダイニーマＳＫ６０）（ＰＥ繊維）を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ５ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４０】
（実施例１３）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が４．０ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例１４）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が２．５ｍｍの正方格子状の配置で直径２．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）４０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ７ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４２】
（実施例１５）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が７．５ｍｍの正方格子状の配置で直径６．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＥ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）６０％・直径６ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ９ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４３】
（実施例１６）
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ板に中心点間隔が３．０ｍｍの正方格子状の配置で直径４．１ｍｍの貫通孔をあけ、ＰＢＯ繊維を強化繊維、エポキシ樹脂をマトリックスとした、有機繊維含有率（Ｖｆ体積％）４０％・直径２ｍｍφのプルトルージョンロッドを長さ５ｍｍに切断して放熱部材として孔に挿入し、エポキシ樹脂系接着剤で側面を接着して、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例１）
市販の櫛高さ７ｍｍ、接触部厚み２ｍｍの櫛型アルミ放熱体（ＡＲＸ社製）を使用した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４５】
（比較例２）
実施例１において、ＰＥ繊維を強化繊維として用いなかったほかは同一の方法により放熱部材を作成し、放熱体を作成した。放熱性を評価した結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
0003928216.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
本発明の放熱部材によれば、軽量で放熱効率が高く、かつ放熱部材が破損してもそれ自体が絶縁体であって回路の短絡を引き起こすようなことが無く、信頼性も高い。
【００４８】
また、本発明の放熱体によれば、軽量で発熱体の熱を容易に放熱して放熱効率が高く、放熱部材が破損した場合にも放熱部材の材質が原因で回路の短絡を引き起こすようなことが無く信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放熱体の１例を示す見取り図である。
【図２】本発明の放熱体の配列（正方格子）の例を示す平面図である。
【図３】本発明の放熱体の配列（三角格子）の例を示す平面図である。
【図４】本発明の放熱体の接合方法の一例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の放熱体の接合方法の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  放熱部材
２  有機繊維
３  金属板
４  接着剤
【図１】
0003928216.tif 000003
【図２】
0003928216.tif 000004
【図３】
0003928216.tif 000005
【図４】
0003928216.tif 000006
【図５】
0003928216.tif 000007