DE112021007569T5

DE112021007569T5 - Strahler und wärmesenke

Info

Publication number: DE112021007569T5
Application number: DE112021007569.1T
Authority: DE
Inventors: Motoki Masaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2024-03-28
Also published as: CN117203176A; WO2022224368A1; JPWO2022224368A1

Abstract

Ein Strahler (1) beinhaltet ein Wärmestrahlungs-Keramikmaterial (10). Das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial (10) beinhaltet ein erstes Metalloxid als Hauptkomponente, wobei das erste Metalloxid ein Metalloxid mit einer Wurtzit-Kristallstruktur ist, und ein zweites Metalloxid als Metalloxid mit einem durchschnittlichen Emissionsgrad von höher als oder gleich 70 % in einem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive. Wenigstens eines aus einem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids mit dreiwertigen Metallatomen substituiert sind, und einem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids mit einwertigen Metallatomen substituiert sind, ist als zweites Metalloxid enthalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Strahler und eine Wärmesenke, die zum Abstrahlen von Wärme in elektrischen Geräten und elektronischen Geräten verwendet werden.
Hintergrund
Bei elektrischen und elektronischen Geräten, die mit einer wärmeerzeugenden Komponente wie z. B. einem Leuchtdioden-Element (LED) oder einem integrierten Schaltkreis (IC) ausgestattet sind, ist aufgrund der erhöhten Wärmeerzeugung, die durch eine erhöhte Ausgangsleistung verursacht wird, die Wärmeableitungstechnologie von zunehmender Bedeutung. Insbesondere ist die Wärmeableitung durch Luftkonvektion bei elektrischen Geräten an Bord, die in einem staub- und wasserdichten Gehäuse verwendet werden, Raumfahrtgeräten, die in einem Vakuum verwendet werden, und dergleichen problematisch schwierig. Daher führen herkömmliche Wärmeableitungstechniken wie z. B. natürliche Luftkühlung unter Verwendung einer Aluminium-Wärmesenke und forcierte Luftkühlung unter Verwendung eines elektrischen Ventilators zu keinen ausreichenden Wärmeableitungseffekten. Bei Informationsvorrichtungen, einschließlich Laptop-Personal-Computern, die aufgrund einer höheren Leistung der Zentralprozessoreinheit (CPU) zu einer erhöhten Wärmeerzeugung neigen, wurden Fortschritte hinsichtlich der Verkleinerung und einer Montage mit höherer Dichte erzielt, was es problematisch erschwert, einen Raum zur Unterbringung der großvolumigen Aluminium-Wärmesenke sicherzustellen. Ferner ist die herkömmliche Aluminium-Wärmesenke aus Metall und verursacht somit ein elektromagnetisches Rauschen, das zu einer Fehlfunktion in den elektrischen und elektronischen Geräten führen kann. In den letzten Jahren haben daher keramische Wärmesenken, die Infrarot-Wärmestrahlung nutzen, an Aufmerksamkeit gewonnen, wobei sie auf elektrische und elektronische Geräte abzielen, bei denen Wärmeableitungsmaßnahmen schwierig sind.
Ein in der Patentliteratur 1 vorgeschlagener Strahler absorbiert Wärme, die durch eine elektronische Vorrichtung erzeugt wird, und strahlt diese nach außen ab. Der in der Patentliteratur 1 beschriebene Strahler beinhaltet eine Basis und eine Beschichtung, die wenigstens einen Abschnitt einer Oberfläche der Basis bedeckt. Die Beschichtung ist ein Metalloxidfilm, der wenigstens eines aus einem durch M_xL_3-xO₄ repräsentierten Metalloxid oder ZnO beinhaltet und der eine poröse Struktur aufweist, in der mehrere nadelförmige oder plattenförmige kristalline Körper in einer Maschen- oder Froschform angeordnet sind, die für Blumenarrangements verwendet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in M_xL_3-xO₄ M≠L ist, M aus der Gruppe bestehend aus Mg, Fe, Zn, Mn, Cu, Co, Cr und Ni ausgewählt ist, L aus der Gruppe bestehend aus Co, Al, Fe und Cr ausgewählt ist und x die Bedingung 0≤x≤1 erfüllt.
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2019-151881
Kurzdarstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn die Infrarot-Wärmestrahlung einer keramischen Wärmesenke genutzt werden soll, ist ein durchschnittlicher Emissionsgrad von 70 % oder mehr in einem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive wünschenswert. Während der in der Patentliteratur 1 beschriebene Strahler einen Emissionsgrad von 80 % oder mehr in einem Wellenlängenbereich von 2 µm bis 15 µm inklusive aufweist, fällt jedoch sein Emissionsgrad in einem Bereich von Wellenlängen länger als 15 µm stark ab. Daher strahlt der in der Patentliteratur 1 beschriebene Strahler Wärme in dem Bereich von Wellenlängen länger als 15 µm ungenügend ab, sodass ein durchschnittlicher Emissionsgrad von 70 % oder mehr in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive schwer zu erzielen ist. In anderen Worten: Wenn er als Strahler oder keramische Wärmesenke für elektrische und elektronische Geräte verwendet wird, stellt der in der Patentliteratur 1 beschriebene Strahler möglicherweise keine ausreichende Kühlleistung bereit, und es ist deshalb erforderlich, seinen Emissionsgrad über den breiteren Wellenlängenbereich zu verbessern.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der obigen Ausführungen entwickelt, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Strahler zu erhalten, der im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen eine verbesserte Kühlleistung für elektrische und elektronische Geräte bereitstellen kann.
Mittel zur Lösung des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, beinhaltet ein Strahler gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Wärmestrahlungs-Keramikmaterial. Das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial beinhaltet: ein erstes Metalloxid als Hauptkomponente, wobei das erste Metalloxid ein Metalloxid ist, das eine Wurtzit-Kristallstruktur aufweist; und ein zweites Metalloxid als Metalloxid mit einem durchschnittlichen Emissionsgrad von höher als oder gleich 70 % in einem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive. Das zweite Metalloxid beinhaltet wenigstens eines aus einem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids durch dreiwertige Metallatome substituiert sind, und einem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids durch einwertige Metallatome substituiert sind.
Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung hat insofern einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, als die Kühlleistung bei elektrischen und elektronischen Geräten verbessert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel eines Strahlers gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Wurtzit-Kristallstruktur zeigt.
3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Kristallstruktur eines mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids zeigt.
4 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Kristallstruktur eines mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein anderes Beispiel des Strahlers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein anderes Beispiel des Strahlers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel von elektrischen und elektronischen Geräten zeigt, die den Strahler gemäß der ersten Ausführungsform beinhalten.
8 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Strahlers gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Füllstoffs in einem Strahler gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel des Füllstoffs in dem Strahler gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel des Füllstoffs in dem Strahler gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, das beispielhafte Materialien, beispielhafte Wärmestrahlungs-Keramikmaterialien und beispielhafte Wärmestrahlungseigenschaften von Strahlern gemäß den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine ausführliche Beschreibung von Strahlern und Wärmesenken gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geboten.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel eines Strahlers gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Der Strahler 1 ist aus einem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellt, das Metalloxidpartikel 11, mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel 12 und mit einwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel 13 enthält. In 1 entsprechen die Metalloxidpartikel 11 ersten Metalloxidpartikeln; und die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 entsprechen zweiten Metalloxidpartikeln.
Der aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellte Strahler 1 zeigt eine Kühlwirkung, indem er Wärme, die durch eine Wärmequelle wie z. B. ein Halbleiterelement erzeugt wird, durch Infrarotstrahlung nach außen abstrahlt. Daher ist es für das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 wünschenswert, dass es einen möglichst hohen Emissionsgrad aufweist. Der Emissionsgrad eines Keramikmaterials wird jedoch durch ein Strahlungsspektrum bestimmt, das für eine elektronische Struktur jeder Substanz einzigartig ist, und es gibt einen Wellenlängenbereich mit höherem Emissionsgrad und einen Wellenlängenbereich mit niedrigerem Emissionsgrad. Daher ist es im Allgemeinen schwierig, dass ein einziges Keramikmaterial einen hohen durchschnittlichen Emissionsgrad, einen Durchschnitt von Emissionsgraden in allen Infrarot-Wellenlängenbereichen, aufweist. Angesichts dessen beinhaltet das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10, das für den Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, die Metalloxidpartikel 11 als Hauptkomponente und wenigstens eines aus den mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13. Die Metalloxidpartikel 11 haben eine Wurtzit-Kristallstruktur mit einem relativ hohen Emissionsgrad. Die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 haben unterschiedliche Strahlungsspektren. Daher können in allen angestrebten Infrarot-Wellenlängenbereichen relativ hohe thermische Emissionsgrade erzielt werden, wodurch ein erhöhter durchschnittlicher Emissionsgrad erreicht wird. Während die Aufnahme entweder der mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 oder der mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 einen Effekt der Verbesserung des durchschnittlichen Emissionsgrads aufweist, ist die Aufnahme sowohl der mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 als auch der mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verbesserung des durchschnittlichen Emissionsgrads vorzuziehen. Ein angestrebter Infrarotbereich ist hier ein Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive. Der durchschnittliche Emissionsgrad bezieht sich auf einen Durchschnitt von Emissionsgraden in dem Infrarot-Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive.
Das für den Strahler 1 verwendete Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 enthält die Metalloxidpartikel 11 als Hauptkomponente. Die Metalloxidpartikel 11 enthalten ein Metalloxid mit der Wurtzit-Kristallstruktur. 2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der Wurtzit-Kristallstruktur zeigt. Das Metalloxid 100 weist die Wurtzit-Kristallstruktur auf, bei der ein Metallatom 101 und ein Sauerstoffatom 102 in einem Verhältnis von 1:1 in einer geordneten Anordnung kombiniert sind. Das Metalloxid 100 mit der Wurtzit-Kristallstruktur wird nachfolgend als Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 bezeichnet. Das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 weist eine elektronische Struktur auf, die den hohen Emissionsgrad in einem Infrarotbereich bereitstellt, und ist somit für das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 geeignet. Das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 ist zum Beispiel Berylliumoxid (BeO) oder Zinkoxid (ZnO). Vom Standpunkt der Kosten und der Einfachheit der Produktion aus gesehen ist ZnO gegenüber BeO als Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 vorzuziehen. Das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 entspricht dem ersten Metalloxid.
Wie oben beschrieben, beinhaltet das für den Strahler 1 verwendete Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 vorzugsweise wenigstens eines aus den mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13. Die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 enthalten ein mit einem dreiwertigen Metall dotiertes Metalloxid. 3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Kristallstruktur eines mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids zeigt. Wie in 3 dargestellt, handelt es sich bei dem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid 110 um eines, bei dem einige der Metallatome 101 des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100 durch dreiwertige Metallatome 111 substituiert sind. Die Aufnahme des mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids 110 führt zu einer veränderten elektronischen Struktur des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100, wodurch der Emissionsgrad auf einer Seite der kürzeren Wellenlängen des Wellenlängenbereichs von 3 µm bis 25 pm, nämlich bei Wellenlängen von bis zu 10 µm, verbessert wird. Durch die Verbesserung des Emissionsgrads auf der Seite der kürzeren Wellenlängen, wo die Energie höher ist, kann eine verbesserte Gesamtwärmestrahlung des Strahlers 1 erwartet werden. Ferner vermehrt die Aufnahme des mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids 110 in den Strahler 1 Träger, die Wärme übertragen, was einen Effekt der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Strahlers 1 erwarten lässt. Das mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxid 110 entspricht dem zweiten Metalloxid.
Die dreiwertigen Metallatome 111 sind vorzugsweise Aluminium (Al) oder Gallium (Ga). Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus sind die dreiwertigen Metallatome 111 stärker bevorzugt Al. Al oder Ga können, wenn sie verwendet werden, die Metallatome 101 in dem Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 ersetzen. Insbesondere wenn das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 ZnO ist, können die Metallatome 101, bei denen es sich um Zn handelt, relativ einfach durch Al oder Ga ersetzt werden, was die Produktivität verbessert. Die dreiwertigen Metallatome 111 werden in einer nicht begrenzten Menge, aber vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,1 Mol-% bis 5 Mol-% (inklusive) oder stärker bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,2 Mol-% bis 3 Mol-% (inklusive) eingesetzt. Wenn die dreiwertigen Metallatome 111 in einem solchen Bereich eingesetzt werden, wird der Effekt der Verbesserung des Emissionsgrads auf der Seite der kürzeren Wellenlängen weiter verstärkt, was bevorzugt wird.
Die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 enthalten ein mit einwertigem Metall dotiertes Metalloxid. 4 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der Kristallstruktur eines mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids zeigt. Wie in 4 dargestellt, handelt es sich bei dem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid 120 um eines, bei dem einige der Metallatome 101 des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100 durch einwertige Metallatome 121 substituiert sind. Die Aufnahme des mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids 120 führt zu einer veränderten elektronischen Struktur des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100, wodurch der Emissionsgrad auf einer Seite der längeren Wellenlängen des Wellenlängenbereichs von 3 µm bis 25 pm, nämlich bei Wellenlängen von 10 µm und darüber, verbessert wird. Das mit einwertigem Metall dotierte Metalloxid 120 entspricht dem zweiten Metalloxid.
Die einwertigen Metallatome 121 sind vorzugsweise Lithium (Li) oder Natrium (Na). Li oder Na können, wenn sie verwendet werden, die Metallatome 101 in dem Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 ersetzen. Insbesondere wenn das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 ZnO ist, können Li oder Na die Metallatome 101, bei denen es sich um Zn handelt, relativ einfach ersetzen, was die Produktivität verbessert. Die einwertigen Metallatome 121 werden in einer nicht begrenzten Menge, aber vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,2 Mol-% bis 10 Mol-% (inklusive) oder stärker bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,5 Mol-% bis 8 Mol-% (inklusive) eingesetzt. Wenn die einwertigen Metallatome 121 in einem solchen Bereich eingesetzt werden, wird der Effekt der Verbesserung des Emissionsgrads auf der Seite der längeren Wellenlängen weiter verbessert, was bevorzugt wird.
Es soll hier angemerkt werden, dass das mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxid 110 und das mit einwertigem Metall dotierte Metalloxid 120 in dem Infrarot-Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive jeweils einen durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr aufweisen. Die Aufnahme der mit dreiwertigem Metall dotierten und der mit einwertigem Metall dotierten Metalloxide 110 und 120, die beide den Emissionsgrad von 70 % oder mehr aufweisen, führt zu dem Strahler 1, dessen Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 einen höheren durchschnittlichen Emissionsgrad aufweist.
In Fällen, in denen der Strahler 1 sowohl die mit dreiwertigem Metall dotierten als auch die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxide 110 und 120 beinhaltet, verbessert sich der Emissionsgrad sowohl auf der Seite der kürzeren Wellenlängen als auch der Seite der längeren Wellenlängen mit 10 µm als Grenze, was eine noch höhere Wärmestrahlungsleistung erwarten lässt.
Das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 ist in 1 als Beispiel eines Sinterkörpers dargestellt, in dem die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 unter den Metalloxidpartikeln vom Wurtzit-Typ 11 verstreut sind.
5 und 6 sind Schnittansichten, die schematisch andere Beispiele des Strahlers gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. Konstituierende Elemente, die identisch mit jenen von 1 sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und werden nicht beschrieben. Solange der Strahler 1 den Effekt der Verbesserung des durchschnittlichen Emissionsgrads genießen kann, kann der Strahler 1 der Sinterkörper aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 sein, in dem die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 zufällig verstreut sind, wie dies in 1 dargestellt ist.
Wie in 5 dargestellt, kann der Strahler 1 ein Sinterkörper aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 sein, in dessen Innerem die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 verstreut sind und bei dem die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 in der Nähe einer Oberfläche des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 angeordnet sind. In diesem Fall können die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 entweder in der Nähe der gesamten Oberfläche oder in der Nähe nur eines Abschnitts der Oberfläche des Sinterkörpers angeordnet sein. In anderen Worten können die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 entlang wenigstens des Abschnitts der Oberfläche des Sinterkörpers angeordnet sein. Eine tiefenweise Dicke der mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13, die in der Nähe der Oberfläche angeordnet sind, unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann unter Berücksichtigung einer Dicke und einer Form des Strahlers 1 entsprechend bestimmt werden. Zum Beispiel beträgt die tiefenweise Dicke der mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13, die in der Nähe der Oberfläche angeordnet sind, vorzugsweise weniger als oder gleich 1 mm oder stärker bevorzugt weniger als oder gleich 0,5 mm. Während das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 von 5 im Inneren die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 verstreut aufweist, müssen die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 nicht enthalten sein.
Wie in 6 dargestellt, kann der Strahler 1 eine Schichtstruktur mit ersten Schichten 21, die die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 enthalten, und zweiten Schichten 22, die die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 enthalten, sein. Die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11, die die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 enthalten, bilden die erste Schicht 21. Die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11, die die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 enthalten, bilden die zweite Schicht 22. Ein Schichtaufbau der Schichten und eine Dicke jeder Schicht unterliegen keinen besonderen Einschränkungen und können unter Berücksichtigung der Dicke und der Form des Strahlers 1 entsprechend bestimmt werden.
Die in 1, 5 und 6 dargestellten Strahler 1 sind Beispiele, die die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11, die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 enthalten. Wie oben beschrieben, muss der Strahler 1 jedoch nur die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 und wenigstens eines aus den mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13 enthalten.
Eine Porosität des für den Strahler 1 verwendeten Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 steht in Zusammenhang mit der Wärmeleitfähigkeit und der mechanischen Festigkeit des Strahlers 1. In anderen Worten bedeutet eine zu hohe Porosität des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10, dass sich innere Hohlräume des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 miteinander verbinden, was zu einer verringerten mechanischen Festigkeit führt. Darüber hinaus wirken Luftschichten, die durch die Hohlräume definiert werden, als Wärmeisolatoren, die die Wärmeübertragung behindern und folglich einen Rückgang der Wärmeleitfähigkeit bewirken. Daher beträgt die Porosität des für den Strahler 1 verwendeten Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 unter dem Gesichtspunkt des Erhalts einer gewünschten Wärmeleitfähigkeit und mechanischen Festigkeit vorzugsweise 40 % oder weniger. Die Porosität des für den Strahler 1 verwendeten Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 beträgt stärker bevorzugt 35 % oder weniger oder noch stärker bevorzugt 30 % oder weniger.
Hier wird eine Beschreibung der Porosität des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10, wie es hier verwendet wird, geboten. Die Porosität kann unter Verwendung der untenstehenden Formel (1) berechnet werden, wobei Messungen der Masse und der Abmessungen eines Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10, das in die Form eines rechteckigen Parallelepipeds geschnitten wurde, verwendet werden. Die Abmessungen des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 in Form eines rechteckigen Parallelepipeds beziehen sich auf die Länge, die Breite und die Höhe. $Porosit \ddot{a} t= {1 - [W_{trocken} / (L \times W \times T) / ρ_{Theorie}]} \times 100$
In der Formel (1) bezieht sich W_trocken auf die Masse [g] des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10, das zwei Stunden bei 150 °C getrocknet wurde. In der Formel (1) beziehen sich L, W und T auf die Länge [cm], die Breite [cm] bzw. die Höhe [cm] des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 in Form eines rechteckigen Parallelepipeds, und ρ_Theorie bezieht sich auf die theoretische Dichte [g/cm³] des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10.
Der durchschnittliche Emissionsgrad des für den Strahler 1 verwendeten Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 beträgt 70 % oder mehr, er beträgt jedoch stärker bevorzugt 75 % oder mehr oder noch stärker bevorzugt 80 % oder mehr. Der Emissionsgrad des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 variiert im Allgemeinen mit der Temperatur. Das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 mit dem durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr bietet jedoch eine ausreichende Kühlleistung als Strahler 1 in einem Temperaturbereich bis zu 200 °C oder vorzugsweise 150°C, dem Bereich, in dem der Strahler 1 gewöhnlich in elektrischen und elektronischen Geräten verwendet wird. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 beträgt vorzugsweise 20 W/(m·K) oder mehr oder stärker bevorzugt 30 W/(m·K) oder mehr. Bei einer Wärmeleitfähigkeit von 20 W/(m·K) oder mehr wird die von einer Wärmequelle erzeugte Wärme effizient an den Strahler 1 übertragen, sodass eine noch höhere Kühlleistung erwartet werden kann.
Eine Partikelgröße von jedem aus dem Metalloxid vom Wurtzit-Typ 11, dem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13 des Strahlers 1 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, ist jedoch vorzugsweise kleiner als eine Wellenlänge des abgestrahlten Infrarots. Insbesondere beträgt ihre mittlere Partikelgröße vorzugsweise 15 µm oder weniger, stärker bevorzugt 10 µm oder weniger oder noch stärker bevorzugt 5 µm oder weniger. Durch eine solche mittlere Partikelgröße kann der Strahler 1 die interne Strahlungsstreuung an den Korngrenzen minimieren, sodass ein noch stärkerer Effekt der Verbesserung des Emissionsgrads von dem Strahler 1 erwartet werden kann.
Es soll hier angemerkt werden, dass die mittlere Partikelgröße jedes Partikeltyps in dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 ermittelt werden kann, indem ein Querschnitt des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet wird. Insbesondere wird das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 geschnitten, und sein Querschnitt wird zum Beispiel mit dem REM 15.000-fach vergrößert. Danach wird der längste Durchmesser von wenigstens 20 Partikeln gemessen, und es wird der Mittelwert der Messungen gebildet. Auf diese Weise wird die mittlere Partikelgröße der Partikel ermittelt.
Neben den oben beschriebenen Komponenten kann das für den Strahler 1 verwendete Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 verschiedene im Fachgebiet bekannte Komponenten enthalten, um eine gewünschte Wirkung zu erzielen. Solang die Wirkungen der Ausführungsform nicht verhindert werden, ist die Menge jeder dieser Komponenten, die in dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 enthalten sind, das für den Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, keinen besonderen Einschränkungen unterworfen.
Der Strahler 1 aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 gemäß der ersten Ausführungsform kann als Wärmestrahlungsmaßnahme in den elektrischen und elektronischen Geräten verwendet werden, und seine spezifischen Anwendungen beinhalten auf denkbare Weise unter anderem eine Wärmesenke, einen Wärmeverteiler und eine Strahlungsplatte. 7 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel der elektrischen und elektronischen Geräte zeigt, die den Strahler gemäß der ersten Ausführungsform beinhalten. In diesem dargestellten Beispiel wird der Strahler 1 als Wärmesenke der elektrischen und elektronischen Geräte 50 verwendet. Die elektrischen und elektronischen Geräte 50 beinhalten eine Leiterplatte 51, ein Halbleiterelement 53, das über ein Metallverbindungsmaterial 52 an der Leiterplatte 51 montiert ist, und den Strahler 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform. Der Strahler 1 ist in Kontakt mit dem Halbleiterelement 53 angeordnet. Der Strahler 1 hat die Form einer flachen Platte und ist in Kontakt mit einer ganzen Fläche des Halbleiterelements 53 vorgesehen, die einer näher an der Leiterplatte 51 liegenden Fläche gegenüberliegt. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, dass Wärme, die durch das Halbleiterelement 53 erzeugt wird, über den Strahler 1 effizient abgeleitet wird, was die Wärmeableitung verbessert. Insbesondere wenn der Strahler 1 als Wärmesenke verbessert wird, ist es wünschenswert, dass wenigstens eine Fläche der Wärmesenke in Form einer flachen Platte Unregelmäßigkeiten mit einem Höhenunterschied aufweist, der größer als oder gleich der Wellenlänge des abgestrahlten Infrarots ist. Der Höhenunterschied der Unregelmäßigkeiten beträgt insbesondere 25 µm oder mehr. Der Höhenunterschied der Unregelmäßigkeiten beträgt vorzugsweise 30 µm oder mehr. Da die Fläche des Strahlers 1 mit den Unregelmäßigkeiten versehen ist, die den Höhenunterschied von mehr als oder gleich der Infrarot-Wellenlänge aufweisen, wird eine effektive Oberfläche für die Infrarotstrahlung vergrößert. Dies führt zu einem verbesserten scheinbaren durchschnittlichen Emissionsgrad und einer Verbesserung der Kühlleistung der Wärmesenke.
Anschließend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlers 1 geboten. Der Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann unter Verwendung von im Fachgebiet bekannten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann der Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform auf folgende Weise hergestellt werden.
Zunächst wird ein Schritt der Herstellung einer Aufschlämmung durchgeführt, in dem eine Aufschlämmung hergestellt wird, indem ZnO-Pulver, Aluminiumoxid-(Al₂O₃)-Pulver, Lithiumcarbonat-(Li₂CO₃)-Pulver, ein Dispergiermittel, ein Bindemittel und Wasser gemischt werden. Eine mittlere Partikelgröße des ZnO-Pulvers, des Al₂O₃-Pulvers und des Li₂CO₃-Pulvers unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, beträgt jedoch vorzugsweise 1 µm oder weniger, stärker bevorzugt 0,8 µm oder weniger oder noch stärker bevorzugt 0,5 µm oder weniger. Wenn die mittlere Partikelgröße jedes Pulvertyps größer als 1 µm ist, ist es schwierig, eine homogene Zusammensetzung zu erzielen, da es wahrscheinlicher ist, dass während der Substitutionsreaktion, bei der Zn-Atome in ZnO durch Al- oder Li-Atome ersetzt werden, nicht umgesetzte Atome zurückbleiben. Dies kann die Verbesserung der Kühlleistung des herzustellenden Strahlers 1 verhindern.
Das zu verwendende Dispergiermittel unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, solang das Dispergiermittel für die Aufschlämmung, die wässrig ist, verwendbar ist, wobei es ein im Fachgebiet bekanntes Dispergiermittel sein kann. Beispiele für das Dispergiermittel beinhalten anionische Tenside wie z. B. Alkylsulfatestersalze, Polyoxyethylenalkylethersulfat-Estersalze, Alkylbenzolsulfonate, reaktive Tenside, Fettsäuresalze und Naphthalinsulfonat-Formalin-Kondensate; kationische Tenside wie z. B. Alkylaminsalze, quartäre Ammoniumsalze, Alkylbetaine (amphoterische Tenside) und Alkylaminoxide (amphoterische Tenside); und nichtionische Tenside wie z. B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyalkylen-Derivate, Sorbitan-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Sorbitan-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Sorbitol-Fettsäureester, Glycerin-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Fettsäure-Rizinusöl, Polyoxyethylenalkylamine und Alkylalkanolamide. Diese können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Das zu verwendende Bindemittel unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann ein im Fachgebiet bekanntes Bindemittel sein. Beispiele für das Bindemittel beinhalten Acrylharze, Celluloseharze, Polyvinylalkoholharze, Polyvinylacetalharze, Urethanharze und Vinylacetatharze. Diese können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Das zu verwendende Wasser unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann zum Beispiel reines Wasser, Umkehrosmose-(RO)-Wasser oder deionisiertes Wasser sein.
Ein bei der Herstellung der Aufschlämmung zu verwendendes Mischverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und kann ein im Fachgebiet bekanntes Verfahren sein. Das Mischverfahren ist zum Beispiel ein Verfahren unter Verwendung eines Kneters, einer Kugelmühle, einer Planetenkugelmühle, eines Knetmischers oder einer Perlenmühle.
Anschließend wird ein Schritt der Herstellung eines granulierten Pulvers durchgeführt, bei dem granuliertes Pulver hergestellt wird, indem die Aufschlämmung granuliert wird. Ein Granulationsverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, die Granulation kann jedoch nach einem im Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das granulierte Pulver durch Sprühtrocknen unter Verwendung eines Sprühtrockners oder dergleichen gewonnen werden. Die Bedingungen für das Sprühtrocknen müssen lediglich je nach den verwendeten Geräten entsprechend angepasst werden und unterliegen keinen besonderen Einschränkungen.
Anschließend wird ein Schritt der Herstellung eines Formkörpers durchgeführt, bei dem eine Pressform mit einer gewünschten Form mit dem granulierten Pulver gefüllt wird und anschließend einer Pressformung unterzogen wird, um einen Formkörper zu bilden. In Fällen, in denen der Strahler 1 als Wärmesenke verwendet wird, ist die gewünschte Form zum Beispiel die Form einer flachen Platte. Ein Pressformungsverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Die Pressformung kann jedoch nach einem im Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden. Beispiele für das Pressformungsverfahren beinhalten das isostatische Kaltpressen (CIP), das isostatische Warmpressen (WIP) und das uniaxiale Pressen.
Ein während der Pressformung angewendeter Druck muss lediglich je nach dem Typ des granulierten Pulvers, den verwendeten Geräten u. a. entsprechend angepasst werden. Obwohl keinen besonderen Einschränkungen unterliegend, reicht der anzuwendende Druck im Allgemeinen von 30 Mpa bis 500 MPa inklusive.
Anschließend wird ein Entfettungsschritt durchgeführt, bei dem der Formkörper entfettet wird. Ein Entfettungsverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Die Entfettung kann jedoch nach einem im Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Entfettung durchgeführt werden, indem der Formkörper in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt wird. Solang das Bindemittel thermisch zersetzt werden kann, unterliegt eine Erwärmungstemperatur keinen besonderen Einschränkungen, reicht jedoch im Allgemeinen von 300 °C bis 800 °C inklusive.
Anschließend wird ein Brennschritt durchgeführt, bei dem der entfettete Formkörper gebrannt wird. Ein Brennverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, das Brennen kann jedoch nach einem im Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zum Beispiel wird der entfettete Formkörper in einer Luftatmosphäre gebrannt. Eine Brenntemperatur unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sie reicht jedoch im Allgemeinen von 1100 °C bis 1500 °C inklusive, wobei sie vorzugsweise von 1200 °C bis 1400 °C inklusive oder stärker bevorzugt von 1250 °C bis 1350 °C inklusive reicht.
Danach kann ein Schleifschritt durchgeführt werden, um eine Oberfläche des gebrannten Formkörpers in eine verfeinerte Form zu schleifen. Ein Schleifverfahren unterliegt keinen besonderen Einschränkungen. Das Schleifen kann jedoch nach einem im Fachgebiet bekannten Verfahren durchgeführt werden. Das Schleifverfahren ist zum Beispiel ein Schleifen unter Verwendung eines Diamantwerkzeugs.
Auf die oben beschriebene Weise wird der Strahler 1 von 1 hergestellt, bei dem die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 unter den Metalloxidpartikeln vom Wurtzit-Typ 11 verstreut sind.
Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlers 1 von 5 geboten, in dessen Innerem die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 verstreut sind und bei dem die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 in der Nähe der Oberfläche des Sinterkörpers angeordnet sind. Im Schritt der Herstellung einer Aufschlämmung wird eine Aufschlämmung mit einer Zusammensetzung hergestellt, die ohne das Li₂CO₃-Pulver formuliert ist, und wie oben beschrieben, werden der Schritt der Herstellung eines granulierten Pulvers und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, wodurch ein gebrannter Formkörper gebildet wird.
Anschließend wird ein Schritt des Auftragens von Li₂CO₃-Pulver durchgeführt, bei dem das Li₂CO₃-Pulver auf eine Oberfläche des erhaltenen gebrannten Formkörpers aufgetragen wird. Das Li₂CO₃-Pulver wird hier auf wenigstens einen Abschnitt der Oberfläche des Formkörpers aufgetragen. Anschließend wird ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt, bei dem der Formkörper mit der Li₂CO₃-PulverBeschichtung auf seiner Oberfläche in einer Luftatmosphäre mit einem elektrischen Ofen wärmebehandelt wird. Eine Wärmebehandlungstemperatur muss lediglich eine Temperatur sein, die ausreicht, um eine thermische Zersetzung des Li₂CO₃-Pulvers eine und thermische Diffusion der LithiumAtome in ZnO zu bewirken. Auf die oben beschriebene Weise wird der in 5 dargestellte Strahler 1 hergestellt.
Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlers 1 von 6 geboten, der die ersten Schichten 21, die die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 enthalten, und die zweiten Schichten 22, die die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 in der Schichtstruktur enthalten, aufweist. In diesem Fall werden in dem Schritt der Herstellung einer Aufschlämmung eine ohne das Li₂CO₃-Pulver formulierte Aufschlämmung und eine ohne das Al₂O₃-Pulver formulierte Aufschlämmung hergestellt. In dem Schritt der Herstellung eines granulierten Pulvers wird granuliertes Pulver gebildet, indem die ohne das Li₂CO₃-Pulver formulierte Aufschlämmung granuliert wird, und es wird granuliertes Pulver gebildet, indem die ohne das Al₂O₃-Pulver formulierte Aufschlämmung granuliert wird. In dem darauffolgenden Schritt der Herstellung eines Formkörpers wird eine Pressform mit einer gewünschten Form abwechselnd mit vorbestimmten Mengen an granuliertem Pulver ohne Li₂CO₃-Partikel und vorbestimmten Mengen an granuliertem Pulver ohne Al₂O₃-Pulver-Partikel gefüllt und anschließend einer Pressformung unterzogen, um einen Formkörper zu bilden. Danach werden, wie oben beschrieben, der Entfettungsschritt und die nachfolgenden Schritte durchgeführt, wodurch ein gebrannter Formkörper gebildet wird.
Der in 6 dargestellte Strahler 1 kann auch nach einem anderen Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel werden Rohplatten aus der ohne das Li₂CO₃-Pulver formulierten Aufschlämmung und Rohplatten aus der ohne das Al₂O₃-Pulver formulierten Aufschlämmung nach einem bekannten Verfahren hergestellt. Als Rohplatte wird eine ungebrannte Platte bezeichnet, die als Komponenten pulverförmige Materialien enthält, die in dem Keramikmaterial enthalten sind. Die Rohplatten ohne das Li₂CO₃-Pulver und die Rohplatten ohne das Al₂O₃-Pulver werden abwechselnd gestapelt und anschließend entfettet und gebrannt.
Der Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 als Hauptkomponente und wenigstens eines aus dem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid 110 mit dem durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive und dem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid 120 mit dem durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive. Das Metalloxid vom Wurtzit-Typ 100 weist eine elektronische Struktur auf, die einen hohen Emissionsgrad in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive bereitstellt. Die Aufnahme des mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids 110 in den Strahler 1 führt zu einer veränderten elektronischen Struktur des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100, wodurch der Emissionsgrad auf der Seite der kürzeren Wellenlängen des Infrarotbereichs, nämlich bei den Wellenlängen von bis zu 10 µm, verbessert wird. Die Aufnahme des mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids 120 in den Strahler 1 führt zu einer veränderten elektronischen Struktur des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100, wodurch der Emissionsgrad auf der Seite der längeren Wellenlängen des Infrarotbereichs, nämlich bei den Wellenlängen von 10 µm und darüber, verbessert wird. Daher weist der erhaltene Strahler 1 im Vergleich zu herkömmlichen Strahlern einen verbesserten durchschnittlichen Emissionsgrad in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive und eine ausgezeichnete Kühlleistung auf.
Zweite Ausführungsform.
8 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Strahlers gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Es wird eine Beschreibung dessen geboten, was sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet. Konstituierende Elemente, die identisch mit jenen in der ersten Ausführungsform sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und werden nicht beschrieben.
Der Strahler 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet eine Basis 71 und eine Beschichtungsschicht 72 als Beschichtung auf einer Oberfläche der Basis 71. Die Beschichtungsschicht 72 beinhaltet das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10. Die Beschichtungsschicht 72 enthält einen Füllstoff 73 und ein Bindemittel 74.
Wie bei dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10, das für den Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, beinhaltet der Füllstoff 73 die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 als Hauptkomponente und wenigstens eines aus den mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13. Die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 weisen einen relativ hohen Emissionsgrad auf. Die mit dreiwertigem Metall dotierten und mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und 13 weisen unterschiedliche Strahlungsspektren auf. 9 bis 11 sind Schnittansichten, die schematisch Konfigurationsbeispiele des Füllstoffs als Strahler gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen. Der in 9 dargestellte Füllstoff 73 ist aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellt, das die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11, die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 beinhaltet. Der in 10 dargestellte Füllstoff 73 ist aus einem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellt, das die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 und die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 beinhaltet. Der in 11 dargestellte Füllstoff 73 ist aus einem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellt, das die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 und die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 beinhaltet. Die in 9 bis 11 dargestellten Füllstoffe 73, die aus den Wärmestrahlungs-Keramikmaterialien 10 hergestellt sind, können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr Arten von Füllstoffen 73 verwendet werden. Ähnlich wie bei dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10, das für den Strahler 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird, sind unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung des durchschnittlichen Emissionsgrads des Strahlers 1 stärker bevorzugt die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 enthalten, und noch stärker bevorzugt sind sowohl die mit einwertigem Metall dotierten als auch die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 13 und 12 enthalten.
Das in der Beschichtungsschicht 72 enthaltene Bindemittel 74 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen und muss nur die Fähigkeit haben, sich gleichmäßig zu verteilen und den Füllstoff 73 des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 in der Beschichtungsschicht 72 zu stabilisieren. Als in der Beschichtungsschicht 72 enthaltenes Bindemittel 74 kann zum Beispiel ein entsprechend ausgewähltes organisches oder anorganisches Bindemittel verwendet werden. Ein Kriterium für die Auswahl des Bindemittels 74 ist die Wärmebeständigkeit. In anderen Worten wird das Bindemittel 74 mit einer gewünschten Wärmebeständigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur, mit der der Strahler 1 verwendet wird, entsprechend ausgewählt.
Während das organische Bindemittel keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, beinhalten Beispiele für das organische Bindemittel u. a. Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Melaminharze, Silikonharze und Polyimidharze. Unter diesen werden die Epoxidharze aufgrund ihres ausgezeichneten Haftvermögens bevorzugt. Beispiele für die Epoxidharze beinhalten u. a. Epoxidharze vom Bisphenol-A-Typ, Epoxidharze vom Bisphenol-F-Typ, Ortho-Cresol-Novolak-Epoxidharze, Phenol-Novolak-Epoxidharze, alicyclische aliphatische Epoxidharze und Glycidyl-Aminophenol-Epoxidharze. Diese Harze können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Wenn das Epoxidharz als ein wärmehärtbares Harz verwendet wird, beinhalten Beispiele eines Aushärtemittels u. a. alicyclische Anhydride wie z. B. Methyltetrahydrophthalsäure-Anhydrid, Methylhexahydrophthalsäure-Anhydrid und Himinsäureanhydrid; aliphatische Anhydride wie z. B. Dodecenylbernsteinsäureanhydrid; aromatische Anhydride wie z. B. Phthalsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydrid; organische Dihydrazide wie z. B. Dicyandiamid und Adipinsäuredihydrazid; Tris(dimethylaminomethyl)phenol; Dimethylbenzylamin; 1,8-Diazabicyclo(5,4,0)-undecen und seine Derivate; und Imidazole wie z. B. 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol und 2-Phenylimidazol. Diese Aushärtemittel können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Eine Menge an Aushärtemittel in einer Formulierung wird gemäß dem zu verwendenden wärmehärtbaren Harz, dem Typ des Aushärtemittels u. a. entsprechend festgelegt, sie reicht jedoch im Allgemeinen von 0,1 Masseteilen bis 200 Masseteile (inklusive) pro 100 Masseteile des wärmehärtbaren Harzes.
Die Beschichtungsschicht 72 des Strahlers 1 kann unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Grenzflächenhaftung zwischen dem Füllstoff 73, der aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellt ist, und dem gehärteten wärmehärtbaren Harz ein Kopplungsmittel enthalten. Beispiele für das Kopplungsmittel beinhalten u. a. γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, N-β(Aminoethyl)γ-aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan. Diese Kopplungsmittel können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Eine Menge an Kopplungsmittel in einer Formulierung wird gemäß dem zu verwendenden wärmehärtbaren Harz, dem Typ des Kopplungsmittels u. a. entsprechend festgelegt. Die Menge an Kopplungsmittel in der Formulierung reicht im Allgemeinen von 0,01 Masseteilen bis 1 Masseteil (inklusive) pro 100 Masseteile des wärmehärtbaren Harzes.
Das anorganische Bindemittel ist vorzugsweise ein flüssiges Bindemittel, das eine gute Kompatibilität mit dem aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 gebildeten Füllstoff 73 aufweist und das imstande ist, sich gleichmäßig zu verteilen. Während viele anorganische Bindemittel höhere Aushärtungstemperaturen als organische Bindemittel aufweisen, liegt die Aushärtungstemperatur des anorganischen Bindemittels unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit und der Verhinderung einer Beeinträchtigung der Basis durch die Wärmebehandlung bei 250 °C oder darunter. Die Aushärtungstemperatur des anorganischen Bindemittels liegt vorzugsweise bei 200 °C oder darunter oder stärker bevorzugt bei 180 °C oder darunter. Ein solches anorganisches Bindemittel ermöglicht, wenn es verwendet wird, eine effiziente Bildung der Beschichtungsschicht 72 ohne thermische Beeinträchtigung der Basis 71. Beispiele für das anorganische Bindemittel beinhalten, ohne jedoch speziell darauf beschränkt zu sein, u. a. Sol-Gel-Glas, organisch-anorganisches Hybridglas, Wasserglas, einkomponentige anorganische Klebstoffe und zweikomponentige anorganische Klebstoffe. Diese können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Die Basis 71 des Strahlers 1 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, ist jedoch vom Gesichtspunkt der effizienten Übertragung der Wärme einer Wärmequelle vorzugsweise aus einem Metall oder einer Keramik hergestellt, das bzw. die eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Beispiele für das Metall beinhalten Al, Kupfer (Cu), rostfreien Stahl, Eisen (Fe) und andere Legierungen. Beispiele für die Keramik beinhalten Al₂O₃, Magnesiumoxid (MgO), Zirkonoxid (ZrO₂), Aluminiumnitrid (AlN) und Siliciumcarbid (SiC). Diese können allein verwendet werden, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Arten verwendet werden.
Der Strahler 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet die Basis 71 und die Beschichtungsschicht 72, die den Füllstoff 73 enthält, der aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 mit dem verbesserten durchschnittlichen Emissionsgrad in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive hergestellt ist. Der Füllstoff 73 beinhaltet die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 als Hauptkomponente und wenigstens eines aus den mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 12 und den mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikeln 13. Die Metalloxidpartikel vom Wurtzit-Typ 11 weisen einen relativ hohen Emissionsgrad auf. Die mit dreiwertigem Metall dotierten und mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel 12 und 13 weisen unterschiedliche Strahlungsspektren auf. Daher ist der erzielte Strahler 1 insofern vorteilhaft, als der durchschnittliche Emissionsgrad hoch ist und die Kühlleistung im Vergleich zu herkömmlichen Strahlern ausgezeichnet ist.
[BEISPIELE]
Im Folgenden wird eine ausführliche Beschreibung von Strahlern 1 gemäß Beispielen und Vergleichsbeispielen geboten; diese schränken den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung jedoch nicht ein.
[Beispiel 1]
Enthaltene Materialien sind ZnO-Pulver und Al₂O₃-Pulver. Das ZnO-Pulver weist eine mittlere Partikelgröße von 1 µm auf, und das Al₂O₃-Pulver weist eine mittlere Partikelgröße von 1 um auf. Das ZnO-Pulver und das Al₂O₃-Pulver werden in einem Verhältnis von 97,43 Masseteilen zu 2,57 Masseteilen gemischt. Zu 100 Masseteilen des Basispulvers werden 1 Masseteil Polyoxyethylenlaurylether als Dispergiermittel, 1 Masseteil Polyvinylalkohol als Bindemittel und 50 Masseteilen Wasser zugegeben und etwa fünf Stunden mit einer Kugelmühle gemischt, wodurch eine Aufschlämmung hergestellt wird.
Anschließend wird ein granuliertes Pulver durch Sprühtrocknen der erhaltenen Aufschlämmung mit einem Sprühtrockner erhalten. Danach wird ein Formkörper erhalten, indem eine radarkuppelförmige Pressform mit dem erhaltenen granulierten Pulver gefüllt wird, gefolgt von einer CIP-Formung unter Verwendung einer isostatischen Kaltpresse. Ein angewendeter Druck beträgt 98 MPa.
Als Nächstes wird eine Entfettung durchgeführt, indem der erhaltene Formkörper zwei Stunden bei 600 °C in einer Luftatmosphäre wärmebehandelt wird. Danach wird der entfettete Formkörper bei 1300 °C sechs Stunden in einer Stickstoffatmosphäre gebrannt. Auf die oben beschriebene Weise wird der aus einem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 hergestellte Strahler 1 hergestellt. Das auf diese Weise hergestellte Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 2 Mol-% auf.
[Beispiel 2]
Beispiel 2 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 99,87 Masseteile des ZnO-Pulvers und 0,13 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 0,1 Mol-% auf.
[Beispiel 3]
Beispiel 3 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 99,34 Masseteile des ZnO-Pulvers und 0,66 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 0,5 Mol-% auf.
[Beispiel 4]
Beispiel 4 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 93,81 Masseteile des ZnO-Pulvers und 6,19 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 5 Mol-% auf.
[Beispiel 5]
Beispiel 5 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 91,55 Masseteile des ZnO-Pulvers und 8,45 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 7 Mol-% auf.
[Beispiel 6]
Beispiel 6 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 98,59 Masseteile des ZnO-Pulvers und 1,41 Masseteile an Li₂CO₃-Pulver anstelle des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch einwertiges Metall von 3 Mol-% auf.
[Beispiel 7]
Beispiel 7 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 99,90 Masseteile des ZnO-Pulvers und 0,10 Masseteile des Li₂CO₃-Pulvers anstelle des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch einwertiges Metall von 0,2 Mol-% auf.
[Beispiel 8]
Beispiel 8 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 95,44 Masseteile des ZnO-Pulvers und 4,56 Masseteile des Li₂CO₃-Pulvers anstelle des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch einwertiges Metall von 10 Mol-% auf.
[Beispiel 9]
Beispiel 9 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 94,58 Masseteile des ZnO-Pulvers und 5,42 Masseteile des Li₂CO₃-Pulvers anstelle des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch einwertiges Metall von 12 Mol-% auf.
[Beispiel 10]
Beispiel 10 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 96,09 Masseteile des ZnO-Pulvers, 2,53 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers und 1,38 Masseteile des Li₂CO₃-Pulvers als Materialien gemischt werden. Ein auf diese Weise hergestelltes Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 weist ein Ausmaß an Substitution durch dreiwertiges Metall von 2 Mol-% und ein Ausmaß an Substitution durch einwertiges Metall von 3 Mol-% auf.
[Vergleichsbeispiel 1]
Vergleichsbeispiel 1 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 100 Masseteile des ZnO-Pulvers und 0 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden.
[Vergleichsbeispiel 2]
Vergleichsbeispiel 2 ist ähnlich wie Beispiel 1, außer dass 0 Masseteile des ZnO-Pulvers und 100 Masseteile des Al₂O₃-Pulvers als Materialien gemischt werden.
Die Porosität wird für jeden der Strahler 1 gemessen, die jeweils aus den Wärmestrahlungs-Keramikmaterialien 10 hergestellt wurden, die gemäß den obigen Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten wurden. Die Porosität wird mit dem oben beschriebenen Verfahren berechnet.
Für jeden der Strahler 1, die jeweils aus den Wärmestrahlungs-Keramikmaterialien 10 hergestellt wurden, die gemäß den obigen Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten wurden, werden (1) die Kühlleistung des Strahlers 1 und (2) der durchschnittliche Emissionsgrad beurteilt.
(1) Kühlleistung des Strahlers 1
Eine keramische Heizeinrichtung wird an einer Seite des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 angebracht, das 100 mm lang, 100 mm breit und 7 mm dick ist. Eine Leistung von 20 W wird kontinuierlich für mehrere Stunden an die angebrachte keramische Heizeinrichtung angelegt, bis das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 und die keramische Heizeinrichtung eine Sättigungstemperatur erreicht haben. Danach wird die Oberflächentemperatur der keramischen Heizeinrichtung mit einem Thermoelement gemessen. Die Sättigungstemperatur der keramischen Heizeinrichtung bei einer Leistungsaufnahme von 20 W zeigt die Kühlleistung des Strahlers 1 an. Eine niedrigere Sättigungstemperatur zeigt eine höhere Kühlleistung des Strahlers 1 an.
(2) Durchschnittlicher Emissionsgrad
Der durchschnittliche Emissionsgrad wird bestimmt, indem die Emissionsgrade in dem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive mit einer Emissionsgrad-Messvorrichtung gemessen werden und ein Durchschnitt der Emissionsgrade im gesamten Wellenlängenbereich berechnet wird. Ein hier verwendeter Probenkörper wird aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 geschnitten und ist 20 mm lang, 20 mm breit und 2 mm dick.
12 ist ein Diagramm, das die beispielhaften Materialien, die beispielhaften Wärmestrahlungs-Keramikmaterialien und beispielhafte Wärmestrahlungseigenschaften der Strahler gemäß den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt. Der Abschnitt „Materialien“ zeigt Massenprozentanteile des ZnO-Pulvers, des Al₂O₃-Pulvers und des Li₂CO₃-Pulvers des Basispulvers und Masseteile des Dispergiermittels, des Bindemittels und von Wasser in Bezug auf 100 Masseteile des Basispulvers. Der Abschnitt „Wärmestrahlungs-Keramikmaterial“ 10 zeigt das Ausmaß an Substitution durch ein dreiwertiges Metall [Mol-%], das Ausmaß an Substitution durch ein einwertiges Metall [Mol-%] und die Porosität [%]. Der Abschnitt „Wärmestrahlungsleistung“ zeigt die Ergebnisse der folgenden zwei Bewertungspunkte. Die zwei Bewertungspunkte sind der durchschnittliche Emissionsgrad [%] des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials 10 in dem Wellenlängenbereich von 3 um bis 25 um inklusive und die Kühlleistung des Strahlers 1, nämlich die Sättigungstemperatur [°C] für den Leistungseingang von 20 W.
Wie in 12 dargestellt, weisen die Strahler 1 gemäß den Beispielen 1 bis 10 jeweils einen hohen durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr auf. Ferner fielen die Sättigungstemperaturen für den Leistungseingang von 20 W in einen Bereich von 116 °C bis 139 °C inklusive. Je höher der durchschnittliche Emissionsgrad unter den Strahlern 1 gemäß den Beispielen 1 bis 10 ist, umso besser ist die Kühlleistung des Strahlers 1. Im Beispiel 10, in dem einige Zn-Atome in ZnO sowohl mit dem dreiwertigen als auch dem einwertigen Metall substituiert sind, beträgt der durchschnittliche Emissionsgrad 83 %, der höchste unter den Beispielen 1 bis 10. In anderen Worten, der Strahler 1 weist eine verbesserte Kühlleistung im Vergleich zu dem Fall auf, in dem einige Zn-Atome in ZnO mit dem dreiwertigen Metall oder dem einwertigen Metall substituiert sind.
Bei dem Strahler 1 gemäß Vergleichsbeispiel 1 hingegen sind einige Zn-Atome in ZnO nicht mit dem dreiwertigen und einwertigen Metall substituiert. Unter diesen Umständen beträgt der durchschnittliche Emissionsgrad 61 %. Dieser niedrige durchschnittliche Emissionsgrad führt zu einer verringerten Kühlleistung des Strahlers 1.
Bei dem Strahler 1 gemäß Vergleichsbeispiel 2 ist Al₂O₃ das einzige konstituierende Material, und kein ZnO ist als Hauptkomponente enthalten. Daher ist der durchschnittliche Emissionsgrad niedrig, und der Strahler 1 weist ebenfalls eine verringerte Kühlleistung auf.
Wie oben angegeben, wird durch die Verwendung des Metalloxids vom Wurtzit-Typ 100 als Hauptkomponente und die Aufnahme wenigstens eines aus dem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid 110 und dem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid 120 der Wellenlängenbereich, in dem der hohe durchschnittliche Emissionsgrad auftritt, verbreitert, was zu einer erhöhten Wärmestrahlung führt. Dies bedeutet, dass der resultierende Strahler 1 einen durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr und eine ausgezeichnete Kühlleistung aufweist. Wenn ein solches Wärmestrahlungs-Keramikmaterial 10 verwendet wird, kann darüber hinaus eine Wärmesenke erzielt werden, die einen durchschnittlichen Emissionsgrad von 70 % oder mehr und eine ausgezeichnete Kühlleistung aufweist.
Die obigen Konfigurationen, die in den Ausführungsformen dargestellt sind, sind illustrativ, können mit anderen Techniken kombiniert werden, die allgemein bekannt sind, und können teilweise weggelassen oder geändert werden, ohne vom Kern der Sache abzuweichen. Die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
1 Strahler; 10 Wärmestrahlungs-Keramikmaterial; 11 Metalloxidpartikel; 12 mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel; 13 mit einwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel; 21 erste Schicht; 22 zweite Schicht; 50 elektrische und elektronische Geräte; 51 Leiterplatte; 52 Metallverbindungsmaterial; 53 Halbleiterelement; 71 Basis; 72 Beschichtungsschicht; 73 Füllstoff; 74 Bindemittel; 100 Metalloxid vom Wurtzit-Typ; 101 Metallatom; 102 Sauerstoffatom; 110 mit dreiwertigem Metall dotiertes Metalloxid; 111 dreiwertiges Metallatom; 120 mit einwertigem Metall dotiertes Metalloxid; 121 einwertiges Metallatom.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019151881 [0004]

Claims

Strahler, umfassend ein Wärmestrahlungs-Keramikmaterial, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial beinhaltet: ein erstes Metalloxid als Hauptkomponente, wobei das erste Metalloxid ein Metalloxid mit einer Wurtzit-Kristallstruktur ist; und ein zweites Metalloxid als Metalloxid mit einem durchschnittlichen Emissionsgrad von höher als oder gleich 70 % in einem Wellenlängenbereich von 3 µm bis 25 µm inklusive, wobei das zweite Metalloxid wenigstens eines aus einem mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids mit dreiwertigen Metallatomen substituiert sind, und einem mit einwertigem Metall dotierten Metalloxid, in dem einige Metallatome des ersten Metalloxids mit einwertigen Metallatomen substituiert sind, beinhaltet.
Strahler nach Anspruch 1, wobei das erste Metalloxid ZnO ist.
Strahler nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn das zweite Metalloxid das mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxid beinhaltet, die dreiwertigen Metallatome Al oder Ga sind.
Strahler nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn das zweite Metalloxid das mit einwertigem Metall dotierte Metalloxid beinhaltet, die einwertigen Metallatome Li oder Na sind.
Strahler nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn das zweite Metalloxid das mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxid und das mit einwertigem Metall dotierte Metalloxid beinhaltet, die dreiwertigen Metallatome Al oder Ga sind und die einwertigen Metallatome Li oder Na sind.
Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial ein Sinterkörper ist, beinhaltend: erste Metalloxidpartikel als Partikel des ersten Metalloxids; und zweite Metalloxidpartikel als Partikel des zweiten Metalloxids.
Strahler nach Anspruch 3, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial ein Sinterkörper ist, beinhaltend: erste Metalloxidpartikel als Partikel des ersten Metalloxids; und mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel als Partikel des mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids.
Strahler nach Anspruch 4, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial ein Sinterkörper ist, beinhaltend: erste Metalloxidpartikel als Partikel des ersten Metalloxids; und mit einwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel als Partikel des mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids.
Strahler nach Anspruch 5, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial ein Sinterkörper ist, beinhaltend: erste Metalloxidpartikel als Partikel des ersten Metalloxids; mit dreiwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel als Partikel des mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxids; und mit einwertigem Metall dotierte Metalloxidpartikel als Partikel des mit einwertigem Metall dotierten Metalloxids.
Strahler nach Anspruch 8 oder 9, wobei wenigstens ein Abschnitt einer Oberfläche des Wärmestrahlungs-Keramikmaterials als Sinterkörper dort ist, wo die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel angeordnet sind.
Strahler nach Anspruch 9, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial ein Stapel aus Folgendem ist: einer ersten Schicht, die durch die ersten Metalloxidpartikel gebildet wird, die die mit dreiwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel enthalten; und einer zweiten Schicht, die durch die ersten Metalloxidpartikel gebildet wird, die die mit einwertigem Metall dotierten Metalloxidpartikel enthalten.
Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: eine Basis; und eine Beschichtungsschicht als Beschichtung auf einer Oberfläche der Basis, wobei das Wärmestrahlungs-Keramikmaterial in der Beschichtungsschicht enthalten ist.
Strahler nach Anspruch 12, wobei die Beschichtungsschicht einen Füllstoff und ein Bindemittel beinhaltet, wobei der Füllstoff aus dem Wärmestrahlungs-Keramikmaterial hergestellt ist.
Wärmesenke, umfassend den Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Wärmesenke nach Anspruch 14, wobei der Strahler auf einer Seite Unregelmäßigkeiten mit einem Höhenunterschied von mehr als oder gleich 25 µm beinhaltet.