JP2009016415A - 樹脂製ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果に優れたヒートシンクであって、電磁波遮蔽性に優れた樹脂材料からなるヒートシンクを提供する。
【解決手段】樹脂材料からなるヒートシンク１であって、樹脂材料は、樹脂中に（ａ）炭素材料と（ｂ）セラミックス粉末および／または軟磁性粉末とが均一に分散されており、且つ当該樹脂材料中における（ａ）の割合が１５〜６０体積％であり、（ｂ）の割合が５〜４０体積％であり、（ａ）と（ｂ）の総和が２０〜８０体積％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂材料により作られた放熱性に優れたヒートシンクに関する。

電子機器の分野において、発熱素子の放熱は重要な課題であり、素子を効果的に冷却するためにヒートシンクが用いられている。
従来のヒートシンクは、銅およびアルミ材料を用いて切削加工、ダイカスト若しくは熱間押出により製品を製造している。さらに放熱性を高めるために、金属製のヒートパイプを装填した製品も見受けられる。これら金属製のヒートシンクは、重量が大きく軽量化の妨げとなっている。また、金属製のヒートパイプも重量が大きく、内部構造が毛細管現象を発生させる必要から、複雑な構造になっている為、価格が高くなり、重量も重く薄肉形状にすることが困難である。

また、樹脂にカーボンナノチューブを添加した放熱部品に関する特許も見受けられるが、実際の放熱効果に関するデータは見受けられず、樹脂にカーボンナノチューブを均一に分散させることは困難なため、期待される放熱効果は得られなかった。
特開２００４−１９８０９８号公報

また、従来の銅、アルミによるヒートシンクの放熱効果を高めるためには、フィンの形状を薄く高く、枚数も増やす必要があるが、その結果、フィンの間に渦電流を発生させ、電磁波を増幅させる副作用を生むため、電子機器内部で発生する電磁波を完全に遮蔽するためには完全なシールドを行う必要があり、電子機器の小型化を阻む要因となっていた。特に、電磁波の遮蔽に関しては広帯域での遮蔽特性が求められているが、特定の周波数で遮蔽性を示す材料は多くあるものの、１ＭＨｚから１ＧＨｚを越えるような広帯域での遮蔽特性を示す材料を見いだすことは容易ではない。そのため、熱を下げる効果に優れるとともに、広帯域での電磁波遮蔽性を示す材料からなるヒートシンクが求められていた。

したがって、本発明は、銅およびアルミに置き換わる放熱効果に優れた樹脂製のヒートシンクであって、電磁波遮蔽性に優れた、特に１ＭＨｚから１ＧＨｚを越えるような広帯域で優れたシールド特性を示す材料からなるヒートシンクを提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために様々な検討を行った結果、炭素材料と、セラミックス粉末および／または軟磁性粉末とを特定の割合で樹脂に混合することで、樹脂中に炭素材料を均一に分散させることができること、およびこの材料を用いて成形したヒートシンクが高い放熱性と電磁波遮蔽特性を有することを見いだし、本発明を完成した。

すなわち本発明は、放熱性と電磁波遮蔽性を有するヒートシンクであって、樹脂材料により一部または全部が形成されていること、および、前記樹脂材料は、樹脂中に（ａ）炭素材料と（ｂ）セラミックス粉末および／または軟磁性粉末とが均一に分散されており、且つ当該樹脂材料中における（ａ）の割合が１５体積％以上６０体積％以下であり、（ｂ）の割合が５体積％以上４０体積％以下であり、（ａ）と（ｂ）の総和が２０体積％以上８０体積％以下であることを特徴とする。

樹脂中に、炭素材料とセラミックス粉末および／または軟磁性粉末を上記割合で混合することにより、熱伝導性の高い炭素材料をセラミックス粉末および／または軟磁性粉末によって樹脂中に均一に分散させることができ、この樹脂材料でヒートシンクを構成することにより、放熱性と電磁波遮蔽性に優れたヒートシンクを提供することができる。また、本発明にかかるヒートシンクは樹脂製であるため、複雑形状であっても成形が容易である。

前記（ａ）の炭素材料は、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の糸形状（チューブ形状を含む）の炭素材料であることが好ましく、特にピッチ系炭素繊維と直径がナノメートルサイズである糸状のカーボンナノ材料の混合物からなることが好ましい。
糸状の炭素材料を用いることにより、ヒートシンクの強度を増すことができる。また、セラミックス粉末および／または軟磁性粉末が配合されていることにより、成形時に炭素繊維が一方向に配向せず、ヒートシンクの均等な強度向上と均質な熱伝導性および電磁波吸収を実現することが可能となる。
特に、熱伝導性の高いピッチ系炭素繊維とカーボンナノチューブをセラミックス粉末および／または軟磁性粉末により樹脂中に均一に分散することで、より放熱性および電磁波遮蔽性に優れたヒートシンクを得ることができる。カーボンナノチューブは樹脂中に均一に分散させにくいが、セラミックス粉末および／または軟磁性粉末と併用することによって、樹脂中に均一に分散させることができる。

また、ヒートシンクの熱源接地面に熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料からなる伝熱体を装着することにより、ヒートシンクの熱拡散性をさらに高めることが可能となる。
また、前記ヒートシンクに冷媒によるヒートパイプ機構を設けることにより、さらに放熱性に優れるヒートシンクを得ることが可能となる。前記ヒートパイプ機構は、ヒートシンクを構成する樹脂材料と同じ材料で構成することができるため、軽量化が可能であり、複雑形状や薄肉の構造のものであっても容易に成形可能である。

本発明にかかるヒートシンクは、放熱性および広帯域における電磁波遮蔽性の両方に優れているため、発熱素子を効果的に冷却できるとともに、電磁波によりもたらされる弊害を軽減することができる。また、軽量化が可能であり成形性にも優れている。

本発明に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の何れでもよく、熱可塑性樹脂ではポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エラストマー系（スチレン系，オレフィン系，PVC系，ウレタン系，エステル系，アミド系）樹脂、アクリル系樹脂、エンジニアリングプラスチック等が用いられる。特にポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、エチレンアクリレート樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステルエラストマー樹脂、ポリアミドエラストマー樹脂、液晶ポリマーが選ばれる。中でも耐熱性および柔軟性からナイロン樹脂、ポリエステルエラストマー樹脂、ポリアミドエラストマー樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマーが好適である。
また、熱硬化性樹脂にはエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。なかでも、耐熱性および柔軟性からエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびウレタン樹脂が好適である。
これら樹脂には分散剤、潤滑剤、可塑剤を添加してもよく、とくに分散剤に脂肪酸系エステル、カップリング剤を用いる事により、炭素材料、セラミックス材料、軟磁性材料の充填率を増加させ、特性を向上することができる。

アルミに匹敵する放熱性を持つ材料を得るためには、樹脂の量は、樹脂材料全量の８０体積％以下であることが好ましい。好ましい樹脂の量は樹脂材料全量の２０〜６０体積％であり、より好ましくは２５〜５０体積％、特に好ましくは３０〜４５体積％、さらに好ましくは３５〜４５体積％である。セラミックスおよび軟磁性粉末の粒子径が小さすぎると、成形時の十分な流動性を確保するため、樹脂の添加量を増やす必要が生じるため、セラミックス粉末および軟磁性粉末の粒子径は０．１〜１００μｍが好ましい。

本発明にかかる炭素材料としては、糸状の炭素材料が好ましく、特に熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上（より好ましくは５００Ｗ／ｍ・ｋ以上）の炭素繊維を含むことが好ましい。高い熱伝導率を保持するためには、直径が１μｍ以上５０μｍ以下（より好ましくは直径が３μｍ以上２０μｍ以下）であって、平均長さが０．０５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の炭素繊維を用いることが好ましい。特に、平均長さが０．１ｍｍ以上２５ｍｍ以下、より好ましくは平均長さが０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の炭素繊維を用いることが好ましい。また前記炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維が好ましい。
さらに、直径がマイクロメートルサイズの炭素繊維に加えて、直径がナノメートルサイズの糸状（チューブ形状を含む）のカーボンナノ材料を併用することが好ましい。好ましいカーボンナノ材料の例としてカーボンナノチューブ又は気相成長カーボン繊維を挙げることができる。前記糸状カーボンナノ材料の好ましい長さは１μｍ以上５０μｍ以下、好ましい直径は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
なお、本明細書中において、糸状の炭素材料のうち、直径がナノメートルサイズ（１〜９９９ｎｍ）のものを「カーボンナノ材料」と呼び、直径がマイクロメートルサイズ以上（１μｍ以上）のものを「炭素繊維」と呼ぶ。
炭素繊維やカーボンナノチューブ等の長さは、電子顕微鏡によって測定することができ、直径も電子顕微鏡によって測定することができる。平均直径・平均長さは電子顕微鏡写真を画像解析して平均値を算出することによって求めることができる。

炭素材料は総量で樹脂材料全量の１５体積％以上６０体積％以下となるよう添加するのが好ましい。炭素材料の添加量が１５体積％よりも少ない場合には十分な熱伝導性が得られず、６０体積％よりも多い場合には成形時の十分な流動性が得られない。特に、２０体積％以上５０体積％以下、さらに２５体積％以上４５体積％以下が好ましい。
また、熱伝導性を向上させるためには、熱伝導率５００Ｗ／ｍ・ｋ以上の炭素繊維およびカーボンナノチューブを多く添加する事が好ましい。両材料は非常に高価であるため、コスト面を考慮すれば、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上５００Ｗ／ｍ・ｋ未満の炭素繊維を混合して用いてもよい。炭素材料の添加量を１００体積％としたときに、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・ｋ以上の炭素繊維の添加量は１０体積％以上が好ましく、より好ましくは１５体積％以上、さらに好ましくは２０体積％以上である。また、本発明にかかる樹脂材料を１００体積％とした場合、樹脂材料中の熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の炭素繊維の量は、５〜５０体積％が好ましく、１０〜４５体積％がより好ましく、２５〜４５体積％が特に好ましい。樹脂材料中のカーボンナノチューブの量は、熱伝導性・電磁波遮蔽性・樹脂中への均一な分散性・コスト面から０．１体積％以上１０体積％以下が好ましく、０．２体積％以上７体積％以下がより好ましく、０．４体積％以上５体積％以下が特に好ましい。

特に好ましい樹脂材料では、炭素材料は、ピッチ系炭素繊維およびカーボンナノチューブの混合物からなり、樹脂材料を１００体積％とした場合、樹脂材料中のピッチ系炭素繊維の割合が５〜５０体積％、カーボンナノチューブの割合が０．１〜１０体積％であることが好ましい。より好ましくは樹脂材料中のピッチ系炭素繊維の割合が２５〜４５体積％およびカーボンナノチューブの割合が１〜７体積％、特に好ましくは樹脂材料中のピッチ系炭素繊維の割合が３０〜４５体積％およびカーボンナノチューブの割合が１〜５体積％である。上記ピッチ系炭素繊維は５００Ｗ／ｍ・ｋ以上のピッチ系炭素繊維であることが好ましい。

セラミックス粉末としては、アルミナ、窒化アルミ、窒化硼素、窒化珪素、炭化珪素およびフェライト等が目的に応じて用いられる。粉末の粒径は０．１μｍ以上１００μｍ以下のものが好ましい。
軟磁性粉末とは、軟磁性材料からなる粉末である。軟磁性材料とは、保磁力が小さく透磁率が大きいことを特徴とする材料であり、特に、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金等が目的に応じて用いられる。軟磁性材料としては特にコスト面、性能面からケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金が好適である。

セラミックス粉末および軟磁性粉末の粒径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。粒子径が０．１μｍよりも小さくなると比表面積が増えるため樹脂中に添加できる量が少なくなり、１００μｍよりも大きくなると粉末間の隙間が大きくなり、放熱性が低下する。特に特性の面からは好ましい粒子径は０．３μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上４０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下である。粉末形状は材料の流動性を向上させることと、添加量を増加させるために球形が好適である。本明細書中において、粉末の粒径とは、レーザ回折式粒度分布測定法により測定した、平均径を意味する。

本発明の樹脂材料に含まれるセラミックス粉末および軟磁性粉末は１種類であっても、複数種であってもよく、樹脂材料中に占めるセラミックス粉末および／または軟磁性粉末の割合は、総量で５体積％以上４０体積％以下が好ましく、７体積％以上３７体積％以下がより好ましく、１０体積％以上３５体積％以下が特に好ましい。

本発明の樹脂材料中における、炭素材料とセラミックス・軟磁性粉末との好ましい比率は８０：２０〜２０：８０、より好ましい比率は７０：３０〜３０：７０、特に好ましい比率は６０：４０〜４０：６０である。
また、樹脂材料中に占める炭素材料とセラミックス・軟磁性粉末の合計割合は、好ましくは２０体積％以上８０体積％以下、より好ましくは３５体積％以上７５体積％以下、特に好ましくは５０体積％以上７０体積％以下である。

熱可塑性樹脂と炭素材料およびセラミックス粉末・軟磁性粉末との混合分散には加熱混練機、多軸押出機および加熱ロール等を用いることができる。また、熱硬化性樹脂を母材に用いた場合にはミキサー、真空混合機、多軸押出機等を用いることができる。
得られた材料は射出成形、シート成形、押出成形若しくはプレス成形により所望する形状に成型することができる。本発明のヒートシンクは、少なくともフィン部分が前記樹脂材料からなることが好ましく、全体が前記樹脂材料からなることがより好ましい。ヒートシンクの熱源接地面に伝熱体を設ける場合は、伝熱体を除く全体が前記樹脂材料からなることが好ましい。

特に炭素材料として炭素繊維を用いた場合、得られたヒートシンクは炭素繊維を含有するため強度が強くなり、また、セラミックス粉末および／または軟磁性粉末を多く含むため、成形時に炭素繊維が一方向に配向せず、ヒートシンクの均等な強度向上と均質な熱伝導性および電磁波吸収を実現することが可能となる。すなわち炭素繊維が、細密充填されたセラミックスおよび／または軟磁性粉末の中でランダムに存在することで、シート成形、射出成形、押し出し成形で生じる炭素繊維の配向を低減でき、炭素繊維を用いたヒートシンクに生じやすい放熱効果の方向依存性を低減させ、また均質な電磁波遮蔽効果を得ることができる。

成形方法では特に射出成形法を用いることにより、銅、アルミを原料としたヒートシンクと比較して、三次元複雑形状のヒートシンクを寸法精度良く、低温で成型することが可能である。また、銅、アルミのヒートシンクをダイカスト法で成型する場合と比較して、バリが少ない、肉厚１ｍｍ以下の三次元形状のヒートシンクを容易に成型できる。

本発明の樹脂製ヒートシンクの放熱効果をさらに増加させるために、熱源接地面に、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料からなる伝熱体、特に、熱伝導性に優れる銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、窒化アルミ、アルミナ、炭素材料等からなる伝熱体を装着することにより、本発明品のヒートシンクの放熱効果をさらに高めることができる（図２参照）。伝熱体を本発明品である樹脂製のヒートシンクに装着するためには、ヒートシンクを成形する際に金型内に設置して樹脂を流し込むか、あらかじめ、装着部分にスペースを設けて樹脂製ヒートシンクを成形した後で伝熱体を装着する方法の何れの方法でも良い。
伝熱体は面積が大きいほど効果が高い。また、肉厚が厚い方が伝熱効果はよいが、厚くしすぎると、樹脂部の肉厚が薄くなり成形時の流動性が悪くなり、また製品重量が重くなるため、樹脂部の肉厚と同程度の厚みまでに抑える方がよい。また、電磁波漏洩の観点から、伝熱体は樹脂部からはみ出ないように設けることが好ましい。

また、本発明の樹脂製ヒートシンクに、冷媒によるヒートパイプ機構を設けることにより、さらに放熱性に優れるヒートシンクとすることが可能となる。ヒートパイプを有するヒートシンクの一例を図３に示す。従来の金属製のヒートシンクにおいては、これらヒートパイプ構造を装着させようとすると、切削加工が不可欠であり、コストの大幅なアップにつながり、量産効率も低いものであった。本発明によれば、ヒートパイプは、本発明の樹脂製ヒートシンクと同じ樹脂材料を用いて、成形後に接着若しくは融着させることで容易に形成することが可能である。また、金属製のヒートパイプを用いる場合でも、成形時に金型内に装着し成形することで、容易に一体型のヒートシンクを作成することが可能となる。本発明の樹脂材料は、熱膨張性の小さい炭素材料、セラミックス材料および軟磁性材料が多く添加されることで、成形材料の熱膨張率を銅、アルミ以下に抑える事が可能であり、この事により、成形後においても安定した放熱性を持続することが可能となる。

以下、実施例に基づき、本発明のヒートシンクをより詳細に説明する。

［実施例１〜９］特性の評価
本発明の樹脂材料からなるシートおよびヒートシンクと、比較のためのシートおよびヒートシンクを作製し、シートにより電磁波遮蔽特性を、ヒートシンクにより放熱特性を検討した。
実施例および比較例に用いた樹脂材料の組成を表１〜５に示す。

シートおよびヒートシンクの作製
熱可塑性樹脂を用いる場合は、樹脂をあらかじめ０．５Ｌの加熱混練機でポリプロピレンの場合には２００℃に設定し、ナイロン樹脂(ナイロン１２)の場合には２３０℃に設定して１０分間混合し十分溶融させた後に炭素材料およびセラミックス粉末または軟磁性粉末を徐々に添加して１時間加熱混練を行い、取り出した塊をシート状にした後、粉砕機にかけて成形材料とした。
得られた成形材料を型締め力１００トンの射出成形機を用いて、電磁波遮蔽性の測定には１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み１．５ｍｍのシート状の成形体を成形してこれを用いた。放熱特性の測定に関しては図１Ａに模式的に示す形状のヒートシンクの成形体を作成してこれを用いた（底面板３： ５０ｍｍ×３５ｍｍ×厚み３ｍｍ フィン２： 幅３５ｍｍ×高さ３０ｍｍ×厚み１ｍｍ フィン２の枚数： １４枚）。
熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂を用いる場合は、２成分付加型液状シリコーンゴムを用い、主剤１００重量部に対して硬化剤１０重量部を混合させたものを用いた。これに炭素材料および軟磁性粉末を添加した後、１Ｌの真空脱泡混合機を用いて、２５℃で真空脱泡しながら撹拌混合を３０分間行い、取り出した後、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに１．５ｍｍの厚みにコーティングした後、２５℃で２４時間後にＰＥＴフィルムから離型し、２５℃で４８時間放置した後、電磁波遮蔽性の測定のために用いた。シートのサイズは上述通りとした（１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み１．５ｍｍ）。
放熱特性の測定に関しては、熱可塑性樹脂の場合と同様、図１Ａに模式的に示す形状のヒートシンクの成形体を作成してこれを用いた。母系となるヒートシンク金型にワックス系の離型材を塗布し、上記シリコーンゴム材料に各粉末を添加し、１Ｌの真空脱泡混合機を用いて、２５℃で真空脱泡しながら撹拌混合を３０分間行い取り出した後、真空にした金型に成形材料を注型し、２５℃で２４時間放置し、取り出した後、１００℃で２時間保持した後測定を行った。

実施例および比較例に用いたセラミックス粉末（アルミナ粉末、窒化アルミ粉末）は平均粒子径が１０μｍのものを用いた。軟磁性粉末としては、平気粒子径が１０μｍのセンダスト粉末、３μｍのニッケル粉末を用いた。また、炭素材料には三菱化学産資株式会社K6371T：１４０Ｗ／ｍ・ｋ、三菱化学産資株式会社K223HG：７００Ｗ／ｍ・ｋまたは日本グラファイトファイバー株式会社XN-100：９００Ｗ／ｍ・ｋのピッチ系炭素繊維およびナノカーボンテクノロジーズ株式会社：多層カーボンナノチューブを併用した。

電磁波の測定に関してはアドバンテスト製、スペクトラムアナライザＲ３１３２を用いて１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの電磁波遮蔽特性を測定した。
また、放熱特性の測定については、図１Ｂに示すように、１５ｍｍ角、厚み２ｍｍのセラミックスヒータ４の上にアルミ板５を置いて熱源の温度を１００℃まで温度を上げて、３０分均熱を確認した後、作製したヒートシンク１を前記のアルミ板５の上に置いて、３０分後にアルミ板５の温度を測定した。

結果を以下の表に示す。表中に示す電磁波遮蔽特性は透過損失であり、対応する樹脂のみで作製したシートにおける透過量を基準値とし、実施例あるいは比較例のシートにおける透過量の減少値を示す。

実験の結果から本発明にかかるヒートシンクは放熱性に優れることが確認された。また、ヒートシンクを構成する樹脂材料は、高い電磁波遮蔽特性を示すため、前記樹脂材料で形成されたヒートシンクは電磁波遮蔽能力にも優れることが分かる。また、実施例１〜９で用いた樹脂材料は２．１ｇ／ｃｍ^３〜３．６ｇ／ｃｍ^３であり、シリコーン樹脂を用いたもの以外は銅やアルミ製のヒートシンクと比べて軽量のヒートシンクを得ることができた。

さらに各成分の添加量について検討を行った結果、樹脂材料中における炭素材料の割合が１５体積％未満の場合、またはセラミックス粉末および／または軟磁性粉末の割合が５体積％未満の場合は、期待される電磁波遮蔽特性並びに放熱特性が得られなかった。また、樹脂材料中における炭素材料の割合が６０体積％を超える場合、またはセラミックス粉末および／または軟磁性粉末の割合が４０体積％を超える場合は、樹脂材料の粘度が高くなり、成形加工が出来なかった。

［実施例１０〜１２］伝熱体を有するヒートシンクの作製
実施例１または２の樹脂材料と同じ材料を用いて、図２に模式的に示すように、熱源接地面にアルミニウム板または銅板からなる伝熱体６を取り付けたヒートシンク１を作製した。ヒートシンク１の全体的な形状・大きさは実施例１と同様とし、伝熱体６であるアルミニウム板または銅板として３５ｍｍ×２５ｍｍ×厚み０．５ｍｍのものを用いた。ヒートシンクは射出成形によりインサート成形することによって作製した。各ヒートシンクの放熱特性を実施例１と同様の方法で測定した。

なお、上記のアルミニウム板のみでの放熱特性は６５℃、銅板のみでの放熱特性は６３℃であった。実施例１０〜１２から、本発明の樹脂性ヒートシンクに熱伝導性の高い伝熱体を装着することでさらに放熱性に優れたヒートシンクを得ることができることが分かった。

［実施例１３］ヒートパイプ機構を有するヒートシンクの作製
実施例２の樹脂材料を用いて図３に模式的に示すように、熱源接地部分にヒートパイプ機構７を有するヒートシンク１を作製した。図３Ａは側面断面図であり、図３Ｂはヒートパイプ部７の平面図であって、冷却水路を構成する空間部分８を白抜きで示した図である。作製方法は以下の通りである。まず、フィンのある部分（底面板３とフィン２ サイズは実施例１と同じ）と底面板３の下方に設置するヒートパイプ部分７とを別々に射出成形して作製する。得られた両部品を図３の形状になるように組立て、両部品を熱融着により貼り合わせて一体化した。
冷却水路を構成する空間部分８と連通する１ｍｍ程度の穴を空けて内部の空気を排気した後、純水を空間部分８の５０％程度を満たすように注入し、注入後、エポキシ系接着剤を用いて穴をふさいだ。得られたヒートパイプ付きのヒートシンク１の放熱特性を実施例１と同様の方法で測定した。放熱特性は３６℃となり、ヒートパイプ形状を持たない、外観形状が同じであるアルミニウム製のヒートシンクが４０℃であることから、非常に放熱性に優れたヒートシンクを得ることができた。また、フィン部およびヒートパイプ部の全てを樹脂材料で構成することができるため、軽量であるとともに成型が容易であり、従来のヒートパイプ機構を有するヒートシンクと比較して容易に製造することができた。

本発明にかかるヒートシンクは、優れた放熱性と電磁波遮蔽性の両方を併せ持つため、従来２つの部品が用いられていたものを一体化することができ、製品の薄型化を図ることができる。また、樹脂材料からなるため軽量である。さらに、本発明にかかる樹脂材料は成型性にも優れるため、射出成形等により小型・複雑形状のヒートシンクを容易に得ることができる。

本発明にかかる樹脂製ヒートシンクの一実施例を示すものであって、Ａは斜視図、ＢはＡのヒートシンクを熱源の上においた状態を示す側面図である。 熱源接地面に伝熱体が装着されているヒートシンクを示すものであって、Ａは側面断面図、Ｂは底面図である。 熱源接地面にヒートパイプ機構を有するヒートシンクを示すものであって、Ａは側面断面図、Ｂはヒートパイプ機構の平面図であって、冷却水路部を白抜きで示した図である。

符号の説明

１ ヒートシンク
２ フィン
３ 底面板
４ セラミックスヒータ
５ アルミ板
６ 伝熱体
７ ヒートパイプ
８ 空間部（冷却水路）

Claims (10)

1. 樹脂材料により一部または全部が形成された樹脂製ヒートシンクであって、
   前記樹脂材料は、樹脂中に（ａ）炭素材料と（ｂ）セラミックス粉末および／または軟磁性粉末とが均一に分散されており、且つ当該樹脂材料中における（ａ）の割合が１５〜６０体積％であり、（ｂ）の割合が５〜４０体積％であり、（ａ）と（ｂ）の総和が２０〜８０体積％であることを特徴とする樹脂製ヒートシンク。
2. 前記（ａ）の炭素材料が、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の糸状の炭素材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の樹脂製ヒートシンク。
3. 前記（ａ）の炭素材料が、ピッチ系炭素繊維および糸状のカーボンナノ材料を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の樹脂製ヒートシンク。
4. 前記（ａ）の炭素材料が、ピッチ系炭素繊維およびカーボンナノチューブの混合物からなり、前記樹脂材料中におけるピッチ系炭素繊維の割合が５〜５０体積％であり、カーボンナノチューブの割合が０．１〜１０体積％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。
5. 前記（ｂ）のセラミックス粉末が、アルミナ、窒化アルミ、窒化硼素、窒化珪素、炭化珪素およびフェライトからなる群から選択され、前記（ｂ）の軟磁性粉末が、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライトおよびアモルファス磁性合金からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。
6. 前記ピッチ系炭素繊維の平均長さが０．０５ｍｍ〜３０ｍｍであり、前記セラミックス粉末および軟磁性粉末の粒径が０．１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。
7. 前記ヒートシンクの熱源接地面に、熱伝導率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の材料からなる伝熱体が装着されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。
8. 前記伝熱体を構成する材料が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、窒化アルミおよび炭素材料からなる群から選択されることを特徴とする、請求項７に記載の樹脂製ヒートシンク。
9. 冷媒によるヒートパイプ機構を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。
10. 前記樹脂材料を押出成形、射出成形またはプレス成形することにより製造されたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の樹脂製ヒートシンク。

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