JP2010232626A - 放熱装置及び該放熱装置の製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属フィルムが接着剤を介せずに黒鉛の表面に直接且つ緊密に形成されている放熱装置、及び放熱装置の製造方法を提供する。
【解決手段】電子部品１００を搭載し、作動中の電子部品から生じる熱を発散させるための放熱装置２であって、積層構造を有する黒鉛により平板状に形成された本体２１と、電気メッキによって本体の表面に形成されている金属層２２とからなっている放熱装置、及び、本体を洗浄する本体の洗浄工程と、本体の洗浄工程において洗浄した本体の表面に、電気メッキによって金属層を形成する金属電気メッキ工程とを備える、放熱装置の製作方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放熱装置及び該放熱装置の製作方法に関し、特に、重量が軽く、且つ、熱伝導率の良い特性を持つ黒鉛を放熱材として構成した放熱装置及び該放熱装置の製作方法に関する。

作動中の電子部品は、それから生じる熱を効率的に放散しなければ、温度がどんどん上昇し、機能が十分に果たせないだけでなく、使用寿命も短くなる。
近年、電子部品の発展が進み、体積がますます小さくなることに反し、出力はますます大きくなっている。そこで、使用寿命を保持するため、出力の増大に伴う温度上昇を制止する方法として、特に、熱放散に関する技術が求められている。

従来の放熱装置としては、熱伝導率の良い金属製品などが使用されているが、その重量が重いため、軽量化を図る電子部品への使用には好ましくない。
そこで、重量が軽く、熱伝導率の良い特性を持つ黒鉛が放熱材として注目されている。 しかし、黒鉛は、外力により破損や変形されやすく、また、溶接で金属または合金材に結合されることができないので、放熱素子として直接使用されることができない。

そのため、通常、黒鉛シートに接着剤で金属フィルムを貼り付ける形で黒鉛を放熱材として利用している。そうすることによって、全体的な強度が上げられる上、溶接で他の金属または合金パーツと結合することもできる。

しかしながら、従来の放熱装置は、単なる貼付けで金属フィルムと黒鉛シートとを結合して形成されたものであるため、金属フィルムが剥離しやすいという問題点がまだ残っている。
また、従来の放熱装置の、黒鉛シートと金属フィルムとの間に介在している接着剤は、熱伝導を妨げるものになる。

そこで、本発明は、その金属フィルムが、接着剤を介さずに、黒鉛の表面に直接且つ緊密に形成されている放熱装置、及び該放熱装置の製造方法の提供を目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、電子部品を搭載し、作動中の該電子部品から生じる熱を発散させるための放熱装置であって、積層構造を有する黒鉛により平板状に形成されている本体と、電気メッキによって前記本体の表面に形成されている金属層と、からなる放熱装置を提供する。
本発明の放熱装置の実施形態例として、前記黒鉛の積層構造における層の広がる方向と、前記本体の平板状における面の広がる方向とが実質上互いに平行しているものが挙げられる。

また、本発明は、積層構造を有する黒鉛により平板状に形成されている本体を洗浄する本体の洗浄工程と、前記本体の洗浄工程において洗浄した本体の表面に、電気メッキによって金属層を形成する金属電気メッキ工程とを備える放熱装置の製作方法をも提供する。

上記の構成により、本発明の放熱装置は、電気メッキを用いて、積層構造を備える黒鉛の本体上に金属メッキを施しているので、黒鉛の本体と金属層との結合が緊密であり、剥離しにくい構造となる。
また、本発明の放熱装置は、金属層が黒鉛本体の表面に直接形成されているので、金属層と黒鉛本体との間の熱伝導が従来より遥かに良い。

さらに、本発明の放熱装置は、その本体の平板状における面の広がる方向への熱伝導性に優れるので、電子部品から生じる熱を効率よく発散することができる。

本発明の放熱装置の製作方法のフローチャートである。 本発明の実施例１の断面斜視図である。 実施例の変化例１の断面斜視図である。 実施例の変化例２の断面斜視図である。 実施例の変化例３の断面斜視図である。 変化例１の、接着層で電子部品と結合する例を示す断面斜視図である。 本発明の実施例２の断面斜視図である。

以下、図１〜７を参照しながら本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
電子部品１００を搭載する実施例１の放熱装置２は、図２に示すように、電子部品１００が生じる熱を発散する本体２１と、本体２１の表面に形成されている金属層２２とからなっている。

本体２１は、積層構造を有する黒鉛により平板状に形成されており、黒鉛の積層構造における各層の広がる方向が同一である上、その方向と本体２１の平板状における面の広がる方向とは実質上互いに平行になっている。
黒鉛の積層構造における各層の広がる方向が同一でない場合、熱伝導性が悪くなり、また、本体２１の平板状における面の広がる方向と実質上互いに垂直になっている場合、本体全体が、脆くて破裂しやすいようになる。なお、黒鉛は、その積層構造における層の広がる方向の熱伝導性が非常に高いので、該方向と本体２１の平板状における面の広がる方向と実質上互いに平行にすれば、本体２１に搭載された電子部品１００が生じる熱を本体２１における面の広がる方向に沿って素早く拡散し、本体２１の全面を利用して効率良く発散することができる。

この実施例における金属層２２は、電気メッキによって本体２１の図中における上面及び該上面に接続している四つの側面に形成されている。
上面に形成されている金属層２２は、電子部品１００を本体２１に溶接できるようにするためのものであり、また、四つの側面に形成されている金属層２２は、本体２１の黒鉛構造を保護するためである。

また、金属層２２は、熱伝導率の良い金属、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群より選ばれた少なくとも一つからなることが好ましい。
次に、本発明の放熱装置の製作方法を説明する。
図１に示すように、本発明の放熱装置の製作方法は、本体の洗浄工程１１と、本体の表面への金属電気メッキ工程１２と、を備える。

本体の洗浄工程１１は、積層構造を有する黒鉛により平板状に形成されている本体２１を洗浄する工程であり、本体の表面への金属電気メッキ工程１２は、本体の洗浄工程１１において洗浄した本体２１の所定表面に、電気メッキによって金属層を形成する工程である。
本体の洗浄工程１１は、本体の表面から汚れと酸化物を取り除くことを目的とする。

また、本体の洗浄工程１１においては、酸性溶液で脱脂、活性化などのプロセスを通じて本体の表面を洗浄する方法や、常圧プラズマで前記本体の表面を洗浄する方法が好ましい。
実施例１の放熱装置を製造する過程における、本体の洗浄工程１１は、本体２１を濃度１０重量パーセントの硫酸と界面活性剤とからなる溶液に５０秒間浸す工程と、次にその本体２１を水洗する工程と、更に濃度３〜５重量パーセントの硫酸に３０秒間浸す工程とを具える。

続いて、実施例１の本体の表面への金属電気メッキ工程１２では、洗浄後の本体２１の上面及び該上面に接続している四つの側面に、電気メッキを施す。
このように、電気メッキを本体２１の表面に施すことによって、原子間の結合が緊密になるため、剥離しにくい状態となり、本体２１の表面に均一に金属層を形成することができる。また、本体２１の表面との間に接着剤が介在しておらず、本体２１からの伝熱効果が非常に良い。

次に、実施例１の変化例を説明する。
変化例１の放熱装置３は、図３に示すように、その本体３１の表面全面、即ち、図における上面、四つの側面以外、下面にも金属層３２が形成されている。
変化例２の放熱装置４は、図４に示すように、その本体４１の表面全面、即ち、図における上面、四つの側面以外、下面にも金属層４２が形成されている上、金属層４２は、内層として本体４１の表面に直接に形成されている厚さ８μｍ〜１０μｍのＣｕ層４２１と、外層として更にＣｕ層４２１の表面上に形成されている厚さ２μｍ〜５μｍのＮｉ層４２２とからなっている。

変化例３の放熱装置５は、図５に示すように、その本体５１の、金属層５２が形成されている上面に、更に、絶縁層５４が敷設されているので、該絶縁層５４に極性のある電子部品２００を搭載することができる。また、変化例３における絶縁層５４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材からなっているので、溶接（プラスチック溶接）によって電子部品２００と結合することもできる。

そして、前記実施例１やその変化例１、２、３は、いずれも、溶接により電子部品と結合して該電子部品を搭載することができるが、溶接に限らず、場合により、熱伝導性の良い接着層（図６における６３参照）を介して電子部品と結合することもできる。
なお、放熱装置全体の強度を確保するため、前記いずれの形態であっても、金属層の厚さは１μｍ以上であることが必要である。
（実施例２）
実施例２の放熱装置７は、図７に示すように、電子部品１００を搭載するための金属板７３と、放熱フィンとして前記金属板７３の図中における底面に直立且つ互いに並列に植え付けられた複数の本体７１とからなっている。

複数の本体７１は、前記変化例１における本体３１と同じ構成を有するので、この放熱装置７は、その金属板７３の上面に電子部品１００を搭載する場合、電子部品１００が生じる熱を、金属板７３を介して放熱フィンとしての複数の本体７１に伝導してから、該複数の本体７１により効率良く発散することができる。

叙上のように、本発明の放熱装置の製作方法では、その積層構造を有する黒鉛からなった本体の表面とその金属層とが、互いに、直接且つ緊密に結合している放熱装置を作製できる。
そして、本発明の製作方法より作製された放熱装置は、熱伝導性が良く、装置全体の強度も良いので、放熱素子として幅広く利用することができる。

さらに、本発明の放熱装置は、特に本体の平板状における面の広がる方向における熱伝導性が良いので、電子部品から生ずる熱が本体の全体に拡散してから、本体の全面を利用して効率良く発散することができる。

１００，２００ 電子部品
１１ 本体の洗浄工程
１２ 本体表面への金属電気メッキ工程
２〜７ 放熱装置
２１ 本体
２２ 金属層
３１ 本体
３２ 金属層
４１ 本体
４２ 金属層
４２１ Ｃｕ層
４２２ Ｎｉ層
５１ 本体
５２ 金属層
５３ 接着層
５４ 絶縁層
６２ 金属層
６３ 接着層
７１ 本体
７２ 金属層
７３ 金属板

Claims (15)

1. 電子部品を搭載し、作動中の該電子部品から生じる熱を発散させるための放熱装置であって、
   積層構造を有する黒鉛により平板状に形成されている本体と、
   電気メッキによって前記本体の表面に形成されている金属層と、からなっていることを特徴とする放熱装置。
2. 前記黒鉛の積層構造における層の広がる方向と、前記本体の平板状における面の広がる方向とは実質上互いに平行となっていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記金属層の厚さは、１μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
4. 前記金属層は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、及びＰｔからなる群から選ばれる少なくとも一つからなっていることを特徴とする請求項３に記載の放熱装置。
5. 前記金属層は、複数の金属層からなっていることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
6. 前記金属層は、前記本体の表面に直接に形成されているＣｕ層と、該Ｃｕ層の表面上に更に形成されているＮｉ層とからなっていることを特徴とする請求項５に記載の放熱装置。
7. 前記Ｃｕ層の厚さは、８μｍ〜１０μｍであり、前記Ｎｉ層の厚さは、２μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項６に記載の放熱装置。
8. 電子部品の搭載をするための金属板を更に有し、
   且つ、前記本体は、前記金属板の表面に直立に植え付けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
9. 前記本体は、複数ある上、互いに間隔が空いていることを特徴とする請求項８に記載の放熱装置。
10. 積層構造を有する黒鉛により平板状に形成された本体を洗浄する本体の洗浄工程と、
    前記本体の洗浄工程において洗浄した本体の表面に、電気メッキによって金属層を形成する金属電気メッキ工程とを備えることを特徴とする放熱装置の製作方法。
11. 前記本体の洗浄工程においては、酸性溶液で前記本体の表面から汚れと酸化物を取り除くことを特徴とする請求項１０に記載の放熱装置の製作方法。
12. 前記本体の洗浄工程においては、前記酸性溶液として濃度０．５重量パーセント以上の硫酸を使用することを特徴とする請求項１１に記載の放熱装置の製作方法。
13. 前記本体の洗浄工程においては、常圧プラズマで前記本体の表面を洗浄することを特徴とする請求項１０に記載の放熱装置の製作方法。
14. 前記金属電気メッキ工程においては、前記本体の表面にＣｕ層を形成してから、該Ｃｕ層の表面上に更にＮｉ層を形成することを特徴とする請求項１０、１２及び１３のいずれかに記載の放熱装置の製作方法。
15. 前記金属電気メッキ工程においては、前記本体の表面に厚さ８μｍ〜１０μｍのＣｕ層を形成してから、該Ｃｕ層の表面上に更に厚さ２μｍ〜５μｍのＮｉ層を形成することを特徴とする請求項１０、１２及び１３のいずれかに記載の放熱装置の製作方法。

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