JP2014036187A - Heat dissipation structure and heating element device provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光ダイオード（LED）素子、レーザダイオード（LD）素子、マイクロプロセッサ等の発熱素子を含む発熱素子装置、特に、その放熱構造の保護に関する。 The present invention relates to a heating element device including a light emitting diode (LED) element, a laser diode (LD) element, a heating element such as a microprocessor, and more particularly to protection of the heat dissipation structure.
近年、LED素子、LD素子、マイクロプロセッサ等の発熱素子の高性能化に伴い、発熱素子の発熱量は増大してきている。一方、発熱素子の小型化、薄型化の要求が高まり、発熱素子の発熱密度は非常に高くなり熱的に厳しい状況を強いられている。 In recent years, the amount of heat generated by a heating element has increased with the improvement in performance of heating elements such as LED elements, LD elements, and microprocessors. On the other hand, there is an increasing demand for miniaturization and thinning of the heat generating elements, and the heat generation density of the heat generating elements becomes very high, which forces a severe thermal condition.
特に、LED素子、LD素子は自身が発する熱により寿命及び性能が低下するという負の特性がある。また、発光素子との組合せにより発光色を変化させる目的で使用される蛍光体層も熱による負の特性を有する。 In particular, LED elements and LD elements have negative characteristics that their lifetime and performance are reduced by the heat generated by themselves. Moreover, the phosphor layer used for the purpose of changing the emission color by combining with the light emitting element also has a negative characteristic due to heat.
そのため、発熱素子、蛍光体層の温度上昇が問題となり、ヒートシンクの放熱手法以上の発熱素子、蛍光体層の放熱効率を高める放熱手法が求められている。 Therefore, the temperature rise of the heat generating element and the phosphor layer becomes a problem, and a heat dissipating method for improving the heat dissipating efficiency of the heat generating element and the phosphor layer more than the heat dissipating method of the heat sink is required.
尚、ヒートシンクは発熱素子の熱を自然に空気中に放散させるものであり、その包絡体積が大きい程、潜在的放熱性能が上昇する。従って、包絡体積によってほぼ放熱機能が決定付けられる。一方、製品の小型化、薄型化の要求の高まり、ヒートシンクの包絡体積を単純に大きくできない。 The heat sink naturally dissipates the heat of the heating element into the air. The larger the envelope volume, the higher the potential heat dissipation performance. Therefore, the heat radiation function is almost determined by the envelope volume. On the other hand, there is an increasing demand for smaller and thinner products, and the envelope volume of the heat sink cannot be simply increased.
従来の放熱構造として、表面にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダのサイズ（ピッチ）の凹凸構造を形成した熱伝導率が高い炭素系材料よりなる放熱板を備えるものがある（参照：特許文献１）。 As a conventional heat dissipation structure, there is one provided with a heat dissipation plate made of a carbon-based material having a high thermal conductivity and having a concavo-convex structure with a size (pitch) of nanometer order to submicrometer order on the surface (see Patent Document 1). ).
しかしながら、上述の従来の放熱構造においては、放熱性能向上のための凹凸構造は非常に脆いので、組立時に接触して破壊される恐れがあり、この結果、実使用時に著しく放熱性能が低下するという課題がある。 However, in the above-described conventional heat dissipation structure, the uneven structure for improving the heat dissipation performance is very fragile, so there is a risk of contact and breakage during assembly, and as a result, the heat dissipation performance is significantly reduced during actual use. There are challenges.
上述の課題を解決するために本発明に係る放熱構造は、裏面に発熱源を取り付けられるように形成されており、表面にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダのサイズの凹凸構造を形成した炭素系材料よりなる放熱板と、放熱板の表面に対して所定距離離して対向して配置された接触防止板とを具備し、接触防止板に開口を形成したものである。 In order to solve the above-described problems, the heat dissipation structure according to the present invention is formed so that a heat source can be attached to the back surface, and a carbon-based structure in which a concavo-convex structure having a size of nanometer order to submicrometer order is formed on the surface. A heat dissipation plate made of a material and a contact prevention plate arranged to face each other with a predetermined distance from the surface of the heat dissipation plate are provided, and an opening is formed in the contact prevention plate.
また、接触防止板の放熱板に対向する受熱面での放射率を接触防止板の受熱面の反対の放熱面での放射率より小さくする。 The emissivity at the heat receiving surface of the contact prevention plate facing the heat radiating plate is made smaller than the emissivity at the heat radiating surface opposite to the heat receiving surface of the contact prevention plate.
さらに、上述の開口はスリットあるいはメッシュである。 Furthermore, the above-mentioned opening is a slit or a mesh.
本発明によれば、接触防止板により放熱板の組立時の接触破壊を防止できると共に、開口を形成した接触防止板による放熱表面積の増大により放熱性能を向上できる。 According to the present invention, the contact prevention plate can prevent contact breakage during assembly of the heat dissipation plate, and can improve the heat dissipation performance by increasing the heat dissipation surface area due to the contact prevention plate having the opening.
図１は本発明に係る発熱素子装置の第１の実施の形態を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a heating element device according to the present invention.
図１においては、LED素子、LD素子等の発熱素子１は配線基板２に搭載されて発熱源Ｈを構成する。 In FIG. 1, a heating element 1 such as an LED element or an LD element is mounted on a wiring board 2 to constitute a heating source H.
発熱源Ｈは熱伝導性インターフェイス材料（Thermal Interface Material）層３によって放熱板４に取り付けられている。熱伝導性インターフェイス材料層３はたとえばシート状のシリコーン樹脂によって形成され、発熱源Ｈと放熱板４との間に発生する接触熱抵抗を軽減させる作用を有するので、発熱素子１に対する温度低減効果を奏する。 The heat source H is attached to the heat sink 4 by a thermally conductive interface material layer 3. The heat conductive interface material layer 3 is formed of, for example, a sheet-like silicone resin, and has an action of reducing contact thermal resistance generated between the heat generation source H and the heat radiating plate 4. Play.
放熱板４はその表面Ｓ４にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダのサイズ（ピッチ）の凹凸構造を形成した熱伝導率が高い炭素系材料よりなる。 The heat radiating plate 4 is made of a carbon-based material having a high thermal conductivity in which an uneven structure having a size (pitch) of nanometer order to submicrometer order is formed on the surface S4.
上述のナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダのサイズの凹凸構造は、炭素系基板たとえばグラファイト基板、金属を混ぜた稠密グラファイト基板、その他ダイヤモンド基板、ガラス状炭素系基板上にも加工でき、また、基板あるいは層（シート）のいずれにも加工できる。この凹凸構造の加工を図２のフローチャートを参照して説明する（参照：特許文献１）。 The uneven structure having a size of nanometer order to submicrometer order can be processed on a carbon-based substrate such as a graphite substrate, a dense graphite substrate mixed with metal, a diamond substrate, or a glassy carbon-based substrate. Alternatively, it can be processed into any layer (sheet). The processing of the concavo-convex structure will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 (see: Patent Document 1).
すなわち、ステップ２０１を参照すると、たとえばグラファイト基板にナノメートルオーダからサブミクロメートルオーダのサイズの凹凸構造を形成する。凹凸構造の例を図３に示す。尚、図３の（Ａ）、（Ｂ）は撮影角度が異なる。図３に示すように、凹凸構造の突起部のピッチ（間隔）はサイズ（幅）の数倍程度であり、同一オーダである。尚、凹凸構造の高さはサブミクロメートルオーダ以上である。すなわち、グラファイト基板をプラズマエッチング装置に投入し、グラファイト基板を酸素（O2）ガスを用いたプラズマエッチング法によってエッチングを行う。 That is, referring to step 201, for example, a concavo-convex structure having a size of nanometer order to submicrometer order is formed on a graphite substrate. An example of the uneven structure is shown in FIG. 3A and 3B have different shooting angles. As shown in FIG. 3, the pitch (interval) of the protrusions of the concavo-convex structure is about several times the size (width) and is in the same order. The height of the concavo-convex structure is on the order of submicrometers or more. That is, the graphite substrate is put into a plasma etching apparatus, and the graphite substrate is etched by a plasma etching method using oxygen (O 2 ) gas.
プラズマエッチング条件は、たとえば、次のごとくである。
RFパワー：500W
圧力：6.65Pa（50mTorr）
O2流量：200sccm
エッチング時間：50分
である。
The plasma etching conditions are, for example, as follows.
RF power: 500W
Pressure: 6.65Pa (50mTorr)
O 2 flow rate: 200sccm
Etching time: 50 minutes.
尚、ステップ２０１でのプラズマエッチング法は、電子サイクロトロン共鳴（ECR）エッチング法、反応性イオンエッチング（RIE）法、大気圧プラズマエッチング法等のいずれでもよく、また、処理ガスは、O2ガス以外のArガス、CO2ガス、H2ガス、CF4ガス等、及びこれらの混合ガスのいずれでもよい。 The plasma etching method in step 201 may be any of an electron cyclotron resonance (ECR) etching method, a reactive ion etching (RIE) method, an atmospheric pressure plasma etching method, and the like, and the processing gas is other than O 2 gas. Any of Ar gas, CO 2 gas, H 2 gas, CF 4 gas, etc., and mixed gas thereof may be used.
また、図２のプラズマエッチングステップ２０１の前に、サンドブラスト等の機械的表面研磨及び／またはCO2レーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等のハイパワーレーザ照射による表面研磨によるさらなる前処理、つまり、ミクロメートルオーダからサブミクロメートルオーダの不規則周期凹凸構造を予め形成しておく。尚、この不規則周期凹凸構造の高さもミクロメートルオーダ以上である。従って、凹凸構造だけの場合よりも、不規則周期凹凸構造によりグラファイト基板の凹凸構造の表面積が一層増大して放熱効率が高くなる。尚、ステップ２０１でのプラズマエッチングの前に、不規則周期凹凸構造が形成される場合、この不規則周期凹凸構造のサイズ（ピッチ）はステップ２０１でのプラズマエッチングで形成される凹凸構造のサイズ（ピッチ）よりも必ず大きいものである。このときの放射温度計（商標KEYENCE FT-H20）により測定した結果、基板の表面の温度が150℃のときの放射率は理論最大値1.00に対して0.99となった。 Further, before the plasma etching step 201 of FIG. 2, further pretreatment by mechanical surface polishing such as sand blasting and / or surface polishing by high power laser irradiation such as CO2 laser, YAG laser, excimer laser, etc. To a sub-micrometer order irregular periodic concavo-convex structure is formed in advance. Note that the height of the irregular periodic concavo-convex structure is also on the order of micrometers or more. Therefore, the surface area of the concavo-convex structure of the graphite substrate is further increased by the irregular periodic concavo-convex structure than in the case of the concavo-convex structure alone, and the heat dissipation efficiency is increased. If the irregular periodic concavo-convex structure is formed before the plasma etching in step 201, the size (pitch) of the irregular periodic concavo-convex structure is the size of the concavo-convex structure formed by plasma etching in step 201 ( Is always larger than (pitch). As a result of measurement with a radiation thermometer (trademark KEYENCE FT-H20) at this time, the emissivity when the surface temperature of the substrate was 150 ° C. was 0.99 against the theoretical maximum value of 1.00.
尚、上述のナノメートルオーダとは約10〜500nmの範囲を示し、サブミクロメートルオーダとは約0.5〜10μmの範囲を示し、ミクロメートルオーダとは約10〜500μmの範囲を示す。 The nanometer order is in the range of about 10 to 500 nm, the submicrometer order is in the range of about 0.5 to 10 μm, and the micrometer order is in the range of about 10 to 500 μm.
図１に戻ると、放熱板４の表面Ｓ４上に接触防止板５を支柱５ａ、５ｂを介して設け、放熱板４の表面Ｓ４の凹凸構造を保護する。接触防止板５は樹脂たとえばポリカーボネート（PC）あるいは金属たとえばアルミニウムよりなり、後述するスリット５１あるいはメッシュ５２の開口が形成されている。支柱５ａ、５ｂは同一材料で構成しても他の熱伝導性材料で構成してもよい。このとき、開口が形成された接触防止板５により放熱表面積も増大するので、放熱性能も向上する。 Returning to FIG. 1, the contact prevention plate 5 is provided on the surface S <b> 4 of the heat radiating plate 4 via the columns 5 a and 5 b to protect the uneven structure of the surface S <b> 4 of the heat radiating plate 4. The contact prevention plate 5 is made of a resin such as polycarbonate (PC) or a metal such as aluminum, and has an opening of a slit 51 or a mesh 52 described later. The supports 5a and 5b may be made of the same material or may be made of other heat conductive materials. At this time, the heat dissipation surface area is also increased by the contact prevention plate 5 in which the opening is formed, so that the heat dissipation performance is also improved.
次に、図１の発熱素子装置の動作を図４を参照して説明する。 Next, the operation of the heating element device of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
発熱素子１から発生した熱は、矢印Ａに示す熱伝導により、配線基板２、熱伝導性インターフェイス材料層３、放熱板４及び支柱５ａ、５ｂを介して接触防止板５の受熱面Ｓ５１に受熱される。 The heat generated from the heating element 1 is received by the heat receiving surface S51 of the contact prevention plate 5 through the wiring substrate 2, the heat conductive interface material layer 3, the heat radiating plate 4, and the columns 5a and 5b by the heat conduction indicated by the arrow A. Is done.
また、同時に放熱板４の熱は、矢印Ｂに示す対流により、接触防止板５の受熱面Ｓ５１に受熱される。 At the same time, the heat of the heat radiating plate 4 is received by the heat receiving surface S51 of the contact prevention plate 5 by the convection indicated by the arrow B.
最後に、接触防止板５に受熱された熱は、矢印Ｂ＋Ｃに示す対流及び放射により、放熱面Ｓ５２から外気へ放熱される。この場合、接触防止板５には開口（スリット５１、メッシュ５２）が形成されている。そのため、矢印Ｂに示す放熱板４からの対流（熱）が接触防止板５の開口を通過することにより、放熱板４の熱を外気へ放熱させることができる。 Finally, the heat received by the contact prevention plate 5 is radiated from the heat radiation surface S52 to the outside air by convection and radiation indicated by arrows B + C. In this case, an opening (slit 51, mesh 52) is formed in the contact prevention plate 5. Therefore, the convection (heat) from the heat radiating plate 4 indicated by the arrow B passes through the opening of the contact prevention plate 5 so that the heat of the heat radiating plate 4 can be radiated to the outside air.
図４においては、接触防止板５が単一の樹脂もしくは金属よりなるので、接触防止板５の受熱面Ｓ５１側の放射率と放熱面Ｓ５２側の放射率とは同一となる。従って、接触防止板５に一旦受熱された熱の一部は、矢印Ｃ’に示す放射により、受熱面Ｓ５１から放熱板４に戻る。この結果、放熱板４と接触防止板５との間に熱だまりＸが発生する。 In FIG. 4, since the contact prevention plate 5 is made of a single resin or metal, the emissivity on the heat receiving surface S51 side and the emissivity on the heat dissipation surface S52 side of the contact prevention plate 5 are the same. Therefore, part of the heat once received by the contact prevention plate 5 returns from the heat receiving surface S51 to the heat radiating plate 4 by radiation indicated by an arrow C '. As a result, a heat pool X is generated between the heat radiating plate 4 and the contact prevention plate 5.
図１の発熱素子装置によれば、接触防止板５により放熱板４の表面Ｓ４の凹凸構造を保護できると共に、熱だまりＸが発生するも、接触防止板５による放熱表面積が増大し、さらに、接触防止板５に形成された開口によって対流による放熱が増大するので、放熱性能も向上できる。 According to the heating element device of FIG. 1, the contact prevention plate 5 can protect the uneven structure of the surface S4 of the heat radiating plate 4, and although the heat trap X is generated, the heat radiating surface area due to the contact prevention plate 5 is increased. Since heat radiation by convection is increased by the opening formed in the contact prevention plate 5, heat radiation performance can be improved.
図５は本発明に係る発熱素子装置の第２の実施の形態を示す断面図である。 FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the heating element device according to the present invention.
図５においては、図１の接触防止板５の代りに、接触防止板５’を設けてある。接触防止板５’においては、受熱面Ｓ５１’での放射率を放熱面Ｓ５２’での放射率より小さくしてある。接触防止板５’にも後述するスリット５１あるいはメッシュ５２の開口が形成されている。この場合、受熱面Ｓ５１’での放射率は0.1〜0.5であり、放熱面Ｓ５２’での放射率は0.8以上である。たとえば、接触防止板５’をアルミニウム等の金属で構成し、その放熱面Ｓ５２’側を放射率が大きいアルマイト処理等による金属酸化物を形成する。あるいは、接触防止板５’をポリカーボネート（PC）等の樹脂で構成し、その受熱面Ｓ５１’側をアルミニウム等の放射率の小さい金属層を蒸着する。 In FIG. 5, a contact prevention plate 5 'is provided instead of the contact prevention plate 5 of FIG. In the contact prevention plate 5 ', the emissivity at the heat receiving surface S51' is smaller than the emissivity at the heat radiating surface S52 '. The contact prevention plate 5 'is also formed with an opening of a slit 51 or a mesh 52 described later. In this case, the emissivity at the heat receiving surface S51 'is 0.1 to 0.5, and the emissivity at the heat radiating surface S52' is 0.8 or more. For example, the contact prevention plate 5 ′ is made of a metal such as aluminum, and a metal oxide is formed on the heat radiating surface S 52 ′ side by alumite treatment having a high emissivity. Alternatively, the contact prevention plate 5 'is made of a resin such as polycarbonate (PC), and a metal layer having a low emissivity such as aluminum is deposited on the heat receiving surface S51' side.
次に、図５の発熱素子装置の動作を図６を参照して説明する。 Next, the operation of the heating element device of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
図４の場合と同様に、発熱素子１から発生した熱は、矢印Ａに示す熱伝導率及び矢印Ｂに示す対流により、接触防止板５’の受熱面Ｓ５１’に受熱され、また、接触防止板５’に受熱された熱は、矢印Ｂ＋Ｃに示す対流及び放射により、放熱面Ｓ５２’から外気へ放熱される。 As in the case of FIG. 4, the heat generated from the heating element 1 is received by the heat receiving surface S51 ′ of the contact prevention plate 5 ′ by the thermal conductivity indicated by the arrow A and the convection indicated by the arrow B, and also prevents contact. The heat received by the plate 5 ′ is radiated from the heat radiating surface S52 ′ to the outside air by convection and radiation indicated by arrows B + C.
図６においては、接触防止板５’の受熱面Ｓ５１’側の放射率は放熱面Ｓ５２’側の放射率より小さくしてある。これにより、接触防止板５´の受熱面Ｓ５１’の熱の吸収率も小さくなり、放熱板４の表面Ｓ４からの放射熱を受熱しにくくなる。従って、接触防止板５’の受熱面Ｓ５１’から放熱板４の表面Ｓ４への放射による熱の戻りはほとんどなくなる。この結果、図４の熱だまりＸはほとんど発生せず、放熱性能がさらに向上する。 In FIG. 6, the emissivity on the heat receiving surface S51 'side of the contact prevention plate 5' is smaller than the emissivity on the heat radiating surface S52 'side. Thereby, the heat absorption rate of the heat receiving surface S51 'of the contact prevention plate 5' is also reduced, and it becomes difficult to receive the radiant heat from the surface S4 of the heat radiating plate 4. Accordingly, there is almost no return of heat due to radiation from the heat receiving surface S51 'of the contact prevention plate 5' to the surface S4 of the heat radiating plate 4. As a result, the heat trap X in FIG. 4 hardly occurs and the heat dissipation performance is further improved.
図５の発熱素子装置によれば、接触防止板５’により放熱板４の表面Ｓ４の凹凸構造を保護できると共に、熱だまりＸを発生せずに、開口が形成された接触防止板５’による放熱表面積が増大するので、放熱性能をさらに向上できる。 According to the heating element device of FIG. 5, the uneven structure of the surface S4 of the heat sink 4 can be protected by the contact prevention plate 5 ′, and the contact prevention plate 5 ′ having an opening without generating the heat pool X can be used. Since the heat radiation surface area increases, the heat radiation performance can be further improved.
図７は図１、図５の接触防止板５、５’の第１の例を示し、（Ａ）は分解斜視写真、（Ｂ）は組立斜視写真である。 FIG. 7 shows a first example of the contact prevention plates 5 and 5 ′ of FIGS. 1 and 5, (A) is an exploded perspective photograph, and (B) is an assembled perspective photograph.
図７においては、接触防止板５、５’に複数の規則的なスリット５１を設ける。たとえば、接触防止板５、５’のサイズを50mm×50mmとすれば、スリット５１の線形幅を1mm、ピッチを6mmとし、スリット５１による開口の開口率を75%とする。これにより、接触防止板５、５’のスリット５１を介して空気の循環を可能にし、放熱性能をさらに向上させる。 In FIG. 7, a plurality of regular slits 51 are provided in the contact prevention plates 5, 5 '. For example, if the size of the contact prevention plates 5 and 5 ′ is 50 mm × 50 mm, the linear width of the slits 51 is 1 mm, the pitch is 6 mm, and the aperture ratio of the openings by the slits 51 is 75%. As a result, air can be circulated through the slits 51 of the contact prevention plates 5, 5 ', and the heat dissipation performance is further improved.
図８は図１、図５の接触防止板５、５’の第２の例を示す組立斜視写真である。 FIG. 8 is an assembly perspective photograph showing a second example of the contact prevention plates 5 and 5 ′ of FIGS. 1 and 5.
図８においては、接触防止板５、５’に複数の規則的なメッシュ５２を設ける。たとえば、接触防止板５、５’のサイズを50mm×50mmとすれば、メッシュ５２の線形幅を0.5mm、ピッチを2.04mmとし、メッシュ５２による開口の開口率を80%とする。これにより、接触防止板５、５’のメッシュ５２を介して空気の循環を可能にし、放熱性能をさらに向上させる。 In FIG. 8, a plurality of regular meshes 52 are provided on the contact prevention plates 5, 5 '. For example, if the size of the contact prevention plates 5 and 5 ′ is 50 mm × 50 mm, the linear width of the mesh 52 is 0.5 mm, the pitch is 2.04 mm, and the aperture ratio of the openings by the mesh 52 is 80%. As a result, air can be circulated through the mesh 52 of the contact prevention plates 5, 5 ', and the heat dissipation performance is further improved.
図９は本願発明者が実施した接触防止板なしの従来の発熱素子装置の実験結果、接触防止板５、５’の第１の例、第２の例を適用した本発明の発熱素子装置の実験結果を示すテーブルである。 FIG. 9 shows the experimental results of the conventional heating element device without the contact prevention plate carried out by the inventor of the present invention, and the heating element device of the present invention to which the first and second examples of the contact prevention plates 5, 5 ′ are applied. It is a table which shows an experimental result.
従来の発熱素子装置及び本発明の発熱素子装置の共通条件は次の通りである。 Common conditions of the conventional heating element device and the heating element device of the present invention are as follows.
発熱素子１：
セラミックヒータ
サイズ：10mm×10mm
発熱量：2.5W
配線基板２
実施例においては省略。つまり、発熱素子１を熱伝導性インターフェイス材料層３によって放熱板４に直接取り付ける。
熱伝導性インターフェイス材料層３
材料：シリコーン樹脂
サイズ：10mm×10mm
厚さ：0.5mm
熱伝導率：2.1W/mK
放熱板４
材料：炭素
サイズ：50mm×50mm
厚さ：1mm
熱伝導率：140W/mK
周囲温度
25℃
Heating element 1:
Ceramic heater Size: 10mm × 10mm
Calorific value: 2.5W
Wiring board 2
Omitted in the examples. That is, the heat generating element 1 is directly attached to the heat sink 4 by the heat conductive interface material layer 3.
Thermally conductive interface material layer 3
Material: Silicone resin Size: 10mm × 10mm
Thickness: 0.5mm
Thermal conductivity: 2.1W / mK
Heat sink 4
Material: Carbon Size: 50mm x 50mm
Thickness: 1mm
Thermal conductivity: 140W / mK
Ambient temperature
25 ℃
上述の共通条件を満足する従来の発熱素子装置の発熱源（発熱素子１）の発熱温度は、図９の（Ａ）に示すごとく、
58℃
と高かった。
As shown in FIG. 9A, the heating temperature of the heating source (heating element 1) of the conventional heating element device that satisfies the above common conditions is
58 ℃
It was high.
接触防止板５、５’にスリット５１を用いた第１の例の共通条件は次の通りである。
接触防止板５、５’のスリット５１
スリットの線形：1mm
スリットのピッチ：6mm
スリットの開口率：75%
支柱５ａ、５ｂ
高さ：1mm
Common conditions of the first example in which the slits 51 are used in the contact prevention plates 5 and 5 ′ are as follows.
Contact prevention plate 5, 5 'slit 51
Slit alignment: 1mm
Slit pitch: 6mm
Slit opening ratio: 75%
Prop 5a, 5b
Height: 1mm
第１の例の接触防止板５（第１の実施の形態）として、
材料：ポリカーボネート（PC）
熱伝導率：0.2W/mK
を用いた場合、図９の（Ｂ）の左側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の熱源温度は、
57.0℃
と低かった。
As the first example of the contact prevention plate 5 (first embodiment),
Material: Polycarbonate (PC)
Thermal conductivity: 0.2W / mK
As shown on the left side of FIG. 9B, the heat source temperature of the heat source (heat generating element 1) is
57.0 ° C
It was low.
また、第１の例の接触防止板５（第１の実施の形態）として、
材料：アルミニウム
熱伝導率：140W/mK
を用いた場合、図９の（Ｂ）の左側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の発熱温度は、
56.5℃
と低かった。これにより、第１の例（スリット）を用いた接触防止板５（第１の実施の形態）の材料として、ポリカーボネートよりもアルミニウムを用いた方が放熱性能は向上していた。
Moreover, as the contact prevention plate 5 (first embodiment) of the first example,
Material: Aluminum Thermal conductivity: 140W / mK
As shown on the left side of FIG. 9B, the heating temperature of the heating source (heating element 1) is
56.5 ℃
It was low. Thereby, as a material of the contact prevention plate 5 (first embodiment) using the first example (slit), the heat radiation performance was improved by using aluminum rather than polycarbonate.
第１の例の接触防止板５’（第２の実施の形態）として、
材料：ポリカーボネート（PC）樹脂
熱伝導率：0.2W/mK
を用いた場合、
受熱面Ｓ５１’での放射率：0.3
放熱面Ｓ５２’での放射率：0.9
となり、図９の（Ｂ）の右側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の熱源温度は、
57.2℃
と低かった。
As the first example of the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment),
Material: Polycarbonate (PC) resin Thermal conductivity: 0.2W / mK
When using
Emissivity at heat receiving surface S51 ': 0.3
Emissivity at heat radiation surface S52 ′: 0.9
As shown on the right side of FIG. 9B, the heat source temperature of the heat source (heat generating element 1) is
57.2 ℃
It was low.
また、第１の例の接触防止板５’（第２の実施の形態）として、
材料：アルミニウム
熱伝導率：140W/mK
を用いた場合、
受熱面Ｓ５１’での放射率：0.3
放熱面Ｓ５２’での放射率：0.9
となり、図９の（Ｂ）の右側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の発熱温度は、
55.5℃
と低かった。これにより、第１の例（スリット）を用いた接触防止板５’（第２の実施の形態）の材料として、ポリカーボネートにアルミニウムを蒸着したものよりもアルミニウムを酸化してアルミナ（登録商標）を形成したものを用いた方が放熱性能は向上していた。
In addition, as the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment) of the first example,
Material: Aluminum Thermal conductivity: 140W / mK
When using
Emissivity at heat receiving surface S51 ': 0.3
Emissivity at heat radiation surface S52 ′: 0.9
As shown on the right side of FIG. 9B, the heating temperature of the heating source (heating element 1) is
55.5 ℃
It was low. As a result, as a material of the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment) using the first example (slit), aluminum is oxidized to alumina (registered trademark) rather than polycarbonate deposited with aluminum. The heat dissipation performance was improved by using the formed one.
接触防止板５、５’にメッシュ５２を用いた第２の例の共通条件は次の通りである。
接触防止板５、５’のメッシュ５２
メッシュの線形：0.5mm
メッシュのピッチ：2.04mm
メッシュの開口率：80%
支柱５ａ、５ｂ
高さ：1mm
Common conditions of the second example in which the mesh 52 is used for the contact prevention plates 5 and 5 ′ are as follows.
Contact prevention plate 5, 5 'mesh 52
Mesh alignment: 0.5mm
Mesh pitch: 2.04mm
Mesh opening ratio: 80%
Prop 5a, 5b
Height: 1mm
第２の例の接触防止板５（第１の実施の形態）として、
材料：ポリカーボネート（PC）
熱伝導率：0.2W/mK
を用いた場合、図９の（Ｃ）の左側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の熱源温度は、
57.7℃
と低かった。
As the contact prevention plate 5 (first embodiment) of the second example,
Material: Polycarbonate (PC)
Thermal conductivity: 0.2W / mK
As shown on the left side of FIG. 9C, the heat source temperature of the heat source (heat generating element 1) is
57.7 ℃
It was low.
また、第２の例の接触防止板５（第１の実施の形態）として、
材料：アルミニウム
熱伝導率：140W/mK
を用いた場合、図９の（Ｃ）の左側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の発熱温度は、
55.1℃
と低かった。これにより、第２の例（メッシュ）を用いた接触防止板５（第１の実施の形態）の材料として、ポリカーボネートよりもアルミニウムを用いた方が放熱性能は向上していた。
In addition, as the contact prevention plate 5 (first embodiment) of the second example,
Material: Aluminum Thermal conductivity: 140W / mK
As shown on the left side of FIG. 9C, the heating temperature of the heating source (heating element 1) is
55.1 ℃
It was low. Thereby, as a material of the contact prevention plate 5 (first embodiment) using the second example (mesh), the heat radiation performance was improved by using aluminum rather than polycarbonate.
第２の例の接触防止板５’（第２の実施の形態）として、
材料：ポリカーボネート（PC）樹脂
熱伝導率：0.2W/mK
を用いた場合、
受熱面Ｓ５１’での放射率：0.3
放熱面Ｓ５２’での放射率：0.9
となり、図９の（Ｃ）の右側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の熱源温度は、
57.7℃
と低かった。
As the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment) of the second example,
Material: Polycarbonate (PC) resin Thermal conductivity: 0.2W / mK
When using
Emissivity at heat receiving surface S51 ': 0.3
Emissivity at heat radiation surface S52 ′: 0.9
As shown on the right side of FIG. 9C, the heat source temperature of the heat source (heat generating element 1) is
57.7 ℃
It was low.
また、第２の例の接触防止板５’（第２の実施の形態）として、
材料：アルミニウム
熱伝導率：140W/mK
を用いた場合、
受熱面Ｓ５１’での放射率：0.3
放熱面Ｓ５２’での放射率：0.9
となり、図９の（Ｃ）の右側に示すごとく、発熱源（発熱素子１）の発熱温度は、
55.1℃
と低かった。これにより、第２の例（メッシュ）を用いた接触防止板５’（第２の実施の形態）の材料として、ポリカーボネートにアルミニウムを蒸着したものよりもアルミニウムを酸化してアルミナ（登録商標）を形成したものを用いた方が放熱性能は向上していた。
In addition, as the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment) of the second example,
Material: Aluminum Thermal conductivity: 140W / mK
When using
Emissivity at heat receiving surface S51 ': 0.3
Emissivity at heat radiation surface S52 ′: 0.9
As shown on the right side of FIG. 9C, the heating temperature of the heating source (heating element 1) is
55.1 ℃
It was low. As a result, as a material for the contact prevention plate 5 ′ (second embodiment) using the second example (mesh), alumina is oxidized by oxidizing aluminum rather than the aluminum deposited on polycarbonate. The heat dissipation performance was improved by using the formed one.
尚、図９の（Ｂ）、（Ｃ）においては、表裏の放射率に差を付けた第２の実施の形態が表裏の放射率が同一の第１の実施の形態に比較して顕著な熱源温度の低下が観察できないのは、寸法の最適化が図られていないためと考えられる。 In FIGS. 9B and 9C, the second embodiment in which the emissivities of the front and back sides are different is more remarkable than the first embodiment in which the emissivities of the front and back sides are the same. The reason why the decrease in the heat source temperature cannot be observed is thought to be because the dimensions have not been optimized.
１：発熱素子
２：配線基板
３：熱伝導性インターフェイス材料層
４：放熱板
５、５’：接触防止板
５ａ、５ｂ：支柱
Ｓ５１、Ｓ５１’：受熱面
Ｓ５２、Ｓ５２’：放熱面
５１：スリット
５２：メッシュ
1: Heating element 2: Wiring board 3: Thermally conductive interface material layer 4: Heat radiation plate 5, 5 ′: Contact prevention plate 5a, 5b: Support columns S51, S51 ′: Heat receiving surface S52, S52 ′: Heat radiation surface 51: Slit 52: Mesh
Claims (8)
該放熱板の前記表面に対して所定距離離して対向して配置された接触防止板と
を具備し、前記接触防止板に開口を形成した放熱構造。 A heat sink made of a carbon-based material that is formed so that a heat source can be attached to the back surface, and has a concavo-convex structure with a size of nanometer order to submicrometer order on the surface,
A contact prevention plate disposed opposite to the surface of the heat dissipation plate by a predetermined distance, and a heat dissipation structure in which an opening is formed in the contact prevention plate.
The heating element device according to claim 7, wherein the heat radiating plate is attached to the heat generation source via a thermally conductive interface material layer.
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