JP2019204897A - Cooling jacket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷却ジャケットに関する。 The present invention relates to a cooling jacket.
近年、半導体デバイスの消費電力が加速度的に上昇し、それに伴って半導体デバイスの発熱量が増大している。このため、半導体デバイスを効率的に冷却するために、高性能の冷却システムの需要が高まっている。
さらに、半導体デバイスの高密度化も進んでおり、高密度集積回路における消費電力も加速度的に上昇し、発熱量と共に、発熱密度も急激に増大している。
このような半導体デバイスや高密度集積回路等の電子部品において、例えば、ペルチェ素子による強制吸熱や、空冷ヒートシンク及び冷却ファンによる強制空冷等の、従来使用されているような半導体デバイスのための冷却システムでは、冷却能力に限界があり、またファン使用の場合は騒音の問題があった。
In recent years, the power consumption of semiconductor devices has increased at an accelerated pace, and the amount of heat generated by semiconductor devices has increased accordingly. For this reason, in order to cool a semiconductor device efficiently, the demand for a high-performance cooling system is increasing.
Furthermore, the density of semiconductor devices is also increasing, the power consumption in high-density integrated circuits is also increasing at an accelerated rate, and the heat generation density is rapidly increasing along with the amount of heat generated.
In such electronic components such as semiconductor devices and high-density integrated circuits, for example, cooling systems for semiconductor devices such as those used conventionally such as forced heat absorption by Peltier elements and forced air cooling by air-cooling heat sinks and cooling fans However, there was a limit to the cooling capacity, and there was a problem of noise when using a fan.
近年では、液冷方式の冷却ジャケットの採用が普及しつつある。この液冷方式の冷却装置は、水等の冷却媒体(以下、「冷媒」と略称する場合がある)を循環させる液通路を内蔵する金属製板状の液冷ヒートシンク(以下、「コールドプレート」と略称する場合がある)をCPU等の電子部品に接触させ、液通路内に通液した冷媒によって、電子部品から発生した熱を、機器外部(あるいは機器の筐体や筐体近く)に設けられた放熱側ヒートシンクに搬送することで、電子部品を冷却するものである(例えば、特許文献1〜3参照)。
In recent years, the use of a liquid cooling type cooling jacket is becoming widespread. This liquid-cooling type cooling device is a metal plate-like liquid-cooled heat sink (hereinafter referred to as “cold plate”) that incorporates a liquid passage for circulating a cooling medium such as water (hereinafter sometimes referred to as “refrigerant”). The heat generated from the electronic component is provided outside the device (or near the housing of the device or near the housing) by the refrigerant that has passed through the liquid passage. The electronic component is cooled by being transported to the heat radiation side heat sink (see, for example,
このようなコールドプレートは、冷却ファン等に比べて冷却能力が向上し、小型化が容易であり、電子機器における電子部品の実装密度の高密度化の障害になり難いことや、騒音問題を発生させない等という多くの利点を有する。
しかしながら、従来のコールドプレートは、予期しない流路の詰まりによって冷媒の均等な循環が阻止されるようなアクシデントが発生した場合は、流路視認が不可能なため電子デバイス類や冷媒循環ポンプを含む機器類の全電源を停止した後に、コールドプレートのみを取り出して詰まり除去するという面倒な作業を行う必要があった。さらには、流路からの冷媒漏洩が起きた場合、従来のコールドプレートでは漏洩箇所の瞬時の特定が難しいという問題があった。また、従来のコールドプレートは、基本的には金属のみから構成されているため重量が重く、例えば車載用の冷却ジャケットに展開する場合においては車の軽量化ニーズに十分に対応しきれないケースがあった。
Such a cold plate has improved cooling capacity compared to a cooling fan, is easy to miniaturize, and does not become an obstacle to increasing the mounting density of electronic components in electronic devices, and causes noise problems. It has many advantages such as not allowing it to occur.
However, the conventional cold plate includes an electronic device and a refrigerant circulation pump because the flow path is not visible when an accident occurs that prevents the refrigerant from being circulated evenly due to an unexpected clogging of the flow path. After stopping all power to the equipment, it was necessary to take out the troublesome work of removing only the cold plate and removing the clogging. Furthermore, when a refrigerant leaks from the flow path, there is a problem that it is difficult to instantly identify the leaked portion with the conventional cold plate. In addition, the conventional cold plate is basically made of only metal, so it is heavy. For example, when it is deployed on an in-vehicle cooling jacket, it may not be able to fully meet the needs of lighter vehicles. there were.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な、軽量性に優れる冷却ジャケットを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if leakage of refrigerant from the flow path or clogging of the flow path due to fine solids occurs and a malfunction occurs in cooling, the leakage location or clogging is caused. It is intended to provide a cooling jacket with excellent lightness that can be easily identified and restored.
本発明によれば、以下に冷却ジャケットが提供される。
[1]
金属製ベースプレートを備えた冷却ジャケットであって、
上記金属製ベースプレートの一方の面Bに樹脂製ハウジングを有し、
上記金属製ベースプレートの他方の面Aが発熱体を搭載するための面であり、
上記樹脂製ハウジングの少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、
上記樹脂製ハウジングは透明で、かつ、内部が視認可能である冷却ジャケット。
[2]
上記[1]に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記樹脂製ハウジングの透明部分の内部ヘイズが10%未満である冷却ジャケット。
[3]
上記[1]または[2]に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記結晶性ポリオレフィンが4−メチル−1−ペンテン系重合体を含む冷却ジャケット。
[4]
上記[3]に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記4−メチル−1−ペンテン系重合体が4−メチル−1−ペンテン由来の構成単位を80モル%以上含む冷却ジャケット。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートの上記面Bの少なくとも周縁部に、上記樹脂製ハウジングの底部に立設した複数枚の側壁頂面が介在層を介して接合している冷却ジャケット。
[6]
上記[5]に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートの上記面Bにおける少なくとも上記介在層の付着領域に、微細凹凸形状が形成されている冷却ジャケット。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記樹脂製ハウジングの内部に邪魔板が形成されている冷却ジャケット。
[8]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートがアルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されている冷却ジャケット。
According to the present invention, a cooling jacket is provided below.
[1]
A cooling jacket with a metal base plate,
Having a resin housing on one side B of the metal base plate;
The other surface A of the metal base plate is a surface for mounting a heating element,
At least a part of the resin housing is formed of a resin composition containing crystalline polyolefin,
A cooling jacket in which the resin housing is transparent and the inside is visible.
[2]
In the cooling jacket according to the above [1],
A cooling jacket in which the internal haze of the transparent portion of the resin housing is less than 10%.
[3]
In the cooling jacket according to the above [1] or [2],
A cooling jacket in which the crystalline polyolefin contains a 4-methyl-1-pentene polymer.
[4]
In the cooling jacket described in [3] above,
The cooling jacket in which the 4-methyl-1-pentene polymer contains 80 mol% or more of a structural unit derived from 4-methyl-1-pentene.
[5]
In the cooling jacket according to any one of the above [1] to [4],
A cooling jacket in which a plurality of side wall top surfaces erected on the bottom of the resin housing are joined to at least a peripheral portion of the surface B of the metal base plate via an intervening layer.
[6]
In the cooling jacket described in [5] above,
The cooling jacket in which the fine uneven | corrugated shape is formed in the adhesion area | region of the said intervening layer in the said surface B of the said metal base plate at least.
[7]
In the cooling jacket according to any one of [1] to [6] above,
A cooling jacket in which a baffle plate is formed inside the resin housing.
[8]
In the cooling jacket according to any one of [1] to [7],
A cooling jacket in which the metal base plate is composed of at least one member selected from the group consisting of an aluminum member, an aluminum alloy member, a copper member, and a copper alloy member.
本発明の冷却ジャケットは、樹脂製ハウジングの少なくとも一部が、透明性および軽量性に優れる結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されているので、軽量であり、流路中の冷媒の視認性に優れる。そのため、本発明によれば、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な、軽量性に優れる冷却ジャケットを提供することができる。さらに本発明の冷却ジャケットは、冷媒用のハウジングが樹脂製であるので軽量性にも優れ、また断熱性に優れるので冷温が逃げにくい。 The cooling jacket of the present invention is lightweight because at least a part of the resin housing is formed of a resin composition containing a crystalline polyolefin excellent in transparency and lightness, and visibility of the refrigerant in the flow path Excellent. Therefore, according to the present invention, even if the refrigerant leaks from the flow path or the flow path is clogged with fine solids, and there is a problem in cooling, the location of leakage or clogged area can be immediately identified. Thus, it is possible to provide a cooling jacket that is easy to recover and excellent in lightness. Furthermore, the cooling jacket of the present invention is excellent in light weight because the housing for refrigerant is made of resin, and is excellent in heat insulation, so that the cold temperature is difficult to escape.
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。文中の数字の間にある「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, similar constituent elements are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate. Moreover, the figure is a schematic diagram and does not match the actual dimensional ratio. Unless otherwise specified, “˜” between numbers in the sentence represents the following.
図1は、本発明に係る実施形態の冷却ジャケット10の構造の一例を模式的に示した断面図である。図2は、本発明に係る実施形態の冷却ジャケット10の構造の一例を模式的に示した斜視図である。図3は、図2に示す冷却ジャケット10を構成する樹脂ハウジング1の上部を削除(流入口中心を通るx−y面)した場合の斜視図である。図4は、図2に示す冷却ジャケット10を構成する樹脂ハウジング1の構造の一例を模式的に示した断面斜視図(流入口中心を通るx−z面)である。
本実施形態に係る冷却ジャケット10は、金属製ベースプレート3を備えた冷却ジャケットであって、金属製ベースプレート3の一方の面B(3b)に樹脂製ハウジング1を有し、金属製ベースプレート3の他方の面A(3a)が発熱体を搭載するための面であり、樹脂製ハウジング1の少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、樹脂製ハウジング1は透明で、かつ、内部が視認可能である。
本実施形態において、樹脂製ハウジング1は、例えば、冷媒を注入するための注入口4と、発熱体によって高温化した金属製ベースプレート3の面と接触させた後の加温冷媒を排出するための排出口4’を備えてもよい。本実施形態に係る好ましい冷却ジャケット10は、樹脂製ハウジング1の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層2を介して金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3b(面B)の少なくとも周縁部に接合することによって冷却ジャケット10が形成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a
The cooling
In the present embodiment, the
<金属製ベースプレート>
本実施形態の係る冷却ジャケット10を構成する金属製ベースプレート3は、半導体デバイスや高密度集積回路に代表される発熱体からの熱を拡散するとともに、樹脂製ハウジング1内を流通する冷媒に効率的に熱を伝達するという二つの役割を担う。それゆえ、金属製ベースプレート3を構成する金属は伝熱性に優れると同時に、後述するように樹脂製ハウジング1内に形成される邪魔板として金属製ベースプレート3と同一な金属を使用する場合には良好な加工性も求められることがある。このような視点から金属製ベースプレートとしては、アルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されていることが好ましい。また金属製ベースプレート3の邪魔板が形成されていない部分の厚みは、伝熱性、強度および軽量性を総合的に勘案して、例えば0.5mm〜30mm程度、好ましくは0.5mm〜20mmに設定される。
金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3b(面B)側の、少なくとも介在層2が付着している部分(介在層2の付着領域)には、微細凹凸形状が形成されていることが好ましい。こうすることで、樹脂製ハウジング1と金属製ベースプレート3との接合強度を高めることができ、その結果、冷媒の漏洩を抑制できるとともに、信頼性、機械的強度および耐久性に優れた冷却ジャケット10を得ることができる。
微細凹凸形状の大きさ(深さ、孔径、孔径間距離等)については特段の制限はないが、JIS B 0601に準じて測定した十点平均粗さRzが、例えば1μm以上、好ましくは1μm以上1mm以下、より好ましく3μm以上100μm以下である微細凹凸形状である。
<Metal base plate>
The
It is preferable that a fine concavo-convex shape is formed in at least a portion where the intervening
There are no particular restrictions on the size of the fine irregularities (depth, hole diameter, distance between hole diameters, etc.), but the ten-point average roughness Rz measured according to JIS B 0601 is, for example, 1 μm or more, preferably 1 μm or more. It is a fine concavo-convex shape of 1 mm or less, more preferably 3 μm or more and 100 μm or less.
金属製ベースプレート3の金属表面に上記十点平均粗さRzを有する微細凹凸形状を形成する方法として特段の制限はないが、例えば、水酸化ナトリウム等の無機塩基水溶液および/または塩酸、硝酸等の無機酸水溶液に金属部材を浸漬する方法;陽極酸化法により金属部材を処理する方法;機械的切削、例えばダイヤモンド砥粒研削またはブラスト加工によって作製した凹凸を有する金型パンチを金属部材表面にプレスすることにより金属部材表面に凹凸を形成する方法や、サンドブラスト、ローレット加工、レーザー加工により金属部材表面に凹凸形状を作製する方法;国際公開第2009/31632号パンフレットに開示されているような、水和ヒドラジン、アンモニア、および水溶性アミン化合物から選ばれる1種以上の水溶液に金属部材を浸漬する方法等が挙げることができる。
Although there is no particular limitation as a method for forming the fine irregularities having the above-mentioned ten-point average roughness Rz on the metal surface of the
上記した方法の中で、特に浸漬方法を採用する場合、金属製ベースプレート3上の微細凹凸形状は、介在層2が付着している金属表面部分のみならず、金属製ベースプレート3の全表面に微細凹凸形状が形成されることになるが、このような実施形態は本発明の効果を何ら損なうものではない。
Among the methods described above, particularly when the dipping method is employed, the fine uneven shape on the
<樹脂製ハウジング>
本実施形態に係る冷却ジャケット10を構成する樹脂製ハウジング1は、例えば1枚の底部と複数枚の側壁部から構成されている。
樹脂製ハウジング1の少なくとも一部は結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、さらに透明で、かつ、内部が視認可能である。
樹脂製ハウジング1の内部が視認可能であれば特に限定されないが、樹脂製ハウジング1を構成する1枚の底部と複数枚の側壁部の全てが結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されていることが好ましい。
底部および側壁部は、好ましくは同一の結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物から形成されている。側壁部の枚数は特に限定されないが、例えば4枚〜8枚である。後述するように、樹脂製ハウジング1は、例えば、射出成形等の公知の成形手段で別途作製されるが、成形時の金型構造等の装置全般の状況、作業性等を勘案して側壁枚数は適宜決定される。なお、図面に一例として示した冷却ジャケット10の側壁部は外周面が8枚、内周面が4枚の変則的なケースである。底部および側壁部の厚みは、例えば1mm〜10mm、好ましくは2mm〜8mmである。このような範囲にあることによって、冷媒の注入圧にも十分耐え得る堅固なハウジング構造とすることができる。なお、樹脂製ハウジング1の外部には、リブ構造によってハウジング強度が補強されていてもよい。補強リブに用いられる材料は、例えば樹脂であり、好ましくは樹脂製ハウジング1の構成樹脂と同一な結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物である。このような樹脂製の補強リブは、樹脂製ハウジング時の成形段階において容易に付与可能である。
<Resin housing>
The
At least a part of the
Although it will not specifically limit if the inside of the
The bottom part and the side wall part are preferably formed from the same crystalline polyolefin-containing resin composition. The number of side wall portions is not particularly limited, but is, for example, 4 to 8. As will be described later, the
樹脂製ハウジング1の透明部分の内部ヘイズは、例えば、10%未満、好ましくは8%未満、より好ましくは5%未満、特に好ましくは、2mm厚みとした場合の成形板のヘイズが3%未満である。換言すれば、樹脂製ハウジング1は透明性に優れる。この結果、樹脂製ハウジング1内の視認性が向上し、例えば樹脂製ハウジング1中に設けられた邪魔板(流路)からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業を容易にすることが可能となる。
The internal haze of the transparent portion of the
本実施形態に係る樹脂製ハウジング1は、結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物から形成されている。
結晶性ポリオレフィンとしては、軽量性、成形性、耐熱性、機械的強度、接着性等のバランスの観点から、4−メチル−1−ペンテン系重合体がさらに好ましく、ポリ−4−メチル−1−ペンテンが特に好ましい。
The
As the crystalline polyolefin, 4-methyl-1-pentene polymer is more preferable from the viewpoint of balance of lightness, moldability, heat resistance, mechanical strength, adhesiveness, and the like, and poly-4-methyl-1- Pentene is particularly preferred.
結晶性ポリオレフィンは、例えば、少なくとも下式[i]で表されるα−オレフィンを1成分として(共)重合することにより得られる重合体であり、結晶性を有するポリオレフィンである。 The crystalline polyolefin is, for example, a polymer obtained by (co) polymerizing at least an α-olefin represented by the following formula [i] as one component, and is a polyolefin having crystallinity.
CH2=CHR [i]
(ただし、上記式[i]において、Rは水素原子または炭素数1〜20のアルキル基のいずれかである。)
CH 2 = CHR [i]
(However, in said formula [i], R is either a hydrogen atom or a C1-C20 alkyl group.)
このような結晶性ポリオレフィンの具体例としては、ポリエチレン、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・3−メチル−1−ブテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体、エチレン・1−ヘキセン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体およびその金属塩、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体、プロピレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体、ポリ1−ブテン、1−ブテン・エチレン共重合体、1−ブテン・プロピレン共重合体、1−ブテン・4−メチル−1−ペンテン共重合体、ポリ−4−メチル−1−ペンテンおよびポリ−3−メチル−1−ブテン等を挙げることができる。なお、本実施形態においては、結晶性ポリオレフィンとは上記樹脂の組合せたブレンドをも包含する。上記結晶性ポリオレフィン樹脂は結晶性を有しており、X線回折法による結晶化度と密度の関係から求めた結晶化度は、例えば15%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上、さらに好ましくは30%以上である。 Specific examples of such crystalline polyolefin include polyethylene, ethylene / 1-butene copolymer, ethylene-3-methyl-1-butene copolymer, ethylene-4-methyl-1-pentene copolymer, ethylene 1-hexene copolymer, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer and its metal salt, polypropylene, propylene / ethylene copolymer, propylene / 1-butene copolymer, propylene / 4- Methyl-1-pentene copolymer, poly 1-butene, 1-butene / ethylene copolymer, 1-butene / propylene copolymer, 1-butene / 4-methyl-1-pentene copolymer, poly-4 -Methyl-1-pentene and poly-3-methyl-1-butene can be mentioned. In the present embodiment, the crystalline polyolefin includes a blend of the above resins. The crystalline polyolefin resin has crystallinity, and the crystallinity obtained from the relationship between crystallinity and density by X-ray diffraction method is, for example, 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 25%. More preferably, it is 30% or more.
樹脂製ハウジング1とした場合のヘイズが10%未満であり、結晶化度が15%以上の結晶性ポリオレフィンとしては、上記樹脂の中で耐熱性と耐薬品性が抜きん出て優れる4−メチル−1−ペンテン系重合体が特に好ましく用いられる。この4−メチル−1−ペンテン系重合体は、4−メチル−1−ペンテンに由来する構成単位を、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上含む。
As the crystalline polyolefin having a haze of less than 10% and a crystallinity of 15% or more in the case of the
本実施形態に係る4−メチル−1−ペンテン系重合体は、チーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒等の公知のオレフィン重合用触媒の存在下で、4−メチル−1−ペンテンを含むモノマーを重合することにより製造される。例えば、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体、あるいは4−メチル−1−ペンテンと他のモノマーとの共重合体が挙げられ、本発明の効果を奏する限りは任意に使用が可能である。
上記4−メチル−1−ペンテンと共重合する他のモノマーとしては、エチレンおよび4−メチル−1−ペンテンを除く炭素原子数3〜20のα−オレフィンが挙げられる。このようなα−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンおよび1−エイコセン等が挙げられる。これらのうち、好ましくは4−メチル−1−ペンテンを除く炭素原子数6〜20のα−オレフィンであり、さらに好ましくは炭素原子数8〜20のα−オレフィンである。これらのα−オレフィンは、1種単独または2種以上組み合わせて用いることができる。
The 4-methyl-1-pentene polymer according to the present embodiment polymerizes a monomer containing 4-methyl-1-pentene in the presence of a known olefin polymerization catalyst such as a Ziegler-Natta catalyst or a metallocene catalyst. It is manufactured by. For example, a homopolymer of 4-methyl-1-pentene, or a copolymer of 4-methyl-1-pentene and other monomers can be used, and any copolymer can be used as long as the effects of the present invention are exhibited. .
Examples of the other monomer copolymerized with 4-methyl-1-pentene include α-olefins having 3 to 20 carbon atoms excluding ethylene and 4-methyl-1-pentene. Specific examples of such α-olefins include propylene, 1-butene, 1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 3-methyl-1-pentene, and 3-ethyl-1- Pentene, 4,4-dimethyl-1-pentene, 4-methyl-1-hexene, 4,4-dimethyl-1-hexene, 4-ethyl-1-hexene, 3-ethyl-1-hexene, 1-octene, Examples include 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene and 1-eicocene. Of these, α-olefins having 6 to 20 carbon atoms excluding 4-methyl-1-pentene are preferable, and α-olefins having 8 to 20 carbon atoms are more preferable. These α-olefins can be used singly or in combination of two or more.
本実施形態に係る4−メチル−1−ペンテン系重合体は、好ましくは、下記要件(P−i)および(P−ii)を満たす。
(P−i)メルトフローレート(MFR;ASTM D1238、260℃、5kgf)が、例えば1〜500g/10min、好ましくは2〜100g/10min、より好ましくは3〜30g/10minである。MFRが上記範囲にあると、成型時の流動性の点で好ましい。
(P−ii)融点(Tm)が、例えば210〜250℃、好ましくは215〜245℃、より好ましくは220〜240℃、さらに好ましくは224〜240℃である。融点が上記下限値以上であると、4−メチル−1−ペンテン系重合体を含む樹脂組成物を用いて得られる成形体の強度をより一層良好にできる場合があり、また、融点が上記上限値以下であると、4−メチル−1−ペンテン系重合体を含む樹脂組成物を用いて得られる成形体の衝撃強度および靭性をより一層良好にできる場合がある。
The 4-methyl-1-pentene polymer according to the present embodiment preferably satisfies the following requirements (Pi) and (P-ii).
(P-i) The melt flow rate (MFR; ASTM D1238, 260 ° C., 5 kgf) is, for example, 1 to 500 g / 10 min, preferably 2 to 100 g / 10 min, more preferably 3 to 30 g / 10 min. When the MFR is in the above range, it is preferable in terms of fluidity during molding.
(P-ii) Melting | fusing point (Tm) is 210-250 degreeC, for example, Preferably it is 215-245 degreeC, More preferably, it is 220-240 degreeC, More preferably, it is 224-240 degreeC. When the melting point is not less than the above lower limit, the strength of the molded product obtained using the resin composition containing the 4-methyl-1-pentene polymer may be further improved, and the melting point may be the above upper limit. If it is less than the value, the impact strength and toughness of the molded product obtained using the resin composition containing a 4-methyl-1-pentene polymer may be further improved.
結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物を構成する結晶性ポリオレフィンの含有量は、例えば70質量%以上、好ましくは80質量%以上、好ましくは90質量%以上である。結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物を構成する任意成分としては、例えばアミド系化合物からなる結晶核剤類、ハイドロタルサイトのようなフィラー類、酸化防止剤、熱安定剤、顔料、耐候剤、可塑剤、分散剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、耐衝撃性改良剤、難燃剤および着色剤等を例示できる。これら任意成分の添加量は、樹脂組成物中、例えば0.01〜30質量%、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜10質量%である。 The content of the crystalline polyolefin constituting the crystalline polyolefin-containing resin composition is, for example, 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and preferably 90% by mass or more. Examples of optional components constituting the crystalline polyolefin-containing resin composition include crystal nucleating agents composed of amide compounds, fillers such as hydrotalcite, antioxidants, heat stabilizers, pigments, weathering agents, and plasticizers. And dispersants, lubricants, mold release agents, antistatic agents, impact resistance improvers, flame retardants, and colorants. The addition amount of these arbitrary components is 0.01-30 mass% in a resin composition, for example, Preferably it is 0.1-20 mass%, More preferably, it is 0.5-10 mass%.
本実施形態に係る樹脂製ハウジング1の内部には邪魔板5が形成されていてもよい。邪魔板5は、注入口4から侵入した冷媒の、ハウジング中での略均一な拡散によるベースプレートの効率冷却と、排出口4’へのスムーズな排出が可能な流路としての二つの機能を持つ。本実施形態においては、邪魔板5は樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。冷却ジャケット全体の軽量性が重要視される用途においては樹脂製邪魔板が用いられ、一方で金属製ベースプレートに伝導した熱量の冷却効率を重要視する用途においては金属製邪魔板が採用される。なお、添付の図面に表記した邪魔板は金属製邪魔板としている。通常は、樹脂製邪魔板を構成する樹脂種は樹脂製ハウジング構成樹脂種に同一であり、また金属製邪魔板を構成する金属種は金属製ベースプレートを構成する金属種に同一であると共に相互に一体形成されている。このような構造の金属製邪魔板は、インナーフィンとも呼ばれ、例えばマルチカッター等の公知の加工方法を利用して金属を切削して形成することができる。一方で樹脂製の邪魔板は、樹脂製ハウジングを形成する際に、流路を兼ねた邪魔板類を同時に成形する方法が最も一般的であり、その他の方法として底板および側壁のみからなる容器状の樹脂製ハウジング内部、別途、邪魔板や流路が形成された樹脂製マニホールド部を装着し、樹脂製ハウジング本体部に接着する方法等によって作製することが可能である。
A
本実施形態に係る樹脂製ハウジング1は、その側壁部の頂面部が、介在層2を介して、金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3b(面B)の少なくとも周縁部に接合して形成されていることが好ましい。また、樹脂製ハウジング1は、その側壁部の頂面が面一になっていて、金属製ベースプレート3の周縁部に載嵌できるようになっていることが望ましい。このような樹脂製ハウジング1は通常の成形手段によって別途作製した後に、次いで後述するように金属製ベースプレート3の周縁部に形成された介在層2に接合一体化することが好ましい。
The
樹脂製ハウジング1や、必要に応じて上記樹脂製マニホールド部の成形方法としては公知方法が制限なく使用でき、例えば射出成形、押出成形、加熱プレス成形、圧縮成形、トランスファーモールド成形、注型成形、レーザー溶着成形、反応射出成形(RIM成形)、リム成形(LIM成形)、溶射成形等を例示することができる。これらの中でも、樹脂製ハウジング1の製造方法としては、生産性および品質安定性の視点から射出成形法が好ましい。射出成形の典型的な条件として例えば以下の条件を例示できる。シリンダー温度;250℃〜320℃、金型温度:50℃〜70℃、射出圧力(一次圧);300kg/cm2〜320kg/cm2、射出時間(一次);3秒〜7秒。
As the molding method of the
<介在層>
本実施形態に係る冷却ジャケット10は、樹脂製ハウジング1の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層2を介して金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3b(面B)の少なくとも周縁部に接合していることが好ましい。すなわち、介在層2は、金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3bと樹脂製ハウジング1を堅固に連結する中間層に位置付けられ、例えば、樹脂組成物からなる。介在層2の高さ(厚み)は、例えば、10μm〜5mm、好ましくは50μm〜3mm程度である。10μm以上であることによって接合強度が確保され、5mm以下であることによって不要な樹脂消費を抑制できる。介在層2を構成する樹脂種は、金属製ベースプレート3の表面に形成された微細凹凸構造の凹部に浸入して金属と十分な結合強度を発現するとともに、樹脂製ハウジング1を構成する樹脂とも強固に結合することによって、金属製ベースプレート3/樹脂製ハウジング1間の連結を、長期にわたって維持するものが好ましい。好ましい樹脂種は、後述する冷却ジャケット10の作製時の連結方法によって異なるが、公知の熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が好んで用いられる。熱可塑性樹脂としては、酸無水物等のエチレン性不飽和結合含有モノマーでグラフト変性されたによる変性ポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂が好んで用いられる。
<Intervening layer>
In the cooling
<冷却ジャケットの製造方法>
冷却ジャケット10は、例えば、樹脂製ハウジング1の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層2を介して金属製ベースプレート3の発熱体非搭載面3bの少なくとも周縁部に接合するようにして連結することによって製造することができる。連結方法としては特段の制限はないが、例えば、介在層2として熱可塑性樹脂を用いる場合は、微細凹凸形状が形成された金属表面に熱可塑性樹脂を射出成形によって介在層2を形成させた後、次いで介在層2の上に樹脂製ハウジングの側壁頂面部を公知のプラスチック接合方法によって一体化する。このような接合方法としては、接着剤による接合、熱溶着、波動溶着、振動溶着、超音波溶着、高周波溶着、レーザー溶着等を例示できる。
一方で、介在層2として熱硬化樹脂(硬化体)を用いる場合は、対応する熱硬化性樹脂と硬化剤を含んでなるワニスを微細凹凸形状形成面に塗布したのち、樹脂製ハウジング1の側壁部頂面を載嵌し、次いで熱または光等の手段で硬化することによって一体化することが可能となる。
<Method for manufacturing cooling jacket>
In the cooling
On the other hand, when a thermosetting resin (cured body) is used as the intervening
このようにして本発明によれば、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な冷却ジャケットが提供される。 In this way, according to the present invention, leakage of the refrigerant from the flow path or clogging of the flow path due to fine solids occurs, and even if there is a malfunction in cooling, the leakage location or clogged location is immediately A cooling jacket is provided that is easy to identify and restore.
以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態はこれら実施例の記載に何ら制限されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to examples and comparative examples. In addition, this embodiment is not restrict | limited at all to description of these Examples.
<ポリ−4−メチル−1−ペンテン成形体片の作製>
三井化学社製のポリ−4−メチル−1−ペンテン(商品名;TPX、銘柄名;RT18、MFR(260℃、5kg荷重)26g/10分)を、シリンダー温度;300℃、射出圧力(一次/二次);550/470kg/cm2、射出時間(一次/二次);4秒/2秒、金型温度;60℃の条件下で射出成形し、45mm×10mm×3mmの直方体状のポリ−4−メチル−1−ペンテン成形体片を複数枚作製した。得られた成形体片の内部ヘイズは2.5%、X線回折法から求めた結晶化度は30%であった。
内部ヘイズは、日本電色工業株式会社製のデジタル濁度計(NDH−20D)にて測定した。
X線回折法による結晶化度は、回転試料台を有する理学電気社製「RINT2500」X線回折装置を用いて、50kV−300mA、ポイントフォーカスの条件で、透過法でX線プロファイルを測定し、得られたX線プロファイルより、結晶部分と非結晶部分とを分離して、結晶化度を求めた。
<Preparation of Poly-4-methyl-1-pentene Molded Piece>
Poly-4-methyl-1-pentene (trade name: TPX, brand name: RT18, MFR (260 ° C., 5 kg load) 26 g / 10 min) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., cylinder temperature; 300 ° C., injection pressure (primary / Secondary); 550/470 kg / cm 2 , injection time (primary / secondary); 4 seconds / 2 seconds, mold temperature; injection molding under the conditions of 60 ° C., a rectangular parallelepiped shape of 45 mm × 10 mm × 3 mm A plurality of poly-4-methyl-1-pentene compacts were produced. The obtained molded body piece had an internal haze of 2.5% and a crystallinity of 30% obtained from an X-ray diffraction method.
The internal haze was measured with a digital turbidimeter (NDH-20D) manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
The degree of crystallinity by the X-ray diffraction method was determined by measuring the X-ray profile by the transmission method under the conditions of 50 kV-300 mA and point focus using a “RINT2500” X-ray diffractometer manufactured by Rigaku Corporation with a rotating sample stage. From the obtained X-ray profile, the crystal part and the amorphous part were separated, and the crystallinity was determined.
<引張せん断強度の測定>
図5に示すような、粗化処理後銅板7とポリ−4−メチル−1−ペンテン試験片6が介在層を介して一端側で上下に重なり合った試験片について、引っ張り試験機「モデル1323(アイコーエンジニヤリング社製)」を使用し、引張試験機に専用の治具を取り付け、室温(23℃)にて、チャック間距離60mm、引張速度10mm/minの条件にて、図5に示すx方向に引っ張って測定をおこなった。破断荷重(N)を金属/樹脂接合部分の面積で除することにより接合強度(MPa)を得た。なお、重なり部分aの長さは約10mmとした。
<Measurement of tensile shear strength>
As shown in FIG. 5, a tensile tester “model 1323 (for a test piece in which the
<変性ポリ−4−メチル−1−ペンテンからなる接着剤ワニスの調製>
ポリ−4−メチル−1−ペンテン(三井化学株式会社製MX002UP;MFR(260℃、5kg荷重)3g/10分、融点(Tm)224℃)100重量部と、無水マレイン酸1重量部と、有機過酸化物として、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3を0.02重量部とを、2軸押出機(株式会社池貝、PCM45、φ=45mm,L/D=30)にて、シリンダー温度:270℃で、溶融混練を3分間行い、マレイン酸変性ポリ−4−メチル−1−ペンテンを得た。
得られたマレイン酸変性ポリ−4−メチル−1−ペンテンの融点(Tm)は222℃、ポリ−4−メチル−1−ペンテンへのマレイン酸グラフト量は0.8重量%、135℃、デカリン中での極限粘度[η]は1.5dl/gであった。上記変性体を酢酸エチルに溶解して固形分濃度20質量%の接着剤ワニスを作製した。
<Preparation of adhesive varnish comprising modified poly-4-methyl-1-pentene>
Poly-4-methyl-1-pentene (Mitsui Chemicals Co., Ltd. MX002UP; MFR (260 ° C., 5 kg load) 3 g / 10 min, melting point (Tm) 224 ° C.) 100 parts by weight,
The resulting maleic acid-modified poly-4-methyl-1-pentene had a melting point (Tm) of 222 ° C., and the amount of maleic acid grafted onto poly-4-methyl-1-pentene was 0.8% by weight, 135 ° C., decalin. The intrinsic viscosity [η] was 1.5 dl / g. The modified product was dissolved in ethyl acetate to prepare an adhesive varnish having a solid content of 20% by mass.
[実施例1]
市販の1mm肉厚のC1100タフピッチ銅板材を入手し、切断して45mm×18mmの直方体状の銅板片とした。市販のアルミ合金用脱脂剤「NE−6(メルテックス社製)」を、7.5%含む水溶液を60℃として、脱脂用水溶液として、これを浸漬槽に満たした。ここへ、上記銅合金板片を、5分浸漬して脱脂し、よく水洗した。
続いて、別の槽に特開2013−22761号の実施例に開示されたエッチング液(組成;硫酸137g/L、過酸化水素25g/L、5−フェニルテトラゾール0.3g/L、4−ニトロベンゾトリアゾール0.7g/L、トルエンスルホン酸3g/L、塩化物イオン8ppm、残部はイオン交換水)に30℃、揺動下でエッチングした。この際のエッチング量は5.0μmであった。次いで水洗を行い、乾燥させることによって複数枚の粗化銅板を確保した。
次いで、上記粗化銅板5枚につき、その端部に上記方法で調製した変性ポリ−4−メチル−1−ペンテンからなる接着剤ワニスを塗布した。同時に上記方法で作製したポリ−4−メチル−1−ペンテン成形体片5枚の端部にも同一の接着剤ワニスを塗布した。合計10枚について、塗布面を上側に向けてデシケーターに入れ真空ポンプで減圧し常圧に戻すことによってワニス中の溶剤を除去した。接着剤が端面に付着した粗化銅板と、接着剤が端面に付着した成形体片同士を重ね合わせ、圧縮成型機で20kg/cm2加圧下、180℃×4分間圧着することによって、図5に示すような複合体5組を作製した。この複合体5組について、上記の引張せん断強度測定方法に準じて引張せん断強度を測定した。その結果、引張せん断強度の平均値は17MPaであった。
[Example 1]
A commercially available 1 mm thick C1100 tough pitch copper plate material was obtained and cut into a rectangular parallelepiped copper plate piece of 45 mm × 18 mm. A commercially available degreasing agent for aluminum alloy “NE-6 (manufactured by Meltex Co.)” was filled in an immersion tank as a degreasing aqueous solution at 60 ° C. as an aqueous solution containing 7.5%. Here, the copper alloy plate pieces were immersed for 5 minutes to degrease and washed thoroughly with water.
Subsequently, an etching solution (composition: 137 g / L of sulfuric acid, 25 g / L of hydrogen peroxide, 0.3 g / L of 5-phenyltetrazole, 4-nitro) disclosed in the examples of JP-A-2013-22761 is provided in another tank. Etching was carried out at 30 ° C. under rocking in a benzotriazole 0.7 g / L, toluenesulfonic acid 3 g / L, chloride ions 8 ppm, and the balance ion exchange water. The etching amount at this time was 5.0 μm. Next, washing with water and drying were performed to secure a plurality of roughened copper plates.
Next, an adhesive varnish made of modified poly-4-methyl-1-pentene prepared by the above-described method was applied to the ends of the five roughened copper plates. At the same time, the same adhesive varnish was applied to the ends of five poly-4-methyl-1-pentene molded pieces produced by the above method. About a total of 10 sheets, the solvent in the varnish was removed by putting it in a desiccator with the coated surface facing upward and reducing the pressure with a vacuum pump to normal pressure. The roughened copper plate with the adhesive attached to the end face and the molded product pieces with the adhesive attached to the end face are overlapped with each other and pressed with a compression molding machine at 20 ° C. under a pressure of 20 kg /
1 樹脂製ハウジング
2 介在層
3 金属製ベースプレート
3a 発熱体搭載面(面A)
3b 発熱体非搭載面(面B)
4 流入口
5 邪魔板
6 ポリ−4−メチル−1−ペンテン試験片
7 粗化処理後銅板
10 冷却ジャケット
DESCRIPTION OF
3b Heating element non-mounting surface (surface B)
4
Claims (8)
前記金属製ベースプレートの一方の面Bに樹脂製ハウジングを有し、
前記金属製ベースプレートの他方の面Aが発熱体を搭載するための面であり、
前記樹脂製ハウジングの少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、
前記樹脂製ハウジングは透明で、かつ、内部が視認可能である冷却ジャケット。 A cooling jacket with a metal base plate,
Having a resin housing on one side B of the metal base plate;
The other surface A of the metal base plate is a surface for mounting a heating element,
At least a part of the resin housing is formed of a resin composition containing crystalline polyolefin;
A cooling jacket in which the resin housing is transparent and the inside is visible.
前記樹脂製ハウジングの透明部分の内部ヘイズが10%未満である冷却ジャケット。 The cooling jacket according to claim 1,
The cooling jacket whose internal haze of the transparent part of the resin housing is less than 10%.
前記結晶性ポリオレフィンが4−メチル−1−ペンテン系重合体を含む冷却ジャケット。 The cooling jacket according to claim 1 or 2,
A cooling jacket in which the crystalline polyolefin contains a 4-methyl-1-pentene polymer.
前記4−メチル−1−ペンテン系重合体が4−メチル−1−ペンテン由来の構成単位を80モル%以上含む冷却ジャケット。 The cooling jacket according to claim 3.
The cooling jacket in which the 4-methyl-1-pentene polymer contains 80 mol% or more of a structural unit derived from 4-methyl-1-pentene.
前記金属製ベースプレートの前記面Bの少なくとも周縁部に、前記樹脂製ハウジングの底部に立設した複数枚の側壁頂面が介在層を介して接合している冷却ジャケット。 The cooling jacket according to any one of claims 1 to 4,
A cooling jacket in which a plurality of side wall top surfaces standing on the bottom of the resin housing are joined to at least a peripheral portion of the surface B of the metal base plate via an intervening layer.
前記金属製ベースプレートの前記面Bにおける少なくとも前記介在層の付着領域に、微細凹凸形状が形成されている冷却ジャケット。 The cooling jacket according to claim 5,
The cooling jacket in which the fine uneven | corrugated shape is formed in the adhesion area | region of the said intervening layer in the said surface B of the said metal base plate at least.
前記樹脂製ハウジングの内部に邪魔板が形成されている冷却ジャケット。 The cooling jacket according to any one of claims 1 to 6,
A cooling jacket in which a baffle plate is formed inside the resin housing.
前記金属製ベースプレートがアルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されている冷却ジャケット。 The cooling jacket according to any one of claims 1 to 7,
A cooling jacket in which the metal base plate is composed of at least one member selected from the group consisting of an aluminum member, an aluminum alloy member, a copper member, and a copper alloy member.
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