JP2021163907A - 電解コンデンサ - Google Patents
電解コンデンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021163907A JP2021163907A JP2020066299A JP2020066299A JP2021163907A JP 2021163907 A JP2021163907 A JP 2021163907A JP 2020066299 A JP2020066299 A JP 2020066299A JP 2020066299 A JP2020066299 A JP 2020066299A JP 2021163907 A JP2021163907 A JP 2021163907A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat radiating
- metal
- resin
- layer
- radiating material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 213
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 141
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 141
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 140
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 184
- 238000000034 method Methods 0.000 description 61
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 30
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 25
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 21
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 4
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- HGCIXCUEYOPUTN-UHFFFAOYSA-N cyclohexene Chemical compound C1CCC=CC1 HGCIXCUEYOPUTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000009503 electrostatic coating Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine;urea Chemical compound NC(N)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JZLWSRCQCPAUDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
【課題】許容リプル電流が大きい電解コンデンサの提供。【解決手段】陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサ。【選択図】図1
Description
本発明は、電解コンデンサに関する。
電源から供給される電流を交流から直流に変換し、電圧変動を平滑化するために各種の電解コンデンサが使用されている。
電解コンデンサにより平滑化された電流は完全な直流にはならず、残存する交流成分の電圧変動に起因してリプル電流が発生する。リプル電流が電解コンデンサに流れると、発熱して内部温度が上昇する。電解コンデンサの内部温度の増大は電解コンデンサの信頼性の低下、寿命の短縮などの原因となるため、許容しうるリプル電流の上限値(許容リプル電流)が定められている。
電解コンデンサにより平滑化された電流は完全な直流にはならず、残存する交流成分の電圧変動に起因してリプル電流が発生する。リプル電流が電解コンデンサに流れると、発熱して内部温度が上昇する。電解コンデンサの内部温度の増大は電解コンデンサの信頼性の低下、寿命の短縮などの原因となるため、許容しうるリプル電流の上限値(許容リプル電流)が定められている。
電解コンデンサの性能を改善する方策の一つとして、許容リプル電流の増大が検討されている。例えば、特許文献1では、電解コンデンサのケース底部の全体を絶縁性の被覆部で覆わない構成とすることで放熱性能を向上させ、許容リプル電流の増大を達成している。
電解コンデンサの許容リプル電流の値は電解コンデンサの構造、各部材の材質、等価直列抵抗等の種々の要因に応じて定まる。このため、許容リプル電流の値を大きくするための手段を数多く見出すことは電解コンデンサの開発技術として有用である。
上記事情に鑑み、本発明の一態様は、許容リプル電流が大きい電解コンデンサを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1>陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサ。
<2>前記放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<3>前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<4>前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターン層と、を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<5>前記ケースの周囲に樹脂を含む被覆を備え、前記放熱材は前記ケースと前記被覆との間に配置される、<1>〜<4>のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
<1>陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサ。
<2>前記放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<3>前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<4>前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターン層と、を有する、<1>に記載の電解コンデンサ。
<5>前記ケースの周囲に樹脂を含む被覆を備え、前記放熱材は前記ケースと前記被覆との間に配置される、<1>〜<4>のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
本発明の一態様によれば、許容リプル電流が大きい電解コンデンサが提供される。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
<電解コンデンサ>
本開示の電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサである。
本開示の電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサである。
前記電解コンデンサは、ケースの外表面の少なくとも一部に放熱材が配置されていない電解コンデンサに比べ、リプル電流に起因するケース内部の温度上昇が抑制される。そのため、許容リプル電流を大きくすることができる。
電解コンデンサのケースの外表面に放熱材が配置されるとケース内部の温度上昇が抑制される理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
電解コンデンサは一般に、ケースの周囲が絶縁性を確保するために樹脂で被覆されており、ケース内部で発生した熱の一部が樹脂に蓄積される。ケースの外表面(すなわち、ケースと樹脂被覆の間)に放熱材が配置されることで、ケースの周囲を被覆する樹脂による蓄熱が抑制される結果、ケース内部の温度上昇が抑制されると考えられる。
さらに、本開示の電解コンデンサに使用する放熱材は樹脂を含んでいるため、変形性に富んでいる。このため、ケースが曲面等で構成されていても良好な密着性が確保できる。
本開示の電解コンデンサは、ケースの周囲に樹脂を含む被覆を有していてもよい。この場合、放熱材はケースと被覆との間に配置されていてもよい。あるいは、放熱材と被覆とが同じ部材(すなわち、放熱材が被覆を兼ねる)であってもよい。
被覆に含まれる樹脂は、必要な絶縁性が確保されるのであれば特に制限されない。例えば、ポリエチレンテレフタレートであってもよい。
被覆に含まれる樹脂は、必要な絶縁性が確保されるのであれば特に制限されない。例えば、ポリエチレンテレフタレートであってもよい。
ケースの外表面のうち放熱材が配置される領域の割合は特に制限されない。充分な放熱効果を得る観点からは、ケースの外表面の全体の50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。
電解コンデンサの構成は特に制限されず、一般的な電解コンデンサの構成から選択してもよい。ある実施態様では、アルミニウム電解コンデンサであってもよい。
電解コンデンサの構成の一例を図1に概略的に示す。
図1に示す電解コンデンサ1は、コンデンサ素子を収容するためのケース10、陽極端子20及び陰極端子30を備えている。ケース10は、キャップ12と本体部13とから構成されている。
図1に示すケース10は円筒形であるが、本開示はこの形状に限定されない。
ケース10の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。
図1に示す電解コンデンサ1は、コンデンサ素子を収容するためのケース10、陽極端子20及び陰極端子30を備えている。ケース10は、キャップ12と本体部13とから構成されている。
図1に示すケース10は円筒形であるが、本開示はこの形状に限定されない。
ケース10の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。
陽極端子20及び陰極端子30は、ケース10のキャップ12に取り付けられ、基板(図示せず)に設けられたパターン配線などに接続される。
陰極端子30は、陰極側貫通部31及び陰極側端子部32を有している。陰極側貫通部31は、キャップ12を貫通し、ケース10のコンデンサ素子を収容する空間とケース10の外部とにわたって設けられている。
陽極端子20は、陽極側貫通部21、及び陽極側端子部22を有している。陽極側貫通部21は、キャップ12を貫通し、ケース10の収容空間とケース10の外部とにわたって設けられている。
陰極端子30は、陰極側貫通部31及び陰極側端子部32を有している。陰極側貫通部31は、キャップ12を貫通し、ケース10のコンデンサ素子を収容する空間とケース10の外部とにわたって設けられている。
陽極端子20は、陽極側貫通部21、及び陽極側端子部22を有している。陽極側貫通部21は、キャップ12を貫通し、ケース10の収容空間とケース10の外部とにわたって設けられている。
陽極端子20及び陰極端子30の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。
ケース10に収容されるコンデンサ素子は、陽極箔、陰極箔及びセパレータを含み、電気を蓄える機能を有する。コンデンサ素子の構造の一例を図2に概略的に示す。
図2に示すコンデンサ素子60は、陽極箔61と、陰極箔62と、これらの間に挟まれたセパレータ63及びセパレータ64とからなる積層体がロール状に巻かれた状態である。コンデンサ素子60には、電解液が浸み込ませてある。
図2に示すコンデンサ素子60は、陽極箔61と、陰極箔62と、これらの間に挟まれたセパレータ63及びセパレータ64とからなる積層体がロール状に巻かれた状態である。コンデンサ素子60には、電解液が浸み込ませてある。
陽極箔61及び陰極箔62の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。セパレータの材質としては、例えば、電解紙が用いられる。
コンデンサ素子60は、第1陽極リードタブ41及び第2陽極リードタブ42を備えている。第1陽極リードタブ41及び第2陽極リードタブ42は、それぞれ、一方の端部が陽極箔61に接続され、他方の端部が陽極端子20に接続される。
第1陽極リードタブ41及び第2陽極リードタブ42の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。
コンデンサ素子60は、第1陰極リードタブ51及び第2陰極リードタブ52を備えている。第1陰極リードタブ51及び第2陰極リードタブ52は、それぞれ、一方の端部が陰極箔62に接続され、他方の端部が陰極端子30に接続される。
第1陰極リードタブ51及び第2陰極リードタブ52の材質としては、例えば、アルミニウムが用いられる。
放熱材に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等から選択できる。具体的には、フェノール樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、メラミン尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも耐熱性、入手性等の観点からは、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。放熱材に含まれる樹脂は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
放熱材に含まれる金属の種類は、特に制限されない。例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。放熱材に含まれる金属は、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、単体であっても合金の状態であってもよい。
放熱材は、樹脂及び金属以外の材料を含んでもよい。例えば、セラミックス粒子、添加剤等を含んでもよい。
放熱材がセラミックス粒子を含むことで、例えば、放熱材の放熱効果をより高めることができる。セラミックス粒子として具体的には、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化リチウム、二酸化ケイ素等の粒子が挙げられる。金属粒子層に含まれるセラミックス粒子は、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、表面が樹脂、酸化物等で構成される皮膜で覆われていてもよい。
セラミックス粒子の大きさ及び形状は、特に制限されない。例えば、後述する金属粒子の大きさ及び形状の好ましい態様として記載したものと同様であってもよい。
放熱材が添加剤を含むことで、放熱材又は放熱材を形成するための材料に所望の機能を付与することができる。添加剤として具体的には、分散剤、造膜助剤、可塑剤、顔料、シランカップリング剤、粘度調整剤等が挙げられる。
放熱材の形状は特に制限されず、用途等に応じて選択できる。例えば、シート状、フィルム状、板状等が挙げられる。あるいは、ケースの外表面に放熱材の材料を塗布して形成された層の状態であってもよい。
放熱材の厚み(厚みが一定でない場合は、厚みが最小となる部分の厚さ)は、特に制限されない。例えば、1μm〜500μmの範囲内であることが好ましく、10μm〜200μmであることがより好ましい。放熱材の厚みが500μm以下であると、放熱材が断熱層となりにくく良好な放熱性が維持される傾向にある。放熱材の厚みが1μm以上であると、放熱材の機能が充分に得られる傾向にある。
電解コンデンサのケースの外表面に放熱材を配置する方法は、特に制限されない。
例えば、放熱材の材料としてワニスのような組成物を用いる場合、ケースの外表面に組成物の層を形成する方法が挙げられる。組成物の層を形成する方法としては、ハケ塗布、吹付塗装、浸漬塗装等の塗布方法が好ましい例として挙げられるが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン粗糖、電着塗装等でもよい。組成物の層を乾燥させる場合は、好ましくは自然乾燥、焼付け等の方法を用いる。
シート状の放熱材を用いる場合、ケースの外表面に対して直接、又は接着剤を用いて放熱材を貼り付ける方法が挙げられる。貼り付けを行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用できる。
例えば、放熱材の材料としてワニスのような組成物を用いる場合、ケースの外表面に組成物の層を形成する方法が挙げられる。組成物の層を形成する方法としては、ハケ塗布、吹付塗装、浸漬塗装等の塗布方法が好ましい例として挙げられるが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン粗糖、電着塗装等でもよい。組成物の層を乾燥させる場合は、好ましくは自然乾燥、焼付け等の方法を用いる。
シート状の放熱材を用いる場合、ケースの外表面に対して直接、又は接着剤を用いて放熱材を貼り付ける方法が挙げられる。貼り付けを行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用できる。
放熱材が吸収又は放射する電磁波の波長領域は特に制限されないが、熱放射性の観点からは、室温(25℃)下、3μm〜30μmにおける各波長に対する吸収率又は放射率が1.0に近いほど好ましい。具体的には0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましい。
電磁波の吸収率又は放射率は、放射率測定器(例えば、京都電子工業株式会社製、D and S AERD)、フーリエ変換赤外分光光度計等により測定することができる。キルヒホッフの法則により、電磁波の吸収率と放射率は等しいと考えることができる。
放熱材が吸収又は放射する電磁波の波長領域は、フーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。具体的には、各波長の透過率と反射率を測定し、下記式にて計算することができる。
吸収率(放射率)=1−透過率−反射率
放熱材が吸収又は放射する電磁波の波長領域は、フーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。具体的には、各波長の透過率と反射率を測定し、下記式にて計算することができる。
吸収率(放射率)=1−透過率−反射率
放熱材は、波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値が、ケースを被覆する樹脂の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値よりも大きいことが好ましい。
波長2μm〜6μmにおける電磁波は、樹脂が吸収しにくい(透過しやすい)。したがって上記条件を満たす放熱材を備える電解コンデンサは、放熱材を備えない電解コンデンサに比べてケースを被覆する樹脂を透過する波長域の赤外線をより放射しやすく、放熱性により優れるといえる。
放熱材の好ましい実施形態としては、下記の第1実施形態、第2実施形態及び第3実施形態が挙げられる。
(第1実施形態)
第1実施形態の放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域(金属粒子層)を有する、放熱材である。
第1実施形態の放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域(金属粒子層)を有する、放熱材である。
前記放熱材がケースの外表面に配置されていると、リプル電流に起因した発熱によるケース内部の温度上昇が効果的に抑制される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域(以下、金属粒子層ともいう)を有している。
本開示において「面方向」とは放熱材の主面に沿った方向を意味し、「金属粒子が相対的に高密度で存在する領域」とは、放熱材の他の領域に比べて金属粒子が高密度で存在する領域を意味する。
本開示において「面方向」とは放熱材の主面に沿った方向を意味し、「金属粒子が相対的に高密度で存在する領域」とは、放熱材の他の領域に比べて金属粒子が高密度で存在する領域を意味する。
金属粒子層は、表面に金属粒子の形状に起因する微細な凹凸構造を有しており、金属粒子層にケースから熱が伝わると表面プラズモン共鳴が生じて、放射される電磁波の波長域が変化すると考えられる。その結果、例えば、ケースを被覆する樹脂が吸収しにくい波長域の電磁波の放射率が相対的に増大し、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
金属粒子層の形態は、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、金属粒子層と他の領域との間に明確な境界が形成されていても、形成されていなくてもよい。また、金属粒子層は放熱材中に連続的に存在していても、非連続的(パターン状を含む)に存在していてもよい。
金属粒子層に含まれる金属粒子は、隣り合う粒子と接触していても、接触していなくてもよい。また、金属粒子層に含まれる金属粒子は、厚み方向に重なりあう粒子を含んでいても、含んでいなくてもよい。
金属粒子層に含まれる金属粒子は、隣り合う粒子と接触していても、接触していなくてもよい。また、金属粒子層に含まれる金属粒子は、厚み方向に重なりあう粒子を含んでいても、含んでいなくてもよい。
金属粒子層の厚み(厚みが一定でない場合は、厚みが最小となる部分の厚さ)は、特に制限されない。例えば、0.1μm〜100μmの範囲内であってもよい。金属粒子層の厚みは、例えば、金属粒子層に含まれる金属粒子の量、金属粒子の大きさ等によって調節することができる。
放熱材全体に占める金属粒子層の割合は、特に制限されない。例えば、放熱材全体の厚みに占める金属粒子層の厚みの割合は、0.02%〜99%の範囲内であってもよく、1%〜50%の範囲内であってもよい。
金属粒子層における金属粒子の密度は、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、金属粒子層(又は放熱材)を正面(放熱材の主面)から観察したときに、観察面に占める金属粒子の割合が面積基準で50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、90%であることがさらに好ましい。
本開示において「金属粒子層の正面から観察したときの観察面」とは、金属粒子の配列方向(放熱材の面方向)に対して垂直な方向(放熱材の厚み方向)から観察される面を意味する。
上記割合は、例えば、電子顕微鏡画像から画像処理ソフトウェアを用いて計算することができる。
本開示において「金属粒子層の正面から観察したときの観察面」とは、金属粒子の配列方向(放熱材の面方向)に対して垂直な方向(放熱材の厚み方向)から観察される面を意味する。
上記割合は、例えば、電子顕微鏡画像から画像処理ソフトウェアを用いて計算することができる。
本開示において「金属粒子」とは、表面の少なくとも一部が金属である粒子を意味し、粒子の内部は金属であっても、金属でなくてもよい。熱伝導による放熱性を向上させる観点からは、粒子の内部は金属であることが好ましい。
金属粒子の表面の少なくとも一部が金属である場合には、外部からの電磁波が金属粒子の表面に到達することが可能であれば、樹脂、金属酸化物等の金属以外の物質が金属粒子の周囲に存在している場合も含まれる。
金属粒子に含まれる金属としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属粒子に含まれる金属は、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、単体であっても合金の状態であってもよい。
金属粒子の形状は、金属粒子層の表面に所望の凹凸構造を形成できるものであれば特に制限されない。金属粒子の形状として具体的には、球状、フレーク状、針状、直方体、立方体、四面体、六面体、多面体、筒状、中空体、核部から異なる4軸方向に伸びた三次元針状構造等が挙げられる。これらの中でも、球状又は球状に近い形状が好ましい。
金属粒子の大きさは、特に制限されない。例えば、金属粒子の体積平均粒子径は、0.1μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。金属粒子の体積平均粒子径が30μm以下であると、放熱性の向上に寄与する電磁波(特に、比較的低波長の赤外光)が充分に放射される傾向にある。金属粒子の体積平均粒子径が0.1μm以上であると、金属粒子の凝集力が抑制され、均等に配列しやすくなる傾向にある。
金属粒子の体積平均粒子径は、放熱材に使用される金属粒子以外の材料の種類を考慮して設定してもよい。例えば、金属粒子の体積平均粒子径が小さいほど、金属粒子層の表面に形成される凹凸構造の周期が小さくなり、金属粒子層で生じる表面プラズモン共鳴が最大となる波長が短くなる。金属粒子層による電磁波の吸収率は、表面プラズモン共鳴が最大となる波長において最大となる。したがって、金属粒子層で生じる表面プラズモン共鳴が最大となる波長が短くなると、金属粒子層による電磁波の吸収率が最大となる波長が短くなり、キルヒホッフの法則に従い、当該波長における電磁波の放射率が増大する傾向にある。このため、金属粒子の体積平均粒子径を適切に選択することで、金属粒子層の放射波長を放熱材料に含まれる樹脂が吸収しにくい波長域に変換でき、放熱性がより向上する傾向にある。
金属粒子層に含まれる金属粒子の体積平均粒子径は、10μm以下であってもよく、5μm以下であってもよく、3μm以下であってもよい。金属粒子の体積平均粒子径が上記範囲であると、放射する電磁波の波長域を樹脂が吸収しにくい低波長域(例えば、6μm以下)に変換することができる。これにより、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂による蓄熱を抑制し、放熱性をより向上することができる。
本開示において金属粒子の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により得られる体積基準の粒度分布曲線において小径側からの積算が50%になるときの粒子径(D50)である。
金属粒子層による電磁波の吸収又は放射波長を効果的に制御する観点からは、金属粒子層に含まれる金属粒子の粒子径のばらつきは小さいことが好ましい。金属粒子の粒子径のばらつきを抑えることで、金属粒子層の表面に周期性を有する凹凸構造を形成しやすくなり、表面プラズモン共鳴が生じやすくなる傾向にある。
本開示において金属粒子の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により得られる体積基準の粒度分布曲線において小径側からの積算が50%になるときの粒子径(D50)である。
金属粒子層による電磁波の吸収又は放射波長を効果的に制御する観点からは、金属粒子層に含まれる金属粒子の粒子径のばらつきは小さいことが好ましい。金属粒子の粒子径のばらつきを抑えることで、金属粒子層の表面に周期性を有する凹凸構造を形成しやすくなり、表面プラズモン共鳴が生じやすくなる傾向にある。
金属粒子の粒子径のばらつきは、例えば、体積基準の粒度分布曲線において小径側からの積算が10%になるときの粒子径(D10)をA(μm)、小径側からの積算が90%になるときの粒子径(D90)をB(μm)としたとき、A/Bの値が0.3以上となる程度であることが好ましく、0.4以上となる程度であることがより好ましく、0.6以上となる程度であることがさらに好ましい。
金属粒子層は、放熱材の表面に位置していても、放熱材の内部に位置していてもよい。以下、金属粒子層が放熱材の表面に位置している構成を「構成A」、放熱材の内部に位置している場合を「構成B」として説明する。
放熱材の構成Aの具体例を図3〜5に示す。
図3〜5において100は放熱材、101は樹脂、102は金属粒子、103は被着体(ケース)をそれぞれ示す。
図3に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図4に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図5に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。また、金属粒子層が厚み方向に重なり合った粒子を含んでいる。
図3〜5において100は放熱材、101は樹脂、102は金属粒子、103は被着体(ケース)をそれぞれ示す。
図3に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図4に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図5に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。また、金属粒子層が厚み方向に重なり合った粒子を含んでいる。
構成例Aの放熱材は、下記(A)及び(B)を満たす領域1と領域2とを備えていてもよい。
(A)領域1の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値 > 領域2の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値
(B)領域1の金属粒子占有率 > 領域2の金属粒子占有率
(A)領域1の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値 > 領域2の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値
(B)領域1の金属粒子占有率 > 領域2の金属粒子占有率
上記構成を有する放熱材は、これを電解コンデンサのケースに取り付けた場合、優れた放熱効果を発揮する。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂が吸収しにくい2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率を高める(すなわち、放射率を高める)ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
上記構成を有する放熱材は、2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域2のそれよりも高い領域1を備えることで、上記の課題を解決している。
樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂が吸収しにくい2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率を高める(すなわち、放射率を高める)ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
上記構成を有する放熱材は、2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域2のそれよりも高い領域1を備えることで、上記の課題を解決している。
領域1として具体的には、金属粒子を相対的に多く含むことで金属粒子によって形成された微細な凹凸構造を有し、表面プラズモン共鳴効果が生じるように構成された金属粒子層が挙げられる。領域2として具体的には、樹脂を相対的に多く含む樹脂層が挙げられる。領域1と領域2は、一方が放熱材のケースに対向する側に配置され、もう一方がケースに対向する側と逆側に配置されてもよい。
上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
放熱材の構成Bの具体例を図6〜8に示す。
図6〜8において100は放熱材、101は樹脂、102は金属粒子、103は被着体(ケース)をそれぞれ示す。
図6に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央付近に金属粒子層を形成している。
図7に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体(ケース)の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図8に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図6〜8において100は放熱材、101は樹脂、102は金属粒子、103は被着体(ケース)をそれぞれ示す。
図6に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央付近に金属粒子層を形成している。
図7に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体(ケース)の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
図8に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体(ケース)と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
構成例Bの放熱材は、下記(A)及び(B)を満たす領域1、領域2及び領域3をこの順に備えていてもよい。
(A)領域2の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値 > 領域1及び領域3の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値
(B)領域2の金属粒子占有率 > 領域1及び領域3の金属粒子占有率
(A)領域2の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値 > 領域1及び領域3の波長2μm〜6μmにおける電磁波の吸収率の積分値
(B)領域2の金属粒子占有率 > 領域1及び領域3の金属粒子占有率
上記構成を有する放熱材は、これを電解コンデンサのケースに取り付けた場合、優れた放熱効果を発揮する。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂が吸収しにくい2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率を高める(すなわち、放射率を高める)ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
上記構成を有する放熱材は、2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域1と領域3のそれよりも高い領域2を備えることで、上記の課題を解決している。
樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂が吸収しにくい2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率を高める(すなわち、放射率を高める)ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
上記構成を有する放熱材は、2μm〜6μmの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域1と領域3のそれよりも高い領域2を備えることで、上記の課題を解決している。
領域2として具体的には、金属粒子を相対的に多く含むことで金属粒子によって形成された微細な凹凸構造を有し、表面プラズモン共鳴効果が生じるように構成された層(金属粒子層)が挙げられる。
領域1及び領域3として具体的には、樹脂を相対的に多く含む層(樹脂層)が挙げられる。
領域1及び領域3として具体的には、樹脂を相対的に多く含む層(樹脂層)が挙げられる。
領域2の位置は領域1及び領域3の間であれば特に制限されず、放熱材の厚み方向の真ん中に配置されても、ケースに対向する側に近い位置に配置されても、ケースに対向する側と逆側に近い位置に配置されてもよい。
隣接する領域の間には、明確な境界が存在していても、存在していない(例えば、金属粒子占有率が厚み方向において段階的に変化する)状態であってもよい。
上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
隣接する領域の間には、明確な境界が存在していても、存在していない(例えば、金属粒子占有率が厚み方向において段階的に変化する)状態であってもよい。
上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
領域2が領域1と領域3との間に配置されていることで、領域2に含まれる金属粒子が配列した状態が維持され、安定した放熱性が得られる傾向にある。
領域1及び領域3に含まれる材料、厚み等は同じであっても異なっていてもよい。例えば、領域1がケースに対向する側に位置する場合、領域1に熱伝導性の高い材料を用いることで熱をより効率的に伝達でき、放熱性のさらなる向上が期待できる。
領域1及び領域3に含まれる材料、厚み等は同じであっても異なっていてもよい。例えば、領域1がケースに対向する側に位置する場合、領域1に熱伝導性の高い材料を用いることで熱をより効率的に伝達でき、放熱性のさらなる向上が期待できる。
構成Aの放熱材を製造する方法としては、金属粒子及び樹脂を含有する組成物の層(組成物層)を形成する工程と、前記層中の金属粒子を配列させる工程と、を備える方法が挙げられる。
上記方法において、金属粒子及び樹脂を含有する組成物の層(組成物層)を形成する工程を実施する方法は、特に制限されない。例えば、基材の上に、組成物を所望の厚さになるように作製してもよい。
上記方法において、金属粒子及び樹脂を含有する組成物の層(組成物層)を形成する工程を実施する方法は、特に制限されない。例えば、基材の上に、組成物を所望の厚さになるように作製してもよい。
<ワニス形状の場合>
組成物が塗布される基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、ケースの外表面に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の塗布を行う方法は特に制限されず、ハケ塗布、吹付塗装、ロールコータ塗布、浸漬塗装等の公知の手法を採用してもよい。塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、電着塗装、粉体塗装等を採用してもよい。
組成物が塗布される基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、ケースの外表面に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の塗布を行う方法は特に制限されず、ハケ塗布、吹付塗装、ロールコータ塗布、浸漬塗装等の公知の手法を採用してもよい。塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、電着塗装、粉体塗装等を採用してもよい。
上記方法において、組成物層中の金属粒子を沈降させる工程を実施する方法は、特に制限されない。例えば、主面が水平になるように配置した基材の上に形成した組成物層中の金属粒子が自然に沈降するまで放置してもよい。組成物層中の金属粒子の沈降を促進する観点からは、金属粒子の密度(単位体積あたり質量)をA、金属粒子以外の成分の密度をBとしたとき、A>Bの関係を満たすことが好ましい。
必要に応じ、上記方法において組成物層中の金属粒子を沈降させる工程の後に、樹脂の乾燥、焼付、硬化等の処理を行ってもよい。
組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
必要に応じ、組成物は、溶媒を含んだ分散液(水系エマルション等)、ワニスなどの状態であってもよい。組成物に含まれる溶媒としては、水及び有機溶剤が挙げられ、組成物に含まれる金属粒子、樹脂等の他の材料との組み合せを考慮して選定することが好ましい。有機溶剤としては、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、芳香族系溶剤等の有機溶剤が挙げられる。より具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキセン、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。溶媒は1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。
上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
<シート形状の場合>
組成物が貼り付けられる基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、ケースの外表面に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の貼付を行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用してもよい。
組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
組成物が貼り付けられる基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、ケースの外表面に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の貼付を行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用してもよい。
組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
構成Bの放熱材の製造方法としては、第1の樹脂層の上に金属粒子を配置する工程と、上記金属粒子の上に第2の樹脂層を配置する工程と、をこの順に有する方法が挙げられる。
上記方法で使用する第1の樹脂層及び第2の樹脂層は、上述した放熱材に含まれる樹脂を含むものであってもよく、上述した放熱材に含まれるセラミックス粒子、添加剤等をさらに含んでもよい。上記方法で使用する金属粒子は、上述した放熱材に含まれる金属粒子であってもよい。
第1の樹脂層及び第2の樹脂層の材質及び寸法は同じであっても、異なっていてもよい。作業性の観点からは、あらかじめ成形された状態(樹脂フィルム等)であることが好ましい。樹脂層同士、金属粒子又は被着体との密着性を確保する観点からは、第1の樹脂層及び第2の樹脂層の両方又はいずれか一方は、両面又は片面が粘着性を有するものであってもよい。
金属粒子の分布ムラを抑制する観点からは、第1の樹脂層の金属粒子が配置される面が粘着性を有していることが好ましい。第1の樹脂層の金属粒子が配置される面が粘着性を有していると、第1の樹脂層上に金属粒子を配置する際の金属粒子の移動が適度に制御されて、金属粒子の分布ムラが抑制される傾向にある。
第1の樹脂層上に金属粒子を配置する手法は、特に制限されない。例えば、金属粒子又は金属粒子を含む組成物を刷毛、ふるい、エレクトロスプレー、コーター、インクジェット装置、スクリーン印刷装置等を用いて配置する方法が挙げられる。金属粒子が凝集物を形成している場合、配置前に凝集物を解砕する処理を行うことが好ましい。
第1の樹脂層上に配置された金属粒子の上に第2の樹脂層を配置する方法は、特に制限されない。例えば、フィルム状の第2の樹脂層を、必要に応じて加熱しながらラミネートする方法が挙げられる。
(第2実施形態)
第2実施形態の放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、放熱材である。
第2実施形態の放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、放熱材である。
上記放熱材がケースの外表面に配置されていると、リプル電流に起因した発熱によるケース内部の温度上昇が効果的に抑制される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
上記放熱材において、金属層は基材層の凹凸構造を有する面側に配置されている。このため、金属層は基材層の凹凸構造に対応する形状を有している。
凹凸構造を有する金属層にケースから放射された熱が伝わると、表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、放熱材の表面温度が周囲の温度よりも高いと、放熱材表面から周囲に対して電磁波が放射される。また、放熱材の表面温度が上昇するにつれて放射エネルギーは増大する。表面プラズモン共鳴が最大となる波長を制御することで、放射される電磁波の波長域が変化する。
凹凸構造を有する金属層にケースから放射された熱が伝わると、表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、放熱材の表面温度が周囲の温度よりも高いと、放熱材表面から周囲に対して電磁波が放射される。また、放熱材の表面温度が上昇するにつれて放射エネルギーは増大する。表面プラズモン共鳴が最大となる波長を制御することで、放射される電磁波の波長域が変化する。
放熱材が有する凹凸パターン(凹凸構造の形状)の状態により、変換される電磁波の波長域が変化する。したがって、凹凸パターンの形状、サイズ、高低差、間隔等を変更することで、変換される電磁波の波長域を制御することができる。その結果、例えば、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂を透過しやすい波長域の電磁波の放射率を相対的に増大させることができ、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
放熱材の凹凸パターンは、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、同じ形状及びサイズの凹部又は凸部が等間隔で配置されているパターンであることが好ましい。
放熱材の凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の形状としては、円形又は多角形が挙げられる。
凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の形状は、その径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい形状(例えば、真円及び正方形)であっても、その径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる形状(例えば、楕円及び長方形)であってもよい。
凹凸パターンの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
凹凸パターンの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
凹凸パターンの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
凹凸パターンの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
凹凸パターンを構成する凹部又は凸部のサイズは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、凹部又は凸部が円形である場合、その直径は0.5μm〜10μmの範囲であってもよく、凹部又は凸部が四角形である場合、その一辺長は0.5μm〜10μmの範囲にあってもよい。
凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の高さ又は深さは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、0.5μm〜10μmの範囲であってもよい。
凹凸パターンを構成する凹部又は凸部のアスペクト比(高さ又は深さ/サイズ)は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、0.5〜2の範囲内であってもよい。
凹凸パターンの間隔は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、1μm〜20μmの範囲であってもよい。本開示において凹凸パターンの間隔とは、凹凸パターンを構成する1組の凹部及び凸部のサイズの合計値を意味する。
本実施形態の放熱材の凹凸パターンの具体例を図9、10に示す。
図9、10において200は放熱材、201は基材層、202は金属層、203は凹凸パターンをそれぞれ示す。
図9に示す放熱材は、基材層と基材層の一方の面側に配置される金属層とを備え、金属層が配置された側の面に円形の凹部で構成される凹凸パターンが形成されている例である。
図10は図9に示す放熱材の断面図である。凹凸パターンを構成する円形の凹部の直径D、深さH、間隔Pの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
図9、10において200は放熱材、201は基材層、202は金属層、203は凹凸パターンをそれぞれ示す。
図9に示す放熱材は、基材層と基材層の一方の面側に配置される金属層とを備え、金属層が配置された側の面に円形の凹部で構成される凹凸パターンが形成されている例である。
図10は図9に示す放熱材の断面図である。凹凸パターンを構成する円形の凹部の直径D、深さH、間隔Pの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
(基材層)
本実施形態の放熱材は、基材層が樹脂を含んでいる。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
本実施形態の放熱材は、基材層が樹脂を含んでいる。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
基材層の厚みは、特に制限されない。基材層内での熱の蓄積を抑制し、ケースに対する充分な密着性を確保する観点からは、基材層の厚みは2mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。一方、充分な強度を確保する観点からは、基材層の厚みは0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることが好ましい。本開示において基材層の厚みは、基材層の凹凸構造を構成する凸部の高さを含む値である。
(金属層)
基材層の凹凸構造に対応した形状の金属層は、例えば、公知のめっき法、スパッタリング法、蒸着法等の薄膜形成技術により得ることができる。
基材層の凹凸構造に対応した形状の金属層は、例えば、公知のめっき法、スパッタリング法、蒸着法等の薄膜形成技術により得ることができる。
金属層の厚みは特に制限されない。充分な表面プラズモン共鳴を得る観点からは、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.1μm以上であることがさらに好ましい。一方、放熱材の被着体に対する密着性を確保する観点からは、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることがさらに好ましい。
放熱材の製造方法としては、例えば、下記の方法1及び方法2が挙げられる。
方法1は、樹脂シートの一方の面に凹凸構造を有する型を押し当てる工程と、前記樹脂シートから前記型を除去する工程と、前記型が除去された後の前記樹脂シートの面に金属層を形成する工程と、を有するものである。
方法1は、樹脂シートの一方の面に凹凸構造を有する型を押し当てる工程と、前記樹脂シートから前記型を除去する工程と、前記型が除去された後の前記樹脂シートの面に金属層を形成する工程と、を有するものである。
方法2は、樹脂組成物層の一方の面に凹凸構造を有する型を押し当てる工程と、前記樹脂組成物層を硬化又は固化させて樹脂シートを得る工程と、前記樹脂シートから前記型を除去する工程と、前記型が除去された後の前記樹脂シートの面に金属層を形成する工程と、を有するものである。
上記方法によれば、例えば、金属部材の表面に凹凸パターンを形成して放熱材を製造する場合に比べ、簡易な手法で放熱材を得ることができる。
(第3実施形態)
第3実施形態の放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターン層と、を有する、放熱材である。
第3実施形態の放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターン層と、を有する、放熱材である。
前記放熱材がケースの外表面に配置されていると、リプル電流に起因した発熱によるケース内部の温度上昇が効果的に抑制される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
上記放熱材において、金属パターン層は金属が存在する領域A(以下、単に領域Aともいう)と金属が存在しない領域B(以下、単に領域Bともいう)とから構成される。金属パターン層にケースから放射された熱が伝わると、表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、放熱材の表面温度が周囲の温度よりも高いと、放熱材表面から周囲に対して電磁波が放射される。また、放熱材の表面温度が上昇するにつれて放射エネルギーは増大する。表面プラズモン共鳴が最大となる波長を制御することで、放射される電磁波の波長域が変化する。
放熱材が有する金属パターン層の状態により、変換される電磁波の波長域が変化する。したがって、金属パターン層を構成する領域A及び領域Bの形状、サイズ、厚み、間隔等を変更することで、変換される電磁波の波長域を制御することができる。その結果、例えば、ケースが樹脂で被覆されていても、樹脂を透過しやすい波長域の電磁波の放射率を相対的に増大させることができ、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
領域A及び領域Bから構成される金属パターンは、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、同じ形状及びサイズの領域A又は領域Bが等間隔で配置されているパターンであることが好ましい。
領域A又は領域Bの形状としては、円形又は多角形が挙げられる。この場合、領域A又は領域Bのいずれか一方の形状が円形又は多角形であっても、双方の形状が円形又は多角形であってもよい。
領域A又は領域Bの形状は、その径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい形状(例えば、真円及び正方形)であっても、その径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる形状(例えば、楕円及び長方形)であってもよい。
領域A又は領域Bの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
領域A又は領域Bの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
領域A又は領域Bの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
領域A又は領域Bの径又は一辺長が直行する2軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
領域A又は領域Bのサイズは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、領域A又は領域Bが円形である場合、その直径は0.5μm〜10μmの範囲であってもよく、領域A又は領域Bが四角形である場合、その一辺長は0.5μm〜10μmの範囲にあってもよい。
領域Aと領域Bとから構成される金属パターンの間隔は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、1μm〜20μmの範囲であってもよい。本開示において金属パターンの間隔とは、金属パターンを構成する1組の領域A及び領域Bのサイズの合計値を意味する。
領域A又は領域Bの厚みは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、0.01μm〜10μmの範囲であってもよい。
領域A又は領域Bのアスペクト比(厚み/サイズ)は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、0.01〜2の範囲内であってもよい。
金属パターン層は、樹脂層の外部に配置されていても、樹脂層の内部に配置されていてもよい。金属パターン層が樹脂層の内部に配置されている場合、2つの樹脂層の間に金属パターン層が配置されていてもよい。この場合、2つの樹脂層の材質は同じであっても異なっていてもよい。
以下では、2つの樹脂層の間に金属パターン層が配置されている場合、被着体側となる樹脂層を「樹脂層1」、被着体と逆側となる樹脂層を「樹脂層2」と称する場合がある。
以下では、2つの樹脂層の間に金属パターン層が配置されている場合、被着体側となる樹脂層を「樹脂層1」、被着体と逆側となる樹脂層を「樹脂層2」と称する場合がある。
本実施形態の放熱材の具体例を図11、12に示す。
図11、12において300は放熱材、301は樹脂層1、302は樹脂層2、303は金属パターン層をそれぞれ示す。
図11に示す放熱材は、樹脂層1及び樹脂層2と、その間に配置される金属パターン層とを備え、金属パターン層は正方形の領域Aとその周囲の領域Bとから構成されている例である。
図12は図11に示す放熱材の断面図である。金属パターンを構成する領域Aの一辺長W、厚みT1、間隔Pの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
図11、12において300は放熱材、301は樹脂層1、302は樹脂層2、303は金属パターン層をそれぞれ示す。
図11に示す放熱材は、樹脂層1及び樹脂層2と、その間に配置される金属パターン層とを備え、金属パターン層は正方形の領域Aとその周囲の領域Bとから構成されている例である。
図12は図11に示す放熱材の断面図である。金属パターンを構成する領域Aの一辺長W、厚みT1、間隔Pの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
(樹脂層)
本実施形態の放熱材は、樹脂層を有している。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
基材層に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、第1実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる樹脂から選択してもよい。
本実施形態の放熱材は、樹脂層を有している。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
基材層に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、第1実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる樹脂から選択してもよい。
樹脂層は、樹脂以外の材料を含んでもよい。例えば、無機粒子、添加剤等を含んでもよい。これらの種類は特に制限されず、第1実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる材料から選択してもよい。
放熱材が2つ以上の樹脂層を有する場合、2つの樹脂層の材質(樹脂層に含まれる樹脂の種類等)は同じであっても異なっていてもよい。また、樹脂層は金属パターン層を保護するための保護層、放熱材を被着体に固定するための接着層等としての機能を有していてもよい。
樹脂層の厚みは、特に制限されない。樹脂層内での熱の蓄積を抑制し、被着体に対する充分な密着性を確保する観点からは、樹脂層の厚みは2mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。一方、充分な強度を確保する観点からは、樹脂層の厚みは0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることが好ましい。放熱材が2つ以上の樹脂層を含む場合、上記厚みは2つ以上の樹脂層の合計厚みである。
樹脂層は、その一部が金属パターン層の領域Bを構成していてもよい。この場合、樹脂層の厚みは金属パターン層の領域Bの厚みを除いた部分の厚みとする。例えば、樹脂層が樹脂層1と樹脂層2とからなる場合、樹脂層1の厚みは図中のT2に相当する厚みである。
放熱効果の観点からは、樹脂層の金属パターン層よりも被着体側に位置する部分の厚みは小さいほど好ましい。例えば、0.5μm以下であることが好ましく、0.2μm以下であることがより好ましく、0.1μm以下であることがさらに好ましい。
(金属パターン層)
金属パターン層に含まれる金属として具体的には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属層に含まれる金属は、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、金属パターン層に含まれる金属は単体であっても合金化された状態であってもよい。
金属パターン層に含まれる金属として具体的には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属層に含まれる金属は、1種のみであっても2種以上であってもよい。また、金属パターン層に含まれる金属は単体であっても合金化された状態であってもよい。
金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとから構成されるパターンを有する金属パターン層は、例えば、公知のめっき法、スパッタリング法、蒸着法等の薄膜形成技術により樹脂層の上に金属薄膜を形成した後、リソグラフィ法等でマスクパターンを形成し、領域Bに相当する部分を除去して形成することができる。あるいは、樹脂層の上にマスクパターンを形成した後に領域Aに該当する部分にのみ金属薄膜を形成することができる。
金属パターン層の厚みは特に制限されない。充分な表面プラズモン共鳴を得る観点からは、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.1μm以上であることがさらに好ましい。一方、放熱材の被着体に対する密着性を確保する観点からは、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることがさらに好ましい。
放熱材の製造方法としては、例えば、下記の方法1及び方法2が挙げられる。
方法1は、樹脂層の一方の面に金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜の一部を除去して金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターンを形成する工程と、を有するものである。
方法1は、樹脂層の一方の面に金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜の一部を除去して金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターンを形成する工程と、を有するものである。
方法2は、樹脂層の一方の面にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを介して金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターンを形成する工程と、を有するものである。
必要に応じ、上記方法は金属パターンの上に別の樹脂層を配置する工程をさらに有してもよい。
上記方法によれば、例えば、金属部材の表面に凹凸パターンを形成して放熱材を製造する場合に比べ、簡易な手法で放熱材を製造することができる。
上記方法において金属薄膜及びマスクパターンを形成する方法は特に制限されず、公知の手法で行うことができる。
上記方法によれば、例えば、金属部材の表面に凹凸パターンを形成して放熱材を製造する場合に比べ、簡易な手法で放熱材を製造することができる。
上記方法において金属薄膜及びマスクパターンを形成する方法は特に制限されず、公知の手法で行うことができる。
以下、実施例を参照して本開示をさらに詳細に説明する。ただし本開示は、以下の実施例に記載された内容に限定されるものではない。
<放熱材の作製>
第1実施形態に該当する放熱材を、下記のようにして作製した。
基材レスのアクリル樹脂製両面テープ(100mm×100mm、厚み25μm)の片面上に、振動撹拌機を用いて解砕された銅粒子(体積平均粒子径:1.6μm)を5g置き、市販されている刷毛を用いて均一に銅粒子を敷き詰め、過剰な銅粒子をエアーダスターで除去することで、金属粒子層を形成した。金属粒子層を正面から観察したときの金属粒子の割合は、面積基準で80%以上であった。
次に、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に製膜されたアクリル樹脂フィルム(Tg:75℃、分子量:30,000、100mm×100mm、厚み25μm)を、金属粒子層の上に80℃で加熱しながらラミネートした。その後、PET基材を剥がして放熱材を得た。
第1実施形態に該当する放熱材を、下記のようにして作製した。
基材レスのアクリル樹脂製両面テープ(100mm×100mm、厚み25μm)の片面上に、振動撹拌機を用いて解砕された銅粒子(体積平均粒子径:1.6μm)を5g置き、市販されている刷毛を用いて均一に銅粒子を敷き詰め、過剰な銅粒子をエアーダスターで除去することで、金属粒子層を形成した。金属粒子層を正面から観察したときの金属粒子の割合は、面積基準で80%以上であった。
次に、ポリエチレンテレフタレート(PET)基材上に製膜されたアクリル樹脂フィルム(Tg:75℃、分子量:30,000、100mm×100mm、厚み25μm)を、金属粒子層の上に80℃で加熱しながらラミネートした。その後、PET基材を剥がして放熱材を得た。
<電解コンデンサの作製>
定格400V、820μFのアルミニウム電解コンデンサを、下記の手順で作製した。
(1)陽極箔の作製
アルミニウム箔を直流エッチング法によって0.7μF/cm2になるように粗面化し、純水中でボイルする。ボイル後、ホウ酸を含む化成液中において、600Vの電圧をかけて化成処理を行い、化成膜を形成する。化成処理後、幅39mmの適切な長さに切断して、陽極箔とする。さらに、陽極用リードタブとして幅5mmに切断したアルミニウム箔をコールドウェルドにより陽極箔に接合する。
定格400V、820μFのアルミニウム電解コンデンサを、下記の手順で作製した。
(1)陽極箔の作製
アルミニウム箔を直流エッチング法によって0.7μF/cm2になるように粗面化し、純水中でボイルする。ボイル後、ホウ酸を含む化成液中において、600Vの電圧をかけて化成処理を行い、化成膜を形成する。化成処理後、幅39mmの適切な長さに切断して、陽極箔とする。さらに、陽極用リードタブとして幅5mmに切断したアルミニウム箔をコールドウェルドにより陽極箔に接合する。
(2)陰極箔の作製
アルミニウム箔を電解エッチング処理し、200μF/cm2になるように粗面化する。その後、幅39mmの適切な長さに切断する。さらに、陰極用リードタブとして幅5mmに切断したアルミニウム箔をコールドウェルドにより陰極箔に接合する。
アルミニウム箔を電解エッチング処理し、200μF/cm2になるように粗面化する。その後、幅39mmの適切な長さに切断する。さらに、陰極用リードタブとして幅5mmに切断したアルミニウム箔をコールドウェルドにより陰極箔に接合する。
(3)コンデンサ素子の作製
陽極箔、セパレータ、陰極箔、セパレータの順に積層した積層体をロール状に巻き、電解液を含浸する。セパレータとしては、幅44mmに切断したクラフト紙を用いる。
陽極箔、セパレータ、陰極箔、セパレータの順に積層した積層体をロール状に巻き、電解液を含浸する。セパレータとしては、幅44mmに切断したクラフト紙を用いる。
(4)ケースへの収容
電解液を含浸したコンデンサ素子を、アルミニウム製のケースに収容する。このとき、コンデンサ素子から引き出した陽極用リードタブ及び陰極用リードタブを、ケースのキャップに貫通するように設けた陽極端子及び陰極端子にそれぞれ接続する。その後、ケースを密閉し、温度85℃の雰囲気中に放置して455Vの電圧を印加してエージング処理する。エージング処理後、ケースの外表面に、放熱材の両面テープ側の面を貼り付ける。さらに、放熱材の上をPET製のチューブで被覆する。
電解液を含浸したコンデンサ素子を、アルミニウム製のケースに収容する。このとき、コンデンサ素子から引き出した陽極用リードタブ及び陰極用リードタブを、ケースのキャップに貫通するように設けた陽極端子及び陰極端子にそれぞれ接続する。その後、ケースを密閉し、温度85℃の雰囲気中に放置して455Vの電圧を印加してエージング処理する。エージング処理後、ケースの外表面に、放熱材の両面テープ側の面を貼り付ける。さらに、放熱材の上をPET製のチューブで被覆する。
<評価>
上記方法で作製した電解コンデンサを「実施例」、ケースの外表面に放熱材を配置しないこと以外は上記方法で作製した電解コンデンサを「比較例」とし、内部の温度上昇の状態を評価した。
具体的には、電解コンデンサの内部のコンデンサ素子の中心部とケースの表面に熱電対をそれぞれ挿入又は貼り付け、105℃の環境下でリプル電流(6Arms)を印加し、各測定部における温度変化ΔT[K]を測定した。結果を表1に示す。
上記方法で作製した電解コンデンサを「実施例」、ケースの外表面に放熱材を配置しないこと以外は上記方法で作製した電解コンデンサを「比較例」とし、内部の温度上昇の状態を評価した。
具体的には、電解コンデンサの内部のコンデンサ素子の中心部とケースの表面に熱電対をそれぞれ挿入又は貼り付け、105℃の環境下でリプル電流(6Arms)を印加し、各測定部における温度変化ΔT[K]を測定した。結果を表1に示す。
表1に示すように、ケースの外表面に放熱材を配置した実施例の電解コンデンサは、ケースの外表面に放熱材を配置していない比較例の電解コンデンサに比べ、コンデンサ素子の中央部において2K、ケースの表面において6Kの温度低減効果が認められた。
以上の結果から、本開示の構成によれば電解コンデンサの許容リプル電流を増大できることがわかる。
以上の結果から、本開示の構成によれば電解コンデンサの許容リプル電流を増大できることがわかる。
1…電解コンデンサ、10…ケース、12…キャップ、13…カバー、20…陽極端子、30…陰極端子、41…第1陽極リードタブ、42…第2陽極リードタブ、51…第1陰極リードタブ、52…第2陰極リードタブ、60…コンデンサ素子、61…陽極箔、62…陰極箔、63、64…セパレータ、100…放熱材、101…樹脂、102…金属粒子、103…被着体(ケース)、200…放熱材、201…基材層、202…金属層、203…凹凸パターン、300…放熱材、301…樹脂層1、302…樹脂層2、303…金属パターン層
Claims (5)
- 陽極箔、陰極箔及びセパレータを含むコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容するケースと、前記ケースの外表面の少なくとも一部に配置され、樹脂及び金属を含む放熱材と、を備える、電解コンデンサ。
- 前記放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Aと金属が存在しない領域Bとからなる金属パターン層と、を有する、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記ケースの周囲に樹脂を含む被覆を備え、前記放熱材は前記ケースと前記被覆との間に配置される、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020066299A JP2021163907A (ja) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020066299A JP2021163907A (ja) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 電解コンデンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021163907A true JP2021163907A (ja) | 2021-10-11 |
Family
ID=78005169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020066299A Pending JP2021163907A (ja) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 電解コンデンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021163907A (ja) |
-
2020
- 2020-04-01 JP JP2020066299A patent/JP2021163907A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102122749B1 (ko) | 기재막 및 소결 방법 | |
CN107160773B (zh) | 一种具有红外辐射散热功能的复合膜及其制备方法和用途 | |
JP2017003254A (ja) | メタマテリアルによって改良された受動的な放射冷却パネル | |
JP2012500610A5 (ja) | ||
US20210345518A1 (en) | Device and heat radiation method | |
TW201526181A (zh) | 散熱器 | |
WO2017086241A1 (ja) | 放熱器、電子機器、照明機器および放熱器の製造方法 | |
JP2016012619A (ja) | 放熱構造体及び放熱構造体を備える太陽電池モジュール | |
CN110214473A (zh) | 印刷电子设备 | |
JP2021163907A (ja) | 電解コンデンサ | |
JP7245996B2 (ja) | 電解コンデンサ | |
KR102062490B1 (ko) | 복사히터 및 이의 제조방법 | |
JP2017050254A (ja) | 赤外線ヒーター | |
KR102401973B1 (ko) | 필름형 복사히터 및 이의 제조방법 | |
TW201005889A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
CN109996423B (zh) | 复合多层石墨薄片结构及制造方法、散热结构与电子装置 | |
JP2016012618A (ja) | 放熱構造体及び放熱構造体を備える太陽電池モジュール | |
JPWO2018084272A1 (ja) | 基材表面に微細凸凹層を設けた放熱シートおよび放熱部材 | |
CN114437644A (zh) | 一种复合散热屏蔽胶带及其制备方法 | |
KR101425596B1 (ko) | 방열기판 및 그 제조방법 | |
JP2017139842A (ja) | 太陽電池モジュール用放熱性部材及びそれを用いた太陽電池モジュール | |
US11316059B2 (en) | Thermal radiation body for cooling heating element and method for manufacturing the same | |
JP2022096532A (ja) | 熱放射フィルム、熱放射フィルムの製造方法及び電子機器 | |
JP2015211197A (ja) | 放熱構造体及び放熱構造体を備える太陽電池モジュール | |
JP2022096533A (ja) | 熱放射フィルム、熱放射フィルムの製造方法及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200501 |