JP2023056936A - Electronic circuit substrate and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子回路基板及び電子回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic circuit board and a method for manufacturing an electronic circuit board.
近年、電子部品(発熱体)の小型化に伴って、基板上に配置された電子部品において発生した熱が局所的に基板に対して伝達されるため、発熱体の熱をより効率よく放熱部材から放熱させる放熱構造が求められている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, with the miniaturization of electronic components (heating elements), the heat generated by the electronic components placed on the substrate is locally transmitted to the substrate, so the heat from the heating element can be dissipated more efficiently. There is a demand for a heat dissipation structure that allows heat to be dissipated from (see, for example, Patent Document 1).
例えば、図19に示すように、従来の放熱構造220は、半導体デバイス(発熱体)210と、基板(支持体)211と、はんだ層212aと、ヒートスプレッダー213と、銅インレイ(柱状体)214と、絶縁層215と、ヒートシンク216と、を備えている。円柱状の複数の銅インレイ214が基板211の第1面211aから第2面211bにかけて埋め込まれるように配置されている。銅インレイ214が熱伝達の経路となることで、半導体デバイス210において生じた熱を効率よく第1面211a側から第2面211b側へ伝達することができる。
For example, as shown in FIG. 19, a conventional
しかしながら、銅インレイ214と、ヒートスプレッダー213及びヒートシンク216との接触は、硬い面同士での接触であり、言い換えると、表面に存在する微小な凹凸による点接触になるため、十分な密着性が確保できず、基板211の厚さ方向への実質的な熱伝導性を十分なものとすることができなかった。
However, the contact between the
また、このような放熱部材と発熱体とが熱的に接続する面において、界面に断熱層となる空気層が形成されるのを防ぐために、グリスが塗布される場合もある。しかしながら、一般的なグリスは熱伝導性が高くない。そのため、熱伝導率が比較的高いダイヤモンドを分散させたダイヤモンドグリスも用いられている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、ダイヤモンドグリスは、高価である。また、ダイヤモンドグリスを用いた場合でも、十分な熱伝導性を得ることは困難であった。
In some cases, grease is applied to the surface where the heat dissipating member and the heating element are thermally connected in order to prevent the formation of an air layer serving as a heat insulating layer at the interface. However, general grease does not have high thermal conductivity. Therefore, diamond grease in which diamond having relatively high thermal conductivity is dispersed is also used (see, for example, Patent Document 2).
However, diamond grease is expensive. Moreover, even when diamond grease is used, it has been difficult to obtain sufficient thermal conductivity.
本発明の目的は、基板の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れた電子回路基板、及び、基板の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れた電子回路基板を効率よく製造できる電子回路基板の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to efficiently provide an electronic circuit board having substantially excellent thermal conductivity in the thickness direction of the substrate, and an electronic circuit board having substantially excellent thermal conductivity in the thickness direction of the substrate. To provide a method for manufacturing an electronic circuit board that can be manufactured.
本発明の電子回路基板は、スルーホールが形成された基板と、
前記スルーホールに挿入された柔軟性を有する熱伝導体とを備え、
前記熱伝導体は、前記スルーホールの奥行方向の両面において、異なる部材に接触していることを特徴とする。
The electronic circuit board of the present invention comprises a board having through holes formed therein,
and a flexible thermal conductor inserted into the through-hole,
The heat conductor is in contact with different members on both sides of the through-hole in the depth direction.
本発明の電子回路基板の製造方法は、
スルーホールを有する基板を用意する工程と、
前記基板の前記スルーホールが設けられた部位に電子部品を接合はんだ付けする工程と、
前記スルーホールに、柔軟性を有する熱伝導体を挿入する工程と、
前記熱伝導体と接触するように、前記基板の前記電子部品が設けられた面とは反対の面側に、冷却ユニットを固定する工程とを有することを特徴とする。
The method for manufacturing an electronic circuit board of the present invention comprises:
preparing a substrate having through holes;
a step of joining and soldering an electronic component to the portion of the substrate provided with the through hole;
inserting a flexible thermal conductor into the through-hole;
and fixing a cooling unit to the surface of the substrate opposite to the surface on which the electronic component is provided so as to be in contact with the heat conductor.
本発明によれば、基板の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れた電子回路基板、及び、基板の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れた電子回路基板を効率よく製造できる電子回路基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an electronic circuit board having substantially excellent thermal conductivity in the thickness direction of the substrate and an electronic circuit board having substantially excellent thermal conductivity in the thickness direction of the substrate can be efficiently manufactured. It is possible to provide a method for manufacturing an electronic circuit board that can be manufactured.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[1]電子回路基板
まず、本発明の電子回路基板について説明する。
図1は、本発明の電子回路基板の一例を模式的に示す断面図である。
Preferred embodiments of the present invention are described in detail below.
[1] Electronic Circuit Board First, the electronic circuit board of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the electronic circuit board of the present invention.
なお、本明細書で参照する図面においては、各部材間の関係をわかりやすくするために、一部を縮小あるいは拡大して示している場合があり、図面に示す各部材間での大きさの比率は、実際の各部材間での大きさの比率を表しているものではない。また、本明細書では、「自然状態」とは、重力以外の外力が付与されていない状態のことをいい、特に、24時間以内に重力以外の外力が付与された履歴の無い状態のことをいう。また、熱伝導体の製造後、0.1MPa以上の応力付与の履歴がないことが好ましい。また、本明細書に記載する測定、処理については、特に温度条件を示していない場合は、20℃において行ったものとする。 In addition, in the drawings referred to in this specification, in order to make it easier to understand the relationship between each member, a part may be reduced or enlarged, and the size between each member shown in the drawings may be reduced or enlarged. The ratio does not represent the size ratio between the actual members. In this specification, the term "natural state" refers to a state in which no external force other than gravity is applied, and in particular, a state in which no external force other than gravity has been applied within 24 hours. say. Moreover, it is preferable that there is no history of applying a stress of 0.1 MPa or more after manufacturing the heat conductor. In addition, the measurements and treatments described in this specification are assumed to be performed at 20° C. unless temperature conditions are specified.
電子回路基板100は、スルーホール111が形成された基板110と、スルーホール111に挿入された柔軟性を有する熱伝導体1とを備える。そして、熱伝導体1は、スルーホール111の奥行方向の両面において、異なる部材に接触している。
The
熱伝導体1が柔軟性を有するものであることにより、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材とを面同士で接触させることができる。言い換えると、十分な密着性を確保することができ、部材から熱伝導体1への実質的な熱伝導性を優れたものとすることができる。
その結果、電子回路基板100は、基板110の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れたものとなる。
Since the
As a result, the
なお、図示の構成では、基板110は、熱伝導体1が適用されるスルーホール111として、その厚さ方向に貫通する貫通スルーホールを有するものであるが、基板110は、熱伝導体1が適用されるスルーホール111として、貫通スルーホールの代わりに、基板110の厚さ方向に貫通しない非貫通スルーホールを有するものであってもよい。また、基板110は、貫通スルーホールとともに、非貫通スルーホールを有するものであってもよい。以下の説明では、基板110が、熱伝導体1が適用されるスルーホール111として貫通スルーホールを有するものである場合について、中心的に説明する。
In the illustrated configuration, the
熱伝導体1は、例えば、基板110の一方の面110a側にて高温部材に接触するとともに、基板110の他方の面110b側にて放熱部材に接触するものとすることができる。これにより、高温部材の熱を放熱部材に伝達し、放熱部材から効率よく放熱させるための伝熱部材、加熱されるべき加熱対象物と当該加熱対象物よりも温度の高い高温部材とに接触し、高温部材から熱エネルギーを加熱対象物に伝達し、加熱対象物を効率よく加熱させるための伝熱部材等として用いられる。
For example, the
以下の説明では、熱伝導体1が、発熱体である高温部材の表面の少なくとも一部と、放熱部材の表面の少なくとも一部とに接触して用いられる場合について、中心的に説明する。
In the following description, the case where the
高温部材としては、周囲雰囲気よりも高温になるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、各種の電子部品、電気部品等が挙げられ、より具体的には、コンピューターの中央演算処理装置(CPU)、画像処理用演算プロセッサ(GPU)、電力半導体素子(パワーデバイス)、FPGA、ASIC、スマートフォンのSoC、組み込み機器のDSPやマイコン、あるいはトランジスタ等の半導体素子等が挙げられる。 The high-temperature member is not particularly limited as long as it becomes hotter than the surrounding atmosphere, and examples thereof include various electronic parts, electric parts, etc. More specifically, central processing of a computer. Equipment (CPU), image processing arithmetic processor (GPU), power semiconductor element (power device), FPGA, ASIC, SoC of smartphone, DSP and microcomputer of embedded equipment, or semiconductor element such as transistor.
高温部材としては、その表面の最高温度が40℃以上250℃以下のものが好ましく、50℃以上200℃以下のものがより好ましく、60℃以上180℃以下のものがさらに好ましい。
熱伝導体1がこのような高温部材に適用される場合に、より好適に熱伝導、放熱することができ、本発明による効果がさらに顕著に発揮される。
The high-temperature member preferably has a maximum surface temperature of 40° C. or higher and 250° C. or lower, more preferably 50° C. or higher and 200° C. or lower, and even more preferably 60° C. or higher and 180° C. or lower.
When the
図1に示す電子回路基板100では、例えば、基板110の一方の面110a側に電力半導体素子120が配されており、基板110の他方の面110b側に冷却ユニット130が配されている。
そして、熱伝導体1は、基板110の一方の面110a側で電力半導体素子120と接触し、基板110の他方の面110b側で冷却ユニット130と接触している。
In the
The
電子回路基板100では、例えば、発熱体である高温部材としての電力半導体素子120と、放熱部材である冷却ユニット130との間に、熱伝導体1が配され、熱的に結合されている。このとき、柔軟性を有する熱伝導体1は、例えば、基板110の厚さ方向に押圧された状態で、スルーホール111に挿入されている。言い換えると、熱伝導体1は、例えば、基板110の厚さ方向に押圧された状態で、電力半導体素子120と冷却ユニット130との間に配されている。
In the
電力半導体素子120は、上述したような電子部品、電気部品の中でも特に発熱量が大きくなる傾向があり、電力半導体素子120を適用することで、本発明による効果をさらに顕著なものとすることができる。
The
前述したように、熱伝導体1は、熱伝導性に優れる材料で構成されるとともに、柔軟性にも優れ、高温部材及び放熱部材の表面への形状適合性に優れている。したがって、高温部材及び放熱部材の表面に比較的大きな凹凸がある場合等であっても、熱伝導体1は、これらの部材と好適に密着することができ、界面熱抵抗を低く抑え、電力半導体素子120から熱伝導体1、熱伝導体1から冷却ユニット130への実質的な熱伝導性を優れたものとすることができる。
これにより、高温部材である電力半導体素子120からの熱を効果的に放熱することができ、熱による電力半導体素子120の故障や誤作動といった不具合の発生を抑制することができ、電力半導体素子120の製品寿命をより長いものとすることができる。
As described above, the
As a result, the heat from the
以下の説明では、熱伝導体1が、基板110の一方の面110a側で電力半導体素子120と接触し、基板110の他方の面110b側で冷却ユニット130と接触する場合について、中心的に説明する。
The following description will focus on the case where the
[1-1]基板
基板110は、電力半導体素子120及び冷却ユニット130を支持する、板状の部材である。基板110としては、特に限定されないが、例えば、電子回路基板に通常用いられているプリント配線板等を用いることができる。
[1-1] Substrate The
基板110は、例えば、積層基板である。これにより、電子回路基板100をより高集積化することができる。
基板110の厚さ、すなわち、図1中T1で示す長さは、特に限定されないが、例えば、1mm以上6mm以下であることが好ましく、2mm以上5mm以下であることがより好ましい。
これにより、前述した本発明による効果がより顕著に発揮される。
なお、本明細書において、「基板110の厚さ」は、基板110のスルーホール111が設けられた部位での厚さのことをいう。
The
The thickness of the
As a result, the above-described effects of the present invention are exhibited more remarkably.
In this specification, the "thickness of the
[1-1-1]スルーホール
基板110には、スルーホール111が形成されている。
スルーホール111は、基板110の厚さ方向に設けられた凹部である。特に、図示の構成では、スルーホール111は、基板110を貫通して開けられた孔である。このスルーホール111に熱伝導体1が挿入されることにより、基板110の両面間、言い換えると、基板110の厚さ方向での熱伝導性を優れたものとすることができる。
[1-1-1] Through Holes Through
The through
スルーホール111の形状は、特に限定されるものではなく、基板110上に配される電力半導体素子120及び冷却ユニット130の形状に応じて適宜設定される。スルーホール111の形状は、例えば、電力半導体素子120と同様の形状で、電力半導体素子120よりも小さめに設定することができる。スルーホール111を平面視した際の形状、スルーホール111の横断面形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、及びこれらを組み合わせた形状等が挙げられる。また、スルーホール111についての縦断面形状としては、例えば、基板110の厚さ方向に一定の幅を有するものであってもよいし、基板110の厚さで幅が変化する部位を有するものであってもよい。
The shape of through
スルーホール111を平面視した際の形状、スルーホール111の横断面形状が多角形状、例えば、四角形状である場合、長さが最大となる1辺の長さは、5mm以上15mm以下であることが好ましく、7mm以上10mm以下であることがより好ましい。これにより、上述した効果をより顕著なものとすることができる。
When the shape of the through-
スルーホール111を平面視した際の形状、スルーホール111の横断面形状が略円形である場合には、当該円形の直径が前記範囲内の値であることが好ましく、スルーホール111を平面視した際の形状、スルーホール111の横断面形状が略楕円形である場合には、当該楕円形の長軸の長さが前記範囲内の値であることが好ましく、これにより、前述した効果をより顕著なものとすることができる。
When the through-
なお、スルーホール111の大きさは、基板110の厚さ方向で一定であってもよいし、一定でなくてもよい。基板110の厚さ方向でスルーホール111の大きさの異なる部位を有する場合、スルーホール111の1辺の長さ、直径の長さ、長軸の長さが最大となる部位での長さが、前記範囲内の値であることが好ましい。
The size of the through
例えば、図示の構成では、スルーホール111の形状及び大きさが、基板110の厚さ方向で一定とされている。これにより、スルーホール111に挿入された熱伝導体1による基板110の厚み方向での熱伝導性を一定に保つことができ、本発明の効果をより顕著なものとすることができる。また、基板110へのスルーホール111の形成、スルーホール111への熱伝導体1の挿入等の工程を好適に行うことができるため、製造の面からも有利である。
For example, in the illustrated configuration, the shape and size of the through
スルーホール111の内壁面に、図示しない絶縁層が形成されていてもよい。
これにより、電子回路の電気的なショート等の問題の発生をより好適に防止することができる。
An insulating layer (not shown) may be formed on the inner wall surface of the through
As a result, it is possible to prevent the occurrence of problems such as an electrical short circuit in the electronic circuit.
[1-2]電力半導体素子
電力半導体素子120は、電力制御用の半導体素子(パワーデバイス)である。このような電力半導体素子120としては、例えば、整流ダイオード、パワートランジスタ(パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT))、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)、トライアック等が挙げられる。
[1-2] Power Semiconductor Element The
電力半導体素子120は、例えば、はんだ121により、基板110の一方の面110a上に固定されている。
これにより、基板110と電力半導体素子120との接合力をより優れたものとすることができ、導電性をより確実に確保することができるとともに、電力半導体素子120の固定時に電力半導体素子120に損傷等が生じることをより確実に防止することができる。また、電子回路基板100の生産性をより優れたものとすることができる。
The
As a result, the bonding strength between the
[1-3]冷却ユニット
冷却ユニット130は、電力半導体素子120の熱を放熱するための部材である。このような冷却ユニット130としては、例えば、ベーパーチャンバー、放熱フィン、ペルチェ素子、風冷式ユニット、水冷式ユニット等が挙げられる。
[1-3] Cooling
冷却ユニット130は、例えば、ネジ131により、基板110の他方の面110b上に固定されている。
これにより、基板110と冷却ユニット130との密着性をより優れたものとすることができ、冷却ユニット130による冷却効率をより確実に優れたものとすることができる。また、ネジ131による固定(ボルト締め)とすることにより、熱伝導体1と密着させる際の面圧をより好適に調整することができる。
The
As a result, the adhesion between the
特に、電力半導体素子120が基板110にはんだ付けされるとともに、冷却ユニット130がネジ止めにより基板110上に固定されていることにより、上記のような効果が得られるとともに、電力半導体素子120が電子回路基板100の製造過程で好ましくない熱履歴を受けることを効果的に防止することができ、電子回路基板100の信頼性をより優れたものとすることができる。また、電子回路基板100の生産性をさらに優れたものとすることができる。
In particular, by soldering the
[1-4]熱伝導体
図2は、熱伝導体の一例を模式的に示す斜視図である。図3は、積層された熱伝導部及び接合部の部分を拡大して模式的に示す断面図である。図4は、熱伝導体を構成する熱伝導部の一例を模式的に示す平面図である。図5は、積層された複数の熱伝導部を分解して示す模式的な一部分解斜視図である。図6は、接合部を構成する硬化性樹脂材料の硬化物の一例の概念図である。なお、図3では、樹脂繊維22の図示を省略している。
[1-4] Heat Conductor FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a heat conductor. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged portion of the laminated heat-conducting portion and the joint portion. FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a heat conducting portion that constitutes a heat conductor. FIG. 5 is a schematic partially exploded perspective view showing a plurality of laminated heat-conducting parts exploded. FIG. 6 is a conceptual diagram of an example of a cured product of a curable resin material forming a joint. 3, illustration of the
熱伝導体1は、スルーホール111が形成された基板110を備えた電子回路基板100において、スルーホール111に挿入されて用いられるものであって、柔軟性を有し、スルーホール111の奥行方向の両面において、異なる部材に接触している。
The
図1に示す構成では、例えば、熱伝導体1は、その一方の面(すなわち、基板110の一方の面110a側)で電力半導体素子120と接触し、他方の面(すなわち、基板110の他方の面110b側)で冷却ユニット130と接触している。
In the configuration shown in FIG. 1, for example, the
後に詳述するように、熱伝導体1は、所定の方向での熱伝導性、すなわち、基板110の厚さ方法での熱伝導性に優れるものであり、基板110の両面側に配置された異なる部材にそれぞれ接触するようにして用いられるものである。
As will be described in detail later, the
熱伝導体1は、柔軟性を有する。これにより、熱伝導体1と接触する部材、例えば、高温部材及び放熱部材との十分な密着性を確保することができ、界面熱抵抗を低く抑えて実質的な熱伝導率を高めることができる。
The
スルーホール111への挿入方向に対応する方向で、20℃において、熱伝導体1を応力0.25MPaで圧縮した際の当該熱伝導体1の圧縮率は、4.0%以上10.0%以下であることが好ましく、5.0%以上8.0%以下であることがより好ましい。
これにより、前述した本発明による効果がより顕著に発揮される。
The compressibility of the
As a result, the above-described effects of the present invention are exhibited more remarkably.
スルーホール111への挿入方向に対応する方向で、20℃において、熱伝導体1を応力0.50MPaで圧縮した際の当該熱伝導体1の圧縮率は、7.0%以上20.0%以下であるのが好ましく、9.0%以上15.0%以下であるのがより好ましい。
これにより、前述した本発明による効果がより顕著に発揮される。
The compressibility of the
As a result, the above-described effects of the present invention are exhibited more remarkably.
熱伝導体1は、全体として柔軟性を有し、かつ、全体として熱伝導性を有するものであればよいが、樹脂を含む材料で構成されていることが好ましい。
これにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との密着性を優れたものとすることができ、前記部材と熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性を優れたものとすることができる。
The
As a result, the adhesion between the member in contact with the
熱伝導体1は、全体として柔軟性を有するものであればよいが、図2に示す熱伝導体1は、複数の熱伝導部10と、柔軟性を有する材料で構成され、各熱伝導部10を接合する接合部20とを備えている。言い換えると、図2に示す熱伝導体1は、複数の熱伝導部10と接合部20とを有する複合積層体である。熱伝導部10及び接合部20は、これらの表面の少なくとも一部が、熱伝導体1が基板110のスルーホール111に挿入された状態において、熱伝導体1が適用される部材と接触可能な形態で配置されている。
これにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との密着性を優れたものとすることができ、前記部材と熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性を優れたものとすることができる。
The
As a result, the adhesion between the member in contact with the
以下の説明では、熱伝導体1が、複数の熱伝導部10と、柔軟性を有する樹脂材料21を含む材料で構成され、各熱伝導部10を接合する接合部20とを備える場合について、中心的に説明する。
In the following description, the
熱伝導体1は、少なくとも1つの接合部20を備えていればよいが、図2に示す例では、複数の熱伝導部10と複数の接合部20とを備えており、これらの積層方向の両端には熱伝導部10が配されている。
The
具体的には後述するが、このような熱伝導体1は、例えば、少なくとも一方の面に、接合部20の形成に用いる接合部形成用組成物20’が付与された、熱伝導部10の形成に用いる熱伝導部形成用シート(熱伝導部形成用部材)10’を、巻取ロールR2の周面に巻回することで、熱伝導部10と接合部20とを交互に積層形成することで、好適に製造することができる。
Although it will be specifically described later, such a
ここで、本明細書では、熱伝導体1において熱伝導部10と接合部20との積層方向を熱伝導体1の積層方向と定義するとともに、熱伝導部形成用シート10’の面内方向を熱伝導部10の面内方向と定義する。例えば、図2に示す構成では、左右方向が熱伝導体1の積層方向であり、縦の奥行方向が熱伝導部10の面内方向である。また、後述する図7、図8中では、横の奥行方向が、熱伝導部形成用シート10’の面内方向、熱伝導部10の面内方向である。
Here, in the present specification, the stacking direction of the heat
また、本明細書では、熱伝導体1の上面の面内における熱伝導部10の延在方向を、熱伝導部10の延在方向と定義する。例えば、図2に示す構成では、熱伝導体1の上面の面内の奥行方向が、熱伝導部10の延在方向である。
Further, in this specification, the extending direction of the
熱伝導体1は、熱伝導性に異方性を有するものであることが好ましい。
これにより、熱伝導体1は、所定の方向に、より効率よく熱を伝達することができる。また、不本意な熱伝導を防止することができ、基板110(特に、積層基板)や当該基板110に設けられた部品に、熱による悪影響が及ぶことをより効果的に防止することができる。
The
Thereby, the
図2に示す構成の熱伝導体1では、熱伝導体1は、熱伝導部10の面内方向への熱伝導率が、熱伝導部10と接合部20との積層方向への熱伝導率よりも高い。
これにより、熱伝導体1は、熱伝導部10と接合部20との積層方向に比べて、熱伝導部10の面内方向に、より効率よく熱を伝達することができる。
In the
Thereby, the
熱伝導体1は、基板110の厚さ方向への熱伝導率が、基板110の面内方向の所定方向への熱伝導率よりも高いことが好ましい。
The
これにより、熱伝導体1は、基板110の厚さ方向に、より効率よく熱を伝達することができ、上述した本発明の効果がより顕著に発揮される。
As a result, the
上記のような条件は、例えば、熱伝導体1を基板110のスルーホール111内に配する際に、熱伝導部10の面内方向を基板110の厚さ方向とし、熱伝導部10と接合部20との積層方向を基板110の面内方向とすることで満たすことができる。
For example, when the
また、熱伝導体1は、上面、言い換えると、基板110の表面に露出する面の面内においても、熱伝導性に異方性を有する。すなわち、熱伝導体1は、上面の面内において、熱伝導部10と接合部20との積層方向への熱伝導率が、熱伝導部10の延在方向への熱伝導率よりも低い。
The
後述するように、熱伝導体1を、例えば、基板110の面内において、熱伝導部10と接合部20との延在方向と、熱伝導部10と接合部20との積層方向とを、基板110の面内におけるX軸方向及びY軸方向に対して制御して配することにより、熱伝導体1を介した、基板110の面内における熱伝導性に異方性を付与することができる。
As will be described later, the
熱伝導体1の形状は、特に限定されないが、基板110に形成されたスルーホール111の形状に応じて適宜設定されることが好ましい。
これにより、上述した本発明の効果がより顕著に発揮される。
The shape of the
As a result, the effects of the present invention described above are exhibited more remarkably.
熱伝導体1を平面視した際の形状、熱伝導体1の横断面形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形、及びこれらを組み合わせた形状等が挙げられる。また、熱伝導体1についての縦断面形状としては、例えば、基板110の厚さ方向に一定の幅を有するものであってもよいし、基板110の厚さで幅が変化する部位を有するものであってもよい。
Examples of the shape of the
熱伝導体1を平面視した際の形状、熱伝導体1の横断面形状が多角形状、例えば、四角形状である場合、当該四角形の最大となる1辺の長さは、5mm以上15mm以下であることが好ましく、7mm以上10mm以下であることがより好ましい。
これにより、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材との十分な接触面積を確保することができ、より確実に、上述した効果をより顕著に発揮させることができる。
When the shape of the
As a result, a sufficient contact area between the
具体的には、例えば、熱伝導体1を平面視した際の形状が、5mm×5mm角よりも大きい四角形状であることが好ましい。
これにより、上述した効果をさらに顕著に発揮させることができる。
Specifically, for example, it is preferable that the shape of the
Thereby, the effect mentioned above can be exhibited more notably.
なお、熱伝導体1の大きさは、基板110の厚さ方向で一定であってもよいし、一定でなくてもよい。基板110の厚さ方向で熱伝導体1の大きさの異なる部位を有する場合、熱伝導体1の1辺の長さが最大となる部位での1辺の値が、前記範囲内の値であることが好ましい。
In addition, the size of the
例えば、図示の構成では、熱伝導体1の形状及び大きさが、基板110の厚さ方向で一定とされている。具体的には、熱伝導体1は、四角柱形状とされている。これにより、スルーホール111に挿入された熱伝導体1による基板110の厚み方向での熱伝導性を一定に保つことができ、本発明の効果をより顕著なものとすることができる。また、熱伝導体1のカット、スルーホール111への熱伝導体1の挿入等の工程を好適に行うことができるため、製造の面からも有利である。
For example, in the illustrated configuration, the shape and size of the
スルーホール111の形状が複雑な形状である場合であっても、熱伝導体1を、スルーホール111の形状に合わせてカットすればよいため、例えば、銅インレイを用いる場合に比べて、容易に対応することができる。
Even if the shape of the through-
基板110の厚さ方向の熱伝導体1の自然状態での長さ、すなわち、図2中T2で示す長さは、1.0mm以上6.0mm以下であることが好ましく、2.0mm以上5.0mm以下であることがより好ましい。
これにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1とをより好適に密着させることができ、実質的な熱伝導性を特に優れたものとすることができる。このため、例えば、熱伝導体1と接触する部材が発熱体である場合等における放熱性をより優れたものとすることができる。
The length of the
As a result, the member in contact with the
以下の説明では、熱伝導体1を四角柱形状とした場合について中心的に説明する。
なお、本明細書で参照する図では、熱伝導部10と接合部20との界面を明確に示しているが、例えば、熱伝導部10の一部が接合部20に侵入していること等により、熱伝導部10と接合部20との界面が不明確なものとなっていても構わない。
The following description will focus on the case where the
Note that although the drawings referred to in this specification clearly show the interface between the
[1-4-1]熱伝導部
複数ある熱伝導部10は、熱伝導体1の全体における熱伝導性、特に、熱伝導部10の面内方向の熱伝導性に主に寄与する部分である。
[1-4-1] Heat conduction part The
複数の熱伝導部10のうち少なくとも一部は、熱伝導体1の内部、特に、基板110の厚さ方向について、熱伝導体1の内部に連続して設けられるとともに、熱伝導体1の異なる2つの面、特に、熱伝導体1が他の部材と接触する異なる2つの面、言い換えると、スルーホール111の奥行方向の両面に露出していることが好ましい。
これにより、基板110の厚さ方向についての実質的な熱伝導性をより優れたものとすることができる。
At least some of the plurality of
Thereby, substantial thermal conductivity in the thickness direction of the
特に、図示の構成の熱伝導体1は、少なくとも一組の平行な表面を有しており、複数の熱伝導部10のうち少なくとも一部が、熱伝導体1の内部に連続して設けられるとともに、2つの表面に露出している貫通熱伝導部である。
これにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1とをより好適に密着させることができ、前記平行な2つの表面間、言い換えると、基板110の両面間での実質的な熱伝導性をより優れたものとすることができる。
なお、本明細書において、「平行」とは、数学的な意味での厳密な「平行」ではなく、若干のずれを許容するものである。
In particular, the
As a result, the member in contact with the
In this specification, "parallel" does not mean strictly "parallel" in a mathematical sense, but allows for some deviation.
熱伝導部10は、熱伝導性を有していれば特に限定されず、熱伝導部10を構成する材料としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ等のセラミックス材料、黒鉛、炭素繊維等の炭素材料、銅、アルミニウム等の金属材料等が挙げられるが、炭素材料を含む材料で構成されていることが好ましく、黒鉛を含む材料で構成されていることがより好ましい。
これにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとしつつ、熱伝導体1の製造コストを抑制することができる。
The
Thereby, the manufacturing cost of the
[1-4-1-1]炭素材料
特に、熱伝導部10が、黒鉛や炭素繊維のような炭素材料を含む熱伝導部形成用シート10’により形成されたものであると、前述した効果に加え、さらに、以下のような効果が得られる。すなわち、熱伝導体1のしなやかさ、柔軟性をより優れたものとすることができ、例えば、熱伝導体1が折れ曲がった時の復元力、さらには、内部の空隙によるクッション性、熱伝導体1と接触する部材と接触したときの適度な変形による接触性の向上等をより優れたものとすることができる。特に、このような効果は、炭素材料として黒鉛を用いた場合に、より顕著に発揮される。
[1-4-1-1] Carbon material In particular, when the
熱伝導部10を構成する黒鉛としては、鱗片状黒鉛を用いることが好ましい。
鱗片状黒鉛を用いることで、後述するような方法により、鱗片状黒鉛を熱伝導部10の面内方向に好適に配向させることができ、熱伝導部10の面内方向への熱伝導性を特に優れたものとすることができる。また、鱗片状黒鉛を用いることで、熱伝導部10の後述する孔部11以外の部位、特に熱伝導部10の面内方向の法線方向である熱伝導部10の厚さ方向の中心部付近の部位に、後述するような空隙部12を好適に設けることができ、後述するような効果を得ることができる。
It is preferable to use flake graphite as the graphite that constitutes the
By using flaky graphite, the flaky graphite can be suitably oriented in the in-plane direction of the heat-conducting
[1-4-1-2]セラミックス材料
また、熱伝導部10がセラミックス材料で構成されている場合、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとしつつ、熱伝導体1の発塵性をより低くすることができ、例えば、電子回路の電気的なショート等の問題の発生をより効果的に防止することができる。特に、窒化アルミニウム等の窒化物系セラミックス、アルミナ等の酸化物系セラミックスは、それら自体が絶縁性の高い材料であるため、万が一、発塵等により熱伝導部10の一部が熱伝導体1から脱落した場合でも、上記のような問題を効果的に防止することができる。
[1-4-1-2] Ceramic material In addition, when the
[1-4-1-3]金属材料
また、熱伝導部10が金属材料で構成された熱伝導部形成用シート10’により形成されたものであると、前述した効果に加え、さらに、以下のような効果が得られる。すなわち、金属材料内部の結合力の強さから熱伝導体1の発塵性をより低くすることができる。また、熱伝導体1に、比較的大きな荷重を加えた場合であっても、座屈等による熱伝導体1の崩壊等、熱伝導体1の不可逆的な変形がより効果的に防止される。
[1-4-1-3] Metal material In addition to the effects described above, if the
熱伝導部10を構成する金属材料としては、各種の単体金属や合金等が挙げられ、これらから選択される1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。より具体的には、熱伝導部10を構成する金属材料としては、例えば、Al、Cu、Ag、Au、Mg及びZnよりなる群から選択される1種又は2種以上を含むもの等が挙げられるが、Alを含むものであることが好ましい。
これにより、熱伝導部10の熱伝導性をさらに優れたものとすることができる。
前記群を構成する金属元素を含む合金としては、例えば、Al、Cu及びMgを含むアルミニウム合金であるジュラルミン等が挙げられる。
Various single metals, alloys, and the like can be cited as the metal material that constitutes the
Thereby, the heat conductivity of the
Examples of alloys containing metal elements constituting the group include duralumin, which is an aluminum alloy containing Al, Cu and Mg.
熱伝導部10は、実質的に単一成分で構成されていることが好ましい。
これにより、熱伝導部10の熱伝導性をさらに優れたものとすることができる。また、一般に、熱伝導体1の製造コストを抑制する上でも有利である。
なお、「実質的に単一成分から構成される」とは、対象となる部位での主成分の割合が、95重量%以上であることをいうものとする。主成分の割合は97重量%以上であることが好ましく、99重量%以上であることがより好ましい。
Preferably, the heat-conducting
Thereby, the heat conductivity of the
The expression "substantially composed of a single component" means that the proportion of the main component in the target portion is 95% by weight or more. The proportion of the main component is preferably 97% by weight or more, more preferably 99% by weight or more.
ただし、熱伝導部10中に、空気等のガスが含まれる場合は、当該ガスの含有量は無視することとする。また、熱伝導部10が金属材料から構成される場合、その表面には不動態膜のような、熱伝導部10を構成する金属の酸化被膜が形成されていても構わない。このような酸化被膜が形成されている場合も、「実質的に単一成分から構成される」ものとして取り扱うものとする。後に詳述する熱伝導部形成用シート10’についても同様である。
However, when gas such as air is contained in the
20℃における熱伝導部10の面内方向の熱伝導率は、7W/(m・K)以上2500W/(m・K)以下であることが好ましく、20W/(m・K)以上1800W/(m・K)以下であることがより好ましい。
なお、熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法に準拠した、非定常熱線法により測定により求めることができる。
The in-plane thermal conductivity of the
The value of thermal conductivity can be obtained by measurement by a non-stationary hot wire method based on the laser flash method.
図2中のt10で示す熱伝導部10の積層方向についての厚さは、5μm以上500μm以下であることが好ましく、20μm以上150μm以下であることがより好ましい。
これにより、熱伝導体1中に占める熱伝導部10の割合を十分に高いものとしつつ、熱伝導体1全体としての柔軟性もより優れたものとしやすく、より確実に、上述した効果をより顕著に発揮させることができる。
ただし、ここで、熱伝導部10の厚さとは、以下に述べる孔部11が設けられていない部位における厚さのことを言う。
The thickness of the heat conducting portion 10 in the stacking direction indicated by t10 in FIG. 2 is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, more preferably 20 μm or more and 150 μm or less.
As a result, while the ratio of the heat
However, here, the thickness of the
図2に示すように、熱伝導体1を構成する各熱伝導部10には、その厚さ方向に凹部が設けられていてもよい。
これにより、熱伝導部10と接合部20との接合強度をより優れたものとすることができる。
As shown in FIG. 2, each
Thereby, the bonding strength between the
特に、図3に示す各熱伝導部10では、凹部は、熱伝導部10の厚さ方向に貫通する孔部11である。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
In particular, in each heat-conducting
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
以下の説明では、凹部が孔部である場合を中心に説明する。
各熱伝導部10に設けられている孔部(凹部)11の数は、熱伝導部10の面内方向の大きさ等にもより、1個のみであってもよいが、複数個であることが好ましい。
これにより、前述した効果がさらに顕著に発揮される。
In the following description, the case where the recess is a hole will be mainly described.
The number of holes (concave portions) 11 provided in each
As a result, the effects described above are exhibited more remarkably.
単一の熱伝導部10中に孔部11が複数個設けられている場合、当該熱伝導部10の面内方向での隣り合う孔部11の間隔は、300μm以上1000μm以下であることが好ましく、400μm以上800μm以下であることがより好ましい。
これにより、上述した効果をより顕著なものとすることができる。
ここで、本明細書において、「孔部11の間隔」は、隣り合う孔部11の中心間の距離のことをいう。
When a plurality of
Thereby, the above effect can be made more remarkable.
Here, in this specification, the “interval between
図4に示す構成では、単一の熱伝導部10の設けられた複数個の孔部11は、千鳥状に配置されているが、単一の熱伝導部10の面内方向での複数個の孔部11の配置パターンは、これに限定されず、いかなるものであってもよく、例えば、ランダムに設けられたものであってもよい。
In the configuration shown in FIG. 4, the plurality of
孔部11の少なくとも一部には樹脂材料21が侵入している。言い換えると、凹部を介して、当凹部が設けられた熱伝導部10の内部に硬化性樹脂材料の硬化物が侵入している。
これにより、特に、熱伝導部10に設けられた孔部11に樹脂材料21が侵入していることにより、熱伝導部10と接合部20との接合をより強固にすることができ、熱伝導体1と接触する部材、例えば、発熱部材や放熱部材等の表面形状への形状適合性や熱伝導体1の耐久性をより良好なものとすることができる。
A
As a result, in particular, the
図5に示すように、熱伝導部10を接合部20との積層方向から観察した際に、複数の熱伝導部10で、重なり合わない孔部11が存在していることが好ましい。
As shown in FIG. 5 , it is preferable that
複数の熱伝導部10で、重なり合う孔部11が存在していると、当該重なり合う孔部11に侵入した接合部20の樹脂材料21は、複数の熱伝導部10を貫通した串刺し状になる。このような場合、樹脂材料21が孔部11からすり抜けてしまい、熱伝導部10同士の接合が不十分になる可能性がある。
If there are overlapping
これに対し、熱伝導部10を接合部20との積層方向から観察した際に、複数の熱伝導部10で、重なり合わない孔部11が存在していることで、孔部11に侵入した接合部20の樹脂材料21のすり抜けが防止され、熱伝導部10同士の接合をより強固なものとすることができる。
On the other hand, when observing the
なお、図5では、熱伝導部10の部分のみを抜き出して示しており、接合部20は省略している。
孔部11の形状は、特に限定されるものではなく、熱伝導部10を平面視した際の孔部11の形状、熱伝導部10についての孔部11の横断面形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。また、熱伝導部10についての縦断面形状としては、例えば、孔部11の深さ方向に一定の幅を有するものであってもよいし、孔部11の深さ方向で幅が変化する部位を有するものであってもよい。
In addition, in FIG. 5, only the portion of the
The shape of the
熱伝導部10を平面視した際の孔部11の形状、熱伝導部10についての孔部11の横断面形状が円形である場合、当該孔部11の直径は、30μm以上500μm以下であることが好ましく、50μm以上200μm以下であることがより好ましい。
これにより、上述した効果をより顕著なものとすることができる。
When the shape of the
Thereby, the above effect can be made more remarkable.
なお、孔部11の大きさ(直径)は、熱伝導部10の厚さ方向で一定であってもよいし、一定でなくてもよい。熱伝導部10の厚さ方向で孔部11の大きさ(直径)の異なる部位を有する場合、孔部11の直径が最大となる部位での直径の値が、前記範囲内の値であることが好ましい。
The size (diameter) of the
熱伝導体1中に占める熱伝導部10の割合は、15体積%以上80体積%以下であることが好ましく、20体積%以上70体積%以下であることがより好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
The proportion of the heat
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
熱伝導体1中(ただし、空隙部2を除く実体部)に占める熱伝導部10の割合は、熱伝導体1の積層方向における断面での面積比で、30%以上90%以下であることが好ましく、40%以上82%以下であることがより好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
The proportion of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
[1-4-2]接合部
接合部20は、隣り合う2つの熱伝導部10の間に配されて、熱伝導部10同士を接合するものであり、柔軟性を有する樹脂材料21を含んで構成される。樹脂材料21は、後述する硬化性樹脂材料21’の硬化物である。
[1-4-2] Joint The joint 20 is arranged between two adjacent
接合部20が柔軟性を有する樹脂材料21を含むことで、熱伝導体1は、熱伝導体1と接触する部材、例えば、発熱部材や放熱部材等の表面形状への形状適合性に優れたものとなる。
また、接合部20が柔軟性を有する樹脂材料21を含むことで、熱伝導体1が変形した際に、熱伝導体1が損傷することを好適に防止することができる。
By including the
Moreover, since the
[1-4-2-1]樹脂材料
接合部20を構成する樹脂材料21としては、柔軟性を有するものであれば特に限定されず、例えば、柔軟性エポキシ樹脂、ゴム系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、熱可塑性エラストマー等が挙げられるが、樹脂材料21は、図6に示すように、環状分子51と、直鎖状の分子構造を有し環状分子51を串刺し状に包接する第1のポリマー52と、第1のポリマー52の両端付近に設けられた封鎖基53とを有するポリロタキサン50、及び、第2のポリマー60を含み、環状分子51を介して、ポリロタキサン50と第2のポリマー60とが結合しているものであることが好ましい。
[1-4-2-1] Resin material The
これにより、熱伝導体1における熱伝導部10と接合部20との接合強度等をより優れたものとすることができ、熱伝導体1の耐久性をより優れたものとすることができる。また、熱伝導体1の柔軟性、耐熱性等を特に優れたものとすることができる。
As a result, the bonding strength and the like between the
特に、図6(A)に示すような状態の樹脂材料21に、矢印方向の応力が付加された場合、樹脂材料21は、図6(B)に示すような形態を採ることができる。すなわち、樹脂材料21では、環状分子51が第1のポリマー52に沿って移動可能であるため、すなわち、第1のポリマー52が環状分子51内を移動可能であるため、変形の応力を樹脂材料21中で効率よく吸収することができる。したがって、ひねり変形力等の大きな外力が加わった場合であっても、接合部20が破壊されたり、熱伝導部10同士の接合が破壊されてしまったりすることが効果的に防止される。
In particular, when stress in the direction of the arrow is applied to the
以下、ポリロタキサン50と第2のポリマー60とを含む樹脂材料21について詳細に説明する。
ポリロタキサン50を構成する環状分子51は、第1のポリマー52に沿って移動可能なものであればよいが、置換されていてもよいシクロデキストリン分子であることが好ましく、該シクロデキストリン分子がα-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン及びγ-シクロデキストリン、並びにその誘導体からなる群から選択されるものであることが特に好ましい。
The
The
ポリロタキサン50中の環状分子51の少なくとも一部は、上述のように、第2のポリマー60の少なくとも一部と結合する。
環状分子51が有する官能基(第2のポリマー60と結合する官能基)としては、例えば、-OH基、-NH2基、-COOH基、エポキシ基、ビニル基、チオール基、及び光架橋基等が挙げられる。なお、光架橋基としては、例えば、ケイ皮酸、クマリン、カルコン、アントラセン、スチリルピリジン、スチリルピリジニウム塩、スチリルキノリウム塩等が挙げられる。
At least part of the
Examples of functional groups possessed by the cyclic molecule 51 (functional groups that bind to the second polymer 60) include —OH groups, —NH 2 groups, —COOH groups, epoxy groups, vinyl groups, thiol groups, and photocrosslinking groups. etc. Examples of the photocrosslinking group include cinnamic acid, coumarin, chalcone, anthracene, styrylpyridine, styrylpyridinium salt, styrylquinolium salt, and the like.
環状分子51が第1のポリマー52により串刺し状に包接される際に環状分子51が最大限に包接される量を1とした場合、第1のポリマー52に串刺し状に包接されている環状分子51の量は、0.001以上0.6以下であることが好ましく、0.05以上0.4以下であることがより好ましい。なお、異なる2種以上の環状分子51を用いてもよい。
Assuming that the maximum amount of the
ポリロタキサン50を構成する第1のポリマー52としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん等及び/又はこれらの共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びその他オレフィン系単量体との共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル-スチレン共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートや(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合樹脂等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等;及びこれらの誘導体又は変性体、ポリイソブチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ナイロン等のポリアミド類、ポリイミド類、ポリイソプレン、ポリブタジエン等のポリジエン類、ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン類、ポリスルホン類、ポリイミン類、ポリ無水酢酸類、ポリ尿素類、ポリスルフィド類、ポリフォスファゼン類、ポリケトン類、ポリフェニレン類、ポリハロオレフィン類、並びにこれらの誘導体が挙げられ、特にポリエチレングリコールであることが好ましい。
Examples of the
第1のポリマー52の重量平均分子量は、1万以上であることが好ましく、3.5万以上であることがより好ましい。なお、異なる2種以上の第1のポリマー52を用いてもよい。
The weight average molecular weight of the
環状分子51と第1のポリマー52との組み合わせとしては、環状分子51が置換されていてもよいα-シクロデキストリンであり、第1のポリマー52がポリエチレングリコールであることが好ましい。
As a combination of the
ポリロタキサン50を構成する封鎖基53は、環状分子51が第1のポリマー52から脱離することを防止する機能を有する基であれば特に限定されないが、例えば、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、置換ベンゼン類(置換基として、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニル等が挙げられる。置換基は1つ又は複数存在してもよい。)、置換されていてもよい多核芳香族類、ステロイド類等が挙げられる。
The
置換ベンゼン類、置換多核芳香族類を構成する置換基としては、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニル等が挙げられる。置換基は1つ又は複数存在してもよい。なお、異なる2つ以上の封鎖基53を用いてもよい。
Substituents constituting substituted benzenes and substituted polynuclear aromatics include alkyl, alkyloxy, hydroxy, halogen, cyano, sulfonyl, carboxyl, amino, phenyl and the like. One or more substituents may be present. Two or more
樹脂材料21中において、少なくとも一部のポリロタキサン50が、環状分子51を介して、第2のポリマー60と結合しているが、樹脂材料21中には、第2のポリマー60と結合していないポリロタキサン50が含まれていてもよいし、ポリロタキサン50同士が結合していてもよい。
At least part of the
第2のポリマー60は、環状分子51を介して、ポリロタキサン50と結合するものである。第2のポリマー60が有する環状分子51と結合する官能基としては、例えば、-OH基、-NH2基、-COOH基、エポキシ基、ビニル基、チオール基、光架橋基等が挙げられる。なお、光架橋基としては、例えば、ケイ皮酸、クマリン、カルコン、アントラセン、スチリルピリジン、スチリルピリジニウム塩、スチリルキノリウム塩等が挙げられる。
The
第2のポリマー60としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ(メタ)アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、ポリアミン、ポリエチレンイミン、カゼイン、ゼラチン、でんぷん等及び/又はこれらの共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びその他オレフィン系単量体との共重合樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレンやアクリロニトリル-スチレン共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートや(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-メチルアクリレート共重合樹脂等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等;及びこれらの誘導体又は変性体、ポリイソブチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリアニリン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ナイロン等のポリアミド類、ポリイミド類、ポリイソプレン、ポリブタジエン等のポリジエン類、ポリジメチルシロキサン等のポリシロキサン類、ポリスルホン類、ポリイミン類、ポリ無水酢酸類、ポリ尿素類、ポリスルフィド類、ポリフォスファゼン類、ポリケトン類、ポリフェニレン類、ポリハロオレフィン類の各種樹脂の骨格を有し、前述した官能基を有するものが挙げられる。
Examples of the
また、第2のポリマー60と環状分子51とは、架橋剤により化学結合されていてもよい。
架橋剤の分子量は、2000未満であることが好ましく、400未満であることがより好ましい。
Also, the
The molecular weight of the cross-linking agent is preferably less than 2000, more preferably less than 400.
架橋剤としては、例えば、塩化シアヌル、トリメソイルクロリド、テレフタロイルクロリド、エピクロロヒドリン、ジブロモベンゼン、グルタールアルデヒド、フェニレンジイソシアネート、ジイソシアン酸トリレイン、ジビニルスルホン、1,1’-カルボニルジイミダゾール、アルコキシシラン類等が挙げられる。なお、異なる2種以上の架橋剤を用いてもよい。 Examples of cross-linking agents include cyanuric chloride, trimesoyl chloride, terephthaloyl chloride, epichlorohydrin, dibromobenzene, glutaraldehyde, phenylene diisocyanate, trilein diisocyanate, divinyl sulfone, 1,1′-carbonyldiimidazole, Alkoxysilanes and the like can be mentioned. Two or more different cross-linking agents may be used.
また、第2のポリマー60は、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。樹脂材料21中において、少なくとも一部の第2のポリマー60が、環状分子51を介して、ポリロタキサン50と結合しているが、樹脂材料21中、ポリロタキサン50と結合していない第2のポリマー60が含まれていてもよいし、第2のポリマー60同士が結合していてもよい。なお、異なる2種以上の第2のポリマー60を用いてもよい。
樹脂材料21中における第2のポリマー60の含有量に対するポリロタキサン50の含有量の比率は、重量比で、1/1000以上であることが好ましい。
Also, the
The weight ratio of the content of the
接合部20中における樹脂材料21の含有率は、5体積%以上90体積%以下であることが好ましく、25体積%以上75体積%以下であることがより好ましい。
The content of the
これにより、接合部20による熱伝導部10の接合強度をより優れたものとしつつ、接合部20が樹脂繊維22を含む場合には、接合部20中における樹脂繊維22の含有率を十分に確保することができ、樹脂繊維22を含むことによる効果を十分に発揮させることができる。
As a result, the bonding strength of the
[1-4-2-2]樹脂繊維
接合部20は、前述したような樹脂材料21とともに、樹脂繊維22を含んでいてもよい。
[1-4-2-2] Resin Fiber The
これにより、熱伝導体1を長時間押圧した状態で用いた場合でも、熱伝導体1がダレ変形してしまうことを効果的に防止することができ、熱伝導体1と接触する部材に対する面圧が経時的に低下することにより、熱伝導体1と接触する部材との密着性が低下し、熱抵抗が上昇してしまうという問題の発生を効果的に防止することができる。
As a result, even when the
接合部20中に含まれる樹脂繊維22の太さは、1.0μm以上30μm以下であることが好ましく、2.0μm以上25μm以下であることがより好ましく、3.0μm以上20μm以下であることがさらに好ましく、4.0μm以上15μm以下であることが最も好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
The thickness of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
樹脂繊維22は、主として樹脂材料で構成されたものであればよく、樹脂繊維22を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられるが、樹脂繊維22は、ポリエステルで構成されたものであることが好ましく、ポリエチレンテレフタレートで構成されたものであることがより好ましい。
The
これにより、樹脂繊維22自体の強度をより優れたものとすることができ、前述したような接合部20中に樹脂繊維22を含むことによる効果をより効果的に発揮することができるとともに、樹脂繊維22と樹脂材料21との密着性をより優れたものとすることができ、熱伝導体1の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。
As a result, the strength of the
樹脂繊維22は、接合部20中に、少なくとも1本含まれていればよいが、複数本含まれていることが好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
At least one
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
また、各樹脂繊維22は、接合部20中において、独立した状態で含まれていてもよいし、複数の樹脂繊維22が絡み合った状態で含まれていてもよい。より具体的には、樹脂繊維22は、例えば、織布や不織布等によるものであってもよい。
Further, each
特に、接合部20中に、樹脂繊維22が不織布として含まれていることにより、接合部20中に樹脂繊維22をより均一に分布させることができ、不本意な組成のばらつきを効果的に抑制することができ、前述した効果がより顕著に発揮される。
In particular, since the
接合部20中における樹脂繊維22の含有率は、2体積%以上70体積%以下であることが好ましく、4体積%以上50体積%以下であることがより好ましく、6体積%以上30体積%以下であることがさらに好ましい。
The content of the
これにより、前述した樹脂繊維22を含むことによる効果をより顕著に発揮させることができるとともに、接合部20中における樹脂材料21の含有率を十分に確保することができ、接合部20による熱伝導部10の接合強度を十分に優れたものとすることができる。
As a result, the effect of including the
接合部20中における樹脂材料21の含有率をX1[体積%]、接合部20中における樹脂繊維22の含有率をX2[体積%]としたとき、0.04≦X2/X1≦10.0の関係を満たすことが好ましく、0.07≦X2/X1≦5.0の関係を満たすことがより好ましく、0.10≦X2/X1≦3.0の関係を満たすことがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
When the content rate of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
[1-4-2-3]金属粒子
接合部20は、樹脂材料21、樹脂繊維22に加えて、図示しない金属粒子を含んでいてもよい。
前述したように、熱伝導部10の面内方向の熱伝導性に主に寄与する部分は、熱伝導部10であるが、金属粒子は、一般に、接合部20を構成する樹脂材料21よりも高い熱伝導性を有しているため、接合部20中に金属粒子が含まれることにより、接合部20についての熱伝導性を向上させることができ、熱伝導体1全体としての熱伝導性のさらなる向上を図ることができる。
[1-4-2-3] Metal Particles In addition to the
As described above, the portion that mainly contributes to the thermal conductivity in the in-plane direction of the
特に、接合部20に含まれる1個又は複数個の金属粒子により、隣り合う熱伝導部10が接続されている場合、該金属粒子が熱伝導部10間を熱的につなぐ「熱パス」となり、熱伝導体1の全体としての熱伝導性をさらに向上させることができる。
In particular, when adjacent
さらに、電磁波シールド性を有する金属材料で構成された金属粒子を含むことで、熱伝導体1に電磁波シールド機能も付与することができる。特に、例えば、第5世代移動通信で用いられるような高周波の電磁波に対するシールド機能を好適に付与することができる。
Furthermore, by including metal particles made of a metal material having electromagnetic wave shielding properties, the
金属粒子としては、Fe、Ag、Pt、Cu、Sn、Al及びNiよりなる群から選択される1種又は2種以上を含むものであることが好ましく、鉄粒子がより好ましい。 The metal particles preferably contain one or more selected from the group consisting of Fe, Ag, Pt, Cu, Sn, Al and Ni, more preferably iron particles.
金属粒子の平均粒径は、特に限定されないが、0.01μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上3.0μm以下であることがより好ましい。
なお、本明細書において、平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定される重量基準の粒度分布において、小径側から累積50%になるときの粒径のことを言う。
Although the average particle diameter of the metal particles is not particularly limited, it is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 3.0 μm or less.
In the present specification, the average particle size refers to the particle size when the cumulative 50% from the small diameter side in the weight-based particle size distribution measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer.
接合部20中における金属粒子の含有率は、1体積%以上50体積%以下であることが好ましく、10体積%以上30体積%以下であることがより好ましい。
The content of the metal particles in the
[1-4-2-4]セラミックス粒子
接合部20は、上記の材料に加えて、図示しないセラミックス粒子を含んでいてもよい。
これにより、接合部20の組織を安定化、均一化させることができ、接合部20中の空隙の割合や大きさも安定化できる。その結果、熱伝導体1の各部位での特性の不本意なばらつきをより効果的に防止することができる。
[1-4-2-4] Ceramic Particles The joint 20 may contain ceramic particles (not shown) in addition to the above materials.
As a result, the texture of the joint 20 can be stabilized and made uniform, and the ratio and size of voids in the joint 20 can also be stabilized. As a result, it is possible to more effectively prevent undesired variations in the characteristics of each part of the
セラミックス粒子の構成材料としては、各種セラミックスが挙げられるが、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物系セラミックス、炭化ケイ素等の炭化物系セラミックス、アルミナ等の酸化物系セラミックス等のセラミックス材料を用いた場合、熱伝導体1全体としての熱伝導性のさらなる向上を図ることができる。特に、接合部20に含まれる1個又は複数個のセラミックス粒子により、隣り合う熱伝導部10が接続されている場合、該セラミックス粒子が熱伝導部10間を熱的につなぐ「熱パス」となり、熱伝導体1の全体としての熱伝導性をさらに向上させることができる。
Ceramic particles can be made of various ceramics, including nitride ceramics such as aluminum nitride, boron nitride and silicon nitride, carbide ceramics such as silicon carbide, and oxide ceramics such as alumina. When used, the thermal conductivity of the
接合部20がセラミックス粒子に加え、前述した金属粒子を含んでいる場合、前記熱パスは、セラミックス粒子及び金属粒子で形成されていてもよい。
なお、セラミックス粒子は、シリカで構成されたものであってもよい。これにより、熱伝導体1の生産コストを抑制しつつ、前述した接合部20の組織の安定化、均一化等の効果が得られる。
When the joint 20 contains the metal particles described above in addition to the ceramic particles, the heat path may be formed of the ceramic particles and the metal particles.
In addition, the ceramic particles may be composed of silica. As a result, the production cost of the
セラミックス粒子の平均粒径は、特に限定されないが、5μm以上200μm以下であることが好ましく、20μm以上70μm以下であることがより好ましい。 Although the average particle diameter of the ceramic particles is not particularly limited, it is preferably 5 μm or more and 200 μm or less, more preferably 20 μm or more and 70 μm or less.
接合部20中におけるセラミックス粒子の含有率は、1体積%以上50体積%以下であることが好ましく、10体積%以上30体積%以下であることがより好ましい。
これにより、上述したような樹脂材料21を含むことによる効果とセラミックス粒子を含むことによる効果とをバランスよく発揮することができる。
The content of the ceramic particles in the
As a result, the effect of including the
[1-4-2-5]スペーサー
接合部20は、スペーサーを含んでいてもよい。
接合部20がスペーサーを含んでいると、接合部20の厚さの不本意なばらつきを好適に抑制することができる。
[1-4-2-5] Spacer The joint 20 may contain a spacer.
When the
スペーサーの形状としては、例えば、回転楕円体状、円柱状、角柱状、針状等であってもよいが、球状であることが好ましく、真球状であることがより好ましい。
これにより、接合部20の厚さの不本意なばらつきをより好適に抑制することができる。また、接合部20を構成する硬化性樹脂材料21’の硬化物とスペーサーとの間に、空隙部2をより好適に形成することができる。
The shape of the spacer may be, for example, a spheroidal shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, a needle shape, etc., preferably spherical, and more preferably spherical.
Thereby, undesired variations in the thickness of the
スペーサーが球状、特に真球状をなすものである場合、当該スペーサーの平均粒径は、特に限定されないが、0.1μm以上100μm以下であることが好ましく、1.0μm以上50μm以下であることがより好ましい。 When the spacer is spherical, particularly spherical, the average particle diameter of the spacer is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 50 μm or less. preferable.
スペーサーは、いかなる材料で構成されたものであってもよく、例えば、金属材料、セラミックス材料、ガラス等で構成されたものであってもよいが、樹脂材料で構成されたものであることが好ましい。 The spacer may be made of any material, for example, metal material, ceramic material, glass, etc., but is preferably made of resin material. .
スペーサーを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、フェノール系樹脂(ベークライトを含む)、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらから選択される1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the resin material constituting the spacer include polyester resins such as polyethylene terephthalate, acrylic resins, polyolefin resins such as polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, and polypropylene, phenolic resins (including bakelite), and fluorine resins. etc., and one or more selected from these can be used in combination.
接合部20がスペーサーを含むものである場合、接合部20中におけるスペーサーの含有率は、0.1体積%以上20体積%以下であることが好ましく、0.5体積%以上10体積%以下であることがより好ましい。 When the joint 20 contains a spacer, the content of the spacer in the joint 20 is preferably 0.1% by volume or more and 20% by volume or less, and is 0.5% by volume or more and 10% by volume or less. is more preferred.
[1-4-2-6]その他の成分
接合部20は、上述した成分以外の成分を含んでいてもよい。
このような成分としては、例えば、可塑剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、改質剤、防錆剤、充填剤、フェライト等の電磁波吸収材、表面潤滑剤、腐食防止剤、耐熱安定剤、滑剤、プライマー、帯電防止剤、重合禁止剤、架橋剤、触媒、レベリング剤、増粘剤、分散剤、老化防止剤、難燃剤、加水分解防止剤等が挙げられる。
[1-4-2-6] Other Components The joint 20 may contain components other than the components described above.
Examples of such components include plasticizers, colorants, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, softeners, modifiers, rust inhibitors, fillers, electromagnetic wave absorbers such as ferrite, and surface lubricants. agents, corrosion inhibitors, heat stabilizers, lubricants, primers, antistatic agents, polymerization inhibitors, cross-linking agents, catalysts, leveling agents, thickeners, dispersants, anti-aging agents, flame retardants, hydrolysis inhibitors, etc. mentioned.
ただし、接合部20中におけるこれらの成分の含有率は、5重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることがより好ましい。
However, the content of these components in the
図2中、t20で示す熱伝導部10と接合部20との積層方向についての接合部20の厚さは、0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、5.0μm以上100μm以下であることがより好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
ただし、ここで、接合部20の厚さとは、接触する熱伝導部10に孔部11が設けられていない部位における厚さのことを言う。
In FIG. 2, the thickness of the joint portion 20 in the stacking direction of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
However, here, the thickness of the
熱伝導体1中に占める接合部20の割合は、15体積%以上70体積%以下であることが好ましく、16体積%以上60体積%以下であることがより好ましく、18体積%以上50体積%以下であることがさらに好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
The proportion of the joint 20 in the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
熱伝導体1(ただし、空隙部2を除く実体部)中に占める接合部20の割合は、熱伝導体1の積層方向における断面での面積比で、10%以上70%以下であることが好ましく、15%以上60%以下であることがより好ましく、18%以上50%以下であることがさらに好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
The proportion of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
[1-4-3]空隙部
図示の構成では、熱伝導体1は、熱伝導部10、接合部20に加えて、熱伝導部10及び接合部20が存在していない空隙部2を有している。
空隙部2は、熱伝導体1において、熱伝導部10及び接合部20が存在していない部分である。空隙部2には、通常、空気や、接合部20を構成する樹脂材料21が硬化した際に発生するガス等の気体が含まれている。
[1-4-3] Gap portion In the illustrated configuration, the
The
このような空隙部2を有することにより、当該空隙部2がクッションとなり、熱伝導体1が押圧されたときの変形、特に、接合部20の変形を、この空隙部2で吸収することができ、熱伝導体1全体としての過度な変形を抑制することができる。また、熱伝導体1に適度な柔軟性を付与することが可能となり、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との密着性をより優れたものとすることができ、前記部材と熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとすることができる。特に、接合部20が、バインダーとして機能する樹脂材料21とともに、前述したような樹脂繊維22を含むことにより、比較的小さな空隙部2を分散して形成することができる。これにより、熱伝導部10と接合部20との密着性をより優れたものとすることができ、熱伝導体1の耐久性、信頼性をより優れたものとすることができる。
By having such a
空隙部2には、通常、空気や、樹脂材料21の形成に用いられる硬化性樹脂材料21’(後述する図8参照)が硬化した際に発生するガス等の気体が含まれている。
熱伝導体1中において、空隙部2は、少なくとも接合部20と隣接する部位に設けられている。
The
In the
熱伝導体1中に占める空隙部2の割合(自然状態での割合。以下同様。)は、5体積%以上65体積%以下であることが好ましく、5体積%以上50体積%以下であることがより好ましく、6体積%以上40体積%以下であることがさらに好ましく、7体積%以上32体積%以下であることが最も好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
The ratio of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
熱伝導体1中に占める熱伝導部10の割合をVC[体積%]、熱伝導体1中に占める接合部20の割合をVJ[体積%]、熱伝導体1中に占める空隙部2の割合をVV[体積%]としたとき、25≦[(VJ+VV)/(VC+VJ+VV)]×100≦90の関係を満たすことが好ましく、25≦[(VJ+VV)/(VC+VJ+VV)]×100≦70の関係を満たすことがより好ましく、31≦[(VJ+VV)/(VC+VJ+VV)]×100≦65の関係を満たすことがさらに好ましく、37≦[(VJ+VV)/(VC+VJ+VV)]×100≦62の関係を満たすことが最も好ましい。
これにより、上述した効果がより顕著に発揮される。
VC [% by volume] is the ratio of the
Thereby, the effect mentioned above is exhibited more notably.
自然状態における熱伝導体1の密度は、0.6g/cm3以上2.5g/cm3以下であることが好ましく、0.9g/cm3以上2.0g/cm3以下であることがより好ましい。
The density of the
熱伝導体1における熱伝導部10及び接合部20を構成する材料として、上述したような材料を用いることにより、全体としての密度を、従来の銅インレイよりも低くすることができる。
By using the above-described materials as materials for forming the
これにより、熱伝導体1を特に軽量なものとすることができる。そして、熱伝導体1を有する電子回路基板100が電子機器等に搭載された場合に、該電子機器等の軽量化を妨げない。すなわち、電子機器等をより軽量なものとすることができる。
なお、従来の銅インレイに用いられている銅の密度は、約8.9g/cm3である。
Thereby, the
The density of copper used in conventional copper inlays is approximately 8.9 g/cm 3 .
[1-5]熱伝導体の製造方法
次に、熱伝導体の製造方法について説明する。
図7は、鱗片状黒鉛で構成された熱伝導部形成用シートを模式的に示す断面図である。図8は、凹部が設けられた熱伝導部形成用シートに、接合部形成用組成物を付与した状態を模式的に示す断面図である。図9は、接合部形成用組成物付与工程、巻回工程に用いる装置の一例を模式的に示す図である。図10は、切開工程で得られた切開体を模式的に示す図である。図11は、切開体を押圧して、切開体の平坦性をより高くした状態を模式的に示す図である。図12は、カット工程の様子を模式的に示す図である。
[1-5] Method for manufacturing heat conductor Next, a method for manufacturing a heat conductor will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a sheet for forming a heat conductive portion made of flake graphite. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a bonding portion forming composition is applied to a heat conductive portion forming sheet provided with recesses. FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of an apparatus used in the bonding portion forming composition application step and the winding step. FIG. 10 is a diagram schematically showing an incision body obtained in the incision step. FIG. 11 is a diagram schematically showing a state in which the incision body is pressed to make the incision body more flat. FIG. 12 is a diagram schematically showing the state of the cutting process.
熱伝導体の製造方法は、例えば、硬化性樹脂材料21’を含む組成物である接合部形成用組成物20’が付与され、凹部(孔部)11が形成された熱伝導部10の形成に用いる熱伝導部形成用シート10’を、巻取ロールR2の周面に巻回し、筒状の巻回体30を得る巻回工程と、巻回体30を、ロールの軸方向に対して非垂直な方向で切り開き、切開体40を得る切開工程と、切開体40中に含まれる硬化性樹脂材料21’を硬化させ、接合部20を形成する硬化工程とを有する。
The method for manufacturing a heat conductor includes, for example, applying a bonding portion forming composition 20', which is a composition containing a curable resin material 21', to form a heat
接合部形成用組成物20’が付与された熱伝導部形成用シート10’を、ロールの周面に巻回することで、例えば、枚葉のシート状原料を用いる場合等に比べて、熱伝導体1を効率よく製造することができる。また、巻回体30を切開した後で硬化性樹脂材料21’を硬化させることにより、樹脂材料21を含む接合部20に比べて、より柔らかい状態で切開することができる。このため、巻回により発生するひずみを好適に矯正することができ、巻回体30よりも平坦性の高い切開体40とするのに際し、熱伝導部10に対応する部位である熱伝導部形成用シート10’と、接合部20に対応する部位である接合部形成用組成物20’との間での剥離や密着性の低下等が生じることを効果的に防止することができる。その結果、最終的に得られる熱伝導体1を、ひずみが好適に除去されるとともに、熱伝導部10と接合部20との間での剥離や密着性の低下、接合部20の破壊、熱伝導部10同士の接合の破壊等が効果的に防止され、熱伝導部10と接合部20とが強固に密着したものとすることができる。
By winding the heat conductive
また、熱伝導体の製造方法では、例えば、巻回工程に先立って、凹部(孔部)11が設けられた熱伝導部形成用シート10’に接合部形成用組成物20’を付与する接合部形成用組成物付与工程を有していてもよい。
In addition, in the method for manufacturing a heat conductor, for example, prior to the winding process, bonding by applying a bonding
[1-5-1]熱伝導部形成用シート
接合部形成用組成物付与工程で用いる熱伝導部形成用シート10’は、熱伝導体1において、熱伝導部10となるべきものである。
熱伝導部形成用シート10’としては、通常、形成すべき熱伝導部10に対応する材料で構成されたシート材を用いる。
[1-5-1] Sheet for Forming Heat Conducting Portion The
As the heat conductive
熱伝導部形成用シート10’は、実質的に単一成分から構成されることが好ましい。
これにより、形成される熱伝導部10の熱伝導性をさらに優れたものとすることができる。また、一般に、熱伝導体1の製造コストを抑制する上でも有利である。
It is preferable that the heat conductive
Thereby, the thermal conductivity of the formed thermally
熱伝導部形成用シート10’として黒鉛を含むシート材を用いることにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとしつつ、熱伝導体1の製造コストを抑制することができる。また、熱伝導体1のしなやかさ、柔軟性をより優れたものとすることができ、例えば、熱伝導体1が折れ曲がった時の復元力、さらには内部の空隙によるクッション性、過熱部と接触したときの適度な変形による接触性の向上等をより優れたものとすることができる。以下、黒鉛を含むシート材を「黒鉛シート材」とも言う。
By using a sheet material containing graphite as the heat conductive
また、熱伝導部形成用シート10’として金属材料で構成されたシート材を用いることにより、熱伝導体1と接触する部材と、熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとしつつ、熱伝導体1の製造コストを抑制することができる。また、金属材料内部の結合力の強さから熱伝導体1の発塵性をより低くすることができる。また、熱伝導体1に、比較的大きな荷重を加えた場合であっても、座屈等による熱伝導体1の崩壊等、熱伝導体1の不可逆的な変形がより効果的に防止される。以下、金属材料で構成されたシート材を「金属シート材」とも言う。
In addition, by using a sheet material made of a metal material as the heat conductive
[1-5-1-1]黒鉛シート材
黒鉛シート材としては、黒鉛に加えて、黒鉛以外の成分、例えば、バインダーや樹脂繊維を含むものを用いることもできるが、実質的に黒鉛のみで構成されるもの、すなわち、実質的に単一成分から構成されるものであることが好ましい。
このような黒鉛シート材は、例えば、粉末状の黒鉛をシート状に押し固めることにより製造することができる。
[1-5-1-1] Graphite sheet material As the graphite sheet material, in addition to graphite, materials other than graphite, such as binders and resin fibers, can be used. It is preferably composed, ie composed substantially of a single component.
Such a graphite sheet material can be produced, for example, by pressing powdery graphite into a sheet.
黒鉛は、鱗片状黒鉛であることが好ましい。
これにより、鱗片状黒鉛を熱伝導部10の面内方向に好適に配向させることができ、熱伝導部10の面内方向への熱伝導性を特に優れたものとすることができる。
The graphite is preferably flake graphite.
As a result, the graphite flakes can be preferably oriented in the in-plane direction of the heat-conducting
より具体的には、鱗片状黒鉛をシート状に押し固めた場合、図7に示すように、鱗片状黒鉛FGはシートの面内方向に配向される。すなわち、鱗片状黒鉛FGの厚さ方向がシートの厚さ方向に沿って、好適に配向する。そして、熱伝導体1とされた場合には熱伝導部10の面内方向への熱伝導性を特に優れたものとすることができる。
More specifically, when flake graphite is pressed into a sheet, as shown in FIG. 7, flake graphite FG is oriented in the in-plane direction of the sheet. That is, the thickness direction of the flake graphite FG is preferably oriented along the thickness direction of the sheet. When the
黒鉛シート材は、例えば、鱗片状の黒鉛を加圧してシート状に成形する加圧工程と、シート状に形成した黒鉛を乾燥する乾燥工程と、シート状に形成した黒鉛を加熱加圧(熱プレス)する加熱加圧工程とを有する方法により製造されることが好ましい。 Graphite sheet materials include, for example, a pressurization process in which scale-like graphite is pressurized and formed into a sheet, a drying process in which the sheet-shaped graphite is dried, and a sheet-shaped graphite is heated and pressed (heated). It is preferably manufactured by a method including a heating and pressurizing step of pressing.
加圧工程では、黒鉛を加圧してシート状に成形する。加圧工程は、例えば、10℃以上35℃以下で好適に行うことができる。このときのプレス圧力は、例えば、1MPa以上30MPa以下とすることができる。 In the pressurizing step, the graphite is pressurized into a sheet. The pressurization step can be suitably performed at, for example, 10° C. or higher and 35° C. or lower. The press pressure at this time can be, for example, 1 MPa or more and 30 MPa or less.
乾燥工程では、シート状に成形した黒鉛に乾燥処理を施す。これにより、余分な水分等の揮発成分を除去することができ、取り扱い性が向上する。また、黒鉛シート材の形状の安定性、強度が向上する。 In the drying step, the sheet-shaped graphite is dried. As a result, volatile components such as excessive moisture can be removed, and the handleability is improved. Moreover, the shape stability and strength of the graphite sheet material are improved.
乾燥工程は、減圧、加熱、自然乾燥により行うことができる。加熱により行う場合、加熱温度は、40℃以上100℃以下とすることができる。 The drying process can be carried out by reducing pressure, heating, or natural drying. When heating is performed, the heating temperature can be 40° C. or higher and 100° C. or lower.
加熱加圧工程では、シート状に成形した黒鉛を、シートの厚さ方向に、加熱加圧処理を施す。これにより、鱗片状黒鉛をより好適に配向させることができる。また、黒鉛シート材の形状の安定性、強度が向上する。 In the heating and pressurizing step, the sheet-shaped graphite is subjected to a heating and pressurizing treatment in the thickness direction of the sheet. This makes it possible to orient the flake graphite more preferably. Moreover, the shape stability and strength of the graphite sheet material are improved.
加熱加圧工程における加熱温度は、例えば、100℃以上400℃以下とすることができる。これにより、最終的に得られる黒鉛シート材中に、水分やバインダー等が不本意に残存することをより効果的に防止することができる。また、加熱加圧工程におけるプレス圧力は、例えば、10MPa以上40MPa以下とすることができる。 The heating temperature in the heating/pressurizing step can be, for example, 100° C. or higher and 400° C. or lower. As a result, it is possible to more effectively prevent moisture, a binder, and the like from unintentionally remaining in the finally obtained graphite sheet material. Moreover, the press pressure in the heating and pressurizing step can be, for example, 10 MPa or more and 40 MPa or less.
なお、図7に示すように、鱗片状黒鉛FGを押し固めてシート状とした場合、黒鉛シート材の表面付近では、鱗片状黒鉛FGが緻密に押し固められて固くなっている一方で、黒鉛シート材の厚さ方向の中心部付近では鱗片状黒鉛FGは粗く固められ比較的柔らかく、空隙部12を有するものとなっている。熱伝導部形成用シート10’として、鱗片状黒鉛をシート状に押し固めた黒鉛シート材を用い、当該黒鉛シート材に孔部11が設けられている場合、熱伝導部形成用シート10’としての黒鉛シート材及び当該熱伝導部形成用シート10’により形成される熱伝導部10は、孔部11のみが一方の面から他方の面に貫通しており、それ以外の部位においては、黒鉛シート材、熱伝導部10の一方の面から他方の面に貫通する空隙部12を有していない。
As shown in FIG. 7, when the flake graphite FG is compacted into a sheet, near the surface of the graphite sheet material, the flake graphite FG is densely compacted and hardened, while the graphite In the vicinity of the central portion in the thickness direction of the sheet material, the flake graphite FG is roughly consolidated and relatively soft, and has voids 12 . As the heat conductive
このように、熱伝導部形成用シート10’が内部、特に、厚さ方向の中心部付近に空隙部12を有していると、孔部11内だけでなく、熱伝導部形成用シート10’内部の空隙部12にも硬化性樹脂材料21’を侵入させることができ、製造される熱伝導体1における熱伝導部10と接合部20との密着性、熱伝導体1の耐久性等をさらに優れたものとすることができる。
In this way, if the heat conducting
また、密度についても、黒鉛シート材の表面付近では密度が比較的高く、黒鉛シート材の内部では密度が比較的低いものとなっている。 As for the density, the density is relatively high near the surface of the graphite sheet material, and the density is relatively low inside the graphite sheet material.
黒鉛シート材全体としての密度は、0.3g/cm3以上2.1g/cm3以下であることが好ましく、0.7g/cm3以上2.1g/cm3以下であることがより好ましい。
これにより、黒鉛シート材単独での面方向での熱伝導性や強度を特に優れたものとしつつ、黒鉛シート材の厚さ方向の中心部付近により好適な空隙部12を有するものとすることができ、前述したような効果がより顕著に発揮される。
The density of the entire graphite sheet material is preferably 0.3 g/cm 3 or more and 2.1 g/cm 3 or less, more preferably 0.7 g/cm 3 or more and 2.1 g/cm 3 or less.
As a result, the graphite sheet material alone can have particularly excellent thermal conductivity and strength in the plane direction, and the graphite sheet material can have more
[1-5-1-2]金属シート材
金属シート材としては、金属材料に加えて、金属材料以外の成分、例えば、バインダーや樹脂繊維を含むものを用いることもできるが、実質的に金属材料のみで構成されるもの、すなわち、実質的に単一成分から構成されるものであることが好ましい。
金属シート材としては、例えば、金属材料をシート状に圧延した金属箔を好ましく用いることができる。
[1-5-1-2] Metal sheet material As the metal sheet material, in addition to the metal material, a material containing a component other than the metal material, such as a binder or resin fiber, can be used. It is preferably composed of only material, ie substantially composed of a single component.
As the metal sheet material, for example, a metal foil obtained by rolling a metal material into a sheet can be preferably used.
熱伝導部形成用シート10’の厚さは、5μm以上500μm以下であることが好ましく、20μm以上150μm以下であることがより好ましい。
The thickness of the heat conductive
接合部形成用組成物付与工程に供される熱伝導部形成用シート10’は、予め、その厚さ方向に凹部(孔部)11が設けられたものであることが好ましい。
これにより、接合部形成用組成物付与工程において、凹部(孔部)11内に、接合部形成用組成物20’をより好適に侵入させることができ、最終的に得られる熱伝導体1における凹部(孔部)11への樹脂材料21の侵入形態をより好適なものとすることができる。
It is preferable that the heat-conducting portion-forming
As a result, in the step of applying the joint-forming composition, the joint-forming
熱伝導部形成用シート10’に凹部(孔部)11を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、周面に凹部(孔部)11に相当する突起が複数形成されたロール体を、熱伝導部形成用シート10’の表面に所定の力で押し当てつつ回転させることにより、凹部(孔部)11を効率よく形成することができる。
The method for forming the recessed portions (holes) 11 in the heat conductive
熱伝導部形成用シート10’が有する凹部(孔部)11は、上記のような方法で設けられたものに限らず、他の方法で設けられたものであってもよい。例えば、凹部(孔部)11は、平板上に凹部(孔部)11に相当する突起が複数形成された部材や千枚通し等を用いて形成されたものであってもよい。また、凹部(孔部)11は、上記のように凹部(孔部)11を有さない熱伝導部形成用シート10’を用意し、当該熱伝導部形成用シート10’に設けられるものであってもよいが、熱伝導部形成用シート10’の成形と同時に形成されるものであってもよい。
The recessed portions (holes) 11 of the heat conductive
熱伝導部形成用シート10’が有する凹部(孔部)11は、前述した熱伝導部10が有する凹部(孔部)11の説明で記載したのと同様の条件を満足するものとすることができる。これにより、前述したのと同様の効果が得られる。
The concave portion (hole) 11 of the heat conductive
[1-5-2]接合部形成用組成物
接合部形成用組成物付与工程で用いる接合部形成用組成物20’は、熱伝導体1において、接合部20となるべきものであり、硬化性樹脂材料21’を含む組成物である。
[1-5-2] Joint-forming composition The joint-forming composition 20' used in the step of applying the joint-forming composition is to be the joint 20 in the
硬化性樹脂材料21’としては、当該硬化性樹脂材料21’を硬化させて得られる樹脂材料21が柔軟性を有するものであれば特に限定されず、前述した樹脂材料21の前駆体、例えば、未硬化物、半硬化物を用いることができる。これにより、前述したのと同様の効果が得られる。
The curable resin material 21' is not particularly limited as long as the
また、硬化性樹脂材料21’は、後述する硬化工程においてガスを発生するものであることが好ましい。
これにより、熱伝導体1中に空隙部2を好適に形成することができる。
Moreover, it is preferable that the curable resin material 21' generate gas in the curing process described later.
Thereby, the
接合部形成用組成物20’は、硬化性樹脂材料21’に加えて、樹脂繊維22を含むものであってもよい。
これにより、熱伝導体1の製造時に、接合部形成用組成物20’とは別に樹脂繊維22を用意する必要がなく、熱伝導体1の製造に用いる装置(特に、接合部形成用組成物付与工程、巻回工程に用いる装置)として、構成が比較的簡易なものを用いることができる。
The joint forming composition 20' may contain
As a result, when manufacturing the
接合部形成用組成物20’は、上述した成分に加えて、金属粒子、セラミックス粒子、スペーサー等を含んでいてもよい。 The joint forming composition 20' may contain metal particles, ceramic particles, spacers, etc. in addition to the components described above.
接合部形成用組成物20’が上記の成分を含む場合、最終的に得られる熱伝導体1の接合部20における含有率が前述した範囲内の値となるように、接合部形成用組成物20’中での含有率を調整することが好ましい。
When the joint-forming composition 20' contains the above components, the joint-forming composition is added so that the content of the finally obtained
接合部形成用組成物20’は、上述した成分以外の成分を含んでいてもよい。
このような成分としては、例えば、可塑剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、軟化剤、改質剤、防錆剤、充填剤、フェライト等の電磁波吸収材、表面潤滑剤、腐食防止剤、耐熱安定剤、滑剤、プライマー、帯電防止剤、重合禁止剤、架橋剤、触媒、レベリング剤、増粘剤、分散剤、老化防止剤、難燃剤、加水分解防止剤等が挙げられる。
The joint forming composition 20' may contain components other than those described above.
Examples of such components include plasticizers, colorants, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, softeners, modifiers, rust inhibitors, fillers, electromagnetic wave absorbers such as ferrite, and surface lubricants. agents, corrosion inhibitors, heat stabilizers, lubricants, primers, antistatic agents, polymerization inhibitors, cross-linking agents, catalysts, leveling agents, thickeners, dispersants, anti-aging agents, flame retardants, hydrolysis inhibitors, etc. mentioned.
ただし、接合部形成用組成物20’中におけるこれらの成分の含有率は、5重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることがより好ましい。 However, the content of these components in the joint forming composition 20' is preferably 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less.
また、接合部形成用組成物20’は、溶媒成分を含んでいないことが好ましい。これにより、最終的に得られる熱伝導体1中に、溶媒成分が不本意に残存することを防止することができ、熱伝導体1の信頼性をより優れたものとすることができる。
Also, the joint forming composition 20' preferably does not contain a solvent component. As a result, it is possible to prevent the solvent component from unintentionally remaining in the
[1-5-3]接合部形成用組成物付与工程
接合部形成用組成物付与工程では、熱伝導部形成用シート10’の少なくとも一方の面に、硬化性樹脂材料21’を含む接合部形成用組成物20’を付与する。
[1-5-3] Step of applying composition for forming joints In the step of applying composition for forming joints, a joint containing a curable resin material 21' is provided on at least one surface of the
接合部形成用組成物20’を熱伝導部形成用シート10’の表面に付与する方法としては、例えば、バーコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、キスコーター、ロッドコーター、ディップコーター、スプレーコーターのいずれかを用いて塗布する方法等が挙げられる。
Examples of the method for applying the bonding
これにより、熱伝導部形成用シート10’の表面に、接合部形成用組成物20’を連続的に適切に付与することができ、製造される熱伝導体1の信頼性、熱伝導体1の生産性を向上させるうえで有利である。
As a result, the bonding
接合部形成用組成物20’は、熱伝導部形成用シート10’の一方の面側のみに付与してもよいし、両面に付与してもよいが、熱伝導部形成用シート10’が孔部11を有するものである場合、図9に示すように、接合部形成用組成物20’は、熱伝導部形成用シート10’の一方の面側から付与することが好ましい。
The bonding portion forming composition 20' may be applied to only one surface side of the heat conductive
これにより、孔部11の内部に、硬化性樹脂材料21’を好適に侵入させることができる。より具体的には、熱伝導部形成用シート10’の一方の面側から接合部形成用組成物20’を付与することで、孔部11に存在する空気を熱伝導部形成用シート10’の他方の面側に押し出すことができ、孔部11に、硬化性樹脂材料21’をより好適に侵入させることができる。また、熱伝導部形成用シート10’が孔部11に加えて、空隙部12を有するものであると、孔部11を介して熱伝導部形成用シート10’の内部の空隙部12にも、硬化性樹脂材料21’を好適に侵入させることができる。
As a result, the
このとき、接合部形成用組成物20’は、キスコーターを用いて付与することが好ましい。 At this time, the joint forming composition 20' is preferably applied using a kiss coater.
なお、図8では、熱伝導部形成用シート10’として、鱗片状黒鉛FGで構成された黒鉛シート材を示しているが、これ以外の熱伝導部形成用シート10’であっても、上記のような効果が得られる。
In addition, in FIG. 8, a graphite sheet material composed of flake graphite FG is shown as the heat conductive
ただし、熱伝導部形成用シート10’として上記のような黒鉛シート材を用いることにより、さらに、以下のような効果も得られる。すなわち、熱伝導部形成用シート10’が上記のような黒鉛シート材である場合、黒鉛シート材の表面付近では、鱗片状黒鉛FGが緻密に押し固められて固くなっている一方で、黒鉛シート材の厚さ方向の中心部付近では鱗片状黒鉛FGは粗く固められ比較的柔らかく、空隙部12を有するものとなっている。このため、硬化性樹脂材料21’は、孔部11を介して、熱伝導部形成用シート10’の内部の空隙部12にも好適に侵入することができる。これにより、製造される熱伝導体1における熱伝導部10と接合部20との密着性、熱伝導体1の耐久性等をさらに優れたものとすることができる。
However, by using the graphite sheet material as described above as the heat conductive
本工程は、例えば、図9に示す装置を用いて行うことができる。より具体的には、予め作製された熱伝導部形成用シート10’をロール状に巻き取った原反ロールR1を準備しておく。そして熱伝導部形成用シート10’の一端を原反ロールR1から引き出して、キスコーターM10を用いて、熱伝導部形成用シート10’の一方の面側から、接合部形成用組成物20’を付与する。
This step can be performed using, for example, the apparatus shown in FIG. More specifically, a raw fabric roll R1 is prepared by winding the prefabricated heat conductive
キスコーターM10とは、1本又は数本のロールを用いてシートに塗工を行う装置であり、塗工ロールM11とシートが接触している部分においてのみ塗工を行うことが可能である。 The kiss coater M10 is a device that coats a sheet using one or several rolls, and can coat only the portion where the coating roll M11 and the sheet are in contact.
キスコーターM10は、図示しないモーターにより矢印方向に回転駆動する塗工ロールM11と、接合部形成用組成物20’を溜めた液受けパンM12と、塗工ロールM11の表面に、先端を接触させることで、ロール表面の接合部形成用組成物20’の膜厚を一定に保つスキージーM13とを含んで構成され、塗工ロールM11の略下半分が液受けパンM12の接合部形成用組成物20’中に浸漬される。また、熱伝導部形成用シート10’は、ガイドロールM14,M14によりガイドされて搬送されることにより、接合部形成用組成物20’の塗布時には塗工ロールM11の上面に接触して搬送される。これにより、塗工ロールM11が回転すると、その回転により液受けパンM12内の接合部形成用組成物20’が塗工ロールM11に同伴して汲み上げられ、スキージーM13により所定の塗布量に調整された後、熱伝導部形成用シート10’の表面に塗布される。液受けパンM12には、図示しない供給タンクからポンプによって接合部形成用組成物20’が供給され、液受けパンM12内の接合部形成用組成物20’の高さが一定に保持されるように制御される。
The kiss coater M10 includes a coating roll M11 that is driven to rotate in the direction of the arrow by a motor (not shown), a liquid receiving pan M12 that stores the
キスコーターM10を用いることによって、熱伝導部形成用シート10’を、接合部形成用組成物20’に浸漬させることなく、接合部形成用組成物20’を付与することができるため、付与する工程において、連続して一定量の接合部形成用組成物20’を効率よく付与することが可能となる。
By using the kiss coater M10, the joint forming composition 20' can be applied without immersing the heat conductive
接合部形成用組成物付着工程において、熱伝導部形成用シート10’と接合部形成用組成物20’との間に、気泡を含ませることが好ましい。
これにより、樹脂材料21の硬化後において、熱伝導部10と接合部20との間に、好適に空隙部2を形成することができる。
In the bonding portion forming composition adhesion step, it is preferable to include air bubbles between the heat conductive
Thereby, after the
熱伝導部形成用シート10’と接合部形成用組成物20’との間に、気泡を含ませる方法としては、例えば、熱伝導部形成用シート10’の表面形状、接合部形成用組成物20’の粘度や、熱伝導部形成用シート10’に対する濡れ性を調整すること等が挙げられる。
As a method for including air bubbles between the heat conducting
また、熱伝導部形成用シート10’に接合部形成用組成物20’を付着させた後、硬化反応時に発生するガスを気泡の形成(空隙部2の形成)に利用することもできる。
Further, after the bonding
本工程は、接合部形成用組成物20’の粘度が、室温(20℃)での粘度より低くなるように、加熱された接合部形成用組成物20’を用いて行うことが好ましい。
これにより、本工程終了後、例えば、巻回工程において、熱伝導部形成用シート10’に付与された接合部形成用組成物20’が冷却され、接合部形成用組成物20’の粘度を、本工程での粘度よりも低いものとすることができる。その結果、接合部形成用組成物付与工程よりも後の工程で、熱伝導部形成用シート10’に付与された接合部形成用組成物20’が不本意に流失することをより効果的に防止することができる。
This step is preferably performed using the heated joint forming composition 20' so that the viscosity of the joint forming composition 20' becomes lower than the viscosity at room temperature (20° C.).
As a result, after the completion of this step, for example, in the winding step, the bonding
本工程での接合部形成用組成物20’の加熱温度は、特に限定されないが、接合部形成用組成物20’の粘度が以下の条件を満足するように設定することが好ましい。 The heating temperature of the joint forming composition 20' in this step is not particularly limited, but is preferably set so that the viscosity of the joint forming composition 20' satisfies the following conditions.
熱伝導部形成用シート10’に接合部形成用組成物20’を付与する際の接合部形成用組成物20’の粘度は、500mPa・s以上50000mPa・s以下であることが好ましく、2000mPa・s以上40000mPa・s以下であることがより好ましい。
The viscosity of the bonding
これにより、接合部形成用組成物20’を、熱伝導部形成用シート10’に所定の厚さでより好適に付与することができる。また、熱伝導部形成用シート10’が凹部(孔部)11を有するものである場合、当該凹部(孔部)11に接合部形成用組成物20’をより好適に侵入させることができる。
なお、接合部形成用組成物20’の粘度は、JIS Z8803:2011に準じた測定により求めることができる。
Thereby, the composition 20' for forming a joint portion can be more suitably applied to the
The viscosity of the joint forming composition 20' can be obtained by measurement according to JIS Z8803:2011.
また、例えば、本工程では、複数種の接合部形成用組成物20’を用いてもよいし、前述した接合部形成用組成物20’の構成成分の一部のみを含む材料と、他の一部の構成成分を含む材料とを、別々に組み合わせて用いてもよい。 Further, for example, in this step, a plurality of types of joint forming compositions 20' may be used, or a material containing only a part of the constituent components of the joint forming composition 20' described above and other components may be used. Materials containing some components may be used in separate combinations.
[1-5-4]巻回工程
巻回工程では、接合部形成用組成物20’が付与された熱伝導部形成用シート10’を、巻取ロールR2の周面に巻回し、筒状の巻回体30を得る。
[1-5-4] Winding step In the winding step, the heat conductive
このようにして得られる巻回体30は、その中心から外周方向に向かって、熱伝導部形成用シート10’で構成された部分と、接合部形成用組成物20’で構成された部分とが、交互に配置された構造を有する。
The
なお、図9では、熱伝導部形成用シート10’を、ガイドロールM14,M14によりガイドして搬送する場合を示しているが、熱伝導部形成用シート10’は、ガイドロールM14,M14以外の、図示しないガイドロールによって搬送されてもよいし、また、必要に応じて、ガイドロールによって搬送方向を変えてもよい。
Note that FIG. 9 shows a case where the heat conductive
なお、図示の構成では、接合部形成用組成物20’が付与された熱伝導部形成用シート10’を、断面が真円状の巻取ロールR2の周面に巻回しているが、これに限定されず、断面が楕円状や多角形状、トラック形状等のロールの周面に巻回してもよい。
In the illustrated configuration, the heat conductive
また、巻回工程では、前述した熱伝導部形成用シート10’とともに、樹脂繊維22を含む樹脂繊維シート(織布、不織布等)を、巻取ロールR2に巻回してもよい。
この場合、樹脂繊維シートは、前述したのと同様の方法で接合部形成用組成物20’が付与されたものであってもよいし、接合部形成用組成物20’が付与されていないものであってもよい。
In the winding step, a resin fiber sheet (a woven fabric, a nonwoven fabric, or the like) containing the
In this case, the resin fiber sheet may be one to which the joint forming composition 20' is applied by the same method as described above, or one to which the joint forming composition 20' is not applied. may be
樹脂繊維シートとして接合部形成用組成物20’が付与されたものを用いる場合、熱伝導部形成用シート10’としては、前述したようにして接合部形成用組成物20’が付与されたものを用いてもよいし、接合部形成用組成物20’が付与されていないものを用いてもよい。言い換えると、接合部形成用組成物付着工程において、熱伝導部形成用シート10’の代わりに、樹脂繊維シートに対して、接合部形成用組成物20’を付着させてもよい。
また、樹脂繊維シートを用いる場合、少なくともその表面の一部に接着剤を塗布した状態で用いてもよい。
When the resin fiber sheet to which the
Moreover, when a resin fiber sheet is used, it may be used with an adhesive applied to at least part of its surface.
熱伝導体の製造に、樹脂繊維シートを用いることにより、接合部20の面内方向に樹脂繊維22を好適に配向させることができ、これにより、樹脂繊維22をより均一に分散させることができ、樹脂繊維22の重なり状態も均一化させることができる。その結果、接合部20の引張強度が向上するとともに、接合部20の厚さをより均一なものとすることができる。
By using the resin fiber sheet for the production of the heat conductor, the
樹脂繊維シートを用いる場合、当該樹脂繊維シートの厚さは、3μm以上300μm以下であることが好ましく、5μm以上100μm以下であることがより好ましい。 When a resin fiber sheet is used, the thickness of the resin fiber sheet is preferably 3 μm or more and 300 μm or less, more preferably 5 μm or more and 100 μm or less.
[1-5-5]切開工程
切開工程では、巻回体30を、巻取ロールR2の軸方向に対して非垂直な方向で切り開き、切開体40を得る。
[1-5-5] Cutting Step In the cutting step, the
硬化性樹脂材料21’を硬化させる硬化工程より前に、巻回体30を切開することにより、樹脂材料21(硬化性樹脂材料21’の硬化物)を含む接合部20に比べて、より柔らかい状態で切開することができる。
By incising the
本工程では、円柱状の巻取ロールR2の軸方向に対して非垂直な方向であって、巻取ロールR2の軸方向の一方の端部から他方の端部にわたって、巻回体30の積層方向に切り込みを入れ、切り込み部分で巻回体30を開きつつ巻取ロールR2から取り外し、切開体40とする。
In this step, the
巻回体30を切り開く方向としては、巻取ロールR2の軸方向に対して非垂直な方向であれば、特に限定されず、例えば、巻取ロールR2の軸方向に対して略平行な方向であってもよいし、ロールの軸方向に対して斜め方向であってもよい。また、巻回体30を切り開く方向が異なる部位を有していてもよい。例えば、巻取ロールR2の軸方向に対して略平行な方向で切り開く部位と、ロールの軸方向に対して斜め方向に切り開く部位とを有していてもよい。
The direction in which the
巻回体30の切開方法としては、特に限定されないが、例えば、バンドソー、のこぎり、カッター、トリミングカッター、レーザー、超音波カッター、ウォーターカッター等を用いる方法が挙げられる。
A method for cutting the
[1-5-6]硬化工程
硬化工程では、切開体40において、接合部形成用組成物20’に含まれる硬化性樹脂材料21’を硬化させる。
切開工程の後に、切開体40中に含まれる硬化性樹脂材料21’を硬化させる硬化工程を行ってもよい。
[1-5-6] Curing Step In the curing step, the curable resin material 21' contained in the joint forming composition 20' is cured in the incised
After the incision process, a curing process for curing the curable resin material 21' contained in the
図10に示すように、巻回体30を切り開いて切開体40とした時点では、通常、切開体40は、湾曲した状態である。巻回体30を切開する前に硬化性樹脂材料21’を硬化させた場合、湾曲した切開体40の平坦性を高めようとすると、切開体40の内周と外周とでの曲率の差に起因するひずみが生じてしまい、熱伝導部10と接合部20との間での剥離や密着性の低下、接合部20の破壊、熱伝導部10同士の接合の破壊等が生じやすい。これに対し、巻回体30を切開して平坦性を高めた切開体40に対して硬化性樹脂材料21’を硬化させる処理を施すことにより、上記のような問題の発生を効果的に防止することができる。
As shown in FIG. 10, when the
本工程は、例えば、切開体40の内周側及び外周側を、それぞれ、平面に接触させた状態で、硬化性樹脂材料21’を硬化させることにより行うことができる。
より具体的には、例えば、図11に示すように、切開体40を2枚の平板90の間に挟み込み、圧力をかけることで、熱伝導部10及び接合部20の平坦性を高めた状態で、硬化性樹脂材料21’を硬化させて樹脂材料21とすることができる。
This step can be performed, for example, by curing the curable resin material 21' while the inner peripheral side and the outer peripheral side of the
More specifically, for example, as shown in FIG. 11, the incised
このときの圧力としては、特に限定されないが、0MPa超100MPa以下とすることが好ましく、10MPa以上50MPa以下とすることがより好ましい。 Although the pressure at this time is not particularly limited, it is preferably more than 0 MPa and 100 MPa or less, more preferably 10 MPa or more and 50 MPa or less.
圧力が前記下限値未満であると、熱伝導部10及び接合部20の平坦性を十分に高めることが困難になる可能性がある。一方、圧力が前記上限値を超えると、隣り合う熱伝導部形成用シート10’間から、硬化性樹脂材料21’の流失が顕著となり、所望の厚さの接合部20を形成することが困難になる可能性がある。
If the pressure is less than the lower limit, it may be difficult to sufficiently improve the flatness of the
また、切開体40を押圧しつつ硬化工程を行うことで、熱伝導部10と接合部20との間での剥離や密着性の低下、接合部20の破壊、熱伝導部10同士の接合の破壊等をより効果的に防止することができ、熱伝導体1の耐久性をより優れたものとすることができる。
In addition, by performing the curing process while pressing the incised
硬化性樹脂材料21’が熱硬化性樹脂である場合、加熱温度は、硬化性樹脂材料21’の条件等により異なるが、80℃以上220℃以下であることが好ましく、100℃以上190℃以下であることがより好ましい。
これにより、硬化性樹脂材料21’を好適に硬化させることができる。
When the curable resin material 21' is a thermosetting resin, the heating temperature varies depending on the conditions of the curable resin material 21', but is preferably 80° C. or higher and 220° C. or lower, and 100° C. or higher and 190° C. or lower. is more preferable.
Thereby, the curable resin material 21' can be preferably cured.
以上のような各工程を経て、必要に応じて、所定の形状に加工することにより、熱伝導体1が得られる。
The
[1-5-7]カット工程
製造すべき熱伝導体1が、ブロック状をなすものである場合、前述した硬化工程の後に、両面において、熱伝導部10及び接合部20が表出するブロック状にカットするカット工程を行う。
これにより、例えば、所望の厚さを有するブロック状の熱伝導体1を得ることができる。
[1-5-7] Cutting step When the
Thereby, for example, a block-shaped
硬化工程の後に、例えば、図12中の切断線A-A’及び切断線B-B’に沿ってカットすることで、厚さT3のブロック状の熱伝導体1を得ることができる。
ここで、製造すべき熱伝導体1の厚さT3が比較的小さいものであっても、硬化工程を経て、硬化性樹脂材料21’が、形状の安定性がより高い樹脂材料21となっているため、容易に、熱伝導体1をカットすることができる。
After the curing step, for example, by cutting along the cutting lines AA' and BB' in FIG. 12, a block-shaped
Here, even if the thickness T3 of the
カット方法としては、特に限定されないが、例えば、カッター、トリミングカッター、レーザー、超音波カッター、ウォーターカッター等を用いる方法が挙げられる。 The cutting method is not particularly limited, but examples thereof include methods using a cutter, a trimming cutter, a laser, an ultrasonic cutter, a water cutter, and the like.
カット方向としては、積層方向(切開体40の厚さ方向)に略平行でもよいし、積層方向(切開体40の厚さ方向)に対して斜め方向であってもよい。図12では、切開体40を積層方向に略平行にカットする様子を示している。
The cutting direction may be substantially parallel to the lamination direction (thickness direction of the incision body 40) or may be oblique to the lamination direction (thickness direction of the incision body 40). FIG. 12 shows how the
熱伝導体1の表面、特に、熱伝導部10及び接合部20が表出している面に対して、研磨処理を施してもよい。これにより、熱伝導体1の表面粗さを好適に調整することができる。
The surface of the
自然状態、すなわち、外力を加えていない状態での、熱伝導体1の表面粗さRaは、0.1μm以上80μm以下であることが好ましく、0.1μm以上10μm以下であることがより好ましい。
これにより、熱伝導体1と接触する部材の表面形状により好適に追従することができ、前記部材と熱伝導体1との間での実質的な熱伝導性をより優れたものとすることができる。
なお、熱伝導体1の表面粗さRaは、例えば、JIS B 0601-2013に準拠した方法により測定することができる。
The surface roughness Ra of the
As a result, the surface shape of the member in contact with the
The surface roughness Ra of the
このような熱伝導体1を備えた電子回路基板100では、基板110のスルーホール111が設けられた部位での厚さをT1[mm]、基板110の厚さ方向の熱伝導体1の自然状態での長さをT2[mm]としたとき、0.70≦T1/T2≦0.99の関係を満たすことが好ましく、0.75≦T1/T2≦0.98の関係を満たすことがより好ましく、0.80≦T1/T2≦0.97の関係を満たすことがさらに好ましい。
これにより、熱伝導体1の、熱伝導体1と接触する部材に対する密着性を向上させ、界面熱抵抗を低く抑えて実質的な熱伝導率を高めることができる。
In the
As a result, the adhesion of the
また、熱伝導体1は、そのスルーホール111の奥行方向の両面(異なる部材に接触する両面)の一方の面を上面、他方の面を底面としたときの、熱伝導体1の自然状態での上面及び底面の面積の和をS1[mm2]、熱伝導体1の自然状態での側面の面積をS2[mm2]としたとき、0.2≦S1/S2≦10.0の関係を満たすことが好ましく、0.4≦S1/S2≦7.0の関係を満たすことがより好ましく、0.5≦S1/S2≦5.0の関係を満たすことがさらに好ましい。
これにより、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材との十分な接触面積を確保することができ、前述した本発明による効果がより顕著に発揮される。
In addition, the
As a result, a sufficient contact area can be secured between the
なお、本明細書中において、「側面の面積」は、側面全体の面積を指し、例えば、熱伝導体1が四角柱形状である場合、4つの側面の面積の和を指す。
In this specification, the term "side surface area" refers to the area of the entire side surface, for example, when the
[1-6]熱伝導体の他の構成例
次に、熱伝導体の他の構成例について説明する。
図13は、熱伝導体の他の一例を模式的に示す斜視図である。図14は、図13に示す熱伝導体の縦断面図であり、図14(a)は、切断線C-C’における断面図であり、図14(b)は、切断線D-D’における断面図である。
図13、図14に示す熱伝導体1では、第1の方向から平面視した際に、複数個の熱伝導部10が、島状に設けられている。
[1-6] Another Configuration Example of Heat Conductor Next, another configuration example of the heat conductor will be described.
FIG. 13 is a perspective view schematically showing another example of the heat conductor. 14 is a longitudinal sectional view of the heat conductor shown in FIG. 13, FIG. 14(a) is a sectional view taken along the section line CC', and FIG. It is a cross-sectional view in.
In the
これにより、熱伝導体1の面内(図13に示すxy平面の方向)の各部位での熱伝導性のばらつきを抑えつつ、熱伝導体1全体としての柔軟性もより優れたものとしやすく、前述した本発明による効果をより顕著に発揮させることができる。
As a result, while suppressing variations in thermal conductivity at each part in the plane of the heat conductor 1 (direction of the xy plane shown in FIG. 13), the flexibility of the
なお、本明細書において「島状」とは、接合部20中に、複数個の熱伝導部10が、連続せず点在している状態のことをいう。言い換えると、熱伝導部10は、x方向、y方向のいずれにおいても、他の熱伝導部10とは独立した状態である。
In this specification, the term “island shape” refers to a state in which a plurality of
図13に示す熱伝導体1では、第1の方向から平面視した際に、複数個の熱伝導部10が、千鳥状に配置されている。言い換えると、複数個の熱伝導部10がx方向に並んだ第1の列10aと、第2の列10bとが、熱伝導部10が互い違いになるように、y方向に交互に配されている。
これにより、上述した効果をより顕著に発揮させることができる。
In the
Thereby, the effect mentioned above can be exhibited more notably.
第1の列10aの熱伝導部10と、第2の列10bの熱伝導部10とは、y方向において、少なくとも一部が重なりあっているものであることが好ましい。
これにより、上述した効果をさらに顕著に発揮させることができる。
It is preferable that the heat-conducting
Thereby, the effect mentioned above can be exhibited more notably.
第1の方向から平面視した際の図13中のw10で示す熱伝導部10の幅は、1mm以上30mm以下であることが好ましく、5mm以上20mm以下であることがより好ましく、7mm以上15mm以下であることがさらに好ましい。
The width of the heat
これにより、熱伝導体1中に占める熱伝導部10の割合を十分に高いものとしつつ、熱伝導体1全体としての柔軟性もより優れたものとしやすく、より確実に、前述した効果をより顕著に発揮させることができる。
As a result, while the ratio of the heat
熱伝導体1を第1の方向から平面視した際の図13中のg10で示す隣り合う熱伝導部10の間隔は、1μm以上2000μm以下であることが好ましく、2μm以上1500μm以下であることがより好ましく、3μm以上1000μm以下であることがさらに好ましい。
When the
これにより、熱伝導体1中に占める熱伝導部10の割合を十分に高いものとしつつ、熱伝導体1全体としての柔軟性もより優れたものとしやすく、前述した効果をより顕著に発揮させることができる。
As a result, while the ratio of the heat
なお、本明細書において、「隣り合う熱伝導部10の間隔」は、隣り合う熱伝導部10間での最短距離としてのギャップを意味する。
In this specification, the “interval between adjacent
また、図13では、複数個の熱伝導部10が、千鳥状に配置されている場合を示しているが、複数個の熱伝導部10は、千鳥状以外の態様で配置されていてもよい。複数個の熱伝導部10は、規則的に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
In addition, although FIG. 13 shows a case where the plurality of
なお、図14に示すように、熱伝導部10の第1の列10aと第2の列10bとでは、表面の法線方向V1に対する熱伝導部10(貫通熱伝導部10c)の傾斜方向が、逆になっている。
As shown in FIG. 14, in the
第1の列10aの貫通熱伝導部10cの、表面の法線方向V1に対する傾斜方向をプラス(+)方向とし、第2の列10bの貫通熱伝導部10cの、表面の法線方向に対する傾斜方向をマイナス(-)方向とする。
The inclination direction of the penetrating heat-conducting
すなわち、第1の列10aの貫通熱伝導部10cは、表面の法線方向V1に対しプラス方向に角θ1だけ傾斜しており、第2の列10bの貫通熱伝導部10cは、表面の法線方向V1に対しマイナス方向に角θ2だけ傾斜している。
That is, the through
このように、互いに異なる方向に傾斜した貫通熱伝導部10cを備えること、特に、表面の法線方向V1に対してプラスの方向に傾斜する貫通熱伝導部10cとともに、表面の法線方向V1に対してマイナスの方向に傾斜する貫通熱伝導部10cを備えることにより、例えば、熱伝導体1に、比較的大きな荷重を加えた場合であっても、座屈等による熱伝導体1の崩壊等、熱伝導体1の不可逆的な変形をさらに効果的に抑制することができ、熱伝導体1の耐久性をさらに優れたものとすることができる。また、熱伝導体1を第1の方向から圧縮した際に、熱伝導体1に面圧がさらにかかりやすくなり、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材との密着性をさらに高めることができる。また、熱伝導体1の第1の方向の圧力が加わった際に、当該圧力には、熱伝導部10と接合部20とを押し付ける方向の力の成分が含まれ、これにより、熱伝導部10と接合部20との密着性もさらに高められたものとなる。
Thus, the provision of through
特に、表面の法線方向V1に対してプラスの方向に傾斜する貫通熱伝導部10cと、表面の法線方向V1に対してマイナスの方向に傾斜する貫通熱伝導部10cとが、交互に配されていることにより、前述した効果をより顕著に発揮させることができる。
In particular, the through
図14に示すように、表面の法線方向V1と、貫通熱伝導部10cの延在方向e10とのなす角θ1、θ2の絶対値は、3°以上45°以下であることが好ましく、5°以上40°以下であることがより好ましく、8°以上35°以下であることがさらに好ましい。
As shown in FIG. 14, the absolute values of the angles θ1 and θ2 formed by the surface normal direction V1 and the extending direction e10 of the penetrating
これにより、熱伝導体1を第1の方向から圧縮した際に、熱伝導体1に面圧がかかりやすくなり、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材との密着性をより高めることができる。また、熱伝導体1の第1の方向の圧力が加わった際に、当該圧力には、熱伝導部10と接合部20とを押し付ける方向の力の成分が含まれ、これにより、熱伝導部10と接合部20との密着性もより高められたものとなる。
As a result, when the
なお、角θ1と角θ2とは、その大きさが異なっていても構わないが、同じであることが好ましい。 The angles θ1 and θ2 may have different sizes, but are preferably the same.
また、前記角度は、数学的な意味における厳密な数値ではなく、本発明の技術分野における、通常の誤差を含んでいてもよい。例えば、1°未満の差は、誤差として、同じ角度であると解釈される。 Also, the angle is not a precise numerical value in a mathematical sense, and may include normal errors in the technical field of the present invention. For example, a difference of less than 1° is interpreted as the same angle as an error.
熱伝導部10の傾斜方向は、特に限定されないが、熱伝導部10(熱伝導部形成用部材10’)が帯状をなすものである場合、熱伝導部10は、その面方向が、前記表面の法線方向V1に対して、傾斜しているのが好ましい。
The direction of inclination of the
これにより、例えば、熱伝導体1に、比較的大きな荷重を加えた場合であっても、座屈等による熱伝導体1の崩壊等、熱伝導体1の不可逆的な変形をさらに効果的に抑制することができ、熱伝導体1の耐久性をさらに優れたものとすることができる。また、熱伝導体1を第1の方向から圧縮した際に、熱伝導体1に面圧がさらにかかりやすくなり、熱伝導体1と、熱伝導体1と接触する部材との密着性をさらに高めることができる。また、熱伝導体1の第1の方向の圧力が加わった際に、当該圧力には、熱伝導部10と接合部20とを押し付ける方向の力の成分が含まれ、これにより、熱伝導部10と接合部20との密着性もさらに高められたものとなる。
As a result, for example, even when a relatively large load is applied to the
[1-7]電子回路基板の他の構成例
次に、本発明の電子回路基板の他の構成例について説明する。
図15は、本発明の電子回路基板の他の一例を模式的に示す断面図である。図16は、本発明の電子回路基板の他の一例を模式的に示す平面図である。図17は、本発明の電子回路基板の他の一例を模式的に示す図であり、(A)は断面図であり、(B)は平面図である。
[1-7] Another Configuration Example of Electronic Circuit Board Next, another configuration example of the electronic circuit board of the present invention will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing another example of the electronic circuit board of the present invention. FIG. 16 is a plan view schematically showing another example of the electronic circuit board of the present invention. 17A and 17B are diagrams schematically showing another example of the electronic circuit board of the present invention, where (A) is a cross-sectional view and (B) is a plan view.
図15に示すように、電子回路基板100は、スルーホール111の内部、言い換えると、基板110の両側に配された部材の間に配された絶縁層101及び絶縁層102の少なくとも一方を有していてもよい。
As shown in FIG. 15, an
絶縁層101は、熱伝導体1の中間層として配されており、絶縁層102は、熱伝導体1の表面層として配されている。
これにより、電子回路の電気的なショート等の問題の発生を好適に防止することができる。
The insulating
As a result, it is possible to suitably prevent the occurrence of problems such as an electrical short circuit in the electronic circuit.
熱伝導体1の中間層としての絶縁層101を構成する材料としては、例えば、AlN、Si3N4、BN等のセラミックス等が挙げられる。
Examples of the material forming the insulating
絶縁層(中間層)101は、例えば、スルーホール111内に配される熱伝導体1を2段構成とし、2つの熱伝導体1の間に、上述したようなセラミックスからなる薄板を挟み込むことにより形成される。
The insulating layer (intermediate layer) 101 has, for example, a two-stage configuration of the
熱伝導体1の表面層としての絶縁層102を構成する材料としては、例えば、PCM(Phase Change Material)等が挙げられる。PCMは、熱により軟化して密着性が向上することで、優れた放熱性能を発揮する。
Examples of the material forming the insulating
絶縁層(表面層)102は、例えば、熱伝導体1の表面にPCMを塗布又は成膜することにより、形成される。
The insulating layer (surface layer) 102 is formed, for example, by coating or forming a film of PCM on the surface of the
PCMの一部が、熱伝導体1の内部に侵入していることが好ましい。これにより、上述した効果をより顕著なものとすることができる。
Part of the PCM preferably penetrates inside the
図16に示すように、基板110の面内方向の所定方向をY軸方向、基板110の面内方向の所定方向であり、かつ、Y軸方向に直交する方向をX軸方向としたとき、熱伝導体1は、Y軸方向の熱伝導率が、X軸方向の熱伝導率よりも低いことが好ましい。
As shown in FIG. 16, when a predetermined in-plane direction of the
熱伝導体1は、例えば、基板110の面内、言い換えると、部材に接触する面において、熱伝導部10と接合部20との延在方向がX軸方向となり、熱伝導部10と接合部20との積層方向がY軸方向となるように、スルーホール111内に配される。
図16に示す構成では、図中上下方向がX軸方向であり、図中左右方向がY軸方向である。
In the
In the configuration shown in FIG. 16, the vertical direction in the drawing is the X-axis direction, and the horizontal direction in the drawing is the Y-axis direction.
これにより、熱伝導体1を介した、基板110の面内における熱伝導性に異方性を付与することができる。具体的には、基板110の面内におけるY軸方向の熱伝導率を、X軸方向の熱伝導率よりも低くなるように、好適に制御することができる。
Thereby, anisotropy can be imparted to the in-plane thermal conductivity of the
また、図16に示すように、電子回路基板100には、上述した部材、例えば、電力半導体素子120、冷却ユニット130以外の部品が配されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 16, the
電子回路基板100において、基板110の熱伝導体1が設けられた部位のY軸方向の延長線上には、基板110の熱伝導体1が設けられた部位のX軸方向の延長線上に配された部品140よりも、熱の影響を受けやすい部品150が配されていることが好ましい。
In the
これにより、発熱体である電力半導体素子120からの熱が、基板110を介してY軸方向へ伝達されることが好適に抑えられ、部品150への熱による影響を効果的に抑えることができる。
As a result, the heat from the
比較的、熱の影響を受けやすい部品150としては、例えば、電界コンデンサー、大規模集積回路(SOC:System-on-a-chip)、アルミ電解コンデンサー等が挙げられる。
また、図17に示す電子回路基板100では、例えば、電力半導体素子120と基板110との間に、ヒートスプレッダー160が配されている。
これにより、電力半導体素子120の熱をより効率よく放熱することができる。
この場合、電力半導体素子120だけでなく、ヒートスプレッダー160の形状に合わせて、スルーホール111及び熱伝導体1を配することが好ましい。
これにより、電力半導体素子120の熱をさらに効率よく放熱することができる。
Further, in the
Thereby, the heat of the
In this case, it is preferable to arrange the through-
Thereby, the heat of the
このように、熱伝導体1が複雑な形状である場合であっても、熱伝導体1を所定の形状にカットすることで対応できるため、例えば、銅インレイを用いた場合に比べて容易に対応することができる。
Thus, even if the
また、例えば、一方の面110a側に電力半導体素子120が配された基板110において、他方の面110b側に十分な空間が確保できない場合には、基板110の他方の面110b側ではなく、基板110の側方、例えば、図17に示す例では、図中右側に図示しない冷却ユニットを配する場合がある。その場合、電力半導体素子120の熱を、ヒートスプレッダー160を介して、基板110の側方に伝導する。
Further, for example, in the
このとき、熱伝導体1と冷却ユニットとを結んだ方向を、上記X軸方向とすることが好ましい。言い換えると、熱伝導部10と接合部20との延在方向がX軸方向となるように熱伝導体1を配することが好ましい。
図17(B)に示す構成では、図中左右方向がX軸方向であり、図中上下方向がY軸方向である。
これにより、電力半導体素子120の熱を、基板110の側方により効率よく伝導して放熱することができる。
At this time, it is preferable that the direction connecting the
In the configuration shown in FIG. 17B, the horizontal direction in the drawing is the X-axis direction, and the vertical direction in the drawing is the Y-axis direction.
As a result, the heat of the
なお、電子回路基板100が、複数個の熱伝導体1を有する場合、これらの条件は、互いに異なっていてもよい。また、電子回路基板100が、複数個の熱伝導体1を有する場合、少なくとも一つの熱伝導体1が上記の条件を満たすことが好ましく、複数個の熱伝導体1が上記の条件を満たすことがより好ましく、すべての熱伝導体1が上記の条件を満たすことがさらに好ましい。
これにより、前述した本発明による効果がさらに顕著に発揮される。
In addition, when the
As a result, the above-described effects of the present invention are exhibited more remarkably.
このような電子回路基板100は、実質的な熱伝導性に優れた熱伝導体1を備えているので、発熱体である電子部品からの熱をより効率よく放熱することができ、装置やシステムの寿命低下、誤作動等のリスクをより効果的に低減することができる。
Since such an
特に、電子部品として電力半導体素子120を用いた場合には、発熱量が大きくなる傾向にあるため、上述した効果を特に顕著なものとすることができる。
In particular, when the
[2]電子回路基板の製造方法
次に、本発明の電子回路基板の製造方法について説明する。
図18は、本発明の電子回路基板の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
[2] Method for Manufacturing Electronic Circuit Board Next, a method for manufacturing an electronic circuit board according to the present invention will be described.
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing an example of the method for manufacturing an electronic circuit board of the present invention.
本実施形態の電子回路基板の製造方法は、スルーホール111を有する基板110を用意する基板用意工程と、基板110のスルーホール111が設けられた部位に電子部品を接合はんだ付けする電子部品接合工程と、スルーホール111に、柔軟性を有する熱伝導体1を挿入する熱伝導体挿入工程と、熱伝導体1と接触するように、基板110の電子部品が設けられた面とは反対の面側に、冷却ユニット130を固定する冷却ユニット固定工程とを有する。
これにより、基板110の厚さ方向への実質的な熱伝導性に優れた電子回路基板100をより好適に製造できる。
The method for manufacturing an electronic circuit board according to the present embodiment includes a board preparation step of preparing a
As a result, the
以下の説明では、電子部品として電力半導体素子120を用いた場合について中心的に説明する。
In the following description, the case where the
[2-1]基板用意工程
まず、基板用意工程では、スルーホール111を有する基板110を用意する。
図18(A)に示すように、基板110は、予めスルーホール111が形成されていたものであってもよいし、スルーホール111が形成されていない基板110を用意し、該基板110にスルーホール111を形成したものであってもよい。
[2-1] Substrate Preparing Step First, in the substrate preparing step, the
As shown in FIG. 18A, the
[2-2]電子部品接合工程
電子部品接合工程では、基板110の一方の面110a側であって、スルーホール111が設けられた部位に、電力半導体素子120を固定する。
図18(B)に示すように、電力半導体素子120を、はんだ121を用いたはんだ付けにより、基板110の一方の面110a上に固定する。このとき、電力半導体素子120は、スルーホール111を覆うように、基板110上に固定される。
[2-2] Electronic Component Bonding Step In the electronic component bonding step, the
As shown in FIG. 18B, the
[2-3]熱伝導体挿入工程
熱伝導体挿入工程では、スルーホール111に、柔軟性を有する熱伝導体1を挿入する。
[2-3] Heat Conductor Inserting Step In the heat conductor inserting step, the
図18(C)に示すように、熱伝導部10の面内方向が基板110の厚さ方向となり、熱伝導部10と接合部20との積層方向が基板110の面内方向となるように、熱伝導体1をスルーホール111内に挿入する。
これにより、基板110の厚さ方向の熱伝導性を優れたものとすることができる。
As shown in FIG. 18C, the in-plane direction of the heat-conducting
Thereby, the thermal conductivity in the thickness direction of the
また、基板110の厚さ方向の熱伝導体1の自然状態での長さが、基板110よりも長いことが好ましい。言い換えると、スルーホール111に挿入された熱伝導体1は、基板110の他方の面110b側において、スルーホール111からはみ出していることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the length of the
[2-4]冷却ユニット固定工程
冷却ユニット固定工程では、熱伝導体1と接触するように、基板110の電力半導体素子120が設けられた面とは反対の面側に、冷却ユニット130を固定する。
図18(D)に示すように、冷却ユニット130を、ネジ131を用いたネジ止めにより基板110の他方の面110b上に固定する。
[2-4] Cooling Unit Fixing Step In the cooling unit fixing step, the
As shown in FIG. 18D, the
このとき、熱伝導体1は、基板110からはみ出た部位が、冷却ユニット130により押圧されることで、基板110の厚さ方向に押圧された状態となる。これにより、熱伝導体1と、電力半導体素子120及び冷却ユニット130とをより好適に密着させることができ、実質的な熱伝導性を特に優れたものとすることができる。
At this time, the part of the
以上のような各工程を経て、必要に応じて、上述したような絶縁層や他の部材を配することにより、電子回路基板100が得られる。
The
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these.
例えば、上述した説明では、1つのスルーホールに1つの熱伝導体を挿入した場合について中心的に説明したが、1つのスルーホールに2つ以上の熱伝導体を挿入したものであってもよい。 For example, in the above description, the case in which one thermal conductor is inserted into one through-hole has been mainly described, but two or more thermal conductors may be inserted into one through-hole. .
また、上述した説明では、スルーホールに熱伝導体のみを挿入した場合について中心的に説明したが、スルーホールに熱伝導体と銅インレイとを組み合わせて挿入したものであってもよい。 Further, in the above description, the case where only the heat conductor is inserted into the through hole has been mainly described, but a combination of the heat conductor and the copper inlay may be inserted into the through hole.
また、上述した説明では、スルーホールの形状に合わせてカットしたブロック状の熱伝導体を挿入した場合について中心に説明したが、例えば、板状の熱伝導体を湾曲(弾性変形)させて挿入したものであってもよい。この場合、湾曲した熱伝導体が復元しようとする際に付勢される。言い換えると、復元弾性力によって熱伝導体がスルーホールの内壁面に押し付けられた状態となる。これにより、熱伝導体がスルーホールから不本意に脱落してしまうのを好適に防止することができる。 In addition, in the above description, the case where a block-shaped heat conductor cut to match the shape of the through-hole is inserted is mainly described. It may be In this case, the curved heat conductor is energized when it tries to recover. In other words, the thermal conductor is pressed against the inner wall surface of the through-hole by the restoring elastic force. As a result, it is possible to suitably prevent the heat conductor from unintentionally falling out of the through hole.
また、前述した実施形態では、電子回路基板を構成する基板が、熱伝導体が適用されるスルーホールとして、基板の厚さ方向に貫通する貫通スルーホールを備えるものである場合について中心的に説明したが、基板は、熱伝導体が適用されるスルーホールとして、基板の厚さ方向に貫通しない非貫通スルーホールを備えるものであってもよい。このような場合、非貫通スルーホールに適用される熱伝導体は、例えば、当該非貫通スルーホール(有底凹部)の奥行方向の一方の面(非貫通スルーホールの底面側の面)で基板を構成する銅製の薄板(熱伝導層)と接触してもよい。すなわち、本発明において、前記異なる部材のうちの1つは、前記基板であってもよい。このような構成の場合、基板中に設けられた銅の薄板を介して、基板(銅の薄板)の面方向に好適に熱伝導(熱拡散)することができる。 Further, in the above-described embodiments, the description is centered on the case where the board that constitutes the electronic circuit board is provided with through-holes penetrating in the thickness direction of the board as through-holes to which heat conductors are applied. However, the substrate may be provided with a non-penetrating through-hole that does not penetrate in the thickness direction of the substrate as the through-hole to which the heat conductor is applied. In such a case, the heat conductor applied to the non-penetrating through-hole is, for example, one surface of the non-penetrating through-hole (bottomed recess) in the depth direction (the surface on the bottom side of the non-penetrating through-hole). may be in contact with a copper thin plate (heat conductive layer) that constitutes the That is, in the present invention, one of the different members may be the substrate. In the case of such a configuration, heat can be suitably conducted (heat diffused) in the plane direction of the substrate (copper thin plate) through the copper thin plate provided in the substrate.
また、電子回路基板は、上記のような方法で製造されたものに限定されない、例えば、電子回路基板の製造方法においては、前述した工程に加え、他の工程をさらに有していてもよい。 Further, the electronic circuit board is not limited to those manufactured by the method described above. For example, the method for manufacturing the electronic circuit board may further include other steps in addition to the steps described above.
また、上述した説明では、基板用意工程と、電子部品接合工程と、熱伝導体挿入工程と、冷却ユニット固定工程とをこの順で有する方法を用いて電子回路基板を製造する方法について説明したが、例えば、これらの順番を入れ替えた方法等により、電子回路基板を製造してもよい。 Also, in the above description, the method of manufacturing an electronic circuit board is described by using the method having the substrate preparation step, the electronic component bonding step, the heat conductor inserting step, and the cooling unit fixing step in this order. For example, the electronic circuit board may be manufactured by a method in which the order of these methods is changed.
本発明に係る電子回路基板は、スルーホールを有する基板を用意する工程と、前記スルーホールに、柔軟性を有する熱伝導体を挿入する工程と、前記熱伝導体が前記スルーホールの奥行方向の一方の面で他の部材に接触した状態で、前記一方の面とは反対側の他方の面で電子部品に面圧を掛けつつ、当該電子部品と前記熱伝導体とが接触した状態で、当該電子部品を前記基板にはんだ付けする工程とを有する方法を用いて製造されたものであってもよい。このような方法を採用することにより、例えば、ネジ止めを行わなくても、熱伝導体を前記異なる部材に、好適に密着させることができる。 The electronic circuit board according to the present invention comprises the steps of: preparing a board having a through hole; inserting a flexible thermal conductor into the through hole; With one surface in contact with another member, while applying surface pressure to the electronic component with the other surface opposite to the one surface, the electronic component and the heat conductor are in contact with each other, and soldering the electronic component to the substrate. By adopting such a method, for example, the heat conductor can be preferably brought into close contact with the different member without screwing.
また、上述した説明では、熱伝導体を構成する熱伝導部及び接合部が平面状のものである場合について中心的に説明したが、熱伝導体を構成する熱伝導部、接合部のうちの少なくとも一部は、非平面状をなすもの、例えば、湾曲面状のもの、屈曲面状のもの等であってもよい。 Further, in the above description, the case where the heat conducting portion and the joint portion constituting the heat conductor are planar has been mainly explained. At least a part thereof may have a non-planar shape, such as a curved surface, a curved surface, or the like.
また、前述した説明では、熱伝導体を構成する各熱伝導部に、孔部が設けられている場合について代表的に説明したが、熱伝導体を構成する複数の熱伝導部のうちの一部については、孔部が設けられていなくてもよい。 Further, in the above description, the case where each heat conducting portion constituting the heat conductor is provided with a hole portion has been described as a representative example. The portion may not have a hole.
また、熱伝導部には、前述した孔部の代わりにまたは前述した孔部に加えて、熱伝導部の厚さ方向に貫通しない凹部、すなわち、有底凹部が設けられていてもよい。また、熱伝導部には、凹部が設けられていなくてもよい。 In addition, instead of or in addition to the above-described holes, the heat-conducting portion may be provided with recesses that do not penetrate in the thickness direction of the heat-conducting portion, that is, bottomed recesses. Further, the heat conducting portion may not have the concave portion.
また、熱伝導体は、前述した熱伝導部、接合部、空隙部以外の構成を有するものであってもよい。 Moreover, the heat conductor may have a structure other than the heat conducting portion, the joint portion, and the gap portion described above.
また、熱伝導体は、上記のような方法で製造されたものに限定されない、例えば、熱伝導体の製造方法においては、前述した工程に加え、他の工程(前処理工程、中間処理工程、後処理工程等)をさらに有していてもよい。 In addition, the heat conductor is not limited to those manufactured by the above method. post-treatment step, etc.).
また、熱伝導部形成用シートへの孔部の形成は、熱伝導部形成用シートを原反ロールから引き出した後に行ってもよい。より具体的には、例えば、孔部が形成されていない熱伝導部形成用シートを、原反ロールから引き出した後であって接合部形成用組成物を付与する前のタイミングで、熱伝導部形成用シートに孔部を形成してもよいし、孔部が形成されていない熱伝導部形成用シートに接合部形成用組成物を付与するのと同じタイミングで、熱伝導部形成用シートに孔部を形成してもよい。 Further, the formation of the holes in the heat conductive portion forming sheet may be performed after the heat conductive portion forming sheet is pulled out from the original fabric roll. More specifically, for example, the heat conductive portion forming sheet in which the hole is not formed is pulled out from the original fabric roll and before the bonding portion forming composition is applied. A hole may be formed in the forming sheet, or at the same timing as applying the bonding portion forming composition to the heat conductive portion forming sheet in which the hole is not formed, the heat conductive portion forming sheet A hole may be formed.
また、上述した説明では、巻回工程と、切開工程と、硬化工程とをこの順で有する方法を用いて熱伝導体を製造する方法について説明したが、例えば、これらの順番を入れ替えた方法や、これらの工程のうち一部を有さない方法、他の工程で置換した方法等により、熱伝導体を製造してもよい。より具体的には、例えば、熱伝導体は、巻回工程及び切開工程を有する方法の代わりに、接合部形成用組成物が付与された複数枚の熱伝導部形成用シートを重ね合わせて、その後、硬化工程を行う方法を用いて製造されたものであってもよい。 Further, in the above description, the method of manufacturing the heat conductor using the method having the winding process, the incision process, and the curing process in this order has been described. , a method that does not include some of these steps, a method that replaces some of these steps, or the like, may be used to manufacture the heat conductor. More specifically, for example, the heat conductor is obtained by superimposing a plurality of sheets for forming a heat conductive portion to which a composition for forming a joint is applied, instead of a method including a winding step and a cutting step. After that, it may be manufactured using a method in which a curing step is performed.
また、上述した説明では、接合部形成用組成物を付与した熱伝導部形成用シートを巻回して巻回体とし、巻回体を切開する方法を用いて熱伝導体を製造する方法について説明したが、熱伝導体は、例えば、接合部形成用組成物が付着した枚葉の熱伝導部形成用部材を積層して積層体とする方法を用いて製造されたものであってもよい。 Further, in the above description, a method of manufacturing a heat conductor by winding a sheet for forming a heat conductive portion to which a composition for forming a joint is applied to form a wound body and cutting the wound body is described. However, the heat conductor may be produced by, for example, a method of laminating a sheet of the heat conductive portion forming member to which the joint portion forming composition is adhered to form a laminate.
また、熱伝導体の製造方法においては、前述した工程の順序の少なくとも一部を入れ替えてもよい。 Moreover, in the method for manufacturing a heat conductor, at least part of the order of the steps described above may be changed.
1 :熱伝導体
2 :空隙部
10 :熱伝導部
10a :第1の列
10b :第2の列
10c :貫通熱伝導部
10’ :熱伝導部形成用シート(熱伝導部形成用部材)
11 :孔部(凹部)
12 :空隙部
20 :接合部
20’ :接合部形成用組成物
21 :樹脂材料
21’ :硬化性樹脂材料
22 :樹脂繊維
30 :巻回体
40 :切開体
50 :ポリロタキサン
51 :環状分子
52 :第1のポリマー
53 :封鎖基
60 :第2のポリマー
90 :平板
100 :電子回路基板
101 :絶縁層(中間層)
102 :絶縁層(表面層)
110 :基板
110a :一方の面
110b :他方の面
111 :スルーホール
120 :電力半導体素子
121 :はんだ
130 :冷却ユニット
131 :ネジ
140 :部品
150 :部品
160 :ヒートスプレッダー
210 :半導体デバイス
211 :基板(支持体)
211a :第1面
211b :第2面
212a :はんだ層
213 :ヒートスプレッダー
214 :銅インレイ(柱状体)
215 :絶縁層
216 :ヒートシンク
220 :放熱構造
A-A’ :切断線
B-B’ :切断線
C-C’ :切断線
D-D’ :切断線
FG :鱗片状黒鉛
e10 :延在方向
g10 :間隔
M10 :キスコーター
M11 :塗工ロール
M12 :液受けパン
M13 :スキージー
M14 :ガイドロール
R1 :原反ロール
R2 :巻取ロール
t10 :厚さ
t20 :厚さ
T1 :厚さ
T2 :長さ
T3 :厚さ
V1 :法線方向
w10 :幅
θ1 :角
θ2 :角
Reference Signs List 1: Thermal conductor 2: Air gap 10: Thermal
11: hole (recess)
12: Gap 20: Joint 20': Joint forming composition 21: Resin material 21': Curable resin material 22: Resin fiber 30: Wound body 40: Incised body 50: Polyrotaxane 51: Cyclic molecule 52: First polymer 53 : Blocking group 60 : Second polymer 90 : Flat plate 100 : Electronic circuit board 101 : Insulating layer (intermediate layer)
102: insulating layer (surface layer)
110:
211a:
215: insulating layer 216: heat sink 220: heat dissipation structure AA': cutting line BB': cutting line CC': cutting line DD': cutting line FG: flake graphite e10 : extending direction g 10 : Gap M10 : Kiss coater M11 : Coating roll M12 : Liquid receiving pan M13 : Squeegee M14 : Guide roll R1 : Original fabric roll R2 : Winding roll t 10 : Thickness t 20 : Thickness T1 : Thickness T2 : Length T 3 : Thickness V1 : Normal direction w 10 : Width θ1 : Angle θ2 : Angle
Claims (25)
前記スルーホールに挿入された柔軟性を有する熱伝導体とを備え、
前記熱伝導体は、前記スルーホールの奥行方向の両面において、異なる部材に接触していることを特徴とする電子回路基板。 a substrate in which through holes are formed;
and a flexible thermal conductor inserted into the through hole,
The electronic circuit board, wherein the thermal conductor is in contact with different members on both sides of the through-hole in the depth direction.
前記冷却ユニットは、ネジ止めにより前記基板上に固定されている、請求項22に記載の電子回路基板。 the power semiconductor element is soldered to the substrate,
23. The electronic circuit board according to claim 22, wherein said cooling unit is fixed on said board by screwing.
前記基板の前記スルーホールが設けられた部位に電子部品を接合はんだ付けする工程と、
前記スルーホールに、柔軟性を有する熱伝導体を挿入する工程と、
前記熱伝導体と接触するように、前記基板の前記電子部品が設けられた面とは反対の面側に、冷却ユニットを固定する工程とを有することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
preparing a substrate having through holes;
a step of joining and soldering an electronic component to the portion of the substrate provided with the through hole;
inserting a flexible thermal conductor into the through-hole;
and fixing a cooling unit to a surface of the substrate opposite to the surface on which the electronic components are provided so as to be in contact with the heat conductor.
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