JP2023108811A - Heat-dissipating coating structure and electronic member and electronic device using the structure - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、発熱体の熱を熱放射により外部へと放熱することのできる放熱塗膜構造体、および、放熱塗膜構造体を含む電子部材および電子機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a heat-dissipating coating structure capable of dissipating the heat of a heating element to the outside by thermal radiation, and to an electronic member and an electronic device including the heat-dissipating coating structure.
近年、パワーデバイスや半導体パッケージの小型化・高密度化に伴い、機器の発熱密度が高くなっている。そのため、機器内に搭載された電子部材において、動作保証温度を超えないように、それぞれの電子部材から発生する熱を効率良く放熱させる技術が必須になっている。 In recent years, as power devices and semiconductor packages have become smaller and denser, the heat generation density of equipment has increased. Therefore, it is essential to develop a technique for efficiently dissipating the heat generated from each electronic member so that the temperature of the electronic member mounted in the device does not exceed the guaranteed operating temperature.
放熱手段として、一般的には、対流を利用したフィンや、熱伝導を利用した熱伝導シートなどが用いられている。しかしながら、放熱手段として、このような従来の熱対策部材だけでは機器に含まれる発熱デバイスなどの発熱体の動作保証温度以下にまで放熱することは困難となっている。近年、スペースを確保せずに放熱できる手段として、熱放射を利用した放熱塗料や放熱塗膜、また放熱塗膜を表面に形成されたシートや部材が注目されている。 As the heat dissipation means, fins using convection, heat conductive sheets using heat conduction, and the like are generally used. However, it is difficult to radiate heat below the guaranteed operating temperature of a heating element such as a heating device included in the equipment only with such a conventional heat countermeasure member as a heat radiation means. In recent years, as a means for dissipating heat without securing a space, attention has been focused on heat-radiating coatings and heat-radiating coating films that utilize thermal radiation, and sheets and members having heat-radiating coating films formed on their surfaces.
図8は、例えば、特許文献1に記載される従来の方法により基材31上に作製された平面形状である構造体(以降、「放熱塗膜構造体33」と述べる。)の断面構造を示す断面図である。図8に示すように、放熱塗膜構造体33は、樹脂30と伝熱粒子32から構成されており、基材31からの熱が主に放熱塗膜構造体33内に存在する伝熱粒子32により放熱塗膜構造体33内を厚み方向に伝熱し、放熱塗膜構造体33の表面から放熱される。この時、放熱塗膜構造体33内に粒子径の大きな伝熱粒子32を一定量含有させることで放熱塗膜構造体33の表面に凹凸を形成し、表面積を増加させることで放熱性能を向上させる内容である。
FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a planar structure (hereinafter referred to as “heat-dissipating
また、図9は、例えば、特許文献2に記載される従来の方法により基材31上に作製された放熱塗膜構造体35の断面構造を示す断面図である。粒子を含有させた膜の最表面に放射性粒子36を含有する最表層34を形成している。ここで最表層34の厚みより大きな粒子径を有する放射性粒子36を含有させることで、放射性粒子36の一部を最表層34より露出させ、放射性粒子36の表面からの放射を増加させることで、基材31から伝熱された熱の除去を促進し放熱性能を向上させる内容である。
Also, FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a heat-dissipating
特許文献1の放熱塗膜構造体33の製造方法は、伝熱粒子32を樹脂30または樹脂30となる原料である樹脂成分と、その樹脂成分を溶解させる溶剤とを混合し、基材31の表面に塗工した後、乾燥硬化させる方法である(以降、この製造方法を「湿式塗工」と述べる。)。
In the manufacturing method of the heat-dissipating
しかしこの方法では、放熱塗膜構造体33の最表面には樹脂30による膜が形成され放熱塗膜構造体33の表面近傍における厚み方向の伝熱性能、および表面からの放射性能が低下する。また、隣接する伝熱粒子32粒子間にも樹脂30が入り込み、放熱塗膜構造体33内における伝熱性が低下することにより、放熱塗膜構造体33の放熱性能が不十分である。また、放熱塗膜構造体33内の伝熱性確保と、放熱塗膜構造体33の表面近傍へ伝熱粒子32を配置させ、放射性を向上させるため、伝熱粒子32を大量に含有させることが必要である。そのため樹脂成分の含有量が少なくなり、温度変化による膨張収縮や、放熱塗膜構造体33にかかる外的応力により、放熱塗膜構造体33のワレや基材31から剥離しやすくなる問題がある。
However, in this method, a film of the
特許文献2は、放熱塗膜構造体35の最表面層34より放射性粒子36が突出していることで、摩耗や擦れにより放射性粒子36が脱離しやすく、放熱塗膜構造体の耐久性が低下する問題がある。
In
そこで、本開示は、放熱性に優れ耐久性を有する放熱塗膜構造体を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a heat-dissipating coating structure having excellent heat dissipation and durability.
上記目的を達成するために、本開示に係る放熱塗膜構造体は、少なくとも放熱性粒子および樹脂より構成される平面形状の構造体である放熱塗膜構造体であって、放熱性粒子は、アルミニウム、マグネシウム、及びケイ素から選択される少なくとも2種の元素を含む酸化物から構成される平均粒子径0.1~30μmの粒子であり、放熱塗膜構造体の平均厚みは、放熱性粒子の平均粒子径の10倍以上であり、放熱塗膜構造体の表面において複数の凹部が存在し、凹部の表面に放熱性粒子が複数個露出している。 In order to achieve the above object, a heat-dissipating coating structure according to the present disclosure is a heat-dissipating coating structure that is a planar structure composed of at least heat-dissipating particles and a resin, wherein the heat-dissipating particles are: Particles having an average particle size of 0.1 to 30 μm composed of an oxide containing at least two elements selected from aluminum, magnesium, and silicon, and the average thickness of the heat-dissipating coating structure is equal to that of the heat-dissipating particles. It is 10 times or more the average particle diameter, a plurality of recesses are present on the surface of the heat-dissipating coating structure, and a plurality of heat-dissipating particles are exposed on the surfaces of the recesses.
また、本開示に係る電子部材は、上記放熱塗膜構造体を表面に形成している。 Further, an electronic member according to the present disclosure has the heat-dissipating coating film structure formed on its surface.
さらに、本開示に係る電子機器は、上記放熱塗膜構造体を表面に形成している。 Further, the electronic device according to the present disclosure has the heat-dissipating coating film structure formed on its surface.
また、本開示に係る放熱塗膜構造体の製造方法は、少なくとも熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂により構成される粉体の表面に放熱性粒子を被覆させた複合化粒子を形成する複合化処理工程と、複合化粒子を積層させた粉体層を形成する粉体層形成工程と、粉体層を加圧もしくは加熱して粉体層の空隙を低減させ、複合化粒子を配列させた配列層を形成する配列工程と、配列層を加熱することで樹脂を一旦溶融させ、冷却させることで放熱塗膜構造体を形成する加熱硬化工程と、を含む。 Further, the method for manufacturing a heat-dissipating coated film structure according to the present disclosure includes a compounding process for forming composite particles in which the surface of powder composed of at least a thermoplastic resin or a thermosetting resin is coated with heat-dissipating particles. a powder layer forming step of forming a powder layer in which the composite particles are laminated; and an arrangement in which the powder layer is pressurized or heated to reduce the voids in the powder layer and the composite particles are arranged. It includes an aligning step of forming a layer, and a heat curing step of heating the aligning layer to melt the resin once and cooling it to form a heat-dissipating coating film structure.
本開示に係る放熱塗膜構造体は、放熱性に優れ、摩耗や擦れによる放熱性能の低下を低減し、温度変化や外的負荷により発生する応力への耐性を有した放熱塗膜構造体を得ることが出来る。 The heat-dissipating coating structure according to the present disclosure is a heat-dissipating coating structure that has excellent heat dissipation properties, reduces deterioration in heat dissipation performance due to wear and friction, and has resistance to stress caused by temperature changes and external loads. can be obtained.
第1の態様に係る放熱塗膜構造体は、少なくとも放熱性粒子および樹脂より構成される平面形状の構造体である放熱塗膜構造体であって、放熱性粒子は、アルミニウム、マグネシウム、及びケイ素から選択される少なくとも2種の元素を含む酸化物から構成される平均粒子径0.1~30μmの粒子であり、放熱塗膜構造体の平均厚みは、放熱性粒子の平均粒子径の10倍以上であり、放熱塗膜構造体の表面において複数の凹部が存在し、凹部の表面に放熱性粒子が複数個露出している。 A heat-dissipating coating structure according to a first aspect is a heat-dissipating coating structure that is a planar structure composed of at least heat-dissipating particles and a resin, wherein the heat-dissipating particles are aluminum, magnesium, and silicon. Particles with an average particle diameter of 0.1 to 30 μm composed of an oxide containing at least two elements selected from As described above, there are a plurality of recesses on the surface of the heat-dissipating coating structure, and a plurality of heat-dissipating particles are exposed on the surfaces of the recesses.
第2の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第1の態様において、凹部の深さは、放熱性粒子の平均粒子径の3倍以上、放熱塗膜構造体の平均厚み未満であってもよい。 A heat-dissipating coating film structure according to a second aspect is the first aspect, wherein the depth of the recess is at least three times the average particle diameter of the heat-dissipating particles and less than the average thickness of the heat-dissipating coating structure. good too.
第3の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第1又は第2の態様において、放熱塗膜構造体の面内方向において、放熱性粒子の隣り合う粒子が接触している箇所と、隣り合う粒子間の距離が放熱性粒子の平均粒子径の5倍以上である箇所とが複数存在してもよい。 A heat-dissipating coating film structure according to a third aspect is a heat-dissipating coating film structure according to the first or second aspect, in which the adjacent particles of the heat-dissipating particles are in contact with each other in the in-plane direction of the heat-dissipating coating structure. There may be a plurality of locations where the distance between the matching particles is five times or more the average particle diameter of the heat-dissipating particles.
第4の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第1から第3のいずれかの態様において、放熱塗膜構造体内における前記放熱性粒子と前記樹脂との合計重量に対する前記放熱性粒子の比率が、45.4重量%以上76.9重量%以下であってもよい。 A heat-dissipating coating structure according to a fourth aspect is, in any one of the first to third aspects, a ratio of the heat-dissipating particles to the total weight of the heat-dissipating particles and the resin in the heat-dissipating coating structure may be 45.4% by weight or more and 76.9% by weight or less.
第5の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第4の態様において、放熱塗膜構造体内における放熱性粒子と樹脂との合計重量に対する放熱性粒子の比率が、50.0重量%以上66.7重量%以下であってもよい。 A heat-dissipating coating film structure according to a fifth aspect is the fourth aspect, wherein the ratio of the heat-dissipating particles to the total weight of the heat-dissipating particles and the resin in the heat-dissipating coating structure is 50.0% by weight or more and 66 0.7% by weight or less.
第6の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第1から第5のいずれかの態様において、樹脂は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、アクリル樹脂からなる熱可塑性樹脂であってもよい。 In the heat-dissipating coating film structure according to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the resin may be a thermoplastic resin such as polyethylene resin, polypropylene resin, or acrylic resin.
第7の態様に係る放熱塗膜構造体は、上記第1から第5のいずれかの態様において、樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシポリエステル樹脂、または、ポリエステル樹脂からなる熱硬化性樹脂であってもよい。 A heat-dissipating coating film structure according to a seventh aspect is characterized in that, in any one of the first to fifth aspects, the resin may be an epoxy resin, an epoxy polyester resin, or a thermosetting resin made of a polyester resin. good.
第8の態様に係る電子部材は、上記第1から第7のいずれかの態様に係る放熱塗膜構造体を表面に形成している。 An electronic member according to an eighth aspect has the heat-dissipating coating structure according to any one of the first to seventh aspects formed on its surface.
第9の態様に係る電子機器は、上記第1から第7のいずれかの態様に係る放熱塗膜構造体を表面に形成している。 An electronic device according to a ninth aspect has the heat-dissipating coating structure according to any one of the first to seventh aspects formed on its surface.
第10の態様に係る放熱塗膜構造体の製造方法は、少なくとも熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂により構成される粉体の表面に放熱性粒子を被覆させた複合化粒子を形成する複合化処理工程と、複合化粒子を積層させた粉体層を形成する粉体層形成工程と、粉体層を加圧もしくは加熱して粉体層の空隙を低減させ、複合化粒子を配列させた配列層を形成する配列工程と、配列層を加熱することで樹脂を一旦溶融させ、冷却させることで放熱塗膜構造体を形成する加熱硬化工程と、を含む。 A method for manufacturing a heat-dissipating coated film structure according to a tenth aspect includes a compositing process of forming composite particles in which heat-dissipating particles are coated on the surface of powder composed of at least a thermoplastic resin or a thermosetting resin. a powder layer forming step of forming a powder layer in which the composite particles are laminated; and an arrangement in which the powder layer is pressurized or heated to reduce the voids in the powder layer and the composite particles are arranged. It includes an aligning step of forming a layer, and a heat curing step of heating the aligning layer to melt the resin once and cooling it to form a heat-dissipating coating film structure.
第11の態様に係る放熱塗膜構造体の製造方法は、上記第10の態様において、加熱硬化工程において、加圧してもよい。 In the method for manufacturing a heat-dissipating coating film structure according to the eleventh aspect, in the tenth aspect, pressure may be applied in the heat curing step.
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施の形態に係る放熱塗膜構造体について詳しく説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。 Hereinafter, a heat-dissipating coating film structure according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the substantially same member in drawing.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る放熱塗膜構造体の断面構造を示す断面図を示す。放熱塗膜構造体1は、基材4の表面に形成された平面形状の構造体であり、少なくとも放熱性粒子2および樹脂3より構成されている。放熱性粒子2は、アルミニウム、マグネシウム、およびケイ素から選択される少なくとも2種の元素を含む酸化物から構成される平均粒子径0.1~30μmの粒子であり、放熱塗膜構造体1の厚みは、放熱性粒子2の平均粒子径の10倍以上であり、放熱塗膜構造体の表面において複数の凹部5が存在し、凹部5の表面に放熱性粒子2が複数個露出している。ここで凹部5の表面とは、放熱塗膜構造体1の表面から凹んでいる面のことを示しており、凹みの斜面および凹んでいる底を含んだ部分(図中A領域)を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a heat-dissipating coating film structure according to
上記構成にすることで、放熱塗膜構造体1の表面に摩耗や擦れによる負荷が付加されても、多数の放熱性粒子2へ負荷が分散されることで脱離しにくい。また凹部5に存在する放熱性粒子2は物理的に接触しにくいため摩耗しにくく、放熱性能を維持しやすい効果が得られる。さらに、放熱塗膜構造体1の表面における表面積が増加し、放熱性能が向上する効果もある。
With the above configuration, even if a load is applied to the surface of the heat-dissipating
次に、凹部5の深さは、放熱性粒子2の平均粒子径の3倍以上、放熱塗膜構造体1の平均厚み未満であることが望ましい。この構成にすることで、放熱塗膜構造体1の表面に引っかき傷など強い外的ストレスが付加され、凹部の肩部(図中B領域)に存在する放熱性粒子2が仮に脱離しても、放熱性粒子2の平均粒子径の3倍以上の深さがあることで、凹部5の表面における放熱性粒子2は維持されやすい。そのため放熱性能を維持し、耐久性が向上する効果が得られる。
Next, it is desirable that the depth of the
また、放熱塗膜構造体1の面内方向において、放熱性粒子2の隣り合う粒子が接触している箇所と、隣り合う粒子間の距離が放熱性粒子2の平均粒子径の5倍以上である箇所が複数存在する構成にすることが望ましい。この構成にすることで、温度変化などの膨張収縮による応力や、歪による応力を分散させやすく、膜耐性が向上する。更に、放熱性粒子2が多い領域(図中の符号6)と少ない領域(図中の符号7)とが存在することになる。そのため、放熱性粒子2が多い領域6では放熱性粒子2同士が接触し易く、放熱塗膜構造体1における厚み方向の熱伝導性を向上させる効果がある。
Further, in the in-plane direction of the heat-dissipating
また、ここで放熱塗膜構造体1内における放熱性粒子2と樹脂3との合計重量に対する放熱性粒子2の重量比率が45.4重量%以上71.4重量%以下であることが望ましい。これは、放熱性粒子の重量比率が多すぎると膜強度が低下し、少なすぎると放熱性能が低下するためである。
Further, it is desirable that the weight ratio of the heat-dissipating
本実施の形態で用いる材料について詳細を以下に説明する。 Details of the materials used in this embodiment will be described below.
[放熱性粒子2]
<放熱性粒子2の種類>
放熱塗膜構造体1表面における遠赤外線放射率は、放熱塗膜構造体1の表面近くに存在し得る放熱性粒子2だけでなく、樹脂3にも影響を受ける。一般に、樹脂の遠赤外線放射率は、0.6以上0.8以下である。したがって、放熱性粒子2の遠赤外線放射率は、樹脂3の値よりも大きく、0.8以上であることが好ましく、さらには0.85以上であることがより好ましい。0.8よりも小さい場合、樹脂3の遠赤外線放射率の影響を受ける場合もあるため、放熱塗膜構造体1の遠赤外線放射率は0.8よりも小さくなる可能性があり、熱の放射性が低下し放熱性能が不十分となる。
[Heat-dissipating particles 2]
<Types of heat-dissipating
The far-infrared emissivity of the surface of the heat-dissipating
放熱塗膜構造体1の遠赤外線放射率を好ましくは0.85以上、より好ましくは0.9以上にすることを目的とし、本開示では、放熱性粒子2として、基本的には、アルミニウム、マグネシウムおよびケイ素からなる群から選択される元素を少なくとも2つ含む酸化物を用いる。このアルミニウム、マグネシウムおよびケイ素のうち少なくとも2つの成分を含むことで、これらの成分に起因する遠赤外線放射率のピークが重なり得る。そのため、電子部材の熱移動に寄与する波長域である2μm~22μmの遠赤外線放射率の平均値が0.85以上となり得る。
好ましくは、マグネシウムケイ酸塩であるタルクやコージェライト、マグネシウム-アルミニウム系炭酸塩であるハイドロタルサイト、アルミノケイ酸塩であるゼオライトやベントナイトなどを使用することが望ましい。
さらに、放熱性粒子2は、アルミニウム、マグネシウムおよびケイ素からなる群から選択される元素を少なくとも2つ含む酸化物であって、比表面積が、7m2/g以上50m2/g以下である粒子である。
For the purpose of making the far-infrared emissivity of the heat-dissipating
Preferably, magnesium silicates such as talc and cordierite, magnesium-aluminum carbonates such as hydrotalcite, and aluminosilicates such as zeolite and bentonite are used.
Furthermore, the heat-dissipating
ここで遠赤外線放射率とは、もっとも理想状態に近い黒体放射の値を1とした場合、この理想状態に対する値を0~1の範囲内で示した割合である。 Here, the far-infrared emissivity is a ratio representing a value within the range of 0 to 1 with respect to this ideal state, where 1 is the value of black body radiation that is closest to the ideal state.
<放熱性粒子2の平均粒子径>
放熱性粒子2の平均粒子径は、例えば、0.1μm以上30μm以下の範囲内であり、好ましくは0.3μm以上10μm以下の範囲内である。平均粒子径は、例えば、フェレ径(射影幅)の数平均粒子径である。放熱性粒子2の平均粒子径が0.1μmよりも小さい場合、放熱塗膜構造体1の厚み方向における放熱性粒子2同士の接触点が増加することになる。そのため接触点界面における熱伝熱抵抗が増加し熱伝導性が損なわれ、その結果、放熱塗膜構造体1の放熱性能を低下させる場合がある。一方、放熱性粒子2の平均粒子径が30μmよりも大きい場合、摩耗や擦れにより放熱性粒子2が放熱塗膜構造体1の表面から脱離や、放熱塗膜構造体1のワレ、剥離が発生しやすく、放熱塗膜構造体1における放熱性能を低下させる場合がある。
<Average particle diameter of heat-dissipating
The average particle size of the
<樹脂3の種類>
樹脂3は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、もしくは、エポキシ樹脂、エポキシポリエステル樹脂、又は、ポリエステル樹脂アクリル樹脂など熱硬化性樹脂であることが望ましい。具体的に、この樹脂3は加熱により一旦溶融し冷却により固化する熱可塑性樹脂、もしくは、加熱により一旦溶融し樹脂内部に添加された硬化剤が反応することで硬化反応が進行し固化する熱硬化性樹脂が望ましい。つまり、加熱することで一旦溶融し、最終的に冷却した時点で固化する樹脂であれば、それ以外は特に限定されない。
<Type of
The
<樹脂3の平均粒子径>
樹脂3の平均粒子径は、例えば、1μm以上500μm以下の範囲内であり、好ましくは5μm以上300μm以下であることが望ましい。さらに、放熱性粒子2の平均粒子径の2倍以上50倍以下が好ましく、放熱性粒子2の平均粒子径の5倍以上30倍以下が望ましい。平均粒子径は、例えば、フェレ径の数平均粒子径である。
<Average particle size of
The average particle size of the
<放熱塗膜構造体1の製造方法>
次に、本実施の形態における放熱塗膜構造体1の製造方法について、図2を用いて説明する。具体的には、少なくとも放熱性粒子2と樹脂3から構成される放熱塗膜構造体1の製造方法について説明する。必要に応じて少量の顔料やバインダ(図示せず)などを添加することも可能である。図2は、放熱塗膜構造体1の製造方法を示す模式図である。
<Method for producing heat-dissipating
Next, a method for manufacturing the heat-dissipating
放熱塗膜構造体1の製造方法は、放熱性粒子2と樹脂3(図2の(a))を準備し、それぞれを複合化させた複合化粒子8を形成する複合化処理工程(図2の(b))と、前記複合化粒子8を、例えば、アルミニウムやステンレスなど金属構造体(基材)4の表面に敷き詰め粉体層9を形成する粉体層形成工程(図2の(c))と、粉体層9を加熱もしくは加圧しながら複合化粒子8間の空隙10に存在する気体を押し出し、複合化粒子8を再配列させた配列層11を形成する配列工程(図2(d))と、さらに配列層11を加熱または必要に応じて加圧して、樹脂3を軟化させながら配列層11の表面を平坦化し、その状態で硬化させることで放熱塗膜構造体1を形成する加熱硬化工程(図2(e))から成る。
以下に、各工程の詳細を説明する。
The method for manufacturing the heat-dissipating
Details of each step are described below.
[複合化処理工程](図2の(b))
粉体層を形成する前準備として、放熱性粒子2と樹脂3とからなる粒子を乾式で攪拌混合する工程を経ることが重要である。ここで攪拌混合とは、放熱性粒子2と樹脂3とを混合する際、圧縮力とせん断力とをかけながら混合する方法を示しており、それ以外に特に限定されない。この工程の目的は、樹脂3からなる粒子表面の少なくとも一部に放熱性粒子2を被覆させることである。混合時に圧縮力とせん断力とを付与することで、樹脂3からなる粒子の表面に放熱性粒子2を部分的に埋没させることで付着性を向上させた、表面に放熱性粒子2が被覆された樹脂3粒子である複合化粒子8を得る。
[Composite treatment step] ((b) in FIG. 2)
As a preliminary preparation for forming the powder layer, it is important to pass through a step of dry-stirring and mixing the particles composed of the heat-dissipating
また、放熱性粒子2と樹脂3との配合比は、重量を基準として、例えば、76.9:23.1~45.4:54.6、好ましくは66.7:33.3~50:50である。また、体積を基準とすると、53.6:46.4~27.8:72.2、好ましくは48.0:52.0~31.6:68.4である。配合比が上記の範囲内であることで、最終的に放熱性能が高く、耐久性が高い放熱塗膜構造体1を得ることができる。
The compounding ratio of the heat-dissipating
[粉体層形成工程](図2の(c))
本実施の形態における粉体層形成工程としては、例えば、以下の方法がある。
(1)前記複合化処理工程で得られた放熱性粒子2および樹脂3から構成される複合化粒子8を、放熱性粒子2および樹脂3が溶融しない溶剤に分散させ、さらに必要に応じて少量の顔料など無機フィラーやバインンダーを分散させてスラリー化したインクを作製し、得られたインクを金属構造体4の表面に塗布し乾燥させることで粉体層9を得る。
また、インクの塗布方法としては、特に限定されないが、ブレードコーター、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ロールナイフコーター、ワイヤーバーコーター、スロットダイコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーター、スプレーコーター等、またはこれらの組み合わせの公知の塗布方法が挙げられる。
[Powder layer forming step] ((c) in FIG. 2)
As the powder layer forming step in the present embodiment, for example, there are the following methods.
(1) The
In addition, the method of applying the ink is not particularly limited, but blade coater, gravure coater, dip coater, reverse coater, roll knife coater, wire bar coater, slot die coater, air knife coater, curtain coater, spray coater, or the like, or Known application methods for these combinations can be mentioned.
スラリー化に用いる溶剤としては、例えば、水、エタノールなどが挙げられるが、これらに限定するものではなく、放熱性粒子2および樹脂3と化学反応を起こさない溶剤を適宜選択すればよい。
また、乾燥において、溶剤を除去できれば特に限定されることなく、ヒーターなどを用いた公知の乾燥方法または焼成方法を採用してよい。
Solvents used for slurrying include, for example, water and ethanol, but are not limited to these, and a solvent that does not chemically react with the heat-dissipating
Moreover, in drying, there is no particular limitation as long as the solvent can be removed, and a known drying method using a heater or the like or a baking method may be employed.
(2)また、本実施の形態における粉体層9の作製に関する別の方法として、次の方法がある。
粉体状態の複合化粒子8(スラリー化していない)と、必要に応じて少量の顔料など無機フィラーやバインダーなどを混合し混合粉体を作製する。この得られた混合粉体を均一に金属構造体4の表面に堆積させ粉体層9を形成する。ここで混合粉体を均一に堆積させる方法は特に限定されないが、粉体をスキージで押し広げるスキージ法や、静電的な力を利用して粉体を飛翔させる静電塗工法、静電スクリーン法、またはこれらの組み合わせの公知の方法が挙げられる。
(2) Another method for forming the
ここで、粉体層9を形成した際に、放熱性粒子2が表面に被覆された樹脂3からなる複合化粒子8が堆積した形態を経て放熱塗膜構造体1を製造することが重要であり、他の内容については特に限定されるものではない。以降、この粉体層9の形成を経て放熱塗膜構造体1を形成する方法を、「乾式塗工」と述べる。
Here, when the
[配列工程](図2の(d))
本実施の形態における配列工程としては、例えば、以下の方法がある。
粉体層形成工程で形成された粉体層9の表面を、金型などを用いて加圧または/および加熱し、複合化粒子8間に存在する空隙10内に存在する気体(大気中での作業する際は空気)を押し出しながら複合化粒子8および空隙10を押しつぶし、配列層11を得る。生産性を考慮した場合、ロールtoロールで処理するために、加圧ローラーで加圧しながら粉体層9を搬送することも可能である。
[Arrangement step] ((d) in FIG. 2)
Examples of the arranging step in the present embodiment include the following methods.
The surface of the
[加熱硬化工程](図2の(e))
本実施の形態における加熱硬化工程としては、例えば、以下の方法がある。
配列工程で形成した配列層11を、金型などを用いて加圧または/および加熱することで、樹脂3を軟化させ配列層11内に残留した隙間に樹脂3を充填させ、配列層11の表面を平坦化させる。最終的に冷却することで樹脂3を固化させ、放熱塗膜構造体1を形成する。ここで生産性を考慮した場合、ロールtoロールで処理するために、加圧ローラーで加圧しながら配列層11を搬送することも可能である。また、加熱する温度や加圧する圧力は、複数回に分け段階的に設定することも可能である。さらに、放熱塗膜構造体1内において、面内方向(図中C)に、隣接する放熱性粒子2同士が接触する箇所6と、接触しない箇所7とを形成させるように温度および圧力を調整することが重要であり、材料の物性、平均粒子径などを考慮して適宜調整することが可能である。
[Heat curing step] ((e) in FIG. 2)
As the heat curing step in the present embodiment, for example, there are the following methods.
The
<電子部材>
実施の形態において、電子部材12は、図3に示すように少なくとも上述の放熱塗膜構造体1を表面に有した部材を示している。例えば、放熱塗膜構造体1を表面に形成した金属構造体4と、発熱デバイス13(又は発熱体)と互いに接触させて使用される部材である。また、金属構造体4を省き、発熱デバイス13の表面に直接に放熱塗膜構造体1を形成した場合も可能である。ここで発熱デバイス13は、発熱するものである限り、特に制限はないが、例えば、パワーモジュールやLED素子などが挙げられる。
<Electronic materials>
In the embodiment, the
<電子機器>
本開示の実施の形態において、電子機器14とは、少なくとも上述の放熱塗膜構造体1を含むものであれば、特に制限はなく、例えば、スマートフォン、タブレット端末、照明機器、産業機器の制御ユニットなどが挙げられる。
例えば、図4は、放熱塗膜構造体1と、発熱体15と、基板16と、タブレット筐体17とから構成され得る本開示の実施の形態の電子機器を示す。
このように、本開示に係る放熱塗膜構造体では、ファンやヒートシンクを設置することができない小型で軽量かつ薄型の電子機器の放熱用途に適用することができる。
<Electronic equipment>
In the embodiment of the present disclosure, the
For example, FIG. 4 shows an electronic device according to an embodiment of the present disclosure, which can be composed of a heat-dissipating
Thus, the heat-dissipating coating structure according to the present disclosure can be applied to heat-dissipating small, lightweight, and thin electronic devices in which a fan or heat sink cannot be installed.
以下、実施例を挙げて本開示における実施の形態の具体内容を説明するが、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the specific contents of the embodiments of the present disclosure will be described with reference to examples, but the present disclosure is not limited to the following examples.
(実施例および比較例)
実施例および比較例において作製した放熱塗膜構造体の詳細内容を図10の表1に示す。
図10の表1では、各実施例及び比較例における放熱塗膜構造体を作製する際の条件として、放熱性粒子2及び樹脂3の材料種、配合比(重量%および体積%)、製造方法について示す。
ここで示す配合比は、製造する際の混合した比率であるが、製造過程においてこの配合比率は実質的に変化せず、最終的に形成される放熱塗膜構造体内における混合比を示すものである。
(Examples and Comparative Examples)
Table 1 in FIG. 10 shows the details of the heat-dissipating coating film structures produced in Examples and Comparative Examples.
In Table 1 of FIG. 10, the conditions for producing the heat-dissipating coating structure in each example and comparative example are the material types of the heat-dissipating
The compounding ratio shown here is the mixing ratio at the time of manufacturing, but this compounding ratio does not substantially change during the manufacturing process, and indicates the mixing ratio in the finally formed heat-dissipating coating structure. be.
(評価サンプル)
放熱塗構造体の放熱特性を評価するに当たり、図10の表1に示す条件に従い、図5に示す構成で、60mm×60mm 厚み2mmのアルミニウム金属板20の表面に、40mm×40mm 厚み0.03~0.08mmの放熱塗膜構造体21を形成した放熱性能評価素子22を作製した。
(Evaluation sample)
In evaluating the heat dissipation characteristics of the heat dissipation coating structure, according to the conditions shown in Table 1 of FIG. 10, with the configuration shown in FIG. A heat dissipation
実施例及び比較例における具体的な内容を以下に示す。
放熱性粒子としてコージェライト粒子(平均粒子径1.7μm)(SS-1000:丸ス釉薬製)を用い、上述した塗工方法および表1に示す条件に従い、放熱塗膜構造体21を含む放熱性能評価素子22を作製した。
Specific contents in Examples and Comparative Examples are shown below.
Using cordierite particles (average particle diameter 1.7 μm) (SS-1000: manufactured by Marusu Yaze) as heat dissipating particles, according to the coating method described above and the conditions shown in Table 1, heat dissipating including the heat dissipating coating film structure 21 A
(比較例1)
比較例1については、従来の湿式塗工方法を用いてアルミニウム金属板上に放熱塗膜構造体21を形成し、放熱性能評価素子22を作製した。具体的には、コージェライト粒子をシロキサンなどシリコン樹脂となりうる樹脂を溶解させた溶剤に分散させ、アルミニウム金属板状に塗工・乾燥させ放熱塗膜構造体21を形成し、放熱性能評価素子22とした。
(Comparative example 1)
For Comparative Example 1, a conventional wet coating method was used to form a heat-dissipating
(比較例2)
比較例2については、図6のように放熱塗膜構造体21を作製せずアルミニウム金属板のみを放熱性能評価素子23とした。
(Comparative example 2)
As for Comparative Example 2, as shown in FIG.
(比較例3~6および実施例1~6)
比較例3~6および実施例1~6については、本実施の形態に示した乾式塗工方法を用いてアルミニウム金属板上に放熱塗膜構造体21を形成し、放熱性能評価素子22を作製した。
(Comparative Examples 3-6 and Examples 1-6)
For Comparative Examples 3 to 6 and Examples 1 to 6, the heat dissipation
具体的にはコージェライト粒子と熱可塑性樹脂(ポリエチレン:PE)(ACumistB-6:Honeywell製)から成る5~50μmの粒子をあらかじめ混合して複合粒子を作製し、スキージ法を用いて複合粒子による粉体層を形成した後、プレス機を用いて粉体層を加圧することで配列層を形成し、熱プレス機を用いて配列層を加熱加圧することで放熱塗膜構造体21を形成した。比較例3~6および実施例1~6の違いは、コージェライト粒子に対する熱可塑性樹脂の混合比を増加させ配合比を変化させたものである。
Specifically, cordierite particles and thermoplastic resin (polyethylene: PE) (ACumistB-6: manufactured by Honeywell) particles of 5 to 50 μm are mixed in advance to prepare composite particles, and the composite particles are processed using a squeegee method. After forming the powder layer, the powder layer was pressed with a press to form an alignment layer, and the heat-dissipating
(実施例7~16)
実施例7~16については、本実施の形態に示した作成方法を用いてアルミニウム金属板上に放熱塗膜構造体21を形成し、放熱性能評価素子22を作製した。
具体的にはコージェライト粒子と熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂:PE)(ペルパウダーPCE750:ペルノックス製)から成る5~50μmの粒子をあらかじめ混合して複合粒子を作製し、スキージ法を用いて複合粒子による粉体層を形成した後、プレス機を用いて粉体層を加圧することで配列層を形成し、熱プレス機を用いて配列層を加熱加圧することで放熱塗膜構造体21を形成した。実施例7~16の違いは、コージェライト粒子に対する熱硬化性樹脂の混合比を増加させ配合比を変化させたものである。
(Examples 7-16)
For Examples 7 to 16, a heat dissipation
Specifically, cordierite particles and thermosetting resin (epoxy resin: PE) (Pelpowder PCE750: manufactured by Pelnox) particles of 5 to 50 μm are mixed in advance to prepare composite particles, and are combined using a squeegee method. After forming a powder layer of particles, a pressing machine is used to press the powder layer to form an alignment layer, and a heat press is used to heat and press the alignment layer to form the heat-dissipating
比較例および実施例で作製した放熱性能評価素子22に関して、熱放射性および耐久性を評価するために、それぞれ遠赤外線放射率および膜強度の測定を行った。各評価方法は、以下の通りである。
Far-infrared emissivity and film strength were measured in order to evaluate thermal radiation and durability of the heat dissipation
<遠赤外線放射率測定>
比較例および実施例で作製した放熱性能評価素子22について、簡易型放射率測定装置(品番:TSS-5X、ジャパンセンサー製)を用いて、各サンプルの遠赤外線放射率を測定した。ここで、遠赤外線放射率は、波長域2μm~22μmでの分光遠赤外線放射率を平均化した値である。ここで、遠赤外線放射率が0.85以上のものは実用性がある範囲とし、さらに望ましい範囲として0.9以上と判断し、遠赤外線放射率が0.85以下のものを×、0.85~0.9のものを〇、0.9以上のものを◎と評価した。
<Far-infrared emissivity measurement>
The far-infrared emissivity of each sample was measured using a simplified emissivity measuring device (product number: TSS-5X, manufactured by Japan Sensor) for the heat dissipation
<膜強度>
比較例および実施例で作製した放熱性能評価素子22について、放熱塗膜構造体21の表面を10~20kgf/cm2の圧力で加圧しながら擦り、放熱塗膜構造体21を構成するコージェライト粒子が脱離するか確認した。ここで脱離してしまう状態は、実用性が低く、ほぼ脱離しない状態を実用性があると判断、さらに全く脱離しない状態を望ましい状態と判断し、放熱塗膜構造体全面において脱離するものを×、ほぼ脱離しないものを〇、脱離しなかったものを◎と評価した。
<Film strength>
For the heat dissipation
<実施例の結果と考察>
まず、比較例1、比較例3~6、および実施例1~6の比較について述べる。
比較例1の従来の湿式塗工方法を用いた方式で作製した場合、遠赤外線放射率を確保させるため、コージェライト粒子と樹脂の合計重量に対するコージェライト粒子の配合重量比が90%と非常に高くする必要がある。また、本実施の形態で述べた乾式塗工方法を用いて製造した比較例3~4の場合では、コージェライト粒子の配合重量比が76.9%および71.4%と低くしても遠赤外線放射率を確保することができるが、膜強度の観点では不十分である。一方、本実施の形態で述べた乾式塗工方法を用いて製造した比較例5~6においてコージェライト粒子の配合重量比が47.6%および45.4%とさらに低くすると、膜強度は確保できるが、遠赤外線放射率が低下してしまう。
<Results and Discussion of Examples>
First, comparisons of Comparative Example 1, Comparative Examples 3 to 6, and Examples 1 to 6 will be described.
When the conventional wet coating method of Comparative Example 1 was used, the blending weight ratio of the cordierite particles to the total weight of the cordierite particles and the resin was as high as 90% in order to secure the far-infrared emissivity. need to be higher. In addition, in the case of Comparative Examples 3 and 4 manufactured using the dry coating method described in the present embodiment, even if the blending weight ratio of the cordierite particles is as low as 76.9% and 71.4%, Infrared emissivity can be ensured, but the film strength is insufficient. On the other hand, in Comparative Examples 5 and 6, which were manufactured using the dry coating method described in the present embodiment, when the blending weight ratio of the cordierite particles was further lowered to 47.6% and 45.4%, the film strength was secured. It can be done, but the far-infrared emissivity decreases.
次に、実施例1~6では、コージェライト粒子の配合重量比が66.7~50.0%の範囲で遠赤外線放射率0.85以上を確保でき、膜強度も確保することができる。このことは従来の湿式塗工方法と比べ、本実施の形態に示す乾式塗工方法を用いて放熱塗膜構造体21を作製することで、コージェライト粒子の配合比を少なくすることができることを示している。また逆に樹脂の配合比を増加させても遠赤外線放射率を維持させることが可能である。
Next, in Examples 1 to 6, a far-infrared emissivity of 0.85 or more can be ensured and film strength can be ensured when the blending weight ratio of the cordierite particles is in the range of 66.7 to 50.0%. This means that the compounding ratio of the cordierite particles can be reduced by fabricating the heat-dissipating
上記結果の考察について述べる。比較例1における湿式塗工による放熱塗膜構造体21の製造方法では、コージェライト粒子が樹脂に覆われ放熱塗膜構造体21の表面に露出しにくくなる。
Consideration of the above results will be described. In the method of manufacturing the heat-dissipating
また、比較例3~4では、コージェライト粒子の配合重量比が高く、逆に樹脂の配合重量比が少ないため膜強度を維持することが困難であると考える。一方比較例5~6では、コージェライト粒子の配合重量比が低く、逆に樹脂の配合重量比が多いため、放熱塗膜構造体21の表面へ樹脂が浮き出ることで放熱塗膜構造体21の表面からの放射性が妨げられ、遠赤外線放射率が低下したと考える。つまり比較例では、遠赤外線放射率と膜強度を両立することができない結果である。 In Comparative Examples 3 and 4, the weight ratio of the cordierite particles is high, and the weight ratio of the resin is small, so that it is difficult to maintain the film strength. On the other hand, in Comparative Examples 5 and 6, the compounding weight ratio of the cordierite particles was low, and conversely, the compounding weight ratio of the resin was large. It is thought that the far-infrared emissivity was lowered because the radiation from the surface was hindered. In other words, in the comparative example, the far-infrared emissivity and film strength cannot be achieved at the same time.
それに対し、実施例1~6のように、あらかじめ樹脂粒子の表面にコージェライト粒子を被覆させた複合粒子を堆積させることで、少量のコージェライト粒子配合比でも放熱塗膜構造体21の表面に露出させることができたためと考える。またコージェライト粒子の配合重量比を減少させることで、逆に樹脂の配合重量比を増加させることができ、膜強度が強く耐久性が向上したものと考える。ここで遠赤外線放射率と膜強度を両立するコージェライト粒子の配合重量比の範囲は、66.7~50.0%が好ましい。さらには62.5~55.6%が望ましい。
On the other hand, as in Examples 1 to 6, by depositing the composite particles in which the surfaces of the resin particles are coated with the cordierite particles in advance, the surface of the heat-dissipating
次に、実施例1~6と実施例7~16の比較について述べる。
上述した遠赤外線放射率と膜強度を両立するコージェライト粒子の配合重量比の範囲が、放熱塗膜構造体21を作製する樹脂を熱可塑性樹脂から熱硬化性樹脂に変更することで拡大することが確認される。具体的には、熱可塑性樹脂を用いた実施例1~6では、好ましくは配合重量比66.7~50.0%、望ましくは62.5~55.6%であるのに対し、熱硬化性樹脂を用いた実施例7~16では、好ましくは76.9~45.4%、望ましくは66.7~50.0%と拡大する。
Next, comparison between Examples 1-6 and Examples 7-16 will be described.
The above-mentioned range of the blending weight ratio of the cordierite particles that achieves both the far-infrared emissivity and the film strength is expanded by changing the resin for making the heat-dissipating
この結果の理由について考察を以下に述べる。
放熱塗膜構造体21を作製する配列工程から加熱硬化工程において、熱可塑性樹脂の場合、加熱により樹脂の粘度が低下しやすく、以下の現象が発生しやすいためと考える。樹脂の配合比が多い場合は、放熱塗膜構造体21の表面に樹脂が浮き出やすく、放熱塗膜構造体21の表面におけるコージェライト粒子の露出を妨げてしまう。また樹脂の配合比が少ない場合は、放熱塗膜構造体21内において樹脂が流れやすい箇所に部分的に凝集することで、コージェライト粒子と樹脂とが接触しない箇所が発生し、膜強度が低下したものと考える。
A consideration of the reason for this result will be described below.
In the case of a thermoplastic resin, the viscosity of the resin tends to decrease due to heating in the arranging process to the heat curing process of manufacturing the heat-dissipating
一方、放熱塗膜構造体21を作製する配列工程から加熱硬化工程において、熱硬化性樹脂を用いると、加熱による樹脂の粘度低下が起こりにくい。また加熱しながら硬化が進行していくため、樹脂の配合比が多い場合では、上述した放熱塗膜構造体21の表面へ樹脂が浮き出る現象が低減する。また樹脂の配合比が少ない場合は、加熱硬化工程の加圧力により、軟化した樹脂粒子へコージェライト粒子が押し込まれ固定化されやすく、コージェライト粒子の脱離が低減したものと考える。
そのため、放熱塗膜構造体21を構成する樹脂は、加熱および加圧して膜として成り立つ樹脂であれば特に限定されるものではないが、望ましくは熱硬化性樹脂が好ましい。
On the other hand, if a thermosetting resin is used in the arranging process and the heat-curing process of manufacturing the heat-dissipating
Therefore, the resin constituting the heat-dissipating
また、本実施例にて作製した放熱塗膜構造体21の表面では、部分的に凹部があり、さらに凹部の表面にコージェライト粒子の一部が露出しているため、放熱塗膜構造体21の表面積が増加し、且つ、コージェライト粒子の放射性能を有効に活用することができたためと考える。
In addition, since the surface of the heat-dissipating
ここで、凹部の深さは、コージェライト粒子の平均粒子径の3倍以上であることが好ましい。これにより、放熱塗膜構造体の表面が摩耗し一部のコージェライト粒子が脱離しても、凹部の形状は確保でき、凹部の表面に露出したコージェライト粒子を維持することができるため放熱性能を確保することが可能である。さらに凹部の深さは、放熱塗膜構造体21の平均厚みより浅くすることが望ましい。平均厚みより浅くすることで、凹部が放熱塗膜構造体21を貫通し、アルミニウム金属板20の表面の露出による放熱性能低下を防ぐことができるためである。
Here, the depth of the recesses is preferably three times or more the average particle size of the cordierite particles. As a result, even if the surface of the heat-dissipating coating structure wears and some of the cordierite particles are detached, the shape of the recesses can be secured, and the cordierite particles exposed on the surface of the recesses can be maintained. can be ensured. Furthermore, it is desirable that the depth of the concave portion is shallower than the average thickness of the heat-dissipating
次に、比較例および実施例のいくつかについて、実際の放熱性能の効果を以下の方法で測定し結果を図11の表2に示す。 Next, for some of the comparative examples and examples, the effect of actual heat dissipation performance was measured by the following method, and the results are shown in Table 2 of FIG.
<昇温抑制温度変化測定>
実施例および比較例で作製した放熱性能評価素子22および23を図7に示す構成で昇温抑制温度変化測定を行った。評価装置の具体的な構成は、放熱性能評価素子22もしくは23の放熱塗膜構造体が形成されていない面にヒーター24、そのヒーター24の反対側に断熱板25を積層した構成である。また、放熱性能評価素子22もしくは23とヒーター24との界面は、界面における隙間由来の熱伝導への影響を避けるため、熱伝導性ペースト(図示せず)を挟み密接させ、昇温抑制温度変化測定機26とした。
<Measurement of temperature rise suppression temperature change>
The heat dissipation
次に、昇温抑制温度変化測定機26を25℃に保った恒温槽に設置し、温度が一定に安定した状態で、且つ、無風状態において、ヒーター24に電流を流した。電圧を上げていき、放熱塗膜構造体を有さない放熱性評価素子23を用いた比較例2において測定されたヒーター24の温度を基準に、同一条件で比較例1および実施例4、実施例9、実施例12で作製した放熱性能評価素子22を用いた場合のヒーター24の温度との差ΔTを、以下の式1で求めた。
ΔT=[(比較例2のヒーター24温度)-(比較例1、実施例4、実施例9、実施例12のヒーター24の温度)]…(式1)
Next, the temperature rise suppression temperature
ΔT=[(Temperature of
例えば、比較例1において作製された放熱性能評価素子22の温度差(ΔT)は、2.1℃となった(図11(表2))。
ここで、昇温抑制率は、以下の式2で示すことができる。
昇温抑制率(%)=ΔT/比較例2のヒーター24の温度×100 ・・・・(式2)
ここで昇温抑制率は大きいほうが好ましく、測定した温度差(ΔT)および昇温抑制率を図11の表2に示す。
For example, the temperature difference (ΔT) of the heat dissipation
Here, the temperature rise suppression rate can be expressed by
Temperature rise suppression rate (%)=ΔT/temperature of
Here, a larger temperature rise suppression rate is preferable, and the measured temperature difference (ΔT) and temperature rise suppression rate are shown in Table 2 of FIG.
上記方法で求めた昇温抑制率は、比較例1の1.7%と比較し、実施例4、実施例9、実施例12では4.0%、4.9%、5.3%と高い結果が得られた。その要因について以下に説明する。 The temperature rise suppression rate obtained by the above method was 4.0%, 4.9%, and 5.3% in Examples 4, 9, and 12, compared with 1.7% in Comparative Example 1. Good results were obtained. The factors for this will be explained below.
この昇温抑制率は、ヒーター24から発する熱が放熱性能評価素子22を構成するアルミニウム金属板および放熱塗膜構造体21の厚み方向に熱が伝導し、放熱塗膜構造体21の表面から熱が放射され放熱される熱移動全体の評価結果である。
This temperature rise suppression rate is such that the heat generated from the
ここで比較例1と、実施例4、実施例9、実施例12の結果について考察する。前述した遠赤外線放射率では、どれも同様に0.9以上であり放熱塗膜構造体21の表面からの放射性能は同程度であると考えられる。そのため放熱塗膜構造体21の厚み方向の熱伝導性が異なることに起因していると考えられる。ここで本実施例における放熱塗膜構造体21は、放熱塗膜構造体21内においてコージェライト粒子がアルミニウム金属板と接触し、さらに部分的にコージェライト粒子が密接している箇所と、密接していない箇所が存在する構造になっている。そのためコージェライト粒子が密接している箇所では熱伝導パスとなり、放熱塗膜構造体21の厚み方向に熱が伝わりやすくなった効果によるものと考える。
Here, the results of Comparative Example 1 and Examples 4, 9, and 12 are considered. The above-mentioned far-infrared emissivity is 0.9 or more, and it is considered that the radiation performance from the surface of the heat-dissipating
つまり、比較例1のような従来の湿式塗工による放熱塗膜構造体21の製造方法では、コージェライト粒子が放熱塗膜構造体21内で分散していることにより、コージェライト粒子同士、およびコージェライト粒子とアルミニウム金属板との接点に樹脂が混入し熱伝導を阻害すると考えられる。それに対し、本実施例における乾式塗工により製造した放熱塗膜構造体21内では上述したコージェライト粒子の熱伝導接点が確保されやすくなったためと考える。
That is, in the conventional method for producing the heat-dissipating
さらに、放熱塗膜構造体21内においてコージェライト粒子が密接している箇所と、密接していない箇所が存在することは、部分的に樹脂が多い箇所が点在することを示している。これによって、放熱塗膜構造体21に物理的または熱的応力を受けても、その点在する樹脂により応力を緩和する効果があり、放熱塗膜構造体のワレや剥がれを防止する効果が期待できる。放熱塗膜構造体内の構造として、例えば、任意の箇所を放熱塗膜構造体の面内方向に切断した場合、隣接するコージェライト粒子同士が接触している箇所と、隣接するコージェライト粒子間の距離がコージェライト粒子の平均粒子径の5倍以上の間隔を有している箇所とが存在することが望ましい。この隣接するコージェライト粒子間の距離は、放熱塗膜構造体を作製する際に使用する樹脂材料の平均粒子径および放熱塗膜構造体の製造過程における加熱温度や加圧力の調整で制御することが可能である。
Furthermore, the fact that there are places where cordierite particles are in close contact and places where cordierite particles are not in close contact in the heat-dissipating
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び/又は実施例のうちの任意の実施の形態及び/又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び/又は実施例が有する効果を奏することができる。 It should be noted that the present disclosure includes appropriate combinations of any of the various embodiments and / or examples described above, and each embodiment and / or The effects of the embodiment can be obtained.
本開示に係る放熱塗膜構造体によれば、放熱性に優れ、摩耗や擦れによる放熱性能の低下を低減し、温度変化や外的負荷により発生する応力への耐性を有する。 The heat-dissipating coating structure according to the present disclosure has excellent heat-dissipating properties, reduces deterioration in heat-dissipating performance due to wear and friction, and has resistance to stress caused by temperature changes and external loads.
1 放熱塗膜構造体
2 放熱性粒子
3 樹脂
4 基材(金属構造体)
5 凹部
8 複合化粒子
9 粉体層
10 空隙
11 配列層
12 電子部材
13 発熱デバイス
14 タブレット端末(電子機器)
15 発熱体
16 基板
17 タブレット筐体
20 アルミニウム金属板
21 放熱塗膜構造体
22、23 放熱性能評価素子
REFERENCE SIGNS
5
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記放熱性粒子は、アルミニウム、マグネシウム、及びケイ素から選択される少なくとも2種の元素を含む酸化物から構成される平均粒子径0.1~30μmの粒子であり、
前記放熱塗膜構造体の平均厚みは、前記放熱性粒子の平均粒子径の10倍以上であり、
前記放熱塗膜構造体の表面において複数の凹部が存在し、
前記凹部の表面に前記放熱性粒子が複数個露出している、放熱塗膜構造体。 A heat-dissipating coating film structure that is a planar structure composed of at least heat-dissipating particles and a resin,
The heat-dissipating particles are particles having an average particle diameter of 0.1 to 30 μm, which are composed of an oxide containing at least two elements selected from aluminum, magnesium, and silicon,
The average thickness of the heat-dissipating coating structure is at least 10 times the average particle diameter of the heat-dissipating particles,
a plurality of recesses are present on the surface of the heat-dissipating coating structure,
A heat-dissipating coating structure, wherein a plurality of the heat-dissipating particles are exposed on the surface of the recess.
前記複合化粒子を積層させた粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記粉体層を加圧もしくは加熱して前記粉体層の空隙を低減させ、前記複合化粒子を配列させた配列層を形成する配列工程と、
前記配列層を加熱することで樹脂を一旦溶融させ、冷却させることで放熱塗膜構造体を形成する加熱硬化工程と、
を含む、放熱塗膜構造体の製造方法。 A composite treatment step of forming composite particles in which heat-dissipating particles are coated on the surface of powder composed of a thermosetting resin;
a powder layer forming step of forming a powder layer in which the composite particles are laminated;
an arranging step of pressurizing or heating the powder layer to reduce voids in the powder layer and forming an oriented layer in which the composite particles are arranged;
a heat curing step of heating the alignment layer to melt the resin once and then cooling it to form a heat-dissipating coating film structure;
A method of manufacturing a thermally conductive coating structure, comprising:
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