JP3211676U - スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器を提供する。【解決手段】回路層１２０と、絶縁層１３０とを備える放熱器１００であって、回路層１２０は、スクリーン印刷又はスプレー塗装により均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体で形成され、スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器１００の放熱部１１０の一面上に位置される。絶縁層１３０は、回路層１２０および放熱部１１０の一面上に設置される。【選択図】図１

Description

本考案は、放熱器に関し、特に、スクリーン印刷法又はスプレー塗装により回路層を形成する、スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器に関するものである。

現在の照明器具は、街路照明、広告照明、屋内照明及び機械や設備用照明などの種類があり、一般に照明器具の照明光源としては、白熱電球、蛍光灯、水銀ランプ等の種類が使用されている。しかしそれらは、水銀蒸気による環境汚染の他、発光効率が低く、電力消費量が相対的に高く、耐用寿命が短いので、常に整備や取り替えが必要となり、余計な手間をかけてしまうため、まだ改善の余地がある。

近年では、屋内、機械又は広告などの照明器具の照明光源は、発光効率を向上させ、消費電力を低減させるように、固体光源である発光ダイオードの採用が考えられている。しかし、その照明光源は、回路基板上に複数の発光ダイオードを配置する必要があり、発光ダイオードの配置数及び出力電力の増加に伴って、電力を光に、さらに光を熱に変換する過程では、相対的な高温が生じるため、回路基板の絶縁層を介して放熱器及びそのフィンに伝導して放熱を行う必要がある。

しかしながら、ＬＥＤ発光ダイオードの回路基板は、接着剤で放熱器の表面に貼り合わせる必要があるため、全面的に密着固定させることができず、熱伝導効率に影響し、さらに劣化や脱落しやすくなるため、放熱効率が低く、放熱速度も遅くなる。このため、発光ダイオードが長期間使用される場合、温度が高くなり過ぎて、発光ダイオードの発光効率に大きく影響し、光が減衰して耐用寿命が短縮されてしまうので、更なる改良が必要となる。

本考案は、上記従来の問題点に鑑みて、スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の提供を目的とし、従来の問題点を解決することができる。

上記の目的に基づいて、本考案はスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器を提供し、その放熱器は、回路層及び絶縁層を備える。回路層は、スクリーン印刷又はスプレー塗装により均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体で形成され、且つスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の放熱部の一面上に位置される。絶縁層は回路層および放熱部の一面上に設置される。

より好ましいのは、放熱部は金属放熱部であり、金属放熱部と回路層との間に均一分布の熱伝導粉体をスクリーン印刷又はスプレー塗装することにより、熱伝導絶縁層を形成する。

より好ましいのは、熱伝導粉体が球状又は不規則な結晶粒である。

より好ましいのは、熱伝導粉体の粒度が０．０１〜１００μｍである。

より好ましいのは、熱伝導絶縁層の厚さが０．０１〜１５ｍｍである。

より好ましいのは、放熱部の他の一面は、複数の放熱フィンを備える。

より好ましいのは、放熱部は、セラミック放熱部、プラスチック放熱部又はガラス放熱部である。

より好ましいのは、低電気抵抗伝導粉体の平均粒度が０．０１〜４００μｍである。

より好ましいのは、回路層の厚さが０．００５〜０．２ｍｍである。

上記説明したとおり、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器は、スクリーン印刷又はスプレー塗装で回路層を放熱部の一面に直接に形成することにより、回路基板の設置が不要になると共に、放熱部と回路層との連結が可能となり、コストの削減及び工程の簡略化を図ることができる。

本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第１断面図である。 本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第１概略図である。 本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第２概略図である。 本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第２断面図である。 本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の放熱部の概略図である。

本考案をより完全に理解するために、本考案の技術特徴、内容と長所及びそれが達成できる作用効果について、添付図面を参照して、実施例の表現形式で以下のように詳細に説明する。但し、図示された図面は、単に例示または明細書内容を補助することを目的としたものであって、本考案の実施後の原寸に比例したものや精確に配置したものには何ら拘束されない。よって、図示された図面は、添付図面の比例と配置関係で解釈されてはならず、本考案を実際に実施する権利範囲に制限することを意図したものではないことについて先に説明しておきたい。

本考案の長所、特徴及びそれが達成できる技術方案をより容易に理解するために、例示的な実施例及び添付図面を参照しながらより詳細に説明するが、本考案は、本明細書に記載した実施形態に限定されるものではなく、異なる形態で実施することができる。むしろ、当業者にとっては、本開示の実施形態は、本考案の権利範囲をより徹底的かつ全面的に説明し、且つ本考案は、添付の実用新案登録請求の範囲にのみ定義される。

図１〜図３を参照すると、図１は、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第１断面図である。図２は、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第１概略図である。図３は、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第２概略図である。図面に示すように、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器１００は、回路層１２０と、絶縁層１３０とを備える。

続いて、回路層１２０は、均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体を有し、スクリーン印刷又はスプレー塗装により均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体で形成されて、スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器１００の放熱部１１０の一面上に位置される。

また、回路層１２０上には接合点１２１が設置され、接合点１２１を介して電子製品２００の対応のピン２１０に電気的に接続される。上記プラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体は、回路層１２０の金属抵抗値が１０^−１Ω〜１０^−６Ωとなるように、異なる割合で混合される。上記回路層１２０は、放熱部１１０の表面上に位置されて、表面処理を施す。その表面処理工程がニッケル化学めっき工程であり、その特性は電子産業のＲｏＨｓ／ＷＥＥＥ指令等を満足し、且つ耐磨耗性や硬度を向上させ、及び回路層１２０の電気抵抗係数を低下させることにより、電気回路設計のパラメータ値を満たすことができる。そのニッケル化学めっき工程は、均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体を含む回路層１２０上にのみ選択的に行うことができる。上記表面処理工程を次のように示す。

１、脱脂して放熱部の表面に残った油脂を取り除く。

２、活性化剤で回路層の表面を活性化する。

３、無電解ニッケル処理：無電解ニッケル浸漬めっき液は、硫酸ニッケルを主剤とした錯化剤である。

４、温水で洗浄する。

一般に、回路層１２０は５％〜７０％のプラスチック材料と、９５％〜３０％の低電気抵抗伝導粉体を組み合わせるものが最も好ましい。この低電気抵抗伝導粉体が銀粉末、銀銅粉末、銀アルミニウム粉末、銀ニッケル粉末、銅粉末等の不規則な形状の顆粒を組み合わせて用いることができ、最も好ましい平均粒度が約０．０１〜４００μｍである。

また、プラスチック材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌ ｒｅｓｉｎ）、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ポリ酢酸ビニル樹脂（ＰＶＡＣ）、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）樹脂、合成ゴム等を選択して用いることができ、上記の材料から選ばれる１種または２種以上を混合して形成することができる。

実際の工程において、低電気抵抗伝導粉体とプラスチック材料を混練工程によって、スクリーン印刷又はスプレー塗装により放熱部１１０の一面に０．００５〜０．２ｍｍの厚さの回路層１２０を形成し、かつプラスチック材料の分子構造により密着固定して、一般のプリント回路基板の銅箔層の機能を果たすことができる。

絶縁層１３０は、回路層１２０と、放熱部１１０の一面とに設置され、ハンダ防止作用となり、一般の回路に熱源となる部材やＩＣから発生した熱を全面的に直接拡散させて、急速に放熱することにより、熱抵抗係数を大幅に低下させ、電子製品２００の機能と耐用寿命を向上させることができる。また、電子製品２００は、発光ダイオードであってもよいが、これに限定されない。

上記説明した放熱部１１０は、電子製品２００から発生した熱を有効に排除するため、金属、セラミック、グラファイト、ガラス、プラスチック（導電性プラスチック）などの材料で製造される。図４を参照すると、図４は、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の第２断面図である。図面に示すように、放熱部が金属放熱部１１０’である場合、金属放熱部１１０’と回路層との間には、スクリーン印刷又はスプレー塗装により均一分布の熱伝導粉体で熱伝導絶縁層１４０を形成する。

続いて、熱伝導絶縁層１４０は、熱伝導粉体と、熱伝導粉体の微粒子を結合するための分散液とを含み、混練工程により熱伝導粉体を分散液に均一に分布させる。熱伝導粉体は、例えば、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）を選択して用いることができ、熱伝導絶縁層が１０^−６〜１０^−１９ Ω−ｃｍの高絶縁の電気抵抗を有するように、上記の材料から選ばれる１種または２種以上を混合して形成することができる。また、熱伝導粉体は、球状又は不規則な結晶粒であってもよく、適切な平均粒度は、０．０１〜１００μｍである。

また、熱伝導粉体は技術により処理され、その技術はアルコール類、例えば、エタノール、イソプロピルなどによりフッ素化合物又は有機シリコン（ｏｒｇａｎｏｓｉｌｉｃｏｎ）などを溶解するように加水分解して（例えば、浸して）、上記材料から１種または２種以上の熱伝導粉体を混合して、さらに約６０〜１５０℃の低温で焼いて表面の空気及び水分子を除去することにより、乾燥した導熱セラミック粉体を得る。熱伝導粉体の表面が処理された後、良好な分散性を有する他、その表面は粉体の分散及び焼結結晶と分子間との架橋結合に優れる一層のフッ素化合物又は有機シリコンなどにより完全に被覆される。

熱伝導粉体の表面焼結液体材料の調製は、次の方法を採用することができる。この溶液はアルコール類及びメチルエチレン（ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びケトン（ブタノン（ｂｕｔａｎｏｎｅ））、エチルエーテル（ｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ）等の溶剤により、有機シリコンフェノールホルムアルデヒド（フェノールホルムアルデヒド変性有機シリコン単体（ｐｈｅｎｏｌ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｏｒｇａｎｏｓｉｌｉｃｏｎ ｍｏｎｏｍｅｒ））、または有機シリコン（エポキシ−フェノールホルムアルデヒド−ポリエステル等の変性有機シリコン）と、ニトリルブタジエン（ｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、ネオプレン（ｎｅｏｐｒｅｎｅ）、チオコール（Ｔｈｉｏｋｏｌ）等のゴムゲルとを順次に溶解させ、さらにアルミナゾル（ＡｌＯＨ＋Ｈ_２Ｏ＋エタノール）の少量の充填物を加えて完全に溶かして、熱伝導粉体の表面焼結液体材料の調製が完了する。さらに、熱伝導絶縁層１４０は上記表面焼結液体材料と熱伝導粉体との重量比で混合することにより、所望の高熱伝導性、柔軟性、耐熱性、高せん断強度、耐老化性、高剥離強度、耐磨耗性、耐衝撃性などの物理的特性を有することができる。一般に、熱伝導絶縁層１４０は、約３Ｗ／ｍｋ〜１５０Ｗ／ｍｋの熱伝導係数を得るために、重量比が３％〜１５％の表面焼結液体材料と、重量比が９７％〜８５％の熱伝導粉体とを組み合わせたものを採用する。

上記熱伝導粉体および表面焼結液体材料の混練工程の後、塗布又はスプレー塗装或いはスクリーン印刷などにより繰り返し積層させて、放熱部１１０と回路層１２０との間に０．０１〜１５ｍｍの厚さとなるように構成される伝導絶縁層１４０は、表面焼結液体材料の分子構造により密着固定される。

図５を参照すると、図５は、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の放熱部の概略図である。図面に示すように、放熱部１１０の他の面（即ち、回路層の一面と相対する）は、放熱効果を向上させるための複数の放熱フィン１１１を備える。

してみれば、本考案に係るスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器は、スクリーン印刷又はスプレー塗装により回路層を放熱部の一面に直接に形成することにより、回路基板の設置は不要となると共に、放熱部と回路層との連結が可能となり、コストの削減及び工程の簡略化を図ることができる。また。本考案は、回路層１２０及び絶縁層１３０はスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の一端に設置されることにより、熱を全面的に直接拡散させて、急速に放熱することにより、熱抵抗係数を大幅に低下させ、電子製品の機能と耐用寿命を向上させることができる。

上記実施形態を、添付の図面を参照し、本考案の技術思想及び特徴を説明してきたが、その目的は本考案の範囲を限定するためのものではなく、当業者が本考案の内容を理解して実施するためのものである。即ち、本考案の範囲及び趣旨を逸脱することなく均等範囲内における変更及び修正は、いずれも添付の実用新案登録請求の範囲で扱うものとする。

１１０：放熱部
１１０’：金属放熱部
１１１：放熱フィン
１２０：回路層
１２１：接合点
１３０：絶縁層
１４０：熱伝導絶縁層
２００：電子製品
２１０：ピン

Claims (9)

1. 回路層と、絶縁層とを備えるスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器であって、
   前記回路層は、スクリーン印刷又はスプレー塗装により均一分布のプラスチック材料及び低電気抵抗伝導粉体で形成され、前記スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器の放熱部の一面上に位置され、
   前記絶縁層は、前記回路層および前記放熱部の前記面上に設置されることを特徴とする、スクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
2. 前記放熱部は、金属放熱部であり、前記金属放熱部と前記回路層との間に均一分布の熱伝導粉体をスクリーン印刷又はスプレー塗装することにより、熱伝導絶縁層を形成することを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
3. 前記熱伝導粉体が球状又は不規則な結晶粒であることを特徴とする、請求項２に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
4. 前記熱伝導粉体の粒度が０．０１〜１００μｍであることを特徴とする、請求項２に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
5. 前記熱伝導絶縁層の厚さが０．０１〜１５ｍｍであることを特徴とする、請求項２に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
6. 前記放熱部の他の一面は、複数の放熱フィンを備えることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
7. 前記放熱部は、セラミック放熱部、プラスチック放熱部又はガラス放熱部であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
8. 前記低電気抵抗伝導粉体の平均粒度が０．０１〜４００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
9. 前記回路層の厚さが０．００５〜０．２ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン印刷又はスプレー塗装による回路を有する放熱器。
   

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