JP6524461B2 - 放熱構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、放熱部材に関する。特に、電子機器内部で使用される放熱部材に関する。
従来、放熱部材として、グラファイトシートがある（特許文献１）。高分子フィルムを不活性ガス中で約２８００℃の焼成をして作製されている。熱伝導性に優れたシートであり、携帯機器で使用されている。図９に、その使用方法を断面図で示す。基板１０３上の電子部品１０２上部にグラファイトシート１００がある。電子部品１０２の熱を広げ、筐体１０１へ逃がす。このことで、筐体１０１の局所的な温度上昇を防止する。
従来、特許文献１の構造では、電子部品の熱を十分広げることができなかった。
そこで、本願の課題は、電子部品の熱をより広げ、または、熱を逃がし、局所的温度上昇を防止することとする。
そこで、本願の課題は、電子部品の熱をより広げ、または、熱を逃がし、局所的温度上昇を防止することとする。
上記課題を解決するため、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体に接続される放熱体または筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体に接続される放熱体と、グラファイト多孔質体に接続される筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体に接続される放熱体と、グラファイト多孔質体に接続される筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆うグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体と接触する断熱体と、断熱体と接続される筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体に接続される異方性熱伝導シートと、異方性熱伝導シートに接続される放熱体または筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、グラファイト多孔質体に接続される異方性熱伝導シートと、異方性熱伝導シートに接続される放熱体または筐体と、を含む放熱構造体を用いる。
また、基板に実施された部品と、部品の表面に位置する多孔質グラファイト多孔質体と、
グラファイト多孔質体に接続される放熱体と、を含み、グラファイト多孔質体において、部品側と放熱体の側の少なくともいずれか１方の面に、熱伝導性ペーストが保持されている放熱構造体を用いる。
グラファイト多孔質体に接続される放熱体と、を含み、グラファイト多孔質体において、部品側と放熱体の側の少なくともいずれか１方の面に、熱伝導性ペーストが保持されている放熱構造体を用いる。
また、ゴムと、ゴムに混入されたグラファイト多孔質体と、を含み、グラファイト多孔質体の中にゴムの成分が入り込んでいる放熱構造体を用いる。
また、冷媒体と、冷媒体中の第１グラファイト多孔質体と、温媒体と、温媒体中の第２グラファイト多孔質体と、第１グラファイト多孔質体と第２グラファイト多孔質体との間の金属部材と、を含む熱交換部材である放熱構造体を用いる。
また、冷媒体と、冷媒体中の第１グラファイト多孔質体と、温媒体と、温媒体中の第２グラファイト多孔質体と、第１グラファイト多孔質体と第２グラファイト多孔質体との間の金属部材と、を含む熱交換部材である放熱構造体を用いる。
本願放熱構造体によれば、電子部品の熱をより広げ、または、熱を逃がし、局所的温度上昇を防止できる。
（実施の形態１）
この発明で用いるグラファイト多孔質体であるグラファイトモノリスについて以下で説明する。次の方法で作製するものである。
一定の形状の容器内で、水及び触媒の存在下にフェノール化合物とアルデヒド化合物を反応させて得られる樹脂のゲルを脱水し、得られた乾燥ゲルを不活性ガス雰囲気中で焼成する方法を用いる。
この発明で用いるグラファイト多孔質体であるグラファイトモノリスについて以下で説明する。次の方法で作製するものである。
一定の形状の容器内で、水及び触媒の存在下にフェノール化合物とアルデヒド化合物を反応させて得られる樹脂のゲルを脱水し、得られた乾燥ゲルを不活性ガス雰囲気中で焼成する方法を用いる。
以下、実施の形態を詳細に説明する。
フェノール化合物とアルデヒド化合物の反応は、水及び触媒の存在下に行われる。
フェノール化合物としては、例えば、下数式（１）
（式中、Ｒ1は水素原子、又はハロゲン原子若しくは置換基で置換されていてもよいアルキル基を表す。ｎは２〜５の整数を表し、ｍは０〜３の整数を表すが、ｎ及びｍの和が６以上であることはない。） で示される化合物が挙げられる。
フェノール化合物とアルデヒド化合物の反応は、水及び触媒の存在下に行われる。
フェノール化合物としては、例えば、下数式（１）
この方法において、上式（１）中のＲ1は、水素又は置換されていてもよいアルキル基を表す。上記のアルキル基における置換基としては、例えばヒドロキシ、シアノ、アルコキシ、カルバモイル、カルボキシ、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、スルホ及びスルファモイル等を挙げることができる。
上記アルキル基や、該アルキル基の置換基であるアルコキシ、アルコキシカルボニル及びアルキルカルボニルオキシは、直鎖状でもよく、分岐状でもよい。
上記Ｒ1において、ハロゲン原子若しくは置換基で置換されていてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−オクチル基、ノニル基、ｐ−ｔ−ブチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシブチル基、４−ヒドロキシブチル基、２,３−ジヒドロキシプロピル基、３,４−ジヒドロキシブチル基、シアノメチル基、２−シアノエチル基、３−シアノプロピル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、２−メトキシエチル基、２−エトキシエチル基、３−メトキシプロピル基、３−エトキシプロピル基、２−ヒドロキシ−３−メトキシプロピル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、２−クロロエチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、３−ブロモプロピル基、４−クロロブチル基、４−ブロモブチル基、カルボキシメチル基、２−カルボキシエチル基、３−カルボキシプロピル基、４−カルボキシブチル基、１,２−ジカルボキシエチル基、カルバモイルメチル基、２−カルバモイルエチル基、３−カルバモイルプロピル基、４−カルバモイルブチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、２−メトキシカルボニルエチル基、２−エトキシカルボニルエチル基、３−メトキシカルボニルプロピル基、３−エトキシカルボニルプロピル基、４−メトキシカルボニルブチル基、４−エトキシカルボニルブチル基、メチルカルボニルオキシメチル基、エチルカルボニルオキシメチル基、２−メチルカルボニルオキシエチル基、２−エチルカルボニルオキシエチル基、３−メチルカルボニルオキシプロピル基、３−エチルカルボニルオキシプロピル基、４−メチルカルボニルオキシブチル基、４−エチルカルボニルオキシブチル基、スルホメチル基、２−スルホエチル基、３−スルホプロピル基、４−スルホブチル基、スルファモイルメチル基、２−スルファモイルエチル基、３−スルファモイルプロピル基及び４−スルファモイルブチル基等を挙げることができる。
上記Ｒ1において、ハロゲン原子若しくは置換基で置換されていてもよいアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−オクチル基、ノニル基、ｐ−ｔ−ブチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基、２−ヒドロキシブチル基、３−ヒドロキシブチル基、４−ヒドロキシブチル基、２,３−ジヒドロキシプロピル基、３,４−ジヒドロキシブチル基、シアノメチル基、２−シアノエチル基、３−シアノプロピル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、２−メトキシエチル基、２−エトキシエチル基、３−メトキシプロピル基、３−エトキシプロピル基、２−ヒドロキシ−３−メトキシプロピル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、２−クロロエチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、３−ブロモプロピル基、４−クロロブチル基、４−ブロモブチル基、カルボキシメチル基、２−カルボキシエチル基、３−カルボキシプロピル基、４−カルボキシブチル基、１,２−ジカルボキシエチル基、カルバモイルメチル基、２−カルバモイルエチル基、３−カルバモイルプロピル基、４−カルバモイルブチル基、メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、２−メトキシカルボニルエチル基、２−エトキシカルボニルエチル基、３−メトキシカルボニルプロピル基、３−エトキシカルボニルプロピル基、４−メトキシカルボニルブチル基、４−エトキシカルボニルブチル基、メチルカルボニルオキシメチル基、エチルカルボニルオキシメチル基、２−メチルカルボニルオキシエチル基、２−エチルカルボニルオキシエチル基、３−メチルカルボニルオキシプロピル基、３−エチルカルボニルオキシプロピル基、４−メチルカルボニルオキシブチル基、４−エチルカルボニルオキシブチル基、スルホメチル基、２−スルホエチル基、３−スルホプロピル基、４−スルホブチル基、スルファモイルメチル基、２−スルファモイルエチル基、３−スルファモイルプロピル基及び４−スルファモイルブチル基等を挙げることができる。
Ｒ1としては、水素原子又は無置換のアルキル基がより好ましく、水素、メチル基、エチル基、ｎ−オクチル基が特に好ましい。
式（１）において、ｎとしては、３又は４が好ましく、４が特に好ましい。
式（１）において、ｎとしては、３又は４が好ましく、４が特に好ましい。
ｍとしては、１又は２が好ましく、１が特に好ましい。
式（１）で表される化合物の具体例としては、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，３−キシレノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、２，６−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、ｏ−エチルフェノール、ｉ−プロピルフェノール、ブチルフェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、２−クロロフェノール、４−メトキシフェノール、２，４−ジクロロフェノール、３，５−ジクロロフェノール、４−クロロ−３−メチルフェノール、カテコール、３−メチルカテコール、４−ｔ−ブチルカテコール、レゾルシノール、２−メチルレゾルシノール、４−エチルレゾルシノール、４−クロロレゾルシノール、５−メチルレゾルシノール、２，５−ジメチルレゾルシノール、５−メトキシレゾルシノール、５−ペンチルレゾルシノールやピロガロール等を挙げることができる。
式（１）で表される化合物の具体例としては、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，３−キシレノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、２，６−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、ｏ−エチルフェノール、ｉ−プロピルフェノール、ブチルフェノール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、２−クロロフェノール、４−メトキシフェノール、２，４−ジクロロフェノール、３，５−ジクロロフェノール、４−クロロ−３−メチルフェノール、カテコール、３−メチルカテコール、４−ｔ−ブチルカテコール、レゾルシノール、２−メチルレゾルシノール、４−エチルレゾルシノール、４−クロロレゾルシノール、５−メチルレゾルシノール、２，５−ジメチルレゾルシノール、５−メトキシレゾルシノール、５−ペンチルレゾルシノールやピロガロール等を挙げることができる。
この方法において、上記フェノール化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上の混合物を用いてもよい。
この方法におけるアルデヒド化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
この方法におけるアルデヒド化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、サリチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
アルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒドが好ましい。
この方法において、フェノール化合物とアルデヒド化合物の使用割合は特に限定されない。
この方法において、フェノール化合物に対するアルデヒド化合物のモル比は、通常は１〜３の範囲であり、好ましくは１．２〜２．５の範囲である。
この方法において、フェノール化合物とアルデヒド化合物の使用割合は特に限定されない。
この方法において、フェノール化合物に対するアルデヒド化合物のモル比は、通常は１〜３の範囲であり、好ましくは１．２〜２．５の範囲である。
この方法における反応は、フェノール化合物とアルデヒド化合物を含有する水の存在下に行われる。そして、この方法の製造方法は、コロイド状の大きさの粒子を含む流動性のある液体中においてコロイド粒子が活発なブラウン運動をしているゾル状態を経て、上記コロイド粒子由来の三次元網目状構造を有するゲル状化合物を得る反応である。実施の形態におけるゲル状化合物は、三次元の網目構造中に水等の液体又は空気等の気体が含まれていてもよい。
本実施の形態１におけるゾル−ゲル反応において、触媒としては塩基性触媒でも酸性触媒でもよいが酸性触媒が好ましい。かかる塩基性触媒としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸バリウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウムやリン酸カリウム等が挙げられる。
塩基触媒としては、炭酸ナトリウムが好ましい。塩基性触媒の使用量は、フェノール化合物１モル当り、通常は０．００００１〜５モルの範囲であり、好ましくは０．００００１〜２モルの範囲であり、さらに好ましくは０．００００１〜０．１モルの範囲である。
実施の形態のゾル−ゲル反応において、反応温度は、通常は０〜１００℃の範囲であり、好ましくは３０〜９０℃の範囲である。
実施の形態のゾル−ゲル反応において、反応温度は、通常は０〜１００℃の範囲であり、好ましくは３０〜９０℃の範囲である。
本実施の形態のゾル−ゲル反応により得られる樹脂は湿潤ゲルであり、乾燥ゲルは上記湿潤ゲルを脱水することにより製造される。
湿潤ゲルの脱水は、例えば、前記湿潤ゲル中の水を親水性有機溶媒で置換することにより行われる。
湿潤ゲルの脱水は、例えば、前記湿潤ゲル中の水を親水性有機溶媒で置換することにより行われる。
上記の親水性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール及びｔ−ブチルアルコール等のアルコール類；アセトニトリル等の脂肪族ニトリル類；アセトン等の脂肪族ケトン類；ジメチルスルホキシド等の脂肪族スルホキシド類；酢酸等の脂肪族カルボン酸類が挙げられる。
これらの親水性有機溶媒のうち、ｔ−ブチルアルコール、ジメチルスルホキシド又は酢酸が好ましく用いられ、ｔ−ブチルアルコールが特に好ましく用いられる。
このようにして得られた親水性有機溶媒で湿潤されたゲルは、好ましくは凍結乾燥され、乾燥ゲルが得られる。ただし、常温乾燥・凍結乾燥・超臨界乾燥のどれでもよい。
このようにして得られた親水性有機溶媒で湿潤されたゲルは、好ましくは凍結乾燥され、乾燥ゲルが得られる。ただし、常温乾燥・凍結乾燥・超臨界乾燥のどれでもよい。
常温乾燥・凍結乾燥・超臨界乾燥によって得られた乾燥ゲルは、ゾル−ゲル反応により作られた湿潤ゲルを構成する粒子の三次元の網目状構造を保持することができる。すなわち、形態及び機能的に三次元の網目状構造が有する性状を維持しつつ、湿潤ゲル中の親水性有機溶媒等の液体を除去することができる。
実施の形態において、凍結乾燥を用いる場合は、湿潤ゲルの三次元網目状構造における親水性有機溶媒等の液体を除去することが可能であり、不均一な乾燥や泡立ち、変質等を防ぎつつ、三次元の網目状構造を維持できるので、上記湿潤ゲルの形状を保った乾燥ゲルが得られる。
さらに、凍結乾燥装置を用いることにより、湿潤ゲルを短時間で乾燥することができると共に、乾燥ゲルの製造コストを低減化することができる。
凍結乾燥における凍結温度は、通常は−７０〜−５℃の範囲であり、好ましくは−３０〜−１０℃の範囲である。
凍結乾燥における凍結温度は、通常は−７０〜−５℃の範囲であり、好ましくは−３０〜−１０℃の範囲である。
そして、凍結乾燥後に得られたカーボン乾燥ゲルは、不活性ガス雰囲気中で焼成（炭化）することにより、カーボン材料を得ることができる。焼成（炭化）時の不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素等が好ましい。焼成（炭化）温度は、通常は２００〜３０００℃の範囲であり、好ましくは６００〜１１００℃の範囲である。焼成時間は、通常は数分間〜数時間の範囲である。
＜成形＞
この実施の形態では、所望の形状（実施の形態２以降）の容器内で、上記溶液からゲルを生成できる。または、ゲル状態時に、所望の形状（実施の形態２以降）の容器へ入れる。このことで、所望の形状のカーボン乾燥ゲルが得られる。カーボン乾燥ゲルは、容器から取り出される。以下の各実施の形態で使用できる。
この実施の形態では、所望の形状（実施の形態２以降）の容器内で、上記溶液からゲルを生成できる。または、ゲル状態時に、所望の形状（実施の形態２以降）の容器へ入れる。このことで、所望の形状のカーボン乾燥ゲルが得られる。カーボン乾燥ゲルは、容器から取り出される。以下の各実施の形態で使用できる。
金型を用い、溶液を閉じ込め、乾燥後、金型を開けること、成形してもよい。
低い温度で成形後、高い温度で焼成できる。
＜物性＞
この材料を以下、グラファイトモノリスとする。多孔質体であるが、グラファイトである。熱伝導性もあるレベルある。グラファイトとしての（００２）面のＸ線回折の半値幅は、約０．５°であった。
低い温度で成形後、高い温度で焼成できる。
＜物性＞
この材料を以下、グラファイトモノリスとする。多孔質体であるが、グラファイトである。熱伝導性もあるレベルある。グラファイトとしての（００２）面のＸ線回折の半値幅は、約０．５°であった。
密度は、０．７〜０．８５ｇ／ｃｍ３、細孔容積は、０．５から０．７ｃｍ３／ｇである。
メソ孔体積は、０．６〜３ｃｍ３／ｇ、ミクロ孔体積は、０．２〜０．６ｃｍ３／ｇである。大きな孔から小さな孔まであり、孔がつながっている。流体を流しやすい。
メソ孔体積は、０．６〜３ｃｍ３／ｇ、ミクロ孔体積は、０．２〜０．６ｃｍ３／ｇである。大きな孔から小さな孔まであり、孔がつながっている。流体を流しやすい。
なお、塩化鉄を触媒として原料に入れ合成すると、低温でも結晶性のよい、熱伝導性のよいグラファイトモノリスとなる。
＜グラファイトモノリスの範囲＞
このグラファイトモノリスは、グラファイトの多孔質体である。高分子フィルムでなく、有機化合物のゾルゲル反応により生成されたものである。特に、ベンゼン化合物とアルデヒド化合物のゾルゲル反応で生成されるものである。
＜グラファイトモノリスの範囲＞
このグラファイトモノリスは、グラファイトの多孔質体である。高分子フィルムでなく、有機化合物のゾルゲル反応により生成されたものである。特に、ベンゼン化合物とアルデヒド化合物のゾルゲル反応で生成されるものである。
ただし、別の方法で作製した、同様の構造を有する多孔質のグラファイトも含むこともできる。例えば、ベンゼン化合物とアルデヒド化合物から作製することもできる。２つの溶液のゾルゲルにより作製できる。
（実施の形態２）
実施の形態２を、以下、図１（ａ）〜図１（ｄ）の断面図を用いて説明する。
（実施の形態２）
実施の形態２を、以下、図１（ａ）〜図１（ｄ）の断面図を用いて説明する。
基板１０３上に電子部品１０２が実装されている。その電子部品１０２の上面、側面を覆うようにグラファイトモノリス１０が覆っている。その上に筐体１０１が位置する。
電子部品１０２の熱を、グラファイトモノリス１０を経由して筐体１０１へ伝達する。電子部品１０２の冷却をする。
電子部品１０２の熱を、グラファイトモノリス１０を経由して筐体１０１へ伝達する。電子部品１０２の冷却をする。
ここで、グラファイトモノリス１０は、熱をそのまま上方へ伝達するのでなく、水平方向へも広げ、かつ、上方へも広げる。このことで、熱が集中せず、筐体１０１の温度も局所的に、温度が上がらない。さらに、グラファイトモノリス１０は、電子部品１０２の側面からも熱を伝熱し、熱を逃がす。
特に、筐体１０１の熱伝導が悪い場合（樹脂製、薄い金属製）に有効である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の変形例である。差異は、グラファイトモノリス１０が、基板１０３にも、つながっている点である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の変形例である。差異は、グラファイトモノリス１０が、基板１０３にも、つながっている点である。
この結果、グラファイトモノリス１０は、筐体１０１だけでなく基板１０３へも熱を伝達、放熱する。
図１（ｃ）、図１（ｄ）は、変形例である。グラファイトモノリス１０の形状が異なる。筐体側へ向かって水平断面積が大きくなっている。熱を上方へ行くにしたがって、水平方向へ広げ、熱の集中を防止する。
図１（ｃ）、図１（ｄ）は、変形例である。グラファイトモノリス１０の形状が異なる。筐体側へ向かって水平断面積が大きくなっている。熱を上方へ行くにしたがって、水平方向へ広げ、熱の集中を防止する。
＜効果＞
特徴は、グラファイトモノリス１０により、電子部品１０２の上面だけでなく、側面を覆い、電子部品１０２の熱を広げ、熱の集中を防止する。
（実施の形態３）
実施の形態３を、以下、図２（ａ）から図２（ｄ）の断面図で説明する。
特徴は、グラファイトモノリス１０により、電子部品１０２の上面だけでなく、側面を覆い、電子部品１０２の熱を広げ、熱の集中を防止する。
（実施の形態３）
実施の形態３を、以下、図２（ａ）から図２（ｄ）の断面図で説明する。
図２（ａ）で、基板１０３上に電子部品１０２が実装されている。その電子部品１０２の上面に、グラファイトモノリス１０が位置する。その上に、断熱材１１、筐体１０１が位置する。
電子部品１０２の熱を、グラファイトモノリス１０を経由して筐体１０１へ伝達する。電子部品１０２の冷却をする。断熱材１１は、グラファイトモノリス１０において集中しているところの熱を、筐体１０１へ伝達しないようにしている。つまり、グラファイトモノリス１０において、電子部品１０２の真上部分は、温度が高く、真上以外のところの温度は、低い。このため、断熱材１１で、一端熱の伝達を留め、平均化してから、筐体１０１へ熱を伝達するものである。
電子部品１０２の熱を、グラファイトモノリス１０を経由して筐体１０１へ伝達する。電子部品１０２の冷却をする。断熱材１１は、グラファイトモノリス１０において集中しているところの熱を、筐体１０１へ伝達しないようにしている。つまり、グラファイトモノリス１０において、電子部品１０２の真上部分は、温度が高く、真上以外のところの温度は、低い。このため、断熱材１１で、一端熱の伝達を留め、平均化してから、筐体１０１へ熱を伝達するものである。
図２（ｂ）、図２（ｃ）は、断熱材１１にグラファイトモノリス１０を入れ込んだものである。混合領域１２がその部分である。グラファイトモノリス１０は、細孔を有し、ペースト状の断熱材１１を入れ込むことができる。
この構造とすることで、断熱材１１とグラファイトモノリス１０との接着シート、接着剤が不要で、薄型化、工程削減ができる。また、断熱材１１は、通常、脆く粉などがでるが、グラファイトモノリス１０に入れ込めば、粉が防止できる。混合領域１２は断熱材１１により断熱部となる。
この構造とすることで、断熱材１１とグラファイトモノリス１０との接着シート、接着剤が不要で、薄型化、工程削減ができる。また、断熱材１１は、通常、脆く粉などがでるが、グラファイトモノリス１０に入れ込めば、粉が防止できる。混合領域１２は断熱材１１により断熱部となる。
図２（ｃ）では、断熱材１１の上面に被覆層５１を設けている。断熱材１１の保護である。
図２（ｄ）では、断熱材１１とグラファイトモノリス１０の多段の積層体である。多段とすることで、全体としての一体化、断熱材１１の補強、熱伝達の均質性がでる。
図２（ｄ）では、断熱材１１とグラファイトモノリス１０の多段の積層体である。多段とすることで、全体としての一体化、断熱材１１の補強、熱伝達の均質性がでる。
製造途中のゾル状態のグラファイトモノリス１０を、断熱材１１のシートに塗布し、さらに、別の断熱材１１のシートを重ねることで容易に、積層体が製造できる。
（実施の形態４）
実施の形態４を、以下、図３（ａ）〜図３（ｄ）の断面図で説明する。
（実施の形態４）
実施の形態４を、以下、図３（ａ）〜図３（ｄ）の断面図で説明する。
図３（ａ）では、基板１０３上に電子部品１０２が実装されている。グラファイトモノリス１０にファン１３を配置している。
グラファイトモノリス１０には、細孔があり、ファン１３の空気を流すことがよりできる。結果、グラファイトモノリス１０は、十分に冷却され、電子部品１０２を冷却できる。
グラファイトモノリス１０には、細孔があり、ファン１３の空気を流すことがよりできる。結果、グラファイトモノリス１０は、十分に冷却され、電子部品１０２を冷却できる。
図３（ｂ）では、グラファイトモノリス１０の上部には筐体１０１、側面には放熱器１４が配置されている。電子部品１０２の熱を放熱器１４と筐体１０１の両方に逃がすことができる。
図３（ｃ）では、グラファイトモノリス１０上部にファン１３を設けている。さらに、グラファイトモノリス１０に開口を設けている。垂直方向の開口に空気が流せ、冷却がさらにされる。
図３（ｃ）では、グラファイトモノリス１０上部にファン１３を設けている。さらに、グラファイトモノリス１０に開口を設けている。垂直方向の開口に空気が流せ、冷却がさらにされる。
図３（ｄ）では、図３（ｃ）と異なり、側面にファン１３を設け、開口を水平方向に設けている。
（実施の形態５）
実施の形態５を、以下、図４（ａ）、図４（ｂ）で説明する。
（実施の形態５）
実施の形態５を、以下、図４（ａ）、図４（ｂ）で説明する。
図４（ａ）、図４（ｂ）では、図１（ａ）、図１（ｂ）に対応する図である。
実施の形態１の構成に異方性伝導シート２０を追加したところが異なる。グラファイトモノリス１０に、異方性伝導シート２０を追加している。この異方性伝導シート２０のより、グラファイトモノリス１０からの熱を水平方向へ広げ、筐体１０１へ伝達する。
実施の形態１の構成に異方性伝導シート２０を追加したところが異なる。グラファイトモノリス１０に、異方性伝導シート２０を追加している。この異方性伝導シート２０のより、グラファイトモノリス１０からの熱を水平方向へ広げ、筐体１０１へ伝達する。
ここで、異方性伝導シート２０としては、グラファイトシート１００（図８）を用いることができる。高分子フィルムを不活性ガス中、約２６００度で焼成したグラファイトシートが使用できる。または、熱伝導性シート、グラファイト入りゴムシートなどが使用できる。
グラファイトモノリス１０は、実施の形態１の方法で作製できる。
（実施の形態６）
実施の形態６を、以下、図５（ａ）、図５（ｂ）で説明する。熱交換器の熱交換する部分に用いるものである。
（実施の形態６）
実施の形態６を、以下、図５（ａ）、図５（ｂ）で説明する。熱交換器の熱交換する部分に用いるものである。
図５（ａ）では、冷媒体１８と温媒体１９の間の金属材料１６にグラファイトモノリス１０ａ、１０ｂを配置した断面図である。
グラファイトモノリス１０ａは、温媒体１９から、熱を受けとり、金属材料１６へ、熱を伝える。金属材料１６は、熱をグラファイトモノリス１０ｂへ伝え、グラファイトモノリス１０ｂは熱を冷媒体１８へ放熱する。
グラファイトモノリス１０ａは、温媒体１９から、熱を受けとり、金属材料１６へ、熱を伝える。金属材料１６は、熱をグラファイトモノリス１０ｂへ伝え、グラファイトモノリス１０ｂは熱を冷媒体１８へ放熱する。
グラファイトモノリス１０は、細孔を有し、冷媒体１８、温媒体１９との接触面積が大きい、かつ、熱伝導性がある。
結果、熱効率より熱交換ができる。
結果、熱効率より熱交換ができる。
図５（ｂ）では、冷媒体の管１８ａの中にグラファイトモノリス１０が配置されている。
温媒体の管１９ａは、グラファイトモノリス１０中に配置されている。
結果、温媒体の熱は、冷媒体へ伝達される。
温媒体の管１９ａは、グラファイトモノリス１０中に配置されている。
結果、温媒体の熱は、冷媒体へ伝達される。
なお、上記を金型装置へ導入することで、金型装置へも応用できる。
（実施の形態７）
実施の形態７を、以下、図６（ａ）、図６（ｂ）で説明する。
（実施の形態７）
実施の形態７を、以下、図６（ａ）、図６（ｂ）で説明する。
図６（ａ）は、電子部品１０２と放熱器３１との間にグラファイトモノリス１０を配置した断面図である。図６（ｂ）の拡大図でわかるように、グラファイトモノリス１０は、その表面とその内部に、熱伝導性のペースト５２を有している。グラファイトモノリス１０と電子部品１０２、放熱器３１との間の接触熱抵抗を下げている。
この結果、電子部品１０２の熱を、放熱器３１へ効率的に伝達し、電子部品１０２の冷却をする。
なお、グラファイトモノリス１０の全体に熱伝導性のペースト５２を含ませてもよい。また、グラファイトモノリス１０は、電子部品１０２の周辺を込んでもよい。
なお、グラファイトモノリス１０の全体に熱伝導性のペースト５２を含ませてもよい。また、グラファイトモノリス１０は、電子部品１０２の周辺を込んでもよい。
図６（ｃ）に示すように、グラファイトモノリス１０は、電子部品１０２を取り囲んでもよい。電子部品１０２の全体から熱を放熱できる。
（実施の形態８）
実施の形態８を、以下、図７で説明する。
（実施の形態８）
実施の形態８を、以下、図７で説明する。
図７は、ゴムシート３０の平面図である。このゴムシート３０には、グラファイトモノリス１０が含まれている。実施の形態１のグラファイトモノリス１０を粉に砕き、ゴムに練りこむ。通常のグラファイト粉と異なり、細孔があるので、ゴム材料との密着性がよい。結果、高濃度、８０重量％以上混入させても、グラファイトモノリス１０がこぼれ落ちにくい。結果、熱伝導性のよいゴムシートとなる。
ゴムとしては、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。熱可塑性樹脂、添加剤、架橋剤を入れてもよい。ただし、樹脂成分として、エラストマー（ゴム成分）を用いる場合には、混練時の熱でゴムの架橋が進行しないように、まず、ゴム架橋剤を除いた材料の混練を行い、その後、ゴム架橋剤を加えて更に混練を行うことが望ましい。
上記原料を混練する場合、例えばロール混練法が挙げられる。ロール混練法では、組成物を一対のロール間のギャップに通して組成物を熱伝導体に成形する。組成物がロール間に挟み込まれ、間隙を通過する際に、組成物は回転するロールにより、ずりせん断力を受け、ロールの回転方向と平行な方向に伸長される。その際、マトリックスが伸長されるのに伴い、組成物中に分散しているグラファイトモノリス１０も同じ方向に配向する。
ロール混練法により組成物の混練を行う前に、従来、公知の混練装置、例えば、二軸押出機、単軸押出機、加熱可能な二軸又は単軸のスクリューフィーダー、フィーダールーダー、バンバリーミキサー、ロールミル等を用いて予備混練をおこなってもよい。
このゴムシート３０は、図８のグラファイトシート１００の代わりに使用できる。図６の電子部品１０２と放熱器３１との間にも用いることができる。
このゴムシート３０は、図８のグラファイトシート１００の代わりに使用できる。図６の電子部品１０２と放熱器３１との間にも用いることができる。
（実施の形態９）
実施の形態９を、以下、図８（ａ）、図８（ｂ）の断面図で説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、流体管４０にグラファイトモノリス１００を配置したものである。流れる流体の熱を交換する。
実施の形態９を、以下、図８（ａ）、図８（ｂ）の断面図で説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、流体管４０にグラファイトモノリス１００を配置したものである。流れる流体の熱を交換する。
冷却水が流れる冷却管へ応用できる。図８（ｂ）では、流体管４０の曲がる部分にグラファイトモノリス１０を配置している。曲がる部分は、流れる流体のよどみがあり、より熱交換しやすい。
（なお書き）
上記実施の形態は、組み合わせることができる。
（なお書き）
上記実施の形態は、組み合わせることができる。
電子部品１０２は、電気的な素子だけでなく、光学部品、高周波部品、熱素子など熱が発生する部品を含む。
本願放熱構造体は、電子機器、産業用機械、熱機器など熱に関連する機器で利用できる。
１０ グラファイトモノリス
１０ａ グラファイトモノリス
１０ｂ グラファイトモノリス
１１ 断熱材
１２ 混合領域
１３ ファン
１４ 放熱器
１６ 金属材料
１８ 冷媒体
１８ａ 管
１９ 温媒体
１９ａ 管
２０ 異方性熱伝導シート
３０ ゴムシート
３１ 放熱器
４０ 流体管
５２ ペースト
１００ グラファイトシート
１０１ 筐体
１０２ 電子部品
１０３ 基板
１０ａ グラファイトモノリス
１０ｂ グラファイトモノリス
１１ 断熱材
１２ 混合領域
１３ ファン
１４ 放熱器
１６ 金属材料
１８ 冷媒体
１８ａ 管
１９ 温媒体
１９ａ 管
２０ 異方性熱伝導シート
３０ ゴムシート
３１ 放熱器
４０ 流体管
５２ ペースト
１００ グラファイトシート
１０１ 筐体
１０２ 電子部品
１０３ 基板
Claims (6)
- 基板に実装された部品と、
前記部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、
前記グラファイト多孔質体の側面と前記基板とに接続されるファンと、を含む放熱構造体。 - 基板に実装された部品と、
前記部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、
前記グラファイト多孔質体の側面に接続される放熱体と、
前記グラファイト多孔質体に接続される筐体と、
を含み、
前記放熱体は、前記筐体と前記基板と前記グラファイト多孔質体とに接続される放熱構造体。 - 基板に実装された部品と、
前記部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、
前記グラファイト多孔質体の上面に接続されるファンと、を含み、前記グラファイト多孔質体には開口があり、前記ファンからの空気を通過できる放熱構造体。 - 前記グラファイト多孔質体には垂直方向に前記開口があり、前記ファンからの空気を通過できる請求項３記載の放熱構造体。
- 基板に実装された部品と、
前記部品の上面と側面とを覆う多孔質のグラファイト多孔質体と、
前記グラファイト多孔質体の側面に接続されるファンと、を含み、前記グラファイト多孔質体には開口があり、前記ファンからの空気を通過できる放熱構造体であり、
前記グラファイト多孔質体には水平方向に前記開口があり、前記ファンからの空気を通過できる放熱構造体。 - 前記グラファイト多孔質体は、高分子フィルムでなく、有機化合物のゾルゲル反応により生成されたものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱構造体。
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