JP7130434B2

JP7130434B2 - 冷却ジャケット

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Publication number: JP7130434B2
Application number: JP2018099817A
Authority: JP
Inventors: 慎治中島; 悟郎井上; 正毅三隅; 和樹木村
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2022-09-05
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: JP2019204897A

Description

本発明は冷却ジャケットに関する。

近年、半導体デバイスの消費電力が加速度的に上昇し、それに伴って半導体デバイスの発熱量が増大している。このため、半導体デバイスを効率的に冷却するために、高性能の冷却システムの需要が高まっている。
さらに、半導体デバイスの高密度化も進んでおり、高密度集積回路における消費電力も加速度的に上昇し、発熱量と共に、発熱密度も急激に増大している。
このような半導体デバイスや高密度集積回路等の電子部品において、例えば、ペルチェ素子による強制吸熱や、空冷ヒートシンク及び冷却ファンによる強制空冷等の、従来使用されているような半導体デバイスのための冷却システムでは、冷却能力に限界があり、またファン使用の場合は騒音の問題があった。

近年では、液冷方式の冷却ジャケットの採用が普及しつつある。この液冷方式の冷却装置は、水等の冷却媒体（以下、「冷媒」と略称する場合がある）を循環させる液通路を内蔵する金属製板状の液冷ヒートシンク（以下、「コールドプレート」と略称する場合がある）をＣＰＵ等の電子部品に接触させ、液通路内に通液した冷媒によって、電子部品から発生した熱を、機器外部（あるいは機器の筐体や筐体近く）に設けられた放熱側ヒートシンクに搬送することで、電子部品を冷却するものである（例えば、特許文献１～３参照）。

特開２００３－０５０６４５号公報特開２００２－２６１４８０号公報国際公開第２０１４／０６１７２５号

このようなコールドプレートは、冷却ファン等に比べて冷却能力が向上し、小型化が容易であり、電子機器における電子部品の実装密度の高密度化の障害になり難いことや、騒音問題を発生させない等という多くの利点を有する。
しかしながら、従来のコールドプレートは、予期しない流路の詰まりによって冷媒の均等な循環が阻止されるようなアクシデントが発生した場合は、流路視認が不可能なため電子デバイス類や冷媒循環ポンプを含む機器類の全電源を停止した後に、コールドプレートのみを取り出して詰まり除去するという面倒な作業を行う必要があった。さらには、流路からの冷媒漏洩が起きた場合、従来のコールドプレートでは漏洩箇所の瞬時の特定が難しいという問題があった。また、従来のコールドプレートは、基本的には金属のみから構成されているため重量が重く、例えば車載用の冷却ジャケットに展開する場合においては車の軽量化ニーズに十分に対応しきれないケースがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な、軽量性に優れる冷却ジャケットを提供するものである。

本発明によれば、以下に冷却ジャケットが提供される。
［１］
金属製ベースプレートを備えた冷却ジャケットであって、
上記金属製ベースプレートの一方の面Ｂに樹脂製ハウジングを有し、
上記金属製ベースプレートの他方の面Ａが発熱体を搭載するための面であり、
上記樹脂製ハウジングの少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、
上記樹脂製ハウジングは透明で、かつ、内部が視認可能である冷却ジャケット。
［２］
上記［１］に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記樹脂製ハウジングの透明部分の内部ヘイズが１０％未満である冷却ジャケット。
［３］
上記［１］または［２］に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記結晶性ポリオレフィンが４－メチル－１－ペンテン系重合体を含む冷却ジャケット。
［４］
上記［３］に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記４－メチル－１－ペンテン系重合体が４－メチル－１－ペンテン由来の構成単位を８０モル％以上含む冷却ジャケット。
［５］
上記［１］乃至［４］のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートの上記面Ｂの少なくとも周縁部に、上記樹脂製ハウジングの底部に立設した複数枚の側壁頂面が介在層を介して接合している冷却ジャケット。
［６］
上記［５］に記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートの上記面Ｂにおける少なくとも上記介在層の付着領域に、微細凹凸形状が形成されている冷却ジャケット。
［７］
上記［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記樹脂製ハウジングの内部に邪魔板が形成されている冷却ジャケット。
［８］
上記［１］乃至［７］のいずれか一つに記載の冷却ジャケットにおいて、
上記金属製ベースプレートがアルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されている冷却ジャケット。

本発明の冷却ジャケットは、樹脂製ハウジングの少なくとも一部が、透明性および軽量性に優れる結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されているので、軽量であり、流路中の冷媒の視認性に優れる。そのため、本発明によれば、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な、軽量性に優れる冷却ジャケットを提供することができる。さらに本発明の冷却ジャケットは、冷媒用のハウジングが樹脂製であるので軽量性にも優れ、また断熱性に優れるので冷温が逃げにくい。

本発明に係る実施形態の冷却ジャケットの構造の一例を模式的に示した断面図である。本発明に係る実施形態の冷却ジャケットの構造の一例を模式的に示した斜視図である。図２に示す冷却ジャケットを構成する樹脂ハウジングの上部を削除（流入口中心を通るｘ－ｙ面）した場合の斜視図である。図２に示す冷却ジャケットを構成する樹脂ハウジングの構造の一例を模式的に示した断面斜視図（流入口中心を通るｘ－ｚ面）である。引張せん断強度を測定する際に用いた試験片の構造を説明するための模式図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。文中の数字の間にある「～」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。

図１は、本発明に係る実施形態の冷却ジャケット１０の構造の一例を模式的に示した断面図である。図２は、本発明に係る実施形態の冷却ジャケット１０の構造の一例を模式的に示した斜視図である。図３は、図２に示す冷却ジャケット１０を構成する樹脂ハウジング１の上部を削除（流入口中心を通るｘ－ｙ面）した場合の斜視図である。図４は、図２に示す冷却ジャケット１０を構成する樹脂ハウジング１の構造の一例を模式的に示した断面斜視図（流入口中心を通るｘ－ｚ面）である。
本実施形態に係る冷却ジャケット１０は、金属製ベースプレート３を備えた冷却ジャケットであって、金属製ベースプレート３の一方の面Ｂ（３ｂ）に樹脂製ハウジング１を有し、金属製ベースプレート３の他方の面Ａ（３ａ）が発熱体を搭載するための面であり、樹脂製ハウジング１の少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、樹脂製ハウジング１は透明で、かつ、内部が視認可能である。
本実施形態において、樹脂製ハウジング１は、例えば、冷媒を注入するための注入口４と、発熱体によって高温化した金属製ベースプレート３の面と接触させた後の加温冷媒を排出するための排出口４’を備えてもよい。本実施形態に係る好ましい冷却ジャケット１０は、樹脂製ハウジング１の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層２を介して金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂ（面Ｂ）の少なくとも周縁部に接合することによって冷却ジャケット１０が形成されている。

＜金属製ベースプレート＞
本実施形態の係る冷却ジャケット１０を構成する金属製ベースプレート３は、半導体デバイスや高密度集積回路に代表される発熱体からの熱を拡散するとともに、樹脂製ハウジング１内を流通する冷媒に効率的に熱を伝達するという二つの役割を担う。それゆえ、金属製ベースプレート３を構成する金属は伝熱性に優れると同時に、後述するように樹脂製ハウジング１内に形成される邪魔板として金属製ベースプレート３と同一な金属を使用する場合には良好な加工性も求められることがある。このような視点から金属製ベースプレートとしては、アルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されていることが好ましい。また金属製ベースプレート３の邪魔板が形成されていない部分の厚みは、伝熱性、強度および軽量性を総合的に勘案して、例えば０．５ｍｍ～３０ｍｍ程度、好ましくは０．５ｍｍ～２０ｍｍに設定される。
金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂ（面Ｂ）側の、少なくとも介在層２が付着している部分（介在層２の付着領域）には、微細凹凸形状が形成されていることが好ましい。こうすることで、樹脂製ハウジング１と金属製ベースプレート３との接合強度を高めることができ、その結果、冷媒の漏洩を抑制できるとともに、信頼性、機械的強度および耐久性に優れた冷却ジャケット１０を得ることができる。
微細凹凸形状の大きさ（深さ、孔径、孔径間距離等）については特段の制限はないが、ＪＩＳＢ０６０１に準じて測定した十点平均粗さＲｚが、例えば１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上１ｍｍ以下、より好ましく３μｍ以上１００μｍ以下である微細凹凸形状である。

金属製ベースプレート３の金属表面に上記十点平均粗さＲｚを有する微細凹凸形状を形成する方法として特段の制限はないが、例えば、水酸化ナトリウム等の無機塩基水溶液および／または塩酸、硝酸等の無機酸水溶液に金属部材を浸漬する方法；陽極酸化法により金属部材を処理する方法；機械的切削、例えばダイヤモンド砥粒研削またはブラスト加工によって作製した凹凸を有する金型パンチを金属部材表面にプレスすることにより金属部材表面に凹凸を形成する方法や、サンドブラスト、ローレット加工、レーザー加工により金属部材表面に凹凸形状を作製する方法；国際公開第２００９／３１６３２号パンフレットに開示されているような、水和ヒドラジン、アンモニア、および水溶性アミン化合物から選ばれる１種以上の水溶液に金属部材を浸漬する方法等が挙げることができる。

上記した方法の中で、特に浸漬方法を採用する場合、金属製ベースプレート３上の微細凹凸形状は、介在層２が付着している金属表面部分のみならず、金属製ベースプレート３の全表面に微細凹凸形状が形成されることになるが、このような実施形態は本発明の効果を何ら損なうものではない。

＜樹脂製ハウジング＞
本実施形態に係る冷却ジャケット１０を構成する樹脂製ハウジング１は、例えば１枚の底部と複数枚の側壁部から構成されている。
樹脂製ハウジング１の少なくとも一部は結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、さらに透明で、かつ、内部が視認可能である。
樹脂製ハウジング１の内部が視認可能であれば特に限定されないが、樹脂製ハウジング１を構成する１枚の底部と複数枚の側壁部の全てが結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されていることが好ましい。
底部および側壁部は、好ましくは同一の結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物から形成されている。側壁部の枚数は特に限定されないが、例えば４枚～８枚である。後述するように、樹脂製ハウジング１は、例えば、射出成形等の公知の成形手段で別途作製されるが、成形時の金型構造等の装置全般の状況、作業性等を勘案して側壁枚数は適宜決定される。なお、図面に一例として示した冷却ジャケット１０の側壁部は外周面が８枚、内周面が４枚の変則的なケースである。底部および側壁部の厚みは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ～８ｍｍである。このような範囲にあることによって、冷媒の注入圧にも十分耐え得る堅固なハウジング構造とすることができる。なお、樹脂製ハウジング１の外部には、リブ構造によってハウジング強度が補強されていてもよい。補強リブに用いられる材料は、例えば樹脂であり、好ましくは樹脂製ハウジング１の構成樹脂と同一な結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物である。このような樹脂製の補強リブは、樹脂製ハウジング時の成形段階において容易に付与可能である。

樹脂製ハウジング１の透明部分の内部ヘイズは、例えば、１０％未満、好ましくは８％未満、より好ましくは５％未満、特に好ましくは、２ｍｍ厚みとした場合の成形板のヘイズが３％未満である。換言すれば、樹脂製ハウジング１は透明性に優れる。この結果、樹脂製ハウジング１内の視認性が向上し、例えば樹脂製ハウジング１中に設けられた邪魔板（流路）からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業を容易にすることが可能となる。

本実施形態に係る樹脂製ハウジング１は、結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物から形成されている。
結晶性ポリオレフィンとしては、軽量性、成形性、耐熱性、機械的強度、接着性等のバランスの観点から、４－メチル－１－ペンテン系重合体がさらに好ましく、ポリ－４－メチル－１－ペンテンが特に好ましい。

結晶性ポリオレフィンは、例えば、少なくとも下式［ｉ］で表されるα－オレフィンを１成分として（共）重合することにより得られる重合体であり、結晶性を有するポリオレフィンである。

ＣＨ_２＝ＣＨＲ［ｉ］
（ただし、上記式［ｉ］において、Ｒは水素原子または炭素数１～２０のアルキル基のいずれかである。）

このような結晶性ポリオレフィンの具体例としては、ポリエチレン、エチレン・１－ブテン共重合体、エチレン・３－メチル－１－ブテン共重合体、エチレン・４－メチル－１－ペンテン共重合体、エチレン・１－ヘキセン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体およびその金属塩、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・１－ブテン共重合体、プロピレン・４－メチル－１－ペンテン共重合体、ポリ１－ブテン、１－ブテン・エチレン共重合体、１－ブテン・プロピレン共重合体、１－ブテン・４－メチル－１－ペンテン共重合体、ポリ－４－メチル－１－ペンテンおよびポリ－３－メチル－１－ブテン等を挙げることができる。なお、本実施形態においては、結晶性ポリオレフィンとは上記樹脂の組合せたブレンドをも包含する。上記結晶性ポリオレフィン樹脂は結晶性を有しており、Ｘ線回折法による結晶化度と密度の関係から求めた結晶化度は、例えば１５％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上である。

樹脂製ハウジング１とした場合のヘイズが１０％未満であり、結晶化度が１５％以上の結晶性ポリオレフィンとしては、上記樹脂の中で耐熱性と耐薬品性が抜きん出て優れる４－メチル－１－ペンテン系重合体が特に好ましく用いられる。この４－メチル－１－ペンテン系重合体は、４－メチル－１－ペンテンに由来する構成単位を、好ましくは８０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上含む。

本実施形態に係る４－メチル－１－ペンテン系重合体は、チーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒等の公知のオレフィン重合用触媒の存在下で、４－メチル－１－ペンテンを含むモノマーを重合することにより製造される。例えば、４－メチル－１－ペンテンの単独重合体、あるいは４－メチル－１－ペンテンと他のモノマーとの共重合体が挙げられ、本発明の効果を奏する限りは任意に使用が可能である。
上記４－メチル－１－ペンテンと共重合する他のモノマーとしては、エチレンおよび４－メチル－１－ペンテンを除く炭素原子数３～２０のα－オレフィンが挙げられる。このようなα－オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、３－メチル－１－ブテン、１－ヘキセン、３－メチル－１－ペンテン、３－エチル－１－ペンテン、４，４－ジメチル－１－ペンテン、４－メチル－１－ヘキセン、４，４－ジメチル－１－ヘキセン、４－エチル－１－ヘキセン、３－エチル－１－ヘキセン、１－オクテン、１－デセン、１－ドデセン、１－テトラデセン、１－ヘキサデセン、１－オクタデセンおよび１－エイコセン等が挙げられる。これらのうち、好ましくは４－メチル－１－ペンテンを除く炭素原子数６～２０のα－オレフィンであり、さらに好ましくは炭素原子数８～２０のα－オレフィンである。これらのα－オレフィンは、１種単独または２種以上組み合わせて用いることができる。

本実施形態に係る４－メチル－１－ペンテン系重合体は、好ましくは、下記要件（Ｐ－ｉ）および（Ｐ－ｉｉ）を満たす。
（Ｐ－ｉ）メルトフローレート（ＭＦＲ；ＡＳＴＭＤ１２３８、２６０℃、５ｋｇｆ）が、例えば１～５００ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは２～１００ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは３～３０ｇ／１０ｍｉｎである。ＭＦＲが上記範囲にあると、成型時の流動性の点で好ましい。
（Ｐ－ｉｉ）融点（Ｔｍ）が、例えば２１０～２５０℃、好ましくは２１５～２４５℃、より好ましくは２２０～２４０℃、さらに好ましくは２２４～２４０℃である。融点が上記下限値以上であると、４－メチル－１－ペンテン系重合体を含む樹脂組成物を用いて得られる成形体の強度をより一層良好にできる場合があり、また、融点が上記上限値以下であると、４－メチル－１－ペンテン系重合体を含む樹脂組成物を用いて得られる成形体の衝撃強度および靭性をより一層良好にできる場合がある。

結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物を構成する結晶性ポリオレフィンの含有量は、例えば７０質量％以上、好ましくは８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上である。結晶性ポリオレフィン含有樹脂組成物を構成する任意成分としては、例えばアミド系化合物からなる結晶核剤類、ハイドロタルサイトのようなフィラー類、酸化防止剤、熱安定剤、顔料、耐候剤、可塑剤、分散剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、耐衝撃性改良剤、難燃剤および着色剤等を例示できる。これら任意成分の添加量は、樹脂組成物中、例えば０．０１～３０質量％、好ましくは０．１～２０質量％、より好ましくは０．５～１０質量％である。

本実施形態に係る樹脂製ハウジング１の内部には邪魔板５が形成されていてもよい。邪魔板５は、注入口４から侵入した冷媒の、ハウジング中での略均一な拡散によるベースプレートの効率冷却と、排出口４’へのスムーズな排出が可能な流路としての二つの機能を持つ。本実施形態においては、邪魔板５は樹脂製であってもよいし金属製であってもよい。冷却ジャケット全体の軽量性が重要視される用途においては樹脂製邪魔板が用いられ、一方で金属製ベースプレートに伝導した熱量の冷却効率を重要視する用途においては金属製邪魔板が採用される。なお、添付の図面に表記した邪魔板は金属製邪魔板としている。通常は、樹脂製邪魔板を構成する樹脂種は樹脂製ハウジング構成樹脂種に同一であり、また金属製邪魔板を構成する金属種は金属製ベースプレートを構成する金属種に同一であると共に相互に一体形成されている。このような構造の金属製邪魔板は、インナーフィンとも呼ばれ、例えばマルチカッター等の公知の加工方法を利用して金属を切削して形成することができる。一方で樹脂製の邪魔板は、樹脂製ハウジングを形成する際に、流路を兼ねた邪魔板類を同時に成形する方法が最も一般的であり、その他の方法として底板および側壁のみからなる容器状の樹脂製ハウジング内部、別途、邪魔板や流路が形成された樹脂製マニホールド部を装着し、樹脂製ハウジング本体部に接着する方法等によって作製することが可能である。

本実施形態に係る樹脂製ハウジング１は、その側壁部の頂面部が、介在層２を介して、金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂ（面Ｂ）の少なくとも周縁部に接合して形成されていることが好ましい。また、樹脂製ハウジング１は、その側壁部の頂面が面一になっていて、金属製ベースプレート３の周縁部に載嵌できるようになっていることが望ましい。このような樹脂製ハウジング１は通常の成形手段によって別途作製した後に、次いで後述するように金属製ベースプレート３の周縁部に形成された介在層２に接合一体化することが好ましい。

樹脂製ハウジング１や、必要に応じて上記樹脂製マニホールド部の成形方法としては公知方法が制限なく使用でき、例えば射出成形、押出成形、加熱プレス成形、圧縮成形、トランスファーモールド成形、注型成形、レーザー溶着成形、反応射出成形（ＲＩＭ成形）、リム成形（ＬＩＭ成形）、溶射成形等を例示することができる。これらの中でも、樹脂製ハウジング１の製造方法としては、生産性および品質安定性の視点から射出成形法が好ましい。射出成形の典型的な条件として例えば以下の条件を例示できる。シリンダー温度；２５０℃～３２０℃、金型温度：５０℃～７０℃、射出圧力（一次圧）；３００ｋｇ／ｃｍ^２～３２０ｋｇ／ｃｍ^２、射出時間（一次）；３秒～７秒。

＜介在層＞
本実施形態に係る冷却ジャケット１０は、樹脂製ハウジング１の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層２を介して金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂ（面Ｂ）の少なくとも周縁部に接合していることが好ましい。すなわち、介在層２は、金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂと樹脂製ハウジング１を堅固に連結する中間層に位置付けられ、例えば、樹脂組成物からなる。介在層２の高さ（厚み）は、例えば、１０μｍ～５ｍｍ、好ましくは５０μｍ～３ｍｍ程度である。１０μｍ以上であることによって接合強度が確保され、５ｍｍ以下であることによって不要な樹脂消費を抑制できる。介在層２を構成する樹脂種は、金属製ベースプレート３の表面に形成された微細凹凸構造の凹部に浸入して金属と十分な結合強度を発現するとともに、樹脂製ハウジング１を構成する樹脂とも強固に結合することによって、金属製ベースプレート３／樹脂製ハウジング１間の連結を、長期にわたって維持するものが好ましい。好ましい樹脂種は、後述する冷却ジャケット１０の作製時の連結方法によって異なるが、公知の熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が好んで用いられる。熱可塑性樹脂としては、酸無水物等のエチレン性不飽和結合含有モノマーでグラフト変性されたによる変性ポリオレフィンを含有する熱可塑性樹脂が好んで用いられる。

＜冷却ジャケットの製造方法＞
冷却ジャケット１０は、例えば、樹脂製ハウジング１の底部に立設した複数枚の側壁の頂面が、介在層２を介して金属製ベースプレート３の発熱体非搭載面３ｂの少なくとも周縁部に接合するようにして連結することによって製造することができる。連結方法としては特段の制限はないが、例えば、介在層２として熱可塑性樹脂を用いる場合は、微細凹凸形状が形成された金属表面に熱可塑性樹脂を射出成形によって介在層２を形成させた後、次いで介在層２の上に樹脂製ハウジングの側壁頂面部を公知のプラスチック接合方法によって一体化する。このような接合方法としては、接着剤による接合、熱溶着、波動溶着、振動溶着、超音波溶着、高周波溶着、レーザー溶着等を例示できる。
一方で、介在層２として熱硬化樹脂（硬化体）を用いる場合は、対応する熱硬化性樹脂と硬化剤を含んでなるワニスを微細凹凸形状形成面に塗布したのち、樹脂製ハウジング１の側壁部頂面を載嵌し、次いで熱または光等の手段で硬化することによって一体化することが可能となる。

このようにして本発明によれば、流路からの冷媒の漏洩や、微細固形物による流路詰まりが発生し、冷却に不具合が発生した場合であっても、漏洩個所や詰まり箇所の即座の特定と、復旧作業が容易な冷却ジャケットが提供される。

以下、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態はこれら実施例の記載に何ら制限されるものではない。

＜ポリ－４－メチル－１－ペンテン成形体片の作製＞
三井化学社製のポリ－４－メチル－１－ペンテン（商品名；ＴＰＸ、銘柄名；ＲＴ１８、ＭＦＲ（２６０℃、５ｋｇ荷重）２６ｇ／１０分）を、シリンダー温度；３００℃、射出圧力（一次／二次）；５５０／４７０ｋｇ／ｃｍ^２、射出時間（一次／二次）；４秒／２秒、金型温度；６０℃の条件下で射出成形し、４５ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍの直方体状のポリ－４－メチル－１－ペンテン成形体片を複数枚作製した。得られた成形体片の内部ヘイズは２．５％、Ｘ線回折法から求めた結晶化度は３０％であった。
内部ヘイズは、日本電色工業株式会社製のデジタル濁度計（ＮＤＨ－２０Ｄ）にて測定した。
Ｘ線回折法による結晶化度は、回転試料台を有する理学電気社製「ＲＩＮＴ２５００」Ｘ線回折装置を用いて、５０ｋＶ－３００ｍＡ、ポイントフォーカスの条件で、透過法でＸ線プロファイルを測定し、得られたＸ線プロファイルより、結晶部分と非結晶部分とを分離して、結晶化度を求めた。

＜引張せん断強度の測定＞
図５に示すような、粗化処理後銅板７とポリ－４－メチル－１－ペンテン試験片６が介在層を介して一端側で上下に重なり合った試験片について、引っ張り試験機「モデル１３２３（アイコーエンジニヤリング社製）」を使用し、引張試験機に専用の治具を取り付け、室温（２３℃）にて、チャック間距離６０ｍｍ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件にて、図５に示すｘ方向に引っ張って測定をおこなった。破断荷重（Ｎ）を金属／樹脂接合部分の面積で除することにより接合強度（ＭＰａ）を得た。なお、重なり部分ａの長さは約１０ｍｍとした。

＜変性ポリ－４－メチル－１－ペンテンからなる接着剤ワニスの調製＞
ポリ－４－メチル－１－ペンテン（三井化学株式会社製ＭＸ００２ＵＰ；ＭＦＲ（２６０℃、５ｋｇ荷重）３ｇ／１０分、融点（Ｔｍ）２２４℃）１００重量部と、無水マレイン酸１重量部と、有機過酸化物として、２，５－ジメチル－２，５－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３を０．０２重量部とを、２軸押出機（株式会社池貝、ＰＣＭ４５、φ＝４５ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３０）にて、シリンダー温度：２７０℃で、溶融混練を３分間行い、マレイン酸変性ポリ－４－メチル－１－ペンテンを得た。
得られたマレイン酸変性ポリ－４－メチル－１－ペンテンの融点（Ｔｍ）は２２２℃、ポリ－４－メチル－１－ペンテンへのマレイン酸グラフト量は０．８重量％、１３５℃、デカリン中での極限粘度［η］は１．５ｄｌ／ｇであった。上記変性体を酢酸エチルに溶解して固形分濃度２０質量％の接着剤ワニスを作製した。

［実施例１］
市販の１ｍｍ肉厚のＣ１１００タフピッチ銅板材を入手し、切断して４５ｍｍ×１８ｍｍの直方体状の銅板片とした。市販のアルミ合金用脱脂剤「ＮＥ－６（メルテックス社製）」を、７．５％含む水溶液を６０℃として、脱脂用水溶液として、これを浸漬槽に満たした。ここへ、上記銅合金板片を、５分浸漬して脱脂し、よく水洗した。
続いて、別の槽に特開２０１３－２２７６１号の実施例に開示されたエッチング液（組成；硫酸１３７ｇ／Ｌ、過酸化水素２５ｇ／Ｌ、５－フェニルテトラゾール０．３ｇ／Ｌ、４－ニトロベンゾトリアゾール０．７ｇ／Ｌ、トルエンスルホン酸３ｇ／Ｌ、塩化物イオン８ｐｐｍ、残部はイオン交換水）に３０℃、揺動下でエッチングした。この際のエッチング量は５．０μｍであった。次いで水洗を行い、乾燥させることによって複数枚の粗化銅板を確保した。
次いで、上記粗化銅板５枚につき、その端部に上記方法で調製した変性ポリ－４－メチル－１－ペンテンからなる接着剤ワニスを塗布した。同時に上記方法で作製したポリ－４－メチル－１－ペンテン成形体片５枚の端部にも同一の接着剤ワニスを塗布した。合計１０枚について、塗布面を上側に向けてデシケーターに入れ真空ポンプで減圧し常圧に戻すことによってワニス中の溶剤を除去した。接着剤が端面に付着した粗化銅板と、接着剤が端面に付着した成形体片同士を重ね合わせ、圧縮成型機で２０ｋｇ／ｃｍ^２加圧下、１８０℃×４分間圧着することによって、図５に示すような複合体５組を作製した。この複合体５組について、上記の引張せん断強度測定方法に準じて引張せん断強度を測定した。その結果、引張せん断強度の平均値は１７ＭＰａであった。

１樹脂製ハウジング
２介在層
３金属製ベースプレート
３ａ発熱体搭載面（面Ａ）
３ｂ発熱体非搭載面（面Ｂ）
４流入口
５邪魔板
６ポリ－４－メチル－１－ペンテン試験片
７粗化処理後銅板
１０冷却ジャケット

Claims

金属製ベースプレートを備えた冷却ジャケットであって、
前記金属製ベースプレートの一方の面Ｂに樹脂製ハウジングを有し、
前記金属製ベースプレートの他方の面Ａが発熱体を搭載するための面であり、
前記樹脂製ハウジングの少なくとも一部が結晶性ポリオレフィンを含む樹脂組成物により形成されており、
前記樹脂製ハウジングは透明で、かつ、内部が視認可能であり、
前記結晶性ポリオレフィンが４－メチル－１－ペンテン系重合体を含み、
前記金属製ベースプレートの前記面Ｂの少なくとも周縁部に、前記樹脂製ハウジングの底部に立設した複数枚の側壁頂面が介在層を介して接合しており、
前記金属製ベースプレートの前記面Ｂにおける少なくとも前記介在層の付着領域に、微細凹凸形状が形成されており、
前記介在層が樹脂組成物からなる冷却ジャケット。
請求項１に記載の冷却ジャケットにおいて、
前記樹脂製ハウジングの透明部分の内部ヘイズが１０％未満である冷却ジャケット。
請求項１または２に記載の冷却ジャケットにおいて、
前記４－メチル－１－ペンテン系重合体が４－メチル－１－ペンテン由来の構成単位を８０モル％以上含む冷却ジャケット。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷却ジャケットにおいて、
前記樹脂製ハウジングの内部に邪魔板が形成されている冷却ジャケット。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の冷却ジャケットにおいて、
前記金属製ベースプレートがアルミニウム製部材、アルミニウム合金製部材、銅製部材および銅合金製部材からなる群から選択される少なくとも一種の部材により構成されている冷却ジャケット。