JP7248280B2 - 熱伝導構造体、熱拡散装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る熱伝導構造体10及び熱伝導構造体10に熱伝達対象物である半導体素子56が取り付けられた構造を示す斜視図である。図1では、熱伝導構造体10を半導体素子56の中央で切断した断面図が示されている。また、図2は、熱伝導構造体10が備えるグラファイト構造体11を示す斜視図である。なお、半導体素子56は、例えば、パワー半導体やパワーモジュールなどのように、駆動することにより熱を発する発熱体である。また、以下の実施形態では、発熱体である半導体素子56から熱を吸熱して冷却する用途として熱伝導構造体10を用いる例を説明するが、熱伝導構造体10から熱伝達対象物に熱を伝達して当該熱伝達対象物を加熱する用途に熱伝導構造体10が用いられてもよい。
以下、表1を参照して、上述の第1実施形態に係る熱伝導構造体10の効果を確認する試験(熱衝撃試験及び熱拡散性試験)の試験結果について説明する。ここで、表1は、熱伝導構造体10の実施例1~6、及び熱伝導構造体10の効果を比較するための比較例1~3の傾斜角度と、各試験の結果を示す。
以下、図4を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る熱伝導構造体10では、凹部30に替えて、凹部30Aがグラファイト構造体11の上面11Aに形成されている。凹部30Aは、平面視で円形状に形成されており、上面11Aからグラファイト構造体11の内部側へ先細り状の円錐形状に切削加工することにより形成される。その他の構成については、第1実施形態の構成と同様である。
以下、図5を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る熱伝導構造体10では、凹部30の底部32から熱伝導構造体10の下面10Cへ向けて孔部35が穿孔されている。孔部35の内径は、凹部30の直径よりも十分に小さいサイズであり、例えば、0.5mm~1.0mmの範囲内で定められたサイズである。孔部35は、グラファイト構造体11をグラフェンシート15の積載方向に貫通している。そのため、孔部35の内面には、複数のグラフェンシート15のエッジ部が幾層にも重ね合わされたエッジ面が現れる。本実施形態では、孔部35の内面にも被覆層20が形成されている。被覆層20は、孔部35の内面を被覆するように形成されていれば、孔部35の中心に前記積層方向(Y軸方向)に延びる空洞が形成されていてもよく、或いは、孔部35が被覆層20によって埋められていてもよい。なお、その他の構成については、第1実施形態の構成と同様である。
以下、図6を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態に係る熱伝導構造体10では、凹部30の底部32から熱伝導構造体10の下面10Cへ向けて孔部35Aがグラファイト構造体11に穿孔されている。孔部35Aは、上面11Aに対して所定の角度で傾斜する方向へ延出している点が、上述した孔部35と異なる。ここで、前記所定の角度は、被覆層20の厚み、及びグラファイト構造体11の厚みD1のいずれか一方又は両方に基づいて定められる。なお、それ以外の構成については、第3実施形態の孔部35と同様である。
以下、図7を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態に係る熱伝導構造体10では、グラファイト構造体11の上面11Aに凹部30が形成されており、グラファイト構造体11の下面11B(本発明の第2の表面の一例)にも凹部30と同様の凹部30Bが形成されている。そして、凹部30の底部32と凹部30Bの底部32とを貫通する孔部35がグラファイト構造体11に穿孔されている。その他の構成については、第1実施形態及び第3実施形態の構成と同様である。
以下、図8を参照して、本発明の第6実施形態について説明する。第6実施形態に係る熱伝導構造体10には、グラファイト構造体11を厚み方向(Y軸方向)に貫通する複数の凹部30Cが形成されている。複数の凹部30Cは、グラファイト構造体11の上面11Aから反対側の下面11Bへ向けて先細り形状に形成された凹部30C1と、下面11Bから上面11Aへ向けて先細り形状に形成された凹部30C2とを含む。本実施形態では、隣接する凹部30Cは、互いに先細り方向が異なるように配置されている。なお、その他の構成については、第1実施形態の構成と同様である。
10A :上面
10B :取付領域
10C :下面
10mm :一辺
11 :グラファイト構造体
11A :上面
11B :下面
15 :グラフェンシート
16 :側端面
20 :被覆層
30 :凹部
30A :凹部
30B :凹部
30C :凹部
30C1 :凹部
30C2 :凹部
31 :傾斜面
32 :底部
35 :孔部
35A :孔部
50 :冷却拡散装置
56 :半導体素子
57 :放熱体
60 :半導体モジュール
71 :熱交換器
72 :熱交換器
711 :伝熱管
712 :フィン
721 :流路
722 :ブロック
Claims (6)
- 複数のグラフェンシートが積層されてなるグラファイト構造体と、
前記グラファイト構造体において熱伝達対象物が取り付けられる側の第1表面に形成され、前記第1表面に対して交差する傾斜面を含む凹部と、
少なくとも前記傾斜面に形成され、前記傾斜面に現れる前記グラフェンシートのエッジ部と密着した状態で前記エッジ部を覆う被覆部と、を備え、
前記傾斜面は、前記グラファイト構造体の前記第1表面に対して、1度以上20度以下の範囲内で定められる所定の角度を成すことを特徴とする熱伝導構造体。 - 複数のグラフェンシートが積層されてなるグラファイト構造体と、
前記グラファイト構造体において熱伝達対象物が取り付けられる側の第1表面に形成され、前記第1表面に対して交差する傾斜面を含む凹部と、
少なくとも前記傾斜面に形成され、前記傾斜面に現れる前記グラフェンシートのエッジ部と密着した状態で前記エッジ部を覆う被覆部と、を備え、
前記傾斜面は、前記グラファイト構造体の前記第1表面に対して、8度以上20度以下の範囲内で定められる所定の角度を成すことを特徴とする熱伝導構造体。 - 複数のグラフェンシートが積層されてなるグラファイト構造体と、
前記グラファイト構造体において熱伝達対象物が取り付けられる側の第1表面に形成され、前記第1表面に対して交差する傾斜面を含む凹部と、
少なくとも前記傾斜面に形成され、前記傾斜面に現れる前記グラフェンシートのエッジ部と密着した状態で前記エッジ部を覆う被覆部と、を備え、
前記凹部は、前記グラファイト構造体を前記第1表面から反対側の第2表面に貫通している、熱伝導構造体。 - 前記被覆部は、前記第1表面の全域、又は、前記グラファイト構造体の外周面に密着するように形成されている、請求項1から3のいずれかに記載の熱伝導構造体。
- 前記凹部の底部に形成され、前記底部から前記第1表面に交差する方向へ穿孔された孔部を有し、
前記被覆部が前記孔部の内面に形成されている、請求項1から4のいずれかに記載の熱伝導構造体。 - 請求項1から5のいずれかに記載の熱伝導構造体を備え、
前記熱伝導構造体の前記被覆部に取り付けられる熱伝達対象物から伝達される熱を拡散する熱拡散装置。
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- 2018-12-31 JP JP2018248830A patent/JP7248280B2/ja active Active
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