JPH11147286A - 複合成形品および電気・電子機器用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、製造が容易であり、かつ、ソリが小
さいなど外観が良好であり、また熱伝導性が優れてお
り、電気・電子機器用部材用途に使用した際に、電気・
電子部品から発生する熱を効率的に逃がすことのできる
優れた複合成形品およびそれからなる電気・電子機器用
部材を提供せんとするものである。 【解決手段】本発明の複合成形品は、少なくとも次の構
成要素［Ａ］、［Ｂ］からなり、構成要素［Ａ］と構成
要素［Ｂ］の熱膨張率の差の絶対値が、３×１０^-5／℃
以内であり、かつ、構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］が
互いを固定するように接合されていることを特徴とする
ものである。 ［Ａ］繊維強化プラスチックス ［Ｂ］金属成形品 また、本発明の電気・電子機器用部材は、かかる複合成
形品で構成されていることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造が容易で、か
つ、ソリが小さく外観に優れ、さらに熱伝導性に優れた
複合成形品およびそれからなる電気・電子機器用部材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から繊維強化プラスチックスと金属
成形品からなる複合成形品自体は公知である。しかしな
がら異種の材料からなる複合成形品の場合、構成要素の
弾性率、熱膨張率などが互いに大きく異なるため、結果
として特に接合面積の広いものを成形した場合、大きな
ソリが発生するなどの問題を生じる。そのため、前記複
合成形品を用いる場合であっても大部分が繊維強化プラ
スチックスであり、それにごく小さな金属部品を埋め込
んだような限定された形状の成形品でしか使用されるこ
とがなかった。

【０００３】また、電気・電子機器用部材、特にパソコ
ンのような高性能ＣＰＵを内蔵した機器用の部材・筐体
には、高い熱伝導性が要求され始めている。その理由
は、ＣＰＵなどから回路動作時に発せられる熱は、従来
のプラスチックス部材・筐体で覆った場合では、材料の
熱伝導性が劣るため内部に蓄熱し、その結果、ＣＰＵ等
の電子部品の温度が規定値以上に上昇して回路の正常な
動作を妨げる場合があるからである。

【０００４】かかる問題に対する対策としては、放熱の
ための大型のヒートシンクを配置したり、電気・電子機
器用部材・筐体を熱伝導性の優れる金属などの処置を施
していたが、筐体などはリブ、ボスや開口部があるなど
複雑形状であるものがほとんどであり、これを金属で成
形するためには機械切削加工などが必要で、プラスチッ
クス射出成形品などと比較して大幅なコストアップを招
いていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、強化プラスチックスの成形の容易さ
（生産性の高さ）と、金属の熱伝導の高さを合わせ持
ち、異種材料による複合成形品であるにもかかわらず、
ソリなどの外観上の問題が少なく、さらに電気・電子機
器用部材・筐体などの用途に供した場合に電気回路など
からの放熱が良好であるなど優れた性能を有する複合成
形品およびそれからなる電気・電子機器用部材を提供せ
んとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用する。すなわ
ち、本発明の複合成形品は、少なくとも次の構成要素
［Ａ］、［Ｂ］からなり、構成要素［Ａ］と構成要素
［Ｂ］の熱膨張率の差の絶対値が、３×１０^-5／℃以内
であり、かつ、構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］が互い
を固定するように接合されていることを特徴とするもの
である。

【０００７】［Ａ］繊維強化プラスチックス ［Ｂ］金属成形品 また、本発明の電気・電子機器用部材は、かかる複合成
形品で構成されていることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、かかる課題、つまり、
生産性が高く、しかも、金属の熱伝導の高さを合わせ持
ち、かつソリなどの外観上の問題がなく電気・電子部品
から発生する熱を効率的に逃がすことのできる優れた性
能を有する複合成形品について、鋭意検討したところ、
特定範囲の熱膨張率の差を有する繊維強化プラスチック
スと金属成形品とを複合させたところ、かかる課題を一
挙に解決することを究明したものである。

【０００９】すなわち、本発明の成形材料は、少なくと
も次の２つの構成要素からなる。まず構成要素［Ａ］
は、繊維で強化されたプラスチックスであり、公知の方
法で成形されるものである。特に繊維長が例えば１０mm
以下のような材料を用いた場合、射出成形が可能であ
り、従来のプラスチックス射出成形品と同等の成形の容
易さ（生産性の高さ）をもち、リブ、ボス、開口部など
のある複雑な形状の成形品を容易に得ることが可能であ
る。

【００１０】また、構成要素［Ｂ］は、金属成形品であ
り、公知の成形加工法で得られるものである。望ましい
成形加工法としては、機械切削加工でもよいが、この方
法はコストがかかるので、例えば板金およびこれを打ち
抜き加工したようなものなどを使用するのが安価で好ま
しい。打ち抜き加工を容易にするためには、構成要素
［Ｂ］の厚みは１mm以下にするのが望ましい。ただし形
状は板状に限定されるものではなく、たとえばメッシュ
状のものや、これを一部打ち抜き加工したようなものも
使用することができる。さらに、かかる板金の形状を３
次元とすることを望む場合には、プレス加工などにより
折り曲げたり、曲面を付与することもできる。また表面
の加工も必要に応じておこなえ、例えばエッチング、シ
ボ加工、酸化防止処理、塗装、接着層塗布およびメッキ
などから選ばれた少なくとも１種の加工をおこなうこと
ができる。

【００１１】本発明においては、かかる構成要素［Ａ］
と構成要素［Ｂ］は、互いを固定するように接合されて
複合成形品を形成するものである。各構成要素の接合
は、公知の様々な方法をとることができる。たとえば圧
入、はめあい（嵌合）、接着、ねじ・リベットなどから
選ばれた少なくとも１種の機械的接合や、これらと他の
方法との組み合わせなどの方法を採用することができ
る。

【００１２】かかる複合成形品を得るのに際して、構成
要素［Ａ］、［Ｂ］をそれぞれ別に成形して、後に接合
・固定してもかまわないし、例えば構成要素［Ｂ］を成
形金型内に配置した後、その金型内に構成要素［Ａ］を
射出成形するなどして一体成形することも可能である。
このような成形法を採用することによって、プラスチッ
クスの成形の容易さ（生産性の高さ）と金属の熱伝導性
や高い弾性率などの特性の高さを合わせ持った成形品を
得ることができる。すなわち、成形品中で複雑な形状が
必要な部分、例えばリブ、ボスや開口部のある部分につ
いては、成形性・賦形性の優れた繊維強化プラスチック
スを使用し、導電性や熱伝導性が必要な部分には切削加
工などの必要ない比較的単純な形状の金属成形品を使用
することによって、両方の利点を合わせ持った成形品を
提供することができる。

【００１３】ただし、このような構成要素［Ａ］と構成
要素［Ｂ］のマッチングを考えていない場合、従来のよ
うに、特に高温下で一体成形した場合に、大きなソリを
発生し、製品として使用することが不可能な複合成形品
となる。これは、それぞれの構成要素の弾性率や熱膨張
率が大きく異なり、成形時の温度（多くの場合高温）と
成形品使用時の温度（多くの場合常温）が異なると、互
いの寸法が別の度合いで変化し、熱応力を生じて変形す
るためである。これは、特にプラスチックス材料と金属
材料による複合成形品の場合に顕著である。

【００１４】本発明は、かかる課題を後述するような手
法を用いて、構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］の熱膨張
率の差の絶対値を、３×１０^-5／℃以内とすることが、
複合成形品においてソリなどの問題をなくすためには必
須である。この熱膨張率の差の絶対値は、１×１０^-5／
℃以内とすることがより望ましい。

【００１５】かかる構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］が
互いを固定している接合部分の面積が非常に小さく、例
えば大型の繊維強化プラスチックスに、小さな金属成形
品を埋め込んだような場合は、ソリなどの問題は事実上
無視できる場合も多いが、この接合部分の面積が複合成
形品内で１０cm² 以上であると無視できなくなり、本発
明の特徴であるソリなどの防止の効果はより顕著とな
る。すなわち、本発明におけるソリなどの防止効果は、
接合部分面積が１００cm² 以上である場合には、さらに
著しい効果を発揮するものである。

【００１６】また、かかるソリなどの問題は、比較的厚
肉の成形品の場合は、各構成要素の剛性が高く変形しに
くいためそれほど問題にならないこともあるが、複合成
形品の最大厚みが、好ましくは４mm以下、さらに好まし
くは２mm以下のものとなると、それだけ変形しやすく、
ソリの問題が出やすくなるものである。すなわち、本発
明の複合成形品は、かかる薄肉成形品において、その効
果を顕著に発揮するものである。なお、ここでいう成形
品の最大厚みは、例えば箱形成形品の場合、筺体の高さ
や長さではなく、筺体を形成する壁の部分の最大の肉厚
を示す。また、この最大肉厚は、成形品を形成する部位
のうち平板部分から測定し、ボス部分などの突起物など
の寸法は含めないものとする。

【００１７】本発明による複合成形品を電気・電子機器
用部材に使用することは望ましい実施形態である。ここ
でいう電気・電子機器としては、電気回路、バッテリ
ー、液晶パネルのバックライトなどの発熱部分を有する
ものであって、これらは、例えば熱伝導性の悪いプラス
チックスのみの成形品で支持したり、筐体の場合のよう
に覆った場合、熱が逃げる道が無く蓄熱してしまう。こ
のように蓄熱し、特に比較的熱に弱い半導体のような電
気部品の温度が上昇した場合、本来の機能を示せなくな
る場合もあり、大問題である。かかる複合成形品を用
い、電気・電子機器の発熱部位を熱伝導性の良好な構成
要素［Ｂ］近くに配置した場合には、構成要素［Ｂ］が
ヒートシンクのような役割を果たし、熱の逃げ道を作
り、熱の放射面積を増やすために、温度上昇を抑えるこ
とができる。また、発熱部位を有し、複合成形品の温度
が変化した場合にも、前述の本発明の効果により熱応力
が生じにくいためソリなどが生じてくることはない。な
お、構成要素［Ａ］として炭素繊維強化プラスチックス
を用いた場合は、熱伝導性に優れたプラスチックス材料
を提供することができる。

【００１８】本発明の電子・電気機器用部材としては、
例えばパソコンの筐体、携帯用電話機の筐体、ビデオカ
メラの筐体、ヘッドフォンステレオの筐体またはラジカ
セの筐体などとして使用することができる。これらは、
薄肉成形品の場合が多く、発熱の問題がある。特にパソ
コン筐体の場合、ＣＰＵのように半導体としても非常に
発熱量の多い部品が内蔵されており、これが蓄熱により
動作しなくなることは致命的である。デスクトップタイ
プの場合は、非常に大型のヒートシンクや、ファンを内
蔵してこの問題を避けることが多いが、ノートパソコン
の場合、軽量性が要求され、また筐体内スペースも限ら
れるために、筐体自体の熱伝導性・放熱性が優れること
は極めて多くのメリットがある。放熱のためにダイキャ
ストなどの手法により得られる金属製筐体を用いるよう
な場合もあるが、プラスチックス射出成形などの手法に
比較して、複雑形状のものを安定して成形することが難
しい。たとえかかる成形ができたとしても、切削加工の
ような後加工が必要で、金属のみでは、比重が大きくて
筐体自体が重くなるなど、欠点が多い。本発明による複
合成形品を筐体として用いることにより、このような問
題を解決することができる。

【００１９】本発明の構成要素［Ｂ］としては、熱伝導
率が５０ W/m・K 以上であり、かつ、比重が５以下の金
属を使用することが望ましい。かかる熱伝導率が５０ W
/m・K より小さいと、複合成形品のように一部に使用し
ただけでは、成形品全体の熱伝導性向上に寄与しにく
い。また電子・電気機器用部材のようなものは、軽量性
が要求されるものが多く、比重が５以下であることが望
ましい。かかる性能を有する具体的な金属としては、ア
ルミニウム、マグネシウムやそれらを主成分とした合金
などを使用することができる。

【００２０】該構成要素［Ａ］の繊維強化プラスチック
スのプラスチックス部分は、特に限定されないが、成
形、特に射出成形が容易であるという理由から、熱可塑
性樹脂であることが望ましい。かかる熱可塑性樹脂の例
としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６
等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン
等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポ
リアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフ
ェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アク
リロニトリルとスチレンの共重合体等を単独またはこれ
らの混合物で用いることができる。また、ナイロン６と
ナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したも
のであってもよい。さらに、得たい成形品の要求特性に
応じて、構成要素［Ａ］には難燃剤、耐候性改良剤、そ
の他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑
剤、着色剤、相溶化剤および導電性フィラー等から選ば
れた少なくとも１種を添加しておくことができる。な
お、射出成形以外の成形法としても公知の成形法、たと
えば、プレス成形、トランスファー成形などを使用する
ことができる。

【００２１】構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］の熱膨張
率の差の絶対値を、３×１０^-5／℃以内とするために
は、構成要素［Ａ］の熱膨張率を制御して構成要素
［Ｂ］に近づけることが望ましい。構成要素［Ａ］に用
いる強化繊維は、プラスチックス材料より繊維方向の熱
膨張率が小さいものであれば有効であり、炭素繊維、ガ
ラス繊維やアラミド繊維など一般的に強化繊維として使
用されるものを活用することができる。この中では炭素
繊維が力学的特性に最も優れ、かつ導電性であるため
に、後述の電磁波シールド特性を付与できるため特に有
効である。また、炭素繊維は、製造時の焼成温度や、製
造法により繊維方向の熱膨張率が異なるものが複数存在
するため、種類を選択することにより熱膨張率の制御を
することが可能である。例えばナイロン６６のようなプ
ラスチックス単体であれば、熱膨張率は１０×１０^-5／
℃であり、アルミニウムの２．４×１０^-5／℃とかけ離
れており、単純に複合成形品にした場合には、大きなソ
リを生じる。炭素繊維そのものの繊維方向熱膨張率は、
ＰＡＮ系のもので−０．０４〜−０．１×１０^-5／℃と
負の値を示し、それがピッチ系であればさらにマイナス
の方向になる。このような炭素繊維を必要量プラスチッ
クスに混合することにより、金属と極めて近似の熱膨張
率の材料を得ることができる。例えばナイロン６６に長
さ０．１mm程度の短いＰＡＮ系炭素繊維を練りこんだペ
レットを用いて射出成形した場合、この成形品の熱膨張
率は、炭素繊維添加量１５重量％で、２．４×１０^-5／
℃（流れ方向）、５．７×１０^-5／℃（流れ直交方向）
であり、炭素繊維添加量４０重量％で２．０（流れ方
向）×１０^-5／℃、３．５×１０^-5／℃（流れ直交方
向）である。繊維強化プラスチックスは異方性があるた
め材料の流れ方向により熱膨張率が異なるが、炭素繊維
１０〜４０重量％の添加でかなり金属の熱膨張率に近づ
けることができる。

【００２２】適正な繊維の添加量は、繊維の種類（ガラ
ス繊維、あるいはＰＡＮ系炭素繊維かピッチ系炭素繊維
かなど）、成形品中の繊維長などによって変化するた
め、用途や、使用する構成要素［Ｂ］に応じて設計して
使用する必要がある。この際、複数の種類の繊維を混合
してもかまわないし、繊維に加えて粒子状、あるいはウ
ィスカなどの針状のフィラーを加えて熱膨張率を調整し
てもよい。

【００２３】かかるフィラーとしては、シリカ、酸化チ
タン、チタン酸カリウム、ガラスビーズ、ガラスバルー
ン、球状炭素粒子、セラミックス、その他金属粒子など
の無機物粉粒体や、シリコン、テフロン、アクリル樹
脂、フェノール樹脂などの高分子粉粒体も用いることが
できる。かかる粉粒体は中実であっても、中空であって
もかまわない。粉粒体表面には、プラスチックスとの接
着性向上のための表面処理や、導電性向上のための金属
被覆がなされていてもかまわない。かかる粉体の表面に
別種の微粉粒体を付着させ、粉粒体に新たな特性を持た
せる表面改質を行ってもよい。また、かかる粉粒体は、
複数の種類、複数の径のものを混合して使用してもかま
わない。

【００２４】また、熱膨張率を制御し、構成要素［Ａ］
の異方性を変えるパラメーターとして、構成要素［Ａ］
中に含まれる繊維の繊維長を制御するのが好ましい。す
なわち、構成要素［Ａ］は射出成形が可能であることが
望ましいため、不連続繊維をプラスチックスに加えた材
料を用いると良いが、成形品中の重量平均繊維長が０．
２mmより小さな場合は、材料の流れ方向と流れ直交方向
で熱膨張率がかなり異なり、結果として複合成形品にし
た場合にソリが発生する場合がある。これに対し、成形
品中の重量平均繊維長が０．２〜２mmである場合には、
熱膨張率の異方性が小さくなることを検討の結果見出し
た。例えば、ある種類のＰＡＮ系炭素繊維を３０重量％
添加した材料を用い、射出成形品中の重量平均繊維長を
０．４mmとした場合、熱膨張率は、２．０×１０^-5／℃
（流れ方向）、２．８×１０^-5／℃（流れ直交方向）で
あり、流れ方向と流れ直交方向の平均値がアルミニウム
とほぼ一致する。この際、極めて大きな接合面積を持つ
複合成形品であってもソリは極めて小さくなる。例えば
射出成形品で重量平均繊維長を０．２〜２mmとするため
には、通常のコンパウンドペレットを材料として用いた
のでは困難であり、特公昭６３−３７６９４号公報に示
されるような強化繊維がペレットの長手方向に一方向に
配列し、ペレットと同じ長さの繊維が含まれている、い
わゆる長繊維ペレットの他、実開昭６０−６２９１２号
公報に示されるような連続した強化繊維束の周りに熱可
塑性樹脂を被覆してある長さに切断したコーディドペレ
ットや、さらに特開平７−８０８３４号公報に示される
ようなある繊維分布の強化繊維が分散したペレットなど
を用いることが望ましい。

【００２５】成形品中の繊維の繊維長を前述の範囲に制
御するためには、射出成形の場合、ペレットに含まれる
繊維長、成形機のスクリュー形状、および成形条件、成
形金型の形状などを考慮して設計することで達成され
る。かかる射出成形機のスクリュー形状としては、フラ
イト深さ、スクリューの長さ（Ｌ）／径（Ｄ）の比、ス
クリューの圧縮比などが繊維長と関係が深く、フライト
深さは深い方が、圧縮比は小さい方が繊維長が長く残存
する傾向がある。成形条件としては、スクリュー回転
数、背圧、射出速度（スクリュー前進速度）などが繊維
長に関係する。特に背圧は計量不良が生じない程度に低
い方が繊維長が残存しやすい。これらのパラメータを組
み合わせることにより望みの繊維長を得ることができ
る。

【００２６】強化繊維に導電性である炭素繊維などを使
用した場合には、繊維添加量や繊維長によっては構成要
素［Ａ］の体積固有抵抗が小さくなり、電磁波シールド
性が発現する。これらは、電気・電子機器用部材に使用
する場合に望ましい。例えば筐体に使用した場合、内部
の電気回路からの電磁波ノイズを外に放射したり、逆に
外部のノイズで電気回路が誤動作するようなことを防ぐ
ことができる。構成要素［Ａ］の体積固有抵抗を好まし
くは１Ω・cm以下、さらに好ましくは０．３Ω・cm以下
にすることにより電磁波シールド性を付与することがで
きる。体積固有抵抗は、導電繊維の添加量や、繊維長を
増すことにより低下させることができる。

【００２７】また、より高い電磁波シールド性が得たい
場合には、メッキ、ＣＶＤなどの手法を用いて繊維の表
面を金属で被覆したものを用いることにより、さらに体
積固有抵抗を低くすることができる。良好な電気抵抗が
得られ、かつ酸化しにくいことからニッケル被覆炭素繊
維や、銅／ニッケルの２層被覆炭素繊維の使用が特に望
ましい。構成要素［Ａ］中の繊維を、すべて金属被覆繊
維にしてもよいし、未被覆繊維と、金属被覆繊維を併用
してもよい。

【００２８】複合成形品のソリの発生原因には、前述の
構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］の熱膨張率の差の他
に、構成要素［Ａ］の成形収縮の問題もある。構成要素
［Ａ］と［Ｂ］を例えば前述のように射出成形で一体成
形する場合、金属である構成要素［Ｂ］は大きくは変形
しないが、高分子材料を主成分とする構成要素［Ａ］は
溶融状態から固化する際に一定の収縮を示す。これは成
形収縮と呼ばれ、この成形収縮率が大きいと、熱膨張率
のミスマッチの場合と同様にソリの原因となる。成形収
縮起因のソリを抑制するためには、構成要素［Ａ］単体
で平板を成形して測定した成形収縮率が０．５％以下で
あることが望ましい。より望ましい構成要素［Ａ］の成
形収縮率は０．３％以下である。

【００２９】成形収縮率は以下のような方法で測定す
る。射出成形によって構成要素［Ａ］となる繊維強化プ
ラスチックスを８０×８０×３ｍｍの平板に成形する。
この際射出ゲートは平板の一辺から一方向に流し込むよ
うなフィルムゲートとする。成形して得られた平板の外
形寸法（一辺の長さ）は通常金型寸法に比較して小さな
値を示す。ここで１−（成形品の一辺の長さ）／（金型
の一辺の長さ）を成形収縮率とする。通常繊維強化プラ
スチックスでは、成形する際の流れ方向と流れ直交方向
で成形収縮率が異なるが、本発明ではこれらふたつの平
均値で平板の成形収縮率を代表することとする。

【００３０】すでに成形された複合成形品から構成要素
［Ａ］の成形収縮率を測定する場合には次のような方法
をとる。まず機械的な切削などの手法を用いて構成要素
［Ａ］と構成要素［Ｂ］を分離し、構成要素［Ａ］の部
分を取り出す。この構成要素［Ａ］が繊維強化熱可塑性
プラスチックスである場合、粉砕して小片とすることに
より、容易に射出成形によって再成形が可能である。再
成形によって８０×８０×３ｍｍの平板を得て、これよ
り前述の方法を用いて成形収縮率を測定することができ
る。この際、再成形によって成形品中に含まれる繊維の
長さが短くなる傾向がある。一般的に繊維長が短くなる
と成形収縮率はわずかに大きくなる傾向があるが、一度
の再成形ではその度合いは大きくない。再成形品の成形
収縮率が０．５％以下であれば、複合成形品のソリは小
さく、本発明の範囲に含まれる。

【００３１】複合成形品を得るために、構成要素［Ａ］
と構成要素［Ｂ］を、互いを固定するように接合する。
この際、前述のように公知の接合方法を用いるが、接合
部分に接着層を介するようにするのもひとつの方法であ
る。接着層を介する場合は、構成要素［Ａ］または構成
要素［Ｂ］に成形前予め接着剤を塗布しておくのが望ま
しい。両方の構成要素に接着剤を塗布しておいてもよ
い。接着剤は、ホットメルト型や熱硬化型などを使用す
ることができ、特に限定されない。

【００３２】構成要素［Ａ］と［Ｂ］の電気導通をとる
かどうかは用途によって選べばよい。電磁波シールド性
を重視する場合には、構成要素［Ａ］と［Ｂ］の間には
接着層を挿入しないか、あるいは金属フィラーなどを含
む導電性接着剤を用いればよく、また、導通が不必要な
場合は、絶縁の接着層を入れたり、構成要素［Ｂ］表面
に予め塗料など絶縁層を塗布するなどして電気が流れな
いようにすればよい。

【００３３】本発明で用いる熱膨張率の測定は、ASTM D
696 に準拠して行う。ただし、繊維強化プラスチックス
には熱膨張率に異方性があるため、例えば構成要素
［Ａ］が射出成形品である場合、金型のゲート付近か
ら、材料流れ方向と、流れ直交方向に試験片を切り出し
測定することが好ましい。構成要素［Ａ］の熱膨張率は
縦方向と横方向の熱膨張率測定値の平均値とする。構成
要素［Ｂ］は等方性材料であるためこのような必要はな
い。

【００３４】重量平均繊維長の測定方法は、以下のよう
な方法を用いる。まず構成要素［Ａ］よりプラスチック
スを除去し繊維を取り出す。これには、繊維がダメージ
を受けない程度の高温でプラスチックスを焼きとばす方
法の他、プラスチックスを溶かす酸や溶剤を用いる方法
も使用することができる。取り出した繊維は、顕微鏡に
より拡大して観察して、好ましくは少なくとも３００
本、さらに好ましくは５００本以上について、その長さ
をmm単位で測定する。測定した繊維長の有限数の離散値
から、重量平均繊維長を求める。（例えばD.ハル著「複
合材料入門」（培風館発行）の第６５頁に詳細が記載さ
れている。この文献では重量的平均値１Ｗと記されてい
る。） 本発明の複合成形品を図により、さらに説明する。すな
わち、図１、２は、本発明の複合成形品の一例を示す斜
視図である。なお、これらの図のヒーター３は、ＣＰＵ
などの半導体素子を想定したものであって、直接本発明
の複合成形品を示すものではなく、後述実施例や比較例
でソリを測定する際に使用したものをそのまま図示した
ものである。すなわち、図中本発明の複合成形品は、構
成要素［Ａ］１と構成要素［Ｂ］２とで構成されたもの
のみである。

【００３５】

【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例１ ３００×２００×３０mmの箱形の炭素繊維強化プラスチ
ックス成形品（立ち壁部分や底面部の肉厚１．４mm）を
作製した。この成形品は、炭素繊維には、東レ株式会社
製“トレカ”Ｔ３００（引張強度３５３０ＭＰａ、引張
弾性率２３０ＧＰａ、破断伸び１．５％）を、プラスチ
ックスにはナイロン６６（東レ株式会社製アミランCM30
01）を用いた長繊維ペレットから射出成形によって得た
ものである。繊維含有率は３０重量％である。射出成形
の金型ゲート近くから、材料流れ方向と流れ直交方向の
試験片を切り出し、本明細書記載の測定方法により熱膨
張率を測定したところ、２．０×１０^-5／℃（流れ方
向）、２．８×１０^-5／℃（流れ直交方向）であり、流
れ方向と直交方向の平均値は、２．４×１０^-5／℃であ
った。また成形品中の重量平均繊維長は０．３８mmであ
った。この箱形成形品の底面部に図１に示すように接着
剤を塗布した厚み０．６mmのアルミニウム平板を接着し
て複合成形品を得た。

【００３６】この複合成形品の底面中央部分に、ＣＰＵ
などの半導体素子を想定した３０mm角の発熱量８Ｗのヒ
ーターを設置し、温度が定常状態に達するまで放置後、
ヒーター上部と、ヒーター直下の成形品下部の温度を測
定した。このような状態で成形品の温度を上昇させた場
合であってもソリは発生しなかった。温度やソリの測定
結果は表１に示した。

【００３７】実施例２ 材料にコンパウンドペレットを用いた他は、実施例１と
全く同様に複合成形品を作製し、測定をおこなった。熱
膨張率を測定したところ、２．１×１０^-5／℃（流れ方
向）、３．５×１０^-5／℃（流れ直交方向）であり、流
れ方向と直交方向の平均値は、２．８×１０^-5／℃であ
った。また成形品中の重量平均繊維長は０．１６mmであ
った。ヒーターの温度が上昇するにつれ、複合成形品の
底面部にわずかにソリが発生した。温度やソリの測定結
果は表１に示した。

【００３８】実施例３ １５０×１５０×０．６mmのアルミニウム平板を射出成
形用金型内にセットした後、金型内に炭素繊維強化プラ
スチックスを射出成形することにより、図２に示すよう
な３００×２００×３０mmの箱形の複合成形品を得た。
射出成形した材料は実施例１と同じものを使用し、同条
件で温度の測定をおこなった。温度やソリの測定結果は
表１に示した。なお使用した炭素繊維強化プラスチック
ス単体を本明細書記載の方法で平板に成形し、成形収縮
率を測定したところ、０．０３％（流れ方向）、０．２
％（流れ直交方向）であった。

【００３９】比較例１ 金型内に実施例１で用いた炭素繊維強化プラスチックス
を射出成形することにより、３００×２００×３０mmの
箱形の複合成形品を得た。金属成形品は用いなかった。
実施例１と同条件で温度やソリを測定した結果は表１に
示した。ヒーター上部およびヒーター直下の成形品下部
の温度がかなり上昇することが示された。

【００４０】比較例２ １５０×１５０×０．６mmのアルミニウム平板を射出成
形用金型内にセットした後、金型内にナイロン６６単体
を射出成形することにより、３００×２００×３０mmの
箱形の複合成形品を得た。

【００４１】複合成形品は、脱型直後に非常に大きなソ
リが発生した。実施例１と同条件で温度やソリを測定し
た結果は表１に示した。なお、ナイロン６６単体の成形
収縮率は１．５％であった。

【００４２】比較例３ マグネシウム合金AZ91Dをダイキャスト成形した後、切
削加工をおこない、３００×２００×３０mmの箱形の成
形品を得た（立ち壁部分や底面部の肉厚１．４mm）。実
施例１と同条件で温度やソリを測定した結果は表１に示
した。

【００４３】

【表１】 表１に示すように、実施例１〜３に示される複合成形品
は、金属のみで作製された成形品（比較例３）と同等の
放熱性を示し、蓄熱を抑制できることが明らかである。
繊維強化プラスチックスのみで作製された成形品（比較
例１）では、ヒーター付近で蓄熱し、ヒーターや成形品
の温度が局部的に上昇するが、これに対して実施例１〜
３の結果では、２０℃程度温度が低くなっている。な
お、金属のみで作製された成形品（比較例３）は、温度
が最も低くなってはいるが、成形が困難なダイキャスト
成形の後にさらに機械切削加工をおこなって仕上げなけ
れば製品を得ることができず、実施例１〜３に示す複合
成形品に比較して成形コストが大幅に高い。

【００４４】またプラスチックス単体と金属からなる複
合成形品であっても（比較例２）、ある程度の放熱効果
は示されているが、大きなソリが発生し実用に耐えない
ものであった。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、電気・電子機器用部材
用途に使用した際に、電気・電子部品から発生する熱を
効率的に逃がすことのできる優れた複合成形品を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合成形品の一例を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明に係る複合成形品の一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１：構成要素［Ａ］ ２：構成要素［Ｂ］ ３：ヒーター（発熱半導体素子）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも次の構成要素［Ａ］、［Ｂ］か
   らなり、該構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］との熱膨張
   率の差の絶対値が、３×１０^-5／℃以内であり、かつ、
   該構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］とが互いを固定する
   ように接合されていることを特徴とする複合成形品。 ［Ａ］繊維強化プラスチックス ［Ｂ］金属成形品
2. 【請求項２】該接合が、接着層を介して固定されている
   ものである請求項１記載の複合成形品。
3. 【請求項３】該接合部分の面積が、１０cm² 以上である
   請求項１または２記載の複合成形品。
4. 【請求項４】該複合成形品が、その最大厚みが４mmが以
   下である請求項１〜３のいずれかに記載の複合成形品。
5. 【請求項５】該構成要素［Ｂ］が、熱伝導率が５０ W/m
   ・K 以上であり、かつ、比重が５以下の金属で構成され
   ているものである請求項１〜４のいずれかに記載の複合
   成形品。
6. 【請求項６】該構成要素［Ａ］が、炭素繊維強化プラス
   チックスである請求項１記載の複合成形品。
7. 【請求項７】該構成要素［Ａ］を構成するプラスチック
   スが、熱可塑性樹脂である請求項１または６記載の複合
   成形品。
8. 【請求項８】該構成要素［Ａ］を構成する繊維含有率
   が、１０〜４０重量％の範囲にある請求項１、６および
   ７のいずれかに記載の複合成形品。
9. 【請求項９】該構成要素［Ａ］を構成する繊維が、０．
   ２〜２mmの重量平均繊維長を有するものである請求項
   １、６、７および８のいずれかに記載の複合成形品。
10. 【請求項１０】該構成要素［Ａ］が、１Ω・cm以下の体
    積固有抵抗を有するものである請求項１、６〜９のいず
    れかに記載の複合成形品。
11. 【請求項１１】該構成要素［Ａ］が、該構成要素［Ａ］
    単体で平板を成形した際の成形収縮率が０．５％以下の
    ものである請求項１、６〜１０のいずれかに記載の複合
    成形品。
12. 【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の複合
    成形品で構成されていることを特徴とする電気・電子機
    器用部材。
13. 【請求項１３】該電子・電気機器用部材が、パソコンの
    筐体、携帯用電話機の筐体、ビデオカメラの筐体、ヘッ
    ドフォンステレオの筐体またはラジカセの筐体である請
    求項１２記載の電気・電子機器用部材。