JPH11179830A

JPH11179830A - 複合成形品および電気・電子機器用部材

Info

Publication number: JPH11179830A
Application number: JP9349156A
Authority: JP
Inventors: Soichi Ishibashi; 壮一石橋; Satoshi Sawada; 聡澤田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-06

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いる
ため電気・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】少なくとも次の構成要素［Ａ］、［Ｂ］か
らなり、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］プラスチックス［Ｂ］ｘｙｚの３軸からなる立方体を切り出して熱伝導
率を測定した際、ｚ方向の熱伝導率が０．１〜２０Ｗ／
ｍ・℃の範囲で、かつ、ｘおよびｙ方向の熱伝導率が１
０Ｗ／ｍ・℃以上である熱伝導性に異方性を有する材料また、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、製造が容易で熱伝
導性に優れ、発熱体と接した際に、局部的に温度が上昇
したりしない優れた複合成形品および電気・電子機器用
部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。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、材料の熱伝導性が劣るため内部に蓄
熱し、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。対策として放熱のための大型で重量のある金属製ヒ
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にする場合もあったが、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。

【０００３】また前述の金属製ヒートシンクや金属筐体
は重量が重く、例えばノートパソコンや、携帯電話、携
帯情報端末のように可搬性が要求される電気・電子機器
用部材・筐体には適さないものであった。

【０００４】

【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、プラスチックスの成形の容易さ（生
産性の高さ）を維持したまま熱伝導の向上させ、発熱体
と接した際に、局部的に温度が上昇したりせず、また異
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い優れた機能を同時に満足する
複合成形品および電気・電子機器用部材を提供せんとす
るものである。

【０００５】

【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、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
ことを特徴とするものである。

【０００６】［Ａ］プラスチックス［Ｂ］ｘｙｚの３軸からなる立方体を切り出して熱伝導
率を測定した際、ｚ方向の熱伝導率が０．１〜２０Ｗ／
ｍ・℃の範囲で、かつ、ｘおよびｙ方向の熱伝導率が１
０Ｗ／ｍ・℃以上である熱伝導性に異方性を有する材料また、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。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、かかる課題、つまり、
プラスチックスの成形の容易さ（生産性の高さ）を維持
したまま熱伝導の向上させ、発熱体と接した際に、局部
的に温度が上昇したりせず、また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
少ない、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、熱伝導性に異方性を有する材料とプラ
スチックス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。

【０００８】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］
はプラスチックスであり、繊維などの強化材で補強され
ていてもよい。そして公知の方法で成形されるものであ
る。かかるプラスチックスの中でも、特に繊維長が例え
ば１０mm以下のような繊維状材料を用いて補強した熱可
塑性プラスチックスが好ましい。すなわち、かかる繊維
補強熱可塑性プラスチックスは、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提供することがで
き、かつ、高い力学的特性を有するものを提供すること
ができる利点がある。

【０００９】また、構成要素［Ｂ］は、ｘｙｚの３軸か
らなる立方体を切り出して、その熱伝導率を測定した
際、ｚ方向の熱伝導率が０．１〜２０Ｗ／ｍ・℃の範囲
で、ｘおよびｙ方向の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・℃以上で
あるという熱伝導性に異方性を有する材料である。かか
る構成要素［Ｂ］の形態は限定されないが、厚みが１ｍ
ｍ以下の面状体（板状体）で使用することが望ましい。
この際、厚み方向をｚ軸方向とする。使用する形状への
加工は、たとえば面状体を打ち抜き加工するような手法
を採用することができる。かかる構成要素［Ｂ］の形状
としては、単純な面状、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。また、面
状体であっても、形状を３次元状にしたものも使用する
ことができる。かかる３次元形状を有するものは、たと
えばプレス加工などにより折り曲げたり、曲面を付与し
て形成することができる。また、構成要素［Ｂ］の表面
の加工も必要に応じておこなうことができ、例えば必要
に応じてエッチング、シボ加工、酸化防止処理、塗装、
接着層塗布、メッキなどをおこなってもよい。

【００１０】かかる構成要素［Ｂ］の好ましい形態とし
ては、黒鉛構造をもつ物質を加工した材料であり、かか
る材料は、図１に示されるように該物質そのものからな
る層状成形物であり、かかる層状成形物がｚ方向に積層
された構造を有するものや、熱伝導性の比較的高い物質
と、比較的低い物質を、図２に示されるようにそれぞれ
の物質からなる層状物をｚ方向に２層以上積層したもの
などを採用することができる。

【００１１】黒鉛構造を持つ物質としては、次のような
ものを使用することができる。たとえば天然鱗状黒鉛な
どの黒鉛構造を持つ素材を濃硫酸と酸化剤の混酸中など
に分散させ、高温急加熱すると膨張が生じる。これをロ
ールなどで圧延し、脱硫酸すると黒鉛層が積層されたシ
ート状の材料が得られる。これは一般的に黒鉛シートと
称されるものである。このような材料は、図１のように
黒鉛層が積層されたような構造となっており、黒鉛層に
平行の方向には熱伝導性が良く、その直交方向はそれに
比較して熱伝導性が悪いという異方性を示す。黒鉛構造
がある程度ｚ方向に層構造を示して、熱伝導性に異方性
が示されるのであれば、このような製造方法により製造
された材料に限定されるわけではない。例えば、ＰＡＮ
繊維、ピッチなどを高温で焼成した黒鉛構造が発達した
炭素繊維（黒鉛繊維）をマットや織物のようなシート状
に加工したもの、あるいはこれにバインダーやマトリッ
クス樹脂などを付与したもの、あるいはシート状に加工
した炭素繊維に樹脂を含浸させ、さらに焼成して得られ
る、いわゆる炭素／炭素複合材料なども例示できる。炭
素系の材料を使用することの最大のメリットはその比重
の軽さであり、黒鉛シートでは比重が約１程度、炭素／
炭素複合材料であっても２以下のものがほとんとであ
り、アルミニウムなどの軽量金属と比較しても軽く、例
えば本発明を軽量性の要求されるノートパソコン筐体な
どの電気・電子機器部材に使用した際に、特に有用であ
る。

【００１２】炭素系の材料以外の構成要素［Ｂ］とし
て、図２に示されるように熱伝導性の比較的高い物質
と、比較的低い物質を、それぞれの物質で構成される層
として、ｚ方向に２層以上積層した材料としては、例え
ば金属層とプラスチック層の積層物、炭素材料とプラス
チックスの積層物やこの組み合わせを挙げることができ
る。熱伝導率の範囲が請求項に示されるものであれば積
層するものは特に限定されない。

【００１３】このように熱伝導性に異方性を有する構成
要素［Ｂ］を使用する理由としては均熱効果が挙げられ
る。構成要素［Ｂ］を例えば面状体とした場合、またこ
れに接するように発熱体がある場合、熱はまず熱伝導性
の良いｘｙ軸方向に拡散し、それから遅れてｚ軸方向に
流れる。この効果により熱は広い面積に拡散された後、
複合成形品全体から放射されるため、発熱体の部位のみ
が蓄熱し局部的に温度上昇することが避けられる。

【００１４】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）
およびねじ・リベットなどから選ばれた少なくとも１種
の機械的接合や接着、これらに、さらに他の接合手段と
の組み合わせて接合する方法でもよい。

【００１５】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）と黒鉛シートなど
の熱伝導性の高い特性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・賦形性の優れたプラスチックスを使用し、熱伝導
性が必要な部分には比較的単純な形状の例えば黒鉛シー
ト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。

【００１６】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、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熱膨張率や成形収縮率が大き
く異なるためである。構成要素［Ａ］と［Ｂ］の熱膨張
率大きな差がある場合、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
変形し、これがソリとなる。

【００１７】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、例えば９×１０^-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
には望ましい。この熱膨張率の差の絶対値は、５×１０
^-5／℃以内とすることがより望ましい。

【００１８】また、構成要素［Ａ］の成形収縮率が大き
い場合、一体成形時に構成要素［Ｂ］の寸法が大きく変
化しないものであれば、同様にミスマッチを生じてソリ
を発生する。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。

【００１９】ここでいう成形収縮率は、以下のような方
法で測定する。すなわち、射出成形によって構成要素
［Ａ］となるプラスチックスを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。構
成要素［Ａ］として繊維強化プラスチックスを使用した
場合、通常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。

【００２０】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、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、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。

【００２１】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い場合
は、ソリなどの問題は事実上無視できる場合も多いが、
高い均熱効果を期待して、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る。接合部分
面積が１００cm²以上になればソリなどの程度はより顕
著に表れる。

【００２２】また、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
大厚みを好ましくは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、箱の高さや長さではな
く、箱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。

【００２３】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。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
り大変問題である。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］が均熱体、ヒートシン
クのような役割をし、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
述のように熱膨張率を制御しておくと、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、プラスチックス材料の中では熱伝導性に優れる
ため、熱伝導の点でより有利となる。

【００２４】電子・電気機器用部材などの例としては、
パソコンの筐体、携帯用電話機の筐体、ビデオカメラ、
ヘッドフォンステレオ筐体またはラジカセ筐体などを考
えることができる。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、ＣＰ
Ｕ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。成形できたとし
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。特に構成要素
［Ｂ］として例えば黒鉛構造をもつ物質を使用した場合
には、熱伝導性に優れるにもかかわらず比重が１程度と
非常に軽量であり、複合成形品としても軽量とすること
ができて好適である。

【００２５】構成要素［Ａ］のプラスチックスは、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。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用いること
ができる。これらの混合物でもよい。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、前述のように繊維強化プラスチックスとしても
よいし、さらに構成要素［Ａ］に難燃剤、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、導電性フィラー等を添加
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。

【００２６】構成要素［Ａ］と構成要素［Ｂ］の熱膨張
率の差の絶対値を、例えば９×１０^-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］を繊
維強化プラスチックスとする場合、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、黒鉛シートの面方向の５×
１０^-6／℃とかけ離れており、単純に複合成形品にした
場合に大きなソリを生じることがある。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、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、構成要
素［Ｂ］と極めて近似の熱膨張率の材料を得ることがで
きる。

【００２７】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］に応じて設計する
のが好ましい。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。

【００２８】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。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。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。複数の種類、複数の径の粉粒体を混合
してもかまわない。

【００２９】構成要素［Ａ］が繊維強化プラスチックス
である場合には、構成要素［Ａ］の熱膨張率を制御する
パラメーターとして、構成要素［Ａ］中に含まれる繊維
の繊維長が挙げられる。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、材料の熱膨張率
がかなり大きい。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、熱膨張率が小さくな
ることを検討の結果見出した。また同様に成形品中の重
量平均繊維長が０．２〜２mmである場合には成形収縮率
も小さくなることがわかった。

【００３０】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６３−３
７６９４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、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。

【００３１】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のが好ましい。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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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
を使用する場合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必要である。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］については、ｘｙｚの３軸からな
る立方体を切り出して、それぞれの方向に対して熱伝導
率を測定する。この際ASTM D696法による測定が困難な
場合にはレーザーフラッシュ法などを用いて測定しても
よい。

【００３６】構成要素［Ａ］に繊維を含む場合の、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３、４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６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
で温度など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、図中、本発明の複合成形品は、構成要素
［Ａ］４と構成要素［Ｂ］５とで構成されたもののみで
ある。

【００３７】

【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１３００×２００×３０mm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１．５mm）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、前記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３に示すように接着剤を塗布し
た厚み０．５mmの黒鉛シート（東洋炭素株式会社製パー
マフォイルＰＦ）を接着して複合成形品を得た。なお、
黒鉛シートのｚ軸方向の熱伝導率は４．６Ｗ／ｍ・℃、
ｘｙ方向の熱伝導率は１３９Ｗ／ｍ・℃であった。ま
た、黒鉛シートの熱膨張率は５×１０^-6／℃であった。

【００３８】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。複合成形品の温
度、重量の測定結果は表１に示した。

【００３９】実施例２１５０×１５０×０．２５mmの黒鉛シート（実施例１で
使用の物と同種。厚みのみ異なる）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４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。複合成形品の温度、重量の測定結果
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。この複合成形品に大き
なソリは発生しなかった。

【００４０】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。構成要素［Ｂ］は用いなかっ
た。実施例１と同条件で温度、重量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わかった。

【００４１】比較例２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１．５mm）。実
施例１と同条件で温度、重量を測定した結果は表１に示
した。

【００４２】

【表１】表１に示すように、実施例１、２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２）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。
また金属筐体に比較して大幅に重量が軽減されている。
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、
２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、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、２に示す複合成形品に比較して成形コストが大
幅に高い。

【００４３】

【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】本発明に係る構成要素［Ｂ］の一例を示す斜視
図である。

【図２】本発明に係る構成要素［Ｂ］の一例を示す斜視
図である。

【図３】本発明に係る複合成形品の一例を示す斜視図で
ある。

【図４】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：黒鉛構造をもつ層２：熱伝導性の比較的悪い物質３：熱伝導性の比較的良い物質４：構成要素［Ａ］５：構成要素［Ｂ］６：ヒーター（発熱半導体素子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも次の構成要素［Ａ］、［Ｂ］か
らなり、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］プラスチックス［Ｂ］ｘｙｚの３軸からなる立方体を切り出して熱伝導
率を測定した際、ｚ方向の熱伝導率が０．１〜２０Ｗ／
ｍ・℃の範囲で、かつ、ｘおよびｙ方向の熱伝導率が１
０Ｗ／ｍ・℃以上である熱伝導性に異方性を有する材料
【請求項２】該構成要素［Ｂ］が、黒鉛構造をもつ物質
で構成されている請求項１記載の複合成形品。
【請求項３】該黒鉛構造をもつ物質が、層状にｚ方向に
積層された構造を有するものである請求項２記載の複合
成形品。
【請求項４】該構成要素［Ｂ］が、熱伝導性の比較的高
い物質と、比較的低い物質を、それぞれの物質で構成さ
れる層として、ｚ方向に２層以上積層して構成されたも
のである請求項１または２記載の複合成形品。
【請求項５】該接合部分の面積が、１０cm²以上である
請求項１記載の複合成形品。
【請求項６】該構成要素［Ａ］が、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。
【請求項７】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、９×１０^-5／℃以内である請求
項１記載の複合成形品。
【請求項８】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または５記載の複合成形品。
【請求項９】該複合成形品が、その最大厚みが４mm以下
である請求項１〜８のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項１０】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、６および７のいずれかに記
載の複合成形品。
【請求項１１】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、６、７および１
０のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項１２】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６、７、１０
および１１のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項１３】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６、７および１０〜１２のいずれかに記載の複合成形
品。
【請求項１４】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、７および
１０〜１３のいずれかに記載の複合成形品。
【請求項１５】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％以下で
あるものである請求項１、６、７および１０〜１４のい
ずれかに記載の複合成形品。
【請求項１６】請求項１〜１５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。
【請求項１７】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１６記載の電気・電子機器用部材。