JPH11345924A - 熱移送装置 - Google Patents
熱移送装置Info
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- JPH11345924A JPH11345924A JP158799A JP158799A JPH11345924A JP H11345924 A JPH11345924 A JP H11345924A JP 158799 A JP158799 A JP 158799A JP 158799 A JP158799 A JP 158799A JP H11345924 A JPH11345924 A JP H11345924A
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、熱伝導率が銅等の実用的な金属材
料と同等かそれ以上に高く、熱移送不要箇所への熱移送
が抑制され、信頼性が高く、環境破壊の危惧がなく、取
付位置が制限されず、形状自由度が大きく、かつ安価な
熱移送装置の提供を目的とする。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金中
に、一軸方向に配向した炭素繊維と、前記炭素繊維を固
着させるバインダーとが、合計で４０〜９０体積％複合
されている熱移送装置。 【効果】熱伝導性に優れる炭素繊維が複合されているの
で、銅等の実用的な金属材料と同等以上の高い熱伝導性
が得られる。又、炭素繊維を一軸配向させており、軸方
向への熱伝導率が高く、軸と直交する方向への熱伝導率
が低いので、高密度実装機器などに用いて極めて有用で
ある。更に、作動流体を用いないので、信頼性が高く、
環境破壊の危惧がなく、取付位置も制限されない。しか
も形状自由度が大きく、安価でもある。
料と同等かそれ以上に高く、熱移送不要箇所への熱移送
が抑制され、信頼性が高く、環境破壊の危惧がなく、取
付位置が制限されず、形状自由度が大きく、かつ安価な
熱移送装置の提供を目的とする。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金中
に、一軸方向に配向した炭素繊維と、前記炭素繊維を固
着させるバインダーとが、合計で４０〜９０体積％複合
されている熱移送装置。 【効果】熱伝導性に優れる炭素繊維が複合されているの
で、銅等の実用的な金属材料と同等以上の高い熱伝導性
が得られる。又、炭素繊維を一軸配向させており、軸方
向への熱伝導率が高く、軸と直交する方向への熱伝導率
が低いので、高密度実装機器などに用いて極めて有用で
ある。更に、作動流体を用いないので、信頼性が高く、
環境破壊の危惧がなく、取付位置も制限されない。しか
も形状自由度が大きく、安価でもある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機器の発熱部分か
ら熱を効率良く移送する熱移送装置に関する。
ら熱を効率良く移送する熱移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機器を構成する電子部材（パワートラン
ジスタなど）から発生する熱を外部に移送する装置とし
て、ヒートパイプや高熱伝導性の銀、銅、アルミニウム
合金などの金属材料が使用されている。前記ヒートパイ
プは、銅管またはアルミニウム管の内部に真空封入した
作動流体を熱媒体として大量の熱を効率良く移送する装
置である。しかし、ヒートパイプには、作動流体が管
内の物質と反応して特性が劣化する恐れがある、作動
流体（フロン化合物など）の漏れが地球環境を破壊する
恐れがある、熱源を上方にして取付けた場合（トップ
ヒート）は熱移送効率が著しく低下する、などの問題が
ある。
ジスタなど）から発生する熱を外部に移送する装置とし
て、ヒートパイプや高熱伝導性の銀、銅、アルミニウム
合金などの金属材料が使用されている。前記ヒートパイ
プは、銅管またはアルミニウム管の内部に真空封入した
作動流体を熱媒体として大量の熱を効率良く移送する装
置である。しかし、ヒートパイプには、作動流体が管
内の物質と反応して特性が劣化する恐れがある、作動
流体（フロン化合物など）の漏れが地球環境を破壊する
恐れがある、熱源を上方にして取付けた場合（トップ
ヒート）は熱移送効率が著しく低下する、などの問題が
ある。
【０００３】一方、高熱伝導性金属材料は、銅、アル
ミニウム合金などは、熱伝導率がそれぞれ３９７、２３
０Ｗ／ｍ・ｋであるため、これら金属材料では４００Ｗ
／ｍ・ｋ程度以上の熱伝導率を要する用途には使用でき
ない、金属材料は熱伝導性が等方性のため熱移送不要
箇所にまで熱が移送されてしまう、銀は、４２５Ｗ／
ｍ・ｋの熱伝導率が得られるが、材料コストが高い、な
どの問題がある。この他、繊維状のダイヤモンドまたは
炭素（グラファイト）を用いた炭素−炭素複合材（以下
ＣＣコンポジットと称する）が熱移送装置として提案さ
れている（特開平９−２９８２６０号公報）が、この
熱移送装置は３０００℃を超える高温焼成を繰返して製
造されるため非常に高価であり、また形状自由度が小
さいという問題がある。
ミニウム合金などは、熱伝導率がそれぞれ３９７、２３
０Ｗ／ｍ・ｋであるため、これら金属材料では４００Ｗ
／ｍ・ｋ程度以上の熱伝導率を要する用途には使用でき
ない、金属材料は熱伝導性が等方性のため熱移送不要
箇所にまで熱が移送されてしまう、銀は、４２５Ｗ／
ｍ・ｋの熱伝導率が得られるが、材料コストが高い、な
どの問題がある。この他、繊維状のダイヤモンドまたは
炭素（グラファイト）を用いた炭素−炭素複合材（以下
ＣＣコンポジットと称する）が熱移送装置として提案さ
れている（特開平９−２９８２６０号公報）が、この
熱移送装置は３０００℃を超える高温焼成を繰返して製
造されるため非常に高価であり、また形状自由度が小
さいという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、フロン化合物の
使用規制がさらに深刻化しており、ヒートパイプにおけ
る作動流体の劣化、漏れ等の信頼性の観点から作動流体
を用いない、高信頼性を有する高熱伝導装置が望まれて
いる。本発明は、熱伝導率が銅等の実用的な金属材料と
同等かそれ以上に高く、熱移送不要箇所への熱移送が抑
制され、信頼性が高く、環境破壊の危惧がなく、取付位
置が制限されず、形状自由度が大きく、かつ安価な熱移
送装置の提供を目的とする。
使用規制がさらに深刻化しており、ヒートパイプにおけ
る作動流体の劣化、漏れ等の信頼性の観点から作動流体
を用いない、高信頼性を有する高熱伝導装置が望まれて
いる。本発明は、熱伝導率が銅等の実用的な金属材料と
同等かそれ以上に高く、熱移送不要箇所への熱移送が抑
制され、信頼性が高く、環境破壊の危惧がなく、取付位
置が制限されず、形状自由度が大きく、かつ安価な熱移
送装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
アルミニウム合金中に、一軸方向に配向した炭素繊維
と、前記炭素繊維を固着させるバインダーとが、合計で
４０〜９０体積％（以下％と略記する）複合されてお
り、その内、前記バインダー量が５〜２５％であること
を特徴とする熱移送装置である。
アルミニウム合金中に、一軸方向に配向した炭素繊維
と、前記炭素繊維を固着させるバインダーとが、合計で
４０〜９０体積％（以下％と略記する）複合されてお
り、その内、前記バインダー量が５〜２５％であること
を特徴とする熱移送装置である。
【０００６】請求項２記載の発明は、バインダーが、カ
ーボン、又はセラミックであることを特徴とする請求項
１記載の熱移送装置である。
ーボン、又はセラミックであることを特徴とする請求項
１記載の熱移送装置である。
【０００７】請求項３記載の発明は、炭素繊維が配向す
る方向の熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、前記
炭素繊維が配向する方向と直交する方向の熱伝導率が６
０Ｗ／ｍ・ｋ以下であることを特徴とする請求項１、又
は２記載の熱移送装置である。
る方向の熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、前記
炭素繊維が配向する方向と直交する方向の熱伝導率が６
０Ｗ／ｍ・ｋ以下であることを特徴とする請求項１、又
は２記載の熱移送装置である。
【０００８】請求項４記載の発明は、炭素繊維束にアル
ミニウム合金溶湯が含浸され凝固されていることを特徴
とする請求項１、２、３のいずれかに記載の熱移送装置
である。
ミニウム合金溶湯が含浸され凝固されていることを特徴
とする請求項１、２、３のいずれかに記載の熱移送装置
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、高熱伝導性の炭素繊維
を、アルミニウム合金により結束および形状付与した熱
移送装置である。本発明において、前記炭素繊維を複合
するアルミニウム合金は、用途に応じて任意に選定され
る。純アルミニウムは熱伝導性の点で有利である。本発
明において、一軸方向に配向した炭素繊維と、前記炭素
繊維を固着させるバインダーとの複合率を４０〜９０％
に規定する理由は、４０％未満では十分な熱伝導性が得
られず、９０％を超えるとアルミ合金による炭素繊維の
結束および形状付与が十分に行えなくなるためである。
炭素繊維は、バインダーとの合計体積率（複合率）が９
０％を越えない範囲内であれば、炭素繊維が多いほど熱
移送装置の熱特性が向上する。熱特性を考慮すると、上
記炭素繊維の複合率は、６０〜８５％であることが好ま
しい。
を、アルミニウム合金により結束および形状付与した熱
移送装置である。本発明において、前記炭素繊維を複合
するアルミニウム合金は、用途に応じて任意に選定され
る。純アルミニウムは熱伝導性の点で有利である。本発
明において、一軸方向に配向した炭素繊維と、前記炭素
繊維を固着させるバインダーとの複合率を４０〜９０％
に規定する理由は、４０％未満では十分な熱伝導性が得
られず、９０％を超えるとアルミ合金による炭素繊維の
結束および形状付与が十分に行えなくなるためである。
炭素繊維は、バインダーとの合計体積率（複合率）が９
０％を越えない範囲内であれば、炭素繊維が多いほど熱
移送装置の熱特性が向上する。熱特性を考慮すると、上
記炭素繊維の複合率は、６０〜８５％であることが好ま
しい。
【００１０】炭素繊維は、軸方向（長さ方向）と、軸と
直交する方向とで熱伝導率が著しく異なり（異方性が大
きい）、軸方向の熱伝導率はグラファイト化率を上げる
ことにより１０００Ｗ／ｍ・ｋ以上に向上するが、軸と
直交する方向の熱伝導率はせいぜい数十Ｗ／ｍ・ｋ程度
である。請求項１記載の発明は、炭素繊維を一軸方向に
配向させた熱移送装置で、炭素繊維の軸を熱移送方向に
向けて使用することにより、熱移送箇所に熱を効率良く
移送し、熱移送不要箇所（炭素繊維の軸と直交する方
向）へは熱の移送を抑制したものである。この熱移送装
置は、炭素繊維が一軸方向に配向しているので、形状制
御が容易であり、前記熱伝導率の異方性の大きいことと
相まって、高密度実装機器などに有効に用いられる。
直交する方向とで熱伝導率が著しく異なり（異方性が大
きい）、軸方向の熱伝導率はグラファイト化率を上げる
ことにより１０００Ｗ／ｍ・ｋ以上に向上するが、軸と
直交する方向の熱伝導率はせいぜい数十Ｗ／ｍ・ｋ程度
である。請求項１記載の発明は、炭素繊維を一軸方向に
配向させた熱移送装置で、炭素繊維の軸を熱移送方向に
向けて使用することにより、熱移送箇所に熱を効率良く
移送し、熱移送不要箇所（炭素繊維の軸と直交する方
向）へは熱の移送を抑制したものである。この熱移送装
置は、炭素繊維が一軸方向に配向しているので、形状制
御が容易であり、前記熱伝導率の異方性の大きいことと
相まって、高密度実装機器などに有効に用いられる。
【００１１】請求項２記載の発明では、炭素繊維は、カ
ーボンやセラミックのバインダーでバインドされて、炭
素繊維束（ロッド状プリフォーム）となされている。こ
のうちバインダーとしてカーボンを用いると、これが焼
成時に一部グラファイト化して、複合体に用いられる炭
素のグラファイト化率が向上し、セラミックのバインダ
ーを用いた場合よりもさらに熱伝導率の向上を図ること
が可能である。又、炭素繊維を例えばＳｉＣ等のセラミ
ックでコーティングすれば、耐酸化性などの高温特性を
向上させることが出来る。前記セラミックのバインダー
としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｌｉ等のうち少なく共一
種以上を含む酸化物が挙げられるが、もっとも好ましい
ものはシリカである。
ーボンやセラミックのバインダーでバインドされて、炭
素繊維束（ロッド状プリフォーム）となされている。こ
のうちバインダーとしてカーボンを用いると、これが焼
成時に一部グラファイト化して、複合体に用いられる炭
素のグラファイト化率が向上し、セラミックのバインダ
ーを用いた場合よりもさらに熱伝導率の向上を図ること
が可能である。又、炭素繊維を例えばＳｉＣ等のセラミ
ックでコーティングすれば、耐酸化性などの高温特性を
向上させることが出来る。前記セラミックのバインダー
としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｌｉ等のうち少なく共一
種以上を含む酸化物が挙げられるが、もっとも好ましい
ものはシリカである。
【００１２】請求項３記載の発明では、炭素繊維が配向
する方向の熱伝導率を４００Ｗ／ｍ・ｋ以上、前記炭素
繊維が配向する方向と直交する方向の熱伝導率が６０Ｗ
／ｍ・ｋ以下に規定した装置である。この装置は、高価
な銀に代替し得るもので経済的効果が大きい。
する方向の熱伝導率を４００Ｗ／ｍ・ｋ以上、前記炭素
繊維が配向する方向と直交する方向の熱伝導率が６０Ｗ
／ｍ・ｋ以下に規定した装置である。この装置は、高価
な銀に代替し得るもので経済的効果が大きい。
【００１３】請求項４記載の発明は、炭素繊維とアルミ
ニウム合金との濡れ性の悪さに起因する両者間の熱伝達
の低下を改善して熱移送性を向上させた熱移送装置であ
る。即ち、炭素繊維束にアルミニウム合金を溶融状態で
含浸し、そのまま凝固させて、炭素繊維を熱膨張係数の
大きいアルミニウム合金で焼きばめ状態に包んで、アル
ミニウム合金と炭素繊維との密着性を高め、それによ
り、炭素繊維による熱伝導性向上効果を効率良く発現さ
せた熱移送装置である。本発明において、アルミニウム
合金は用途に応じて任意に選定される。例えば、熱伝導
性からは純Ａｌが有利であり、強度的にはＳｉを１０〜
３０％含むＡｌ−Ｓｉ合金が好ましい。
ニウム合金との濡れ性の悪さに起因する両者間の熱伝達
の低下を改善して熱移送性を向上させた熱移送装置であ
る。即ち、炭素繊維束にアルミニウム合金を溶融状態で
含浸し、そのまま凝固させて、炭素繊維を熱膨張係数の
大きいアルミニウム合金で焼きばめ状態に包んで、アル
ミニウム合金と炭素繊維との密着性を高め、それによ
り、炭素繊維による熱伝導性向上効果を効率良く発現さ
せた熱移送装置である。本発明において、アルミニウム
合金は用途に応じて任意に選定される。例えば、熱伝導
性からは純Ａｌが有利であり、強度的にはＳｉを１０〜
３０％含むＡｌ−Ｓｉ合金が好ましい。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）直径３ｍｍで、４００ｍｍの長さに切断し
た炭素繊維をフェノール樹脂に浸し、前記樹脂を含浸
後、２００℃にて乾燥させた。その後２８００℃におい
て焼成し、直径３ｍｍ、長さ４００ｍｍのロッド状で、
炭素繊維、及びバインダー（カーボン）の体積充填率を
種々変化させたプリフォームを形成した。前記ロッド状
プリフォームを３０本、ステンレスの細線を用いて束ね
て、予熱炉にて７００℃に加熱後、２５０℃に予熱した
鋳造金型に設置した。これに７５０℃のＡｌ−２０％Ｓ
ｉ合金溶湯を、射出速度１０ｃｍ／ｓｅｃで鋳込み後、
１０６０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で１ｍｉｎ加圧保持後凝
固させた。その結果、図１に示す断面円形（直径２０ｍ
ｍ）の熱移送装置１を製造した。図１で、７は炭素繊維
及びバインダーよりなるロッド状プリフォームである。
る。 （実施例１）直径３ｍｍで、４００ｍｍの長さに切断し
た炭素繊維をフェノール樹脂に浸し、前記樹脂を含浸
後、２００℃にて乾燥させた。その後２８００℃におい
て焼成し、直径３ｍｍ、長さ４００ｍｍのロッド状で、
炭素繊維、及びバインダー（カーボン）の体積充填率を
種々変化させたプリフォームを形成した。前記ロッド状
プリフォームを３０本、ステンレスの細線を用いて束ね
て、予熱炉にて７００℃に加熱後、２５０℃に予熱した
鋳造金型に設置した。これに７５０℃のＡｌ−２０％Ｓ
ｉ合金溶湯を、射出速度１０ｃｍ／ｓｅｃで鋳込み後、
１０６０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で１ｍｉｎ加圧保持後凝
固させた。その結果、図１に示す断面円形（直径２０ｍ
ｍ）の熱移送装置１を製造した。図１で、７は炭素繊維
及びバインダーよりなるロッド状プリフォームである。
【００１５】上記の様にして作製した熱移送装置につい
て、長さ方向（炭素繊維の軸方向）と横方向（炭素繊維
の軸方向と直交する方向）の熱伝導率を、レーザーフラ
ッシュ法により測定した。長さ方向の測定については、
ロットの軸方向が、サンプルの平面と垂直となるよう
に、サンプルを成形し、前記サンプル平面部全面にレー
ザーを照射した。そして、照射面の反対側に設置した熱
電対によって温度測定を行い、熱拡散率を求めた。同じ
くレーザーフラッシュ法を用いて、比熱を測定した。そ
して、熱拡散率、比熱とサンプル比重から熱伝導率を求
めた。又、接触式により熱膨張係数を測定した。
て、長さ方向（炭素繊維の軸方向）と横方向（炭素繊維
の軸方向と直交する方向）の熱伝導率を、レーザーフラ
ッシュ法により測定した。長さ方向の測定については、
ロットの軸方向が、サンプルの平面と垂直となるよう
に、サンプルを成形し、前記サンプル平面部全面にレー
ザーを照射した。そして、照射面の反対側に設置した熱
電対によって温度測定を行い、熱拡散率を求めた。同じ
くレーザーフラッシュ法を用いて、比熱を測定した。そ
して、熱拡散率、比熱とサンプル比重から熱伝導率を求
めた。又、接触式により熱膨張係数を測定した。
【００１６】表１に、この熱移送装置における炭素繊維
（カーボン（マトリックス部）と記載）及びバインダー
（カーボン）の体積分率、熱伝導率、40〜100 ℃の温度
範囲での熱膨張係数を示す。炭素繊維とバインダーとの
複合率が９０％を越える比較例Ｎｏ．１１は熱膨張係数
の測定が不可能であったが、これは前述したように、炭
素繊維とバインダーとの複合率が９０％を越えるとアル
ミニウム合金による炭素繊維の結束、および形状付与が
十分に行えなくなるためである。又、カーボンバインダ
ーの体積充填率が５％未満である比較例Ｎｏ．５も、同
様に炭素繊維の結束が困難になり、熱膨張係数の測定が
不可能であった。逆に炭素繊維とバインダーとの複合率
が４０％未満である比較例Ｎｏ．１、及びカーボンバイ
ンダーの体積充填率が２５％を越える比較例Ｎｏ．７
は、所望の性能（熱伝導率）が得られなかった。
（カーボン（マトリックス部）と記載）及びバインダー
（カーボン）の体積分率、熱伝導率、40〜100 ℃の温度
範囲での熱膨張係数を示す。炭素繊維とバインダーとの
複合率が９０％を越える比較例Ｎｏ．１１は熱膨張係数
の測定が不可能であったが、これは前述したように、炭
素繊維とバインダーとの複合率が９０％を越えるとアル
ミニウム合金による炭素繊維の結束、および形状付与が
十分に行えなくなるためである。又、カーボンバインダ
ーの体積充填率が５％未満である比較例Ｎｏ．５も、同
様に炭素繊維の結束が困難になり、熱膨張係数の測定が
不可能であった。逆に炭素繊維とバインダーとの複合率
が４０％未満である比較例Ｎｏ．１、及びカーボンバイ
ンダーの体積充填率が２５％を越える比較例Ｎｏ．７
は、所望の性能（熱伝導率）が得られなかった。
【００１７】更に、上記熱移送装置について、−４０℃
にて５分保持後、１２５℃にて５分保持という条件のも
とで、熱サイクルを５００回加えた。上記熱サイクル後
の、熱伝導率、及び熱膨張係数を表１に併記する。表１
から明らかなように、本発明例２〜４，６，８〜１０
は、熱伝導率、熱膨張係数共に特性の劣化はほとんど見
られなかった。
にて５分保持後、１２５℃にて５分保持という条件のも
とで、熱サイクルを５００回加えた。上記熱サイクル後
の、熱伝導率、及び熱膨張係数を表１に併記する。表１
から明らかなように、本発明例２〜４，６，８〜１０
は、熱伝導率、熱膨張係数共に特性の劣化はほとんど見
られなかった。
【００１８】（実施例２）炭素繊維をシリカバインダー
によりバインドした以外は、実施例１と同様な方法によ
り、図１に示す断面円形の熱移送装置１を製造した。上
記熱移送装置について、実施例１と同様な方法で熱特性
を測定し、炭素繊維（カーボン（マトリックス部）と記
載）及びバインダーの体積分率と共に、表２に示した。
本実施例においても、炭素繊維とバインダーとの複合率
が９０％を越える比較例Ｎｏ．２９、及びバインダーの
体積充填率が５％未満である比較例Ｎｏ．２４は、炭素
繊維の結束が困難になり、熱膨張係数の測定が不可能で
あった。逆に炭素繊維とバインダーとの複合率が４０％
未満である比較例Ｎｏ．２１は、所望の性能（熱伝導
率）が得られなかった。又、実施例１と同様な方法で熱
サイクル試験を行い、特性の劣化がないことを確認し
た。
によりバインドした以外は、実施例１と同様な方法によ
り、図１に示す断面円形の熱移送装置１を製造した。上
記熱移送装置について、実施例１と同様な方法で熱特性
を測定し、炭素繊維（カーボン（マトリックス部）と記
載）及びバインダーの体積分率と共に、表２に示した。
本実施例においても、炭素繊維とバインダーとの複合率
が９０％を越える比較例Ｎｏ．２９、及びバインダーの
体積充填率が５％未満である比較例Ｎｏ．２４は、炭素
繊維の結束が困難になり、熱膨張係数の測定が不可能で
あった。逆に炭素繊維とバインダーとの複合率が４０％
未満である比較例Ｎｏ．２１は、所望の性能（熱伝導
率）が得られなかった。又、実施例１と同様な方法で熱
サイクル試験を行い、特性の劣化がないことを確認し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】（実施例３）炭素繊維をシリカバインダー
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、断面寸法が１０
×２０ｍｍ、長さ４００ｍｍの角棒状にした以外は、実
施例２と同様な方法により、図２に示す断面長方形の熱
移送装置２を製造した。炭素繊維の体積分率は８０％と
し、シリカバインダーの体積分率は６％とした。
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、断面寸法が１０
×２０ｍｍ、長さ４００ｍｍの角棒状にした以外は、実
施例２と同様な方法により、図２に示す断面長方形の熱
移送装置２を製造した。炭素繊維の体積分率は８０％と
し、シリカバインダーの体積分率は６％とした。
【００２２】（実施例４）炭素繊維をシリカバインダー
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、直径１０ｍｍ、
長さ４００ｍｍのＬ字状にした以外は、実施例２と同様
な方法により、図３に示す断面円形のＬ字状熱移送装置
３を製造した。炭素繊維の体積分率は８０％とし、シリ
カバインダーの体積分率は６％とした。
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、直径１０ｍｍ、
長さ４００ｍｍのＬ字状にした以外は、実施例２と同様
な方法により、図３に示す断面円形のＬ字状熱移送装置
３を製造した。炭素繊維の体積分率は８０％とし、シリ
カバインダーの体積分率は６％とした。
【００２３】（実施例５）炭素繊維をシリカバインダー
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、断面寸法が１０
×２０ｍｍ、長さ４００ｍｍの角棒状で、途中で二股に
分かれた異型状にした以外は、実施例２と同様な方法に
より、図４に示す二股状異型熱移送装置４を製造した。
炭素繊維の体積分率は８０％とし、シリカバインダーの
体積分率は６％とした。
によりバインドして得られた、直径３ｍｍ、長さ４００
ｍｍのロッド状プリフォームを束ねて、断面寸法が１０
×２０ｍｍ、長さ４００ｍｍの角棒状で、途中で二股に
分かれた異型状にした以外は、実施例２と同様な方法に
より、図４に示す二股状異型熱移送装置４を製造した。
炭素繊維の体積分率は８０％とし、シリカバインダーの
体積分率は６％とした。
【００２４】（実施例６）実施例１と同様な方法で、炭
素繊維をカーボンバインダーによりバインドしてして得
られた、直径３ｍｍ、長さ４ｍｍのロッド状プリフォー
ムを束ねて、図５に示すように、ロッド状プリフォーム
を、長さ方向が熱移送装置の底面に垂直になるように配
向させた、直径１０ｍｍ、厚さ４ｍｍのボタン状の熱移
送装置５を製造した。炭素繊維の体積分率は５２％と
し、カーボンバインダーの体積分率は２３％とした。
素繊維をカーボンバインダーによりバインドしてして得
られた、直径３ｍｍ、長さ４ｍｍのロッド状プリフォー
ムを束ねて、図５に示すように、ロッド状プリフォーム
を、長さ方向が熱移送装置の底面に垂直になるように配
向させた、直径１０ｍｍ、厚さ４ｍｍのボタン状の熱移
送装置５を製造した。炭素繊維の体積分率は５２％と
し、カーボンバインダーの体積分率は２３％とした。
【００２５】（実施例７）実施例１の方法により得られ
た、断面円形（直径２０ｍｍ）の熱移送装置１は、アル
ミニウム合金が含浸されたロッド状プリフォーム部と、
アルミニウム合金のみの部分から構成されているが、こ
のような複合体からの外側から、ロッド状プリフォーム
１本分に相当する部分を採取して、図６に示すロッド状
プリフォーム７と同寸法の熱移送装置６を製造した。炭
素繊維の体積分率は５２％とし、カーボンバインダーの
体積分率は２３％とした。
た、断面円形（直径２０ｍｍ）の熱移送装置１は、アル
ミニウム合金が含浸されたロッド状プリフォーム部と、
アルミニウム合金のみの部分から構成されているが、こ
のような複合体からの外側から、ロッド状プリフォーム
１本分に相当する部分を採取して、図６に示すロッド状
プリフォーム７と同寸法の熱移送装置６を製造した。炭
素繊維の体積分率は５２％とし、カーボンバインダーの
体積分率は２３％とした。
【００２６】実施例３〜７にて得られた各々の熱移送装
置について、実施例１と同様な方法で、長さ方向（炭素
繊維の軸方向）と横方向（炭素繊維の軸方向と直交する
方向）の熱伝導率を測定したところ、表１，２に示し
た、実施例１，２の本発明例と、ほぼ同等な値が得られ
た。更に、実施例１と同じ条件で熱サイクルを加えた
が、熱伝導率、熱膨張係数共に特性の劣化はほとんど見
られなかった。
置について、実施例１と同様な方法で、長さ方向（炭素
繊維の軸方向）と横方向（炭素繊維の軸方向と直交する
方向）の熱伝導率を測定したところ、表１，２に示し
た、実施例１，２の本発明例と、ほぼ同等な値が得られ
た。更に、実施例１と同じ条件で熱サイクルを加えた
が、熱伝導率、熱膨張係数共に特性の劣化はほとんど見
られなかった。
【００２７】以上の結果から明らかなように、本発明の
熱移送装置は、形状の如何を問わず、いずれも長さ方向
（炭素繊維の軸方向）の熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・ｋ程
度以上と、銅等の実用的な金属材料と同等、或いはそれ
以上に大きい。かつ、横方向（炭素繊維の軸方向と直交
する方向）への熱伝導率は、これら金属材料に比べて桁
違いに低い。従って、この熱移送装置は高密度実装の電
子機器に効果的に適用できる。
熱移送装置は、形状の如何を問わず、いずれも長さ方向
（炭素繊維の軸方向）の熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・ｋ程
度以上と、銅等の実用的な金属材料と同等、或いはそれ
以上に大きい。かつ、横方向（炭素繊維の軸方向と直交
する方向）への熱伝導率は、これら金属材料に比べて桁
違いに低い。従って、この熱移送装置は高密度実装の電
子機器に効果的に適用できる。
【００２８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の熱移送装
置は、熱伝導性に優れる炭素繊維が複合されているの
で、銅等の実用的な金属材料と同等以上の高い熱伝導性
が得られる。又、炭素繊維を一軸配向させており、軸方
向への熱伝導率が高く、軸と直交する方向への熱伝導率
が低いので、高密度実装機器などに用いて極めて有用で
ある。更に、作動流体を用いないので、信頼性が高く、
環境破壊の危惧がなく、取付位置も制限されない。しか
も形状自由度が大きく、安価でもある。依って、工業上
顕著な効果を奏する。
置は、熱伝導性に優れる炭素繊維が複合されているの
で、銅等の実用的な金属材料と同等以上の高い熱伝導性
が得られる。又、炭素繊維を一軸配向させており、軸方
向への熱伝導率が高く、軸と直交する方向への熱伝導率
が低いので、高密度実装機器などに用いて極めて有用で
ある。更に、作動流体を用いないので、信頼性が高く、
環境破壊の危惧がなく、取付位置も制限されない。しか
も形状自由度が大きく、安価でもある。依って、工業上
顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の熱移送装置の第１の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の熱移送装置の第２の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】本発明の熱移送装置の第３の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図４】本発明の熱移送装置の第４の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図５】本発明の熱移送装置の第５の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図６】本発明の熱移送装置の第６の例を示す斜視図で
ある。
ある。
１ 断面円形の熱移送装置 ２ 断面長方形の熱移送装置 ３ Ｌ字状の熱移送装置 ４ 二股状異型熱移送装置 ５ ボタン状の熱移送装置 ６ ロッド状プリフォームと同寸法の熱移送装置 ７ 炭素繊維及びバインダーよりなるロッド状プリフォ
ーム
ーム
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
（以下アルミニウム合金と略記する）中に、一軸方向に
配向した炭素繊維と、前記炭素繊維を固着させるバイン
ダーとが、合計で４０〜９０体積％（以下％と略記す
る）複合されており、その内、前記バインダー量が５〜
２５％であることを特徴とする熱移送装置。 - 【請求項２】 バインダーが、カーボン、又はセラミッ
クであることを特徴とする請求項１記載の熱移送装置。 - 【請求項３】 炭素繊維が配向する方向の熱伝導率が４
００Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、前記炭素繊維が配向する方
向と直交する方向の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・ｋ以下であ
ることを特徴とする請求項１、又は２記載の熱移送装
置。 - 【請求項４】 炭素繊維束にアルミニウム合金溶湯が含
浸され凝固されていることを特徴とする請求項１、２、
３のいずれかに記載の熱移送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP158799A JPH11345924A (ja) | 1998-04-02 | 1999-01-07 | 熱移送装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-89904 | 1998-04-02 | ||
| JP8990498 | 1998-04-02 | ||
| JP158799A JPH11345924A (ja) | 1998-04-02 | 1999-01-07 | 熱移送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345924A true JPH11345924A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=26334836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP158799A Pending JPH11345924A (ja) | 1998-04-02 | 1999-01-07 | 熱移送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11345924A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012233643A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 熱的異方性を備えた熱伝導部材及びそれを用いた磁気冷凍機 |
| CN108930006A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-04 | 中南大学 | 一种镀铜短切碳纤维增强铜/石墨复合材料及其制备方法 |
| KR20200036630A (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 주식회사 포스코 | 마그네슘 용탕 이송용 히터 구조물 및 그 제조방법 |
-
1999
- 1999-01-07 JP JP158799A patent/JPH11345924A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012233643A (ja) * | 2011-05-02 | 2012-11-29 | Nissan Motor Co Ltd | 熱的異方性を備えた熱伝導部材及びそれを用いた磁気冷凍機 |
| CN108930006A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-04 | 中南大学 | 一种镀铜短切碳纤维增强铜/石墨复合材料及其制备方法 |
| KR20200036630A (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 주식회사 포스코 | 마그네슘 용탕 이송용 히터 구조물 및 그 제조방법 |
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