JPWO2018135140A1 - 複合材料、電子機器および電子機器の製造方法 - Google Patents

複合材料、電子機器および電子機器の製造方法 Download PDF

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Abstract

ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された中空粒子と、ベース樹脂中に混合された中空粒子と、ベース樹脂中に形成された気泡とからなる複合材料である。

Description

本技術は、複合材料、電子機器および電子機器の製造方法に関する。
これまでに電子部品から発生する熱を効率よく放熱させるために、電子機器の筐体内や電子部品と放熱部品の空間を放熱性能の高い樹脂で充填する技術（ポッティングと称される）が提案されている（特許文献１）。空気よりも熱伝導率の高い樹脂で空間を充填することにより、電子部品から発生する熱を効率よく放熱することが可能になる。
特開２０１３−２３１１６６号公報
しかし、放熱性能の高い樹脂は一般に放熱フィラーとしてアルミナ(Ａｌ2Ｏ3), 窒化ホウ素(ＢＮ), 窒化アルミニウム(ＡＩＮ)などの密度の高い無機微粒子を充填しているため、その比重がベース樹脂よりも大きくなる。その放熱樹脂を電子機器等に大量に充填するとその電子機器の重量が大きくなるという問題がある。そこで、軽くて(低比重)、熱伝導率の高い複合材料が求められている。
本技術はこのような問題点に鑑みなされたものであり、熱伝導率が高く放熱効果に優れ、かつ、軽い（低比重）な複合材料、電子機器および電子機器の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、第１の技術は、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された中空粒子と、ベース樹脂中に形成された気泡とからなる複合材料である。
第２の技術は、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された殻と、殻内に生成された気泡とからなる複合材料である。
また、第３の技術は、筐体と、筐体内に設けられた撮像素子と、筐体内に設けられた電力源と、筐体内の空間に充填され、少なくとも撮像素子と電力源のいずれかに熱的に接続され、かつ、前記筐体に熱的に接続された複合材料とを備え、複合材料は、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された中空粒子と、ベース樹脂中に生成された気泡とからなる電子機器である。
さらに、第４の技術は、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された中空粒子と、ベース樹脂中に生成された気泡とからなる複合材料を所定の成形方法により予め成形し、成形した複合材料を電子機器の筐体内の発熱源のいずれかに熱的に接続し、かつ、筐体に熱的に接続されるように設ける電子機器の製造方法である。
本技術によれば、熱伝導率が高く放熱効果に優れ、かつ、軽い（低比重）な複合材料および電子機器を実現することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の実施の形態に係る電子機器および複合材料の構成の一例を示す図である。 図２Ａは溶剤の揮発による発泡の説明図であり、図２Ｂは、相分離の他の例を示す図である。 熱膨張性マイクロカプセルの構成を示す図である。 図４Ａは熱膨張性マイクロカプセルの加熱による変化を示すグラフであり、図４Ｂは熱膨張性マイクロカプセルを用いた複合材料と電子機器の構成の一例を示す図である。 本実施の形態で使用する熱膨張性マイクロカプセルの加熱温度と膨張倍率を示すグラフである。 複合材料の筐体内への充填方法を示す図である。 図７Ａは注型成形の方法を示す図であり、図７Ｂは押出成形の方法を示す図であり、図７Ｃは射出成形の方法を示す図である。 図８Ａは、顆粒状の放熱フィラーの状態を示す図であり、図８Ｂは未膨張の中空カプセルと膨張済の中空カプセルの状態を示す図である。 熱抵抗測定装置による測定方法の説明図である。 本実施形態に係る複合材料と比較例との比較結果を示すグラフである。 本実施形態に係る複合材料と比較例との比較結果を示すグラフである。 本実施の形態に係る複合材料の連続気泡を示す写真である。 本実施の形態に係る複合材料の連続気泡を示す写真である。 トルエンを使用しない複合材料を示す写真である。 複合材料断面の拡大写真である。 図１６Ａは、本技術の第１の適用例における機器の外観図であり、図１６Ｂは機器の側面視断面図である。 図１７Ａは、本技術の第２の適用例における機器の外観図であり、図１７Ｂは機器の側面視断面図である。 図１８Ａは、本技術の第３の適用例における機器の外観図であり、図１８Ｂは機器の側面視断面図である。 図１９Ａは、本技術の第３の適用例のその他の例における機器の外観図であり、図１９Ｂは機器の側面視断面図である。 図２０Ａは、本技術の第４の他の適用例における機器の外観図であり、図２０Ｂは機器の側面視断面図である。 図２１Ａは、本技術の第５の他の適用例における機器の外観図であり、図２１Ｂは機器の平面視断面図である。 図２２Ａは、予め成形した複合材料を機器へ適用する第１の例を示す図であり、図２２Ｂは第２の例を示す図である。 図２３は、予め成形した複合材料を機器へ適用する第３の例を示す図である。 放熱フィラーの変形例を示す電子機器の断面図である。 電子機器への複合材料の充填の変形例を示す図である。
以下、本技術の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．実施の形態＞
［１−１．電子機器の構成］
［１−２．複合材料の構成］
［１−３．複合材料の充填方法］
［１−４．複合材料の設置方法］
［１−５．複合材料の作成と物性比較］
＜２．他の機器への適用例＞
［２−１．第１の例］
［２−２．第２の例］
［２−３．第３の例］
［２−４．第４の例］
［２−５．第５の例］
［２−６．事前成形の例］
＜３．変形例＞
＜１．実施の形態＞
［１−１．電子機器の構成］
まず、実施の形態に係る電子機器１０である撮像装置の一構成例について説明する。図１は、電子機器１０の構成を示す図である。
電子機器１０は、筐体１１、光学撮像系１２、撮像素子１４、制御回路１５、バッテリー１６および複合材料１７を備えて構成されている。
筐体１１は、プラスチックなどの合成樹脂、金属などにより構成され、電子機器１０の外装を構成するものである。筐体１１内に光学撮像系１２、撮像素子１４、制御回路１５、バッテリー１６および複合材料１７が設けられている。
光学撮像系１２は、被写体からの光を撮像素子１４に集光するための撮影レンズ１３、撮影レンズ１３を移動させてフォーカス合わせやズーミングを行うための駆動機構、アイリス機構、シャッタ機構などから構成されている。これらは制御回路１５の制御により駆動される。光学撮像系１２を介して得られた被写体の光画像は、撮像素子１４上に結像される。光学撮像系１２の駆動機構、アイリス機構、シャッタ機構などは、例えばマイコンなどにより構成される図示しないレンズ駆動ドライバにより制御回路１５の制御に従い、動作する。
撮像素子１４は、被写体からの入射光を光電変換して電荷量に変換し、アナログ撮像信号として出力する。撮像素子１４から出力されるアナログ撮像信号は制御回路１５に出力される。撮像素子１４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などが用いられる。
制御回路１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されている。ＲＯＭには、ＣＰＵにより読み込まれて動作されるプログラムなどが記憶されている。ＲＡＭは、ＣＰＵのワークメモリとして用いられる。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従い様々な処理を実行してコマンドの発行を行うことによって電子機器１０の全体および各部の制御を行う。制御回路１５は、例えば、半導体集積回路、半導体チップなど形態で電子機器１０に搭載されている。
制御回路１５は、撮像素子１４から出力された撮像信号に対して、ＣＤＳ（Correlated
Double Sampling）処理によりＳ／Ｎ（Signal／Noise）比を良好に保つようにサンプルホールドなどを行う。さらに、ＡＧＣ（Auto Gain Control）処理により利得を制御し、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行ってデジタル画像信号を出力する。
また、制御回路１５は、デモザイク処理、ホワイトバランス調整処理や色補正処理、ガンマ補正処理、Ｙ／Ｃ変換処理、ＡＥ（Auto Exposure）処理、解像度変換処理などの所定の信号処理を画像信号に対して施す。さらに、制御回路１５は、所定の処理が施された画像データについて、例えば記録用や通信用の符号化処理を行う。
バッテリー１６は、電子機器１０を構成する各部に電力を供給するための電力源である。バッテリー１６としては例えば、リチウムイオンバッテリーが用いられる。
筐体１１内の空間には複合材料１７が充填されている。複合材料１７は、ベース樹脂２１、放熱フィラー２２、中空粒子２３および気泡２４から構成されている。複合材料１７は電子機器１０内の発熱源である、撮像素子１４、制御回路１５、バッテリー１６などの電子部品および筐体１１内面の全てもしくはいずれかと熱的に接続（物理的に接触）しており、それら発熱源から発生した熱を放熱させることで電子機器１０内や筐体１１表面の温度上昇を抑えるためのものである。複合材料１７の構成の詳細については後述する。
図示は省略するが、電子機器１０は、他に記憶媒体、表示部、入力部、通信用端子などを備えていてもよい。記憶媒体は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid
State Drive）、ＳＤメモリカードなどの大容量記憶媒体である。電子機器１０により撮影された画像は例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの規格に基づいて圧縮された状態で保存される。また、保存された画像に関する情報、撮像日時などの付加情報を含むＥＸＩＦ（Exchangeable Image File Format）データもその画像に対応付けられて保存される。また、動画は例えばＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group2）、ＭＰＥＧ４などの形式で保存される。
表示部は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネルなどにより構成された表示デバイスである。表示部には、電子機器１０のユーザインターフェース、メニュー画面、撮像中のモニタリング画像、記憶媒体に記録された撮影済み画像、撮影済み動画などが表示される。
入力部は、例えば、電源オン／オフ切り替えのための電源ボタン、撮影画像の記録の開始を指示するためのレリーズボタン、ズーム調整用の操作子、表示部と一体に構成されたタッチスクリーンなどからなる。入力部に対して入力がなされると、その入力に応じた制御信号が生成されて制御回路１５に出力される。そして、制御回路１５はその制御信号に対応した演算処理や制御を行う。
通信用端子は、電子機器１０と外部機器とをケーブルを用いて接続するためのものである。接続することにより、電子機器１０と外部機器とでデータの送受信が可能となる。外部機器としては、パーソナルコンピュータ、プリンタ、スマートフォン、タブレット端末、ハードディスクドライブやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記憶装置、テレビやプロジェクターなどの表示装置などがある。通信用の規格としてはＵＳＢ、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）などがある。なお、外部装置との通信は有線接続に限られず、Wi-Fi（Wireless Fidelity）、無線ＬＡＮ、ZigBee、Bluetooth（登録商標）などを用いた無線接続で行ってもよい。
電子機器１０は以上のようにして構成されている。
［１−２．複合材料の構成］
次に、電子機器１０内の空間に充填されている複合材料１７の詳細について説明する。複合材料１７は、ベース樹脂２１、放熱フィラー２２、中空粒子２３および気泡２４から構成されており、放熱材として機能するものである。
複合材料１７は、硬化（固化）前は液状で流動性を有し、１液の加熱、２液の混合または加熱により硬化（固化）するものである。複合材料１７の粘度は５００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、さらに好ましくは１００Ｐａ・ｓ以下である。硬化（固化）条件は室温〜１００℃の環境で数時間、好ましくは室温〜６０℃の環境で数分間である。
詳しくは後述するが、複合材料１７は電子機器１０内の空間に注入することにより充填されるので、注入しやすくするために粘度は低いほうが好ましい。ただし、複合材料を固形の状態で電子機器１０内の構成部品に載置したり、固定したりする場合には粘度は高くてもよい。
硬化（固化）後の複合材料１７は絶縁性を有するものである。硬化（固化）後の複合材料１７の密度は２．０ｇ／ｃｍ3以下が好ましく、さらに好ましくは１．０ｇ／ｃｍ3以下である。また、硬化（固化）後の複合材料１７の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、さらに好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。さらに、硬度はＡｓｋｅｒＣ硬度で６０・以下が好ましく、さらに好ましくはＡｓｋｅｒＣ硬度で３０・以下である。
なお、複合材料１７は、筐体１１内への注入後に空気中の水分などと反応したり、加熱や嫌気条件にすることで硬化（固化）するものでもよいし、２液の混合後に空気中の水分などと反応したり、加熱や嫌気条件にすることで、筐体１１内で硬化（固化）するものでもよい。ただし、液体の状態のままで使用可能なものでもよい。なお、複合材料１７の充填後の最終形態はゲル状、ゴム状、硬い固体状のいずれでもよい。
ベース樹脂２１は、充填後の最終形態がゲル状、ゴム状、硬い固体状のいずれでもよい。筐体１１への注入ができるように適度な粘度を有する液体を原料とし、それを筐体１１内に充填かつ保持できればよい。ベース樹脂２１は、空気（熱伝導率０．０２Ｗ/ｍ・Ｋ）に比べて熱伝導率が高いことを特徴としている。ベース樹脂２１としては、シリコーン、ウレタン、エポキシ、アクリル、オレフィン、フェノール、ポリイミド等のエラストマー材料があげられるが、充填剤用途としては、シリコーンゲル、シリコーンゴム、ウレタンゲル、ウレタンゴム、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が多用されている。ベース樹脂は、熱可塑性エラストマーであり、熱可塑性スチレン、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエステル系エラストマー、熱可塑性加硫エラストマー、熱可塑性塩化ビニル系エラストマー、熱可塑性ポリアミド系エラストマー、有機過酸化物で部分架橋してなるブチルゴム系熱可塑性エラストマーから選ばれる１種又は２種以上、もしくはこれらの共重合体、あるいはスチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン及びスチレン系エラストマーの混合物又は共重合体のうちの少なくとも一種により構成されている。
複合材料１７の熱伝導性を向上させるために、ベース樹脂２１に放熱フィラー２２が混合されている。放熱フィラー２２としては、絶縁性のものとして、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムを用いることができる。また、放熱フィラー２２としては、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンドなどを用いてもよい。導電性のものとしては、炭素繊維、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、アルミニウム、銅などがある。導電性のものを使用する際には、それらを絶縁コーティングするか、複合材料１７と接する回路基板等部材側を絶縁コーティングする必要がある。また、これら放熱フィラー２２は単独でも複数種類を組み合わせて用いてもよい。また、これら放熱フィラー２２は、樹脂との界面接着性を高めるため、適切な表面処理がなされていてもよい。例えば、ベース樹脂２１としてシリコーン樹脂、放熱フィラー２２として酸化アルミニウムを用いる場合には、シランカップリング剤でフィラーの表面処理がなされてから混合される。なお、電子機器１０が備える撮像素子１４、制御回路１５、バッテリー１６などの回路部品、電子部品などが絶縁コーティングされている場合には上述の放熱フィラー２２として用いる材料は絶縁コーティングせずに使用することができる。
放熱フィラー２２は複数の鱗片状の放熱フィラーをまとめて顆粒状にしたものである。顆粒状の放熱フィラー２２の平均粒径は１００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは平均粒径３０μｍ〜９０μｍである。
また、複合材料１７を軽くするため（低比重化）に、ベース樹脂２１には中空粒子２３が混合されている。中空粒子２３は、樹脂材料で空気、炭化水素などを封入した有機中空粒子であり、耐溶剤性を有するものである。中空粒子２３の平均粒径は１００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは平均粒径３０μｍ〜６０μｍである。
さらに、複合材料１７を軽くするため（低比重化）に、ベース樹脂２１内には気泡２４が形成されている。気泡２４は、ベース樹脂２１中に封入された空気などによって形成されるものである。気泡２４の形成方法（発泡方法）としては、溶剤の揮発による発泡、熱膨張性マイクロカプセルを利用する方法、機械的方法、化学的方法等を用いることができる。
溶剤の揮発による発泡とは、ベース樹脂２１を溶剤により希釈し、複合材料を乾燥・硬化（固化）させる過程において、溶剤の相分離が起こった後に溶剤が揮発することにより、硬化（固化）した複合材料中に気泡を生成させる方法である。溶剤としてはトルエン、エタノール、アセトンなどの有機溶剤全般を用いることができる。例えば、シリコーンをベース樹脂として用いた場合にはトルエン、エポキシをベース樹脂として用いた場合にはメチルセロソルブを用いることが好ましい。ベース樹脂との親和性が良く、ベース樹脂の熱硬化を妨害したり物性に悪影響を及ぼすことのないものを用いるのがよい。溶剤の添加量はベース樹脂に対して約４０vol％までが好ましい。それ以上添加するとベース樹脂の熱硬化が阻害されるおそれがある。
例えば、図２Ａに示すように、まず、溶剤としてのトルエンで、放熱フィラーおよび中空粒子（図示せず）が混合されたベース樹脂２１としてのシリコーン樹脂を希釈する。これによりベース樹脂２１の粘度を下げる（低粘度化）とともに、ベース樹脂２１と放熱フィラー２２の界面熱抵抗を下げる（高熱伝導率化）ことができる。低粘度化を図ることにより電子機器１０内への充填が容易となる。
さらに、ベース樹脂２１をトルエンで希釈したものを加熱すると重合反応によりトルエンとベース樹脂２１の相分離が起こり（相溶性の変化）、海島構造となる。海島構造とは、複数成分のうちの一方が連続する相の中に、他方の成分が島のように分散して存在する構造である。通常、分散相である島は、不連続であり、かつ、微小な粒子状構造となっている。本技術ではベース樹脂２１の中にトルエンが島のように分散して存在している。そしてトルエンが揮発するとベース樹脂２１内のトルエンが存在していた箇所に気泡が発生する。これにより複合材料を軽くする（低比重化）ことができる。なお、この場合、一つ一つの気泡が独立した独立気泡が発生する。
なお、図２Ｂに示すように、ベース樹脂と溶剤とは海島構造以外にも相互連結構造、層状の構造であってもよい。ベース樹脂と溶剤とが相互連結構造となっている場合、
トルエンが揮発するとベース樹脂２１内のトルエンが存在していた箇所に複数の気泡が連なっている連続気泡が発生する。
熱膨張性マイクロカプセルを利用する方法とは、図３Ａに示すように球体状であり、図３Ｂに示すように、殻（シェル）５１と、殻５１内に内包された炭化水素５２とからなる熱膨張性マイクロカプセル５０を利用する方法である。熱膨張性マイクロカプセル５０の殻５１は、例えば膜厚が２〜１５μｍであり熱可塑性樹脂により構成されており、炭化水素５２は膨張剤としての液状炭化水素である。この熱膨張マイクロカプセル５０は、加熱していくと、図３Ｃに示すようにまず殻５１を構成する熱可塑性樹脂が軟化し、それと同時に炭化水素５２がガス化することにより膨張する。よって、熱膨張性マイクロカプセル５０をベース樹脂２１内に内包させ、加熱処理を施すことにより液状炭化水素が揮発して殻５１内に気泡５３が発生する。この熱膨張性マイクロカプセル５０を利用する方法では殻５１の内部に気泡５３が発生するため、ベース樹脂２１内に殻５１が残ったままとなる。
熱膨張性マイクロカプセル５０の内圧と殻５１の張力および外圧が釣り合っている場合は膨張状態（バルーン）が維持されることになる。ただし、所定時間以上加熱処理を続けると、薄くなった殻５１をガスが透過拡散して内圧が下がり熱膨張性マイクロカプセル５０は収縮する。この熱膨張性マイクロカプセル５０の加熱処理による変化をグラフに示すと図４Ａのようになる。また、ベース樹脂２１内に熱膨張性マイクロカプセル５０を混入し、殻５１内に気泡５３が発生した場合の複合材料１７とそれを充填した電子機器１０は図４Ｂに示すようになる。
また、詳しくは後述するが、図５Ａおよび図５Ｂのグラフに示すように、本実施の形態で使用する熱膨張性マイクロカプセルである、マツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３５Ｄ：平均粒子径１０〜２０μｍ)は、膨張開始温度が７０〜８０℃、最大膨張温度が１００〜１１０℃、である。また、マツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３６Ｄ：平均粒子径１０〜１６μｍ)は、膨張開始温度が７０〜８０℃、最大膨張温度が１１０〜１２０℃となっており、Ｆ−３５Ｄ、Ｆ−３６Ｄ共に、約８０℃〜１００℃である程度発泡するものとなっている。ただし、本技術は熱膨張性マイクロカプセルは松本油脂製薬によるマツモトマイクロスフィアーに限定されるものではない。
機械的方法とは、空気や窒素などのガス成分をベース樹脂に注入し、機械的混合により発泡させて気泡を形成するものである。また、化学的方法とは、種々の発泡剤の熱分解により生じたガスによりセルを形成して発泡させることにより気泡を形成するものである。
気泡の平均粒径は１０００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは平均粒径１００μｍ以下である。
複合材料の組成（体積比率）は、好ましくは、ベース樹脂２１が４５〜５０vol％、放熱フィラー２２が１８〜２０vol％、中空粒子２３が３０〜３５vol％、気泡２４が２２〜２４vol％である。
なお、複合材料１７は絶縁性を有している必要がある。これは、例えば、電気伝導性やイオン伝導性を有する非絶縁性の複合材料１７が制御回路１５等の金属部分に接触するとショートを引き起こすからである。ただし、制御回路１５等の金属部分に接触しないのであれば、非絶縁性の複合材料も用いることができる。よって、制御回路１５等が薄い絶縁性材料でコーティングされていたり、絶縁性のケースなどでカバーされている場合には非絶縁性の複合材料を絶縁コーティングせずに用いることができる。
なお、複合材料１７は、筐体１１内に充填後硬化（固化）し、硬化（固化）後に取り除くことが可能（リワーク性を有する）なようにしてもよい。また、複合材料は、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された殻と、殻内に生成された気泡とから構成してもよいし、ベース樹脂と、ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、ベース樹脂中に混合された中空粒子とから構成してもよい。
［１−３．複合材料の充填方法］
次に、図６を参照して複合材料１７の電子機器１０内への充填方法について説明する。電子機器１０の筐体１１は密閉度が高くなるように構成され、注入口１１ａおよび空気穴１１ｂが設けられている。空気穴１１ｂは逆止弁構造を備えているのが好ましい。
複合材料１７が封入されたシリンジなどの注入器１００の先端を注入口１１ａに接続し、注入器１００のピストンを押し出すことにより注入器１００内の複合材料１７を筐体１１内に徐々に充填していく。この際、空気穴１１ｂから真空ポンプなどで筐体１１内の空気を吸い出すことにより、効率よく複合材料１７を筐体１１内に注入することができる。そして、所定量の複合材料１７が全て筐体１１内に充填された後、注入口１１ａと空気穴１１ｂを塞ぐ。なお、注入時には複合材料１７は硬化（固化）していないため、気泡２４は形成されておらずベース樹脂２１は溶剤２５で希釈された状態となっている。
そして、複合材料１７を充填した電子機器１０を室温〜１００℃の環境で数時間、好ましくは室温〜６０℃の環境で数分間置くことで、複合材料１７を硬化（固化）させる。
なお、注入器１００を用いずに、あらかじめ複合材料１７が封入された容器を注入口１１ａにセットし、真空ポンプで空気穴１１ｂから筐体１１内の空気を吸い出すことにより容器から複合材料１７を吸い出して複合材料１７を筐体１１内に充填するようにしてもよい。
バッテリー１６の端子部分、記憶媒体の端子部分、通信用端子など、複合材料１７が接触してはいけない箇所にはあらかじめ絶縁性材料により構成されたキャップ、ケースなどでカバーしておくとよい。また、光学撮像系１２が備える鏡筒内部（光の経路）には複合材料１７が入り込むのを防ぐ必要があるため、鏡筒もキャップなどでカバーする必要がある。鏡筒内に複合材料が入り込むと光が複合材料１７により遮られたりして撮影を行うことができなくなるからである。
また、バッテリー１６は直接複合材料１７に接触してもよいが、筐体１１内においてバッテリー１６を収めるバッテリーケースが複合材料１７で埋まってしまうとバッテリー１６を収めることができなくなってしまう。よって、筐体１１内にバッテリーケースを設ける場合、バッテリーケースが複合材料１７で埋まらないようにバッテリー１６と同じ形状の物体をバッテリーケースに設けておくとよい。複合材料１７充填後、その物体を外せばバッテリー１６をバッテリーケースに収めることができる。なお、複合材料１７がバッテリー１６に直接接触したほうが温度上昇防止効果は高い。
筐体１１内は例えば、複合材料１７の流路の分岐が少ない、細い流路が少ないなど、複合材料１７を充填しやすい構造にするのが好ましい。
また、筐体１１内に複合材料１７の逆流を防止するための逆流防止壁を設けるようにしてもよい。
なお、溶剤を揮発させて気泡２４を形成する場合、溶剤の揮発のために筐体１１に通気口としての複数の孔を設けるとよい。
［１−４．複合材料の設置方法］
複合材料１７は電子機器１０内に注入することにより充填する以外にも、固形の状態で電子機器１０内に設置したり、電子機器１０内の構成部品に載置したりすることにより設けることも可能である。
まず、図７に示すように種々の成形方法により複合材料１７を筐体１１内の空間の形状に合うように成形する。成形方法としては図７Ａに示す注型成形、図７Ｂに示す押出成形、図７Ｃに示す射出成形などがある。
注型成形ではまず、予め筐体１１の内部形状と同形の型２１０を用意し、その型２１０に硬化（固化）前の流動性を有する複合材料１７を注入し、１液の加熱、２液の混合または加熱により硬化（固化）させる。硬化（固化）条件は例えば室温〜１００℃の環境で数時間、好ましくは室温〜６０℃の環境で数分間である。
そして、硬化（固化）した複合材料１７を型から取り外し、電子機器１０の製造工程において筐体１１の内部形状に嵌め込むようにして設ける。
押出成形では、予め耐圧性の型枠２２０を用意し、その型枠２２０に流動性を有する複合材料１７を入れ、高い圧力を加え、型枠２２０の一定断面形状のわずかな隙間から押出すことで筐体１１の内部形状に合った複合材料１７を得る。なお、複合材料１７の硬化（固化）の方法及び条件は注型成形で説明したものと同様である。そして、硬化（固化）した複合材料１７を電子機器１０の製造工程において筐体１１の内部形状に嵌め込むようにして設ける。
射出成形では、流動性を有する複合材料１７をシリンダーなどの射出ユニット２３０に充填し、筐体１１の内部形状と合った形状を有する高温の金型２４０へ射出注入することにより硬化（固化）させて成形する。なお、複合材料１７の硬化（固化）の方法及び条件は注型成形で説明したものと同様である。そして、硬化（固化）した複合材料１７を電子機器１０の製造工程において筐体１１の内部形状に嵌め込むようにして設ける。
以上のように、予め複合材料１７を硬化（固化）させて、電子機器１１の製造工程においてその硬化（固化）させた複合材料１７を嵌め込む方法を採用してもよい。この方法によれば、電子機器１０の筐体１１内の特定の箇所、特定の範囲にのみ複合材料１７を設けることができる。したがって、電子機器１０内の複合材料１０が接触してはいけない部品を避けつつ特定の部品にのみ複合材料１０を接触させることも可能となる。
なお、成形方法の例として注型成形、押出成形、射出成形を挙げたが、成形方法はそれらに限られるものではない。電子機器１０の製造工程前に複合材料１７を筐体１１の内部形状に合わせた形状に硬化（固化）させることができればどのような方法でもよい。
ベース樹脂２１内の気泡の形成に熱膨張性マイクロカプセルを用いる場合、この成形の段階で複合材料１７を加熱して気泡を生成する。これにより、複合材料１７を電子機器１０内に設けた後に気泡を生成するための加熱処理を行う必要がないので、電子機器１０に熱による損傷を与えてしまうこともない。また、気泡を生成するために電子機器１０ごと加熱する必要がないということは、気泡を生成するための加熱処理の温度に制約がないということなので高温の加熱処理も行うことができる。
［１−５．複合材料の作成と物性比較］
次に複合材料を試作し、比較例としての市販のポッティング材、放熱シート、発泡放熱材と比較した結果について説明する。複合材料は第１の複合材料と第２の複合材料の２種を作成した。まず、第１の複合材料の作成は、以下の材料を使用した。
ベース樹脂：シリコーン樹脂(信越シリコーン：ＫＥ−１０１３)
放熱フィラー：顆粒状ＢＮ(モメンティブ：ＰＴＸ６０：Ｄ５０＝６０μｍ)
未膨張中空粒子（熱膨張性マイクロカプセル）：マツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３５Ｄ：平均粒子径１０〜２０μｍ,Ｆ−３６Ｄ：平均粒子径１０〜１６μｍ)溶剤：トルエン（関東化学：４０１８０−００）
上記の材料を必要量だけ電子天秤で測りとり、容器に入れてスパチュラで軽く混ぜた後に自転公転撹拌機で混合した。その溶液の粘度を回転粘度計で測定した後、剥離シートの上に置いた５０ｍｍ・５０ｍｍ・１ｍｍサイズのアルミフレームの中に溶液を注ぎ、剥離シートで挟み込み、その上からローラーで成形し、恒温槽にて１５０℃、３０分の熱処理を行い硬化（固化）させた。この際に、トルエンが揮発し、気泡が発生する。熱伝導率は熱抵抗測定装置(ＡＳＴＭ Ｄ５４７０準拠)により測定した。
第２の複合材料の作成は、以下の材料を使用した。
ベース樹脂：シリコーン樹脂(信越シリコーン：ＫＥ−１０１３)
放熱フィラー：顆粒状ＢＮ(デンカ：ＦＰ４０：Ｄ５０＝４０μｍ)
既膨張中空粒子：Expancel(日本フィライト：９２０ＤＥ４０ｄ３０：平均粒子径３５〜５５μｍ)
溶剤：トルエン（関東化学：４０１８０−００）
ベース樹脂には低粘度のシリコーン樹脂、放熱フィラーには顆粒状のＢＮ粒子（図８Ａに示す）を使用した。中空カプセルにはExpancelと呼ばれる微小な熱可塑性樹脂の球体を使用した。Expancelは炭化水素ガスを内包した熱可塑性樹脂の殻で形成されており、加熱すると内部のガス圧が増して、熱可塑性樹脂の殻が軟化することで体積が数十倍に膨張するものである。Expancelには未膨張タイプと膨張済みタイプのものがあるが、あらかじめ平均粒子径が３５〜５５μｍの膨張済みのタイプを使用した（図８Ｂに示す）。
上記の材料を必要量だけ電子天秤で測りとり、容器に入れてスパチュラで軽く混ぜた後に自転公転撹拌機で混合した。その溶液の粘度を回転粘度計で測定した後、剥離シートの上に置いた５０ｍｍ・５０ｍｍ・１ｍｍサイズのアルミフレームの中に溶液を注ぎ、剥離シートで挟み込み、その上からローラーで成形し、恒温槽にて８０℃、１時間の熱処理を行い硬化（固化）させた。この際に、トルエンが揮発し、気泡が発生する。熱伝導率は熱抵抗測定装置(ＡＳＴＭ Ｄ５４７０準拠)により測定した。
第１の複合材料、第２の複合材料共に、混合には以下の装置を使用した。また、粘度測定および熱伝導率測定には以下の装置を使用した。
混合：泡取り錬太郎(シンキー：ＡＲＥ−３１０)
粘度測定：回転粘度計(ブルックフィールド：ＲＶＤＶ−Ｉ＋)
熱伝導率測定：熱抵抗測定装置（ＡＳＴＭ Ｄ５４７０準拠）
第１の複合材料、第２の複合材料共に、熱抵抗測定装置は図９に示すように温度傾斜法を用いて測定を行うものである。
さらに上述した放熱フィラー（顆粒状ＢＮ(デンカ：ＦＰ４０)）の他、放熱フィラーとして以下のものを使用した複合材料も作成した。
（１）放熱フィラー：鱗片状ＢＮ(昭和電工：ＵＨＰ−１Ｋ：Ｄ５０＝８μｍ)
（２）放熱フィラー：鱗片状ＢＮ(モメンティブ：ＰＴ１４０：Ｄ５０＝９〜１２μｍ)
（３）放熱フィラー：顆粒状ＢＮ(デンカ：ＦＰ７０：Ｄ５０＝７０μｍ)
（４）放熱フィラー：鱗片状ＢＮ(モメンティブ：ＰＴＸ２５：Ｄ５０＝２５μｍ)
測定結果を図１０および図１１に示す。図１１のグラフは図１０のグラフの一部分を拡大して示したものである。図１０および図１１のグラフ中、内部を塗りつぶした印は、ベース樹脂としてのシリコーン樹脂(信越シリコーン：ＫＥ−１０１３)と、既膨張中空粒子としてのExpancel(日本フィライト：９２０ＤＥ４０ｄ３０)と、放熱フィラーとしての顆粒状ＢＮ(デンカ：ＦＰ４０)と、気泡を生成するための溶剤としてのトルエンとから作成した、本実施形態に係る複合材料である。表１はこの複合材料の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。
Figure 2018135140
また、図１０および図１１のグラフ中、実線で示す内部が塗りつぶされていない印はシリコーン樹脂、中空粒子および放熱フィラー（鱗片状または顆粒状）からなる複合材料（溶剤不使用）の測定結果である。表２〜表６はその複合材料（溶剤不使用）の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。
Figure 2018135140
Figure 2018135140
Figure 2018135140
Figure 2018135140
Figure 2018135140
また、図１０および図１１のグラフ中、破線で示す印は比較例としての市販のポッティング材である。表７はその市販のポッティング材の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。
Figure 2018135140
また、図１０および図１１のグラフ中、二点鎖線および十字で示す印は比較例としての市販の放熱シートである。表８はその市販の放熱シートの体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。
Figure 2018135140
また、図１０および図１１のグラフ中、ハッチング付きの円で示す印は比較例としての市販の発泡放熱材である。表９はその市販の発泡放熱材の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである
Figure 2018135140
さらに、図１０および図１１のグラフ中、実線の?印は、ベース樹脂としてのシリコーン樹脂(信越シリコーン：ＫＥ−１０１３)と、未膨張中空粒子（熱膨張性マイクロカプセル）としてのマツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３５Ｄ,Ｆ−３６Ｄ)と、放熱フィラーとしての顆粒状ＢＮ(モメンティブ：ＰＴＸ６０)と、気泡を生成するための溶剤としてのトルエンとから作成した、上述の第１の複合材料である。表１０および表１１はこの第１の複合材料の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。表１０はマツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３５Ｄ)を用いた場合の結果を示す表であり、表１１はマツモトマイクロスフィアー(松本油脂製薬：Ｆ−３６Ｄ)を用いた場合の結果を示す表である。
Figure 2018135140
Figure 2018135140
なお、表１１の４の複合材料では、図１２Ａに示すような連続気泡が形成される。また、表１１の８の複合材料では図１２Ｂに示すような連続気泡が形成される。図１２Ａおよび図１２Ｂからは気泡が独立ではなく連なっている様子を確認することができる。
また、図１３Ａおよび図１３Ｂは表１１中の（５）の複合材料断面の拡大写真である。さらに、図１３Ｃおよび図１３Ｄは表１１中の（９）の複合材料断面の拡大写真である。共に細かい気泡ではなく連なった大きな連続気泡となっていることがわかる。
既膨張中空粒子を使用した場合の例を以下に示す。ベース樹脂としてのシリコーン樹脂(信越シリコーン：ＫＥ−１０１３)と、既膨張中空粒子としてのExpancel(日本フィライト：９２０ＤＥ４０ｄ３０)と、放熱フィラーとしての顆粒状ＢＮ(モメンティブ：ＰＴＸ６０)と、気泡を生成するための溶剤としてのトルエンとから作成した、本実施形態に係る複合材料である。表１２はこの複合材料の体積比率の組み合わせと、その粘度、比重、熱伝導率を示すものである。
Figure 2018135140
なお、トルエンを使用しない表１２の１の複合材料では、図１４Ａに示すようにシート表面はなめらかである。また、トルエンを使用した表１２の２の複合材料では図１４Ｂに示すようなシート表面に凹凸が形成されている。
また、図１５Ａおよび図１５Ｂは表１２中の１の複合材料断面の拡大写真である。ベース樹脂の中に既膨張中空粒子と顆粒状ＢＮが高密度に隙間なく充填されていることがわかる。それに対し、図１５Ｃおよび図１５Ｄは表１２中の２の複合材料断面の拡大写真である。トルエンの揮発により、既膨張中空粒子と顆粒状ＢＮの間に多数の空隙が形成され、連続気泡が形成されていることがわかる。
上述したように複合材料では比重が低く、かつ、熱伝導率が高いのが好ましい。よって本実施形態においては、比重≦０．７、かつ、熱伝導率≧１を目標値とする。
市販のポッティング材は本技術に係る複合材料よりも比重が大きい。また、市販の発泡放熱材は比重は本技術に係る複合材料と同等であるが熱伝導率が低い。また、市販の放熱シートは熱伝導率は高いが、比重が大きい。これらに対し、本技術に係る複合材料は比重が低く、かつ、高い熱伝導率を有する複合材料を実現することができる。
表１に示す本実施形態に係る複合材料の体積比率のうち、（８）、（９）、（１０）の３つの組み合わせが上述した目標値である比重≦０．７、かつ、熱伝導率≧１に最も近似している。この結果からベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび溶剤の最適な体積比率を得ることができる。
本技術においては、ベース樹脂の中に、中空粒子と気泡と放熱フィラーを充填することにより、軽く(低比重)、熱伝導率の高い複合材料を実現することができる。また、複合材料を製造する際に、ベース樹脂を溶剤で希釈することにより粘度を下げ(低粘度化)、ベース樹脂と放熱フィラーの界面熱抵抗を下げることができる(高熱伝導率化)。さらに、硬化（固化）した複合材料中に気泡を生成することにより、複合材料をより軽くすることができる(低比重化)。
複合材料を電子機器の筐体１１内部や電子部品の間に充填、配置することにより、電子機器内部や電子部品で発生した熱を効率よく伝導させて、放熱することができる。これにより電子機器内や筐体表面の温度上昇を抑えることができる。また、この複合材料は一般的な放熱樹脂よりも軽いため、電子機器や電子部品の重量増加を抑えることができる。
電子機器の温度上昇を抑制することにより、温度上昇に伴う機能制限（サーマルシャットダウン）の防止、録画時間などの使用可能時間の延長、ユーザへの不快感の低減などを図ることができる。
なお、複合材料を充填することにより、電子機器の筐体内部の空間が複合材料で満たさせるため、耐衝撃性（堅牢性）の向上、防滴性（防水性）の向上という効果も奏することができる。
以上のようにして、本技術に係る複合材料および電子機器が構成されている。
＜２．他の機器への適用例＞
次に、上述した本技術の他の機器への適用例について説明する。
［２−１．第１の例］
図１６は他の機器への適用の第１の例を示し、第１の例はデジタルカメラ、デジタル一眼レフカメラなどと称される撮像装置である。
撮像装置１０００は、筐体１００１、撮影レンズなどを含む光学撮像系１００２、撮像素子１００３、制御回路１００４、バッテリー１００５および複合材料１００６を備えて構成されている。複合材料１００６はベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび気泡から構成されており、上述した実施の形態と同様のものである。
筐体１００１はプラスチックなどの合成樹脂、金属などにより構成され、撮像装置１０００の外装を構成するものである。筐体１００１内に光学撮像系１００２、撮像素子１００３、制御回路１００４、バッテリー１００５および複合材料１００６が設けられている。
光学撮像系１００２、撮像素子１００３、制御回路１００４、バッテリー１００５、複合材料１００６の構成は上述した実施の形態におけるものと同様である。複合材料１００６は筐体１００１内の隙間に充填されており、筐体１００１内の撮像素子１００３、制御回路１００４、バッテリー１００５などの電子部品と熱的に接続（物理的に接触）している。これにより撮像装置１０００内の空間を隙間なく埋めることができ、撮像素子１００３や撮像装置１０００内部および表面の温度上昇を抑制することができる。
このように本技術に係る、機器の筐体内に複合材料を充填するという構成は撮像装置にも適用することができる。
［２−２．第２の例］
図１７は機器への適用の第２の例を示し、第２の例はスマートフォンまたはタブレットなどの携帯端末である。
携帯端末２０００は、筐体２００１、撮影レンズなどを含む光学撮像系２００２、撮像素子２００３、制御回路２００４、バッテリー２００５、ディスプレイ２００６、バックライト２００７、複合材料２００８を備えて構成されている。複合材料２００８はベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび気泡から構成されており、上述した実施の形態と同様のものである。
筐体２００１はプラスチックなどの合成樹脂、金属などにより構成され、携帯端末２０００の外装を構成するものである。筐体２００１内に光学撮像系２００２、撮像素子２００３、制御回路２００４、バッテリー２００５、バックライト２００７および複合材料２００８が設けられている。
光学撮像系２００２、撮像素子２００３、制御回路２００４、バッテリー２００５、複合材料２００８の構成は上述した実施の形態におけるものと同様である。
ディスプレイ２００６は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネルなどにより構成された表示デバイスである。ディスプレイ２００６には、携帯端末のユーザインターフェース、メニュー画面、アプリケーション画面、撮像中のモニタリング画像、記録された撮影済み画像、撮影済み動画などが表示される。
バックライト２００７は、筐体２００１内においてディスプレイ２００６の背面側に設けられており、発光することによりディスプレイ２００６を後方から照らすためのものである。
複合材料２００８は筐体２００１内の隙間に充填されており、筐体２００１内の撮像素子２００３、制御回路２００４、バッテリー２００５などの電子部品と熱的に接続（物理的に接触）している。これにより携帯端末２０００内の空間を隙間なく埋めることができ、撮像素子２００３や携帯端末２０００内部および表面の温度上昇を抑制することができる。このように本技術に係る、機器の筐体内に複合材料を充填するという構成はスマートフォン、タブレットなどの携帯端末にも適用することができる。
［２−３．第３の例］
図１８は機器への適用の第３の例を示し、第３の例は携帯可能なパーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンと称する。）である。
ノートパソコン３０００は、ディスプレイ側筐体３００１、キーボード側筐体３００２、撮影レンズなどを含む光学撮像系３００３、撮像素子３００４、制御回路３００５、バッテリー３００６、ディスプレイ３００７、入力部３００８、複合材料３００９を備えて構成されている。複合材料３００９はベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび気泡から構成されており、上述した実施の形態と同様のものである。
ディスプレイ側筐体３００１およびキーボード側筐体３００２はプラスチックなどの合成樹脂、金属などにより構成され、ノートパソコン３０００の外装を構成するものである。ノートパソコン３０００は、ディスプレイ側筐体３００１とそのディスプレイ側筐体３００１にヒンジなどを介して接続されているキーボード側筐体３００２とから折畳み可能に構成されている。キーボード側筐体３００２には入力部３００８が設けられている。
光学撮像系３００３、撮像素子３００４などカメラの機能を担う構成はディスプレイ側筐体３００１に設けられている。一方、キーボード側筐体３００２内に制御回路３００５、バッテリー３００６、複合材料３００９が設けられている。
光学撮像系３００３、撮像素子３００４、制御回路３００５、バッテリー３００６、複合材料３００９の構成は上述した実施の形態におけるものと同様である。
ディスプレイ３００７の構成は、上述の第２の例である携帯端末２０００において説明したものと同様である。
入力部３００８は、ユーザが各種指示をノートパソコン３０００に各種指示を入力するためのキーボード、タッチパッドなどである。
複合材料３００９はキーボード側筐体３００２内の隙間に充填されており、キーボード側筐体３００２内の制御回路３００５、バッテリー３００６などの電子部品と熱的に接続（物理的に接触）している。これによりノートパソコン３０００のキーボード側筐体３００２内の空間を隙間なく埋めることができ、キーボード側筐体３００２内部および表面の温度上昇を抑制することができる。このように本技術に係る、機器の筐体内に複合材料を充填するという構成はノートパソコンにも適用することができる。
なお、近年、図１９Ａに示すように、ディスプレイ側筐体３０２１とキーボード側筐体３０２２とからなり、ディスプレイ側筐体３０２１内に光学撮像系３００３、撮像素子３００４に加え、制御回路３００５、バッテリー３００６などが設けられている構成のノートパソコン３０３０も製品化されている。本技術は、そのような種類のノートパソコンにも適用することができる。ディスプレイ側筐体３０２１内に制御回路３００５、バッテリー３００６などが設けられている場合、図１９Ｂに示すようにディスプレイ側筐体３０２１内に複合材料３０１０を充填する。これによりディスプレイ側筐体３０２１内の空間を隙間なく埋めることができ、撮像素子３００４の温度上昇を抑制することができる。
［２−４．第４の例］
図２０は機器への適用の第４の例を示し、第４の例はいわゆるウェアラブル機器である。ウェアラブル機器とは、ユーザが自らの身体に身につけることができる機器である。図２０は腕時計型ウェアラブル機器４０００を示すものである。
ウェアラブル機器としては、腕時計型の他にも、メガネ型、腕輪型、アクセサリ型、衣服型などがある。ウェアラブル機器を用いることによりユーザは、写真撮影、動画撮影、インターネット検索、メール送受信などをスマートフォンなどの携帯端末を用いることなく行うことができる。また、ユーザはウェアラブル機器で摂取カロリー、歩数、血圧、脈拍、血糖値、脳波などの測定も行うことができる。
そのようなウェアラブル機器は制御回路、バッテリーを必ず備えており、さらに多くの機器が光学撮像系および撮像素子を備えカメラ機能も有している。よって、本技術はそのようなウェアラブル機器にも適用することができる。
図２０に示す腕時計型ウェアラブル機器４０００は、筐体４００１、バンド４００２、撮影レンズなどを含む光学撮像系４００３、撮像素子４００４、制御回路４００５、バッテリー４００６、ディスプレイ４００７、および複合材料４００８を備えて構成されている。複合材料４００８はベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび気泡から構成されており、上述した実施の形態と同様のものである。
筐体４００１は、プラスチックなどの合成樹脂、金属などにより構成され、腕時計型ウェアラブル機器４０００の外装を構成するものである。筐体４００１内に光学撮像系４００３、撮像素子４００４、制御回路４００５、バッテリー４００６、ディスプレイ４００７および複合材料４００８が設けられている。
バンド４００２はゴム、プラスチック、合成皮革などで構成されている。バンド４００２はリング状に構成されており、筐体４００１を嵌め込むための嵌め込み部４００９が設けられている。この嵌め込み部４００９に筐体４００１を嵌め込むことにより、筐体４００１とバンド４００２とで腕時計型ウェアラブル機器４０００が構成される。なお、バンド４００２の嵌め込み部４００９に筐体４００１を嵌め込む構成ではなく、筐体４００１の一端側と他端側にバンドを接続する構成でもよい。また、筐体４００１とバンドとがあらかじめ一体的に構成されていてもよい。
光学撮像系４００３、撮像素子４００４、制御回路４００５、バッテリー４００６、ディスプレイ４００７、複合材料４００８の構成は上述した実施の形態におけるものと同様である。複合材料４００８は筐体４００１内の隙間に充填されており、筐体４００１内の撮像素子４００４、制御回路４００５、バッテリー４００６などの電子部品と熱的に接続（物理的に接触）している。これにより腕時計型ウェアラブル機器４０００内の空間を隙間なく埋めることができ、撮像素子４００４や腕時計型ウェアラブル機器４０００内部および表面の温度上昇を抑制することができる。
このように本技術に係る、機器の筐体内に複合材料を充填するという構成は腕時計型ウェアラブル機器にも適用することができる。
［２−５．第５の例］
図２１は機器への適用の第５の例を示し、第５の例はメガネ型ウェアラブル機器である。
図２１に示すメガネ型ウェアラブル機器５０００は、メガネ５００１、筐体５００２、撮影レンズなどを含む光学撮像系５００３、撮像素子５００４、制御回路５００５、バッテリー５００６、ディスプレイ５００７および複合材料５００８を備えて構成されている。複合材料５００８はベース樹脂、中空粒子、放熱フィラーおよび気泡から構成されており、上述した実施の形態と同様のものである。
筐体５００２は、プラスチックなどの合成樹脂、金属などにより平面視略Ｌ字型に構成され、メガネ型ウェアラブル機器５０００の外装を構成するものである。筐体５００２内に光学撮像系５００３、撮像素子５００４、制御回路５００５、バッテリー５００６および複合材料５００８が設けられている。また、筐体５００２からメガネ５００１のレンズ５０２０に重なるようにディスプレイ５００７が設けられている。
メガネ５００１はゴム、プラスチックなどで構成されたフレーム５０１０と左右一対のレンズ５０２０とから構成されている。筐体５００２がメガネ５００１のフレーム５０１０に固定されることでメガネ型ウェアラブル機器５０００が構成されている。なお、メガネ５００１のフレーム５０１０と筐体５００２とが一体のものとして構成されていてもよい。
光学撮像系５００３、撮像素子５００４、制御回路５００５、バッテリー５００６、複合材料５００８の構成は上述した実施の形態におけるものと同様である。ディスプレイ５００７は例えば透過型ディスプレイで構成されている。複合材料５００８は筐体５００２内の隙間に充填されており、筐体５００２内の撮像素子５００４、制御回路５００５、バッテリー５００６などの電子部品と熱的に接続（物理的に接触）している。これによりメガネ型ウェアラブル機器５０００内の空間を隙間なく埋めることができ、撮像素子５００４やメガネ型ウェアラブル機器５０００の内部および表面の温度上昇を抑制することができる。
このように本技術に係る、機器の筐体内に複合材料を充填するという構成はメガネ型ウェアラブル機器にも適用することができる。
［２−６．事前成形の例］
図２２および図２３は、上述した、予め機器の内部形状に合わせて成形した複合材料を機器内に設ける例を示すものである。図２２Ａは、図１５で説明した撮像装置に適用する例である。上述した注型成形、押出成形、射出成形などの成形方法により撮像装置１０００の筐体１００１の内部形状および制御回路１００４の形状に合わせて複合材料１００７を予め成形しておく。そして撮像装置１０００の製造工程において筐体１００１内に嵌め込むことにより複合材料１００７を撮像装置１０００内に設ける。
図２２Ｂは、図１７で説明したスマートフォンまたはタブレットなどの携帯端末に適用する例である。上述した注型成形、押出成形、射出成形などの成形方法により携帯端末２０００の筐体２００１の内部形状および制御回路２００４の形状に合わせて複合材料２００９を予め成形しておく。そして携帯端末２０００の製造工程において筐体２００１内に嵌め込むことにより複合材料２００９を携帯端末２０００内に設ける。
図２３は、図２０で説明した腕時計型ウェアラブル機器に適用する例である。上述した注型成形、押出成形、射出成形などの成形方法により腕時計型ウェアラブル機器４０００の筐体４００１の内部形状および光学撮像系４００３、撮像素子４００４、制御回路４００５、バッテリー４００６の形状に合わせて複合材料４００９を予め成形しておく。そして腕時計型ウェアラブル機器４０００の製造工程において筐体４００１内に嵌め込むことにより複合材料４００９を腕時計型ウェアラブル機器４０００内に設ける。
このようにして予め成形した複合材料を各種機器に設けることができる。なお、複合材料を機器の筐体内に設ける位置は図２２および図２３に示した位置に限られるものではない。筐体内の発熱源があり放熱の必要性がある位置であればどこに成形済みの複合材料を設けてもよい。また、図示は省略したが、図１８、図１９に示すノートパソコン、図２１に示すメガネ型ウェアラブル機器にも成形済みの複合材料を設けてもよい。
＜３．変形例＞
以上、本技術の実施の形態について具体的に説明したが、本技術は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
複合材料は撮像素子１４、制御回路１５に直接熱的に接続するのではなく、撮像素子１４を実装する基盤を有するユニット、制御回路１５を実装する基盤を有するユニットに熱的に接続するようにしてもよい。また、複合材料はバッテリー１６が配置されたバッテリーケースに熱的に接続されるようにしてもよい。
また、本技術は、実施の形態で上述した撮像素子１４、制御回路１５、バッテリー１６に限らず、電子機器内において熱を発するものであればあらゆる発熱源に対して有効である。
また、本技術に係る電子機器は、アウトドアスポーツの愛好者等が自身の活動を記録するために用いる小型のデジタルビデオカメラや、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、ノートパソコン、スマートフォン、タブレット端末、携帯ゲーム機、腕時計型のウェアラブル端末、眼鏡型のウェアラブル端末、カーナビゲーションシステム、インターホンシステム、ロボット、ロボット掃除機など撮像素子を有する機器であればどのようなものにも適用することが可能である。これらの撮像素子を有する電子機器に本技術を適用することにより、撮像素子、制御回路、バッテリーなどの各部の動作不能となる上限温度に達することを防止できるので、撮影時間などの使用可能時間の延長などを図ることができる。
実施の形態で示したように放熱フィラーを顆粒状にして用いるのではなく、図２４に示すように放熱フィラーを鱗片状の放熱フィラー３０としてベース樹脂に混合して用いてもよい。
電子機器としての撮像装置１０００が例えばいわゆる手ぶれ補正機能を備えるものであり、その手ぶれ補正機能のために撮像素子１００３が動作可能なように支点以外は何にも接触せずに設けられている場合の充填態様を図２５に示す。この場合は図２５Ａまたは図２５Ｂに示すように複合材料１００６を撮像素子１００３に接触させない（複合材料１００６を撮像素子１００３の周辺には充填しない）ようにするとよい。複合材料１００６により撮像素子１００３の動作が制限されると手ぶれ補正機能が妨げられるからである。撮像素子１００３に限らず、このように動作する部品など複合材料が接触しないほうがよいものには複合材料を接触させないように充填するとよい。この場合は、粘度が低い複合材料を充填するのではなく、あらかじめ硬化（固化）している複合材料を筐体内に設けるようにしてもよい。
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
ベース樹脂と、
前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
前記ベース樹脂中に生成された気泡と
からなる複合材料。
（２）
前記ベース樹脂は、熱硬化性樹脂であり、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも一種により構成されている（１）に記載の複合材料。
（３）
前記ベース樹脂は、熱可塑性エラストマーであり、熱可塑性スチレン、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエステル系エラストマー、熱可塑性加硫エラストマー、熱可塑性塩化ビニル系エラストマー、熱可塑性ポリアミド系エラストマー、有機過酸化物で部分架橋してなるブチルゴム系熱可塑性エラストマーから選ばれる１種又は２種以上、もしくはこれらの共重合体、あるいはスチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン及びスチレン系エラストマーの混合物又は共重合体のうちの少なくとも一種により構成されている（１）または（２）に記載の複合材料。
（４）
前記放熱フィラーは、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、炭素繊維のうちの少なくとも一種により構成されている（１）から（３）のいずれかに記載の複合材料。
（５）
前記放熱フィラーは、複数の鱗片状の部材として構成されている（１）から（４）のいずれかに記載の複合材料。
（６）
前記放熱フィラーは、複数の鱗片状の部材からなる顆粒状の部材として構成されている（１）から（５）のいずれかに記載の複合材料。
（７）
前記顆粒状の放熱フィラーは、平均粒径が１００μｍ以下である（６）に記載の複合材料。
（８）
前記顆粒状の放熱フィラーは、平均粒径が３０〜９０μｍである（６）に記載の複合材料。
（９）
前記中空粒子は、平均粒径が１００μｍ以下である（１）から（８）のいずれかに記載の複合材料。
（１０）
前記中空粒子の平均粒径が３０〜６０μｍである（１）から（９）のいずれかに記載の複合材料。
（１１）
前記気泡は、平均粒径が１０００μｍ以下である（１）から（１０）のいずれかに記載の複合材料。
（１２）
前記気泡は、平均粒径が１００μｍ以下である（１）から（１１）のいずれかに記載の複合材料。
（１３）
流動性を有し、粘度が５００Ｐａ・ｓ以下である（１）から（１２）のいずれかに記載の複合材料。
（１４）
流動性を有し、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である（１）から（１３）のいずれかに記載の複合材料。
（１５）
前記気泡が独立気泡である（１）から（１４）のいずれかに記載の複合材料。
（１６）
前記気泡が連続気泡である（１）から（１５）のいずれかに記載の複合材料。
（１７）
ベース樹脂と、
前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
前記ベース樹脂中に混合された殻と、
前記殻内に生成された気泡と
からなる複合材料。
（１８）
ベース樹脂と、
前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
からなる複合材料。
（１９）
筐体と、
前記筐体内に設けられた撮像素子と、
前記筐体内に設けられた電力源と、
前記筐体内の空間に充填され、少なくとも前記撮像素子と前記電力源のいずれかに熱的に接続され、かつ、前記筐体に熱的に接続された複合材料と、
を備え、
前記複合材料は、
ベース樹脂と、
前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
前記ベース樹脂中に生成された気泡と
からなる電子機器。
（２０）
前記筐体内に制御回路が設けられており、前記複合材料は前記制御回路に熱的に接続されている（１９）に記載の電子機器。
（２１）
前記制御回路は、絶縁性材料により被覆されている（２０）に記載の電子機器。
（２２）
前記制御回路は該制御回路を実装する基板を有するユニットを介して前記複合材料と熱的に接続されている（２０）に記載の電子機器。
（２３）
前記電力源は、端子が絶縁性材料により被覆されている（１９）から（２２）のいずれかに記載の電子機器。
（２４）
前記撮像素子は該撮像素子を実装する基板を有するユニットを介して前記複合材料と熱的に接続されている（１９）から（２３）のいずれかに記載の電子機器。
（２５）
前記電力源は該電力源を収納するケースを介して前記複合材料と熱的に接続されている（１９）から（２４）のいずれかに記載の電子機器。
（２６）
ベース樹脂と、
前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
前記ベース樹脂中に生成された気泡と
からなる複合材料を所定の成形方法により予め成形し、
成形した前記複合材料を電子機器の筐体内の発熱源のいずれかに熱的に接続し、かつ、前記筐体に熱的に接続されるように設ける
電子機器の製造方法。
１０・・・・・・電子機器
１１・・・・・・筐体
１４・・・・・・撮像素子
１５・・・・・・制御回路
１６・・・・・・バッテリー
１７・・・・・・複合材料
２１・・・・・・ベース樹脂
２２・・・・・・中空粒子
２３・・・・・・放熱フィラー
２４、５３・・・気泡
５１・・・・・・殻

Claims (26)

  1. ベース樹脂と、
    前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
    前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
    前記ベース樹脂中に生成された気泡と
    からなる複合材料。
  2. 前記ベース樹脂は、熱硬化性樹脂であり、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも一種により構成されている
    請求項１に記載の複合材料。
  3. 前記ベース樹脂は、熱可塑性エラストマーであり、熱可塑性スチレン、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリエステル系エラストマー、熱可塑性加硫エラストマー、熱可塑性塩化ビニル系エラストマー、熱可塑性ポリアミド系エラストマー、有機過酸化物で部分架橋してなるブチルゴム系熱可塑性エラストマーから選ばれる１種又は２種以上、もしくはこれらの共重合体、あるいはスチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体からなる熱可塑性エラストマー、ポリプロピレン及びスチレン系エラストマーの混合物又は共重合体のうちの少なくとも一種により構成されている
    請求項１に記載の複合材料。
  4. 前記放熱フィラーは、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、炭素繊維のうちの少なくとも一種により構成されている
    請求項１に記載の複合材料。
  5. 前記放熱フィラーは、複数の鱗片状の部材として構成されている
    請求項１に記載の複合材料。
  6. 前記放熱フィラーは、複数の鱗片状の部材からなる顆粒状の部材として構成されている請求項１に記載の複合材料。
  7. 前記顆粒状の放熱フィラーは、平均粒径が１００μｍ以下である
    請求項６に記載の複合材料。
  8. 前記顆粒状の放熱フィラーは、平均粒径が３０〜９０μｍである
    請求項６に記載の複合材料。
  9. 前記中空粒子は、平均粒径が１００μｍ以下である
    請求項１に記載の複合材料。
  10. 前記中空粒子の平均粒径が３０〜６０μｍである
    請求項１に記載の複合材料。
  11. 前記気泡は、平均粒径が１０００μｍ以下である
    請求項１に記載の複合材料。
  12. 前記気泡は、平均粒径が１００μｍ以下である
    請求項１に記載の複合材料。
  13. 流動性を有し、粘度が５００Ｐａ・ｓ以下である
    請求項１に記載の複合材料。
  14. 流動性を有し、粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である
    請求項１に記載の複合材料。
  15. 前記気泡が独立気泡である
    請求項１に記載の複合材料。
  16. 前記気泡が連続気泡である
    請求項１に記載の複合材料。
  17. ベース樹脂と、
    前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
    前記ベース樹脂中に混合された殻と、
    前記殻内に生成された気泡と
    からなる複合材料。
  18. ベース樹脂と、
    前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
    前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
    からなる複合材料。
  19. 筐体と、
    前記筐体内に設けられた撮像素子と、
    前記筐体内に設けられた電力源と、
    前記筐体内の空間に充填され、少なくとも前記撮像素子と前記電力源のいずれかに熱的に接続され、かつ、前記筐体に熱的に接続された複合材料と、
    を備え、
    前記複合材料は、
    ベース樹脂と、
    前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
    前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
    前記ベース樹脂中に生成された気泡と
    からなる電子機器。
  20. 前記筐体内に制御回路が設けられており、前記複合材料は前記制御回路に熱的に接続されている
    請求項１９に記載の電子機器。
  21. 前記制御回路は、絶縁性材料により被覆されている
    請求項２０に記載の電子機器。
  22. 前記制御回路は該制御回路を実装する基板を有するユニットを介して前記複合材料と熱的に接続されている
    請求項２０に記載の電子機器。
  23. 前記電力源は、端子が絶縁性材料により被覆されている
    請求項１９に記載の電子機器。
  24. 前記撮像素子は該撮像素子を実装する基板を有するユニットを介して前記複合材料と熱的に接続されている
    請求項１９に記載の電子機器。
  25. 前記電力源は該電力源を収納するケースを介して前記複合材料と熱的に接続されている請求項１９に記載の電子機器。
  26. ベース樹脂と、
    前記ベース樹脂中に混合された放熱フィラーと、
    前記ベース樹脂中に混合された中空粒子と、
    前記ベース樹脂中に生成された気泡と
    からなる複合材料を所定の成形方法により予め成形し、
    成形した前記複合材料を電子機器の筐体内の発熱源のいずれかに熱的に接続し、かつ、前記筐体に熱的に接続されるように設ける
    電子機器の製造方法。
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