TWI601249B - Cooling structure - Google Patents

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TWI601249B
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Aki KOUKAMI
Kazuo Hagiwara
Keisuke OGUMA
Kazuhide Fujimoto
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Description

散熱結構體
本發明係關於一種用於電子設備、精密設備等的散熱結構體。
近年來，個人電腦、行動電話、PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等電子設備或LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)、EL(Electroluminescence，電致發光)等照明及顯示設備等之性能之提高較為顯著，其原因在於運算元件或發光元件之性能之提高較為顯著。如此隨著運算元件或發光元件之性能提高，發熱量亦顯著增加，成為電子設備、照明、顯示設備之誤動作或電子零件之損傷的一個原因，其散熱對策成為較大之問題。同時個人電腦、行動電話等電子設備就防止使用時之燒傷之觀點而言，重要為使熱向不與人體接觸之部位傳導，而關於與人體接觸之部位則不使熱向外傳導。
作為此種電子零件之散熱對策，已知有如專利文獻1所示之使用導熱性樹脂成形體者、如專利文獻2~4所示之使用散熱片材之技術。若使用成形體，則存在會產生重新對每個構件改做模具等之勞力時間的問題。又，不僅限於電性‧電子零件，許多發熱體或散熱體之表面不平滑，故若使用散熱片材則散熱用構件無法與發熱體及散熱體密接，從而與發熱體或散熱體之間的接觸面積會減少。於此種印刷基板上使用大大小小各種尺寸之電子零件，若使用散熱片材等散熱構件則無法追隨微細之凹凸。因此存在由於接觸面積之減少，自發熱體向散熱體之熱傳導效率會下降，從而散熱用構件所具有之散熱性能無法充 分地發揮之問題。
又，於專利文獻5中揭示有為了減小散熱性之不均、高效率地散熱而將印刷基板正面及背面之電子零件埋入至散熱性樹脂中之技術。然而所揭示之樹脂為導電性橡膠，故額外需要於塗佈散熱樹脂後進而於印刷基板之正面及背面進而設置絕緣層之步驟。進而藉由於印刷基板之正面及背面塗佈樹脂，熱會向所有方向傳導，從而無法規定散熱之方向，故於電子設備使用時會傳熱至與人體接觸之部位，從而存在使用時之燒傷之危險性。
進而，作為以使熱於內部之固定之位置散掉，而不向外部傳熱為目的之散熱對策，於專利文獻6中記載有連接配置有電子零件之發熱基板與基底基板，使電子零件之發熱向基底基板傳導之技術。然而，由於需要複數塊基板，對於期望小型化‧薄型化之電子設備則難以確保空間，同時需要大幅度地進行設計變更。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-126262號公報
專利文獻2：日本專利特開2002-305271號公報
專利文獻3：日本專利特開2011-165699號公報
專利文獻4：日本專利特開2008-153704號公報
專利文獻5：日本專利特開2009-016605號公報
專利文獻6：日本專利特開2009-059760號公報
本發明之目的在於提供一種散熱結構體，其對於要求小型化‧薄型化之電子設備，可於不變更積體電路或其周邊部位之設計之情況下有效地使發熱體(電子零件)之熱散掉，且防止電子設備表面局部地 成為高溫。
本發明為了解決上述課題而採用以下方法。
1)本發明係一種散熱結構體，其特徵在於：其係具有(A)印刷基板、(B)第1發熱體、(C)第2發熱體以及(D)導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物者，印刷基板(A)具有第1面及位於第1面之相反側之第2面，第1發熱體(B)配置於第1面上，第2發熱體(C)配置於第2面上，第1發熱體(B)之發熱量為第2發熱體(C)之發熱量以上，於第2發熱體(C)之周圍配置導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)，於第1發熱體(B)之周圍配置導熱率低於導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)的層。
2)如1)中記載之散熱結構體，其進而具有(E)電磁波屏蔽殼體。
3)如1)或2)中記載之散熱結構體，其中導熱性硬化性液狀樹脂組合物係藉由濕氣或加熱而硬化者。
4)如1)至3)中任一項所記載之散熱結構體，其中導熱性硬化性液狀樹脂組合物係包含(I)硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂以及(II)導熱性填充材料者，其黏度為30Pa‧s以上且3000Pa‧s以下，導熱率為0.5W/(m‧K)以上。
5)如2)至4)中任一項所記載之散熱結構體，其中電磁波屏蔽殼體(E)設置於第2面上，導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)配置於第2面上所設置之該電磁波屏蔽殼體(E)內。
6)如2)至5)中任一項所記載之散熱結構體，其中於自與印刷基板(A)之第1面垂直之方向透視之情形時，配置第1發熱體(B)之區域之至少一部分與配置第2發熱體(C)及導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)之區域之至少一部分重疊。
本發明之散熱結構體藉由使自配置於印刷基板之兩面的電子零件所產生之熱通過配置於第2面之導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物放熱，而控制熱之傳導方向，從而可防止第1面上之電子零件之過熱，防止電子零件之性能劣化。
11、11a、11b‧‧‧電磁波屏蔽殼體
12‧‧‧印刷基板
13、13a、13b、13c、13d‧‧‧電子零件(發熱體)
14‧‧‧發熱體之周圍(亦可配置導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物的空間)
15‧‧‧導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物
圖1係表示本發明之散熱結構體之印刷基板、電磁波屏蔽殼體及發熱體之配置之一例的概略剖面圖。
圖2係表示本發明之散熱結構體之印刷基板及發熱體之配置之一例的概略剖面圖。
圖3係關於本發明之比較例的概略剖面圖。
圖4係關於本發明之實施例的概略俯視圖。
圖5係關於本發明之比較例的概略剖面圖。
圖6係關於本發明之實施例的概略剖面圖。
圖7係表示本發明之散熱結構體之一例的概略剖面圖。
<散熱結構體>
本發明之散熱結構體之特徵在於：其係具有(A)印刷基板、(B)第1發熱體、(C)第2發熱體以及(D)導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物者，印刷基板(A)具有第1面及位於第1面之相反側的第2面，第1發熱體(B)配置於第1面上，第2發熱體(C)配置於第2面上，第1發熱體(B)之發熱量為第2發熱體(C)之發熱量以上，於第2發熱體(C)之周圍配置導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)，於第1發熱體(B)之周圍配置導熱率低於導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)的層。
再者，於本說明書中，導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物亦稱為導熱性硬化物。
又，印刷基板之第1面亦稱為印刷基板之正面側，第2面亦稱為 印刷基板之背面側。
本發明之散熱結構體係如下者：於兩面配置有發熱體之印刷基板中，在期望進一步散熱之發熱體之相反側之面所配置的發熱體之周圍配置導熱性硬化物。
配置於第1發熱體之周圍的層就於印刷基板之背面側散熱之觀點而言，必需為導熱率低於導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)者。導熱率較佳為未達0.5W/(m‧K)，更佳為未達0.4W/(m‧K)，進而較佳為未達0.3W/(m‧K)。導熱率為23℃下測定之值。作為此種層，可列舉樹脂層、樹脂以外之填充物之層、空間層(空氣等之氣體層、真空等)等。又，亦不限定於該狀態，可列舉氣體、液體、固體、真空等。更具體而言，可列舉空氣、墊片、發泡體、底部填充劑等。其中，就無需其他步驟或材料之觀點而言，較佳為空間層。亦可設置有材質或導熱率不同之複數個層。
<印刷基板(A)>
本發明中所使用之印刷基板係用於固定電子設備或精密設備所使用之電子零件而進行配線之電氣製品之零件，只要是藉由固定積體電路、電阻器、電容器等多數之電子零件，並於該零件間利用配線進行連接而構成電子電路者即可，並無特別限定。例如，可列舉使用無柔軟性之絕緣體機材的硬質基板、絕緣體基板使用較薄且具有柔軟性之材料的軟性基板、硬質之材料與較薄且具有柔軟性之材料複合而成的硬質軟性基板等。
又，作為印刷基板之材質，可列舉酚醛紙、環氧紙、玻璃‧環氧、玻璃纖維‧環氧、玻璃‧複合體、鐵氟龍(註冊商標)、陶瓷、低溫同時焙燒陶瓷、聚醯亞胺、聚酯、金屬、氟等。
又，作為印刷基板之構造，存在僅單面存在圖案之單面基板或雙面存在圖案之雙面基板、絕緣體與圖案組合為薄餅狀之多層基板或 一層層堆起來的堆疊基板等之構造，但只要是可配置發熱體之構造即可，並無特別限定。
又，亦可於印刷基板上配置配線或發熱體以外之電子零件等。
<發熱體(B)、(C)>
作為本發明所使用之發熱體(B)、(C)，可列舉電子零件，只要是於電子設備‧精密設備驅動時發熱者即可，並無特別限定。例如，可列舉電晶體、積體電路(IC)、CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、二極體、LED等半導體元件、電子管、電動馬達、電阻器、電容器(capacitor)、線圈、繼電器、壓電元件、轉換器、揚聲器、加熱器、各種電池、各種晶片零件等電子零件。
本發明中所使用之發熱體係指發熱密度為0.2W/cm2以上者。若發熱密度為0.2W/cm2以上，則於驅動時發熱直至高溫，容易產生零件之性能下降，故可充分地發揮本發明之效果。發熱密度較佳為0.5W/cm2以上。又，發熱密度較佳為1000W/cm2以下，更佳為800W/cm2以下。再者，所謂發熱密度，係指於單位時間自單位面積釋放出之熱能。
發熱體於同一面上可僅有一個，亦可安裝有複數個。又，於配置電磁波屏蔽殼體之情形時，上述發熱體可僅位於電磁波屏蔽殼體內，亦可配置於電磁波屏蔽殼體之外部。關於電磁波屏蔽殼體內之發熱體，亦可於同一面上僅有一個，亦可安裝有複數個。於同一面上安裝有複數個發熱體之情形時，發熱體之距基板之高度不必一致。
本發明所使用之第1發熱體之發熱量為第2發熱體之發熱量以上。
發熱量可由發熱體之發熱密度及發熱部分之面積求出。又，於同一面配置複數個發熱體之情形時，將第1面上之各發熱體之發熱量的和作為第1發熱體之發熱量，將第2面上之各發熱體之發熱量的和作 為第2發熱體之發熱量。
第1發熱體之發熱量較佳為0.5W以上，更佳為0.8W以上，進而較佳為1.0W以上。又，第1發熱體之發熱量較佳為1000W以下，更佳為900W以下，進而較佳為800W以下。
第2發熱體之發熱量較佳為0.2W以上，更佳為0.5W以上，進而較佳為0.8W以上。又，第2發熱體之發熱量較佳為1000W以下，更佳為900W以下，進而較佳為800W以下。
<導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)(導熱性硬化物)>
於本發明之散熱結構體中，導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物配置於第2發熱體之周圍。
所謂發熱體之「周圍」，係指發熱體之附近、自發熱體產生之熱所傳導之區域。具體而言，係指構成電子設備之各種零件之表面或該零件間之區域，作為該零件，可列舉印刷基板、發熱體、電磁波屏蔽殼體、配線、銅線、銅板、發熱體以外之電子零件、石墨片材、散熱墊等。
就可有效地使發熱體之熱散掉，結果關係到電子設備之性能提高而言，本發明所使用之導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物之導熱率較佳為0.5W/(m‧K)以上，更佳為0.8W/(m‧K)以上，進而較佳為1.0W/(m‧K)以上。若導熱率未達0.5W/(m‧K)，則可能會產生無法較佳地散熱而使發熱體或其周邊之零件之性能劣化、壽命縮短等各種問題。
再者，導熱率為於23℃下測定之值。又，導熱性硬化物之導熱率與導熱性硬化性液狀樹脂組合物之導熱率大致相同。
又，本發明所使用之導熱性硬化物較佳為拉伸彈性模數為50MPa以下之橡膠彈性體，進而較佳為拉伸彈性模數為40MPa以下。若拉伸彈性模數超過50MPa，則存在於產生基板之膨脹‧收縮以及來 自外部之壓力所引起之壓縮‧變形之時，無法追隨該等變化，從而樹脂產生裂痕，或零件損傷之虞。所謂拉伸彈性模數，係指基於JIS K 6251而測定之拉伸彈性模數。
作為構成拉伸彈性模數為50MPa以下之橡膠彈性體的樹脂，例如可列舉以下所說明之硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性甲基丙烯酸系樹脂、以硬化性聚環氧丙烷系樹脂為代表之硬化性聚醚系樹脂、以硬化性聚異丁烯系樹脂為代表之硬化性聚烯烴系樹脂、聚矽氧樹脂等。
導熱性硬化物之形狀無特別限定，例示有片狀、帶狀、短條狀、圓盤狀、圓環狀、塊狀、不定形狀。
又，亦可設置有材質或導熱率不同之複數個導熱性硬化物。
配置於第2發熱體之周圍的導熱性硬化物可以完全地覆蓋該發熱體之方式配置，亦可如圖7所示以發熱體之一部分露出之方式配置。於同一面配置複數個發熱體之情形時，可完全地覆蓋全部之發熱體，可幾個發熱體露出，亦可全部發熱體露出。
較佳為配置於第2發熱體之周圍的導熱性硬化物與該發熱體接觸。關於導熱性樹脂層與發熱體接觸之部分，較佳為導熱性樹脂層與發熱體密接。此係為了增加接觸面積而實現良好之散熱性。
就使經由印刷基板之熱傳導變得容易之觀點而言，較佳為導熱性硬化物進而與印刷基板接觸。
為了使自第1發熱體產生之熱迅速地傳導，較佳為導熱性硬化物與第1發熱體之距離較短。又，為了使自第1發熱體產生之熱迅速地傳導，較佳為於自與印刷基板之第1面垂直之方向透視之情形時，配置第1發熱體之區域之至少一部分與配置第2發熱體及導熱性硬化物之區域之至少一部分重疊。
於導熱性硬化物配置於電磁波屏蔽殼體內之情形時，亦可與電磁波屏蔽殼體之頂壁(與印刷基板對向之部分)或側壁(頂壁以外之部 分)接觸。由於可使自發熱體產生之熱向電磁波屏蔽殼體傳導，故可抑制發熱體之溫度上升，從而可大大地有助於防止性能劣化。
<導熱性硬化性液狀樹脂組合物>
由於本發明所使用之導熱性硬化性液狀樹脂組合物於硬化前為液狀物，故亦可追隨大大小小具有各種尺寸、高度之發熱體，從而密接性提高。因此，與發熱體之接觸熱阻較小，從而可高效率地使產生之熱散掉。又，於向電磁波屏蔽殼體內填充之情形時，不僅可無間隙地進行填充，而且由於硬化而無相繼之向系統外流失之擔憂。
本發明所使用之導熱性硬化性液狀樹脂組合物較佳為藉由濕氣或加熱而硬化者。
較佳為導熱性硬化性液狀樹脂組合物含有硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂(I)以及導熱性填充材料(II)。除該等以外，亦可根據需要添加用以使組成物硬化之硬化觸媒、抗熱老化劑、塑化劑、增量劑、觸變性賦予劑、貯藏穩定劑、脫水劑、偶合劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、電磁波吸收劑、填充劑、溶劑等。
較佳為導熱性硬化性液狀樹脂組合物於硬化前之黏度為30Pa‧s以上，雖然具有流動性，但較佳為黏度相對高之液狀樹脂組合物。上述導熱性硬化性液狀樹脂組合物於硬化前之黏度更佳為40Pa‧s以上，進而較佳為50Pa‧s以上。雖然對硬化前之黏度之上限值無特別限制，但較佳為5000Pa‧s以下，更佳為4000Pa‧s以下，進而較佳為3000Pa‧s以下。若上述導熱性硬化性液狀樹脂組合物於硬化前之黏度未達30Pa‧s，則有時會產生於塗佈後流失等作業性下降之問題。若上述導熱性硬化性液狀樹脂組合物於硬化前之黏度超過5000Pa‧s，則有時會變得難以塗佈，或於塗佈時捲入空氣而成為降低導熱性之一個原因。再者，硬化前之黏度係於23℃50%RH之環境下使用BH型黏度計於2rpm之條件下所測定之值。
導熱性硬化性液狀樹脂組合物之導熱率較佳為0.5W/(m‧K)以上，更佳為0.8W/(m‧K)以上，進而較佳為1.0W/(m‧K)以上。
<硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂(I)>
作為硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂，較佳為於分子內具有反應性基且具有硬化性之液狀樹脂。作為反應性基，可使用環氧基、水解性矽烷基、乙烯基、丙烯醯基、SiH基、胺基甲酸酯基、碳二醯亞胺基、羧酸酐基與胺基之組合等各種反應性官能基。
於上述硬化性樹脂藉由兩種反應性基之組合或反應性基與硬化觸媒之反應而硬化之情形時，於以二液型組成物之形式準備之後，於向基板或發熱體塗佈之時，可藉由混合二液而使其硬化。於具有水解性矽烷基之硬化性樹脂之情形時，由於可與空氣中之濕氣進行反應而硬化，故亦可製成一液型室溫硬化性組成物。於乙烯基與SiH基與Pt觸媒之組合之情形、或自由基起始劑與丙烯醯基之組合等之情形時，於製成一液型硬化性組成物或二液型硬化性組成物之後，亦可藉由加熱直至交聯溫度，或賦予紫外線或電子束等之交聯能量而使其硬化。一般而言，於對散熱結構體整體進行一定程度之加熱較為容易之情形時，較佳為使用加熱硬化型組成物，於散熱結構體之加熱較為困難之情形時，較佳為製成二液型硬化性組成物，或製成濕氣硬化型組成物，但並不限定於該等。
就低分子量矽氧烷所引起之電子設備內污染之問題較少、或耐熱性優異等而言，較佳為硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂。作為硬化性丙烯酸系樹脂，可使用公知之各種反應性丙烯酸樹脂。於該等之中，較佳為使用於分子末端具有反應性基之丙烯酸系低聚物。作為該等硬化性丙烯酸系樹脂，最佳可使用利用活性自由基聚合尤其是利用原子移動自由基聚合製造而成之硬化性丙烯酸系樹脂與硬化觸媒之組合。作為此種樹脂之例，已知有日本Kaneka股份有限公 司製造之Kaneka XMAP。又，作為硬化性聚環氧丙烷系樹脂，可使用公知之各種反應性聚環氧丙烷樹脂，例如可列舉日本Kaneka股份有限公司製造之Kaneka MS Polymer。該等硬化性液狀樹脂可單獨使用，亦可併用兩種以上而使用。
<導熱性填充材料(II)>
作為導熱性填充材料(II)，就導熱率、獲取性、可賦予絕緣性或電磁波吸收性等電氣特性、填充性、毒性等各種觀點而言，可較佳列舉石墨、金剛石等碳化合物；氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅等金屬氧化物；氮化硼、氮化鋁、氮化矽等金屬氮化物；碳化硼、碳化鋁、碳化矽等金屬碳化物；氫氧化鋁、氫氧化鎂等金屬氫氧化物；碳酸鎂、碳酸鈣等金屬碳酸鹽；結晶性氧化矽；丙烯腈系聚合物焙燒物、呋喃樹脂焙燒物、苯甲酚樹脂焙燒物、聚氯乙烯焙燒物、砂糖之焙燒物、木炭之焙燒物等有機性聚合物焙燒物；與Zn鐵氧體之複合鐵氧體；Fe-Al-Si系三元合金；金屬粉末等。
又，就提高對於樹脂之分散性之方面而言，該等導熱性填充材料較佳為利用矽烷偶合劑(乙烯基矽烷、環氧矽烷、(甲基)丙烯酸矽烷、異氰酸酯矽烷、氯矽烷、胺基矽烷等)或鈦酸酯偶合劑(鈦酸烷氧酯、鈦酸胺酯等)，或脂肪酸(己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、山萮酸等飽和脂肪酸，山梨酸、反油酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、芥酸等不飽和脂肪酸等)或樹脂酸(松香酸、海松脂酸、左旋海松脂酸、新松香酸(neoabietic acid)、長葉松酸、脫氫松香酸、異海松脂酸、山達海松脂酸、Colm酸(Colm acid)、開環脫氫松香酸、二氫松脂酸等)等進行表面處理者。
作為此種導熱性填充材料之使用量，就可提高自導熱性硬化性液狀樹脂組合物獲得之硬化物之導熱率之方面而言，較佳為導熱性填充材料之體積率(%)成為全部組成物中之25容量%以上。於上述導熱 性填充材料之體積率(%)少於25容量%之情形時，存在導熱性會變得不充分之傾向。於期望導熱率進而高之情形時，更佳為將導熱性填充材料之使用量設為全部組成物中之30容量%以上，進而較佳為設為40容量%以上，尤佳為設為50容量%以上。又，較佳為導熱性填充材料之體積率(%)成為全部組成物中之90容量%以下。於上述導熱性填充材料之體積率(%)多於90容量%之情形時，硬化前之導熱性硬化性液狀樹脂組合物之黏度有時會變得過高。
此處所謂導熱性填充材料之體積率(%)，係由樹脂成分及導熱性填充材料之各者之重量分率及比重而算出者，利用下式求出。再者，於下式中，導熱性填充材料僅記為「填充材料」。
填充材料體積率(容量%)=(填充材料重量比率/填充材料比重)÷[(樹脂成分重量比率/樹脂成分比重)+(填充材料重量比率/填充材料比重)]×100
此處，所謂樹脂成分，係指除導熱性填充材料以外之全部成分。
又，作為提高導熱性填充材料對於樹脂之填充率的一種方法，適合併用兩種以上粒徑不同之導熱性填充材料。於此情形時，較佳為將粒徑較大之導熱性填充材料之粒徑設為超過10μm者，將粒徑較小之導熱性填充材料之粒徑設為10μm以下。
導熱性填充材料不僅為單獨之導熱性填充材料，亦可併用種類不同之兩種以上。
<電磁波屏蔽殼體(E)>
本發明之散熱結構體亦可具有電磁波屏蔽殼體。所謂電磁波屏蔽殼體，係指藉由反射、傳導或吸收電磁波而發揮電磁波屏蔽性能之殼體。
作為電磁波屏蔽殼體(E)之材料，只要是藉由反射、傳導或吸收 電磁波而發揮電磁波屏蔽性能之材料即可，並無特別限定。例如，可使用金屬材料或塑膠材料、各種磁性材料等，其中，較佳為使用金屬材料。
作為金屬材料，較佳為僅由金屬元素構成之金屬材料。作為由金屬元素單體構成之金屬材料中之金屬元素，例如可列舉鋰、鈉、鉀、銣、銫等週期表1族元素；鎂、鈣、鍶、鋇等週期表2族元素；鈧、釔、鑭系元素(鑭、鈰等)、錒系元素(錒等)等週期表3族元素；鈦、鋯、鉿等週期表4族元素；釩、鈮、鉭等週期表5族元素；鉻、鉬、鎢等週期表6族元素；錳、鎝、錸等週期表7族元素；鐵、釕、鋨等週期表8族元素；鈷、銠、銥等週期表9族元素；鎳、鈀、鉑等週期表10族元素；銅、銀、金等週期表11族元素；鋅、鎘、汞等週期表12族元素；鋁、鎵、銦、鉈等週期表13族元素；錫、鉛等週期表14族元素；銻、鉍等週期表15族元素等。
另一方面，作為合金，例如可列舉不鏽鋼、銅-鎳合金、黃銅、鎳-鉻合金、鐵-鎳合金、鋅-鎳合金、金-銅合金、錫-鉛合金、銀-錫-鉛合金、鎳-鉻-鐵合金、銅-錳-鎳合金、鎳-錳-鐵合金等。
又，作為連同金屬元素一起含有非金屬元素之各種金屬系化合物，只要是含有上述所例示之金屬元素或合金之可發揮電磁波屏蔽性能之金屬系化合物即可，並無特別限制，例如可列舉硫化銅等金屬硫化物；氧化鐵、氧化鈦、氧化錫、氧化銦、氧化鎘錫等金屬氧化物或金屬複合氧化物等。
於上述金屬材料之中，可較佳地使用金、銀、鋁、鐵、銅、鎳、不鏽鋼、銅-鎳合金。
作為塑膠材料，例如可列舉聚乙炔、聚吡咯、多并苯、聚苯、聚苯胺、聚噻吩等導電性塑膠。進而可列舉石墨等碳材料。
作為磁性材料，例如可列舉軟磁性粉、各種鐵氧體、氧化鋅鬚 晶等，較佳為顯示鐵磁性或亞鐵磁性之強磁性體。具體而言，例如可列舉高透磁率鐵氧體、純鐵、含有矽原子之鐵、鎳-鐵系合金、鐵-鈷系合金、非晶質金屬高透磁率材料、鐵-鋁-矽合金、鐵-鋁-矽-鎳合金、鐵-鉻-鈷合金等。
電磁波屏蔽殼體之構造只要是可發揮電磁波屏蔽性能之構造即可，並無特別限定。電磁波屏蔽殼體一般如圖1所示設置於印刷基板上之接地層，並包圍成為電磁波產生源之電子零件。一般而言，電磁波屏蔽殼體與印刷基板上之接地層係利用焊料或導電性材料等接合。電磁波屏蔽殼體亦可於不損及其電磁波屏蔽性能之範圍內開出孔或間隙。又，電磁波屏蔽殼體未必為一體物，亦可為上部可如蓋般地分離之類型或可分離為兩個以上之類型。
電磁波屏蔽殼體可僅設置於印刷基板之第1面及第2面中之任一者，亦可設置於兩面。
發熱體(電子零件)及導熱性硬化物可配置於電磁波屏蔽殼體內，亦可配置於電磁波屏蔽殼體外。
於第2面上設置有電磁波屏蔽殼體之情形時，較佳為導熱性硬化物配置於該電磁波屏蔽殼體內。其原因在於，電磁波屏蔽殼體與內部之導熱性硬化物全部成為散熱構件，從而可進行有效之散熱。
由於電磁波屏蔽殼體越具有高導熱性，則溫度分佈變得越均勻，從而可使電磁波屏蔽殼體內之發熱體之發熱有效地向外部傳導，故而較佳。就散熱性提高之觀點而言，電磁波屏蔽殼體之導熱率較佳為1W/(m‧K)以上，更佳為3W/(m‧K)以上，進而較佳為5W/(m‧K)以上，最佳為10W/(m‧K)以上。電磁波屏蔽殼體之導熱率較佳為10000W/(m‧K)以下。
<電子設備‧精密設備>
可使用本發明之散熱結構體來製造電子設備或精密設備。作為 電子設備‧精密設備，只要是印刷基板上具有電子零件之設備即可，並無特別限定。例如可列舉伺服器、伺服器用個人電腦、桌上型個人電腦等設備、遊戲設備、筆記型電腦、電子辭典、PDA、行動電話、智慧型手機、平板終端、可攜式音樂播放器等可攜式設備、液晶顯示器、電漿顯示器、表面傳導型電子發射元件顯示器(SED)、LED、有機EL、無機EL、液晶投影儀、鐘錶等顯示設備、噴墨印表機(噴墨頭)、電子照相裝置(顯影裝置、定影裝置、加熱輥、加熱帶)等圖像形成裝置、半導體元件、半導體組件、半導體密封殼體、半導體黏晶、CPU、記憶體、功率電晶體、功率電晶體殼體等半導體相關零件、硬質配線板、軟性配線板、陶瓷配線板、堆疊配線板、多層基板等配線基板(以上所述之配線板亦包含印刷配線板等)、真空處理裝置、半導體製造裝置、顯示設備製造裝置等製造裝置、隔熱材料、真空隔熱材料、輻射隔熱材料等隔熱裝置、DVD(光學拾取頭、雷射產生裝置、雷射受光裝置)、硬碟驅動器等資料記錄設備、相機、視訊攝影機、數位相機、數位視訊攝影機、顯微鏡、CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)等圖像記錄裝置、充電裝置、鋰離子電池、燃料電池、太陽電池等電池設備等。
[實施例]
以下藉由實施例表示發明之實施態樣、效果，但本發明並不限於此。
<評價> (導熱性硬化性液狀樹脂組合物之黏度)
於23℃50%RH之條件下使用BH型黏度計以2rpm測定導熱性硬化性液狀樹脂組合物之黏度。
(導熱性硬化性液狀樹脂組合物之導熱率)
將導熱性硬化性液狀樹脂組合物包於Saran Wrap(註冊商標)內， 使用熱盤法導熱率測定裝置TPA-501(京都電子工業股份有限公司製造)，利用以兩個試樣夾住4 尺寸之感測器的方法，於23℃下測定導熱率。
(導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物之拉伸彈性模數)
使導熱性硬化性液狀樹脂組合物於23℃、50%RH之環境下硬化而製作小啞鈴狀物，以JIS K 6251為參考測定拉伸彈性模數。
(電子零件、基板、電磁波屏蔽殼體之溫度測定)
製作圖3、圖4、圖5、圖6所示之簡易模型，使用被覆鐵氟龍(註冊商標)之極細熱電偶雙線TT-D-40-SLE(日本Omega Engineering公司製造)測定電子零件、基板、電磁波屏蔽殼體之各模型之溫度。再者，溫度為使電子零件模型發熱1小時之後之值。
關於各模型，電子零件(13a、13b)及電磁屏蔽殼體(11a、11b)如圖4所示分別配置於基板12之中央。熱電偶安裝於電子零件上表面及電磁屏蔽殼體上表面之各者中央以及基板之中心部。
11a、11b：電磁波屏蔽殼體‧‧‧SUS(0.3mm厚度)，20mm×20mm×1.40mm
12：基板‧‧‧玻璃環氧製，60mm×60mm×0.75mm
13a：電子零件(發熱體)‧‧‧氧化鋁發熱體(發熱密度為1W/cm2)、10mm×10mm×1.05mm
13b：電子零件(發熱體)‧‧‧氧化鋁發熱體(發熱密度為0.2W/cm2或0.9W/cm2)、10mm×10mm×1.05mm
15：導熱性硬化物
○記號：熱電偶安裝位置
(合成例1)
於氮氣環境下，向250L反應機添加CuBr(1.09kg)、乙腈(11.4kg)、丙烯酸丁酯(26.0kg)及2,5-二溴己二酸二乙酯(2.28kg)，於70~ 80℃下攪拌30分鐘左右。於其中添加五甲基二伸乙基三胺，開始反應。自反應開始30分鐘後起花費兩小時連續地追加丙烯酸丁酯(104kg)。反應中途適當添加五甲基二伸乙基三胺，使內溫成為70℃~90℃。至此為止所使用之五甲基二伸乙基三胺總量為220g。自反應開始起4小時後，於80℃、減壓下，藉由加熱攪拌除去揮發成分。於其中添加乙腈(45.7kg)、1,7-辛二烯(14.0kg)以及五甲基二伸乙基三胺(439g)並繼續攪拌8小時。於80℃、減壓下加熱攪拌混合物而除去揮發成分。
於該濃縮物中添加甲苯，於聚合物溶解之後，添加作為過濾助劑之矽藻土、作為吸附劑之矽酸鋁、水滑石，於氧氮混合氣體之環境下(氧濃度為6%)以內溫100℃進行加熱攪拌。利用過濾除去混合液中之固形物成分，於減壓下以內溫100℃加熱攪拌濾液而除去揮發成分。
進而於該濃縮物中添加作為吸附劑之矽酸鋁、水滑石、抗熱劣化劑，於減壓下進行加熱攪拌(平均溫度約175℃，減壓度為10Torr以下)。
進而追加作為吸附劑之矽酸鋁、水滑石，並添加抗氧化劑，於氧氮混合氣體之環境下(氧濃度為6%)以內溫150℃進行加熱攪拌。
於該濃縮物中添加甲苯，於聚合物溶解之後，利用過濾除去混合液中之固形物成分，於減壓下加熱攪拌濾液而除去揮發成分，從而獲得具有烯基之聚合物。
混合該具有烯基之聚合物、二甲氧基甲基矽烷(相對於烯基為2.0莫耳當量)、原甲酸甲酯(相對於烯基為1.0莫耳當量)、鉑觸媒[雙(1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷)鉑錯合物觸媒之二甲苯溶液：以下稱為鉑觸媒](以鉑計相對於聚合物1kg為10mg)，於氮氣環境下以100℃進行加熱攪拌。確認烯基消失，濃縮反應混合物而獲得末端具 有二甲氧基矽烷基之聚(丙烯酸正丁酯)樹脂(I-1)。獲得之樹脂之數量平均分子量為約26,000、分子量分佈為1.3。藉由1H NMR(Nuclear Magnetic Resonance，核磁共振)分析求出樹脂每一分子中所導入之平均矽烷基數，結果為約1.8個。
(合成例2)
將數量平均分子量為約2,000之聚氧化丙烯二醇作為起始劑，利用六氰合鈷酸鋅乙二醇二甲醚錯合物觸媒進行環氧丙烷之聚合，從而獲得數量平均分子量為25,500(使用日本Tosoh股份有限公司製造之HLC-8120 GPC作為送液系統，色譜柱使用日本Tosoh股份有限公司製造之TSK-GEL H型，溶媒使用THF(tetrahydrofuran，四氫呋喃)而測定之聚苯乙烯換算值)之聚環氧丙烷。繼而，添加相對於該羥基末端聚環氧丙烷之經基為1.2倍當量之NaOMe甲醇溶液而蒸餾去除甲醇，進而添加氯化烯丙基而將末端之羥基轉化為烯丙基。藉由減壓去揮發而除去未反應之氯化烯丙基。於相對於獲得之未精製之烯丙基末端聚環氧丙烷100重量份，混合正己烷300重量份、水300重量份並攪拌之後，藉由離心分離除去水，於獲得之己烷溶液中進而混合水300重量份並攪拌，於藉由再次離心分離而除去水之後，藉由減壓去揮發除去己烷。藉由以上之方法獲得末端為烯丙基之數量平均分子量為約25,500之2官能聚環氧丙烷。
相對於獲得之烯丙基末端聚環氧丙烷100重量份，添加鉑含量為3wt%之鉑乙烯基矽氧烷錯合物異丙醇溶液150ppm作為觸媒，使其與三甲氧基矽烷0.95重量份於90℃下反應5小時，從而獲得三甲氧基矽烷基末端聚氧化丙烯系聚合物(I-2)。與上述同樣地，1H NMR之測定之結果為，關於末端之三甲氧基矽烷基，每一分子平均為1.3個。
(實施例1、2)
於用手充分攪拌混練合成例1中獲得之樹脂(I-1)：90重量份、合 成例2中獲得之樹脂(I-2)：10重量份、塑化劑(Monocizer W-7010，日本DIC股份有限公司製造)：100重量份、抗氧化劑(Irganox 1010)：1重量份、及導熱性填充材料(氫氧化鋁450重量份及氧化鋅100重量份)之後，一面使用5L蝶形攪拌機進行加熱混練，一面抽真空、脫水。於脫水完成後進行冷卻，混合脫水劑(A171)：2重量份、硬化觸媒(新癸酸錫、新癸酸)：各4重量份，從而獲得導熱性硬化性液狀樹脂組合物。於測定獲得之導熱性硬化性液狀樹脂組合物之黏度及導熱率之後，與圖6之簡易模型圖同樣地填充導熱性硬化性液狀樹脂組合物而製作散熱結構體。於其後評價溫度。將結果示於表1中。
再者，導熱性硬化性液狀樹脂組合物之黏度為350~400Pa‧s，導熱率為1.1W/(m‧K)。硬化物之拉伸彈性模數為2.0MPa。
(比較例1、4)
於不使用導熱性硬化性液狀樹脂組合物之情況下與實施例1、2同樣地進行評價。將評價結果示於表1中。
(比較例2、5)
與圖3之簡易模型圖同樣地填充導熱性硬化性液狀樹脂組合物，與實施例1、2同樣地製作散熱結構體並進行評價。將評價結果示於表1中。
(比較例3)
與圖5之簡易模型圖同樣地填充導熱性硬化性液狀樹脂組合物，與實施例1、2同樣地製作散熱結構體，並進行評價。將評價結果示於表1中。
(實施例3、4)
使用導熱性硬化性之聚矽氧樹脂組合物(信越化學工業股份有限公司製造，KE-4918，糊狀，濕氣硬化型，導熱率為0.9W/(m‧K))代替實施例1、2中所使用之導熱性硬化性液狀樹脂組合物，與實施例1、2同樣地進行評價。將評價結果示於表1中。
實施例1及比較例1-3係兩個發熱體之發熱量存在較大之差異的情形。關於配置高發熱量之電子零件之面的電磁波屏蔽殼體11a之溫度，比較例2、3與比較例1相比有所上升，與此相對，實施例1與比較例1相比有所下降。可知藉由導熱性硬化物僅配置於低發熱量之電子零件側，可抑制自高發熱量之電子零件產生之熱向電磁波屏蔽殼體11a傳導。進而，可知於實施例1中亦可抑制電子零件13a之溫度上升。
又，實施例2及比較例4、5係兩個發熱體之發熱量幾乎無差異之情形。於此情形時，關於電磁波屏蔽殼體11a之溫度，比較例5與比較例4相比亦有較大上升，與此相對，實施例2與比較例4相比亦有所下降。即可知可抑制未配置導熱性硬化物之側的溫度上升。進而，可知於實施例2中，亦可抑制電子零件13a之溫度上升。
可知於使用導熱性聚矽氧樹脂組合物之實施例3、4中，亦可獲得與實施例1、2同樣之效果。
由上述實施例及比較例確認：對於期望進一步散熱之印刷基板之正面側之高發熱量之發熱體，可藉由於印刷基板之背面側配置導熱性硬化物來抑制電磁波屏蔽殼體之頂壁，即期望散熱之發熱體之上方之溫度上升，同時亦抑制該發熱體之溫度上升。此意味著表示可藉由該導熱性硬化物之配置位置來控制傳熱方向。
11a、11b‧‧‧電磁波屏蔽殼體
12‧‧‧印刷基板
13a、13b、13c、13d‧‧‧電子零件(發熱體)
14‧‧‧發熱體之周圍(亦可配置導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物的空間)

Claims (6)

  1. 一種散熱結構體，其特徵在於：其係具有(A)印刷基板、(B)第1發熱體、(C)第2發熱體以及(D)導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物者，印刷基板(A)具有第1面以及位於第1面之相反側的第2面，第1發熱體(B)配置於第1面上，第2發熱體(C)配置於第2面上，第1發熱體(B)之發熱量為第2發熱體(C)之發熱量以上，於第2發熱體(C)之周圍配置導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)，於第1發熱體(B)之周圍配置導熱率低於導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)的層。
  2. 如請求項1之散熱結構體，其進而具有(E)電磁波屏蔽殼體。
  3. 如請求項1或2之散熱結構體，其中導熱性硬化性液狀樹脂組合物係藉由濕氣或加熱而硬化者。
  4. 如請求項1或2之散熱結構體，其中導熱性硬化性液狀樹脂組合物為包含(I)硬化性丙烯酸系樹脂或硬化性聚環氧丙烷系樹脂以及(II)導熱性填充材料者，其黏度為30Pa．s以上且3000Pa．s以下，導熱率為0.5W/(m．K)以上。
  5. 如請求項2之散熱結構體，其中電磁波屏蔽殼體(E)設置於第2面上，導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)配置於第2面上所設置之該電磁波屏蔽殼體(E)內。
  6. 如請求項1或2之散熱結構體，其中於自與印刷基板(A)之第1面垂直之方向透視之情形時，配置第1發熱體(B)之區域之至少一部分與配置第2發熱體(C)及導熱性硬化性液狀樹脂組合物之硬化物(D)之區域之至少一部分重疊。
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