WO2011025020A1 - 紙シートの放熱器 - Google Patents

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WO2011025020A1
WO2011025020A1 PCT/JP2010/064758 JP2010064758W WO2011025020A1 WO 2011025020 A1 WO2011025020 A1 WO 2011025020A1 JP 2010064758 W JP2010064758 W JP 2010064758W WO 2011025020 A1 WO2011025020 A1 WO 2011025020A1
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paper sheet
fiber
heat
fixed
radiator
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PCT/JP2010/064758
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豊 高原
徹 近藤
操 稲村
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阿波製紙株式会社
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Priority claimed from JP2010191599A external-priority patent/JP5165738B2/ja
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    • H01L2924/097Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701Low temperature co-fired ceramic [LTCC]

Definitions

  • the radiation fins 101 are fixed to the heat conducting portion 102.
  • the heat radiating fin 101 is constituted by a paper sheet 103 of wet papermaking in which a heat conductive powder is added to a fiber. Further, the radiator fixes the cut edge 105 of the paper sheet 103 of the heat radiating fin 101 in a thermally coupled state to the heat conducting portion 102, and the heat radiating fin 101 of the paper sheet self-supports with the cut edge 105 placed on the heat conducting portion 102.
  • the shape can be made.
  • the above radiator is a paper sheet that has excellent heat conduction characteristics in the surface direction by fixing the cutting edge of the paper sheet in a thermally coupled state to the heat conducting part while easily fixing the heat radiating fin to the heat conducting part. Therefore, the heat of the heat conducting part can be efficiently conducted to the heat radiating fins and radiated.
  • the paper sheet radiator fixes the radiating fin 101 to the heat conducting portion 102.
  • the radiating fin 101 is composed of a paper sheet 103 made of wet paper by adding a heat conductive powder to a fiber. Further, the radiator has the paper sheet 103 of the radiation fin 101 in a loop shape or a spiral shape, and the outer peripheral surface of the loop or spiral is fixed to the heat conducting unit 102 in a thermally coupled state.
  • the above radiator has a wide thermal coupling area between the fixed paper sheet part and the radiation fin, further widens the heat radiation area, and conducts heat quickly from the fixed paper sheet part to the radiation fin. The heat generated in the conductive part can be efficiently radiated.
  • the heat radiator of FIG. 1 has a paper sheet 3 bent in a zigzag shape in a cylindrical shape, and the inner bent edge 4 is fixed in a thermally coupled state to the outer side of the cylindrical heat conducting portion 22.
  • the heat radiator of FIG. 1 is fixed in a thermally coupled state to an outer periphery of an electronic component such as a light bulb type LED light source having an outer shape that is cylindrical, and radiates heat from the outer peripheral surface.
  • the LED light source of the electronic component in the figure has a plurality of LEDs (not shown) fixed to the lower surface, and the heat dissipating fins 1 of the paper sheet 3 are fixed to the outer periphery thereof.
  • the heat radiator of FIG. 1 uses the heat conduction part 22 together with the fixing part 10 fixing the LED.
  • the paper sheet 3 bent in a zigzag shape is formed into a cylindrical shape, and the outer bent edge 4 is fixed in a thermally coupled state inside the cylindrical heat conducting portion 42.
  • the heat conducting portion 42 is a cylindrical paper sheet 11.
  • the outer edge 4 of the paper sheet 3 that is bent in a zigzag manner is fixed to the inner surface of the cylindrical paper sheet 11 in a thermally coupled state, and the cylindrical heat conducting portion 42 is thus formed.
  • the heat radiating fins 1 are fixed to the inside.
  • This radiator is inserted into a gap formed between a plurality of electronic components fixed to a circuit board or the like, for example, and the outer peripheral surface of the cylindrical heat conducting portion 42 is fixed in a thermally coupled state to the surface of the electronic component.
  • the structure in which the heat conducting portion 42 is the paper sheet 11 can be easily inserted into various gaps between the plurality of electronic components by simply deforming the outer shape.
  • the heat conduction part is not limited to a paper sheet, and a metal plate or a heat conductive plastic sheet can also be used.
  • the heat dissipating fins can be variously changed in the arrangement and the number of the high angle protrusions and the low angle protrusions, or can be provided with the angle protrusions whose height changes randomly.
  • the radiator shown in FIG. 7 has a plurality of heat conducting portions 32 arranged in a parallel position apart from each other, and a heat radiating fin made of a paper sheet 3 bent in a zigzag manner between the heat conducting portions 32. 1 is arranged, and both bent edges 4 of the paper sheet 3 bent in a zigzag shape are fixed to the plate-like heat conducting portion 32 in a thermally coupled state.
  • the heat conduction part 32 is any one of the heat conductive plastic sheet 13, the paper sheet, and the metal plate.
  • a heat radiator having the heat conducting portion 32 as a paper sheet or a heat conductive plastic sheet 13 can be lightened.
  • a radiator having the heat conducting portion as a metal plate such as aluminum can efficiently dissipate heat by improving the heat conduction of the heat conducting portion. Since this heat radiator is disposed so that the zigzag bent paper sheet 3 is sandwiched between the plurality of heat conducting portions 32, the heat radiation area can be increased while increasing the overall strength.
  • a cylindrical reinforcing sheet 8 is arranged inside the cylindrical paper sheet 3, and the bent edge 4 inside the paper sheet 3 is thermally coupled to the outer peripheral surface of the reinforcing sheet 8. It is fixed to.
  • the reinforcing sheet 8 can reinforce the radiating fins 1 that are bent in a zigzag shape, for example, as a paper sheet or a plastic sheet while reducing the overall weight. Furthermore, by using a paper sheet or a heat conductive plastic sheet excellent in heat conduction as the reinforcing sheet 8, the heat of the heat conduction part 2 can be efficiently conducted to the radiation fins 1.
  • the reinforcing sheet can be provided outside the cylindrical paper sheet, or can be provided both inside and outside the cylindrical paper sheet. However, the reinforcing sheet is not necessarily required, and the bent edge of the cylindrical paper sheet can be fixed to the heat conducting portion in a thermally coupled state without fixing the reinforcing sheet to the cylindrical paper sheet.
  • This radiator is disposed so as to sandwich the radiation fin 1 made of the paper sheet 3 bent in a zigzag manner between the plurality of reinforcing sheets 8, and the bent end surface 5 of the radiation fin 1 is planar. Since the heat conduction part 2 is fixed in a thermally coupled state, it is possible to efficiently dissipate heat by increasing the heat radiation area while increasing the overall strength.
  • the thermal conductivity is measured by the following method.
  • a measurement sample cut to 7 cm ⁇ 9 cm is immersed in glycerin, and the sample that has been degassed under vacuum is allowed to stand in a temperature-controlled room at 25 ° C. until the temperature becomes constant.
  • the sample is inserted in a vertical direction with a short piece of sample facing up in a measuring device in a constant temperature room where the temperature is constant.
  • Non-beaten fibers include polyester fiber, polyamide fiber, polypropylene fiber, polyimide fiber, polyethylene fiber, acrylic fiber, carbon fiber, PBO fiber, polyvinyl acetate fiber, rayon fiber, polyvinyl alcohol fiber, ethylene vinyl alcohol fiber, poly Arylate fibers, metal fibers, glass fibers, ceramic fibers, fluorine fibers, and the like can be used.
  • the flame resistance of the paper sheet can be improved by adding a flame retardant.
  • a paper sheet can improve a flame retardance characteristic by impregnating a flame retardant.
  • a paper sheet obtained by using guanidine phosphate as a flame retardant and impregnating it at a rate of 10% by weight achieves a flame retardancy effect of about UL94 V-0.
  • the radiator shown in the following examples uses a paper sheet having a size of 210 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 3 mm as the heat conduction portion, and the paper sheet is zigzag-shaped on one surface of the heat conduction portion.
  • the heat dissipating fin provided by bending was fixed in a thermally coupled state.
  • the heat radiator fixed the circuit board formed by fixing a plurality of LEDs as a heating element on the other surface of the heat conducting portion, on the opposite side to the surface on which the heat radiating fins were fixed.
  • the circuit board had a size of 170 mm ⁇ 50 mm, and was fixed to the central portion excluding both ends of the paper sheet as the heat conducting portion. The temperature of the LED fixed to the circuit board was measured.
  • Example 3 Except that the width (W) of one folded curved surface of the radiating fin 1 that is zigzag bent is 30 mm, and the pitch (d) that is zigzag bent is 13.9 mm, the same as in Example 1.
  • the heat dissipating fins 1 are provided to fix the bent edges facing the paper sheet as the heat conducting unit 2 in a thermally coupled state.
  • Example 4 A strip-shaped paper sheet 3 having a thickness of 0.3 mm and a vertical width (H) of 10 mm is bent into a zigzag shape as shown in FIG. 9, and the width (W) of one folded curved surface is 10 mm. Then, the heat dissipating fin 1 having a pitch (d) of 8 mm for bending in a zigzag shape is manufactured. As shown in FIG. 9, six reinforcing sheets 8 having a vertical width (H) equal to that of the heat radiating fins 1 are arranged apart from each other in a parallel posture, and are zigzag between the opposing reinforcing sheets 8. The heat dissipating fin 1 made of the paper sheet 3 that is bent is disposed.
  • the radiating fin 1 fixes both the bent edges 4 of the paper sheet 3 bent in a zigzag shape to the reinforcing sheet 8.
  • One bent end face 5 of the radiation fins 1 arranged in five rows between the six reinforcing sheets 8 is fixed to a paper sheet which is the planar heat conducting portion 2 in a thermally coupled state.
  • the same circuit board as the used circuit board was fixed.
  • the circuit board had a size of 170 mm ⁇ 50 mm, and was fixed to the central part excluding both ends of the plate-like heat conduction part. The temperature of the LED fixed to the circuit board was measured.
  • the radiator shown in FIGS. 11 to 26 is configured to bend the paper sheet 103 along the folding line 104 and divide the paper sheet 103 into the radiation fins 101 and the fixed paper sheet portion 106 with the folding line 104 as a boundary.
  • the sheet unit 106 is fixed to the heat conducting unit 102 in a thermally coupled state, and the heat of the heat conducting unit 102 is thermally conducted from the fixed paper sheet unit 106 to the radiation fins 101 to be radiated.
  • the above radiator can be foldably connected to the fixed paper sheet portion 106 by folding the folding line 104 at the boundary between the heat radiation fin 101 and the fixed paper sheet portion 106 as a folding line 104a. For this reason, the radiator has a feature that the radiator fins 101 can be folded to be compact when transported.
  • a long and narrow paper sheet 103 is bent at a right angle so that a horizontal portion 103A and a vertical portion 103B are formed, and the vertical portion 103B is radiating fins 101 and the horizontal portion 103A is fixed paper.
  • the sheet portion 106 is used. Since the vertical portion 103B is bent so as to be folded back at the upper end, the two vertical portions 103B are bonded or close to each other without being bonded to constitute the radiation fin 101. In particular, when not bonded, the two vertical portions 3B made of paper sheets do not adhere to each other, and a gap is formed here, and air can pass through the gap to more efficiently dissipate heat. is there.
  • the horizontal portion 103A is fixed as a fixed paper sheet portion 106 by being bonded to the heat conducting portion 102.
  • the radiation fins 101 are rectangular, but the radiation fins 101 can also be triangular as shown in FIG.
  • the heat radiator having this structure is characterized in that the overall height is lowered and heat can be efficiently radiated. Further, this radiator also has a feature that it can be compactly connected when transported by providing a folding line on the radiation fin 101 and folding it so that it can be folded and connected to the fixed paper sheet portion 106.
  • the radiator of FIG. 24 has a folding line 104 at a position away from the opposing outer peripheral edge of the square paper sheet 103, and is connected to both ends of the folding line 104 and cut from the folding line 104 to the outer peripheral edge.
  • the cut and raised portion 103b and the fixed paper sheet portion 106 are partitioned, and the cut and raised portion 103b is bent at a folding line 104 at a predetermined angle with respect to the fixed paper sheet portion 106, and the cut and raised portion 103b is formed.
  • the fixed paper sheet unit 106 is fixed to the heat conducting unit 102 in a thermally coupled state.
  • the heat radiation fins 101 are provided on both sides of the paper sheet 103, but the heat radiation fins may be provided on one side.
  • the radiator of FIG. 25 cuts out the paper sheet 103 into a specific shape, leaving the folding line 104, and divides the paper sheet 103 into a plurality of cutout portions 103c and a fixed paper sheet portion 106.
  • the cut-out part 103c is used as the heat radiation fin 101 by bending along the bending line 104 so as to have a predetermined angle with respect to the part 106.
  • the fixed paper sheet unit 106 is fixed to the heat conducting unit 102 in a thermally coupled state.
  • the paper sheet 103 having a predetermined width is bent so that a chevron-shaped heat radiation fin 101 is formed between the fixed paper sheet portions 106.
  • the chevron-shaped radiating fin 101 is provided with an intermediate bending line 111 and a slit 112 that can be bent at the intermediate bending line 111, and an intermediate bent portion 113 is provided between the slits 112.
  • the plurality of intermediate bent portions 113 divided by the slits 112 are alternately bent up and down along the intermediate bent line 111.
  • the intermediate bent portion 113 bent upward is bent into a mountain shape in the middle to form the radiation fin 101.
  • the intermediate bent portion 113 bent downward is a fixed paper sheet portion 106 that is bent so that the intermediate portion is horizontal and fixed to the surface of the heat conducting portion 102.
  • the radiator shown in the figure five intermediate connection portions 113 are provided in parallel between adjacent intermediate bent lines 111, and these intermediate bent portions 113 are provided with two chevron-shaped radiating fins 101, Three fixed paper sheet portions 106 are provided alternately.
  • the above radiator adjusts the interval between the fixed paper sheet portions 106 adjacent to each other with the intermediate folding line 111 interposed therebetween, and the protrusion height of the mountain-shaped heat radiation fin 101 and the heat radiation portion 102 of the mountain-shaped heat radiation fin 101. The number is specified.
  • the radiator shown in FIGS. 27 to 34 fixes the cutting edge 105 of the paper sheet 103 of the radiating fin 101 in a thermally coupled state to the heat conducting unit 102 and places the cutting edge 105 of the paper sheet 103 on the heat conducting unit 102.
  • the shape is self-supporting.
  • This radiating fin has a shape that can stand by itself as a plurality of cylindrical shapes, a plurality of conical shapes, a honeycomb shape, a corrugated honeycomb shape, and a grid lattice shape.
  • 102 is fixed in a thermally coupled state.
  • the paper sheet 103 is formed in a cylindrical shape, and one cutting edge 105 is bonded and fixed to the surface of the heat conducting unit 102.
  • cylindrical paper sheets 103 protruding from the heat conduction unit 102 are fixed to the heat conduction unit 102 at predetermined intervals as heat radiation fins 101.
  • the radiation fins 101 of the paper sheet 103 are cylindrical, and in the radiator shown in FIG. 28, the radiation fins 101 of the paper sheet 103 are rectangular.
  • the radiation fins 101 of the paper sheet 103 are streamlined cylindrical.
  • one side surface is an acute bent portion 103d and the opposite side surface is a curved surface 103e.
  • the sharp bent portion 103d of the radiating fin 101 is disposed on the leeward side and the curved surface 103e is disposed on the leeward side, so that the plurality of radiating fins 101 can be smoothly blown and radiated.
  • a plurality of paper sheets 103 are connected in a grid pattern, and the cutting edge 105 is fixed to the heat conducting unit 102.
  • the radiating fin 101 shown in the figure connects the vertical paper sheet 103T and the horizontal paper sheet 103S in a grid pattern.
  • the vertical paper sheet 103T and the horizontal paper sheet 103S are provided with slits in half of the vertical width, and the other paper sheet 103 is inserted into one slit and connected in a grid pattern.
  • the heat dissipating fin 101 shown in the figure has a plurality of ventilation holes for heat dissipation penetrating the vertical paper sheet 103T.
  • the vertical paper sheet 103T in the figure is provided with ventilation holes between the horizontal paper sheets 103S and above and below it.
  • the heat dissipating fin 101 having this structure ventilates between the horizontal paper sheets 103S with the ventilation holes, and can radiate heat more efficiently.
  • the grid-like radiating fins 101 of this shape are fixed by adhering the cutting edges 105 at the lower ends of the vertical paper sheet 103T and the horizontal paper sheet 103S to the heat conducting portion 102.
  • the paper sheet 103 of the radiating fin 101 is formed in a loop shape or a spiral shape, and the outer peripheral surface of the loop or spiral is fixed to the heat conducting portion 102 in a thermally coupled state.
  • the heat dissipating fins can be formed into a shape that can be folded by providing a plurality of folding lines on the paper sheet in parallel with the heat conducting portion.
  • the heat dissipating fins 101 are formed by fixing the outer peripheral surface of a cylindrical spiral formed by winding a paper sheet 103 in a spiral shape to the heat conducting portion 102.
  • the end of the spiral winding end is used as a fixed paper sheet portion 106, and the outer peripheral surface of the fixed paper sheet portion 106 is bonded to the heat conducting portion 102.
  • the radiator has a plurality of spirals arranged in parallel with each other and fixed to the heat conducting unit 102.
  • a heat conductive powder suspended in a papermaking slurry is bonded to a fiber and made into a sheet to be produced. Since the above paper sheet 103 has excellent bending strength, the bent portion is not damaged even if it is bent in a zigzag shape, and the bent portion is not damaged even in use. It can be used in a preferable state for various applications.
  • the paper sheet 103 manufactured through the above steps has a thickness of 0.26 mm, a density of 1.155 g / cm 3 , a basis weight of 294 g / m 3 , a folding strength of about 3000 times, and a thermal conductivity of 54. 2 W / m ⁇ K.
  • the folding strength is measured by the method described above in the same manner as the paper sheet used in the radiator of FIGS.
  • Non-beaten fibers include polyester fiber, polyamide fiber, polypropylene fiber, polyimide fiber, polyethylene fiber, acrylic fiber, carbon fiber, PBO fiber, polyvinyl acetate fiber, rayon fiber, polyvinyl alcohol fiber, ethylene vinyl alcohol fiber, poly Arylate fibers, metal fibers, glass fibers, ceramic fibers, fluorine fibers, polysulfone fibers, polyphenylene sulfide fibers and the like can be used.
  • the paper sheet used for the radiator of FIGS. 11 to 37 can improve the strength in a state where it is formed as a radiation fin by including a synthetic resin of a binder.
  • Synthetic resins for this binder include polyacrylic acid ester copolymer resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, NBR (acrylonitrile butadiene rubber) resins, SBR (styrene butadiene rubber) resins, polyurethane resins, and fluorine resins.
  • a thermoplastic resin containing or a thermosetting resin containing any of a phenol resin, an epoxy resin, and a silicon resin can be used.
  • the paper sheet used for the radiator of FIGS. 11 to 37 uses silicon carbide having an average particle size of 20 ⁇ m as the heat conductive powder.
  • the heat conductive powder replaces silicon carbide or silicon carbide.
  • aluminum nitride, magnesia, alumina silicate, silicon, iron, silicon carbide, carbon, boron nitride, alumina, silica, aluminum, copper, silver, gold, zinc oxide, zinc powder, etc. can be used,
  • the average particle size can also be 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the heat conductive powder is optimal in consideration of the type of fiber used, etc., because the ratio of adhering to the fiber in the wet papermaking process decreases and the utilization efficiency deteriorates. Use an average particle size.
  • the radiating fin 101 has a height and width of 5 cm
  • the fixed paper sheet portion 106 has the same longitudinal dimension as the radiating fin 101 width of 5 cm
  • the width is 1 cm
  • the fixed paper sheet portion 106 is bonded without any gaps.
  • the radiation fins 101 are fixed at 1 cm intervals.
  • This corrugated honeycomb radiator is cut to a height of 5 cm, the cutting edge 105 is bonded to the heat conduction part 102, and the parallel paper sheet 103 and the corrugated paper sheet 103 are attached to the heat conduction part 102. In a vertical position.
  • an epoxy-based filler filled with an iron oxide filler is used as the adhesive.
  • the external shape of the corrugated honeycomb radiator is equal to the external shape of the heat conducting portion 102.
  • a vertical paper sheet 103T and a horizontal paper sheet 103S are connected in a grid pattern to form a radiator.
  • the vertical paper sheet 103T and the horizontal paper sheet 103S are provided with slits in half of the vertical width, and another paper sheet 103 is inserted into the slit and connected in a grid pattern.
  • the vertical paper sheet 103 is provided with circular through holes at the top and bottom.
  • the through hole has an inner diameter of 6 mm
  • the upper through hole has a distance of 13 mm from the upper end to the center of the through hole
  • the lower through hole has a distance of 13 mm from the lower end to the center.
  • the interval between the vertical paper sheets 103 is 5 mm
  • the interval between the horizontal paper sheets 103 is 1 cm
  • the vertical width between the vertical paper sheet 103 and the horizontal paper sheet 103 is 5 cm.
  • the lower end edges of the vertical paper sheet 103 and the horizontal paper sheet 103 are bonded to the heat conducting unit 102 via an adhesive, and are fixed in a vertical posture with respect to the heat conducting unit 102.
  • the same adhesive as in Example 7 is used.
  • Example 11 As shown in FIG. 35, the paper sheet 103 is cut into a 1 cm wide strip, and this is an elliptical loop-shaped heat radiation fin 101 having a major axis in the height direction of 40 mm and a minor axis in the width direction of 15 mm. To do.
  • the heat dissipating fins 101 are arranged in five rows in a posture in which the loops are positioned on the same plane, and are adhered to the heat conducting unit 102 while being in contact with each other. Adjacent five rows of radiating fins 101 are bonded so that their bonding positions are shifted in the longitudinal direction, i.e., 7.5 mm in the longitudinal direction, and 14 and 15 loop radiating fins in one row. 101 is bonded.
  • the same adhesive as in Example 7 is used.
  • the same circuit board as that used in the example was fixed.
  • the circuit board had a size of 170 mm ⁇ 50 mm, and was fixed to the central portion excluding both ends of the plate-like heat conducting portion 102.
  • the temperature of the LED fixed to the circuit board was measured.
  • Table 1 shows the temperatures of the LEDs radiated by the heat radiators of Examples 7 to 11 and Comparative Example 3 described above.
  • the radiators of the paper sheets 103 of Examples 7 to 11 of the present invention can reduce the temperature of the LED to 55 ° C. to 63 ° C., which is comparable to the aluminum radiator of Comparative Example 3. It has been demonstrated that it has excellent heat dissipation characteristics.
  • the heatsink for paper sheet of the present invention is a mobile phone in addition to the heat radiation of conventionally used lighting devices such as LEDs, computer CPU, electronic components such as transistors and FETs, panels such as liquid crystal, PDP and EL. It can also be used in places where lightness is required, such as heat dissipation from LCDs, heat dissipation from electronic boards and liquid crystals in portable PCs, electronic parts in cars, and heat dissipation from lighting. Useful. Since the paper sheet is used as a heat radiating fin, it can be used in place of a heat radiator that uses a metal such as aluminum as a heat radiating fin at present and contributes to weight reduction of electronic components.

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Abstract

【課題】放熱フィンの放熱面積を大きくして優れた放熱特性を実現しながら、極めて軽くする。安価に多量生産できる紙シートの放熱器を提供する。 【解決手段】紙シートの放熱器は、折曲加工してなる放熱フィン1を熱伝導部2に固定している。紙シートの放熱器は、放熱フィン1が、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート3で、この放熱フィン1を加工して熱伝導部2に熱結合状態に固定している。

Description

紙シートの放熱器
 本発明は、折曲加工して放熱面積を大きくしている放熱フィンを有する放熱器に関する。
 コンピューターのCPU等の電子部品やLED、液晶、PDP、EL、携帯電話等の発光素子等の電子部品の小型化、高集積化により、各部品からの発熱による装置の寿命低下、誤作動が問題となってきており、電子部品の放熱対策への要求は、年々高まってきている。電子部品の放熱対策として、ファン等を用いた強制冷却の他、金属性の放熱フィンからなる放熱用部品が使用されている。放熱フィンは放熱面積を大きくして放熱特性を向上できる。このことから、金属板を折曲加工して放熱面積を大きくしている放熱フィンは開発されている。(特許文献1参照)
 この放熱フィンは、熱源に熱結合される熱伝導部に放熱フィンを固定している。放熱フィンは、薄い金属板を、熱伝導部に接触するように形成された谷部と、谷部から起立姿勢を成すように形成された立ち上がり部と、立ち上がり部の頂部において折り返すように折曲されて形成された山部とを設けている。立ち上がり部は、対向する金属薄板同士を密着させる構造としている。
特開2007-27544号公報
 以上の放熱フィンは、折曲加工して放熱面積を大きくできる特徴はあるが、金属板を使用するので重くなる欠点がある。とくに、山部のピッチを狭く、立ち上がり部の上下幅を広くして放熱面積を大きくすると重くなる欠点がある。また、広い面積の金属板を使用することからコストも高くなる欠点がある。重い放熱フィンは、固定のために大きな強度が要求されて、取り付け部のコストも高くなる。さらに、軽量化が特に大切な用途、たとえば電球に代わって使用される複数のLEDの電球タイプの光源等は、軽い電球に代わって使用されるので、その重量を電球に近くすることが要求される。LEDの温度上昇を少なくするために、従来の金属板の放熱フィンを固定すると、放熱フィンが重くなって光源を軽くできないなどの弊害が発生する。また、回路基板に固定されるパワートランジスタやパワーFET等の半導体素子にも放熱フィンが固定されるが、この放熱フィンは、回路基板で半導体素子を支持するので、軽くて優れた放熱特性が要求される。
 本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、放熱フィンの放熱面積を大きくして優れた放熱特性を実現しながら、極めて軽くできる紙シートの放熱器を提供することにある。
 また、本発明の他の大切な目的は、安価に多量生産できる紙シートの放熱器を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
 本発明の請求項1の紙シートの放熱器は、折曲加工してなる放熱フィン1、21、31を熱伝導部2、22、32、42に固定している。紙シートの放熱器は、放熱フィン1、21、31が、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート3で、この放熱フィン1、21、31をジグザグ状に折曲加工して熱伝導部2、22、32、42に熱結合状態に固定している。
 以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンの放熱面積を大きくして優れた放熱特性を実現しながら、極めて軽くできる特徴がある。それは、放熱フィンを湿式抄紙された紙製とするからである。ちなみに、放熱器を設けない電球タイプのLED光源は、最高温度が約100℃と極めて高くなったのに対し、同じLED光源に本発明の紙シートの放熱器を固定することで、その温度を52℃~63℃として、約40℃も低くできる。また、放熱フィンを紙シートとする放熱器の重量はわずかに12gないし90gであるから、種々のタイプの光源を軽くしながら、LEDの発熱を効果的に放熱して温度上昇を少なくできる。LEDのみでなく、半導体素子は温度上昇によって効率が低下する特性がある。たとえば、LEDは、温度が上昇するにしたがって発光効率が低下し、反対に温度が60℃から30℃に降下すると、発光効率は約50%も向上する。さらに困ったことに、半導体素子は、温度が上昇して効率が低下すると電力ロスが大きくなって発熱量が増加する。このため、半導体素子は、効率よく放熱することで温度を低くできるが、放熱が十分でないと温度が上昇し、また、温度が上昇して発熱量がさらに増加して温度がますます高くなって効率を低下させる悪循環を起こす。本発明の紙シートの放熱器は、軽くて優れた放熱特性を実現するので、電球タイプのLED光源に固定して、全体を軽くしながら、温度上昇を少なくして、発光効率を高くできる理想的な特徴を実現する。さらに、以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンを金属板から紙シートとするので、軽いことに加えて、安価に多量生産できる特徴も実現する。
 本発明の請求項2の紙シートの放熱器は、ジグザグ状に折曲された紙シート3の折曲縁4を熱伝導部2、22、32、42に熱結合状態に固定することができる。
 本発明の請求項3の紙シートの放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3を平面状として放熱フィン1、21、31とし、紙シート3からなる放熱フィン1、21、31の熱伝導部2に対向する折曲縁4を、熱伝導部2に熱結合状態に固定している。
 この放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シートからなる放熱フィンを平面状とするので、平面状の発熱部品に広い伝熱面積で熱結合して、効率よく放熱できる。
 本発明の請求項4の紙シートの放熱器は、ジグザグ状に折曲された紙シート3の折曲端面5を熱伝導部2に熱結合状態に固定している。
 本明細書において、折曲端面とは、ジグザグ状に折曲加工された紙シートの端縁を含む面であって、折曲された複数の折曲面の端縁を含む面を意味するものとする。
 本発明の請求項5の紙シートの放熱器は、放熱フィン1が、ジグザグ状に折曲加工してなる紙シート3を円筒状として、折曲加工された紙シート3の折曲端面5を熱伝導部2に熱結合状態に固定している。
 この紙シートの放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シートを円筒状とするので、円柱形状の発熱部品に効率よく熱結合させて放熱できる。
 本発明の請求項6の紙シートの放熱器は、複数枚の補強シート8を互いに平行に配設すると共に、対向する補強シート8の間に、紙シート3をジグザグ状に折曲加工してなる放熱フィン1を配置しており、放熱フィン1が、ジグザグ状の紙シート3の両方の折曲縁4を補強シート8に熱結合状態に固定すると共に、ジグザグ状に折曲された紙シート3の折曲端面5を熱伝導部2に熱結合状態に固定している。
 この放熱器は、複数の補強シートの間にジグザグ状の紙シートを配置するので、放熱面積を大きくして、効率よく放熱できる特徴がある。また、対向する補強シートの間にジグザグ状の紙シートを挟着するように配置するので、ここに配設される放熱フィンを補強シートで保護できる特徴も実現する。
 本発明の請求項7の紙シートの放熱器は、熱伝導部2、22、32、42を、紙シート11、12と、金属プレートと、熱伝導性プラスチックシート13のいずれかとする。この放熱器は、紙シートと金属プレートと熱伝導性プラスチックシートのいずれかからなる熱伝導部に放熱フィンを固定して、発熱部の熱を放熱フィンで放熱できる。
 本発明の請求項8の紙シートの放熱器は、放熱フィン1、21、31の紙シート3の厚さを1mm以下であって、0.05mm以上とする。この放熱器は、放熱フィンを十分な強度としながら、軽くて優れた放熱特性を実現できる。
 本発明の請求項9の紙シートの放熱器は、放熱フィン1、21、31である紙シート3の繊維を、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とし、叩解パルプと非叩解繊維とに熱伝導粉末を添加して湿式抄紙された紙シート3を放熱フィン1、21、31とする。
 以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンに使用する紙シートの耐折曲強度を向上し、折曲加工を簡単にしながら熱伝導率を高くできる、紙シートとして理想的な特性を実現する。また、放熱フィンに使用する紙シートの振動に対する強度を向上できる特徴も実現する。以上の紙シートは、耐折強度を4829回と極めて強くでき、また、熱伝導率も38.15W/m・Kとして、放熱フィンのすぐれた放熱特性を実現できる。
 以上の紙シートの放熱器は、放熱フィン1、21、31に使用する紙シート3の叩解パルプを、合成繊維からなる叩解パルプと天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。合成繊維の叩解パルプとして、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維のいずれかを使用できる。また、天然パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプのいずれかを使用することができる。
 さらに、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維のいずれかを使用することができる。
 非叩解繊維として、熱で溶融するバインダー繊維を添加し、抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工して紙シートとすることができる。バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維のいずれかを使用することができる。
 放熱フィン1、21、31の紙シート3に添加している熱伝導粉末には、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金の粉末を使用することができる。また、熱伝導粉末の平均粒径は、0.1μmないし500μmとすることができる。
 さらに、放熱フィン1、21、31の紙シート3は、バインダーとして、合成樹脂を添加して繊維に結合して湿式抄紙して製造するものが使用できる。合成樹脂として、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかを使用することができる。
 さらにまた、放熱フィン1、21、31は、繊維に熱伝導粉末を添加してなるモールド抄紙で湿式抄紙されてなる紙シート3とすることができる。
 本発明の請求項21の紙シートの放熱器は、放熱フィン101を熱伝導部102に固定している。放熱フィン101は、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート103で構成している。紙シート103は、折曲ライン104で折曲して、折曲ライン104を境界として放熱フィン101と固定紙シート部106とに区画している。放熱器は、紙シート103の固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定して、熱伝導部102の熱を固定紙シート部106から放熱フィン101に熱伝導して放熱している。
 以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンの放熱面積を大きくして優れた放熱特性を実現しながら、極めて軽くできる特徴がある。それは、放熱フィンを湿式抄紙された紙製とするからである。湿式抄紙された紙シートは、その表面方向に極めて優れた熱伝導率を示すことから、熱伝導部の発熱を速やかに広い面積に伝導して効率よく放熱する。また、表面に無数の微細な凹凸があって実質的な表面積が大きく、放熱面積が大きくなって表面から効率よく放熱する。ちなみに、アルミニウムの放熱器を設けているLED光源は、外気温度を20℃とする状態で連続して点灯して、LEDの温度が61℃まで上昇して安定したのに対し、同じLED光源に、本発明の紙シートの放熱器を固定することで、LEDの温度を55℃ないし62℃と重いアルミニウムの放熱器に勝るとも劣らない低い温度に放熱できる。放熱フィンを紙シートとする放熱器の重量は、軽いものでわずかに約100gであるから、種々のタイプの光源を軽くしながら、LEDの発熱を効果的に放熱して温度上昇を少なくできる。LEDのみでなく、半導体素子は温度上昇によって効率が低下する特性がある。たとえば、LEDは、温度が上昇するにしたがって発光効率が低下し、反対に温度が60℃から30℃に降下すると、発光効率は約50%も向上する。さらに困ったことに、半導体素子は、温度が上昇して効率が低下すると電力ロスが大きくなって発熱量が増加する。このため、半導体素子は、効率よく放熱することで温度を低くできるが、放熱が十分でないと温度が上昇し、また、温度が上昇して発熱量がさらに増加して温度がますます高くなって効率を低下させる悪循環を起こす。本発明の紙シートの放熱器は、軽くて優れた放熱特性を実現するので、電球タイプのLED光源に固定して、全体を軽くしながら、温度上昇を少なくして、発光効率を高くできる理想的な特徴を実現する。さらに、以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンを金属板から紙シートとするので、軽いことに加えて、安価に多量生産できる特徴も実現する。
 本発明の請求項22の紙シートの放熱器は、紙シート103をL字状に折曲加工して放熱フィン101と固定紙シート部106とに区画し、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定する。
 以上の放熱器は、固定紙シート部を広い面積で熱伝導部に熱結合して、熱伝導部の発熱を効率よく固定紙シート部に伝導し、表面方向に優れた熱伝導特性によって固定紙シート部から放熱フィンに速やかに熱伝導して外部に効率よく放熱する。
 本発明の請求項23の紙シートの放熱器は、紙シート103を、折曲ライン104を残して特定の形状に切り抜いて、複数の切り抜き部103cと固定紙シート部106とに区画し、切り抜き部103cを固定紙シート部106に対して所定の角度となるように折曲ライン104で折曲し、切り抜き部103cを放熱フィン101として、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定する。
 以上の放熱器は、一枚の紙シートで複数の放熱フィンを固定紙シート部に連結する構造が実現できると共に、固定紙シート部を広い面積にできる。このため、熱伝導部の発熱を、広い面積で熱結合状態にある固定紙シート部に効率よく熱伝導し、さらに表面方向に優れた熱伝導率によって、固定紙シート部から複数の放熱フィンにも効率よく熱伝導して、熱伝導部の発熱を効率よく放熱できる。
 本発明の請求項24の紙シートの放熱器は、紙シート103を、外周縁から離れた位置を折曲ライン104として、この折曲ライン104の両端に連結して折曲ライン104から外周縁まで裁断して、切り起こし部103bと固定紙シート部106とに区画し、この切り起こし部103bを固定紙シート部106に対して所定の角度となる状態に折曲ライン104で折曲し、切り起こし部103bを放熱フィン101として、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定する。
 以上の放熱器も、一枚の紙シートで複数の放熱フィンを固定紙シート部に連結する構造が実現できると共に、固定紙シート部を広い面積にできる。このため、熱伝導部の発熱を、広い面積で熱結合状態にある固定紙シート部に効率よく熱伝導し、さらに表面方向に優れた熱伝導率によって、固定紙シート部から複数の放熱フィンにも効率よく熱伝導して、熱伝導部の発熱を効率よく放熱できる。
 本発明の請求項25の紙シートの放熱器は、固定紙シート部106を挟着して熱伝導部102に固定する固定プレート107を有して、この固定プレート107と熱伝導部102とで固定紙シート部106を挟着して、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定する。
 以上の放熱器は、簡単かつ容易に、しかも好ましい状態で固定紙シート部を熱伝導部に熱結合状態に固定でき、熱伝導部の発熱を速やかに固定紙シート部に伝導して、固定紙シート部から放熱フィンに熱伝導して効率よく放熱できる。この構造は接着剤を使用することなく紙シートを熱伝導部に固定できるので、接着剤を使用しない状態にあっては、全体を軽くできる。
 本発明の請求項26の紙シートの放熱器は、紙シート103を、互いに平行に配設してなる複数列の固定紙シート部106の間に、山形に突出する放熱フィン101を有する形状に折曲加工すると共に、固定プレート107が、固定紙シート部106を熱伝導部102に挟着する挟着部107Bと、山形に突出する放熱フィン101を突出させる貫通孔107Cを有し、この固定プレート107が、貫通孔107Cに放熱フィン101を挿入して、挟着部107Bを熱伝導部102に固定することができる。
 以上の放熱器は、固定紙シート部を好ましい状態で熱伝導部に固定できると共に、放熱フィンの両側に固定紙シート部を設けて、各々の放熱フィンを理想的な状態で固定紙シート部を介して熱伝導部に熱結合状態に連結できる。このため、熱伝導部の発熱を速やかに固定紙シート部に伝導し、固定紙シート部から放熱フィンに熱伝導して効率よく放熱できる。
 本発明の請求項27の紙シートの放熱器は、固定プレート107の貫通孔107Cを四角形とし、紙シート103の放熱フィン101を四角形の貫通孔107Cから突出する垂直断面形状を三角形とする山形とする。
 以上の放熱器は、放熱フィンを安定して自立できる状態としながら、熱伝導部の発熱を効率よく固定紙シート部から放熱フィンに伝導して、放熱効率をよくできる。また、固定プレート7の貫通孔7Cは、三角形やスリット形状とすることができる。三角形の貫通孔は、垂直断面形状と水平断面形状を三角形とする放熱フィンを突出させる。スリットの貫通孔は、2つ折りした放熱フィンを突出させる。
 本発明の請求項28の紙シートの放熱器は、固定プレート107を金属プレート、硬質のプラスチック板、フィラーを充填している硬質のプラスチック板、繊維強化のプラスチック板のいずれかとする。
 固定プレートを金属プレートとする構造にあっては、固定紙シート部を確実に熱伝導部に密着させて、好ましい熱結合状態を実現し、さらに、金属プレートの固定プレートからも放熱して、放熱特性を改善できる。固定プレートをプラスチック板とする構造にあっては、軽くしながら固定紙シート部を熱伝導部に確実に熱結合状態に固定できる。
 本発明の請求項29の紙シートの放熱器は、放熱フィン101を、折曲ライン104で折曲して折り畳み自在に固定紙シート部106に連結する。
 以上の放熱器は、折り畳み状態で梱包し、また、運搬することで、この行程で極めてコンパクトにしながら、優れた放熱特性を実現する。さらに、この構造は輸送コストを低減できる。
 本発明の請求項31の紙シートの放熱器は、放熱フィン101を熱伝導部102に固定している。放熱フィン101は、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート103で構成している。さらに、放熱器は、放熱フィン101の紙シート103の切断縁105を熱伝導部102に熱結合状態に固定すると共に、紙シートの放熱フィン101が切断縁105を熱伝導部102に載せて自立できる形状としいる。
 以上の放熱器は、放熱フィンを簡単に熱伝導部に固定しながら、紙シートの切断縁を熱伝導部に熱結合状態に固定して、表面方向に優れた熱伝導特性を示す紙シートでもって、熱伝導部の熱を効率よく放熱フィンに伝導して放熱できる。
 本発明の請求項32の紙シートの放熱器は、切断縁を熱伝導部に載せて自立できる形状を、筒状、板状、ハニカム状、コルゲートハニカム状、碁盤格子状、錐状のいずれかとする。
 以上の放熱器は、放熱フィンの表面積を大きくして、優れた放熱特性を実現する。また、放熱フィンを優れた強度で所定の形状に保持して、長期間にわたって優れた放熱特性を実現する。
 本発明の請求項33の紙シートの放熱器は、放熱フィン101を熱伝導部102に固定している。放熱フィン101は、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート103で構成されている。さらに、放熱器は、放熱フィン101の紙シート103をループ状又はスパイラル状として、ループ又はスパイラルの外周面を熱伝導部102に熱結合状態で固定している。
 以上の放熱器は、固定紙シート部と放熱フィンとの熱結合面積を広くし、さらに放熱面積も広くして、固定紙シート部から放熱フィンに速やかに熱伝導して、放熱フィンでもって熱伝導部の発熱を効率よく放熱できる。
 本発明の請求項34の紙シートの放熱器は、放熱フィン101を熱伝導部102に固定している。放熱フィン101は、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート103で構成している。さらに、放熱器は、放熱フィン101の紙シート103を熱伝導部102に挿通して熱結合状態で固定している。
 以上の放熱器は、放熱フィンを熱伝導部に挿通して熱結合状態とするので、極めて簡単に放熱フィンを熱伝導部に熱結合状態で連結できる。
 本発明の請求項21ないし34の紙シートの放熱器は、放熱フィン101の紙シート103の厚さを1mm以下であって、0.05mm以上とする。
 この放熱器は、放熱フィンを十分な強度としながら、軽くて優れた放熱特性を実現できる。
 本発明の請求項21ないし34の紙シートの放熱器は、放熱フィン101である紙シート103の繊維を、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とし、叩解パルプと非叩解繊維とに熱伝導粉末を添加して湿式抄紙された紙シートを放熱フィンとする。
 以上の紙シートの放熱器は、放熱フィンに使用する紙シートの耐折曲強度を向上し、折曲加工を簡単にしながら熱伝導率を高くできる、紙シートとして理想的な特性を実現する。また、放熱フィンに使用する紙シートの振動に対する強度を向上できる特徴も実現する。以上の紙シートは、耐折強度を約3000回と極めて強くでき、また、熱伝導率も54.2W/m・Kとして、放熱フィンのすぐれた放熱特性を実現できる。
 本発明の請求項21ないし34の放熱器は、紙シートの放熱器は、放熱フィン101に使用する紙シート103の叩解パルプを、合成繊維からなる叩解パルプと天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。合成繊維の叩解パルプとして、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維、ポリスルホン系繊維のいずれかを使用する。また、天然パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプのいずれかを使用する。
 さらに、本発明の請求項21ないし34の放熱器は、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維のいずれかを使用する。
 本発明の請求項21ないし34の放熱器は、非叩解繊維として、熱で溶融するバインダー繊維を添加し、抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工して紙シートとすることができる。バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維のいずれかを使用する。
 本発明の請求項21ないし34の放熱器は、放熱フィン101の紙シート103に添加している熱伝導粉末には、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金、酸化亜鉛、亜鉛の粉末のいずれかを使用することができる。また、熱伝導粉末の平均粒径は、0.1μmないし500μmとする。
 さらに、本発明の請求項21ないし34の放熱器は、放熱フィン101の紙シート103は、バインダーとして、合成樹脂を添加して繊維に結合して湿式抄紙して製造するものが使用できる。合成樹脂として、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかを使用する。
本発明の一実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 熱伝導率の測定装置の概略断面図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 図18に示す紙シートの放熱器の分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 図21に示す紙シートの放熱器の分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の使用例を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる紙シートの放熱器の斜視図である。
 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための紙シートの放熱器を例示するものであって、本発明は紙シートの放熱器を以下の方法や条件に特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
 図1ないし図9に示す放熱器は、折曲加工している放熱フィン1、21、31を熱伝導部2、22、32、42に固定している。放熱フィン1、21、31は、繊維に熱伝導粉末を添加している湿式抄紙して製造された紙シート3である。放熱フィン1、21、31は、紙シート3をジグザグ状に折曲加工して熱伝導部2、22、32、42に熱結合状態に固定している。図1ないし図7に示す放熱器は、ジグザグ状に折曲された紙シート3の折曲縁4を熱伝導部2、22、32、42に熱結合状態に固定している。図8と図9に示す放熱器は、ジグザグ状に折曲された紙シート3の折曲端面5を熱伝導部に熱結合状態に固定している。
 紙シート3をジグザグ状に折曲加工している放熱フィン1、21、31は、折曲加工している1枚の折曲面の横幅(W)を広くし、かつジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)、すなわち、隣接する折曲縁4の間隔を狭くすることで、熱伝導部2、22、32、42を大きくすることなく放熱フィン1、21、31の放熱面積を大きくできる。1枚の折曲面の横幅(W)は、要求される熱抵抗により最適値に設定されるが、たとえば5mmないし30mmに、また、ピッチ(d)は2mmないし30mmに設定される。放熱フィン1、21、31の紙シート3は、好ましくは厚さを0.2mmないし0.3mmとするが、1mmよりも薄く、また0.05mmよりも厚いものが使用できる。紙シートが薄すぎると強度が低下し、厚すぎると製造コストが高くなって重くなるので、用途と要求される強度や熱抵抗を考慮して、前述の範囲で最適値のものが使用される。
 図1の放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3を円筒状として、内側の折曲縁4を円筒状の熱伝導部22の外側に熱結合状態に固定している。図1の放熱器は、外形を円柱状とする電球タイプのLED光源などの電子部品の外周に熱結合状態に固定されて、電子部品を外周面から放熱する。図の電子部品のLED光源は、下面に複数のLED(図示せず)を固定して、その外周に紙シート3の放熱フィン1を固定している。図1の放熱器は、熱伝導部22をLEDを固定している固定部10に併用している。したがって、この放熱器は、熱伝導部として専用の部品を設けることなく、LEDを固定している固定部10に、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3の内側の折曲縁4を熱結合状態に固定している。放熱フィン1の紙シート3は、固定部10の外周面に折曲縁4を接着して、熱伝導部22に熱結合状態に固定される。
 さらに、図2の放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3を円筒状として、外側の折曲縁4を円筒状の熱伝導部42の内側に熱結合状態に固定している。図の放熱器は、熱伝導部42を筒状の紙シート11としている。この放熱器は、筒状の紙シート11の内面に、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3の外側の折曲縁4を熱結合状態に固定して、筒状の熱伝導部42の内側に放熱フィン1を固定している。この放熱器は、たとえば、回路基板等に固定される複数の電子部品の間にできる隙間等に挿入されて、円筒状の熱伝導部42の外周面を電子部品の表面に熱結合状態に固定して電子部品を放熱する。とくに、熱伝導部42を紙シート11とする構造は、簡単に外形を変形させて、複数の電子部品の間にできる種々の間隔の隙間に無理なく挿入できる。ただ、熱伝導部は、紙シートに特定せず、金属プレートや熱伝導性プラスチックシートも使用できる。
 図3ないし図6に示す放熱器は、紙シート12の熱伝導部2を設けて、ここにジグザグ状の紙シート3を固定し、紙シート12からなる熱伝導部2を電子部品の発熱部に固定して、電子部品を放熱する。これらの図に示す放熱器は、紙シート12の熱伝導部に代わって、金属プレートの熱伝導部とすることもできる。金属プレートの熱伝導部は、アルミニウムなどの熱伝導率の優れた平面状の金属板である。図の熱伝導部2は平面状とするが、熱伝導部2は、固定される電子部品などの発熱部に密着する形状に加工されて、発熱部に熱結合状態に固定される。熱伝導部2は、熱伝導の優れた接着剤を介して電子部品の発熱部に接着して熱結合状態に固定され、あるいは熱伝導の優れた熱伝導ペーストや接着剤を介して発熱部に熱結合状態に接着して固定される。また、金属プレートの熱伝導部は、ネジやその他の固定構造で固定される。
 図3の放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン1の全体形状を平面状として、平面状の紙シート12からなる熱伝導部2に対向する折曲縁4を、熱伝導部2の紙シート12に熱結合状態に固定している。この放熱器は、電子部品に設けている平面状の放熱プレートの表面に固定されて、電子部品を放熱する。この放熱器は、電球タイプのLED光源の上面や、トランジスタやFETなどの電子部品の表面に固定されて効率よく放熱する。
 図4と図5の放熱器は、放熱フィン21の紙シート3をジグザグ状に折曲加工してできる山形突出部の高さを、隣接するもので異なる高さとしている。すなわち、高い山形突出部21Aの間に、低い山形突出部21Bを設けている。この放熱フィン21は、高い山形突出部21Aの間に低い山形突出部21Bがあって、隣接している高い山形突出部21Aの間に低い山形突出部21Bによって谷部6ができる。このため、この構造の放熱フィン21は、ジグザグ状に折曲加工する折曲縁4のピッチ(d)を狭くして放熱面積を大きくしながら、高い山形突出部21Aの間にできる谷部6にスムーズに空気を換気して、高い山形突出部21Aからの放熱をよくできる特徴がある。図4の放熱フィン21は、高い山形突出部21Aと低い山形突出部21Bとを交互に配置している。また、図5の放熱フィン21は、隣り合う高い山形突出部21Aの間に複数(図においては6個)の低い山形突出部21Bを設けて配置している。さらに、放熱フィンは、高い山形突出部と低い山形突出部の並びや個数を種々に変更することも、高さがランダムに変化する山形突出部を設けることもできる。
 図6の放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン31に、複数の換気孔7を設けている。換気孔7は貫通孔で、ジグザグ状に折曲加工された山形突出部の頂上部に、所定の間隔に並べて設けている。この放熱フィン1は、熱伝導部2を水平状に配置しながら、優れた放熱特性を実現できる。山形突出部の内部で加温された空気を換気孔7に通過させてスムーズに外部に換気できるからである。
 図7の放熱器は、複数枚の熱伝導部32を互いに離して平行な姿勢に配設して、熱伝導部32の間にジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン1を配置して、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3の両方の折曲縁4を板状の熱伝導部32に熱結合状態に固定している。熱伝導部32は、熱伝導性プラスチックシート13、紙シート、金属プレートのいずれかである。熱伝導部32を紙シートや熱伝導性プラスチックシート13とする放熱器は軽くできる。熱伝導部をアルミニウムなどの金属プレートとする放熱器は、熱伝導部の熱伝導を良くして効率よく放熱できる。この放熱器は、複数枚の熱伝導部32の間に、ジグザグ状に折曲加工した紙シート3を挟着するように配置するので、全体の強度を高くしながら、放熱面積を大きくできる。
 図8の放熱器は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3を円筒状として、円筒状の紙シート3の一方の折曲端面5を平面状の熱伝導部2に熱結合状態に固定している。ここで、折曲端面5とは、ジグザグ状に折曲加工された紙シート3の端縁を含む面であって、折曲された複数の折曲面の端縁を含む面である。図に示す熱伝導部2は紙シート12で、この紙シート12に円筒状の紙シート3の折曲端面5を固定し、紙シート12からなる熱伝導部2を電子部品の発熱部に固定して、電子部品を放熱する。図に示す放熱器は、円筒状の紙シート3の内側に円筒状の補強シート8を配置して、この補強シート8の外周面に、紙シート3の内側の折曲縁4を熱結合状態に固定している。この補強シート8は、たとえば、紙シートやプラスチックシートとして、全体の重量を軽くしながら、ジグザグ状に折曲加工された放熱フィン1を補強できる。さらに、補強シート8として熱伝導に優れた紙シートや熱伝導性プラスチックシートを使用することで、熱伝導部2の熱を効率よく放熱フィン1に熱伝導できる。さらに、図示しないが、補強シートは、円筒状の紙シートの外側に設けることも、円筒状の紙シートの内側と外側の両方に設けることもできる。ただ、補強シートは必ずしも必要ではなく、円筒状の紙シートに補強シートを固定することなく、円筒状の紙シートの折曲端縁を熱伝導部に熱結合状態に固定することもできる。
 さらに、図9の放熱器は、複数枚の補強シート8を互いに離して平行な姿勢に配設して、対向する補強シート8の間に、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン1を配置している。放熱フィン1は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3の両方の折曲縁4を補強シート8に固定すると共に、一方の折曲端面5を平面状の熱伝導部2に熱結合状態に固定している。図に示す熱伝導部2は紙シート12で、この紙シートの熱伝導部2に紙シート3の折曲端面5を固定し、紙シート12からなる熱伝導部2を電子部品の発熱部に固定して、電子部品を放熱する。補強シート8は、たとえば、紙シートやプラスチックシートとして、全体の重量を軽くしながら、ジグザグ状に折曲加工された放熱フィン1を補強できる。さらに、補強シート8として熱伝導に優れた紙シートや熱伝導性プラスチックシートを使用することで、熱伝導部2の熱を効率よく放熱フィン1に熱伝導できる。この放熱器は、複数枚の補強シート8の間に、ジグザグ状に折曲加工した紙シート3からなる放熱フィン1を挟着するように配置して、放熱フィン1の折曲端面5を平面状の熱伝導部2に熱結合状態で固定するので、全体の強度を高くしながら、放熱面積を大きくして効率よく放熱できる。
 放熱フィン1、21、31に使用する紙シート3は、繊維と熱伝導粉末とを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙してシート状とし、これを乾燥して製造される。この紙シート3は、好ましくは、抄紙用スラリーに、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とを懸濁し、この叩解パルプと非叩解繊維とでもって、抄紙用スラリーに懸濁してなる熱伝導粉末を繊維に結合してシート状に抄紙して製造するものが使用される。以上の紙シート3は、優れた耐折曲強度を有するので、ジグザグ状に折曲加工して折曲部が破損せず、また、使用状態においても折曲部が破損することがなく、種々の用途に好ましい状態で使用できる。
 以上の紙シート3は、以下のように湿式抄紙して製造できる。
 炭化珪素(平均粒子径20μm)100重量部、叩解パルプとしてのアクリルパルプ(カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)50ml、平均繊維長1.45mm)21重量部、非叩解繊維としてのポリエステル繊維(0.1dtex×3mm)7重量部、バインダー繊維としてのポリエステル繊維からなるバインダー繊維(1.2dtex×5mm)14重量部からなる組成物を水中に混合分散し、固形分1%~5%からなるスラリーを調製する。この後、凝集剤としてカチオン系ポリアクリル酸ソーダを0.001重量部、アニオン系ポリアクリル酸ソーダを0.00002重量部を添加後、25cm角角型シートマシンを用いてスラリーをシート化して抄紙シートとし、この抄紙シートをプレスし、乾燥させた後、このシートを5MPaの圧力で温度180℃、2分間プレスを行う。
 以上の工程で製造された紙シート3は、厚さが0.322mm、密度が0.97g/cm、耐折強度が4829回、熱伝導率が38.15W/m・Kとなる。
 熱伝導率は、以下の方法で測定する。
 7cm×9cmに裁断した測定試料をグリセリンに浸漬し、真空状態にして試料を脱気処理したものを、25℃で一定にしてある恒温室で温度が一定になるまで静置する。温度が一定になったら、恒温室内で温度を一定にした測定装置に試料の短片を上にして縦方向に挿入する。
 測定装置の概略図を図10に示す。この測定装置は、試料61を両側からヒートシンク62で挟着している。ヒートシンク62は、中心部を空洞63として、試料61を加熱するヒーター64を断熱できるようになっている。上部に試料61を挿入する差込口65があり、ヒートシンク62で両側を固定して、上蓋(図示せず)を閉じて密閉するようになっている。試料61の中心部からヒーター64で加熱を行うと、中心部付近ではヒートシンク62の断熱効果により試料61にのみ熱が行き渡り、端まで熱が到達すると両側にあるヒートシンク62により熱が吸収されるため、時間が経つと温度勾配は一定となる。この時の中心部から外側の温度勾配を測定する。
 熱流φ(ヒーターから派生した)を測定することにより、サンプル温度の時間変化に対する微分値をΔT、サンプルの厚さをHとすると、相対熱伝導率λは、下記の計算式となる。
 λ=φ/H・ΔT
 耐折強度の測定は、JIS P8115 紙及び板紙-耐折強さ試験方法-MIT試験機法に基づく方法で行う。この方法は、幅を15mm、長さを110mm以上とする短冊状に切断した試験片を準備し、長辺方向の両端を試験装置に挟む。この試験片を破断するまで表裏に折り曲げて、破断するまでに折り曲げた回数を求める。
 以上の紙シートは、優れた熱伝導特性を実現しながら、さらに優れた耐折曲強度を有するので、紙シートを折曲加工するのと同じ装置と方法で、簡単かつ容易に、しかも能率よくジグザグ状に折曲加工して安価に放熱フィンを製造できる。
 以上の紙シートは、叩解パルプにアクリルパルプを使用して、非叩解繊維にはポリエステル繊維を使用するが、叩解パルプには合成繊維からなる叩解パルプと、天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。また、合成繊維からなる叩解パルプには、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維等が使用でき、天然パルプには、木材パルプ、非木材パルプなどが使用できる。また、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維などが使用できる。
 また、以上の紙シートは、熱で溶融される非叩解繊維であるバインダー繊維を使用して、湿式抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工しているが、バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維などを使用することができる。
 さらに、本発明の放熱器の放熱フィンに使用する紙シートは、必ずしも繊維に叩解パルプと非叩解繊維を使用することなく、たとえば叩解パルプのみを使用して製造することができる。
 さらにまた、以上の紙シートは、シートマシンを用いてスラリーをシート化して抄紙シートとして製作したが、シートマシンに代わって、モールド抄紙によって抄紙シートとして製作することもできる。
 また、以上の紙シート3は、熱伝導粉末に平均粒径を20μmとする炭化珪素を使用するが、熱伝導粉末には、炭化珪素に代わって、あるいは炭化珪素に加えて、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金の粉末等を使用することができ、また平均粒径も0.1μmないし500μmとすることができる。熱伝導粉末は、平均粒径が小さすぎても大きすぎても、湿式抄紙する工程で繊維に付着する割合が少なくなって利用効率が悪くなるので、使用する繊維の種類などを考慮して最適な平均粒径のものを使用する。
 さらに、紙シートは、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。たとえば、紙シートは、難燃剤を含浸することで難燃特性を向上できる。たとえば、難燃剤にリン酸グアニジンを使用し、これを10重量%の割合で含浸してなる紙シートは、UL94 V-0程度の難燃効果を実現する。
 以上のようにして製造された紙シート3を使用して、以下に示す放熱器を製作し、その重量と放熱性能を比較した。
 なお、以下の実施例に示す放熱器は、熱伝導部として、寸法を210mm×50mm、厚さを3mmとする紙シートを使用し、この熱伝導部の一方の面に、紙シートをジグザグ状に折曲加工して設けた放熱フィンを熱結合状態に固定した。さらに、放熱器は、熱伝導部の他方の面であって、放熱フィンを固定した面と反対側の面に、発熱体として複数のLEDを固定してなる回路基板を固定した。回路基板は、寸法を170mm×50mmとして、熱伝導部である紙シートの両端部を除く中央部に固定した。この回路基板に固定されたLEDの温度を測定した。
[実施例1]
 厚さ0.3mm、縦幅(H)を50mmとする帯状の紙シート3を、図3に示すように、ジグザグ状に折曲加工して、1枚の折曲面の横幅(W)を10mm、ジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)を5mmとする放熱フィン1を設けて、紙シートからなる熱伝導部2に固定する。ジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン1は、全体形状を平面状として、熱伝導部2である紙シートに対向する折曲縁4を、熱伝導部2の紙シートに熱結合状態に固定する。
[実施例2]
 ジグザグ状に折曲加工する放熱フィン1の1枚の折曲面の横幅(W)を20mm、ジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)を8mmとする以外、実施例1と同様にして放熱フィン1を設けて、熱伝導部2である紙シートに対向する折曲縁4を熱結合状態に固定する。
[実施例3]
 ジグザグ状に折曲加工する放熱フィン1の1枚の折曲面の横幅(W)を30mm、ジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)を13.9mmとする以外、実施例1と同様にして放熱フィン1を設けて、熱伝導部2である紙シートに対向する折曲縁を熱結合状態に固定する。
[実施例4]
 厚さ0.3mm、縦幅(H)を10mmとする帯状の紙シート3を、図9に示すように、ジグザグ状に折曲加工して、1枚の折曲面の横幅(W)を10mm、ジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)を8mmとする放熱フィン1を製作する。図9に示すように、縦幅(H)を放熱フィン1と等しくしてなる6枚の補強シート8を互いに離して平行な姿勢に配設し、対向する補強シート8の間に、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3からなる放熱フィン1を配置する。放熱フィン1は、ジグザグ状に折曲加工している紙シート3の両方の折曲縁4を補強シート8に固定する。6枚の補強シート8の間に5列に配置された放熱フィン1の一方の折曲端面5を平面状の熱伝導部2である紙シートに熱結合状態に固定する。
[実施例5]
 ジグザグ状に折曲加工する放熱フィン1の1枚の折曲面の横幅(W)を10mm、ジグザグ状に折曲加工するピッチ(d)を1.2mmとして、多数の折曲面を積層する構造とする以外、実施例1と同様にして放熱フィン1を設けて、熱伝導部2である紙シートに対向する折曲縁4を熱結合状態に固定する。
[実施例6]
 厚さ0.3mm、縦幅(H)を50mmとする帯状の紙シート3を、図5に示すように、ジグザグ状に折曲加工して、高い山形突出部21Aの間に、低い山形突出部21Bを有する放熱フィン21を製作する。この放熱フィン21は、高い山形突出部21Aの横幅(W1)を20mm、低い山形突出部21Bの横幅(W2)を10mm、高い山形突出部21Aのピッチ(D)を8mmとして、この間に6個の低い山形突出部21Bを設けて熱伝導部2である紙シートに対向する折曲縁4を、熱伝導部2の紙シートに熱結合状態に固定する。
[比較例1]
 比較例1として、アルミニウム製の放熱器を製作する。この放熱器は、厚さを6mm、寸法を210mm×50mmとするプレート状の熱伝導部の一方の面に、複数の放熱フィンを一体成形して設ける。複数の放熱フィンは、縦幅を50mm、横幅を15mm、厚さを2.5mmとして、8mmのピッチで互いに平行な姿勢で一体成形して設けた。さらに、放熱器は、熱伝導部の他方の面であって、放熱フィンを設けた面と反対側の面に、発熱体として複数のLEDを固定してなる回路基板であって、実施例で使用した回路基板と同じ回路基板を固定した。回路基板は、寸法を170mm×50mmとして、プレート状の熱伝導部の両端部を除く中央部に固定した。この回路基板に固定されたLEDの温度を測定した。
[比較例2]
 さらに、比較例2として、実施例で使用した回路基板と同じ回路基板を用意し、この回路基板に放熱器を固定することなく、LEDの温度を測定した。
 以上の実施例1ないし6、及び比較例1の放熱器によって放熱されたLEDの温度と放熱フィンの重量を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 この表からも分かるように、本発明の実施例の紙シートの放熱器は、比較例1のアルミニウム製の放熱器に比べて、その重量を1/25~1/3と軽くしながら、とくに、実施例1ないし4については、その重量を約1/20と極めて軽くしながら、放熱器を固定しない状態では100℃まで上昇するLEDの温度を、52℃ないし63℃まで低下でき、アルミニウム製の放熱フィンに匹敵する優れた放熱特性を有することが実証された。
 さらに、図11ないし図26に示す放熱器は、紙シート103を折曲ライン104で折曲して、折曲ライン104を境界として放熱フィン101と固定紙シート部106とに区画し、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定して、熱伝導部102の熱を固定紙シート部106から放熱フィン101に熱伝導して放熱するようにしている。
 図11ないし図13の放熱器は、紙シート103をL字状に折曲加工して放熱フィン101と固定紙シート部106とに区画して、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定している。この放熱器は、放熱フィン101が互いに平行となる姿勢で、固定紙シート部106を熱伝導部102に接着して固定している。この放熱器は、各々の放熱フィン101の面積を大きく、熱伝導部102に固定するピッチを狭くして、放熱特性を向上できる。以上の放熱器は、放熱フィン101と固定紙シート部106との境界の折曲ライン104を折り畳みライン104aとして折曲することで、放熱フィン101を折り畳み自在に固定紙シート部106に連結できる。このため、放熱器は運搬するときに、放熱フィン101を折り畳みしてコンパクトにできる特徴がある。
 図12の放熱器は、放熱フィン101をジグザグ状に折曲加工して放熱面積をより広くしている。また、図13の放熱器は、放熱フィン101の横幅を狭くして、多数の放熱フィン101を熱伝導部102に接着して固定している。
 図14の放熱器は、一枚の細長い紙シート103を、水平部分103Aと垂直部分103Bとができるように直角に折曲加工して、垂直部分103Bを放熱フィン101、水平部分103Aを固定紙シート部106としている。垂直部分103Bは上端で折り返すように折曲加工されるので、2枚の垂直部分103Bが接着され、あるいは接着されることなく互いに接近して、放熱フィン101を構成する。とくに、接着しない状態にあっては、紙シートからなる2枚の垂直部分3Bは互いに密着することがなく、ここに隙間ができて、この隙間に空気が通過してより効率よく放熱できる特徴がある。水平部分103Aは固定紙シート部106として、熱伝導部102に接着して固定される。以上の放熱器は、放熱フィン101を四角形とするが、図15に示すように、放熱フィン101を三角形とすることもできる。
 以上の放熱器も、放熱フィン101と固定紙シート部106との境界の折曲ライン104を折り畳みライン104aとして折曲することで、放熱フィン101を折り畳み自在に固定紙シート部106に連結できる。このため、放熱器は運搬するときに、放熱フィン101を折り畳みしてコンパクトにできる特徴がある。
 図16の放熱器は、一枚の細長い紙シート103を、水平部分103Aと上下方向に伸びる上下部分103Cとができるように折曲加工して、上下部分103Cを放熱フィン101、水平部分103Aを固定紙シート部106としている。上下部分103Cが三角形の山形となるように、固定紙シート部106を互いに離して熱伝導部102に固定している。この放熱器は、2枚の上下部分103Cを三角形として自立でき、また三角形の内側に送風して効率よく放熱できる特徴がある。また、この放熱器は、上下部分103Cに折り畳みライン104aを設けてここを折曲することで折り畳み自在に固定紙シート部106に連結して、運搬するときにコンパクトにできる特徴も実現する。
 図17の放熱器は、山形の頂上部分に水平部103Dを設けている。この構造の放熱器は、全高を低くして、効率よく放熱できる特徴がある。また、この放熱器は、放熱フィン101に折り畳みラインを設けてここを折曲することで折り畳み自在に固定紙シート部106に連結して、運搬するときにコンパクトにできる特徴も実現する。
 図18ないし図22の放熱器は、固定紙シート部106を挟着して熱伝導部102に固定する固定プレート107を備える。固定プレート107と熱伝導部102とで固定紙シート部106を挟着して、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に固定している。固定プレート107は、ステンレス板やアルミニウム板、あるいは鉄合金などの金属プレート、あるいは硬質プラスチックプレート、フィラーを充填してる硬質プラスチックプレート、繊維強化プラスチックプレート等が使用できる。この放熱器は、接着剤を使用することなく、固定紙シート部106を長期間にわたって確実に安定して、熱伝導部102に熱結合状態に固定できる。ただし、固定紙シート部を接着して固定紙シート部で熱伝導部に固定することもできる。この放熱器も、放熱フィン101に折り畳みライン104aを設けてここを折曲することで折り畳み自在に固定紙シート部106に連結して、運搬するときにコンパクトにできる特徴も実現する。
 図18と図19に示す放熱器は、紙シート103を、互いに平行に配設してなる複数列の固定紙シート部106の間に、山形に突出する放熱フィン101を有する形状に折曲加工して、固定紙シート部106を固定プレート107で熱伝導部102に固定している。固定プレート107は、固定紙シート部106を熱伝導部102に挟着する挟着部107Bと、山形に突出する放熱フィン101を突出させる四角形の貫通孔107Cを設けている。この固定プレート107は、周囲の枠部107Aを挟着部107Bで橋渡し状態に連結する形状としている。固定プレート107は、貫通孔107Cに放熱フィン101を挿入する状態で熱伝導部102に固定される。固定プレート107は、挟着部107Bや枠部107Aを熱伝導部102に止ネジ108で固定する。図19の放熱器は、挟着部107Bを止ネジ108で熱伝導部102に固定して、固定プレート107を熱伝導部102に固定している。固定プレート107は、図20に示すように、弾性的に挟着するクリップ状の挟着具109で熱伝導部102に固定することもできる。
 図21と図22に示す放熱器は、スリット状の貫通孔107Cを設けて、この貫通孔107Cに板状の放熱フィン101を挿通している。この放熱器は、挟着部107Bの幅を広くできるので、固定紙シート部106を広い面積で理想的な熱結合状態に熱伝導部102に固定できる。また、固定プレート107で紙シート103を確実に熱伝導部102に固定しながら、折曲ライン104を折り畳みライン104aとして、放熱フィン101を折り畳みできる特徴も実現する。
 図23の放熱器は、紙シート103の片側にスリット状に切り込み103aを入れて切り込み103aの間に放熱フィン101を設けている。切り込み103aのない部分を固定紙シート部106として、円形の熱伝導部102の表面に固定している。この放熱器は、図の鎖線で示すように、LED電球110に、固定紙シート部106を巻き付けるように接着して固定し、放熱フィン101をLED電球110から離すように折曲してLED電球110などを効率よく放熱できる。また、LED電球を収納するときに、折曲ライン104を折り畳みライン104aとして放熱フィン101をLED電球に密着するように折り畳みしてコンパクトに収納できる特徴がある。
 図24の放熱器は、四角形の紙シート103の対向する外周縁から離れた位置を折曲ライン104とし、この折曲ライン104の両端に連結して折曲ライン104から外周縁まで裁断して、切り起こし部103bと固定紙シート部106とに区画し、切り起こし部103bを固定紙シート部106に対して所定の角度となる状態に折曲ライン104で折曲して、切り起こし部103bを放熱フィン101としている。固定紙シート部106は、熱伝導部102に熱結合状態に固定される。図の放熱器は、紙シート103の両側に放熱フィン101を設けているが、片側に放熱フィンに設けることもできる。
 図25の放熱器は、紙シート103を、折曲ライン104を残して特定の形状に切り抜いて、複数の切り抜き部103cと固定紙シート部106とに区画して、切り抜き部103cを固定紙シート部106に対して所定の角度となるように折曲ライン104で折曲して、切り抜き部103cを放熱フィン101としている。固定紙シート部106は熱伝導部102に熱結合状態に固定される。
 図24と図25の放熱器は、折曲ライン104を折り畳みライン104aとして折り畳みすることで、コンパクトに収納して運搬できる。放熱フィン101は、使用する状態で直角に、あるいは傾斜する姿勢に折曲されて、固定紙シート部106の熱を放熱する。
 図26の放熱器は、所定の幅の紙シート103を固定紙シート部106の間に山形の放熱フィン101ができるように折曲加工している。山形の放熱フィン101は、中間折曲ライン111と、この中間折曲ライン111で折曲できるスリット112とを設けてスリット112の間に中間折曲部113を設けている。スリット112で分割される複数の中間折曲部113は、中間折曲ライン111で交互に上下に折曲している。上方に折曲された中間折曲部113は、中間で山形に折曲されて放熱フィン101としている。下方に折曲された中間折曲部113は、中間部が水平となるように折曲して、熱伝導部102の表面に固定する固定紙シート部106としている。図に示す放熱器は、隣接する中間折曲ライン111の間に、5本の中間接続部113を平行に設けており、これらの中間折曲部113で、2つの山形の放熱フィン101と、3つの固定紙シート部106とを交互に設けている。以上の放熱器は、中間折曲ライン111を挟んで隣接する固定紙シート部106の間隔を調整して、山形の放熱フィン101の突出高さと熱伝導部102に設けられる山形の放熱フィン101の個数が特定される。すなわち、この放熱器は、中間折曲ライン111を挟んで隣接する固定紙シート部106の間隔を狭くすることで、熱伝導部102に設けられる山形の放熱フィン101の数を多くして、山形の放熱フィン101の突出高さを高くできる。
 図27ないし図34に示す放熱器は、放熱フィン101の紙シート103の切断縁105を熱伝導部102に熱結合状態に固定すると共に、紙シート103の切断縁105を熱伝導部102に載せて自立できる形状としている。この放熱フィンは、複数の筒状、複数の錐状、ハニカム状、コルゲートハニカム状、碁盤格子状のいずれかとして自立できる形状として、放熱フィン101である紙シート103の切断縁105を熱伝導部102に熱結合状態に固定している。
 図27ないし図29に示す放熱器は、紙シート103を筒状として、一方の切断縁105を熱伝導部102の表面に接着して固定している。これらの放熱器は、熱伝導部102から突出する筒状の紙シート103を放熱フィン101として、所定の間隔で熱伝導部102に固定している。図27に示す放熱器は、紙シート103の放熱フィン101を円筒状とし、図28に示す放熱器は、紙シート103の放熱フィン101を角筒状としている。さらに、図29に示す放熱器は、紙シート103の放熱フィン101を流線形の筒状としている。流線形の放熱フィン101は、その横断面形状において、一方の側面を鋭角な折曲部103dとし、反対側の側面を湾曲面103eとしている。この放熱器は、放熱フィン101の鋭角な折曲部103dを風上側に、湾曲面103eを風下側に配置して、複数の放熱フィン101にスムーズに送風して放熱できる。
 図30と図31に示す放熱器は、紙シート103を錐状として、底面側の切断縁105を熱伝導部102の表面に接着して固定している。これらの放熱器は、熱伝導部102から突出する錐状の紙シート103を放熱フィン101として、所定の間隔で熱伝導部102に固定している。さらに、紙シートを錐状とする放熱フィンは、熱伝導部の表面に隙間なく配置して、表面積を大きくすることもできる。図29に示す放熱器は、紙シート103の放熱フィン101を円錐状とし、図30に示す放熱器は、紙シート103の放熱フィン101を三角錐状としている。ただ、図示しないが、紙シートを錐状とする放熱フィンは、底面の形状を楕円形や長円形とする錐状とすることも、四角形以上の多角形とする角錐状とすることもできる。紙シートは、錐状に加工してもアルミニウムのように硬くないので、安全に使用できる特徴がある。
 図32の放熱器は、紙シート103をハニカム状として、切断縁105を熱伝導部102に固定している。ハニカム状の紙シート103は、互いに平行に配設している平行シート3Xの間に、区画壁となる区画紙シート103Zを接着して、内部に六角柱状のスペースを設けてハニカム状の放熱フィン101としている。ハニカム状の放熱フィン101は、紙シート103の一方の切断縁105を熱伝導部102の表面に接着して固定している。
 図33の放熱器は、紙シート103をコルゲートハニカム状として、切断縁105を熱伝導部102に固定している。コルゲートハニカム状の紙シート103は、互いに平行に配設している平行紙シート103Xの間に、コルゲート状に湾曲加工しているコルゲート紙シート103Yを挟着するように接着して放熱フィン101としている。コルゲートハニカム状の放熱フィン101は、紙シート103の一方の切断縁105を熱伝導部102の表面に接着して固定している。
 さらに、図34の放熱器は、複数枚の紙シート103を碁盤格子状に連結して、切断縁105を熱伝導部102に固定している。図の放熱フィン101は、縦紙シート103Tと横紙シート103Sとを碁盤格子状に連結している。縦紙シート103Tと横紙シート103Sは、上下幅の半分にスリットを設け、一方のスリットに他方の紙シート103を挿入して碁盤格子状に連結している。さらに図の放熱フィン101は、縦紙シート103Tを貫通して、放熱用の換気孔を複数に設けている。図の縦紙シート103Tは、横紙シート103Sの間であってその上下に換気孔を設けている。この構造の放熱フィン101は、換気孔でもって横紙シート103Sの間に換気して、より効率よく放熱できる。この形状の碁盤格子状の放熱フィン101は、縦紙シート103Tと横紙シート103Sの下端の切断縁105を、熱伝導部102に接着して固定している。
 図32ないし図34の放熱器は、複数枚の紙シート103を互いに立体的に連結して所定の立体形状としているので、放熱フィンの表面積を広くしながら、放熱フィンを優れた強度で所定の形状に保持できる。このため、長期間にわたって優れた放熱特性を実現できる。
 さらに、放熱器は、図示しないが、紙シートの放熱フィンを複数の板状として、切断縁を熱伝導部に熱結合状態に固定することもできる。この放熱器は、例えば、コルゲート状、あるいはジグザク状に加工してなる複数の紙シートを所定の間隔で配置して、すなわち、紙シートの放熱フィンを複数の板状として熱伝導部に固定することができる。これらの放熱フィンも、紙シートの一方の切断縁を熱伝導部の表面に接着して固定できる。
 図35と図36に示す放熱器は、放熱フィン101の紙シート103を、ループ状又はスパイラル状として、ループ又はスパイラルの外周面を熱伝導部102に熱結合状態で固定している。この放熱フィンは、図示しないが紙シートに熱伝導部と平行に複数の折り畳みラインを設けて折り畳みできる形状にできる。
 図35に示す放熱器は、細長い帯状の紙シート103の両端を連結してループ状に成形しており、このループの外周面を熱伝導部102に固定して放熱フィン101としている。図に示す放熱器は、ループ状の放熱フィンを楕円形状としている。放熱器は、複数のループを同一平面に位置させる姿勢で、下端の外周面を固定紙シート部106として熱伝導部102に接着している。さらに、図の放熱器は、複数の放熱フィン101を複数列に並べて、互いに接触する状態で熱伝導部102に接着している。隣接する複数列の放熱フィン101は、互いに接着位置が長手方向にずれるように配置して、ループ状の放熱フィン101を固定している。
 図36に示す放熱器は、紙シート103をスパイラル状に巻いてなる筒状のスパイラルの外周面を熱伝導部102に固定して放熱フィン101としている。図に示す放熱器は、スパイラルの巻き終わりの端部を固定紙シート部106として、この固定紙シート部106の外周面を熱伝導部102に接着している。放熱器は、複数のスパイラルを互いに平行な姿勢で並べて熱伝導部102に固定している。
 図37に示す放熱器は、放熱フィン101の紙シート103を熱伝導部102に挿通して熱結合状態で固定している。図に示す放熱器は、紙シート103を山形に折曲して、山形に突出する放熱フィン101としている。山形の放熱フィン101は、対向する下端縁を熱伝導部102に挿通して固定している。熱伝導部102は、山形に折曲された紙シート103の両方の下端部を挿入するスリット102Aを開口している。この放熱器は、熱伝導部102の対向するスリット102Aに、山形の放熱フィン101の両方の下端部を挿入して固定される。放熱フィン101の下端部は、熱伝導部102のスリット102Aに接着して固定し、あるいは接着することなく、圧入や係止構造で固定することができる。
 以上の放熱器は、放熱フィン101を熱伝導部102に熱結合状態に固定している。放熱フィン101は、繊維に熱伝導粉末を添加している湿式抄紙して製造された紙シート103で構成している。放熱フィン101に使用する紙シート103は、繊維と熱伝導粉末とを水に懸濁して抄紙用スラリーとし、この抄紙用スラリーを湿式抄紙してシート状とし、これを乾燥して製造される。この紙シート103は、好ましくは、抄紙用スラリーに、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とを懸濁し、この叩解パルプと非叩解繊維とでもって、抄紙用スラリーに懸濁してなる熱伝導粉末を繊維に結合してシート状に抄紙して製造するものが使用される。以上の紙シート103は、優れた耐折曲強度を有するので、ジグザグ状に折曲加工しても折曲部が破損せず、また、使用状態においても折曲部が破損することがなく、種々の用途に好ましい状態で使用できる。
 図11ないし図37に示す放熱フィン101に使用される紙シート103は、以下のように湿式抄紙して製造できる。
 黒鉛100重量部(平均粒子径100μmのものを50重量部と平均粒径を40μmのものを50重量部を添加)、
 叩解パルプとしてのアクリルパルプ(カナディアンスタンダードフリーネス(CSF)50ml、平均繊維長1.45mm)21重量部、
 非叩解繊維としてのポリエステル繊維(0.1dtex×3mm)4重量部、
 バインダー繊維としてのポリエステル繊維からなるバインダー繊維(1.2dtex×5mm)14重量部、
 炭素繊維(直径7μm)2.9重量部からなる組成物を水中に混合分散し、固形分1%~5%からなるスラリーを調製する。このスラリーを、すでに湿式の紙製造機として使用されている短網抄紙機で湿式抄紙して抄紙シート103とし、この抄紙シート103をプレスして乾燥させた後、2本の熱ロール間に通過させる熱圧処理によって高密度化された紙シート103とする。熱圧処理は、表面温度を180℃、外径を250mm、ロール間の圧力を150kg/cmとする金属ロールの間に、5m/minの速度で通過させる。
 以上の工程で製造された紙シート103は、厚さが0.26mm、密度が1.155g/cm、坪量が294g/m、耐折強度が約3000回、熱伝導率が54.2W/m・Kとなる。
 熱伝導率は、図1ないし図9の放熱器に使用する紙シートと同じようにして前述した方法で測定する。
 耐折強度の測定は、図1ないし図9の放熱器に使用する紙シートと同じようにして前述した方法で測定する。
 以上の紙シートは、優れた熱伝導特性を実現しながら、さらに優れた耐折曲強度を有するので、紙シートを折曲加工するのと同じ装置と方法で、簡単かつ容易に、しかも折曲加工して安価に放熱フィン101を製造できる。
 図11ないし図37の放熱器に使用する紙シートは、叩解パルプにアクリルパルプを使用して、非叩解繊維にはポリエステル繊維を使用するが、叩解パルプには合成繊維からなる叩解パルプと、天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して使用することができる。また、合成繊維からなる叩解パルプには、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維、ポリスルホン系繊維等が使用でき、天然パルプには、木材パルプ、非木材パルプなどが使用できる。また、非叩解繊維には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などが使用できる。
 また、図11ないし図37の放熱器に使用する紙シートは、熱で溶融される非叩解繊維であるバインダー繊維を使用して、湿式抄紙されたシートを加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工しているが、バインダー繊維には、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維などを使用することができる。
 さらに、図11ないし図37の放熱器に使用する紙シートは、必ずしも繊維に叩解パルプと非叩解繊維を使用することなく、たとえば叩解パルプのみを使用して製造することができる。
 さらにまた、以上の紙シートは、シートマシンを用いてスラリーをシート化して抄紙シートとして製作したが、シートマシンに代わって、モールド抄紙によって抄紙シートとして製作することもできる。
 さらに図11ないし図37の放熱器に使用する紙シートは、バインダーの合成樹脂を含むことで、放熱フィンとして成形された状態における強度を向上できる。このバインダーの合成樹脂には、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかが使用できる。
 また、図11ないし図37の放熱器に使用する紙シートは、熱伝導粉末に平均粒径を20μmとする炭化珪素を使用するが、熱伝導粉末には、炭化珪素に代わって、あるいは炭化珪素に加えて、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金、酸化亜鉛、亜鉛の粉末等を使用することができ、また平均粒径も0.1μmないし500μmとすることができる。熱伝導粉末は、平均粒径が小さすぎても大きすぎても、湿式抄紙する工程で繊維に付着する割合が少なくなって利用効率が悪くなるので、使用する繊維の種類などを考慮して最適な平均粒径のものを使用する。
 さらに、紙シートは、難燃剤を添加して難燃特性を向上することができる。たとえば、紙シートは、難燃剤を含浸することで難燃特性を向上できる。たとえば、難燃剤にリン酸グアニジンを使用し、これを10重量%の割合で含浸してなる紙シートは、UL94 V-0程度の難燃効果を実現する。
 以上のようにして製造された紙シート103を使用して、以下に示す放熱器を製作し、その重量と放熱性能を比較した。
 なお、以下の実施例に示す放熱器は、熱伝導部として、寸法を210mm×50mm、厚さを3mmとするアルミニウム板を使用する。この熱伝導部の一方の面に、本発明の以下に記載する実施例と比較例にかかる放熱フィンを熱結合状態に固定する。さらに、放熱器は、熱伝導部の他方の面であって、放熱フィンを固定した面と反対側の面に、発熱体として18個のLEDを固定してなる回路基板を固定した。回路基板は、寸法を170mm×50mmとして、熱伝導部であるアルミニウム板の両端部を除く中央部に固定した。この回路基板は、チップタイプ、1W型のLED18個を表面に固定している。18個のLEDは直列に接続されて、供給電圧68.3V、供給電流を0.3Aとして約20Wの電力が供給される。この回路基板に固定されたLEDの温度を測定した。
[実施例7]
 図14に示すように、一枚の細長い紙シート103を、水平部分103Aと垂直部分103Bとができるように直角に折曲加工して、垂直部分103Bを放熱フィン101、水平部分103Aを固定紙シート部106として、固定紙シート部106を熱伝導部102に熱結合状態に接着する。垂直部分103Bは内面を両面接着テープで接着して一枚の放熱フィンとしている。放熱フィン101は、高さと横幅を5cm、固定紙シート部106は長手方向の寸法を放熱フィン101の横幅と同じ5cm、幅を1cm、固定紙シート部106を隙間なく接着して、21枚の放熱フィン101を1cm間隔で固定する。
[実施例8]
 図18と図19に示すように、互いに平行に配設している複数列の固定紙シート部106の間に、山形に突出する放熱フィン101を設ける形状に紙シート103を折曲加工し、軟鋼の固定プレート107で固定紙シート部106を熱伝導部102に挟着して固定する。固定プレート107の軟鋼は、山形の放熱フィン101を突出させる四角形の貫通孔107Cを設けている。紙シート103の横幅は50mm、山形に突出している放熱フィン101の横幅は50mm、上方に突出している傾斜方向の長さを30mmとしている。固定プレート107の外形は熱伝導部102の外形に等しく、貫通孔107Cの内形は11mm×50mmとして、貫通孔107Cの間に設けている固定紙シート部106を熱伝導部102に挟着する挟着部107Bの幅は2mm、周囲にある四角形の枠型部分の横幅を3mmとしている。固定紙シート部106は、接着剤を使用することなく、固定プレート107に挟着されて熱伝導部102に固定している。
[実施例9]
 図33に示すように、紙シート103をコルゲートハニカム状として、切断縁105を熱伝導部102に固定する。コルゲートハニカム状の紙シート103は、互いに平行に配設している平行紙シート103Xの間に、コルゲート状に折曲加工しているコルゲート紙シート103Yを挟着するように接着している。コルゲート紙シート103は、高さを3mm、横幅を6mmとするコルゲート状に折曲加工して、平行紙シート103の間に挟着するように接着している。平行紙シート103の間隔は、コルゲート紙シート103の高さとなるので、3mmとしている。このコルゲートハニカム状の放熱器は、高さが5cmとなるように切断されて、切断縁105を熱伝導部102に接着して、平行紙シート103とコルゲート紙シート103を熱伝導部102に対して垂直姿勢に固定している。接着剤にはエポキシ系に酸化鉄系のフィラーを充填したものを使用している。コルゲートハニカム状の放熱器は、その外形を熱伝導部102の外形に等しくしている。
[実施例10]
 図34に示すように、縦紙シート103Tと横紙シート103Sとを碁盤格子状に連結して放熱器としている。縦紙シート103Tと横紙シート103Sは上下幅の半分にスリットを設け、スリットに他の紙シート103を挿入して碁盤格子状に連結している。縦紙シート103は上下に円形の貫通孔を設けている。貫通孔は内径を6mm、上部の貫通孔は上端から貫通孔の中心までの間隔を13mm、下部の貫通孔は下端から中心までの間隔を13mm離した位置に設けている。縦紙シート103の間隔は5mm、横紙シート103の間隔は1cm、縦紙シート103と横紙シート103の上下幅を5cmとしている。縦紙シート103と横紙シート103の下端縁は接着剤を介して熱伝導部102に接着されて、熱伝導部102に対して垂直姿勢に固定される。接着剤は実施例7のものと同じものを使用している。
[実施例11]
 図35に示すように、紙シート103を1cm幅の帯状に裁断し、これを高さ方向となる長径が40mm、幅方向となる短径を15mmとする楕円形のループ状の放熱フィン101とする。放熱フィン101は、ループを同一平面に位置させる姿勢で、5列に並べて、互いに接触する状態で熱伝導部102に接着する。隣接する5列の放熱フィン101は、互いに接着位置が長手方向にずれるように、すなわち、長手方向に7.5mmずれる位置に接着して、1列に14個と15個のループ状の放熱フィン101を接着している。接着剤は実施例7と同じものを使用する。
[比較例3]
 比較例3として、アルミニウム製の放熱器を製作する。この放熱器は、厚さを6mm、寸法を210mm×50mmとするプレート状の熱伝導部102の一方の面に、複数の放熱フィン101を一体成形して設ける。複数の放熱フィン101は、縦幅を50mm、横幅を15mm、厚さを2.5mmとして、8mmのピッチで互いに平行な姿勢で一体成形して設けた。さらに、放熱器は、熱伝導部102の他方の面であって、放熱フィン101を設けた面と反対側の面に、発熱体として複数のLEDを固定してなる回路基板であって、実施例で使用した回路基板と同じ回路基板を固定した。回路基板は、寸法を170mm×50mmとして、プレート状の熱伝導部102の両端部を除く中央部に固定した。この回路基板に固定されたLEDの温度を測定した。
 以上の実施例7ないし11、及び比較例3の放熱器によって放熱されたLEDの温度を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 この表からも分かるように、本発明の実施例7ないし11の紙シート103の放熱器は、LEDの温度を、55℃ないし63℃まで低下でき、比較例3のアルミニウム製の放熱器に匹敵する優れた放熱特性を有することが実証された。
 本発明の紙シートの放熱器は、従来使用されているLED等の照明器具、コンピューターのCPU、トランジスタ、FET等の電子部品、液晶、PDP、EL等のパネル等の放熱に加えて、携帯電話の液晶の放熱や携帯型パソコンの電子基板や液晶の放熱、自動車内の電子部品、照明の放熱等の軽さが要求される箇所への使用も可能となり、様々な分野への使用に対して有用である。紙シートを放熱フィンとするので、現在、アルミニウムなどの金属を放熱フィンとする放熱器に代わって使用されて、電子部品の軽量化に貫献できる。
  1…放熱フィン
  2…熱伝導部
  3…紙シート
  4…折曲縁
  5…折曲端面
  6…谷部
  7…換気孔
  8…補強シート
 10…固定部
 11…紙シート
 12…紙シート
 13…熱伝導性プラスチックシート
 21…放熱フィン         21A…高い山形突出部
                  21B…低い山形突出部
 22…熱伝導部
 31…放熱フィン
 32…熱伝導部
 42…熱伝導部
 61…試料
 62…ヒートシンク
 63…空洞
 64…ヒーター
 65…差込口

101…放熱フィン
102…熱伝導部       102A…スリット
103…紙シート       103A…水平部分
               103B…垂直部分
               103C…上下部分
               103D…水平部
               103T…縦紙シート
               103S…横紙シート
               103X…平行紙シート
               103Y…コルゲート紙シート
               103Z…区画紙シート
               103a…切り込み
               103b…切り起こし部
               103c…切り抜き部
               103d…折曲部
               103e…湾曲面
104…折曲ライン      104a…折り畳みライン
105…切断縁
106…固定紙シート部
107…固定プレート     107A…枠部
               107B…挟着部
               107C…貫通孔
108…止ネジ
109…挟着具
110…LED電球
111…中間折曲ライン
112…スリット
113…中間折曲部

Claims (47)

  1.  折曲加工してなる放熱フィン(1)、(21)、(31)を熱伝導部(2)、(22)、(32)、(42)に固定してなる放熱器において、
     前記放熱フィン(1)、(21)、(31)が、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シート(3)で、前記放熱フィン(1)、(21)、(31)がジグザグ状に折曲加工されて熱伝導部(2)、(22)、(32)、(42)に熱結合状態に固定してなることを特徴とする紙シートの放熱器。
  2.  ジグザグ状に折曲された前記紙シート(3)の折曲縁(4)を熱伝導部(2)、(22)、(32)、(42)に熱結合状態に固定してなる請求項1に記載される紙シートの放熱器。
  3.  前記放熱フィン(1)、(21)、(31)が、ジグザグ状に折曲加工してなる紙シート(3)を平面状として、折曲加工された紙シート(3)の熱伝導部(2)に対向する折曲縁(4)を熱伝導部(2)に熱結合状態に固定してなる請求項2に記載される紙シートの放熱器。
  4.  ジグザグ状に折曲された前記紙シート(3)の折曲端面(5)を熱伝導部(2)に熱結合状態に固定してなる請求項1に記載される紙シートの放熱器。
  5.  前記放熱フィン(1)が、ジグザグ状に折曲加工してなる紙シート(3)を円筒状として、折曲加工された紙シート(3)の折曲端面(5)を熱伝導部(2)に熱結合状態に固定してなる請求項4に記載される紙シートの放熱器。
  6.  複数枚の補強シート(8)を互いに平行に配設すると共に、対向する補強シート(8)の間に、紙シート(3)をジグザグ状に折曲加工してなる放熱フィン(1)を配置しており、放熱フィン(1)が、ジグザグ状の紙シート(3)の両方の折曲縁(4)を補強シート(8)に熱結合状態に固定すると共に、ジグザグ状に折曲された前記紙シート(3)の折曲端面(5)を熱伝導部(2)に熱結合状態に固定してなる請求項4に記載される紙シートの放熱器。
  7.  前記熱伝導部(2)、(22)、(32)が、紙シート(11)、(12)と、金属プレートと、熱伝導性プラスチックシート(13)のいずれかである請求項1ないし6のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  8.  前記放熱フィン(1)、(21)、(31)の紙シート(3)の厚さが1mm以下であって、0.05mm以上である請求項1ないし7のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  9.  前記紙シート(3)の繊維が、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とからなり、叩解パルプと非叩解繊維とに熱伝導粉末が添加されてなる湿式抄紙された紙である請求項1ないし8のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  10.  前記叩解パルプが、合成繊維からなる叩解パルプと天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して含む請求項9に記載される紙シートの放熱器。
  11.  前記合成繊維からなる叩解パルプが、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維のいずれかである請求項10に記載される紙シートの放熱器。
  12.  前記天然パルプが、木材パルプ、非木材パルプのいずれかである請求項10に記載される紙シートの放熱器。
  13.  前記紙シート(3)の非叩解繊維が、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維のいずれかである請求項9に記載される紙シートの放熱器。
  14.  前記紙シート(3)が、熱で溶融されるバインダー繊維の非叩解繊維を含み、湿式抄紙されたシートが加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工されてなる紙である請求項9に記載される紙シートの放熱器。
  15.  前記バインダー繊維が、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維のいずれかである請求項14に記載される紙シートの放熱器。
  16.  前記熱伝導粉末が、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金の粉末のいずれかである請求項1ないし15のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  17.  前記熱伝導粉末の平均粒径が0.1μmないし500μmである請求項1ないし16のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  18.  前記紙シート(3)が、バインダーの合成樹脂を含む請求項1ないし17のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  19.  前記バインダーの合成樹脂が、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂のいずれかを含む熟硬化性樹脂のいずれかである請求項18に記載される紙シートの放熱器。
  20.  前記放熱フィン(1)、(21)、(31)が、繊維に熱伝導粉末を添加してなるモールド抄紙で湿式抄紙されてなる紙シート(3)である請求項1ないし19のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  21.  放熱フィンを熱伝導部に固定してなる放熱器であって、
     前記放熱フィンが、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シートで構成されると共に、
     前記紙シートが折曲ラインで折曲されて、折曲ラインを境界として放熱フィンと固定紙シート部とに区画され、固定紙シート部が熱伝導部に熱結合状態に固定されて、熱伝導部の熱を固定紙シート部から放熱フィンに熱伝導して放熱するようにしてなることを特徴とする紙シートの放熱器。
  22.  前記紙シートがL字状に折曲加工されて放熱フィンと固定紙シート部とに区画され、固定紙シート部を熱伝導部に熱結合状態に固定してなる請求項21に記載される紙シートの放熱器。
  23.  前記紙シートが、折曲ラインを残して特定の形状に切り抜かれて、複数の切り抜き部と固定紙シート部とに区画され、切り抜き部が固定紙シート部に対して所定の角度となるように折曲ラインで折曲されて、切り抜き部を放熱フィンとしており、前記固定紙シート部を熱伝導部に熱結合状態に固定してなる請求項21に記載される紙シートの放熱器。
  24.  前記紙シートが、外周縁から離れた位置を折曲ラインとして、この折曲ラインの両端に連結して折曲ラインから外周縁まで裁断されて、切り起こし部と固定紙シート部とに区画され、前記切り起こし部が固定紙シート部に対して所定の角度となる状態に折曲ラインで折曲されて、切り起こし部を放熱フィンとしており、前記固定紙シート部を熱伝導部に熱結合状態に固定してなる請求項21に記載される紙シートの放熱器。
  25.  前記固定紙シート部を挟着して熱伝導部に固定する固定プレートを有し、この固定プレートと熱伝導部とで固定紙シート部を挟着して、固定紙シート部を熱伝導部に熱結合状態に固定してなる請求項21ないし24のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  26.  前記紙シートが、互いに平行に配設してなる複数列の固定紙シート部の間に、山形に突出する放熱フィンを有する形状に折曲加工されており、
     前記固定プレートは、固定紙シート部を熱伝導部に挟着する挟着部と、山形に突出する放熱フィンを突出させる貫通孔を有し、
     前記固定プレートが、前記貫通孔に放熱フィンを挿入して、挟着部を熱伝導部に固定してなる請求項25に記載される紙シートの放熱器。
  27.  前記固定プレートの貫通孔が四角形、三角形、スリットのいずれかで、前記紙シートの放熱フィンが貫通孔から突出している請求項26に記載される紙シートの放熱器。
  28.  前記固定プレートが金属プレート、硬質のプラスチック板、フィラーを充填してなる硬質のプラスチック板、繊維強化のプラスチック板のいずれかである請求項25ないし27のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  29.  前記放熱フィンが、固定紙シート部の表面に平行な折り畳みラインを有し、この折り畳みラインを折曲して放熱フィンを折り畳み自在に固定紙シート部に連結してなる請求項21ないし26のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  30.  前記折り畳みラインが折曲ラインである請求項29に記載される紙シートの放熱器。
  31.  放熱フィンを熱伝導部に固定してなる放熱器であって、
     前記放熱フィンが、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シートで構成され、かつ、
     前記放熱フィンの紙シートの切断縁が熱伝導部に熱結合状態に固定されると共に、紙シートの放熱フィンが切断縁を熱伝導部に載せて自立できる形状としてなることを特徴とする紙シートの放熱器。
  32.  前記切断縁を熱伝導部に載せて自立できる形状が、筒状、板状、ハニカム状、コルゲートハニカム状、碁盤格子状、錐状のいずれかである請求項31に記載される紙シートの放熱器。
  33.  放熱フィンを熱伝導部に固定してなる放熱器であって、
     前記放熱フィンが、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シートで構成され、かつ、
     前記放熱フィンの紙シートがループ状又はスパイラル状で、ループ又はスパイラルの外周面を熱伝導部に熱結合状態で固定してなることを特徴とする紙シートの放熱器。
  34.  放熱フィンを熱伝導部に固定してなる放熱器であって、
     前記放熱フィンが、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の紙シートで構成され、かつ、
     前記放熱フィンの紙シートが熱伝導部に挿通されて熱結合状態で固定してなることを特徴とする紙シートの放熱器。
  35.  前記放熱フィンの紙シートの厚さが1mm以下であって、0.05mm以上である請求項21ないし34のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  36.  前記紙シートの繊維が、叩解して表面に無数の微細繊維を設けてなる叩解パルプと、叩解されない非叩解繊維とからなり、叩解パルプと非叩解繊維とに熱伝導粉末が添加されてなる湿式抄紙された紙である請求項21ないし35のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  37.  前記叩解パルプが、合成繊維からなる叩解パルプと天然パルプのいずれかを単独であるいは複数種混合して含む請求項36に記載される紙シートの放熱器。
  38.  前記合成繊維からなる叩解パルプが、アクリル繊維、ポリアリレート繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、レーヨン繊維、ポリスルホン系繊維のいずれかである請求項37に記載される紙シートの放熱器。
  39.  前記天然パルプが、木材パルプ、非木材パルプのいずれかである請求項37に記載される紙シートの放熱器。
  40.  前記紙シートの非叩解繊維が、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリイミド繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維、炭素繊維、PBO繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、レーヨン繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維のいずれかである請求項36に記載される紙シートの放熱器。
  41.  前記紙シートが、熱で溶融されるバインダー繊維の非叩解繊維を含み、湿式抄紙されたシートが加熱プレスしてバインダー繊維を溶融してシート状に加工されてなる紙である請求項36に記載される紙シートの放熱器。
  42.  前記バインダー繊維が、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリ酢酸ビニル繊維、ポリビニルアルコール繊維、エチレンビニルアルコール繊維、ポリスルホン系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維のいずれかである請求項41に記載される紙シートの放熱器。
  43.  前記熱伝導粉末が、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、マグネシア、アルミナシリケート、シリコン、鉄、炭化珪素、炭素、窒化硼素、アルミナ、シリカ、アルミニウム、銅、銀、金、酸化亜鉛、亜鉛の粉末のいずれかである請求項21ないし42のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  44.  前記熱伝導粉末の平均粒径が0.1μmないし500μmである請求項21ないし43のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  45.  前記紙シートが、バインダーの合成樹脂を含む請求項21ないし44のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
  46.  前記バインダーの合成樹脂が、ポリアクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)樹脂、SBR(スチレンブタジエンゴム)樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素系樹脂のいずれかを含む熱可塑性樹脂、または、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂のいずれかを含む熱硬化性樹脂のいずれかである請求項45に記載される紙シートの放熱器。
  47.  前記放熱フィンが、繊維に熱伝導粉末を添加してなるモールド抄紙で湿式抄紙されてなる紙シートである請求項21ないし46のいずれかに記載される紙シートの放熱器。
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