WO2015064240A1

WO2015064240A1 - 液体封入放熱部材

Info

Publication number: WO2015064240A1
Application number: PCT/JP2014/074798
Authority: WO
Inventors: 祐介服部; 潤石澤
Original assignee: ポリマテック・ジャパン株式会社
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-05-07
Also published as: US10356944B2; CN105706541A; CN105706541B; JPWO2015064240A1; US20160278237A1; JP6489375B2

Abstract

　小型の電子機器を繰り返し載せても破損しない耐久性を有し、その電子機器の外面に追従する柔軟性を有する冷却効率の高い液体封入放熱部材を提供する。　密閉容器（１２）内に熱伝導性流体（１３）を封入してなり、この密閉容器（１２）に接触する電子機器から伝達する熱を放熱する液体封入放熱部材（１１ａ）であって、密閉容器（１２）は、電子機器との接触面となりこの電子機器の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される弾性部（１４）と、熱を放熱する硬質材でなる放熱部（１５）とを有し、熱伝導性流体（１３）は、熱伝導性粉末を含み、粘度が２０万Ｐａ・ｓ～３００万Ｐａ・ｓである液体封入放熱部材（１１ａ）とした。

Description

液体封入放熱部材

　本発明は、電子機器から生じる熱を効率的に放熱するための液体封入放熱部材に関し、特に小型の電子機器であっても、それを載置することで放熱可能な液体封入放熱部材に関する。

　ノートパソコンなどの電子機器においては機器の性能の向上に伴って内部部品から発せられる発熱量が大きくなってきている。そうした電子機器を使用するときに、外気温が高かったり、機器を設置する場所の条件が悪かったりすると、十分に放熱ができず、機器の動作が不安定になることがあった。このような電子機器の冷却のために、樹脂フィルムやアルミ箔等の偏平な袋内に吸熱剤を封入した冷却マットについて、特開２００４－１７９２７１号公報（特許文献１）に開示されている。この冷却マットをパソコン等の電子機器の下に敷いて使用することで、電子機器の動作を安定させることができる。また、放熱の用途に用いられる一枚板状の柔軟な熱伝導性シートが、特開２００２－１３８２０５号公報（特許文献２）に記載されている。

特開２００４－１７９２７１号公報特開２００２－１３８２０５号公報

　上記特開２００４－１７９２７１号公報（特許文献１）に記載の発明においては、樹脂フィルムやアルミニウム箔の表裏両面に合成樹脂フィルムをラミネートして袋が形成されるため、可撓性は有していても柔軟性に乏しいという欠点がある。そのため、ノートパソコン等の比較的重量のある電子機器であれば冷却マットに載せるだけでこの電子機器を冷却マットに密着させることができる。しかし近年では、より小型の電子機器においても発熱量が増大してきており、また一方で機器自体は軽量化してきているため、電子機器を載せただけでは、従来の冷却マットでは十分に変形せず、電子機器の外形に沿うように追従しないため、放熱が不十分となることがあった。さらに、この冷却マットは、袋内に吸熱剤が封入されているが、熱容量に起因する一定量の熱を吸収した後は放熱効率が悪くなり、長時間の使用においては温度が上昇する問題があった。

　一方、特開２００２－１３８２０５号公報（特許文献２）に記載の柔軟な熱伝導性シートは、バインダーとなるゲルに大量の熱伝導性粉末が配合されているため、強度が弱くシートが引き裂け易いという欠点があった。そのため、電子機器を繰り返し載せるような用途ではすぐに破損するので用いることができなかった。また、発熱体と反対側の面には放熱体を配置しなければならず、使用形態が限られていた。

　そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、小型の電子機器を繰り返し載せても破損しない耐久性を有し、小型の電子機器を載せてもその外面に追従する柔軟性を有する冷却効率の高い液体封入放熱部材を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、密閉容器内に熱伝導性流体を封入してなり、この密閉容器に載置する電子機器からの発熱を放熱する液体封入放熱部材であって、密閉容器は、電子機器との接触面となるゴム状弾性体でなる弾性部と、電子機器から伝達した熱を放熱する硬質材でなる放熱部とを有し、熱伝導性流体は、熱伝導性粉末を含み、粘度が２０万Ｐａ・ｓ～３００万Ｐａ・ｓである液体封入放熱部材を提供する。

　弾性部が、ゴム状弾性体により形成され多量の熱伝導性粉末を配合する必要も無いことから耐久性に優れている。また、接触させる電子機器の表面（外形面）形状に沿って弾性部を追従変形させやすい。そして、密閉容器内に封入された熱伝導性流体の粘度が２０万Ｐａ・ｓ～３００万Ｐａ・ｓであることから、熱伝導性流体に混入した熱伝導性粉末を速やかに流動させることができる。したがって、液体封入放熱部材の上に電子機器が載置されたときには、柔軟な弾性部が電子機器の外形面に沿って容易に変形し、それに伴って内部の熱伝導性流体も変形して熱伝導性流体が移動する。そして、放熱部に熱が伝わり、外部にその熱を放出できる。

　放熱部は、その一部を残部とは別種の材料で形成し、放熱部の一部と残部とで放熱程度に差違を設けることができる。即ち、放熱部の一部に残部よりも熱伝導率の高い材質を用いることで、その部位から効果的に放熱させることができる。またそれ以外の部位からの放熱を抑えることができる。

　上記放熱部は、一方面が熱伝導性流体と接し他方面が外部に露出する金属材で形成した放熱部とすることができる。一方面が熱伝導性流体と接し他方面が外部に露出する金属材で形成した放熱部を設けたため、こうした放熱部を通じて熱を効率良く放散することができる。したがって、液体封入放熱部材の冷却性能を高めることができる。

　放熱対象となる部材との接触面となりこの部材の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される放熱弾性部を密閉容器に備える液体封入放熱部材とすることができる。放熱対象となる部材との接触面となりこの部材の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される放熱弾性部を密閉容器に備えるため、液体封入放熱部材を載置する対象となる部材の表面に液体封入放熱部材を密着させることができ、放熱対象部材への放熱を好適に行うことができる。

　本発明の液体封入放熱部材によれば、電子機器を繰り返し載せるなどの接触をさせても破損しない耐久性と、小型の電子機器を載せてもその外形面に追従する柔軟性を有し、冷却効率の高い液体封入放熱部材である。

液体封入放熱部材に電子機器を載置しようとする状態を示す斜視図である。図１の側面図である。液体封入放熱部材に電子機器を載置した状態を示す側面図である。第１実施形態の液体封入放熱部材の模式図である。第１実施形態の第１変形例の液体封入放熱部材の模式図である。第１実施形態の第２変形例の液体封入放熱部材の模式図である。第２実施形態の液体封入放熱部材模式図である。第２実施形態の第１変形例の液体封入放熱部材の模式図である。第２実施形態の第２変形例の液体封入放熱部材の模式図である。第３実施形態の液体封入放熱部材の模式図である。共通の変形例の液体封入放熱部材の断面図である。共通の別の変形例の液体封入放熱部材の断面図である。電子機器を模した試験器の断面図である。冷却性試験の際の試験器の配置を示す説明図である。

　本発明について実施形態に基づきさらに詳細に説明する。以下の各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、製造方法、作用効果等についても重複説明を省略する。本発明の液体封入放熱部材１は、図１や図２で示すように、小型の電子機器２を載置することで、図３で示すように、電子機器２の形状に沿って表面３を密着させて撓ませ、電子機器２から発する熱を放熱させるものである。

　第１実施形態［図４］：
　本実施形態の液体封入放熱部材１１ａは、密閉容器１２と、この密閉容器内１２に封入される熱伝導性流体１３とで構成されており、密閉容器１２は、図４の模式図で示すように、上面１２ａと底面１２ｂ、そして４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを有する略直方体形状に形成されている。

　密閉容器１２の上面１２ａは、電子機器を載置して電子機器との接触面となる弾性部１４であり薄肉のゴム状弾性体で形成されている。底面１２ｂは電子機器から伝達した熱を放熱する放熱部１５であり硬質材で形成されている。放熱部１５は、その内側面では熱伝導性流体１３と接し、外側面は外部に露出している。４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは、上面１２ａから連続するゴム状弾性体でなり、弾性部１４に載置する電子機器が軽い場合には変形せずに密閉容器１２の直方体形状を維持し、電子機器が大きく重い場合には変形する程度に厚肉に形成されている。こうした各部位について以下でさらに詳しく説明する。

　密閉容器１２に封入される熱伝導性流体１３は、電子機器から放出され弾性部１４を介して伝達された熱を放熱部１５へ伝える部材であり、密閉容器１２内で流動することで、弾性部１４の変形を容易にもしていることから、液体封入放熱部材１１ａの柔軟性にも影響を与えている。熱伝導性流体１３としては、オイルと熱伝導性粉末の混合したものを用いることができる。オイルには、鉱油、炭化水素系基油、エステル系基油、エーテル系基油、リン酸エステル系基油、シリコーンオイル、フッ素オイルなどを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性が高く長期間使用しても劣化し難く、不活性で弾性部や放熱部を侵し難いシリコーンオイルが好適である。

　熱伝導性粉末としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素類、金属などであり、具体的には、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、黒鉛、ダイヤモンド、アルミニウム、銀、銅などを挙げることができる。熱伝導性粉末は、熱伝導性流体中に９５～４５重量％含有させることが好ましい。４５重量％未満では充分な熱伝導性が得られず、９５重量％を超えると熱伝導性流体１３の粘度が高くなりすぎる。

　熱伝導性粉末の平均粒径は２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であるとさらに好ましい。平均粒径が２０μｍより大きくなると、熱伝導性流体１３の圧縮性が悪くなり、弾性部１４の変形に対して抵抗となるおそれがある。

　熱伝導性流体１３の粘度としては、２０ｍＰａ・ｓ～３００ｍＰａ・ｓとすることができる。また、４２ｍＰａ・ｓ～２０１ｍＰａ・ｓが好ましく、８３ｍＰａ・ｓ～１３６ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。粘度が２０万ｍＰａ・ｓより低い場合には、熱伝導性粉末の充填量が少ないことから熱伝導性が低く、冷却性能が悪くなるおそれがある。一方、粘度が３００万ｍ・Ｐａ・ｓを超えると、流動性が低いことから硬くなり、電子機器が液体封入放熱部材１１ａに密着できなくなるおそれがある。また、粘度が４２ｍＰａ・ｓ以上であれば特に熱伝導性を高めやすいため好ましく、粘度が２０１ｍＰａ・ｓ以下であれば、特に電子機器に密着しやすく、冷却性能を高めることができる。さらに８３ｍＰａ・ｓ以上であれば熱伝導性粉末の沈殿も抑制でき、１３６ｍＰａ・ｓ以下とすることで、電子機器への追従性と熱伝導性を高い次元で両立させることができる。

　熱伝導性流体１３の熱伝導率は、０．５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満であると、密閉容器１２の放熱部１５に熱を伝え難くなるからである。一方、熱伝導率の上限は特にないが、オイルに熱伝導性粉末を分散させて流動性を持たせる熱伝導性流体１３では、実質的には２０Ｗ／ｍＫ以上の特性を得ることが難しい。

　熱伝導性流体１３には、熱伝導性粉末の他にも、必要により、分散剤、酸化防止剤、難燃剤等の種々の添加材を含んでいてもよい。

　こうした液体封入放熱部材１１ａの利用場面としては、充電中の電子機器からの放熱促進が挙げられる。近年、非接触充電できる電子機器も普及してきたことから、この方式にも対応した構成とすることが好ましい。この用途で用いる場合には、非接触充電で利用する電磁波を遮蔽せず、充電効率を低下させない熱伝導性粉末を用いることが好ましい。

　より具体的には、熱伝導性流体１３が導電性を示さなければよく、実質的に導電性を示す熱伝導性粉末を含まなければ電磁波を遮蔽することがない。また、導電性の熱伝導性粉末であっても表面に絶縁被膜を形成すれば充電効率を低下させ難い。よって、こうした理由から導電性の無い熱伝導性粉末を用いることが好ましい。また、熱伝導性粉末に軟磁性体を含ませることで、熱伝導性流体の透磁率を高めて電磁波を効率良く電子機器に伝えることができるため、充電効率の向上のためには、軟磁性体を含むことが好ましい。

　密閉容器１２を構成する放熱部１５は、硬質材からなり、例えば、硬質樹脂、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、黒鉛化物やそれらの複合体などの熱伝導性が高い剛体を挙げることができる。これらの中でも、加工性の観点からは、硬質樹脂を用いることが好ましいが、冷却性能の観点からは、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、黒鉛化物を用いることが好ましい。硬質樹脂としては、弾性部よりも硬い樹脂を用いることができる。より好ましくはＪＩＳ　Ｋ６２５３で規定するＤ硬度でＤ６０以上の樹脂である。具体的には加工性や弾性部材との一体化のし易さの観点からポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートが好適である。金属の中では、熱伝導性が高く、耐食性に優れ、入手が容易なステンレスやアルミニウム等が好ましく、特に冷却性能を高めたいときには、熱伝導性の高い銅が好ましい。熱伝導性は１５Ｗ／ｍＫ以上が好ましい。

　弾性部１４は、柔軟なゴムまたはエラストマーで形成され、電子機器を載せると、その外形に沿って追従してたわみ、電子機器に密着させることができる材質で形成される。特に電子機器に凹凸があっても、その凹凸に追従して密着することが好ましい。また、繰り返し使用しても破損し難い材質が好ましい。このような機能を有する弾性部１４の材質としては、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、及びシリコーンゴム等の架橋ゴムや、スチレン－ブタジエンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン－イソプレンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐候性の観点からシリコーンゴムが好適である。また、耐久性と柔軟性の観点からはポリウレタン樹脂も好適である。

　また、弾性部１４は、電子機器の外形に追従できる柔軟性を有することから、ある程度の伸び性を有することが必要であり、硬さにするとＪＩＳ　Ｋ６２５３で規定するＡ硬度でＡ３０～Ａ６０であることが好ましい。硬さがＡ３０未満であると、強度が弱くなるおそれがあり、耐久性が低くなることが懸念される。一方、硬さがＡ６０を超えると硬くなりすぎ、電子機器への密着性が低下するおそれがある。

　弾性部１４についても熱伝導性が高い方が好ましく、また電子機器を繰り返し載せて使用するため耐久性が高い方が好ましい。熱伝導性を高める観点から弾性部１４に熱伝導性粉末を配合することが考えられる。しかし多量に配合すると耐久性が低下するため、熱伝導性粉末を配合しても少量に抑えられる。よって、弾性部１４は熱伝導性流体１３よりも熱伝導率が低くなりがちで、弾性部１４の厚みが厚いほど熱伝導性が阻害される。そこで、弾性部１４には、耐久性の高い材質を用い、厚みを薄くすることで、耐久性と熱伝導性を両立させることが好ましい。なお、熱伝導性粉末を配合する場合には、熱伝導性流体に含有させたものと同じものを用いることができ、配合量は４５重量％未満とする。より好ましくは２０重量％以下とする。例えば熱伝導性粉末である酸化チタンは着色用の添加剤としても用いることができるが、その場合には５～１５重量％程度の配合で耐久性が低下することはほとんどない。

　弾性部１４の厚みは、０．１ｍｍ～５．０ｍｍとすることが好ましく、０．５ｍｍ～２．０ｍｍとすることがより好ましい。０．１ｍｍ未満では、薄すぎるため耐久性が不足するおそれがある。５．０ｍｍを超えると発熱する電子機器から熱伝導性流体１３への伝熱が阻害されるおそれがある。

　但し弾性部１４の厚みは均一とする必要はなく、少なくとも電子機器の発熱部に対向する部分を前記厚みの範囲内にすれば、それ以外の部分を厚くすることも可能である。電子機器と接する部分以外の部分は前記厚みの上限より厚くても熱伝導性への影響はほとんどないからである。しかしながら、電子機器の外形よりも広い範囲を前記厚みとする方が好ましい。柔軟性の観点からは、電子機器の外形より広い範囲を前記所定の厚みとした方が弾性部１４全体の柔軟性を高くすることができるからである。

　弾性部１４には、メッシュ状部材を含む構成とすることができる。具体的な一例としては、弾性部１４の肉厚内にメッシュ状樹脂膜を埋め込むことが挙げられる。メッシュ状部材を備えることで、寸法安定性を高めることができる。また、熱伝導性流体１３のオイルの種類によっては、弾性部１４が膨潤するおそれがあるが、その膨潤を抑制することができる。メッシュ状部材としては可撓性の高い樹脂メッシュを例示することができる。特にポリエステルメッシュやナイロンメッシュを用いることで、追従性をほとんど低下させずに寸法安定性を高めることができる。

　なお、密閉容器１２には弾性部１４や放熱部１５以外の構成要素を有していても良い。液体封入放熱部材１１ａではゴム状弾性体からなる側壁１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆがこれに相当する。このほかにも、液体封入放熱部材１１ａを設置するための取付部や、液体封入放熱部材１１ａに電子機器を固定するための固定部等を設けることができる。

　液体封入放熱部材１１ａを製造するには、ゴム状弾性体で弾性部１４となる上面１２ａと４つの側面１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを成形して底面１２ｂの無い密閉容器１２を形成し、熱伝導性流体１３をこれに入れた後、接着テープ等で密閉容器１２の上面１２ａを、金属板や硬質樹脂板で封止する。こうして液体封入放熱部材１１ａを製造する。

　弾性部１４や側面１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆとなるゴム状弾性体は、未硬化の液状樹脂を型枠で固化してもよいし、予め板状またはフィルム状にしたものを固着して用いてもよい。

　ゴム状弾性体からなる部位と硬質材からなる部位との境界では、硬質材の裏面または表面にゴム状弾性体の端部から延びる薄肉部を設けて、両部位の固着性を高めることができ、また両部位が剥離して熱伝導性流体１３が漏れるなどのリスクを抑止できる。但し、薄肉部を設けすぎると熱伝導への影響が高まるため、冷却性能の観点からは注意が必要である。薄肉部を設ける具体的形態としては、板状の放熱部１５の外周近傍に薄肉部を設け、中央では放熱部１５を露出させる形態が挙げられる。

　液体封入放熱部材１１ａによれば、電子機器を弾性部１４に乗せると、電子機器の外形に沿って弾性部１４がたわみ電子機器に弾性部１４を密着させることができる。そして電子機器から生じた熱は薄い弾性部１４を通じて熱伝導性流体１３、放熱部１５と伝わって外部に放出させ、冷却効率が高い。弾性部１４は、電子機器を繰り返し載せるなどの接触をさせても破損せず耐久性にも優れている。

変形例１－１[図５]：
　本実施形態の第１の変形例として、液体封入放熱部材１１ｂを図５に示す。液体封入放熱部材１１ｂは、底面１２ｂだけでなく、対向する一組の側面１２ｃ，１２ｄも硬質材からなる放熱部１５としたものである。残りの一組の側面１２ｅ，１２ｆは液体封入放熱部材１１ａと同様に上面１２ａから連続するゴム状弾性体で形成している。液体封入放熱部材１１ｂは、密閉容器１２の向い合う２つの側面１２ｃ、１２ｄでも放熱を促進することができるため、冷却性能を高めることができる。

変形例１－２[図６]：
　第２の変形例としての液体封入放熱部材１１ｃを図６に示す。液体封入放熱部材１１ｃは、密閉容器１２の底面１２ｂと４つの全ての側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを放熱部１５としたものであり、換言すれば、上面１２ａの弾性部１４以外を硬質材でなる放熱部１５としたものである。この構成では、密閉容器１２の側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ全体で放熱を促進することができるため、さらに冷却性能を高めることができる。

第２実施形態［図７］：
　本実施形態の液体封入放熱部材２１ａは、第１実施形態の液体封入放熱部材１１ｃ等と異なり放熱部１５の一部を残部とは別の材料で形成し、放熱部１５の一部と残部の放熱程度に差違を設けたものである。液体封入放熱部材２１ａでは、底面１２ｂと４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは全て硬質材からなる放熱部１５であるが、密閉容器１２の底面１２ｂを金属材で形成した高放熱部１５ａとし、４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは硬質樹脂材で形成した低放熱部１５ｂとしている。

　液体封入放熱部材２１ａでは、硬質樹脂よりも熱伝導性の高い金属でなる底面１２ｂからの放熱をし易くして、どちらかといえば側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆからの放熱を抑え、底面１２ｂからの放熱を促進させることができる。液体封入放熱部材２１ａを乗せる部材側への放熱を促進させ、液体封入放熱部材２１ａの横に置かれる部品等への熱の伝達を抑えることができる。

変形例２－１[図８]：
　本実施形態の第１の変形例としての液体封入放熱部材２１ｂを図８に示す。液体封入放熱部材２１ｂは、液体封入放熱部材２１ａとは反対に、密閉容器１２の底面１２ｂを硬質樹脂材で形成した低放熱部１５ｂとし、４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを金属材で形成した高放熱部１５ａとしたものである。

　液体封入放熱部材２１ｂでは、金属よりも熱伝導性の低い硬質樹脂でなる底面１２ｂからの放熱を抑えて、どちらかといえば側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆからの放熱を促進させることができる。熱が伝わることが好ましくない部材の上に液体封入放熱部材２１ｂを乗せる場合などに好適である。

変形例２－２[図９]：
　第２の変形例としての液体封入放熱部材２１ｃを図９に示す。液体封入放熱部材２１ｃは、密閉容器１２の底面１２ｂについて、その中央円形部分を硬質樹脂材で形成しその周囲を金属材で形成したものである。即ち、底面１２ｂに硬質樹脂材でなる低放熱部１５ｂと金属材でなる高放熱部１５ａとを設けたものである。なお、図９では、底面１２ｂの構造がわかりやすいように、図面中に底面１２ｂのみを引き出して示している。

　液体封入放熱部材を非接触充電を行う電子機器に用いるときには、液体封入放熱部材が電磁波を遮蔽しないようにする必要がある。したがって、底面１２ｂには金属製の放熱部１５を避け、絶縁性の硬質樹脂でなる放熱部１５を設けることが好ましい。しかしながら、非接触充電機のコイルと重ならないようにすれば、導電性の放熱部１５を形成することも可能であり、本変形例のような硬質樹脂材と金属材とを組み合わせた放熱部１５とすることができる。こうした放熱部１５とすれば、電磁波を遮断しないようにしながら、底面１２ｂに金属材を設けることができ、冷却性能を高く保つことができる。

第３実施形態［図１０］：
　本実施形態の液体封入放熱部材３１は、第１実施形態の液体封入放熱部材１１と異なり、密閉容器１２に、放熱対象となる部材との接触面となりこの部材の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される放熱弾性部１７を備えている。液体封入放熱部材３１ａは、図１０で示すように、密閉容器１２の上面１２ａだけでなく底面１２ｂも上面１２ａと同様の材質、厚みのゴム状弾性体で形成し、この下面１２ｂを放熱弾性部１７としたものである。４つの側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆは、その全面を放熱部１５としている。

　液体封入放熱部材３１ａでは、密閉容器１２の底面１２ｂも、これを乗せる部材の表面形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成したため、表面に凹凸があるような部材であっても放熱弾性部１７がこれに追従することで効率的に熱を放熱することができる。また、金属製のラックに液体封入放熱部材１１ｄを設置するような場合では、そのラックとの密着性が高まるため、熱を逃がしやすくすることができ、冷却性能を高めることができる。放熱弾性部１７の厚みについても、弾性部と同様に、０．１ｍｍ～５．０ｍｍとすることが好ましく、０．５ｍｍ～２．０ｍｍとすることがより好ましい。０．１ｍｍ未満では、薄すぎるため耐久性が不足するおそれがある。５．０ｍｍを超えると発熱する電子機器から熱伝導性流体１３への伝熱が阻害されるおそれがある。

各実施形態共通の変形例[図１１，１２]：
　放熱部１５は、その表面形状が平坦なだけではなく、柱状や板状等の突起１８を設けた構成とすることができる。例えば図１１で示す液体封入放熱部材１１ｄは、放熱部１５に突起１８を設けることで放熱部１５の表面積を増やし、冷却性能を高めている。図１２で示す液体封入放熱部材１１ｅは、側面１２ｃ，１２ｄに設けた放熱部１５に突起１８を設けた例を示している。

　上記実施形態で説明した例は本発明の一例にすぎず、密閉容器の形状、材質、製造方法等を適宜変更することができる。例えば上記以外の公知の原料の使用や、各実施形形態で示した構成の組合等も本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜可能であり、こうした変更もまた本発明の技術的思想の範囲に含まれるものである。例えば、密閉容器１２は略直方体のものとして説明したがこの形状に限定されるものではない。また、放熱部１５の材質を２種以上組み合わせて用いることもできる。

　より具体的な実施例を示して以下に本発明を説明する。
（試料１）：
　図４で示したような直方体形の密閉容器とした試料１となる液体封入放熱部材を作製した。上面と側面はゴム状弾性体で形成し、底面をアルミニウム板で形成した。試料１の外形は、１１０ｍｍ×７５ｍｍ×５．６ｍｍで、無変形時の密閉容器内の厚さ（熱伝導性流体部分の占める厚さ）は、４．０ｍｍである。

　底面は、厚み１ｍｍのアルミニウム板とし、上面は弾性部として厚み０．６ｍｍ、硬さＡ５０のシリコーンゴムで形成した。側面は、上面から連続したシリコーンゴムでなり、厚み５．０ｍｍ、高さ４．６ｍｍとした。なお、上面のシリコーンゴムにはポリエステルメッシュ（線径0.1mm、密度４０本／インチ、平織り、熱融着済み）を埋め込んでいる。熱伝導性流体には、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）７４０重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）４５０重量部を混合して製造した。熱伝導性流体の熱伝導率は２．４４Ｗ／ｍ・Ｋであり、粘度は１３６万ｍＰａ・ｓである。[配合３]

（試料２）：
　図５で示したような直方体形の密閉容器とした試料２となる液体封入放熱部材を作製した。一対の側面をゴム状弾性体で形成し、残りの一対の側面をアルミニウム板で形成した放熱部とした。ゴム状弾性体で形成した側面もアルミニウムで形成した側面もその厚みは５ｍｍとした。それ以外は試料１と同じである。

（試料３）：
　図６で示したような直方体形の密閉容器とした試料３となる液体封入放熱部材を作製した。側面の全てを厚み５ｍｍ、底面を厚み１ｍｍのアルミニウム板で形成した。それ以外は試料１と同じである。
（試料４）：
　試料４は、図８で示したような形状とし、側面の全てを厚み５ｍｍのアルミニウム板で形成し、底面を厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムで形成した。それ以外は試料１と同じである。

（試料５）：
　試料５は、外形がこれまでの試料とは異なり、熱伝導性流体を用いない単なる放熱シートにアルミニウム板を積層した放熱部材として作製した。
　放熱シートは、液状シリコーンゴム１００重量部に水酸化アルミニウム（破砕状、粒径５０μｍ）１８０重量部と水酸化アルミニウム（破砕状、粒径８μｍ）１８０重量部を混合した後に加熱硬化することで得た。外形は１１０ｍｍ×７５ｍｍ×５．０ｍｍである。また、放熱シートの熱伝導率は２．０Ｗ／ｍ・Ｋである。アルミニウム板の厚みは１ｍｍである。

（試料６）：
　試料６は、試料４と同様に、側面の全てを厚み５ｍｍのアルミニウム板で形成し、底面を厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムで形成したが、上面の弾性部を、厚み０．１ｍｍのポリエチレンフィルム（ＰＥフィルム）とした。それ以外は試料４と同じである。
　（試料７）：
　試料７も、試料４と同様に、側面の全てを厚み５ｍｍ、底面を厚み１ｍｍのアルミニウム板で形成したが、上面の弾性部を、厚み０．２ｍｍのウレタンフィルムとした。それ以外は試料４と同じである。

　（試料８）：
　試料８は、側面をポリカーボネート樹脂とした以外は試料４と同じである。
　（試料９～試料１５）：
　試料９～試料１５の各試料は、試料４の同様の密閉容器としたが、封入する熱伝導性流体を以下のように変更した。それ以外は試料４と同じである。

　試料９の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）６５０重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）４００重量部を加えたものであり、熱伝導率は２．２１Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は８３万ｍＰａ・ｓである。[配合１]
　試料１０の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）８００重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）４９０重量部を加えたものであり、熱伝導率は２．６４Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は２０１万ｍＰａ・ｓである。[配合４]

　試料１１の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）６９０重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）４２０重量部を加えたものであり、熱伝導率は２．５３Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は８７万ｍＰａ・ｓである。[配合２]
　試料１２は、熱伝導性流体の代わりにシリコーンオイルのみを用いたものであり熱伝導率は０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は１０万ｍＰａ・ｓである。[配合５]

　試料１３の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）６３６重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）１６２重量部を加えたものであり、熱伝導率は２．７３Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は４２万ｍＰａ・ｓである。[配合６]
　試料１４の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径７０μｍ）５４５重量部と酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）３６４重量部を加えたものであり、熱伝導率は１．６３Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は２０万ｍＰａ・ｓである。[配合７]
　試料１５の熱伝導性流体は、シリコーンオイル１００重量部に酸化アルミニウム（破砕状、粒径４μｍ）５６８重量部を加えたものであり、熱伝導率は１．３１Ｗ／ｍ・Ｋ、粘度は２９７万ｍＰａ・ｓである。[配合８]

　（試料１６）
　試料１６は、弾性部にポリエステルメッシュを埋め込まなかったこと以外は試料４と同じである。

　各試料の性能評価：
　上記各試料について以下に説明する各種試験を行い、その性能を評価した。これらの試験では、発熱する電子機器を模した試験器５１を用いた。
　試験器５１は、図１３で示すような形状をしており、具体的には、上ケース５２と下ケース５３からなるアクリル樹脂で形成し、外形が７０ｍｍ×１３０ｍｍ×５ｍｍである。下ケース５３の表面にはＲ＝１６０ｍｍの湾曲面８３ａを有し、端部に対する中央部の凹み深さは約２ｍｍとしている。また、上ケース５２と下ケース５３とに分離された中央部分には凹部を設けて、発熱量が４５Ｗの発熱体（ヒータ）５４を埋め込んでいる。この凹部以外の残部は中実に形成している。さらに、上ケース５２における前記凹部の反対面となる表面中央の最も温度の高い部分には熱電対５５を接触させて固定している。なお、湾曲面５３ａを逆Ｒとしたのは、弾性部の追従性が悪い試料については、底面と試料との間に隙間を生じさせるためである。

（１）耐久性試験：
　各試料の弾性部に対し試験器の設置／取上げ操作を１０回行った後の弾性部の表面状態を観察した。
　その結果、変化がなかった場合を「○」、表面に擦り傷があったが熱伝導性能に支障のなかった場合を「△」、亀裂や破れが生じた場合を「×」とそれぞれ評価した。

（２）冷却性試験
　図１４で示すように、各試料の上面（弾性部）に前記試験器を乗せ、恒温槽内の壁に４５°の角度で立て掛けて配置した。各試料に試験器を乗せてから１２０分後の試験器の温度を熱電対で測定し、そのときの恒温槽内の雰囲気温度（４０℃）との差（℃）を計算した。そして、雰囲気温度との温度差が小さいほど冷却性能が高く、温度差が大きいほど冷却性能が低いと評価した。
　なお対照として、各試料とは関係なく試験器を恒温槽の壁に立てかけて配置し、試験器の外面が空気に曝されている状態で、この試験器の表面と測定雰囲気温度との温度差を計算すると１２．１℃であった。

　（３）追従性試験
　試験器を弾性部に乗せた際に、試験器の表面形状に沿って弾性部が変形する程度（追従性）を針入度で評価した。
　追従性には、弾性部と熱伝導性流体の性質による影響が大きいと考えられることから、以下に示す所定の治具を用いて試験を行った。

　治具は、外形が８０ｍｍ×８０ｍｍ×１１．６ｍｍの直方体形状の内部に、上下に貫く空洞を設け、上面と底面のそれぞれの中央で直径４４ｍｍの開口としてその空洞が表れるＳＵＳ製とした。底面の開口をＰＥＴフィルムで塞ぎ、空洞内には上記各試料で用いた熱伝導性流体を入れ、開口した上面も各試料で用いた材料で覆った。
　そして、ＪＩＳ　Ｋ２２２０記載の装置を用いて上面を覆ったシリコーンゴム等の表面に対する針入度を測定した。針の形状についてはＪＩＳ　Ｋ２２０７に規定されるものを用い、針と針固定具全体の重さ（すなわち熱伝導性流体を封止したシリコーンゴム等の弾性部にかかる重さ）は、５０ｇとした。

　各試料の評価結果：
　上記各試験の評価結果を次の表１に示す。

　なお、追従性試験では、試料１～試料１６についての試験を行っていないが、試料１で用いたものと同様の弾性部、熱伝導性流体を用いて上記追従性試験を行った結果を試料１の評価欄に記している。試料５～試料７、試料９～試料１６も同様である。

　各試験結果からの考察：
（１）耐久性
　弾性部にシリコーンゴムを用いた試料１～試料４、試料７～試料１６については、試験の前後で表面に変化はみられなかったが、放熱シートを用いた試料５については表面に亀裂が入っていた。試料５ではシリコーンゴムに多量の充填材を添加した材質であることから、強度が劣っていたものと思われる。また、試験器と接する面にポリエチレンフィルムを用いた試料６については、表面に擦り傷が見られた。

（２）冷却性及び追従性
　放熱部が異なる試料１～試料４を比較すると、側面全体と底面に金属製の放熱部を設けた試料３で最も冷却性の数値が低くなり放熱効果が高かったことがわかり、底面にＰＥＴを用いた試料４で最も冷却性の数値が高くなり放熱効果が低かったことがわかった。
　また試料４と試料８を比較すると、両試料の底面はともに硬質樹脂であるが、側面に金属製の放熱部を設けた試料４は、側面をポリカーボネート樹脂で形成した試料８よりも冷却効果があり、側面に金属製の放熱部を設けても冷却効果を高めることができた。これらの結果から、放熱部の面積が広いほど冷却性能が高まると考えられる。

　試料１と試料５を比較すると、同じ大きさの金属板を有する点で共通するが、熱伝導性流体を持たない構成の試料５は、熱伝導性流体を有する構成の試料１よりも冷却性能が低かった。

　上面（弾性部）の材質のみが互いに異なる試料４、試料６、試料７を比較すると、ＰＥフィルムを用いた試料６では冷却性能が極めて低かった。これはＰＥフィルムの試験器に対する追従性が低く、試験器に密着していなかったためであると考えられる。一方、ウレタンフィルムを用いた試料７は、試料３よりは冷却性能が低かったが、試料６よりは良い結果であった。ウレタンフィルムの厚みは０．２ｍｍであり、シリコーンゴムよりも薄膜であるため、熱伝導性の観点では有利であるが、シリコーンゴムの硬さがＡ５０であるのに対して、ウレタンフィルムはＡ６０であったことから追従性の点で劣っていたものと思われる。

　熱伝導性流体の種類のみが異なる試料４、試料９～試料１２を比較すると、熱伝導性粉末の配合を変更して高粘度、高熱伝導性にした試料１０では、追従性がやや低いように見えたが、冷却性能は高かった。熱伝導性流体の熱伝導性を高めたためと思われる。また、試料４と比較してやや低粘度で、熱伝導性も高い試料１１は優れた冷却性能を示した。一方、試料４と比較して低粘度で、熱伝導性の低い試料９は、追従性は優れていたが、やや冷却性能が低かった。また熱伝導性粉末を配合していない試料１２については、低粘度であるが冷却性能は極めて低かった。

　上面のゴム状弾性体にメッシュを入れなかった試料１６は、メッシュの入った試料４と比較して、わずかに冷却性能が高かった。試料１６は、メッシュが埋め込まれていない分、追従性が優れていたためであると思われる。

（３）その他
　試料を作成した後に１週間放置し、そのときの試料の状態と初期の状態とを比較すると、試料１６については、弾性部の表面が若干波打っていた。弾性部が熱伝導性流体に含まれるオイルまたは可塑剤を吸収して膨潤したためであると思われる。一方、試料１～試料１５については変化がなかった。

　また、非接触充電について、パナソニック（株）製、無接点充電パッドQE-TM101と無接点対応USBモバイル電源QE-PL101とを用いて充電が可能か否かを評価した。より具体的には無接点充電パッドと、無接点対応USBモバイル電源の間に試料１～試料４を配置して、充電できるかどうかを確認した。その結果、試料１～試料３は充電が開始されず、試料４では充電が可能であった。試料１～試料３には、底面の放電部がアルミニウムで構成されていることから、充電機器と重なる位置に配置されたアルミニウム板が電磁波を遮蔽してしまったものと思われる。

　粘度の異なる熱伝導性流体を備え、それ以外の構成を同一とする試料４、試料９、試料１０、試料１１、試料１３、試料１４、試料１５について熱伝導性流体の経時での安定性として、２４ｈ放置後の熱伝導性流体の状態を確認した。
　その結果、低粘度の試料１３と試料１４については、配合した酸化アルミニウムがやや沈殿している様子が見られた。また、試料１３と試料１４とを比較すると、試料１４の方が、沈殿が少ないように見えた。なお、これらの沈殿は密閉容器を数回変形させて撹拌することで容易に再分散できた。これらの結果より、粘度が８７万ｍＰａ・ｓ以上の熱伝導性流体が、経時での安定性が良い結果となった。

　１　　液体封入放熱部材
　２　　電子機器
　３　　表面
１１　　液体封入放熱部材
　　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ　　液体封入放熱部材
１２　　密閉容器
　　１２ａ　　上面
　　１２ｂ　　底面
　　１２ｃ、１２ｄ，１２ｅ、１２ｆ　　側面
１３　　熱伝導性流体
１４　　弾性部
１５　　放熱部
　　１５ａ　　高放熱部
　　１５ｂ　　低放熱部
１７　　放熱弾性部
１８　　突起
　　２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　　液体封入放熱部材
　　３１ａ　　液体封入放熱部材
５１　　試験器
５２　　上ケース
５３　　下ケース
　　５３ａ　　湾曲部
５４　　発熱体
５５　　熱電対

Claims

　密閉容器内に熱伝導性流体を封入してなり、この密閉容器に接触する電子機器から伝達する熱を放熱する液体封入放熱部材であって、
　密閉容器は、電子機器との接触面となりこの電子機器の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される弾性部と、熱を放熱する硬質材でなる放熱部とを有し、
　熱伝導性流体は、熱伝導性粉末を含み、粘度が２０万Ｐａ・ｓ～３００万Ｐａ・ｓである液体封入放熱部材。
　放熱部の一部を放熱部の残部とは別種の材料で形成し、放熱部の一部と残部の放熱程度に差違を設けた請求項１記載の液体封入放熱部材。
　一方面が熱伝導性流体と接し他方面が外部に露出する金属材で形成した放熱部を有する請求項１または請求項２記載の液体封入放熱部材。
　放熱対象となる部材との接触面となりこの部材の形状に追従するような薄肉のゴム状弾性体で形成される放熱弾性部を密閉容器に備える請求項１～請求項３何れか１項記載の液体封入放熱部材。