WO2017010322A1 - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】軽量かつ加工が容易であり、冷却能力に優れたヒートシンクを提供する。 【解決手段】本発明のヒートシンクＸ１は、冷却対象物Ｏ１に取り付けられ、伝熱層１Ａおよび当該伝熱層１Ａに積層された熱輻射層１Ｂを有する放熱シートにより形成された疑似的な筒状のシェル１を備える。熱輻射層１Ｂは、シェル１の外面のうちの少なくとも冷却対象物Ｏ１から離れた部分に形成されている。

Description

ヒートシンク

　本発明は、ヒートシンクに関し、より詳しくは、例えば薄型テレビのＩＣやＬＥＤ照明の基盤等の冷却に用いるのに適したヒートシンクに関する。

　近年、薄型テレビのＩＣやＬＥＤ基盤等への熱対策として、アルミニウムを代表とした金属製のヒートシンクを配して空気層に熱を逃がし限界温度以下に冷やすように熱設計を行っている。ヒートシンクには、高熱伝導性の金属が使用されており、アルミニウムなどの金属を鋳造、鍛造、切削加工や押出成形することにより、多数のフィンを構築し表面積を大きくすることで放熱性の向上が図られてきた（例えば特許文献１，２を参照）。さらに最近では、軽量で加工性に優れる炭素繊維紙や黒鉛紙といった熱伝導性の高い紙、あるいは金属箔を利用したヒートシンクも使用されている（例えば特許文献３を参照）。

　ＬＥＤ照明は高効率かつ小型軽量であるという利点があり、特に高所に設置される照明には軽量化の要求が高く、それに合わせて付随する部品、特にヒートシンクにも軽量化が求められている。薄型テレビでは、ＩＣ周辺の空間が限られるため、ヒートシンクの形状の自由度が求められ、成形の容易性が必要となっている。また、ＩＣの設置はディスプレイと平行に設置されており、縦置き型での冷却性能が求められている。しかしながら、特許文献１，２等に開示された金属製ヒートシンクでは、重量が嵩むばかりでなく、形状の自由度も乏しい。

　その一方、特許文献３に開示された炭素繊維紙や黒鉛紙といった熱伝導性の高い紙を利用したヒートシンクは、軽量化、形状の自由度という点で優れているが、炭素繊維紙や黒鉛紙は金属に比べ熱伝導率が低いため、冷却性能が十分ではない。さらに、特許文献３の金属箔で形成したヒートシンクでは、軽量化、形状の自由度は優れているが、金属は放射率が極めて小さいため輻射による冷却効果が殆ど無く、特許文献１，２の金属製ヒートシンクより冷却能力が低い。

特開平１０－１１６９４２号公報 特開２００５－９３０９７号公報 特開２０１３－４５４４号公報

　本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、軽量かつ加工が容易であり、冷却能力に優れたヒートシンクを提供することを主たる課題としている。

　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、伝熱層および当該伝熱層に積層された熱輻射層を有する放熱シートを用いることにより、軽量かつ加工が容易であり冷却能力に優れたヒートシンクが得られることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成させた。

　本発明の第１の側面によって提供されるヒートシンクは、冷却対象物に取り付けられ、伝熱層および当該伝熱層に積層された熱輻射層を有する放熱シートにより画定された内部空間を有するシェルを備え、上記熱輻射層は、上記シェルの外面のうちの少なくとも上記冷却対象物から離れた部分に形成されている。

　好ましい実施形態におけるヒートシンクは、上記冷却対象物と上記シェルとの間に介在する金属シートをさらに備える。好ましくは、上記金属シートは、平板状である。

　好ましくは、上記ヒートシンクは、上記冷却対象物と上記シェルとの間に介在する中継部材をさらに備えてもよい。

　好ましくは、上記中継部材は溝型材からなる。代替的には、上記中継部材は波板状であってもよい。

　好ましくは、上記熱輻射層は、上記シェルの外面全体に形成されている。

　好ましくは、上記熱輻射層は、熱放射率が０．８以上である。

　好ましくは、上記シェルは、略筒状の構造体であり、筒軸方向の両端が開口している。

　好ましくは、上記伝熱層は、金属層であり、上記熱輻射層は、水不溶性無機化合物と耐熱性合成樹脂とを含有し、上記熱輻射層における上記水不溶性無機化合物の含有量が、上記熱輻射層全体に対して、３０～９０質量％である。

　好ましくは、上記金属層は、アルミニウムおよび／または銅を含む。

　好ましくは、上記水不溶性無機化合物は、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、窒化物、層状ケイ酸塩鉱物および石炭灰からなる群より選択される少なくとも１種である。

　好ましくは、上記耐熱性合成樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種である。

　本発明の第２の側面によれば、冷却対象物と、当該冷却対象物に取り付けられた、上記記載のヒートシンクと、を備える、冷却構造体が提供される。

　本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るヒートシンクの第１実施形態を示す斜視図である。 図１のヒートシンクを構成するシェルを示す斜視図である。 図１のヒートシンクを構成する金属シートの一例を示す斜視図である。 図１のヒートシンクの縦断面図である。 本発明に係るヒートシンクの第２実施形態を示す斜視図である。 図５のヒートシンクを構成するシェルを示す斜視図である。 図５のヒートシンクの縦断面図である。 本発明に係るヒートシンクの第３実施形態を示す斜視図である。 図８のヒートシンクを構成する金属シートの一例を示す斜視図である。 図８のヒートシンクの縦断面図である。 本発明に係るヒートシンクの第４実施形態を示す斜視図である。 図１１のヒートシンクの縦断面図である。 従来の押出成形によって作成されたヒートシンクの実物画像である。 測定装置の斜視図である。 測定装置の縦断面図である。 測定装置の斜視図である。

　以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

　図１は、本発明に係るヒートシンクの第１実施形態を示している。本実施形態のヒートシンクＸ１は、疑似的な筒状のシェル１と、金属シート２と、中継部材３とを備えている。ヒートシンクＸ１は、例えば薄型テレビ、ＬＥＤ照明、冷蔵庫、洗濯機、エアコン、プリンタ、パーソナルコンピューターなどの家電製品の発熱部、その他車載機器、輸送用機器の照明、作業用照明、暖房機器、プロジェクター、コピー機の発熱部、あるいは電子基板、などの冷却対象物に取り付けて使用される。本明細書において、「筒状」には、断面形状が丸形のみならず、矩形などの多角形断面の筒状も含まれるものとする。

　シェル１は、所定の積層構造を有する放熱シートにより形成されたものである。図４に示すように、シェル１を構成する放熱シートは、伝熱層１Ａと、当該伝熱層１Ａに積層された熱輻射層１Ｂとを有する。

　伝熱層１Ａは、例えば金属層からなる。伝熱層１Ａの具体的な素材については、熱伝導率が高い金属であれば特に限定しないが、好ましくは熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である金属が好ましく、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である金属が特に好ましい。熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋを下回る場合は冷却効果が不十分となるおそれがある。伝熱層に用いられる金属の具体的な例としては、銅、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケル、鉄を挙げることができ、これらは単独で使用しても、これらの金属を相互にまたは他の金属と合金化してもよい。上述した金属のうち、特に材料の入手性、コスト、加工の容易さの面から、アルミニウムおよび銅が好ましい。

　伝熱層１Ａの厚みは、例えば１５μｍ～２ｍｍであり、好ましくは５０μｍ～５００μｍである。伝熱層１Ａの厚みが１５μｍ未満の場合は、充分な伝熱性能が発揮されず冷却効果が不十分になるおそれがある。また伝熱層１Ａの厚みが２ｍｍを超える場合は、ヒートシンクＸ１が重くなるばかりか、伝熱層１Ａの可撓性が低下して加工性が悪くなるおそれがある。

　熱輻射層１Ｂを構成する素材については特に限定しないが、アルマイト、放熱塗料、グラファイト、合成樹脂等の放熱性を持った物質で形成されていてもよい。熱輻射層１Ｂは、好ましくは、上記伝熱層１Ａに後述の熱輻射塗料を塗布することにより形成される。熱輻射層１Ｂは、上記伝熱層１Ａから伝えられた熱を赤外線として放射する役割を有する。熱輻射層１Ｂは、熱放射率が例えば０．８以上であり、０．８５以上であることが好ましく、０．９以上であることが特に好ましい。そして、本実施形態においては、伝熱層１Ａおよび熱輻射層１Ｂからなる放熱シートを折り曲げて形成することにより、図２に示した形状の疑似的な筒状のシェル１が得られる。

　熱輻射層は水不溶性無機化合物と耐熱性合成樹脂とを含有していることが好ましい。ここで、「水不溶性」とは、２０℃の水１００ｍＬへの溶解度が１．０ｇ未満であることを意味する。上記水不溶性無機化合物としては、例えば、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、窒化物、層状ケイ酸塩鉱物、層状複水酸化物および石炭灰からなる群から選択される少なくとも１種類であることが好ましい。なかでも、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物、層状ケイ酸塩鉱物および石炭灰であることがより好ましく、放射特性（熱放射率）の観点から、層状ケイ酸塩鉱物および石炭灰であることが特に好ましい。石炭灰とは、フライアッシュやクリンカアッシュといった、火力発電所で石炭を燃焼させた際に発生する灰のことであり、主成分であるシリカ、アルミナが全成分中の８０％から９５％を占める水不溶性無機化合物の混合物である。

　層状ケイ酸塩鉱物としては、例えば、天然物または合成物の雲母、タルク、カオリン、パイロフィライト、セリサイト、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト、スチーブンサイト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、ノントロナイト等が挙げられる。これらの中でも、低コストで均一な放熱シートを作製できることから、タルク、カオリン、パイロフィライト、非膨潤性雲母、セリサイト等の非膨潤性粘土鉱物が好ましく、タルク、カオリン、パイロフィライト、および、非膨潤性雲母からなる群から選択される少なくとも１種であることがより好ましい。

　熱輻射層に含まれる耐熱性合成樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が挙げられる。これらは、単独、もしくは２種以上組み合わせて用いられる。なかでも、製膜性や耐熱性を優先する場合は、ポリイミド樹脂およびポリアミドイミド樹脂が好適に使用され、ハンドリングの容易さと経済性を優先する場合は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が好適に使用される。上記ポリイミド樹脂およびポリアミドイミド樹脂としては、特に限定されないが、耐熱性に優れることから、芳香族ポリイミド樹脂および芳香族ポリアミドイミド樹脂が好適に用いられる。上記エポキシ樹脂としては特に限定されないが、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましく、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型が好適に用いられ、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型も使用することができる。上記アクリル樹脂としては、有機溶剤に溶解したポリマー溶液も使用可能であり、水溶性アクリル樹脂もしくは水に分散したエマルジョンが取り扱いの容易さから好適に用いられる。また、アクリル樹脂はスチレン、ウレタン、酢酸ビニル、シリコーン、アクリル酸塩といったモノマーとの共重合体を形成したアクリル樹脂でもよい。

　シェル１を構成する放熱シートは、水不溶性無機化合物と耐熱性合成樹脂とを含有する熱輻射塗料、および／または、水不溶性無機化合物と耐熱性合成樹脂の前駆体とを含有する熱輻射塗料を伝熱層１Ａに塗布する事によって作成することができる。

　上記耐熱性合成樹脂の前駆体としては、例えば、ポリアミド酸が挙げられ、当該ポリアミド酸をイミド化することにより、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂が得られる。上記ポリアミド酸をイミド化する方法としては、例えば、ポリアミド酸を加熱閉環してイミド化する方法、ポリアミド酸を化学閉環してイミド化する方法が挙げられる。

　上記水不溶性無機化合物を含有する熱輻射塗料は、塗布乾燥後に形成される熱輻射層１Ｂ全体に対して上記水不溶性無機化合物を３０～９０質量％の割合で含有しており、残りは耐熱性合成樹脂により形成されている。水不溶性無機化合物を含有する熱輻射塗料を用いた場合の熱輻射層１Ｂの厚みは、例えば２０μｍ～１００μｍである。熱輻射層１Ｂの厚みが２０μｍ未満であると、輻射放熱性能が不十分になるおそれがある。また、熱輻射層１Ｂの厚みが１００μｍを超えると材料使用量が増えるため経済的に不利であり、当該熱輻射層１Ｂが断熱層として働き冷却能力が不十分になるおそれがある。

　次に、本実施形態のヒートシンクＸ１の形状について説明する。本実施形態において、シェル１は、図２に示すように、一対の折り返し部１１と、一対の起立部１２と、一対の起立部１２の先端どうしの間を覆う天井部１３と、を含み、疑似的な矩形断面形状を有する。また、図４によく表れているように、シェル１は、熱輻射層１Ｂが外側になるように形成されている。図１、図２においては、熱輻射層１Ｂの形成領域に陰影を付している。

　図１および図４に示すように、金属シート２および中継部材３は、シェル１と冷却対象物Ｏ１との間に介在している。金属シート２は、所定の厚さを有する平板状である。図３に示すように、中継部材３は、所定の厚さの金属板材を溝型材状に折り曲げ形成されたものである。金属シート２にはシェル１の折り返し部１１が接合されており、本実施形態においては、金属シート２およびシェル１により角筒形状をなしている。金属シート３は、上記角筒形状の内側空間を仕切るように複数（本実施形態では４個）配される。

　金属シート２および中継部材３を構成する素材については特に限定されないが、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属、特に２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属であることが好ましい。金属シート２および中継部材３を構成する金属の具体的な例としては、銅、アルミニウム、金、銀、錫、ニッケル、鉄またはこれらを混合した物や、これらを１種類以上他の金属に含有させたものが好ましい。特に材料の入手性、コスト、加工の容易さの面からアルミニウムおよび銅が好ましい。金属シート２および中継部材３を構成する金属は、シェル１の伝熱層１Ａと同じでもよいし、また、異なるものであってもよい。

　金属シート２および中継部材３の厚みは、シェル１の伝熱層１Ａと同程度または当該伝熱層１Ａよりも厚いことが好ましい。金属シート２および中継部材３の厚みは、例えば５０μｍ～２ｍｍ程度である。

　ヒートシンクＸ１の構成部材（シェル１、金属シート２、および中継部材３）どうしを接合する方法は特に限定されない。例えば、各部材を接着により接合してもよいし、部材どうしあり継ぎのようなノッチと突起の組合せで接合してもよい。接着する方法としては接着剤を用いてもよいし、粘着テープを用いてもよい。さらには溶接や冷間接合により接合してもよい。また、各部材をシリコーングリース（silicone grease）や熱伝導性グリース、熱伝導性シート（「サーマルインターフェースマテリアル」と呼ばれる）を介して固定してもよい。

　図４から理解されるように、本実施形態において、熱輻射層１Ｂは、シェル１の外面に形成されており、冷却対象物Ｏ１から離れた位置に形成されている。また、シェル１の筒軸方向の両端が開口している。

　本実施形態のヒートシンクＸ１によれば、冷却対象物Ｏ１の熱は、熱伝導率の高い伝熱層１Ａを介して放熱シート（シェル１）全体に伝わり、放熱される。また、シェル１の外面には熱輻射層１Ｂが設けられている。このような構成によれば、熱輻射層１Ｂでの高い輻射冷却効果が得られる。

　さらに、ヒートシンクＸ１においては、シェル１と冷却対象物Ｏ１との間に金属シート２および中継部材３が介在している。このように熱伝導率の高い金属シート２および中継部材３を具備する構成によれば、放熱効率が高まりさらに冷却効果が向上する。

　また、ヒートシンクＸ１を冷却対象物Ｏ１に取り付ける際、シェル１の筒軸方向が上下に沿うように縦置き型に設置すると、シェル１の内側空間において暖められた空気は上昇する。したがって、自動的に上記内側空間を空気が下から上に流れ（「煙突効果」と呼ばれる）、冷却効果が著しく向上する。そして、上記列挙した冷却効果（熱伝導、輻射効果、煙突効果）により、ヒートシンクＸ１は、軽量でより冷却効率に優れたものとなる。

　図５～図７は、本発明に係るヒートシンクの第２実施形態を示している。なお、図５以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

　本実施形態のヒートシンクＸ２は、複数の疑似的な筒状のシェル１と、金属シート２とを備えている。各シェル１は、その形状が上記第１実施形態のものと異なっているが、当該シェル１は放熱シートにより形成されており、当該放熱シート自体は上記のヒートシンクＸ１と同様に伝熱層１Ａおよび熱輻射層１Ｂからなる（図７参照）。

　本実施形態において、各シェル１は、熱輻射層１Ｂが外側になるように断面形状が概略方形となるように折り曲げられている。そして、かかる構成の複数の（本実施形態では５個）シェル１が、平板状の金属シート２上に並んだ状態で当該金属シート２に接合されている。なお、図５および図６においては、熱輻射層１Ｂの形成領域に陰影を付している。

　本実施形態のヒートシンクＸ２においても上述のヒートシンクＸ１と同様の効果を奏することができる。

　図８～図１０は、本発明に係るヒートシンクの第３実施形態を示している。本実施形態のヒートシンクＸ３は、疑似的な筒状のシェル１と、金属シート２，３とを備えている。シェル１は、上記第１実施形態におけるシェル１（図２参照）と実質的に同一である。即ち、シェル１は、熱輻射層１Ｂが外側になるように形成されている。なお、図８においては、熱輻射層１Ｂの形成領域に陰影を付している。

　金属シート２は、上記実施形態と同様に平板状である。金属シート２は、シェル１の内側において、折り返し部１１に重ね合わされ、当該折り返し部１１と接合される。これにより、本実施形態においては、金属シート２およびシェル１により矩形筒状をなしている。

　図９に示すように、本実施形態の中継部材３は、所定の厚さの金属板材を波板状に折り曲げ形成されたものである。中継部材３は、金属シート２およびシェル１により画定される上記矩形筒状の内側空間に配される。図１０に示されるように、金属シート３は、シェル１の筒軸方向に直交する断面が波形である。

　本実施形態のヒートシンクＸ３においても上述のヒートシンクＸ１と同様の効果を奏することができる。

　図１１および図１２は、本発明に係るヒートシンクの第４実施形態を示している。本実施形態のヒートシンクＸ４は、疑似的な筒状のシェル１を備えて構成されている。シェル１は、放熱シートを折り曲げて形成されたものであり、矩形筒状の囲い状部分と、その内部に位置する波板状部分とが一連に繋がった形態を有する。本実施形態のシェル１においては、熱輻射層１Ｂが上記囲い状部分の外側になるように形成されている。なお、図１１においては、熱輻射層１Ｂの形成領域に陰影を付している。

　本実施形態のヒートシンクＸ４においても上述のヒートシンクＸ１と同様の効果を奏することができる。

　以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。本発明に係るヒートシンクの各部の構成も種々に変更可能である。

　本発明に係るヒートシンクは、シェルの外面に熱輻射層１Ｂを設けてあることが特徴であるが、シェルの内面にも熱輻射層を設けてもよい。また、上記実施形態における金属シート２および中継部材３に相当する部分の表面に熱輻射層を設けてもよい。

　熱輻射層１Ｂは、ヒートシンクを形成した後に設けてもよい。また、熱輻射層は、必ずしもシェルの外面全体に設ける必要はなく、シェルの外面に部分的に設けてもよい。

　さらに、熱輻射層１Ｂの形成手法は特に限定されるものではない。上記実施形態のように熱輻射塗料の塗布によって形成する方法の他、例えば黒アルマイト処理等で形成してもよく、また、熱輻射能の高いフィルムを貼付することで形成してもよい。

　次に、本発明の有用性を実施例および比較例により説明する。

　　〔放熱シートの製造例１〕
　　＜ポリアミド酸ワニスの合成＞
　撹拌機と温度計を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、４，４’－ジアミノジフェ二ルエーテル７３．２ｇとＮ－メチル－２－ピロリドン８３２ｇを仕込み、撹拌しながら５０℃に昇温して溶解させた。次に、無水ピロメリット酸４０ｇとビフェニルテトラカルボン酸二無水物５１ｇを徐々に添加した。添加終了後１時間撹拌し、Ｎ－メチル－２－ピロリドンに、下記式（Ｉ）で表される芳香族ポリアミド酸が１６．５質量％の濃度で溶解されて成るポリアミド酸ワニスを得た。

　　＜ポリイミド系熱輻射塗料の調製＞
　タルク（日本タルク社製、「タルクＲＡ」）３．０ｇ、石炭灰（相馬環境サービス社製、「クリーンアッシュ」）３．０ｇ、カーボンブラック（三菱化学社製、ＭＡ－１００）０．２ｇ、上記で合成したポリアミド酸ワニス２４．５ｇ（ポリアミド酸４．０ｇ、Ｎ－メチル－２－ピロリドン２０．５ｇ）をプラスチック製密閉容器にとり、自転公転ミキサー（シンキー社製、「ＡＲＥ－３１０」）で混合モード（２０００ｒｐｍ）を１０分間、脱泡モード（２２００ｒｐｍ）を１０分間行って撹拌し、不揮発成分全体に対する水不溶性無機化合物（タルク＋石炭灰）と着色剤（カーボンブラック）の割合が６０．８質量％、分散液全体に対する不揮発成分の割合が３３．２質量％である均一な熱輻射塗料を得た。

　　＜放熱シートの作製＞
　得られた熱輻射塗料を、１００μｍ厚のアルミニウムシートに、溝の深さが２００μｍのバーコーターを用いて塗布した。アルミニウムシートを水平に保った状態で強制送風式オーブン中９０℃の温度条件で２時間乾燥してアルミニウムシート上に熱輻射層を形成した。このアルミニウムシートを、順に、１２０℃で３０分、１５０℃で５分、２００℃で５分、２５０℃で５分、３５０℃で６０分熱処理して、タルクと、石炭灰と、カーボンブラックと、ポリイミド樹脂とからなり、熱輻射層全体に対する水不溶性無機化合物（タルク＋石炭灰）と着色剤（カーボンブラック）の含有量が６０．８質量％である厚さ４９．２μｍの熱輻射層を有するアルミニウムシートを得た。

　　〔実施例１〕
　＜ヒートシンクの作成＞
　本実施例のヒートシンクの作成を図１～図４に基づいて説明する。厚さ３００μｍのアルミニウムシートを切断し、図１および図４で示したヒートシンクの底板にあたる部分（金属シート２）を作成する。次に厚さ１００μｍのアルミニウムシートを切断して折り曲げ、図３の部材（金属シート３）を４個作成する。次に上述の方法で作成した熱輻射層を有するアルミニウムシート（放熱シート）を切断して折り曲げ、図２の部材（疑似的な筒状のシェル１）を作成する。この際に熱輻射層が外側に来るように折り曲げる。次にこれらの部材を熱伝導両面テープ（寺岡製作所製、型番７０５５）で接着して図１および図４で示したヒートシンクを作成した。

　　〔実施例２〕
　　＜ヒートシンクの作成＞
　本実施例のヒートシンクの作成を図５～図７に基づいて説明する。製造例１で作成した熱輻射層を有するアルミニウムシートを切断して折り曲げ、図６にある疑似的な筒状の部材（シェル１）を５個作成する。この際に熱輻射層が外側になるように折り曲げる。厚さ３００μｍのアルミニウムシートを切断し、図５、図７で示したヒートシンクの底板にあたる部分（金属シート２）を作成する。図６の筒状の部材を底板に熱伝導両面テープ（寺岡製作所製、型番７０５５）で接着して図５および図７で示したヒートシンクを作成した。

　　〔放熱シートの製造例２〕
　　＜エポキシ系熱輻射塗料の調製＞
　ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂（住友ベークライト製）１０ｇと硬化剤（住友ベークライト製）５．０ｇとＮ－メチル－２－ピロリドン１１．２ｇをプラスチック製容器にとり、タルク（５０００ＰＪ、松村産業）１８ｇ、アルミナ（Ａ－４２－２、昭和電工）４．５ｇを加え、自転公転ミキサー（シンキー社製、「ＡＲＥ－３１０」）で混合モード（２０００ｒｐｍ）を５分間、脱泡モード（２２００ｒｐｍ）を３分間行って撹拌し、不揮発成分全体に対するタルクとアルミナの割合が６０質量％である均一な熱輻射塗料を得た。

　　＜放熱シートの作製＞
　得られた熱輻射塗料を、１００μｍ厚のアルミニウムシートに、溝の深さが８０μｍのバーコーターを用いて塗布した。アルミニウムシートを水平に保った状態で強制送風式オーブン中、９０℃で１０分、１３０℃で２０分、乾燥と加熱硬化を行い、厚さ６５μｍの熱輻射層を有するアルミニウムシートを得た。

　　〔実施例３〕
　　＜ヒートシンクの作成＞
　熱輻射層を有するアルミニウムシートとして製造例２で作成したアルミニウムシートを用いた以外は実施例２と同様にして、図５および図７で示した形状のヒートシンクを作成した。

　　〔放熱シートの製造例３〕
　　＜アクリル系熱輻射塗料の調製＞
　アクリル樹脂エマルジョン（Ａ－３６１１、固形分４８％、東亞合成製）１０ｇに、タルク（５０００ＰＪ、松村産業）５．７６ｇ、アルミナ（Ａ－４２－２、昭和電工）１．４４ｇを加え、自転公転ミキサー（シンキー社製、「ＡＲＥ－３１０」）で混合モード（２０００ｒｐｍ）を５分間、脱泡モード（２２００ｒｐｍ）を３分間行って撹拌し、不揮発成分全体に対するタルクとアルミナの割合が６１質量％である均一な熱輻射塗料を得た。

　　＜放熱シートの作製＞
　得られた熱輻射塗料を、１００μｍ厚のアルミニウムシートに、溝の深さが８０μｍのバーコーターを用いて塗布した。アルミニウムシートを水平に保った状態で強制送風式オーブン中、９０℃で１０分乾燥を行い、厚さ５０μｍの熱輻射層を有するアルミニウムシートを得た。

　　〔実施例４〕
　　＜ヒートシンクの作成＞
　熱輻射層を有するアルミニウムシートとして製造例３で作成したアルミニウムシートを用いた以外は実施例２と同様にして、図５および図７で示した形状のヒートシンクを作成した。

　　〔比較例１〕
　実施例１において熱輻射層を有するアルミシートに換えて熱輻射層を有しない１００μｍ厚のアルミシートを用いた以外は実施例１と同様にしてヒートシンクを作成した。

　　〔比較例２〕
　ヒートシンクとして図１３に示すようなアルミの押出成形で形成されたＬＳＩクーラー社製ヒートシンク１２Ｆ５１Ｌ５０(５１×５０×１２　ピン数１１　３９ｇ　アルマイト処理あり)を用意した。

　　＜冷却性能の評価＞
　実施例１～４および比較例１～２のヒートシンクを用いて冷却性能の測定を行った。測定方法においては、図１４および図１５に示すように、ガラス板９１上に、基板９２（サンハヤト社製「ＭＯＤＥＬ　ＩＣＢ－８８Ｇ」）上に載った２．４ｃｍ角、厚み０．５～１．５ｍｍのセラミックヒーター（ビーアイテクノロジージャパン社製、「ＢＰＣ１０」）（以下、単に「ヒーター９３」ともいう）を設置した。ヒーター９３の裏面には熱電対９４を貼着した。ヒーター９３端部に被覆電線を半田付けすることで図示しない直流安定化電源（エーアンドデイ社製、「ＡＤ－８７２４Ｄ」）とヒーターを接続した。ヒーター９３には、上記半田付け部分とヒートシンクとの接触を避けるため、これと同面積のアルミニウム板９５（厚み１ｍｍ）を設置し、また、ガラス板９１下部には、断熱材として発泡スチロール９６を固定した。この測定装置を、垂直に設置し直流安定化電源の出力電流を調節し、３Ｗの電力をヒーター９３に入力し、データロガーにより平衡状態となった時の温度（温度（Ａ））を計測した。これはヒートシンクが無い場合の温度である。

　次に、図１６に示すように、各ヒートシンクＸを、シリコーンゴム９７（信越シリコーン社製、ＴＣ－ＨＳＶ－１．４、厚み５００μｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ）を間に挟んで、アルミニウム板９５を設置したヒーター９３上に設置し、測定装置を垂直に配置して平衡状態となった時の温度（ヒートシンク設置温度（Ｂ））を計測した。温度（Ａ）と温度（Ｂ）との温度差（Ａ－Ｂ）を冷却性能として評価した。この温度差が大きいほど冷却性能が高いと言える。測定結果を表１に示す。

　実施例１，２と比較例２の結果より、本発明のヒートシンクは約１／7の重量でありながら押出成形で形成されたヒートシンクと同等以上の冷却性能がある事が明らかである。また比較例１と実施例１より、本発明のヒートシンクはアルミ箔のみで作成したヒートシンクに比べて冷却性能が高い事が明らかである。

Ｘ，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４　　ヒートシンク
１　　　　シェル
１Ａ　　　伝熱層
１Ｂ　　　熱輻射層
１１　　　折り返し部
１２　　　起立部
１３　　　天井部
２，３　　金属シート
９１　　　ガラス板
９２　　　基板
９３　　　ヒーター
９４　　　熱電対
９５　　　アルミニウム板
９６　　　発泡スチロール
９７　　　シリコーンゴム
Ｏ１　　　冷却対象物

Claims (11)

1. 　冷却対象物に取り付けられ、伝熱層および当該伝熱層に積層された熱輻射層を有する放熱シートにより画定された内部空間を有するシェルを備え、
   　上記熱輻射層は、上記シェルの外面のうちの少なくとも上記冷却対象物から離れた部分に形成されている、ヒートシンク。
2. 　上記冷却対象物と上記シェルとの間に介在する金属シートをさらに備える、請求項１に記載のヒートシンク。
3. 　上記金属シートは、平板状である、請求項２に記載のヒートシンク。
4. 　上記冷却対象物と上記シェルとの間に介在する中継部材をさらに備える、請求項１～３のいずれかに記載のヒートシンク。
5. 　上記中継部材は溝型材からなる、請求項４に記載のヒートシンク。
6. 　上記中継部材は波板状である、請求項５に記載のヒートシンク。
7. 　上記伝熱層は、金属層であり、
   　上記熱輻射層は、水不溶性無機化合物と耐熱性合成樹脂とを含有し、上記熱輻射層における上記水不溶性無機化合物の含有量が、上記熱輻射層全体に対して、３０～９０質量％である、請求項１～６のいずれかに記載のヒートシンク。
8. 　上記金属層は、アルミニウムおよび／または銅を含む、請求項７に記載のヒートシンク。
9. 　上記水不溶性無機化合物は、シリカ化合物、シリカアルミナ化合物、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、窒化物、層状ケイ酸塩鉱物および石炭灰からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項７または８に記載のヒートシンク。
10. 　上記耐熱性合成樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項７～９のいずれかに記載のヒートシンク。
11. 　冷却対象物と、当該冷却対象物に取り付けられた、請求項１～１０のいずれかに記載のヒートシンクと、を備える、冷却構造体。

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