WO2020071074A1 - 装置及び放熱方法 - Google Patents

装置及び放熱方法

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WO2020071074A1
WO2020071074A1 PCT/JP2019/035749 JP2019035749W WO2020071074A1 WO 2020071074 A1 WO2020071074 A1 WO 2020071074A1 JP 2019035749 W JP2019035749 W JP 2019035749W WO 2020071074 A1 WO2020071074 A1 WO 2020071074A1
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heat
layer
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真紀 高橋
拓司 安藤
竹澤　由高
隆伸 小林
丸山　直樹
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Hitachi Chemical Co Ltd
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    • H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/251—Organics

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a heat radiation method.
  • Patent Literature 1 discloses that a casing is subjected to a surface treatment in order to transfer heat generated by an electronic component to a metal casing that covers the electronic component and to radiate heat from the inner and outer surfaces of the casing to the atmosphere. It is described that it is applied.
  • an object of one embodiment of the present invention is to provide a device and a heat radiation method capable of efficiently dissipating heat inside a resin housing.
  • Means for solving the above problems include the following embodiments.
  • the heating element is an electronic component, and further includes a circuit board on which the electronic component is mounted, and the heat dissipating material disposed on at least a part of a surface of the circuit board. apparatus.
  • ⁇ 3> The device according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the thickness of the heat radiating material is in a range of 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • ⁇ 4> The apparatus according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein a ratio of a thickness of the region to a total thickness of the heat radiation material is in a range of 0.02% to 99%.
  • ⁇ 5> The apparatus according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the region has an uneven structure derived from the metal particles on a surface.
  • thermoelectric material includes a region 1 and a region 2 that satisfy the following (A) and (B).
  • a heating element a resin housing covering the heating element, and a heat radiating member disposed on at least a part of the surface of the heating element;
  • the heat dissipating material contains a resin, a base layer having an uneven structure on at least one surface, and a metal arranged on the side of the base layer having the uneven structure and having a shape corresponding to the uneven structure. And a layer.
  • a heating element a resin casing that covers the heating element, and a heat dissipating material disposed on at least a part of the surface of the heating element;
  • the device wherein the heat dissipating material includes a resin layer and a metal pattern layer including a region A where metal exists and a region B where metal does not exist.
  • a heat dissipating method which has a region in which is present at a relatively high density.
  • a device and a heat radiation method capable of efficiently dissipating heat inside a resin housing are provided.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the electronic device manufactured in Example 1.
  • 13 is a schematic cross-sectional view of the electronic device manufactured in Example 3.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an electronic device manufactured in Example 4.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an electronic device manufactured in Example 5.
  • FIG. It is a cross section of an example of a heat dissipation material. It is a cross section of an example of a heat dissipation material. It is a cross section of an example of a heat dissipation material. It is a cross section of an example of a heat dissipation material. It is a cross section of an example of a heat dissipation material.
  • the present invention is not limited to the following embodiments.
  • the components including the element steps and the like
  • the term "step” includes, in addition to a step independent of other steps, even if the purpose of the step is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other steps, the step is also included.
  • the numerical ranges indicated by using “to” include the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • each component may include a plurality of corresponding substances.
  • the content or content of each component is, unless otherwise specified, the total content or content of the plurality of substances present in the composition. Means quantity.
  • a plurality of types of particles corresponding to each component may be included.
  • the particle size of each component means a value of a mixture of the plurality of types of particles present in the composition unless otherwise specified.
  • the term "layer" includes, when observing a region where the layer exists, in addition to a case where the layer is formed over the entire region and a case where the layer is formed only on a part of the region. included.
  • the device of the present disclosure includes a heating element, a resin housing that covers the heating element, and a radiator disposed on at least a part of the surface of the heating element.
  • the heat dissipating material is a device including a metal particle and a resin, and having a region in which metal particles arranged along a surface direction are present at a relatively high density.
  • the heat generated from the heating element hardly accumulates inside the resin housing, and the temperature rise can be suppressed. For this reason, problems such as device failure, shortened service life, reduced operation stability, and reduced reliability are less likely to occur. Further, the configuration of a cooling system (for example, air cooling or water cooling using fins or the like) provided in the device can be simplified or omitted.
  • a cooling system for example, air cooling or water cooling using fins or the like
  • At least a part of the heating element inside the resin housing has a heat radiating material on the surface. Thereby, a rise in temperature inside the resin housing is suppressed, and an excellent heat radiation effect is achieved. The reason is not necessarily clear, but is considered as follows.
  • the heat dissipating material has a region (hereinafter also referred to as a metal particle layer) in which metal particles arranged along the surface direction exist at a relatively high density.
  • the “plane direction” means a direction along the main surface of the heat radiating material
  • the “region where the metal particles are present at a relatively high density” refers to the metal particles as compared with other regions of the heat radiating material. Means a region where a high density exists.
  • the metal particle layer has a fine uneven structure due to the shape of the metal particles on the surface, and when heat is transmitted from the heating element to the metal particle layer, surface plasmon resonance occurs and the wavelength range of the emitted electromagnetic wave is reduced. It is thought to change. As a result, for example, it is considered that the emissivity of electromagnetic waves in a wavelength range in which the resin contained in the resin casing and the heat radiating material is difficult to absorb is relatively increased, the heat storage by the resin is suppressed, and the heat radiation is improved.
  • the type of heating element included in the device is not particularly limited.
  • electronic components such as integrated circuits and semiconductor elements, power sources such as engines, power sources such as lithium ion secondary batteries, light sources such as light-emitting diodes, coils, magnets, cooling or heating devices, piping, and the like can be given.
  • the type and use of the device are not particularly limited. For example, it may be used for electronic devices such as computers, audio devices, image display devices, home appliances, automobiles, transportation means such as airplanes, air conditioners, power generation devices, and machines.
  • the device may include a heat radiator disposed on a surface of a member other than the heat generator, in addition to the heat radiator disposed on at least a part of the surface of the heat generator.
  • a heat dissipating material may be provided on the surface of a member (a circuit board on which electronic components are mounted) supporting the heating element.
  • a heat dissipating material disposed on the surface of the resin housing may be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electronic device manufactured in Example 1.
  • An electronic device is configured to include a circuit board in which electronic components are mounted on a circuit board using solder or the like, a resin housing in which the circuit board is housed, and a heat dissipating material disposed on a surface of the electronic component. ing. A thermal via (through hole) may be provided on the circuit board as needed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electronic device manufactured in Example 3.
  • a heat dissipating material is also arranged on the surface of the circuit board.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electronic device manufactured in Example 4.
  • the circuit board is disposed so as to be in contact with the surface (bottom surface) of the resin housing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electronic device manufactured in Example 5.
  • a part of the electronic component is arranged so as to be in contact with the surface (bottom surface) of the resin housing (directly or via a heat radiating material).
  • the “resin housing” means a member whose main material (for example, 60% by volume or more of the entire housing) is a resin and has a shape capable of covering a heating element.
  • the resin housing may be entirely composed of one member, or may be composed of two or more members.
  • the resin housing is manufactured by, for example, a method such as injection molding, press molding, or cutting. From the viewpoint of protecting the heating element from the external environment, it is preferable that the resin housing forms a closed space (isolated from the outside) inside.
  • the type of resin contained in the resin housing is not particularly limited, and can be selected from known thermosetting resins, thermoplastic resins, ultraviolet curable resins, and the like. Specifically, phenol resin, alkyd resin, aminoalkyd resin, urea resin, silicone resin, melamine urea resin, epoxy resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, chlorinated rubber resin, vinyl chloride Resins, fluororesins, and the like. Among these, acrylic resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin and the like are preferable from the viewpoint of heat resistance, availability and the like.
  • the resin contained in the resin housing may be only one kind or two or more kinds.
  • the resin housing may include a material other than the resin as necessary.
  • it may contain inorganic particles such as ceramics, additives and the like.
  • a metal member may be partially provided.
  • the method of arranging the heat radiating material on the surface of the heating element is not particularly limited.
  • a composition such as varnish is used as the material of the heat dissipating material
  • a method of forming a layer of the composition on the surface of the heating element may be used.
  • coating methods such as brush coating, spray coating, and dip coating are mentioned as preferred examples, but depending on an object to be coated, electrostatic coating, curtain sugar, electrodeposition coating, or the like may be used.
  • a method such as natural drying or baking is preferably used.
  • a sheet-shaped heat radiating material is used, a method of attaching the heat radiating material directly to the heating element or using an adhesive may be used. There is no particular limitation on the method of performing the sticking, and a known method such as roll sticking can be adopted.
  • the heat dissipating material has a region (metal particle layer) that includes metal particles and a resin, and in which metal particles arranged along the surface direction are present at a relatively high density.
  • the heat dissipating material includes the metal particle layer, surface plasmon resonance is caused by the incidence of the electromagnetic wave. Therefore, for example, surface plasmon resonance can be generated by a simple method as compared with a method of processing the surface of a metal plate to form a fine uneven structure to generate surface plasmon resonance.
  • the heat dissipating material contains a resin, the heat dissipating material can be easily deformed according to the shape of the surface of the adherend as compared with a metal heat dissipating material, and excellent adhesion can be achieved.
  • the form of the metal particle layer is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur.
  • a clear boundary may or may not be formed between the metal particle layer and another region.
  • the metal particle layer may be present continuously in the heat radiating material or may be present discontinuously (including the pattern shape).
  • the metal particles contained in the metal particle layer may or may not be in contact with adjacent particles.
  • the metal particles included in the metal particle layer may or may not include particles that overlap in the thickness direction.
  • the thickness of the metal particle layer (when the thickness is not constant, the thickness of the portion where the thickness is minimum) is not particularly limited. For example, it may be in the range of 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the metal particle layer can be adjusted by, for example, the amount of the metal particles contained in the metal particle layer, the size of the metal particles, and the like.
  • the ratio of the metal particle layer to the entire heat dissipating material is not particularly limited.
  • the ratio of the thickness of the metal particle layer to the total thickness of the heat radiating material may be in the range of 0.02% to 99%, or may be in the range of 1% to 50%.
  • the density of the metal particles in the metal particle layer is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur.
  • the ratio of the metal particles occupying the observation surface is preferably 50% or more based on the area, and 75% or more. More preferably, it is even more preferably 90%.
  • the “observation surface when observed from the front of the metal particle layer” is a surface observed from a direction (thickness direction of the heat radiation material) perpendicular to the arrangement direction of metal particles (surface direction of the heat radiation material).
  • Means The ratio can be calculated, for example, from an electron microscope image using image processing software.
  • metal particles mean particles whose surfaces are at least partially made of metal, and the inside of the particles may or may not be metal. From the viewpoint of improving heat dissipation by heat conduction, the inside of the particles is preferably made of metal.
  • the surface of the metal particles is a metal
  • a substance other than the metal such as a resin and a metal oxide, may be used.
  • the case where it exists around is also included.
  • the metal contained in the metal particles includes copper, aluminum, nickel, iron, silver, gold, tin, titanium, chromium, palladium and the like.
  • the metal contained in the metal particles may be only one kind or two or more kinds. Further, it may be a single substance or an alloy.
  • the shape of the metal particles is not particularly limited as long as a desired uneven structure can be formed on the surface of the metal particle layer.
  • the shape of the metal particles is spherical, flake-like, needle-like, rectangular parallelepiped, cubic, tetrahedral, hexahedral, polyhedral, cylindrical, hollow, or a three-dimensional needle-like structure extending from the core in four different axial directions. And the like.
  • a spherical shape or a shape close to a spherical shape is preferable.
  • the size of the metal particles is not particularly limited.
  • the volume average particle diameter of the metal particles is preferably in the range of 0.1 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • electromagnetic waves particularly, infrared light having a relatively low wavelength
  • the volume average particle diameter of the metal particles is 0.1 ⁇ m or more, the cohesive force of the metal particles is suppressed, and the metal particles tend to be easily arranged.
  • the volume average particle diameter of the metal particles may be set in consideration of the type of material other than the metal particles used for the heat dissipating material. For example, the smaller the volume average particle diameter of the metal particles, the smaller the period of the concavo-convex structure formed on the surface of the metal particle layer, and the shorter the wavelength at which the surface plasmon resonance generated in the metal particle layer is maximized. The absorptance of the electromagnetic wave by the metal particle layer becomes maximum at the wavelength where the surface plasmon resonance becomes maximum.
  • the wavelength at which the surface plasmon resonance generated in the metal particle layer is maximum is short, the wavelength at which the absorption rate of the electromagnetic wave by the metal particle layer is maximum is short, and the emissivity of the electromagnetic wave at the wavelength is increased according to Kirchhoff's law. Tend to. Therefore, by appropriately selecting the volume average particle diameter of the metal particles, the emission wavelength of the metal particle layer can be converted to a wavelength range in which the resin contained in the heat dissipation material is difficult to absorb, and the heat dissipation tends to be further improved. .
  • the volume average particle diameter of the metal particles contained in the metal particle layer may be 10 ⁇ m or less, 5 ⁇ m or less, or 3 ⁇ m or less.
  • the wavelength range of the radiated electromagnetic wave can be converted to a low wavelength range (for example, 6 ⁇ m or less) where the resin is difficult to absorb. Thereby, the heat storage by the resin can be suppressed, and the heat dissipation can be further improved.
  • the volume average particle diameter of a metal particle is a particle diameter (D50) when the integration from the small diameter side becomes 50% in a volume-based particle size distribution curve obtained by a laser diffraction / scattering method.
  • the variation in the particle diameter of the metal particles contained in the metal particle layer is small. By suppressing the variation in the particle diameter of the metal particles, it is easy to form a periodic uneven structure on the surface of the metal particle layer, and surface plasmon resonance tends to easily occur.
  • the variation in the particle diameter of the metal particles is, for example, that the particle diameter (D10) when the integration from the small diameter side becomes 10% in the volume-based particle size distribution curve becomes A ( ⁇ m) and the integration from the small diameter side becomes 90%.
  • the particle diameter (D90) is B ( ⁇ m)
  • the value of A / B is preferably about 0.3 or more, more preferably about 0.4 or more, More preferably, it is about 0.6 or more.
  • the type of resin contained in the heat dissipating material is not particularly limited, and can be selected from known thermosetting resins, thermoplastic resins, ultraviolet curable resins, and the like. Specifically, phenol resin, alkyd resin, aminoalkyd resin, urea resin, silicone resin, melamine urea resin, epoxy resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, chlorinated rubber resin, vinyl chloride Resins, fluororesins, and the like. Among these, acrylic resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin and the like are preferable from the viewpoint of heat resistance, availability and the like.
  • the resin contained in the metal particle layer may be only one kind or two or more kinds.
  • the heat dissipating material may include materials other than resin and metal particles.
  • it may contain ceramic particles, additives and the like.
  • the heat dissipating material contains ceramic particles, for example, the heat dissipating effect of the heat dissipating material can be further improved.
  • the ceramic particles include particles of boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, zirconia, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, lithium oxide, silicon dioxide, and the like.
  • the ceramic particles contained in the metal particle layer may be only one kind or two or more kinds. Further, the surface may be covered with a film made of a resin, an oxide, or the like.
  • the size and shape of the ceramic particles are not particularly limited.
  • the size and shape of the metal particles described above may be the same as those described as preferred embodiments.
  • the heat dissipating material contains the additive, a desired function can be imparted to the heat dissipating material or a material for forming the heat dissipating material.
  • the additive include a dispersant, a film-forming auxiliary, a plasticizer, a pigment, a silane coupling agent, and a viscosity modifier.
  • the shape of the heat dissipating material is not particularly limited and can be selected according to the application and the like.
  • a sheet shape, a film shape, a plate shape and the like can be mentioned.
  • it may be a layer formed by applying a heat dissipating material to the heating element.
  • the thickness of the heat dissipating material (when the thickness is not constant, the thickness of the portion where the thickness is minimum) is not particularly limited.
  • the thickness is preferably in the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the heat dissipating material is 500 ⁇ m or less, the heat dissipating material is less likely to be a heat insulating layer, and good heat dissipation tends to be maintained.
  • the thickness of the heat radiator is 1 ⁇ m or more, the function of the heat radiator tends to be sufficiently obtained.
  • the wavelength region of the electromagnetic wave absorbed or emitted by the heat radiating material is not particularly limited, from the viewpoint of thermal emissivity, the absorption or emissivity for each wavelength at room temperature (25 ° C.) at 3 ⁇ m to 30 ⁇ m is closer to 1.0. preferable. Specifically, it is preferably 0.8 or more, and more preferably 0.9 or more.
  • the absorptance or emissivity of the electromagnetic wave can be measured by an emissivity meter (for example, D and SAERD manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), a Fourier transform infrared spectrophotometer, or the like. According to Kirchhoff's law, the absorption and emissivity of electromagnetic waves can be considered equal.
  • the wavelength region of the electromagnetic wave absorbed or emitted by the heat radiating material can be measured by a Fourier transform infrared spectrophotometer. Specifically, the transmittance and the reflectance of each wavelength are measured, and can be calculated by the following formula.
  • Absorbance (emissivity) 1-transmittance-reflectance
  • the radiation material has an integrated value of the electromagnetic wave absorptance at a wavelength of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m larger than the integrated value of the electromagnetic wave absorptance at a wavelength of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m of the resin housing.
  • Electromagnetic waves at wavelengths of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m are hardly absorbed by resin (easy to transmit). Therefore, it can be said that a device provided with a heat radiating material that satisfies the above conditions more easily radiates infrared rays in a wavelength range that passes through the resin housing and has better heat dissipation than a device not provided with a heat radiating material.
  • the metal particle layer preferably has an uneven structure derived from metal particles on the surface. It is considered that when heat is transmitted from the heating element to the metal particle layer having an uneven structure derived from metal particles on the surface, surface plasmon resonance occurs and the wavelength range of the emitted electromagnetic wave changes. As a result, for example, it is considered that the emissivity of the electromagnetic wave in the wavelength range not absorbed by the resin contained in the heat radiating material is relatively increased, the heat storage by the resin is suppressed, and the heat radiation is improved.
  • the metal particle layer may be located on the surface of the heat radiator or inside the heat radiator.
  • the configuration in which the metal particle layer is located on the surface of the heat radiator will be described as “Configuration A”
  • the configuration in which the metal particle layer is located inside the heat radiator will be described as “Configuration B”.
  • the heat dissipating material shown in FIG. 5 has a metal particle layer formed at a position where metal particles arranged along the surface direction are closer to the adherend (heating element).
  • a metal particle layer is formed at a position where metal particles arranged along the surface direction are located on the side opposite to the adherend (heating element).
  • a metal particle layer is formed at a position where metal particles arranged along the surface direction are closer to the side opposite to the adherend (heating element).
  • the metal particle layer contains particles that overlap in the thickness direction.
  • the heat dissipating material of the configuration example A may include a region 1 and a region 2 that satisfy the following (A) and (B).
  • the heat dissipating material having the above configuration exhibits an excellent heat dissipating effect when it is attached to a heating element.
  • the reason is not necessarily clear, but is considered as follows.
  • the resin has a property of hardly absorbing short-wavelength infrared light and easily absorbing long-wavelength infrared light. For this reason, it is considered that by increasing the absorptivity of electromagnetic waves in the wavelength range of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, which is difficult for the resin to absorb (ie, increasing the emissivity), the heat storage by the resin is suppressed, and the heat dissipation is improved.
  • the heat radiating material having the above configuration solves the above-mentioned problem by providing a region 1 in which the integrated value of the electromagnetic wave absorption in the wavelength region of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m is higher than that of the region 2.
  • the region 1 include a metal particle layer having a fine uneven structure formed by metal particles by containing a relatively large amount of metal particles and configured to generate a surface plasmon resonance effect.
  • a specific example of the region 2 is a resin layer containing a relatively large amount of resin.
  • One of the region 1 and the region 2 may be arranged on the side of the heat dissipating material facing the heating element, and the other may be arranged on the side opposite to the side facing the heating element.
  • the “metal particle occupancy” means the ratio of the metal particles occupying the region on a volume basis.
  • the “electromagnetic wave absorptance” can be measured in the same manner as the above-described electromagnetic wave absorptivity of the heat radiating material.
  • FIG. 8 to 10 show specific examples of the structure B of the heat dissipating material.
  • metal particles arranged along the plane form a metal particle layer near the center in the thickness direction.
  • the heat dissipating material shown in FIG. 9 has a metal particle layer formed at a position where metal particles arranged along the surface direction are closer to the adherend (heat generating element) side from the center in the thickness direction.
  • the heat dissipating material shown in FIG. 10 has a metal particle layer formed at a position where metal particles arranged along the surface direction are shifted from the center in the thickness direction to the side opposite to the adherend (heat generating element).
  • the heat dissipation material of the configuration example B may include a region 1, a region 2, and a region 3 that satisfy the following (A) and (B) in this order.
  • the heat dissipating material having the above configuration exhibits an excellent heat dissipating effect when it is attached to a heating element.
  • the reason is not necessarily clear, but is considered as follows.
  • the resin has a property of hardly absorbing short-wavelength infrared light and easily absorbing long-wavelength infrared light. For this reason, it is considered that by increasing the absorptivity of electromagnetic waves in the wavelength range of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, which is difficult for the resin to absorb (ie, increasing the emissivity), the heat storage by the resin is suppressed, and the heat dissipation is improved.
  • the heat radiating material having the above configuration solves the above problem by providing a region 2 in which the integrated value of the electromagnetic wave absorption in the wavelength region of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m is higher than that of the regions 1 and 3.
  • a layer (metal particle layer) having a fine uneven structure formed by the metal particles by containing a relatively large amount of metal particles and configured to generate a surface plasmon resonance effect is used.
  • the region 1 and the region 3 include a layer (resin layer) containing a relatively large amount of resin.
  • the position of the region 2 is not particularly limited as long as it is between the region 1 and the region 3, and may be disposed in the middle of the heat radiating material in the thickness direction, or may be disposed on the side close to the heating element. It may be arranged on the opposite side. A clear boundary may exist or may not exist between the adjacent regions (for example, the metal particle occupancy may change stepwise in the thickness direction).
  • the “metal particle occupancy” means the ratio of the metal particles occupying the region on a volume basis.
  • the “electromagnetic wave absorptance” can be measured in the same manner as the above-described electromagnetic wave absorptivity of the heat radiating material.
  • the region 2 Since the region 2 is disposed between the region 1 and the region 3, the state in which the metal particles included in the region 2 are arranged is maintained, and stable heat radiation tends to be obtained.
  • the materials, thicknesses, and the like included in the regions 1 and 3 may be the same or different. For example, when the region 1 is located on the heating element side, heat can be transmitted more efficiently by using a material having high thermal conductivity for the region 1, and further improvement in heat dissipation can be expected.
  • the method for producing the heat dissipating material of the configuration A there is a method including a step of forming a layer (composition layer) of a composition containing metal particles and a resin, and a step of arranging the metal particles in the layer.
  • the method of performing the step of forming the layer of the composition containing the metal particles and the resin (composition layer) is not particularly limited.
  • the composition may be formed on a substrate to have a desired thickness.
  • the substrate to which the composition is applied may or may not be removed after manufacturing the heat dissipating material or before using the heat dissipating material.
  • the method for applying the composition is not particularly limited, and a known method such as brush coating, spray coating, roll coater coating, or dip coating may be employed.
  • electrostatic coating, curtain coating, electrodeposition coating, powder coating, or the like may be employed.
  • the method of performing the step of sedimenting the metal particles in the composition layer is not particularly limited. For example, it may be left until the metal particles in the composition layer formed on the base material arranged so that the main surface is horizontal are naturally settled. From the viewpoint of promoting the sedimentation of the metal particles in the composition layer, when the density of the metal particles (mass per unit volume) is A and the density of the components other than the metal particles is B, the relationship of A> B is satisfied. Is preferred.
  • treatment such as drying, baking, and curing of the resin may be performed.
  • the types of metal particles and resin contained in the composition are not particularly limited. For example, you may select from the metal particle and resin contained in the above-mentioned heat dissipation material. Further, other materials that may be included in the above-described heat dissipating material may be included.
  • the composition may be in the form of a dispersion containing a solvent (such as an aqueous emulsion) or a varnish.
  • a solvent such as an aqueous emulsion
  • the solvent contained in the composition include water and an organic solvent, and it is preferable to select the solvent in consideration of a combination with other materials such as metal particles and a resin contained in the composition.
  • the organic solvent include organic solvents such as ketone solvents, alcohol solvents, and aromatic solvents.
  • examples include methyl ethyl ketone, cyclohexene, ethylene glycol, propylene glycol, methyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol, benzene, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate and the like.
  • the solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • the details and preferred aspects of the heat radiator manufactured by the above method may be the same as, for example, the details and preferred aspects of the radiator described above.
  • the substrate to which the composition is adhered may or may not be removed after manufacturing the heat dissipating material or before using the heat dissipating material.
  • the method of applying the composition is not particularly limited, and a known method such as roll application may be employed.
  • the types of metal particles and resin contained in the composition are not particularly limited. For example, you may select from the metal particle and resin contained in the above-mentioned heat dissipation material. Further, other materials that may be included in the above-described heat dissipating material may be included.
  • the details and preferred aspects of the heat radiator manufactured by the above method may be the same as, for example, the details and preferred aspects of the radiator described above.
  • the first resin layer and the second resin layer used in the above method may include a resin contained in the heat radiating material described above, and may further include ceramic particles, additives, and the like contained in the heat radiating material described above. May be included.
  • the metal particles used in the above method may be metal particles contained in the above-described heat dissipation material.
  • the materials and dimensions of the first resin layer and the second resin layer may be the same or different. From the viewpoint of workability, it is preferably in a state of being formed in advance (a resin film or the like). From the viewpoint of securing the adhesion between the resin layers, the metal particles or the adherend, both or one of the first resin layer and the second resin layer has adhesiveness on both surfaces or one surface. There may be.
  • the surface of the first resin layer on which the metal particles are arranged has adhesiveness. If the surface of the first resin layer on which the metal particles are arranged has adhesiveness, the movement of the metal particles when arranging the metal particles on the first resin layer is appropriately controlled, and Tend to be suppressed.
  • the method of arranging the metal particles on the first resin layer is not particularly limited.
  • a method of arranging metal particles or a composition containing metal particles using a brush, a sieve, an electrospray, a coater, an inkjet device, a screen printing device, or the like can be used.
  • the metal particles form aggregates, it is preferable to perform a process of breaking the aggregates before disposing.
  • the method of arranging the second resin layer on the metal particles arranged on the first resin layer is not particularly limited. For example, there is a method of laminating a film-shaped second resin layer while heating as necessary.
  • the device of the present disclosure includes a heating element, a resin housing that covers the heating element, and a radiator disposed on at least a part of the surface of the heating element.
  • the heat dissipating material contains a resin, a base layer having an uneven structure on at least one surface, and a metal arranged on the side of the base layer having the uneven structure and having a shape corresponding to the uneven structure. And a layer.
  • the heat generated from the heating element hardly accumulates inside the resin housing, and the temperature rise can be suppressed.
  • At least a part of the heating element inside the resin housing has a heat radiating material on the surface. Thereby, a rise in temperature inside the resin housing is suppressed, and an excellent heat radiation effect is achieved. The reason is not necessarily clear, but is considered as follows.
  • the metal layer is disposed on the surface of the base material layer having the uneven structure. For this reason, the metal layer has a shape corresponding to the uneven structure of the base material layer.
  • surface plasmon resonance occurs.
  • the surface temperature of the heat dissipating material is higher than the surrounding temperature, electromagnetic waves are emitted from the heat dissipating material surface to the surroundings. Also, the radiant energy increases as the surface temperature of the radiator increases.
  • the wavelength range of the electromagnetic wave to be converted changes depending on the state of the uneven pattern (shape of the uneven structure) of the heat radiating material. Therefore, the wavelength range of the electromagnetic wave to be converted can be controlled by changing the shape, size, height difference, interval, and the like of the concavo-convex pattern. As a result, for example, even if the resin member is arranged around the heating element, the emissivity of electromagnetic waves in a wavelength range that is easily transmitted through the resin member can be relatively increased, and heat storage by the resin member is suppressed. It is considered that the heat dissipation is improved.
  • the uneven pattern of the heat radiating material is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can be generated.
  • a pattern in which concave portions or convex portions having the same shape and size are arranged at equal intervals is preferable.
  • the shape of the concave or convex portions forming the concave and convex pattern of the heat radiating material may be circular or polygonal.
  • the shape of the concave portion or the convex portion forming the concave-convex pattern is a shape (for example, a perfect circle and a square) that is the same in the biaxial direction in which the diameter or one side length is perpendicular, the diameter or one side length is perpendicular.
  • the shape may be different (for example, elliptical and rectangular) in two axial directions.
  • the size of the concave or convex portions forming the concave / convex pattern is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength.
  • the diameter may be in the range of 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m
  • the concave portion or the convex portion is square, the side length is in the range of 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m. There may be.
  • the height or depth of the concave or convex portions forming the concave / convex pattern is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can be generated at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the aspect ratio (height or depth / size) of the concave or convex portions forming the concave / convex pattern is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 0.5 to 2.
  • the interval between the concavo-convex patterns is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m. In the present disclosure, the interval between the concavo-convex patterns means the total value of the sizes of a set of concave and convex portions constituting the concavo-convex pattern.
  • the heat dissipating material shown in FIG. 11 includes a base layer and a metal layer disposed on one surface side of the base layer, and an uneven pattern formed of a circular concave portion is formed on the surface on which the metal layer is disposed. It is an example that is formed.
  • FIG. 12 is a sectional view of the heat dissipating material shown in FIG.
  • the base material layer includes a resin. For this reason, it is easy to be deformed according to the shape of the surface of the adherend as compared with a metal heat dissipation material, and excellent adhesion can be achieved.
  • the type of the resin contained in the base material layer is not particularly limited, and may be selected from the resins contained in the heat radiating material used in the device of the first embodiment.
  • the base material layer may include a material other than the resin.
  • it may contain inorganic particles, additives, and the like. These types are not particularly limited, and may be selected from the materials included in the heat radiating material used in the device of the first embodiment.
  • the thickness of the base material layer is not particularly limited. From the viewpoint of suppressing the accumulation of heat in the base material layer and ensuring sufficient adhesion to the adherend, the thickness of the base material layer is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less. . On the other hand, from the viewpoint of securing sufficient strength, the thickness of the base material layer is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more. In the present disclosure, the thickness of the base material layer is a value including the height of the convex portion forming the uneven structure of the base material layer.
  • Metal layer Specific examples of the metal contained in the metal layer include copper, aluminum, nickel, iron, silver, gold, tin, titanium, chromium, and palladium.
  • the metal contained in the metal layer may be only one kind or two or more kinds. Further, the metal contained in the metal layer may be a simple substance or an alloyed state.
  • the metal layer having a shape corresponding to the uneven structure of the base material layer can be obtained by, for example, a known thin film forming technique such as a plating method, a sputtering method, and a vapor deposition method.
  • the thickness of the metal layer is not particularly limited. From the viewpoint of obtaining sufficient surface plasmon resonance, the thickness is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and even more preferably 0.1 ⁇ m or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the adhesion of the heat radiating material to the adherend, it is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less.
  • Method 1 includes a step of pressing a mold having an uneven structure on one surface of the resin sheet, a step of removing the mold from the resin sheet, and a step of removing a metal layer on the surface of the resin sheet after the mold is removed. Forming a heat dissipating material.
  • Method 2 includes a step of pressing a mold having an uneven structure on one surface of the resin composition layer, a step of curing or solidifying the resin composition layer to obtain a resin sheet, and removing the mold from the resin sheet. And a step of forming a metal layer on the surface of the resin sheet after the mold is removed.
  • a heat radiating material can be obtained by a simple method as compared with a case of manufacturing a heat radiating material by forming an uneven pattern on the surface of a metal member.
  • the resin contained in the resin sheet and the resin composition in the above method may be the same as the resin contained in the base layer of the heat dissipation material described above, and its details and preferred embodiments are also the same.
  • the resin sheet and the resin composition may contain the above-mentioned inorganic particles, additives, and the like, if necessary.
  • the metal layer formed by the above method may be the same as the metal layer included in the above-described heat dissipating material, and its details and preferred embodiments are also the same.
  • the device of the present embodiment includes a heating element, a resin housing that covers the heating element, and a radiator disposed on at least a part of the surface of the heating element.
  • the heat dissipating material is an apparatus having a resin layer and a metal pattern layer including a region A where metal exists and a region B where metal does not exist.
  • the heat generated from the heating element hardly accumulates inside the resin housing, and the temperature rise can be suppressed.
  • At least a part of the heating element inside the resin housing has a heat radiating material on the surface. Thereby, a rise in temperature inside the resin housing is suppressed, and an excellent heat radiation effect is achieved. The reason is not necessarily clear, but is considered as follows.
  • the metal pattern layer includes a region A where a metal is present (hereinafter simply referred to as a region A) and a region B where a metal is not present (hereinafter simply referred to as a region B).
  • a region A a region where a metal is present
  • a region B a region where a metal is not present
  • the wavelength range of the converted electromagnetic wave changes depending on the state of the metal pattern layer of the heat radiating material. Therefore, by changing the shape, size, thickness, interval, and the like of the regions A and B constituting the metal pattern layer, the wavelength range of the converted electromagnetic wave can be controlled. As a result, for example, even if the resin member is arranged around the heating element, the emissivity of electromagnetic waves in a wavelength range that is easily transmitted through the resin member can be relatively increased, and heat storage by the resin member is suppressed. It is considered that the heat dissipation is improved.
  • the metal pattern composed of the region A and the region B is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can be generated.
  • a pattern in which regions A or B having the same shape and size are arranged at equal intervals is preferable.
  • the shape of the region A or the region B may be a circle or a polygon. In this case, either the shape of the region A or the region B may be circular or polygonal, or both shapes may be circular or polygonal.
  • the shape of the region A or the region B is equal to the shape of the two axes in which the diameter or the length of one side is orthogonal (for example, a perfect circle and a square), the shape in the direction of the two axes in which the diameter or the length of one side is orthogonal is orthogonal.
  • different shapes for example, an ellipse and a rectangle
  • polarization dependence is hardly generated, and an absorption spectrum having a single peak wavelength tends to be generated.
  • the diameter or the length of one side of the region A or the region B is different in the two orthogonal directions, polarization dependence is likely to occur, and an absorption spectrum having a plurality of peak wavelengths tends to occur.
  • the size of the region A or the region B is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength.
  • the diameter may be in a range of 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m
  • the side length is 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m. May be in the range.
  • the distance between the metal patterns formed of the region A and the region B is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the interval between the metal patterns means the total value of the sizes of a set of the region A and the region B that constitute the metal pattern.
  • the thickness of the region A or the region B is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the aspect ratio (thickness / size) of the region A or the region B is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur at a predetermined wavelength. For example, it may be in the range of 0.01 to 2.
  • the metal pattern layer may be disposed outside the resin layer or may be disposed inside the resin layer.
  • the metal pattern layer may be disposed between the two resin layers.
  • the materials of the two resin layers may be the same or different.
  • the resin layer on the adherend side is “resin layer 1”
  • the resin layer on the opposite side to the adherend is “resin layer 2”. In some cases.
  • the heat dissipating material shown in FIG. 13 includes a resin layer 1 and a resin layer 2 and a metal pattern layer disposed therebetween, and the metal pattern layer includes a square area A and a surrounding area B. It is.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the heat dissipating material shown in FIG.
  • the heat dissipation material of the present disclosure has a resin layer. For this reason, it is easy to be deformed according to the shape of the surface of the adherend as compared with a metal heat dissipation material, and excellent adhesion can be achieved.
  • the type of the resin contained in the base material layer is not particularly limited, and may be selected from the resins contained in the heat radiating material used in the device of the first embodiment.
  • the resin layer may include a material other than the resin.
  • it may contain inorganic particles, additives, and the like. These types are not particularly limited, and may be selected from the materials included in the heat radiating material used in the device of the first embodiment.
  • the materials of the two resin layers may be the same or different.
  • the resin layer may have a function as a protective layer for protecting the metal pattern layer, an adhesive layer for fixing the heat dissipation material to the adherend, and the like.
  • the thickness of the resin layer is not particularly limited.
  • the thickness of the resin layer is preferably 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less, from the viewpoint of suppressing the accumulation of heat in the resin layer and ensuring sufficient adhesion to the adherend.
  • the thickness of the resin layer is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more.
  • the thickness is the total thickness of the two or more resin layers.
  • the resin layer may partially constitute the region B of the metal pattern layer.
  • the thickness of the resin layer is the thickness of the portion excluding the thickness of the region B of the metal pattern layer.
  • the thickness of the resin layer 1 is a thickness corresponding to T2 in the drawing.
  • the thinner the thickness of the portion of the resin layer located on the adherend side than the metal pattern layer is preferably 0.5 ⁇ m or less, more preferably 0.2 ⁇ m or less, even more preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • Metal pattern layer Specific examples of the metal contained in the metal pattern layer include copper, aluminum, nickel, iron, silver, gold, tin, titanium, chromium, and palladium.
  • the metal contained in the metal layer may be only one kind or two or more kinds. Further, the metal contained in the metal pattern layer may be a simple substance or an alloyed state.
  • the metal pattern layer having a pattern composed of the region A where the metal exists and the region B where the metal does not exist is formed on the resin layer by a known thin film forming technique such as a plating method, a sputtering method, or a vapor deposition method.
  • a mask pattern can be formed by a lithography method or the like, and a portion corresponding to the region B can be removed.
  • a metal thin film can be formed only on a portion corresponding to the region A.
  • the thickness of the metal pattern layer is not particularly limited. From the viewpoint of obtaining sufficient surface plasmon resonance, the thickness is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and even more preferably 0.1 ⁇ m or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the adhesion of the heat radiating material to the adherend, it is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less.
  • Method 1 includes a step of forming a metal thin film on one surface of a resin layer, and forming a metal pattern including a region A where metal exists and a region B where metal does not exist by removing a part of the metal thin film. And a method of manufacturing a heat dissipating material having the following steps.
  • Method 2 includes a step of forming a mask pattern on one surface of the resin layer, and a step of forming a metal pattern including a region A where metal exists and a region B where no metal exists via the mask pattern. This is a method for producing a heat dissipating material.
  • the above method may further include a step of arranging another resin layer on the metal pattern.
  • a heat radiator can be manufactured by a simpler method than when a radiator is manufactured by forming an uneven pattern on the surface of a metal member.
  • the method for forming the metal thin film and the mask pattern is not particularly limited, and can be performed by a known method.
  • the resin contained in the resin sheet in the above method may be the same as the resin contained in the resin layer of the heat dissipation material described above, and its details and preferred embodiments are also the same.
  • the resin sheet may contain the above-mentioned inorganic particles, additives, and the like as necessary.
  • the metal pattern formed by the above method may be the same as the metal pattern layer included in the heat dissipation material described above, and the details and preferred embodiments are also the same.
  • the heat dissipation method of the present disclosure includes a step of disposing a heat dissipation material on at least a part of a surface of a heating element covered with a resin housing, wherein the heat dissipation material includes metal particles and a resin, and extends along a surface direction.
  • This is a heat dissipating method having a region where arranged metal particles are present at a relatively high density.
  • the heat generated from the heating element hardly accumulates inside the resin housing, and the temperature rise can be suppressed.
  • the details and preferable aspects of the resin housing, the heating element, and the heat radiating material used in the above method are the same as those of the resin housing, the heating element, and the heat radiating material used in the device of the present disclosure.
  • Example 1 99.13% by volume of an acrylic resin, 0.87% by volume of copper particles (volume average particle diameter 2 ⁇ m), and 30% by mass of butyl acetate with respect to 100% by mass of the total of the two components are put in a container, and a hybrid mixer is used.
  • a composition This composition was spray-coated on an electronic component as a heating element using a spray coating apparatus to form a composition layer.
  • the composition layer was air-dried and cured by heating at 60 ° C. for 30 minutes to prepare a sample in which a heat-radiating material having a thickness of 100 ⁇ m was formed on the surface of the electronic component.
  • the thermal emissivity of the produced sample was measured at room temperature (25 ° C.) using an emissivity measuring device (D and SAERD, manufactured by Kyoto Electronics Industry) (measurement wavelength range: 3 ⁇ m to 30 ⁇ m).
  • the emissivity of the heat radiating material of Example 1 was 0.9.
  • the absorption wavelength spectrum of the produced heat radiation material was examined with a Fourier transform infrared spectrophotometer.
  • FIG. 15 shows the obtained absorption wavelength spectrum.
  • the absorption wavelength spectrum of the resin casing used in the test described later was examined with a Fourier transform infrared spectrophotometer.
  • FIG. 16 shows the obtained absorption wavelength spectrum. It can be confirmed that the produced heat radiating material has a higher absorption efficiency in a low wavelength range (particularly, 2 ⁇ m to 6 ⁇ m) than the resin case.
  • Example 2 5 g of copper particles (volume average particle diameter 1.6 ⁇ m) crushed using a vibrating stirrer were placed on one side of a baseless acrylic double-sided tape (thickness: 25 ⁇ m), and a commercially available brush was used. A metal particle layer was formed on the acrylic double-sided tape by uniformly spreading copper particles and removing excess copper particles with an air duster. Next, an acrylic resin film (Tg: 75 ° C., molecular weight: 30,000, thickness: 25 ⁇ m) formed on polyethylene terephthalate (PET substrate) was heated and laminated at 80 ° C., and then the PET substrate was peeled off to obtain a heat dissipation material. Next, the surface opposite to the side from which the base material was removed was attached to the electronic component, thereby producing a sample in which a heat radiating material having a thickness of 50 ⁇ m was formed on the surface of the electronic component.
  • PTT substrate polyethylene terephthalate
  • the composition was spray-coated on an electronic component using a spray coating apparatus to form a composition layer.
  • the composition layer was air-dried and cured by heating at 60 ° C. for 30 minutes to prepare a sample having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the emissivity of the sample of Comparative Example 1 measured in the same manner as in Example 1 was 0.7.
  • ⁇ Comparative Example 2> A commercially available heat-radiating paint containing 95% by volume of an acrylic resin and 5% by volume of silicon dioxide particles (volume average particle size: 2 ⁇ m) was spray-coated on an electronic component using a spray-coating apparatus to form a composition layer. . The composition layer was air-dried and cured by heating at 60 ° C. for 30 minutes to prepare a sample having a thickness of 100 ⁇ m (silicon dioxide particles were uniformly dispersed in the resin). The emissivity of the sample of Comparative Example 3 measured in the same manner as in Example 1 was 0.81.
  • the output of the electronic component is set so that the surface temperature of the electronic component in a state where the heat radiating material is not formed becomes 100 ° C. Since the electronic component generates a certain amount of heat, the higher the heat dissipation effect of the electronic component, the lower the temperature of the surface of the electronic component. In other words, it can be said that the lower the surface temperature of the electronic component, the higher the heat radiation effect. Further, when the radiation rate of the electromagnetic radiation in the wavelength range of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m of the heat radiating material is higher than that of the resin casing, the temperature inside and outside the resin casing decreases. In other words, it can be said that the lower the temperature inside and outside the resin housing, the higher the heat radiation effect. Table 1 shows the measured surface temperatures (maximum temperatures).
  • the surface temperature of the electronic component was reduced to 90 ° C. in Comparative Example 1 in which the sample made of only the resin was attached, but the reduction effect was smaller than in the example. This is presumably because the sample does not include the metal particle layer, and the heat radiation effect by heat radiation heat transfer is smaller than that of the example.
  • the temperature reduction effect of the example is larger than that of the comparative example and the example. This is because the sample (heat radiating material) of the embodiment has a higher absorptance of electromagnetic waves in a wavelength range of 2 ⁇ m to 6 ⁇ m of the resin housing, and thus radiates infrared rays in a wavelength region transmitting through the resin housing. It is considered that the temperature inside and outside the resin housing has dropped.
  • Example 3 As shown in FIG. 2, the heat radiating material manufactured in Example 1 was formed on the circuit board in addition to the electronic components, and the effect of reducing the temperature of the device covered with the resin housing was examined. When the heat dissipation was evaluated, the temperature of the electronic component was reduced to 65 ° C. Further, the temperature inside the resin casing was reduced to 50 ° C., and the temperature outside the resin casing was reduced to 30 ° C.
  • Example 4 As shown in FIG. 3, the effect of reducing the temperature of the device in a state where one surface of the circuit board on which the electronic component on which the heat radiating material prepared in Example 1 was arranged was in contact with the resin housing was examined. When the heat dissipation was evaluated, the temperature of the electronic component was reduced to 60 ° C. The temperature inside the resin housing was 55 ° C., and the temperature outside was 53 ° C.
  • Example 5 As shown in FIG. 4, the temperature reduction effect of the device in a state where the electronic component on which the heat radiating material prepared in Example 1 is disposed was in contact with the resin housing directly or through the heat radiating material was examined. As a result of evaluation of heat dissipation, the temperature of the electronic component was reduced to 63 ° C. The temperature inside the resin housing was 53 ° C., and the temperature outside was 51 ° C.
  • ⁇ Comparative Example 4> The effect of reducing the temperature of the device was examined in the same manner as in Example 5, except that the heat radiating material was changed to the heat radiating material manufactured in Comparative Example 1.
  • the temperature of the electronic component was 80 ° C.
  • the temperature inside the resin housing was 70 ° C.
  • the temperature outside the resin housing was 51 ° C.

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Abstract

発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、装置。

Description

装置及び放熱方法
　本発明は、装置及び放熱方法に関する。
　近年、電子機器のような発熱を伴う装置の小型化及び多機能化に伴い、単位面積当たりの発熱量が増加する傾向にある。このため、発生した熱を装置の外部に放散させる必要性が高まっている。
　例えば、特許文献１には、電子部品で発生した熱を、電子部品を覆う金属製の筐体へと移動させ、筐体の内外面から大気中へ放熱する目的で、筐体に表面処理を施すことが記載されている。
特開２００４－３０４２００号公報
　発熱を伴う装置の筐体としては金属製のものが従来から用いられてきたが、軽量化のために樹脂製の筐体が採用される場合が増えている。しかしながら、金属よりも熱伝導性に劣る樹脂を筐体に用いると、筐体内部に熱が蓄積しやすくなって装置の故障、短寿命化、動作安定性の低下、信頼性の低下等の問題が生じている。
　上記事情に鑑み、本発明の一態様は、樹脂筐体内部の熱を効率よく放散できる装置及び放熱方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、装置。
＜２＞前記発熱体が電子部品であり、前記電子部品が実装される回路基板と、前記回路基板の少なくとも一部の表面に配置される前記放熱材とをさらに備える、請求項１に記載の装置。
＜３＞前記放熱材の厚みは０．１μｍ～１００μｍの範囲内である、＜１＞又は＜２＞に記載の装置。
＜４＞前記放熱材全体の厚みに占める前記領域の厚みの割合は０．０２％～９９％の範囲である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の装置。
＜５＞前記領域は前記金属粒子に由来する凹凸構造を表面に有する、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の装置。
＜６＞前記放熱材が下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１と領域２とを備える、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に装置。
　（Ａ）領域１の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
　（Ｂ）領域１の金属粒子占有率　＞　領域２の金属粒子占有率
＜７＞前記放熱材が下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１、領域２及び領域３をこの順に備える、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に装置。
　（Ａ）領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域１及び領域３の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
　（Ｂ）領域２の金属粒子占有率　＞　領域１及び領域３の金属粒子占有率
＜８＞前記放熱材の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値が前記樹脂筐体の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値よりも大きい、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の装置。
＜９＞発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
　前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、装置。
＜１０＞発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
　前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとからなる金属パターン層と、を有する、装置。
＜１１＞樹脂筐体で覆われた発熱体の少なくとも一部の表面に放熱材を配置する工程を備え、前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、放熱方法。
　本発明の一態様によれば、樹脂筐体内部の熱を効率よく放散できる装置及び放熱方法が提供される。
実施例１で作製した電子機器の断面模式図である。 実施例３で作製した電子機器の断面模式図である。 実施例４で作製した電子機器の断面模式図である。 実施例５で作製した電子機器の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 放熱材の具体例の断面模式図である。 実施例１で作製した放熱材の吸収波長スペクトルである。 実施例１で使用した樹脂筐体の吸収波長スペクトルである。
　以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
　本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
　本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
　本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率又は含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
　本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
　本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
　本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
　本開示における各実施形態の具体的な構成、好ましい態様等は、実施形態間で相互に応用できる。例えば、異なる実施形態で用いる放熱材を同じ装置に併用することができる。
＜装置（第１実施形態）＞
　本開示の装置は、発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
　前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、装置である。
　前記装置は、発熱体から発せられた熱が樹脂筐体内部に蓄積しにくく、温度上昇を抑制することが可能になる。このため、装置の故障、短寿命化、動作安定性の低下、信頼性の低下等の問題が生じにくくなっている。さらに、装置に備え付けられる冷却システム（例えば、フィン等による空冷又は水冷）の構成を簡素化又は省略することが可能になる。
　樹脂筐体内部の発熱体の少なくとも一部は、表面に放熱材を備えている。これにより、樹脂筐体内部の温度上昇が抑制されて優れた放熱効果が達成される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
　放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域（以下、金属粒子層ともいう）を有している。
　本開示において「面方向」とは放熱材の主面に沿った方向を意味し、「金属粒子が相対的に高密度で存在する領域」とは、放熱材の他の領域に比べて金属粒子が高密度で存在する領域を意味する。
　金属粒子層は、表面に金属粒子の形状に起因する微細な凹凸構造を有しており、金属粒子層に発熱体から熱が伝わると表面プラズモン共鳴が生じて、放射される電磁波の波長域が変化すると考えられる。その結果、例えば、樹脂筐体及び放熱材に含まれる樹脂が吸収しにくい波長域の電磁波の放射率が相対的に増大し、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　装置に含まれる発熱体の種類は、特に制限されない。例えば、集積回路、半導体素子等の電子部品、エンジン等の動力源、リチウムイオン二次電池等の電源、発光ダイオード等の光源、コイル、磁石、冷却又は暖房装置、配管などが挙げられる。
　装置の種類及び用途は、特に制限されない。例えば、コンピュータ等の電子機器、音響機器、画像表示装置、家電、自動車、飛行機等の移動手段、空調機器、発電機器、機械などに使用されるものであってもよい。
　装置は、発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材に加え、発熱体以外の部材の表面に配置される放熱材を備えてもよい。例えば、発熱体を支持する部材（電子部品が実装される回路基板等）の表面に配置される放熱材を備えてもよい。あるいは、樹脂筐体の表面に配置される放熱材を備えてもよい。
　以下、本開示の装置の一実施態様として、電子部品を内蔵する電子機器の基本構成の例について図面を参照して説明する。
　図１は実施例１で作製した電子機器の構成を概略的に示す断面図である。電子機器は、電子部品がはんだ等を用いて回路基板に実装された回路基板と、回路基板が収容される樹脂筐体と、電子部品の表面に配置される放熱材と、を含んで構成されている。回路基板には、必要に応じてサーマルビア（スルーホール）が設けられてもよい。
　図２は実施例３で作製した電子機器の構成を概略的に示す断面図である。図２に示す構成では、図１に示す構成に加え、回路基板の表面にも放熱材が配置されている。
　図３は実施例４で作製した電子機器の構成を概略的に示す断面図である。図３に示す構成では、回路基板が樹脂筐体の表面（底面）に接するように配置されている。
　図４は実施例５で作製した電子機器の構成を概略的に示す断面図である。図４に示す構成では、電子部品の一部が樹脂筐体の表面（底面）に接する（直接又は放熱材を介して）ように配置されている。
＜樹脂筐体＞
　本開示において「樹脂筐体」とは、主たる材質（例えば、筐体全体の６０体積％以上）が樹脂であり、発熱体を覆うことができる形状を有する部材を意味する。
　樹脂筐体は、全体が１つの部材から構成されても、２つ以上の部材から構成されてもよい。樹脂筐体は、例えば、射出成形、プレス成形、切削加工等の方法で製造される。発熱体を外部環境から保護する観点からは、樹脂筐体は密閉された（外部と隔離された）空間を内部に形成するものであることが好ましい。
　樹脂筐体に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等から選択できる。具体的には、フェノール樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、メラミン尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも耐熱性、入手性等の観点からは、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。樹脂筐体に含まれる樹脂は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
　樹脂筐体は、必要に応じて樹脂以外の材料を含んでもよい。例えば、セラミックス等の無機粒子、添加剤等を含んでもよい。また、金属性の部材を一部に有していてもよい。
　発熱体の表面に放熱材を配置する方法は、特に制限されない。
　例えば、放熱材の材料としてワニスのような組成物を用いる場合、発熱体の表面に組成物の層を形成する方法が挙げられる。組成物の層を形成する方法としては、ハケ塗布、吹付塗装、浸漬塗装等の塗布方法が好ましい例として挙げられるが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン粗糖、電着塗装等でもよい。組成物の層を乾燥させる場合は、好ましくは自然乾燥、焼付け等の方法を用いる。
　シート状の放熱材を用いる場合、発熱体に対して直接、又は接着剤を用いて放熱材を貼り付ける方法が挙げられる。貼り付けを行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用できる。
＜放熱材＞
　放熱材は、金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域（金属粒子層）を有する。
　放熱材が金属粒子層を備えることで、電磁波の入射に伴う表面プラズモン共鳴を生じさせる。このため、例えば、金属板の表面を加工して微細な凹凸構造を形成して表面プラズモン共鳴を生じさせる等の手法に比べ、簡易な手法で表面プラズモン共鳴を生じさせることができる。
　さらに、放熱材が樹脂を含むため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
　金属粒子層の形態は、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、金属粒子層と他の領域との間に明確な境界が形成されていても、形成されていなくてもよい。また、金属粒子層は放熱材中に連続的に存在していても、非連続的（パターン状を含む）に存在していてもよい。
　金属粒子層に含まれる金属粒子は、隣り合う粒子と接触していても、接触していなくてもよい。また、金属粒子層に含まれる金属粒子は、厚み方向に重なりあう粒子を含んでいても、含んでいなくてもよい。
　金属粒子層の厚み（厚みが一定でない場合は、厚みが最小となる部分の厚さ）は、特に制限されない。例えば、０．１μｍ～１００μｍの範囲内であってもよい。金属粒子層の厚みは、例えば、金属粒子層に含まれる金属粒子の量、金属粒子の大きさ等によって調節することができる。
　放熱材全体に占める金属粒子層の割合は、特に制限されない。例えば、放熱材全体の厚みに占める金属粒子層の厚みの割合は、０．０２％～９９％の範囲内であってもよく、１％～５０％の範囲内であってもよい。
　金属粒子層における金属粒子の密度は、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、金属粒子層（又は放熱材）を正面（放熱材の主面）から観察したときに、観察面に占める金属粒子の割合が面積基準で５０％以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましく、９０％であることがさらに好ましい。
　本開示において「金属粒子層の正面から観察したときの観察面」とは、金属粒子の配列方向（放熱材の面方向）に対して垂直な方向（放熱材の厚み方向）から観察される面を意味する。
　上記割合は、例えば、電子顕微鏡画像から画像処理ソフトウェアを用いて計算することができる。
　本開示において「金属粒子」とは、表面の少なくとも一部が金属である粒子を意味し、粒子の内部は金属であっても、金属でなくてもよい。熱伝導による放熱性を向上させる観点からは、粒子の内部は金属であることが好ましい。
　金属粒子の表面の少なくとも一部が金属である場合には、外部からの電磁波が金属粒子の表面に到達することが可能であれば、樹脂、金属酸化物等の金属以外の物質が金属粒子の周囲に存在している場合も含まれる。
　金属粒子に含まれる金属としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属粒子に含まれる金属は、１種のみであっても２種以上であってもよい。また、単体であっても合金の状態であってもよい。
　金属粒子の形状は、金属粒子層の表面に所望の凹凸構造を形成できるものであれば特に制限されない。金属粒子の形状として具体的には、球状、フレーク状、針状、直方体、立方体、四面体、六面体、多面体、筒状、中空体、核部から異なる４軸方向に伸びた三次元針状構造等が挙げられる。これらの中でも、球状又は球状に近い形状が好ましい。
　金属粒子の大きさは、特に制限されない。例えば、金属粒子の体積平均粒子径は、０．１μｍ～３０μｍの範囲内であることが好ましい。金属粒子の体積平均粒子径が３０μｍ以下であると、放熱性の向上に寄与する電磁波（特に、比較的低波長の赤外光）が充分に放射される傾向にある。金属粒子の体積平均粒子径が０．１μｍ以上であると、金属粒子の凝集力が抑制され、均等に配列しやすくなる傾向にある。
　金属粒子の体積平均粒子径は、放熱材に使用される金属粒子以外の材料の種類を考慮して設定してもよい。例えば、金属粒子の体積平均粒子径が小さいほど、金属粒子層の表面に形成される凹凸構造の周期が小さくなり、金属粒子層で生じる表面プラズモン共鳴が最大となる波長が短くなる。金属粒子層による電磁波の吸収率は、表面プラズモン共鳴が最大となる波長において最大となる。したがって、金属粒子層で生じる表面プラズモン共鳴が最大となる波長が短くなると、金属粒子層による電磁波の吸収率が最大となる波長が短くなり、キルヒホッフの法則に従い、当該波長における電磁波の放射率が増大する傾向にある。このため、金属粒子の体積平均粒子径を適切に選択することで、金属粒子層の放射波長を放熱材料に含まれる樹脂が吸収しにくい波長域に変換でき、放熱性がより向上する傾向にある。
　金属粒子層に含まれる金属粒子の体積平均粒子径は、１０μｍ以下であってもよく、５μｍ以下であってもよく、３μｍ以下であってもよい。金属粒子の体積平均粒子径が上記範囲であると、放射する電磁波の波長域を樹脂が吸収しにくい低波長域（例えば、６μｍ以下）に変換することができる。これにより、樹脂による蓄熱を抑制し、放熱性をより向上することができる。
　本開示において金属粒子の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により得られる体積基準の粒度分布曲線において小径側からの積算が５０％になるときの粒子径（Ｄ５０）である。
　金属粒子層による電磁波の吸収又は放射波長を効果的に制御する観点からは、金属粒子層に含まれる金属粒子の粒子径のばらつきは小さいことが好ましい。金属粒子の粒子径のばらつきを抑えることで、金属粒子層の表面に周期性を有する凹凸構造を形成しやすくなり、表面プラズモン共鳴が生じやすくなる傾向にある。
　金属粒子の粒子径のばらつきは、例えば、体積基準の粒度分布曲線において小径側からの積算が１０％になるときの粒子径（Ｄ１０）をＡ（μｍ）、小径側からの積算が９０％になるときの粒子径（Ｄ９０）をＢ（μｍ）としたとき、Ａ／Ｂの値が０．３以上となる程度であることが好ましく、０．４以上となる程度であることがより好ましく、０．６以上となる程度であることがさらに好ましい。
　放熱材に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂等から選択できる。具体的には、フェノール樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、メラミン尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも耐熱性、入手性等の観点からは、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が好ましい。金属粒子層に含まれる樹脂は、１種のみであっても２種以上であってもよい。
　放熱材は、樹脂及び金属粒子以外の材料を含んでもよい。例えば、セラミックス粒子、添加剤等を含んでもよい。
　放熱材がセラミックス粒子を含むことで、例えば、放熱材の放熱効果をより高めることができる。セラミックス粒子として具体的には、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化リチウム、二酸化ケイ素等の粒子が挙げられる。金属粒子層に含まれるセラミックス粒子は、１種のみであっても２種以上であってもよい。また、表面が樹脂、酸化物等で構成される皮膜で覆われていてもよい。
　セラミックス粒子の大きさ及び形状は、特に制限されない。例えば、上述した金属粒子の大きさ及び形状の好ましい態様として記載したものと同様であってもよい。
　放熱材が添加剤を含むことで、放熱材又は放熱材を形成するための材料に所望の機能を付与することができる。添加剤として具体的には、分散剤、造膜助剤、可塑剤、顔料、シランカップリング剤、粘度調整剤等が挙げられる。
　放熱材の形状は特に制限されず、用途等に応じて選択できる。例えば、シート状、フィルム状、板状等が挙げられる。あるいは、発熱体に放熱材の材料を塗布して形成された層の状態であってもよい。
　放熱材の厚み（厚みが一定でない場合は、厚みが最小となる部分の厚さ）は、特に制限されない。例えば、１μｍ～５００μｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ～２００μｍであることがより好ましい。放熱材の厚みが５００μｍ以下であると、放熱材が断熱層となりにくく良好な放熱性が維持される傾向にある。放熱材の厚みが１μｍ以上であると、放熱材の機能が充分に得られる傾向にある。
　放熱材が吸収又は放射する電磁波の波長領域は特に制限されないが、熱放射性の観点からは、室温（２５℃）下、３μｍ～３０μｍにおける各波長に対する吸収率又は放射率が１.０に近いほど好ましい。具体的には０．８以上であることが好ましく、０．９以上であることがより好ましい。
　電磁波の吸収率又は放射率は、放射率測定器（例えば、京都電子工業株式会社製、Ｄ　ａｎｄ　Ｓ　ＡＥＲＤ）、フーリエ変換赤外分光光度計等により測定することができる。キルヒホッフの法則により、電磁波の吸収率と放射率は等しいと考えることができる。
　放熱材が吸収又は放射する電磁波の波長領域は、フーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。具体的には、各波長の透過率と反射率を測定し、下記式にて計算することができる。
　吸収率（放射率）＝１－透過率－反射率
　放熱材は、波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値が、樹脂筐体の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値よりも大きいことが好ましい。
　波長２μｍ～６μｍにおける電磁波は、樹脂が吸収しにくい（透過しやすい）。したがって上記条件を満たす放熱材を備える装置は、放熱材を備えない装置に比べて樹脂筐体を透過する波長域の赤外線をより放射しやすく、放熱性により優れるといえる。
　金属粒子層は、金属粒子に由来する凹凸構造を表面に有することが好ましい。金属粒子に由来する凹凸構造を表面に有する金属粒子層に発熱体から熱が伝わると表面プラズモン共鳴が生じて、放射される電磁波の波長域が変化すると考えられる。その結果、例えば、放熱材に含まれる樹脂が吸収しない波長域の電磁波の放射率が相対的に増大し、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　金属粒子層は、放熱材の表面に位置していても、放熱材の内部に位置していてもよい。以下、金属粒子層が放熱材の表面に位置している構成を「構成Ａ」、放熱材の内部に位置している場合を「構成Ｂ」として説明する。
　放熱材の構成Ａの具体例を図５～７に示す。
　図５に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体（発熱体）の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
　図６に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体（発熱体）と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
　図７に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が被着体（発熱体）と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。また、金属粒子層が厚み方向に重なり合った粒子を含んでいる。
　構成例Ａの放熱材は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１と領域２とを備えていてもよい。
　（Ａ）領域１の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
　（Ｂ）領域１の金属粒子占有率　＞　領域２の金属粒子占有率
　上記構成を有する放熱材は、これを発熱体に取り付けた場合、優れた放熱効果を発揮する。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
　樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、樹脂が吸収しにくい２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率を高める（すなわち、放射率を高める）ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　上記構成を有する放熱材は、２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域２のそれよりも高い領域１を備えることで、上記の課題を解決している。
　領域１として具体的には、金属粒子を相対的に多く含むことで金属粒子によって形成された微細な凹凸構造を有し、表面プラズモン共鳴効果が生じるように構成された金属粒子層が挙げられる。領域２として具体的には、樹脂を相対的に多く含む樹脂層が挙げられる。領域１と領域２は、一方が放熱材の発熱体に対向する側に配置され、もう一方が発熱体に対向する側と逆側に配置されてもよい。
　上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
　放熱材の構成Ｂの具体例を図８～１０に示す。
　図８に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央付近に金属粒子層を形成している。
　図９に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体（発熱体）の側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
　図１０に示す放熱材は、面方向に沿って配列した金属粒子が厚み方向における中央から被着体（発熱体）と逆側に寄った位置に金属粒子層を形成している。
　構成例Ｂの放熱材は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１、領域２及び領域３をこの順に備えていてもよい。
　（Ａ）領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域１及び領域３の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
　（Ｂ）領域２の金属粒子占有率　＞　領域１及び領域３の金属粒子占有率
　上記構成を有する放熱材は、これを発熱体に取り付けた場合、優れた放熱効果を発揮する。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
　樹脂は一般に、短波長の赤外光を吸収しにくく、長波長の赤外光を吸収しやすい性質を有する。このため、樹脂が吸収しにくい２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率を高める（すなわち、放射率を高める）ことで、樹脂による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　上記構成を有する放熱材は、２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率の積分値が領域１と領域３のそれよりも高い領域２を備えることで、上記の課題を解決している。
　領域２として具体的には、金属粒子を相対的に多く含むことで金属粒子によって形成された微細な凹凸構造を有し、表面プラズモン共鳴効果が生じるように構成された層（金属粒子層）が挙げられる。
　領域１及び領域３として具体的には、樹脂を相対的に多く含む層（樹脂層）が挙げられる。
　領域２の位置は領域１及び領域３の間であれば特に制限されず、放熱材の厚み方向の真ん中に配置されても、発熱体寄り側に配置されても、発熱体に対向する側と逆側寄りに配置されてもよい。
　隣接する領域の間には、明確な境界が存在していても、存在していない（例えば、金属粒子占有率が厚み方向において段階的に変化する）状態であってもよい。
　上記構成において「金属粒子占有率」とは、当該領域に占める金属粒子の体積基準の割合を意味する。「電磁波の吸収率」は、上述した放熱材の電磁波の吸収率と同様にして測定できる。
　領域２が領域１と領域３との間に配置されていることで、領域２に含まれる金属粒子が配列した状態が維持され、安定した放熱性が得られる傾向にある。
　領域１及び領域３に含まれる材料、厚み等は同じであっても異なっていてもよい。例えば、領域１が発熱体側に位置する場合、領域１に熱伝導性の高い材料を用いることで熱をより効率的に伝達でき、放熱性のさらなる向上が期待できる。
　構成Ａの放熱材を製造する方法としては、金属粒子及び樹脂を含有する組成物の層（組成物層）を形成する工程と、前記層中の金属粒子を配列させる工程と、を備える方法が挙げられる。
　上記方法において、金属粒子及び樹脂を含有する組成物の層（組成物層）を形成する工程を実施する方法は、特に制限されない。例えば、基材の上に、組成物を所望の厚さになるように作製してもよい。
＜ワニス形状の場合＞
　組成物が塗布される基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、放熱材を取り付ける対象物（発熱体）に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の塗布を行う方法は特に制限されず、ハケ塗布、吹付塗装、ロールコータ塗布、浸漬塗装等の公知の手法を採用してもよい。塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、電着塗装、粉体塗装等を採用してもよい。
　上記方法において、組成物層中の金属粒子を沈降させる工程を実施する方法は、特に制限されない。例えば、主面が水平になるように配置した基材の上に形成した組成物層中の金属粒子が自然に沈降するまで放置してもよい。組成物層中の金属粒子の沈降を促進する観点からは、金属粒子の密度（単位体積あたり質量）をＡ、金属粒子以外の成分の密度をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの関係を満たすことが好ましい。
　必要に応じ、上記方法において組成物層中の金属粒子を沈降させる工程の後に、樹脂の乾燥、焼付、硬化等の処理を行ってもよい。
　組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
　必要に応じ、組成物は、溶媒を含んだ分散液（水系エマルション等）、ワニスなどの状態であってもよい。組成物に含まれる溶媒としては、水及び有機溶剤が挙げられ、組成物に含まれる金属粒子、樹脂等の他の材料との組み合せを考慮して選定することが好ましい。有機溶剤としては、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、芳香族系溶剤等の有機溶剤が挙げられる。より具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキセン、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。溶媒は１種のみを用いても、２種以上を併用してもよい。
　上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
＜シート形状の場合＞
　組成物が貼り付けられる基材は、放熱材の製造後、又は放熱材の使用前に除去されるものであっても、除去されないものであってもよい。後者の場合としては、組成物の塗布を、放熱材を取り付ける対象物（発熱体）に対して直接行う場合が挙げられる。組成物の貼付を行う方法は特に制限されず、ロール貼付等の公知の手法を採用してもよい。
　組成物に含まれる金属粒子及び樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、上述した放熱材に含まれる金属粒子及び樹脂から選択してもよい。また、上述した放熱材に含まれてもよい他の材料を含んでもよい。
　上記方法により製造される放熱材の詳細及び好ましい態様は、例えば、上述した放熱材の詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
　構成Ｂの放熱材の製造方法としては、第１の樹脂層の上に金属粒子を配置する工程と、上記金属粒子の上に第２の樹脂層を配置する工程と、をこの順に有する方法が挙げられる。
　上記方法で使用する第１の樹脂層及び第２の樹脂層は、上述した放熱材に含まれる樹脂を含むものであってもよく、上述した放熱材に含まれるセラミックス粒子、添加剤等をさらに含んでもよい。上記方法で使用する金属粒子は、上述した放熱材に含まれる金属粒子であってもよい。
　第１の樹脂層及び第２の樹脂層の材質及び寸法は同じであっても、異なっていてもよい。作業性の観点からは、あらかじめ成形された状態（樹脂フィルム等）であることが好ましい。樹脂層同士、金属粒子又は被着体との密着性を確保する観点からは、第１の樹脂層及び第２の樹脂層の両方又はいずれか一方は、両面又は片面が粘着性を有するものであってもよい。
　金属粒子の分布ムラを抑制する観点からは、第１の樹脂層の金属粒子が配置される面が粘着性を有していることが好ましい。第１の樹脂層の金属粒子が配置される面が粘着性を有していると、第１の樹脂層上に金属粒子を配置する際の金属粒子の移動が適度に制御されて、金属粒子の分布ムラが抑制される傾向にある。
　第１の樹脂層上に金属粒子を配置する手法は、特に制限されない。例えば、金属粒子又は金属粒子を含む組成物を刷毛、ふるい、エレクトロスプレー、コーター、インクジェット装置、スクリーン印刷装置等を用いて配置する方法が挙げられる。金属粒子が凝集物を形成している場合、配置前に凝集物を解砕する処理を行うことが好ましい。
　第１の樹脂層上に配置された金属粒子の上に第２の樹脂層を配置する方法は、特に制限されない。例えば、フィルム状の第２の樹脂層を、必要に応じて加熱しながらラミネートする方法が挙げられる。
＜装置（第２実施形態）＞
　本開示の装置は、発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
　前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、装置である。
　前記装置は、発熱体から発せられた熱が樹脂筐体内部に蓄積しにくく、温度上昇を抑制することが可能になる。
　樹脂筐体内部の発熱体の少なくとも一部は、表面に放熱材を備えている。これにより、樹脂筐体内部の温度上昇が抑制されて優れた放熱効果が達成される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
　上記放熱材において、金属層は基材層の凹凸構造を有する面側に配置されている。このため、金属層は基材層の凹凸構造に対応する形状を有している。
　凹凸構造を有する金属層に発熱体から放射された熱が伝わると、表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、放熱材の表面温度が周囲の温度よりも高いと、放熱材表面から周囲に対して電磁波が放射される。また、放熱材の表面温度が上昇するにつれて放射エネルギーは増大する。表面プラズモン共鳴が最大となる波長を制御することで、放射される電磁波の波長域が変化する。
　放熱材が有する凹凸パターン（凹凸構造の形状）の状態により、変換される電磁波の波長域が変化する。したがって、凹凸パターンの形状、サイズ、高低差、間隔等を変更することで、変換される電磁波の波長域を制御することができる。その結果、例えば、発熱体の周囲に樹脂部材が配置されていても、樹脂部材を透過しやすい波長域の電磁波の放射率を相対的に増大させることができ、樹脂部材による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　放熱材の凹凸パターンは、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、同じ形状及びサイズの凹部又は凸部が等間隔で配置されているパターンであることが好ましい。
　放熱材の凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の形状としては、円形又は多角形が挙げられる。
　凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の形状は、その径又は一辺長が直行する２軸方向に対して等しい形状（例えば、真円及び正方形）であっても、その径又は一辺長が直行する２軸方向に対して異なる形状（例えば、楕円及び長方形）であってもよい。
　凹凸パターンの径又は一辺長が直行する２軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
　凹凸パターンの径又は一辺長が直行する２軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
　凹凸パターンを構成する凹部又は凸部のサイズは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、凹部又は凸部が円形である場合、その直径は０．５μｍ～１０μｍの範囲であってもよく、凹部又は凸部が四角形である場合、その一辺長は０．５μｍ～１０μｍの範囲にあってもよい。
　凹凸パターンを構成する凹部又は凸部の高さ又は深さは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、０．５μｍ～１０μｍの範囲であってもよい。
　凹凸パターンを構成する凹部又は凸部のアスペクト比（高さ又は深さ／サイズ）は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、０．５～２の範囲内であってもよい。
　凹凸パターンの間隔は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、１μｍ～２０μｍの範囲であってもよい。本開示において凹凸パターンの間隔とは、凹凸パターンを構成する１組の凹部及び凸部のサイズの合計値を意味する。
　放熱材の凹凸パターンの具体例について、図面を示して説明する。　
　図１１に示す放熱材は、基材層と基材層の一方の面側に配置される金属層とを備え、金属層が配置された側の面に円形の凹部で構成される凹凸パターンが形成されている例である。
　図１２は図１１に示す放熱材の断面図である。凹凸パターンを構成する円形の凹部の直径Ｄ、深さＨ、間隔Ｐの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
（基材層）
　本開示の放熱材は、基材層が樹脂を含んでいる。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
　基材層に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、第１実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる樹脂から選択してもよい。
　基材層は、樹脂以外の材料を含んでもよい。例えば、無機粒子、添加剤等を含んでもよい。これらの種類は特に制限されず、第１実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる材料から選択してもよい。
　基材層の厚みは、特に制限されない。基材層内での熱の蓄積を抑制し、被着体に対する充分な密着性を確保する観点からは、基材層の厚みは２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。一方、充分な強度を確保する観点からは、基材層の厚みは０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。本開示において基材層の厚みは、基材層の凹凸構造を構成する凸部の高さを含む値である。
（金属層）
　金属層に含まれる金属として具体的には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属層に含まれる金属は、１種のみであっても２種以上であってもよい。また、金属層に含まれる金属は単体であっても合金化された状態であってもよい。
　基材層の凹凸構造に対応した形状の金属層は、例えば、公知のめっき法、スパッタリング法、蒸着法等の薄膜形成技術により得ることができる。
　金属層の厚みは特に制限されない。充分な表面プラズモン共鳴を得る観点からは、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０５μｍ以上であることがより好ましく、０．１μｍ以上であることがさらに好ましい。一方、放熱材の被着体に対する密着性を確保する観点からは、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましい。
　放熱材の製造方法としては、例えば、下記の方法１及び方法２が挙げられる。
　方法１は、樹脂シートの一方の面に凹凸構造を有する型を押し当てる工程と、前記樹脂シートから前記型を除去する工程と、前記型が除去された後の前記樹脂シートの面に金属層を形成する工程と、を有する放熱材の製造方法である。
　方法２は、樹脂組成物層の一方の面に凹凸構造を有する型を押し当てる工程と、前記樹脂組成物層を硬化又は固化させて樹脂シートを得る工程と、前記樹脂シートから前記型を除去する工程と、前記型が除去された後の前記樹脂シートの面に金属層を形成する工程と、を有する放熱材の製造方法である。
　上記方法によれば、例えば、金属部材の表面に凹凸パターンを形成して放熱材を製造する場合に比べ、簡易な手法で放熱材を得ることができる。
　上記方法における樹脂シート及び樹脂組成物に含まれる樹脂は、上述した放熱材の基材層に含まれる樹脂と同様であってよく、その詳細及び好ましい態様も同様である。樹脂シート及び樹脂組成物は、必要に応じて上述した無機粒子、添加剤等を含有してもよい。
　上記方法で形成される金属層は、上述した放熱材が備える金属層と同様であってよく、その詳細及び好ましい態様も同様である。
　第２実施形態の装置が備える発熱体及び樹脂筐体の詳細及び好ましい構成は、第１実施形態の装置と同様である。
＜装置（第３実施形態）＞
　本実施形態の装置は、発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
　前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとからなる金属パターン層と、を有する、装置である。
　前記装置は、発熱体から発せられた熱が樹脂筐体内部に蓄積しにくく、温度上昇を抑制することが可能になる。
　樹脂筐体内部の発熱体の少なくとも一部は、表面に放熱材を備えている。これにより、樹脂筐体内部の温度上昇が抑制されて優れた放熱効果が達成される。その理由は必ずしも明らかではないが、下記のように考えられる。
　上記放熱材において、金属パターン層は金属が存在する領域Ａ（以下、単に領域Ａともいう）と金属が存在しない領域Ｂ（以下、単に領域Ｂともいう）とから構成される。金属パターン層に発熱体から放射された熱が伝わると、表面プラズモン共鳴が生じる。このとき、放熱材の表面温度が周囲の温度よりも高いと、放熱材表面から周囲に対して電磁波が放射される。また、放熱材の表面温度が上昇するにつれて放射エネルギーは増大する。表面プラズモン共鳴が最大となる波長を制御することで、放射される電磁波の波長域が変化する。
　放熱材が有する金属パターン層の状態により、変換される電磁波の波長域が変化する。したがって、金属パターン層を構成する領域Ａ及び領域Ｂの形状、サイズ、厚み、間隔等を変更することで、変換される電磁波の波長域を制御することができる。その結果、例えば、発熱体の周囲に樹脂部材が配置されていても、樹脂部材を透過しやすい波長域の電磁波の放射率を相対的に増大させることができ、樹脂部材による蓄熱が抑制されて、放熱性が向上すると考えられる。
　領域Ａ及び領域Ｂから構成される金属パターンは、表面プラズモン共鳴を生じうる状態であれば特に制限されない。例えば、同じ形状及びサイズの領域Ａ又は領域Ｂが等間隔で配置されているパターンであることが好ましい。
　領域Ａ又は領域Ｂの形状としては、円形又は多角形が挙げられる。この場合、領域Ａ又は領域Ｂのいずれか一方の形状が円形又は多角形であっても、双方の形状が円形又は多角形であってもよい。
　領域Ａ又は領域Ｂの形状は、その径又は一辺長が直行する２軸方向に対して等しい形状（例えば、真円及び正方形）であっても、その径又は一辺長が直行する２軸方向に対して異なる形状（例えば、楕円及び長方形）であってもよい。
　領域Ａ又は領域Ｂの径又は一辺長が直行する２軸方向に対して等しい場合、偏波依存性が生じにくく、単一のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
　領域Ａ又は領域Ｂの径又は一辺長が直行する２軸方向に対して異なる場合、偏波依存性が生じやすく、複数のピーク波長をもつ吸収スペクトルが生じる傾向にある。
　領域Ａ又は領域Ｂのサイズは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、領域Ａ又は領域Ｂが円形である場合、その直径は０．５μｍ～１０μｍの範囲であってもよく、領域Ａ又は領域Ｂが四角形である場合、その一辺長は０．５μｍ～１０μｍの範囲にあってもよい。
　領域Ａと領域Ｂとから構成される金属パターンの間隔は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、１μｍ～２０μｍの範囲であってもよい。本開示において金属パターンの間隔とは、金属パターンを構成する１組の領域Ａ及び領域Ｂのサイズの合計値を意味する。
　領域Ａ又は領域Ｂの厚みは、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、０．０１μｍ～１０μｍの範囲であってもよい。
　領域Ａ又は領域Ｂのアスペクト比（厚み／サイズ）は、所定の波長で表面プラズモン共鳴が生じうる値であれば特に制限されない。例えば、０．０１～２の範囲内であってもよい。
　金属パターン層は、樹脂層の外部に配置されていても、樹脂層の内部に配置されていてもよい。金属パターン層が樹脂層の内部に配置されている場合、２つの樹脂層の間に金属パターン層が配置されていてもよい。この場合、２つの樹脂層の材質は同じであっても異なっていてもよい。
　以下では、２つの樹脂層の間に金属パターン層が配置されている場合、被着体側となる樹脂層を「樹脂層１」、被着体と逆側となる樹脂層を「樹脂層２」と称する場合がある。
　本開示の放熱材の具体例について、図面を示して説明する。　
　図１３に示す放熱材は、樹脂層１及び樹脂層２と、その間に配置される金属パターン層とを備え、金属パターン層は正方形の領域Ａとその周囲の領域Ｂとから構成されている例である。
　図１４は図１３に示す放熱材の断面図である。金属パターンを構成する領域Ａの一辺長Ｗ、厚みＴ１、間隔Ｐの値を変更することで、変換される電磁波の波長域を所定の範囲に制御することができる。
（樹脂層）
　本開示の放熱材は、樹脂層を有している。このため、金属製の放熱材に比べて被着体の表面の形状にあわせて変形させやすく、優れた密着性を達成できる。
　基材層に含まれる樹脂の種類は特に制限されず、第１実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる樹脂から選択してもよい。
　樹脂層は、樹脂以外の材料を含んでもよい。例えば、無機粒子、添加剤等を含んでもよい。これらの種類は特に制限されず、第１実施形態の装置に用いられる放熱材に含まれる材料から選択してもよい。
　放熱材が２つ以上の樹脂層を有する場合、２つの樹脂層の材質（樹脂層に含まれる樹脂の種類等）は同じであっても異なっていてもよい。また、樹脂層は金属パターン層を保護するための保護層、放熱材を被着体に固定するための接着層等としての機能を有していてもよい。
　樹脂層の厚みは、特に制限されない。樹脂層内での熱の蓄積を抑制し、被着体に対する充分な密着性を確保する観点からは、樹脂層の厚みは２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。一方、充分な強度を確保する観点からは、樹脂層の厚みは０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。放熱材が２つ以上の樹脂層を含む場合、上記厚みは２つ以上の樹脂層の合計厚みである。
　樹脂層は、その一部が金属パターン層の領域Ｂを構成していてもよい。この場合、樹脂層の厚みは金属パターン層の領域Ｂの厚みを除いた部分の厚みとする。例えば、樹脂層が樹脂層１と樹脂層２とからなる場合、樹脂層１の厚みは図中のＴ２に相当する厚みである。
　放熱効果の観点からは、樹脂層の金属パターン層よりも被着体側に位置する部分の厚みは小さいほど好ましい。例えば、０．５μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以下であることがさらに好ましい。
（金属パターン層）
　金属パターン層に含まれる金属として具体的には、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、銀、金、錫、チタン、クロム、パラジウム等が挙げられる。金属層に含まれる金属は、１種のみであっても２種以上であってもよい。また、金属パターン層に含まれる金属は単体であっても合金化された状態であってもよい。
　金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとから構成されるパターンを有する金属パターン層は、例えば、公知のめっき法、スパッタリング法、蒸着法等の薄膜形成技術により樹脂層の上に金属薄膜を形成した後、リソグラフィ法等でマスクパターンを形成し、領域Ｂに相当する部分を除去して形成することができる。あるいは、樹脂層の上にマスクパターンを形成した後に領域Ａに該当する部分にのみ金属薄膜を形成することができる。
　金属パターン層の厚みは特に制限されない。充分な表面プラズモン共鳴を得る観点からは、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０５μｍ以上であることがより好ましく、０．１μｍ以上であることがさらに好ましい。一方、放熱材の被着体に対する密着性を確保する観点からは、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましい。
　放熱材の製造方法としては、例えば、下記の方法１及び方法２が挙げられる。
　方法１は、樹脂層の一方の面に金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜の一部を除去して金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとからなる金属パターンを形成する工程と、を有する放熱材の製造方法である。
　方法２は、樹脂層の一方の面にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンを介して金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとからなる金属パターンを形成する工程と、を有する放熱材の製造方法である。
　必要に応じ、上記方法は金属パターンの上に別の樹脂層を配置する工程をさらに有してもよい。
　上記方法によれば、例えば、金属部材の表面に凹凸パターンを形成して放熱材を製造する場合に比べ、簡易な手法で放熱材を製造することができる。
　上記方法において金属薄膜及びマスクパターンを形成する方法は特に制限されず、公知の手法で行うことができる。
　上記方法における樹脂シートに含まれる樹脂は、上述した放熱材の樹脂層に含まれる樹脂と同様であってよく、その詳細及び好ましい態様も同様である。樹脂シートは、必要に応じて上述した無機粒子、添加剤等を含有してもよい。
　上記方法で形成される金属パターンは、上述した放熱材が備える金属パターン層と同様であってよく、その詳細及び好ましい態様も同様である。
　第３実施形態の装置が備える発熱体及び樹脂筐体の詳細及び好ましい構成は、第１実施形態の装置と同様である。
＜放熱方法＞
　本開示の放熱方法は、樹脂筐体で覆われた発熱体の少なくとも一部の表面に放熱材を配置する工程を備え、前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、放熱方法である。
　上記方法によれば、発熱体から発せられた熱が樹脂筐体内部に蓄積しにくく、温度上昇を抑制することが可能になる。
　上記方法に使用する樹脂筐体、発熱体及び放熱材の詳細及び好ましい態様は、本開示の装置に使用する樹脂筐体、発熱体及び放熱材の詳細及び好ましい態様と同様である。
　以下、実施例を参照して本開示をさらに詳細に説明する。ただし本開示は、以下の実施例に記載された内容に限定されるものではない。
＜実施例１＞
　アクリル系樹脂９９．１３体積％と、銅粒子（体積平均粒子径２μｍ）０．８７体積％と、前記２成分の合計１００質量％に対して３０質量％の酢酸ブチルを容器に入れ、ハイブリッドミキサーを用いて混合し、組成物を調製した。この組成物を吹付塗装装置を用いて発熱体としての電子部品上に吹付塗装し、組成物層を形成した。この組成物層を自然乾燥させ、６０℃、３０分で加熱硬化させて、膜厚が１００μｍの放熱材が電子部品の表面に形成されたサンプルを作製した。
　作製したサンプルの熱放射率を、放射率測定器（京都電子工業製、Ｄ　ａｎｄ　Ｓ　ＡＥＲＤ）を用いて、室温（２５℃）下で測定した（測定波長域：３μｍ～３０μｍ）。実施例１の放熱材の放射率は、０．９であった。
　作製した放熱材の吸収波長スペクトルを、フーリエ変換赤外分光光度計により調べた。得られた吸収波長スペクトルを図１５に示す。
　さらに、後述する試験で使用する樹脂筐体の吸収波長スペクトルをフーリエ変換赤外分光光度計により調べた。得られた吸収波長スペクトルを図１６に示す。
　樹脂筐体と比べ、作製した放熱材は低波長域（特に、２μｍ～６μｍ）における吸収効率が大きいとが確認できる。
＜実施例２＞
　基材レスのアクリル両面テープ（厚み：２５μｍ）の片面上に、振動撹拌機を用いて解砕された銅粒子（体積平均粒子径１．６μｍ）を５ｇ置き、市販されている刷毛を用いて均一に銅粒子を敷き詰め、過剰な銅粒子をエアーダスターで除去することで、アクリル両面テープ上に金属粒子層を形成した。次に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ基材）上に製膜されたアクリル樹脂フィルム（Ｔｇ　７５℃、分子量　３００００、厚み：２５μｍ）を８０℃で加熱ラミネートした後にＰＥＴ基材を剥がし、放熱材とした。次いで、基材を剥がした側と逆の面を電子部品上に貼り付けて、厚み５０μｍの放熱材が電子部品の表面に形成されたサンプルを作製した。
＜比較例１＞
　アクリル系樹脂１００質量％に対して３０質量％の酢酸ブチルを混合し、粘度を調整した組成物を調製した。この組成物を吹付塗装装置を用いて電子部品上に吹付塗装し、組成物層を形成した。この組成物層を自然乾燥させ、６０℃、３０分で加熱硬化させて、膜厚が１００μｍのサンプルを作製した。
　実施例１と同様にして測定した比較例１のサンプルの放射率は、０．７であった。
＜比較例２＞
　アクリル系樹脂９５体積％と、二酸化ケイ素粒子（体積平均粒子径２μｍ）５体積％を含む市販の熱放射性塗料を、吹付塗装装置を用いて電子部品上に吹付塗装し、組成物層を形成した。この組成物層を自然乾燥させ、６０℃、３０分で加熱硬化させて、膜厚が１００μｍのサンプル（樹脂中に二酸化ケイ素粒子が一様に分散している）を作製した。
　実施例１と同様にして測定した比較例３のサンプルの放射率は、０．８１であった。
＜放熱性の評価＞
　実施例及び比較例のサンプルを回路基板に実装し、樹脂筐体（アクリル樹脂製）で覆って図１に示すような構成の装置を作製し、下記の手法により放熱性評価を行った。結果を表１に示す。
　装置内の電子部品（放熱材）の表面と、樹脂筐体の内側及び外側の表面に、Ｋ熱電対を接着する。装置を２５℃に設定した恒温槽に静置し、電子部品の表面温度と、樹脂筐体の内側及び外側の温度とを測定する。この際、電子部品の出力は、放熱材が形成されていない状態の電子部品の表面温度が１００℃になるように設定する。電子部品は一定の熱量を発生しているので、電子部品の放熱効果が高いほど、電子部品表面の温度は低下する。すなわち、電子部品の表面温度が低くなるほど、放熱効果が高いといえる。また、放熱材の２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率が、樹脂筐体のそれよりも高い場合、樹脂筐体の内側及び外側の温度が低下する。つまり、樹脂筐体の内側及び外側の温度が低くなるほど、放熱効果が高いといえる。測定した表面温度（最高温度）を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、樹脂のみからなるサンプルを取り付けた比較例１では電子部品の表面温度が９０℃に低減したが、実施例に比べるとその低減効果は小さい。これは、サンプルが金属粒子層を含まないため、熱放射伝熱による放熱効果が実施例に比べて小さいためと考えられる。
　樹脂中に二酸化ケイ素粒子が一様に分散した構造のサンプルを取り付けた比較例２では、アルミニウム板の表面温度が８５℃に低減したが、実施例に比べるとその低減効果は小さい。これは、二酸化ケイ素粒子が樹脂中に一様に分散しているため、表面プラズモン共鳴による放熱性増幅効果が充分に得られていないためと考えられる。
　樹脂筐体の内表面及び外表面に関しても、比較例と実施例とを比べると、実施例の温度低減効果がより大きい。これは、樹脂筐体の２μｍ～６μｍの波長域における電磁波の吸収率よりも、実施例のサンプル（放熱材）の吸収率が大きいため、樹脂筐体を透過する波長領域の赤外線を放射し、樹脂筐体の内側及び外側の温度が低下したと考えられる。
＜実施例３＞
　図２に示すように、電子部品に加えて回路基板にも実施例１で作製した放熱材を形成し、樹脂筐体で覆った装置の温度低減効果を調べた。
　放熱性の評価を実施したところ、電子部品の温度が６５℃に低下した。また樹脂筐体の内側の温度が５０℃、外側の温度が３０℃に低下した。
＜実施例４＞
　図３に示すように、実施例１で作製した放熱材が配置された電子部品を実装した回路基板の一方の面が樹脂筐体に接触している状態の装置の温度低減効果を調べた。
　放熱性の評価を実施したところ、電子部品の温度が６０℃に低下した。また樹脂筐体の内側の温度が５５℃、外側の温度が５３℃になった。
＜比較例３＞
　放熱材を比較例１で作製した放熱材に変更したこと以外は実施例４と同様にして、装置の温度低減効果を調べた。
　放熱性の評価を実施したところ、電子部品の温度が７０℃、樹脂筐体の内側の温度が６３℃、外側の温度が６０℃であった。
＜実施例５＞
　図４に示すように、実施例１で作製した放熱材が配置された電子部品が樹脂筐体に直接又は放熱材を介して接触している状態の装置の温度低減効果を調べた。
　放熱性の評価を実施したところ、電子部品の温度が６３℃に低下した。また樹脂筐体の内側の温度が５３℃、外側の温度が５１℃になった。
＜比較例４＞
　放熱材を比較例１で作製した放熱材に変更したこと以外は実施例５と同様にして、装置の温度低減効果を調べた。
　放熱性の評価を実施したところ、電子部品の温度が８０℃、樹脂筐体の内側の温度が７０℃、外側の温度が５１℃であった。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に援用されて取り込まれる。

Claims (11)

  1. 　発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
    　前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、装置。
  2. 　前記発熱体が電子部品であり、前記電子部品が実装される回路基板と、前記回路基板の少なくとも一部の表面に配置される前記放熱材とをさらに備える、請求項１に記載の装置。
  3. 　前記放熱材の厚みは０．１μｍ～１００μｍの範囲内である、請求項１又は請求項２に記載の装置。
  4. 　前記放熱材全体の厚みに占める前記領域の厚みの割合は０．０２％～９９％の範囲である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 　前記領域は前記金属粒子に由来する凹凸構造を表面に有する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 　前記放熱材が下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１と領域２とを備える、請求項１～請求項５のいずれか１項に装置。
    　（Ａ）領域１の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
    　（Ｂ）領域１の金属粒子占有率　＞　領域２の金属粒子占有率
  7. 　前記放熱材が下記（Ａ）及び（Ｂ）を満たす領域１、領域２及び領域３をこの順に備える、請求項１～請求項５のいずれか１項に装置。
    　（Ａ）領域２の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値　＞　領域１及び領域３の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値
    　（Ｂ）領域２の金属粒子占有率　＞　領域１及び領域３の金属粒子占有率
  8. 　前記放熱材の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値が前記樹脂筐体の波長２μｍ～６μｍにおける電磁波の吸収率の積分値よりも大きい、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 　発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
    　前記放熱材は、樹脂を含み、少なくとも一方の面に凹凸構造を有する基材層と、前記基材層の前記凹凸構造を有する面側に配置され、かつ前記凹凸構造に対応する形状を有する金属層と、を有する、装置。
  10. 　発熱体と、前記発熱体を覆う樹脂筐体と、前記発熱体の少なくとも一部の表面に配置される放熱材とを備え、
    　前記放熱材は、樹脂層と、金属が存在する領域Ａと金属が存在しない領域Ｂとからなる金属パターン層と、を有する、装置。
  11. 　樹脂筐体で覆われた発熱体の少なくとも一部の表面に放熱材を配置する工程を備え、
    　前記放熱材は金属粒子と樹脂とを含み、かつ面方向に沿って配列した金属粒子が相対的に高密度で存在する領域を有する、放熱方法。
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