WO2020158826A1 - 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板 - Google Patents

異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板 Download PDF

Info

Publication number
WO2020158826A1
WO2020158826A1 PCT/JP2020/003265 JP2020003265W WO2020158826A1 WO 2020158826 A1 WO2020158826 A1 WO 2020158826A1 JP 2020003265 W JP2020003265 W JP 2020003265W WO 2020158826 A1 WO2020158826 A1 WO 2020158826A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
fiber
resin member
fiber group
anisotropic
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/003265
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竹澤　由高
政宏 野村
Original Assignee
日立化成株式会社
国立大学法人 東京大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立化成株式会社, 国立大学法人 東京大学 filed Critical 日立化成株式会社
Priority to JP2020569698A priority Critical patent/JP7495062B2/ja
Priority to US17/422,440 priority patent/US20220089930A1/en
Publication of WO2020158826A1 publication Critical patent/WO2020158826A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/36—Cored or coated yarns or threads
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D02J1/221—Preliminary treatments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/04—Heat-responsive characteristics
    • D10B2401/041—Heat-responsive characteristics thermoplastic; thermosetting

Definitions

  • the present invention relates to an anisotropic heat conductive resin member and a heat transfer board.
  • a resin member having excellent heat conductivity and electrical insulation is provided between the electronic component and the heat sink.
  • a heat conductive sheet containing a heat conductive filler, a fiber and a resin, the fibers are entangled in a plane, and the entangled fiber is a heat conductive filler.
  • a heat conductive sheet which is carried and forms a base sheet, and a resin is filled in the base sheet.
  • an object of the present invention is to provide a resin member capable of efficiently and anisotropically conducting heat and a heat transfer board using the same.
  • One aspect of the present invention includes a first fiber group having a plurality of bundled thermoplastic resin stretched fibers, a second fiber group and a third fiber group branched from the first fiber group,
  • the anisotropic heat conductive resin member is provided.
  • the stretched fiber is a fiber having a high orientation, it is easy to confine the phonon, which is a heat carrier, in the stretched fiber even though it is formed of a thermoplastic resin having low crystallinity. Therefore, in this resin member, heat is conducted anisotropically (directivity) in the extending direction of the drawn fiber. Further, in this resin member, since the plurality of stretched fibers are bundled, the cross-sectional area of the heat conduction path (stretched fiber) is large, so that efficient heat conduction is possible.
  • the plurality of bundled drawn fibers are branched into at least two fiber groups, so that the heat conducted from one direction is branched into two or more directions, or the heat is conducted in two or more directions.
  • the heat conducted from the can be coupled in one direction. Therefore, according to this resin member, a path through which heat is conducted (heat transmission path) can be freely arranged like an electric wiring (for example, a circuit copper wire).
  • Another aspect of the present invention is a heat transfer substrate including a substrate and the above anisotropic heat conductive resin member provided on the substrate.
  • the heat transfer board may further include a heat storage member thermally connected to the anisotropic heat conductive resin member, and may further include a heat insulating member thermally connected to the anisotropic heat conductive resin member.
  • a heat-light conversion member thermally connected to the directionally heat conductive resin member may be further provided.
  • (A) is a perspective view showing a resin member concerning one embodiment
  • (b) is a mimetic diagram showing movement of phonons in a stretched fiber. It is a schematic diagram which shows the drawing fiber manufacturing process which concerns on one Embodiment. It is a schematic diagram which shows the heat transfer substrate which concerns on one Embodiment. It is a schematic diagram which shows the heat transfer substrate which concerns on other one Embodiment. It is a schematic diagram for demonstrating the heat conduction in a heat transmission board. It is a schematic diagram for demonstrating a prior art.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a resin member according to one embodiment.
  • the resin member 1 includes a plurality of bundled stretched fibers (also called fiber strands) 2.
  • the resin member 1 includes a first fiber group 1a having a plurality of bundled drawn fibers 2, a second fiber group 1b branched from the first fiber group 1a, and a third fiber group 1c. ing. That is, the resin member 1 is a fiber-shaped member having a branched structure.
  • Each of the second fiber group 1b and the third fiber group 1c also has a plurality of bundled stretched fibers 2 similarly to the first fiber group 1a.
  • the plurality of drawn fibers 2 included in the second fiber group 1b correspond to a part of the plurality of drawn fibers 2 included in the first fiber group 1a
  • the plurality of drawn fibers 2 included in the third fiber group 1c are It corresponds to the rest of the plurality of drawn fibers 2 included in the first fiber group 1a.
  • the ratio of the number of drawn fibers 2 in the second fiber group 1b to the number of drawn fibers 2 in the third fiber group 1c can be arbitrarily configured.
  • the plurality of drawn fibers 2 are bundled (bundled) so as to extend in the same direction with each other, for example, by a bonding material 3 that connects the drawn fibers 2 to each other.
  • the plurality of drawn fibers 2 may be regularly arranged or may be arranged irregularly when viewed in cross section.
  • the cross-sectional shape of the drawn fiber 2 may be, for example, a substantially perfect circle as shown in FIG. 1A, and may be a fixed shape such as an elliptical shape or a polygonal shape, or an irregular shape.
  • the stretched fiber 2 is a fiber obtained by stretching a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin may be, for example, an acrylic polymer, a methacrylic polymer, a polyamide, a polyethylene terephthalate, a polyarylate, a polysulfone, a polyether ether ketone, or the like.
  • the diameter of the drawn fiber 2 is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, still more preferably 100 ⁇ m or more, from the viewpoint of compatibility between phonon confinement and phonon incidence.
  • the diameter of the drawn fiber 2 is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, still more preferably 200 ⁇ m or less, from the viewpoint of handleability when bundled.
  • the binder 3 is not particularly limited and may be made of, for example, polyurethane, acrylic polymer, epoxy resin, or the like.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing movement of phonons in the drawn fiber 2.
  • the stretched fiber 2 is a fiber having a high orientation
  • the phonon P is introduced into the stretched fiber 2 as shown in FIG. 1B, although it is originally formed of a thermoplastic resin having low crystallinity. It is easier to lock in. Therefore, heat (phonons) is conducted with anisotropy (directivity) in the extending direction of the drawn fiber 2.
  • the resin member 1 is an anisotropic heat conductive resin member having anisotropic heat conductivity capable of anisotropically conducting heat in one direction in which the stretched fiber 2 extends. Further, in this resin member 1, since the plurality of stretched fibers 2 are bundled, the cross-sectional area of the heat conduction path (stretched fiber) is large, and therefore efficient heat conduction is possible.
  • this resin member 1 since a plurality of bundled stretched fibers 2 are branched into two fiber groups 1b and 1c, when heat is incident from the first fiber group 1a side, While the heat conducted from one direction can be branched into two or more directions, when the heat enters from the second fiber group 1b and the third fiber group 1c side, the heat is conducted from two or more directions. Heat can be coupled in one direction. Therefore, according to this resin member 1, the path (heat transmission path) through which heat is conducted can be freely wired like an electric wiring (for example, a circuit copper wire).
  • This manufacturing method includes a step of drawing a stretched fiber by drawing a thermoplastic resin (a drawn fiber manufacturing step) and a step of bundling a plurality of drawn fibers (a bundling step).
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a drawing fiber manufacturing process according to one embodiment.
  • the thermoplastic resin 4 is heated in a heating furnace 5 and wound (pulled) in a winding portion 6 to be stretched in a winding direction (pulling direction). ..
  • the thermoplastic resin 4 formed into a rod shape having a diameter of 5 to 50 mm, for example, is put into the heating furnace 5.
  • the thermoplastic resin 4 is heated in the heating furnace 5, and is stretched by being wound (pulled) by the winding section 6 installed at the tip of the heating furnace 5.
  • the temperature of the heating furnace 5 is appropriately set according to the softening temperature of the thermoplastic resin 4, and from the viewpoint of suitably imparting orientation when stretching the thermoplastic resin 4, it is preferably at or above the heat deformation temperature of the thermoplastic resin. A temperature below the melting point. Stretching of the thermoplastic resin 4 is performed, for example, under the condition that the stretch ratio is 10 to 1000 times.
  • Extending the drawn fiber 2 from the heating furnace 5 in this way is formed into a fine wire having a diameter smaller than the diameter of the thermoplastic resin 4 (the diameter of the rod) before being put into the heating furnace 5.
  • the drawn fiber 2 is wound around the winding unit 6 along a roll 7 that is appropriately provided between the heating furnace 5 and the winding unit 6.
  • a plurality of stretched fibers 2 are prepared, and the plurality of stretched fibers 2 are bundled by using, for example, a binding material 3 to form a bundle.
  • the method of bundling may be a known method. Then, by branching one fiber group (first fiber group 1a) having a plurality of bundled drawn fibers 2 into two fiber groups (second fiber group 1b and third fiber group 1c) Thus, the resin member 1 is obtained.
  • the resin member 1 has a shape in which the second fiber group 1b and the third fiber group 1c are branched from the first fiber group 1a, but in another embodiment, Two or more fiber groups may be further branched from one or both of the fiber group 1b and the third fiber group 1c.
  • the two fiber groups of the first fiber group 1a to the second fiber group 1b and the third fiber group 1c are branched, but in another embodiment, the first fiber group 1a is branched. From this, three or more fiber groups may be branched.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat transfer board (which may be called a heat circuit) according to an embodiment.
  • the heat transfer substrate 11A according to one embodiment includes a substrate 12 and a resin member 1 provided on the substrate 12.
  • the substrate 12 is provided with, for example, a groove (not shown) corresponding to the position where the resin member 1 is arranged, and the resin member 1 is arranged in the groove.
  • the substrate 12 may be formed of, for example, a known material (resin or the like).
  • the planar shape of the substrate 12 may be, for example, a rectangular shape with one side of 1 to 50 cm.
  • the substrate 12 may have a thickness of 0.1 to 10 mm, for example.
  • the resin member 1 has a shape in which one fiber group is branched into a plurality of fiber groups.
  • the second fiber group and the third fiber group are branched from the first fiber group, and the fourth fiber group and the fifth fiber group are further branched from the third fiber group. It has a branched shape such that the fifth fiber group to the sixth fiber group and the seventh fiber group are further branched. That is, in this resin member 1, from the first fiber group 1a, finally to the second fiber group 1b, the fourth fiber group 1c, the sixth fiber group 1d and the seventh fiber group 1e.
  • One fiber group is branched.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a heat transfer board according to another embodiment.
  • a heat transfer substrate 11B according to another embodiment is thermally coupled to the substrate 12, the resin member 1 provided on the substrate 12, and the second fiber group 1b of the resin member 1.
  • the heat storage member 13 connected, the heat insulating member 14 thermally connected to the seventh fiber group 1e of the resin member 1, and the heat-light conversion thermally connected to the fourth fiber group 1c of the resin member 1.
  • the heat storage member 13 is a member capable of storing heat, and may be made of paraffin, for example.
  • the heat insulating member 14 is a member capable of heat insulating, and may be made of, for example, a vacuum heat insulating material.
  • the heat-light conversion member 15 is a member capable of converting heat energy into light energy, and may be made of, for example, a metamaterial.
  • one heat transfer board 11B is provided with the heat storage member 13, the heat insulating member 14, and the heat-light conversion member 15, but in another embodiment, one heat transfer board is provided with a heat storage member, Only one kind or two kinds selected from a heat insulating member and a heat-light converting member may be provided.
  • the path through which heat is conducted (heat transfer path) can be freely wired like an electric wiring (for example, a circuit copper wire). That is, in the heat transfer boards 11A and 11B, since the resin member 1 that enables anisotropic heat conduction is used, the direction in which heat is conducted (transmitted) can be freely controlled. This point will be described in more detail by taking the heat transfer board 11B shown in FIG. 4 as an example.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining heat conduction in the heat transfer board.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the conventional technique.
  • the conventional member 16 in the conventional substrate 21 using the conventional member 16 in place of the resin member 1, the conventional member 16 cannot anisotropically conduct heat (isotropically conduct heat).
  • SYMBOLS 1... Resin member, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e... Fiber group, 2... Stretched fiber, 3... Binder, 4... Thermoplastic resin, 5... Heating furnace, 6... Winding part, 7... Roll, 11A , 11B... Heat transfer substrate, 12... Substrate, 13... Heat storage member, 14... Heat insulating member, 15... Heat-light converting member, 16... Conventional member, 21... Conventional substrate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

本発明の一側面は、バンドル化された複数の熱可塑性樹脂の延伸ファイバを有する第一のファイバ群と、第一のファイバ群から分岐した第二のファイバ群及び第三のファイバ群と、を備える異方熱伝導性樹脂部材である。

Description

異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板
　本発明は、異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板に関する。
　近年、電子デバイスにおいては、電子部品の高集積化、小型化、薄型化等に伴って、電子部品から発生する熱がその内部に蓄積され、電子デバイスの誤作動、寿命の低下等の信頼性の問題が生じやすくなっている。したがって、電子部品から発生する熱を適切な経路で効率的に外部へ逃がすことが重要となる。
　このような問題に対して、熱伝導性に優れ、かつ電気絶縁性を有する樹脂製の部材を電子部品とヒートシンクとの間に設けることが行われている。このようなシートとして、例えば特許文献１には、熱伝導性フィラー、繊維及び樹脂を含む熱伝導シートであって、繊維は面状に交絡しており、交絡した繊維は、熱伝導性フィラーを坦持してベースシートを形成しており、樹脂がベースシートに充填されていることを特徴とする熱伝導シートが開示されている。
特開２０１７－８７４４６号公報
　しかし、熱は方向性なく等方的に伝導するため、特許文献１に記載されているような熱伝導性シートを用いた場合、熱を伝導させるべき方向（電子部品からヒートシンクへ向かう方向）のみならず、例えば電子デバイス中の他の電子部品の方向へも熱が伝導してしまう。この場合、熱に弱い電子部品が熱にさらされることになり、電子デバイスの信頼性が損なわれるおそれがある。しかし、樹脂は結晶構造のような規則的な構造をとりにくいため、樹脂製の部材において、熱伝導に異方性（指向性）を自在に与えることは難しい。
　そこで、本発明は、効率良く異方的に熱伝導させることが可能な樹脂部材及びそれを用いた熱伝送基板を提供することを目的とする。
　本発明の一側面は、バンドル化された複数の熱可塑性樹脂の延伸ファイバを有する第一のファイバ群と、第一のファイバ群から分岐した第二のファイバ群及び第三のファイバ群と、を備える異方熱伝導性樹脂部材である。
　この樹脂部材では、延伸ファイバが、高い配向性を有するファイバであるため、結晶性の低い熱可塑性樹脂で形成されているにもかかわらず、熱キャリアであるフォノンを延伸ファイバ内に閉じ込めやすくなる。したがって、この樹脂部材では、熱が延伸ファイバの延在方向に異方性（指向性）をもって伝導する。また、この樹脂部材では、複数の延伸ファイバがバンドル化されていることによって、熱伝導の経路（延伸ファイバ）の断面積が大きくなっているため、効率の良い熱伝導が可能となる。さらに、この樹脂部材では、バンドル化された複数の延伸ファイバが少なくとも二つのファイバ群に分岐していることで、一方向から伝導してきた熱を二以上の方向に分岐させたり、二以上の方向から伝導してきた熱を一方向に結合させたりすることができる。よって、この樹脂部材によれば、熱が伝導する経路（熱伝送路）を電気配線（例えば回路銅線）のように自在に配線することができる。
　本発明の他の一側面は、基板と、基板上に設けられた上記の異方熱伝導性樹脂部材と、を備える熱伝送基板である。
　熱伝送基板は、異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された蓄熱部材を更に備えてよく、異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された断熱部材を更に備えてよく、異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された熱光変換部材を更に備えてよい。
　本発明によれば、効率良く異方的に熱伝導させることが可能な樹脂部材及びそれを用いた熱伝送基板を提供することができる。
（ａ）は一実施形態に係る樹脂部材を示す斜視図であり、（ｂ）は延伸ファイバ内のフォノンの移動を示す模式図である。 一実施形態に係る延伸ファイバ作製工程を示す模式図である。 一実施形態に係る熱伝送基板を示す模式図である。 他の一実施形態に係る熱伝送基板を示す模式図である。 熱伝送基板における熱伝導を説明するための模式図である。 従来技術を説明するための模式図である。
　以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　図１（ａ）は、一実施形態に係る樹脂部材を示す斜視図である。図１（ａ）に示すように、樹脂部材１は、バンドル化された複数の延伸ファイバ（ファイバ素線とも呼ばれる）２を備えている。樹脂部材１は、バンドル化された複数の延伸ファイバ２を有する第一のファイバ群１ａと、第一のファイバ群１ａから分岐した第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃと、を備えている。すなわち、樹脂部材１は、分岐構造を有するファイバ状に形成された部材である。
　第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃのそれぞれも、第一のファイバ群１ａと同様に、バンドル化された複数の延伸ファイバ２を有している。第二のファイバ群１ｂが有する複数の延伸ファイバ２は、第一のファイバ群１ａが有する複数の延伸ファイバ２の一部に対応し、第三のファイバ群１ｃが有する複数の延伸ファイバ２は、第一のファイバ群１ａが有する複数の延伸ファイバ２の残部に対応する。第二のファイバ群１ｂにおける延伸ファイバ２の本数と第三のファイバ群１ｃにおける延伸ファイバ２の本数との比は、任意に構成することができる。
　複数の延伸ファイバ２同士は、例えば延伸ファイバ２同士を結合する結合材３によって、互いに同一方向に延在するように束ねられている（バンドル化されている）。複数の延伸ファイバ２は、断面でみたときに、規則的に配列されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。延伸ファイバ２の断面形状は、例えば図１（ａ）に示すように略真円状であってよく、楕円状、多角形状等の定形であっても、不定形であってもよい。
　延伸ファイバ２は、熱可塑性樹脂が延伸されてなるファイバである。熱可塑性樹脂は、例えば、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等であってよい。
　延伸ファイバ２の直径は、フォノンの閉じ込めやすさとフォノンの入射の容易さとの両立の観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは１００μｍ以上である。延伸ファイバ２の直径は、バンドル化するときのハンドリング性の観点から、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下、更に好ましくは２００μｍ以下である。
　結合材３は、特に制限されるものでなく、例えば、ポリウレタン、アクリルポリマー、エポキシ樹脂等で構成されていてよい。
　図１（ｂ）は、延伸ファイバ２におけるフォノンの移動を示す模式図である。延伸ファイバ２は高い配向性を有するファイバであるため、本来は結晶性の低い熱可塑性樹脂で形成されているにもかかわらず、図１（ｂ）に示すように、フォノンＰを延伸ファイバ２内に閉じ込めやすくなる。したがって、熱（フォノン）が延伸ファイバ２の延在方向に異方性（指向性）をもって伝導する。すなわち、この樹脂部材１は、延伸ファイバ２の延在方向の一方向に異方的に熱を伝導可能な異方熱伝導性を有する異方熱伝導性樹脂部材である。また、この樹脂部材１では、複数の延伸ファイバ２がバンドル化されていることによって、熱伝導の経路（延伸ファイバ）の断面積が大きくなっているため、効率の良い熱伝導が可能となる。
　さらに、この樹脂部材１では、バンドル化された複数の延伸ファイバ２が二つのファイバ群１ｂ，１ｃに分岐していることで、第一のファイバ群１ａ側から熱が入射する場合には、一方向から伝導してきた熱を二以上の方向に分岐させることができる一方で、第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃ側から熱が入射する場合には、二以上の方向から伝導してきた熱を一方向に結合させることができる。よって、この樹脂部材１によれば、熱が伝導する経路（熱伝送路）を電気配線（例えば回路銅線）のように自在に配線することができる。
　続いて、樹脂部材１の製造方法について説明する。この製造方法は、熱可塑性樹脂を延伸して延伸ファイバを作製する工程（延伸ファイバ作製工程）と、複数の延伸ファイバをバンドル化する工程（バンドル化工程）と、を備えている。
　図２は、一実施形態に係る延伸ファイバ作製工程を示す模式図である。延伸ファイバ作製工程では、まず、図２に示すように、熱可塑性樹脂４を、加熱炉５で加熱すると共に巻取り部６で巻き取る（引っ張る）ことによって巻取り方向（引張り方向）に延伸する。具体的には、まず、例えば直径５～５０ｍｍのロッド状に成形された熱可塑性樹脂４を加熱炉５に投入する。熱可塑性樹脂４は、加熱炉５内で加熱されると共に、加熱炉５の先に設置された巻取り部６によって巻き取られる（引っ張られる）ことによって延伸される。
　加熱炉５の温度は、熱可塑性樹脂４の軟化温度に応じて適宜設定され、熱可塑性樹脂４の延伸時に配向性を好適に付与させる観点から、好ましくは、熱可塑性樹脂の熱変形温度以上で融点未満の温度である。熱可塑性樹脂４の延伸は、例えば、延伸倍率が１０～１０００倍となるような条件で行われる。
　このようにして加熱炉５から出てきた延伸ファイバ２は、加熱炉５に投入前の熱可塑性樹脂４の径（ロッドの直径）よりも小径の細線状に形成されている。延伸ファイバ２は、加熱炉５と巻取り部６との間に適宜設けられたロール７に沿って、巻取り部６に巻き取られる。
　延伸ファイバ作製工程に続くバンドル化工程では、延伸ファイバ２を複数用意し、これらの複数の延伸ファイバ２を例えば結合材３を用いて束ねることでバンドル化する。バンドル化する方法は、公知の方法であってよい。そして、バンドル化された複数の延伸ファイバ２を有する一つのファイバ群（第一のファイバ群１ａ）を二つのファイバ群（第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃ）に分岐させることにより、樹脂部材１が得られる。
　上記実施形態では、樹脂部材１は、第一のファイバ群１ａから第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃが分岐した形状を有しているが、他の一実施形態では、第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃの一方又は両方から二つ以上のファイバ群が更に分岐した形状を有していてもよい。上記実施形態では、第一のファイバ群１ａから第二のファイバ群１ｂ及び第三のファイバ群１ｃの二つのファイバ群が分岐しているが、他の一実施形態では、第一のファイバ群１ａから三つ以上のファイバ群が分岐していてもよい。
　図３は、一実施形態に係る熱伝送基板（熱回路と呼んでもよい）を示す模式図である。図３に示すように、一実施形態に係る熱伝送基板１１Ａは、基板１２と、基板１２上に設けられた樹脂部材１とを備えている。基板１２には、例えば、樹脂部材１が配置される位置に対応して溝（図示せず）が設けられており、当該溝の中に樹脂部材１が配置されている。
　基板１２は、例えば公知の材料（樹脂等）で形成されていてよい。基板１２の平面形状は、例えば一辺が１～５０ｃｍの矩形状であってよい。基板１２の厚みは、例えば０．１～１０ｍｍであってよい。
　樹脂部材１は、一つのファイバ群から複数のファイバ群に分岐した形状を有している。この実施形態では、樹脂部材１は、第一のファイバ群から第二のファイバ群及び第三のファイバ群が分岐し、第三のファイバ群から第四のファイバ群及び第五のファイバ群が更に分岐し、第五のファイバ群から第六のファイバ群及び第七のファイバ群が更に分岐した形状を有している。つまり、この樹脂部材１では、第一のファイバ群１ａから、最終的には、第二のファイバ群１ｂ、第四のファイバ群１ｃ、第六のファイバ群１ｄ及び第七のファイバ群１ｅの四つのファイバ群が分岐している。
　図４は、他の一実施形態に係る熱伝送基板を示す模式図である。図４に示すように、他の一実施形態に係る熱伝送基板１１Ｂは、基板１２と、基板１２上に設けられた樹脂部材１と、樹脂部材１の第二のファイバ群１ｂと熱的に接続された蓄熱部材１３と、樹脂部材１の第七のファイバ群１ｅと熱的に接続された断熱部材１４と、樹脂部材１の第四のファイバ群１ｃと熱的に接続された熱光変換部材（熱放射光変換部材と呼んでもよい）１５と、を備えている。
　蓄熱部材１３は、蓄熱可能な部材であり、例えばパラフィンで構成されていてよい。断熱部材１４は、断熱可能な部材であり、例えば真空断熱材で構成されていてよい。熱光変換部材１５は、熱エネルギーを光エネルギーに変換可能な部材であり、例えばメタマテリアルで構成されていてよい。
　この実施形態では、一つの熱伝送基板１１Ｂに、蓄熱部材１３、断熱部材１４及び熱光変換部材１５が設けられているが、他の一実施形態では、一つの熱伝送基板に、蓄熱部材、断熱部材及び熱光変換部材から選ばれる一種又は二種のみが設けられていてもよい。
　以上説明した熱伝送基板１１Ａ，１１Ｂにおいては、樹脂部材１を用いることによって、熱が伝導する経路（熱伝送路）を電気配線（例えば回路銅線）のように自在に配線することができる。すなわち、上記の熱伝送基板１１Ａ，１１Ｂでは、異方的な熱伝導を可能とする樹脂部材１を用いているため、熱が伝導（伝送）する方向を自在に制御することができる。図４に示した熱伝送基板１１Ｂを例に挙げて、この点についてより詳細に説明する。
　図５は、熱伝送基板における熱伝導を説明するための模式図である。第一のファイバ群１ａから入射した熱は、例えば所定の時刻ｔ＝ｔ１において、図５（ａ）中で塗りつぶされた部分として示されるように、樹脂部材１が延在する方向に樹脂部材１（延伸ファイバ２）中を伝導する。続いて、例えば所定の時刻ｔ＝ｔ２（ｔ２＞ｔ１）おいて、熱は、図５（ｂ））中で塗りつぶされた部分として示されるように、樹脂部材１が延在する方向に樹脂部材１（延伸ファイバ２）中を更に伝導する。このとき、蓄熱部材１３が設けられている経路では、蓄熱部材１３における蓄熱量が飽和するまで伝熱が停滞するため、全体として当該経路における伝熱速度は、蓄熱部材が設けられていない経路における伝熱速度に比べて遅くなる。断熱部材１４が設けられている経路では、断熱部材１４の手前で伝熱が停止する。熱光変換部材１５が設けられている経路では、伝導した熱エネルギーが光エネルギーに変換される。
　一方、上記の樹脂部材１に代えて従来の樹脂製の部材（従来部材）を用いた場合には、このように熱が伝導する方向を自在に制御することはできない。図６は、従来技術を説明するための模式図である。図６に示すように、樹脂部材１に代えて従来部材１６を用いた従来基板２１では、従来部材１６が異方的に熱を伝導させることができない（等方的に熱を伝導させる）ため、例えば所定の時刻ｔ＝ｔ１において、図６中で塗りつぶされた部分として示されるように、熱が従来部材１６のみならず、基板１２にも等方的に伝導する。したがって、樹脂部材１に代えて従来部材１６を用いた従来基板２１では、熱が伝導する方向を自在に制御することはできない。
　１…樹脂部材、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…ファイバ群、２…延伸ファイバ、３…結合材、４…熱可塑性樹脂、５…加熱炉、６…巻取り部、７…ロール、１１Ａ，１１Ｂ…熱伝送基板、１２…基板、１３…蓄熱部材、１４…断熱部材、１５…熱光変換部材、１６…従来部材、２１…従来基板。

Claims (5)

  1. 　バンドル化された複数の熱可塑性樹脂の延伸ファイバを有する第一のファイバ群と、前記第一のファイバ群から分岐した第二のファイバ群及び第三のファイバ群と、を備える異方熱伝導性樹脂部材。
  2. 　基板と、前記基板上に設けられた請求項１に記載の異方熱伝導性樹脂部材と、を備える熱伝送基板。
  3. 　前記異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された蓄熱部材を更に備える、請求項２に記載の熱伝送基板。
  4. 　前記異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された断熱部材を更に備える、請求項２又は３に記載の熱伝送基板。
  5. 　前記異方熱伝導性樹脂部材と熱的に接続された熱光変換部材を更に備える、請求項２～４のいずれか一項に記載の熱伝送基板。
PCT/JP2020/003265 2019-01-30 2020-01-29 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板 WO2020158826A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020569698A JP7495062B2 (ja) 2019-01-30 2020-01-29 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板
US17/422,440 US20220089930A1 (en) 2019-01-30 2020-01-29 Anisotropic heat-conducting resin member and heat-transmitting substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-014390 2019-01-30
JP2019014390 2019-01-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020158826A1 true WO2020158826A1 (ja) 2020-08-06

Family

ID=71841444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/003265 WO2020158826A1 (ja) 2019-01-30 2020-01-29 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220089930A1 (ja)
TW (1) TWI831912B (ja)
WO (1) WO2020158826A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06214067A (ja) * 1993-01-13 1994-08-05 Hitachi Ltd 冷却デバイス
JP2000151164A (ja) * 1998-11-10 2000-05-30 Toshiba Corp 電子機器
JP2004225170A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Toyobo Co Ltd 高機能性高耐熱熱伝導性有機繊維
JP2004285522A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Toyobo Co Ltd 高熱伝導性耐熱有機繊維
WO2015190930A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Olympic Holding B.V. Thermal conductive high modules organic polymeric fibers
WO2017141682A1 (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 ローム株式会社 熱光変換素子および熱電変換素子
WO2019168037A1 (ja) * 2018-03-01 2019-09-06 日立化成株式会社 異方熱伝導性樹脂ファイバ、異方熱伝導性樹脂部材及びそれらの製造方法
WO2019168038A1 (ja) * 2018-03-01 2019-09-06 日立化成株式会社 異方熱伝導性樹脂部材及びその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108684089A (zh) * 2018-04-20 2018-10-19 江苏澳盛复合材料科技有限公司 一种加热板

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06214067A (ja) * 1993-01-13 1994-08-05 Hitachi Ltd 冷却デバイス
JP2000151164A (ja) * 1998-11-10 2000-05-30 Toshiba Corp 電子機器
JP2004225170A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Toyobo Co Ltd 高機能性高耐熱熱伝導性有機繊維
JP2004285522A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Toyobo Co Ltd 高熱伝導性耐熱有機繊維
WO2015190930A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Olympic Holding B.V. Thermal conductive high modules organic polymeric fibers
WO2017141682A1 (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 ローム株式会社 熱光変換素子および熱電変換素子
WO2019168037A1 (ja) * 2018-03-01 2019-09-06 日立化成株式会社 異方熱伝導性樹脂ファイバ、異方熱伝導性樹脂部材及びそれらの製造方法
WO2019168038A1 (ja) * 2018-03-01 2019-09-06 日立化成株式会社 異方熱伝導性樹脂部材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202040089A (zh) 2020-11-01
JPWO2020158826A1 (ja) 2021-12-02
US20220089930A1 (en) 2022-03-24
TWI831912B (zh) 2024-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7377497B2 (ja) 異方熱伝導性樹脂部材及びその製造方法
CN104782010B (zh) 线束及线束的制造方法
US20110108545A1 (en) Heater and method for making the same
US8841588B2 (en) Heater
US20100212711A1 (en) Generator
JP2002535718A (ja) ラップトップ型コンピュータ用伝熱ユニット
CN110473474B (zh) 弯折结构的制作方法、弯折结构及显示面板
US20150010282A1 (en) Optical module
WO2020158826A1 (ja) 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板
US20130062116A1 (en) Shielded flat cable and cable harness using the same
CN210725787U (zh) 柔性导热条、导热索
JP7495062B2 (ja) 異方熱伝導性樹脂部材及び熱伝送基板
US20080009202A1 (en) Wire connector and method of fabricating the same
JP7388348B2 (ja) 異方熱伝導性樹脂ファイバ、異方熱伝導性樹脂部材及びそれらの製造方法
CN209946449U (zh) 光纤线路板、光传输装置、信号传输装置及混合线路板
CN109196603A (zh) 扁平电缆、使用其的旋转连接器以及扁平电缆的制造方法
JP4474426B2 (ja) コイルの成形方法及びその方法により製造されたコイル
JP2007101924A (ja) プラスチック光ファイバテープ心線、プラスチック光ファイバ単心線、それを用いたコード、ケーブル及びシート
CN205609236U (zh) 1kV电气绝缘引接线
US20200218019A1 (en) Composite ribbon cable having carbon nanotube yarns and optical fibres
JP6334363B2 (ja) 配線基板およびその製造方法
KR20140132650A (ko) 섬유 기반의 연성회로기판 및 그의 제조 방법
JP5463948B2 (ja) 多段同軸ケーブルハーネス及びその製造方法
KR20150044781A (ko) 인쇄회로기판 및 그 제조방법
JP2018107038A (ja) 多芯フラットケーブル

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20748718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020569698

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 20/10/2021)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20748718

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1