JPH08167682A - 放熱体 - Google Patents

放熱体

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JPH08167682A
JPH08167682A JP7261694A JP26169495A JPH08167682A JP H08167682 A JPH08167682 A JP H08167682A JP 7261694 A JP7261694 A JP 7261694A JP 26169495 A JP26169495 A JP 26169495A JP H08167682 A JPH08167682 A JP H08167682A
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朝晴 中川
Yoshiaki Ohashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品に装着される放熱体は、熱がこも
り、十分な放熱ができないことがある。 【解決手段】 シリコーンと気相生長炭素繊維とを重量
比1:1で混合し薄膜化した後180℃で加硫したもの
をV層とし、シリコーンとアルミナを重量比2:1で混
合し薄膜化した後180℃で加硫したものをT層とす
る。放熱体5は、T層5a,V層5b,T層5cの順に
積層されてなり、電子部品11の上面に接着されてい
る。電子部品11が発熱すると、その熱がT層5aに伝
わり、続いて速やかにV層5bに伝導する。V層5bは
その熱を電磁波に変換して活発に外部に放射し、放射さ
れなかった分の熱がT層5cに伝導する。この熱もT層
5c全体に速やかに伝導される。つまり、放熱体5によ
れば、熱の伝導・放射が良好に行なわれ、効率よく電子
部品11の放熱を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の、熱
を発生する部品の放熱を行なうために用いられる放熱体
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器等に使用されているIC
等の電子部品は、その集積度の向上及び動作の高速化に
より消費電力が増大すると共に発熱量も増大し、その放
熱対策が大きな問題となっている。
【0003】すなわち、こういった電子部品は温度が上
昇すると、電子部品の特性が変動して電子機器の誤動作
の原因となったり、電子部品自体が故障したりすること
がある。そこで従来より、電子機器等においては、その
使用中に電子部品の温度上昇を抑えるために放熱板が使
用されることがある。この放熱板は、電子部品に接触さ
せ、その電子部品から発生する熱を当該放熱板へと伝導
させることにより、電子部品の放熱を行なうものであ
り、熱伝導率の大きい材料により構成される。また、放
熱板が電子部品より受け取った熱は、放熱板の表面と外
部との温度差に従って放熱板の表面から放熱される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種の放熱板は、電
子部品が発生する熱を、熱を受けた端面から他端面に向
けて速やかに伝導することができるが、放熱板に伝導さ
れた熱を放熱板の外部に放熱する能力に限界があり、放
熱板に熱がこもるという問題があった。
【0005】放熱板に熱がこもってしまうと、十分な放
熱効果が期待できないため、放熱板の表面積を大きくし
たり、放熱板を強制的に冷却したりする等の対策を施す
必要がある。この結果、こういった放熱板を必要とする
電子部品で構成された電子機器を小型化することが困難
であるという問題があった。
【0006】本発明は、上記問題点を解決するために、
外部への放熱を効率よく行なうことのできる放熱体を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた本発明の請求項1に記載の放熱体は、熱放
射率の大きい熱放射性材料からなるシートと、熱伝導率
の大きい熱伝導性材料からなるシートとを積層してなる
ことを特徴とする。
【0008】また、請求項2に記載の放熱体は、請求項
1に記載の放熱体において、上記熱放射性材料からなる
シートと、上記熱伝導性材料からなるシートとを交互に
積層してなることを特徴とする。
【0009】そして、請求項3に記載の放熱体は、請求
項1から請求項2にいずれか記載の放熱体において、上
記熱放射性材料からなるシートが導電性を有し、しかも
該シートにアース用の端子を設けたことを特徴とする。
【0010】請求項4に記載の放熱体は、請求項1から
請求項3に記載の放熱体において、上記熱伝導性材料が
フェライトであることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】上記のように構成された本発明の
請求項1に記載の放熱体は、例えば、電子部品等の発熱
体の上面に貼付されて使用される。このとき、発熱体か
ら発生した熱を、熱放射性材料からなるシートが直接的
或は間接的に受け取ると、その熱を速やかに電磁波(主
に赤外線)に変換して外部に放射する。
【0012】また、発熱体から発せられた熱を、熱伝導
性材料からなるシートが直接的或は間接的に受け取る
と、その熱を該シートに速やかに伝導する。これら2種
類の層を積層すると、熱放射性材料からなるシートが外
部に放射しきれなかった熱が、熱伝導性材料からなるシ
ートに伝導するため、各々1種類のシートのみにて放熱
体を構成した場合に比べ、熱放射が効率良く行なわると
共に放熱体内にこもる熱が減少し、発熱体の温度上昇を
抑えることができる。
【0013】また、従来の放熱体に比べ、同体積でより
大きな放熱効果を得ることができるので、本発明を用い
た電子部品より構成される電子機器等は小型化すること
ができる。また、請求項2に記載の放熱体は、熱放射性
材料からなるシートと、熱伝導性材料からなるシートと
が、交互に積層されている。これが上記請求項1に記載
の放熱体と同様に、発熱体の上面に貼付されて使用され
た場合を例にとる。この放熱体の、熱放射性材料からな
るシートの上に熱伝導性材料からなるシートが、積層さ
れた箇所では、前者にて放射しきれなかった熱が後者に
速やかに伝導される。逆に、熱伝導性材料からなるシー
トの上に熱放射性材料からなるシートが積層された箇所
では、前者の持っている熱が順次、後者に伝導したのち
電磁波に変換されて活発に放射される。
【0014】このように速やかな熱伝導・活発な熱放射
が交互に行なわれることにより、発熱体から熱が順調に
奪われて行き、発熱体の放熱を効率的に行なうことがで
きる。本発明の請求項3に記載の放熱体は、例えば、発
熱体としての電子部品の上面に貼付され、また、熱放射
性材料からなりしかも導電性を有するシートに設けられ
たアース用の端子を、上記電子部品が実装された基板の
グランドに接続されることにより使用される。
【0015】このとき、上記電子部品から発生した電磁
波は、アース端子が設けられたシートが導電性を持たせ
ているため、このシートによって吸収され、外部にもれ
る電磁波が減少する。従い、この放熱体によれば、発熱
体の放熱を効率良く行なうことができるだけでなく、外
部にもれる電磁波の減衰も行なうことができる。
【0016】本発明の請求項4に記載の放熱体は、例え
ば、発熱体としての電子部品の上面に貼付されて使用さ
れる。そして当該放熱体の内、熱伝導性材料からなるシ
ートは、フェライト、すなわち鉄、マンガン、コバルト
を主成分とする酸化化合物を材料として形成されてい
る。
【0017】従い、当該放熱体の熱伝導性材料からなる
シートはフェライトによる電磁波吸収性能も備えたもの
となっている。従い、この放熱体によれば、発熱体の放
熱を効率良く行なうことができるだけでなく、電磁波の
減衰も行なうことができる。
【0018】なお、熱放射性材料とは、長波長の放射率
が高い遠赤外線放射体や全赤外線域で放射率が高い放射
体である。前者としては、コージライト(2MgO・2
Al 2O3・5SiO2 ),チタン酸アルミニウム(Al
2O3・Ti2O3),β−スポジューメン(Li2O・A
l2O3・4SiO2)等がある。また、後者としては遷
移元素酸化物系のセラミックス( 一例として、Mn
O2:60%,Fe2O3:20%,CuO:10%,C
oO:10%)、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等
が挙げられる。この内、カーボンブラック、炭素繊維は
導電性も有し、請求項3に記載の放熱体の熱放射性材料
からなるシートに好適である。
【0019】また、熱伝導性材料とは、金属又はその酸
化物、若しくは炭素が挙げられる。更に、上記各性質を
有する材料は、夫々所定の基材に混合された複合材料と
しても良く、該複合材料が、混合された各材料の性質を
維持していれば良い。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例として、3種類の放熱
体を示す。なお、これらの放熱体はいずれもV層、T層
という2種の層を重合し構成されている。V層は、本発
明の熱放射性材料からなるシートに相当するもので、シ
リコーンと気相生長炭素繊維とを重量比1:1で混合し
薄膜化した後180℃で加硫した厚さが1mmのフィル
ムとされている。一方、T層は、本発明の熱伝導性材料
からなるシートに相当するもので、シリコーンとアルミ
ナを重量比2:1で混合し薄膜化した後180℃で加硫
し、厚さが1mm、熱伝導率が2.5×10-3[cal/
cm・℃・sec]のフィルムとされている。
【0021】上記V層及びT層を積層することにより、
以下の3種類の放熱体を作成した。すなわち、 第1実施例の放熱体1:T−V 第2実施例の放熱体3:V−T−V 第3実施例の放熱体5:T−V−T ここで、T−VとはT層、V層の順に、V−T−Vとは
V層、T層、V層の順に、T−V−TとはT層、V層、
T層の順に夫々導電性グリースを用いて重合させたこと
を意味している。上記放熱体5が電子部品11に取り付
けられた様子を図1に示す。すなわち、図1は、基板1
3の表面に実装された電子部品11の上面にT層5a,
V層5b,T層5cの順に層を積み重ね、接着した様子
を示している。
【0022】以上3種類の放熱体1,3,5を評価する
ために行なった実験について説明する。図2(a)に示
すように幅12.5mm,奥行き20mm,高さ9mm
のIC15の上面15aに熱伝導性グリース17を塗
り、図2(b)のように幅30mm,奥行き40mmの
試料19をIC15の上面に接着する。この状態にてI
C15に通電し、IC15内部の温度を測定した。ま
た、比較のため、IC15の上面15aに何も接着しな
かった場合(比較例1)、及び試料19として厚さ2m
mのアルミニウム板を接着した場合(比較例2)も測定
した。なお、この比較例2は従来の放熱板を使用した場
合に相当するものである。
【0023】この測定の結果を[表1]に示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1より、アルミニウムの板を使用した従
来の放熱板(比較例2)は、放熱板のない比較例1に対
し6℃下がっているものの、第1実施例の放熱体1は更
に2℃低い94℃まで下がり、放熱効果が高いことが判
る。また、第2実施例の放熱体3は比較例1に比べ4℃
も低く、第3実施例の放熱体5に至っては7℃も低い温
度となっている。つまり、IC15から、試料19以外
の外気等に逃げる熱量を無視すると、放熱体5は、比較
例2のアルミニウム板の2倍以上の熱量を奪ったことに
なる。以上のことから、放熱体1,3,5はいずれも、
従来の放熱体よりも効率よく放熱が行なわれていること
が判る。
【0026】次に、上記3種の実施例に加え、第4実施
例の放熱体7の電磁波遮断性を評価するために行なった
実験について説明する。放熱体7は、図3に示すように
T層5a,V層5b,T層5cの順で積層し、V層5b
に端子21を取り付けたものである。なお、V層5b
は、上記の如くシリコーンと、熱放射性材料としての気
相生長炭素繊維とから構成されて、いずれも導電性を有
し、V層5b全体が導電性を有する材料とされている。
【0027】端子21を基板13のグランドに接続し
て、IC15に通電しIC15近傍の電磁波の磁界成分
を検知するために、近磁界プローブを用いて磁界を測定
した。この結果、放熱体7を用いなかった場合に比べ6
dB磁界が減少した。従い、V層を電気的に接地した放
熱体7によれば、IC15の放熱を効率的に行なうのみ
ならず、電磁波を減衰させることができる。
【0028】次にT層を、上記のシリコーンとアルミナ
を重量比2:1で混合し薄膜化した後180℃で加硫し
たフィルムに代えて、フェライトを用いることについて
説明する。フェライトは、電磁波吸収能を有することは
良く知られているが、電熱性能については評価された例
がない。
【0029】そこで上記のT層と比較を行なった実験結
果を図4に示す。この実験は、T層のみをICに貼付し
た場合と、フェライトのみをICに貼付した場合との夫
々について、何も貼付しなかった場合との温度差を求め
たものである。そしてこの温度差の、未貼付の場合の温
度に対する割合を縦軸、貼付物、すなわちT層若しくは
フェライトの厚さを横軸にしてグラフ化したものが図4
である。なお、このグラフには参考のためにアルミニウ
ム板についても、同様の実験を行ないプロットした。
【0030】このグラフにて判るようにフェライトは、
厚さを1mm程度にしなければならないものの、T層と
ほぼ同等の温度低下性能を示している。そして、アルミ
ニウム板に比べて優れた性能を示している。つまりこの
ことから、放熱体1〜5のT層をフェライトと置き換え
ても、同等の性能を発揮できることが判る。
【0031】しかも、フェライトを用いれば、よく知ら
れているフェライトの電磁波吸収特性により、IC等か
ら発せられるノイズ等を吸収することができるという、
放熱体7と同等の特長を有した放熱体とすることができ
る。従い、放熱体7のT層をフェライトにすれば、3層
全てにおいて電磁波の吸収を行なうこととなり、電子部
品のノイズ抑制対策としてこの放熱体を貼付することが
好適となる。
【0032】以上、本発明の実施例である放熱体1、放
熱体3、放熱体5、放熱体7について説明してきたが、
本発明はこれらの実施例に何等限定されるものではなく
様々な態様で実施し得る。例えば、上記ではT層、V層
の積層に熱伝導性グリースを用いたが、特に熱伝導性に
優れていない接着剤を用いても良い。接着剤は、熱伝導
性が良好でなくとも、2枚の層に圧されて通常、薄く伸
ばされるため、熱伝導に与える影響が小さいからであ
る。また、こうした接着剤のたぐいを用いることなく、
複数の層を圧着させる等して積層させても良い。
【0033】更に上記では、T層、V層を夫々1枚乃至
2枚用意し放熱体を構成したが、本発明のV層とは異な
る熱放射性材料からなる層(V’層とする)を作成し、
例えばV−T−V’の順に積層して放熱体を構成しても
良い。これとは逆に、T層とは異なる熱伝導性材料から
なる層(T’層とする)を作成し、例えばT−V−T’
の順に積層して放熱体を構成しても良い。
【0034】上記ではT層及びV層を2枚乃至3枚積層
させることにより放熱体を構成したが、4枚以上積層し
ても良い。例えば、T−V−T−V,V−T−V−T,
T−V−T’−V,T−V−T−V’−Tといった順に
積層して構成するのも可能である。このように多層重ね
た構成にすると、ICチップ等から発生した熱を各V層
が分担して放射し、各V層間の熱伝導をT層が速やかに
行なうので、放熱体の中に熱がこもることがなく、より
放熱効果の高いものとできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第3実施例の放熱体5の使用例を示す説明図
である。
【図2】 本発明の放熱体1,3,5の放熱性能の評価
をするために行なった実験の説明図である。
【図3】 本発明の第4実施例である放熱体7の構成を
示す説明図である。
【図4】 フェライト、T層、及びアルミニウム板によ
る温度低下性能を比較するためのグラフである。
【符号の説明】
1,3,5,7…放熱体 5a…熱伝導性材料からなる層(T層) 5b…熱放射性材料からなる層(V層) 5c…熱伝導性材料からなる層(T層) 21…端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱放射率の大きい熱放射性材料からなる
    シートと、 熱伝導率の大きい熱伝導性材料からなるシートとを積層
    してなることを特徴とする放熱体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の放熱体において、 上記熱放射性材料からなるシートと、 上記熱伝導性材料からなるシートと を交互に積層してなることを特徴とする放熱体。
  3. 【請求項3】 請求項1から請求項2にいずれか記載の
    放熱体において、 上記熱放射性材料からなるシートが導電性を有し、 しかも該シートにアース用の端子を設けたことを特徴と
    する放熱体。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3に記載の放熱体に
    おいて、 上記熱伝導性材料がフェライトであることを特徴とする
    放熱体。
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