JP2011119474A - 放熱部付き二色成形品及び発熱体付き機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合成樹脂製の本体部41と、本体部41の外面の少なくとも一部に設けられた、本体部41よりも高熱伝導性の合成樹脂よりなる放熱部42とを備え、本体部41と放熱部42とが二色成形により一体成形されている放熱部付き二色成形品40。ケース50と、ケース50内に設置された発熱体57と、発熱体57に対峙する対峙体とを備えた発熱体付き機器において、対峙体がこの放熱部付き二色成形体40よりなり、放熱部付き二色成形体40の放熱部42が発熱体57と直接に又は伝熱材を介して当接している発熱体付き機器。
【選択図】図4
Description
(1) 樹脂に比べて重量が重いため、機器の重量を増加させる要因となる。
(2) 筺体製造工程とは別工程で別途放熱板を製造し、製造された放熱板を機器の組み立て時に或いは更に別工程で基板等に取り付ける必要があり、機器の製造工程、組立作業工程を増加させる要因となる。
を備えた発熱体付き機器において、該対峙体が[1]ないし[9]のいずれかの放熱部付き二色成形品よりなり、該放熱部付き二色成形品の前記放熱部が該発熱体と直接に又は伝熱材を介して当接していることを特徴とする発熱体付き機器。
本発明に係る二色成形とは、色あるいは種類や材質の異なる2種類の成形材料をそれぞれの異なる射出機構から順次又は同時に金型内に充填し、複数の成形材料が組み合わされた成形品を製造する成形方法である。
本発明の放熱部付き二色成形品にあっては、放熱部の少なくとも一部で発熱体からの発熱を受熱して、これを放熱部の他の部分へ伝熱させて放熱させることができ、かつ、この放熱部を本体部で支持することができるような構造であればよい。
まず、図1〜3を参照して本発明の放熱板付き二色成形品の実施の形態を詳細に説明する。
図1,2は、本発明の放熱板付き二色成形品の実施の形態を示す図であって、それぞれ(a)図は斜視図、(b)図は(a)図のB−B線に沿う断面図である。(b)図は、(a)図における支持板を下にして示してある。
図3は、本発明の放熱板付き二色成形品の放熱板の形状の具体例を示す平面図である。
図3(b)の放熱板8は、受熱部である幅狭部(小面積部)8aが放熱部である幅広部8bの長手方向の一端であって短手方向の中央部分に設けられたものである。
図3(c),(d)の放熱板9,10は、受熱部である幅狭部(小面積部)9a,10aに対して、放熱部である幅広部(大面積部)9b,10bがそれぞれ2つ設けられたものである。
図3(e)の放熱板11は、受熱部である幅狭部(小面積部)11aと放熱部である幅広部(大面積部)11bとを更に伝熱部11cで連結したものであり、図3(f)の放熱板12は、1つの受熱部12aに対して2つの放熱部12bを2つの伝熱部12cで連結したものである。
また、1枚の支持板に対して、放熱板が1ヶ所に設けられているものに限らず、2ヶ所以上に放熱板が設けられていてもよい。
放熱板の寸法、厚さが大きい程、放熱性能は向上するが、反面、適用対象機器の小型化、軽量化を阻む原因となる。
支持板についても同様に寸法、厚さが大きい程、機械的強度が増すが、反面、適用対象機器の小型化、軽量化を阻む原因となる。
(A)ポリカーボネート系樹脂100質量部に対し、(B)黒鉛化されてなる炭素繊維であって、長さ方向の熱伝導率が100W/m・K以上、かつ繊維平均径5〜20μmの炭素繊維5質量部以上40質量部未満、及び(C)平均粒子径が1〜500μmの黒鉛粉体5質量部以上100質量部以下を含有する樹脂組成物(特開2007−91985号公報)。
(A)ポリカーボネート系樹脂100質量部に対し、(B)芳香族ポリカーボネートオリゴマー1質量部以上40質量部以下、(C)黒鉛化されてなる炭素繊維であって、長さ方向の熱伝導率が100W/m・K以上、かつ繊維平均径5〜20μmの炭素繊維5質量部以上40質量部未満、及び(D)熱伝導率が10W/m・K以上で平均粒子径が1〜500μmの熱伝導性粉体(但し、窒化ホウ素を除く)5質量部以上100質量部以下を含有する樹脂組成物(特開2007−99798号公報)。
(A)ポリカーボネート系樹脂100質量部に対し、(B)芳香族ポリカーボネートオリゴマー1質量部以上40質量部以下、(C)黒鉛化されてなる炭素繊維であって、長さ方向の熱伝導率が100W/m・K以上、かつ繊維平均径5〜20μmの炭素繊維5質量部以上40質量部未満、及び(D)平均粒子径が1〜500μmの窒化ホウ素5質量部以上100質量部以下含有する樹脂組成物(特開2007−99799号公報)。
また、(C)黒鉛化されてなる炭素繊維は、前述の高熱伝導性ポリカーボネート樹脂組成物1における(B)黒鉛化されてなる炭素繊維と同様であり、その好ましい配合量も同等である。
また、該窒化ホウ素の熱伝導率が、10W/m・K以上であるのが好ましい。
(A)熱可塑性樹脂、好ましくはポリカーボネート樹脂と(B)黒鉛とを含む熱可塑性樹脂組成物であって、該(B)黒鉛のアスペクト比が20〜50で、平均粒子径が10〜200μmであり、かつ固定炭素量が98質量%以上である樹脂組成物(特願2009−162853)。
(B)黒鉛の含有量が少な過ぎると必要とされる熱伝導性を得ることができない場合があり、多過ぎると樹脂組成物の混練が困難となり組成物を調製し得ない場合がある。
(A)熱可塑性樹脂、好ましくはポリカーボネート樹脂20質量%以上85質量%以下と、(B)見掛け密度0.16g/cm3以上の板状黒鉛5質量%以上30質量%以下と、(C)電気絶縁性を有する充填材(以下「絶縁性充填材」と称す。)10質量%以上60質量%以下を含む樹脂組成物(特願2009−162852)。
繊維状の(C)絶縁性充填材としてはガラス繊維、ウァラスト繊維等が例示され、好ましくはガラス繊維である。
これらの絶縁性充填材は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用してもよい。
(A)熱可塑性樹脂 55〜85質量%
(B)黒鉛 10〜30質量%
(C)絶縁性充填材 5〜15質量%
である。
また、(C)絶縁性充填材が粒状又は板状充填材の場合、樹脂組成物又はその成形品を高温下で燃焼させた残渣(例えばポリカーボネート樹脂であれば600℃下で4時間)や、有機溶媒(例えばポリカーボネートであればクロロホルム)等で樹脂を溶解、除去した残渣を、比重差などを利用して分離するなどして得られた(C)絶縁性充填材を、プレパラート上に分散配置させた後に光学顕微鏡にて観察し、無作為に100個程度の該充填材について、その充填材の最小外接円の直径を測定し、平均した値である。
支持板及び放熱板を構成する樹脂組成物(以下「本発明に係る樹脂組成物」と称す場合がある。)は、本発明の目的を損なわない範囲で、以下のようなその他の成分を含有していてもよい。
本発明に係る樹脂組成物には、難燃性を付与するために難燃剤を配合することができる。
電気・電子機器の筐体等としての用途においては、多くの場合、難燃性も要求されることから、難燃剤を配合することは好ましい。
難燃剤としては、中でも難燃化効果が高く、流動性向上効果があり、金型腐食が生じにくいことから、リン酸エステル系難燃剤が好ましい。
tが0の場合、一般式(1)で表される化合物はリン酸エステルであり、tが0より大きい場合は縮合リン酸エステル(混合物を含む)である。本目的には縮合リン酸エステルが好適に用いられる。
本発明に係る樹脂組成物には、燃焼時の滴下防止を目的として、滴下防止剤を配合することができる。滴下防止剤としては好ましくはフッ素樹脂を用いることができる。
本発明に係る樹脂組成物には、衝撃強度向上のために、耐衝撃性改良剤としてエラストマーを配合することができる。
本発明に係る樹脂組成物には、弾性率、強度、荷重たわみ温度の向上のために、補強材を添加することができる。
本発明に係る樹脂組成物には、射出成形時の金型離型性を良好なものとするために離型剤を配合することができる。
本発明に係る樹脂組成物には、上記の成分以外に、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の安定剤、顔料、染料、滑剤等の添加剤をそれぞれ必要量配合してもよい。
射出成形機(住友重機械工業製、SH100、型締め力100T)を用いて、シリンダー温度:300℃、金型温度:80℃にて、金型:縦100mm、横100mm、厚み3mmの成形品を、射出圧力:147MPaの条件で射出成形し、得られた射出成形品を3枚重ねて、迅速熱伝導率測定装置(京都電子工業製、Kemtherm QTM−D3)を用いて射出成形品の熱伝導率を測定する。
次に、図4を参照して本発明の発熱体付き機器の実施の形態を詳細に説明する。
図4は、本発明の発熱体付き機器の実施の形態に係るノート型パソコンのキーボード部分を開放した状態を示す斜視図であり、キーボード基板(筺体(ケース)に対峙する蓋に相当する。)が本発明の放熱板付き二色成形品40で構成されている。この放熱板付き二色成形品40の支持板41と放熱板42とは二色成形により一体成形されている。
この放熱部42bは、筺体50内の低温領域に対峙する箇所にまで延在するため、この領域でCPU57からの熱を効率的に放熱させて、CPU57の局部過熱を防止する。
ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製「ユーピロン(登録商標)S−3000」、粘度平均分子量21,000):65質量%
黒鉛化された炭素繊維(ピッチ系)(三菱樹脂製「ダイヤリードK223HG」):15質量%
燐片状黒鉛(西村黒鉛工業社製「PB90」):20質量%
樹脂組成物の熱伝導率:9W/(m・K)
ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製「ユーピロン(登録商標)S−3000」、粘度平均分子量21,000)
樹脂組成物の熱伝導率:0.2W/(m・K)
ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製「ユーピロン(登録商標)S−3000」、粘度平均分子量21,000):70質量%
アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体(ABS)(テクノポリマー社製「AT−08):30質量%
縮合リン酸エステル(アデカ社製FP700):樹脂成分100質量部に対し15質量部
樹脂組成物の熱伝導率:0.2W/(m・K)
図5に示す形状及び寸法の放熱板(厚さ2mm)21をそれぞれ表1に示す材料で成形し、放熱板の幅狭の受熱部21aの中央部をCPUに当接した状態でCPUに通電し、CPUと、CPU当接部の裏面側(図5のA部)、放熱板21の幅狭の受熱部21aと幅広の放熱部21bの境界部の中心部(図5のB部)、放熱板21の幅広の放熱部21bの終端部(図5のD部)、及び上記B部とD部との中央部(図5のC部)にそれぞれ温度センサを取り付けて温度を測定することにより、放熱性能の評価を行った。
CPU(初期温度25℃)の発熱を受熱部21aから効率的に放熱部21bに伝熱することができる放熱板であれば、A部〜D部の温度差が小さく、また、放熱が円滑に行われることにより、CPUの測定温度もA〜D部の測定温度も低いものとなる。
また、60秒後のCPUの最高温度を表1に示す。
図7に示す形状及び寸法の放熱板(厚さ2mm)31と支持板32(厚さ2mm)とを二色成形により一体成形することにより、本発明の放熱板付き二色成形品30を製造した。なお、放熱板31部分の成形にはポリカーボネート樹脂組成物Iを用い、支持板32部分の成形にはポリカーボネート樹脂組成物IIIを用いた。
前述の如く、CPU(初期温度25℃)の発熱を受熱部31aから効率的に放熱部31bに伝熱することができる放熱板であれば、A部〜D部の温度差が小さく、また、放熱が円滑に行われることにより、CPUの測定温度もA〜D部の測定温度も低いものとなる。
また、60秒後のCPUの最高温度を表2に示す。
実施例1における支持板32と同寸法、同形状のものをポリカーボネート樹脂組成物IIIを用いて成形し、この支持板に対して、実施例1における放熱板と同寸法、同形状のアルミニウム板を接着剤により取り付けて、図7に示す放熱板付き二色成形品30と同様のアルミニウム製放熱板/ポリカーボネート樹脂製支持板一体品を製造した。
この一体品について、実施例1と同様に放熱性能の評価を行って、結果を図8(b)及び表2に示した。
放熱板31部分の成形にポリカーボネート樹脂組成物IIを用いたこと以外は実施例1と同様にして放熱板付き二色成形品30を一体成形し、同様に放熱性能の評価を行って、結果を図8(c)及び表2に示した。
2,5,41 支持板
3,6,7,8,9,10,11,12,21,31,42 放熱板
30 放熱板付き二色成形品
32 支持板
50 筺体(ケース)
51 回路基板
57 CPU
Claims (13)
- 合成樹脂製の本体部と、
該本体部の外面の少なくとも一部に設けられた、該本体部よりも高熱伝導性の合成樹脂よりなる放熱部と
を備え、該本体部と放熱部とが二色成形により一体成形されていることを特徴とする放熱部付き二色成形品。 - 請求項1において、前記本体部及び放熱部は板状であり、該板状放熱部は板状本体部の一方の板面に設けられていることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項2において、前記板状放熱部は前記板状本体部の板面から突出していることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項2において、前記板状放熱部は前記板状本体部の板面から非突出となっていることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記本体部は、ポリカーボネート樹脂又はポリカーボネート樹脂とスチレン系樹脂との複合樹脂組成物よりなるポリカーボネート系樹脂組成物よりなり、前記放熱部は、高熱伝導性充填材を配合したポリカーボネート系樹脂組成物よりなることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、ケースと、該ケース内に設置された発熱体とを備えた発熱体付き機器の該発熱体に、前記放熱部が直接に又は伝熱材を介して当接するように用いられることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項6において、前記ケース又は該ケースの蓋の少なくとも一部を構成するように用いられることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- 請求項6又は7において、前記ケース内には、発熱体が配置された第1の領域と、
発熱体が配置されていないか又は該発熱体よりも発熱量が少ない低発熱体が設置された第2の領域とが存在しており、
該放熱部付き二色成形品は、前記放熱部が、該第1の領域から第2の領域まで連続して延在するように用いられることを特徴とする放熱部付き二色成形品。 - 請求項6ないし8のいずれか1項において、前記発熱体付き機器は電子機器であり、前記発熱体はCPUであることを特徴とする放熱部付き二色成形品。
- ケースと、
該ケース内に設置された発熱体と、
該発熱体に対峙する対峙体と
を備えた発熱体付き機器において、
該対峙体が請求項1ないし9のいずれか1項の放熱部付き二色成形品よりなり、
該放熱部付き二色成形品の前記放熱部が該発熱体と直接に又は伝熱材を介して当接していることを特徴とする発熱体付き機器。 - 請求項10において、前記放熱部付き二色成形品は前記ケース又は該ケースの蓋の少なくとも一部を構成していることを特徴とする発熱体付き機器。
- 請求項10又は11において、前記ケース内に、発熱体が配置された第1の領域と、
発熱体が配置されていないか又は該発熱体よりも発熱量が少ない低発熱体が設置された第2の領域とが存在しており、
前記放熱部は、該第1の領域から第2の領域まで連続して延在していることを特徴とする発熱体付き機器。 - 請求項10ないし12のいずれか1項において、前記発熱体付き機器は電子機器であり、前記発熱体はCPUであることを特徴とする発熱体付き機器。
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