JP7208105B2

JP7208105B2 - 樹脂成形品

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Publication number: JP7208105B2
Application number: JP2019099803A
Authority: JP
Inventors: 博之山佐; 博之伊藤
Original assignee: Tokai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2023-01-18
Anticipated expiration: 2039-05-28
Also published as: JP2019212906A

Description

本発明は樹脂成形品に係り、特には熱源である電気部品と、電気部品が発する熱を受け入れる受熱体とを有する組み立て体の少なくとも一部を構成し、電気部品と受熱体との間に介在して配置される樹脂成形品に関するものである。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）などの車両には、熱源である電気部品とその電気部品が発する熱を受け入れる受熱体とを有する組み立て体がいくつか搭載されている。その具体例としては、ＰＣＵ（パワー・コントロール・ユニット）や、ＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）等の電子機器を専用のケースに収容してケース組み立て体とし、これをエンジンルーム内や室内に設置したものが従来よく知られている。このようなケース組み立て体は絶縁性を有する樹脂成形品を部分的に用いて構成されており、その樹脂成形品を介して電子機器と受熱体である金属部材（例えばヒートシンク等）とが接続されている。

一般的に、この種のケース組み立て体を構成する樹脂成形品は、熱可塑性樹脂によって形成された基体部を有しており、その基体部には導電性金属材料によって形成されたバスバーが例えばインサート成形によって設けられる。そして、このバスバーに対して電子機器を構成する電気部品の端子を連結することにより、電子機器が樹脂成形品に搭載されるようになっている。

ところで、従来においては電子機器等の電気部品が通電により発熱すると、それと連結されているバスバーも間接的に加熱され、温度が上昇する。このため、電気部品やバスバーの熱がケース組み立て体外部にすみやかに放熱されないと、ケース組み立て体内部の温度上昇を防止できず、電気部品を熱から保護できなくなる。また、バスバーや樹脂成形品の熱的な負担が増加することから、これに応じるためにバスバーや樹脂成形品の厚肉化や大型化が必要となり、装置全体のコンパクト化や軽量化の障害となってしまう。

そこで、上記のようなケース組み立て体として、樹脂成形品とヒートシンクとの間に絶縁性と熱伝導性を有する伝熱フィルム等を挟んだものが従来提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この構成によれば、電気部品やバスバーの熱が樹脂成形品及び伝熱フィルムを介してヒートシンクに伝導し、ヒートシンクからケース組み立て体外部に放散されることで、電気部品やバスバーが冷却されるようになっている。

特開２００５－０１９４３４号公報

しかしながら、このようなケース組み立て体の場合、熱伝導性等を有する伝熱フィルムを用いているとはいうものの、伝熱フィルムと樹脂成形品との密着性や、伝熱フィルムとヒートシンクとの密着性が十分ではなかった。ゆえに、樹脂成形品側の熱をヒートシンク側に効率よく伝導させることができないという欠点があった。また、上記伝熱フィルムは合成樹脂材料を主体として構成されたものであるため、それ自体の熱伝導率が低いという欠点もあった。以上のことから、従来においてはケース組み立て体を効率よく冷却することができなかった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、組み立て体に組付け可能であって、組み立て体の冷却効率を向上させることができる樹脂成形品を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、熱源である電気部品と、前記電気部品が発する熱を受け入れる受熱体とを有する組み立て体の少なくとも一部を構成し、前記電気部品と前記受熱体との間に介在して配置される樹脂成形品であって、熱可塑性樹脂によって形成され、壁部を有する基体部と、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率が高い材料によって形成された層状部とを備え、前記壁部には、前記電気部品を連結するための連結部を有するバスバーを保持可能なバスバー保持部が形成され、前記壁部は、前記電気部品の取り付け側である第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記受熱体の取り付け側である第２主面とを有し、前記壁部の前記第１主面における少なくとも一部では、前記基体部を形成する前記熱可塑性樹脂が露出しており、前記壁部の前記第２主面において前記受熱体と対向する位置の少なくとも一部には、前記層状部が形成されており、前記層状部が、前記電気部品の平面視での外形寸法よりも広い面積に亘って形成されていることを特徴とする樹脂成形品をその要旨とする。

従って、手段１に記載の発明によると、電気部品の取り付け側である第１主面においては熱可塑性樹脂が露出しているので、熱放射によって基体部の熱が外部に逃がされる。一方、受熱体の取り付け側である第２主面においては層状部が形成され、その層状部を介して受熱体が対向配置されている。しかも、層状部が電気部品の平面視での外形寸法よりも広い面積に亘って形成されている。このため、層状部によって第２主面の面方向に熱を拡散しつつ、層状部を介して受熱体に効率よく熱を伝導させることによって、基体部の熱が外部に逃がされる。従って、組み立て体の冷却効率を向上させることができる。
手段２に記載の発明は、手段１において、前記層状部の表面の平滑度が、前記第２主面の表面の平滑度よりも高いことをその要旨とする。
従って、手段２に記載の発明によると、基体部側と受熱体側との密着性がよくなることから、層状部を介して受熱体に効率よく熱を伝導させることができる。

手段３に記載の発明は、手段１または２において、前記樹脂成形品は、前記基体部における前記バスバー保持部に前記バスバーを保持した構造のインサート成形品であることをその要旨とする。

従って、手段３に記載の発明によると、バスバーが基体部に対して隙間なく密着した状態で保持されることから、熱源である電気部品の発熱による影響を直接的に受けるバスバーから基体部に熱を効率的に移動させることができる。よって、このことは冷却効率の向上に貢献するとともに、全体の小型化や軽量化にも貢献する。

手段４に記載の発明は、手段１乃至３のいずれか１項において、前記層状部は、金属のスパッタリング層であることをその要旨とする。

従って、手段４に記載の発明によると、金属のスパッタリング層は基体部に対する層状部の密着性に優れているため、層状部を介して受熱体に熱を効率的に移動させることができる。

以上詳述したように、請求項１～４に記載の発明によると、組み立て体に組付け可能であって、組み立て体の冷却効率を向上させることができる樹脂成形品を提供することができる。

本発明を具体化した実施形態の樹脂成形品を示す概略図。（ａ）は実施形態の樹脂成形品における壁部の第２主面と層状部との界面の様子を示す要部拡大断面図、（ｂ）は層状部形成前の第２主面の様子を示す要部拡大断面図。実施形態を具体化した実施例において、放熱性評価試験の方法を説明するための概略図。実施例の放熱性評価試験において、層状部の形成位置を変えた場合における時間と熱源温度との関係を示すグラフ。実施例の放熱性評価試験において、層状部の厚み及び熱可塑性樹脂の熱伝導率を変えた場合における時間と熱源温度との関係を示すグラフ。実施例の表面粗さ変化調査試験において、層状部の厚みと第２主面の表面粗さとの関係を示すグラフ。本発明を具体化した別の実施形態の樹脂成形品を示す概略図。

以下、本発明を具体化した一実施形態の樹脂成形品を図１～図６に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態の樹脂成形品１の概略図である。図１に示されるように、この樹脂成形品１は、熱源である電気部品２と、電気部品２が発する熱を受け入れる受熱体３とを有するケース組み立て体４の少なくとも一部を構成する部材である。この樹脂成形品１は、電気部品２と受熱体３との間に介在して配置された状態で使用される。なお具体的にいうと、本実施形態におけるケース組み立て体４は、エンジンルーム内に配設される車両搭載用のケース組み立て体４である。樹脂成形品１は、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のトランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、コイル、トランス等の電気部品２について放熱を図るための電気部品ケーシングである。受熱体３は、熱源である電気部品２よりも低温であって熱伝導率が高い材料からなる部材であり、ここではヒートシンクとしての機能を兼ねるアルミダイキャスト製のＰＣＵケースである。受熱体３と樹脂成形品１とは任意の方法によって互いに接合可能であり、例えばボルト等の締結手段などを用いて互いに接合される。

この樹脂成形品１は、基体部１１、層状部１２、バスバー１３、バスバー保持部１４等によって構成されている。

樹脂成形品１を構成する基体部１１は、例えば比較的面積の大きい壁部１５を有する部材である。この壁部１５は、電気部品２の取り付け側である第１主面１５ａ（図１では上面）と、第１主面１５ａの反対側であって受熱体３の取り付け側である第２主面１５ｂ（図１では下面）とを有している。壁部１５の形状は特に限定されないが、例えば板状部分であることが好ましく、特には基体部１１の平面視での外形寸法に略等しい面積を有する板状部分であることがより好ましい。このような形状の壁部１５は、電気部品２の取り付け箇所として適しているばかりでなく、層状部１２を形成するための場所としても適しているからである。なお、壁部１５は必ずしも平坦でなくてもよく、例えば湾曲していたり段差を有していたりしてもよい。

壁部１５の厚さは任意であって特に限定されないが、例えば１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましく、この範囲の厚さとすることで、所望とする絶縁性を確保しつつ、所望の形状を成形によって得ることができる。この厚さが１ｍｍ未満であると、所望とする絶縁性や機械的強度が確保されなくなるおそれがある。一方、４ｍｍ超であると、成形時にヒケが生じやすくなるおそれがある。なお、壁部１５の大きさは任意であって、搭載すべき電気部品２の大きさや個数などに応じて適宜決定されることができる。

基体部１１を形成する材料としては、車両搭載用のケース組み立て体４の一部として使用される点を鑑みて、軽量で絶縁性がある合成樹脂が選択される。また、基体部１１を得るための成形方法としては、従来公知の各種の手法を採用することができる。具体的にいうと、例えば、プレス成形や射出成形などのように金型を用いる手法ばかりでなく、金型を用いない手法（切削加工や３Ｄプリンティングなど）を採用することも許容される。ここで、好適な基体部１１としては熱可塑性樹脂製の射出成形品を挙げることができる。熱可塑性樹脂製の射出成形品は、成形性、コスト性、軽量性、加工性、絶縁性等に優れているからである。なお、熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＡ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ＡＢＳ樹脂などがあるが、これらの中でもＰＰＳ樹脂を選択することが好適である。ＰＰＳ樹脂は汎用の樹脂であり、耐熱性に優れ、線膨張係数が比較的小さいからである。これに加え、ＰＰＳ樹脂は、アルミニウムをはじめ多くの金属材料との相性がよいことから、層状部１２の密着性を向上させることができるからである。ここで、ＰＰＳ樹脂のマトリクス中に無機粒子や無機繊維を含む材料からなる射出成形品を基体部１１として選択することが好適であり、これにより形状安定性や層状部１２の密着性の高いものが得やすくなる。

また、基体部１１を形成している熱可塑性樹脂は、熱伝導率が高いほど好ましい。例えば熱伝導率が０．３Ｗ／（ｍＫ）以上のものが好適に使用でき、０．５Ｗ／（ｍＫ）以上であることが好ましく、さらには１Ｗ／（ｍＫ）以上の高熱伝導性樹脂であることがより好ましい。その理由は、このような性質を有する樹脂を用いた場合、層状部１２によって第２主面１５ｂの面方向に熱を拡散しつつ、基体部１１から層状部１２を介して熱を受熱体３に効率よく伝導させることが可能となるからである。

樹脂成形品１を構成するバスバー１３は、主として電源と電気部品２との間をつなぐための導体部分であって、導電性の板材をプレスによって打ち抜くこと等により形成される。バスバー１３を形成する導電性板材としては、銅、銅合金（真鍮など）、アルミニウム等から選択される少なくとも１種の金属からなる板材が用いられる。バスバー１３は、壁部１５に形成されたバスバー保持部１４に少なくとも一部分を保持された状態で、基体部１１に設置されている。この場合、溝状あるいは穴状のバスバー保持部１４を有する基体部１１をあらかじめ用意し、これに別体で作製したバスバー１３を装着した構造の成形品であってもよいが、インサート成形品であってもよい。即ち、バスバー１３を金型内に配置した状態で基体部１１の射出成形を行うことで、基体部１１における所定箇所（バスバー保持部１４）にてバスバー１３を密着状態で保持させた構造としてもよい。

バスバー１３は、電気部品２の取り付け側である第１主面１５ａ側にて露出する部分に連結部１３ａを有している。そしてこの連結部１３ａに電気部品２の端子２ａが連結される結果、電気部品２とバスバー１３とが電気的に接続されている。バスバー１３の平面視形状は特に限定されず、用途に応じて任意の形状とすることができる。端子２ａとバスバー１３とは、ボルト等の締結手段やはんだ付け、ワイヤーボンディング等によって接続される。また、バスバー１３は平板状に形成されていてもよいが、厚さ方向に折り曲げて形成されていてもよい。

樹脂成形品１を構成する層状部１２は、壁部１５の外表面上に形成されている。より具体的にいうと、層状部１２は、壁部１５の第２主面１５ｂにおいて受熱体３と対向する位置の少なくとも一部に形成されている。言い換えると、層状部１２は、壁部１５の第２主面１５ｂの一部を覆うように形成されていてもよく、全体を覆うように形成されていてもよい。また、層状部１２は壁部１５の第２主面１５ｂにおいて、熱源である電気部品２の平面視での外形寸法よりも広い面積に亘って形成されている。ただし、層状部１２は壁部１５の第１主面１５ａには形成されず、第１主面１５ａの少なくとも一部において基体部１１を形成する熱可塑性樹脂が露出した状態とされる。その理由は、基体部１１が受け取った熱を第１主面１５ａ側から熱放射によって外部に効率よく逃がすためである。逆に言えば、熱放射を妨げない程度であれば、第１主面１５ａの一部が層状部１２等によって覆われていてもよい。

層状部１２は、基体部１１を形成する熱可塑性樹脂よりも熱伝導率が高い材料によって形成されている。このような材料であれば、層状部１２によって第２主面１５ｂの面方向に熱を拡散しつつ、層状部１２を介して基体部１１側の熱を受熱体３側に効率よく伝導させることができるからである。層状部１２としては、無機材料からなる層（例えば金属層、カーボン層、セラミック層など）が選択可能であり、とりわけ金属層を選択することが好適である。多くの金属材料は合成樹脂材料よりも熱伝導率が高く、材料選択の自由度が大きいからである。このような金属層の具体例としては、例えば、金、銀、銅、白金、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルト、クロム、すず、鉛等からなる金属層や、これら金属を成分として含む合金層（例えばステンレス合金層、はんだ合金層など）を挙げることができる。これらのなかでも、とりわけアルミニウム層が好適である。アルミニウムは高い熱伝導率を有するため放熱に有利であることに加え、廉価な金属材料であるためコスト低減に寄与するとともに、比較的軽量であるため全体の軽量化にも寄与するからである。なお、セラミック層の例としては、例えばアルミナ層、窒化アルミニウム層、窒化珪素層、窒化ほう素層、炭化珪素層、ムライト層などを挙げることができる。

アルミニウムに代表される金属層は、例えば、基体部１１の表面１１ａに対して、従来公知の成膜方法、具体的にはめっきや化学蒸着（ＣＶＤ）、あるいはスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）のような種々の手法により形成される。そのほか、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法により金属を含む液状材料を塗布する方法、当該液状材料を印刷する方法、及び基体部１１を成形する際に熱伝導率が高い材料からなるフィルムを表面１１ａに一体化する方法などを採用することも可能である。これらの手法によれば薄くて均一かつ基体部１１に密着した層を比較的容易に形成することができる。上記の金属層は、先に挙げた手法のうちスパッタリング等のような物理的成膜方法により形成されることが好ましい。スパッタリング法等により形成された金属薄膜（スパッタリング層）は、薄くても基体部１１に対する密着性に優れたものとなるからである。また、スパッタリング層はバリが出ないので異物混入のおそれがないというメリットもあるからである。

層状部１２としての金属層（例えばアルミニウム層）の厚さは限定されず任意であり、厚いほど良好な熱伝導性が付与されうるが、通常は基体部１１（より具体的にいうと例えば厚さ１ｍｍ～４ｍｍの壁部１５）よりも薄く形成される。基体部１１よりも金属層のほうが厚い場合には、合成樹脂材料に対する金属材料の使用比率が高くなる結果、樹脂成形品１全体の低コスト化、軽量化が達成されにくくなるからである。

金属層（例えばアルミニウムのスパッタリング層）の厚さは、０．２μｍ以上２．０μｍ以下であることがよく、さらには０．３μｍ以上１．３μｍ以下であることがよく、特には０．５μｍ以上１．０μｍ以下であることがよい。その理由は、良好な熱伝導性が付与されるにもかかわらず、金属層自体は極めて薄くて済むので、効果的に低コスト化、軽量化を図ることができるからである。ここで、厚さが２．０μｍ超であると、効果的に低コスト化、軽量化を図ることが難しくなるおそれがある。逆に、厚さが０．１μｍ未満であると、所望とする熱伝導性を付与することが困難になったり、層状部１２が剥がれて基体部１１が露出しやすくなったりするおそれがある。また、層状部１２が第２主面１５ｂの微細な凹凸を十分に埋めることができなくなるおそれがあるからである。

なお、層状部１２をアルミニウム層とした場合、ＰＰＳ樹脂製の射出成形品からなる基体部１１と組み合わせて樹脂成形品１を構成することが好ましい。上述したように、ＰＰＳ樹脂はアルミニウムとの相性がよいことから、基体部１１に対する層状部１２の密着性を向上させることができるからである。

図２（ａ）は壁部１５の第２主面１５ｂと層状部１２との界面の様子を示す要部拡大断面図であり、図２（ｂ）は層状部１２を形成する前の第２主面１５ｂの様子を示す要部拡大断面図である。図２（ｂ）に示されるように、壁部１５の第２主面１５ｂの平滑度は、基本的に金型の成形面の平滑度に依存するが、通常は微細な凹凸が存在しており、例えばＲｚ（最大高さ粗さ）が１．００μｍ以上、Ｒａ（算術平均粗さ）が０．１８μｍ以上となっている。これに対して、第２主面１５ｂに層状部１２を形成した図２（ａ）では、第２主面１５ｂの微細な凹凸が層状部１２によって埋められることにより、層状部１２の表面１２ａの平滑度のほうが、第２主面１５ｂの表面の平滑度よりも高くなっている。言い換えると、層状部１２の表面粗さが、第２主面１５ｂの表面粗さよりも小さくなっている。このような構成であると、層状部１２の表面１２ａの凹凸が減ることで受熱体３との密着状態が高くなるばかりでなく、第２主面１５ｂの凹凸が層状部１２により埋められることで層状部１２と壁部１５との密着状態も高くなる。よって、基体部１１側の熱を効率よく受熱体３側に伝達することができる。なお、層状部１２の表面粗さ（Ｒｚ、Ｒａ）は、第２主面１５ｂの表面粗さ（Ｒｚ、Ｒａ）よりも４０％以上小さいことが好ましい。

以下、本実施形態をより具体化した実施例を紹介するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

［実施例１］放熱性評価試験１

ここでは、放熱性評価試験として、基体部１１における層状部１２の形成位置を変えたときの放熱性の違いについて調査を行った。

図３は、放熱性評価試験に用いる試験装置を説明するための概略図である。この試験装置は、矩形平板状の樹脂板サンプルＳ１（縦１２０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）を基体部１１として備えており、その熱源側の面である上面（第１主面１５ａ）側の中央部には、電気部品に相当する熱源Ｈ１が載置されている。具体的には、鉄塊（縦４８ｍｍ×横２８ｍｍ×厚さ９ｍｍ）内にヒータを内蔵したものを熱源Ｈ１として用いている。なお、熱源Ｈ１の温度を測定するために、熱電対ｔ１を有する熱源温度測定手段Ｔ１が設けられている。一方、樹脂板サンプルＳ１の冷却側の面である下面（第２主面１５ｂ）側には、通水により冷却されるヒートシンクＨＳ１（縦９０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ２５ｍｍ）を受熱体として配置している。そして、このような試験装置を用い、常時通水による冷却を行うとともに、ヒータ出力を一定（８０Ｗ）に設定し、所定時間のあいだ常時昇温させるようにして、熱源Ｈ１の温度を経時的に測定した。図４のグラフは、時間と熱源温度との関係を示すものである。

そしてこの放熱性評価試験では、市販のＰＰＳ樹脂からなる上記樹脂板サンプルＳ１の上面、下面のいずれかまたは両面に対し、層状部１２としてのアルミニウム層をスパッタリングにより形成した。

図４において、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．３Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１のどちらの面にもアルミニウムのスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：熱源側」とあるのは、基体部１１の第１主面１５ａ側のみに０．２μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：冷却側」とあるのは、基体部１１の第２主面１５ｂ側のみに０．２μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ両面」とあるのは、基体部１１の第１主面１５ａ及び第２主面１５ｂ側の両方に０．２μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

これらを用いたときの結果を図４のグラフに示す。各樹脂板サンプルＳ１とも試験開始時における熱源温度は約１０℃であった。この温度からスタートしてそれぞれ２０分間加熱を行ったところ、いずれも１２０℃以上の温度に達したが、アルミニウムスパッタリング層を有しない「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」と比較して、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：熱源側」及び「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ両面」のほうが、熱源温度が若干高くなっていた。従って、これら樹脂板サンプルＳ１ではアルミニウムスパッタリング層の形成位置が適切ではなく、かえって放熱性の低下につながることがわかった。一方、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：冷却側」は、アルミニウムスパッタリング層を有しない「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」と比較して、熱源温度が若干低くなっていた。従って、アルミニウムスパッタリング層を第２主面１５ｂ側のみに形成し、第１主面１５ａ側については形成せずに樹脂材料を露出させておくことが、放熱性の向上につながるものと予想された。

以上の結果について次のように考察した。即ち、加熱された熱源Ｈ１の放熱は、基体部１１を介して２通りの方法で行われる。第１の放熱ルートは、基体部１１の第１主面１５ａから空気（外気）へ熱放射するというルートであり、第２の放熱ルートは、基体部１１の第２主面１５ｂからヒートシンクＨＳ１へ熱伝導するというルートである。前者は樹脂成形品１の熱放射率が寄与しており、後者は樹脂成形品１の熱伝導率が寄与している。そして以上のことを踏まえると、放熱効率を上げるためには、熱放射率及び熱伝導率の両方を上げることが有効ということになる。ここで、熱放射率は一般的に樹脂のほうが金属よりも高いのに対し、熱伝導率は一般的に金属のほうが樹脂よりも高いことが知られている。従って、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：冷却側」のように、基体部１１の第２主面１５ｂ側のみにアルミニウムスパッタリング層を形成することで、第２主面１５ｂ側の熱伝導率を高くし熱の拡散を促進する一方、第１主面１５ａ側の熱放射率を高くすることが可能と考えられた。これに対し、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ片面：熱源側」や「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋スパッタ０．２μ両面」のようにアルミニウムスパッタリング層を形成してしまうと、熱源Ｈ１側（空気側）が低熱放射率の金属面となってしまうため、熱源Ｈ１側からの熱放射が低下するものと考えられた。

［実施例２］放熱性評価試験２

この放熱性評価試験２では、基体部１１における層状部１２の厚さと熱可塑性樹脂の熱伝導率とを変えたときの放熱性の違いについて調査を行った。試験装置としては、上記の放熱性評価試験１と同じものを使用し、同様の手法により熱源Ｈ１の温度を経時的に測定した。図５のグラフは、時間と熱源温度との関係を示すものである。

図５において、「アルミ」とあるのは、アルミニウム製の板材が基体部１１として用いられ、そのどちらの面にもアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない板サンプルであることを意味している。

「アルミダイキャストＡＤＣ１２」とあるのは、アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）製の板材が基体部１１として用いられ、そのどちらの面にもアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない板サンプルであることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．３Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１のどちらの面にもアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋ＡＬスパッタ０．２μ」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．３Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１の第２主面１５ｂ側のみに０．２μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋ＡＬスパッタ１．０μ」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．３Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１の第２主面１５ｂ側のみに１．０μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－２」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．７Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１のどちらの面にもアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－２＋ＡＬスパッタ１．０μ」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（汎用グレード、熱伝導率：０．７Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１の第２主面１５ｂ側のみに１．０μｍのアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成された樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

「ＰＰＳ高熱伝導グレード」とあるのは、ＰＰＳ樹脂（高熱伝導グレード、熱伝導率：１．２Ｗ／（ｍＫ））からなる基体部１１のどちらの面にもアルミニウムスパッタリング層（即ち層状部１２）が形成されていない樹脂板サンプルＳ１であることを意味している。

これらを用いたときの結果を図５のグラフに示す。各板サンプルとも試験開始時における熱源温度は約１０℃であった。この温度からスタートしてそれぞれ２０分間加熱を行ったところ、最終到達温度に大きな差が見られた。即ち、基本的に金属材料のみからなる「アルミ」及び「アルミダイキャストＡＤＣ１２」の熱源温度はあまり上がっておらず、４０℃～６０℃程度であった。

ＰＰＳ樹脂を用いているもののアルミニウムスパッタリング層を有しない樹脂板サンプルＳ１同士で比較すると、熱源温度は「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」では約１５０℃、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－２」では約１４０℃、「ＰＰＳ高熱伝導グレード」では約１１０℃となった。従って、熱伝導率が高いものほど熱源温度が低くなるという結果が得られた。

「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋ＡＬスパッタ０．２μ」では熱源温度が約１４８℃であり「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１」と殆ど変わらなかったのに対し、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋ＡＬスパッタ１．０μ」では熱源温度が約１２７℃と、低くなっていた。よって、ＰＰＳ樹脂の種類が同じ場合には、アルミニウムスパッタリング層を厚く形成したほうが放熱性が向上することがわかった。また、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－２＋ＡＬスパッタ１．０μ」では熱源温度が約１０５℃となり、「ＰＰＳ－ＧＦ５０－１＋ＡＬスパッタ１．０μ」や「ＰＰＳ高熱伝導グレード」よりも低い値となった。

［実施例３］スパッタリング層形成による表面粗さの変化の調査

ここでは、アルミニウムスパッタリング層の形成により基体部１１の第２主面１５ｂの表面粗さがどのように変化するかを調査した。その結果を図６に示す。このグラフは、層状部１２であるアルミニウムスパッタリング層の厚みと第２主面１５ｂの表面粗さとの関係を示している。これによると、アルミニウムスパッタリング層の形成前の段階では、第２主面１５ｂのＲｚが１．２７４μｍ、Ｒａが０．１９４であった。それに対して０．１５μｍのアルミニウムスパッタリング層を形成した場合には、アルミニウムスパッタリング層表面のＲｚが０．８８３μｍ、Ｒａが０．１６６となり、いずれも第２主面１５ｂのＲｚ、Ｒａ値よりも小さくなることがわかった。さらに、０．９μｍのアルミニウムスパッタリング層を形成した場合には、アルミニウムスパッタリング層表面のＲｚが０．７９３μｍ、Ｒａが０．１３２となり、いずれもさらに値が小さくなることがわかった。以上のことから、アルミニウムスパッタリング層を形成することで、層状部１２の表面１２ａの平滑度を第２主面１５ｂの表面（樹脂表面）の平滑度よりも高くすることができることがわかった。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）上記のように構成された本実施形態の樹脂成形品１によると、電気部品２の取り付け側である第１主面１５ａにおいては熱可塑性樹脂が露出しているので、熱放射によって基体部１１の熱が外部に逃がされる。一方、受熱体３の取り付け側である第２主面１５ｂにおいては層状部１２が形成され、その層状部１２を介して受熱体３が対向配置されている。しかも、層状部１２が電気部品２の平面視での外形寸法よりも広い面積に亘って形成されている。このため、層状部１２によって第２主面１５ｂの面方向に熱を拡散しつつ、層状部１２を介して受熱体３に効率よく熱を伝導させることによって、基体部１１の熱が外部に逃がされる。従って、組み立て体４の冷却効率を向上させることができる。また、本実施形態の樹脂成形品１では、層状部１２の表面１２ａの平滑度が第２主面１５ｂの表面の平滑度よりも高いため、基体部１１側と受熱体３側との密着性がよくなり、層状部１２を介して受熱体３に効率よく熱を伝導させることができる。このことは冷却効率の向上にも貢献しうる。

（２）本実施形態の樹脂成形品１において、基体部１１におけるバスバー保持部１４にバスバー１３を保持した構造のインサート成形品とした場合には以下のような効果が奏される。即ち、バスバー１３が基体部１１に対して隙間なく密着した状態で保持されることから、熱源である電気部品２の発熱による影響を直接的に受けるバスバー１３から基体部１１に熱を効率的に移動させることができる。よって、このようにインサート成形品であることは、冷却効率の向上に貢献するとともに、全体の小型化や軽量化にも貢献する。

（３）本実施形態の樹脂成形品１は、層状部１２が金属のスパッタリング層であることを特徴とする。金属のスパッタリング層は基体部１１に対する層状部１２の密着性に優れているため、第２主面１５ｂの面方向に拡散された熱を、層状部１２を介して受熱体３に効率的に伝導させることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、本発明の樹脂成形品１を、トランジスタ等の電気部品２について放熱を図るための電気部品ケーシングとして具体化したが、勿論これに限定されない。例えば、図７に示す別の実施形態のように、本発明の樹脂成形品１Ａを、熱源である電気部品２の一種であるバッテリー端子を取り付けるための端子台として具体化することもできる。この樹脂成形品１Ａは、壁部１５を有する基体部１１を備えており、壁部１５の第２主面１５ｂ側（図７の右面側）には層状部１２が形成されるとともに、その層状部１２を介して受熱体３であるアルミニウムダイキャスト製のヒートシンクが取り付けられている。一方、壁部１５の第１主面１５ａ側（図７の左面側）には層状部１２が形成されず樹脂材料が露出した状態となっている。壁部１５の第１主面１５ａ側には端子保持部１５ｃが突設され、そこには円柱状の端子２１が設けられている。また、樹脂成形品１Ａには、略Ｌ字状をしたバスバー１３がバスバー保持部１４に保持された状態でインサート成形されている。このバスバー１３の一端は第１主面１５ａ側において円柱状の端子２１と連結されており、他端は第２主面１５ｂ側に突設された扁平筒状部２２を貫通して外部に突出している。

・上記実施形態では、熱源である電気部品２がトランジスタ等やバッテリー端子である場合を挙げ、これらについて放熱を図るための電気部品ケーシング（樹脂成形品１）や、端子台（樹脂成形品１Ａ）に本発明を具体化した例を示したが、勿論これに限定されない。例えば、本発明の樹脂成形品は、ＥＣＵやＰＣＵとして機能する回路基板等を収容するための回路基板ケーシングとして具体化したり、モータを収容するためのモータケーシングとして具体化したりすることも可能である。

・上記実施形態では、層状部１２としてアルミニウムスパッタリング層を形成する例を示したが、勿論これに限定されることはなく、アルミニウム以外の金属（例えば、金、銀、銅、白金、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルト、クロム、すず、鉛等）を選択してスパッタリング層を形成してもよい。あるいは、スパッタリング以外の成膜方法（例えば、めっき、化学蒸着、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等）によりアルミニウム層を形成してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記層状部は、前記基体部よりも薄いこと。
（２）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記層状部の厚さが０．２μｍ以上２．０μｍ以下であること。
（３）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記壁部の厚さが１ｍｍ以上４ｍｍ以下であること。
（４）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記層状部がアルミニウム製であること。
（５）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記受熱体が、アルミニウム製のヒートシンクであること。
（６）請求項２乃至４のいずれか１項において、前記層状部の表面粗さが、前記第２主面の表面粗さよりも小さいこと。
（７）請求項２乃至４のいずれか１項において、前記層状部の表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）が、前記第２主面の表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）よりも４０％以上小さいこと。
（８）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記基体部を形成している前記熱可塑性樹脂は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍＫ）以上の高熱伝導性樹脂であること。
（９）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記基体部を形成している前記熱可塑性樹脂は、ＰＰＳ樹脂製であること。

１、１Ａ…樹脂成形品
２…電気部品
２ａ…連結部
３…受熱体
４…組み立て体
１１…基体部
１２…層状部
１３…バスバー
１４…バスバー保持部
１５…壁部
１５ａ…第１主面
１５ｂ…第２主面

Claims

熱源である電気部品と、前記電気部品が発する熱を受け入れる受熱体とを有する組み立て体の少なくとも一部を構成し、前記電気部品と前記受熱体との間に介在して配置される樹脂成形品であって、
熱可塑性樹脂によって形成され、壁部を有する基体部と、
前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率が高い材料によって形成された層状部と
を備え、
前記壁部には、前記電気部品を連結するための連結部を有するバスバーを保持可能なバスバー保持部が形成され、
前記壁部は、前記電気部品の取り付け側である第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記受熱体の取り付け側である第２主面とを有し、
前記壁部の前記第１主面における少なくとも一部では、前記基体部を形成する前記熱可塑性樹脂が露出しており、
前記壁部の前記第２主面において前記受熱体と対向する位置の少なくとも一部には、前記層状部が形成されており、
前記層状部が、前記電気部品の平面視での外形寸法よりも広い面積に亘って形成されている
ことを特徴とする樹脂成形品。
前記層状部の表面の平滑度が、前記第２主面の表面の平滑度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
前記樹脂成形品は、前記基体部における前記バスバー保持部に前記バスバーを保持した構造のインサート成形品であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形品。
前記層状部は、金属のスパッタリング層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂成形品。