放熱装置
【目的】 ＣＰＵの放熱に適した放熱装置を得る。
【構成】 熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；をを有する伝熱デバイスを用い、その吸熱部に、保持担体を除去した伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、上記伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して上記金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させた放熱装置。
【構成】 熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；をを有する伝熱デバイスを用い、その吸熱部に、保持担体を除去した伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、上記伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して上記金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させた放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、放熱装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】コンピュータのＣＰＵは、負荷を与える程発熱量が増える。特に小型のノートパソコンでは、放熱構造が制限されるため、ＣＰＵの動作保証温度である１００℃を越えないようにするべく、各種の放熱装置が利用されている。従来、アルミ板、ヒートパイプ、放熱シリコンゴム、放熱ファン等を組み合わせるものが主に用いられてきた。
【０００３】これらの放熱装置はしかし、ＣＰＵの高機能化、ハイディユーティ化に伴い、より厳しい状況下に置かれており、より放熱効果の高い放熱装置が望まれている。
【０００４】こうした背景から、本発明者らは、炭素繊維のうち、宇宙航空素材用として開発された高強度高弾性の特定の炭素繊維は、非常に高い熱伝導性を有することを見出し、これを伝熱素材として用いた放熱装置を提案した（特願平１１−１８２２５８号）。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、この特願平１１−１８２２５８号で提案した放熱装置をさらに進め、特に、吸熱部側での伝熱効率に優れた放熱装置を得ることを目的とする。すなわち、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束は、伝熱特性に優れるが、発熱源からこの伝熱繊維束に伝熱するための具体的構造が問題であり、本発明は、吸熱部におけるこの具体的な伝熱構造を提案する。
【０００６】
【発明の概要】まず、本発明者らが特願平１１−１８２２５８号で提案した伝熱デバイスは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；を有することを特徴としている。
【０００７】炭素繊維のうち、ピッチ系の高強度高弾性の特定の炭素繊維は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を示す。具体的には、三菱化学（株）製のダイアリード（商品名）のうちの複数のあるものは２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、別の複数のあるものは、６００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する。６００Ｗ／ｍＫという数値は、一般的に熱伝導率が高いとされている銅の約１．５倍以上に相当する。この材料は、ピッチ系の炭素繊維に属するもので、本来的には、「エアロスペースグレード」内の商品ラインアップを含むことからも分かるように、宇宙航空分野での飛行機やシャトルに使用しうる軽量、高強度、高弾性の素材として開発されたものである。しかし、このピッチ系炭素繊維は、縦方向の引張強度は非常に強いが、折り曲げ強度は弱く、導電性であるという性質があるため、この問題点を解消するために、絶縁材料からなる保持担体と組み合わせ、その炭素繊維の両端部を吸放熱部としたものである。
【０００８】保持担体については、絶縁性であること、伝熱繊維束を固定した状態で保持できること、という条件を満足できるものであれば、高い自由度で素材や形状を選択することができる。具体例をあげると、可撓性を有する樹脂フィルム、樹脂材料の成形品及び含浸成形品、ゴム材料等である。
【０００９】ピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束としては、少なくも、上述の三菱化学（株）製のダイアリードＫ１３９２Ｕ、Ｋ１３Ａ１Ｌ、Ｋ１３Ａ１０、Ｋ１３Ｂ２Ｕ、Ｋ１３Ｃ２Ｕ、Ｋ１３Ｄ２Ｕ（商品名）を用いることができる。ピッチ系炭素繊維の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫ以上であれば、従来の伝熱デバイスより優れた伝熱性を得ることができる。好ましくは、４００Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは６００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維を用いるのがよい。
【００１０】本発明は、以上の伝熱デバイスを用いることを前提として特にその吸熱部の構造を提案するものである。本発明の伝熱装置は、伝熱繊維束の両端部の吸放熱部の少なくとも吸熱部に、保持担体を除いた該伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させたことを特徴としている。
【００１１】以上の伝熱装置によると、伝熱繊維束の吸熱側端部全体に、保持担体を除去して金属層を形成することで、該金属層と伝熱繊維束との伝熱性を高めることができる。次にこの金属層と、金属シューの挿入溝部とを、半田付けまたは銀ロウ付けすることで、金属シューと金属層との伝熱性を高め、さらに、金属シューと発熱体との間にゴム系放熱シートを介在させることで、発熱体と金属シューとの伝熱性を高めることができるため、発熱体から伝熱繊維束に至る伝熱性に優れた吸熱部ができる。
【００１２】伝熱繊維束の吸熱部側端面に形成する金属層は、伝熱繊維束と金属層とを微細な空隙もなく一体化するために、無電解メッキまたは金属蒸着によって形成するニッケル、金または銀とするのが好ましい。ゴム系伝熱シートとしては、例えば、シリコーンゴム中に、窒化ホウ素等の高伝熱性粉体を分散した伝熱シートを用いることができる。高伝熱性粉体の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫ以上であり、シート全体として５Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を示すものが好ましい。具体的には、藤倉ゴム工業（株）製の「フジクール ＦＧ−２」、「同ＦＧ−３」、又は「同ＦＧ−４」等の高伝熱性シートを用いることができる。
【００１３】発熱体は、例えばＣＰＵである。ＣＰＵが、本体とこの本体に対して開閉される蓋体とを有するノート型パソコンのＣＰＵであって、該本体に搭載される場合、保持担体に保持された伝熱繊維束の柔軟性を利用して、放熱部を蓋体に導くことができる。
【００１４】
【発明の実施形態】本発明による放熱装置１０は、伝熱デバイス２０と、この伝熱デバイス２０の両端部に形成した吸熱部３０と、放熱部４０とを備えている。
【００１５】伝熱デバイス２０は、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束２１と、離間した複数の伝熱繊維束２１、あるいは面状に配置した伝熱繊維束２１を固定的に保持する絶縁性の保持担体２２とを備えている。保持担体２２は、柔軟性を求められる場合には、例えば、伝熱繊維束２１の表裏に、ポリエステルのフィルムを同じくポリエステル系の接着剤（粘着剤）により貼り付けて構成することができる。あるいはゴム材料を用いてもよく、柔軟性を要求されなければ樹脂材料の成形品でもよい。
【００１６】伝熱繊維束２１は、繊維径が例えば１０μｍ前後のピッチ系炭素繊維を数万ないし数十万本纏めた繊維束を一単位とし、これらを図に示すように適当な間隔を置いて、または面状に並べて用いる。熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束としては、少なくも三菱化学（株）製のダイアリード（商品名）のＫ１３９２Ｕ、Ｋ１３Ａ１Ｌ、Ｋ１３Ａ１０、Ｋ１３Ｂ２Ｕ、Ｋ１３Ｃ２Ｕ、Ｋ１３Ｄ２Ｕ（品番）が使用できる。その物性値は次の通りである。
【００１７】Ｋ１３９２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２１０引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；７６０破断伸び ％ ；０．４９密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；５フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００１８】Ｋ１３Ａ１Ｌ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２２０引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；７９０破断伸び ％ ；０．４７密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；４．７フィラメント径 μｍ；７フィラメント数 ｋ本；１繊度 ｇ／ｋｍ ；６６
【００１９】Ｋ１３Ａ１０熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２２０引張強度 ＭＰａ ；２，６００引張弾性率 ＧＰａ ；７９０破断伸び ％ ；０．３６密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；４．７フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；１０繊度 ｇ／ｋｍ ；１，４００
【００２０】Ｋ１３Ｂ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２６０引張強度 ＭＰａ ；３，８００引張弾性率 ＧＰａ ；８３０破断伸び ％ ；０．４６密度 ｇ／ｃｍ ；２．１６電気抵抗 Ω ；４．１フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００２１】Ｋ１３Ｃ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；６２０引張強度 ＭＰａ ；３，８００引張弾性率 ＧＰａ ；９００破断伸び ％ ；０．４２密度 ｇ／ｃｍ ；２．２０電気抵抗 Ω ；１．９フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００２２】Ｋ１３Ｄ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；８００引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；９３０破断伸び ％ ；０．４０密度 ｇ／ｃｍ ；２．１２電気抵抗 Ω ；１．６フィラメント径 μｍ；１１フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；３６５
【００２３】これらのピッチ系炭素繊維が非常に高い熱伝導率を示す理由は、必ずしも明らかではないが、次のように推論される。ピッチ系炭素繊維は、タールピッチを糸状に加工し、焼成することで形成される。この焼成の条件の選択によって、グラファイトの結晶成長度を高め、熱伝導率を高くすることができる。
【００２４】伝熱デバイス２０の吸熱部３０側の端部には、図２、図３に模式的に示すように、金属層３１が形成されている。この金属層３１は、伝熱デバイス２０の端部の保持担体２２を除いて、伝熱繊維束２１を露出させ、その露出部（端面と外表面）に、無電解メッキまたは金属蒸着により形成したものである。図３では、この金属層３１にハッチングを付して示した。金属としては、ニッケル、銀または金が好ましく、その厚さは１〜１０μｍとする。１μｍ未満では厚さが不十分で伝熱繊維束２１と金属層３１の伝熱性が確保できず、１０μｍ以上としても、伝熱性の向上が期待できない。
【００２５】ＣＰＵ３２に接触させる金属シュー３３には、一体に挿入溝部（コ字状断面部）３４が形成されており、この金属層３１を付した伝熱デバイス２０の端部は、挿入溝部３４内に挿入され、その金属層３１と挿入溝部３４内面とが半田付けまたは銀ロウ付けされて結合される。図２の３５は、半田層または銀ロウ層を示す。金属層３１は、その全表面が挿入溝部３４の内面に結合されることが好ましい。この半田層または銀ロウ層３５の厚さは、０．５〜３ｍｍとする。０．５ｍｍ未満では厚さが不十分で金属層３１と挿入溝部３４の伝熱性及び固定性が確保できず、３ｍｍ以上としても、伝熱性の向上は期待できず逆に省スペースの妨げとなる。
【００２６】金属シュー３３とＣＰＵ３２との間には、ゴム系放熱シート３６を介在させる。ゴム系放熱シート３６は、シリコーンゴム中に、窒化ホウ素等の高熱伝導性粉体を分散させて混入したもので、金属シュー３３とＣＰＵ３２との間の伝熱性を高める作用をする。このシート３６は、シート全体として５Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を示すものが好ましい。このゴム系放熱シート３６が存在しないと、ＣＰＵ３２と半田層または銀ロウ層３５とを熱的に密着させることができず、良好な伝熱性が得られない。ゴム系放熱シート３６は、具体的には、「フジクール」（商品名、藤倉ゴム工業（株）製）を用いることができる。
【００２７】放熱部４０は、図１の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触する伝熱フィルム４１によって構成されている。図４の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触する放熱板４２の上部に放熱ファン４３を設けている。図５の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触させて放熱フィン４４を設けている。放熱部４０の構造として、吸熱部３０の構造を適用することもできる。
【００２８】図６、図７は、本発明の放熱装置１０をノートパソコン１００の放熱装置に適用した実施形態である。ノートパソコン１００は、本体１０１と、この本体１０１に対して開閉可能な蓋体（ディスプレイ）１０２とを有している。本体１０１内には、ＣＰＵ３２が内蔵されており、伝熱デバイス２０の一端吸熱部３０は、このＣＰＵ３２に対応させて設けられている。図６の実施形態では、伝熱デバイス２０の他端部の放熱部４０は、可撓性の保持担体２２を介して蓋体１０２に設けた放熱板１０４に接続されており（放熱板１０４が放熱部４０を構成しており）、本体１０１内のＣＰＵ３２からの発熱が蓋体１０２の放熱板１０４で放熱される。保持担体２２は、合成樹脂フィルムのような柔軟材から構成することができ、蓋体１０２に設ける放熱板１０４は大面積化が可能であるため、このような放熱構造が可能である。
【００２９】一方、図７の実施形態では、本体１０１に放熱部４０の放熱フィン４４を露出させている。この実施形態では、ＣＰＵ３２と放熱フィン４４の位置関係が固定されるから、保持担体２２は例えば樹脂の成形材料から構成することができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、発熱体と伝熱繊維束との間の伝熱性に優れ、伝熱繊維束による高い熱伝導率を持ち、保持担体により保持態様に高い自由度を持つ放熱装置を得ることができる。特にＣＰＵの放熱装置に用いれば、高機能化、ハイデューティ化の進むＣＰＵを動作保証温度以下に確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放熱装置の一実施形態の概念的斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】伝熱繊維束の端部に対する金属層の形成態様を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の放熱装置の放熱部の他の構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の放熱装置の放熱部のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図６】本発明をノートパソコンの放熱装置に適用した一実施形態を示す縦断面図である。
【図７】本発明をノートパソコンの放熱装置に適用した別の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 放熱装置
２０ 伝熱デバイス
２１ 伝熱繊維束
２２ 保持担体
３０ 吸熱部
３１ 金属層
３２ ＣＰＵ（発熱体）
３３ 金属シュー
３４ 挿入溝部
３５ 半田層または銀ロウ層
３６ ゴム系放熱シート
４０ 放熱部
４１ 伝熱フィルム
４２ 放熱板
４３ 放熱ファン
４４ 放熱フィン
１０１ 本体
１０２ 蓋体
１０４ 放熱板
【０００１】
【技術分野】本発明は、放熱装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】コンピュータのＣＰＵは、負荷を与える程発熱量が増える。特に小型のノートパソコンでは、放熱構造が制限されるため、ＣＰＵの動作保証温度である１００℃を越えないようにするべく、各種の放熱装置が利用されている。従来、アルミ板、ヒートパイプ、放熱シリコンゴム、放熱ファン等を組み合わせるものが主に用いられてきた。
【０００３】これらの放熱装置はしかし、ＣＰＵの高機能化、ハイディユーティ化に伴い、より厳しい状況下に置かれており、より放熱効果の高い放熱装置が望まれている。
【０００４】こうした背景から、本発明者らは、炭素繊維のうち、宇宙航空素材用として開発された高強度高弾性の特定の炭素繊維は、非常に高い熱伝導性を有することを見出し、これを伝熱素材として用いた放熱装置を提案した（特願平１１−１８２２５８号）。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、この特願平１１−１８２２５８号で提案した放熱装置をさらに進め、特に、吸熱部側での伝熱効率に優れた放熱装置を得ることを目的とする。すなわち、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束は、伝熱特性に優れるが、発熱源からこの伝熱繊維束に伝熱するための具体的構造が問題であり、本発明は、吸熱部におけるこの具体的な伝熱構造を提案する。
【０００６】
【発明の概要】まず、本発明者らが特願平１１−１８２２５８号で提案した伝熱デバイスは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；を有することを特徴としている。
【０００７】炭素繊維のうち、ピッチ系の高強度高弾性の特定の炭素繊維は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を示す。具体的には、三菱化学（株）製のダイアリード（商品名）のうちの複数のあるものは２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、別の複数のあるものは、６００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する。６００Ｗ／ｍＫという数値は、一般的に熱伝導率が高いとされている銅の約１．５倍以上に相当する。この材料は、ピッチ系の炭素繊維に属するもので、本来的には、「エアロスペースグレード」内の商品ラインアップを含むことからも分かるように、宇宙航空分野での飛行機やシャトルに使用しうる軽量、高強度、高弾性の素材として開発されたものである。しかし、このピッチ系炭素繊維は、縦方向の引張強度は非常に強いが、折り曲げ強度は弱く、導電性であるという性質があるため、この問題点を解消するために、絶縁材料からなる保持担体と組み合わせ、その炭素繊維の両端部を吸放熱部としたものである。
【０００８】保持担体については、絶縁性であること、伝熱繊維束を固定した状態で保持できること、という条件を満足できるものであれば、高い自由度で素材や形状を選択することができる。具体例をあげると、可撓性を有する樹脂フィルム、樹脂材料の成形品及び含浸成形品、ゴム材料等である。
【０００９】ピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束としては、少なくも、上述の三菱化学（株）製のダイアリードＫ１３９２Ｕ、Ｋ１３Ａ１Ｌ、Ｋ１３Ａ１０、Ｋ１３Ｂ２Ｕ、Ｋ１３Ｃ２Ｕ、Ｋ１３Ｄ２Ｕ（商品名）を用いることができる。ピッチ系炭素繊維の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫ以上であれば、従来の伝熱デバイスより優れた伝熱性を得ることができる。好ましくは、４００Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは６００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維を用いるのがよい。
【００１０】本発明は、以上の伝熱デバイスを用いることを前提として特にその吸熱部の構造を提案するものである。本発明の伝熱装置は、伝熱繊維束の両端部の吸放熱部の少なくとも吸熱部に、保持担体を除いた該伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させたことを特徴としている。
【００１１】以上の伝熱装置によると、伝熱繊維束の吸熱側端部全体に、保持担体を除去して金属層を形成することで、該金属層と伝熱繊維束との伝熱性を高めることができる。次にこの金属層と、金属シューの挿入溝部とを、半田付けまたは銀ロウ付けすることで、金属シューと金属層との伝熱性を高め、さらに、金属シューと発熱体との間にゴム系放熱シートを介在させることで、発熱体と金属シューとの伝熱性を高めることができるため、発熱体から伝熱繊維束に至る伝熱性に優れた吸熱部ができる。
【００１２】伝熱繊維束の吸熱部側端面に形成する金属層は、伝熱繊維束と金属層とを微細な空隙もなく一体化するために、無電解メッキまたは金属蒸着によって形成するニッケル、金または銀とするのが好ましい。ゴム系伝熱シートとしては、例えば、シリコーンゴム中に、窒化ホウ素等の高伝熱性粉体を分散した伝熱シートを用いることができる。高伝熱性粉体の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫ以上であり、シート全体として５Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を示すものが好ましい。具体的には、藤倉ゴム工業（株）製の「フジクール ＦＧ−２」、「同ＦＧ−３」、又は「同ＦＧ−４」等の高伝熱性シートを用いることができる。
【００１３】発熱体は、例えばＣＰＵである。ＣＰＵが、本体とこの本体に対して開閉される蓋体とを有するノート型パソコンのＣＰＵであって、該本体に搭載される場合、保持担体に保持された伝熱繊維束の柔軟性を利用して、放熱部を蓋体に導くことができる。
【００１４】
【発明の実施形態】本発明による放熱装置１０は、伝熱デバイス２０と、この伝熱デバイス２０の両端部に形成した吸熱部３０と、放熱部４０とを備えている。
【００１５】伝熱デバイス２０は、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束２１と、離間した複数の伝熱繊維束２１、あるいは面状に配置した伝熱繊維束２１を固定的に保持する絶縁性の保持担体２２とを備えている。保持担体２２は、柔軟性を求められる場合には、例えば、伝熱繊維束２１の表裏に、ポリエステルのフィルムを同じくポリエステル系の接着剤（粘着剤）により貼り付けて構成することができる。あるいはゴム材料を用いてもよく、柔軟性を要求されなければ樹脂材料の成形品でもよい。
【００１６】伝熱繊維束２１は、繊維径が例えば１０μｍ前後のピッチ系炭素繊維を数万ないし数十万本纏めた繊維束を一単位とし、これらを図に示すように適当な間隔を置いて、または面状に並べて用いる。熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束としては、少なくも三菱化学（株）製のダイアリード（商品名）のＫ１３９２Ｕ、Ｋ１３Ａ１Ｌ、Ｋ１３Ａ１０、Ｋ１３Ｂ２Ｕ、Ｋ１３Ｃ２Ｕ、Ｋ１３Ｄ２Ｕ（品番）が使用できる。その物性値は次の通りである。
【００１７】Ｋ１３９２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２１０引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；７６０破断伸び ％ ；０．４９密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；５フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００１８】Ｋ１３Ａ１Ｌ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２２０引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；７９０破断伸び ％ ；０．４７密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；４．７フィラメント径 μｍ；７フィラメント数 ｋ本；１繊度 ｇ／ｋｍ ；６６
【００１９】Ｋ１３Ａ１０熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２２０引張強度 ＭＰａ ；２，６００引張弾性率 ＧＰａ ；７９０破断伸び ％ ；０．３６密度 ｇ／ｃｍ ；２．１５電気抵抗 Ω ；４．７フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；１０繊度 ｇ／ｋｍ ；１，４００
【００２０】Ｋ１３Ｂ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；２６０引張強度 ＭＰａ ；３，８００引張弾性率 ＧＰａ ；８３０破断伸び ％ ；０．４６密度 ｇ／ｃｍ ；２．１６電気抵抗 Ω ；４．１フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００２１】Ｋ１３Ｃ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；６２０引張強度 ＭＰａ ；３，８００引張弾性率 ＧＰａ ；９００破断伸び ％ ；０．４２密度 ｇ／ｃｍ ；２．２０電気抵抗 Ω ；１．９フィラメント径 μｍ；１０フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；２７０
【００２２】Ｋ１３Ｄ２Ｕ熱伝導率 Ｗ／ｍＫ ；８００引張強度 ＭＰａ ；３，７００引張弾性率 ＧＰａ ；９３０破断伸び ％ ；０．４０密度 ｇ／ｃｍ ；２．１２電気抵抗 Ω ；１．６フィラメント径 μｍ；１１フィラメント数 ｋ本；２繊度 ｇ／ｋｍ ；３６５
【００２３】これらのピッチ系炭素繊維が非常に高い熱伝導率を示す理由は、必ずしも明らかではないが、次のように推論される。ピッチ系炭素繊維は、タールピッチを糸状に加工し、焼成することで形成される。この焼成の条件の選択によって、グラファイトの結晶成長度を高め、熱伝導率を高くすることができる。
【００２４】伝熱デバイス２０の吸熱部３０側の端部には、図２、図３に模式的に示すように、金属層３１が形成されている。この金属層３１は、伝熱デバイス２０の端部の保持担体２２を除いて、伝熱繊維束２１を露出させ、その露出部（端面と外表面）に、無電解メッキまたは金属蒸着により形成したものである。図３では、この金属層３１にハッチングを付して示した。金属としては、ニッケル、銀または金が好ましく、その厚さは１〜１０μｍとする。１μｍ未満では厚さが不十分で伝熱繊維束２１と金属層３１の伝熱性が確保できず、１０μｍ以上としても、伝熱性の向上が期待できない。
【００２５】ＣＰＵ３２に接触させる金属シュー３３には、一体に挿入溝部（コ字状断面部）３４が形成されており、この金属層３１を付した伝熱デバイス２０の端部は、挿入溝部３４内に挿入され、その金属層３１と挿入溝部３４内面とが半田付けまたは銀ロウ付けされて結合される。図２の３５は、半田層または銀ロウ層を示す。金属層３１は、その全表面が挿入溝部３４の内面に結合されることが好ましい。この半田層または銀ロウ層３５の厚さは、０．５〜３ｍｍとする。０．５ｍｍ未満では厚さが不十分で金属層３１と挿入溝部３４の伝熱性及び固定性が確保できず、３ｍｍ以上としても、伝熱性の向上は期待できず逆に省スペースの妨げとなる。
【００２６】金属シュー３３とＣＰＵ３２との間には、ゴム系放熱シート３６を介在させる。ゴム系放熱シート３６は、シリコーンゴム中に、窒化ホウ素等の高熱伝導性粉体を分散させて混入したもので、金属シュー３３とＣＰＵ３２との間の伝熱性を高める作用をする。このシート３６は、シート全体として５Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を示すものが好ましい。このゴム系放熱シート３６が存在しないと、ＣＰＵ３２と半田層または銀ロウ層３５とを熱的に密着させることができず、良好な伝熱性が得られない。ゴム系放熱シート３６は、具体的には、「フジクール」（商品名、藤倉ゴム工業（株）製）を用いることができる。
【００２７】放熱部４０は、図１の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触する伝熱フィルム４１によって構成されている。図４の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触する放熱板４２の上部に放熱ファン４３を設けている。図５の例では、伝熱デバイス２０の伝熱繊維束２１に接触させて放熱フィン４４を設けている。放熱部４０の構造として、吸熱部３０の構造を適用することもできる。
【００２８】図６、図７は、本発明の放熱装置１０をノートパソコン１００の放熱装置に適用した実施形態である。ノートパソコン１００は、本体１０１と、この本体１０１に対して開閉可能な蓋体（ディスプレイ）１０２とを有している。本体１０１内には、ＣＰＵ３２が内蔵されており、伝熱デバイス２０の一端吸熱部３０は、このＣＰＵ３２に対応させて設けられている。図６の実施形態では、伝熱デバイス２０の他端部の放熱部４０は、可撓性の保持担体２２を介して蓋体１０２に設けた放熱板１０４に接続されており（放熱板１０４が放熱部４０を構成しており）、本体１０１内のＣＰＵ３２からの発熱が蓋体１０２の放熱板１０４で放熱される。保持担体２２は、合成樹脂フィルムのような柔軟材から構成することができ、蓋体１０２に設ける放熱板１０４は大面積化が可能であるため、このような放熱構造が可能である。
【００２９】一方、図７の実施形態では、本体１０１に放熱部４０の放熱フィン４４を露出させている。この実施形態では、ＣＰＵ３２と放熱フィン４４の位置関係が固定されるから、保持担体２２は例えば樹脂の成形材料から構成することができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、発熱体と伝熱繊維束との間の伝熱性に優れ、伝熱繊維束による高い熱伝導率を持ち、保持担体により保持態様に高い自由度を持つ放熱装置を得ることができる。特にＣＰＵの放熱装置に用いれば、高機能化、ハイデューティ化の進むＣＰＵを動作保証温度以下に確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放熱装置の一実施形態の概念的斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】伝熱繊維束の端部に対する金属層の形成態様を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の放熱装置の放熱部の他の構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の放熱装置の放熱部のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図６】本発明をノートパソコンの放熱装置に適用した一実施形態を示す縦断面図である。
【図７】本発明をノートパソコンの放熱装置に適用した別の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 放熱装置
２０ 伝熱デバイス
２１ 伝熱繊維束
２２ 保持担体
３０ 吸熱部
３１ 金属層
３２ ＣＰＵ（発熱体）
３３ 金属シュー
３４ 挿入溝部
３５ 半田層または銀ロウ層
３６ ゴム系放熱シート
４０ 放熱部
４１ 伝熱フィルム
４２ 放熱板
４３ 放熱ファン
４４ 放熱フィン
１０１ 本体
１０２ 蓋体
１０４ 放熱板
【特許請求の範囲】
【請求項１】 熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；を有し、上記吸放熱部の少なくとも吸熱部に、保持担体を除去した伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、上記伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して上記金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、上記金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させたことを特徴とする放熱装置。
【請求項２】 請求項１記載の放熱装置において、伝熱繊維束の吸熱部側端面に形成する金属層は、無電解メッキまたは金属蒸着によって形成されるニッケル、白金、金または銀である放熱装置。
【請求項３】 請求項１または２記載の放熱装置において、ゴム系伝熱シートは、藤倉ゴム工業（株）製の「フジクール」（商品名）からなっている放熱装置。
【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の伝熱デバイスにおいて、上記発熱体は、ＣＰＵである放熱装置。
【請求項５】 請求項４記載の放熱装置において、ＣＰＵは、本体とこの本体に対して開閉される蓋体とを有するノート型パソコンのＣＰＵであって、該本体に搭載され、上記放熱部は、蓋体に導かれている放熱装置。
【請求項１】 熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上のピッチ系炭素繊維束からなる伝熱繊維束と；この伝熱繊維束を保持する絶縁材料からなる保持担体と；この保持担体に保持された伝熱繊維束の長さ方向の両端部にそれぞれ形成した吸放熱部と；を有し、上記吸放熱部の少なくとも吸熱部に、保持担体を除去した伝熱繊維束の端面及び外表面にかけて金属層を形成し、発熱体を載置すべき金属シューと一体に、この伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入する挿入溝部を設け、この挿入溝部に、上記伝熱繊維束の吸熱側端部を挿入して上記金属層と該挿入溝部を半田付または銀ロウ付で固定し、上記金属シューと発熱体との間に、ゴム材料中に高熱伝導粉体を分散したゴム系放熱シートを介在させたことを特徴とする放熱装置。
【請求項２】 請求項１記載の放熱装置において、伝熱繊維束の吸熱部側端面に形成する金属層は、無電解メッキまたは金属蒸着によって形成されるニッケル、白金、金または銀である放熱装置。
【請求項３】 請求項１または２記載の放熱装置において、ゴム系伝熱シートは、藤倉ゴム工業（株）製の「フジクール」（商品名）からなっている放熱装置。
【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の伝熱デバイスにおいて、上記発熱体は、ＣＰＵである放熱装置。
【請求項５】 請求項４記載の放熱装置において、ＣＰＵは、本体とこの本体に対して開閉される蓋体とを有するノート型パソコンのＣＰＵであって、該本体に搭載され、上記放熱部は、蓋体に導かれている放熱装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００１−１１０９５２（Ｐ２００１−１１０９５２Ａ）
【公開日】平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２８２９５３
【出願日】平成１１年１０月４日（１９９９．１０．４）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１０月４日（１９９９．１０．４）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
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