筐体、筐体部品およびその製造方法
【課題】発熱体からの放熱をさらに促進し、高温環境でオイルと接触しても確実に放熱を促進できる、発熱体を収容するための筐体およびその部品を提供する。
【解決手段】窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内においてフィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向し、フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で筐体部品本体とともに加熱することにより、フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させてフィルムをポリイミドフィルムとするとともに、フィルムと筐体部品本体との間の接合を強化して、筐体部品１０を製造する。放熱フィルム１，２が筺体３０の内部空間および／または外部空間に面するように筺体部品１０，２０を組み立てる。
【解決手段】窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内においてフィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向し、フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で筐体部品本体とともに加熱することにより、フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させてフィルムをポリイミドフィルムとするとともに、フィルムと筐体部品本体との間の接合を強化して、筐体部品１０を製造する。放熱フィルム１，２が筺体３０の内部空間および／または外部空間に面するように筺体部品１０，２０を組み立てる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージおよび電池などの発熱体の収容に適した筐体、その部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子マトリックス中にフィラーを分散させた熱伝導フィルムを用いて発熱体からの放熱が促進される技術が知られている。フィラーは熱伝導率を高めるために添加される。カーボンファイバーのように磁化に異方性を有するフィラーは、磁界中で磁気トルクを受けて回転し、一方向に配向する。これを利用して、磁界の印加によりフィラーをフィルムの厚さ方向に配向させ、この方向についてのフィルムの熱伝導率を引き上げることが提案されている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１では、フィラーを分散させた高分子組成物を金型のキャビティ内に注入して板状の熱伝導体が成形される。この熱伝導体は、キャビティ内において高分子組成物に磁界を印加してフィラーを配向させてから、高分子組成物を硬化させることにより製造される。この熱伝導体は、発熱体である半導体パッケージと、ヒートシンク、熱拡散板などの放熱部材との双方に接するように配置して使用される。
【０００４】
特許文献２には、扁平状反磁性フィラーおよび針状反磁性フィラーを分散させて熱伝導率を向上させた熱伝導フィルムが開示されている。これらのフィラーは、磁界の印加によりフィルムの厚さ方向に配向した状態で分散している。このフィルムも、発熱体である半導体パッケージと放熱部材とを熱的に接続するために開発されたものである。
【０００５】
このように、高分子マトリックス中にフィラーを分散させた熱伝導フィルムは、発熱体から放熱のための部材への熱伝導を促進する役割を果たしてきた。
【０００６】
ところで、半導体パッケージおよび電池のような発熱体は、しばしば筺体内に収容して用いられる。発熱体を収容した筐体内は高温に至るため、筐体からの放熱を促進する技術が求められている。
【０００７】
特許文献３には、筐体(容器ケース)からの放熱を促進するために、フィラーを含む被覆層を形成する技術が開示されている（請求項６）。被覆層は、輻射による放熱を促進するために筐体の内面または外面に配置される（段落００１７）。被覆層は、予め作製したフィルムに粘着剤を用いて粘着層を形成し、この粘着層を介して筐体に貼り付けたり（段落００１４）、フィラーを含む塗料を筐体に直接塗布し、塗料を乾燥させたりすること（段落００１５）によって配置される。塗料を構成するバインダー樹脂としては、スチレン・ブタジエン樹脂、ブチルゴム、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられている（段落００１６）。また、特許文献３では、遠赤外線の放射率に優れたフィラー、具体的には、無機酸化物およびケイ酸塩化合物からなる群から選択される少なくとも一種の粒子を用いることとされている（請求項１，６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６３４２１号公報
【特許文献２】特開２００９−０１０２９６号公報
【特許文献３】特開２００９−０８７８７５号公報（請求項１，６、段落００１４−００１７，実施例の欄）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３は、熱伝導のみに頼ることなく、発熱体を収容した筐体からの放熱に適した技術を開示するものとして注目に値する。しかし、特許文献３に開示されている技術は、放熱の程度において改善の余地を残すものとなっている。また、特許文献３に開示されている技術は、厳しい環境下、例えば高温のオイルとの接触、長期間にわたる振動などを考慮するべき条件の下で使用される筐体からの放熱を確実に促進するという観点からも改善の余地がある。
【００１０】
そこで、本発明は、発熱体からの放熱をさらに促進することが可能であるとともに、高温環境でオイルと接触するような過酷な環境の下において確実に放熱を促進できる、筐体およびその部品を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、上記筺体部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、その一側面から、
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品の製造方法であって、
窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内において前記フィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向しており、前記フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で前記筐体部品本体とともに加熱することにより、前記フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させて前記フィルムをポリイミドフィルムとするとともに、前記フィルムと前記筐体部品本体との間の接合を強化する工程を具備する、筐体部品の製造方法、を提供する。
【００１２】
本発明は、その別の側面から、
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体部品本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体部品本体の表面に直接接合している、筐体部品、を提供する。
【００１３】
本発明は、別の側面から、
発熱体を収容するための筐体であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体本体の表面に直接接合しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体の内部空間または外部空間に面するように配置されている、筐体、を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による放熱フィルムでは、熱伝導特性に優れたフィラーがフィルムの厚さ方向に配向しているため、放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が向上している。また、放熱フィルムと筐体本体または筐体部品本体とが直接接しているため、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間に熱抵抗となる粘着層などが介在している場合と比較して、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間における熱伝導が促進される。放熱フィルムからの放熱量またはこのフィルムの吸熱量は、その放熱または吸熱が輻射によるものであっても、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間の熱伝導により律速されることがある。このため、熱伝導を促進すれば、放熱フィルムを介して放熱される熱量を制限する要素が排除されることになり、筺体の放熱特性が向上する。
【００１５】
また、本発明では、耐熱性に優れた樹脂であるポリイミドを放熱フィルムの材料として用いるとともに、放熱フィルムと筐体本体または筐体部品本体とが直接結合している。このため、例えば筺体が車両内に設置されて、高温のオイルが接触しても、放熱フィルムが筐体から脱落せず確実に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の筐体の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明の筐体の別の一形態を示す断面図である。
【図３】本発明の筐体のまた別の一形態を示す断面図である。
【図４】本発明の筐体のさらに別の一形態を示す断面図である。
【図５】本発明の筐体のまたさらに別の一形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の一形態では、放熱フィルム１が、筐体３０を構成する筐体部品（筺体部品本体）１０の表面に、筐体３０の内部空間に面するように、言い換えればフィルム表面が内部空間に露出するように配置されている。筐体３０は、筐体部品１０を含む２以上の筐体部品１０，２０が接続して構成されている。筐体３０の内部には、発熱体４０が収容されている。ここでは、発熱体４０として、リチウムイオン二次電池の単電池４１，４２・・・が組み合わされた組電池を示しているが、発熱体４０がこれに限られるわけではない。
【００１８】
筺体部品（筺体部品本体）１０，２０は、金属製の部材であるが、そのすべてが金属から構成されている必要はなく、樹脂その他の材料からなる付属品を備えていてもよい。筺体部品１０，２０は、例えば、部品同士の接続部における液密性を保持するために、樹脂製部材をその端部近傍に備えていても構わない。
【００１９】
筺体部品（筺体部品本体）１０，２０を構成する金属としては、アルミニウム、ステンレスなどを挙げることができる。アルミニウムは、軽量で耐久性に優れ、筺体部品１０，２０に適した金属である。また、アルミニウム部材の表面は、保護酸化膜に覆われており、この保護酸化膜には、ポリアミック酸の官能基と反応する水酸基が豊富に含まれる。ポリアミック酸との化学反応を進行させる上でも、筺体部品（筺体部品本体）はアルミニウム製であることが好ましい。
【００２０】
放熱フィルム１は、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムである。これらの粒子が混在する粉末をフィラーとして用いても構わない。窒化ホウ素粒子およびカーボン粒子のような異方性磁化率を有するフィラーは、磁界を印加すると、磁気トルクを受けて粒子の長軸が磁界の方向に配向する。このため、フィラーが配向可能である程度にフィルムを構成する材料が流動性を有している間にフィルムの厚さ方向に沿って磁界を印加すると、粒子の長軸をフィルムの厚さ方向に配向させることができる。フィラーの配向により、放熱フィルム１の厚さ方向の熱伝導率は、フィルムの膜面方向の熱伝導率よりも大きくなる。言い換えると、厚さ方向の熱伝導率が膜面方向の熱伝導率よりも有意に大きいことは、フィラーが厚さ方向に沿って配向していることを示している。ここで、有意に大きいとは、具体的には、２０％以上大きいことを意味する。
【００２１】
放熱フィルム１の厚さ方向についての熱伝導率は１．５Ｗ／ｍＫ以上、さらには２．０Ｗ／ｍＫ以上、特に２．２Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。放熱フィルム１の厚さがごく薄い場合であっても、フィルム厚さ方向についての熱伝導率は筐体の放熱特性に大きな影響を及ぼす。
【００２２】
放熱フィルムの厚さは２０μｍ〜５００μｍが好ましい。薄すぎると赤外線を放射または吸収する特性が低下し、厚すぎるとフィルムの蓄熱量が過大となる。
【００２３】
放熱フィルム１の赤外線放射（吸収）特性は、２μｍ〜１４μｍの波長域における赤外線吸収率により表示して、８０％以上、さらには８３％以上、特に８５％以上が好ましい。
【００２４】
フィラーとしては、熱伝導特性に優れ、磁界を印加することにより回転するフィラー、具体的には窒化ホウ素粒子およびカーボン粒子が適している。窒化ホウ素粒子としては、六方晶窒化ホウ素粒子を用いることが好ましい。カーボン粒子は、ピッチ系、ＰＡＮ系および気相成長系などの各種カーボンファイバーに加え、カーボンナノチューブなどを用いることができる。これらの非球状粒子は、磁界の印加によって磁気トルクを受け、その長軸が磁界の方向に沿って配向する。
【００２５】
フィラーは、ポリイミドフィルムにおいて、１０〜７０体積％、さらには１５〜６０体積％、特に２０〜５０体積％を占めることが好ましい。フィラーの添加量が少ないと熱伝導率および赤外線放射特性が十分に大きくならない。フィラーの添加量が多すぎるとフィルムの機械的強度が低下する。この範囲の量で含ませるためには、フィラーは、ポリアミック酸溶液に、この溶液の固形分に対して上記範囲の比率となるように添加するとよい。
【００２６】
以下、放熱フィルム１を金属製の筐体部品本体の表面上に形成する方法を説明する。
【００２７】
放熱フィルムは、フィラーを分散したポリアミック酸（ポリアミド）溶液を塗布液として形成することができる。この溶液は、酸二無水物とジアミンとを溶媒中で重合反応させて調製すればよい。
【００２８】
好ましい酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
【００２９】
好ましいジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルプロパンが挙げられる。
【００３０】
溶媒としては、溶解性などの観点からは有機極性溶媒、具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホンが挙げられる。溶媒は、単独で用いてもよく、複数種類を併せて用いてもよい。なお、水が存在するとポリアミック酸が加水分解して低分子量化するため、ポリアミック酸の合成および保存は無水環境下で行うことが好ましい。
【００３１】
溶媒中のモノマー濃度（溶媒における酸二無水物（ａ）およびジアミン（ｂ）の合計量（ａ＋ｂ）の濃度）は５〜３０重量％が好ましい。モノマーの反応温度は、８０℃以下、さらには５〜５０℃が好適である。
【００３２】
ポリアミック酸溶液の粘度は、１〜１０００Ｐａ・ｓ、特に５〜５００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。粘度が低すぎると、塗布層を形成するときに溶液のハジキなどが生じやすくなる。粘度が高すぎると、塗布液のレべリング性などが低下する。
【００３３】
ポリアミック酸溶液に、フィラーを添加し、公知の方法によって攪拌してフィラーを分散すれば、塗布液を調製することができる。フィラーの好ましい添加量は、上述したとおりである。
【００３４】
塗布液は、例えばノズルから吐出することにより、筐体部品本体となる金属板などの表面に供給され、塗布膜となる。塗布液は、筐体部品本体ではなく、ガラス板など成膜用支持体の表面に塗布してもよい。ガラス板は、平滑な表面を有するために、成膜用支持体としては好適である。成膜用支持体の表面に塗布する場合、形成した塗布膜は、ポリアミック酸のイミド転化の前、例えばフィラーの配向処理の後であってポリアミック酸のイミド転化の前に、支持体から剥離して筐体部品本体の表面に直接接するように配置するとよい。
【００３５】
塗布膜中のフィラーを配向させるために、塗布膜には磁界が印加される。磁界は、フィラーが膜の厚さ方向に沿って配向するように印加すればよいが、塗布膜の膜厚方向と平行に、より正確には磁力線が膜厚方向と平行となるように印加することが好ましい。印加する磁界は、１Ｔ（テスラ）以上、さらには２Ｔ以上が好ましい。１Ｔ未満の磁界では、１０体積％以上のフィラーを十分に配向させることが難しくなる。
【００３６】
フィラーを配向させた後、あるいはフィラーを配向させながら、塗布膜を乾燥させて硬化させることにより、フィラーが配向した硬化膜を得ることができる。塗布膜の乾燥は、ポリアミック酸のイミド転化が起こる温度よりも低い温度域、例えば５０〜１３０℃で実施することが好ましい。この乾燥により、フィラーの配向状態が固定される。
【００３７】
次いで、得られた硬化膜に含まれるポリアミック酸のイミド転化を行う。イミド転化は、硬化膜を筐体部品本体の表面上に配置した状態で実施する。イミド転化は、ポリアミック酸からの化学的脱水によっても進行させることができるが、加熱により行うことが好ましい。イミド転化は、３００〜４００℃に加熱することにより行うことができるが、最終的な加熱温度が左記範囲となるように段階的に加熱して実施してもよい。上記温度範囲で加熱する時間は、１０分間〜６０分間が適当である。このイミド転化により、フィラーが分散したポリイミドフィルムが放熱フィルムとして筐体部品本体の表面上に形成される。
【００３８】
乾燥後さらに加熱することにより、ポリアミック酸のイミド転化とともに、筐体部品本体と放熱フィルムとの間の接合強度を増すことができる。接合強度の増加には、いわゆるアンカー効果による物理的結合の強化とともに、フィルムと筺体部品本体の表面との間に生成した化学結合が寄与している可能性が高い。この化学結合は、放熱フィルム中のポリアミック酸を構成する官能基、例えばカルボキシル基と、筐体部品本体の表面上に存在する官能基、例えば金属表面の酸化膜に存在する水酸基とが反応すること（例えば脱水縮合すること）によって形成されると考えられる。
【００３９】
以上のように、放熱フィルムは、ａ）フィラーが分散したポリアミック酸溶液（塗布液）の調製工程、ｂ）塗布液の塗布工程、ｃ）塗布膜におけるフィラーの配向工程、ｄ）塗布膜の乾燥工程、ｅ）ポリアミック酸のイミド転化および結合の強化工程、を順次実施することにより、形成することができる。
【００４０】
図１に示した形態では、放熱フィルム１は、筺体３０の内部空間に露出するように配置されていた。しかし、これに限らず、放熱フィルム１は、筺体３０の外部空間に露出するように配置してもよい。
【００４１】
図２に示すように、筺体部品１０の両面に放熱フィルム１，２を配置すると、筺体３０からの放熱をより促進することが可能になる。この場合は、筺体３０の内部空間に面する放熱フィルム１と、筺体３０の外部空間に面してフィルム表面が外部空間に露出している放熱フィルム２とが、筺体部品１０の表面に垂直な方向から見て重複するように、放熱フィルム１，２を配置することが好ましい。
【００４２】
図１，２に示した形態では、筺体部品（筺体部品本体）１０は、両面が平面である平板であった。しかし、これに限らず、筺体部品１０は、各種形状を有していても構わない。筺体部品（筺体部品本体）は、例えば、当該筐体部品とその筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備えていてもよい。この接続部は、例えば、筐体部品（筺体部品本体）の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である。
【００４３】
図３に示した形態では、筺体部品１０の表面の端部に後退部１５が形成されている。後退部１５は、筺体部品２０の端部を受け入れる接続部として機能する。図４に示した形態では、筺体部品１０の表面の端部近傍に貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１は、筺体部品２０に形成された貫通孔２１とともに、例えばボルトおよびナットである接続部材による接続を可能にするための接続部として機能する。接続部材（ボルト１６およびナット１７）を用いて図４に示した筺体部品１０，２０を固定した状態を図５として示す。
【実施例】
【００４４】
まず、放熱フィルムの評価方法を説明する。
【００４５】
〔赤外線吸収率〕
波長２〜１４μｍにおける全赤外線吸収率の測定には、赤外分光用積分球と、ＤＴＧＳ赤外線検出器による反射率測定装置とを取り付けたブルカー社製ＦＴ−ＩＲ（機種名：ＩＦＳ６６Ｖ）を使用した。２ｃｍ角の試料および黒体を準備し、室温２５℃にて、波長２〜１４μｍの波長領域での放射エネルギーを求めた。全赤外線吸収率（ε）は、黒体の放射エネルギーをＥｂ、試料の放射エネルギーをＥｓとすると、Ｅｓ、Ｅｂをそれぞれ波長２μｍ〜１４μｍの波長領域で積分して試料の全放射エネルギーおよび黒体の全放射エネルギーを算出し、（試料の全放射エネルギー）／（黒体の全放射エネルギー）を計算することにより求められる。なお、試料は不透明であるため、試料の透過率は０とみなした。
【００４６】
〔熱伝導率〕
フィルムの厚さ方向の熱伝導率を下記式から求めた。
熱伝導率＝熱拡散率×比熱×密度
なお、熱拡散率は、キセノンフラッシュアナライザー（ブルカー・エイエックスエス製）を用いて測定した。比熱は、ＤＳＣ（ＳＩＩナノテクノロジー製）を用いて測定した（昇温速度：１０℃／分）。比重は、ブタノール浸漬法より測定した。
【００４７】
［放熱特性］
アルミニウム板を用い、長さ８０ｍｍ×幅８０ｍｍ×高さ４０ｍｍの密閉空間を形成し、この密閉空間にセラミックヒーターを配置した。放熱面を上方に向けて底板上に配置したヒーターと天板との距離は約４０ｍｍであった。天板（アルミニウム天板）としては、各実施例および比較例において放熱フィルムを形成したアルミニウム板を用いた。このアルミニウム板は、放熱フィルムを形成した表面が下方を向くとともに放熱フィルムがヒーターの直上となるように配置した。言い換えれば、放熱フィルムの表面がヒーターの上方において筐体の内部空間を介してヒーターと相対するように、アルミニウム板を配置して測定を実施した。筐体の内部空間の温度は、筐体内部に設置した熱電対を用いて測定した。
【００４８】
セラミックヒーターからの発熱を開始して１６時間経過後の筐体内の密閉空間の温度を測定した。放熱フィルムを形成しないアルミニウム天板を用いた場合の筐体の内部空間の温度は１９０．６℃であった。
【００４９】
［耐油性試験］
放熱フィルムが接合したアルミニウム板を１５０℃の自動変速機油（オートマチックトランスミッションフルード；ＡＴＦ）中に３日間保持し、放熱フィルムが剥離するか否かを観察した。
【００５０】
（実施例）
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に、ピロメリット酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンとを、これらが等モルとなるとともに合計のモノマー濃度が２５重量％となるように添加し、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら反応させた。反応による増粘が確認された後、７０℃に加温しつつさらに攪拌を継続し、ポリアミック酸溶液を調製した。この溶液の粘度は１００Ｐａ・ｓであった。
【００５１】
次に、このポリアミック酸溶液に、この溶液の固形分に対して２０体積％となるように、カーボンファイバー（昭和電工株式会社製ＶＧＣＦ−Ｈ）を添加し、自転公転式攪拌機で分散させた。
【００５２】
フィラーとしてカーボンファイバーを含むポリアミック酸溶液を、厚さ２ｍｍのアルミニウム板の表面に直接塗布して塗布膜を形成した。また、この溶液を、ガラス板の表面に直接塗布して塗布膜を形成した。後者の塗布膜は、赤外線吸収率および熱伝導率を測定するためのフィルム（測定用放熱フィルム）を得るために形成したものである。塗布膜は、いずれも、厚さ０．５ｍｍ、大きさ６０ｍｍ×６０ｍｍとした。
【００５３】
それぞれの塗布膜に２Ｔの磁界をフィルムの厚さ方向に印加しながら、６０℃で３０分間保持し、塗布膜を乾燥させた。塗布膜の乾燥により、フィラーは、フィルムの厚さ方向に配向した状態で固定される。その後、塗布膜を形成したガラス板からは塗布膜を剥離した。ガラス板から剥離させた塗布膜、および塗布膜が形成されたアルミニウム板を、１２０℃で３０分間および３２０℃で２０分間の条件で段階的に加熱し、塗布膜中のポリアミック酸のイミド転化を実施した。こうして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。このアルミニウム板は、放熱特性評価試験におけるアルミニウム天板として用いた。
【００５４】
アルミニウム板上の放熱フィルムは、粘着剤を用いてフィルムを貼り付けた場合、また塗布膜を単に乾燥させてフィルムを形成した場合よりも遥かに強固にアルミニウム板に接着しており、引き剥がすことが困難であった。
【００５５】
（比較例１）
フィラーを配向させるための磁界を印加しないことを除いては、実施例と同様にして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。
【００５６】
（比較例２）
ポリアミック酸溶液にカーボンファイバーを添加しないことを除いては、比較例１と同様にして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。
【００５７】
（比較例３）
沖電気工業株式会社製「まず貼る一番（登録商標）」ソフトタイプを放熱フィルムとした。この放熱フィルムには予め粘着剤層が形成されている。この放熱フィルムを、そのまま測定用放熱フィルムとするとともに、粘着剤層を実施例１で用いたアルミニウム板に接着して、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）を得た。
【００５８】
測定結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
比較例３では、放熱フィルムが粘着剤層を介して接合されているため、オイル中では接合力を保つことができず、放熱フィルムが剥離した。比較例３では、粘着剤層が熱抵抗となったため、赤外線吸収率が高いにもかかわらず、良好な放熱特性が得られなかった。また、実施例と比較例１との対比からは、フィルムの厚さ方向の熱伝導率が放熱特性に大きな影響を及ぼすことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、車両内に代表される厳しい環境下に設置される筺体からの放熱を促進する技術を提供するものとして、高い利用価値を有する。
【符号の説明】
【００６２】
１，２ 放熱フィルム
１０，２０ 筺体部品（筺体部品本体）
１１，１５，２１ 接続部
１６，１７ 接続部材
３０ 筺体
４０ 発熱体（リチウムイオン二次電池）
４１，４２ リチウムイオン二次電池（単電池）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージおよび電池などの発熱体の収容に適した筐体、その部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子マトリックス中にフィラーを分散させた熱伝導フィルムを用いて発熱体からの放熱が促進される技術が知られている。フィラーは熱伝導率を高めるために添加される。カーボンファイバーのように磁化に異方性を有するフィラーは、磁界中で磁気トルクを受けて回転し、一方向に配向する。これを利用して、磁界の印加によりフィラーをフィルムの厚さ方向に配向させ、この方向についてのフィルムの熱伝導率を引き上げることが提案されている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１では、フィラーを分散させた高分子組成物を金型のキャビティ内に注入して板状の熱伝導体が成形される。この熱伝導体は、キャビティ内において高分子組成物に磁界を印加してフィラーを配向させてから、高分子組成物を硬化させることにより製造される。この熱伝導体は、発熱体である半導体パッケージと、ヒートシンク、熱拡散板などの放熱部材との双方に接するように配置して使用される。
【０００４】
特許文献２には、扁平状反磁性フィラーおよび針状反磁性フィラーを分散させて熱伝導率を向上させた熱伝導フィルムが開示されている。これらのフィラーは、磁界の印加によりフィルムの厚さ方向に配向した状態で分散している。このフィルムも、発熱体である半導体パッケージと放熱部材とを熱的に接続するために開発されたものである。
【０００５】
このように、高分子マトリックス中にフィラーを分散させた熱伝導フィルムは、発熱体から放熱のための部材への熱伝導を促進する役割を果たしてきた。
【０００６】
ところで、半導体パッケージおよび電池のような発熱体は、しばしば筺体内に収容して用いられる。発熱体を収容した筐体内は高温に至るため、筐体からの放熱を促進する技術が求められている。
【０００７】
特許文献３には、筐体(容器ケース)からの放熱を促進するために、フィラーを含む被覆層を形成する技術が開示されている（請求項６）。被覆層は、輻射による放熱を促進するために筐体の内面または外面に配置される（段落００１７）。被覆層は、予め作製したフィルムに粘着剤を用いて粘着層を形成し、この粘着層を介して筐体に貼り付けたり（段落００１４）、フィラーを含む塗料を筐体に直接塗布し、塗料を乾燥させたりすること（段落００１５）によって配置される。塗料を構成するバインダー樹脂としては、スチレン・ブタジエン樹脂、ブチルゴム、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂が挙げられている（段落００１６）。また、特許文献３では、遠赤外線の放射率に優れたフィラー、具体的には、無機酸化物およびケイ酸塩化合物からなる群から選択される少なくとも一種の粒子を用いることとされている（請求項１，６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３６３４２１号公報
【特許文献２】特開２００９−０１０２９６号公報
【特許文献３】特開２００９−０８７８７５号公報（請求項１，６、段落００１４−００１７，実施例の欄）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３は、熱伝導のみに頼ることなく、発熱体を収容した筐体からの放熱に適した技術を開示するものとして注目に値する。しかし、特許文献３に開示されている技術は、放熱の程度において改善の余地を残すものとなっている。また、特許文献３に開示されている技術は、厳しい環境下、例えば高温のオイルとの接触、長期間にわたる振動などを考慮するべき条件の下で使用される筐体からの放熱を確実に促進するという観点からも改善の余地がある。
【００１０】
そこで、本発明は、発熱体からの放熱をさらに促進することが可能であるとともに、高温環境でオイルと接触するような過酷な環境の下において確実に放熱を促進できる、筐体およびその部品を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、上記筺体部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、その一側面から、
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品の製造方法であって、
窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内において前記フィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向しており、前記フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で前記筐体部品本体とともに加熱することにより、前記フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させて前記フィルムをポリイミドフィルムとするとともに、前記フィルムと前記筐体部品本体との間の接合を強化する工程を具備する、筐体部品の製造方法、を提供する。
【００１２】
本発明は、その別の側面から、
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体部品本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体部品本体の表面に直接接合している、筐体部品、を提供する。
【００１３】
本発明は、別の側面から、
発熱体を収容するための筐体であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体本体の表面に直接接合しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体の内部空間または外部空間に面するように配置されている、筐体、を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による放熱フィルムでは、熱伝導特性に優れたフィラーがフィルムの厚さ方向に配向しているため、放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が向上している。また、放熱フィルムと筐体本体または筐体部品本体とが直接接しているため、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間に熱抵抗となる粘着層などが介在している場合と比較して、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間における熱伝導が促進される。放熱フィルムからの放熱量またはこのフィルムの吸熱量は、その放熱または吸熱が輻射によるものであっても、放熱フィルムと筐体（部品）本体との間の熱伝導により律速されることがある。このため、熱伝導を促進すれば、放熱フィルムを介して放熱される熱量を制限する要素が排除されることになり、筺体の放熱特性が向上する。
【００１５】
また、本発明では、耐熱性に優れた樹脂であるポリイミドを放熱フィルムの材料として用いるとともに、放熱フィルムと筐体本体または筐体部品本体とが直接結合している。このため、例えば筺体が車両内に設置されて、高温のオイルが接触しても、放熱フィルムが筐体から脱落せず確実に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の筐体の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明の筐体の別の一形態を示す断面図である。
【図３】本発明の筐体のまた別の一形態を示す断面図である。
【図４】本発明の筐体のさらに別の一形態を示す断面図である。
【図５】本発明の筐体のまたさらに別の一形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の一形態では、放熱フィルム１が、筐体３０を構成する筐体部品（筺体部品本体）１０の表面に、筐体３０の内部空間に面するように、言い換えればフィルム表面が内部空間に露出するように配置されている。筐体３０は、筐体部品１０を含む２以上の筐体部品１０，２０が接続して構成されている。筐体３０の内部には、発熱体４０が収容されている。ここでは、発熱体４０として、リチウムイオン二次電池の単電池４１，４２・・・が組み合わされた組電池を示しているが、発熱体４０がこれに限られるわけではない。
【００１８】
筺体部品（筺体部品本体）１０，２０は、金属製の部材であるが、そのすべてが金属から構成されている必要はなく、樹脂その他の材料からなる付属品を備えていてもよい。筺体部品１０，２０は、例えば、部品同士の接続部における液密性を保持するために、樹脂製部材をその端部近傍に備えていても構わない。
【００１９】
筺体部品（筺体部品本体）１０，２０を構成する金属としては、アルミニウム、ステンレスなどを挙げることができる。アルミニウムは、軽量で耐久性に優れ、筺体部品１０，２０に適した金属である。また、アルミニウム部材の表面は、保護酸化膜に覆われており、この保護酸化膜には、ポリアミック酸の官能基と反応する水酸基が豊富に含まれる。ポリアミック酸との化学反応を進行させる上でも、筺体部品（筺体部品本体）はアルミニウム製であることが好ましい。
【００２０】
放熱フィルム１は、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムである。これらの粒子が混在する粉末をフィラーとして用いても構わない。窒化ホウ素粒子およびカーボン粒子のような異方性磁化率を有するフィラーは、磁界を印加すると、磁気トルクを受けて粒子の長軸が磁界の方向に配向する。このため、フィラーが配向可能である程度にフィルムを構成する材料が流動性を有している間にフィルムの厚さ方向に沿って磁界を印加すると、粒子の長軸をフィルムの厚さ方向に配向させることができる。フィラーの配向により、放熱フィルム１の厚さ方向の熱伝導率は、フィルムの膜面方向の熱伝導率よりも大きくなる。言い換えると、厚さ方向の熱伝導率が膜面方向の熱伝導率よりも有意に大きいことは、フィラーが厚さ方向に沿って配向していることを示している。ここで、有意に大きいとは、具体的には、２０％以上大きいことを意味する。
【００２１】
放熱フィルム１の厚さ方向についての熱伝導率は１．５Ｗ／ｍＫ以上、さらには２．０Ｗ／ｍＫ以上、特に２．２Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。放熱フィルム１の厚さがごく薄い場合であっても、フィルム厚さ方向についての熱伝導率は筐体の放熱特性に大きな影響を及ぼす。
【００２２】
放熱フィルムの厚さは２０μｍ〜５００μｍが好ましい。薄すぎると赤外線を放射または吸収する特性が低下し、厚すぎるとフィルムの蓄熱量が過大となる。
【００２３】
放熱フィルム１の赤外線放射（吸収）特性は、２μｍ〜１４μｍの波長域における赤外線吸収率により表示して、８０％以上、さらには８３％以上、特に８５％以上が好ましい。
【００２４】
フィラーとしては、熱伝導特性に優れ、磁界を印加することにより回転するフィラー、具体的には窒化ホウ素粒子およびカーボン粒子が適している。窒化ホウ素粒子としては、六方晶窒化ホウ素粒子を用いることが好ましい。カーボン粒子は、ピッチ系、ＰＡＮ系および気相成長系などの各種カーボンファイバーに加え、カーボンナノチューブなどを用いることができる。これらの非球状粒子は、磁界の印加によって磁気トルクを受け、その長軸が磁界の方向に沿って配向する。
【００２５】
フィラーは、ポリイミドフィルムにおいて、１０〜７０体積％、さらには１５〜６０体積％、特に２０〜５０体積％を占めることが好ましい。フィラーの添加量が少ないと熱伝導率および赤外線放射特性が十分に大きくならない。フィラーの添加量が多すぎるとフィルムの機械的強度が低下する。この範囲の量で含ませるためには、フィラーは、ポリアミック酸溶液に、この溶液の固形分に対して上記範囲の比率となるように添加するとよい。
【００２６】
以下、放熱フィルム１を金属製の筐体部品本体の表面上に形成する方法を説明する。
【００２７】
放熱フィルムは、フィラーを分散したポリアミック酸（ポリアミド）溶液を塗布液として形成することができる。この溶液は、酸二無水物とジアミンとを溶媒中で重合反応させて調製すればよい。
【００２８】
好ましい酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
【００２９】
好ましいジアミンとしては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルプロパンが挙げられる。
【００３０】
溶媒としては、溶解性などの観点からは有機極性溶媒、具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホンが挙げられる。溶媒は、単独で用いてもよく、複数種類を併せて用いてもよい。なお、水が存在するとポリアミック酸が加水分解して低分子量化するため、ポリアミック酸の合成および保存は無水環境下で行うことが好ましい。
【００３１】
溶媒中のモノマー濃度（溶媒における酸二無水物（ａ）およびジアミン（ｂ）の合計量（ａ＋ｂ）の濃度）は５〜３０重量％が好ましい。モノマーの反応温度は、８０℃以下、さらには５〜５０℃が好適である。
【００３２】
ポリアミック酸溶液の粘度は、１〜１０００Ｐａ・ｓ、特に５〜５００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。粘度が低すぎると、塗布層を形成するときに溶液のハジキなどが生じやすくなる。粘度が高すぎると、塗布液のレべリング性などが低下する。
【００３３】
ポリアミック酸溶液に、フィラーを添加し、公知の方法によって攪拌してフィラーを分散すれば、塗布液を調製することができる。フィラーの好ましい添加量は、上述したとおりである。
【００３４】
塗布液は、例えばノズルから吐出することにより、筐体部品本体となる金属板などの表面に供給され、塗布膜となる。塗布液は、筐体部品本体ではなく、ガラス板など成膜用支持体の表面に塗布してもよい。ガラス板は、平滑な表面を有するために、成膜用支持体としては好適である。成膜用支持体の表面に塗布する場合、形成した塗布膜は、ポリアミック酸のイミド転化の前、例えばフィラーの配向処理の後であってポリアミック酸のイミド転化の前に、支持体から剥離して筐体部品本体の表面に直接接するように配置するとよい。
【００３５】
塗布膜中のフィラーを配向させるために、塗布膜には磁界が印加される。磁界は、フィラーが膜の厚さ方向に沿って配向するように印加すればよいが、塗布膜の膜厚方向と平行に、より正確には磁力線が膜厚方向と平行となるように印加することが好ましい。印加する磁界は、１Ｔ（テスラ）以上、さらには２Ｔ以上が好ましい。１Ｔ未満の磁界では、１０体積％以上のフィラーを十分に配向させることが難しくなる。
【００３６】
フィラーを配向させた後、あるいはフィラーを配向させながら、塗布膜を乾燥させて硬化させることにより、フィラーが配向した硬化膜を得ることができる。塗布膜の乾燥は、ポリアミック酸のイミド転化が起こる温度よりも低い温度域、例えば５０〜１３０℃で実施することが好ましい。この乾燥により、フィラーの配向状態が固定される。
【００３７】
次いで、得られた硬化膜に含まれるポリアミック酸のイミド転化を行う。イミド転化は、硬化膜を筐体部品本体の表面上に配置した状態で実施する。イミド転化は、ポリアミック酸からの化学的脱水によっても進行させることができるが、加熱により行うことが好ましい。イミド転化は、３００〜４００℃に加熱することにより行うことができるが、最終的な加熱温度が左記範囲となるように段階的に加熱して実施してもよい。上記温度範囲で加熱する時間は、１０分間〜６０分間が適当である。このイミド転化により、フィラーが分散したポリイミドフィルムが放熱フィルムとして筐体部品本体の表面上に形成される。
【００３８】
乾燥後さらに加熱することにより、ポリアミック酸のイミド転化とともに、筐体部品本体と放熱フィルムとの間の接合強度を増すことができる。接合強度の増加には、いわゆるアンカー効果による物理的結合の強化とともに、フィルムと筺体部品本体の表面との間に生成した化学結合が寄与している可能性が高い。この化学結合は、放熱フィルム中のポリアミック酸を構成する官能基、例えばカルボキシル基と、筐体部品本体の表面上に存在する官能基、例えば金属表面の酸化膜に存在する水酸基とが反応すること（例えば脱水縮合すること）によって形成されると考えられる。
【００３９】
以上のように、放熱フィルムは、ａ）フィラーが分散したポリアミック酸溶液（塗布液）の調製工程、ｂ）塗布液の塗布工程、ｃ）塗布膜におけるフィラーの配向工程、ｄ）塗布膜の乾燥工程、ｅ）ポリアミック酸のイミド転化および結合の強化工程、を順次実施することにより、形成することができる。
【００４０】
図１に示した形態では、放熱フィルム１は、筺体３０の内部空間に露出するように配置されていた。しかし、これに限らず、放熱フィルム１は、筺体３０の外部空間に露出するように配置してもよい。
【００４１】
図２に示すように、筺体部品１０の両面に放熱フィルム１，２を配置すると、筺体３０からの放熱をより促進することが可能になる。この場合は、筺体３０の内部空間に面する放熱フィルム１と、筺体３０の外部空間に面してフィルム表面が外部空間に露出している放熱フィルム２とが、筺体部品１０の表面に垂直な方向から見て重複するように、放熱フィルム１，２を配置することが好ましい。
【００４２】
図１，２に示した形態では、筺体部品（筺体部品本体）１０は、両面が平面である平板であった。しかし、これに限らず、筺体部品１０は、各種形状を有していても構わない。筺体部品（筺体部品本体）は、例えば、当該筐体部品とその筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備えていてもよい。この接続部は、例えば、筐体部品（筺体部品本体）の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である。
【００４３】
図３に示した形態では、筺体部品１０の表面の端部に後退部１５が形成されている。後退部１５は、筺体部品２０の端部を受け入れる接続部として機能する。図４に示した形態では、筺体部品１０の表面の端部近傍に貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１は、筺体部品２０に形成された貫通孔２１とともに、例えばボルトおよびナットである接続部材による接続を可能にするための接続部として機能する。接続部材（ボルト１６およびナット１７）を用いて図４に示した筺体部品１０，２０を固定した状態を図５として示す。
【実施例】
【００４４】
まず、放熱フィルムの評価方法を説明する。
【００４５】
〔赤外線吸収率〕
波長２〜１４μｍにおける全赤外線吸収率の測定には、赤外分光用積分球と、ＤＴＧＳ赤外線検出器による反射率測定装置とを取り付けたブルカー社製ＦＴ−ＩＲ（機種名：ＩＦＳ６６Ｖ）を使用した。２ｃｍ角の試料および黒体を準備し、室温２５℃にて、波長２〜１４μｍの波長領域での放射エネルギーを求めた。全赤外線吸収率（ε）は、黒体の放射エネルギーをＥｂ、試料の放射エネルギーをＥｓとすると、Ｅｓ、Ｅｂをそれぞれ波長２μｍ〜１４μｍの波長領域で積分して試料の全放射エネルギーおよび黒体の全放射エネルギーを算出し、（試料の全放射エネルギー）／（黒体の全放射エネルギー）を計算することにより求められる。なお、試料は不透明であるため、試料の透過率は０とみなした。
【００４６】
〔熱伝導率〕
フィルムの厚さ方向の熱伝導率を下記式から求めた。
熱伝導率＝熱拡散率×比熱×密度
なお、熱拡散率は、キセノンフラッシュアナライザー（ブルカー・エイエックスエス製）を用いて測定した。比熱は、ＤＳＣ（ＳＩＩナノテクノロジー製）を用いて測定した（昇温速度：１０℃／分）。比重は、ブタノール浸漬法より測定した。
【００４７】
［放熱特性］
アルミニウム板を用い、長さ８０ｍｍ×幅８０ｍｍ×高さ４０ｍｍの密閉空間を形成し、この密閉空間にセラミックヒーターを配置した。放熱面を上方に向けて底板上に配置したヒーターと天板との距離は約４０ｍｍであった。天板（アルミニウム天板）としては、各実施例および比較例において放熱フィルムを形成したアルミニウム板を用いた。このアルミニウム板は、放熱フィルムを形成した表面が下方を向くとともに放熱フィルムがヒーターの直上となるように配置した。言い換えれば、放熱フィルムの表面がヒーターの上方において筐体の内部空間を介してヒーターと相対するように、アルミニウム板を配置して測定を実施した。筐体の内部空間の温度は、筐体内部に設置した熱電対を用いて測定した。
【００４８】
セラミックヒーターからの発熱を開始して１６時間経過後の筐体内の密閉空間の温度を測定した。放熱フィルムを形成しないアルミニウム天板を用いた場合の筐体の内部空間の温度は１９０．６℃であった。
【００４９】
［耐油性試験］
放熱フィルムが接合したアルミニウム板を１５０℃の自動変速機油（オートマチックトランスミッションフルード；ＡＴＦ）中に３日間保持し、放熱フィルムが剥離するか否かを観察した。
【００５０】
（実施例）
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に、ピロメリット酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンとを、これらが等モルとなるとともに合計のモノマー濃度が２５重量％となるように添加し、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら反応させた。反応による増粘が確認された後、７０℃に加温しつつさらに攪拌を継続し、ポリアミック酸溶液を調製した。この溶液の粘度は１００Ｐａ・ｓであった。
【００５１】
次に、このポリアミック酸溶液に、この溶液の固形分に対して２０体積％となるように、カーボンファイバー（昭和電工株式会社製ＶＧＣＦ−Ｈ）を添加し、自転公転式攪拌機で分散させた。
【００５２】
フィラーとしてカーボンファイバーを含むポリアミック酸溶液を、厚さ２ｍｍのアルミニウム板の表面に直接塗布して塗布膜を形成した。また、この溶液を、ガラス板の表面に直接塗布して塗布膜を形成した。後者の塗布膜は、赤外線吸収率および熱伝導率を測定するためのフィルム（測定用放熱フィルム）を得るために形成したものである。塗布膜は、いずれも、厚さ０．５ｍｍ、大きさ６０ｍｍ×６０ｍｍとした。
【００５３】
それぞれの塗布膜に２Ｔの磁界をフィルムの厚さ方向に印加しながら、６０℃で３０分間保持し、塗布膜を乾燥させた。塗布膜の乾燥により、フィラーは、フィルムの厚さ方向に配向した状態で固定される。その後、塗布膜を形成したガラス板からは塗布膜を剥離した。ガラス板から剥離させた塗布膜、および塗布膜が形成されたアルミニウム板を、１２０℃で３０分間および３２０℃で２０分間の条件で段階的に加熱し、塗布膜中のポリアミック酸のイミド転化を実施した。こうして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。このアルミニウム板は、放熱特性評価試験におけるアルミニウム天板として用いた。
【００５４】
アルミニウム板上の放熱フィルムは、粘着剤を用いてフィルムを貼り付けた場合、また塗布膜を単に乾燥させてフィルムを形成した場合よりも遥かに強固にアルミニウム板に接着しており、引き剥がすことが困難であった。
【００５５】
（比較例１）
フィラーを配向させるための磁界を印加しないことを除いては、実施例と同様にして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。
【００５６】
（比較例２）
ポリアミック酸溶液にカーボンファイバーを添加しないことを除いては、比較例１と同様にして、測定用放熱フィルムと、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）とを得た。
【００５７】
（比較例３）
沖電気工業株式会社製「まず貼る一番（登録商標）」ソフトタイプを放熱フィルムとした。この放熱フィルムには予め粘着剤層が形成されている。この放熱フィルムを、そのまま測定用放熱フィルムとするとともに、粘着剤層を実施例１で用いたアルミニウム板に接着して、放熱フィルムが接合したアルミニウム板（筐体部品）を得た。
【００５８】
測定結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
比較例３では、放熱フィルムが粘着剤層を介して接合されているため、オイル中では接合力を保つことができず、放熱フィルムが剥離した。比較例３では、粘着剤層が熱抵抗となったため、赤外線吸収率が高いにもかかわらず、良好な放熱特性が得られなかった。また、実施例と比較例１との対比からは、フィルムの厚さ方向の熱伝導率が放熱特性に大きな影響を及ぼすことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、車両内に代表される厳しい環境下に設置される筺体からの放熱を促進する技術を提供するものとして、高い利用価値を有する。
【符号の説明】
【００６２】
１，２ 放熱フィルム
１０，２０ 筺体部品（筺体部品本体）
１１，１５，２１ 接続部
１６，１７ 接続部材
３０ 筺体
４０ 発熱体（リチウムイオン二次電池）
４１，４２ リチウムイオン二次電池（単電池）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品の製造方法であって、
窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内において前記フィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向しており、前記フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で前記筐体部品本体とともに加熱することにより、前記フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させて前記フィルムをポリイミドフィルムとするとともに、前記フィルムと前記筐体部品本体との間の接合を強化する工程を具備する、筐体部品の製造方法。
【請求項２】
前記フィルムを３００〜４００℃に加熱して、イミド転化を実施するとともに前記接合を強化する、請求項１に記載の筺体部品の製造方法。
【請求項３】
前記筐体部品本体が、当該筐体部品本体と前記筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備え、
前記接続部が、前記筐体部品本体の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である、請求項１または２に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項４】
前記筐体部品本体が、アルミニウム製である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項５】
前記放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、前記放熱フィルムの波長２μｍ〜１４μｍにおける赤外線吸収率が８０％以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項６】
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体部品本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体部品本体の表面に直接接合している、筐体部品。
【請求項７】
前記筐体部品本体が、当該筐体部品本体と前記筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備え、
前記接続部が、前記筐体部品本体の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である、請求項６に記載の筐体部品。
【請求項８】
前記筐体部品本体が、アルミニウム製である、請求項６または７に記載の筐体部品。
【請求項９】
前記放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、前記放熱フィルムの波長２μｍ〜１４μｍにおける赤外線吸収率が８０％以上である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の筐体部品。
【請求項１０】
発熱体を収容するための筐体であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体本体の表面に直接接合しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体の内部空間または外部空間に面するように配置されている、筐体。
【請求項１】
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品の製造方法であって、
窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子からなるフィラーが分散し、フィルム内において前記フィラーの長軸がフィルムの厚さ方向に配向しており、前記フィラーの配向状態が固定されるように乾燥させたポリアミック酸フィルムを、金属製の筐体部品本体の表面上に直接配置した状態で前記筐体部品本体とともに加熱することにより、前記フィルム中のポリアミック酸をイミド転化させて前記フィルムをポリイミドフィルムとするとともに、前記フィルムと前記筐体部品本体との間の接合を強化する工程を具備する、筐体部品の製造方法。
【請求項２】
前記フィルムを３００〜４００℃に加熱して、イミド転化を実施するとともに前記接合を強化する、請求項１に記載の筺体部品の製造方法。
【請求項３】
前記筐体部品本体が、当該筐体部品本体と前記筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備え、
前記接続部が、前記筐体部品本体の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である、請求項１または２に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項４】
前記筐体部品本体が、アルミニウム製である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項５】
前記放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、前記放熱フィルムの波長２μｍ〜１４μｍにおける赤外線吸収率が８０％以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の筐体部品の製造方法。
【請求項６】
発熱体を収容するための筐体の一部を構成する筐体部品であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体部品本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体部品本体の表面に直接接合している、筐体部品。
【請求項７】
前記筐体部品本体が、当該筐体部品本体と前記筐体部品以外の筐体部品とを接続するための接続部を備え、
前記接続部が、前記筐体部品本体の表面が部分的に隆起もしくは後退して形成された変形部、または貫通孔である、請求項６に記載の筐体部品。
【請求項８】
前記筐体部品本体が、アルミニウム製である、請求項６または７に記載の筐体部品。
【請求項９】
前記放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であり、前記放熱フィルムの波長２μｍ〜１４μｍにおける赤外線吸収率が８０％以上である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の筐体部品。
【請求項１０】
発熱体を収容するための筐体であって、
放熱フィルムと、金属製の筐体本体とを備え、
前記放熱フィルムが、窒化ホウ素粒子またはカーボン粒子であるフィラーが分散したポリイミドフィルムであり、
前記放熱フィルム内において前記フィラーの長軸が前記放熱フィルムの厚さ方向に配向しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体本体の表面に直接接合しており、
前記放熱フィルムが、前記筐体の内部空間または外部空間に面するように配置されている、筐体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６４９４１（Ｐ２０１２−１６４９４１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３２５（Ｐ２０１１−２６３２５）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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