CN107124851B

CN107124851B - 树脂结构体和使用了该结构体的电子部件以及电子设备

Info

Publication number: CN107124851B
Application number: CN201710037480.2A
Authority: CN
Inventors: 名和穗菜美; 日野裕久
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: CN107124851A; JP6501075B2; US9859190B2; US20170243804A1; JP2017152535A

Abstract

本发明提供具有高散热性、且与发热器件的界面的密合性优异的树脂结构体。树脂结构体设置在基体上，使基体的热向外部散出，其中，该树脂结构体包括：水系涂料层，其设置在基体上，且包含水系涂料和平均粒径为30μm以上且150μm以下的填料；和树脂层，其设置在水系涂料层上，且包含热固性树脂，填料的远红外线辐射率为0.8以上，填料的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下，对于全部填料中的80％以上而言，填料的穿过重心的长轴具有水系涂料层的水系涂料的厚度与树脂层的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。

Description

树脂结构体和使用了该结构体的电子部件以及电子设备

技术领域

本发明涉及通过热辐射而使发热体的热向外部散出的树脂结构体和使用了该结构体的电子部件以及电子设备。

背景技术

随着功率器件、半导体封装件的小型化、高密度化，设备的发热密度变高。因此，对于搭载于设备内的电子部件，需要使由各个部件产生的热高效地散出以不超过动作保证温度的技术。

通常，作为商品的散热机构，一般使用利用对流的翅片、利用热传导的热传导片。然而，作为商品的散热机构，仅通过以往的热对策构件难以散热至发热器件的动作保证温度以下。

近年来，作为无法确保空间而能够散热的机构，利用热辐射的散热涂料被关注。其中，使用水系涂料的散热涂料由于溶剂是水，因此处理性优异。

图8是示出通过以往的方法制成的电子部件的结构的剖视图。电子部件包括散热构件57和金属基板51。散热构件57涂敷于金属基板51的表面，发挥使金属基板51的热散出的作用。散热构件57包括水系涂料58和填料59。填料59的远红外线辐射率高，通过与水系涂料58混合，从而能够形成散热效果优异的膜。

在先技术文献

专利文献1：WO2014/175344号公报

然而，在上述的散热构件57的结构中，在散热构件57的内部存在有填料59，阻碍来自填料59的表面的热辐射引起的散热。其结果是，即使填充大量填料59，来自散热构件57的热辐射的效率也不会提高。

另外，虽然使用容易处理的水系涂料58作为树脂，但散热构件57与金属基板51的界面的密合性不足。在密合性不足的情况下，在散热构件57与金属基板51之间热阻增大，因此散热性降低。其结果是，在专利文献1的结构中，在发热器件的表面温度为200℃以上的情况下、发热器件的发热面积为大面积的情况下等，得到优异的散热效果的条件受到制约，因而推断散热性不足。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明解决以往的课题，其目的在于提供具有高散热性、且与发热器件的界面的密合性优异的树脂结构体。

用于解决课题的方案

本发明的树脂结构体设置在基体上，使所述基体的热向外部散出，所述树脂结构体包括：水系涂料层，其设置在所述基体上，且包含水系涂料和平均粒径为30μm以上且150μm以下的填料；和树脂层，其设置在所述水系涂料层上，且包含热固性树脂，所述填料的远红外线辐射率为0.8以上，所述填料的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下，对于全部所述填料中的80％以上而言，所述填料的穿过重心的所述长轴具有所述水系涂料层的所述水系涂料的厚度与所述树脂层的所述热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。

发明效果

在本发明的树脂结构体中，对于全部填料中的80％以上而言，填料的穿过重心的长轴具有水系涂料层的水系涂料的厚度与树脂层的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。换言之，全部填料中的80％以上从水系涂料层以及树脂层向外部突出，因此能够得到高散热性。另外，在水系涂料层上还设置有树脂层，因此能够支承突出的填料，能够充分地发挥树脂结构体与发热器件的界面的密合性。

另外，通过将该树脂结构体设置于发热器件，能够使由发热器件产生的热高效地向空气中辐射。由此，能够减少发热器件的热能，抑制发热器件的温度上升。

根据该树脂结构体的上述构造，无需在电子部件设置风扇、散热片，便能够得到优异的升温抑制效果。

附图说明

图1的(a-1)是示出实施方式1的树脂结构体以及电子部件的剖面结构的剖视图，(a-2)是示出实施方式2的树脂结构体以及电子部件的剖面结构的剖视图。

图2的(a)～(c)是示出填料8的形状的图。

图3是示出填料8的长轴方向未对齐的情况下的树脂结构体的剖面结构的剖视图。

图4是示出制作实施方式1的树脂结构体时所使用的散热性评价元件的概要图。

图5是示出实施例1～4、比较例1、3～5中的散热性评价夹具的剖面结构的剖视图。

图6是示出比较例2的散热性评价夹具的剖面结构的剖视图。

图7是示出实施方式1的电子设备的结构的概要立体图。

图8是示出以往的电子部件的散热构件的剖面结构的剖视图。

附图标记说明

1、1a 树脂结构体

2、2a 电子部件

3、3a 水系涂料层

4 树脂层

5 水系涂料

6 填料

7 发热器件

8 填料

9 金属基板

10 散热性评价元件

11 加热器

12 热辐射吸收部

13 水冷散热片

14 发热体

15 基板

16 平板壳体

51 金属基板

57 散热构件

58 树脂

59 填料

具体实施方式

第一方式的树脂结构体设置在基体上，使所述基体的热向外部散出，所述树脂结构体包括：水系涂料层，其设置在所述基体上，且包含水系涂料和平均粒径为30μm以上且150μm以下的填料；和树脂层，其设置在所述水系涂料层上，且包含热固性树脂，所述填料的远红外线辐射率为0.8以上，所述填料的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下，对于全部所述填料中的80％以上而言，所述填料的穿过重心的所述长轴具有所述水系涂料层的所述水系涂料的厚度与所述树脂层的所述热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。

第二方式的树脂结构体以上述第一方式为基础，其中，所述填料也可以具有球状、锥体或多面体的形状。

第三方式的树脂结构体以上述第一或第二方式为基础，其中，对于全部所述填料中的60％以上而言，所述长轴的方向也可以沿与所述基体垂直的方向取向。

第四方式的树脂结构体以上述第一至第三中任一方式为基础，其中，所述填料也可以以相邻的两个填料间的间隔为所述填料的平均粒径以下的方式配置。

第五方式的树脂结构体以上述第一至第四中任一方式为基础，其中，所述填料的含有率也可以在所述水系涂料层的组成中为60体积％以上且85体积％以下。

第六方式的树脂结构体以上述第一至第五中任一方式为基础，其中，所述水系涂料层与所述树脂层的合计厚度也可以为50μm以下。

第七方式的带有树脂结构体的电子部件在所述电子部件的外表面具有上述第一至第六中任一方式的树脂结构体，且所述基体为所述电子部件的外表面。

第八方式的电子设备具备上述第七方式的电子部件。

以下，参照附图对实施方式的树脂结构体以及电子部件进行详细说明。需要说明的是，在图中对实质上相同的构件标注相同的附图标记。

(实施方式1)

<树脂结构体>

图1的(a-1)是示出实施方式1的树脂结构体1以及电子部件2的剖面结构的剖视图。树脂结构体1包括：设置在发热器件7上的水系涂料层3、和设置在水系涂料层3上的树脂层4。水系涂料层3包括水系涂料5和球状的填料6。该球状的填料6的特征在于，其至少一部分存在于水系涂料层3，对于全部填料6中的80％以上而言，填料6的穿过重心的长轴具有水系涂料层3的水系涂料5的厚度与树脂层4的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。需要说明的是，该填料6的远红外线辐射率为0.8以上，填料6的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下。换言之，在该树脂结构体1中，填料6从水系涂料层3以及树脂层4向外部突出。

根据该树脂结构体1，填料6从水系涂料层3以及树脂层4向外部突出，因此能够得到高散热性。另外，在水系涂料层3上还设置有树脂层4，因此能够支承突出的填料6。因此，能够充分地发挥树脂结构体1与发热器件7的界面的密合性。

以下，对构成该树脂结构体1的构成构件进行说明。

<树脂层4>

为了提高树脂结构体1与发热器件7的界面的密合性，在水系涂料层3的上部形成有在实施方式1的树脂结构体1中使用的树脂层4。另外，来自外部的机械刺激(碰撞、切削、割裂等)有时会波及树脂结构体1。因此，在树脂如橡胶那样柔软的情况下，会产生薄膜损坏等问题，因此树脂优选为坚固的固化物。因此，树脂层4优选为刚性高且具有热固化性的树脂，例如为从丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅树脂等中选出的一种或多种树脂。特别是，液状环氧树脂与咪唑固化系树脂即使为薄膜状的固化物也具有高刚性，因此更加优选。

<水系涂料层>

水系涂料层3设置在发热器件7上。需要说明的是，发热器件7对应于技术方案中的“基体”。该水系涂料层3包括水系涂料5和球状的填料6。

<水系涂料5>

能够在实施方式1中使用的水系涂料5与填料6混合，且作为固化物而形成涂膜，因此优选使用即使在水系涂料中也具有与金属密合的密合性的树脂。因此，作为水系涂料，优选从例如环氧树脂、聚硅氧烷系树脂、氨基甲酸酯系树脂等中选出的一种或多种。

<水系涂料5与填料6的量>

水系涂料5的量优选相对于水系涂料层3的整体的体积而处于15体积％以上且40体积％以下的范围。此时，填料6的量为60体积％以上且85体积％以下。优选上述范围的理由如下。

在将水系涂料5的量与填料6的量的合计设为100体积％时，若水系涂料5的量少于15体积％，则填料6的量多于85体积％。在该情况下，填料6相对于水系涂料5的比例过大，难以将填料6保持在水系涂料层3中。换言之，处理性变差。另一方面，若水系涂料5的量多于40体积％，则填料6的量少于60体积％。在该情况下，填料6从水系涂料层3以及树脂层4向外部突出的表面积变小，热辐射的效率不足。因此，填料6的量优选相对于水系涂料层3的整体的体积而处于60体积％以上且85体积％以下。

需要说明的是，对于水系涂料5与填料6的量的关系，在以下的实施例中进一步进行说明。

<填料6>

填料6例如优选使用远红外线辐射率为0.8以上且平均粒径为30μm以上且150μm以下的粒子。另外，填料6的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下。填料6的形状可以为球状、锥体、多面体等中的任一种。在此，作为填料6，例如可以列举球状粒子为例。

只要采用远红外线辐射率为0.8以上的填料，则可以不对填料6的组成进行特别限定地使用。树脂的远红外线辐射率例如为0.6以上且0.8以下。形成为树脂结构体1的表面的树脂层4与填料6对树脂层4的远红外线辐射率造成较大影响，因此填料6的远红外线辐射率优选为0.8以上。在远红外线辐射率小于0.8的情况下，受到树脂层4的远红外线辐射率的影响，即使使填料6向树脂层4的外部突出，树脂结构体1的远红外线辐射率也小于0.8，热辐射的效率不足。

作为球状的填料6，例如可以使用氧化镁、氧化锌、氧化钛等氧化物系填料等。

需要说明的是，对于填料6，在以下的实施例进一步进行说明。

<填料6的粒径>

在此，对于填料6的粒径而言，即使所使用的所有的填料粒径并非均匀的大小，但只要平均粒径处于上述的范围即可。

在填料6的平均粒径大于150μm的情况下，在突出的状态下的填料6之间形成较大的间隙，无法进行大量填充。另外，作为涂膜的密合性不足。另一方面，在填料6的平均粒径小于30μm的情况下，由于尺寸较小，因此难以控制水系涂料层3的由水系涂料5构成的厚度。因此，形成水系涂料层3时的作业性变差。

<填料6的纵横比>

填料6的纵横比是填料6的穿过重心的长轴与短轴之比(长轴/短轴)。需要说明的是，在将各填料近似为长方体的情况下，可以求出一最长的边(最大边：长边)除以最短的边(最小边：短边)而得到的值(长边/短边)作为填料6的纵横比。在纵横比大体小于1.2的情况下，填料6的形状实质上形成为球状。在纵横比大于12的情况下，在长轴长度相同的情况下，与突出的短轴长度对应的表面积变小，热辐射的效果变小，散热性降低。

对于形状而言，可以为球状、锥体、多面体等中的任一种。如后述那样，若为锥体，则优选使用圆锥体、三角锥体、四棱锥体、多棱锥体。若为多面体，则优选使用正四面体、正六面体、正十四面体。

<填料6的突出>

填料6的至少一部分存在于水系涂料层3。填料6的一部分可以与发热器件7相接。通过填料6与发热器件7相接，从而能够更加高效地传递来自发热器件7的热。另外，对于全部填料6中的80％以上而言，填料6的穿过重心的长轴具有水系涂料层3的水系涂料5的厚度与树脂层4的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。在该情况下，水系涂料层3的水系涂料5的厚度以及树脂层4的热固性树脂的厚度是指不含有填料6的水系涂料5的厚度和热固性树脂的厚度。

另外，填料6优选相对于将由水系涂料层3与树脂层4构成的两层相加的合计厚度而使70％以上的部分向外部突出。在填料6向外部突出的部分小于水系涂料层3与树脂层4的合计厚度的70％的情况下，填料6向由水系涂料层3与树脂层4构成的两层的外部突出的表面积变小，热辐射的效率不足。

<填料6的排列>

在此使用的填料6为球状，因此与填料6的朝向无关，优选以相邻的填料与填料之间的间隔比填料6的粒径小的方式排列，在填料6为球状的情况下，与锥体、多面体相比处理性良好。

从水系涂料层3与树脂层4这两个层突出的填料6的数量优选相对于填料6的总数为80％以上。在从水系涂料层3与树脂层4这两个层突出的填料6的数量按照个数％小于80％的情况下，树脂结构体1的远红外线辐射率小于0.8，热辐射不足。

<树脂结构体的制造方法>

该树脂结构体通过以下的制造方法得到。

1)将平均粒径为30μm以上且150μm以下的填料6与水系涂料5以填料6为60体积％以上且85体积％以下的方式混合，并涂敷在发热器件7上从而形成水系涂料层3。

2)将热固性树脂溶液涂敷在水系涂料层3上，从而形成树脂层4。需要说明的是，热固性树脂溶液也可以不直接涂敷于水系涂料层3的上表面，而以不覆盖突出的填料6的方式从侧方供给。

由此，能够在发热器件7上形成树脂结构体1。

<电子部件>

如图1的(a-1)所示，实施方式1的电子部件2在发热器件7上设置有上述树脂结构体1。如上述那样，根据上述树脂结构体1，具有高散热性，且能够充分发挥树脂结构体1与发热器件7的界面的密合性。因此，能够得到具有高散热性、且具有树脂结构体1与发热器件7的优异的界面的密合性的电子部件。

<电子设备>

图7是示出实施方式1的电子设备20的结构的概要立体图。如图7所示，该电子设备20包括：基板15、设置在基板15上的发热体14、设置在基板15以及发热体14上的树脂结构体1、以及覆盖整体的平板壳体16。这样，上述树脂结构体1还能够应用于无法在平板壳体16的内侧设置风扇、散热片的小型轻量且薄型的智能手机、平板终端中的发热体14的散热用途。

(实施方式2)

<树脂结构体>

图1的(a-2)是示出实施方式2的树脂结构体1a以及电子部件2a的结构的剖视图。该实施方式2的树脂结构体1a与实施方式1的树脂结构体相比，不同点在于所使用的填料8的形状并非球状而是锥体。该树脂结构体1a包括设置在发热器件7上的水系涂料层3a、和设置在水系涂料层3a上的树脂层4。水系涂料层3a包括水系涂料5、锥体或多面体的形状的填料8。该锥体或多面体的填料8的特征在于，其至少一部分存在于水系涂料层3a，对于全部填料8中的80％以上而言，填料8的穿过重心的长轴具有水系涂料层3a的水系涂料5的厚度与树脂层4的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。需要说明的是，该填料8的远红外线辐射率为0.8以上，填料8的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下。换言之，在该树脂结构体1a中，填料8从水系涂料层3a以及树脂层4向外部突出。

根据该树脂结构体1a，填料8从水系涂料层3a以及树脂层4向外部突出，因此能够得到高散热性。另外，在水系涂料层3a上还设置有树脂层4，因此能够支承突出的填料8。因此，能够充分地发挥树脂结构体1a与发热器件7的界面的密合性。

以下，对构成该树脂结构体1a的构成构件进行说明。需要说明的是，在采用实质上与实施方式1相同的结构的情况下省略且说明。

<树脂层4>

实施方式2中能够使用的树脂层4具有与实施方式1中使用的树脂层实质上相同的结构以及特性，因此省略其说明。

<水系涂料层>

水系涂料层3a设置在发热器件7上。需要说明的是，发热器件7对应于技术方案中的“基体”。该水系涂料层3a包括水系涂料5、锥体或多面体的填料8。

<水系涂料5>

能够在实施方式2中使用的水系涂料5具有与在实施方式1中使用的水系涂料实质上相同的结构以及特性，因此省略其说明。

<水系涂料5与填料8的量>

水系涂料5的量优选相对于水系涂料层3a的整体的体积而处于15体积％以上且40体积％以下的范围。此时，填料8的量为60体积％以上且85体积％以下。优选上述范围的理由如下。

在将水系涂料5的量与填料8的量的合计设为100体积％时，若水系涂料5的量少于15体积％，则填料8的量多于85体积％。在该情况下，填料8相对于水系涂料5的比例过大，难以将填料8保持在水系涂料层3a中。换言之，处理性变差。另一方面，若水系涂料5的量多于40体积％，则填料8的量少于60体积％。在该情况下，填料8从水系涂料层3a以及树脂层4向外部突出的表面积变小，热辐射的效率不足。因此，填料8的量优选相对于水系涂料层3a的整体的体积而处于60体积％以上且85体积％以下。

需要说明的是，对于水系涂料5与填料8的量的关系，在以下的实施例中进一步进行说明。

<填料8>

填料8例如优选使用远红外线辐射率为0.8以上且平均粒径为30μm以上且150μm以下的粒子。另外，填料8的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下。填料8的形状可以为球状、锥体、多面体等中的任一种。在此，作为填料8，例如可以列举锥体或多面体的粒子为例。

只要采用远红外线辐射率为0.8以上的填料，则可以不对填料8的组成进行特别限定地使用。树脂的远红外线辐射率例如为0.6以上且0.8以下。形成为树脂结构体1的表面的树脂层4与填料8对树脂层4的远红外线辐射率造成较大影响，因此填料8的远红外线辐射率优选为0.8以上。在远红外线辐射率小于0.8的情况下，受到树脂层4的远红外线辐射率的影响，即使使填料8向树脂层4的外部突出，树脂结构体1的远红外线辐射率也小于0.8，热辐射的效率不足。

作为锥体或多面体的填料8，例如可以使用以二氧化硅为主成分的滑石、高岭土、堇青石等矿物系填料。

<填料8的粒径>

在此，填料8的粒径是指将各填料8近似为球状的情况下(相同体积的球体)的平均直径(平均粒径)。

在填料8的平均粒径大于150μm的情况下，在突出的状态下的填料8之间形成较大的间隙，无法进行大量填充。另外，作为涂膜的密合性不足。另一方面，在填料8的平均粒径小于30μm的情况下，由于尺寸较小，因此难以控制水系涂料层3a的由水系涂料5构成的厚度。因此，形成水系涂料层3a时的作业性变差。

<填料8的纵横比>

填料8的纵横比是填料8的穿过重心的长轴与短轴之比(长轴/短轴)。需要说明的是，在将各填料8近似为长方体的情况下，可以求出一最长的边(最大边：长边)除以最短的边(最小边：短边)而得到的值(长边/短边)作为填料8的纵横比。在纵横比大体小于1.2的情况下，填料6的形状实质上形成为球状。在纵横比大于12的情况下，在长轴长度相同的情况下，与突出的短轴长度对应的表面积变小，热辐射的效果变小，散热性降低。

对于形状而言，在上述实施方式1的填料6的情况下为球状。该实施方式2的填料8为锥体或多面体。若为锥体，则优选使用圆锥体、三角锥体、四棱锥体、多棱锥体。若为多面体，则优选使用正四面体、正六面体、正十四面体。

<填料8的突出>

填料8的至少一部分存在于水系涂料层3。填料8的一部分可以与发热器件7相接。通过填料8与发热器件7相接，从而能够更加高效地传递来自发热器件7的热。另外，对于全部填料8中的80％以上而言，填料8的穿过重心的长轴具有水系涂料层3a的水系涂料5的厚度与树脂层4的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。在该情况下，水系涂料层3a的水系涂料5的厚度以及树脂层4的热固性树脂的厚度是指不含有填料8的水系涂料5的厚度和热固性树脂的厚度。

另外，填料8优选相对于将由水系涂料层3a与树脂层4构成的两层相加的合计厚度而使70％以上的部分向外部突出。在填料8向外部突出的部分小于水系涂料层3a与树脂层4的合计厚度的70％的情况下，填料8向由水系涂料层3a与树脂层4构成的两层的外部突出的表面积变小，热辐射的效率不足。

<填料8的排列>

在使用填料8的情况下，优选全部填料8中的60％以上的填料的长轴沿着同一方向，换言之沿着相对于发热器件7的表面的法线方向排列(取向)。在填料8为锥体的情况下，长轴方向为从底面朝向前端的变尖的方向。另外，填料8优选以相邻的填料8间的间隔为填料8的平均粒径以下的方式排列。

图2的(a)～(c)是示出各填料8的长轴方向的概要图。在此，各填料的长轴方向是指各填料8的穿过重心的长轴的方向。需要说明的是，长轴也可以表示为将各填料8近似为长方体的情况下的长边。在图2中，通过将各填料8近似为长方体的情况下的长边方向来表示长轴方向。在填料8为锥体的情况下，例如，长轴方向为从底面朝向逐渐变细的前端的方向。填料8的长轴方向优选沿相对于发热器件7的表面垂直的方向排列(取向)。

需要说明的是，沿垂直方向排列(取向)的情况是指，相对于关于发热器件7的表面的法线方向，填料8的长轴方向处于±20度以内的情况。换言之，若长轴方向处于以法线方向为中心倾斜20度的圆锥内，则可以称为沿垂直方向排列(取向)。

在仅少于全部填料8中的60％的填料8朝向相同方向的情况下，或在相邻的填料8与填料8之间的间隔大于填料的平均粒径的情况下，如图3所示那样填料8并未密集地排列，作为热辐射的散热性不足。

需要说明的是，作为沿相同方向排列的填料的个数％的60％以上的根据还通过以下的表1进行说明。

从水系涂料层3a以及树脂层4突出的填料8的数量优选相对于填料整体按照个数％为80％以上。在小于80％的情况下，树脂结构体1的远红外线辐射率小于0.8，热辐射不足。

另外，填料8优选相对于水系涂料层3a的水系涂料5的厚度与树脂层4的厚度的合计厚度而使70％以上的部分向外部突出。在小于70％的情况下，填料8从水系涂料层3a以及树脂层4向外部突出的表面积变小，热辐射的效率不足。

<其他填料>

需要说明的是，在制作水系涂料层3a时，除了被用作填料6、填料8的填料以外，也可以在水系涂料层3a中含有热传导性高的填料，由此提高水系涂料层3a的热传导系数，构成热传导性以及热辐射性优异的散热树脂。

以下，通过实施例对本发明的树脂结构体进行更具体地说明。需要说明的是，并不通过以下的实施例对本发明进行任何限定。

(实施例)

表1示出各实施例与比较例中的作为构成树脂结构体的水系涂料以及填料等的条件以及测定结果而得到的散热特性。在散热特性中，对测定结果、判定内容以及填料的排列状态进行汇总。以下，对它们进行详细说明。

[表1]

首先，为了评价树脂结构体1的散热性，制作图4所示的散热性评价元件10。散热性评价元件10包括树脂结构体1和金属基板9。

<树脂结构体1>

作为树脂结构体1的制作例，对实施例1进行说明。

<水系涂料层的制作>

1)使用球状且粒径为30μm的氧化镁作为填料6，使用环氧主剂EPICLON EXA-8150(DIC制)、环氧固化剂WATERSOL S-695(DIC制)、环氧催化剂BECKAMINE P-198(DIC制)作为水系涂料5。将上述的材料以表1所示的规定量混合，制作填料含有率为85体积％的混合液。

2)接下来，使用金属掩模，在金属基板9上按照膜厚10μm涂敷混合液，在160℃下放置20分钟而使其固化，从而制成水系涂料层3。

此时，对于涂敷后的水系涂料层3而言，由于作为溶剂的水挥发，因此水系涂料层3的膜厚为8μm。

<树脂层的制作>

3)使用热固性树脂作为树脂层4。热固性树脂使用例如环氧主剂HBE-100(新日本理化制)、环氧固化剂TBN-40(新日本理化制)、固化促进剂U-CAT 5003(San-apro制)，主剂/固化剂/固化促进剂分别按照15.6/84.2/0.2(质量％)混合，从而制成热固性树脂溶液。

4)使用分配器，在水系涂料层3的上部按照膜厚10μm涂敷热固性树脂溶液。需要说明的是，热固性树脂溶液也可以不直接涂敷于水系涂料层3的上表面，而以不覆盖突出的填料6的方式从侧方供给。由此，能够抑制由热固性树脂覆盖填料6的表面的情况。之后，在100℃下放置10分钟而使溶剂干燥后，在150℃下放置1～2小时而使其固化。

通过上述的步骤，将水系涂料层3与树脂层4搭载在金属基板9上，从而制成以下使用的散热性评价元件10。填料6或者填料8的底面的一部分与金属基板9的表面相接。

<散热性评价夹具(jig)>

为了评价散热性，使用上述散热性评价元件10来制作图5所示的散热性评价夹具。图5是示出散热性评价夹具的结构的剖视图。散热性评价夹具包括散热性评价元件10、加热器11以及热辐射吸收部12。散热性评价元件10通过上述方法在金属基板9涂敷树脂结构体1而制成。

准备60×60×1mm厚度的铝基板作为金属基板9。在散热性评价元件10的背面，通过硅酮散热润滑脂粘接而搭载有60×60×10mm厚度的加热器来作为热电偶埋入式的加热器11。

热辐射吸收部12包括散热性评价元件10和水冷散热片13。热辐射吸收部12通过在散热性评价元件10的背面作为水冷散热片13利用硅酮散热润滑脂粘接60×60×10mm厚度的水冷散热片而制成。通过将冷却器安装于水冷散热片13，使25℃的水循环，从而热辐射吸收部12始终为25℃恒定。

(实施例1～4)

按照上述<树脂结构体1>中说明的步骤以及表1的条件，制成散热性评价元件10、散热性评价夹具。

(比较例1)

比较例1与实施例1相比，不同点在于不制作树脂层4而将水系涂料层3制成金属基板9。

另外，使用多面体状、粒径为1.7μm且纵横比为5的堇青石作为填料6，使用水系聚氨酯的Bayhydrol UH2342(Bayer制)作为水系涂料5。将上述的材料以表1所示的规定量混合，制作填料含有率为13体积％的混合液。接下来，使用金属掩模，在金属基板9上按照膜厚10μm涂敷混合液，在70℃下放置30分钟而使其固化，从而制成水系涂料层3。此时，对于涂敷后的水系涂料层3而言，由于作为溶剂的水挥发，因此水系涂料层3的膜厚为8μm。

(比较例2)

比较例2与实施例1相比，不同点在于不制作树脂结构体1而仅为金属基板9的状态。在比较例2的仅为金属基板9的情况下，图5所示的散热性评价夹具如图6所示那样。图6是比较例2的散热性评价夹具的剖视图。散热性评价夹具包括金属基板9、加热器11、以及水冷散热片13。使用与图5相同的构件。

(比较例3～6)

比较例3～6的树脂结构体1的制作通过与实施例1相同的工序进行制作，制成图5所示的散热性评价夹具。

接下来，进行由表1所示的条件构成的散热性评价元件的远红外线辐射率以及升温抑制温度变化的测定。各个评价方法如下所述。

<远红外线辐射率测定>

在通过除比较例2以外的上述的实施例以及比较例的工序得到的散热性评价元件10中使用简易型辐射率测定装置(型号：TSS-5X，日本传感器制)，测定各样本的远红外线辐射率。在此，远红外线辐射率为将波长区域为2～22μm的分光远红外线辐射率平均化而得到的值。

在满足样本的远红外线辐射率为0.8以上的情况下判定为○，在不满足的情况下判定为×，并在表1中示出。但是，若以下的升温抑制率为10％以上，则作为综合判定设为合格。

<升温抑制温度变化测定>

将图5的散热性评价夹具设置在保持为25℃的恒温槽中，并在无风状态下使电流流过加热器11，该散热性评价夹具包含通过上述的实施例以及比较例的工序得到的散热性评价元件10。

逐渐提高电压，在比较例2所示的加热器11的温度达到85℃的情况下，通过以下的式1求出比较例2的加热器11与除比较例2以外的加热器11的温度之差ΔT。

Δt＝〔85℃-加热器11的温度〕····(式1)

通过将实施例1所示的树脂结构体1涂敷于金属基板9，85℃下的升温抑制的温度差(ΔT)为13℃。

在此，通过以下的式2规定升温抑制率。

升温抑制率＝(ΔT)÷85℃····(式2)

作为◎○×的判断基准，大部分使用水系涂料的散热涂料的升温抑制率为10％左右，因此将升温抑制率小于10％的情况判定为×，将升温抑制率为10％以上且小于15％的情况判定为○，将升温抑制率为15％以上的情况判定为◎。

虽然优选升温抑制率更大，但将10％以上设为合格范围。另外，虽然使用的用途不同，但在升温抑制率小于10％的情况下，若考虑膏涂敷等的成本，则无法称之为有效的手段。

<散热性的综合判定>

作为本申请发明中的散热性的合格基准，在远红外线辐射率测定、升温抑制温度变化测定这双方的判定为○的情况下，判定为◎来作为综合判定。在两个测定的判定中的任一方为×的情况下，判定为×来作为综合判定。除此以外，判定为○来作为综合判定。

<填料的排列>

关于实施例以及比较例的树脂结构体1，在表1中示出填料6或者填料8沿相同方向排列的比例(％)。在此，沿相同方向排列(取向)的比例(％)是指，在对散热性评价元件10进行剖面观察时，存在于剖面的所有填料中的、相对于金属基板9沿垂直方向排列(取向)的填料的个数比例。但是，在填料6的情况下为球状，因此个数比例为100％。

需要说明的是，沿垂直方向排列(取向)的情况是指，相对于关于金属基板9的表面的法线方向，填料的长轴方向处于±20度以内的情况。对于实施例以及比较例的树脂结构体1，在表1中示出从树脂层4向外部突出的填料6或者填料8的比例(％)。在此，比例(％)是指，在对散热性评价元件10进行剖面观察时，存在于剖面的所有填料中的从树脂层4的表面突出的填料6、8的个数比例、和从树脂层4的表面突出的填料的表面积相对于所有的填料的表面积的比例。

在树脂结构体1的表面因填料排列而产生的凹凸、换言之，树脂结构体1的表面积变大，由此树脂结构体1的远红外线辐射率变大。

<表1的研究>

根据来自表1的结果可知，实施例的树脂结构体1与比较例的树脂结构体相比，远红外线辐射率高，散热性优异。

<填料含量>

根据实施例1～4，填料含量优选为60体积％以上且85体积％以下。

<填料8的纵横比>

对实施例3～4与比较例4进行比较，在比较例4中使用的石墨呈板状且纵横比大于12。由于纵横比大，因此在相同的长轴长度的情况下，与突出的短轴长度相对应的表面积变小，热辐射的效果变小，散热性降低。

根据以上的结果可知，填料8的平均纵横比优选为1以上且12以下。

<填料的排列>

[突出的填料的比例(个数％)]

对实施例1～4与比较例1进行比较，关于实施例1～4，填料的80％以上从树脂层4的表面突出，相对于此，在比较例1中，填料完全不从水系涂料层突出，热辐射性以及升温抑制性均不足。

另外，对实施例1～4与比较例3进行比较，关于实施例1～4，填料的80％以上从树脂层4的表面突出，相对于此，在比较例3中，从树脂层突出的填料的个数％小于80％，因此树脂结构体1的远红外线辐射率小于0.8，热辐射的效率不足。

[沿相同方向排列的比例(％)]

对实施例1～4与比较例3进行比较，关于实施例1～4，按照个数％有60％以上的填料朝向相同方向，换言之朝向与金属基板的表面垂直的方向。相对于此，在比较例3中，朝向相同方向、换言之朝向与金属基板的表面垂直的方向的填料按照个数％小于60％。因此，在比较例3中，树脂结构体1的远红外线辐射率小于0.8。热辐射的效率不足。

换言之，填料8优选按照个数％而有60％以上朝向相同方向、换言之朝向与金属基板的表面垂直的方向。

[突出的填料的厚度(相对于水系涂料层3的厚度与树脂层4的厚度的合计厚度的倍数)]

对实施例1～4与比较例5进行比较，关于实施例1～4，相对于水系涂料层3的厚度与树脂层4的厚度的合计厚度，填料的厚度(填料的长轴的长度)为1.7倍以上。由此，全部填料中的80％以上从水系涂料层以及树脂层向外部突出。相对于此，在比较例5中，从水系涂料层3以及树脂层4向外部突出的填料的个数为50％以下，因此树脂结构体1的树脂结构体1的远红外线辐射率小于0.8，热辐射的效率不足。

因此，填料6或者填料8优选将填料的长轴的长度设为相对于水系涂料层3的厚度和树脂层4的厚度的合计厚度为1.7倍以上，并且使50％以上的部分从水系涂料层3以及树脂层4向外部突出。

<整体的总结>

如以上说明的那样，在本发明的树脂结构体中，对于相对于填料的总数按照个数％为80％以上的填料而言，填料的穿过重心的长轴具有水系涂料层的水系涂料的厚度与树脂层的热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。因此，全部填料中的80％以上从水系涂料层以及树脂层向外部突出，因此能够得到高散热性。另外，在水系涂料层上还设置有树脂层，因此能够支承突出的填料，能够充分地发挥树脂结构体与发热器件的界面的密合性。

另外，本发明的树脂结构体使用远红外线辐射率为0.8以上、粒径为30μm以上且150μm以下、纵横比为1以上且12以下的填料。由此，该树脂结构体能够提高热辐射效率，通过热辐射使发热器件的热向外部散出，从而能够抑制温度上升。

需要说明的是，在本发明中，也包括将前述的各种各样的实施方式以及/或者实施例中的任意的实施方式以及/或者实施例适当组合而成的方式，能够起到各个实施方式以及/或者实施例所具有的效果。

工业实用性

本发明的树脂结构体具有高散热性，与发热器件的界面的密合性优异，因此作为电子部件的散热用的树脂结构体是有用的。

Claims

1.一种树脂结构体，其设置在基体上，使所述基体的热向外部散出，其中，所述树脂结构体包括：

水系涂料层，其设置在所述基体上，且包含水系涂料和平均粒径为30μm以上且150μm以下的填料；和

树脂层，其设置在所述水系涂料层上，且包含热固性树脂，

所述填料的远红外线辐射率为0.8以上，所述填料的穿过重心的长轴与短轴的平均纵横比为1以上且12以下，

对于全部所述填料中的80％以上而言，所述填料的穿过重心的所述长轴具有所述水系涂料层的所述水系涂料的厚度与所述树脂层的所述热固性树脂的厚度的合计厚度的1.7倍以上的长度。

2.根据权利要求1所述的树脂结构体，其中，

所述填料具有球状、锥体或多面体的形状。

3.根据权利要求1或2所述的树脂结构体，其中，

对于全部所述填料中的60％以上而言，所述长轴的方向沿与所述基体垂直的方向取向。

4.根据权利要求1所述的树脂结构体，其中，

所述填料以相邻的两个填料间的间隔为所述填料的平均粒径以下的方式配置。

5.根据权利要求1所述的树脂结构体，其中，

所述填料的含有率在所述水系涂料层的组成中为60体积％以上且85体积％以下。

6.根据权利要求1所述的树脂结构体，其中，

所述水系涂料层与所述树脂层的合计厚度为50μm以下。

7.一种带有树脂结构体的电子部件，其中，在所述电子部件的外表面具有权利要求1所述的树脂结构体，且所述基体为所述电子部件的外表面。

8.一种电子设备，其具备权利要求7所述的电子部件。