JP2019212906A - Resin molding - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a resin molded article, and in particular, constitutes at least a part of an assembly including an electric component as a heat source and a heat receiving body that receives heat generated by the electric component, and is interposed between the electric component and the heat receiving body. It is related with the resin molded product arrange | positioned.
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。 A vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HV) is equipped with several assemblies having an electric component as a heat source and a heat receiving body that receives heat generated by the electric component. As a specific example, PCU (Power Control Unit) and ECU (Electronic Control Unit) and other electronic devices are housed in a special case to form a case assembly, which is installed in the engine room and indoors. This is well known in the art. Such a case assembly is configured by partially using a resin molded product having insulating properties, and an electronic device and a metal member (for example, a heat sink) as a heat receiving body are connected through the resin molded product. ing.
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。 Generally, a resin molded product constituting this type of case assembly has a base portion made of a thermoplastic resin, and a bus bar made of a conductive metal material is inserted in the base portion, for example, Provided by molding. And by connecting the terminal of the electrical component which comprises an electronic device with respect to this bus bar, an electronic device is mounted in a resin molded product.
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。 By the way, conventionally, when an electrical component such as an electronic device generates heat by energization, the bus bar connected thereto is also indirectly heated and the temperature rises. For this reason, unless the heat of the electrical parts and the bus bar is quickly radiated to the outside of the case assembly, the temperature rise inside the case assembly cannot be prevented, and the electrical parts cannot be protected from the heat. In addition, since the thermal burden on bus bars and resin molded products increases, it is necessary to increase the thickness and size of bus bars and resin molded products in order to respond to this. turn into.
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。 Thus, as the case assembly as described above, a structure in which a heat transfer film having insulating properties and heat conductivity is sandwiched between a resin molded product and a heat sink has been conventionally proposed (see, for example, Patent Document 1). ). According to this configuration, the heat of the electrical parts and the bus bar is conducted to the heat sink through the resin molded product and the heat transfer film, and is dissipated from the heat sink to the outside of the case assembly so that the electrical parts and the bus bar are cooled. It has become.
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。 However, in the case of such a case assembly, although a heat transfer film having thermal conductivity or the like is used, the adhesion between the heat transfer film and the resin molded product, or the adhesion between the heat transfer film and the heat sink Sex was not enough. Therefore, there is a drawback that heat on the resin molded product side cannot be efficiently conducted to the heat sink side. Further, since the heat transfer film is mainly composed of a synthetic resin material, it has a drawback that its own thermal conductivity is low. From the above, conventionally, the case assembly cannot be cooled efficiently.
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。 This invention is made | formed in view of said subject, The objective is to provide the resin molded product which can be assembled | attached to an assembly and can improve the cooling efficiency of an assembly.
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。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in means 1 comprises at least a part of an assembly including an electrical component that is a heat source and a heat receiving body that receives heat generated by the electrical component, and the electrical component and A resin molded article disposed between the heat receiving member and formed of a thermoplastic resin, and is formed of a base portion having a wall portion and a material having higher thermal conductivity than the thermoplastic resin. The wall portion is formed with a bus bar holding portion capable of holding a bus bar having a connecting portion for connecting the electric component, and the wall portion is a mounting side of the electric component. A first main surface and a second main surface opposite to the first main surface and the attachment side of the heat receiving body; and at least a part of the first main surface of the wall portion, The thermoplastic tree forming the base portion Is exposed, and the layered portion is formed at least at a part of the second main surface of the wall facing the heat receiving body, and the layered portion is a plan view of the electrical component. The gist of the present invention is a resin molded product characterized in that it is formed over an area larger than the outer dimensions of
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。
Therefore, according to the invention described in the means 1, since the thermoplastic resin is exposed on the first main surface on the attachment side of the electrical component, the heat of the base portion is released to the outside by heat radiation. On the other hand, a layered portion is formed on the second main surface, which is the attachment side of the heat receiving body, and the heat receiving body is disposed so as to face the layered portion. In addition, the layered portion is formed over an area larger than the outer dimension of the electrical component in plan view. For this reason, the heat of the base portion is released to the outside by efficiently conducting heat to the heat receiving body through the layered portion while diffusing heat in the surface direction of the second main surface by the layered portion. Therefore, the cooling efficiency of the assembly can be improved.
The gist of the invention described in Means 2 is that, in Means 1, the smoothness of the surface of the layered portion is higher than the smoothness of the surface of the second main surface.
Therefore, according to the invention described in the means 2, since the adhesion between the base portion side and the heat receiving body side is improved, heat can be efficiently conducted to the heat receiving body through the layered portion.
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。 The gist of the invention described in means 3 is that, in the means 1 or 2, the resin molded product is an insert molded product having a structure in which the bus bar is held by the bus bar holding portion in the base portion.
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。 Therefore, according to the invention described in the means 3, since the bus bar is held in close contact with the base portion without a gap, heat from the bus bar directly affected by the heat generated by the electrical component as the heat source is applied to the base portion. Can be moved efficiently. Therefore, this contributes to an improvement in cooling efficiency, and also contributes to a reduction in the overall size and weight.
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。 The gist of the invention described in means 4 is that, in any one of means 1 to 3, the layered portion is a metal sputtering layer.
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。 Therefore, according to the invention described in the means 4, since the metal sputtering layer is excellent in the adhesion of the layer portion to the base portion, heat can be efficiently transferred to the heat receiving body through the layer portion.
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。 As described above in detail, according to the first to fourth aspects of the invention, it is possible to provide a resin molded product that can be assembled to the assembly and can improve the cooling efficiency of the assembly.
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。 Hereinafter, a resin molded product according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
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。 FIG. 1 is a schematic view of a resin molded product 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the resin molded product 1 is a member constituting at least a part of a case assembly 4 having an electrical component 2 that is a heat source and a heat receiving body 3 that receives heat generated by the electrical component 2. is there. This resin molded product 1 is used in a state of being interposed between the electric component 2 and the heat receiving body 3. More specifically, the case assembly 4 in the present embodiment is a vehicle-mounted case assembly 4 disposed in the engine room. The resin molded product 1 is an electrical component casing for radiating heat from the electrical components 2 such as transistors such as FETs and IGBTs, diodes, resistors, capacitors, coils, and transformers. The heat receiving body 3 is a member made of a material having a lower temperature and higher thermal conductivity than the electrical component 2 that is a heat source, and here is a PCU case made of aluminum die cast that also functions as a heat sink. The heat receiving body 3 and the resin molded product 1 can be joined to each other by an arbitrary method, and are joined to each other using a fastening means such as a bolt.
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。 The resin molded product 1 includes a base portion 11, a layered portion 12, a bus bar 13, a bus bar holding portion 14, and the like.
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。 The base portion 11 constituting the resin molded product 1 is a member having a wall portion 15 having a relatively large area, for example. The wall 15 includes a first main surface 15a (upper surface in FIG. 1) on the mounting side of the electrical component 2, and a second main surface on the opposite side of the first main surface 15a and on the mounting side of the heat receiving body 3. 15b (lower surface in FIG. 1). Although the shape of the wall part 15 is not specifically limited, For example, it is preferable that it is a plate-shaped part, and it is more preferable that it is a plate-shaped part which has an area substantially equal to the external dimension in planar view of the base | substrate part 11 especially. This is because the wall portion 15 having such a shape is suitable not only as a mounting location of the electrical component 2 but also as a location for forming the layered portion 12. In addition, the wall part 15 does not necessarily need to be flat, for example, may be curving or having a step.
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。 The thickness of the wall portion 15 is arbitrary and is not particularly limited. For example, it is preferably 1 mm or more and 4 mm or less, and by setting the thickness within this range, a desired shape can be obtained while ensuring desired insulation. It can be obtained by molding. If the thickness is less than 1 mm, desired insulation and mechanical strength may not be ensured. On the other hand, if it exceeds 4 mm, sink marks may occur easily during molding. Note that the size of the wall portion 15 is arbitrary, and can be appropriately determined according to the size and number of the electrical components 2 to be mounted.
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。 As a material for forming the base portion 11, a lightweight and insulating synthetic resin is selected in view of being used as a part of the case assembly 4 for mounting on a vehicle. Moreover, as a forming method for obtaining the base portion 11, various conventionally known methods can be employed. Specifically, for example, not only a technique using a mold such as press molding or injection molding, but also a technique not using a mold (cutting, 3D printing, etc.) is allowed. Here, as the suitable base | substrate part 11, the injection molded product made from a thermoplastic resin can be mentioned. This is because an injection-molded product made of a thermoplastic resin is excellent in moldability, cost, lightness, workability, insulation, and the like. Specific examples of the thermoplastic resin include a PPS resin, a PBT resin, a PA resin, a PP resin, a PPE resin, and an ABS resin. Among these, it is preferable to select a PPS resin. This is because the PPS resin is a general-purpose resin that has excellent heat resistance and a relatively small linear expansion coefficient. In addition to this, the PPS resin has good compatibility with many metal materials including aluminum, so that the adhesion of the layered portion 12 can be improved. Here, it is preferable to select an injection-molded article made of a material containing inorganic particles or inorganic fibers in the matrix of PPS resin as the base portion 11, and thereby, the shape stability and the adhesiveness of the layered portion 12 are high. Is easier to obtain.
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。 Moreover, the higher the thermal conductivity, the more preferable the thermoplastic resin forming the base portion 11. For example, a resin having a thermal conductivity of 0.3 W / (mK) or higher can be suitably used, preferably 0.5 W / (mK) or higher, and more preferably a high thermal conductive resin of 1 W / (mK) or higher. It is more preferable. The reason is that when a resin having such properties is used, heat is diffused from the base portion 11 through the layered portion 12 while diffusing heat in the surface direction of the second main surface 15b by the layered portion 12. This is because it is possible to conduct efficiently.
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。 The bus bar 13 constituting the resin molded product 1 is a conductor portion mainly for connecting the power source and the electrical component 2 and is formed by punching a conductive plate material by a press or the like. As the conductive plate material forming the bus bar 13, a plate material made of at least one metal selected from copper, copper alloy (such as brass), aluminum and the like is used. The bus bar 13 is installed on the base body 11 in a state where at least a part is held by a bus bar holding part 14 formed on the wall part 15. In this case, the base portion 11 having the groove-shaped or hole-shaped bus bar holding portion 14 may be prepared in advance, and a molded product having a structure in which the bus bar 13 manufactured separately is attached thereto. There may be. That is, it is possible to have a structure in which the bus bar 13 is held in a close contact state at a predetermined position (the bus bar holding portion 14) in the base portion 11 by performing the injection molding of the base portion 11 with the bus bar 13 placed in the mold. Good.
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。 The bus bar 13 has a connecting portion 13a at a portion exposed on the first main surface 15a side on which the electric component 2 is attached. And as a result of connecting the terminal 2a of the electrical component 2 to this connection part 13a, the electrical component 2 and the bus-bar 13 are electrically connected. The plan view shape of the bus bar 13 is not particularly limited, and may be an arbitrary shape depending on the application. The terminal 2a and the bus bar 13 are connected by fastening means such as bolts, soldering, wire bonding or the like. The bus bar 13 may be formed in a flat plate shape, but may be formed by bending in the thickness direction.
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。 The layered portion 12 constituting the resin molded product 1 is formed on the outer surface of the wall portion 15. More specifically, the layered portion 12 is formed on at least a part of the position facing the heat receiving body 3 on the second main surface 15 b of the wall portion 15. In other words, the layered portion 12 may be formed so as to cover a part of the second main surface 15b of the wall portion 15 or may be formed so as to cover the whole. Further, the layered portion 12 is formed on the second main surface 15b of the wall portion 15 over an area larger than the outer dimension in plan view of the electrical component 2 that is a heat source. However, the layered portion 12 is not formed on the first main surface 15a of the wall portion 15, and the thermoplastic resin forming the base portion 11 is exposed on at least a part of the first main surface 15a. The reason is that the heat received by the base portion 11 is efficiently released to the outside by heat radiation from the first main surface 15a side. In other words, a part of the first main surface 15a may be covered with the layered portion 12 or the like as long as the heat radiation is not hindered.
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。 The layered portion 12 is formed of a material having a higher thermal conductivity than the thermoplastic resin that forms the base portion 11. With such a material, heat on the base body 11 side is efficiently conducted to the heat receiving body 3 side through the layered portion 12 while diffusing heat in the surface direction of the second main surface 15b by the layered portion 12. Because you can. As the layered portion 12, a layer made of an inorganic material (for example, a metal layer, a carbon layer, a ceramic layer, etc.) can be selected, and it is particularly preferable to select a metal layer. This is because many metal materials have higher thermal conductivity than synthetic resin materials and have a large degree of freedom in material selection. Specific examples of such metal layers include, for example, metal layers made of gold, silver, copper, platinum, iron, aluminum, titanium, nickel, cobalt, chromium, tin, lead, and the like, and alloys containing these metals as components. A layer (for example, a stainless alloy layer, a solder alloy layer, etc.) can be mentioned. Among these, an aluminum layer is particularly preferable. This is because aluminum has a high thermal conductivity and is advantageous for heat dissipation, and also contributes to cost reduction because it is an inexpensive metal material, and contributes to weight reduction because of its relatively light weight. Examples of the ceramic layer include an alumina layer, an aluminum nitride layer, a silicon nitride layer, a boron nitride layer, a silicon carbide layer, and a mullite layer.
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。 The metal layer typified by aluminum is, for example, a conventionally known film formation method, specifically plating, chemical vapor deposition (CVD), sputtering, vacuum vapor deposition, ion plating, or the like, on the surface 11a of the base portion 11. It is formed by various methods such as physical vapor deposition (PVD). In addition, a film made of a material having a high thermal conductivity when forming the base portion 11, a method of applying a liquid material containing a metal by a roll coating method, a spray coating method, or a curtain coating method, a method of printing the liquid material, It is also possible to employ a method of integrating the surface with the surface 11a. According to these methods, a thin, uniform, and intimately adhered layer can be formed relatively easily. The metal layer is preferably formed by a physical film formation method such as sputtering among the methods mentioned above. This is because the metal thin film (sputtering layer) formed by the sputtering method or the like is excellent in adhesion to the base portion 11 even if it is thin. Moreover, since the sputtering layer does not generate burrs, there is also a merit that there is no possibility of foreign matter mixing.
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。 The thickness of the metal layer (for example, an aluminum layer) as the layered portion 12 is not limited and is arbitrary. As the layer portion 12 is thicker, better thermal conductivity can be imparted. It is formed thinner than the wall portion 15) having a thickness of 1 mm to 4 mm. This is because, when the metal layer is thicker than the base portion 11, the use ratio of the metal material to the synthetic resin material is increased, and as a result, it is difficult to reduce the cost and weight of the entire resin molded product 1.
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。 The thickness of the metal layer (for example, an aluminum sputtering layer) is preferably 0.2 μm or more and 2.0 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 1.3 μm or less, and particularly 0.5 μm or more. It is good that it is 1.0 micrometer or less. The reason is that the metal layer itself can be very thin in spite of good thermal conductivity, so that cost and weight can be effectively reduced. Here, if the thickness exceeds 2.0 μm, it may be difficult to effectively reduce the cost and weight. On the other hand, if the thickness is less than 0.1 μm, it may be difficult to impart desired heat conductivity, or the layer portion 12 may be peeled off and the base portion 11 may be easily exposed. Moreover, it is because there exists a possibility that the layer part 12 cannot fully fill the fine unevenness | corrugation of the 2nd main surface 15b.
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。 When the layered portion 12 is an aluminum layer, the resin molded product 1 is preferably configured in combination with the base body portion 11 made of an injection molded product made of PPS resin. As described above, since the PPS resin has good compatibility with aluminum, the adhesion of the layered portion 12 to the base portion 11 can be improved.
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。 2A is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the interface between the second main surface 15b of the wall 15 and the layered portion 12, and FIG. 2B is a second view before the layered portion 12 is formed. It is a principal part expanded sectional view which shows the mode of the main surface 15b. As shown in FIG. 2 (b), the smoothness of the second main surface 15b of the wall 15 basically depends on the smoothness of the molding surface of the mold, but usually there are fine irregularities. For example, Rz (maximum height roughness) is 1.00 μm or more, and Ra (arithmetic average roughness) is 0.18 μm or more. On the other hand, in FIG. 2A in which the layered portion 12 is formed on the second major surface 15b, the fine irregularities of the second major surface 15b are filled with the layered portion 12, so that the surface 12a of the layered portion 12 is The smoothness is higher than the smoothness of the surface of the second major surface 15b. In other words, the surface roughness of the layered portion 12 is smaller than the surface roughness of the second major surface 15b. With such a configuration, not only the unevenness of the surface 12a of the layered portion 12 is reduced, but the contact state with the heat receiving body 3 is increased, and the unevenness of the second main surface 15b is filled with the layered portion 12. The contact state between the layered portion 12 and the wall portion 15 is also increased. Therefore, the heat on the base body 11 side can be efficiently transmitted to the heat receiving body 3 side. The surface roughness (Rz, Ra) of the layered portion 12 is preferably 40% or more smaller than the surface roughness (Rz, Ra) of the second main surface 15b.
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。 Examples of the present embodiment will be described below, but the present invention is not limited to the examples.
[実施例1]放熱性評価試験1 [Example 1] Heat dissipation evaluation test 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。 Here, as a heat dissipation evaluation test, the difference in heat dissipation when the formation position of the layered portion 12 in the base portion 11 was changed was investigated.
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。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a test apparatus used in the heat dissipation evaluation test. This test apparatus is provided with a rectangular flat resin plate sample S1 (vertical 120 mm × horizontal 60 mm × thickness 2 mm) as a base portion 11, on the upper surface (first main surface 15 a) side that is the surface on the heat source side. A heat source H1 corresponding to an electrical component is placed in the center. Specifically, an iron block (length 48 mm × width 28 mm × thickness 9 mm) in which a heater is incorporated is used as the heat source H1. In order to measure the temperature of the heat source H1, heat source temperature measuring means T1 having a thermocouple t1 is provided. On the other hand, a heat sink HS1 (vertical 90 mm × width 70 mm × thickness 25 mm) cooled by water flow is disposed as a heat receiving body on the lower surface (second main surface 15b) side, which is a cooling side surface of the resin plate sample S1. ing. And using such a test apparatus, while always cooling by water flow, setting the heater output to a constant (80 W) and constantly raising the temperature for a predetermined time, the temperature of the heat source H1 is changed over time. It was measured. The graph of FIG. 4 shows the relationship between time and heat source temperature.
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。 In this heat dissipation evaluation test, an aluminum layer as the layered portion 12 was formed by sputtering on one or both of the upper and lower surfaces of the resin plate sample S1 made of a commercially available PPS resin.
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。 In FIG. 4, “PPS-GF50-1” means that an aluminum sputtering layer (on both sides of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.3 W / (mK)) ( That is, it means that the resin plate sample S1 has no layered portion 12).
「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 + sputtering 0.2 μ single side: heat source side” is a resin in which a 0.2 μm aluminum sputtering layer (that is, layered portion 12) is formed only on the first main surface 15a side of the base portion 11. This means that it is a plate sample S1.
「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 + sputtering 0.2 μ single side: cooling side” is a resin in which a 0.2 μm aluminum sputtering layer (ie, layered portion 12) is formed only on the second main surface 15b side of the base portion 11. This means that it is a plate sample S1.
「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。 “PPS-GF50-1 + sputtering 0.2 μ double-sided” means that a 0.2 μm aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) is formed on both the first main surface 15a and the second main surface 15b side of the base 11. It means that it is the formed resin plate sample S1.
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。 The results when these are used are shown in the graph of FIG. In each resin plate sample S1, the heat source temperature at the start of the test was about 10 ° C. When heating was carried out for 20 minutes each starting from this temperature, all reached a temperature of 120 ° C. or higher, but compared with “PPS-GF50-1” having no aluminum sputtering layer, “PPS-GF50-” The heat source temperature was slightly higher for “1 + sputter 0.2 μ single side: heat source side” and “PPS-GF50-1 + sputter 0.2 μ double side”. Therefore, it was found that in these resin plate samples S1, the formation position of the aluminum sputtering layer is not appropriate, which leads to a decrease in heat dissipation. On the other hand, “PPS-GF50-1 + sputtering 0.2 μ single side: cooling side” had a slightly lower heat source temperature than “PPS-GF50-1” having no aluminum sputtering layer. Therefore, it is expected that forming the aluminum sputtering layer only on the second main surface 15b side and exposing the resin material without forming the first main surface 15a side will lead to improved heat dissipation. .
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。 The above results were considered as follows. That is, the heat release from the heated heat source H1 is performed by two methods via the base body 11. The first heat dissipation route is a route for radiating heat from the first main surface 15a of the base portion 11 to the air (outside air), and the second heat dissipation route is from the second main surface 15b of the base portion 11 to the heat sink HS1. The route is to conduct heat. The former contributes to the thermal emissivity of the resin molded product 1, and the latter contributes to the thermal conductivity of the resin molded product 1. Based on the above, it is effective to increase both the thermal emissivity and the thermal conductivity in order to increase the heat dissipation efficiency. Here, it is known that the thermal emissivity is generally higher in the resin than in the metal, whereas the thermal conductivity is generally higher in the metal than the resin. Accordingly, by forming an aluminum sputtering layer only on the second main surface 15b side of the base portion 11 as in “PPS-GF50-1 + sputtering 0.2 μ single side: cooling side”, heat on the second main surface 15b side is formed. While increasing the conductivity and promoting the diffusion of heat, it was considered possible to increase the thermal emissivity on the first main surface 15a side. On the other hand, if an aluminum sputtering layer is formed as in “PPS-GF50-1 + sputter 0.2 μ single side: heat source side” or “PPS-GF50-1 + sputter 0.2 μ double side”, the heat source H1 side (air Side) would be a metal surface with a low thermal emissivity, and it was considered that the thermal radiation from the heat source H1 side would decrease.
[実施例2]放熱性評価試験2 [Example 2] Heat dissipation evaluation test 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。 In this heat dissipation evaluation test 2, the difference in heat dissipation when the thickness of the layered portion 12 in the base portion 11 and the thermal conductivity of the thermoplastic resin were changed was investigated. As a test apparatus, the same thing as said heat dissipation evaluation test 1 was used, and the temperature of heat source H1 was measured with time by the same method. The graph of FIG. 5 shows the relationship between time and heat source temperature.
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。 In FIG. 5, “aluminum” refers to a plate sample in which an aluminum plate material is used as the base portion 11 and an aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) is not formed on either side thereof. I mean.
「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。 “Aluminum die-cast ADC12” is a plate sample in which a plate made of an aluminum alloy (ADC12) is used as the base portion 11 and an aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) is not formed on either side thereof. It means that there is.
「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” means an aluminum sputtering layer (ie, layered portion 12) on either side of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.3 W / (mK)). Means that the resin plate sample S1 is not formed.
「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 sputter 0.2 μm” is defined as 0 on the second main surface 15b side of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.3 W / (mK)). It means that the resin plate sample S1 is formed with a 2 μm aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12).
「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-GF50-1 + AL sputter 1.0 μm” is defined only on the second main surface 15b side of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.3 W / (mK)). This means that it is a resin plate sample S1 on which a 0 μm aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) is formed.
「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” refers to an aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) on either side of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.7 W / (mK)). Means that the resin plate sample S1 is not formed.
「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-GF50-2-AL spatter 1.0 μm” is defined only on the second main surface 15b side of the base portion 11 made of PPS resin (general grade, thermal conductivity: 0.7 W / (mK)). This means that it is a resin plate sample S1 on which a 0 μm aluminum sputtering layer (that is, the layered portion 12) is formed.
「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。 “PPS high thermal conductivity grade” means that an aluminum sputtering layer (ie, layered portion 12) is formed on either side of the base portion 11 made of PPS resin (high thermal conductivity grade, thermal conductivity: 1.2 W / (mK)). Means that the resin plate sample S1 is not formed.
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。 The results when these are used are shown in the graph of FIG. Each plate sample had a heat source temperature of about 10 ° C. at the start of the test. When starting from this temperature and heating for 20 minutes each, a large difference was observed in the final temperature. That is, the heat source temperatures of “aluminum” and “aluminum die-cast ADC12” basically composed of only a metal material were not so high, and were about 40 ° C. to 60 ° C.
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。 When the PPS resin is used but the resin plate samples S1 having no aluminum sputtering layer are compared, the heat source temperature is about 150 ° C. for “PPS-GF50-1”, about 140 ° C. for “PPS-GF50-2”, “ It was about 110 ° C. for the “PPS high thermal conductivity grade”. Therefore, the result that heat source temperature became low, so that heat conductivity was high was obtained.
「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。 In “PPS-GF50-1 + AL sputtering 0.2 μ”, the heat source temperature was about 148 ° C., which was almost the same as “PPS-GF50-1”, whereas in “PPS-GF50-1 + AL sputtering 1.0 μ”, the heat source temperature was Was as low as about 127 ° C. Therefore, when the kind of PPS resin was the same, it turned out that heat dissipation improves by forming the aluminum sputtering layer thickly. In “PPS-GF50-2 + AL Sputter 1.0 μ”, the heat source temperature was about 105 ° C., which was lower than “PPS-GF50-1 + AL Sputter 1.0 μ” and “PPS High Thermal Conductivity Grade”.
[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 [Example 3] Investigation of change in surface roughness due to sputtering layer formation
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。 Here, it was investigated how the surface roughness of the second main surface 15b of the base portion 11 changes due to the formation of the aluminum sputtering layer. The result is shown in FIG. This graph shows the relationship between the thickness of the aluminum sputtering layer, which is the layered portion 12, and the surface roughness of the second major surface 15b. According to this, Rz of the 2nd main surface 15b was 1.274 micrometers and Ra was 0.194 in the step before formation of an aluminum sputtering layer. On the other hand, when an aluminum sputtering layer of 0.15 μm is formed, Rz on the surface of the aluminum sputtering layer is 0.883 μm and Ra is 0.166, both of which are smaller than the Rz and Ra values of the second main surface 15b. I found out that Further, when a 0.9 μm aluminum sputtering layer was formed, it was found that Rz on the aluminum sputtering layer surface was 0.793 μm and Ra was 0.132, both of which were further reduced. From the above, it was found that the smoothness of the surface 12a of the layered portion 12 can be made higher than the smoothness of the surface (resin surface) of the second main surface 15b by forming the aluminum sputtering layer.
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。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(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。 (1) According to the resin molded product 1 of the present embodiment configured as described above, since the thermoplastic resin is exposed on the first main surface 15a on the mounting side of the electrical component 2, the substrate is exposed by heat radiation. The heat of the part 11 is released to the outside. On the other hand, the layered portion 12 is formed on the second main surface 15 b on the attachment side of the heat receiving body 3, and the heat receiving body 3 is disposed so as to face the layered portion 12. In addition, the layered portion 12 is formed over a larger area than the outer dimension of the electrical component 2 in plan view. Therefore, heat is efficiently conducted to the heat receiving body 3 through the layered portion 12 while diffusing heat in the surface direction of the second main surface 15b by the layered portion 12, so that the heat of the base portion 11 is released to the outside. It is. Therefore, the cooling efficiency of the assembly 4 can be improved. Moreover, in the resin molded product 1 of this embodiment, since the smoothness of the surface 12a of the layer part 12 is higher than the smoothness of the surface of the 2nd main surface 15b, the adhesiveness of the base | substrate part 11 side and the heat receiving body 3 side. Therefore, heat can be efficiently conducted to the heat receiving body 3 through the layered portion 12. This can also contribute to an improvement in cooling efficiency.
(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。 (2) When the resin molded product 1 of the present embodiment is an insert molded product having a structure in which the bus bar 13 is held by the bus bar holding portion 14 in the base portion 11, the following effects are exhibited. That is, since the bus bar 13 is held in close contact with the base body 11 without a gap, heat is efficiently transmitted from the bus bar 13 directly affected by the heat generated by the electrical component 2 as a heat source to the base body 11. Can be moved. Therefore, such an insert-molded product contributes to the improvement of cooling efficiency and also contributes to the reduction in size and weight of the whole.
(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。 (3) The resin molded product 1 of the present embodiment is characterized in that the layered portion 12 is a metal sputtering layer. Since the metal sputtering layer is excellent in the adhesion of the layered portion 12 to the base portion 11, the heat diffused in the surface direction of the second main surface 15 b is efficiently conducted to the heat receiving body 3 through the layered portion 12. Can be made.
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。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・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。 In the above embodiment, the resin molded product 1 of the present invention is embodied as an electrical component casing for radiating heat with respect to the electrical component 2 such as a transistor. However, the present invention is not limited to this. For example, as in another embodiment shown in FIG. 7, the resin molded product 1 </ b> A of the present invention can be embodied as a terminal block for attaching a battery terminal that is a kind of the electrical component 2 that is a heat source. This resin molded product 1A includes a base portion 11 having a wall portion 15. A layered portion 12 is formed on the second main surface 15b side (right side in FIG. 7) of the wall portion 15 and the layered portion is formed. A heat sink made of aluminum die cast as the heat receiving body 3 is attached via the portion 12. On the other hand, the layer portion 12 is not formed on the first main surface 15a side (left surface side in FIG. 7) of the wall portion 15, and the resin material is exposed. A terminal holding portion 15c is projected on the first main surface 15a side of the wall portion 15, and a columnar terminal 21 is provided there. The resin molded product 1 </ b> A is insert-molded in a state where a substantially L-shaped bus bar 13 is held by the bus bar holding portion 14. One end of the bus bar 13 is connected to a cylindrical terminal 21 on the first main surface 15a side, and the other end penetrates a flat cylindrical portion 22 projecting on the second main surface 15b side and protrudes to the outside. ing.
・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。 In the above embodiment, the case where the electrical component 2 that is a heat source is a transistor or the like or a battery terminal is exemplified, and an electrical component casing (resin molded product 1) or a terminal block (resin molded product 1A) for radiating heat about these. Although the example which actualized this invention was shown in this, of course, it is not limited to this. For example, the resin molded product of the present invention can be embodied as a circuit board casing for housing a circuit board or the like that functions as an ECU or PCU, or as a motor casing for housing a motor. .
・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。 In the above embodiment, an example in which an aluminum sputtering layer is formed as the layered portion 12 has been shown. However, the present invention is not limited to this, and a metal other than aluminum (for example, gold, silver, copper, platinum, iron, aluminum) , Titanium, nickel, cobalt, chromium, tin, lead, etc.) may be selected to form the sputtering layer. Alternatively, the aluminum layer may be formed by a film forming method other than sputtering (for example, plating, chemical vapor deposition, sputtering, vacuum vapor deposition, ion plating, etc.).
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。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the respective embodiments described above are listed below.
(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) In any one of claims 1 to 4, the layered portion is thinner than the base portion.
(2) In any one of claims 1 to 4, the thickness of the layered portion is not less than 0.2 μm and not more than 2.0 μm.
(3) In any one of claims 1 to 4, the wall portion has a thickness of 1 mm or more and 4 mm or less.
(4) In any one of claims 1 to 4, the layered portion is made of aluminum.
(5) In any one of claims 1 to 4, the heat receiving body is an aluminum heat sink.
(6) In any one of claims 2 to 4, the surface roughness of the layered portion is smaller than the surface roughness of the second main surface.
(7) In any one of claims 2 to 4, the surface roughness (maximum height roughness Rz) of the layered portion is greater than the surface roughness (maximum height roughness Rz) of the second main surface. 40% or less.
(8) In any one of claims 1 to 4, the thermoplastic resin forming the base portion is a high thermal conductivity resin having a thermal conductivity of 1 W / (mK) or more.
(9) In any one of claims 1 to 4, the thermoplastic resin forming the base portion is made of PPS resin.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A ... Resin molded product 2 ... Electrical component 2a ... Connection part 3 ... Heat receiving body 4 ... Assembly 11 ... Base | substrate part 12 ... Layered part 13 ... Bus bar 14 ... Bus bar holding part 15 ... Wall part 15a ... 1st main surface 15b ... Second main surface
Claims (4)
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。 A resin molded product that constitutes at least a part of an assembly including an electrical component that is a heat source and a heat receiving body that receives heat generated by the electrical component, and is disposed between the electrical component and the heat receiving body. Because
A base portion formed of a thermoplastic resin and having a wall portion;
A layered portion formed of a material having a higher thermal conductivity than the thermoplastic resin,
A bus bar holding part capable of holding a bus bar having a connecting part for connecting the electric parts is formed on the wall part,
The wall portion includes a first main surface that is an attachment side of the electrical component, and a second main surface that is an opposite side of the first main surface and is an attachment side of the heat receiving body,
In at least a part of the first main surface of the wall portion, the thermoplastic resin forming the base portion is exposed,
The layered portion is formed in at least a portion of the second main surface of the wall portion facing the heat receiving body,
The resin-molded product, wherein the layered portion is formed over an area larger than an outer dimension of the electrical component in plan view.
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