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JP2001523892A - 熱管理デバイス - Google Patents

熱管理デバイス

Info

Publication number
JP2001523892A
JP2001523892A JP2000521547A JP2000521547A JP2001523892A JP 2001523892 A JP2001523892 A JP 2001523892A JP 2000521547 A JP2000521547 A JP 2000521547A JP 2000521547 A JP2000521547 A JP 2000521547A JP 2001523892 A JP2001523892 A JP 2001523892A
Authority
JP
Japan
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resin
thermal
heat sink
management device
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000521547A
Other languages
English (en)
Inventor
レブスク，ケビン・ジェイ
ミラー，ジェームズ・ディー
Original Assignee
ビーピー・アモコ・コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ビーピー・アモコ・コーポレーション filed Critical ビーピー・アモコ・コーポレーション
Publication of JP2001523892A publication Critical patent/JP2001523892A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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  • Power Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１個のヒート・パイプとそれと熱連絡する成形ヒート・シンクとを含む熱管理デバイスであって、前記ヒート・シンクが約５Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有する充填剤入り樹脂組成物を含み、前記組成物が充填剤と樹脂との合計重量に基いて１０〜８０重量％の熱伝導性充填剤と約９０〜約２０重量％の樹脂とを含む前記デバイス。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、１９９７年１１月１３日出願の米国暫定出願第６０／０６５，４１
８号の利点を特許請求する。
【０００２】 本発明は、熱管理のためのヒート・パイプ装置に関し、さらに詳しくは、ヒー
ト・パイプ要素と成形ヒート・シンク要素とを含む改良熱管理デバイスに関する
。さらに一層詳しくは、本発明は、ヒート・シンク要素と熱連絡したヒート・パ
イプ要素を含む熱管理装置であって、ヒート・シンク要素が成形可能な熱伝導性
の充填剤入りポリマー、好ましくは射出成形可能な熱伝導性の充填剤入り液晶ポ
リマーを含む前記熱管理装置に関する。好ましくは、熱管理装置をインサート成
形操作によって単体構造として形成する。
【０００３】 例えば、モーター、変圧器及びソレノイドのワインディング(windings)用のよ
うな、電気デバイスの市場分野はこのようなデバイスの小型化にますます移行し
つつある。このことは次に内部装置の操作温度を上昇させ、これらの用途に用い
られる絶縁材の高いヒート・レイティングの必要性のみでなく、熱の除去と消散
のための改良方法の必要性をも生じる。熱発生も、例えばレーザ・ダイオード、
発光ダイオード、サイリスタ、マイクロ波電子トランスファー・デバイス等のよ
うな、半導体要素から成る非常に多様な電子デバイスにおける問題である。例え
ば、チップの片面上又は近くに配置された無数のトランジスタを有する単結晶シ
リコンから成る半導体又はマルチチップ・モジュールはかなりの量の熱エネルギ
ーを操作中に生じる。電子要素の耐用寿命のためには副生成熱の除去が重要であ
り、当該技術分野は改良された熱管理系と、このようなデバイスに関連した高レ
ベルの熱出力を管理する方法とを絶えず求めている。
【０００４】 熱管理は長い間、広範囲な研究と調査の対象であった。初期の実施は、それら
の高い熱伝導率のために選択された金属と合金から構成された、キャリヤー及び
ハウジングを包含する、ヒート・シンクの使用に基いており、このようなデバイ
スは広範囲な用途を見出し続けている。材料におけるさらに最近の革新と改良と
は例えば、ダイヤモンドが知られる限りで最高の熱伝導率を有するという事実を
利用しようと意図した、金属ハウジングと金属被覆ダイヤモンド・チップ又はウ
ェファとの組み合わせを包含している。特に、ダイヤモンド要素の限定されたサ
イズと高いコストとによって生ずる実際の問題を含めた、ダイヤモンドに基くデ
バイスの明白な欠点は、熱伝導率を高めるために充填剤としてダイヤモンド粒子
を含有する金属マトリックス複合材料の開発をもたらした。特に高出力密度デバ
イスと共に用いるために設計された、熱管理問題の他の解決策は、冷却剤として
の液体窒素に基く、液体冷却したヒート・シンク構造とチップ・モジュール・ハ
ウジングとを包含する。
【０００５】 先行技術構造の欠点は、それらの製造に関連した複雑さにある。一般に、熱管
理デバイスは、主として良好な機械的性質と組み合わせた優れた熱伝導の必要性
のために、金属から構成されている。熱管理デバイスに用いられる大抵の金属と
、冷却される電子要素との間、並びにこれらの要素と、デバイスを収容するプラ
スチック・ケース及び要素との間にはかなりの熱膨張率（ＣＴＥ）差が存在する 。これらの差が嵌め合い要素にかなりの機械的応力を与え、使用中に破損の機会
を生ずると考えられる。ヒート・シンク材料のＣＴＥ性質と半導体のＣＴＥ性質
との調和は、切削加工が困難であり、デバイスの重量を有意に高める高密度合金
の使用を必要とする。ＣＴＥの大きい差を補うことも行われるが、これは製造を
困難にするような複雑な設計を必要とする。さらに、対流による効果的な熱消散
は表面積の関数である。熱負荷が増加するにつれて、さらに大きい表面積を有す
る対流熱交換要素を用いることが必要になり、このことがさらに重量を高め、設
計のフレキシビリティに不利な影響を与える。
【０００６】 熱管理における金属代用品として、低密度材料が提案されている。炭素又は結
晶質黒鉛を含む構造が特に魅力的であり、両方の材料は高度に熱伝導性であり、
それらが代替えする金属よりもかなり低い密度を有し、低い、負でさえあるＣＴ
Ｅを有する構造に作ることができる。軽量黒鉛と炭素−炭素複合材料とはヒート
・シンク及び熱管理用途に用いるために知られ、受容されるが、これらの材料か
ら複雑な構造を製造することは一般に困難であるので、このような要素は金属か
ら構成された要素に比べてより高価になると考えられる。
【０００７】 良好な成形性を有する熱可塑性樹脂は、注型適性の、成形可能な熱硬化性樹脂
と同様に容易に入手可能である。しかし、樹脂は一般に高い熱膨張率を有し、熱
の不良な導体である。クリープ若しくはそりによる破損、又は硬質熱硬化性樹脂
の場合には亀裂形成若しくは熱機械的な応力による同様な破損を経験せずに、広
範囲な温度にわたって熱サイクルに耐えることができるものは殆どない。ＣＴＥ
を低下させ、それによって寸法安定性を改良する方法として樹脂に充填剤を加え
ることは、周知であり、樹脂製造分野において広く用いられており、熱伝導性を
改良するためにも有用であると判明すると考えられる。伝導性炭素若しくは黒鉛
充填剤、種々な金属、ガラス若しくはカーボンブラックの球状粒子、非球状金属
若しくはセラミック粒子、ステンレス鋼フィラメント、アルミニウム繊維等を包
含する粒状物質が当該技術分野において開示され、熱伝導性の改良が望ましい場
合に特に有用であると特徴付けられている。しかし、これらの充填剤を含有する
樹脂を熱管理目的に用いている場合に、ごく僅かな改良がなされているにすぎな
い。一般に、電子産業に商業的に用いられている充填剤入り熱硬化性樹脂は２〜
４Ｗ／ｍＫのオーダーの熱伝導率を有するが、４〜９Ｗ／ｍＫ範囲内の熱伝導率
を有する射出成形可能な充填剤入り熱可塑性配合物が開示されている。当該技術
分野において開示されている最大伝導性の充填剤入り樹脂配合物の熱伝導率でさ
え１０Ｗ／ｍＫ未満であり、例えば金属フィラメント等のような高伝導性充填剤
を含む大抵の商業的に入手可能な充填剤入り樹脂は一般に２〜３Ｗ／ｍＫ程度に
低い、まだ非常に低い熱伝導性である。したがって、充填剤入り樹脂、特に充填
剤入り熱可塑性樹脂は限定された受容性を見出しているに過ぎず、熱負荷が低い
場合及び熱交換デバイスのサイズの小型化が重要な設計要素ではない場合に用い
るために一般に良好に適している。
【０００８】 さらに最近では、例えばマイクロプロセッサー半導体要素のような熱源から熱
を効果的かつ迅速に移動してさらに消散させるための手段としてヒート・パイプ
に、コンピュータ製造業者が注目している。通常、ヒート・パイプは一部に流体
を充填された中空金属管であるが、固体の熱伝導性物質を含むヒート・パイプを
含めた代替え形もこれらの構造に使用可能である。使用時に、ヒート・パイプの
蒸発器又は入熱帯(heat input zone)が、冷却される半導体構造に又はより一般 的には、デバイスと熱連絡する挿入ヒート・シンクに直接、熱的に結合される。
ヒート・パイプの冷却器又は熱消散帯に取り出される熱は熱的に結合した冷却フ
ィン又は例えば熱プレート等のような第２ヒート・シンク要素によって環境に消
散される。
【０００９】 要素間の良好な熱伝達は効果的かつ効率的な操作のために重要であるので、金
属フィンとヒート・シンク要素とを一般にヒート・パイプにスウェージング、は
んだ付け又はろう付けする。或いは、要素をファスナー、クランピング・デバイ
ス等によって機械的に接触させることができ、これらの目的のために熱伝導性接
着剤も用いられている。アセンブリのヒート・パイプ要素が使用中にヒート・シ
ンク要素に関して例えば回転可能又は滑動可能に転位するように、したがって永
久的に固定されえないように意図される場合には、空隙を充填して、パーツ(par
ts)の接触面間に連続接触領域を与えるために、耐熱性グリース(thermal grease
)が用いられている。米国特許第５，５９８，３２０号を参照のこと。ヒート・ パイプがピントル又はヒンジピンとして役立ち、該ピントルを受容するガジオン
(gudgeon)を通してディスプレイ・ハウジングに熱を伝達するヒンジ式コンピュ ーティング・デバイスも開示されている。米国特許第５，６２１，６１３号を参
照のこと。
【００１０】 基板内にチャンネルを形成し、次にこれらのチャンネルを封じ込めることによ
って、内部ミクロヒート・パイプを有するヒート・パイプ・パネルを製造するこ
とも当該技術分野において知られている。例えば、ミクロヒート・パイプを形成
する内部管状通路を有する蒸着タングステン又はタングステン−レニウム合金の
ヒート・パネルも開示されている。米国特許第５，５９８，６３２号を参照のこ
と。
【００１１】 ヒート・パイプの使用は熱除去の効率を非常に改良することができるが、除去
された熱が次に通常は環境に消散され、このことが一般に例えば熱パネル等のよ
うなヒート・シンクの使用を必要とする。実際に、これらの後者の要素は、ポー
タブル電子デバイスのケースの外部特徴又は構造要素として、環境と熱連絡して
配置された熱プレートのような硬質金属構造の形を最も頻繁にとっている。この
ように、熱管理デバイスによって課せられる必要条件は依然として、設計のフレ
キシビリティに影響を与え、制限し、同時にデバイスの総重量を高めるように思
われる。
【００１２】 当該技術分野は依然として、熱管理問題のよりフレキシブルな解決策を求めて
いる。熱除去のさらなる改良が達成されているとしても、熱負荷は一層小型の電
子デバイスという要望によって増大し続けている。除去された熱を環境に充分に
消散させるために、必然的に、ヒート・シンクのサイズも増大しなければならず
、このことが次に小型化傾向を妨げている。電子デバイスのケース要素としての
使用に適した熱伝導性の、低密度で、容易に成形される構造材から形成された熱
消散手段を含む熱管理装置は熱管理分野の有望な進歩であると考えられる。
【００１３】 （発明の概要） 本発明の改良された熱管理装置は、充填剤入り熱伝導性樹脂を含む成形された
熱伝導性ヒート・シンクと熱連絡したヒート・パイプを含む。樹脂は熱可塑性で
も熱硬化性でもよい。本発明に適した熱可塑性樹脂の例は、液晶ポリマー（ＬＣ
Ｐｓ）、脂肪族ポリアミド、ポリフタルアミド、アクリロニトリルブタジエンス
チレン樹脂（ＡＢＳ）、及び例えばＰＰＯ樹脂とＰＰＳ樹脂のようなポリアリー
ルエーテル樹脂を包含する。エポキシ樹脂、シアネート樹脂、熱硬化性ポリエス
テル樹脂及びフェノール樹脂を含めた、幾つかの熱硬化性樹脂も本発明に用いる
ために適する。成形ヒート・シンクの製造にトランスファー成形を用いる場合に
は、熱硬化性樹脂が特に有用である。例えば圧縮成形及び射出成形のような、他
の成形方法も成形可能である。
【００１４】 好ましい１実施態様では、熱伝導性の充填剤入り液晶ポリマーからヒート・シ
ンク要素を射出成形する。ヒート・パイプを成形ヒート・シンク中に挿入して、
好ましくは、インサート成形によって、優れた熱伝達特性を有する一体式単体構
造を与えることによって、耐熱性グリース等の必要性なく前記ヒート・パイプの
特定部分をヒート・シンク要素と熱連絡させる。他の実施態様では、ヒート・シ
ンク要素を熱伝導性の充填剤入りエポキシ樹脂から圧縮成形する。
【００１５】 充填剤入りＬＣＰ樹脂の良好な熱的性質と寸法安定性と優れた機械的強度とは
、低い成形収縮及び密接な許容差と非常に薄い区分(sections)とを有するパーツ
への射出成形による製造の容易さと共に、これらの熱伝導性成形コンパウンドを
、特に電気デバイスと電子デバイスとに関する熱管理において非常に望ましくか
つ有用である複雑な設計を有する要素の構成に特に良好に適したものにする。
【００１６】 （詳細な説明） 好ましい実施態様では、本発明の熱管理デバイスは少なくとも１個のヒート・
パイプを１個以上の成形熱可塑性又は熱硬化性ヒート・シンク要素と共に含む。
本発明のために、ヒート・シンクは熱が伝達される任意の構造を包含する。
【００１７】 これらの目的に適した熱可塑性及び熱硬化性配合物は熱伝導性であり、好まし
くは、約１５Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率、６００Ｗ／ｍＫ以上ほどの大きい熱
伝導率をも有し、ヒート・パイプに損傷を与えないような温度において、この成
形温度における高いメルトフローによって容易に成形可能である。一般に７ｘ１
０6ｐｓｉより大きい、高い引張り弾性率値を有し、マグネシウム及びアルミニ ウムを含めた軽量金属の剛性と硬さに類似すると表現されることができる熱可塑
性配合物がさらに一層好ましい。
【００１８】 本発明に用いるために適した、好ましい熱硬化性配合物は不連続な、ピッチに
基く炭素繊維を充填した、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を含む。熱
硬化性樹脂は当該技術分野において周知であって、述べられており、炭素繊維の
濡れ(wet out)を容易にする未硬化状態において低密度を有することを特徴とす る。
【００１９】 本発明の実施に用いるために適した、好ましい熱可塑性配合物は不連続な、ピ
ッチに基く炭素繊維を充填した、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂を含む。
【００２０】 ＬＣＰ樹脂は当該技術分野において周知であり、述べられている。サーモトロ
ピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂としてさらに特徴付けられるものは、メルト
製造温度における著しく低い溶融粘度と共に、溶融時に光学的異方性を示す。樹
脂と充填剤との重量に基いて７５重量％程度の高レベルまでもの、高レベルの充
填剤をさらに配合したときに、このようなＬＣＰ樹脂は良好なメルト加工特徴(m
elt processing character)と成形可能性とを維持する。
【００２１】 好ましいＬＣＰ樹脂は１種類以上の芳香族ヒドロキシカルボン酸と共に、１種
類以上の芳香族ジカルボン酸と１種類以上の芳香族ジオールとから選択されたモ
ノマーから誘導された芳香族ポリエステルである。
【００２２】 本発明の実施に有用なＬＣＰ樹脂の形成に用いられる芳香族ジカルボン酸の典
型的な例は、例えばテレフタル酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４
’−トリフェニルジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニル
エーテル−４，４’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−４，４’−ジカルボ
ン酸、ジフェノキシブタン−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニルエタン−４，
４’−ジカルボン酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテル−３，３’−ジカルボ
ン酸、ジフェノキシエタン−３，３’−ジカルボン酸、ジフェニルエタン−３，
３’−ジカルボン酸及びナフタレン−１，６−ジカルボン酸のような芳香族ジカ
ルボン酸、並びに例えばクロロテレフタル酸、ジクロロテレフタル酸、ブロモテ
レフタル酸、メチルテレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、エチルテレフタル酸
、メトキシテレフタル酸及びエトキシテレフタル酸のような、アルキル、アルコ
キシル又はハロゲンによって置換された上記芳香族ジカルボン酸の誘導体である
。
【００２３】 ＬＣＰ樹脂の形成に有用であると判明されうる芳香族ジオールは、ヒドロキノ
ン、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、４，４’−ジヒドロ
キシトリフェニル、２，６−ナフタレンジオール、４，４’−ジヒドロキシジフ
ェニルエーテル、ビス（４−ヒドロキシフェノキシ）エタン、３，３’−ジヒド
ロキシジフェニル、３，３’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、１，６−ナフ
タレンジオール、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−
ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン等と、例えばクロロヒドロキノン、メチ
ルヒドロキノン、１−ブチルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒ
ドロキノン、フェノキシヒドロキノン、４−クロロレゾルシノール、４−メチル
レゾルシノール等のような、上記芳香族ジオールのアルキル、アルコキシ又はハ
ロゲン誘導体を包含する。
【００２４】 ＬＣＰ樹脂の形成に有用であると判明されうる芳香族ヒドロキシカルボン酸は
、４−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナ
フトエ酸、６−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸等と、例えば３−メチル−４−ヒド
ロキシ安息香酸、３，５−ジメチル−４−ヒドロキシ安息香酸、２，６−ジメチ
ル−４−ヒドロキシ安息香酸、３−メトキシ−４−ヒドロキシ安息香酸、３，５
−ジメトキシ−４−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−５−メチル−２−ナ
フトエ酸、６−ヒドロキシ−５−メトキシ−２−ナフトエ酸、３−クロロ−４−
ヒドロキシ安息香酸、２−クロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジクロロ
−４−ヒドロキシ安息香酸、３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、２，
５−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、３−ブロモ−４−ヒドロキシ安息香酸
、６−ヒドロキシ−５−クロロ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−７−クロロ
−２−ナフトエ酸及び６−ヒドロキシ−５，７−ジクロロ−２−ナフトエ酸等の
ような、該芳香族ヒドロキシカルボン酸のアルキル、アルコキシ又はハロゲン誘
導体を包含する。
【００２５】 これらのモノマーのチオ含有類似体、例えば、芳香族チオールカルボン酸、ジ
チオール及び芳香族チオールフェノール、並びにヒドロキシルアミン及び芳香族
ジアミンから誘導されるアミド類似体を含むＬＣＰ樹脂も当該技術分野において
知られており、これらの樹脂も本発明の実施に有用であると判明すると考えられ
る。
【００２６】 上述したように、本発明の実施に有用なポリマーは、溶融状態で異方性である
ようなＬＣＰ樹脂である。ポリマーが溶融状態で異方性であるかどうかが選択さ
れた特定の要素、ポリマー中の組成比及びシーケンス分布(sequence distributi
on)によって決定されることを当業者は理解し、それ故、経験に応じてかつＬＣ Ｐ樹脂分野において一般的な知識と実施とに従ってモノマーと組成パラメーター
とを選択する。
【００２７】 本発明の実施に用いるために特に好ましいＬＣＰ樹脂は、例えば６−ヒドロキ
シ−２−ナフトイル、２，６−ジオキシナフタレン又は２，６−ジカルボキシナ
フタレン等のようなナフタレン部分を含有する反復単位 少なくとも約１０モル
％、好ましくは約１０〜約９０モル％を含有する。約１０〜９０モル％、好まし
くは約６５〜８５モル％、より好ましくは７０〜８０モル％のこのようなナフタ
レン単位を、約９０〜１０モル％、好ましくは２０〜３０モル％のヒドロキシ安
息香酸−誘導単位と共に含有するポリエステルが特に有用である。約３０〜約７
０モル％、好ましくは約４０〜約６０モル％のヒドロキシ安息香酸単位と、約２
０〜約３０モル％の２，６−ナフタレンジオール誘導単位と、約２０〜約３０モ
ル％のテレフタル酸誘導単位とを含有するポリエステルの有用であると判明する
と考えられる。
【００２８】 有用であると判明すると考えられる、ＬＣＰ樹脂の他の典型的な例は約２０〜
約４０モル％、好ましくは２０〜３０モル％の６−ヒドロキシ−２−ナフタル酸
誘導単位と、１０〜約５０モル％、好ましくは約２５〜４０モル％のヒドロキシ
安息香酸誘導単位と、約５〜約３０モル％、好ましくは約１５〜２５モル％のヒ
ドロキノン誘導単位と、５〜約３０モル％、好ましくは約１５〜２５モル％のテ
レフタル酸誘導単位とを含有するポリエステル；約１０〜９０モル％の６−ヒド
ロキシ−２−ナフタル酸誘導単位と、５〜約４５モル％のテレフタル酸誘導単位
と、５〜約４５モル％のヒドロキノン誘導単位とを含有するポリエステル；約１
０〜４０モル％の６−ヒドロキシ−２−ナフタル酸誘導単位を、それぞれ約１０
〜４０モル％のテレフタル酸誘導単位及びヒドロキノン誘導単位と共に含有する
ポリエステル；及び約６０〜８０モル％の６−ヒドロキシ−２−ナフタル酸誘導
単位を、それぞれ約１０〜２０モル％のテレフタル酸誘導単位及びヒドロキノン
誘導単位と共に含有するポリエステルである。
【００２９】 本発明の実施に用いられるＬＣＰ樹脂の分子量は、樹脂の固有粘度(intrinsic
viscosity)（Ｉ．Ｖ．）によって表して、少なくとも約０．１ｄｌ／ｇであり 、好ましくは、０．１重量％の濃度で６０℃においてペンタフルオロフェノール
中に溶解したときに約０．１〜約１０．０ｄｌ／ｇの範囲内である。
【００３０】 ＬＣＰ樹脂とそれらの製造方法とは当該技術分野において周知であり、広範囲
に述べられており、多くの適当なＬＣＰ樹脂が商業的なソースから容易に入手可
能である。Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社によってＸｙｄａｒ（登録商標）Ｌ
ＣＰ樹脂として販売されるＬＣＰ樹脂が特に適切である。
【００３１】 本発明の実施に用いるために適した熱伝導性充填剤は窒化アルミニウム、窒化
ホウ素、アルミナ、黒鉛、熱分解黒鉛、アルミニウム、銅及び他の金属粒子、ダ
イヤモンド、炭化ケイ素、好ましくは炭素繊維を包含する。
【００３２】 本発明の実施に用いるために適した炭素繊維は、ピッチから製造される、高い
熱伝導率と低い又は負の熱膨張率とを有する高黒鉛化炭素繊維を包含する。本明
細書で用いる限り、“炭素繊維”なる用語は、黒鉛化、部分黒鉛化及び非黒鉛化
炭素強化繊維又はこれらの混合物を包含するように意図される。好ましい炭素繊
維は、約６００Ｗ／ｍＫより大きい、好ましくは約９００Ｗ／ｍＫより大きい、
さらに一層好ましくは１０００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有するピッチに基
く炭素繊維である。さらに大きい熱伝導率、１３００Ｗ／ｍＫ程度の大きさから
単結晶黒鉛の熱伝導率、１８００Ｗ／ｍＫ以上までを有する繊維も適切である。
３００Ｗ／ｍＫ程度の低い熱伝導率を有するピッチに基く炭素繊維を用いて、熱
伝導性配合物を得ることもできる。
【００３３】 ６００Ｗ／ｍＫから１１００Ｗ／ｍＫより大きいまでの範囲内に入る熱伝導率
と、２．１６ｇ／ｃｃから２ｇ／ｃｃより大きいまでの密度と、１１０ｘ１０6 ｐｓｉから１２０ｘ１０6ｐｓｉより大きいまでの非常に高い引張り弾性率とを 有する、ピッチに基く炭素繊維が商業的ソースから容易に入手可能である。商業
的炭素繊維は通常、直径５〜２０μの複数個の、通常１０００〜２０，０００個
以上の炭素フィラメントを含み、軸方向に整列したフィラメントがトウの繊維方
向に強度を与える連続炭素繊維トウ又はヤーンの形状で供給される。
【００３４】 一般に、不連続繊維を用いる場合には、繊維は一般に長さが１／４”より大き
い、通常は長さが約１／４”〜約３／４”である細断されたトウ、又は炭素繊維
の粉砕若しくは顆粒化によって得られる約２５〜１０００μ、好ましくは約５０
〜約２００μの長さを有する炭素粒子であることができる。
【００３５】 樹脂配合分野において一般的に用いられる方法及び手段に一般に従うことによ
って、ＬＣＰ樹脂を含めた熱可塑性樹脂と炭素繊維とを容易に混合して、配合す
ることができる。例えば、不連続炭素繊維を任意の好都合な形状の乾燥樹脂と任
意の適当な慣用的混合手段を用いて乾式混合する又は同様に一緒にしてから、配
合押出機に供給して、それによって、さらなる製造工程に用いるために細断する
ことができる充填剤入り押出物を得る。或いは、熱可塑性樹脂を、連続炭素繊維
トウの形状の炭素繊維の必要量と共に、単軸スクリュー押出機に供給して、スト
ランドとして押し出す、又はプルトルードし(pultruded)、細断して、ペレット を形成して、回収する。熱硬化性樹脂と炭素繊維とは乾式ブレンディングによっ
て容易に混合し、配合することができる、又はミキサー、押出機、スターラー、
ロールミル、及び例えばプレプレグ装置(prepreg machine)のような含浸デバイ スによって配合することができる。さらに、浸漬、噴霧又は他の塗布プロセスを
用いることもできる。
【００３６】 当該技術分野において一般に知られているように、ガラス繊維、炭素繊維又は
同様な脆い繊維充填剤を押出機、射出成形機等のような剪断手段を用いてさらに
加工することは一般に、繊維を破断させ、繊維状粒子のサイズをさらに減ずる。
次に、高剪断加工手段によって製造した充填剤入り成形体中の粒子の平均サイズ
は、繊維を最初から連続トウとして供給するか又は細断若しくは粉砕繊維として
供給するかに関係なく、一般に３５〜２００μの範囲内であり、充填剤のアスペ
クト比は約４より大きく、平均して約１０までの範囲である。例えば、圧縮成形
若しくはトランスファー成形により低剪断条件を用いて加工する場合には、又は
注封用樹脂の用途において見出されるように流動性配合物に用いる場合に、繊維
の損傷及び破壊は最小になり、成形体はかなり大きい長さの繊維、１００μから
１／４”程度の大きさ、即ち、細断されたトウ繊維の本来の長さまでの範囲の長
さで、一般に約１０を超える、対応して大きいアスペクト比を有する繊維を含有
する。
【００３７】 一般に、本発明の実施に有用な充填剤入り樹脂配合物は約２０〜約８０重量％
、好ましくは約４５〜約８０重量％、さらに一層好ましくは約６０〜約７５重量
％の炭素繊維と、対応して、約８０〜約２０重量％、より好ましくは約５５〜約
２０重量％、最も好ましくは約４０〜約２５重量％の樹脂とを含む。この配合物
はさらに、このような成形用樹脂と共に用いるために配合分野において慣用的に
用いられるような、可塑剤及び加工助剤、並びに熱安定剤、酸化抑制剤、難燃剤
、強化充填剤と繊維とを包含する付加的充填剤、染料、顔料等を包含することが
できる。本発明の充填剤入り成形コンパウンドの有用性が材料によって示される
充分な熱伝導率にあることは容易に認識されるであろう。したがって、これらの
付加的な要素と使用量とは、配合物の熱伝導率の低下を回避する又は少なくとも
最小にするように選択される。
【００３８】 単体構造を与えるようにインサート成形操作を用いて、充填剤入り樹脂をヒー
ト・パイプによって射出成形することが好ましい。インサート成形プロセスは典
型的に、型にインサートを入れて、インサート又はインサートの望ましい部分の
周囲にプラスチック材料を注入して、要素を完成することを含む。本発明の実施
では、ヒート・パイプを型に挿入し、次に充填剤入りＬＣＰ樹脂を注入し、ヒー
ト・パイプの望ましい部分を囲み、型を充填して、ヒート・シンクを形成する。
充填剤入りＬＣＰ樹脂は、冷却時に、ヒート・パイプの表面との全ての接触点に
おいて近似締り嵌めを有する成形ヒート・シンク要素を形成し、要素間の優れた
熱伝達を与える。
【００３９】 理解されるように、ヒート・パイプは高温又は高圧にさらされると損傷を受け
る。ヒート・パイプは特定の環境において、作動流体、構成材料及び設計に一部
依存する特定の温度範囲内で操作されるように意図される。過度の圧迫によるヒ
ート・パイプの破壊を防止するために、ヒート・パイプの末端シールを設計上限
を有意に超える温度にさらされると、破裂するように設計することができる。さ
らに、ヒート・パイプが高い外圧又は他の厳しい機械的応力にさらされると、パ
イプは曲がるか又は歪んで、使用不能になる。高度に充填剤入りのポリマーは一
般に射出成形が困難であり、困難に流動する粘性のメルトを形成し、型キャビテ
ィに充填するためにポリマーメルト温度を充分に超えるストック温度と共に高い
射出圧を必要とする。型キャビティ内での高粘性メルトの不均一な流動はヒート
・パイプインサートを厳しい機械的応力にさらすことになり、パイプを歪ませ、
曲げたり、折り畳んだりすることにさえなる。例えば本発明の実施に用いるＬＣ Ｐ樹脂のような充填剤入りＬＣＰ樹脂は低いメルト粘性を有し、多くのヒート・ パイプの設計限界内に充分にある４００〜７００°Ｆ（２００〜３７０℃）の範
囲内の比較的低いメルト温度を用いた成形を可能にする。さらに、型に充填する
ために過度の射出圧を必要としないので、機械的応力によるヒート・パイプへの
損傷を回避する。
【００４０】 これらの配合物が熱成形可能である限り、インサート成形操作に用いるために
適した、多様な慣用的成形装置及びプロセスのいずれを用いても、充填剤入りＬ ＣＰ樹脂をヒート・パイプによって成形して、本発明による単体熱管理デバイス
を形成することができる。
【００４１】 ＬＣＰ樹脂以外の、非常に多様な押出成形可能な及び射出成形可能な熱可塑性
樹脂が当該技術分野において一般に知られており、このような樹脂も、高モジュ
ラス炭素繊維を充填して射出成形可能である熱伝導性樹脂を形成するときに、g 本発明のために適していると判明すると考えられる。例えば、ナイロン６、ナイ
ロン６，６、ナイロン４，６、ナイロン１１等のような広く商業的に入手可能な
ものを含めた脂肪族ポリアミド；例えばヘキサメチレンジアミン、２−メチルペ
ンタメチレンジアミン等のような１種類以上の脂肪族ジアミンの、テレフタル酸
化合物との商業的に入手可能なポリマー、並びに例えばイソフタル酸、アジピン
酸、ナフタレンジカルボン酸等のような付加的なジカルボン酸化合物との、その
コポリマーを含めたポリフタルアミド；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等を含めたポリアリーレート
樹脂；ポリ（ビスフェノールＡカーボネート）を含めたアリーレンポリカーボネ
ート樹脂；例えばＰＰＳ樹脂等のようなそのチオエーテル類似体を含めたＰＰＯ
樹脂のような周知のポリアリールエーテル樹脂と、対応するスルホン−及びケト
ン−結合ポリアリールエーテル、例えばポリエーテルスルホン、ポリフェニルエ
ーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニルエーテルケトン等が周知で
あり、このような熱可塑性樹脂を含有する充填剤入り及び非充填剤入り樹脂配合
物は種々な商業的ソースから容易に入手可能である。
【００４２】 このような熱可塑性樹脂は、特に、本明細書で上述したような炭素繊維を包含
する熱伝導性充填剤を充填したときに、多くの熱管理用途に適した熱伝導性にな
ると考えられる。しかし、表面積の有意な増大を必要とせずに熱消散させるヒー
ト・シンクに及び高い熱負荷が予想される他の熱管理用途に用いるために必要な
高レベルの熱伝導率を得るためには、一般に少なくとも４５重量％程度の大きさ
、好ましくは５０〜８０重量％の、高レベルの炭素繊維負荷を用いることが必要 である。これらのレベルまでに充填したときに、大抵のこのような熱可塑性材料
は、成形することが極めて困難になり、例えばヒート・パイプ等のような感熱性
及び感圧性インサートを用いるインサート成形操作にあまり適さない圧力及び高
温を必要とする可能性がある。
【００４３】 熱伝導性の充填剤入り熱硬化性樹脂も知られており、多くが熱伝導性の注封材 料、封入材料、接着材料及び塗料材料並びにシート成形コンパウンド、バルク成
形コンパウンド等として、特に電子工学用途の熱管理のために商業的に用いられ ている。エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ノボラック、レゾール及び同様な熱硬
化性フェノール樹脂、熱硬化性ポリエステル等を含めた、慣用的な熱硬化性樹脂
を、この明細書で上述したような、細断炭素繊維トウ又は粉砕した若しくは顆粒
状の炭素繊維と有利に混合して、熱管理デバイスに用いるために適した熱伝導率
を有する熱硬化性成形用樹脂及び材料を得ることができる。このような配合物は
慣用的な手段によって、通常は、圧縮成形若しくはトランスファー成形プロセス を用いて又は熱成形工程等においてＢ状態樹脂組成物を用いて成形され、製造さ れることができる。適当に成形してから、熱硬化又は硬化したときに、大抵の熱 硬化性材料の特徴であると一般に認められる高温における寸法安定性と共に、２
〜５Ｗ／ｍＫから８０〜１００Ｗ／ｍＫ以上までの高い熱伝導率を充填剤の使用
レベルに依存して有する、充填剤入り樹脂成形体を得ることができる。熱成形し
、硬化して、強靭でフレキシブルなパーツを製造することができる充填剤入りエラ
ストマーも当該技術分野で知られており、これらは適当な充填剤の使用によって
熱伝導性にすることもできる。
【００４４】 （実施例） 下記実施例に用いる材料を次に挙げる： Ｋ−１１００Ｘ Ａｍｏｃｏ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
からＴｈｏｒｎｅｌ（登録商標）ＵＨＭ炭素繊維Ｋ１１００Ｘとして得られる炭
素繊維、公表された仕様書によると、約１３０ｘ１０6ｐｓｉの引張り弾性率、 ２．２１ｇ／ｃｃの密度、及び１１００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。
【００４５】 Ｐ−１２０ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社からＴｈｏｒｎｅｌ（登録商
標）炭素繊維Ｐ−１２０として得られる炭素繊維、公表された仕様書によると、
約１２０ｘ１０6ｐｓｉの引張り弾性率、２．１７ｇ／ｃｃの密度、及び９００ Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。
【００４６】 Ｅ６００Ｘ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社からＴｈｏｒｎｅｌ（登録商
標）炭素繊維Ｅ−６００Ｘとして得られる炭素繊維、公表された仕様書によると
、約１２０ｘ１０6ｐｓｉの引張り弾性率、２．１４ｇ／ｃｃの密度、及び６０ ０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。
【００４７】 Ｒａｄｅｌ Ａ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒ社からＲａｄｅｌ（登録商標
）Ａ３８００ポリアリールエーテルスルホンとして得られるポリエーテルスルホ
ン樹脂。
【００４８】 ＰＰＡ−１ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社からＡｍｏｄｅｌ（登録商標
）ポリフタルアミド樹脂として得られるポリフタルアミド樹脂 Ｎｙｌｏｎ６，６ ポリヘキサメチレンアジパミド ＬＣＰ Ａｍｏｃｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社からＸｙｄａｒ（登録商標）ＳＲ
Ｔ９００樹脂として得られる液晶ポリマー。
【００４９】 機械的性質は、他に指定しない限り、ＡＳＴＭ標準化試験方法によって測定し
た。
【００５０】 熱伝導率は、多重路に沿った出力／入熱及び温度差の測定と、定常条件下での
横断面熱流の測定とから得られる。既知熱伝導率のアルミニウム又は銅パネルを
用いて、デバイスのキャリブレーションを行った。
【００５１】 熱伝導率はＦｏｕｒｉｅｒ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｌａｗ： q＝ＫＡ・△Ｔ／△Ｘ を用いて算出する：式中、ｑ＝入力；Ａ＝横断面積；Ｋ＝熱伝導率；△Ｔ＝熱流
の方向における抵抗熱デバイス間の温度差；及び△Ｘ＝温度測定デバイス間の距
離。データはＷ／ｍＫで報告する。
【００５２】 （充填剤入り樹脂組成物） 実施例１． １／４”の公称長さを有する細断Ｋ―１１００炭素繊維トウにＸ
ｙｄａｒ ＬＣＰ樹脂ペレットを乾式混合し、押出し配合し(extrusion compoun
ded)、細断して、４５重量％の目標レベルの炭素繊維を含有する充填剤入り樹脂 のペレットを得た。ＨＰＭ７５トン射出成形機を用いて乾燥した樹脂ペレットを
射出成形することによって、供試体（６”ｘ６”ｘ１／１６”）を製造した。性
質を表Ｉに要約する。
【００５３】 実施例２〜５． 実施例１の方法に実質的に従って、１０、４５及び６０重量
％の炭素繊維レベルで一連の充填剤入りＸｙｄａｒ樹脂を得た。実施例１におけ
るようにペレットを射出成形して、フラットパネルと４”ｘ４”ｘ１／８”の供
試体とを得た。熱伝導率を下記表Ｉに要約する。
【００５４】
【表１】
【００５５】 約２０重量％未満の炭素繊維を含む配合物が充分な熱伝導率を有さないことは
明らかである。多少変動があるが、充填剤入り材料は、熱的性質に関して異方性
であるように、又は成形体の平面において実質的に等方性であるように成形する ことができる。大抵の系に関して、繊維面に沿った若干の繊維整列度があり、流
動方向に最も頻繁に生じる大きい整列度が存在するように思われる。しかし、流
動面に垂直な性質は、大抵の射出成形品では三次元の繊維配向が生ずることを示
している。
【００５６】 本発明による組成物を他の熱可塑性樹脂を用いて製造して、熱伝導性パーツを 得ることもできる。
【００５７】 実施例６と７． Ｋｉｌｌｉｏｎ１．５”単軸スクリュー押出機に連続Ｋ−１
１００Ｘ炭素繊維をポリスルホン樹脂と共に供給することによって、連続Ｋ−１
１００Ｘ炭素繊維にＲａｄｅｌポリエーテルスルホンを配合して、配合済み樹脂
をストランドに押出成形し、ストランドを細断して、充填剤入りポリスルホンペ
レットを形成した。供給速度を調節して、１８重量％目標レベルと３３重量％目
標レベルの炭素繊維を有するストランドを得た。これらのペレットを次に乾燥さ
せ、圧縮成形して、供試体として用いるための４”ｘ４”ｘ１／８”のクーポン
を得た。
【００５８】 実施例８． ６０重量％目標レベルの炭素繊維を有するロッドを得るように調
節した供給速度で、樹脂と連続Ｋ１１００Ｘ炭素繊維とを押出機に供給すること
によって、プルトルーディッド・ロッド(pultruded rod)をナイロン６，６から 製造した。このプルトルーディッド・ロッドを細断して、１／２”ペレットを得
た。ＨＰＭ７５トン射出成形機を用いて、乾燥ペレットから試験プラークを射出
成形した。性質を表ＩＩに要約する。
【００５９】 実施例９、１０及び１１． １／４”の公称長さを有する細断Ｅ―６００Ｘ炭
素繊維トウにＰＰＡ−１樹脂ペレットを乾式混合し、押出し配合し、細断して、 １０、５０及び７０重量％の目標レベルの炭素繊維を含有する充填剤入り樹脂の
ペレットを得た。前述したように乾燥樹脂ペレットを射出成形することによって
、供試体を製造した。性質を表ＩＩに要約する。
【００６０】
【表２】
【００６１】 本発明による組成物を圧縮成形して、熱伝導性パーツを得ることもできる。 実施例１２． ５０重量％のＲａｄｅｌポリエーテルスルホンと、５０重量％
の、公称長さ１／４”を有する細断Ｋ−１１００炭素繊維トウとから成る組成物
を溶液含浸によって用意した。この混合物を圧縮成形して、熱的性質の供試体を
得た。面内(又はＸとＹ方向）熱伝導率は９０．４Ｗ／ｍＫと１０２．９Ｗ／ｍ Ｋであった。熱膨張率は４．０ｐｐｍ／°Ｆであった。
【００６２】 実施例１３． ５０重量％のＲａｄｅｌポリエーテルスルホン粉末と、５０重
量％の、公称長さ１”を有する細断Ｋ−１１００炭素繊維トウとから成る乾燥ブ
レンドを圧縮成形して、熱的性質の供試体を得た。面内(又はＸ方向）熱伝導率 は６７．８Ｗ／ｍＫであった。幾らかの濡れ難さが観察された。
【００６３】 実施例１４． ５０重量％のＲａｄｅｌポリエーテルスルホン粉末と、５０重
量％の、２００μ粒子を得るように粉砕又は顆粒化したＰ−１２０炭素繊維とか
ら成る乾燥ブレンドを圧縮成形して、熱的性質の供試体を得た。面内(又はＸ方 向）熱伝導率は３７．０Ｗ／ｍＫであった。幾らかの濡れ難さが観察された。
【００６４】 例えば一般的なエポキシ注封用樹脂のような熱硬化性樹脂に炭素繊維を充填し
て、成形、硬化して、熱伝導性パーツを得ることもできる。
【００６５】 実施例１５． ７０重量％のエポキシ樹脂と、３０重量％の、２００μ粒子を
得るように粉砕又は顆粒化したＰ−１２０炭素繊維とから成る充填剤入りエポキ
シ組成物を、該液体樹脂と該粒状物とを一緒にし、手で混合することによって製
造して、型中に注入し、プラークを硬化させて、熱的性質の供試体を得た。面内(
又はＸ方向）熱伝導率は１５Ｗ／ｍＫであった。
【００６６】 （インサート成形熱デバイス） 実施例１６． 実施例５の６０重量％炭素繊維充填ＬＣＰ樹脂配合物を用いて
、３ｍｍｘ１６０ｍｍヒート・パイプと射出成形ヒート・シンクとを含む熱デバ
イスを構成した。１２ｍｍｘ１２ｍｍｘ９６ｍｍのサイズである型キャビティを
、この型キャビティ中に挿入されたヒート・パイプを中央に据えて、支えるよう
に固定した。次に、閉鎖した型に、前述したようなＨＰＭ７５トン射出成形機を
用いて、充填剤入りＬＣＰ樹脂配合物を注入した。冷却した成形物を取り出した
後に、センターリング固定具(centering fixture)を取り出し、射出成形樹脂中に
５１ｍｍの長さまで冷却器部分においてはめ込まれたヒート・パイプを形成した
。次に、このブロックを粉砕して、厚さ１ｍｍ、高さ４〜５ｍｍの複数個のフィ
ンを形成した、これらのフィンはヒート・パイプの軸に集中し、この軸に垂直に
配置され、はめ込まれた長さに沿って１ｍｍ間隔を置いて配置された。ヒート・ シンクの総重量は１２ｇであった。ヒート・パイプのソース端部を１４ｍｍの長
さまで熱伝達ブロック中に埋め込む。熱伝達ブロックを５．５ワットの一定の入
力で電気的に加熱した。ソースの温度と周囲温度とを熱電対によって測定し、一
定入力に関する温度上昇は、構造の熱を消散させる能力に反比例する。
【００６７】 周囲温度が２３℃であるときに、ダイ／ソース温度は７１℃であり、８．６℃
／ワットの熱抵抗を生じた。
【００６８】 比較例． ３ｘ１６０ｍｍのヒート・パイプを冷却器端部に、１３ｍｍｘ２０
ｍｍｘ長さ１４ｍｍのサイズであり、２６ｇの重量を有する商業的キャストマグ
ネシウム・フィン付きヒート・シンクに埋め込み長さ９５ｍｍで取り付けた。熱
接着(thermal additive)をヒート・シンクとヒート・パイプとの間の接触面に適
用した。ソース端部を熱伝達ブロック中に１４ｍｍの長さまで埋め込み、実施例
１６におけるように加熱した。ダイ／ソース温度は７１℃であり、周囲温度は２
５℃であり、８．３℃／ワットの熱抵抗値を生じた。
【００６９】 したがって、射出成形したヒート・シンクは先行技術の大型で、かなり重いキ ャストマグネシウム・ヒート・シンクと実質的に同じ程度ノ熱消散を生じること
が見られる。
【００７０】 本発明の成形熱管理デバイスが当該技術分野における実質的な進歩を表し、熱
管理用途に用いるために有意に改良された材料を提供することは、明らかである
。本発明のデバイスの形成に用いられる熱伝導性樹脂配合物は慣用的な加工手段
を用いて用意に製造され、一般に、優れた機械的性質と良好な寸法安定性とを有 する強靭な材料である。これらの改良された熱伝導性樹脂成形用コンパウンドは
熱管理要素の製造に用いるために広範囲な用途を見出すと考えられる。
【００７１】 したがって、本発明の熱管理デバイスがヒート・パイプを成形ヒート・シンク
と共に含むと表現されることができ、ヒート・シンク要素が好ましくはヒート・
パイプと共にインサート成形されて、一体式単体構造を形成する。熱伝導性ヒー
ト・シンク要素は、配合物中の伝導性充填剤の量に依存して、約５Ｗ／ｍＫより
大きい、好ましくは約１０Ｗ／ｍＫより大きい、さらに好ましくは約８０Ｗ／ｍ
Ｋから６００Ｗ／ｍＫ程度の大きさまで、さらに一層好ましくは約１００〜約４
５０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を、やはり伝導性充填剤の種類とレベルとに依存して、
一般に１０ｐｐｍ／℃未満の特に低い熱膨張率と共に有する充填剤入り熱可塑性
又は熱硬化性成形用コンパウンドから成形されるとして、さらに特徴付けられる
ことができる。本発明のより好ましい実施態様に用いられる充填剤入り熱可塑性
射出成形用コンパウンドは約８０〜約２０重量％、好ましくは約５０〜約２０重
量％の熱可塑性ＬＣＰ樹脂と、約２０〜約８０重量％、好ましくは約５０〜約８
０重量％の炭素繊維とを含むとさらに表現されることができ、前記炭素繊維は約
６００Ｗ／ｍＫより大きい、好ましくは約７５０Ｗ／ｍＫより大きい、より好ま
しくは約９００Ｗ／ｍＫより大きい、さらに一層好ましくは１０００Ｗ／ｍＫよ
り大きい熱伝導率を有する。
【００７２】 充填剤入り樹脂配合物がさらに、樹脂配合及び樹脂成形分野で慣用的に用いら
れるような、可塑剤、加工助剤、安定剤等を含むことができることは理解される
であろう。高い熱伝導率を有する適当で、容易に製造される材料を技術分野が今 まで有していなかった電気及び電子用途の熱管理デバイスの製造に用いるために
、この配合物は特に適する。
【００７３】 さらなる修正及び変更は樹脂分野に熟練した人に容易に明らかであろう。例え
ば、ヒート・スプレッダー又はヒート・プレーン、インサート成形操作における
要素を含めたヒート・シンク中にはめ込まれた複数個のヒート・パイプ要素を用
いて、非常に多様な熱管理デバイスを設計することができることは、当業者によ
って容易に理解されるであろう。例えば、付属の密封シールされたハウジングを
形成するために、任意に付属の電気又は電子要素を含む、熱管理デバイスのオー
バーモールディング(overmolding)を含めた、さらなる成形又は後成形操作の使 用も考えられる。このようなさらなる実施態様と改変とは当業者の熟練の範囲内
に充分に入ることが見られるので、特許請求の範囲によって定義される本発明の
範囲内であることは理解されるであろう。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１５日（２０００．６．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１個のヒート・パイプとそれと熱連絡する成形ヒ
    ート・シンクとを含む熱管理デバイスであって、前記ヒート・シンクが約５Ｗ／
    ｍＫより大きい熱伝導率を有する充填剤入り樹脂組成物を含み、前記組成物が充
    填剤と樹脂との合計重量に基いて１０〜８０重量％の熱伝導性充填剤と約９０〜
    約２０重量％の樹脂とを含む前記デバイス。
  2. 【請求項２】 少なくとも１個のヒート・パイプとそれと熱連絡する成形ヒ
    ート・シンクとを含む熱管理デバイスであって、前記ヒート・シンクが約１０Ｗ
    ／ｍＫより大きい熱伝導率を有する充填剤入り樹脂組成物を含み、前記組成物が
    炭素繊維と樹脂との合計重量に基いて１０〜８０重量％の炭素繊維と約９０〜約
    ２０重量％の樹脂とを含む前記デバイス。
  3. 【請求項３】 前記樹脂が液晶ポリマーである、請求項２記載の熱管理デバ
    イス。
  4. 【請求項４】 前記樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項２記載の熱管理デバ
    イス。
  5. 【請求項５】 前記樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項２記載の熱管理デバ
    イス。
  6. 【請求項６】 少なくとも１個のヒート・パイプとそれと熱連絡する射出成
    形ヒート・シンクとを含む熱管理デバイスであって、前記ヒート・シンクが約１
    ０Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有する射出成形可能な充填剤入り樹脂組成物を
    含み、前記組成物が炭素繊維と液晶ポリマーとの合計重量に基いて２０〜８０重
    量％の炭素繊維と約８０〜約２０重量％の液晶ポリマーとを含む前記デバイス。
  7. 【請求項７】 少なくとも１個のヒート・パイプとそれと熱連絡する圧縮成
    形ヒート・シンクとを含む熱管理デバイスであって、前記ヒート・シンクが約１
    ０Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有する圧縮成形可能な充填剤入り樹脂組成物を
    含み、前記組成物が炭素繊維と樹脂との合計重量に基いて２０〜８０重量％の炭
    素繊維と約８０〜約２０重量％の熱硬化性樹脂とを含む前記デバイス。
  8. 【請求項８】 前記炭素繊維が約３００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有す
    るピッチに基く炭素繊維である、請求項２記載のデバイス。
  9. 【請求項９】 前記炭素繊維が約６００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を有す
    るピッチに基く炭素繊維である、請求項２記載のデバイス。
  10. 【請求項１０】 前記組成物が約１５Ｗ／ｍＫ〜約６００Ｗ／ｍＫの範囲内
    の熱伝導率を有する、請求項２記載のデバイス。
  11. 【請求項１１】 前記炭素繊維が約１０００Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率を
    有する、請求項９記載のデバイス。
  12. 【請求項１２】 前記炭素繊維が６００Ｗ／ｍＫ〜約１８００Ｗ／ｍＫの範
    囲内の熱伝導率を有する、請求項９記載のデバイス。
  13. 【請求項１３】 前記成形ヒート・シンク要素中にはめ込まれた前記ヒート
    ・パイプ要素を有する単体構造を与えるように、前記デバイスがインサート成形
    されている、請求項１記載の熱管理デバイス。
  14. 【請求項１４】 前記成形ヒート・シンク要素中にはめ込まれた前記ヒート
    ・パイプ要素を有する単体構造を与えるように、前記デバイスがインサート成形
    されている、請求項２記載の熱管理デバイス。
  15. 【請求項１５】 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂、シアネート樹脂、熱硬
    化性ポリエステル樹脂及びフェノール樹脂から成る群から選択される、請求項４
    記載の熱管理デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記熱可塑性樹脂がポリアミド、ポリフタルアミド、アク
    リロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリールエ
    ーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン及びポリエーテルス
    ルホンから成る群から選択される、請求項５記載の熱管理デバイス。
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