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公開番号2025160627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-23
出願番号2024063284
出願日2024-04-10
発明の名称複合構造体および放熱構造体
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20251016BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】金属材とグラファイトとを複合化した複合構造体において、伝熱性能を向上することができる複合構造体を提供する。
【解決手段】複合構造体は、グラファイト積層体と金属体とを備える。グラファイト積層体は、複数のグラファイトプレートが積層された構造を有し、長手方向において第1端部とこの第1端部とは反対側の第2端部とを有する。金属体は、長手方向に延びる内部空間を有し、少なくとも第1端部と第2端部との間においてグラファイト積層体の外周を囲むように、内部空間にグラファイト積層体を収容する。グラファイト積層体は、グラファイトプレートの積層方向に対して傾斜した4つの辺により画定される四角形状断面を、長手方向に交差する断面として有する。金属体は、内表面においてグラファイト積層体の四角形状断面の4つの辺に接している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のグラファイトプレートが積層された構造を有し、長手方向において第１端部と前記第１端部とは反対側の第２端部とを有するグラファイト積層体と、
長手方向に延びる内部空間を有し、少なくとも前記第１端部と前記第２端部との間において、前記グラファイト積層体の外周を囲むように前記内部空間に前記グラファイト積層体を収容する金属体と、を備え、
前記グラファイト積層体は、前記グラファイトプレートの積層方向に対して傾斜した４つの辺により画定される四角形状断面を、前記長手方向に交差する断面として有し、
前記金属体は、内表面において前記グラファイト積層体の前記四角形状断面の前記４つの辺に接している、複合構造体。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記グラファイト積層体の前記四角形状断面における前記４つの辺は、前記積層方向に対して３０°～６０°の範囲で傾斜している、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項３】
前記グラファイト積層体の前記四角形状断面における前記４つの辺は、前記積層方向に対して４５°傾斜している、請求項２に記載の複合構造体。
【請求項４】
前記グラファイト積層体の前記四角形状断面として正方形状断面を有する、請求項３に記載の複合構造体。
【請求項５】
前記金属体は、前記長手方向に交差する断面として、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の厚みを有する四角形枠状断面を有する、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項６】
前記金属体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項７】
前記グラファイト積層体は、厚さが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の前記グラファイトプレートを、互いのベーサル面が接するように複数積層された構造を有する、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項８】
前記グラファイトプレートは、密度が１．８ｇ／ｃｍ
３
以上２．２ｇ／ｃｍ
３
以下であり、ベーサル面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項９】
密度が３ｇ／ｃｍ
３
であり、かつ、少なくとも前記長手方向の熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１に記載の複合構造体。
【請求項１０】
熱源対象物と、
前記熱源対象物が配置された基板と、
前記基板と交差する方向に前記長手方向が配置され、前記基板を支持する請求項１から９のいずれか１つの記載の複数の前記複合構造体と、を備え、
前記複数の複合構造体は、前記基板を介して前記熱源対象物から伝導された熱エネルギを放熱する、放熱構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体デバイス、車載デバイス、電子機器などから発せられる熱を効率よく拡散、放熱させ、発熱に伴う機器の不具合の発生を抑制し、機器の機能を維持向上させる複合構造体および放熱構造体に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の大量かつ高速な通信の需要に伴い、半導体デバイス、車載デバイス、電子機器などは、その高い出力に起因してデバイスの一部や周辺が高温となることにより発生する機能低下あるいは停止を回避することが求められている。従来、銅製のヒートスプレッダやアルミニウム製の放熱フィンなどを用いて、発生した熱をデバイスから基板や筐体に伝搬・放熱させる工夫がなされている。これらの熱伝達および放熱の材料として金属や炭化物などの熱伝導率の高い材料が使用されている。
【０００３】
結晶性グラファイトは金属材と比べても高い熱伝導率を有するため、熱輸送材としての活用が期待されている。しかしながら、結晶性グラファイトは面方向（ベーサル面方向）と厚さ方向とに強い異方性があり、熱伝導や強度において面方向と厚さ方向で数十倍以上の特性の差異があるため、結晶性グラファイトを単体で活用することが難しい。このような結晶性グラファイトを熱輸送材として活用するために、結晶性グラファイトの熱伝導性を損なわないような高い熱伝導率を有する金属と結晶性グラファイトとを複合化することが求められている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、炭素粒子を含有するスラリーをアルミニウムや銅などの金属箔に塗布し乾燥させ、炭素粒子を含む金属箔の積層体を作製し、前記積層体をロール状に巻き取った後に押出器で押出成型することで、金属―炭素粒子複合材料を得る製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６８２１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の複合体では、熱伝導率の高い炭素材料が粒子状にて用いられており、隣り合う炭素粒子同士が接触するように複合体内部で配置することが困難である。そのため、特許文献１の複合体は意図する方向の熱伝導率を向上させるには至らない。
【０００７】
よって、本開示の目的は、金属材とグラファイトとを複合化した複合構造体において、伝熱性能を向上することができる複合構造体および放熱構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一の態様にかかる複合構造体は、グラファイト積層体と金属体とを備える。グラファイト積層体は、複数のグラファイトプレートが積層された構造を有し、長手方向において第１端部とこの第１端部とは反対側の第２端部とを有する。金属体は、長手方向に延びる内部空間を有し、少なくとも第１端部と第２端部との間においてグラファイト積層体の外周を囲むように、内部空間にグラファイト積層体を収容する。グラファイト積層体は、グラファイトプレートの積層方向に対して傾斜した４つの辺により画定される四角形状断面を、長手方向に交差する断面として有する。金属体は、内表面においてグラファイト積層体の四角形状断面の４つの辺に接している。
【０００９】
本開示の一の態様にかかる放熱構造体は、熱源対象物と、熱源対象物が配置された基板と、上述の態様の特徴を有する複数の複合構造体とを備える。複数の複合構造体は、基板と交差する方向にそれぞれの長手方向が配置され、基板を支持する。複数の複合構造体は、基板を介して熱源対象物から伝導された熱エネルギを放熱する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、金属材とグラファイトとを複合化した複合構造体において、伝熱性能を向上することができる複合構造体および放熱構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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