放熱ユニット
【課題】熱伝導率と絶縁性とを両立させつつ、劣化に強く低コストの中間体を有し、発熱体の熱を効率的に放熱できる放熱ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の放熱ユニット１は、発熱体２から伝導される熱を放出する放熱部５と、前記発熱体２からの熱を前記放熱部５に伝導する中間体４と、を備え、前記中間体４は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、前記無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、前記金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、前記中間体４は、前記放熱部５の表面に接合している。
【解決手段】本発明の放熱ユニット１は、発熱体２から伝導される熱を放出する放熱部５と、前記発熱体２からの熱を前記放熱部５に伝導する中間体４と、を備え、前記中間体４は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、前記無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、前記金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、前記中間体４は、前記放熱部５の表面に接合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器など、電子部品や機械部品などの発熱体を備える機器や装置にフレキシブルに適用され、発熱体からの熱を放熱部に効率的に伝導しつつ使用劣化の少ない中間層を備える放熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などは、様々な電子部品や機械部品を有しており、これら電子部品や機械部品は、性能の向上や機能の拡張に伴って高い発熱を生ずるようになっている。すなわち、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などは、発熱体を備えている状態である。例えば、近年の照明機器は、省エネや長寿命などを目的として、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）を用いるようになっている。ＬＥＤの単位発熱量は小さいが、一つの照明機器は、多くのＬＥＤを高密度に実装するので、照明機器が備える発熱体全体の発熱量は大きくなっている。また、ＬＥＤは、付与される電流値が大きいほどに、その発光する光量を大きくできるが、付与される電流値が大きければ、当然に発熱量も大きくなる。しかしながら、大きな光量がＬＥＤに対して求められている。
【０００３】
また、半導体集積回路の集積度の増加、パワーデバイスの普及によって、電子機器、輸送機器なども、大きな発熱量を生じさせる発熱体を備えるようになっている。製造機器は、製造する対象物によっては高い熱を発生させる必要があり、製造機器内部に、高い発熱を生じさせなくてはならない。
【０００４】
このような大きな発熱量を生じさせる発熱体（単数の発熱体および発熱体の集合体を含む）による発熱は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などの性能劣化、故障などの悪影響を与える。このため、発熱体から生じる熱を放熱する放熱ユニットや放熱機器が用いられている。この放熱ユニットや放熱機器は、発熱体から伝導された熱を外部に放出するヒートシンクや放熱板などを備えて、発熱体の熱を放出する。
【０００５】
ヒートシンクや放熱板は、発熱体から伝導された熱を、最終的に外部へ放出できる。ここで、発熱体となる電子部品や機械部品は、回路基板や回路層に実装される必要があるため、発熱体をヒートシンクや放熱板に直接実装することは難しい。また、ヒートシンクや放熱板は、熱伝導性の高さから銅やアルミニウムなどの金属であることが好ましい。しかし、ヒートシンクや放熱板の表面に電子部品、回路基板、回路層が実装される必要があるので、ヒートシンクや放熱板と回路基板や回路層との間には、絶縁層が設けられる必要がある。この絶縁層は、絶縁機能を有すると共に発熱体の熱をヒートシンクや放熱板に効率的に伝導することが求められる。
【０００６】
このように、発熱体となる電子部品や機械部品を備える照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器では、ヒートシンクや放熱板と発熱体との間に介在する中間体を有する放熱ユニットを用いていた。ヒートシンクを備えるＬＥＤパッケージが提案されたり（例えば、特許文献１参照）、中間体の技術が提案されたりしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平１１−３４６０２９号公報
【特許文献２】特開２００９−２１２４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、半導体レーザーチップの構造をヒートシンクと熱的に接続することで、半導体レーザーチップからの熱を放出する技術を開示する。しかしながら、特許文献１は、半導体レーザーチップと周辺構造が複雑になり、多くの発熱体を実装する機器の放熱には適さない。
【０００９】
特許文献２は、樹脂を主成分とする中間体（熱的接合剤）を発熱体と放熱板との間に介在させる放熱可能な放熱部品を開示する。
【００１０】
この特許文献２に開示される技術のように、発熱体（電子部品や回路層など、電気信号をやり取りする）と放熱板（ヒートシンク含む）との間に介在する中間体は、樹脂が主成分となることが多い。現在では、樹脂を主成分とする熱的接合剤が中間体として様々に利用され提案されている。樹脂は、絶縁性と熱伝導性を両立させる適当な素材だからである。このように、絶縁性と熱伝導性とを両立させることは、発熱体から放熱板等への熱伝導に必要な条件であり、次の２つの解決方向がある。
【００１１】
（方向１）樹脂を主成分とする熱的接合剤を、発熱体と放熱板等との間に介在させる中間体として用いる。
【００１２】
（方向２）絶縁性と熱伝導性を両立する素材で放熱板やヒートシンクを形成する。
【００１３】
方向１にあるように、中間体に樹脂を主成分とする熱的接合剤を用いる場合には、発熱体の熱（当然ながら放熱板からの熱も）によって劣化しやすい問題がある。樹脂はその特性上熱に弱く、ＬＥＤのように１００℃を超えるような発熱体からの発熱を繰り返し受けることで、樹脂が劣化する。劣化が進むと当然ながら破損することになり、発熱体からの熱を十分にヒートシンクや放熱板に伝導できなくなって、機器そのものの劣化、性能低減、故障などが引き起こされる問題がある。
【００１４】
一方、方向２にあるように、絶縁性と熱伝導率とを両立してヒートシンクなどを形成できる素材としては、ＡｌＮ系セラミックスが知られているが、このＡｌＮ系セラミックス以外で実用用途のあるものはほとんど見つかっていない。このＡｌＮ系セラミックスの熱伝導率は１８０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱伝導率の点ではヒートシンクや放熱板として十分に実用可能である。また、ＡｌＮ系セラミックスは、電気抵抗が１０１４（Ω・ｃｍ）と非常に高く絶縁性に優れている。しかしながら、ＡｌＮ系セラミックスは、銅やアルミニウムといった金属に比べて非常に高価であり、コスト要請の厳しい照明機器や電子機器には適用が困難である。
【００１５】
以上より、熱伝導率の高い金属で形成されたヒートシンクや放熱板と発熱体との間を、絶縁性および熱伝導性を両立させる中間体が照明機器や電子機器には必要となっている。当然ながら中間体は、ヒートシンクや放熱板に結合可能であることも必要である。
【００１６】
また、ヒートシンクや放熱板の熱膨張係数と中間体の熱膨張係数との相違が大きいと、中間体が剥離したりクラックを生じさせたりする問題がある。以上の問題を考慮して、次の要件を充足する中間体を備えた放熱ユニットが求められている。
【００１７】
（要件１）高い熱伝導率を有すること。
（要件２）適用箇所の必要性に応じて絶縁性を有すること。
（要件３）金属面と確実に結合すること。
（要件４）十分な弾性特性を有すること。
（要件５）コストが低く、劣化に強いこと。
【００１８】
すなわち、従来技術の樹脂やＡｌＮ系セラミックスとは異なるアプローチで、これら要件１〜要件５を充足する中間体を備える放熱ユニットが求められている。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑み、熱伝導率と絶縁性とを両立させつつ、劣化に強く低コストの中間体を有し、発熱体の熱を効率的に放熱できる放熱ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題に鑑み、本発明の放熱ユニットは、発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、発熱体からの熱を放熱部に伝導する中間体と、を備え、中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、中間体は、放熱部の表面に接合している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の放熱ユニットは、発熱体と放熱部との間に、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体を用いるので、絶縁性と熱伝導性を両立させて、発熱体からの熱を放熱部に伝導できる。加えて、無機材質の中間体であることで、樹脂のような劣化を生じることもない。中間体の劣化が生じないことで、放熱ユニットそのものの劣化や性能低下も防止される。また、コストも低い。
【００２２】
また、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体は、金属製の放熱部の表面に塗布可能であり、特に、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体は、金属製の放熱部の表面と確実に結合できる。この結果、発熱体と放熱部との間の熱抵抗が下がり、発熱体の熱が効率的に放出できる。
【００２３】
また、中間体は、十分な弾性特性（接合している放熱部や回路層の熱膨張に追従して、剥離や損傷を生じさせない特性）を有しているので、放熱部の熱膨張によって中間体が破壊されたり放熱部と剥離したりすることもない。加えて、中間体は、無機物粒子を含むことができるので、無機物粒子の特性に基づいた特性を発揮することができる。このため、適用用途に応じた適用のフレキシビリティをも有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤが実装された放熱ユニットの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における中間体の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１における中間体の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるフィンを有する放熱部の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における照明機器のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２における照明機器の底面図である。
【図１０】本発明の実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の第１の発明に係る放熱ユニットは、発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、発熱体からの熱を放熱部に伝導する中間体と、を備え、中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、中間体は、放熱部の表面に接合している。
【００２６】
この構成により、中間体は、無機結合相が生じさせる十分な弾性特性、結合性、絶縁性に加えて、無機物粒子の相が生じさせる熱伝導性とを、両立できる。この中間体は、効率的に発熱体の熱を放熱部に伝導できるので、放熱ユニットは、発熱体の熱を効率よく放出できる。
【００２７】
本発明の第２の発明に係る放熱ユニットでは、第１の発明に加えて、無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである。
【００２８】
この構成により、中間体は、十分な弾性特性を維持しつつ、高い熱伝導性を有することができる。
【００２９】
本発明の第３の発明に係る放熱ユニットでは、第１又は第２の発明に加えて、無機物粒子は、中間体に対して、４０体積％以上であり、好ましくは５０体積％以上であり、更に好ましくは７０体積％以上である。
【００３０】
この構成により、中間体は、無機物粒子の生じさせる熱伝導性を確実に有することができる。
【００３１】
本発明の第４の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、無機物粒子は、中間体における面方向の長さが、中間体における垂直方向の長さよりも長い。
【００３２】
この構成により、中間体は、平面方向に対する高い熱伝導性を生じさせるようになり、中間体内部で熱を平面方向（場合によっては垂直方向）に熱を拡散できるので、放熱部５を通じた放熱能力がたかまる。
【００３３】
本発明の第５の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、中間体は、放熱部の表面に塗布された後、１００〜３００℃で熱処理されて形成される。
【００３４】
この構成により、中間体は、確実に放熱部に接合される。
【００３５】
本発明の第６の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、中間体は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有して、放熱部に接合している。
この構成により、中間体は、ストレス負荷があっても、十分な弾性特性を発揮して、剥離や損傷を防止できる。
【００３６】
本発明の第７の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第６のいずれかの発明に加えて、中間体および放熱部の少なくとも一方の表面は、発熱体と電気的に接続する回路基板および回路層の少なくとも一つを設ける。
【００３７】
この構成により、発熱体が電気信号を必要とする場合にも、放熱ユニットは対応できる。
【００３８】
以下、図面を用いながら実施の形態について説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
【００４０】
実施の形態１について説明する。
【００４１】
本発明は、樹脂を主成分とする中間体によって発熱体の熱を放熱部に伝導する放熱ユニットの従来の技術に対して、樹脂を用いない中間体の新しいアプローチでの放熱ユニットを提案する。発熱体と放熱部とは、絶縁性と熱伝導性の両立のために、樹脂を主成分とする中間体で介在されていた。樹脂は、使いやすい素材であるが、耐久性や耐劣化に問題があり、近年の発熱体に対応することが難しい。しかし、現在の技術開発においては、樹脂の性能改善が主として行われ、中間体において樹脂を主成分とすることから離れていない問題がある。
【００４２】
本発明は、樹脂を主成分とせずに、絶縁性と熱伝導性を両立させて、発熱体と放熱部とを介在する中間体を軸とした、今までのアプローチと全く異なる新しい放熱ユニットを提案する。
【００４３】
（全体概要）
図１を用いて、実施の形態１の放熱ユニットの全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの側面図である。図１は、放熱ユニット１と、放熱ユニット１が用いられる電子部品が実装されている状態を示している。
【００４４】
放熱ユニット１は、放熱部５と中間体４を備える。放熱部５は、発熱体２から伝導される熱を外部に放出する。例えば、放熱部５が外気に露出している場合には、放熱部５は、伝導された熱を外気に放出する。あるいは、放熱部５が他の冷却部材（例えば液冷ジャケットや冷風ファンなど）と組み合わされている場合には、この組み合わされる冷却部材に対して熱を放出する。放熱部５は、金属や合金製のヒートシンクや放熱板が好適に用いられる。
【００４５】
中間体４は、発熱体２が生じる熱を放熱部５に伝導する。この中間体４は、従来技術の主流である樹脂を主成分としない。中間体４は、無機物粒子の相と、無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相とが組み合わされた構造を有している。無機物粒子の相とこの周囲の無機結合相の組み合わせであるので、当然ながら絶縁性を有している。また、無機物粒子の相は、その無機物粒子の特性に基づいて、高い熱伝導性を生じさせる。このため、中間体４は、絶縁性と熱伝導性とを両立できる。また、無機物粒子と無機結合相の組み合わせであるので、中間体４は、樹脂と異なり耐熱性が高く、発熱体２の熱による劣化も少ない。このように、無機物粒子の相と、この周囲に配せられる無機結合相の組み合わせを有する中間体４は、従来技術の問題を解消しつつ、発熱体２の熱を効率的に放熱部５に伝導する。
【００４６】
（放熱ユニットの動作）
放熱ユニット１は、電子部品や機械部品などの発熱体２を実装できる。発熱体２は、電気信号のやり取りによって動作するので、必要な回路層３に実装される。回路層３は、回路基板や回路パターンであってもよい。発熱体２は、電気信号のやり取りによって動作し、この動作によって、熱を生じる。発生した熱は、回路層３から中間体４に伝導する。中間体４は、無機物粒子の特性に基づいて高い熱伝導性を有するので、発熱体２の熱を放熱部５に伝導する。放熱部５は、外気や他の冷却部材に対して、伝導された熱を放出できる。特に、放熱部５は、金属や合金で形成されているので、受け取った熱を３次元的に伝導して、その表面から外部に放出できる。
【００４７】
中間体４は、金属や合金製の放熱部５に対して発熱体２や回路層３の電気信号の漏洩を防止する必要があるが、中間体４は、絶縁性を有しているので、電気信号の漏洩を防止できる。
【００４８】
図２を用いて、発熱体２の一例として、ＬＥＤが実装される照明機器や電子機器に、放熱ユニット１が組み込まれる場合について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるＬＥＤが実装された放熱ユニットの側面図である。発熱体２の例として、複数のＬＥＤ２１が回路層３に実装されている。ＬＥＤ２１では、正負の電極および制御信号が、端子６（例えばバンプやグリッドアレイ）で回路層３と接続されることで、発光動作を行う。この発光動作を行う際に、ＬＥＤ２１は、熱を生じる。また、照明機器や電子機器は、複数のＬＥＤ２１を実装していることが多く、複数のＬＥＤのそれぞれが熱を発生させる。このため、複数のＬＥＤの発熱が積算されると、非常に大きな熱になってしまう。また、少数のＬＥＤが実装される照明機器や電子機器は、照度を上げるために、高い電圧がＬＥＤに与えられる。この結果、少数のＬＥＤの実装領域である狭い領域に、発熱が集中してしまう。放熱ユニット１は、このような狭い領域での放熱にも適している。
【００４９】
複数のＬＥＤ２１からの熱（回路層３からも熱は発生する）は、中間体４に到達し、中間体４は、この熱を放熱部５に伝導する。このとき、中間体４は、ＬＥＤ２１や回路層３の電気信号を、放熱部５に導電させることはない。放熱部５は、伝導された熱を外気や他の冷却部材に放出する。このような、中間体４を介した伝導と放熱部５による放熱の繰り返しによって、ＬＥＤの熱が外部に放出されて、照明機器や電子機器の性能劣化や故障が防止できる。
【００５０】
次に各部の詳細について説明する。
【００５１】
（中間体）
中間体４は、無機物粒子の相と、無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有する。この無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される。金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ，Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上である。無機結合相は、十分な弾性特性を有している。ここで、十分な弾性特性とは、中間体４が放熱部５や回路層３に接合される場合に、放熱部５や回路層３の熱膨張に十分に追従でき、中間体４が剥離したり損傷したりすることの無い特性を言う。このような十分な弾性特性を有することで、中間体４は、接合される放熱部５などの熱膨張や熱収縮に追従して、熱伝導の役割を維持できる。
【００５２】
この無機結合相に無機物粒子の相が組み合わさった場合でも、無機結合相の原子結合の十分な弾性特性は維持されるので、中間体４は、十分な弾性特性を有することになる。また、中間体４は、乾燥して固化するまでは、液状であるので、放熱部５の表面に塗布が可能である。
【００５３】
金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、（１）十分な弾性特性、（２）金属との結合性（放熱部５との結合性）、（３）絶縁性、の全てを有している。中間体４は、この無機結合相に無機物粒子を含んでいるが、無機物粒子の相の周囲に無機結合相が配せられるので、これら（１）〜（３）の特性を維持したままである。すなわち、中間体４の第１要素である金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、中間体４に対して、（１）〜（３）の特性を生じさせる。
【００５４】
中間体４は、更に無機物粒子の相を有しており、この無機物粒子の相は、その周囲を無機結合相によって囲まれている。
【００５５】
無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである。中間体において、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、上述の通り、（１）〜（３）の特性を生じさせる。中間体４は、発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を放熱部５に伝導する必要がある。この無機結合相は、熱伝導性を有していないわけではないが、無機物粒子は、その素材が本来的に有している特性に基づいて、中間体４に高い熱伝導性を与える。当然ながら、無機物粒子は、セラミックス粒子も含む。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態１における中間体の構造を示す模式図である。図３においては、無機物粒子の周囲に、Ｏ元素を介して実線が繋がっている。この実線は、無機物粒子の周囲に配せられる無機粒子の相である。無機物粒子の相は、無機結合相と結合しているので、中間体４は、この無機物粒子の特性を生じさせるようになる。加えて、無機物粒子の周囲を無機結合相が配されているので、無機結合相によって生じる上述の（１）〜（３）の特性も維持される。
【００５７】
ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンド、グラファイト、の群から選択される少なくとも一つである無機物粒子は、高い熱伝導性を示す特性を有している。図３の結合のように、これらの無機物粒子が中間体４を構成しているので、中間体４は、高い熱伝導性を示すようになる。この結果、中間体４は、発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を、効率的に放熱部５に伝導できる。なお、回路層３の熱は、回路層４そのものが生じさせる熱および発熱体２から伝導される熱を含む。発熱体２の熱は、効率的に放熱部５に伝導されるので、放熱部５はその能力を効果的に発揮でき、外部に熱を放出できる。
【００５８】
また、上述のＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンド、グラファイトの群から選択される少なくとも一つである無機物粒子は、いずれも高い熱伝導性を、その特性として有しているので、これらが好適に選択される。
これらの無機物粒子のそれぞれは、次に示すように、高い熱伝導性の特性を有している。無機物粒子のそれぞれは、異なる熱伝導率を有するので、製造の容易性、コストなどを考慮して、無機物粒子が選択されればよい。
ＡｌＮ ： １７０〜２５０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ｃＢＮ ： １３００Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ｈＢＮ ： ６０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
Ａｌ２Ｏ３ ： ３６Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ＭｇＯ ： ４２Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ダイヤモンド ： ２３００Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
グラファイト ： ２３０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
【００５９】
当然ながら、中間体４は、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相との結合体であるので、コストは小さい。例えば従来技術にあるＡｌＮ系セラミックスによって放熱部を形成するのに比較すればコストは小さくなる。また、中間体４は、従来技術の樹脂とは異なり、耐熱性や十分な弾性特性を有しているので、熱や経年による劣化が生じにくい。これは、中間体４が、その素材の特性に基づいて、耐熱性や光に対して劣化しない耐光劣化特性を有するからである。
【００６０】
このように、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相との結合による中間体４が導入されることで、放熱部５の性能が十分に引き出されて、放熱ユニット１は、発熱体２の熱を、効率的に放出できる。
【００６１】
また、無機物粒子は、中間体４に対して、４０体積％以上であることが好適である。４０体積％以上であることで、中間体４に対して無機物粒子の特性を生じさせることができるようになるからである。逆に無機物粒子が、中間体４に対して４０体積％未満であると、無機物粒子の特性がほとんど発揮できず、中間体４は、高い熱伝導性を発揮できなくなる。
【００６２】
また好ましくは、無機物粒子は、中間体４に対して５０体積％以上であることが好適である。更に好ましくは、無機物粒子は、中間体４に対して７０体積％以上であることが好ましい。このような比率であることで、無機物粒子の有する熱伝導性が、中間体４に強く寄与することになり、中間体４の熱伝導性が高まるからである。
【００６３】
また、無機物粒子は、中間体４における面方向の長さが、中間体４における垂直方向の長さよりも長いことが好適である。図４は、本発明の実施の形態１における中間体の正面図である。図４は、中間体４を上方から見た状態である。すなわち、図４の面は、中間体４の平面方向を示しており、図４を貫く方向は、中間体４の垂直方向を示している。また、中間体４の内部構造が可視状態であるとして示している。
【００６４】
中間体４は、無機物粒子４２を有している。図４では、楕円形の無機物粒子４２が示されているが、楕円形に限られるものではない。また、図４は、把握を容易にするために、無機物粒子４２を大きく表しているが、このような大きさである必要はない。
【００６５】
図４に示されるとおり、無機物粒子４２は、中間体４における平面方向の長さが、中間体４における垂直方向の長さよりも長いことも好適である。このように平面方向における長さが長いことで、無機物粒子４２の平面方向における熱伝導性が高まる。すなわち、中間体４は、平面方向に高い熱伝導性を生じさせることになる。
【００６６】
（中間体の他の特性）
中間体４は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られる無機接合相と無機物粒子の相を有しており、形成された際には、液状もしくはジェル状である。すなわち、中間体４は、この製造直後の液状もしくはジェル状の素材が放熱部５の表面に塗布される。あるいは、製造直後の液状もしくはジェル状の素材は、回路層３の表面（底面）に塗布されても良い。液状もしくはジェル状の素材が塗布された後、１００℃〜３００℃で熱処理されて、中間体４が形成される。中間体４を形成する素材は、製造直後は液状もしくはジェル状であって加熱および乾燥によって固化するので、放熱部５や回路層３に接合させることができる。接合すると、中間体４は、放熱部５に十分な強度をもって接続するので、放熱ユニット１の全体構成が、高い強度で形成されるようになる。
【００６７】
加熱や乾燥においては、ヒーターなどの加熱機器が用いられる。塗布、加熱を経て形成された中間体４は、高い強度で放熱部５や回路層３と接合すると共に十分な弾性特性を有するので、熱膨張や他のストレスの付加による剥離や破壊を受けることが少なくなる。
【００６８】
中間体４は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有することが好ましい。中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａ以上であって１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有すると、放熱部５や回路層３に接合されている中間体４が、剥離や破壊などの損傷を生じさせることが少なくなるからである。中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａよりも小さく、剛性率が１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以上の剛性率である場合には、せん断強度が不十分となり、製造中、運搬中、使用中における熱や外部からのストレスによって、中間体４が剥離や破壊されるなどの問題が生じうる。このため、中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａ以上であって、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有することが好ましい。
【００６９】
中間体４は、発熱をする発熱体２（および回路層３）と放熱を行う放熱部５の中間に配置される。すなわち、熱の発生と熱の放出の間を取り持つ必要があり、絶縁性や熱伝導性といった基本性能だけでなく、せん断強度や剛性率など中間体４が接合される部材（放熱部５など）の熱膨張や熱収縮に対して追従できる十分な弾性特性も求められる。中間体４は、これらの性能を確保できるように、加工、製造、塗布、接合される必要がある。必要に応じて、無機物粒子の混合比率、塗布の厚み、熱処理の温度や時間が調整されれば良い。
【００７０】
中間体４は、従来の樹脂（例えばグリースなど）を主成分とする熱的接合剤と異なり、無機結合相と無機物粒子の相の結合であることで、十分な弾性特性、結合性、絶縁性、熱伝導性のそれぞれを実現しつつ、劣化や損傷も生じさせにくい。このような中間体４が、発熱体２からの熱を放熱部５に伝導するように構成されることで、放熱ユニット１は、発熱体２の放熱を効率的に行える。特に、発熱体２は、電子部品、機械部品、半導体集積回路など様々であるので、放熱ユニット１は、電子機器や輸送機器など様々な分野に好適に適用できる。
【００７１】
以上のように、中間体４は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られる無機結合相によって生じる十分な弾性特性、絶縁性、金属との結合性というベーシックな機能に加えて、無機物粒子の相によって生じる高い熱伝導性という付加的な機能を有する。これら２つの相の適切な混合によって、中間体４は、樹脂のような劣化を生じさせることもなく、発熱体２の熱を放熱部５に伝導できる部材としての役割を果たせる。
【００７２】
（発熱体）
発熱体２は、自己動作や他からのエネルギー供給によって、熱を発生させる部材である。様々な電気部品、電子部品、機械部品、化学部品などを含む。一例として、発熱体２は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つを含む。すなわち、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器の少なくとも一つに用いられる要素を含んでいる。
【００７３】
発光素子、ディスクリート素子、電子部品などは、電力の供給を受けて動作する。この動作によって、発熱が生じる。近年の照明機器や電子機器は、多くの発光素子を実装している。このため、ＬＥＤのような発光素子の一つ一つは、発熱や消費電力が小さくても、多くの発光素子が集まると大きな熱を発生させてしまう。あるいは、ディスクリート素子、半導体集積回路、パワーデバイスは、集積度の向上や性能の向上によって発熱量が高まっている。
【００７４】
放熱ユニット１は、このような発熱量の高い発熱体２の熱を、放熱部５を通じて放出できる。このとき、複数の発熱体２の一つ一つに対応するように放熱ユニット１が配置されても良いし、複数の発熱体２に対応するように放熱ユニット１が配置されても良い。
【００７５】
図５は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。図５は、上記前者の複数の発熱体の一つ一つに対応するように、放熱ユニットが配置された状態を示している。図５では、照明機器や電子機器が複数の発熱体２Ａ〜２Ｄを有している（図示の都合であっても、もちろん、更に多くの発熱体を備えていても良い）。発熱体２Ａ〜２Ｄに対応する回路層３は、共通であるが、もちろん個々でも良い。放熱ユニット１Ａ〜１Ｄのそれぞれは、発熱体２Ａ〜２Ｄのそれぞれに対応して実装される。放熱ユニット１Ａは、中間体４Ａと放熱部５Ａを有しており、放熱ユニット１Ｂは、中間体４Ｂと放熱部５Ｂを有している。
【００７６】
放熱ユニット１Ａは主として発熱体２Ａの熱を放出し、放熱ユニット１Ｂは主として発熱体２Ｂの熱を放出し、放熱ユニット１Ｃは主として発熱体２Ｃの熱を放出し、放熱ユニット１Ｄは主として発熱体２Ｄの熱を放出する。複数の発熱体２のそれぞれに対応する放熱ユニット１が設けられることで、発熱体２全体の放熱効果が高まるメリットがある。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。図６は、図５と異なり、複数の発熱体２全体に対応して実装される。このため、発熱体２Ａ〜２Ｄの全てに対応して、中間体４と放熱部５が設けられている。中間体４は、複数の発熱体２Ａ〜２Ｄ全体からの熱を放熱部５に伝導する。放熱部５は、伝導された複数の発熱体２Ａ〜２Ｄの熱を放出する。放熱ユニット１が複数の発熱体２に対応するように設けられることで、放熱ユニット１は、発熱体２全体を一度に放熱できて効率的である。もちろん、実装に関するコストも低減できる。
【００７８】
発熱体２は、実装される機器の種類や仕様に応じて密集して実装されたり、緩やかな隙間をもって実装されたりする。あるいは、複数の発熱体２の全てが一様に発熱する場合と、発熱する発熱体２と発熱しない発熱体２とが、時間や動作によって入れ替わる場合とがある。放熱ユニット１は、これらの違いに応じて、図５のように個々の発熱体２に実装されたり、複数の発熱体２の全体に対応するように実装されたりする。
【００７９】
（回路層）
回路層３は、電子部品や発光素子などの発熱体２との電気信号のやり取りのために設けられる。回路層３は、発熱体２との電気信号のやり取りを行う配線がプリントされたプリント基板でもよいし、電極と導電線とが実装された回路基板であってもよい。プリント基板である場合には、インクジェット形式やスクリーン印刷によって金属成分をパターニングすることで、電極や配線が形成される。あるいは金属箔が蒸着されて電極や配線が形成されても良い。あるいはめっきによって電極や配線が形成されても良い。
【００８０】
回路層３は、このように電気信号をやり取りする電極や配線を形成し、この電極や配線と発熱体２とを電気的に接続する。また、回路層３は、必要に応じて発熱体２とワイヤーで接続される。ワイヤーは、金、白金、銅、アルミニウムなど、導電性の高い素材で形成される。
【００８１】
回路層３は、発熱体２と対向する位置に設けられてもよいし、発熱体２と対向する位置以外において設けられても良い。回路層３は、発熱体２への電気信号の供給を目的としているので、発熱体２と対向する位置に必ずしも設けられなくても良いからである。
【００８２】
すなわち、中間体４おおよび放熱部５の少なくとも一方の表面は、発熱体２と電気的に接続する回路層３および回路基板の少なくとも一方を備えることになる。発熱体２や発熱体２に電気信号を与える場合に、回路層３が発熱体２の底面に必要な場合とそうでない場合があるので、回路層３は、中間体４に積層される領域と放熱部５の表面に積層される領域とが生じうる。
【００８３】
（放熱部）
放熱部５は、中間体４から伝導された発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を放出する。ここで、熱源は、発熱体２であるが、回路層３そのものも発熱することもありえるし、発熱体２の熱を回路層３が受けることもありえる。このため、中間体４は、発熱体２および回路層３の熱を伝導する。この伝導される熱は、発熱体２由来である場合と回路層３由来である場合とを含みうる。
【００８４】
放熱部５は、金属や合金などの熱伝導率の高い素材で形成されており、中間体４によって伝導された熱を外部に放出する。熱伝導率の高い素材の例として、銅やアルミニウムが好適に採用される。これらの素材は、熱伝導率が高いだけでなく、コストも低く加工性も高いからである。
【００８５】
放熱部５は、板材や立体形状を有しており、伝導された熱をその内部を平面方向や垂直方向に拡散し、その表面から外部に放出する。放熱部５は、その表面積を大きくするために、板状であったり、表面に凹凸を有していたりすることも好適である。放熱部５は、放熱板やヒートシンクなど、様々な要素を備えても良い。
【００８６】
また、表面に多数のフィンが設けられていても良い。図７は、本発明の実施の形態１におけるフィンを有する放熱部の側面図である。放熱部５は、基体５１とフィン５２を備えている。基体５１の表面（裏面）に多数のフィン５２が取り付けられている。多数のフィン５２が備わっていると、放熱部５全体の表面積が大きくなり、放熱部５の放熱能力が高まる。また、フィン５２は、隣接するフィン５２との間に狭小な空間を形成する。このフィン５２同士に囲まれる空間は、基体５１からの熱によって空気の対流を生じさせる。この空気対流によって、基体５１やフィン５２に伝導された熱が外部へ放出される。このように、放熱部５が多数のフィン５２を備えていることで、放熱部５の放熱能力は更に高まる。
【００８７】
また、放熱部５は、外気にさらされて外気へ熱を放出するだけでなく、液冷ジャケットに熱的に接続して、液冷ジャケットを通じて熱を放出することでも良い。あるいは、液体の冷却シートに放熱部５が熱的に接続することで、放熱部５は、伝導された熱を放出しても良い。更には、放熱部５は、別の部材を用いて熱を更なる別の場所に移動させて、移動させた位置において放出することもよい。放熱部５に対して冷却風を吹き付ける冷却ファンが設けられても良い。
【００８８】
放熱部５は、ここに列挙した様々な構成に限られず、公知技術として知られている放熱の構造やシステムを備えていれば良い。このような放熱部５が備わることによって、放熱ユニット１は、発熱体２の熱を効率的に放出できる。当然ながら、樹脂ではない中間体４が放熱部５に備わって熱を伝導することで、発熱体２からの熱が効率的に放熱部５に到達するので、放熱部５はその放熱性能を遺憾なく発揮できるようになる。
【００８９】
実施の形態１で説明した中間体４は、金属アルコキシドに基づく無機結合相にある種の無機物粒子の相が付加されることで、熱伝導を実現できる。この熱伝導に加えて、十分な弾性特性、絶縁性、金属との結合性が高く、耐久性にも優れている。このような中間体４が実現されることで、様々な発熱体２の熱を放出する放熱ユニット１が実現できる。
【００９０】
このため、中間体４は、それ単体として流通したり、利用されたりしてもよい。
【００９１】
（実施の形態２）
【００９２】
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明した放熱ユニット１が適用される機器について説明する。
【００９３】
放熱ユニット１が放熱を行いたい対象となる発熱体は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路、機械部品、パワーデバイスおよび化学品の少なくとも一つである。もちろん、ここに列挙したものに限定されることを意図するのではなく、あくまでも例示である。熱を発生する発熱体であれば、実施の形態１で説明した放熱ユニット１は、様々に適用される。
【００９４】
図８は、本発明の実施の形態２における照明機器のブロック図である。省エネや環境保護の観点から、多数のＬＥＤ２１が実装された照明機器１０が、多く用いられるようになっている。多数のＬＥＤ２１が実装されると、個々の発熱が総計されるので、かなりの熱が発生する。また、ＬＥＤ２１の発光を強くするためには、大きな電流を付与する必要があり、この場合にもＬＥＤ２１からの発熱が大きくなる。
【００９５】
照明機器１０は、複数のＬＥＤ２１に放熱ユニット１を実装している。また、複数のＬＥＤ２１のそれぞれに放熱ユニット１が実装されている。もちろん、複数のＬＥＤ２１に対してまとめた形態で放熱ユニット１が実装されても良い。また、照明機器１０は、ＬＥＤ２１などを格納する筐体１１と、回路層３（回路基板も同じ）を制御する制御部６と、電力を供給する電源７を備えている。電源７は、外部電源（ＡＣ電源など）からの電力を制御部６などに供給したり、自らが蓄電する電力を制御部６などに供給したりする。制御部６は、複数のＬＥＤ２１の発光パターンや発光量を制御する制御信号を生成して、回路層３に出力する。回路層３は、この制御信号に基づいて、必要な電気信号を複数のＬＥＤ２１に付与する。電気信号を受けた複数のＬＥＤ２１は、電気信号の特性に応じて発光したり消灯したりする。
【００９６】
複数のＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれには、放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが設けられている。放熱ユニット１Ａは、中間体４Ａと放熱部５Ａを有しており、ＬＥＤ２１Ａの熱を放出する。同様に放熱ユニット１Ｂは、中間体４Ｂと放熱部５Ｂとを備えており、ＬＥＤ２１Ｂの熱を放出する。放熱ユニット１Ｃ、１Ｄも同様である。
【００９７】
照明機器１０が備える複数のＬＥＤ２１に放熱ユニット１が実装されることで、照明機器１０は、その発熱を抑えることができ、性能劣化や故障を防止できる。発熱体となるＬＥＤ２１の熱は、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相とを備える中間体４によって放熱部５に伝導される。中間体４は、樹脂と異なり光に対する劣化に強く、熱伝導も良い。このため、中間体４は、ＬＥＤ２１の熱を確実かつ効率的に放熱部５に伝導する。中間体４はその十分な弾性特性によって、加わる熱やストレスによって剥離したり損傷したりしにくい。このため、照明機器１０のように、点灯と消灯が繰り返される場合でも放熱ユニット１が劣化することが低減される。
【００９８】
図８では、ＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれに放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが実装されているが、ＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄ全体に一つの放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが実装されても良い。あるいは、ＬＥＤ２１がマトリクス状に配置されている場合には、列ごとに放熱ユニット１が実装されても良い。図９は、本発明の実施の形態２における照明機器の底面図である。図９は、照明機器１０を底面側から内部を透視した状態を示している。
【００９９】
照明機器１０は、マトリクス状に配置されたＬＥＤ２１を備えている。放熱ユニット１は、このマトリクス状のＬＥＤの各列に設けられている。放熱ユニット１Ａは最上位列に実装される複数のＬＥＤ２１の熱を放出する。このとき、放熱ユニット１Ａは、中間体４と放熱部５を備えており、中間体４が、最上位列に実装される複数のＬＥＤ２１の熱を放熱部５に伝導し、放熱部５がこの熱を外部に放出する。他の列に設けられる放熱ユニット１Ｂ〜１Ｄも、同様である。
【０１００】
放熱ユニット１は、照明機器１０だけではなく、様々な電子機器にも適用される。例えば、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つであるような発熱体２が実装されている電子機器に、放熱ユニット１は、好適に適用される。
【０１０１】
電子機器は、例として、パーソナルコンピュータ、サーバー機器、ノートブック型パソコン、液晶画像装置、計測機器など、発熱体となりうる上述の要素が様々に実装されている機器を含む。これらの電子機器は、その仕様状態によって、発熱体が高い熱を発生させることが多い。ヒートシンクなどの放熱部材を備えていても、発熱体からの熱が放熱部材に効率的に伝導されないことも多い。このような電子機器に実施の形態１で説明した放熱ユニット１が実装されると、中間体４によって発熱体の熱が放熱部５に伝導されて放出される。電子機器も、照明機器１０と同様に発熱を繰り返すので、発熱体から熱を伝導する中間体４には、ストレス付加が大きい。しかし、実施の形態１で説明した中間体４は、十分な弾性特性があり、ストレス付加に対する耐久性も高いので、損傷等を生じさせること無く熱を伝導できる。この結果、電子機器全体の発熱を抑えることができる。当然ながら、電子機器の性能劣化や故障を防止できる。
【０１０２】
また、放熱ユニット１は、電子機器だけでなく、航空機、自動車や大型車両などの輸送機器にも適用できる。これらの輸送機器は、エンジンや照明など、発熱を生じさせる発熱体を様々に実装している。放熱ユニット１は、これら発熱体に適用される。この場合にも、中間体４は、高い十分な弾性特性をもって劣化等することなく、効率的に放熱部５に熱を伝導できる。すなわち、放熱ユニット１は、高い耐久性をもって発熱体の熱を放出できる。結果として、輸送機器の性能劣化や故障を防止できる。
【０１０３】
放熱ユニット１は、製造機器や製造装置に適用されることも好適である。製造機器や製造装置は、熱を用いるものがある。例えばアーク装置やアニール装置は、加工する素材へ熱を与える。このため、アーク装置やアニール装置は、筐体を備えている。筐体内部は、熱を有している。放熱ユニット１は、この筐体内壁に設けられて、内部の熱を筐体外部や特定の放出路に放出できる。
【０１０４】
以上のように、放熱ユニット１を備える照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器は、熱による性能劣化や故障を防止できる。
【０１０５】
（実施例）
ＬＥＤが実装されるＬＥＤ基板に放熱ユニット１が実装される実施例について説明する。この場合、放熱ユニット１は、ＬＥＤからの熱を放出するのに適したデバイスである。図１０は、本発明の実施例のブロック図である。図１０は、ＬＥＤ用放熱ユニット１００を底面から透視状態で示している。このため、図１０では、中間体４や放熱部５が重なってしまっている。発熱体は、単数または複数のＬＥＤ２９である。ただし、狭い領域に大きな熱が生じやすい少数のＬＥＤが狭い領域に実装されている状態に最適に適用される。
【０１０６】
回路層３は、ＬＥＤに電気信号を与える金属パターン３３である。中間体４は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有する。ここで、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られるＳｉ−Ｏネットワークである。このＳｉ−Ｏネットワークにより、無機結合相およびこれを含む中間体４は、十分な弾性特性、金属との結合性、絶縁性を有するようになる。
【０１０７】
無機物粒子は、主として粒子径０．０１〜１０μｍの範囲に入るダイヤモンド粒子である。この粒子径０．０１〜１０μｍの範囲に入るダイヤモンド粒子によって、これを含む中間体４は、高い熱伝導性を有するようになる。このとき、無機物粒子であるダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して５５体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、８Ｗ／ｍ・Ｋである。ダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して７０体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、２５Ｗ／ｍ・Ｋである。ダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して９０体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、４００Ｗ／ｍ・Ｋである。このように、ダイヤモンド粒子が無機物粒子として用いられる中間体４は、高い熱伝導性を示す。
【０１０８】
また、放熱部５は、銅合金で形成されているヒートシンクである。図１０では、底面から示す都合上、ヒートシンクの形状を明示できないが、市販されている板状であったりフィンが設けられている一般的なヒートシンクであったりする。また、中間体４は、金属である放熱部５に確実に結合する。
【０１０９】
ＬＥＤ放熱ユニット１００は、発熱体であるＬＥＤ２９で発生する熱を、中間体４を介して放熱部５に伝導させる。放熱部５は、伝導された熱を、外部に放出する。このとき、中間体４は、高い熱伝導性を有すると共に、十分な弾性特性などの特性も有する。この結果、効率よくＬＥＤ２９の熱を放熱部５に伝導できる。もちろん、十分な弾性特性や金属との結合性を有しているので、中間体４は、放熱部５と剥離したり損傷したりすることもない。このように、ＬＥＤ放熱ユニット１００は、実装されているＬＥＤ２９の熱を効率的に放出できる。
【０１１０】
本発明の放熱ユニット１は、このようにＬＥＤ放熱ユニット１００などにおいて実用される。
【０１１１】
以上、実施の形態１〜２で説明された放熱ユニットは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 放熱ユニット
２ 発熱体
３ 回路層
４ 中間体
５ 放熱部
６ 制御部
７ 電源
１０ 照明機器
１１ 筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器など、電子部品や機械部品などの発熱体を備える機器や装置にフレキシブルに適用され、発熱体からの熱を放熱部に効率的に伝導しつつ使用劣化の少ない中間層を備える放熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などは、様々な電子部品や機械部品を有しており、これら電子部品や機械部品は、性能の向上や機能の拡張に伴って高い発熱を生ずるようになっている。すなわち、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などは、発熱体を備えている状態である。例えば、近年の照明機器は、省エネや長寿命などを目的として、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）を用いるようになっている。ＬＥＤの単位発熱量は小さいが、一つの照明機器は、多くのＬＥＤを高密度に実装するので、照明機器が備える発熱体全体の発熱量は大きくなっている。また、ＬＥＤは、付与される電流値が大きいほどに、その発光する光量を大きくできるが、付与される電流値が大きければ、当然に発熱量も大きくなる。しかしながら、大きな光量がＬＥＤに対して求められている。
【０００３】
また、半導体集積回路の集積度の増加、パワーデバイスの普及によって、電子機器、輸送機器なども、大きな発熱量を生じさせる発熱体を備えるようになっている。製造機器は、製造する対象物によっては高い熱を発生させる必要があり、製造機器内部に、高い発熱を生じさせなくてはならない。
【０００４】
このような大きな発熱量を生じさせる発熱体（単数の発熱体および発熱体の集合体を含む）による発熱は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器などの性能劣化、故障などの悪影響を与える。このため、発熱体から生じる熱を放熱する放熱ユニットや放熱機器が用いられている。この放熱ユニットや放熱機器は、発熱体から伝導された熱を外部に放出するヒートシンクや放熱板などを備えて、発熱体の熱を放出する。
【０００５】
ヒートシンクや放熱板は、発熱体から伝導された熱を、最終的に外部へ放出できる。ここで、発熱体となる電子部品や機械部品は、回路基板や回路層に実装される必要があるため、発熱体をヒートシンクや放熱板に直接実装することは難しい。また、ヒートシンクや放熱板は、熱伝導性の高さから銅やアルミニウムなどの金属であることが好ましい。しかし、ヒートシンクや放熱板の表面に電子部品、回路基板、回路層が実装される必要があるので、ヒートシンクや放熱板と回路基板や回路層との間には、絶縁層が設けられる必要がある。この絶縁層は、絶縁機能を有すると共に発熱体の熱をヒートシンクや放熱板に効率的に伝導することが求められる。
【０００６】
このように、発熱体となる電子部品や機械部品を備える照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器では、ヒートシンクや放熱板と発熱体との間に介在する中間体を有する放熱ユニットを用いていた。ヒートシンクを備えるＬＥＤパッケージが提案されたり（例えば、特許文献１参照）、中間体の技術が提案されたりしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表平１１−３４６０２９号公報
【特許文献２】特開２００９−２１２４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、半導体レーザーチップの構造をヒートシンクと熱的に接続することで、半導体レーザーチップからの熱を放出する技術を開示する。しかしながら、特許文献１は、半導体レーザーチップと周辺構造が複雑になり、多くの発熱体を実装する機器の放熱には適さない。
【０００９】
特許文献２は、樹脂を主成分とする中間体（熱的接合剤）を発熱体と放熱板との間に介在させる放熱可能な放熱部品を開示する。
【００１０】
この特許文献２に開示される技術のように、発熱体（電子部品や回路層など、電気信号をやり取りする）と放熱板（ヒートシンク含む）との間に介在する中間体は、樹脂が主成分となることが多い。現在では、樹脂を主成分とする熱的接合剤が中間体として様々に利用され提案されている。樹脂は、絶縁性と熱伝導性を両立させる適当な素材だからである。このように、絶縁性と熱伝導性とを両立させることは、発熱体から放熱板等への熱伝導に必要な条件であり、次の２つの解決方向がある。
【００１１】
（方向１）樹脂を主成分とする熱的接合剤を、発熱体と放熱板等との間に介在させる中間体として用いる。
【００１２】
（方向２）絶縁性と熱伝導性を両立する素材で放熱板やヒートシンクを形成する。
【００１３】
方向１にあるように、中間体に樹脂を主成分とする熱的接合剤を用いる場合には、発熱体の熱（当然ながら放熱板からの熱も）によって劣化しやすい問題がある。樹脂はその特性上熱に弱く、ＬＥＤのように１００℃を超えるような発熱体からの発熱を繰り返し受けることで、樹脂が劣化する。劣化が進むと当然ながら破損することになり、発熱体からの熱を十分にヒートシンクや放熱板に伝導できなくなって、機器そのものの劣化、性能低減、故障などが引き起こされる問題がある。
【００１４】
一方、方向２にあるように、絶縁性と熱伝導率とを両立してヒートシンクなどを形成できる素材としては、ＡｌＮ系セラミックスが知られているが、このＡｌＮ系セラミックス以外で実用用途のあるものはほとんど見つかっていない。このＡｌＮ系セラミックスの熱伝導率は１８０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱伝導率の点ではヒートシンクや放熱板として十分に実用可能である。また、ＡｌＮ系セラミックスは、電気抵抗が１０１４（Ω・ｃｍ）と非常に高く絶縁性に優れている。しかしながら、ＡｌＮ系セラミックスは、銅やアルミニウムといった金属に比べて非常に高価であり、コスト要請の厳しい照明機器や電子機器には適用が困難である。
【００１５】
以上より、熱伝導率の高い金属で形成されたヒートシンクや放熱板と発熱体との間を、絶縁性および熱伝導性を両立させる中間体が照明機器や電子機器には必要となっている。当然ながら中間体は、ヒートシンクや放熱板に結合可能であることも必要である。
【００１６】
また、ヒートシンクや放熱板の熱膨張係数と中間体の熱膨張係数との相違が大きいと、中間体が剥離したりクラックを生じさせたりする問題がある。以上の問題を考慮して、次の要件を充足する中間体を備えた放熱ユニットが求められている。
【００１７】
（要件１）高い熱伝導率を有すること。
（要件２）適用箇所の必要性に応じて絶縁性を有すること。
（要件３）金属面と確実に結合すること。
（要件４）十分な弾性特性を有すること。
（要件５）コストが低く、劣化に強いこと。
【００１８】
すなわち、従来技術の樹脂やＡｌＮ系セラミックスとは異なるアプローチで、これら要件１〜要件５を充足する中間体を備える放熱ユニットが求められている。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑み、熱伝導率と絶縁性とを両立させつつ、劣化に強く低コストの中間体を有し、発熱体の熱を効率的に放熱できる放熱ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題に鑑み、本発明の放熱ユニットは、発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、発熱体からの熱を放熱部に伝導する中間体と、を備え、中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、中間体は、放熱部の表面に接合している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の放熱ユニットは、発熱体と放熱部との間に、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体を用いるので、絶縁性と熱伝導性を両立させて、発熱体からの熱を放熱部に伝導できる。加えて、無機材質の中間体であることで、樹脂のような劣化を生じることもない。中間体の劣化が生じないことで、放熱ユニットそのものの劣化や性能低下も防止される。また、コストも低い。
【００２２】
また、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体は、金属製の放熱部の表面に塗布可能であり、特に、金属アルコキシドの加水分解および脱水重合により形成された無機材質の中間体は、金属製の放熱部の表面と確実に結合できる。この結果、発熱体と放熱部との間の熱抵抗が下がり、発熱体の熱が効率的に放出できる。
【００２３】
また、中間体は、十分な弾性特性（接合している放熱部や回路層の熱膨張に追従して、剥離や損傷を生じさせない特性）を有しているので、放熱部の熱膨張によって中間体が破壊されたり放熱部と剥離したりすることもない。加えて、中間体は、無機物粒子を含むことができるので、無機物粒子の特性に基づいた特性を発揮することができる。このため、適用用途に応じた適用のフレキシビリティをも有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤが実装された放熱ユニットの側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における中間体の構造を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１における中間体の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるフィンを有する放熱部の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における照明機器のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２における照明機器の底面図である。
【図１０】本発明の実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の第１の発明に係る放熱ユニットは、発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、発熱体からの熱を放熱部に伝導する中間体と、を備え、中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、中間体は、放熱部の表面に接合している。
【００２６】
この構成により、中間体は、無機結合相が生じさせる十分な弾性特性、結合性、絶縁性に加えて、無機物粒子の相が生じさせる熱伝導性とを、両立できる。この中間体は、効率的に発熱体の熱を放熱部に伝導できるので、放熱ユニットは、発熱体の熱を効率よく放出できる。
【００２７】
本発明の第２の発明に係る放熱ユニットでは、第１の発明に加えて、無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである。
【００２８】
この構成により、中間体は、十分な弾性特性を維持しつつ、高い熱伝導性を有することができる。
【００２９】
本発明の第３の発明に係る放熱ユニットでは、第１又は第２の発明に加えて、無機物粒子は、中間体に対して、４０体積％以上であり、好ましくは５０体積％以上であり、更に好ましくは７０体積％以上である。
【００３０】
この構成により、中間体は、無機物粒子の生じさせる熱伝導性を確実に有することができる。
【００３１】
本発明の第４の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、無機物粒子は、中間体における面方向の長さが、中間体における垂直方向の長さよりも長い。
【００３２】
この構成により、中間体は、平面方向に対する高い熱伝導性を生じさせるようになり、中間体内部で熱を平面方向（場合によっては垂直方向）に熱を拡散できるので、放熱部５を通じた放熱能力がたかまる。
【００３３】
本発明の第５の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、中間体は、放熱部の表面に塗布された後、１００〜３００℃で熱処理されて形成される。
【００３４】
この構成により、中間体は、確実に放熱部に接合される。
【００３５】
本発明の第６の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、中間体は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有して、放熱部に接合している。
この構成により、中間体は、ストレス負荷があっても、十分な弾性特性を発揮して、剥離や損傷を防止できる。
【００３６】
本発明の第７の発明に係る放熱ユニットでは、第１から第６のいずれかの発明に加えて、中間体および放熱部の少なくとも一方の表面は、発熱体と電気的に接続する回路基板および回路層の少なくとも一つを設ける。
【００３７】
この構成により、発熱体が電気信号を必要とする場合にも、放熱ユニットは対応できる。
【００３８】
以下、図面を用いながら実施の形態について説明する。
【００３９】
（実施の形態１）
【００４０】
実施の形態１について説明する。
【００４１】
本発明は、樹脂を主成分とする中間体によって発熱体の熱を放熱部に伝導する放熱ユニットの従来の技術に対して、樹脂を用いない中間体の新しいアプローチでの放熱ユニットを提案する。発熱体と放熱部とは、絶縁性と熱伝導性の両立のために、樹脂を主成分とする中間体で介在されていた。樹脂は、使いやすい素材であるが、耐久性や耐劣化に問題があり、近年の発熱体に対応することが難しい。しかし、現在の技術開発においては、樹脂の性能改善が主として行われ、中間体において樹脂を主成分とすることから離れていない問題がある。
【００４２】
本発明は、樹脂を主成分とせずに、絶縁性と熱伝導性を両立させて、発熱体と放熱部とを介在する中間体を軸とした、今までのアプローチと全く異なる新しい放熱ユニットを提案する。
【００４３】
（全体概要）
図１を用いて、実施の形態１の放熱ユニットの全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの側面図である。図１は、放熱ユニット１と、放熱ユニット１が用いられる電子部品が実装されている状態を示している。
【００４４】
放熱ユニット１は、放熱部５と中間体４を備える。放熱部５は、発熱体２から伝導される熱を外部に放出する。例えば、放熱部５が外気に露出している場合には、放熱部５は、伝導された熱を外気に放出する。あるいは、放熱部５が他の冷却部材（例えば液冷ジャケットや冷風ファンなど）と組み合わされている場合には、この組み合わされる冷却部材に対して熱を放出する。放熱部５は、金属や合金製のヒートシンクや放熱板が好適に用いられる。
【００４５】
中間体４は、発熱体２が生じる熱を放熱部５に伝導する。この中間体４は、従来技術の主流である樹脂を主成分としない。中間体４は、無機物粒子の相と、無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相とが組み合わされた構造を有している。無機物粒子の相とこの周囲の無機結合相の組み合わせであるので、当然ながら絶縁性を有している。また、無機物粒子の相は、その無機物粒子の特性に基づいて、高い熱伝導性を生じさせる。このため、中間体４は、絶縁性と熱伝導性とを両立できる。また、無機物粒子と無機結合相の組み合わせであるので、中間体４は、樹脂と異なり耐熱性が高く、発熱体２の熱による劣化も少ない。このように、無機物粒子の相と、この周囲に配せられる無機結合相の組み合わせを有する中間体４は、従来技術の問題を解消しつつ、発熱体２の熱を効率的に放熱部５に伝導する。
【００４６】
（放熱ユニットの動作）
放熱ユニット１は、電子部品や機械部品などの発熱体２を実装できる。発熱体２は、電気信号のやり取りによって動作するので、必要な回路層３に実装される。回路層３は、回路基板や回路パターンであってもよい。発熱体２は、電気信号のやり取りによって動作し、この動作によって、熱を生じる。発生した熱は、回路層３から中間体４に伝導する。中間体４は、無機物粒子の特性に基づいて高い熱伝導性を有するので、発熱体２の熱を放熱部５に伝導する。放熱部５は、外気や他の冷却部材に対して、伝導された熱を放出できる。特に、放熱部５は、金属や合金で形成されているので、受け取った熱を３次元的に伝導して、その表面から外部に放出できる。
【００４７】
中間体４は、金属や合金製の放熱部５に対して発熱体２や回路層３の電気信号の漏洩を防止する必要があるが、中間体４は、絶縁性を有しているので、電気信号の漏洩を防止できる。
【００４８】
図２を用いて、発熱体２の一例として、ＬＥＤが実装される照明機器や電子機器に、放熱ユニット１が組み込まれる場合について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるＬＥＤが実装された放熱ユニットの側面図である。発熱体２の例として、複数のＬＥＤ２１が回路層３に実装されている。ＬＥＤ２１では、正負の電極および制御信号が、端子６（例えばバンプやグリッドアレイ）で回路層３と接続されることで、発光動作を行う。この発光動作を行う際に、ＬＥＤ２１は、熱を生じる。また、照明機器や電子機器は、複数のＬＥＤ２１を実装していることが多く、複数のＬＥＤのそれぞれが熱を発生させる。このため、複数のＬＥＤの発熱が積算されると、非常に大きな熱になってしまう。また、少数のＬＥＤが実装される照明機器や電子機器は、照度を上げるために、高い電圧がＬＥＤに与えられる。この結果、少数のＬＥＤの実装領域である狭い領域に、発熱が集中してしまう。放熱ユニット１は、このような狭い領域での放熱にも適している。
【００４９】
複数のＬＥＤ２１からの熱（回路層３からも熱は発生する）は、中間体４に到達し、中間体４は、この熱を放熱部５に伝導する。このとき、中間体４は、ＬＥＤ２１や回路層３の電気信号を、放熱部５に導電させることはない。放熱部５は、伝導された熱を外気や他の冷却部材に放出する。このような、中間体４を介した伝導と放熱部５による放熱の繰り返しによって、ＬＥＤの熱が外部に放出されて、照明機器や電子機器の性能劣化や故障が防止できる。
【００５０】
次に各部の詳細について説明する。
【００５１】
（中間体）
中間体４は、無機物粒子の相と、無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有する。この無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される。金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ，Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上である。無機結合相は、十分な弾性特性を有している。ここで、十分な弾性特性とは、中間体４が放熱部５や回路層３に接合される場合に、放熱部５や回路層３の熱膨張に十分に追従でき、中間体４が剥離したり損傷したりすることの無い特性を言う。このような十分な弾性特性を有することで、中間体４は、接合される放熱部５などの熱膨張や熱収縮に追従して、熱伝導の役割を維持できる。
【００５２】
この無機結合相に無機物粒子の相が組み合わさった場合でも、無機結合相の原子結合の十分な弾性特性は維持されるので、中間体４は、十分な弾性特性を有することになる。また、中間体４は、乾燥して固化するまでは、液状であるので、放熱部５の表面に塗布が可能である。
【００５３】
金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、（１）十分な弾性特性、（２）金属との結合性（放熱部５との結合性）、（３）絶縁性、の全てを有している。中間体４は、この無機結合相に無機物粒子を含んでいるが、無機物粒子の相の周囲に無機結合相が配せられるので、これら（１）〜（３）の特性を維持したままである。すなわち、中間体４の第１要素である金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、中間体４に対して、（１）〜（３）の特性を生じさせる。
【００５４】
中間体４は、更に無機物粒子の相を有しており、この無機物粒子の相は、その周囲を無機結合相によって囲まれている。
【００５５】
無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである。中間体において、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相は、上述の通り、（１）〜（３）の特性を生じさせる。中間体４は、発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を放熱部５に伝導する必要がある。この無機結合相は、熱伝導性を有していないわけではないが、無機物粒子は、その素材が本来的に有している特性に基づいて、中間体４に高い熱伝導性を与える。当然ながら、無機物粒子は、セラミックス粒子も含む。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態１における中間体の構造を示す模式図である。図３においては、無機物粒子の周囲に、Ｏ元素を介して実線が繋がっている。この実線は、無機物粒子の周囲に配せられる無機粒子の相である。無機物粒子の相は、無機結合相と結合しているので、中間体４は、この無機物粒子の特性を生じさせるようになる。加えて、無機物粒子の周囲を無機結合相が配されているので、無機結合相によって生じる上述の（１）〜（３）の特性も維持される。
【００５７】
ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンド、グラファイト、の群から選択される少なくとも一つである無機物粒子は、高い熱伝導性を示す特性を有している。図３の結合のように、これらの無機物粒子が中間体４を構成しているので、中間体４は、高い熱伝導性を示すようになる。この結果、中間体４は、発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を、効率的に放熱部５に伝導できる。なお、回路層３の熱は、回路層４そのものが生じさせる熱および発熱体２から伝導される熱を含む。発熱体２の熱は、効率的に放熱部５に伝導されるので、放熱部５はその能力を効果的に発揮でき、外部に熱を放出できる。
【００５８】
また、上述のＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンド、グラファイトの群から選択される少なくとも一つである無機物粒子は、いずれも高い熱伝導性を、その特性として有しているので、これらが好適に選択される。
これらの無機物粒子のそれぞれは、次に示すように、高い熱伝導性の特性を有している。無機物粒子のそれぞれは、異なる熱伝導率を有するので、製造の容易性、コストなどを考慮して、無機物粒子が選択されればよい。
ＡｌＮ ： １７０〜２５０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ｃＢＮ ： １３００Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ｈＢＮ ： ６０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
Ａｌ２Ｏ３ ： ３６Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ＭｇＯ ： ４２Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
ダイヤモンド ： ２３００Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
グラファイト ： ２３０Ｗ／(ｍ２・Ｋ）
【００５９】
当然ながら、中間体４は、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相との結合体であるので、コストは小さい。例えば従来技術にあるＡｌＮ系セラミックスによって放熱部を形成するのに比較すればコストは小さくなる。また、中間体４は、従来技術の樹脂とは異なり、耐熱性や十分な弾性特性を有しているので、熱や経年による劣化が生じにくい。これは、中間体４が、その素材の特性に基づいて、耐熱性や光に対して劣化しない耐光劣化特性を有するからである。
【００６０】
このように、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相との結合による中間体４が導入されることで、放熱部５の性能が十分に引き出されて、放熱ユニット１は、発熱体２の熱を、効率的に放出できる。
【００６１】
また、無機物粒子は、中間体４に対して、４０体積％以上であることが好適である。４０体積％以上であることで、中間体４に対して無機物粒子の特性を生じさせることができるようになるからである。逆に無機物粒子が、中間体４に対して４０体積％未満であると、無機物粒子の特性がほとんど発揮できず、中間体４は、高い熱伝導性を発揮できなくなる。
【００６２】
また好ましくは、無機物粒子は、中間体４に対して５０体積％以上であることが好適である。更に好ましくは、無機物粒子は、中間体４に対して７０体積％以上であることが好ましい。このような比率であることで、無機物粒子の有する熱伝導性が、中間体４に強く寄与することになり、中間体４の熱伝導性が高まるからである。
【００６３】
また、無機物粒子は、中間体４における面方向の長さが、中間体４における垂直方向の長さよりも長いことが好適である。図４は、本発明の実施の形態１における中間体の正面図である。図４は、中間体４を上方から見た状態である。すなわち、図４の面は、中間体４の平面方向を示しており、図４を貫く方向は、中間体４の垂直方向を示している。また、中間体４の内部構造が可視状態であるとして示している。
【００６４】
中間体４は、無機物粒子４２を有している。図４では、楕円形の無機物粒子４２が示されているが、楕円形に限られるものではない。また、図４は、把握を容易にするために、無機物粒子４２を大きく表しているが、このような大きさである必要はない。
【００６５】
図４に示されるとおり、無機物粒子４２は、中間体４における平面方向の長さが、中間体４における垂直方向の長さよりも長いことも好適である。このように平面方向における長さが長いことで、無機物粒子４２の平面方向における熱伝導性が高まる。すなわち、中間体４は、平面方向に高い熱伝導性を生じさせることになる。
【００６６】
（中間体の他の特性）
中間体４は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られる無機接合相と無機物粒子の相を有しており、形成された際には、液状もしくはジェル状である。すなわち、中間体４は、この製造直後の液状もしくはジェル状の素材が放熱部５の表面に塗布される。あるいは、製造直後の液状もしくはジェル状の素材は、回路層３の表面（底面）に塗布されても良い。液状もしくはジェル状の素材が塗布された後、１００℃〜３００℃で熱処理されて、中間体４が形成される。中間体４を形成する素材は、製造直後は液状もしくはジェル状であって加熱および乾燥によって固化するので、放熱部５や回路層３に接合させることができる。接合すると、中間体４は、放熱部５に十分な強度をもって接続するので、放熱ユニット１の全体構成が、高い強度で形成されるようになる。
【００６７】
加熱や乾燥においては、ヒーターなどの加熱機器が用いられる。塗布、加熱を経て形成された中間体４は、高い強度で放熱部５や回路層３と接合すると共に十分な弾性特性を有するので、熱膨張や他のストレスの付加による剥離や破壊を受けることが少なくなる。
【００６８】
中間体４は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有することが好ましい。中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａ以上であって１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有すると、放熱部５や回路層３に接合されている中間体４が、剥離や破壊などの損傷を生じさせることが少なくなるからである。中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａよりも小さく、剛性率が１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以上の剛性率である場合には、せん断強度が不十分となり、製造中、運搬中、使用中における熱や外部からのストレスによって、中間体４が剥離や破壊されるなどの問題が生じうる。このため、中間体４のせん断強度が、１００ｋＰａ以上であって、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有することが好ましい。
【００６９】
中間体４は、発熱をする発熱体２（および回路層３）と放熱を行う放熱部５の中間に配置される。すなわち、熱の発生と熱の放出の間を取り持つ必要があり、絶縁性や熱伝導性といった基本性能だけでなく、せん断強度や剛性率など中間体４が接合される部材（放熱部５など）の熱膨張や熱収縮に対して追従できる十分な弾性特性も求められる。中間体４は、これらの性能を確保できるように、加工、製造、塗布、接合される必要がある。必要に応じて、無機物粒子の混合比率、塗布の厚み、熱処理の温度や時間が調整されれば良い。
【００７０】
中間体４は、従来の樹脂（例えばグリースなど）を主成分とする熱的接合剤と異なり、無機結合相と無機物粒子の相の結合であることで、十分な弾性特性、結合性、絶縁性、熱伝導性のそれぞれを実現しつつ、劣化や損傷も生じさせにくい。このような中間体４が、発熱体２からの熱を放熱部５に伝導するように構成されることで、放熱ユニット１は、発熱体２の放熱を効率的に行える。特に、発熱体２は、電子部品、機械部品、半導体集積回路など様々であるので、放熱ユニット１は、電子機器や輸送機器など様々な分野に好適に適用できる。
【００７１】
以上のように、中間体４は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られる無機結合相によって生じる十分な弾性特性、絶縁性、金属との結合性というベーシックな機能に加えて、無機物粒子の相によって生じる高い熱伝導性という付加的な機能を有する。これら２つの相の適切な混合によって、中間体４は、樹脂のような劣化を生じさせることもなく、発熱体２の熱を放熱部５に伝導できる部材としての役割を果たせる。
【００７２】
（発熱体）
発熱体２は、自己動作や他からのエネルギー供給によって、熱を発生させる部材である。様々な電気部品、電子部品、機械部品、化学部品などを含む。一例として、発熱体２は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つを含む。すなわち、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器の少なくとも一つに用いられる要素を含んでいる。
【００７３】
発光素子、ディスクリート素子、電子部品などは、電力の供給を受けて動作する。この動作によって、発熱が生じる。近年の照明機器や電子機器は、多くの発光素子を実装している。このため、ＬＥＤのような発光素子の一つ一つは、発熱や消費電力が小さくても、多くの発光素子が集まると大きな熱を発生させてしまう。あるいは、ディスクリート素子、半導体集積回路、パワーデバイスは、集積度の向上や性能の向上によって発熱量が高まっている。
【００７４】
放熱ユニット１は、このような発熱量の高い発熱体２の熱を、放熱部５を通じて放出できる。このとき、複数の発熱体２の一つ一つに対応するように放熱ユニット１が配置されても良いし、複数の発熱体２に対応するように放熱ユニット１が配置されても良い。
【００７５】
図５は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。図５は、上記前者の複数の発熱体の一つ一つに対応するように、放熱ユニットが配置された状態を示している。図５では、照明機器や電子機器が複数の発熱体２Ａ〜２Ｄを有している（図示の都合であっても、もちろん、更に多くの発熱体を備えていても良い）。発熱体２Ａ〜２Ｄに対応する回路層３は、共通であるが、もちろん個々でも良い。放熱ユニット１Ａ〜１Ｄのそれぞれは、発熱体２Ａ〜２Ｄのそれぞれに対応して実装される。放熱ユニット１Ａは、中間体４Ａと放熱部５Ａを有しており、放熱ユニット１Ｂは、中間体４Ｂと放熱部５Ｂを有している。
【００７６】
放熱ユニット１Ａは主として発熱体２Ａの熱を放出し、放熱ユニット１Ｂは主として発熱体２Ｂの熱を放出し、放熱ユニット１Ｃは主として発熱体２Ｃの熱を放出し、放熱ユニット１Ｄは主として発熱体２Ｄの熱を放出する。複数の発熱体２のそれぞれに対応する放熱ユニット１が設けられることで、発熱体２全体の放熱効果が高まるメリットがある。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態１における放熱ユニットの実装状態を示す側面図である。図６は、図５と異なり、複数の発熱体２全体に対応して実装される。このため、発熱体２Ａ〜２Ｄの全てに対応して、中間体４と放熱部５が設けられている。中間体４は、複数の発熱体２Ａ〜２Ｄ全体からの熱を放熱部５に伝導する。放熱部５は、伝導された複数の発熱体２Ａ〜２Ｄの熱を放出する。放熱ユニット１が複数の発熱体２に対応するように設けられることで、放熱ユニット１は、発熱体２全体を一度に放熱できて効率的である。もちろん、実装に関するコストも低減できる。
【００７８】
発熱体２は、実装される機器の種類や仕様に応じて密集して実装されたり、緩やかな隙間をもって実装されたりする。あるいは、複数の発熱体２の全てが一様に発熱する場合と、発熱する発熱体２と発熱しない発熱体２とが、時間や動作によって入れ替わる場合とがある。放熱ユニット１は、これらの違いに応じて、図５のように個々の発熱体２に実装されたり、複数の発熱体２の全体に対応するように実装されたりする。
【００７９】
（回路層）
回路層３は、電子部品や発光素子などの発熱体２との電気信号のやり取りのために設けられる。回路層３は、発熱体２との電気信号のやり取りを行う配線がプリントされたプリント基板でもよいし、電極と導電線とが実装された回路基板であってもよい。プリント基板である場合には、インクジェット形式やスクリーン印刷によって金属成分をパターニングすることで、電極や配線が形成される。あるいは金属箔が蒸着されて電極や配線が形成されても良い。あるいはめっきによって電極や配線が形成されても良い。
【００８０】
回路層３は、このように電気信号をやり取りする電極や配線を形成し、この電極や配線と発熱体２とを電気的に接続する。また、回路層３は、必要に応じて発熱体２とワイヤーで接続される。ワイヤーは、金、白金、銅、アルミニウムなど、導電性の高い素材で形成される。
【００８１】
回路層３は、発熱体２と対向する位置に設けられてもよいし、発熱体２と対向する位置以外において設けられても良い。回路層３は、発熱体２への電気信号の供給を目的としているので、発熱体２と対向する位置に必ずしも設けられなくても良いからである。
【００８２】
すなわち、中間体４おおよび放熱部５の少なくとも一方の表面は、発熱体２と電気的に接続する回路層３および回路基板の少なくとも一方を備えることになる。発熱体２や発熱体２に電気信号を与える場合に、回路層３が発熱体２の底面に必要な場合とそうでない場合があるので、回路層３は、中間体４に積層される領域と放熱部５の表面に積層される領域とが生じうる。
【００８３】
（放熱部）
放熱部５は、中間体４から伝導された発熱体２および回路層３の少なくとも一方の熱を放出する。ここで、熱源は、発熱体２であるが、回路層３そのものも発熱することもありえるし、発熱体２の熱を回路層３が受けることもありえる。このため、中間体４は、発熱体２および回路層３の熱を伝導する。この伝導される熱は、発熱体２由来である場合と回路層３由来である場合とを含みうる。
【００８４】
放熱部５は、金属や合金などの熱伝導率の高い素材で形成されており、中間体４によって伝導された熱を外部に放出する。熱伝導率の高い素材の例として、銅やアルミニウムが好適に採用される。これらの素材は、熱伝導率が高いだけでなく、コストも低く加工性も高いからである。
【００８５】
放熱部５は、板材や立体形状を有しており、伝導された熱をその内部を平面方向や垂直方向に拡散し、その表面から外部に放出する。放熱部５は、その表面積を大きくするために、板状であったり、表面に凹凸を有していたりすることも好適である。放熱部５は、放熱板やヒートシンクなど、様々な要素を備えても良い。
【００８６】
また、表面に多数のフィンが設けられていても良い。図７は、本発明の実施の形態１におけるフィンを有する放熱部の側面図である。放熱部５は、基体５１とフィン５２を備えている。基体５１の表面（裏面）に多数のフィン５２が取り付けられている。多数のフィン５２が備わっていると、放熱部５全体の表面積が大きくなり、放熱部５の放熱能力が高まる。また、フィン５２は、隣接するフィン５２との間に狭小な空間を形成する。このフィン５２同士に囲まれる空間は、基体５１からの熱によって空気の対流を生じさせる。この空気対流によって、基体５１やフィン５２に伝導された熱が外部へ放出される。このように、放熱部５が多数のフィン５２を備えていることで、放熱部５の放熱能力は更に高まる。
【００８７】
また、放熱部５は、外気にさらされて外気へ熱を放出するだけでなく、液冷ジャケットに熱的に接続して、液冷ジャケットを通じて熱を放出することでも良い。あるいは、液体の冷却シートに放熱部５が熱的に接続することで、放熱部５は、伝導された熱を放出しても良い。更には、放熱部５は、別の部材を用いて熱を更なる別の場所に移動させて、移動させた位置において放出することもよい。放熱部５に対して冷却風を吹き付ける冷却ファンが設けられても良い。
【００８８】
放熱部５は、ここに列挙した様々な構成に限られず、公知技術として知られている放熱の構造やシステムを備えていれば良い。このような放熱部５が備わることによって、放熱ユニット１は、発熱体２の熱を効率的に放出できる。当然ながら、樹脂ではない中間体４が放熱部５に備わって熱を伝導することで、発熱体２からの熱が効率的に放熱部５に到達するので、放熱部５はその放熱性能を遺憾なく発揮できるようになる。
【００８９】
実施の形態１で説明した中間体４は、金属アルコキシドに基づく無機結合相にある種の無機物粒子の相が付加されることで、熱伝導を実現できる。この熱伝導に加えて、十分な弾性特性、絶縁性、金属との結合性が高く、耐久性にも優れている。このような中間体４が実現されることで、様々な発熱体２の熱を放出する放熱ユニット１が実現できる。
【００９０】
このため、中間体４は、それ単体として流通したり、利用されたりしてもよい。
【００９１】
（実施の形態２）
【００９２】
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明した放熱ユニット１が適用される機器について説明する。
【００９３】
放熱ユニット１が放熱を行いたい対象となる発熱体は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路、機械部品、パワーデバイスおよび化学品の少なくとも一つである。もちろん、ここに列挙したものに限定されることを意図するのではなく、あくまでも例示である。熱を発生する発熱体であれば、実施の形態１で説明した放熱ユニット１は、様々に適用される。
【００９４】
図８は、本発明の実施の形態２における照明機器のブロック図である。省エネや環境保護の観点から、多数のＬＥＤ２１が実装された照明機器１０が、多く用いられるようになっている。多数のＬＥＤ２１が実装されると、個々の発熱が総計されるので、かなりの熱が発生する。また、ＬＥＤ２１の発光を強くするためには、大きな電流を付与する必要があり、この場合にもＬＥＤ２１からの発熱が大きくなる。
【００９５】
照明機器１０は、複数のＬＥＤ２１に放熱ユニット１を実装している。また、複数のＬＥＤ２１のそれぞれに放熱ユニット１が実装されている。もちろん、複数のＬＥＤ２１に対してまとめた形態で放熱ユニット１が実装されても良い。また、照明機器１０は、ＬＥＤ２１などを格納する筐体１１と、回路層３（回路基板も同じ）を制御する制御部６と、電力を供給する電源７を備えている。電源７は、外部電源（ＡＣ電源など）からの電力を制御部６などに供給したり、自らが蓄電する電力を制御部６などに供給したりする。制御部６は、複数のＬＥＤ２１の発光パターンや発光量を制御する制御信号を生成して、回路層３に出力する。回路層３は、この制御信号に基づいて、必要な電気信号を複数のＬＥＤ２１に付与する。電気信号を受けた複数のＬＥＤ２１は、電気信号の特性に応じて発光したり消灯したりする。
【００９６】
複数のＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれには、放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが設けられている。放熱ユニット１Ａは、中間体４Ａと放熱部５Ａを有しており、ＬＥＤ２１Ａの熱を放出する。同様に放熱ユニット１Ｂは、中間体４Ｂと放熱部５Ｂとを備えており、ＬＥＤ２１Ｂの熱を放出する。放熱ユニット１Ｃ、１Ｄも同様である。
【００９７】
照明機器１０が備える複数のＬＥＤ２１に放熱ユニット１が実装されることで、照明機器１０は、その発熱を抑えることができ、性能劣化や故障を防止できる。発熱体となるＬＥＤ２１の熱は、金属アルコキシドが加水分解・脱水重合されて得られる無機結合相と無機物粒子の相とを備える中間体４によって放熱部５に伝導される。中間体４は、樹脂と異なり光に対する劣化に強く、熱伝導も良い。このため、中間体４は、ＬＥＤ２１の熱を確実かつ効率的に放熱部５に伝導する。中間体４はその十分な弾性特性によって、加わる熱やストレスによって剥離したり損傷したりしにくい。このため、照明機器１０のように、点灯と消灯が繰り返される場合でも放熱ユニット１が劣化することが低減される。
【００９８】
図８では、ＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれに放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが実装されているが、ＬＥＤ２１Ａ〜２１Ｄ全体に一つの放熱ユニット１Ａ〜１Ｄが実装されても良い。あるいは、ＬＥＤ２１がマトリクス状に配置されている場合には、列ごとに放熱ユニット１が実装されても良い。図９は、本発明の実施の形態２における照明機器の底面図である。図９は、照明機器１０を底面側から内部を透視した状態を示している。
【００９９】
照明機器１０は、マトリクス状に配置されたＬＥＤ２１を備えている。放熱ユニット１は、このマトリクス状のＬＥＤの各列に設けられている。放熱ユニット１Ａは最上位列に実装される複数のＬＥＤ２１の熱を放出する。このとき、放熱ユニット１Ａは、中間体４と放熱部５を備えており、中間体４が、最上位列に実装される複数のＬＥＤ２１の熱を放熱部５に伝導し、放熱部５がこの熱を外部に放出する。他の列に設けられる放熱ユニット１Ｂ〜１Ｄも、同様である。
【０１００】
放熱ユニット１は、照明機器１０だけではなく、様々な電子機器にも適用される。例えば、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つであるような発熱体２が実装されている電子機器に、放熱ユニット１は、好適に適用される。
【０１０１】
電子機器は、例として、パーソナルコンピュータ、サーバー機器、ノートブック型パソコン、液晶画像装置、計測機器など、発熱体となりうる上述の要素が様々に実装されている機器を含む。これらの電子機器は、その仕様状態によって、発熱体が高い熱を発生させることが多い。ヒートシンクなどの放熱部材を備えていても、発熱体からの熱が放熱部材に効率的に伝導されないことも多い。このような電子機器に実施の形態１で説明した放熱ユニット１が実装されると、中間体４によって発熱体の熱が放熱部５に伝導されて放出される。電子機器も、照明機器１０と同様に発熱を繰り返すので、発熱体から熱を伝導する中間体４には、ストレス付加が大きい。しかし、実施の形態１で説明した中間体４は、十分な弾性特性があり、ストレス付加に対する耐久性も高いので、損傷等を生じさせること無く熱を伝導できる。この結果、電子機器全体の発熱を抑えることができる。当然ながら、電子機器の性能劣化や故障を防止できる。
【０１０２】
また、放熱ユニット１は、電子機器だけでなく、航空機、自動車や大型車両などの輸送機器にも適用できる。これらの輸送機器は、エンジンや照明など、発熱を生じさせる発熱体を様々に実装している。放熱ユニット１は、これら発熱体に適用される。この場合にも、中間体４は、高い十分な弾性特性をもって劣化等することなく、効率的に放熱部５に熱を伝導できる。すなわち、放熱ユニット１は、高い耐久性をもって発熱体の熱を放出できる。結果として、輸送機器の性能劣化や故障を防止できる。
【０１０３】
放熱ユニット１は、製造機器や製造装置に適用されることも好適である。製造機器や製造装置は、熱を用いるものがある。例えばアーク装置やアニール装置は、加工する素材へ熱を与える。このため、アーク装置やアニール装置は、筐体を備えている。筐体内部は、熱を有している。放熱ユニット１は、この筐体内壁に設けられて、内部の熱を筐体外部や特定の放出路に放出できる。
【０１０４】
以上のように、放熱ユニット１を備える照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器は、熱による性能劣化や故障を防止できる。
【０１０５】
（実施例）
ＬＥＤが実装されるＬＥＤ基板に放熱ユニット１が実装される実施例について説明する。この場合、放熱ユニット１は、ＬＥＤからの熱を放出するのに適したデバイスである。図１０は、本発明の実施例のブロック図である。図１０は、ＬＥＤ用放熱ユニット１００を底面から透視状態で示している。このため、図１０では、中間体４や放熱部５が重なってしまっている。発熱体は、単数または複数のＬＥＤ２９である。ただし、狭い領域に大きな熱が生じやすい少数のＬＥＤが狭い領域に実装されている状態に最適に適用される。
【０１０６】
回路層３は、ＬＥＤに電気信号を与える金属パターン３３である。中間体４は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有する。ここで、無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて得られるＳｉ−Ｏネットワークである。このＳｉ−Ｏネットワークにより、無機結合相およびこれを含む中間体４は、十分な弾性特性、金属との結合性、絶縁性を有するようになる。
【０１０７】
無機物粒子は、主として粒子径０．０１〜１０μｍの範囲に入るダイヤモンド粒子である。この粒子径０．０１〜１０μｍの範囲に入るダイヤモンド粒子によって、これを含む中間体４は、高い熱伝導性を有するようになる。このとき、無機物粒子であるダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して５５体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、８Ｗ／ｍ・Ｋである。ダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して７０体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、２５Ｗ／ｍ・Ｋである。ダイヤモンド粒子の比率が中間体４に対して９０体積％である場合には、中間体４の熱伝導率は、４００Ｗ／ｍ・Ｋである。このように、ダイヤモンド粒子が無機物粒子として用いられる中間体４は、高い熱伝導性を示す。
【０１０８】
また、放熱部５は、銅合金で形成されているヒートシンクである。図１０では、底面から示す都合上、ヒートシンクの形状を明示できないが、市販されている板状であったりフィンが設けられている一般的なヒートシンクであったりする。また、中間体４は、金属である放熱部５に確実に結合する。
【０１０９】
ＬＥＤ放熱ユニット１００は、発熱体であるＬＥＤ２９で発生する熱を、中間体４を介して放熱部５に伝導させる。放熱部５は、伝導された熱を、外部に放出する。このとき、中間体４は、高い熱伝導性を有すると共に、十分な弾性特性などの特性も有する。この結果、効率よくＬＥＤ２９の熱を放熱部５に伝導できる。もちろん、十分な弾性特性や金属との結合性を有しているので、中間体４は、放熱部５と剥離したり損傷したりすることもない。このように、ＬＥＤ放熱ユニット１００は、実装されているＬＥＤ２９の熱を効率的に放出できる。
【０１１０】
本発明の放熱ユニット１は、このようにＬＥＤ放熱ユニット１００などにおいて実用される。
【０１１１】
以上、実施の形態１〜２で説明された放熱ユニットは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 放熱ユニット
２ 発熱体
３ 回路層
４ 中間体
５ 放熱部
６ 制御部
７ 電源
１０ 照明機器
１１ 筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、
前記発熱体からの熱を前記放熱部に伝導する中間体と、を備え、
前記中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、
前記無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、
前記金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、
前記中間体は、前記放熱部の表面に接合している、放熱ユニット。
【請求項２】
前記無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである、請求項１記載の放熱ユニット。
【請求項３】
前記無機物粒子は、前記中間体に対して、４０体積％以上であり、好ましくは５０体積％以上であり、更に好ましくは７０体積％以上である、請求項１又は２記載の放熱ユニット。
【請求項４】
前記無機物粒子は、前記中間体における面方向の長さが、前記中間体における垂直方向の長さよりも長い、請求項１から３のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項５】
前記中間体は、前記放熱部の表面に塗布された後、１００〜３００℃で熱処理されて形成される、請求項１から４のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項６】
前記中間体は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有して、前記放熱部に接合している、請求項１から５のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項７】
前記中間体および前記放熱部の少なくとも一方の表面は、前記発熱体と電気的に接続する回路基板および回路層の少なくとも一つを設ける、請求項１から６のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項８】
前記発熱体は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つを含む、請求項１から７のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項９】
前記発熱体は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器の少なくとも一つに用いられる要素を含む、請求項１から８のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項１０】
発熱体と、
前記発熱体と電気的に接続する回路層と、
前記回路基板と熱的に接続する請求項１から１１のいずれか記載の放熱ユニットと、
前記回路基板を制御する制御部と、を備え、
前記発熱体は、発光素子である照明機器。
【請求項１１】
発熱体と、
前記発熱体と電気的に接続する回路層と、
前記回路基板と熱的に接続する請求項１から９のいずれか記載の放熱ユニットと、
前記回路基板を制御する制御部と、を備え、
前記発熱体は、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つである電子機器。
【請求項１】
発熱体から伝導される熱を放出する放熱部と、
前記発熱体からの熱を前記放熱部に伝導する中間体と、を備え、
前記中間体は、無機物粒子の相と、該無機物粒子の相の周囲に配せられる無機結合相を有し、
前記無機結合相は、金属アルコキシドが加水分解および脱水重合されて形成される無機材質を含み、
前記金属アルコキシドをなす金属元素は、Ａｌ、Ｍｇ，Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂｅの群から選択される１以上であり、
前記中間体は、前記放熱部の表面に接合している、放熱ユニット。
【請求項２】
前記無機物粒子は、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ，ダイヤモンドおよびグラファイトの群から選択される少なくとも一つである、請求項１記載の放熱ユニット。
【請求項３】
前記無機物粒子は、前記中間体に対して、４０体積％以上であり、好ましくは５０体積％以上であり、更に好ましくは７０体積％以上である、請求項１又は２記載の放熱ユニット。
【請求項４】
前記無機物粒子は、前記中間体における面方向の長さが、前記中間体における垂直方向の長さよりも長い、請求項１から３のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項５】
前記中間体は、前記放熱部の表面に塗布された後、１００〜３００℃で熱処理されて形成される、請求項１から４のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項６】
前記中間体は、１００ｋＰａ以上のせん断接合強度を有すると共に１００ｋＰａ以上のせん断接合強度の１０００倍以下の剛性率を有して、前記放熱部に接合している、請求項１から５のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項７】
前記中間体および前記放熱部の少なくとも一方の表面は、前記発熱体と電気的に接続する回路基板および回路層の少なくとも一つを設ける、請求項１から６のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項８】
前記発熱体は、発光素子、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つを含む、請求項１から７のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項９】
前記発熱体は、照明機器、電子機器、輸送機器および製造機器の少なくとも一つに用いられる要素を含む、請求項１から８のいずれか記載の放熱ユニット。
【請求項１０】
発熱体と、
前記発熱体と電気的に接続する回路層と、
前記回路基板と熱的に接続する請求項１から１１のいずれか記載の放熱ユニットと、
前記回路基板を制御する制御部と、を備え、
前記発熱体は、発光素子である照明機器。
【請求項１１】
発熱体と、
前記発熱体と電気的に接続する回路層と、
前記回路基板と熱的に接続する請求項１から９のいずれか記載の放熱ユニットと、
前記回路基板を制御する制御部と、を備え、
前記発熱体は、ディスクリート素子、電子部品、半導体集積回路およびパワーデバイスの少なくとも一つである電子機器。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４８２２（Ｐ２０１３−４８２２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５８２０（Ｐ２０１１−１３５８２０）
【出願日】平成２３年６月１８日（２０１１．６．１８）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１８日（２０１１．６．１８）
【出願人】（０００２２９１７３）日本タングステン株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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