放熱体及び電気機器
【課題】アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成してなる放熱体において、半田の濡れ性をさらに向上させた放熱体を提供する。
【解決手段】アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体１１において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングする。
【解決手段】アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体１１において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミ製部材よりなる放熱体及びその放熱体を用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に設置されたＬＳＩ（集積回路）等の電子部品の小型化や高密度化等に伴い、電気機器の筐体内等に設置されたプリント基板上の回路又は電子部品等の温度上昇をどのようにして抑制するかは、近年さらに重要な問題になっている。この温度上昇を抑制するには、プリント基板上にヒートシンク等の放熱体を取付けることが有効な手段の１つとして考えられる。
【０００３】
プリント基板側の熱を素早く放熱体に伝えて放熱するために、放熱体とプリント基板との接触面積を広くした状態で、放熱体をプリント基板に直接半田付けすることが望ましく、放熱体の材料としては半田が付き易い（半田の濡れ性が良好な）鉄等が用いられることが一般的である。ただし、さらに高い放熱効果が要求される際には、鉄よりも熱伝導性に優れたアルミ製部材（アルミ材）を放熱体として用いることがある。
【０００４】
この場合、アルミニウム（Ａｌ）自体は半田の濡れ性の悪く、プリント基板に直接半田付けすることが困難であるため、アルミ製部材の表面にニッケル（Ｎｉ）と、スズ（Ｓｎ）とをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた特許文献１に示す放熱体が開発され、公知になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２３１４７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、上記文献の放熱体でも半田の濡れ性が十分でない場合あり、リフロー半田付け等により放熱体をプリント基板に直接接合させる際に、うまく半田付け作業をできない場合や、半田付けができても十分な放熱効果が得られない場合があるという課題がある。
本発明は、上記課題を解決し、アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成してなる放熱体において、半田の濡れ性をさらに向上させた放熱体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の放熱体は、第１に、アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングしてなることを特徴としている。
【０００８】
第２に、１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施してなることを特徴としている。
【０００９】
第３に、Ｓｎ層が０．３５乃至１．２５μｍの厚みを有することを特徴としている。
【００１０】
第４に、ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有することを特徴としている。
【００１１】
第５に、ウレタン樹脂層に放熱性を向上させる輻射塗料をコーティングしてなることを特徴としている。
【００１２】
第６に、前メッキ処理又は後メッキによってメッキ層を形成してなることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の電機機器は、第１に、前述の放熱体より構成されたヒートシンク１１を、筐体１内に設置された電気回路部３側に半田付けし、該筐体１内に設けられたイオン風発生装置７から発生するイオン風が吹き抜ける流路１６を前記ヒートシンク１１によって形成したことを特徴としている。
【００１４】
第２に、前記流路１６の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路１６の上流側に案内するガイド壁２１を筐体１内に設置したことを特徴としている。
【００１５】
第３に、イオン風を電気回路部３に沿って迂回させる迂回路２４を形成し、該迂回路２４に、前記流路１６が形成されるように複数のヒートシンク１１を配置し、迂回路２４内を流動するイオン風によって複数のヒートシンク１１を順次上流側から冷却することを特徴としている。
【００１６】
第４に、前述の放熱体より放熱プレート６を構成するとともに筐体１を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレート６を、筐体１内に設置された電気回路部３側に面状に当接させた状態で、筐体１内面に半田付けしてなることを特徴としている。
【００１７】
第５に、前記放熱プレート６を、電気回路部３に設置されて作動時に熱を発する電子部品４に当接させたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように構成される本発明の放熱体によれば、半田の濡れ性がさらに向上し、放熱体のプリント基板等への半田付け作業をより高品質で容易に行うことが可能になるため、より高い放熱効果が得ること可能になるという効果がある。
【００１９】
また、１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施すことにより、さらに半田の濡れ性を向上させることができるという効果がる。
【００２０】
さらに、ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有することにより、さらに半田の濡れ性を向上させることができるという効果がる。
【００２１】
一方、上記放熱体より構成されたヒートシンクを、筐体内に設置された電気回路部側に半田付けし、該筐体内に設けられたイオン風発生装置から発生するイオン風が吹き抜ける流路を前記ヒートシンクによって形成することにより、筐体内の電気回路部側の熱をより効率的に放熱可能になるという効果がある。
【００２２】
また、前記流路の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路の上流側に案内するガイド壁を筐体内に設置することにより、イオン風を循環させ、さらに効率良く筐体内を冷却することが可能になるという効果がある。
【００２３】
さらに、イオン風を電気回路部に沿って迂回させる迂回路を形成し、該迂回路に、前記流路が形成されるように複数のヒートシンクを配置し、迂回路内を流動するイオン風によって複数のヒートシンクを順次上流側から冷却することにより、複数のヒートシンクを１つのイオン風発生装置で冷却することが可能であるため、コストを低く抑えることができるという効果がある。
【００２４】
また、上記放熱体より放熱プレートを構成するとともに筐体を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレートを、筐体内に設置された電気回路部側に面状に当接させた状態で、筐体内面に半田付けし、前記放熱プレートを、電気回路部に設置されて作動時に熱を発する電子部品に当接させることにより、特に電子部品で発生した熱又は電気回路側の熱が放熱プレートを介して筐体に伝導されて効率良く放熱されるため、より迅速な冷却を行うことが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は本発明を適用した電気機器の側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】プリント基板の上面側の構成を示す要部斜視図である。
【図３】ヒートシンクの要部を示す背面図である。
【図４】イオン風発生装置の構成を示す概念図である。
【図５】本発明の別実施形態を示す電気機器の斜視図である。
【図６】本発明の別実施形態を示すヒートシンクの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の放熱体に用いるＡｌ板等のアルミ製部材としては、純アルミニウム、或いは、ＪＩＳ規格の１０００番台、２０００番台、３０００番台、４０００番台、５０００番台、６０００番台又は７０００番台のＡｌ合金を用いる。
【００２７】
上記アルミ製部材を脱脂・洗浄し、続いて酸性エッチングし、続いてスマット除去した後、アルミ製部材の表面にＺｎを置換メッキする。その後、Ｚｎ層上にＮｉをメッキする。その後、Ｎｉ層上にＳｎをメッキすることにより、アルミ製部材の表面に、ＺｎとＮｉとＳｎとが順次積層化されたメッキ層が形成される。その後、このメッキ層上に合成樹脂であるウレタン樹脂をコーティングすることにより半田の濡れ性が良好なアルミ製の放熱体が形成される。くわえて、このようにして製造された放熱体の表面にオイルコーティングを行うことにより、上記メッキ層等が保護される。
【００２８】
Ｚｎの置換メッキは、従来公知に手段により行う。例えば、まず硝酸浸漬処理の工程→第一Ｚｎ置換処理の工程→硝酸亜鉛剥離処理の工程→第二Ｚｎ置換処理の工程を経て、Ｚｎの置換メッキを行う。この場合には、Ｚｎの皮膜量は、処理液中のＺｎイオン濃度、又は、第二Ｚｎ置換処理時の処理液への浸漬時間を調整することにより、適宜変更可能である。そして、この際、放熱体全体に占めるＺｎの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＺｎの重量）が０．１６〜０．２４％になるように、上記メッキ処理を行うが、上記重量比率を０．１８〜０．２２％に設定すると、さらに好ましい。
【００２９】
Ｎｉのメッキ処理は、電気メッキ法や無電解メッキ法等の従来公知の手段により行う。この際、放熱体全体に占めるＮｉの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＮｉの重量）が０．１８〜０．４８％になるように、メッキ処理を行う。
【００３０】
Ｓｎのメッキ処理は、電気メッキ法や無電解メッキ法等の従来公知の手段により行う。この際、放熱体全体に占めるＳｎの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＳｎの重量）が０．１０〜０．３８％になるとともに、Ｓｎ層の厚みが０．３５〜１．２５μｍになるように、メッキ処理を行う。
【００３１】
ウレタン樹脂は、塗布されること等により、上記メッキ層の表面にコーティングされる。この際、放熱体全体に占めるウレタン樹脂の重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるウレタン樹脂の重量）が０．０１〜０．０８％になるとともに、ウレタン樹脂層の厚みが０．０１ｍ又はそれに近い厚みとなるように、上記コーティング処理を行う。くわえて、ウレタン樹脂層を輻射塗布によって、さらにコーティングし、放熱効果を向上させたり、表面保護を施しても良い。
【００３２】
上述した各層の重量比は表１のようになり、Ｓｎ層を、０．３５〜１．２５μｍにすることによって、放熱体の半田の濡れ性をより向上させている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
オイルコーティングに用いる油としては、表示２に示す通り、１５℃時における密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、且つ、４０℃時における動粘度が１．２６ｍｍ２／ｓの工作油（工作油Ａ）か、１５℃時における密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、且つ、４０℃時における動粘度が１．４１ｍｍ２／ｓの工作油（工作油Ｂ）を用いることが好ましいが、このような構成の工作油に限定されるものではない。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、上述のメッキ層は、放熱体を完成形状に成形した後にメッキ処理を施す後メッキによって形成してもよいし、該形状に成形する前にメッキ処理を施す前メッキによって形成してもよい。例えば、該放熱体によってヒートシンク等を構成する場合、ヒートシンクの回路等への取付足をアルミ材からプレス加工等により切抜き形成した後、該アルミ材及び取付足自体に上述の表面加工処理を処理を施すことにより、切抜き破断面の半田の濡れ性が良好になる。これによって、取付足を介したヒートシンクの回路等への取付け等も容易になる。くわえて、この放熱体は、後述する電気回路部等の冷却に適用される他、ソーラーパネルの冷却必要箇所の冷却や、コンクリート木目等の建材の冷却必要箇所に設置することもできる。
【００３７】
次に、図１乃至４に基づき、本発明を提供した電気機器について説明する。
図１は、（Ａ）は本発明を適用した電気機器の側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図示する電気機器では、直方体状に成形された筐体１内の底面１ａに、複数のスペーサ２等を介して方形板状のプリント基板（電気回路部，回路基板）３が、水平状態で設置固定（固設）されている。
【００３８】
上記筐体１は、熱伝導率及び半田の濡れ性が比較的良好な鉄等の金属によって成形されており、開閉可能に構成されている。
【００３９】
上記プリント基板３における上記筐体１底面１ａとの対向面側である下面（裏面）には、それ自体が作動時に発熱する素子である方形板状のＣＰＵ等のＬＳＩ（電子部品，集積回路）４が、設置されている。このＬＳＩ４は、プリント基板３と平行な状態で、筐体１底面１ａ側に凸状突出した状態で設けられており、このＬＳＩ４と筐体３との間に前述した放熱体によりなる放熱プレート（放熱板，放熱シート）６が介在している。放熱プレート６は、ＬＳＩ４（プリント基板３側）に面状に当接するようにして筐体１の上記底面１ａに半田付けされており、ＬＳＩ４で発生した熱及びプリント基板３側の熱を筐体３側に伝えるように構成されている。筐体１は、伝導された熱を全体に拡散していく過程で効率良く冷却する放熱部材として機能している。
【００４０】
図２は、プリント基板の上面側の構成を示す要部斜視図であり、図３は、ヒートシンクの要部を示す背面図である。筐体１内に設けられたプリント基板３の上面（表面）には、イオン風を発生させるイオン風発生装置７と、プリント配線８ａが印刷形成された複数の回路部８と、回路部８に電気的に接続された電子部品９と、回路部８を冷却するヒートシンク１１等とが設置されている。
【００４１】
複数の回路部８の１つには、例えば、図示するよう電子部品９である三端子のレギュレータが設けられている。レギュレータ９は、主に、安定した所定の定格電圧を得るため用いられる電子部品であり、定格電圧よりも高い入力電圧を所定の定格電圧に下げて出力するように構成され、電圧出力時には自身が発熱する。レギュレータ９から発生した熱は、回路部８及びこの回路部８周辺の温度を上昇させるが、この温度上昇を抑制するために上記ヒートシンク１１が用いられる。
【００４２】
ヒートシンク１１は、チャネル状のゲート部１２と、一対の方形状の接合部１３，１３とから構成されている。ゲート部１２は、チャネル状に形成されるように、平行に対向する一対の対向部と、該一対の対向部同士を連接する連接部とからなり、各対向部は連接部から離れた側の端部が終端部をなしている。一対の接合部１３，１３は、それぞれ各別の終端部から、互いが離間するように上記対向部に対して直交（交差）する方向に延設されている。くわえて、ゲート部１２の連接部にはゲート部１２外面側からゲート部１２内面側を視認可能なように覗き窓１２ａが穿設されている。
【００４３】
一方、プリント基板３上の回路部８には、ヒートシンク１１の接合部１３の形状に対応した一対のペースト状半田１４，１４が、ヒートシンク１１の対応する一対の接合部１３，１３とそれぞれ略全体で面状に接触可能なように、プリントされている。そして、ヒートシンクの一対の接合部１３，１３を、プリント基板３上の上記一対のペースト状半田１４，１４形成箇所に、リフロー半田付けによって接合させることにより、プリント基板３の回路部８上にヒートシンク１１が接着固定される。この接着固定時、ヒートシンク１１のゲート部１２の連接部及び接合部１３は水平な状態になる。ちなみに、接合部１３のプリント基板３との接着側に半田シート貼付し、プリント基板３へのヒートシンク１１の取付けを行ってもよい。
【００４４】
このようして、ヒートシンク１１がプリント基板３上に設置されると、ゲート部１２とプリント基板３との間に、両端が開放されてゲート部１２形成方向に延びる流路１６が形成される。イオン風発生装置７から流出するイオン風がヒートシンク１１によって形成される上記流路１６を吹き抜けるように、イオン風発生装置７及びヒートシンク１１等の姿勢及び位置を調整されており、この流路１６内には上記レギュレータ９がプリント基板に対して倒伏状態で位置している。このため、ヒートシンク１１の覗き窓１２ａからレギュレータ９が視認できる。くわえて、レギュレータ９とヒートシンク１１との間に、倒伏状態のレジュレータ９がもう１つ挿入可能な程度の間隔が形成される。
【００４５】
ちなみに、ヒートシンク１１には、接合部１３，１３やペースト状半田１４，１４を介して、プリント基板３上の熱が伝導される他、レギュレータ９からの雰囲気熱がゲート部１２の内面側からヒートシンク１１に伝導される。ヒートシンク１１は、上述したイオン風に冷却される他、ゲート部１２外面側及び接合部１３上面側からの放熱によっても冷却される。
【００４６】
図４は、イオン風発生装置の構成を示す概念図である。イオン風発生装置７は、プリント基板３に対して固定された針状電極１７及び筒状電極１８によって一対の放電電極を形成しており、両端が開放された筒状電極１８の一方側の開放端１８ａに、針状電極１７の先端を近づけた状態で、上記針状電極１７及び筒状電極１８に電源１９を介して高電圧を印加することにより、両電極１７，１８間に放電現象を生じさせ、筒状電極１８の針状電極１７が配置されていない側の開放端１８ｂからイオン風を流出させる。
【００４７】
送風ファンと異なり、騒音を発生させる事無く発生された上記イオン風は、前述の流路１６の一方端側から流路１６内に流入し、レギュレータ９及びヒートシンク１１から熱を奪い、流路１６の他方端側から流出する。流路１６から流出するイオン風は、筐体１内に取付け固定された図２に示すガイド壁２１によって、流路１６外から流路１６の上記一方端側に戻され、流路１６内に再び流入する。すなわち、筐体１の内面側に形成される上記ガイド壁２１の作用によって、流路１６への流入→流出が繰返されるようにイオン風が循環し、この循環によりレギュレータ９及びヒートシンク１１がより効率良く冷却される。
【００４８】
ちなみに、放電現象によってイオン風とともにオゾンが発生し、臭いの原因になるが、イオン発生装置によりも電源１９による印加電圧値を低くすることによって、オゾンの発生を抑制することができるため、電源１９によって印加される電圧値は、イオン風が発生して且つオゾンが発生ない範囲に設定されている。電源１９の印加電圧を低く設定すると、イオン風の風速は低下するが、上記構成によれば微風によっても効率良くレギュレータ９及びヒートシンク１１を冷却することが可能である。
【００４９】
なお、印加する電圧を小さくせずに、フィルタ等を設け、該フィルタによってオゾンをカットすることにより、臭いの発生を抑制してもよい。
【００５０】
次に、図５に基づき本発明の別実施形態について前述の例と異なる点を説明する。
図５は、本発明の別実施形態を示す電気機器の斜視図である。図示する電気機器では、筐体１が、蓋２２によって開閉自在に構成されている。上面の四隅の１つにイオン風発生装置７が設置されたプリント基板３上には、このイオン風７から流出したイオン風を蛇行状態で迂回流動させる迂回壁２３が配置されている。迂回壁２３は、イオン風発生装置７からのイオン風を、プリント基板３上で隈無く迂回流動させる迂回路２４を形成し、この迂回路２４の複数の各個所には、迂回流動しているイオン風が抜き抜け可能な状態で、ヒートシンク１１が設置されている。すなわち、迂回路２４に、複数の上記流路１６が形成される。
【００５１】
同図に示す単一のイオン風発生装置７から流出したイオン風は、迂回路２４を流動する過程で、プリント基板３自体、プリント基板３上の集積回路４及び電子部品９並びに複数のヒートシンク１１を、上流側から下流側に向かって順次冷却していく。ちなみに、迂回壁２３は、筐体１の内面側、蓋２２側、又は、プリント基板３側の何れも設けてもよい。
【００５２】
次に、図６に基づき本発明の別実施形態について前述の例と異なる点を説明する。
図６は、本発明の別実施形態を示すヒートシンクの斜視図である。図示するヒートシンク１１では、ゲート部１２における一対の対向部の終端部同士を一体的に連接する連接部によって、単一の接合部１３を構成している。これによって、ヒートシンク１１は、断面視方形の筒状部材となり、それ自体の強度が向上する。
【符号の説明】
【００５３】
１ 筐体
３ プリント基板（電気回路部，電気基板）
４ ＬＳＩ（電子部品，集積回路，ＣＰＵ）
６ 放熱プレート
７ イオン風発生装置
９ レギュレータ（電子部品）
１１ ヒートシンク
１６ 流路
２１ ガイド壁
２４ 迂回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミ製部材よりなる放熱体及びその放熱体を用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に設置されたＬＳＩ（集積回路）等の電子部品の小型化や高密度化等に伴い、電気機器の筐体内等に設置されたプリント基板上の回路又は電子部品等の温度上昇をどのようにして抑制するかは、近年さらに重要な問題になっている。この温度上昇を抑制するには、プリント基板上にヒートシンク等の放熱体を取付けることが有効な手段の１つとして考えられる。
【０００３】
プリント基板側の熱を素早く放熱体に伝えて放熱するために、放熱体とプリント基板との接触面積を広くした状態で、放熱体をプリント基板に直接半田付けすることが望ましく、放熱体の材料としては半田が付き易い（半田の濡れ性が良好な）鉄等が用いられることが一般的である。ただし、さらに高い放熱効果が要求される際には、鉄よりも熱伝導性に優れたアルミ製部材（アルミ材）を放熱体として用いることがある。
【０００４】
この場合、アルミニウム（Ａｌ）自体は半田の濡れ性の悪く、プリント基板に直接半田付けすることが困難であるため、アルミ製部材の表面にニッケル（Ｎｉ）と、スズ（Ｓｎ）とをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた特許文献１に示す放熱体が開発され、公知になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２３１４７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、上記文献の放熱体でも半田の濡れ性が十分でない場合あり、リフロー半田付け等により放熱体をプリント基板に直接接合させる際に、うまく半田付け作業をできない場合や、半田付けができても十分な放熱効果が得られない場合があるという課題がある。
本発明は、上記課題を解決し、アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成してなる放熱体において、半田の濡れ性をさらに向上させた放熱体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の放熱体は、第１に、アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングしてなることを特徴としている。
【０００８】
第２に、１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施してなることを特徴としている。
【０００９】
第３に、Ｓｎ層が０．３５乃至１．２５μｍの厚みを有することを特徴としている。
【００１０】
第４に、ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有することを特徴としている。
【００１１】
第５に、ウレタン樹脂層に放熱性を向上させる輻射塗料をコーティングしてなることを特徴としている。
【００１２】
第６に、前メッキ処理又は後メッキによってメッキ層を形成してなることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の電機機器は、第１に、前述の放熱体より構成されたヒートシンク１１を、筐体１内に設置された電気回路部３側に半田付けし、該筐体１内に設けられたイオン風発生装置７から発生するイオン風が吹き抜ける流路１６を前記ヒートシンク１１によって形成したことを特徴としている。
【００１４】
第２に、前記流路１６の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路１６の上流側に案内するガイド壁２１を筐体１内に設置したことを特徴としている。
【００１５】
第３に、イオン風を電気回路部３に沿って迂回させる迂回路２４を形成し、該迂回路２４に、前記流路１６が形成されるように複数のヒートシンク１１を配置し、迂回路２４内を流動するイオン風によって複数のヒートシンク１１を順次上流側から冷却することを特徴としている。
【００１６】
第４に、前述の放熱体より放熱プレート６を構成するとともに筐体１を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレート６を、筐体１内に設置された電気回路部３側に面状に当接させた状態で、筐体１内面に半田付けしてなることを特徴としている。
【００１７】
第５に、前記放熱プレート６を、電気回路部３に設置されて作動時に熱を発する電子部品４に当接させたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように構成される本発明の放熱体によれば、半田の濡れ性がさらに向上し、放熱体のプリント基板等への半田付け作業をより高品質で容易に行うことが可能になるため、より高い放熱効果が得ること可能になるという効果がある。
【００１９】
また、１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施すことにより、さらに半田の濡れ性を向上させることができるという効果がる。
【００２０】
さらに、ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有することにより、さらに半田の濡れ性を向上させることができるという効果がる。
【００２１】
一方、上記放熱体より構成されたヒートシンクを、筐体内に設置された電気回路部側に半田付けし、該筐体内に設けられたイオン風発生装置から発生するイオン風が吹き抜ける流路を前記ヒートシンクによって形成することにより、筐体内の電気回路部側の熱をより効率的に放熱可能になるという効果がある。
【００２２】
また、前記流路の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路の上流側に案内するガイド壁を筐体内に設置することにより、イオン風を循環させ、さらに効率良く筐体内を冷却することが可能になるという効果がある。
【００２３】
さらに、イオン風を電気回路部に沿って迂回させる迂回路を形成し、該迂回路に、前記流路が形成されるように複数のヒートシンクを配置し、迂回路内を流動するイオン風によって複数のヒートシンクを順次上流側から冷却することにより、複数のヒートシンクを１つのイオン風発生装置で冷却することが可能であるため、コストを低く抑えることができるという効果がある。
【００２４】
また、上記放熱体より放熱プレートを構成するとともに筐体を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレートを、筐体内に設置された電気回路部側に面状に当接させた状態で、筐体内面に半田付けし、前記放熱プレートを、電気回路部に設置されて作動時に熱を発する電子部品に当接させることにより、特に電子部品で発生した熱又は電気回路側の熱が放熱プレートを介して筐体に伝導されて効率良く放熱されるため、より迅速な冷却を行うことが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は本発明を適用した電気機器の側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】プリント基板の上面側の構成を示す要部斜視図である。
【図３】ヒートシンクの要部を示す背面図である。
【図４】イオン風発生装置の構成を示す概念図である。
【図５】本発明の別実施形態を示す電気機器の斜視図である。
【図６】本発明の別実施形態を示すヒートシンクの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の放熱体に用いるＡｌ板等のアルミ製部材としては、純アルミニウム、或いは、ＪＩＳ規格の１０００番台、２０００番台、３０００番台、４０００番台、５０００番台、６０００番台又は７０００番台のＡｌ合金を用いる。
【００２７】
上記アルミ製部材を脱脂・洗浄し、続いて酸性エッチングし、続いてスマット除去した後、アルミ製部材の表面にＺｎを置換メッキする。その後、Ｚｎ層上にＮｉをメッキする。その後、Ｎｉ層上にＳｎをメッキすることにより、アルミ製部材の表面に、ＺｎとＮｉとＳｎとが順次積層化されたメッキ層が形成される。その後、このメッキ層上に合成樹脂であるウレタン樹脂をコーティングすることにより半田の濡れ性が良好なアルミ製の放熱体が形成される。くわえて、このようにして製造された放熱体の表面にオイルコーティングを行うことにより、上記メッキ層等が保護される。
【００２８】
Ｚｎの置換メッキは、従来公知に手段により行う。例えば、まず硝酸浸漬処理の工程→第一Ｚｎ置換処理の工程→硝酸亜鉛剥離処理の工程→第二Ｚｎ置換処理の工程を経て、Ｚｎの置換メッキを行う。この場合には、Ｚｎの皮膜量は、処理液中のＺｎイオン濃度、又は、第二Ｚｎ置換処理時の処理液への浸漬時間を調整することにより、適宜変更可能である。そして、この際、放熱体全体に占めるＺｎの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＺｎの重量）が０．１６〜０．２４％になるように、上記メッキ処理を行うが、上記重量比率を０．１８〜０．２２％に設定すると、さらに好ましい。
【００２９】
Ｎｉのメッキ処理は、電気メッキ法や無電解メッキ法等の従来公知の手段により行う。この際、放熱体全体に占めるＮｉの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＮｉの重量）が０．１８〜０．４８％になるように、メッキ処理を行う。
【００３０】
Ｓｎのメッキ処理は、電気メッキ法や無電解メッキ法等の従来公知の手段により行う。この際、放熱体全体に占めるＳｎの重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるＳｎの重量）が０．１０〜０．３８％になるとともに、Ｓｎ層の厚みが０．３５〜１．２５μｍになるように、メッキ処理を行う。
【００３１】
ウレタン樹脂は、塗布されること等により、上記メッキ層の表面にコーティングされる。この際、放熱体全体に占めるウレタン樹脂の重量比率（放熱体の重量を１００とした場合における放熱に含まれるウレタン樹脂の重量）が０．０１〜０．０８％になるとともに、ウレタン樹脂層の厚みが０．０１ｍ又はそれに近い厚みとなるように、上記コーティング処理を行う。くわえて、ウレタン樹脂層を輻射塗布によって、さらにコーティングし、放熱効果を向上させたり、表面保護を施しても良い。
【００３２】
上述した各層の重量比は表１のようになり、Ｓｎ層を、０．３５〜１．２５μｍにすることによって、放熱体の半田の濡れ性をより向上させている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
オイルコーティングに用いる油としては、表示２に示す通り、１５℃時における密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、且つ、４０℃時における動粘度が１．２６ｍｍ２／ｓの工作油（工作油Ａ）か、１５℃時における密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、且つ、４０℃時における動粘度が１．４１ｍｍ２／ｓの工作油（工作油Ｂ）を用いることが好ましいが、このような構成の工作油に限定されるものではない。
【００３５】
【表２】
【００３６】
また、上述のメッキ層は、放熱体を完成形状に成形した後にメッキ処理を施す後メッキによって形成してもよいし、該形状に成形する前にメッキ処理を施す前メッキによって形成してもよい。例えば、該放熱体によってヒートシンク等を構成する場合、ヒートシンクの回路等への取付足をアルミ材からプレス加工等により切抜き形成した後、該アルミ材及び取付足自体に上述の表面加工処理を処理を施すことにより、切抜き破断面の半田の濡れ性が良好になる。これによって、取付足を介したヒートシンクの回路等への取付け等も容易になる。くわえて、この放熱体は、後述する電気回路部等の冷却に適用される他、ソーラーパネルの冷却必要箇所の冷却や、コンクリート木目等の建材の冷却必要箇所に設置することもできる。
【００３７】
次に、図１乃至４に基づき、本発明を提供した電気機器について説明する。
図１は、（Ａ）は本発明を適用した電気機器の側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図示する電気機器では、直方体状に成形された筐体１内の底面１ａに、複数のスペーサ２等を介して方形板状のプリント基板（電気回路部，回路基板）３が、水平状態で設置固定（固設）されている。
【００３８】
上記筐体１は、熱伝導率及び半田の濡れ性が比較的良好な鉄等の金属によって成形されており、開閉可能に構成されている。
【００３９】
上記プリント基板３における上記筐体１底面１ａとの対向面側である下面（裏面）には、それ自体が作動時に発熱する素子である方形板状のＣＰＵ等のＬＳＩ（電子部品，集積回路）４が、設置されている。このＬＳＩ４は、プリント基板３と平行な状態で、筐体１底面１ａ側に凸状突出した状態で設けられており、このＬＳＩ４と筐体３との間に前述した放熱体によりなる放熱プレート（放熱板，放熱シート）６が介在している。放熱プレート６は、ＬＳＩ４（プリント基板３側）に面状に当接するようにして筐体１の上記底面１ａに半田付けされており、ＬＳＩ４で発生した熱及びプリント基板３側の熱を筐体３側に伝えるように構成されている。筐体１は、伝導された熱を全体に拡散していく過程で効率良く冷却する放熱部材として機能している。
【００４０】
図２は、プリント基板の上面側の構成を示す要部斜視図であり、図３は、ヒートシンクの要部を示す背面図である。筐体１内に設けられたプリント基板３の上面（表面）には、イオン風を発生させるイオン風発生装置７と、プリント配線８ａが印刷形成された複数の回路部８と、回路部８に電気的に接続された電子部品９と、回路部８を冷却するヒートシンク１１等とが設置されている。
【００４１】
複数の回路部８の１つには、例えば、図示するよう電子部品９である三端子のレギュレータが設けられている。レギュレータ９は、主に、安定した所定の定格電圧を得るため用いられる電子部品であり、定格電圧よりも高い入力電圧を所定の定格電圧に下げて出力するように構成され、電圧出力時には自身が発熱する。レギュレータ９から発生した熱は、回路部８及びこの回路部８周辺の温度を上昇させるが、この温度上昇を抑制するために上記ヒートシンク１１が用いられる。
【００４２】
ヒートシンク１１は、チャネル状のゲート部１２と、一対の方形状の接合部１３，１３とから構成されている。ゲート部１２は、チャネル状に形成されるように、平行に対向する一対の対向部と、該一対の対向部同士を連接する連接部とからなり、各対向部は連接部から離れた側の端部が終端部をなしている。一対の接合部１３，１３は、それぞれ各別の終端部から、互いが離間するように上記対向部に対して直交（交差）する方向に延設されている。くわえて、ゲート部１２の連接部にはゲート部１２外面側からゲート部１２内面側を視認可能なように覗き窓１２ａが穿設されている。
【００４３】
一方、プリント基板３上の回路部８には、ヒートシンク１１の接合部１３の形状に対応した一対のペースト状半田１４，１４が、ヒートシンク１１の対応する一対の接合部１３，１３とそれぞれ略全体で面状に接触可能なように、プリントされている。そして、ヒートシンクの一対の接合部１３，１３を、プリント基板３上の上記一対のペースト状半田１４，１４形成箇所に、リフロー半田付けによって接合させることにより、プリント基板３の回路部８上にヒートシンク１１が接着固定される。この接着固定時、ヒートシンク１１のゲート部１２の連接部及び接合部１３は水平な状態になる。ちなみに、接合部１３のプリント基板３との接着側に半田シート貼付し、プリント基板３へのヒートシンク１１の取付けを行ってもよい。
【００４４】
このようして、ヒートシンク１１がプリント基板３上に設置されると、ゲート部１２とプリント基板３との間に、両端が開放されてゲート部１２形成方向に延びる流路１６が形成される。イオン風発生装置７から流出するイオン風がヒートシンク１１によって形成される上記流路１６を吹き抜けるように、イオン風発生装置７及びヒートシンク１１等の姿勢及び位置を調整されており、この流路１６内には上記レギュレータ９がプリント基板に対して倒伏状態で位置している。このため、ヒートシンク１１の覗き窓１２ａからレギュレータ９が視認できる。くわえて、レギュレータ９とヒートシンク１１との間に、倒伏状態のレジュレータ９がもう１つ挿入可能な程度の間隔が形成される。
【００４５】
ちなみに、ヒートシンク１１には、接合部１３，１３やペースト状半田１４，１４を介して、プリント基板３上の熱が伝導される他、レギュレータ９からの雰囲気熱がゲート部１２の内面側からヒートシンク１１に伝導される。ヒートシンク１１は、上述したイオン風に冷却される他、ゲート部１２外面側及び接合部１３上面側からの放熱によっても冷却される。
【００４６】
図４は、イオン風発生装置の構成を示す概念図である。イオン風発生装置７は、プリント基板３に対して固定された針状電極１７及び筒状電極１８によって一対の放電電極を形成しており、両端が開放された筒状電極１８の一方側の開放端１８ａに、針状電極１７の先端を近づけた状態で、上記針状電極１７及び筒状電極１８に電源１９を介して高電圧を印加することにより、両電極１７，１８間に放電現象を生じさせ、筒状電極１８の針状電極１７が配置されていない側の開放端１８ｂからイオン風を流出させる。
【００４７】
送風ファンと異なり、騒音を発生させる事無く発生された上記イオン風は、前述の流路１６の一方端側から流路１６内に流入し、レギュレータ９及びヒートシンク１１から熱を奪い、流路１６の他方端側から流出する。流路１６から流出するイオン風は、筐体１内に取付け固定された図２に示すガイド壁２１によって、流路１６外から流路１６の上記一方端側に戻され、流路１６内に再び流入する。すなわち、筐体１の内面側に形成される上記ガイド壁２１の作用によって、流路１６への流入→流出が繰返されるようにイオン風が循環し、この循環によりレギュレータ９及びヒートシンク１１がより効率良く冷却される。
【００４８】
ちなみに、放電現象によってイオン風とともにオゾンが発生し、臭いの原因になるが、イオン発生装置によりも電源１９による印加電圧値を低くすることによって、オゾンの発生を抑制することができるため、電源１９によって印加される電圧値は、イオン風が発生して且つオゾンが発生ない範囲に設定されている。電源１９の印加電圧を低く設定すると、イオン風の風速は低下するが、上記構成によれば微風によっても効率良くレギュレータ９及びヒートシンク１１を冷却することが可能である。
【００４９】
なお、印加する電圧を小さくせずに、フィルタ等を設け、該フィルタによってオゾンをカットすることにより、臭いの発生を抑制してもよい。
【００５０】
次に、図５に基づき本発明の別実施形態について前述の例と異なる点を説明する。
図５は、本発明の別実施形態を示す電気機器の斜視図である。図示する電気機器では、筐体１が、蓋２２によって開閉自在に構成されている。上面の四隅の１つにイオン風発生装置７が設置されたプリント基板３上には、このイオン風７から流出したイオン風を蛇行状態で迂回流動させる迂回壁２３が配置されている。迂回壁２３は、イオン風発生装置７からのイオン風を、プリント基板３上で隈無く迂回流動させる迂回路２４を形成し、この迂回路２４の複数の各個所には、迂回流動しているイオン風が抜き抜け可能な状態で、ヒートシンク１１が設置されている。すなわち、迂回路２４に、複数の上記流路１６が形成される。
【００５１】
同図に示す単一のイオン風発生装置７から流出したイオン風は、迂回路２４を流動する過程で、プリント基板３自体、プリント基板３上の集積回路４及び電子部品９並びに複数のヒートシンク１１を、上流側から下流側に向かって順次冷却していく。ちなみに、迂回壁２３は、筐体１の内面側、蓋２２側、又は、プリント基板３側の何れも設けてもよい。
【００５２】
次に、図６に基づき本発明の別実施形態について前述の例と異なる点を説明する。
図６は、本発明の別実施形態を示すヒートシンクの斜視図である。図示するヒートシンク１１では、ゲート部１２における一対の対向部の終端部同士を一体的に連接する連接部によって、単一の接合部１３を構成している。これによって、ヒートシンク１１は、断面視方形の筒状部材となり、それ自体の強度が向上する。
【符号の説明】
【００５３】
１ 筐体
３ プリント基板（電気回路部，電気基板）
４ ＬＳＩ（電子部品，集積回路，ＣＰＵ）
６ 放熱プレート
７ イオン風発生装置
９ レギュレータ（電子部品）
１１ ヒートシンク
１６ 流路
２１ ガイド壁
２４ 迂回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングしてなる放熱体。
【請求項２】
１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施してなる請求項１の放熱体。
【請求項３】
Ｓｎ層が０．３５乃至１．２５μｍの厚みを有する請求項１又は２の放熱体。
【請求項４】
ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有する請求項１，２又は３の放熱体。
【請求項５】
ウレタン樹脂層に放熱性を向上させる輻射塗料をコーティングしてなる請求項１，２，３又は４の放熱体。
【請求項６】
前メッキ処理又は後メッキによってメッキ層を形成してなる請求項１，２，３，４又は５の放熱体。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６の放熱体より構成されたヒートシンク（１１）を、筐体（１）内に設置された電気回路部（３）側に半田付けし、該筐体（１）内に設けられたイオン風発生装置（７）から発生するイオン風が吹き抜ける流路（１６）を前記ヒートシンク（１１）によって形成した電気機器。
【請求項８】
前記流路（１６）の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路（１６）の上流側に案内するガイド壁（２１）を筐体（１）内に設置した請求項７の電気機器。
【請求項９】
イオン風を電気回路部（３）に沿って迂回させる迂回路（２４）を形成し、該迂回路（２４）に、前記流路（１６）が形成されるように複数のヒートシンク（１１）を配置し、迂回路（２４）内を流動するイオン風によって複数のヒートシンク（１１）を順次上流側から冷却する請求項７又は８の電気機器。
【請求項１０】
請求項１，２，３，４，５又は６の放熱体より放熱プレート（６）を構成するとともに筐体（１）を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレート（６）を、筐体（１）内に設置された電気回路部（３）側に面状に当接させた状態で、筐体（１）内面に半田付けしてなる電気機器。
【請求項１１】
前記放熱プレート（６）を、電気回路部（３）に設置されて作動時に熱を発する電子部品（４）に当接させた請求項１０の電気機器。
【請求項１】
アルミ製部材の表面にＮｉと、Ｓｎとをコーティングしてメッキ層を形成することにより半田の濡れ性を向上させた放熱体において、Ｎｉの全体に占める重量比率が０．１８乃至０．４８％になり、Ｓｎの全体に占める重量比率が０．１０乃至０．３８％になるようにメッキ層を形成するとともに、ウレタン樹脂の全体に示す重量比が０．０１乃至０．０８％になるように前記メッキ層にウレタン樹脂をコーティングしてなる放熱体。
【請求項２】
１５℃の際の密度が０．７６ｇ／ｃｍ３で、引火温度が５２℃で、４０℃の際の動粘土が１．２６ｍｍ２／ｓの油と、１５℃の際の密度が０．７７ｇ／ｃｍ３で、引火温度が６１℃で、４０℃の際の動粘土が１．４１ｍｍ２／ｓの油との何れか一方によって前記オイルコーティングを施してなる請求項１の放熱体。
【請求項３】
Ｓｎ層が０．３５乃至１．２５μｍの厚みを有する請求項１又は２の放熱体。
【請求項４】
ウレタン樹脂層が０．０１ｍｍの厚みを有する請求項１，２又は３の放熱体。
【請求項５】
ウレタン樹脂層に放熱性を向上させる輻射塗料をコーティングしてなる請求項１，２，３又は４の放熱体。
【請求項６】
前メッキ処理又は後メッキによってメッキ層を形成してなる請求項１，２，３，４又は５の放熱体。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６の放熱体より構成されたヒートシンク（１１）を、筐体（１）内に設置された電気回路部（３）側に半田付けし、該筐体（１）内に設けられたイオン風発生装置（７）から発生するイオン風が吹き抜ける流路（１６）を前記ヒートシンク（１１）によって形成した電気機器。
【請求項８】
前記流路（１６）の下流側から流出したイオン風を循環させるように該流路（１６）の上流側に案内するガイド壁（２１）を筐体（１）内に設置した請求項７の電気機器。
【請求項９】
イオン風を電気回路部（３）に沿って迂回させる迂回路（２４）を形成し、該迂回路（２４）に、前記流路（１６）が形成されるように複数のヒートシンク（１１）を配置し、迂回路（２４）内を流動するイオン風によって複数のヒートシンク（１１）を順次上流側から冷却する請求項７又は８の電気機器。
【請求項１０】
請求項１，２，３，４，５又は６の放熱体より放熱プレート（６）を構成するとともに筐体（１）を熱伝導可能な部材で成形し、前記放熱プレート（６）を、筐体（１）内に設置された電気回路部（３）側に面状に当接させた状態で、筐体（１）内面に半田付けしてなる電気機器。
【請求項１１】
前記放熱プレート（６）を、電気回路部（３）に設置されて作動時に熱を発する電子部品（４）に当接させた請求項１０の電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−９４５９５（Ｐ２０１２−９４５９５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８６８０（Ｐ２０１０−２３８６８０）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（３９５０２３８５３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（３９５０２３８５３）
【Ｆターム（参考）】
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