電子機器
【課題】発熱素子を冷却することができるとともに、小型化を図ることが容易な電子機器を提供する。
【解決手段】放熱部材としてのハウジングの底壁１２ａと、発熱素子としてパワーモジュール２２とを接着層Ｂを介して接着する。接着層Ｂは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する。
【解決手段】放熱部材としてのハウジングの底壁１２ａと、発熱素子としてパワーモジュール２２とを接着層Ｂを介して接着する。接着層Ｂは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子と、発熱素子に取り付けられる放熱部材とを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー素子やパワーモジュール等の発熱性の電子部品（発熱素子）を備える電子機器においては、発熱素子の熱を如何にして放熱するかを考慮する必要がある。たとえば、特許文献１には、発熱素子と、この発熱素子の熱を放熱する放熱部材との間にヒートスプレッダを介在させることによって発熱素子の放熱性の向上を図る放熱構造が開示されている。
【０００３】
以下では、特許文献１に開示されるヒートスプレッダを利用した放熱構造を、電動圧縮機に具体化した例について説明する。ここでは、電動圧縮機のハウジングが放熱部材であるとともに、モータ駆動回路の基板に実装されるパワー素子が発熱素子である。なお、モータ駆動回路は電動圧縮機に備えられる電動モータを制御するための回路である。
【０００４】
図３に示すように、中空円柱状に形成されるハウジングの端壁４１に対してアルミニウムからなる板状のヒートスプレッダ４２が螺子止めにより固定されている。そして、ヒートスプレッダ４２に対してモータ駆動回路の基板４３が螺子止めにより固定されている。基板４３に実装されたパワー素子４４は、その一面をヒートスプレッダ４２に接触させた状態としてヒートスプレッダ４２に対して螺子止めにより固定されている。また、ハウジングの端壁４１とヒートスプレッダ４２との間、及びヒートスプレッダ４２とパワー素子４４との間にはそれぞれ放熱グリスＧを介在させ、この放熱グリスＧにより各部材間の隙間を埋めた状態としている。
【０００５】
上記構成によれば、パワー素子４４の熱は、ヒートスプレッダ４２により放散されつつハウジングの端壁４１に伝えられる。そして、ハウジングの端壁４１に伝えられた熱はハウジング内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したヒートスプレッダを利用した放熱構造を採用する場合には、放熱部材と発熱素子との間にヒートスプレッダを挿入する必要があることから、発熱素子及びその発熱素子を実装する基板等の設置スペースを通常よりも大きく確保する必要がある。そのため、ヒートスプレッダを利用した放熱構造では、発熱素子及び放熱部材の設置部分の小型化、ひいては電子機器の小型化を図ることが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、発熱素子を冷却することができるとともに、小型化を図ることが容易な電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の電子機器は、発熱素子と、前記発熱素子に取り付けられる放熱部材と、前記発熱素子と前記放熱部材とを接着する接着層とを備え、前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子機器において、前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の電子機器において、前記修飾熱伝導性フィラーは、前記無機粒子と前記有機化合物とを超臨界水熱合成反応により結合させた粒子であることを要旨とする。
【００１３】
請求項１〜４に記載の発明の構成によれば、放熱部材と発熱素子との間にヒートスプレッダを介在させることなく、接着層を介して放熱部材と発熱素子とを直接接着している。そのため、発熱素子及び発熱素子を実装する基板等を収容可能な設置スペースのみを確保すればよく、ヒートスプレッダを利用した放熱構造と比較して設置スペースの低減を図ることが容易となる。その結果、電子機器全体の小型化を図ることも容易になる。
【００１４】
また、放熱部材と発熱素子とを接着する接着層として、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、表面を修飾していない無機粒子と比較して、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する親和性が高い。そのため、接着層中において、修飾熱伝導性フィラーからエポキシ樹脂へ、又はエポキシ樹脂から修飾熱伝導性フィラーへ熱が伝わる際の熱抵抗が低減されて、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率が向上する。これにより、接着層全体の熱伝導性が向上する。また、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基は、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する親和性が特に高いことから、上記官能基を有する有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーを含有させた場合には、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率がより高められる。
【００１５】
このように上記構成によれば、接着層の熱伝導性が向上して、発熱素子の熱を放熱部材へ効率的に伝えることができるようになる。そして、放熱部材に伝えられた熱は放熱部材から外部へと放熱される。よって、ヒートスプレッダを用いずとも発熱素子の熱を効果的に放熱させることが可能である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の電子機器において、前記無機粒子は絶縁材料からなることを要旨とする。上記構成によれば、接着層に絶縁性を付与することができる。とくに、発熱素子がリードフレーム等の端子部分が外部に露出した形状の発熱素子であり、放熱部材が導電性の放熱部材である場合には、接着層に絶縁性が付与されることにより、発熱素子の端子部分から放熱部材側への放電を抑制することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子機器において、前記接着層における前記修飾熱伝導性フィラーの体積分率が３０〜９０体積％であることを要旨とする。上記構成によれば、接着層の熱伝導性をより好適に確保することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子機器において、前記発熱素子を実装する基板が前記放熱部材に固定されていることを要旨とする。上記構成によれば、放熱部材に対する発熱素子の固定状態を安定化させることができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子機器において、前記発熱素子は電動圧縮機のモータ駆動回路に用いられ、前記放熱部材は電動圧縮機のハウジングであることを要旨とする。上記構成によれば、電動圧縮機において、モータ駆動回路に備えられる発熱素子の熱をハウジングから放熱させることができ、モータ駆動回路を効率的に冷却することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電子機器によれば、発熱素子を冷却することができるとともに、小型化を図ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の電動圧縮機の概要を示す模式断面図。
【図２】実施形態の電動圧縮機におけるモータ駆動回路の取り付け構造を示す断面図。
【図３】従来技術の電動圧縮機におけるモータ駆動回路の取り付け構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を電動圧縮機に具体化した実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、電動圧縮機Ｃの基本的な構造について説明する。
図１に示すように、電動圧縮機ＣのハウジングＨは、有蓋筒状をなすアルミニウム製の第１ハウジング１１（図１の左側）の開口端に、有底筒状をなすアルミニウム製の第２ハウジング１２（図１の右側）を接合して形成されている。ハウジングＨ内において、第２ハウジング１２の底壁１２ａ側には電動モータ１３が収容されるとともに、第１ハウジング１１の底壁１１ａ側には、回転軸１４を介して電動モータ１３に駆動連結された圧縮機構１５が収容されている。圧縮機構１５は冷媒の圧縮を行うための部位である。
【００２３】
第２ハウジング１２の底壁１２ａ外面の周縁からは、環状の外部周壁１２ｂが立設されるとともに、この外部周壁１２ｂの開口端には、有蓋筒状をなすカバー１６の開口端が接合されている。そして、第２ハウジング１２の底壁１２ａと外部周壁１２ｂとカバー１６とによって区画される収容空間Ｓ内には、電動モータ１３を制御するモータ駆動回路２０が収容されている。
【００２４】
そして、電動圧縮機Ｃは、外部冷媒回路３０に接続された吐出経路３１及び吸入経路３２を介して冷媒を循環させている。吐出経路３１は電動圧縮機Ｃの圧縮機構１５側と外部冷媒回路３０とを接続するとともに、吸入経路３２は電動圧縮機Ｃの電動モータ１３側と外部冷媒回路３０とを接続している。
【００２５】
次に、ハウジングＨに対するモータ駆動回路２０の取り付け構造について説明する。モータ駆動回路２０はインバータよりなり、具体的には平板状の基板と、その基板に実装されたパワーモジュール（例えば、ＩＰＭ：インテリジェントパワーモジュール）、電解コンデンサ、及びコイル等の各種電子部品とからなっている。モータ駆動回路２０の基板に実装される電子部品のうち、パワーモジュールは通電による駆動によって発熱する部材であることから発熱素子として把握できる。一方、ハウジングＨは、ハウジングＨ内を通過する冷媒との間で熱交換が可能であることから放熱部材として把握できる。そのため、本実施形態では、ハウジングＨ（特に、第２ハウジング１２の底壁１２ａ）を放熱部材とするとともに、モータ駆動回路２０の基板に実装されるパワーモジュールを発熱素子としている。
【００２６】
図２に示すように、収容空間Ｓ内において、モータ駆動回路２０の基板２１は、第２ハウジング１２の底壁１２ａの外面に立設された支持部１２ｃに螺子止めされ、底壁１２ａの外面に対して平行、且つ同外面から離間した状態で第２ハウジング１２に支持されている。パワーモジュール２２は、基板２１における底壁１２ａ側に位置する実装面に実装される。具体的には、パワーモジュール２２は外部に露出して延びるリードフレーム２２ａ（端子）を備え、このリードフレーム２２ａの先端が基板２１にはんだ付けされている。そして、パワーモジュール２２は、基板２１と反対側の面が接着層Ｂを介して底壁１２ａに接着されている。
【００２７】
底壁１２ａとパワーモジュール２２とを接着する接着層Ｂは、樹脂成分としてのエポキシ樹脂と修飾熱伝導性フィラーとを含有する層であり、具体的には修飾熱伝導性フィラーを含有するエポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる層である。接着層Ｂの厚みは例えば２０μｍ〜１ｍｍの範囲に設定される。
【００２８】
上記修飾熱伝導性フィラーは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させてなる粒子である。上記有機化合物としては、例えば、水酸基（フェノール性水酸基を含む）、カルボキシル基、アミノ基（１〜３級を含む）、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有する有機化合物が挙げられる。修飾熱伝導性フィラーは、その粒子表面とエポキシ樹脂との親和性が高められる。そのため、表面を修飾していない無機粒子と比較してエポキシ樹脂接着剤中における凝集が抑制され、エポキシ樹脂接着剤中における分散性に優れている。上記修飾熱伝導性フィラーがエポキシ樹脂接着剤中に高分散状態で配合されることにより、エポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる接着層Ｂ中においても上記修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で位置することになる。これにより、接着層Ｂ中を熱が伝わる際に、熱伝導性の高い修飾熱伝導性フィラー部分をより多く経由して熱が伝わりやすくなり、接着層Ｂの熱伝導性が向上する。
【００２９】
次に、接着層Ｂを形成するためのエポキシ樹脂接着剤について説明する。
エポキシ樹脂接着剤は、樹脂成分としてのエポキシ樹脂と修飾熱伝導性フィラーとを含有する。
【００３０】
樹脂成分としてのエポキシ樹脂は、一般的に接着剤として使用されるエポキシ樹脂であれば特に限定されるものではないが、硬化温度の低いものを用いることが好ましい。具体的には、基板２１にパワーモジュール２２を実装するために使用されるはんだの融点（例えば２３０〜２４０℃）よりも硬化温度の低いエポキシ樹脂を用いることが好ましく、硬化温度が常温（１５〜３５℃）であるエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。また、１液硬化型のエポキシ樹脂であってもよいし、２液以上の複数液硬化型のエポキシ樹脂であってもよい。
【００３１】
修飾熱伝導性フィラーは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させてなる粒子である。修飾熱伝導性フィラーに用いられる無機粒子としては、熱伝導性を有する無機材料（例えば、熱伝導率が１０Ｗ／ｍｋ以上の材料）からなる粒子であれば特に限定されるものではなく、絶縁性材料、半導体材料、及び導電性材料のいずれからなる粒子であってもよい。絶縁性材料としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化ホウ素（ＢＮ）等の窒化物が挙げられる。半導体材料としては、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）が挙げられる。導電性材料としては例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、及び金（Ａｕ）が挙げられる。なお、接着層Ｂに絶縁性を付与するという観点から、絶縁性材料からなる無機粒子を用いることが好ましい。
【００３２】
また、無機粒子の表面に結合させる有機化合物としては、水酸基（フェノール性水酸基を含む）、カルボキシル基、アミノ基（１〜３級を含む）、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有する有機化合物、例えばアルコール類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、エステル類、アミン類、チオール類、アミド類、オキシム類、ホスゲン、エナミン類、アミノ酸類、ペプチド類、及び糖類が挙げられる。
【００３３】
上記有機化合物の具体例としては、例えばペンタノール、ペンタナール、ペンタン酸、ペンタンアミド、ペンタンチオール、ヘキサノール、ヘキサナール、ヘキサン酸、ヘキサンアミド、ヘキサンチオール、ヘプタノール、ヘプタナール、ヘプタン酸、ヘプタンアミド、ヘプタンチオール、オクタノール、オクタナール、オクタン酸、オクタンアミド、オクタンチオール、デカノール、デカナール、デカン酸、デカンアミド、デカンチオール、２−エチルヘキサン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、シュウ酸、マロン酸、及びコハク酸が挙げられる。なお、無機粒子の表面に対して、上記有機化合物が一種類のみ結合されていてもよいし、二種類以上が結合されていてもよい。
【００３４】
これらの有機化合物のなかでも、エポキシ樹脂に対する親和性の向上の観点から、上記官能基又は結合部位を１分子中に２以上有する有機化合物が好ましい。また、エポキシ樹脂に対する親和性、特にエポキシ基に対する親和性の向上という観点から、水酸基、アミノ基、及びカルボキシル基を有する有機化合物が好ましい。したがって、上記有機化合物としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸が特に好ましい。
【００３５】
上記無機粒子の表面に対して上記有機化合物を結合させる方法としては、公知の方法（例えば、特開２００５−１９４１４８号公報に開示される超臨界水熱合成反応）を用いることができる。そして、上記無機粒子の表面と上記有機化合物との結合様式としては、塩を形成する結合であってもよいし、エーテル結合、エステル結合、Ｎ原子を介した結合、Ｓ原子を介した結合、及びＣ原子を介した結合等であってもよい。
【００３６】
修飾無機粒子の粒径は特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂接着剤中における修飾無機粒子の充填量（体積分率）を高めやすいという観点から、より細かい粒径であることが好ましい。具体的には、修飾熱伝導性フィラーの粒径は１２０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、修飾熱伝導性フィラーの充填量（体積分率）を効率よく高めるためには、比較的粒径の大きい修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と比較的粒径の小さい修飾熱伝導性フィラー（副粒子）とを組み合わせて用いることが好ましい。具体的には、粒径が２０〜１２０μｍの修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と粒径が０．１４〜１６μｍの修飾熱伝導性フィラー（副粒子）との組み合わせが好ましく、粒径が１０〜６０μｍの修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と粒径が０．８〜８μｍの修飾熱伝導性フィラー（副粒子）との組み合わせがより好ましい。
【００３７】
なお、修飾熱伝導性フィラーにおいて、無機粒子の表面に結合されている有機化合物のサイズは無機粒子のサイズに対して非常に小さいものであることから、修飾熱伝導性フィラーの粒径はそのまま無機粒子の粒径とみなすことができる。また、本明細書における「粒径」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察される平均粒子径を意味する。
【００３８】
エポキシ樹脂接着剤中における修飾熱伝導性フィラーの体積分率は特に限定されるものではないが、３０〜９０体積％の範囲に設定することが好ましく、４０〜７５体積％の範囲に設定することがより好ましい。なお、上で述べたとおり、修飾熱伝導性フィラーはエポキシ樹脂中における分散性に優れている。そのため、３０〜９０体積％という高い体積分率（高配合率）を実現することができる。
【００３９】
修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％の範囲とした場合には、エポキシ樹脂接着剤の取り扱い性（ハンドリング性）が良好になるとともに、エポキシ樹脂接着剤を硬化してなる接着層Ｂの熱伝導性を好適に確保することができる。さらに、修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％の範囲とした場合には、エポキシ樹脂接着剤に適度な粘性が付与される。これにより、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対してモータ駆動回路２０を取り付ける際に、各部材に生じる組み付け公差や製造公差等の公差をエポキシ樹脂接着剤に吸収させることが可能になる。
【００４０】
また、上記のエポキシ樹脂接着剤中における修飾熱伝導性フィラーの体積分率は、そのままエポキシ樹脂接着剤を硬化してなる接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率とみなすことができる。つまり、接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率も同様に３０〜９０体積％の範囲であることが好ましく、４０〜７５体積％の範囲であることがより好ましい。
【００４１】
また、エポキシ樹脂接着剤中には、一種類の修飾熱伝導性フィラーのみが含有されていてもよいし、修飾熱伝導性フィラーを構成する無機粒子、及びその無機粒子に結合される有機化合物のうちの一方又は両方が異なる、複数種類の修飾熱伝導性フィラーが含有されていてもよい。さらに、エポキシ樹脂接着剤中には、接着層Ｂの接着性及び熱伝導性を阻害しない範囲で、エポキシ樹脂以外の樹脂成分や、修飾熱伝導性フィラー以外の添加剤（例えば、一般的な熱伝導性フィラー（表面を修飾していない無機粒子）、消泡剤、及び溶剤等）が含有されていてもよい。
【００４２】
次に、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対して、モータ駆動回路２０を取り付ける方法について説明する。
まず、第２ハウジング１２の底壁１２ａの外面における所定位置にエポキシ樹脂接着剤を塗布する。次いで、パワーモジュール２２等の電子部品が実装された基板２１を底壁１２ａ上に位置させる。そして、エポキシ樹脂接着剤を介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを密着させるとともに、第２ハウジング１２の底壁１２ａに立設された支持部１２ｃと基板２１とを当接させる。このとき、底壁１２ａに塗布したエポキシ樹脂接着剤をパワーモジュール２２により押し潰すようにして底壁１２ａとパワーモジュール２２とを密着させる。この操作により、第２ハウジング１２側又はモータ駆動回路２０側に生じる組み付け公差や製造公差等の公差をエポキシ樹脂接着剤（後の接着層Ｂ）に吸収させる。
【００４３】
そして、第２ハウジング１２の支持部１２ｃに対して基板２１を螺子止めにより固定した後、ヒーター等の加熱器を用いてエポキシ樹脂接着剤を、エポキシ樹脂接着剤の硬化温度に応じて加熱し、硬化させて接着層Ｂを形成する。エポキシ樹脂接着剤を硬化させる際の加熱温度は、基板２１に各種電子部品を実装するために使用されるはんだの融点よりも低い温度、且つ電子部品に損傷を与えない温度に設定される。上述のようにして、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対して、モータ駆動回路２０が取り付けられる。
【００４４】
次に、本実施形態における作用について説明する。
モータ駆動回路２０の基板２１に実装されたパワーモジュール２２は通電による駆動によって発熱する。パワーモジュール２２の熱は接着層Ｂを介してハウジングＨの底壁１２ａに伝えられる。底壁１２ａに伝えられた熱は、ハウジングＨ内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。とくに、接着層Ｂ内には、修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で存在している。そのため、接着層Ｂ内をパワーモジュール２２側から底壁１２ａ側へ熱が伝わるに際して、熱伝導性の高い修飾熱伝導性フィラー部分をより多く経由して、熱が伝わりやすくなる。これにより、接着層Ｂ内を効率よく熱が伝えられて、パワーモジュール２２から底壁１２ａへの熱伝導が促進される。
【００４５】
次に、本実施形態における効果について、以下に記載する。
（１）本実施形態では、放熱部材としてのハウジングＨの底壁１２ａと、発熱素子としてのパワーモジュール２２との間にヒートスプレッダ等の部材を介在させることなく、接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを直接接着するようにしている。
【００４６】
これにより、モータ駆動回路２０を収容するための設置スペースである収容空間Ｓをより小さく設計することが可能である。そのため、ヒートスプレッダを利用した発熱素子の放熱構造と比較して設置スペースの低減を図ることが容易である。その結果、電動圧縮機Ｃ全体の小型化を図ることも容易になる。
【００４７】
また、接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを直接接着することにより、ヒートスプレッダ、並びにヒートスプレッダと底壁及びパワーモジュールとを固定する螺子を省略することができ、部品点数を削減することができる。さらに、製造時においても、ヒートスプレッダを螺子止めする工程が省略されることにより、製造効率を向上させることができる。
【００４８】
（２）接着層Ｂとして、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、表面を修飾していない無機粒子と比較してエポキシ樹脂のエポキシ基との親和性が高い。そのため、接着層Ｂ中において、修飾熱伝導性フィラーからエポキシ樹脂へ、又はエポキシ樹脂から修飾熱伝導性フィラーへ熱が伝わる際の熱抵抗が低減されて、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率が向上する。これにより、接着層Ｂ全体の熱伝導性が向上する。
【００４９】
そのため、修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２を接着することにより、パワーモジュール２２の熱を底壁１２ａへより効率的に伝えることができる。そして、底壁１２ａに伝えられた熱はハウジングＨ内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。よって、ヒートスプレッダを用いずともパワーモジュール２２の熱を効果的に放熱させることが可能である。
【００５０】
（３）接着層Ｂとして、修飾熱伝導性フィラーを含有するエポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、エポキシ樹脂接着剤中における凝集が抑制されることから、エポキシ樹脂接着剤中における分散性に優れている。エポキシ樹脂接着剤中に修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で配合されることにより、エポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる接着層Ｂ中においても修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で位置することになり、接着層Ｂの熱伝導性が向上する。
【００５１】
（４）ハウジングＨの底壁１２ａに支持部１２ｃを設け、パワーモジュール２２が実装される基板２１を支持部１２ｃに固定している。底壁１２ａに基板２１が固定されることにより、底壁１２ａに対するパワーモジュール２２の固定状態をより安定化させることができる。
【００５２】
（５）修飾熱伝導性フィラーを構成する無機粒子を絶縁材料からなる粒子とすることにより、接着層Ｂに絶縁性を付与することができる。図２に示すように、リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２と、導電性（アルミニウム製）のハウジングＨの底壁１２ａとを対象とする場合には、接着層Ｂに絶縁性が付与されることにより、リードフレーム２２ａから底壁１２ａ側への放電を抑制することができる。
【００５３】
（６）接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％とすることにより、接着層Ｂの熱伝導性を好適に確保することができる。そして、パワーモジュール２２からの放熱効率をより向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 上記実施形態では、モータ駆動回路２０の基板２１に実装される各種電子部品のうちパワーモジュール２２を発熱素子としていたが、冷却を必要とする発熱性の部材であれば全て発熱素子とすることができる。たとえば、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴ等のモジュール化されていないパワー素子やコンデンサ等を発熱素子としてもよい。
【００５５】
・ リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２と、導電性（アルミニウム製）のハウジングＨの底壁１２ａとを対象とする場合には、接着層Ｂに絶縁性を付与することが好ましいとしたが、必ずしも接着層Ｂに絶縁性を付与する必要はない。
【００５６】
・ 上記実施形態では、リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２を用いていたが、端子が外部に露出していないリードレスタイプのパワーモジュール２２を用いてもよい。この場合には、リードフレーム２２ａから底壁１２ａ側への放電が生じ難くなるため、接着層Ｂの導電性については特に考慮する必要はない。
【００５７】
・ 底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定する螺子止めの螺合方向は特に限定されるものではないが、図２に示すように、接着層Ｂを介した底壁１２ａとパワーモジュール２２との重ね方向とを同じ方向にすることが好ましい。底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定する螺子止めの螺合方向と、接着層Ｂを介した底壁１２ａとパワーモジュール２２との重ね方向とを同じにした場合には、螺子止め時の螺合力によって接着層Ｂに歪み（ずれ）が生じるといった問題を抑制することができる。
【００５８】
・ 底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定するための構成は、螺子止めに限定されるものではなく、公知の固定部材を用いて同様に固定することができる。また、支持部１２ｃと基板２１との間の螺子止め（固定構造）を省略してもよい。
【００５９】
・ 支持部１２ｃを省略してもよい。この場合には、底壁１２ａの外面と基板２１との間の距離を確保するために、スペーサ等を介在させた状態で基板２１と底壁１２ａとを螺子止めすればよい。
【００６０】
・ ハウジングＨの底壁１２ａに対してパワーモジュール２２を固定するに際して、接着層Ｂによる接着に加えて、さらに螺子止め等の固定部材による固定構造を形成してもよい。
【００６１】
・ ハウジングＨの形状や分割構成といった構成は特に限定されるものではない。たとえば、カバー１６もハウジングＨの一構成としてもよい。また、第２ハウジング１２の外部周壁１２ｂを省略して、カバー１６の開口端を底壁１２ａの外面に直接接合するようにしてもよい。なお、外部周壁１２ｂを設ける場合には、基板固定時の作業性の観点から、図２に示すように、底壁１２ａの外面からの突出長を支持部１２ｃよりも小さくすることが好ましい。
【００６２】
・ 上記実施形態では、ハウジングＨの底壁１２ａの外面側にモータ駆動回路２０が配置されていたが、ハウジングＨの周壁部分の外面側にモータ駆動回路２０を配置してもよい。この場合には、ハウジングＨの周壁部分を放熱部材とし、その周壁部分に対してパワーモジュール２２が接着層Ｂを介して接着される。
【００６３】
・ 本発明の電動圧縮機Ｃに採用した放熱構造（取り付け構造）は電動圧縮機Ｃに限られるものではなく、発熱素子と、その発熱素子の熱を放熱させるために設けられるヒートシンク等の放熱部材とを備える電子機器であれば適用することができる。
【００６４】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）圧縮機構と、該圧縮機構を駆動させる駆動モータと、前記圧縮機構及び前記駆動モータを収容するハウジングと、前記駆動モータを制御するモータ駆動回路とを備える電動圧縮機であって、前記モータ駆動回路に備えられる発熱素子と前記ハウジングの壁部とが接着層を介して接着されており、前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを特徴とする電動圧縮機。
【００６５】
（ロ）樹脂成分としてのエポキシ樹脂と、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとを含有することを特徴とする熱伝導性接着剤。
【符号の説明】
【００６６】
Ｂ…接着層、Ｃ…電動圧縮機、Ｈ…ハウジング、Ｓ…収容空間、１１…第１ハウジング、１２…第２ハウジング、１２ａ…底壁、１２ｂ…外部周壁、１２ｃ…支持部、１３…圧縮機構、１４…回転軸、１５…電動モータ、１６…カバー、２０…モータ駆動回路、２１…基板、２２…パワーモジュール、２２ａ…リードフレーム、３０…外部冷媒回路、３１…吐出経路、３２…吸入経路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱素子と、発熱素子に取り付けられる放熱部材とを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー素子やパワーモジュール等の発熱性の電子部品（発熱素子）を備える電子機器においては、発熱素子の熱を如何にして放熱するかを考慮する必要がある。たとえば、特許文献１には、発熱素子と、この発熱素子の熱を放熱する放熱部材との間にヒートスプレッダを介在させることによって発熱素子の放熱性の向上を図る放熱構造が開示されている。
【０００３】
以下では、特許文献１に開示されるヒートスプレッダを利用した放熱構造を、電動圧縮機に具体化した例について説明する。ここでは、電動圧縮機のハウジングが放熱部材であるとともに、モータ駆動回路の基板に実装されるパワー素子が発熱素子である。なお、モータ駆動回路は電動圧縮機に備えられる電動モータを制御するための回路である。
【０００４】
図３に示すように、中空円柱状に形成されるハウジングの端壁４１に対してアルミニウムからなる板状のヒートスプレッダ４２が螺子止めにより固定されている。そして、ヒートスプレッダ４２に対してモータ駆動回路の基板４３が螺子止めにより固定されている。基板４３に実装されたパワー素子４４は、その一面をヒートスプレッダ４２に接触させた状態としてヒートスプレッダ４２に対して螺子止めにより固定されている。また、ハウジングの端壁４１とヒートスプレッダ４２との間、及びヒートスプレッダ４２とパワー素子４４との間にはそれぞれ放熱グリスＧを介在させ、この放熱グリスＧにより各部材間の隙間を埋めた状態としている。
【０００５】
上記構成によれば、パワー素子４４の熱は、ヒートスプレッダ４２により放散されつつハウジングの端壁４１に伝えられる。そして、ハウジングの端壁４１に伝えられた熱はハウジング内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したヒートスプレッダを利用した放熱構造を採用する場合には、放熱部材と発熱素子との間にヒートスプレッダを挿入する必要があることから、発熱素子及びその発熱素子を実装する基板等の設置スペースを通常よりも大きく確保する必要がある。そのため、ヒートスプレッダを利用した放熱構造では、発熱素子及び放熱部材の設置部分の小型化、ひいては電子機器の小型化を図ることが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、発熱素子を冷却することができるとともに、小型化を図ることが容易な電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の電子機器は、発熱素子と、前記発熱素子に取り付けられる放熱部材と、前記発熱素子と前記放熱部材とを接着する接着層とを備え、前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子機器において、前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の電子機器において、前記修飾熱伝導性フィラーは、前記無機粒子と前記有機化合物とを超臨界水熱合成反応により結合させた粒子であることを要旨とする。
【００１３】
請求項１〜４に記載の発明の構成によれば、放熱部材と発熱素子との間にヒートスプレッダを介在させることなく、接着層を介して放熱部材と発熱素子とを直接接着している。そのため、発熱素子及び発熱素子を実装する基板等を収容可能な設置スペースのみを確保すればよく、ヒートスプレッダを利用した放熱構造と比較して設置スペースの低減を図ることが容易となる。その結果、電子機器全体の小型化を図ることも容易になる。
【００１４】
また、放熱部材と発熱素子とを接着する接着層として、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、表面を修飾していない無機粒子と比較して、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する親和性が高い。そのため、接着層中において、修飾熱伝導性フィラーからエポキシ樹脂へ、又はエポキシ樹脂から修飾熱伝導性フィラーへ熱が伝わる際の熱抵抗が低減されて、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率が向上する。これにより、接着層全体の熱伝導性が向上する。また、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基は、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する親和性が特に高いことから、上記官能基を有する有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーを含有させた場合には、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率がより高められる。
【００１５】
このように上記構成によれば、接着層の熱伝導性が向上して、発熱素子の熱を放熱部材へ効率的に伝えることができるようになる。そして、放熱部材に伝えられた熱は放熱部材から外部へと放熱される。よって、ヒートスプレッダを用いずとも発熱素子の熱を効果的に放熱させることが可能である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の電子機器において、前記無機粒子は絶縁材料からなることを要旨とする。上記構成によれば、接着層に絶縁性を付与することができる。とくに、発熱素子がリードフレーム等の端子部分が外部に露出した形状の発熱素子であり、放熱部材が導電性の放熱部材である場合には、接着層に絶縁性が付与されることにより、発熱素子の端子部分から放熱部材側への放電を抑制することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子機器において、前記接着層における前記修飾熱伝導性フィラーの体積分率が３０〜９０体積％であることを要旨とする。上記構成によれば、接着層の熱伝導性をより好適に確保することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子機器において、前記発熱素子を実装する基板が前記放熱部材に固定されていることを要旨とする。上記構成によれば、放熱部材に対する発熱素子の固定状態を安定化させることができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子機器において、前記発熱素子は電動圧縮機のモータ駆動回路に用いられ、前記放熱部材は電動圧縮機のハウジングであることを要旨とする。上記構成によれば、電動圧縮機において、モータ駆動回路に備えられる発熱素子の熱をハウジングから放熱させることができ、モータ駆動回路を効率的に冷却することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電子機器によれば、発熱素子を冷却することができるとともに、小型化を図ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態の電動圧縮機の概要を示す模式断面図。
【図２】実施形態の電動圧縮機におけるモータ駆動回路の取り付け構造を示す断面図。
【図３】従来技術の電動圧縮機におけるモータ駆動回路の取り付け構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を電動圧縮機に具体化した実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、電動圧縮機Ｃの基本的な構造について説明する。
図１に示すように、電動圧縮機ＣのハウジングＨは、有蓋筒状をなすアルミニウム製の第１ハウジング１１（図１の左側）の開口端に、有底筒状をなすアルミニウム製の第２ハウジング１２（図１の右側）を接合して形成されている。ハウジングＨ内において、第２ハウジング１２の底壁１２ａ側には電動モータ１３が収容されるとともに、第１ハウジング１１の底壁１１ａ側には、回転軸１４を介して電動モータ１３に駆動連結された圧縮機構１５が収容されている。圧縮機構１５は冷媒の圧縮を行うための部位である。
【００２３】
第２ハウジング１２の底壁１２ａ外面の周縁からは、環状の外部周壁１２ｂが立設されるとともに、この外部周壁１２ｂの開口端には、有蓋筒状をなすカバー１６の開口端が接合されている。そして、第２ハウジング１２の底壁１２ａと外部周壁１２ｂとカバー１６とによって区画される収容空間Ｓ内には、電動モータ１３を制御するモータ駆動回路２０が収容されている。
【００２４】
そして、電動圧縮機Ｃは、外部冷媒回路３０に接続された吐出経路３１及び吸入経路３２を介して冷媒を循環させている。吐出経路３１は電動圧縮機Ｃの圧縮機構１５側と外部冷媒回路３０とを接続するとともに、吸入経路３２は電動圧縮機Ｃの電動モータ１３側と外部冷媒回路３０とを接続している。
【００２５】
次に、ハウジングＨに対するモータ駆動回路２０の取り付け構造について説明する。モータ駆動回路２０はインバータよりなり、具体的には平板状の基板と、その基板に実装されたパワーモジュール（例えば、ＩＰＭ：インテリジェントパワーモジュール）、電解コンデンサ、及びコイル等の各種電子部品とからなっている。モータ駆動回路２０の基板に実装される電子部品のうち、パワーモジュールは通電による駆動によって発熱する部材であることから発熱素子として把握できる。一方、ハウジングＨは、ハウジングＨ内を通過する冷媒との間で熱交換が可能であることから放熱部材として把握できる。そのため、本実施形態では、ハウジングＨ（特に、第２ハウジング１２の底壁１２ａ）を放熱部材とするとともに、モータ駆動回路２０の基板に実装されるパワーモジュールを発熱素子としている。
【００２６】
図２に示すように、収容空間Ｓ内において、モータ駆動回路２０の基板２１は、第２ハウジング１２の底壁１２ａの外面に立設された支持部１２ｃに螺子止めされ、底壁１２ａの外面に対して平行、且つ同外面から離間した状態で第２ハウジング１２に支持されている。パワーモジュール２２は、基板２１における底壁１２ａ側に位置する実装面に実装される。具体的には、パワーモジュール２２は外部に露出して延びるリードフレーム２２ａ（端子）を備え、このリードフレーム２２ａの先端が基板２１にはんだ付けされている。そして、パワーモジュール２２は、基板２１と反対側の面が接着層Ｂを介して底壁１２ａに接着されている。
【００２７】
底壁１２ａとパワーモジュール２２とを接着する接着層Ｂは、樹脂成分としてのエポキシ樹脂と修飾熱伝導性フィラーとを含有する層であり、具体的には修飾熱伝導性フィラーを含有するエポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる層である。接着層Ｂの厚みは例えば２０μｍ〜１ｍｍの範囲に設定される。
【００２８】
上記修飾熱伝導性フィラーは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させてなる粒子である。上記有機化合物としては、例えば、水酸基（フェノール性水酸基を含む）、カルボキシル基、アミノ基（１〜３級を含む）、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有する有機化合物が挙げられる。修飾熱伝導性フィラーは、その粒子表面とエポキシ樹脂との親和性が高められる。そのため、表面を修飾していない無機粒子と比較してエポキシ樹脂接着剤中における凝集が抑制され、エポキシ樹脂接着剤中における分散性に優れている。上記修飾熱伝導性フィラーがエポキシ樹脂接着剤中に高分散状態で配合されることにより、エポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる接着層Ｂ中においても上記修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で位置することになる。これにより、接着層Ｂ中を熱が伝わる際に、熱伝導性の高い修飾熱伝導性フィラー部分をより多く経由して熱が伝わりやすくなり、接着層Ｂの熱伝導性が向上する。
【００２９】
次に、接着層Ｂを形成するためのエポキシ樹脂接着剤について説明する。
エポキシ樹脂接着剤は、樹脂成分としてのエポキシ樹脂と修飾熱伝導性フィラーとを含有する。
【００３０】
樹脂成分としてのエポキシ樹脂は、一般的に接着剤として使用されるエポキシ樹脂であれば特に限定されるものではないが、硬化温度の低いものを用いることが好ましい。具体的には、基板２１にパワーモジュール２２を実装するために使用されるはんだの融点（例えば２３０〜２４０℃）よりも硬化温度の低いエポキシ樹脂を用いることが好ましく、硬化温度が常温（１５〜３５℃）であるエポキシ樹脂を用いることがより好ましい。また、１液硬化型のエポキシ樹脂であってもよいし、２液以上の複数液硬化型のエポキシ樹脂であってもよい。
【００３１】
修飾熱伝導性フィラーは、無機粒子の表面に有機化合物を結合させてなる粒子である。修飾熱伝導性フィラーに用いられる無機粒子としては、熱伝導性を有する無機材料（例えば、熱伝導率が１０Ｗ／ｍｋ以上の材料）からなる粒子であれば特に限定されるものではなく、絶縁性材料、半導体材料、及び導電性材料のいずれからなる粒子であってもよい。絶縁性材料としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化ホウ素（ＢＮ）等の窒化物が挙げられる。半導体材料としては、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）が挙げられる。導電性材料としては例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、及び金（Ａｕ）が挙げられる。なお、接着層Ｂに絶縁性を付与するという観点から、絶縁性材料からなる無機粒子を用いることが好ましい。
【００３２】
また、無機粒子の表面に結合させる有機化合物としては、水酸基（フェノール性水酸基を含む）、カルボキシル基、アミノ基（１〜３級を含む）、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有する有機化合物、例えばアルコール類、アルデヒド類、ケトン類、カルボン酸類、エステル類、アミン類、チオール類、アミド類、オキシム類、ホスゲン、エナミン類、アミノ酸類、ペプチド類、及び糖類が挙げられる。
【００３３】
上記有機化合物の具体例としては、例えばペンタノール、ペンタナール、ペンタン酸、ペンタンアミド、ペンタンチオール、ヘキサノール、ヘキサナール、ヘキサン酸、ヘキサンアミド、ヘキサンチオール、ヘプタノール、ヘプタナール、ヘプタン酸、ヘプタンアミド、ヘプタンチオール、オクタノール、オクタナール、オクタン酸、オクタンアミド、オクタンチオール、デカノール、デカナール、デカン酸、デカンアミド、デカンチオール、２−エチルヘキサン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、シュウ酸、マロン酸、及びコハク酸が挙げられる。なお、無機粒子の表面に対して、上記有機化合物が一種類のみ結合されていてもよいし、二種類以上が結合されていてもよい。
【００３４】
これらの有機化合物のなかでも、エポキシ樹脂に対する親和性の向上の観点から、上記官能基又は結合部位を１分子中に２以上有する有機化合物が好ましい。また、エポキシ樹脂に対する親和性、特にエポキシ基に対する親和性の向上という観点から、水酸基、アミノ基、及びカルボキシル基を有する有機化合物が好ましい。したがって、上記有機化合物としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸が特に好ましい。
【００３５】
上記無機粒子の表面に対して上記有機化合物を結合させる方法としては、公知の方法（例えば、特開２００５−１９４１４８号公報に開示される超臨界水熱合成反応）を用いることができる。そして、上記無機粒子の表面と上記有機化合物との結合様式としては、塩を形成する結合であってもよいし、エーテル結合、エステル結合、Ｎ原子を介した結合、Ｓ原子を介した結合、及びＣ原子を介した結合等であってもよい。
【００３６】
修飾無機粒子の粒径は特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂接着剤中における修飾無機粒子の充填量（体積分率）を高めやすいという観点から、より細かい粒径であることが好ましい。具体的には、修飾熱伝導性フィラーの粒径は１２０μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、修飾熱伝導性フィラーの充填量（体積分率）を効率よく高めるためには、比較的粒径の大きい修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と比較的粒径の小さい修飾熱伝導性フィラー（副粒子）とを組み合わせて用いることが好ましい。具体的には、粒径が２０〜１２０μｍの修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と粒径が０．１４〜１６μｍの修飾熱伝導性フィラー（副粒子）との組み合わせが好ましく、粒径が１０〜６０μｍの修飾熱伝導性フィラー（主粒子）と粒径が０．８〜８μｍの修飾熱伝導性フィラー（副粒子）との組み合わせがより好ましい。
【００３７】
なお、修飾熱伝導性フィラーにおいて、無機粒子の表面に結合されている有機化合物のサイズは無機粒子のサイズに対して非常に小さいものであることから、修飾熱伝導性フィラーの粒径はそのまま無機粒子の粒径とみなすことができる。また、本明細書における「粒径」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察される平均粒子径を意味する。
【００３８】
エポキシ樹脂接着剤中における修飾熱伝導性フィラーの体積分率は特に限定されるものではないが、３０〜９０体積％の範囲に設定することが好ましく、４０〜７５体積％の範囲に設定することがより好ましい。なお、上で述べたとおり、修飾熱伝導性フィラーはエポキシ樹脂中における分散性に優れている。そのため、３０〜９０体積％という高い体積分率（高配合率）を実現することができる。
【００３９】
修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％の範囲とした場合には、エポキシ樹脂接着剤の取り扱い性（ハンドリング性）が良好になるとともに、エポキシ樹脂接着剤を硬化してなる接着層Ｂの熱伝導性を好適に確保することができる。さらに、修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％の範囲とした場合には、エポキシ樹脂接着剤に適度な粘性が付与される。これにより、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対してモータ駆動回路２０を取り付ける際に、各部材に生じる組み付け公差や製造公差等の公差をエポキシ樹脂接着剤に吸収させることが可能になる。
【００４０】
また、上記のエポキシ樹脂接着剤中における修飾熱伝導性フィラーの体積分率は、そのままエポキシ樹脂接着剤を硬化してなる接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率とみなすことができる。つまり、接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率も同様に３０〜９０体積％の範囲であることが好ましく、４０〜７５体積％の範囲であることがより好ましい。
【００４１】
また、エポキシ樹脂接着剤中には、一種類の修飾熱伝導性フィラーのみが含有されていてもよいし、修飾熱伝導性フィラーを構成する無機粒子、及びその無機粒子に結合される有機化合物のうちの一方又は両方が異なる、複数種類の修飾熱伝導性フィラーが含有されていてもよい。さらに、エポキシ樹脂接着剤中には、接着層Ｂの接着性及び熱伝導性を阻害しない範囲で、エポキシ樹脂以外の樹脂成分や、修飾熱伝導性フィラー以外の添加剤（例えば、一般的な熱伝導性フィラー（表面を修飾していない無機粒子）、消泡剤、及び溶剤等）が含有されていてもよい。
【００４２】
次に、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対して、モータ駆動回路２０を取り付ける方法について説明する。
まず、第２ハウジング１２の底壁１２ａの外面における所定位置にエポキシ樹脂接着剤を塗布する。次いで、パワーモジュール２２等の電子部品が実装された基板２１を底壁１２ａ上に位置させる。そして、エポキシ樹脂接着剤を介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを密着させるとともに、第２ハウジング１２の底壁１２ａに立設された支持部１２ｃと基板２１とを当接させる。このとき、底壁１２ａに塗布したエポキシ樹脂接着剤をパワーモジュール２２により押し潰すようにして底壁１２ａとパワーモジュール２２とを密着させる。この操作により、第２ハウジング１２側又はモータ駆動回路２０側に生じる組み付け公差や製造公差等の公差をエポキシ樹脂接着剤（後の接着層Ｂ）に吸収させる。
【００４３】
そして、第２ハウジング１２の支持部１２ｃに対して基板２１を螺子止めにより固定した後、ヒーター等の加熱器を用いてエポキシ樹脂接着剤を、エポキシ樹脂接着剤の硬化温度に応じて加熱し、硬化させて接着層Ｂを形成する。エポキシ樹脂接着剤を硬化させる際の加熱温度は、基板２１に各種電子部品を実装するために使用されるはんだの融点よりも低い温度、且つ電子部品に損傷を与えない温度に設定される。上述のようにして、第２ハウジング１２の底壁１２ａに対して、モータ駆動回路２０が取り付けられる。
【００４４】
次に、本実施形態における作用について説明する。
モータ駆動回路２０の基板２１に実装されたパワーモジュール２２は通電による駆動によって発熱する。パワーモジュール２２の熱は接着層Ｂを介してハウジングＨの底壁１２ａに伝えられる。底壁１２ａに伝えられた熱は、ハウジングＨ内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。とくに、接着層Ｂ内には、修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で存在している。そのため、接着層Ｂ内をパワーモジュール２２側から底壁１２ａ側へ熱が伝わるに際して、熱伝導性の高い修飾熱伝導性フィラー部分をより多く経由して、熱が伝わりやすくなる。これにより、接着層Ｂ内を効率よく熱が伝えられて、パワーモジュール２２から底壁１２ａへの熱伝導が促進される。
【００４５】
次に、本実施形態における効果について、以下に記載する。
（１）本実施形態では、放熱部材としてのハウジングＨの底壁１２ａと、発熱素子としてのパワーモジュール２２との間にヒートスプレッダ等の部材を介在させることなく、接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを直接接着するようにしている。
【００４６】
これにより、モータ駆動回路２０を収容するための設置スペースである収容空間Ｓをより小さく設計することが可能である。そのため、ヒートスプレッダを利用した発熱素子の放熱構造と比較して設置スペースの低減を図ることが容易である。その結果、電動圧縮機Ｃ全体の小型化を図ることも容易になる。
【００４７】
また、接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２とを直接接着することにより、ヒートスプレッダ、並びにヒートスプレッダと底壁及びパワーモジュールとを固定する螺子を省略することができ、部品点数を削減することができる。さらに、製造時においても、ヒートスプレッダを螺子止めする工程が省略されることにより、製造効率を向上させることができる。
【００４８】
（２）接着層Ｂとして、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、表面を修飾していない無機粒子と比較してエポキシ樹脂のエポキシ基との親和性が高い。そのため、接着層Ｂ中において、修飾熱伝導性フィラーからエポキシ樹脂へ、又はエポキシ樹脂から修飾熱伝導性フィラーへ熱が伝わる際の熱抵抗が低減されて、修飾熱伝導性フィラー及びエポキシ樹脂間の熱伝導効率が向上する。これにより、接着層Ｂ全体の熱伝導性が向上する。
【００４９】
そのため、修飾熱伝導性フィラーとエポキシ樹脂とを含有する接着層Ｂを介して底壁１２ａとパワーモジュール２２を接着することにより、パワーモジュール２２の熱を底壁１２ａへより効率的に伝えることができる。そして、底壁１２ａに伝えられた熱はハウジングＨ内を通過する冷媒との間の熱交換により放熱される。よって、ヒートスプレッダを用いずともパワーモジュール２２の熱を効果的に放熱させることが可能である。
【００５０】
（３）接着層Ｂとして、修飾熱伝導性フィラーを含有するエポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる層を用いている。修飾熱伝導性フィラーは、エポキシ樹脂接着剤中における凝集が抑制されることから、エポキシ樹脂接着剤中における分散性に優れている。エポキシ樹脂接着剤中に修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で配合されることにより、エポキシ樹脂接着剤を硬化させてなる接着層Ｂ中においても修飾熱伝導性フィラーが高分散状態で位置することになり、接着層Ｂの熱伝導性が向上する。
【００５１】
（４）ハウジングＨの底壁１２ａに支持部１２ｃを設け、パワーモジュール２２が実装される基板２１を支持部１２ｃに固定している。底壁１２ａに基板２１が固定されることにより、底壁１２ａに対するパワーモジュール２２の固定状態をより安定化させることができる。
【００５２】
（５）修飾熱伝導性フィラーを構成する無機粒子を絶縁材料からなる粒子とすることにより、接着層Ｂに絶縁性を付与することができる。図２に示すように、リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２と、導電性（アルミニウム製）のハウジングＨの底壁１２ａとを対象とする場合には、接着層Ｂに絶縁性が付与されることにより、リードフレーム２２ａから底壁１２ａ側への放電を抑制することができる。
【００５３】
（６）接着層Ｂにおける修飾熱伝導性フィラーの体積分率を３０〜９０体積％とすることにより、接着層Ｂの熱伝導性を好適に確保することができる。そして、パワーモジュール２２からの放熱効率をより向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 上記実施形態では、モータ駆動回路２０の基板２１に実装される各種電子部品のうちパワーモジュール２２を発熱素子としていたが、冷却を必要とする発熱性の部材であれば全て発熱素子とすることができる。たとえば、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴ等のモジュール化されていないパワー素子やコンデンサ等を発熱素子としてもよい。
【００５５】
・ リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２と、導電性（アルミニウム製）のハウジングＨの底壁１２ａとを対象とする場合には、接着層Ｂに絶縁性を付与することが好ましいとしたが、必ずしも接着層Ｂに絶縁性を付与する必要はない。
【００５６】
・ 上記実施形態では、リードフレーム２２ａが外部に露出した形状のパワーモジュール２２を用いていたが、端子が外部に露出していないリードレスタイプのパワーモジュール２２を用いてもよい。この場合には、リードフレーム２２ａから底壁１２ａ側への放電が生じ難くなるため、接着層Ｂの導電性については特に考慮する必要はない。
【００５７】
・ 底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定する螺子止めの螺合方向は特に限定されるものではないが、図２に示すように、接着層Ｂを介した底壁１２ａとパワーモジュール２２との重ね方向とを同じ方向にすることが好ましい。底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定する螺子止めの螺合方向と、接着層Ｂを介した底壁１２ａとパワーモジュール２２との重ね方向とを同じにした場合には、螺子止め時の螺合力によって接着層Ｂに歪み（ずれ）が生じるといった問題を抑制することができる。
【００５８】
・ 底壁１２ａの支持部１２ｃと基板２１とを固定するための構成は、螺子止めに限定されるものではなく、公知の固定部材を用いて同様に固定することができる。また、支持部１２ｃと基板２１との間の螺子止め（固定構造）を省略してもよい。
【００５９】
・ 支持部１２ｃを省略してもよい。この場合には、底壁１２ａの外面と基板２１との間の距離を確保するために、スペーサ等を介在させた状態で基板２１と底壁１２ａとを螺子止めすればよい。
【００６０】
・ ハウジングＨの底壁１２ａに対してパワーモジュール２２を固定するに際して、接着層Ｂによる接着に加えて、さらに螺子止め等の固定部材による固定構造を形成してもよい。
【００６１】
・ ハウジングＨの形状や分割構成といった構成は特に限定されるものではない。たとえば、カバー１６もハウジングＨの一構成としてもよい。また、第２ハウジング１２の外部周壁１２ｂを省略して、カバー１６の開口端を底壁１２ａの外面に直接接合するようにしてもよい。なお、外部周壁１２ｂを設ける場合には、基板固定時の作業性の観点から、図２に示すように、底壁１２ａの外面からの突出長を支持部１２ｃよりも小さくすることが好ましい。
【００６２】
・ 上記実施形態では、ハウジングＨの底壁１２ａの外面側にモータ駆動回路２０が配置されていたが、ハウジングＨの周壁部分の外面側にモータ駆動回路２０を配置してもよい。この場合には、ハウジングＨの周壁部分を放熱部材とし、その周壁部分に対してパワーモジュール２２が接着層Ｂを介して接着される。
【００６３】
・ 本発明の電動圧縮機Ｃに採用した放熱構造（取り付け構造）は電動圧縮機Ｃに限られるものではなく、発熱素子と、その発熱素子の熱を放熱させるために設けられるヒートシンク等の放熱部材とを備える電子機器であれば適用することができる。
【００６４】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）圧縮機構と、該圧縮機構を駆動させる駆動モータと、前記圧縮機構及び前記駆動モータを収容するハウジングと、前記駆動モータを制御するモータ駆動回路とを備える電動圧縮機であって、前記モータ駆動回路に備えられる発熱素子と前記ハウジングの壁部とが接着層を介して接着されており、前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを特徴とする電動圧縮機。
【００６５】
（ロ）樹脂成分としてのエポキシ樹脂と、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーとを含有することを特徴とする熱伝導性接着剤。
【符号の説明】
【００６６】
Ｂ…接着層、Ｃ…電動圧縮機、Ｈ…ハウジング、Ｓ…収容空間、１１…第１ハウジング、１２…第２ハウジング、１２ａ…底壁、１２ｂ…外部周壁、１２ｃ…支持部、１３…圧縮機構、１４…回転軸、１５…電動モータ、１６…カバー、２０…モータ駆動回路、２１…基板、２２…パワーモジュール、２２ａ…リードフレーム、３０…外部冷媒回路、３１…吐出経路、３２…吸入経路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子と、
前記発熱素子に取り付けられる放熱部材と、
前記発熱素子と前記放熱部材とを接着する接着層とを備え、
前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記修飾熱伝導性フィラーは、前記無機粒子と前記有機化合物とを超臨界水熱合成反応により結合させた粒子であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記無機粒子は絶縁材料からなることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記接着層における前記修飾熱伝導性フィラーの体積分率が３０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記発熱素子を実装する基板が前記放熱部材に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記発熱素子は電動圧縮機のモータ駆動回路に用いられ、前記放熱部材は電動圧縮機のハウジングであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項１】
発熱素子と、
前記発熱素子に取り付けられる放熱部材と、
前記発熱素子と前記放熱部材とを接着する接着層とを備え、
前記接着層は、無機粒子の表面に有機化合物を結合させた修飾熱伝導性フィラーと、エポキシ樹脂とを含有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、ホルミル基、カルボニル基、イミノ基、チオール基、エステル結合、アミド結合から選ばれる少なくとも一種の官能基又は結合部位を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記有機化合物は、水酸基、カルボキシル基、及びアミノ基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記修飾熱伝導性フィラーは、前記無機粒子と前記有機化合物とを超臨界水熱合成反応により結合させた粒子であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記無機粒子は絶縁材料からなることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記接着層における前記修飾熱伝導性フィラーの体積分率が３０〜９０体積％であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記発熱素子を実装する基板が前記放熱部材に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記発熱素子は電動圧縮機のモータ駆動回路に用いられ、前記放熱部材は電動圧縮機のハウジングであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２５３１５１（Ｐ２０１２−２５３１５１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３６９５（Ｐ２０１１−１２３６９５）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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