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特開2023-170418放熱コネクタおよびその製造方法ならびに放熱コネクタを備える回路基板構造
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023170418
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】放熱コネクタおよびその製造方法ならびに放熱コネクタを備える回路基板構造
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20231124BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20231124BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 D
H01L21/60 311Q
H05K7/20 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022082158
(22)【出願日】2022-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000190116
【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002697
【氏名又は名称】めぶき弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100110973
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 洋
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 亮
(72)【発明者】
【氏名】堀田 真司
【テーマコード（参考）】
5E322
5F044
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA07
5E322AA11
5E322AB04
5E322BB10
5E322EA11
5E322FA05
5F044KK01
5F044LL09
5F136BC07
5F136FA01
5F136FA02
5F136FA03
5F136FA23
5F136FA41
5F136FA53
5F136FA63
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡便な構成で、冷却媒体の漏洩リスクが低く、電子部品と回路基板との分離リスクも低く、電子部品から回路基板への放熱性を促進する放熱コネクタ、その製造方法及び放熱コネクタを備える回路基板構造を提供する。
【解決手段】ＣＰＵコア１１ａとＣＰＵ基板１１ｂとを備える電子部品１１と、回路基板１０との間に備えられ、電子部品から回路基板への放熱を促進するための放熱コネクタ１であって、板状のゴム状弾性体２と、ゴム状弾性体２の内部にあって、ゴム状弾性体２の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材３と、を備える。導電部材３は、ゴム状弾性体２に比べて電気伝導性に優れた部材であって、電子部品の複数の電極２１及び回路基板上の複数の電極２０に接触可能にゴム状弾性体２に配置される。ゴム状弾性体２は、ゴム状弾性体２より熱伝導性に優れ、かつ、導電部材３より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含む。
【選択図】図２
【解決手段】ＣＰＵコア１１ａとＣＰＵ基板１１ｂとを備える電子部品１１と、回路基板１０との間に備えられ、電子部品から回路基板への放熱を促進するための放熱コネクタ１であって、板状のゴム状弾性体２と、ゴム状弾性体２の内部にあって、ゴム状弾性体２の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材３と、を備える。導電部材３は、ゴム状弾性体２に比べて電気伝導性に優れた部材であって、電子部品の複数の電極２１及び回路基板上の複数の電極２０に接触可能にゴム状弾性体２に配置される。ゴム状弾性体２は、ゴム状弾性体２より熱伝導性に優れ、かつ、導電部材３より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品と、前記電子部品と電気的に接続される回路基板との間に備え、前記電子部品から前記回路基板への放熱を促進するための放熱コネクタであって、
板状のゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の内部にあって、前記ゴム状弾性体の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記ゴム状弾性体に比べて電気伝導性に優れた部材であって、前記電子部品の複数の電極および前記回路基板上の複数の電極に接触可能に前記ゴム状弾性体に配置され、
前記ゴム状弾性体は、前記ゴム状弾性体より熱伝導性に優れ、かつ前記導電部材より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含むことを特徴とする放熱コネクタ。
板状のゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の内部にあって、前記ゴム状弾性体の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記ゴム状弾性体に比べて電気伝導性に優れた部材であって、前記電子部品の複数の電極および前記回路基板上の複数の電極に接触可能に前記ゴム状弾性体に配置され、
前記ゴム状弾性体は、前記ゴム状弾性体より熱伝導性に優れ、かつ前記導電部材より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含むことを特徴とする放熱コネクタ。
【請求項2】
前記ゴム状弾性体は、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の放熱コネクタ。
【請求項3】
前記熱伝導フィラーは、板状またはリーフ状のフィラーであることを特徴とする請求項１に記載の放熱コネクタ。
【請求項4】
前記ゴム状弾性体は、その厚さ方向に配向された前記熱伝導フィラーを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱コネクタ。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱コネクタを製造する方法であって、
第１金型内に、硬化後に熱伝導フィラーを含むゴム状弾性体となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物を供給する第１供給工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を挟んで、前記第１金型との対向側に複数のピンを備える第２金型と前記第１金型とを型締めする第１型締工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を硬化して、前記ピンに対応した凹部を有する前記ゴム状弾性体の成形物を得る第１成形工程と、
前記成形物の前記凹部に、硬化後に導電部材となる硬化性導電部材組成物を供給する第２供給工程と、
前記硬化性導電部材組成物を挟んで、第３金型と前記第１金型とを型締めする第２型締工程と、
前記凹部に前記硬化性導電部材組成物を入れて硬化させ、前記導電部材を備える前記ゴム状弾性体の成形物を得る第２成形工程と、
前記第２成形工程後の成形物をスライスして前記放熱コネクタを得るスライス工程と、
を含むことを特徴とする放熱コネクタの製造方法。
第１金型内に、硬化後に熱伝導フィラーを含むゴム状弾性体となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物を供給する第１供給工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を挟んで、前記第１金型との対向側に複数のピンを備える第２金型と前記第１金型とを型締めする第１型締工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を硬化して、前記ピンに対応した凹部を有する前記ゴム状弾性体の成形物を得る第１成形工程と、
前記成形物の前記凹部に、硬化後に導電部材となる硬化性導電部材組成物を供給する第２供給工程と、
前記硬化性導電部材組成物を挟んで、第３金型と前記第１金型とを型締めする第２型締工程と、
前記凹部に前記硬化性導電部材組成物を入れて硬化させ、前記導電部材を備える前記ゴム状弾性体の成形物を得る第２成形工程と、
前記第２成形工程後の成形物をスライスして前記放熱コネクタを得るスライス工程と、
を含むことを特徴とする放熱コネクタの製造方法。
【請求項6】
前記第１成形工程において、前記硬化性ゴム状弾性体組成物を前記ピンの方向に流れるようにして成形することを特徴とする請求項５に記載の放熱コネクタの製造方法。
【請求項7】
請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱コネクタを、電子部品と、前記電子部品を備える回路基板との間に配置していることを特徴とする回路基板構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱コネクタおよびその製造方法、ならびに放熱コネクタを備える回路基板構造に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車、航空機、船舶あるいは家庭用若しくは業務用電子機器の制御システムは、より高精度かつ複雑化してきており、それに伴って、回路基板上の小型電子部品の集積密度が増加の一途を辿っている。また、最近のＰＣに用いられているＣＰＵは、高クロック化および高性能化してきており、それに応じて発熱量が多くなってきている。特に、ゲーミングＰＣでは発熱量の増大が顕著になってきている。
【0003】
このような発熱量の増大に対して、例えば、空冷用のファンを用いる空冷方式（特許文献１を参照）の他、水を用いた水冷方式（特許文献２を参照）が広く知られている。また、ＣＰＵ等の電子部品側からの冷却方法として、当該電子部品の天面にヒートシンクを設け、さらにヒートシンクの冷却機能を高めるためにヒートシンクに冷却管を備え、その冷却管内に冷却媒体を流して電子部品を冷却する方法も知られている（特許文献３を参照）。
【0004】
また、従来から、次のような放熱構造も知られている。
【0005】
図９は、従来から知られる放熱構造の一例の断面図および当該断面図中の一部Ｐの拡大図を示す。
【0006】
図９に示す放熱構造体１００は、回路基板（ここで、「回路基板」は、例えば、マザーボードであり、電子部品１１１に含まれる基板、例えば、後述のＣＰＵ基板とは区別される。）１１０上にＣＰＵ等の電子部品１１１が備えられている。電子部品１１１の一例であるＣＰＵは、ＣＰＵコア１１１ａとＣＰＵ基板１１１ｂとを備える。ＣＰＵ基板１１１ｂには、電子部品１１１を囲うヒートスプレッダ１１２が固定されている。ヒートスプレッダ１１２は、その上面にグリース１１３を挟んで、放熱フィン１１４ａを備えたヒートシンク１１４を備える。ヒートシンク１１４は、ヒートパイプ１１５を備える。ヒートパイプ１１５は、放熱フィン１１５ａを備える。電子部品１１１のＣＰＵ基板１１１ｂは、複数の電極１２１を備えている。電子部品１１１の電極１２１と回路基板１１０上の電極１２０とは、細い金属ピン１２５によって電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００２－２８０７８０号公報
【特許文献2】特開２００２－３３５０９１号公報
【特許文献3】特開２００６－３２４３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、上記の従来から公知の放熱技術には、次のような問題がある。まず、空冷方式の場合には、ファンに代表される機器を搭載する必要があり、その搭載エリアを確保する必要がある。また、水冷方式の場合には、水を使うことから、漏水を防止する手段を講ずる必要がある。さらに、電子部品上に冷却管付きのヒートシンクを搭載する方法の場合には、既存のマザーボードに対し、新たな冷却用のハウジングを設けて取り付ける必要があるため、従来の基本的なＰＣ構成を大きく変える必要がある。また、ポンプ等の冷却装置は搭載スペースを要するため、簡便な冷却技術とはいえない。さらには、電子部品の上部からの放熱機構だけでは、電子部品の放熱が十分ではない。
【0009】
加えて、図９に示す従来から公知の放熱構造の場合には、電子部品１１１と回路基板１１０との間には空気１３０が存在するだけである。このため、電子部品１１１の放熱は、専ら、ヒートシンク１１４から上方の放熱機構に委ねられる。このため、電子部品１１１の放熱は十分とは言えない。さらに、金属ピン１２５は非常に細いことから、その断線のリスクが高い。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で、冷却媒体の漏洩リスクが低く、電子部品と回路基板との分離リスクも低く、電子部品から回路基板への放熱性を促進できるようにすることを目的とする。なお、このような目的を達成することは、「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」という本出願人の持続可能な開発目標の達成にも資する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱コネクタは、電子部品と、前記電子部品と電気的に接続される回路基板との間に備え、前記電子部品から前記回路基板への放熱を促進するための放熱コネクタであって、
板状のゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の内部にあって、前記ゴム状弾性体の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記ゴム状弾性体に比べて電気伝導性に優れた部材であって、前記電子部品の複数の電極および前記回路基板上の複数の電極に接触可能に前記ゴム状弾性体に配置され、
前記ゴム状弾性体は、前記ゴム状弾性体より熱伝導性に優れ、かつ前記導電部材より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含む。
（２）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、シリコーンゴムであっても良い。
（３）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記熱伝導フィラーは、板状またはリーフ状のフィラーであっても良い。
（４）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、その厚さ方向に配向された前記熱伝導フィラーを含んでいても良い。
（５）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱コネクタの製造方法は、上述のいずれか１つの放熱コネクタを製造する方法であって、
第１金型内に、硬化後に熱伝導フィラーを含むゴム状弾性体となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物を供給する第１供給工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を挟んで、前記第１金型との対向側に複数のピンを備える第２金型と前記第１金型とを型締めする第１型締工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を硬化して、前記ピンに対応した凹部を有する前記ゴム状弾性体の成形物を得る第１成形工程と、
前記成形物の前記凹部に、硬化後に導電部材となる硬化性導電部材組成物を供給する第２供給工程と、
前記硬化性導電部材組成物を挟んで、第３金型と前記第１金型とを型締めする第２型締工程と、
前記凹部に前記硬化性導電部材組成物を入れて硬化させ、前記導電部材を備える前記ゴム状弾性体の成形物を得る第２成形工程と、
前記第２成形工程後の成形物をスライスして前記放熱コネクタを得るスライス工程と、を含む。
（６）別の実施形態に係る放熱コネクタの製造方法において、好ましくは、前記第１成形工程において、前記硬化性ゴム状弾性体組成物を前記ピンの方向に流れるようにして成形するようにしても良い。
（７）上記目的を達成するための一実施形態に係る回路基板構造は、上述のいずれか１つの放熱コネクタを、電子部品と、前記電子部品を備える回路基板との間に配置している。
板状のゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の内部にあって、前記ゴム状弾性体の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記ゴム状弾性体に比べて電気伝導性に優れた部材であって、前記電子部品の複数の電極および前記回路基板上の複数の電極に接触可能に前記ゴム状弾性体に配置され、
前記ゴム状弾性体は、前記ゴム状弾性体より熱伝導性に優れ、かつ前記導電部材より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラーを含む。
（２）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、シリコーンゴムであっても良い。
（３）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記熱伝導フィラーは、板状またはリーフ状のフィラーであっても良い。
（４）別の実施形態に係る放熱コネクタにおいて、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、その厚さ方向に配向された前記熱伝導フィラーを含んでいても良い。
（５）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱コネクタの製造方法は、上述のいずれか１つの放熱コネクタを製造する方法であって、
第１金型内に、硬化後に熱伝導フィラーを含むゴム状弾性体となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物を供給する第１供給工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を挟んで、前記第１金型との対向側に複数のピンを備える第２金型と前記第１金型とを型締めする第１型締工程と、
前記硬化性ゴム状弾性体組成物を硬化して、前記ピンに対応した凹部を有する前記ゴム状弾性体の成形物を得る第１成形工程と、
前記成形物の前記凹部に、硬化後に導電部材となる硬化性導電部材組成物を供給する第２供給工程と、
前記硬化性導電部材組成物を挟んで、第３金型と前記第１金型とを型締めする第２型締工程と、
前記凹部に前記硬化性導電部材組成物を入れて硬化させ、前記導電部材を備える前記ゴム状弾性体の成形物を得る第２成形工程と、
前記第２成形工程後の成形物をスライスして前記放熱コネクタを得るスライス工程と、を含む。
（６）別の実施形態に係る放熱コネクタの製造方法において、好ましくは、前記第１成形工程において、前記硬化性ゴム状弾性体組成物を前記ピンの方向に流れるようにして成形するようにしても良い。
（７）上記目的を達成するための一実施形態に係る回路基板構造は、上述のいずれか１つの放熱コネクタを、電子部品と、前記電子部品を備える回路基板との間に配置している。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、簡便な構成で、冷却媒体の漏洩リスクが低く、電子部品と回路基板との分離リスクも低く、電子部品から回路基板への放熱性を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0015】
１．放熱コネクタ
図１は、本発明の実施形態に係る放熱コネクタの平面図、正面図、右側面図、平面図のＡ－Ａ線断面図および正面図の一部Ｂの拡大図を示す。図２は、図１の放熱コネクタを電子部品と回路基板との間に配置している回路基板構造における、電子部品の電極の位置で回路基板の厚さ方向に沿って切断した縦方向断面図およびその一部Ｃの拡大図を示す。
図１は、本発明の実施形態に係る放熱コネクタの平面図、正面図、右側面図、平面図のＡ－Ａ線断面図および正面図の一部Ｂの拡大図を示す。図２は、図１の放熱コネクタを電子部品と回路基板との間に配置している回路基板構造における、電子部品の電極の位置で回路基板の厚さ方向に沿って切断した縦方向断面図およびその一部Ｃの拡大図を示す。
【0016】
この実施形態に係る放熱コネクタ１は、電子部品１１と、電子部品１１と電気的に接続される回路基板（ここで、「回路基板」は、例えば、マザーボードであり、電子部品１１に含まれる基板、例えば、後述のＣＰＵ基板とは区別される。）１０との間に備え、電子部品１１から回路基板１０への放熱を促進するための放熱コネクタである。放熱コネクタ１は、板状のゴム状弾性体２と、ゴム状弾性体２の内部にあって、ゴム状弾性体２の厚さ方向両面に露出する複数本の導電部材３と、を備える。ゴム状弾性体２は、ゴム状弾性体２より熱伝導性に優れ、かつ導電部材３より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラー４を含む。放熱コネクタ１の厚さは、電子部品１１と回路基板１０との間で導通がとれる限り制限されないが、密着性、熱伝導性と電気伝導性を保つため、５０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましい。
【0017】
この実施形態では、ゴム状弾性体２は、厚さの小さな直方体であるが、直方体に限定されず、板状であれば円板、楕円板などの他の形態でも良い。また、導電部材３は、この実施形態では、円柱の形状であるが、楕円柱の形状、あるいは端面を三角以上の多角形とする多角柱の形状としても良い。導電部材３は、この実施形態では、放熱コネクタ１の平面視にて、６行×９列にて整列して配置されている。この実施形態では、導電部材３は、電子部品１１の一例であるＣＰＵの下面の複数の電極（端子ともいう）２１のそれぞれに１対１に接触可能であり、かつ回路基板１０の複数の電極（端子ともいう）２０のそれぞれに１対１に接触可能である。ただし、導電部材３は、電子部品１１の電極２１と回路基板１０の電極２０とを電気的に接続可能であれば、どのような形状、間隔および配置形態でゴム状弾性体２に形成されていても良い。以下、ゴム状弾性体２、導電部材３および熱伝導フィラー４について詳述する。
【0018】
（１）ゴム状弾性体
ゴム状弾性体２は、電気的絶縁性（単に絶縁性ともいう）に優れた弾性体である。ゴム状弾性体２の絶縁性のレベルは、好ましくは、ＪＩＳ Ｋ ６２４９による絶縁破壊電圧５ｋＶ以上である。ゴム状弾性体２は、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー； ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を含むように構成される。ゴム状弾性体２は、熱可塑性あるいは熱硬化性以外、例えば、光硬化性または電子線硬化性の硬化体でも良い。
ゴム状弾性体２は、電気的絶縁性（単に絶縁性ともいう）に優れた弾性体である。ゴム状弾性体２の絶縁性のレベルは、好ましくは、ＪＩＳ Ｋ ６２４９による絶縁破壊電圧５ｋＶ以上である。ゴム状弾性体２は、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー； ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を含むように構成される。ゴム状弾性体２は、熱可塑性あるいは熱硬化性以外、例えば、光硬化性または電子線硬化性の硬化体でも良い。
【0019】
ゴム状弾性体２は、電子部品１１から放熱コネクタ１を経由して回路基板１０に伝達する熱によって溶融あるいは分解等せずにその形態を維持できる程度の耐熱性の高い材料から構成されるのが好ましい。この実施形態では、ゴム状弾性体２は、より好ましくは、シリコーンゴムあるいはウレタンゴムにより構成される。この実施形態では、ゴム状弾性体２は、シリコーンゴムである。
【0020】
（２）導電部材
導電部材３は、ゴム状弾性体２に比べて電気伝導性に優れた部材である。導電部材３は、電子部品１１の複数の電極２１および回路基板１０上の複数の電極２０に接触可能にゴム状弾性体２に配置されている。具体的には、導電部材３は、ゴム状弾性体２の厚さ方向の表面側と裏面側とに露出して当該厚さ方向に通電可能に、ゴム状弾性体２中に配置されている。
導電部材３は、ゴム状弾性体２に比べて電気伝導性に優れた部材である。導電部材３は、電子部品１１の複数の電極２１および回路基板１０上の複数の電極２０に接触可能にゴム状弾性体２に配置されている。具体的には、導電部材３は、ゴム状弾性体２の厚さ方向の表面側と裏面側とに露出して当該厚さ方向に通電可能に、ゴム状弾性体２中に配置されている。
【0021】
導電部材３は、１×１０４Ｓ／ｍ以上、好ましくは１×１０６Ｓ／ｍ以上の電気伝導率を有する部材である。導電部材３としては、銅、銀、金、アルミニウム、タングステン若しくはそれらの内の一つを含む合金に代表される金属； グラファイト； または金属若しくはグラファイトを分散させた樹脂などを例示できる。当該樹脂は、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性または電子線硬化性のいずれでも良い。導電部材３は、電子部品１１と回路基板１０との間の電気信号を通すルートとなる。
【0022】
（３）熱伝導フィラー
ゴム状弾性体２は、ゴム状弾性体２より熱伝導性に優れ、かつ導電部材３より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラー４を含む。熱伝導フィラー４の電気伝導率は、１×１０４Ｓ／ｍ未満、好ましくは１×１０２Ｓ／ｍ未満である。熱伝導フィラー４は、放熱コネクタ１の熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができるほどの熱伝導率を有する。熱伝導フィラー４の熱伝導率は、好ましくは、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導フィラー４は、好ましくは、ゴム状弾性体２に対して、１０体積％以上８０体積％以下、より好ましくは、２０体積％以上７０体積％以下、さらにより好ましくは、３０体積％以上６０体積％以下で含まれる。
ゴム状弾性体２は、ゴム状弾性体２より熱伝導性に優れ、かつ導電部材３より低い電気伝導性を有する熱伝導フィラー４を含む。熱伝導フィラー４の電気伝導率は、１×１０４Ｓ／ｍ未満、好ましくは１×１０２Ｓ／ｍ未満である。熱伝導フィラー４は、放熱コネクタ１の熱伝導率を１Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができるほどの熱伝導率を有する。熱伝導フィラー４の熱伝導率は、好ましくは、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導フィラー４は、好ましくは、ゴム状弾性体２に対して、１０体積％以上８０体積％以下、より好ましくは、２０体積％以上７０体積％以下、さらにより好ましくは、３０体積％以上６０体積％以下で含まれる。
【0023】
熱伝導フィラー４の形状は、針状、繊維状、板状、リーフ状または粒状などの如何なる形状でも良いが、好ましくは、板状またはリーフ状である。また、熱伝導フィラー４は、ゴム状弾性体２の厚さ方向に配向している方が好ましい。それは、放熱コネクタ１の厚さ方向に沿って熱を伝達しやすくできるからである。熱伝導フィラー４の形状が板状またはリーフ形状の場合には、熱伝導フィラー４を、一方向に、より配向させやすくなる。
【0024】
熱伝導フィラー４は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ダイヤモンド、またはそれらの２以上の混合物であり、特に好ましくはアルミナである。
【0025】
２．回路基板構造
この実施形態に係る回路基板構造５は、上述の放熱コネクタ１を、電子部品１１と、電子部品１１を備える回路基板１０との間に配置した構造である。放熱コネクタ１の導電部材３は、電子部品１１に備えられている電極２１と、回路基板１０に備えられている電極２０と、を電気的に接続している。ゴム状弾性体２は、電子部品１０と回路基板１０との間の空間を埋めていて、電子部品１１から回路基板１０への熱伝導を促進する機能を有する。
この実施形態に係る回路基板構造５は、上述の放熱コネクタ１を、電子部品１１と、電子部品１１を備える回路基板１０との間に配置した構造である。放熱コネクタ１の導電部材３は、電子部品１１に備えられている電極２１と、回路基板１０に備えられている電極２０と、を電気的に接続している。ゴム状弾性体２は、電子部品１０と回路基板１０との間の空間を埋めていて、電子部品１１から回路基板１０への熱伝導を促進する機能を有する。
【0026】
電子部品１１は、ＣＰＵ、各種メモリを好適に例示できるが、これらに限定されず、回路基板１０上の電極２０を通じて電気的に接続可能な部品であれば良い。この実施形態では、電子部品１１はＣＰＵである。ＣＰＵは、ＣＰＵコア１１ａとＣＰＵ基板１１ｂとを備える。ＣＰＵ基板１１ｂは、複数の電極２１を備えている。回路基板１０の裏面、すなわち、電子部品１１の搭載面とは反対側の面には、電子部品１１の直下位置に、放熱シート（またはヒートパイプ）２５を備えても良い。
【0027】
【0028】
電子部品１１は、電子部品１１の各電極２１（図３において点線で示す。）が放熱コネクタ１の導電部材３と１対１で接続するように配置される。この接続方法として、電子部品１１の１つの電極２１に対し、放熱コネクタ１の１つの導電部材３を介し、回路基板１０の電極２０の１つが接続されるように導電部材３を形成することができる。この変形例については後述する。
【0029】
【0030】
変形例に係る回路基板構造５ａは、前述の回路基板構造５に加え、電子部品１１の上方に熱を伝達させる構成を備える。電子部品１１の一例であるＣＰＵは、ＣＰＵコア１１ａとＣＰＵ基板１１ｂとを備える。電子部品１１の一例であるＣＰＵのＣＰＵ基板１１ｂには、電子部品１１を囲うヒートスプレッダ１２が固定されている。ヒートスプレッダ１２は、その上面にグリース１３を挟んで、放熱フィン１４ａを備えたヒートシンク１４を備える。ヒートシンク１４は、ヒートパイプ１５を備える。ヒートパイプ１５は、放熱フィン１５ａを備える。ヒートシンク１４およびヒートパイプ１５を電子部品１１の上方に備えると、放熱コネクタ１を通じて回路基板１０側に放熱するのに加えて、電子部品１１の上方にも放熱することができる。
【0031】
【0032】
図５では、放熱コネクタ１の上に電子部品１１を配置する状況の平面図、および回路基板１０と電子部品１１との間に放熱コネクタ１を備える状態の縦断面図が示されている。図５に示す変形例では、電子部品１１の１つの電極２１に対し、放熱コネクタ１の２以上の導電部材３を介し、回路基板１０の電極２０の１つが接続されるように導電部材３が形成されている。この場合、導電部材３が電子部品１１と回路基板１０のそれぞれの電極２１，２０とその電極間距離よりも小さい断面積で多数が整列形成されている。電子部品１１と回路基板１０の垂直方向の位置関係がズレない限り、導電部材３のいずれかによって接続が成立するため、放熱コネクタ１の細かな位置決めをする必要がない。よって、図３に示す放熱コネクタ１に比べて、より簡便な実装が可能である。
【0033】
３．放熱コネクタの製造方法
図６は、本発明の実施形態に係る放熱コネクタの製造方法のフローを示す。図７は、図６のフローに応じた製造状況の一部の断面視を示す。図８は、図７に続く製造状況の一部の断面視を示す。
図６は、本発明の実施形態に係る放熱コネクタの製造方法のフローを示す。図７は、図６のフローに応じた製造状況の一部の断面視を示す。図８は、図７に続く製造状況の一部の断面視を示す。
【0034】
この実施形態に係る放熱コネクタの製造方法は、第１供給工程と、第１型締工程と、第１成形工程と、第２供給工程と、第２型締工程と、第２成形工程と、スライス工程と、を含む。以下、各工程について詳述する。
【0035】
（１）第１供給工程（ＳＴ１００）
第１供給工程は、第１金型３１内に、硬化後に熱伝導フィラー４を含むゴム状弾性体２となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を供給する工程である。第１金型３１は、上記硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を供給する凹部３３の他に、好ましくは、凹部３３から溢れた硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を貯めるための凹部３４と、を有する。
第１供給工程は、第１金型３１内に、硬化後に熱伝導フィラー４を含むゴム状弾性体２となる熱伝導フィラー含有の硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を供給する工程である。第１金型３１は、上記硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を供給する凹部３３の他に、好ましくは、凹部３３から溢れた硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を貯めるための凹部３４と、を有する。
【0036】
（２）第１型締工程
第１型締工程は、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を挟んで、第１金型３１との対向側に複数のピン３２ａを備える第２金型３２と、第１金型３１とを型締めする工程である。第１金型３１と第２金型３２とは、金型３０を構成する。この工程では、ピン３２ａは、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１の外側から内側へと挿入される。
第１型締工程は、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を挟んで、第１金型３１との対向側に複数のピン３２ａを備える第２金型３２と、第１金型３１とを型締めする工程である。第１金型３１と第２金型３２とは、金型３０を構成する。この工程では、ピン３２ａは、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１の外側から内側へと挿入される。
【0037】
（３）第１成形工程
第１成形工程は、金型３０の型締後に、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を硬化して、ピン３２ａに対応した凹部３５を有するゴム状弾性体の成形物Ｒ２を得る工程である。この工程では、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が熱可塑性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が冷却されて成形物Ｒ２となる。また、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が熱硬化性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が加熱されて成形物Ｒ２となる。また、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が光硬化性組成物または電子線硬化性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が光硬化または電子線硬化されて成形物Ｒ２となる。この工程において、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１は、金型３０の型締方向に圧縮され、その一部が凹部３４へと流れる。すなわち、この工程では、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１をピン３２ａの方向に流れるようにして成形する。このため、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１中の熱伝導フィラー４は、金型３０の型締方向、すなわち、放熱コネクタ１の厚さ方向に沿って配向される。なお、成形物Ｒ２は、半硬化状態で完全硬化していない状態でも、あるいは完全硬化状態でも良い。
第１成形工程は、金型３０の型締後に、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１を硬化して、ピン３２ａに対応した凹部３５を有するゴム状弾性体の成形物Ｒ２を得る工程である。この工程では、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が熱可塑性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が冷却されて成形物Ｒ２となる。また、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が熱硬化性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が加熱されて成形物Ｒ２となる。また、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１が光硬化性組成物または電子線硬化性組成物の場合には、当該組成物Ｒ１が光硬化または電子線硬化されて成形物Ｒ２となる。この工程において、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１は、金型３０の型締方向に圧縮され、その一部が凹部３４へと流れる。すなわち、この工程では、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１をピン３２ａの方向に流れるようにして成形する。このため、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１中の熱伝導フィラー４は、金型３０の型締方向、すなわち、放熱コネクタ１の厚さ方向に沿って配向される。なお、成形物Ｒ２は、半硬化状態で完全硬化していない状態でも、あるいは完全硬化状態でも良い。
【0038】
（４）第２供給工程
第２供給工程は、成形物Ｒ２の凹部３５に、硬化後に導電部材３となる硬化性導電部材組成物Ｅ１を供給する工程である。この工程では、硬化性導電部材組成物Ｅ１は、成形物Ｒ２の上（凹部３５の開口を含む）に供給される。
第２供給工程は、成形物Ｒ２の凹部３５に、硬化後に導電部材３となる硬化性導電部材組成物Ｅ１を供給する工程である。この工程では、硬化性導電部材組成物Ｅ１は、成形物Ｒ２の上（凹部３５の開口を含む）に供給される。
【0039】
（５）第２型締工程
第２型締工程は、成形物Ｒ２と硬化性導電部材組成物Ｅ１とを挟んで、第３金型３６と第１金型３１とを型締めする。第１金型３１と第３金型３６とは、金型４０を構成する。
第２型締工程は、成形物Ｒ２と硬化性導電部材組成物Ｅ１とを挟んで、第３金型３６と第１金型３１とを型締めする。第１金型３１と第３金型３６とは、金型４０を構成する。
【0040】
（６）第２成形工程
第２成形工程は、凹部３５に硬化性導電部材組成物Ｅ１を入れて硬化させ、導電部材３を備えるゴム状弾性体の成形物Ｓを得る工程である。硬化性導電部材組成物Ｅ１が金属の場合には、高温の溶融状態にある硬化性導電部材組成物Ｅ１を成形物Ｒ２上に供給される。この際には、凹部３５内に硬化性導電部材組成物Ｅ１が入った段階で急冷される。また、硬化性導電部材組成物Ｅ１が樹脂＋金属または樹脂＋グラファイトの場合には、凹部３５内に硬化性導電部材組成物Ｅ１が入った段階で、樹脂の特性に応じて加熱、冷却、光照射または電子線照射が実行される。成形物Ｒ２が半硬化状態の場合には、成形物Ｒ２は、金型４０の型締方向に圧縮され、その一部が凹部３４へと流れる。このため、成形物Ｒ２中の熱伝導フィラー４は、金型４０の型締方向に沿って配向される。一方、成形物Ｒ２が完全硬化している場合には、成形物Ｒ２は凹部３４へと流れない。こうして、成形物Ｒ２と成形物Ｅ２とを備える成形物Ｓが完成する。
第２成形工程は、凹部３５に硬化性導電部材組成物Ｅ１を入れて硬化させ、導電部材３を備えるゴム状弾性体の成形物Ｓを得る工程である。硬化性導電部材組成物Ｅ１が金属の場合には、高温の溶融状態にある硬化性導電部材組成物Ｅ１を成形物Ｒ２上に供給される。この際には、凹部３５内に硬化性導電部材組成物Ｅ１が入った段階で急冷される。また、硬化性導電部材組成物Ｅ１が樹脂＋金属または樹脂＋グラファイトの場合には、凹部３５内に硬化性導電部材組成物Ｅ１が入った段階で、樹脂の特性に応じて加熱、冷却、光照射または電子線照射が実行される。成形物Ｒ２が半硬化状態の場合には、成形物Ｒ２は、金型４０の型締方向に圧縮され、その一部が凹部３４へと流れる。このため、成形物Ｒ２中の熱伝導フィラー４は、金型４０の型締方向に沿って配向される。一方、成形物Ｒ２が完全硬化している場合には、成形物Ｒ２は凹部３４へと流れない。こうして、成形物Ｒ２と成形物Ｅ２とを備える成形物Ｓが完成する。
【0041】
（７）スライス工程
スライス工程は、第２成形工程後の成形物Ｓをスライスして放熱コネクタ１を得る工程である。この工程では、例えば、スライス刃５０を使って、導電部材３の長さ方向と略直角に、成形物Ｓがスライスされる。こうして、放熱コネクタ１が完成する。
スライス工程は、第２成形工程後の成形物Ｓをスライスして放熱コネクタ１を得る工程である。この工程では、例えば、スライス刃５０を使って、導電部材３の長さ方向と略直角に、成形物Ｓがスライスされる。こうして、放熱コネクタ１が完成する。
【0042】
４．その他の実施形態
上述のように、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。
上述のように、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【0043】
熱伝導フィラー４は、ゴム状弾性体２の厚さ方向に配向せずに含まれていても良い。第１成形工程では、必ずしも、硬化性ゴム状弾性体組成物Ｒ１をピン３２ａの方向に流れるようにして成形しなくとも良い。
【0044】
上記実施形態および各種変形例中の各構成要素および各工程は、組み合わせ不可能な場合を除き、どのように組み合わせても良い。例えば、ゴム状弾性体２をシリコーンゴムとすることと、熱伝導フィラー４を板状またはリーフ状のフィラーとすることを組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本発明は、回路基板上の電子部品からの放熱を促進する分野に利用可能である。
【符号の説明】
【0046】
１・・・放熱コネクタ、２・・・ゴム状弾性体、３・・・導電部材、４・・・熱伝導フィラー、５，５ａ・・・回路基板構造、１０・・・回路基板、１１・・・電子部品、２０，２１・・・電極、３１・・・第１金型、３２・・・第２金型、３２ａ・・・ピン、３３・・・凹部、３５・・・凹部、３６・・・第３金型、Ｒ１・・・硬化性ゴム状弾性体組成物、Ｒ２・・・成形物、Ｅ１・・・硬化性導電部材組成物、Ｓ・・・成形物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
