JP2003142638A - 熱伝導材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な熱伝導性と柔軟性とを併せ持ち、か
つ、製造が容易な熱伝導材、及びその製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 熱伝導材１は、高い熱伝導性を有する高
熱伝導シート３と、それよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材
５とを、所定の軸（図１の上下方向の軸）を中心にして
積層状に巻回して構成されている。このため、上記所定
の軸に垂直な端面（切断面でもよい）には高熱伝導シー
ト３と柔軟低熱伝導素材５とが積層状に露出し、良好な
熱伝導性と柔軟性とが同時に得られる。また、熱伝導材
１は、高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５とを積層
して巻回するだけで得られるので極めて製造が容易であ
る。しかも、上記端面（または切断面）として広い面積
を確保したい場合でも、巻回を長く継続するだけで容易
に製造ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の発熱
源からの放熱を促すため、その発熱源に対して接触する
ように配置して使用される熱伝導材及びその製造方法に
関し、詳しくは、柔軟性にも優れた熱伝導材及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコーンやＥＰＤＭ等の母
材に熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝
導材が考えられている。この種の熱伝導材は、例えば電
気・電子装置の内部において、発熱源となる電子部品
と、放熱板や筐体パネル等といったヒートシンクとなる
部品（以下、単にヒートシンクという）との間に介在さ
せるように配置される。このように熱伝導材を配置した
場合、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ良好
に逃がすことができる。このため、この種の熱伝導材
は、例えばＣＰＵの高速化等のために不可欠な素材とし
て注目を集めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の熱
伝導材では、熱伝導性を高めるために多量の熱伝導フィ
ラーを充填すると熱伝導材自身の柔軟性が失われる場合
がある。この場合、熱伝導材と上記電子部品またはヒー
トシンクとの密着性が低下し、電子部品からの放熱性が
充分に得られない可能性もある。

【０００４】高い熱伝導性を有する平板状のシートと高
い柔軟性を有する平板状のシートとを個々に作成してお
き、後から積層することも考えられるが、この場合、製
造に手間がかかって製造コストが高くなってしまう。特
に、上記積層面を電子部品等への接触面に垂直に配設す
る場合、その接触面を広くするためには多数のシートを
積層する必要があり、多大な手間を必要とする。一方、
上記積層面が電子部品等への接触面に平行な場合、電子
部品等に直接接触する側のシートの特性が有効に作用
し、電子部品等に直接接触しない側のシートの特性は充
分に発揮されない。そこで、本発明は、良好な熱伝導性
と柔軟性とを併せ持ち、かつ、製造が容易な熱伝導材、
及びその製造方法を提供することを目的としてなされ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、熱伝導
材料を用いて構成された高熱伝導シートと、該高熱伝導
シートよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材とを、所定の軸を
中心にして積層状に巻回してなることを特徴とする熱伝
導材を、要旨としている。

【０００６】本発明の熱伝導材は、熱伝導材料を用いて
構成された高い熱伝導性を有する高熱伝導シートと、そ
れよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材とを、所定の軸を中心
にして積層状に巻回して構成されている。このため、上
記所定の軸に垂直な端面（切断面でもよい）には高熱伝
導シートと柔軟低熱伝導素材とが積層状に露出し、良好
な熱伝導性と柔軟性とが同時に得られる。また、本発明
の熱伝導材は、高熱伝導シートと柔軟低熱伝導素材とを
積層して巻回するだけで得られるので極めて製造が容易
である。しかも、上記端面（または切断面）として広い
面積を確保したい場合でも、巻回を長く継続するだけで
よい。

【０００７】従って、本発明の熱伝導材は、良好な熱伝
導性と柔軟性とを併せ持ち、しかも、製造が極めて容易
である。このため、電子部品等に良好に密着すると共に
その発熱を良好にヒートシンクへ伝達することができ、
電子部品等との接触面積の広いものも容易に製造できて
その製造コストを良好に低減することができる。

【０００８】更に、本発明では、高熱伝導シートと柔軟
低熱伝導素材との層の厚さ比率を変更するだけで熱伝導
材全体としての柔軟性の調整が可能となる。また、高熱
伝導シートが金属等の導電性フィラーを用いたものであ
る場合、柔軟低熱伝導素材として絶縁性のものを使用す
れば側面の絶縁性を容易に確保することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記高熱伝導シートが、シリコーンゴムに炭
素繊維を充填したものであることを特徴としている。シ
リコーンゴムは比較的柔軟で、熱伝導フィラーも多量に
充填することができる。また、熱伝導フィラーとして炭
素繊維（グラファイト）を利用した場合、高熱伝導シー
トの熱伝導性を良好に向上させることができる。従っ
て、本発明では、請求項１記載の発明の効果に加えて、
熱伝導性及び柔軟性を一層良好に向上させることができ
るといった効果が生じる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の構
成に加え、上記炭素繊維が上記所定の軸と平行に配向し
ていることを特徴としている。炭素繊維（グラファイ
ト）は、繊維長方向の熱伝導性がそれ以外の方向の熱伝
導性に比べて極めて優れていることが知られている。本
発明では、炭素繊維を上記所定軸と平行に（すなわち、
上記端面または切断面と垂直に）配向させているので、
上記端面（または切断面）を電子部品等に接触させて使
用する場合、極めて良好な熱伝導性が得られる。従っ
て、本発明では、請求項２記載の発明の効果に加えて、
熱伝導性を一層向上させることができるといった効果が
生じる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記高熱伝導シートが、鱗片状，ウイスカ
状，または繊維状で熱伝導性の異方性を有する熱伝導フ
ィラーを、ゴムまたは樹脂に、高い熱伝導性を有する軸
を上記所定の軸と平行に配向させて充填したものである
ことを特徴としている。

【００１２】本発明では、鱗片状，ウイスカ状，または
繊維状で熱伝導性の異方性を有する熱伝導フィラーを、
ゴムまたは樹脂に、高い熱伝導性を有する軸を上記所定
の軸と平行に（すなわち、上記端面または切断面と垂直
に）配向させて充填している。このため、上記端面（ま
たは切断面）を電子部品等に接触させて使用する場合、
極めて良好な熱伝導性が得られる。従って本発明では、
請求項１記載の発明の効果に加えて、熱伝導性を一層向
上させることができるといった効果が生じる。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載の構成に加え、上記高熱伝導シートと上記
柔軟低熱伝導素材とを、制振材料からなる芯を中心にし
て積層状に巻回してなることを特徴としている。本発明
では、上記高熱伝導シート及び柔軟低熱伝導素材を制振
材料からなる芯を中心にして積層状に巻回しているの
で、その巻回が容易になると共に、得られた熱伝導材は
制振性も有する。なお、この場合、上記芯の中心軸が上
記所定軸となる。従って、本発明では、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明の効果に加えて、製造を一層容易
にすると共に制振性を付与することもできるといった効
果が生じる。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載の構成に加え、上記高熱伝導シートと上記
柔軟低熱伝導素材とを、導電材料または磁性材料からな
る芯を中心にして積層状に巻回してなることを特徴とし
ている。本発明では、上記高熱伝導シート及び柔軟低熱
伝導素材を導電材料または磁性材料からなる芯を中心に
して積層状に巻回しているので、その巻回が容易になる
と共に、得られた熱伝導材は電磁波ノイズの防止効果も
有する。なお、この場合、上記芯の中心軸が上記所定軸
となる。従って、本発明では、請求項１〜４のいずれか
に記載の発明の効果に加えて、製造を一層容易にすると
共に電磁波ノイズの防止効果を付与することもできると
いった効果が生じる。

【００１５】請求項７記載の発明は、熱伝導材料を用い
て構成された長尺状の高熱伝導シートを、その長尺方向
に搬送し、該搬送中の上記高熱伝導シート表面に、該高
熱伝導シートよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材を塗布して
乾燥させ、続いて、該乾燥後の上記高熱伝導シートを、
上記長尺方向に沿って所定の軸を中心に巻回することを
特徴とする熱伝導材の製造方法を、要旨としている。

【００１６】本発明では、熱伝導材料を用いて構成され
た長尺状の高熱伝導シートをその長尺方向に搬送し、そ
の表面に柔軟低熱伝導素材を塗布することによって、高
熱伝導シート上に柔軟低熱伝導素材を積層することがで
きる。そして、これを乾燥させた後、上記長尺方向に沿
って所定の軸を中心に巻回することにより、高熱伝導シ
ートと柔軟低熱伝導素材とを積層状に巻回した請求項１
記載の熱伝導材が得られる。また、高熱伝導シートとし
て請求項２〜４のいずれかに記載の構成を有するものを
使用すれば、請求項２〜４のいずれかに記載の熱伝導材
が得られる。更に、請求項５または６記載の芯を上記巻
回の中心として使用すれば、請求項５または６記載の熱
伝導材が得られる。従って、本発明では、請求項１〜６
のいずれかに記載の熱伝導材を容易に製造することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は、本発明が適用された熱伝導材
１の構成を概略的に表す斜視図である。図１に示すよう
に、本実施の形態の熱伝導材１は、以下に述べるような
高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５とを、所定の軸
（図１の上下方向の軸）を中心にして積層状に巻回して
なるものである。

【００１８】なお、図１では、説明の便宜上、高熱伝導
シート３及び柔軟低熱伝導素材５を一部展開して示して
いるが、実際には、高熱伝導シート３及び柔軟低熱伝導
素材５は終端まで巻回され、熱伝導材１は全体として円
筒状に構成されている。また、図１では、高熱伝導シー
ト３及び柔軟低熱伝導素材５が巻回される軸心部１ａは
中空に形成されているが、軸心部１ａまで高熱伝導シー
ト３及び柔軟低熱伝導素材５が巻回されていてもよく、
軸心部１ａには何らかの芯が配設されていてもよい。

【００１９】芯を配設する場合、後述の製造工程におけ
る高熱伝導シート３及び柔軟低熱伝導素材５の巻回が一
層容易になり、製造が一層容易になる。また、その芯を
制振材料，導電材料，磁性材料等の他の機能を有する素
材で構成すれば、熱伝導材１に新たな機能を付与するこ
ともできる。例えば、芯を制振材料で構成すれば熱伝導
材１に制振性を付与することができ、芯を導電材料また
は磁性材料で構成すれば熱伝導材１に電磁波ノイズの防
止効果を付与することができる。なお、これらの芯は高
熱伝導シート３及び柔軟低熱伝導素材５の巻回後に挿入
してもよい。

【００２０】次に、高熱伝導シート３としては、シリコ
ーンゴム，ＥＰＤＭ等の種々の母材に、鱗片状の窒化ホ
ウ素、ウィスカ状の炭化ケイ素、繊維状の炭素繊維（グ
ラファイト）等の種々の熱伝導フィラーを充填したもの
が使用できる。一例として、本実施の形態では、ＥＰＤ
Ｍに炭素繊維を充填したものを使用した。また、炭素繊
維は上記所定の軸と平行に配向させた。柔軟低熱伝導素
材５としては、未加硫のシリコーンゴムや各種ゲル状物
質等、種々の素材を使用することができる。一例とし
て、本実施の形態では、シリコーンゴムを使用した。

【００２１】このように、本実施の形態の熱伝導材１
は、高い熱伝導性を有する高熱伝導シート３と、それよ
りも柔軟な柔軟低熱伝導素材５とが、上記所定の軸を中
心にして積層状に巻回された構成を有している。このた
め、上記所定の軸に垂直な端面（切断面でもよい）には
高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５とが積層状に露
出し、良好な熱伝導性と柔軟性とが同時に得られる。ま
た、高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５との層の厚
さ比率を変更するだけで熱伝導材１全体としての柔軟性
の調整が可能となる。

【００２２】しかも、高熱伝導シート３を構成するＥＰ
ＤＭは比較的柔軟で、熱伝導フィラーも多量に充填する
ことができる。また、熱伝導フィラーとして充填された
炭素繊維は熱伝導性がよく、しかも、その炭素繊維は上
記所定軸と平行に（すなわち、上記端面または切断面と
垂直に）配向されているので、上記端面（または切断
面）を電子部品等に接触させて使用する場合、極めて良
好な熱伝導性が得られる。このように、熱伝導材１は極
めて良好な熱伝導性と柔軟性とを併せ持っているので、
電子部品等に良好に密着すると共にその発熱を良好にヒ
ートシンクへ逃がすことができる。

【００２３】更に、本実施の形態の熱伝導材１は、次の
ように極めて容易に製造することができる。先ず、高熱
伝導シート３の製造方法について説明する。高熱伝導シ
ート３は、ＥＰＤＭに炭素繊維を混練し、シート状に成
形することによって得られる。但し、炭素繊維はシート
の圧延方向に沿って配向する傾向がある。そこで、図２
に示すように、上記圧延によって得られたシート３１
を、圧延方向Ａに垂直な断面（破線で図示）によって短
冊状に細く切断し、切断後のシート３３を長尺方向につ
なぎ合わせる。これによって、炭素繊維３５が幅方向に
配向した長尺状の高熱伝導シート３が得られる。なお、
得られた高熱伝導シート３はドラム状に巻回しておく。

【００２４】続いて、図３に示す成形機５１を用いて、
前述の熱伝導材１を製造する。図３に示すように、成形
機５１では、装置の下方に巻回保持された前述の高熱伝
導シート３がロール５７，５９を介して搬送される。ロ
ール５９上まで搬送された高熱伝導シート３の表面に
は、材料タンク６１に設けられた材料注入口６３から柔
軟低熱伝導素材５が供給される。

【００２５】ロール５９の上方には、ロール６５が所定
の隙間を開けて対向配置され、その間に、高熱伝導シー
ト３と柔軟低熱伝導素材５との積層体が搬送される。高
熱伝導シート３及び柔軟低熱伝導素材５は、続いて乾燥
機７１内に搬送されて乾燥され、更に、ロール７３，７
５，７７を介して搬送され、ロール７９に巻き取られ
る。このようにしてロール７９に巻き取られた高熱伝導
シート３及び柔軟低熱伝導素材５は、そのロール７９を
中心にして積層状に巻回されており、前述の熱伝導材１
が得られる。

【００２６】このように、本実施の形態の熱伝導材１
は、高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５とを積層し
て巻回するだけで得られるので極めて製造が容易であ
る。また、上記端面（または切断面）として広い面積を
確保したい場合でも巻回を長く継続するだけでよく、電
子部品等との接触面積の広いものも容易に製造できてそ
の製造コストを良好に低減することができる。更に、成
形機５１では、ロール５９とロール６５との間隔を変え
るだけで高熱伝導シート３と柔軟低熱伝導素材５との層
の厚さ比率を変更でき、延いては、熱伝導材１全体とし
ての柔軟性が容易に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用された熱伝導材の構成を概略的
に表す斜視図である。

【図２】 該熱伝導材を構成する高熱伝導シートの製造
方法を表す説明図である。

【図３】 上記熱伝導材を成形する成形機の構成を表す
概略図である。

【符号の説明】

１…熱伝導材 １ａ…軸心部
３…高熱伝導シート ５…柔軟低熱伝導素材 ３１，３３…シート
３５…炭素繊維 ５１…成形機 ５７，５９，６５，７
３，７９…ロール ６１…材料タンク ６３…材料注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 BB151 CP031 DA016 FA046 FA066 FD116 GQ02 5F036 AA01 BB21 BD11 BD21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導材料を用いて構成された高熱伝導
   シートと、 該高熱伝導シートよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材とを、 所定の軸を中心にして積層状に巻回してなることを特徴
   とする熱伝導材。
2. 【請求項２】 上記高熱伝導シートが、シリコーンゴム
   に炭素繊維を充填したものであることを特徴とする請求
   項１記載の熱伝導材。
3. 【請求項３】 上記炭素繊維が上記所定の軸と平行に配
   向していることを特徴とする請求項２記載の熱伝導材。
4. 【請求項４】 上記高熱伝導シートが、鱗片状，ウイス
   カ状，または繊維状で熱伝導性の異方性を有する熱伝導
   フィラーを、ゴムまたは樹脂に、高い熱伝導性を有する
   軸を上記所定の軸と平行に配向させて充填したものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の熱伝導材。
5. 【請求項５】 上記高熱伝導シートと上記柔軟低熱伝導
   素材とを、制振材料からなる芯を中心にして積層状に巻
   回してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の熱伝導材。
6. 【請求項６】 上記高熱伝導シートと上記柔軟低熱伝導
   素材とを、導電材料または磁性材料からなる芯を中心に
   して積層状に巻回してなることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の熱伝導材。
7. 【請求項７】 熱伝導材料を用いて構成された長尺状の
   高熱伝導シートを、その長尺方向に搬送し、 該搬送中の上記高熱伝導シート表面に、該高熱伝導シー
   トよりも柔軟な柔軟低熱伝導素材を塗布して乾燥させ、 続いて、該乾燥後の上記高熱伝導シートを、上記長尺方
   向に沿って所定の軸を中心に巻回することを特徴とする
   熱伝導材の製造方法。