JP2008516413A - Thermal solution with sandwich structure - Google Patents

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Abstract

電子デバイス用の、熱源(100)と電子デバイスの外側表面および/または電子デバイスの他の部品との間に配置されたサーマルソリューション(10)であって、サーマルソリューション(10)は、外側表面および/または第二部品を、熱源(100)により発生する熱から遮蔽しながら、熱源(100)から熱を放散させる。  A thermal solution (10) for an electronic device disposed between a heat source (100) and the outer surface of the electronic device and / or other components of the electronic device, wherein the thermal solution (10) Heat is dissipated from the heat source (100) while the second component is shielded from the heat generated by the heat source (100).

Description

発明の分野Field of Invention

本発明は、熱源、例えば電子的デバイスの部品、から生じる熱を管理し、デバイスの使用者および他のデバイス部品に対する熱の影響を緩和しながら、熱源から発生する熱を放散させることができるサーマルソリューションに関する。   The present invention manages the heat generated from a heat source, such as a component of an electronic device, and can dissipate the heat generated from the heat source while mitigating the effects of heat on the device user and other device components. Regarding the solution.

高い処理速度かつ高周波数で作動する能力があり、小型で、より複雑な電力条件を有する電子装置や、技術的に進歩した他の装置、例えばマイクロプロセッサーおよび電子・電気部品における集積回路、ハードドライブ等の高容量および応答メモリー部品、電磁供給源、デジタルプロジェクターにおける白熱電球や他の装置等の高出力光学装置を包含する電子装置は、益々高度なものが開発されるのに伴って、比較的極端な温度が発生することがある。しかし、マイクロプロセッサー、集積回路、その他の洗練された電子部品は、通常は特定範囲の閾温度下でのみ効率的に動作する。これらの部品の動作中に発生する過剰の熱は、それらの固有性能に有害であるのみならず、システム全体の性能および信頼性を損ない、システムの故障を引き起こすことさえある。極端な温度を含む、電子システムの作動が期待される環境条件幅が益々広くなることも、過剰熱の悪影響を助長している。   Electronic devices with the ability to operate at high processing speeds and high frequencies, small, more complex power requirements, and other technologically advanced devices such as integrated circuits and hard drives in microprocessors and electronic and electrical components Electronic devices, including high-capacity and response memory components, electromagnetic sources, high-power optical devices such as incandescent bulbs and other devices in digital projectors, Extreme temperatures may occur. However, microprocessors, integrated circuits, and other sophisticated electronic components typically operate efficiently only under a certain range of threshold temperatures. Excessive heat generated during the operation of these components is not only detrimental to their inherent performance, but also compromises overall system performance and reliability and can even cause system failure. Increasing the range of environmental conditions in which electronic systems are expected to operate, including extreme temperatures, also contributes to the adverse effects of excess heat.

微小電子装置から熱を消散させる必要性が増すにつれ、熱管理が、電子製品の設計で益々重要な要素になっている。電子装置の性能信頼性および期待される寿命の両方が、装置の部品温度に逆比例している。例えば、通常のシリコン半導体等のデバイスの動作温度を下げることにより、デバイスの処理速度、信頼性および期待寿命を向上させることができる。従って、部品の寿命および信頼性を最大にするには、デバイスの動作温度を、設計者により設定される限度内に制御することが、最も重要である。   As the need to dissipate heat from microelectronic devices increases, thermal management becomes an increasingly important factor in the design of electronic products. Both the performance reliability and expected life of an electronic device are inversely proportional to the component temperature of the device. For example, by reducing the operating temperature of a device such as a normal silicon semiconductor, the processing speed, reliability, and expected life of the device can be improved. Therefore, to maximize component life and reliability, it is most important to control the operating temperature of the device within limits set by the designer.

さらに、より小型で、より集積したエレクトロニクス、例えばラップトップコンピュータ、携帯電話、デジタルカメラおよびプロジェクター等が益々希求されているということは、熱源がデバイスの外側表面に近くなり、他の部品に近くなることを意味する。デバイスの外側表面が加熱されるのは、使用者には不快であり、危険でさえある。その上、デバイス中のある部品から発生する熱は、隣接する部品に悪影響を及ぼすことがある。可能性のある解決策の一つは熱源を絶縁することであるが、これは、そのように維持することにより、熱源から発生した熱が熱源に集中し、熱源を損なう危険性があるので、好ましい解決策ではない。   In addition, the need for smaller, more integrated electronics, such as laptop computers, cell phones, digital cameras and projectors, is increasing, as the heat source is closer to the outer surface of the device and closer to other components. Means that. Heating the outer surface of the device is uncomfortable and even dangerous for the user. Moreover, heat generated from certain parts in the device can adversely affect adjacent parts. One possible solution is to insulate the heat source, since this maintains the risk that the heat generated from the heat source will concentrate on the heat source and damage the heat source. Not a preferred solution.

例えば、ある種のラップトップコンピュータでは、大量の熱を発生することがあるハードドライブが、通常、使用者が入力時に手を載せるコンピュータのいわゆる「パームレスト」、すなわちキーボードと使用者との間の区域の下に配置される。薄いラップトップでは、ハードドライブから発生した熱がラップトップケースを通して使用者の手に伝達され、不快感、さらには痛み誘起することがある。事実、ある種のラップトップでは、40℃を超えるパームレスト温度が測定されている。同様に、発熱部品がラップトップコンピュータの底部を加熱し、そのラップトップが使用者の膝の上に置かれた場合、使用者に対する不快感または苦痛さえ引き起こすことがある。これは、デバイスをより小型にして携帯可能性を高めるために常に努力しているラップトップコンピュータおよび他の携帯デバイスの製造業者にとって重大な問題になっている。   For example, in some laptop computers, the hard drive that can generate a large amount of heat is usually the so-called “palm rest” of the computer where the user puts his hand when typing, the area between the keyboard and the user Placed below. In thin laptops, heat generated from the hard drive can be transferred to the user's hand through the laptop case, causing discomfort and even pain. In fact, some laptops have measured palm rest temperatures above 40 ° C. Similarly, heat-generating components can heat the bottom of a laptop computer and cause the user to feel discomfort or even pain if the laptop is placed on the user's lap. This has become a serious problem for laptop computer and other portable device manufacturers who are constantly striving to make their devices smaller and more portable.

熱源、例えば電子部品、から発生する熱の放散に好適な、比較的軽い材料の一群は、一般的にグラファイトと呼ばれるが、特に以下に説明するような天然グラファイトおよびフレキシブルグラファイトを基材とする材料である。これらの材料は、異方性であり、選択された方向に熱を優先的に移動させるように、放熱デバイスを設計することができる。グラファイト材料は、銅やアルミニウムのような金属よりはるかに軽量であり、グラファイト材料は、金属性部品との組合せで使用しても、放熱に使用した場合、銅やアルミニウムに対して多くの優位性を与える。   A group of relatively light materials suitable for dissipating heat generated from a heat source, such as an electronic component, commonly referred to as graphite, but in particular materials based on natural graphite and flexible graphite as described below. It is. These materials are anisotropic and heat dissipation devices can be designed to preferentially move heat in selected directions. Graphite materials are much lighter than metals such as copper and aluminum, and graphite materials have many advantages over copper and aluminum when used in combination with metallic parts but for heat dissipation give.

グラファイトは、炭素原子の六角形配列または網目の層平面から形成されている。これらの、六角形に配置された炭素原子の層平面は、実質的に平らであり、実質的に互いに平行で等間隔になるように配向または配列されている。実質的に平らで、平行で、等間隔の炭素原子のシートまたは層は、通常、グラフェン層または基底面と呼ばれ、一つに連結または結合されており、それらの群がクリスタライトに配置されている。高度に秩序付けられたグラファイトは、かなりの大きさのクリスタライトからなり、それらのクリスタライトは、相互に高度に整列または配向しており、十分に秩序付けられた炭素層を有する。つまり、高度に秩序付けられたグラファイトは、高度の選択的クリスタライト配向を有する。グラファイトは、異方性構造を有し、従って、方向性が高い多くの特性、例えば熱的および電気的伝導性および流体拡散性、を示すか、または有する。   Graphite is formed from a hexagonal array of carbon atoms or a layer plane of a mesh. The layer planes of these hexagonally arranged carbon atoms are substantially flat and are oriented or arranged to be substantially parallel to each other and equally spaced. Substantially flat, parallel, equally spaced sheets or layers of carbon atoms, usually referred to as graphene layers or basal planes, are connected or bonded together and their groups are arranged in crystallites. ing. Highly ordered graphite consists of considerable size of crystallites, which are highly aligned or oriented with respect to each other and have a well-ordered carbon layer. That is, highly ordered graphite has a highly selective crystallite orientation. Graphite has an anisotropic structure and thus exhibits or has a number of highly directional properties such as thermal and electrical conductivity and fluid diffusivity.

簡潔に説明すると、グラファイトは炭素のラミネート構造、すなわち弱いファンデルワールス力により一つに接合された炭素原子の重なり合った層または薄片からなる構造として特徴付けることができる。グラファイト構造を考える時、2つの軸または方向、すなわち「c」軸または方向および「a」軸または方向、を指定する。簡単にするために、「c」軸または方向は、炭素層に対して直角の方向と考えることができる。「a」軸または方向は、炭素層に対して平行の方向または「c」方向に対して直角の方向と考えることができる。たわみ性のグラファイトシートを製造するのに好適なグラファイトは、非常に高度の配向を有する。   Briefly, graphite can be characterized as a carbon laminate structure, ie, a structure consisting of overlapping layers or flakes of carbon atoms joined together by a weak van der Waals force. When considering a graphite structure, two axes or directions are designated: a “c” axis or direction and an “a” axis or direction. For simplicity, the “c” axis or direction can be considered as a direction perpendicular to the carbon layer. The “a” axis or direction can be considered a direction parallel to the carbon layer or a direction perpendicular to the “c” direction. Graphite suitable for producing a flexible graphite sheet has a very high degree of orientation.

上記のように、炭素原子の平行な層を一つに保持している結合力は弱いファンデルワールス力だけである。天然グラファイトを処理し、重なり合った炭素層または薄片間の間隔を十分に広げ、その層に対して直角の方向、すなわち「c」方向に大きく拡張し、膨張した、または膨れあがったグラファイト構造を形成することができ、その際、炭素層の薄層特性は実質的に維持されている。   As mentioned above, the only binding force that holds one parallel layer of carbon atoms is the weak van der Waals force. Treat natural graphite, sufficiently widen the spacing between the overlapping carbon layers or flakes, and expand greatly in the direction perpendicular to that layer, ie the “c” direction, to form an expanded or expanded graphite structure In this case, the thin layer properties of the carbon layer are substantially maintained.

大きく膨張した、より詳しくは、最終的な厚さ、つまり「c」方向寸法が本来の「c」方向寸法の約80倍以上にも膨張したグラファイトフレークを、結合剤を使用せずに形成し、膨張したグラファイトの凝集性の、または一体化されたシート、例えばウェブ、紙、細片、テープ、ホイル、マット、等(典型的には「フレキシブルグラファイト」と呼ばれる)を製造することができる。最終的な厚さ、つまり「c」方向寸法が本来の「c」方向寸法の約80倍以上にも膨張したグラファイト粒子を、一体化されたたわみ性のシートに、結合剤を使用せずに圧縮により形成することは、大きく膨張したグラファイト粒子間に達成される機械的なかみ合わせ力または凝集性により、可能であると考えられる。   Largely expanded, more specifically, graphite flakes having a final thickness, i.e., "c" dimension expanded more than about 80 times the original "c" dimension, without the use of a binder. Cohesive or integrated sheets of expanded graphite, such as webs, papers, strips, tapes, foils, mats, etc. (typically referred to as “flexible graphite”) can be produced. Graphite particles whose final thickness, that is, the “c” direction dimension is expanded to about 80 times or more than the original “c” direction dimension, can be formed into an integrated flexible sheet without using a binder. It is believed that forming by compression is possible due to the mechanical interlocking force or cohesiveness achieved between the highly expanded graphite particles.

シート材料は、膨張グラファイト粒子およびグラファイト層が、非常に大きな圧縮、例えばロールプレス加工、により得られるシートの対向面に対して実質的に平行に配向しているために、たわみ性に加えて、上記の様に、熱的および電気的な伝導性および流体拡散性に関して、出発材料である天然グラファイトに匹敵する高度の異方性を有することも分かっている。この様にして製造されたシート材料は、たわみ性が優れ、良好な強度を有し、非常に高度に配向している。   In addition to flexibility, the sheet material has expanded graphite particles and a graphite layer oriented substantially parallel to the opposing surface of the sheet obtained by very large compression, such as roll pressing. As noted above, it has also been found that it has a high degree of anisotropy in terms of thermal and electrical conductivity and fluid diffusivity, comparable to the starting natural graphite. The sheet material produced in this way is excellent in flexibility, has good strength and is highly oriented.

簡潔に説明すると、可撓性の結合剤を含まない異方性のグラファイトシート材料、例えばウェブ、紙、細片、テープ、ホイル、マット等の製造方法は、予め決められた負荷の下で、結合剤の不存在下で、「c」方向寸法が本来の粒子の約80倍以上にも膨張したグラファイト粒子を圧縮または圧迫し、実質的に平らで、たわみ性で、一体化されたグラファイトシートを形成することを含んでなる。膨張したグラファイト粒子は、一般的に外観がウォーム状である、または細長く、圧縮された後、圧縮永久ひずみを維持し、シートの対向する主表面と整列している。シート材料の密度および厚さは、圧縮の程度を制御することにより変えることができる。シート材料の密度は約0.04g/cm3〜2.0g/cm3である。フレキシブルグラファイトシート材料は、グラファイト粒子がシートの対向する平行な主表面に対して平行に配向しているために、かなりの程度の異方性を示し、異方性の程度は、シート材料をロールプレス加工し、配向性を増加することにより増加する。ロールプレス加工した異方性シート材料では、厚さ、すなわち、対向する平行なシート表面に対して直角の方向は「c」方向を含んでなり、長さおよび幅に沿った、すなわち対向する主表面に沿った、または平行な方向は、「a」方向を含んでなり、シートの熱的、電気的および流体拡散性は、「c」および「a」方向で非常に大きく、数桁異なる。   In brief, anisotropic graphite sheet materials that do not contain flexible binders, such as webs, paper, strips, tapes, foils, mats, etc., are manufactured under a predetermined load, In the absence of a binder, a graphite sheet having a “c” dimension that expands to about 80 times or more than the original particle is compressed or compressed, and is a substantially flat, flexible, integrated graphite sheet. Forming. Expanded graphite particles are generally worm-like in appearance or elongated, and after being compressed, maintain compression set and are aligned with the opposing major surfaces of the sheet. The density and thickness of the sheet material can be varied by controlling the degree of compression. The density of the sheet material is about 0.04 g / cm3 to 2.0 g / cm3. Flexible graphite sheet material exhibits a considerable degree of anisotropy because the graphite particles are oriented parallel to the opposing parallel major surfaces of the sheet, the degree of anisotropy rolling the sheet material Increased by pressing and increasing the orientation. In a roll pressed anisotropic sheet material, the thickness, ie, the direction perpendicular to the opposing parallel sheet surface, comprises the “c” direction and is along the length and width, ie, the opposing main The direction along or parallel to the surface comprises the “a” direction, and the thermal, electrical and fluid diffusivities of the sheets are very large and differ by orders of magnitude in the “c” and “a” directions.

剥離されたグラファイトの圧縮粒子のシート(すなわちフレキシブルグラファイト)を、熱源から発生する熱を放散させるための放熱体、熱的界面および吸熱源の構成部品として使用することが提案されている(例えば米国特許第6,245,400号、第6,482,520号、第6,503,626号、および第6,538,892号参照)が、「接触時の温度」、すなわち電子的デバイスの外側表面が、使用者が不快感を感じるか、または危険にさらされる程度に発熱すること、および隣接する部品の加熱という問題は、十分には対処されていない。   It has been proposed to use exfoliated sheets of graphite compressed particles (ie, flexible graphite) as heat sinks, thermal interfaces and heat sink components for dissipating heat generated from a heat source (eg, the United States). Patents 6,245,400, 6,482,520, 6,503,626, and 6,538,892) are referred to as "temperature at contact", ie outside the electronic device. The problem of the surface generating heat to the extent that the user feels uncomfortable or at risk and heating of adjacent components has not been adequately addressed.

その上、グラファイト材料の可撓性のために、複雑な構造または形状をグラファイト材料で形成するのは困難である。そのような複雑な形状は、材料を、例えばデバイス部品の周りに、あるいは不規則な空間中に適合させるか、またはグラファイトもしくは金属製吸熱源ベースに取り付けるフィンとして使用する場合に望ましい。さらに、グラファイトは、金属製フィンのようには所定の位置にはんだ付けできないので、グラファイトフィンを金属製ベースに取り付けることも問題である。   Moreover, due to the flexibility of the graphite material, it is difficult to form complex structures or shapes with the graphite material. Such complex shapes are desirable when the material is used, for example, as a fin that fits around a device component or in an irregular space or is attached to a graphite or metal heat sink base. Furthermore, since graphite cannot be soldered in place like metal fins, it is also a problem to attach graphite fins to a metal base.

グラファイトを電子部品に使用する際のもう一つの問題は、個々のグラファイト粒子またはフレークがグラファイト放熱部品から剥離するかも知れないという、理由の無い恐れである。グラファイトの導電性を仮定すると、この剥離は、グラファイト材料が配置されている部品の作動を妨害する可能性があろう。   Another problem in using graphite in electronic components is the unreasonable fear that individual graphite particles or flakes may delaminate from the graphite heat dissipation component. Given the conductivity of graphite, this delamination may interfere with the operation of the part where the graphite material is located.

従って、グラファイト部品の重量および熱的な優位性、成形性、および他の、金属製部品に対する優位性を与える、電子デバイス用サーマルソリューションの改良された設計が常に必要とされている。   Accordingly, there is a continuing need for improved designs of thermal solutions for electronic devices that give the weight and thermal advantages of graphite parts, formability, and other advantages over metal parts.

本発明は、電子部品から熱を放散させながら、同時に、使用者または隣接する部品を、部品から発生する熱の影響から遮蔽することができるサーマルソリューションを提供する。本発明のサーマルソリューションは、非グラファイト系材料、特にアルミニウムまたは銅のような金属系材料、の間にサンドイッチ状に挟まれた、剥離されたグラファイトの圧縮粒子からなる異方性シート(この分野では「フレキシブルグラファイト」と呼ばれることがある)を含んでなる。ここで使用する用語「フレキシブルグラファイト」は、熱分解グラファイトの、単独またはラミネートとしてのシートも含む。本発明のサーマルソリューションとして使用するフレキシブルグラファイトシートは、面内熱伝導率が、その面貫通熱伝導率よりも実質的に高い。つまり、本発明のサーマルソリューションは、比較的高い(10以上のオーダーの)熱的異方性比を有する。この熱的異方性比は、面内熱伝導率と面貫通熱伝導率の比である。   The present invention provides a thermal solution that can dissipate heat from an electronic component while simultaneously shielding a user or an adjacent component from the effects of heat generated from the component. The thermal solution of the present invention is an anisotropic sheet of exfoliated graphite compressed particles sandwiched between non-graphitic materials, particularly metallic materials such as aluminum or copper. (Sometimes called “flexible graphite”). The term “flexible graphite” as used herein also includes sheets of pyrolytic graphite, either alone or as a laminate. The in-plane thermal conductivity of the flexible graphite sheet used as the thermal solution of the present invention is substantially higher than its in-plane thermal conductivity. That is, the thermal solution of the present invention has a relatively high thermal anisotropy ratio (on the order of 10 or higher). This thermal anisotropy ratio is a ratio of in-plane thermal conductivity and through-plane thermal conductivity.

別の材料間にフレキシブルグラファイト材料をサンドイッチ状に挟むことにより、グラファイトの熱的特性を維持しながら、他の利点、例えば成形性または形成性およびグラファイトカプセル封入特性が得られる。例えば、非グラファイト外側層がプラスチック材料を含んでなる場合、グラファイトの剥離が阻止される。非グラファイト外側層として使用できる他の材料としては、窒化チタン、窒化ホウ素および炭化ケイ素がある。しかし、最も好ましくは、非グラファイト外側層は、金属系材料、例えば銅、アルミニウム、マグネシウム、チタン等、特にアルミニウムを含んでなる。アルミニウムは、銅ほど伝熱性ではないが、銅と比較して軽量であるために好ましい。   By sandwiching the flexible graphite material between the other materials, other advantages such as formability or formability and graphite encapsulation properties are obtained while maintaining the thermal properties of the graphite. For example, if the non-graphite outer layer comprises a plastic material, exfoliation of graphite is prevented. Other materials that can be used as the non-graphite outer layer include titanium nitride, boron nitride, and silicon carbide. Most preferably, however, the non-graphite outer layer comprises a metal-based material such as copper, aluminum, magnesium, titanium, etc., in particular aluminum. Aluminum is not as heat conductive as copper, but is preferred because it is lighter than copper.

金属系外側層を使用することにより、得られる構造を、特殊な空間的要求に適合する複雑な形状に成形および/または形成し、金属の等方性を利用し、熱をグラファイトコア中により効率的に分散させながら、グラファイトの剥離を抑制できる。実際、当業者には明らかなように、サンドイッチ状に挟む外側層が同じ材料からなる必要は無く、異なった材料を使用して最適性能を最大限にすることができる。   By using a metal-based outer layer, the resulting structure can be shaped and / or formed into a complex shape that meets special spatial requirements, taking advantage of the isotropic nature of the metal, and making the heat more efficient in the graphite core The graphite exfoliation can be suppressed while being dispersed. In fact, as will be apparent to those skilled in the art, the sandwiched outer layers need not be made of the same material, and different materials can be used to maximize optimum performance.

しかし、サンドイッチ状のサーマルソリューションを形成する際、外側層に選択する材料の性質および3層の厚さは、サーマルソリューションの熱的性能に重大な影響を及ぼすことがある。例えば、熱伝導率(W/m°Kとして測定)および熱拡散率、すなわち熱が物体中を拡散する速度(mm/secとして測定)の両方が、これらの層の性質および厚さにより重大な影響を受けることがある。従って、非グラファイト外側層に使用される材料および本発明のサンドイッチ状構造を構成する個々の層の厚さは、好ましくはグラファイト系コアと組み合わせた外側層のそれぞれに対する、Fxとして表す熱関数が、約−10〜約+7になるように選択すべきである。 However, when forming a sandwich-like thermal solution, the nature of the material selected for the outer layer and the thickness of the three layers can have a significant impact on the thermal performance of the thermal solution. For example, both thermal conductivity (measured as W / m ° K) and thermal diffusivity, ie the rate at which heat diffuses through an object (measured as mm 2 / sec), are more important due to the nature and thickness of these layers. May be affected. Thus, the material used for the non-graphite outer layer and the thickness of the individual layers making up the sandwich-like structure of the present invention is preferably the thermal function expressed as Fx for each of the outer layers combined with the graphite-based core: It should be chosen to be about -10 to about +7.

外側層/グラファイト系コアの組合せの熱関数は、下記式:

Figure 2008516413
で表され、ここで、Yは、外側層の一方に対するヤング率であり、Yは、グラファイト系コアに対するヤング率であり、Thickは、ミリメートル(mm)で表した外側層の厚さであり、Thickは、グラファイト系コアの厚さであり、Tcは、外側層の熱伝導率であり、Tcは、グラファイト系コアの熱伝導率であり、dは、外側層の密度であり、dは、グラファイト系コアの密度である。 The thermal function of the outer layer / graphite core combination is:
Figure 2008516413
Where Y 1 is the Young's modulus for one of the outer layers, Y 2 is the Young's modulus for the graphite-based core, and Thick 1 is the thickness of the outer layer in millimeters (mm). Thick 2 is the thickness of the graphite-based core, Tc 1 is the thermal conductivity of the outer layer, Tc 2 is the thermal conductivity of the graphite-based core, and d 1 is the outer layer's thermal conductivity. Density, and d 2 is the density of the graphite-based core.

両方の外側層およびフレキシブルグラファイトコアの熱関数が約−10〜約+7である場合、本発明のサンドイッチ構造の熱伝導率および熱拡散率の両方を最適化し、効果的なサーマルソリューションを与えることができる。すなわち、サーマルソリューション上のある位置から別の位置への、Δtで表される温度勾配が最少に抑えられる。Fxが好ましい範囲から外れた時、比較的低いΔtが得られる場合があるが、そのような現象は、約−10〜約+7のFx範囲が維持される場合のように設計されているのではなく、単なる偶然であると思われる。   If the thermal function of both outer layers and flexible graphite core is about -10 to about +7, it can optimize both the thermal conductivity and thermal diffusivity of the sandwich structure of the present invention to provide an effective thermal solution it can. That is, the temperature gradient represented by Δt from one position on the thermal solution to another is minimized. When Fx deviates from the preferred range, a relatively low Δt may be obtained, but such a phenomenon is not designed as if the Fx range of about −10 to about +7 is maintained. It seems to be just a coincidence.

本発明のサンドイッチ構造は、種々の方法により形成することができる。例えば、グラファイトシートまたはシートのラミネートを外側層間に配置し、外側層の縁部を一緒に融解させる(例えばプラスチック材料の場合)か、または一つに溶接またははんだ付けする(例えば金属の場合)ことができる。あるいは、外側層の縁部を一緒に折り曲げてサンドイッチ構造を形成するか、または外側層および/またはグラファイト層の表面に接着剤を塗布し、外側層を一つに、および/またはグラファイトに接着させることができる。   The sandwich structure of the present invention can be formed by various methods. For example, a graphite sheet or laminate of sheets is placed between the outer layers and the edges of the outer layers are melted together (eg for plastic materials) or welded or soldered together (eg for metals) Can do. Alternatively, the edges of the outer layer are folded together to form a sandwich structure, or an adhesive is applied to the surface of the outer layer and / or the graphite layer to adhere the outer layer together and / or to the graphite. be able to.

本発明のサンドイッチサーマルソリューションは、2つの主表面を含んでなり、その一方は、熱源、例えばハードドライブまたはデジタルプロジェクターにおける光源のケーシングの表面と接触して作動させる。サーマルソリューションの面内熱伝導率により熱源から熱が放散されるように、サーマルソリューションの面積は、熱源上のサーマルソリューションの接触面積よりも大きくする。主表面の一方(熱源と接触している表面と同じ主表面である必要はない)も、放熱装置、例えば吸熱源、と接触して作動し、熱源から発生する熱が、サーマルソリューションの比較的高い面内熱伝導率により、サーマルソリューションを通って発散し、吸熱源に導かれ、そこで放熱されるのが最も有利である。   The sandwich thermal solution of the present invention comprises two major surfaces, one of which is operated in contact with the surface of a heat source, for example a light source casing in a hard drive or digital projector. The area of the thermal solution should be larger than the contact area of the thermal solution on the heat source so that heat is dissipated from the heat source due to the in-plane thermal conductivity of the thermal solution. One of the main surfaces (which need not be the same main surface as the surface in contact with the heat source) also operates in contact with a heat dissipation device, such as a heat sink, so that the heat generated from the heat source is relatively low in the thermal solution. Due to the high in-plane thermal conductivity, it is most advantageous to diverge through the thermal solution and be directed to a heat sink where it is dissipated.

グラファイトの厚さを通る熱伝導率は比較的低い(言い換えれば、熱的異方性比が高い)ので、熱源から発生する熱は、サーマルソリューションを通しては容易に移動しない。従って、熱源と、熱源が中に位置するデバイスの外側表面との間に、あるいは熱源と、熱源が中に位置するデバイス中の別の部品との間に、サーマルソリューションを配置する場合、そのサーマルソリューションは、熱源から外側表面または他の部品への熱流を低減させるか、または排除する。本発明のサーマルソリューションは成形可能であるので、空間が限られているか、あるいはサーマルソリューションをデバイス中の構造の周りに、または近くに適合させる必要がある用途でも、使用できる。   Because the thermal conductivity through the thickness of the graphite is relatively low (in other words, the thermal anisotropy ratio is high), the heat generated from the heat source does not move easily through the thermal solution. Therefore, if a thermal solution is placed between the heat source and the outer surface of the device in which the heat source is located, or between the heat source and another part in the device in which the heat source is located, the thermal solution The solution reduces or eliminates heat flow from the heat source to the outer surface or other components. Since the thermal solution of the present invention is moldable, it can also be used in applications where space is limited or the thermal solution needs to be fitted around or close to the structure in the device.

さらに、本発明のサーマルソリューションにフレキシブルグラファイト/金属サンドイッチ構造を使用することのもう一つの利点は、本発明の製品に、電磁および無線周波数(EMI/RF)干渉を遮断する可能性があることである。本発明のサーマルソリューションは、その主目的である放熱/遮蔽機能に加えて、本サーマルソリューションが中に配置されているデバイスの部品をEMI/RF干渉から遮蔽すると考えられる。   Furthermore, another advantage of using a flexible graphite / metal sandwich structure in the thermal solution of the present invention is that the product of the present invention may block electromagnetic and radio frequency (EMI / RF) interference. is there. The thermal solution of the present invention is believed to shield the components of the device in which the thermal solution is located from EMI / RF interference, in addition to its primary heat dissipation / shielding function.

本発明の別の実施態様では、本サーマルソリューションは、熱的界面材料、例えばサーマルグリース、を有することができるか、または国際特許出願第PCT/US02/40238号に記載されている、および/またはLakewood, OhioのAdvanced Energy Technology Inc. からeGraf Hi-Therm(商品名)製品として市販されているグラファイト系熱的界面をサーマルソリューションと熱源との間に挿入し、熱源と本発明のサーマルソリューションとの間の熱移動を促進することができる。さらに、圧縮可能な材料、例えばゴムまたはポリウレタンフォームパッド、を、熱源の、本発明のサーマルソリューションと反対側に配置し、熱源をサーマルソリューションに対して偏らせ、熱源から本発明のサーマルソリューションへの熱移動を促進することができる。   In another embodiment of the present invention, the thermal solution can have a thermal interface material, such as thermal grease, or is described in International Patent Application No. PCT / US02 / 40238, and / or A graphite-based thermal interface commercially available as an eGraf Hi-Therm (trade name) product from Advanced Energy Technology Inc. of Lakewood, Ohio is inserted between the thermal solution and the heat source, and the heat source and the thermal solution of the present invention are connected. Heat transfer between can be promoted. In addition, a compressible material, such as rubber or polyurethane foam pad, is placed on the side of the heat source opposite the thermal solution of the present invention, biasing the heat source relative to the thermal solution, and from the heat source to the thermal solution of the present invention. Heat transfer can be promoted.

さらに、サーマルソリューションの機械的堅牢性を改良し、熱源からデバイスの外側表面への、または他のデバイス部品への熱移動をさらに遮断または遮蔽する可能性を与えるために、熱伝導性が比較的低い材料、例えばMylar(登録商標)のようなプラスチック材料または他の樹脂もしくは類似の材料をサーマルソリューションの上に配置することができる。   In addition, the thermal conductivity is relatively low to improve the mechanical robustness of the thermal solution and to further block or shield heat transfer from the heat source to the outer surface of the device or to other device components. A low material, such as a plastic material such as Mylar® or other resin or similar material, can be placed over the thermal solution.

従って、本発明の目的は、電子的デバイスの部品から熱を放散させ、同時に隣接する構造を熱から遮蔽するための改良されたサーマルソリューションを提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved thermal solution for dissipating heat from electronic device components while simultaneously shielding adjacent structures from heat.

本発明のさらに別の目的は、隣接する構造への熱移動を回避しながら、効果的に放熱させるための十分に高い熱的異方性比を有するサーマルソリューションを提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide a thermal solution having a sufficiently high thermal anisotropy ratio to effectively dissipate heat while avoiding heat transfer to adjacent structures.

本発明の別の目的は、熱関数が約−10〜約+7であるサーマルソリューションを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a thermal solution having a thermal function of about −10 to about +7.

本発明のさらに別の目的は、使用できる空間が限られている環境で放熱および熱遮断の両方を行うことができる、成形可能なサーマルソリューションを提供することである。   Yet another object of the present invention is to provide a moldable thermal solution that can both dissipate heat and shut off heat in an environment where available space is limited.

下記の説明を読むことにより当業者には明らかな、これらの、および他の目的は、電子デバイス(例えばラップトップコンピュータ)用の熱を放散および遮蔽するシステムであって、該システムが、電子デバイスおよびサーマルソリューションを包含し、該電子デバイスが、第一部品(例えばハードドライブ)を有し、該第一部品が、該電子部品の外側表面(例えばラップトップケース)に、および/または該デバイスの第二部品(例えばラップトップチップセット)に熱を伝達する熱源を含んでなり、該サーマルソリューションが2つの主表面を有し、該サーマルソリューションが、主表面の一方が第一部品と接触して作動するように配置され、該サーマルソリューションが、該第一部品と、該第一部品が熱を伝達する該電子部品の該外側表面および/または第二部品との間に挿入され、該サーマルソリューションが、外側層、特に金属、例えばアルミニウム、同士の間にサンドイッチ状に挟まれた少なくとも一個のフレキシブルグラファイトのシートを含んでなる、システムにより達成することができる。前記サーマルソリューションは、好ましくは面内熱伝導率が少なくとも約140W/m°K、より好ましくは少なくとも約200W/m°Kであり、面貫通熱伝導率が約12W/m°K以下、より好ましくは約10W/m°K以下である。   These and other objects, which will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the following description, are systems for dissipating and shielding heat for electronic devices (eg, laptop computers), the systems comprising electronic devices And the thermal solution, the electronic device having a first part (eg a hard drive), the first part being on the outer surface of the electronic part (eg a laptop case) and / or the device Comprising a heat source for transferring heat to a second part (e.g. a laptop chipset), the thermal solution having two main surfaces, wherein one of the main surfaces is in contact with the first part Arranged to operate and the thermal solution is the first component and the outside of the electronic component from which the first component transfers heat Inserted between the face and / or the second part, the thermal solution comprising at least one sheet of flexible graphite sandwiched between outer layers, in particular metals, for example aluminum, Can be achieved by the system. The thermal solution preferably has an in-plane thermal conductivity of at least about 140 W / m ° K, more preferably at least about 200 W / m ° K, and a through-plane thermal conductivity of about 12 W / m ° K or less, more preferably Is about 10 W / m ° K or less.

本発明の好ましい実施態様では、非グラファイト外側層に使用する材料および本発明のサンドイッチ構造を構成する個別層の厚さを、好ましくはグラファイト系コアと組み合わせた外側層のそれぞれに対して、下記式:

Figure 2008516413
により求められる、Fxで表される熱関数が約−10〜約+7になるように選択され、式中、Yは、外側層の一方に対するヤング率であり、Yは、グラファイト系コアに対するヤング率であり、Thickは、ミリメートル(mm)で表した外側層の厚さであり、Thickは、グラファイト系コアの厚さであり、Tcは、外側層の熱伝導率であり、Tcは、グラファイト系コアの熱伝導率であり、dは、外側層の密度であり、dは、グラファイト系コアの密度である。 In a preferred embodiment of the present invention, the material used for the non-graphite outer layer and the thickness of the individual layers making up the sandwich structure of the present invention are preferably: :
Figure 2008516413
Is selected such that the thermal function represented by Fx is about −10 to about +7, where Y 1 is the Young's modulus for one of the outer layers, and Y 2 is for the graphite-based core Young's modulus, Thick 1 is the thickness of the outer layer in millimeters (mm), Thick 2 is the thickness of the graphite-based core, Tc 1 is the thermal conductivity of the outer layer, Tc 2 is the thermal conductivity of the graphite-based core, d 1 is the density of the outer layer, and d 2 is the density of the graphite-based core.

本発明のシステムは、第一部品に直接隣接していない所に配置された放熱デバイス、例えば吸熱源、ヒートパイプ、ヒートプレートまたはそれらの組合せ、をさらに包含し、さらに該サーマルソリューションの該主表面の一方が該放熱デバイスと接触して作動するのが有利である。   The system of the present invention further includes a heat dissipation device, such as a heat sink, a heat pipe, a heat plate, or a combination thereof disposed not directly adjacent to the first component, and further the main surface of the thermal solution. Advantageously one of them operates in contact with the heat dissipation device.

本発明の別の実施態様では、サーマルソリューションは、その上に保護被覆、例えばプラスチック、を有することができる。最も好ましくは、保護被覆の熱伝導率が、フレキシブルグラファイトの少なくとも一つのシートの面貫通熱伝導率未満である。熱伝達材料、例えば熱界面材料、をサーマルソリューションと第一部品との間に配置することもできる。さらに、偏位材料、例えば圧縮可能なパッド、を配置し、サーマルソリューション部品およびサーマルソリューションを一緒に偏らせることができる。   In another embodiment of the present invention, the thermal solution can have a protective coating thereon, such as plastic. Most preferably, the thermal conductivity of the protective coating is less than the through-plane thermal conductivity of at least one sheet of flexible graphite. A heat transfer material, such as a thermal interface material, can also be placed between the thermal solution and the first component. In addition, a biasing material, such as a compressible pad, can be placed to bias the thermal solution component and the thermal solution together.

上記の一般的な説明および下記の詳細な説明の両方が、本発明の実施態様を提供し、特許権請求する本発明の性格および特徴を理解するための全体図および骨格を提供することを理解すべきである。添付の図面は、本発明をさらに理解するためにここに包含し、本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本発明の様々実施態様を例示し、説明と共に、本発明の原理および操作を開示するのに役立つ。   It is understood that both the above general description and the following detailed description provide embodiments of the present invention and provide an overview and framework for understanding the nature and characteristics of the claimed invention. Should. The accompanying drawings are included here to form a part of this specification for further understanding of the present invention. These drawings illustrate various embodiments of the invention and, together with the description, serve to disclose the principles and operations of the invention.

上記のように、本発明のサーマルソリューションは、サンドイッチ構造であり、その内側コアは、剥離されたグラファイトの圧縮された粒子から構成されたシートから形成されている。グラファイトは、平らな層状平面で共有結合した原子を含んでなり、平面間で弱く結合した結晶形態の炭素である。グラファイトの粒子、例えば天然グラファイトフレーク、を、例えば硫酸および硝酸の溶液のインターカレートで処理することにより、グラファイトの結晶構造が反応し、グラファイトとインターカレートの化合物を形成する。処理したグラファイト粒子を、以下、「インターカレーション処理されたグラファイトの粒子」と呼ぶ。高温にさらすことにより、グラファイト中のインターカレートが分解して揮発し、インターカレーション処理されたグラファイトの粒子を、「c」方向で、すなわちグラファイトの結晶平面に対して直角の方向で、アコーディオン状に、その本来の体積の約80倍以上もの寸法で膨張させる。剥離されたグラファイト粒子は、細長い外観を呈するので、一般的にウォームと呼ばれる。これらのウォームを一緒に圧縮し、たわみ性のシートを形成することができるが、これらのシートは、本来のグラファイトフレークと異なり、様々な形状に成形および切断することができる。   As described above, the thermal solution of the present invention is a sandwich structure, the inner core of which is formed from a sheet composed of compressed particles of exfoliated graphite. Graphite is a crystalline form of carbon comprising atoms covalently bonded in flat layered planes and weakly bonded between the planes. By treating graphite particles, such as natural graphite flakes, with an intercalate of, for example, a solution of sulfuric acid and nitric acid, the crystal structure of the graphite reacts to form a compound of graphite and intercalate. The treated graphite particles are hereinafter referred to as “intercalated graphite particles”. Upon exposure to high temperature, the intercalate in the graphite decomposes and volatilizes, and the intercalated graphite particles are accordioned in the “c” direction, ie, perpendicular to the crystal plane of the graphite. Inflated with a size of about 80 times or more of its original volume. Since the exfoliated graphite particles have an elongated appearance, they are generally called worms. These worms can be compressed together to form flexible sheets, but these sheets can be shaped and cut into a variety of shapes, unlike the original graphite flakes.

本発明で使用するのに好適なグラファイト出発材料は、有機および無機酸ならびにハロゲンでインターカレーション処理し、次いで加熱した時に膨脹することができるグラファイト化度の高い炭素質材料である。これらのグラファイト化度の高い炭素質材料は、最も好ましくは約1.0のグラファイト化度を有する。本発明で使用する用語「グラファイト化度」は、下記式:

Figure 2008516413
に従う値を意味する。ここでd(002)は、オングストローム単位で測定した結晶構造中にある炭素のグラファイト層間における間隔である。グラファイト層間の間隔dは標準的なX線回折技術により測定される。(002)、(004)および(006)ミラー指数に対応する回折ピークの位置を測定し、標準的な最小二乗技術を使用し、これらのピークすべてに対する総誤差を最小にする間隔を導く。グラファイト化度の高い炭素質材料の例としては、様々な供給源から得られる天然グラファイト、ならびに他の炭素質材料、例えば化学蒸着、重合体の高温熱分解、または溶融した金属溶液からの結晶化、等により製造されたグラファイト、がある。天然グラファイトが最も好ましい。 Suitable graphite starting materials for use in the present invention are highly graphitized carbonaceous materials that can be intercalated with organic and inorganic acids and halogens and then expanded when heated. These highly graphitized carbonaceous materials most preferably have a degree of graphitization of about 1.0. The term “degree of graphitization” used in the present invention has the following formula:
Figure 2008516413
Means the value according to Here, d (002) is an interval between carbon graphite layers in the crystal structure measured in angstrom units. The spacing d between the graphite layers is measured by standard X-ray diffraction techniques. The positions of the diffraction peaks corresponding to the (002), (004) and (006) Miller indices are measured and standard least square techniques are used to derive the interval that minimizes the total error for all of these peaks. Examples of highly graphitized carbonaceous materials include natural graphite from various sources, as well as other carbonaceous materials such as chemical vapor deposition, high temperature pyrolysis of polymers, or crystallization from molten metal solutions , Etc., manufactured by. Natural graphite is most preferred.

本発明で使用するたわみ性シート用のグラファイト出発材料は、出発材料の結晶構造が必要なグラファイト化度を維持し、剥離可能である限り、非グラファイト成分を含むことができる。一般的に、結晶構造が必要なグラファイト化度を有し、剥離可能である炭素含有材料はすべて、本発明で使用するのに好適である。その様なグラファイトは、好ましくは純度が少なくとも80重量%である。より好ましくは、本発明で使用するグラファイトは、純度が少なくとも約94%である。最も好ましい実施態様では、使用するグラファイトの純度が少なくとも約98%である。   The graphite starting material for the flexible sheet used in the present invention can contain non-graphite components as long as the crystal structure of the starting material maintains the required degree of graphitization and is peelable. In general, any carbon-containing material that has the required degree of graphitization and that can be peeled is suitable for use in the present invention. Such graphite is preferably at least 80% by weight in purity. More preferably, the graphite used in the present invention has a purity of at least about 94%. In the most preferred embodiment, the purity of the graphite used is at least about 98%.

グラファイトシートの一般的な製造方法は、ここにその開示を参考として含めるシェーンらの米国特許第3,404,061号に記載されている。シェーンらの方法の典型的な実施では、例えば硝酸および硫酸の混合物を、好ましくはグラファイトフレーク100重量部あたりインターカレート溶液約20〜約300重量部(pph)のレベルで含む溶液中にフレークを分散させることにより、天然グラファイトフレークをインターカレーション処理する。インターカレーション溶液は、この分野で公知の酸化剤および他のインターカレーション剤を含む。例としては、酸化剤および酸化性混合物を含む溶液、例えば硝酸、塩素酸カリウム、クロム酸、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリウム、二クロム酸カリウム、過塩素酸等、または混合物、例えば、濃硝酸と塩素酸塩、クロム酸とリン酸、硫酸と硝酸、または強有機酸の混合物、例えばトリフルオロ酢酸、および有機酸に可溶な強酸化剤、を含む溶液が挙げられる。あるいは、電位を利用してグラファイトの酸化を引き起こすこともできる。電解酸化を利用してグラファイト結晶中に導入することができる化学種としては、硫酸ならびに他の酸がある。   A general method for producing graphite sheets is described in US Pat. No. 3,404,061 to Shane et al., The disclosure of which is incorporated herein by reference. In a typical implementation of the method of Shane et al., Flakes are contained in a solution comprising, for example, a mixture of nitric acid and sulfuric acid, preferably at a level of about 20 to about 300 parts by weight (pph) of intercalating solution per 100 parts by weight of graphite flakes. By dispersing, natural graphite flakes are intercalated. The intercalation solution contains oxidizing agents and other intercalating agents known in the art. Examples include solutions containing oxidizing agents and oxidizing mixtures such as nitric acid, potassium chlorate, chromic acid, potassium permanganate, potassium chromate, potassium dichromate, perchloric acid, etc., or mixtures such as concentrated nitric acid And chlorates, chromic acid and phosphoric acid, sulfuric acid and nitric acid, or a mixture of strong organic acids, such as trifluoroacetic acid, and strong oxidizing agents soluble in organic acids. Alternatively, the oxidation of graphite can be caused by using an electric potential. Chemical species that can be introduced into graphite crystals using electrolytic oxidation include sulfuric acid as well as other acids.

好ましい実施態様では、インターカレーション剤は、硫酸、または硫酸およびリン酸、と酸化剤、すなわち硝酸、過塩素酸酸、クロム酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素、ヨウ素酸または過ヨウ素酸、等、との混合物の溶液である。あまり好ましくはないが、インターカレーション溶液は、金属ハロゲン化物、例えば塩化第二鉄、および硫酸と混合した塩化第二鉄、またはハロゲン化物、例えば臭素と硫酸の溶液として、または臭素の有機溶剤溶液として、臭素を含むこともできる。   In a preferred embodiment, the intercalating agent is sulfuric acid, or sulfuric acid and phosphoric acid, and an oxidizing agent, ie nitric acid, perchloric acid, chromic acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide, iodic acid or periodic acid, And so on. Although less preferred, the intercalation solution is a metal halide, such as ferric chloride, and ferric chloride mixed with sulfuric acid, or a halide, such as a solution of bromine and sulfuric acid, or an organic solvent solution of bromine. As well as bromine.

インターカレーション溶液の量は、約20〜約350pph、より典型的には約40〜約160pphである。フレークをインターカレーション処理した後、過剰の溶液はすべてフレークから排出し、フレークを水洗する。あるいは、インターカレーション溶液の量を約10〜約40pphに制限することができ、これによって、ここにその開示を参考として含める米国特許第4,895,713号に開示されている様に、洗浄工程を無くすことができる。   The amount of intercalation solution is about 20 to about 350 pph, more typically about 40 to about 160 pph. After the flakes are intercalated, any excess solution is drained from the flakes and the flakes are washed with water. Alternatively, the amount of intercalation solution can be limited to about 10 to about 40 pph, thereby allowing washing as disclosed in US Pat. No. 4,895,713, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. The process can be eliminated.

インターカレーション溶液で処理したグラファイトフレークの粒子は、所望により、例えば混合により、アルコール、糖、アルデヒドおよびエステルから選択された、温度25℃〜125℃で酸化性インターカレーション溶液の表面被膜と反応し得る還元剤と接触させることができる。好適な、具体的な有機試剤としては、ヘキサデカノール、オクタデカノール、1−オクタノール、2−オクタノール、デシルアルコール、1,10デカンジオール、デシルアルデヒド、1−プロパノール、1,3−プロパンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、デキストロース、フルクトース、ラクトース、スクロース、ジャガイモデンプン、エチレングリコールモノステアレート、ジエチレングリコール、ジベンゾエート、プロピレングリコールモノステアレート、グリセロールモノステアレート、ジメチルオキシレート、ジエチルオキシレート、メチルホルメート、エチルホルメート、アスコルビン酸およびリグニンに由来する化合物、例えばリグノ硫酸ナトリウムがある。有機還元剤の量は、グラファイトフレーク粒子の約0.5〜4重量%であるのが好適である。   The particles of graphite flake treated with the intercalation solution react with the surface coating of the oxidative intercalation solution at a temperature between 25 ° C. and 125 ° C., if desired, for example by mixing, selected from alcohols, sugars, aldehydes and esters. Can be contacted with a reducing agent that can be used. Suitable specific organic reagents include hexadecanol, octadecanol, 1-octanol, 2-octanol, decyl alcohol, 1,10 decanediol, decylaldehyde, 1-propanol, 1,3-propanediol, Ethylene glycol, propylene glycol, dextrose, fructose, lactose, sucrose, potato starch, ethylene glycol monostearate, diethylene glycol, dibenzoate, propylene glycol monostearate, glycerol monostearate, dimethyl oxylate, diethyl oxylate, methyl formate And compounds derived from ethyl formate, ascorbic acid and lignin, such as sodium lignosulfate. The amount of organic reducing agent is preferably about 0.5-4% by weight of the graphite flake particles.

インターカレーションの前、最中または直後に膨脹助剤を塗布することによっても改良することができる。これらの改良には、剥離温度の低下および膨脹体積(「ウォーム体積」とも呼ばれる)の増加が含まれる。本明細書における膨脹助剤は、膨脹の改良を達成できるように、インターカレーション溶液に十分に可溶な有機材料が有利である。より詳しくは、好ましくは炭素、水素および酸素だけを含む、この種の有機材料を使用するとよい。カルボン酸が特に効果的であることが分かっている。膨脹助剤として有用な、好適なカルボン酸は、少なくとも一個の炭素原子、好ましくは約15個までの炭素原子を有し、インターカレーション溶液中に、剥離の一つ以上の特徴を大きく改善するのに有効な量で溶解し得る、芳香族、脂肪族または環状脂肪族、直鎖状または分岐鎖状の、飽和および不飽和モノカルボン酸、ジカルボン酸およびポリカルボン酸から選択される。有機膨脹助剤のインターカレーション溶液に対する溶解度を改良するために、好適な有機溶剤を使用することができる。   Improvements can also be made by applying an expansion aid before, during or immediately after intercalation. These improvements include lowering the exfoliation temperature and increasing the expansion volume (also referred to as “warm volume”). The expansion aid herein is advantageously an organic material that is sufficiently soluble in the intercalation solution so that an improvement in expansion can be achieved. More particularly, this type of organic material, preferably containing only carbon, hydrogen and oxygen, may be used. Carboxylic acids have been found to be particularly effective. Suitable carboxylic acids useful as expansion aids have at least one carbon atom, preferably up to about 15 carbon atoms, and greatly improve one or more characteristics of exfoliation in an intercalation solution. Selected from aromatic, aliphatic or cycloaliphatic, linear or branched, saturated and unsaturated monocarboxylic acids, dicarboxylic acids and polycarboxylic acids which can be dissolved in effective amounts. Any suitable organic solvent can be used to improve the solubility of the organic expansion aid in the intercalation solution.

飽和脂肪族カルボン酸の代表例は、例えば式H(CHCOOHを有し、nが0〜約5の数である酸であり、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、等を包含する。カルボン酸の代わりに、酸無水物または反応性カルボン酸誘導体、例えばアルキルエステル、も使用できる。アルキルエステルの代表例は、ギ酸メチルおよびギ酸エチルである。硫酸、硝酸および他の公知の水性インターカレートは、ギ酸を最終的に水および二酸化炭素に分解する能力を有する。このため、ギ酸および他の敏感な膨脹助剤をグラファイトフレークと接触させた後で、水性インターカレートにフレークを浸漬するのが有利である。ジカルボン酸の代表例は、2〜12個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸、特にシュウ酸、フマル酸、マロン酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,5−ペンタンジカルボン酸、1,6−ヘキサンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸および芳香族ジカルボン酸、例えばフタル酸またはテレフタル酸である。アルキルエステルの代表例は、シュウ酸ジメチルおよびシュウ酸ジエチルである。環状脂肪族酸の代表例は、シクロヘキサンカルボン酸であり、芳香族カルボン酸の代表例は、安息香酸、ナフトエ酸、アントラニル酸、p−アミノ安息香酸、サリチル酸、o−、m−およびp−トリル酸、メトキシおよびエトキシ安息香酸、アセトアセタミド安息香酸およびアセトアミド安息香酸、フェニル酢酸およびナフトエ酸である。ヒドロキシ芳香族酸の代表例は、ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ−1−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、4−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、5−ヒドロキシ−1−ナフトエ酸、5−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸および7−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸である。ポリカルボン酸の中ではクエン酸が特に好ましい。 Representative examples of saturated aliphatic carboxylic acids are acids having the formula H (CH 2 ) n COOH, where n is a number from 0 to about 5, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, pentanoic acid, hexane Acids, etc. Instead of carboxylic acids, acid anhydrides or reactive carboxylic acid derivatives such as alkyl esters can also be used. Representative examples of alkyl esters are methyl formate and ethyl formate. Sulfuric acid, nitric acid and other known aqueous intercalates have the ability to ultimately decompose formic acid into water and carbon dioxide. For this reason, it is advantageous to immerse the flakes in an aqueous intercalate after contacting formic acid and other sensitive expansion aids with the graphite flakes. Representative examples of dicarboxylic acids are aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 12 carbon atoms, especially oxalic acid, fumaric acid, malonic acid, maleic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, 1,5-pentanedicarboxylic acid. 1,6-hexanedicarboxylic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, cyclohexane-1,4-dicarboxylic acid and aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid or terephthalic acid. Representative examples of alkyl esters are dimethyl oxalate and diethyl oxalate. Typical examples of cycloaliphatic acids are cyclohexane carboxylic acids, and typical examples of aromatic carboxylic acids are benzoic acid, naphthoic acid, anthranilic acid, p-aminobenzoic acid, salicylic acid, o-, m- and p-tolyl. Acids, methoxy and ethoxybenzoic acid, acetoacetamide benzoic acid and acetamide benzoic acid, phenylacetic acid and naphthoic acid. Representative examples of hydroxy aromatic acids are hydroxybenzoic acid, 3-hydroxy-1-naphthoic acid, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, 4-hydroxy-2-naphthoic acid, 5-hydroxy-1-naphthoic acid, 5 -Hydroxy-2-naphthoic acid, 6-hydroxy-2-naphthoic acid and 7-hydroxy-2-naphthoic acid. Of the polycarboxylic acids, citric acid is particularly preferred.

インターカレーション溶液は、水性であり、剥離を強化するのに有効な量、好ましくは約1〜10%の膨脹助剤を含む。膨脹助剤をグラファイトフレークと、インターカレーション水溶液中に浸漬する前または後に接触させる実施態様では、膨脹助剤をグラファイトと、典型的にはグラファイトフレークの約0.2〜約10重量%の量で、好適な手段、例えばV−ブレンダー、により混合することができる。   The intercalation solution is aqueous and contains an effective amount to enhance exfoliation, preferably about 1-10% expansion aid. In embodiments in which the expansion aid is contacted with the graphite flakes before or after immersion in the intercalation aqueous solution, the expansion aid is in an amount of about 0.2 to about 10% by weight of the graphite and typically the graphite flakes. And can be mixed by suitable means such as a V-blender.

グラファイトフレークをインターカレーション処理し、インターカレーション処理したグラファイトフレークを有機還元剤と混合した後、その混合物を温度25〜125℃にさらし、還元剤とインターカレート被覆の反応を促進する。加熱期間は約20時間までであり、上記範囲中の高い温度では、より短く、例えば少なくとも約10分間である。高い温度では、半時間以下、例えば10〜25分間のオーダーの時間でよい。   After the graphite flakes are intercalated and the intercalated graphite flakes are mixed with an organic reducing agent, the mixture is exposed to a temperature of 25-125 ° C. to promote the reaction of the reducing agent with the intercalating coating. The heating period is up to about 20 hours, with higher temperatures in the above range being shorter, for example at least about 10 minutes. At higher temperatures, it may be less than half an hour, for example on the order of 10-25 minutes.

この様に処理したグラファイトの粒子は、「インターカレーション処理したグラファイトの粒子」と呼ばれることがある。高温、例えば少なくとも約160℃、特に約700℃〜1000℃以上の温度、にさらすことにより、インターカレーション処理されたグラファイトの粒子は、c−方向で、すなわち構成するグラファイト粒子の結晶面に対して直角の方向で、アコーディオン状に、その本来の体積の約80〜1000倍以上にも膨張する。膨脹した、すなわち剥離されたグラファイト粒子は、細長い外観を呈するので、一般的にウォームと呼ばれる。これらのウォームを一緒に圧縮し、たわみ性シートを形成することができるが、これらのシートは、本来のグラファイトフレークと異なり、様々な形状に成形および裁断することができる。   The graphite particles treated in this way are sometimes referred to as “intercalated graphite particles”. By exposure to high temperatures, for example at least about 160 ° C., in particular temperatures of about 700 ° C. to 1000 ° C. or more, the intercalated graphite particles are in the c-direction, ie with respect to the crystal planes of the constituent graphite particles. It expands to about 80 to 1000 times or more of its original volume in an accordion shape at right angles. Expanded or exfoliated graphite particles are generally called worms because they exhibit an elongated appearance. These worms can be compressed together to form flexible sheets, but these sheets can be shaped and cut into various shapes, unlike the original graphite flakes.

フレキシブルグラファイトシートおよびホイルは、凝集性であり、良好な取扱強度を有し、例えばロールプレス加工により、厚さ約0.075mm〜3.75mm、典型的な密度約0.1〜1.5グラム/立方センチメートル(g/cm)に効果的に圧縮される。米国特許第5,902,762号(ここに参考として含める)に開示されているように、約1.5〜30重量%のセラミック添加剤をインターカレーション加工したグラファイトフレークと混合し、最終的なフレキシブルグラファイト製品の樹脂含浸性を高めることができる。これらの添加剤は、長さ約0.15〜1.5ミリメートルのセラミック繊維粒子を含む。粒子の幅は約0.04〜0.004mmが好適である。セラミック繊維粒子は、グラファイトに対して非反応性で非粘着性であり、約1100℃までの、好ましくは約1400℃以上の温度で安定している。好適なセラミック繊維粒子は、細断した石英ガラス繊維、炭素およびグラファイト繊維、ジルコニア、窒化ホウ素、炭化ケイ素およびマグネシア繊維、天然鉱物繊維、例えばメタケイ酸カルシウム繊維、ケイ酸カルシウムアルミニウム繊維、酸化アルミニウム繊維、等から形成される。 Flexible graphite sheets and foils are cohesive and have good handling strength, eg about 0.075 mm to 3.75 mm thick by roll press processing, typical density about 0.1 to 1.5 grams. Effectively compressed to cubic centimeter (g / cm 3 ). As disclosed in US Pat. No. 5,902,762 (included herein), about 1.5-30 wt% ceramic additive is mixed with the intercalated graphite flakes and finally The resin impregnation property of a flexible graphite product can be improved. These additives include ceramic fiber particles about 0.15 to 1.5 millimeters in length. The width of the particles is preferably about 0.04 to 0.004 mm. The ceramic fiber particles are non-reactive and non-sticky to graphite and are stable at temperatures up to about 1100 ° C, preferably above about 1400 ° C. Suitable ceramic fiber particles include chopped quartz glass fibers, carbon and graphite fibers, zirconia, boron nitride, silicon carbide and magnesia fibers, natural mineral fibers such as calcium metasilicate fibers, calcium aluminum silicate fibers, aluminum oxide fibers, Etc. are formed.

グラファイトフレークをインターカレーション処理し、剥離させるための上記の方法は、国際特許出願第PCT/US02/39749号に記載されているように、グラファイトフレークをグラファイト化温度、すなわち約3000℃以上の温度で前処理し、潤滑性添加剤のインターカレート中に包含することにより、有利に増強することができる。   The above-described method for intercalating and exfoliating graphite flakes can be achieved by subjecting the graphite flakes to a graphitization temperature, i.e., a temperature above about 3000 ° C., as described in International Patent Application No. PCT / US02 / 379949. Can be advantageously enhanced by pretreatment with and inclusion in the intercalate of the lubricity additive.

グラファイトフレークの前処理、つまりアニーリング、により、続いてフレークをインターカレーション処理および剥離にかけた時に、膨脹が大幅に増大する(すなわち、膨脹体積が300%以上増加する)。実際、膨脹の増加は、アニーリング工程を含まない類似の処理と比較して、少なくとも約50%である。アニーリング工程に使用する温度は、100℃低い温度でも膨脹はかなり小さくなるので、3000℃を大きく下回るべきではない。   Pre-treatment of graphite flakes, ie, annealing, significantly increases expansion (ie, increases expansion volume by 300% or more) when the flakes are subsequently subjected to intercalation and exfoliation. In fact, the increase in expansion is at least about 50% compared to a similar process that does not include an annealing step. The temperature used in the annealing process should not be much less than 3000 ° C., since the expansion is much smaller even at temperatures as low as 100 ° C.

本発明のアニーリングは、インターカレーションおよびそれに続く剥離により高い膨脹度を有するフレークを得るのに十分な時間行う。典型的には、必要な時間は1時間以上、好ましくは1〜3時間であり、不活性環境中で行うのが最も有利である。最大限の有利な結果を得るには、アニーリング処理したグラファイトフレークを、この分野で公知の他の処理、すなわち有機還元剤、インターカレーション助剤、例えば有機酸、の存在下でのインターカレーション処理、およびインターカレーション処理に続く界面活性剤洗浄、にもかけ、膨脹度を増大させる。その上、最大限の有利な結果を得るには、インターカレーション処理工程を繰り返すとよい。   The annealing of the present invention is performed for a time sufficient to obtain flakes having a high degree of expansion by intercalation and subsequent exfoliation. Typically, the time required is 1 hour or more, preferably 1 to 3 hours, most advantageously in an inert environment. For maximum beneficial results, the annealed graphite flakes are intercalated in the presence of other treatments known in the art, ie, organic reducing agents, intercalation aids such as organic acids. It is also subjected to a treatment and a detergent wash following the intercalation treatment to increase the degree of swelling. In addition, the intercalation process may be repeated for maximum beneficial results.

本発明で使用する、3000℃の範囲内にある温度はグラファイト化製法で見られる範囲の上限にあるので、本発明のアニーリング工程は、誘導炉または他の、この分野でグラファイト化に公知であり、認められているそのような装置中で行うことができる。   As the temperature used in the present invention is within the range of 3000 ° C. is at the upper end of the range found in the graphitization process, the annealing process of the present invention is known for induction furnaces or other graphitization in this field. Can be carried out in such devices that are recognized.

インターカレーション前のアニーリングにかけたグラファイトを使用して製造されたウォームは、一つに「固まる」場合があり、坪量(area weight)の均質性に悪影響を及ぼすことが観察されているので、「自由流動性」ウォームの形成を助ける添加剤が非常に好ましい。インターカレーション溶液に潤滑性添加剤を加えることにより、圧縮装置の床(例えばグラファイトウォームをフレキシブルグラファイトシートに圧縮(または「カレンダー加工」)するのに従来から使用されているカレンダー加工区域の床を横切ってウォームをより一様に配分することができる。従って、得られるシートは、坪量の均質性が高くなり、引張強度が大きくなる。潤滑性添加剤は、好ましくは長鎖炭化水素、より好ましくは少なくとも約10個の炭素を有する炭化水素である。長鎖炭化水素基を有する他の有機化合物も、他の官能基が存在していても、使用できる。   Warms made using graphite that has been annealed prior to intercalation can be `` hardened '' in one piece and have been observed to adversely affect the homogeneity of the area weight. Additives that aid in the formation of “free flowing” worms are highly preferred. By adding a lubricity additive to the intercalation solution, the floor of the calendering area traditionally used to compress (or “calender”) the floor of a compression device (eg, graphite worm into a flexible graphite sheet). The worm can be more evenly distributed across the sheet, so that the resulting sheet has higher basis weight homogeneity and greater tensile strength.The lubricity additive is preferably a long chain hydrocarbon, more A hydrocarbon having at least about 10 carbons is preferred, and other organic compounds having long-chain hydrocarbon groups can be used even in the presence of other functional groups.

より好ましくは、潤滑性添加剤は油であり、特に鉱油は不快臭や臭気を発し難いことを考えると、鉱油が最も好ましいが、これは長期間の貯蔵には重要なことである。上に詳細に説明した特定の膨脹助剤も潤滑性添加剤の定義に適合することが分かる。これらの材料を膨脹助剤として使用すると、インターカレートに別の潤滑性添加剤を含まなくてもよい場合がある。   More preferably, the lubricating additive is an oil, and especially mineral oil is most preferred, considering that mineral oil is less prone to unpleasant odors and odors, which is important for long term storage. It can be seen that the specific expansion aids described in detail above also meet the definition of a lubricity additive. If these materials are used as expansion aids, the intercalate may not need to contain another lubricity additive.

潤滑性添加剤は、インターカレート中に少なくとも約1.4pph、より好ましくは少なくとも約1.8pphの量で存在する。潤滑性添加剤を含む上限は、下限ほど重要ではないが、約4pphを超えるレベルで潤滑性添加剤を含んでも、それに見合う程の利点は見られない。   The lubricity additive is present in the intercalate in an amount of at least about 1.4 pph, more preferably at least about 1.8 pph. The upper limit containing the lubricity additive is not as important as the lower limit, but the inclusion of the lubricity additive at a level above about 4 pph does not provide a measurable advantage.

フレキシブルグラファイトシートは、場合により、樹脂で処理するのが有利であり、吸収された樹脂は、硬化後、フレキシブルグラファイトシートの耐湿性および取扱強度、すなわち剛性、を高めると共に、シートの形状を「固定する」。好適な樹脂含有量は、好ましくは少なくとも約5重量%、より好ましくは約10〜35重量%、好適には約60重量%までである。本発明の実施に特に有用であることが分かっている樹脂としては、アクリル、エポキシおよびフェノールを基剤とする樹脂系、フルオロ系重合体、またはそれらの混合物がある。好適なエポキシ樹脂系には、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(DGEBA)を基剤とする系、および他の多官能性樹脂系があり、使用できるフェノール系樹脂としては、レゾールおよびノボラックフェノール系がある。所望により、フレキシブルグラファイトは、樹脂に加えて、または樹脂の代わりに、線維および/または塩を含浸させることができる。さらに、反応性または非反応性添加剤を樹脂系と併用し、特性(例えば粘着性、材料流動性、疎水性、等)を変えることができる。樹脂含浸した材料の熱伝導率を最大にするために、樹脂を高い温度および圧力で硬化させることができる。より詳しくは、少なくとも約90℃の温度および少なくとも約7メガパスカル(MPa)の圧力で硬化させることにより、優れた熱伝導率(実際、銅で観察される面内熱伝導率よりも高い面内熱伝導率を達成できる)を有するグラファイト材料が製造される。   In some cases, the flexible graphite sheet is advantageously treated with a resin, and the absorbed resin, after curing, increases the moisture resistance and handling strength, i.e., rigidity, of the flexible graphite sheet and "fixes" the shape of the sheet. To do. " A suitable resin content is preferably at least about 5% by weight, more preferably about 10-35% by weight, and preferably up to about 60% by weight. Resins that have been found to be particularly useful in the practice of this invention include acrylic, epoxy and phenol based resin systems, fluoropolymers, or mixtures thereof. Suitable epoxy resin systems include those based on diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and other polyfunctional resin systems, and the phenolic resins that can be used include resole and novolac phenol systems. . If desired, the flexible graphite can be impregnated with fibers and / or salts in addition to or in place of the resin. Furthermore, reactive or non-reactive additives can be used in conjunction with the resin system to change properties (eg, tackiness, material flow, hydrophobicity, etc.). In order to maximize the thermal conductivity of the resin impregnated material, the resin can be cured at high temperature and pressure. More particularly, by curing at a temperature of at least about 90 ° C. and a pressure of at least about 7 megapascals (MPa), excellent thermal conductivity (in fact, in-plane higher than the in-plane thermal conductivity observed with copper). A graphite material having a thermal conductivity) is produced.

あるいは、本発明のフレキシブルグラファイトシートは、国際特許出願第PCT/US02/16730号に記載されているように、新しく膨脹させたウォームではなく、再粉砕したフレキシブルグラファイトシートの粒子を利用することもできる。シートは、新しく形成されたシート材料、循環使用された材料、スクラップシート、あるいは他のいずれかの好適な供給源でもよい。   Alternatively, the flexible graphite sheet of the present invention can utilize re-pulverized flexible graphite sheet particles instead of freshly expanded worms, as described in International Patent Application No. PCT / US02 / 16730. . The sheet may be a newly formed sheet material, recycled material, scrap sheet, or any other suitable source.

また、本発明の方法は、未使用材料と循環使用材料の混合物も使用できる。   In addition, the method of the present invention can also use a mixture of unused material and recycled material.

循環使用材料用の供給源材料は、上記のように圧縮成形されたシートまたはシートの切り取り部分、または例えば予備カレンダー加工ロールで圧縮してあるが、樹脂含浸していないシートでよい。さらに、供給源材料は、樹脂含浸してあるが、まだ硬化させていないシートまたはシートの切り取り部分、または樹脂含浸し、硬化させたシートまたはシートの切り取り部分でもよい。供給源材料は、循環使用するフレキシブルグラファイトプロトン交換メンブラン(PEM)燃料電池部品、例えばフローフィールドプレートまたは電極、でもよい。グラファイトの各種供給源のそれぞれは、そのまま、または天然グラファイトフレークと混合して使用することができる。   The source material for the recycled material may be a sheet that has been compression molded as described above, or a cut portion of the sheet, or a sheet that has been compressed with, for example, a pre-calendering roll, but not resin impregnated. Further, the source material may be a resin or impregnated sheet or cut portion of a sheet that has not been cured, or a resin impregnated and cured portion of the sheet or sheet. The source material may be a flexible graphite proton exchange membrane (PEM) fuel cell component for circulation, such as a flow field plate or electrode. Each of the various sources of graphite can be used as is or mixed with natural graphite flakes.

フレキシブルグラファイトシートの供給源材料を入手した後、粒子を製造するための公知の処理または装置、例えばジェットミル、エアミル、ブレンダー、等により粉砕することができる。好ましくは、粒子の大部分は、20USメッシュを通過し、より好ましくは主要部分(約20%を超える、最も好ましくは約50%を超える)が80USメッシュを通過しないような直径を有する。最も好ましくは、粒子は、約20メッシュ以下の粒子径を有する。フレキシブルグラファイトが樹脂含浸されている場合、粉砕工程の際に樹脂系に対する熱損傷を避けるために、粉砕する時に冷却するのが好ましい場合がある。   After obtaining the source material of the flexible graphite sheet, it can be pulverized by a known process or apparatus for producing particles such as a jet mill, an air mill, a blender, and the like. Preferably, the majority of the particles have a diameter that passes through a 20 US mesh, more preferably a major portion (greater than about 20%, most preferably greater than about 50%) does not pass through an 80 US mesh. Most preferably, the particles have a particle size of about 20 mesh or less. When flexible graphite is impregnated with resin, it may be preferable to cool it during pulverization to avoid thermal damage to the resin system during the pulverization step.

粉砕した粒子のサイズは、グラファイト製品の機械加工性および成形性と、所望の熱的特性が釣り合うように、選択することができる。例えば、小さな粒子は、容易に機械加工および/または成形できるグラファイト製品を与えるのに対し、大きな粒子は、異方性が高く、従って、面内の電気的および熱的伝導性が高いグラファイト製品を与える。   The size of the milled particles can be selected so that the machinability and formability of the graphite product and the desired thermal properties are balanced. For example, small particles provide a graphite product that can be easily machined and / or molded, whereas large particles have a high anisotropy and thus a graphite product with high in-plane electrical and thermal conductivity. give.

供給源材料が樹脂含浸されている場合、樹脂を粒子から除去するのが好ましい。樹脂除去に関しては、以下に詳細に説明する。   If the source material is resin impregnated, it is preferable to remove the resin from the particles. The resin removal will be described in detail below.

供給源材料を粉砕し、すべての樹脂を除去した後、その材料を再度膨脹させる。再膨脹は、上記のインターカレーションおよび剥離工程、およびShane et al.への米国特許第3,404,061号およびゲレインらの米国特許第4,895,713号に記載されている方法を使用して行うことができる。   After crushing the source material and removing all resin, the material is expanded again. Re-expansion uses the intercalation and exfoliation steps described above and the methods described in US Pat. No. 3,404,061 to Shane et al. And US Pat. No. 4,895,713 to Geleen et al. Can be done.

典型的には、インターカレーションの後、インターカレーション処理した粒子を炉中で加熱することにより、粒子を剥離させる。この剥離工程の際、インターカレーション処理された天然グラファイトフレークを、循環使用されるインターカレーション処理された粒子に加えることができる。好ましくは、再膨脹工程の際、粒子は、約100cc/g〜約350cc/g以上の範囲内の比体積を有するように膨脹させる。最後に、再膨脹工程の後、再膨脹した粒子を、上記のようにたわみ性シートに圧縮することができる。   Typically, after intercalation, particles are exfoliated by heating the intercalated particles in a furnace. During this exfoliation step, the intercalated natural graphite flakes can be added to the intercalated particles that are recycled. Preferably, during the re-expansion step, the particles are expanded to have a specific volume in the range of about 100 cc / g to about 350 cc / g or more. Finally, after the re-expansion step, the re-expanded particles can be compressed into a flexible sheet as described above.

出発材料が樹脂含浸されている場合、好ましくは樹脂を粒子から少なくとも部分的に除去すべきである。この除去工程は、粉砕工程と再膨脹工程との間に行うべきである。   If the starting material is resin impregnated, the resin should preferably be at least partially removed from the particles. This removal step should be performed between the grinding step and the re-expansion step.

一実施態様では、除去工程は、樹脂を含む再粉砕粒子を、例えば空気中の火炎の上で加熱することを含む。より詳しくは、含浸された樹脂を少なくとも約250℃の温度に加熱し、樹脂を除去する。この加熱工程の際、樹脂の分解生成物が急激な発火を避けるように注意すべきであり、これは、空気中で慎重に加熱するか、または不活性雰囲気中で加熱することにより、行うことができる。好ましくは、加熱は、約400℃〜約800℃の範囲内で、少なくとも約10〜約150分間以上行うべきである。   In one embodiment, the removing step comprises heating the reground particles comprising the resin, for example over an air flame. More particularly, the impregnated resin is heated to a temperature of at least about 250 ° C. to remove the resin. Care should be taken during this heating process to avoid rapid ignition of the decomposition products of the resin, which should be done by heating carefully in air or in an inert atmosphere. Can do. Preferably, the heating should be in the range of about 400 ° C. to about 800 ° C. for at least about 10 to about 150 minutes or more.

さらに、樹脂除去工程により、樹脂を除去しない類似の方法と比較して、成形方法で製造される製品の引張強度が増加することがある。膨脹工程(すなわちインターカレーションおよび剥離)の際に、樹脂をインターカレーション薬剤と混合した時に、場合によって毒性副生成物が生じることがあるので、樹脂除去工程は有利である。   Furthermore, the resin removal step may increase the tensile strength of the product produced by the molding method as compared to a similar method that does not remove the resin. The resin removal step is advantageous because, during the expansion step (ie, intercalation and stripping), when the resin is mixed with the intercalation agent, toxic by-products can sometimes be formed.

このように、膨脹工程の前に樹脂を除去することにより、上記の強度特性増加のように、より優れた製品が得られる。強度特性増加は、一部、膨脹増加の結果である。粒子中に樹脂が存在する場合、膨脹は制限される。   Thus, by removing the resin before the expansion step, a more excellent product can be obtained as in the above increase in strength characteristics. The increase in strength characteristics is partly the result of increased expansion. When resin is present in the particles, expansion is limited.

強度特性および環境上の問題に加えて、樹脂が場合により酸と暴走発熱反応を引き起こす恐れがあるために、インターカレーションの前に樹脂を除去するとよい。   In addition to strength properties and environmental issues, the resin may be removed prior to intercalation, as the resin may occasionally cause a runaway exothermic reaction with acid.

上記のことから、大部分の樹脂を除去するのが好ましい。より好ましくは、約75%を超える樹脂を除去する。最も好ましくは、99%を超える樹脂を除去する。   From the above, it is preferable to remove most of the resin. More preferably, greater than about 75% of the resin is removed. Most preferably, more than 99% of the resin is removed.

フレキシブルグラファイトシートを粉砕した後、所望の形状に成形し、好ましい実施態様では硬化させる(樹脂含浸してある場合)。あるいは、シートを粉砕の前に硬化させることもできるが、粉砕後の硬化が好ましい。   After pulverizing the flexible graphite sheet, it is formed into a desired shape and cured in a preferred embodiment (when resin impregnated). Alternatively, the sheet can be cured before grinding, but curing after grinding is preferred.

所望により、本発明のサーマルソリューションの形成に使用するフレキシブルグラファイトシートは、ラミネート層間に接着剤を含むか、または含まないラミネートとして使用することができる。そのラミネート積重構造には、非グラファイト層を含むこともできるが、これには接着剤の使用が必要であり、これは、ラミネート積重構造の平面を横切る放熱を遅らせることがあるので、不利である。そのような非グラファイト層は、金属、プラスチックまたは他の非金属材料、例えば線維ガラスまたはセラミック、を含むことができる。   If desired, the flexible graphite sheet used to form the thermal solution of the present invention can be used as a laminate with or without an adhesive between the laminate layers. The laminate stack structure can also include a non-graphite layer, but this requires the use of an adhesive, which can be detrimental because it can delay heat dissipation across the plane of the laminate stack structure. It is. Such non-graphite layers can include metals, plastics or other non-metallic materials such as fiberglass or ceramic.

上記のように、このようにして形成された、剥離されたグラファイトの圧縮粒子のシートは、本来異方性である、すなわちシートの熱伝導率が、シートを貫通する方向、つまり「c」方向に対して、面内方向、つまり「a」方向で、より大きい。このようにして、グラファイトシートの異方性は、熱を本サーマルソリューションの平面方向に(すなわちグラファイトシートに沿った「a」方向に)向ける。そのようなシートは、一般的に面内方向で少なくとも140W/m°K、より好ましくは少なくとも約200W/m°K、最も好ましくは少なくとも約250W/m°K、面貫通方向で約12W/m°K以下、より好ましくは約10W/m°K以下、最も好ましくは約6W/m°K以下の熱伝導率を有する。従って、本サーマルソリューションは、熱的異方性比(すなわち、面内熱伝導率と面貫通熱伝導率の比)が約10以上である。   As described above, the exfoliated sheet of graphite compressed particles formed in this way is inherently anisotropic, i.e. the direction in which the thermal conductivity of the sheet penetrates the sheet, i.e. the "c" direction. On the other hand, it is larger in the in-plane direction, that is, in the “a” direction. In this way, the anisotropy of the graphite sheet directs heat in the planar direction of the present thermal solution (ie, in the “a” direction along the graphite sheet). Such sheets are generally at least 140 W / m ° K in the in-plane direction, more preferably at least about 200 W / m ° K, most preferably at least about 250 W / m ° K, and about 12 W / m in the through-plane direction. It has a thermal conductivity of no more than ° K, more preferably no more than about 10 W / m ° K, and most preferably no more than about 6 W / m ° K. Accordingly, the thermal solution has a thermal anisotropy ratio (ie, a ratio of in-plane thermal conductivity to through-plane thermal conductivity) of about 10 or more.

ラミネートの面内および面貫通方向における熱伝導率の値は、ラミネートの形成に使用される場合を含めて、本サーマルソリューションの形成に使用するフレキシブルグラファイトシートのグラフェン層の方向的整列を変えることにより、あるいはラミネートが形成された後の、ラミネート自体のグラフェン層の方向的整列を変えることにより、操作できる。このようにして、本サーマルソリューションの面内熱伝導率は増加し、一方、本サーマルソリューションの面貫通熱伝導率は低下し、これによって熱的異方性比が増加する。   Thermal conductivity values in the in-plane and through-plane directions of the laminate can be determined by changing the directional alignment of the graphene layer of the flexible graphite sheet used to form this thermal solution, including when used to form a laminate. Or by changing the directional alignment of the graphene layer of the laminate itself after the laminate is formed. In this way, the in-plane thermal conductivity of the thermal solution is increased while the through-plane thermal conductivity of the thermal solution is decreased, thereby increasing the thermal anisotropy ratio.

このグラフェン層の方向的整列を達成できる方法の一つは、構成フレキシブルグラファイトシートに圧力を、シートをカレンダー加工すること(すなわちせん断力を作用させることにより)、またはダイプレス加工または往復プラテンプレス加工すること(すなわち圧縮作用により)であるが、方向的整列にはカレンダー加工がより効果的である。例えば、シートを密度1.1g/ccに対して1.7g/ccにカレンダー加工することにより、面内熱伝導率は約240W/m°Kから約450W/m°K以上に増加し、面貫通熱伝導率は比例して低下し、従って、個々のシートおよびさらに、そこから形成されるすべてのラミネートの熱的異方性比が増加する。   One way in which this directional alignment of the graphene layers can be achieved is by applying pressure to the structured flexible graphite sheet, calendering the sheet (ie by applying a shear force), or die pressing or reciprocating platen pressing. (I.e., by compression), but calendering is more effective for directional alignment. For example, by calendering the sheet to 1.7 g / cc for a density of 1.1 g / cc, the in-plane thermal conductivity is increased from about 240 W / m ° K to about 450 W / m ° K or more. Through-thermal conductivity decreases proportionally, thus increasing the thermal anisotropy ratio of individual sheets and, in addition, all laminates formed therefrom.

あるいは、ラミネートを形成する場合、例えば圧力をかけることにより、ラミネートを形成するグラフェン層の方向的整列が全体で増加し、ラミネートを構成するフレキシブルグラファイトシートの出発密度より大きい密度になる。実際、この様式で、ラミネート化された製品に、少なくとも約1.4g/ cc、より好ましくは少なくとも約1.6g/ccで、約2.0g/ccまでの最終密度が得られる。圧力は、通常の手段、例えばプレス加工またはカレンダー加工により、作用させることができる。少なくとも約60メガパスカル(MPa)の圧力が好ましく、2.0g/ccまでの密度を達成するには、少なくとも約550MPa、より好ましくは少なくとも約700MPaの圧力が必要である。   Alternatively, when forming a laminate, for example by applying pressure, the overall directional alignment of the graphene layers forming the laminate is increased, resulting in a density greater than the starting density of the flexible graphite sheet comprising the laminate. In fact, in this manner, a laminated product is obtained with a final density of at least about 1.4 g / cc, more preferably at least about 1.6 g / cc and up to about 2.0 g / cc. The pressure can be applied by conventional means such as pressing or calendaring. A pressure of at least about 60 megapascals (MPa) is preferred, and a pressure of at least about 550 MPa, more preferably at least about 700 MPa is required to achieve a density of up to 2.0 g / cc.

驚くべきことに、グラフェン層の方向的整列を増加することにより、密度は純粋な銅の密度よりはるかに小さいままで、グラファイトラミネートの面内熱伝導率を、純粋な銅の伝導率と等しいか、またはそれ以上の伝導率に増加させることができる。さらに、得られる整列したラミネートは、強度が「整列していない」ラミネートより増加している。   Surprisingly, by increasing the directional alignment of the graphene layer, the density remains much less than that of pure copper, and the in-plane thermal conductivity of the graphite laminate is equal to that of pure copper. , Or higher conductivity can be increased. In addition, the resulting aligned laminates have increased strength over “unaligned” laminates.

単一シートまたはラミネートとして、フレキシブルグラファイト材料を形成した後、次いでそれを2個の外側層の間にサンドイッチ状に挟む。最も好ましくは、サンドイッチ構造のグラファイトコアは、厚さが約0.05〜約2mmである。   After forming the flexible graphite material as a single sheet or laminate, it is then sandwiched between two outer layers. Most preferably, the sandwich-structured graphite core has a thickness of about 0.05 to about 2 mm.

上記のように、外側層は、プラスチック材料またはセラミックを含んでなることができるが、金属がより好ましく、最も好ましくはアルミニウムである。アルミニウムに加えて、選択する外側層は、銅、マグネシウム、チタン、窒化チタン、窒化ホウ素および炭化ケイ素を含んでなることができる。これらの外側層は、それぞれ、厚さを約10mm以下、より好ましくは厚さを約7.5mm以下にし、本発明のサンドイッチ構造を実用的にできるだけ薄くすべきである。実際、外側層の厚さは約0.02mm〜約4mmであるのが最も好ましい。   As noted above, the outer layer can comprise a plastic material or ceramic, but is more preferably a metal, most preferably aluminum. In addition to aluminum, the selected outer layer can comprise copper, magnesium, titanium, titanium nitride, boron nitride and silicon carbide. Each of these outer layers should be about 10 mm or less in thickness, more preferably about 7.5 mm or less, and the sandwich structure of the present invention should be as thin as practical. Indeed, it is most preferred that the thickness of the outer layer is from about 0.02 mm to about 4 mm.

上記のように、サンドイッチ構造は、グラファイトコアの周りに外側層を一つに融解/溶接/はんだ付けするか、あるいは接着剤を使用するか、または外側層をそれらの周りで折り曲げるか、もしくは波形にし、それによってグラファイト材料を外側層間にカプセル封入することにより、形成することができる。最も好ましい実施態様では、外側層を、2個の外側層が互いに接する所にのみ塗布した接着剤で互いに接着させ、外側層とグラファイトコアとの間における熱移動の低下をすべて回避する。   As mentioned above, the sandwich structure can melt / weld / solder the outer layer together around the graphite core, or use an adhesive, or bend the outer layer around them or corrugate And thereby encapsulating the graphite material between the outer layers. In the most preferred embodiment, the outer layers are adhered to each other with an adhesive applied only where the two outer layers contact each other to avoid any reduction in heat transfer between the outer layer and the graphite core.

上記のように、サンドイッチ構造のサーマルソリューションは、外側層用の材料および3層の厚さを、グラファイト系コアと組み合わせた外側層のそれぞれに対して、下記式:

Figure 2008516413
により求められる、Fxで表される熱関数が約−10〜約+7になるように選択して形成され、式中、Yは、外側層の一方に対するヤング率であり、Yは、グラファイト系コアに対するヤング率であり、Thickは、ミリメートル(mm)で表した外側層の厚さであり、Thickは、グラファイト系コアの厚さであり、Tcは、外側層の熱伝導率であり、Tcは、グラファイト系コアの熱伝導率であり、dは、外側層の密度であり、dは、グラファイト系コアの密度である。 As described above, the sandwich thermal solution has the following formula for each of the outer layers combined with the outer layer material and the thickness of the three layers in combination with the graphite-based core:
Figure 2008516413
And the heat function represented by Fx is selected to be about −10 to about +7, where Y 1 is the Young's modulus for one of the outer layers, and Y 2 is graphite. Thick 1 is the thickness of the outer layer in millimeters (mm), Thick 2 is the thickness of the graphite core, and Tc 1 is the thermal conductivity of the outer layer. , Tc 2 is the thermal conductivity of the graphite-based core, d 1 is the density of the outer layer, and d 2 is the density of the graphite-based core.

このようにして、本発明のサンドイッチ構造の熱伝導率および熱拡散率の両方を、Δtが最少に抑えられ、効果的なサーマルソリューションが得られるように最適化することができる。   In this way, both the thermal conductivity and thermal diffusivity of the sandwich structure of the present invention can be optimized such that Δt is minimized and an effective thermal solution is obtained.

ここで、図面、特に図1および3に関して、本発明のサーマルソリューションの一実施態様を、全体番号10で示す。図3に示すように、サーマルソリューション10は、主表面10aおよび10bを有するサンドイッチ構造を含んでなり、外側層30および40の間に挟まれた、剥離されたグラファイトの圧縮された粒子から構成されたシート20を含んでなる。サーマルソリューション10の主表面10aまたは10bの一方は、100で示す熱源、例えばラップトップコンピュータのハードドライブまたは携帯電話のチップセット、と接触して作動するように配置されるサイズを有し、熱源100から発生した熱をサーマルソリューション10の中に放散させる。熱源100と接触する主表面10aまたは10bの面積は、熱源100と接触している面積よりも大きいので、サーマルソリューション10は熱を熱源100から放散させる。   Referring now to the drawings, in particular FIGS. 1 and 3, one embodiment of the thermal solution of the present invention is indicated generally by the number 10. As shown in FIG. 3, thermal solution 10 comprises a sandwich structure having major surfaces 10a and 10b and is composed of compressed particles of exfoliated graphite sandwiched between outer layers 30 and 40. The sheet 20 is included. One of the major surfaces 10a or 10b of the thermal solution 10 has a size arranged to operate in contact with a heat source indicated at 100, such as a laptop computer hard drive or a cell phone chipset, and the heat source 100 The heat generated from the heat is dissipated into the thermal solution 10. The thermal solution 10 dissipates heat from the heat source 100 because the area of the main surface 10 a or 10 b in contact with the heat source 100 is larger than the area in contact with the heat source 100.

さらに、サーマルソリューション10の主表面10aまたは10bの一方は、放熱デバイス110、例えば吸熱源、ヒートパイプ、等、と接触して作動することができる。放熱デバイス110は、熱源100と同じ主表面10aまたは10b上で、サーマルソリューション10と接触することができる。サーマルソリューション10のグラファイトコア20の異方性のために、熱源100から来る熱は放熱デバイス110に広がり、それによって、発生した熱は放散する。このようにして、サーマルソリューションは、熱源100から発生した熱を放散させる放熱体として作用し、熱を放熱デバイス110に放散させることを含む。   Furthermore, one of the major surfaces 10a or 10b of the thermal solution 10 can operate in contact with a heat dissipation device 110, such as a heat sink, heat pipe, or the like. The heat dissipation device 110 can contact the thermal solution 10 on the same major surface 10 a or 10 b as the heat source 100. Due to the anisotropy of the graphite core 20 of the thermal solution 10, the heat coming from the heat source 100 spreads to the heat dissipation device 110, thereby dissipating the generated heat. In this way, the thermal solution includes acting as a radiator that dissipates heat generated from the heat source 100 and dissipates heat to the heat dissipation device 110.

しかし、サーマルソリューション10の熱的異方性比が比較的高いために、熱は、熱源100と接触して作動する主表面10aまたは10bの一方から他方へ、サーマルソリューション10の面を貫通して効果的に伝達されない。従って、熱源10が中に配置されているデバイス(例えばラップトップコンピュータまたは携帯電話)の外側表面には熱が効果的に伝達されないので、サーマルソリューション10が熱源10と外側表面との間に配置されていれば、そのような外側表面の温度が下がる(場合により、10℃以上も下がる)。   However, due to the relatively high thermal anisotropy ratio of the thermal solution 10, heat passes through the surface of the thermal solution 10 from one of the major surfaces 10a or 10b operating in contact with the heat source 100 to the other. Not transmitted effectively. Accordingly, the thermal solution 10 is placed between the heat source 10 and the outer surface because heat is not effectively transferred to the outer surface of the device (eg, laptop computer or cell phone) in which the heat source 10 is placed. If so, the temperature of such an outer surface decreases (in some cases, it decreases by 10 ° C. or more).

同様に、熱源10が中に配置されているデバイス(例えばラップトップコンピュータまたは携帯電話)の中でも、熱は別の部品に効果的に伝達されないので、サーマルソリューション10が熱源10と他の部品との間に配置されていれば、そのような他の部品がさらされる温度が下がる。   Similarly, even in a device (eg, a laptop computer or cell phone) in which the heat source 10 is located, heat is not effectively transferred to another component, so that the thermal solution 10 is connected between the heat source 10 and the other component. If placed in between, the temperature at which such other components are exposed is reduced.

図2aおよび2bは、サーマルソリューション10をラップトップコンピュータ120の中に配置し、本発明の設計の有利な態様を達成する例を示す。図2aから分かるように、ラップトップコンピュータ120は、その保護ケースの下に、122で示す一個以上の発熱部品を包含する、多くの部品を有する。さらに、ラップトップコンピュータ120は、放熱デバイス、例えば吸熱源124、を有することができる。空間が限られているために、吸熱源124を常に発熱部品122に隣接して配置できる訳ではない。   FIGS. 2a and 2b show examples of placing the thermal solution 10 in a laptop computer 120 to achieve the advantageous aspects of the design of the present invention. As can be seen from FIG. 2a, the laptop computer 120 has a number of components under its protective case, including one or more heat generating components indicated at 122. Further, the laptop computer 120 can have a heat dissipation device, such as a heat sink 124. Due to the limited space, the heat absorption source 124 cannot always be disposed adjacent to the heat generating component 122.

しかし、図2bでは、サーマルソリューション10をラップトップコンピュータ120中で、発熱部品122と吸熱源124の両方を覆うように配置する。これによって、熱を発熱部品122から吸熱源124に流し、放散させることができる。その上、サーマルソリューション10の面貫通熱伝導率は比較的低いので、熱はサーマルソリューション10を通しては効果的に流れず、サーマルソリューション10により遮蔽された環境の過熱を防止する。これは、より等方性の材料、例えば銅または白金、をグラファイト系コア無しに使用した場合には、不可能であろう。   However, in FIG. 2 b, the thermal solution 10 is placed in the laptop computer 120 so as to cover both the heat generating component 122 and the heat sink 124. As a result, heat can flow from the heat generating component 122 to the heat absorption source 124 to be dissipated. Moreover, because the thermal solution 10 has a relatively low through-plane thermal conductivity, heat does not flow effectively through the thermal solution 10 and prevents overheating of the environment shielded by the thermal solution 10. This may not be possible when more isotropic materials such as copper or platinum are used without a graphite based core.

さらに、サーマルソリューション10の金属系外側層30および40は成形可能であるので、図2bに示すように、サーマルソリューション10をラップトップコンピュータ120中にある部品の輪郭に従うように成形することができ、従って、追加の空間をあまり必要としない。   Furthermore, since the metallic outer layers 30 and 40 of the thermal solution 10 can be molded, the thermal solution 10 can be molded to follow the contours of the parts in the laptop computer 120, as shown in FIG. Therefore, it does not require much additional space.

所望により、サーマルソリューション10に保護被覆を施し、サーマルソリューション10の熱遮蔽効果を高めることができる。好適な保護被覆としては、上記の目的に十分な、好適な材料、例えば熱可塑性材料、例えばポリエチレン、ポリエステルまたはポリイミド、を含むことができる。   If desired, a protective coating can be applied to the thermal solution 10 to enhance the thermal shielding effect of the thermal solution 10. Suitable protective coatings can include any suitable material sufficient for the purposes described above, such as a thermoplastic material such as polyethylene, polyester or polyimide.

保護被覆はサーマルソリューション10に、幾つかの異なった方法で施すことができる。例えば、サーマルソリューション10を形成した後、保護被覆が形成される材料を個々のサーマルソリューション10の上に塗布することができる。この目的には、当業者には良く知られている様々な被覆方法、例えばスプレー被覆、ローラー被覆および熱ラミネートプレス加工、により、保護被覆を施すことができる。保護被覆は、機械的マッピングおよび張り合わせによっても施すことができる。   The protective coating can be applied to the thermal solution 10 in several different ways. For example, after forming the thermal solutions 10, the material from which the protective coating is formed can be applied over the individual thermal solutions 10. For this purpose, the protective coating can be applied by various coating methods well known to those skilled in the art, such as spray coating, roller coating and hot laminating press processing. The protective coating can also be applied by mechanical mapping and lamination.

一般的に、被覆方法は、保護被覆をサーマルソリューション10にほとんどの用途に十分な強度で接着させる。しかし、所望により、あるいは接着性が比較的低い保護被覆、例えばマイラー(登録商標)ポリエステル材料およびカプトンポリイミド材料(両方共、E.I. du Pont de Nemours and Company of Wilmington, Delawareから市販されている)で被覆を行うには、接着剤の層をサーマルソリューション10と保護被覆との間に塗布することができる。好適な接着剤は、保護被覆をサーマルソリューション10に十分に接着させることができる接着剤、例えばアクリル樹脂またはラテックス接着剤、である。   In general, the coating method adheres the protective coating to the thermal solution 10 with sufficient strength for most applications. However, if desired or coated with a relatively low adhesion protective coating, such as Mylar® polyester material and Kapton polyimide material, both commercially available from EI du Pont de Nemours and Company of Wilmington, Delaware To do so, a layer of adhesive can be applied between the thermal solution 10 and the protective coating. Suitable adhesives are adhesives that can sufficiently adhere the protective coating to the thermal solution 10, such as acrylic or latex adhesives.

例1
本発明のサンドイッチ構造の幾つかの実施態様の熱的特性を、電子装置用のサーマルソリューションとして使用されることが多い幾つかの材料の特性と、W/m°Kとして表す熱伝導率(Tc)、およびmm/secとして表す熱拡散率(Td)を測定することにより、比較した。試験した各試料は、総厚が1.3mmであり、
(1)フレキシブルグラファイト、
(2)銅、
(3)アルミニウム、
(4)窒化アルミニウム、
(5)銅0.5mm、材料(1)のフレキシブルグラファイト1.2mm、および銅0.5mmから形成されたサンドイッチ構造、
(6)アルミニウム0.5mm、材料(1)のフレキシブルグラファイト1.2mm、およびアルミニウム0.5mmから形成されたサンドイッチ構造、および
(7)窒化アルミニウム0.5mm、材料(1)のフレキシブルグラファイト1.2mm、および窒化アルミニウム0.5mmから形成されたサンドイッチ構造
からなる。
結果を表Iに示す。
Example 1
The thermal properties of some embodiments of the sandwich structure of the present invention, the properties of some materials often used as thermal solutions for electronic devices, and the thermal conductivity (Tc) expressed as W / m ° K. ) And thermal diffusivity (Td) expressed as mm 2 / sec. Each sample tested has a total thickness of 1.3 mm,
(1) Flexible graphite,
(2) Copper,
(3) Aluminum,
(4) Aluminum nitride,
(5) Sandwich structure formed from 0.5 mm of copper, 1.2 mm of flexible graphite of material (1), and 0.5 mm of copper,
(6) 0.5 mm aluminum, 1.2 mm flexible graphite of material (1), and sandwich structure formed from 0.5 mm aluminum, and (7) 0.5 mm aluminum nitride, flexible graphite of material (1) It consists of a sandwich structure formed from 2 mm and aluminum nitride 0.5 mm.
The results are shown in Table I.

表I
試料 熱伝導率 熱拡散率
グラファイト 240 230
Cu 368 108
Al 210 98
窒化アルミニウム 35 12
Cu−グラファイト−Cu 345 278
Al−グラファイト−Al 383 324
窒化アルミニウム− 100 145
グラファイト−窒化アルミニウム
Table I
Sample Thermal conductivity Thermal diffusivity
Graphite 240 230
Cu 368 108
Al 210 98
Aluminum nitride 35 12
Cu-graphite-Cu 345 278
Al-graphite-Al 383 324
Aluminum nitride-100 145
Graphite-aluminum nitride

例2
本発明のサンドイッチ構造の様々な実施態様の熱的特性を、電子装置用のサーマルソリューションとして使用されることが多い幾つかの材料の特性と、W/m°Kとして表す熱伝導率(Tc)、およびmm2/secとして表す熱拡散率(Td)を測定することにより、比較した。試験した各試料は、総厚が1.5mmであり、
(1)アルミニウム、
(2)ケイ素、
(3)フレキシブルグラファイト、
(4)アルミニウム0.1mm、ケイ素1.3mm、およびアルミニウム0.1mmから形成されたサンドイッチ構造、
(5)ケイ素0.1mm、アルミニウム1.3mm、およびケイ素0.1mmから形成されたサンドイッチ構造、
(6)アルミニウム0.1mm、材料(3)のフレキシブルグラファイト1.3mm、およびアルミニウム0.1mmから形成されたサンドイッチ構造、および
(7)材料(3)のフレキシブルグラファイト0.1mm、アルミニウム1.3mm、および材料(3)のフレキシブルグラファイト0.1mmから形成されたサンドイッチ構造
からなる。
結果を表Iに示す。
Example 2
The thermal properties of various embodiments of the sandwich structure of the present invention, the properties of several materials often used as thermal solutions for electronic devices, and the thermal conductivity (Tc) expressed as W / m ° K. , And by measuring the thermal diffusivity (Td) expressed as mm2 / sec. Each sample tested has a total thickness of 1.5 mm,
(1) Aluminum,
(2) silicon,
(3) Flexible graphite,
(4) Sandwich structure formed from aluminum 0.1 mm, silicon 1.3 mm, and aluminum 0.1 mm,
(5) Sandwich structure formed from silicon 0.1 mm, aluminum 1.3 mm, and silicon 0.1 mm,
(6) 0.1 mm aluminum, 1.3 mm flexible graphite of material (3), and sandwich structure formed from 0.1 mm aluminum, and (7) 0.1 mm flexible graphite of material (3), 1.3 mm aluminum. And a sandwich structure formed from 0.1 mm of flexible graphite of material (3).
The results are shown in Table I.

表II
試料 熱伝導率 熱拡散率
Al 210 98
ケイ素 0.6 0.04
グラファイト 240 230
Al−ケイ素−Al 1.8 0.23
ケイ素−Al−ケイ素 0.8 0.05
Al−グラファイト−Al 383 324
グラファイト−Al−グラファイト 260 245
Table II
Sample Thermal conductivity Thermal diffusivity
Al 210 98
Silicon 0.6 0.04
Graphite 240 230
Al-silicon-Al 1.8 0.23
Silicon-Al-silicon 0.8 0.05
Al-graphite-Al 383 324
Graphite-Al-graphite 260 245

例3
様々な熱伝導率を有するグラファイト材料を使用し、一連のサンドイッチ状サーマルソリューションを製造した。それぞれの場合、サンドイッチ構造は、厚さが1.55mm、幅が15mm、長さが400mmであった。これらのサンドイッチ構造に200トンの圧力をかけ、層間の空気を排除した。10ワットの熱源をサンドイッチ構造の縁部の一方から20mmに配置し、第一熱電対をサンドイッチ構造の熱源と反対側の縁部の一方から20mmに配置し、第二熱電対を第一熱電対から200mmに配置した。次いで、各試料の熱伝導率および熱拡散率を計算した。試験した試料は、
(1)アルミニウム0.05mm、熱伝導率200W/m°Kのグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.05mmから形成されたサンドイッチ構造、
(2)アルミニウム0.05mm、熱伝導率400W/m°Kのグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.05mmから形成されたサンドイッチ構造、
(3)アルミニウム0.05mm、熱伝導率500W/m°Kのグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.05mmから形成されたサンドイッチ構造、
(4)アルミニウム0.05mm、熱伝導率800W/m°Kのグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.05mmから形成されたサンドイッチ構造、
(5)アルミニウム0.05mm、熱伝導率1000W/m°Kのグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.05mmから形成されたサンドイッチ構造
である。結果を表IIIに示す。
Example 3
A series of sandwich thermal solutions were made using graphite materials with various thermal conductivities. In each case, the sandwich structure had a thickness of 1.55 mm, a width of 15 mm, and a length of 400 mm. A pressure of 200 tons was applied to these sandwich structures to eliminate air between layers. A 10 watt heat source is placed 20 mm from one of the edges of the sandwich structure, a first thermocouple is placed 20 mm from one of the edges opposite the sandwich structure, and a second thermocouple is placed on the first thermocouple. To 200 mm. Subsequently, the thermal conductivity and thermal diffusivity of each sample were calculated. The tested samples are
(1) A sandwich structure formed from 0.05 mm of aluminum, 1.45 mm of graphite having a thermal conductivity of 200 W / m ° K, and 0.05 mm of aluminum,
(2) Sandwich structure formed from 0.05 mm aluminum, 1.45 mm graphite having a thermal conductivity of 400 W / m ° K, and 0.05 mm aluminum,
(3) Sandwich structure formed from 0.05 mm of aluminum, 1.45 mm of graphite having a thermal conductivity of 500 W / m ° K, and 0.05 mm of aluminum,
(4) Sandwich structure formed from 0.05 mm of aluminum, 1.45 mm of graphite having a thermal conductivity of 800 W / m ° K, and 0.05 mm of aluminum,
(5) A sandwich structure formed from 0.05 mm of aluminum, 1.45 mm of graphite having a thermal conductivity of 1000 W / m ° K, and 0.05 mm of aluminum. The results are shown in Table III.

表III
試料 コアTc 外側層Tc サンドイッチ構造 サンドイッチ構造
Tc Td
1 200 240 360 312
2 400 240 550 355
3 500 240 600 380
4 800 240 760 400
5 1000 240 940 410
Table III
Sample Core Tc Outer layer Tc Sandwich structure Sandwich structure
Tc Td
1 200 240 360 312
2 400 240 550 355
3 500 240 600 380
4 800 240 760 400
5 1000 240 940 410

例4
外側層の厚さが熱的特性にどのような影響を及ぼすかを立証するために、様々な厚さのアルミニウムを使用し、一連のサンドイッチ状サーマルソリューションを製造した。それぞれの場合、サンドイッチ構造は、幅が15mm、長さが400mmであった。これらのサンドイッチ構造に200トンの圧力をかけ、層間の空気を排除した。10ワットの熱源をサンドイッチ構造の縁部の一方から20mmに配置し、第一熱電対をサンドイッチ構造の熱源と反対側の縁部の一方から20mmに配置し、第二熱電対を第一熱電対から200mmに配置した。次いで、各試料の熱伝導率および熱拡散率を計算した。試験した試料は、
(1)アルミニウム0.1mm、熱伝導率200W/m°Kのフレキシブルグラファイト1.45mm、およびアルミニウム0.1mmから形成されたサンドイッチ構造、
(2)アルミニウム1mm、熱伝導率200W/m°Kのフレキシブルグラファイト1.45mm、およびアルミニウム1mmから形成されたサンドイッチ構造、
(3)アルミニウム3mm、熱伝導率200W/m°Kのフレキシブルグラファイト1.45mm、およびアルミニウム3mmから形成されたサンドイッチ構造
である。結果を表IVに示す。
Example 4
To demonstrate how the thickness of the outer layer affects the thermal properties, a series of sandwich thermal solutions were made using various thicknesses of aluminum. In each case, the sandwich structure was 15 mm wide and 400 mm long. A pressure of 200 tons was applied to these sandwich structures to eliminate air between layers. A 10 watt heat source is placed 20 mm from one of the edges of the sandwich structure, a first thermocouple is placed 20 mm from one of the edges opposite the sandwich structure, and a second thermocouple is placed on the first thermocouple. To 200 mm. Subsequently, the thermal conductivity and thermal diffusivity of each sample were calculated. The tested samples are
(1) Sandwich structure formed from aluminum 0.1 mm, flexible graphite 1.45 mm having a thermal conductivity of 200 W / m ° K, and aluminum 0.1 mm,
(2) Sandwich structure formed from 1 mm of aluminum, 1.45 mm of flexible graphite with a thermal conductivity of 200 W / m ° K, and 1 mm of aluminum,
(3) A sandwich structure formed of 3 mm of aluminum, 1.45 mm of flexible graphite having a thermal conductivity of 200 W / m ° K, and 3 mm of aluminum. The results are shown in Table IV.

表IV
アルミニウムの厚さ 熱伝導率 熱拡散率
0.1mm 380 312
1mm 300 280
3mm 260 220
Table IV
Aluminum thickness Thermal conductivity Thermal diffusivity
0.1mm 380 312
1mm 300 280
3mm 260 220

例5
熱関数のΔtに対する影響を立証するために、外側層の一方が様々な厚さを有する、一連のサンドイッチ状サーマルソリューションを製造した。それぞれの場合、サンドイッチ構造は、幅が15mm、長さが400mmであった。これらのサンドイッチ構造に200トンの圧力をかけ、層間の空気を排除した。10ワットの熱源をサンドイッチ構造の縁部の一方から20mmに配置し、第一熱電対をサンドイッチ構造の熱源と反対側の縁部の一方から20mmに配置し、第二熱電対を第一熱電対から200mmに配置した。次いで、各試料の熱伝導率および熱拡散率を計算した。試料は、アルミニウム層の間に挟んだ、熱伝導率200W/m°Kのフレキシブルグラファイト1.45mmを使用して試験した。結果を表Vに示す。
Example 5
In order to demonstrate the effect of the thermal function on Δt, a series of sandwich-like thermal solutions were manufactured, with one of the outer layers having various thicknesses. In each case, the sandwich structure was 15 mm wide and 400 mm long. A pressure of 200 tons was applied to these sandwich structures to eliminate air between layers. A 10 watt heat source is placed 20 mm from one of the edges of the sandwich structure, a first thermocouple is placed 20 mm from one of the edges opposite the sandwich structure, and a second thermocouple is placed on the first thermocouple. To 200 mm. Subsequently, the thermal conductivity and thermal diffusivity of each sample were calculated. The samples were tested using 1.45 mm flexible graphite with a thermal conductivity of 200 W / m ° K sandwiched between aluminum layers. The results are shown in Table V.

表V
外側層−1 外側層−2 Δt
厚さ Fx 厚さ Fx
0.05 4.51 0.05 4.51 4
0.05 4.51 4 8.90 9
0.05 4.51 0.15 5.61 6
Table V
Outer layer-1 outer layer-2 Δt
Thickness Fx Thickness Fx
0.05 4.51 0.05 4.51 4
0.05 4.51 4 8.90 9
0.05 4.51 0.15 5.61 6

このように、本発明を使用することにより、電子デバイスの部品から発生する熱を遮蔽し、発散させ、デバイスの熱を放散させると共に、「触れた時の温度」および隣接する部品への熱移動を低減させることができる。これらの機能は、銅またはアルミニウムのような伝統的な放熱材料では達成できず、これらの材料では、等方性のために、触れた時の温度および隣接する部品への熱移動はほとんど低下しない。触れた時の温度および隣接する部品への熱移動を低減させるために使用できる絶縁材料は、熱を放散させず、熱源部品の周囲で熱の蓄積を引き起こす。   Thus, by using the present invention, the heat generated from the parts of the electronic device is shielded and dissipated, the heat of the device is dissipated, and the "temperature when touched" and the heat transfer to the adjacent parts Can be reduced. These functions cannot be achieved with traditional heat-dissipating materials such as copper or aluminum, and due to isotropic properties, the temperature when touched and the heat transfer to adjacent components is hardly reduced. . Insulating materials that can be used to reduce touching temperature and heat transfer to adjacent components do not dissipate heat and cause heat accumulation around the heat source component.

本明細書中で引用する特許、特許出願および出版物は、参考として本明細書に包含される。   Patents, patent applications and publications cited herein are hereby incorporated by reference.

上に説明した本発明を、多くの様式で変形できることは明らかである。そのような変形は、本発明の精神および範囲から離れていると見なすべきではなく、当業者には明らかなように、そのような修正のすべては、特許請求の範囲に規定する範囲内に含まれる。   Obviously, the invention described above can be modified in many ways. Such variations are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention, and as will be apparent to those skilled in the art, all such modifications are within the scope defined by the claims. It is.

熱源と吸熱源をブリッジするように配置された、本発明のサーマルソリューションの第一実施態様を示す透視図である。1 is a perspective view showing a first embodiment of a thermal solution of the present invention arranged to bridge a heat source and an endothermic source. FIG. 図2Aはラップトップコンピュータの、その上部プレートを取り外した状態を示す透視図であり、図2Bは、図2aのラップトップコンピュータ中にその場で配置した、図1に示すサーマルソリューションの実施態様を示す透視図である。。2A is a perspective view of the laptop computer with its top plate removed, and FIG. 2B shows an embodiment of the thermal solution shown in FIG. 1 placed in-situ in the laptop computer of FIG. 2a. FIG. . は、図1に示すサーマルソリューションの末端断面図である。FIG. 2 is a sectional end view of the thermal solution shown in FIG. 1.

Claims (22)

電子デバイス用の熱を放散および遮蔽するシステムであって、
外側表面、および熱源を含んでなる第一部品を含んでなる電子デバイスと、
2つの主表面を含んでなるサーマルソリューションと、を含んでなり、
前記サーマルソリューションが、前記主表面の一方が前記第一部品と接触して作動するように配置され、前記第一部品と前記電子部品の外側表面との間に挿入されてなり、
前記サーマルソリューションが、2つの外側層の間に挟まれた少なくとも一個のフレキシブルグラファイトのシートを含んでなる、システム。
A system for dissipating and shielding heat for electronic devices,
An electronic device comprising an outer surface and a first part comprising a heat source;
A thermal solution comprising two major surfaces,
The thermal solution is arranged such that one of the major surfaces operates in contact with the first component and is inserted between the first component and the outer surface of the electronic component;
The system, wherein the thermal solution comprises at least one sheet of flexible graphite sandwiched between two outer layers.
前記外側層が、プラスチック、金属、および複合材料、またはそれらの組合せからなる群から選択された材料を含んでなる、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the outer layer comprises a material selected from the group consisting of plastic, metal, and composite materials, or combinations thereof. 前記外側層の少なくとも一方がアルミニウムを含んでなる、請求項2に記載のシステム。   The system of claim 2, wherein at least one of the outer layers comprises aluminum. 前記グラファイト系コアと組み合わせた前記外側層のそれぞれに対して、下記式:
Figure 2008516413
(式中、Yは、前記外側層の一方に対するヤング率であり、Yは、前記グラファイト系コアに対するヤング率であり、Thickは、ミリメートル(mm)で表した前記外側層の厚さであり、Thickは、前記グラファイト系コアの厚さであり、Tcは、前記外側層の熱伝導率であり、Tcは、前記グラファイト系コアの熱伝導率であり、dは、前記外側層の密度であり、dは、前記グラファイト系コアの密度である)
により求められる、Fxで表される熱関数が約−10〜約+7である、請求項1に記載のシステム。
For each of the outer layers in combination with the graphite core, the following formula:
Figure 2008516413
(Where Y 1 is the Young's modulus for one of the outer layers, Y 2 is the Young's modulus for the graphite core, and Thick 1 is the thickness of the outer layer in millimeters (mm)). Thick 2 is the thickness of the graphite-based core, Tc 1 is the thermal conductivity of the outer layer, Tc 2 is the thermal conductivity of the graphite-based core, and d 1 is (The density of the outer layer, d 2 is the density of the graphite core)
The system of claim 1, wherein the thermal function expressed by Fx is about −10 to about +7.
前記電子デバイスが、前記第一部品に直接隣接していない場所に配置された放熱デバイスをさらに含んでなり、さらに前記サーマルソリューションの主表面の一方が前記放熱デバイスと接触して作動する、請求項1に記載のシステム。   The electronic device further comprises a heat dissipation device disposed at a location not directly adjacent to the first component, and further wherein one of the major surfaces of the thermal solution operates in contact with the heat dissipation device. The system according to 1. 前記放熱デバイスが、吸熱源、ヒートパイプ、ヒートプレートまたはそれらのいずれかの組合せを含んでなる、請求項5に記載のシステム。   The system of claim 5, wherein the heat dissipation device comprises a heat sink, a heat pipe, a heat plate, or any combination thereof. 前記サーマルソリューションが、少なくとも約140W/m°Kの面内熱伝導率を有する、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the thermal solution has an in-plane thermal conductivity of at least about 140 W / m ° K. 前記サーマルソリューションが、約12W/m°K以下の面貫通熱伝導率を有する、請求項7に記載のシステム。   The system of claim 7, wherein the thermal solution has a through-plane thermal conductivity of about 12 W / m ° K or less. 前記サーマルソリューションが、前記サーマルソリューションの上に保護被覆をさらに含んでなる、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the thermal solution further comprises a protective coating on the thermal solution. 前記保護被覆の熱伝導率が、前記フレキシブルグラファイトの少なくとも一つのシートの面貫通熱伝導率未満である、請求項9に記載のシステム。   The system of claim 9, wherein the thermal conductivity of the protective coating is less than the through-plane thermal conductivity of at least one sheet of the flexible graphite. 熱伝達材料が、前記サーマルソリューションと前記第一部品との間に配置される、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein a heat transfer material is disposed between the thermal solution and the first part. 前記電子デバイスがラップトップコンピュータであり、前記外側表面が、前記ラップトップコンピュータのケースの一部を含んでなる、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the electronic device is a laptop computer and the outer surface comprises a portion of a case of the laptop computer. 電子デバイス用の熱を放散および遮蔽するシステムであって、
2つの主表面を含んでなるサーマルソリューションを含んでなり、
前記サーマルソリューションが、2つの外側層の間に挟まれた少なくとも一個のフレキシブルグラファイトのシートを含んでなる、システム。
A system for dissipating and shielding heat for electronic devices,
Comprising a thermal solution comprising two major surfaces;
The system, wherein the thermal solution comprises at least one sheet of flexible graphite sandwiched between two outer layers.
前記外側層が、プラスチック、金属、および複合材料、またはそれらの組合せからなる群から選択された材料を含んでなる、請求項13に記載のシステム。   The system of claim 13, wherein the outer layer comprises a material selected from the group consisting of plastic, metal, and composite materials, or combinations thereof. 前記外側層の少なくとも一方がアルミニウムを含んでなる、請求項14に記載のシステム。   The system of claim 14, wherein at least one of the outer layers comprises aluminum. 前記グラファイト系コアと組み合わせた前記外側層のそれぞれに対して、下記式:
Figure 2008516413
(式中、Yは、前記外側層の一方に対するヤング率であり、Yは、前記グラファイト系コアに対するヤング率であり、Thickは、ミリメートル(mm)で表した前記外側層の厚さであり、Thickは、前記グラファイト系コアの厚さであり、Tcは、前記外側層の熱伝導率であり、Tcは、前記グラファイト系コアの熱伝導率であり、dは、前記外側層の密度であり、dは、前記グラファイト系コアの密度である)
により求められる、Fxで表される熱関数が約−10〜約+7である、請求項13に記載のシステム。
For each of the outer layers in combination with the graphite core, the following formula:
Figure 2008516413
(Where Y 1 is the Young's modulus for one of the outer layers, Y 2 is the Young's modulus for the graphite core, and Thick 1 is the thickness of the outer layer in millimeters (mm)). Thick 2 is the thickness of the graphite-based core, Tc 1 is the thermal conductivity of the outer layer, Tc 2 is the thermal conductivity of the graphite-based core, and d 1 is (The density of the outer layer, d 2 is the density of the graphite core)
The system of claim 13, wherein the thermal function expressed in Fx is about −10 to about +7.
前記サーマルソリューションが、少なくとも約140W/m°Kの面内熱伝導率を有する、請求項13に記載のシステム。   The system of claim 13, wherein the thermal solution has an in-plane thermal conductivity of at least about 140 W / m ° K. 前記サーマルソリューションが、約12W/m°K以下の面貫通熱伝導率を有する、請求項17に記載のシステム。   The system of claim 17, wherein the thermal solution has a through-plane thermal conductivity of about 12 W / m ° K or less. 前記サーマルソリューションが、前記サーマルソリューションの上に保護被覆をさらに含んでなる、請求項13に記載のシステム。   The system of claim 13, wherein the thermal solution further comprises a protective coating on the thermal solution. 前記保護被覆の熱伝導率が、前記フレキシブルグラファイトの少なくとも一つのシートの面貫通熱伝導率未満である、請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, wherein the thermal conductivity of the protective coating is less than the through-plane thermal conductivity of the at least one sheet of flexible graphite. 熱伝達材料が、前記サーマルソリューションと前記第一部品との間に配置される、請求項13に記載のシステム。   The system of claim 13, wherein a heat transfer material is disposed between the thermal solution and the first part. 前記熱伝達材料が、金属または熱界面を含んでなる、請求項21に記載のシステム。   The system of claim 21, wherein the heat transfer material comprises a metal or a thermal interface.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015198770A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 株式会社村田製作所 Electronic device
US10244657B2 (en) 2013-10-21 2019-03-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermal insulation sheet and method for producing same
US10438866B2 (en) 2013-03-25 2019-10-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Insulating sheet and manufacturing method for same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10126081A (en) * 1996-10-17 1998-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat insulating device
JPH11179830A (en) * 1997-12-18 1999-07-06 Toray Ind Inc Composite molded product and member for electrical and electronic equipment
JP2000010661A (en) * 1998-06-18 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp Portable information processor, cover for the portable information processor and desk-top information processor
JP2000169125A (en) * 1998-12-04 2000-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Graphite material and its production
US6131651A (en) * 1998-09-16 2000-10-17 Advanced Ceramics Corporation Flexible heat transfer device and method
JP2003008263A (en) * 2001-06-27 2003-01-10 Sony Corp Heat conduction member and electronic device having heat conduction member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10126081A (en) * 1996-10-17 1998-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heat insulating device
JPH11179830A (en) * 1997-12-18 1999-07-06 Toray Ind Inc Composite molded product and member for electrical and electronic equipment
JP2000010661A (en) * 1998-06-18 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp Portable information processor, cover for the portable information processor and desk-top information processor
US6131651A (en) * 1998-09-16 2000-10-17 Advanced Ceramics Corporation Flexible heat transfer device and method
JP2000169125A (en) * 1998-12-04 2000-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Graphite material and its production
JP2003008263A (en) * 2001-06-27 2003-01-10 Sony Corp Heat conduction member and electronic device having heat conduction member

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10438866B2 (en) 2013-03-25 2019-10-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Insulating sheet and manufacturing method for same
US10244657B2 (en) 2013-10-21 2019-03-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Thermal insulation sheet and method for producing same
WO2015198770A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 株式会社村田製作所 Electronic device

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