JP2009158780A - 熱拡散部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱拡散部材11は、発熱体上に設けられるグラファイトシート12と、グラファイトシート12を覆う保護層13と、グラファイトシート12上に設けられるコネクタ14とを備えている。コネクタ14は、弾性を有するとともにグラファイトシート12に電気的に接触する導電部32を備えている。導電部32はグラファイトシート12上に位置している。
【選択図】図1
Description
請求項4に記載の発明は、前記金属層は銅系金属から形成されている請求項2又は請求項3に記載の熱拡散部材を提供する。
請求項6に記載の発明は、前記保護層は、グラファイトシートと、金属層の一部とを覆う樹脂層を更に備え、該樹脂層は電気絶縁性を有する請求項2又は請求項3に記載の熱拡散部材を提供する。
以下、本発明を熱拡散部材に具体化した第1実施形態を図1(a)〜図3に基づいて説明する。図2に示すように、電子機器の筐体51内には樹脂製の電子回路基板52が配置されており、該基板52の表面には電子回路が形成されている。この電子回路には発熱体53、例えばICが接続されているとともに、該電子回路から延びるアース回路54が形成されている。
(1)本実施形態に係る熱拡散部材11は、グラファイトシート12と、ゴム状弾性体35に起因する弾性を有する導電部32とを備えている。導電部32はグラファイトシート12上に位置しており、該グラファイトシート12を貫通したり導電部32の一端部がグラファイトシート12内に位置したりしていない。そのため、熱拡散部材11が発熱体53に取り付けられる際には導電部32がグラファイトシート12上で圧縮されるのみであることから、グラファイトシート12に応力が加わって該グラファイトシート12が破損することを防止することができる。更に、導電部32の圧縮によって該導電部32の一端面全体にわたって金属層21及びアース回路54と接触することができる。その結果、接触不良を防止して電気的接続を安定化させることができ、良好な導電性を得ることができる。
次に、本発明を熱拡散部材11に具体化した第2実施形態を図4に基づいて説明する。第2実施形態では、第1実施形態との説明の重複を避けるために、第1実施形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略し、第1実施形態と同一の作用及び効果についてもその説明を省略する。
(7)本実施形態に係る金属層41はグラファイトシート12全体にわたって積層されている。そのため、金属層41の剛性に起因して、グラファイトシート12の屈曲を抑制して該グラファイトシート12の屈曲による破損を抑制することができる。更に、金属層41の良好な熱伝導性に起因して、グラファイトシート12の熱拡散性を効果的に補助して熱拡散部材11の熱拡散性を高めることができる。
次に、本発明を熱拡散部材11に具体化した第3実施形態を図5に基づいて説明する。第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態との説明の重複を避けるために、第1実施形態及び第2実施形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と同一の作用及び効果についてもその説明を省略する。
(8)本実施形態に係る第1樹脂層42には貫通孔43が形成され、該貫通孔43において金属層41が露出している。そのため、熱拡散部材11を発熱体53に取り付ける際に発熱体53と金属層41とを直接接触させることができ、発熱体53からグラファイトシート12への熱伝導を金属層41によって促進することができる。
次に、本発明を熱拡散部材11に具体化した第4実施形態を図6に基づいて説明する。第4実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態との説明の重複を避けるために、第1実施形態及び第2実施形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と同一の作用及び効果についてもその説明を省略する。
(9)本実施形態では、筐体51の一部が樹脂層22を構成している。そのため、筐体51内において熱拡散部材11の配置に要する空間を小さくすることができ、電子機器の小型化及び薄型化が容易になる。
・ 各実施形態において金属層21、41が省略されてもよい。例えば図7に示すように、第1実施形態において金属層が省略されてもよい。また、各実施形態において発熱体53に対応する箇所にのみ金属層21、41が設けられてもよいし、発熱体53及びコネクタ14に対応する箇所にのみ金属層21、41が設けられてもよい。この場合にも、導電部32は弾性を有していることから、熱拡散部材11が発熱体53に取り付けられる際に、グラファイトシート12に応力が加わって該グラファイトシート12が破損することを防止することができる。コネクタ14に対向する金属層21、41が省略される場合には、JIS K6253に従って測定されるコネクタ14のゴム状弾性体35の硬度の上限は、好ましくはA80未満である。
・ 第1〜第3実施形態において、第1樹脂層22a、42及び第2樹脂層22bがそれらの一端部において一体に構成されてもよい。即ち、樹脂層22が一枚のシート状を有する樹脂層によって構成されてもよい。この場合、例えば樹脂層22の中央部での折曲によりグラファイトシート12等が樹脂層22に覆われる。また、第4実施形態において、筐体51のみによって樹脂層22が構成されてもよい。
・ 各実施形態において、熱拡散部材11は、導電部32の代わりにスプリングコネクタ等の周知の弾性を有する導電部を備えてもよい。
(実施例1)
実施例1においては、以下の工程に従って図7に示す構成を有する熱拡散部材11を得た。即ち、まずグラフテック社製のグラファイトシート12を準備した。グラファイトシート12の厚さは150μmであり、厚さ方向における熱伝導率は5W/m・Kであり、面内方向における熱伝導率は400W/m・Kであった。また、以下の工程に従ってコネクタ14を作成した。即ち、ゴム状弾性体35を形成する液状高分子としてのポリアルキルアルケニルシロキサン系シリコーンゴム(数平均分子量:60,000〜80,000、20℃における粘度:15Pa・s)100質量部と、磁性導電体36としての、直径が30μmである銀めっきニッケル粒子30質量部とを混合して原料組成物を調製した。
実施例2においては、グラファイトシート12への各ポリエチレンテレフタレートフィルムの貼付の前に、該グラファイトシート12の一方の表面全体にわたって、金属層としての厚さが12μmであるアルミニウム箔を貼付した以外は実施例1と同様にして、図4に示す構成を有する熱拡散部材11を得た。
実施例3においては、アルミニウム箔を厚さが12μmである銅箔に変更した以外は実施例2と同様にして、図4に示す構成を有する熱拡散部材11を得た。
実施例4においては、銅箔に対向するポリエチレンテレフタレートフィルムに貫通孔43を形成した以外は実施例3と同様にして、図5に示す構成を有する熱拡散部材11を得た。
比較例1においては、図15に示す構成を有する積層体114を製造した。
そして、各実施例に係る熱拡散部材11及び比較例1に係る積層体114に関して以下の各項目の評価を行った。その結果を以下に示す。
各実施例に係る熱拡散部材11及び比較例1に係る積層体114を発熱体に取り付けた際におけるグラファイトシート12の状態を目視により確認した。その結果、各実施例に係る熱拡散部材11ではグラファイトシート12の破損が見られなかった。そのため、各実施例に係る熱拡散部材11はグラファイトシートを保護することができることが分かった。一方、比較例1に係る熱拡散部材11では、導電部材117としてのネジを用いて積層体114を発熱体111に取り付けた際にグラファイトシート112が破損し、該グラファイトシート112の破片が積層体114から飛散した。
前記項目“グラファイトシート12の破損防止効果”における各実施例に係る熱拡散部材11及び比較例1に係る積層体114の発熱体への取り付けの容易さを評価した。その結果、各実施例に係る熱拡散部材11の取り付けは容易であったものの、比較例1に係る積層体114の取り付けは煩雑であった。これは以下の理由による。即ち、各実施例に係る熱拡散部材11では、コネクタ14が熱拡散部材11と一体に構成されている。これに対して、比較例1に係る積層体114では、コネクタ14に相当する導電部材117が積層体114と別体に構成され、積層体114の取り付けの際には導電部材117を用いて積層体114を固定する必要があった。
実施例5においては、各ポリエチレンテレフタレートフィルムを厚さが50μmであるポリイミドフィルムに変更した以外は実施例1と同様にして熱拡散部材11を得た。
実施例6においては、アルミニウム箔の厚さを50μmに変更するとともに各ポリエチレンテレフタレートフィルムを厚さが50μmであるポリイミドフィルムに変更した以外は実施例2と同様にして熱拡散部材11を得た。
実施例7においては、アルミニウム箔を厚さが50μmである銅箔に変更した以外は実施例6と同様にして熱拡散部材11を得た。
<熱拡散性>
各実施例の熱拡散部材11から、縦および横の長さが100mmである試験片を調製した。この試験片は、グラファイトシート12及び保護層13を有しているがコネクタ14を有していない。また、図14に示すように、有底筒状を有する本体61と、該本体61の上部に形成された開口を閉塞する蓋62と、本体61の底部に設けられた発熱体としてのセラミックヒータ63(坂口電熱株式会社製のマイクロセラミックヒータ MS−3)とを備える容器64を準備した。本体61及び蓋62は断熱材により形成されている。セラミックヒータ63の発熱量は1.0Wであった。次いで、本体61内に試験片65を収容した後、蓋62により本体61の開口を閉塞した。このとき、セラミックヒータ63は本体61の底部から露出しており、試験片65と接触している。
Claims (7)
- 発熱体上に設けられるグラファイトシートと、
前記グラファイトシートを覆う保護層と、
前記グラファイトシート上に設けられるコネクタとを備える熱拡散部材であって、
前記コネクタは、弾性を有するとともに前記グラファイトシートに電気的に接触する導電部を備え、
前記導電部はグラファイトシート上に位置していることを特徴とする熱拡散部材。 - 前記保護層は、前記グラファイトシート上に積層される金属層を備え、
前記導電部は金属層上に位置しており、該金属層を介してグラファイトシートに電気的に接触している請求項1に記載の熱拡散部材。 - 前記金属層は、グラファイトシートにおいて少なくとも発熱体及び導電部に対応する箇所に設けられている請求項2に記載の熱拡散部材。
- 前記金属層は銅系金属から形成されている請求項2又は請求項3に記載の熱拡散部材。
- 前記保護層は、グラファイトシート及び金属層を覆う樹脂層を更に備え、該樹脂層は電気絶縁性を有する請求項4に記載の熱拡散部材。
- 前記保護層は、グラファイトシートと、金属層の一部とを覆う樹脂層を更に備え、該樹脂層は電気絶縁性を有する請求項2又は請求項3に記載の熱拡散部材。
- 前記発熱体は電子機器の筐体内に設けられ、前記保護層の少なくとも一部が前記筐体で構成されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の熱拡散部材。
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