JP2012129476A - ヒートスポット抑制フィルム、デバイス、およびヒートスポット抑制フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の熱伝導フィルムでは、ヒートスポットを十分に抑制できない場合がある。
【解決手段】デバイス２００は、電子部品２２と、電子部品２２を収容する筐体１０と、電子部品２２と筐体１０の内壁１０ａと間に設けられ、高分子フィルムを熱処理することにより生成された、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重である発泡状態のグラファイトフィルムを有するヒートスポット抑制フィルム１００とを備える。ヒートスポット抑制フィルム１００は、電子部品２２に対向する筐体１０の内壁１０ａに配置されることにより、筐体１０の外壁１０ｂに発生するヒートスポットを抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートスポット抑制フィルム、デバイス、およびヒートスポット抑制フィルムの製造方法に関する。

電子機器に実装されるバッテリまたは半導体素子などの熱源が発熱することにより、電子機器の特定の部分の温度が周囲の温度よりも上昇するヒートスポットが発生することがある。このようなヒートスポットを抑制すべく、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムが利用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１ 特開２００９−９４１９６号公報
特許文献２ 特許第３８１０７３４号公報
特許文献３ 特許第４４９８４１９号公報

しかしながら、上記のような従来の熱伝導フィルムでは、ヒートスポットを十分に抑制できない場合がある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るデバイスは、熱源と、熱源を収容する筐体と、熱源と筐体の内壁との間に設けられ、高分子フィルムを熱処理することにより生成された０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重である発泡状態のグラファイトフィルムを有するヒートスポット抑制フィルムとを備える。

上記デバイスにおいて発泡状態のグラファイトフィルムの比重が０．４ｇ／ｃｍ^３以上、１．０ｇ／ｃｍ^３以下でもよい。

上記デバイスにおいて発泡状態のグラファイトフィルムの比重が０．６ｇ／ｃｍ^３以上、０．８ｇ／ｃｍ^３以下でもよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムの厚みの標準偏差は、０．８μｍ以上８．０μｍ以下でもよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムの表面粗さＲａは、０．８μｍ以上５μｍ以下でもよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されていなくてもよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、０．２１ＭＰａ以上、６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されていてもよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、９．８Ｎ／ｃｍ以上、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されていてよい。

上記デバイスにおいて、グラファイトフィルムは、高分子フィルムより厚くてもよい。

上記デバイスにおいて、ヒートスポット抑制フィルムは、グラファイトフィルムの筐体の内壁側の面側に積層され、内壁とグラファイトフィルムとを接着する接着層をさらに有してもよい。

上記デバイスにおいて、ヒートスポット抑制フィルムは、グラファイトフィルムの少なくとも一方の面側に積層され、グラファイトフィルムを保護する保護層をさらに有してもよい。

上記デバイスにおいて、ヒートスポット抑制フィルムは、筐体の内壁と熱源との間に挟み込まれていてもよい。

本発明の一態様に係るヒートスポット抑制フィルムの製造方法は、高分子フィルムを熱処理することで、膨張状態のグラファイトフィルムを作製する工程と、グラファイトフィルムの一方の面側に第１バッファ層を形成する工程と、グラファイトフィルムの他方の面側に第２バッファ層を形成する工程と、グラファイトフィルムに第１バッファ層および第２バッファ層が形成された後に、グラファイトフィルムに対して加圧処理をすることで、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重であるグラファイトフィルムを有するヒートスポット抑制フィルムを作製する工程とを備える。

本発明の一態様に係るヒートスポット抑制フィルムは、高分子フィルムを熱処理することにより生成された０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重である発泡状態のグラファイトフィルムを備え、熱源に対向する部材の熱源側に配置されることにより、部材に発生するヒートスポットを抑制する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

膨張状態のグラファイトフィルムの断面ＳＥＭ写真および外観写真を示す図である。 圧縮処理されたグラファイトフィルムの断面ＳＥＭ写真および外観写真を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムが貼り付けられたデバイスの断面図である。 ヒートスポット抑制フィルムの断面図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 評価に使用したサンプルを含む構成を示す断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本実施形態に係るヒートスポット抑制フィルム１００は、バッテリまたは半導体などの熱源を収容する筐体の人体が接触する外壁の裏面である内壁などに貼り付けられる。これにより、熱源に対向する筐体の外壁などに発生するヒートスポットを抑制する。

ヒートスポット抑制フィルム１００は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも高いグラファイトフィルムを備える。グラファイトフィルムとして、高分子フィルムを熱処理することにより生成されるグラファイトフィルムを使用できる。グラファイトフィルムは、グラファイト層間に空気等のガスが比較的多く残留しており、断熱層として機能する。したがって、熱源に対向する位置にヒートスポット抑制フィルム１００を配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００の熱源と反対側の面側に位置する部材に発生するヒートスポットを抑制することができる。

グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理することにより製造できる。グラファイトフィルムの製造に適した高分子フィルムとして、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスイミダゾール、ポリチアゾールのうちから選択された少なくとも一種類以上の高分子フィルムを例示できる。

特に、高分子フィルムとして好ましいのは、ポリイミドフィルムである。ポリイミドフィルムは、他の有機材料を原料とする高分子フィルムよりも、炭化および黒鉛化によりグラファイトの層構造が発達し易いためである。

ポリイミドフィルムの複屈折について特に制限はない。しかし、複屈折が０．０８以上であれば、フィルムの炭化、黒鉛化が進行し易くなるので、グラファイト層が発達したグラファイトフィルムが得られ易くなる。なお、複屈折とは、フィルム面内の任意方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差を意味する。

高分子フィルムからグラファイトフィルムを得るには、炭化工程、黒鉛化工程は連続で行われてもよいし、非連続で行われてもよい。炭化工程では、出発物質である高分子フィルムを減圧下もしくは不活性ガス中で予備加熱処理して炭化する。この炭化は、通常１０００℃程度の温度で行う。例えば、１０℃／分昇温速度で予備加熱処理を行った場合には、１０００℃の温度領域で３０分程度の保持を行うことが望ましい。予備加熱処理の段階では、高分子フィルムの配向性が失われないように面方向の圧力を加えてもよい。炭化工程の次の黒鉛化工程は、炭素化された炭素化フィルムを超高温炉内にセットして行われる。黒鉛化工程は、減圧下もしくは不活性ガス中で行われるが、不活性ガスとしてはアルゴンが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えるとさらに好ましい。黒鉛化の熱処理温度としては、最低でも２４００℃以上、より好ましくは２６００℃以上、さらに好ましくは２８００℃以上、特に好ましくは、２９００℃以上である。

なお、２５００℃以上の超高温を作り出すには、例えば、グラファイトヒータに直接電流を流し、そのジュール熱を利用して加熱する方法を挙げることができる。黒鉛化は、前処理で作製した炭素化フィルムをグラファイト構造に軟化することによって行う。高分子フィルムの分子配向は炭素化フィルムの炭素の配列に影響を与える。その影響により黒鉛化工程における炭素―炭素結合の開裂・再結合化のエネルギーが小さくなる。したがって、分子が配向するように分子設計を行い、高度な配向を実現することで低温での黒鉛化と良質のグラファイトフィルムへの軟化が可能になる。

ここで、上記のような炭化処理および黒鉛化工程を経た後のグラファイトフィルムは、グラファイト骨格を形成しないＮ_２、フィラー（リン酸系）などの内部ガス発生によりグラファイト層が持ち上げられた発泡状態にある。通常、黒鉛化工程後の発泡状態のグラファイトフィルムは、圧縮処理、圧延処理などの加圧処理を行うことによって、耐屈曲性を向上させている。一方、本実施形態に係るグラファイトフィルムは、発泡状態のグラファイトフィルムに対して加圧処理をせずにそのまま使用される。

つまり、本実施形態に係るヒートスポット抑制フィルム１００は、加圧処理されずに、グラファイト層間に空気等のガスが多く残留している発泡状態のグラファイトフィルムをそのまま使用する。なお、発泡状態のグラファイトフィルムに対して、グラファイト層間に空気等のガスがある程度残留するように、比較的低い圧力で圧縮処理、圧延処理などの加圧処理を施してもよい。より具体的には、発泡状態のグラファイトフィルムに対してプレス機等を使用して、好ましくは０．２１ＭＰａ以上、６．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは０．５ＭＰａ以上、４．０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下で圧縮処理してもよい。または、発泡状態のグラファイトフィルムに対して２本のステンレス製等のローラの間を、好ましくは９．８Ｎ／ｃｍ以上、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力、より好ましくは１５Ｎ／ｃｍ以上１９６Ｎ／ｃｍ以下の圧力、さらに好ましくは２０Ｎ／ｃｍ以上４９Ｎ／ｃｍ以下の圧力で通過させることで圧延処理してもよい。

発泡状態のグラファイトフィルムは、本来厚みばらつきが大きくなる。このようなフィルムに対して、比較的低い圧力で圧縮処理、圧延処理などの加圧処理を施こすことで、グラファイト層間に残存するガスを残したまま、グラファイトフィルムの厚みムラを緩和させることができる。このようなグラファイトフィルムは、本実施形態の断熱効果を発揮しながら、筐体１０などの被着体との接触性がよいので、効果的な放熱が可能となる。

本実施形態に係るグラファイトフィルムは、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重、好ましくは０．４ｇ／ｃｍ^３以上、１．０ｇ／ｃｍ^３以下の比重、さらに好ましくは０．６ｇ／ｃｍ^３以上、０．８ｇ／ｃｍ^３以下の比重である。グラファイトフィルムの比重が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下であれば、層間に空気等のガスが比較的多く残留しているため、断熱層として機能し効果的にヒートスポットを抑制できる。

本実施形態に係るグラファイトフィルムにおける任意の複数の箇所、例えば２０箇所のそれぞれの厚みに対する標準偏差は、好ましくは０．８μｍ以上、８．０μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下、さらに好ましくは３．０μｍ以下である。グラファイトフィルムの厚みに対する標準偏差が８．０μｍ以下であれば、筐体１０などの被着体との接触性がよいので、効果的な放熱が可能となる。

なお、グラファイトフィルムの厚みは、厚みゲージ（ハイデンハイン（株）社製、ＨＥＩＤＥＮＨ：ＡＩＮ−ＣＥＲＴＯ）を用いて２５℃の恒温室にて５０ｍｍ×５０ｍｍのグラファイトフィルムにおける任意の２０点において測定される。

さらに、本実施形態におけるグラファイトフィルムのＪＩＳ Ｂ ６０１に基づいて得られる表面粗さＲａは、好ましくは０．８μｍ以上、５．０μｍ以下、より好ましくは４．０μｍ以下、さらに好ましくは３．０μｍ以下である。グラファイトフィルムの表面粗さＲａが５．０μｍ以下であれば、筐体１０などの被着体との接触性がよいので、効果的な放熱が可能となる。

なお、表面粗さＲａは、例えば、表面粗さ測定機ＳＥ３５００（（株）小坂研究所製）を使用して、２５℃雰囲気下で測定する。グラファイトフィルムのそれぞれの領域の表面粗さＲａは、それぞれの領域のグラファイトフィルムを長さ１００ｍｍ×幅５０ｍｍのサイズに切り取り、カットオフ０．８ｍｍ、送り速度２ｍｍ／ｓｅｃとしてチャートを描かせ、基準長さＬの部分を切り取り、その切り取り部分の中心線をＸ軸、縦方向をＹ軸として、粗さ曲線Ｙ＝ｆ（Ｘ）で表した場合、次の式（１）で得られる値をμｍで表している。

また、本実施形態に係るグラファイトフィルムの面方向の熱伝導率は、好ましくは２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、さらに好ましくは６００Ｗ／ｍＫ以上である。一方、本実施形態に係るグラファイトフィルムの厚み方向の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらに好ましくは２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。

本実施形態に係るグラファイトフィルムの厚みは、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは７０μｍ以上である。厚みが厚いほど、厚み方向の断熱効果が向上し、面方向に熱を輸送する能力が増加するために、ヒートスポットを効果的に抑制できる。

図１Ａは、膨張状態のグラファイトフィルムにおける断面ＳＥＭ写真および外観写真である。一方、図１Ｂは、９．８ＭＰａで圧縮処理されたグラファイトフィルムにおける断面ＳＥＭ写真および外観写真である。このように、膨張状態のグラファイトフィルムのグラファイト層間の隙間は、図１Ｂに示すグラファイトフィルムのグラファイト層間の隙間よりも多い。よって、膨張状態のグラファイトフィルムのほうがグラファイト層とグラファイト層との間に空気等のガスがより多く存在する。この空気等のガスが断熱層として機能する。したがって、熱源に対向する位置にヒートスポット抑制フィルム１００を配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００の熱源と反対側の部材に発生するヒートスポットを抑制することができる。

図２は、内壁にヒートスポット抑制フィルム１００が貼り付けられたデバイス２００の断面図を示す。ヒートスポット抑制フィルム１００は、グラファイトフィルム１１０と接着層１２０とを備える。接着層１２０は、グラファイトフィルム１１０の一方の面に積層される。

デバイス２００は、筐体１０、基板２０、および基板２０に実装される電子部品２２を備える。ヒートスポット抑制フィルムは、熱源になる電子部品２２に対向する位置に位置づけられ、接着層１２０を介して筐体１０の内壁１０ａに貼り付けられている。

接着層１２０として、例えば両面粘着フィルム、接着剤、または粘着剤を使用できる。両面粘着フィルムとして、例えば樹脂フィルムに粘着剤が塗布されたものを使用できる。接着剤として、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を使用できる。また、粘着剤として、例えばアクリル系、シリコーン系等の樹脂を使用できる。ヒートスポット抑制フィルムの機能からすれば接着層は熱伝導しにくいことが好ましい。よって、接着層はより厚みの厚いものが好ましい。接着層１２０の厚みは、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上である。

本実施形態では、ヒートスポット抑制フィルム１００は、厚み方向において電子部品２２と重なる位置に配置される場合について説明する。しかし、ヒートスポット抑制フィルム１００が配置される位置は、ヒートスポットが発生しうる位置に対応する位置であることが好ましい。したがって、ヒートスポットが発生する位置が、厚み方向において電子部品２２とは重ならない位置である場合には、厚み方向において電子部品２２とヒートスポット抑制フィルム１００とは重ならない位置に配置される場合もある。例えば、電子部品２２と筐体１０との間に他の部材が配置される場合、筐体１０の厚みが均一ではない場合には、厚み方向において熱源と重なる位置にヒートスポットが発生するとは限らない。よって、ヒートスポット抑制フィルム１００が配置される位置を示す熱源に対向する位置とは、厚み方向において熱源と少なくとも一部分が重なる位置のほか、厚み方向において熱源とは位置が異なる熱源とは全く重ならない位置も含む。

このように構成することで、電子部品２２から発生し、ヒートスポット抑制フィルム１００に伝達された熱は、グラファイトフィルム１１０の面方向に伝達され拡散される。また、グラファイトフィルム１１０は断熱層としても機能するので接着層１２０への厚み方向への熱伝達がされにくい。よって、電子部品２２に対向する位置にヒートスポット抑制フィルム１００を配置することで、電子部品２２が発熱することにより筐体１０の外壁１０ｂに発生するヒートスポットを抑制することができる。

なお、上記の実施形態では、ヒートスポット抑制フィルム１００は、電子部品２２には接触していない例について説明した。しかし、内壁１０ａに貼り付けられたヒートスポット抑制フィルム１００は、電子部品２２と接触していてもよい。この場合、ヒートスポット抑制フィルム１００が筺体１０の内壁１０ａと電子部品２２とにより挟まれて密着状態になる。グラファイトフィルム１１０は、グラファイト層間に比較的大きな隙間がある。したがって、電子部品２２とヒートスポット抑制フィルム１００との密着度合いが高まる。よって、電子部品２２で発生した熱がヒートスポット抑制フィルム１００に効率的に伝達でき、電子部品２２の温度の上昇を抑制できる。

図３は、ヒートスポット抑制フィルム１００の変形例であるヒートスポット抑制フィルム１００Ａの断面図を示す。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａは、保護層１３０とグラファイトフィルム１１０と接着層１２０とを備える。保護層１３０の一方の面にグラファイトフィルム１１０が積層される。グラファイトフィルム１１０の保護層１３０側と反対側の面に、接着層１２０が積層される。このように構成されたヒートスポット抑制フィルム１００Ａを熱源に対向する位置に配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａの熱源とは反対側の部材に発生するヒートスポットを抑制できる。さらに、保護層１３０を設けることにより、グラファイトフィルム１１０の一部が剥離し、剥離した一部が他の部材に付着することによる不具合を防止できる。

なお、保護層１３０として、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの樹脂フィルムの片面に、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系等の粘着剤または接着剤が塗布された樹脂テープを使用できる。また、保護層１３０として、ポリエステル系などのホットメルトタイプ（熱可塑性）のテープを使用することもできる。さらに、保護層１３０は、エポキシ、フェノールまたはゴム系の塗料などを使用してコーティングすることで、グラファイトフィルム１１０の面１１０ｂに積層してもよい。

図４Ａ〜図４Ｃは、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ''の製造方法を示す。なお、図４Ａ〜図４Ｃでは、第１接着層１２０として両面粘着フィルムＡを使用し、保護層１３０としてＰＥＴテープＰを使用した場合の例を示す。また、グラファイトフィルムＧは、炭化処理および黒鉛化処理後の圧縮処理もしくは圧延処理が施されていない膨張状態のグラファイトフィルムを使用する。なお、グラファイトフィルムＧは、１．５ｇ／ｃｍ^３より小さい比重であるグラファイトフィルムであれば、炭化処理および黒鉛化処理後の圧縮処理もしくは圧延処理が施されているグラファイトフィルムを使用してもよい。

ＰＥＴテープＰ、グラファイトフィルムＧ、および両面粘着フィルムＡを準備する（図４Ａ）。グラファイトフィルムＧの一方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせるとともに、グラファイトフィルムＧの他方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせる（図４Ｂ）。次いで、ＰＥＴテープＰ、グラファイトフィルムＧ、および両面粘着フィルムＡが貼り合わせたフィルムに対してプレス機等を使用して好ましくは０．２１ＭＰａ以上、６．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは０．５ＭＰａ以上、４．０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは１．０ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下で圧縮処理し（図４Ｃ）し、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ''を作製する。

なお、上記の製造方法では、両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰを膨張状態のグラファイトフィルムＧに貼り合わせた後に、グラファイト層間のガスが比較的多く残されるように圧縮処理を施す例について説明した。しかし、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して、グラファイト層間のガスが比較的多く残されるように圧縮処理もしくは圧延処理を施した後、両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰをグラファイトフィルムＧに貼り合わせてもよい。両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰを膨張状態のグラファイトフィルムＧに単に貼り合わせることで、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を作製することもできる。

このように、膨張状態のグラファイトフィルムＧが両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰにより挟み込まれた状態で加圧処理されることで、グラファイト層間に空気等のガスを比較的多く残留させつつ、グラファイト層の厚みばらつきを抑えることができる。よって、グラファイト層のばらつきによる面方向の熱伝導率の低下を抑制できる。

以下において、上述の実施形態に係る実施例について、比較例とともに説明する。

＜評価方法＞
図５は、評価に使用したサンプルＳを含む構成を示す断面図である。図５では、評価に使用したサンプルを含む構成を示す断面図である。図５では、評価対象のヒートスポット抑制フィルムの例として、グラファイトフィルムＧと、両面粘着フィルムＡとを備えるサンプルＳを示している。発熱体Ｈは、エポキシ樹脂製基板Ｅの中央部に固定されている。サンプルＳは、発熱体Ｈと厚み方向において重なる位置に配置されて、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂製の支持体Ｂに貼り付けられている。

発熱体Ｈの大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み１ｍｍであり、消費電力は１Ｗである。エポキシ樹脂製基板Ｅの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み１ｍｍである。サンプルＳの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。支持体Ｂの大きさは、６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚み１．０ｍｍである。発熱体ＨとサンプルＳの距離は０．１ｍｍとした。

図５に示す例では、発熱体Ｈの中央部とサンプルＳの中央部とが厚み方向において同一の位置に配置されている。このようなサンプルの構成において、発熱開始から６００秒経過後（定常状態となったとき）の発熱体Ｈの中心部の温度（℃）および支持体Ｂの外面中央部（この部分は発熱体Ｈの中心部の真上に位置する）の温度（℃）を測定することにより、放熱および断熱特性を評価した。

支持体Ｂの外面中央部の温度の評価は、４０℃未満の場合「Ａ」、４０℃〜４２℃の場合を「Ｂ」、４２℃〜４４の場合を「Ｃ」、４４℃より高い場合を「Ｄ」とした。

発熱体Ｈの中心部の温度の評価は、７０℃未満の場合「Ａ」、７０℃〜７２℃の場合を「Ｂ」、７２℃より高い場合を「Ｃ」とした。

サンプルＳ製造の生産性を、サンプルＳの製造にかかる時間で評価した。サンプルＳを１０枚作製するのに必要な時間が、２０分未満の場合「Ａ」、２０分〜４０分の場合を「Ｂ」、４０分より長くかかる場合を「Ｃ」とした。

本評価において接着層として使用する両面粘着フィルムＡは、厚み１０μｍ（アクリル系粘着剤：４μｍ／ＰＥＴ：２μｍ／アクリル系粘着剤：４μｍ）の両面粘着テープを使用した。

本評価において保護層として使用するＰＥＴテープＰは、厚み１０μｍ（ＰＥＴ：６μｍ／アクリル系粘着剤：４μｍ）のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープを使用した。

本評価において使用する膨張状態のグラファイトフィルムＧは、以下に示す作製方法により作成されたものを使用する。

４，４'−オキシジアニリンの１当量を溶解したＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）溶液に、ビロメリット酸二無水物の１当量を溶解してポリアミド酸溶液（１８．５ｗｔ％）を得た。この溶解を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に予め定められた厚み（７５μｍ）になるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて乾燥した。以上により、厚み７５μｍのポリイミドフィルムを作製した。

このように作製されたポリイミドフィルムを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて、１０００℃まで昇温して炭化処理を行った。炭化処理により得られた炭素化フィルムを黒鉛板に挟み、黒鉛化炉を用いて昇温速度３℃／ｍｉｎで２９００℃まで昇温して黒鉛化処理を行い、厚み１５０μｍ、厚み標準偏差７．１５μｍ、比重０．４６ｇ／ｃｍ^３、表面粗さＲａ５．２μｍの膨張状態のグラファイトフィルムＧを得た。

また、別のサンプルとして黒鉛化昇温速度を１℃／ｍｉｎとしたこと以外はグラファイトフィルムＧと同様にして、厚み８１μｍ、厚み標準偏差２．６９μｍ、比重０．８５ｇ／ｃｍ^３、表面粗さＲａ３．２μｍの膨張状態のグラファイトフィルムＧ'を得た。

（実施例１）
実施例１では、サンプルＳとして図２に示すヒートスポット抑制フィルム１００を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００は、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせることで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００は、その中心部が発熱体Ｈの中心部の真上に配置された状態で、両面粘着フィルムＡの他方の面を介して支持体Ｂに貼り付けられた。ヒートスポット抑制フィルム１００についての評価結果は、表１に示した。

（実施例２）
実施例２では、サンプルＳとして図３に示すヒートスポット抑制フィルム１００Ａを使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａは、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、膨張状態のグラファイトフィルムＧの他方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせたることで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａについての評価結果は、表１に示した。

（実施例３）
図３に示すヒートスポット抑制フィルムについて、実施例３では、サンプルＳとしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａの変形系であるヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'は、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して２．０ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製した後、グラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、膨張状態のグラファイトフィルムＧの他方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせたることで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'についての評価結果は、表１に示した。

（実施例４）
図３に示すヒートスポット抑制フィルムについて、実施例４では、サンプルＳとしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａの変形系であるヒートスポット抑制フィルム１００Ａ''を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ''は、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、膨張状態のグラファイトフィルムＧの他方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせた後、２．０ＭＰａで圧縮処理することで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ''についての評価結果は、表１に示した。

（実施例５）
図２に示すヒートスポット抑制フィルムについて、実施例５では、サンプルＳとしてヒートスポット抑制フィルム１００の変形系であるヒートスポット抑制フィルム１００'を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００'は、膨張状態のグラファイトフィルムＧ'の一方の面に両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせることで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００は、その中心部が発熱体Ｈの中心部の真上に配置された状態で、両面粘着フィルムＡの他方の面を介して支持体Ｂに貼り付けられた。ヒートスポット抑制フィルム１００'についての評価結果は、表１に示した。

（実施例６）
実施例６では、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して０．５ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製したこと以外は実施例３と同様にしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を作製した。評価結果は、表２に示した。

（実施例７）
実施例７では、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して１．０ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製したこと以外は実施例３と同様にしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を作製した。評価結果は、表２に示した。

（実施例８）
実施例８では、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して４．０ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製したこと以外は実施例３と同様にしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を作製した。評価結果は、表２に示した。

（実施例９）
実施例９では、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して６．０ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製したこと以外は実施例３と同様にしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を作製した。評価結果は、表２に示した。

（比較例１）
比較例１では、サンプルＳとして複合フィルムＸを使用した。複合フィルムＸは、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して９．８ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製した後、グラファイトフィルムＧの一方の面に両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、グラファイトフィルムＧの他方の面にＰＥＴテープＰを貼り合わせることで作製した。複合フィルムＸについての評価結果は、表２に示した。

以上のように、本実施形態に係るヒートスポット抑制フィルムは、面方向に熱を効率的に拡散させ、かつ厚み方向において断熱層としても機能するので、熱源が発熱することにより熱源に対向する部材に発生するヒートスポットをより確実に抑制できる。

特に実施例３、４に示すヒートスポット抑制フィルムは、厚み方向の断熱性、面方向の熱拡散性を兼ね備えておりヒートスポットの抑制に優れた効果を発揮する。

また、実施例４に示すヒートスポット抑制フィルムは、グラファイトフィルムに両面粘着フィルムとＰＥＴテープを貼り合わせた後に圧縮処理を実施するために、生産性も優れる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 筐体
２０ 基板
２２ 電子部品
１００ ヒートスポット抑制フィルム
１１０ グラファイトフィルム
１２０ 接着層
１３０ 保護層
２００ デバイス

Claims (14)

1. 熱源と、
   前記熱源を収容する筐体と、
   前記熱源と前記筐体の内壁との間に設けられ、高分子フィルムを熱処理することにより生成された０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重である発泡状態のグラファイトフィルムを有するヒートスポット抑制フィルムと
   を備えるデバイス。
2. 前記発泡状態のグラファイトフィルムの比重が０．４ｇ／ｃｍ^３以上、１．０ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１に記載のデバイス。
3. 前記発泡状態のグラファイトフィルムの比重が０．６ｇ／ｃｍ^３以上、０．８ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１に記載のデバイス。
4. 前記グラファイトフィルムの厚みの標準偏差は、０．８μｍ以上８．０μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のデバイス。
5. 前記グラファイトフィルムの表面粗さＲａは、０．８μｍ以上５μｍ以下である請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のデバイス。
6. 前記グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されていない請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のデバイス。
7. 前記グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、０．２１ＭＰａ以上、６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されている請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のデバイス。
8. 前記グラファイトフィルムは、高分子フィルムを熱処理した後、９．８Ｎ／ｃｍ以上、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されている請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のデバイス。
9. 前記グラファイトフィルムは、前記高分子フィルムより厚い請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のデバイス。
10. 前記ヒートスポット抑制フィルムは、前記グラファイトフィルムの前記筐体の内壁側の面側に積層され、前記内壁と前記グラファイトフィルムとを接着する接着層をさらに有する請求項１から請求項９のいずれか１つに記載のデバイス。
11. 前記ヒートスポット抑制フィルムは、前記グラファイトフィルムの少なくとも一方の面側に積層され、前記グラファイトフィルムを保護する保護層をさらに有する請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載のデバイス。
12. 前記ヒートスポット抑制フィルムは、前記筐体の前記内壁と前記熱源との間に挟み込まれている請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のデバイス。
13. 高分子フィルムを熱処理することで、膨張状態のグラファイトフィルムを作製する工程と、
    前記グラファイトフィルムの一方の面側に第１バッファ層を形成する工程と、
    前記グラファイトフィルムの他方の面側に第２バッファ層を形成する工程と、
    前記グラファイトフィルムに前記第１バッファ層および前記第２バッファ層が形成された後に、前記グラファイトフィルムに対して加圧処理をすることで、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重であるグラファイトフィルムを有するヒートスポット抑制フィルムを作製する工程と
    を備える製造方法。
14. 高分子フィルムを熱処理することにより生成された０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重である発泡状態のグラファイトフィルムを備え、
    熱源に対向する部材の前記熱源側に配置されることにより、前記部材に発生するヒートスポットを抑制するヒートスポット抑制フィルム。