JP2016018813A - 熱輸送シートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な熱輸送量の改善が可能となり、小型軽量で、柔軟性に優れた熱輸送シートを提供することを目的とする。
【解決手段】グラファイトシート１１を折り重ねることで折り重ね部１１ａを設け、折り重ね部１１ａでグラファイトシート１１同士を密着させ、グラファイトシート１１の上下面および周囲を絶縁シート１２で覆って封止したものであり、このようにすることにより大きな熱輸送量わ確保しながら、小型軽量で柔軟性および信頼性に優れた熱輸送シートを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スマートフォン、タブレット端末等の内部に発熱部品を有する電子機器に用いられる熱輸送シートおよびその製造方法に関するものである。

近年各種電子機器の高性能化に伴い、機器内部での発熱量が大きくなり、この熱への対策が必要となってきている。そのため発熱部品で発生した熱を、熱伝導シートにより拡散、放熱することが行われている。この熱伝導シートには面方向の熱伝導率が高い熱分解グラファイトシートが多く用いられている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１３−２４２９０４号公報

しかしながら、熱分解グラファイトシートは厚さがせいぜい１００μｍと厚くすることが難しく、そのため熱輸送量を高めることが難しく、発熱部品での発熱量が大きくなってくると、十分に熱対策を行うことが難しくなってきている。熱輸送量が大きなものとしてヒートパイプを用いることも行われているが、ヒートパイプは形状が大きくなる、重くなる、柔軟性に乏しいため設計の自由度が小さい等の課題があった。本発明は薄く、軽く、柔軟性に優れた熱輸送シートを提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、グラファイトシートを折り重ね、このグラファイトシート同士を密着させ、グラファイトシートの上下面および周囲を絶縁シートで覆って封止した構成としたものである。

以上のように、グラファイトシート同士を密着させることにより、大幅な熱輸送量の改善が可能となり、小型軽量で、柔軟性に優れた熱輸送シートを得ることができる。

本発明の一実施の形態における熱輸送シートの上面図および断面図 本発明の一実施の形態における熱輸送シートの製造方法を説明する図

以下、本発明の一実施の形態における熱輸送シートについて、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本発明の一実施の形態における熱輸送シートの上面図、図１（ｂ）は同要部断面図である。厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシート１１が中央部で蛇腹状に折り重ねられて折り重ね部１１ａを形成している。この折り重ね部１１ａは、熱分解グラファイトシート１１が９層重なることにより、厚くなっている。また折り重ね部１１ａでは、熱分解グラファイトシート１１同士が密着するようになっている。ここで密着しているとは、力が加わっていない状態で熱分解グラファイトシート１１同士が接触を保持している状態をいう。熱分解グラファイトシート１１を折り重ねた状態で、大きな力でプレスすることにより、熱分解グラファイトシート１１の表面の凹凸を変形させながらアンカー効果により密着状態を実現することができる。

さらに折り重ね部１１ａを形成した熱分解グラファイトシート１１の上下面に、絶縁シート１２として厚さ約５μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）フィルムを貼り合わせることにより、熱分解グラファイトシート１１の上下面および周囲を覆って封止している。絶縁シート１２の熱分解グラファイトシート１１と向かい合う面には粘着層が設けられ、熱分解グラファイトシート１１の周囲では、この粘着層同士が貼り合わせられることにより強固な結合が得られる。そのため、密着している熱分解グラファイトシート１１同士が剥離することを防ぐことができる。ここで絶縁シート１２同士が貼り合わせられている部分は、熱分解グラファイトシート１１から約２ｍｍとしている。

通常熱分解グラファイトシートを折り重ねても、熱分解グラファイトシートのバネ性により熱分解グラファイトシート間に隙間が生じる。そのため、その間の熱伝導性が悪くなり、折り重ねたほどの熱輸送量は得られない。これに対して、本実施の形態のように熱分解グラファイトシート１１同士が密着している状態に保つことによって、ほぼ重ねた層分の熱輸送量を得ることができる。

さらに折り重ね部１１ａの両側から熱分解グラファイトシート１１が一層の領域が伸びていることが望ましい。このようにすることにより折り重ね部１１ａにより運んだ大量の熱を、一層の領域にも拡散することができる。

また、折り重ね部１１ａで重ねる層数が４層よりも少ないと、その効果が少なくなり、一方２１層を超えると全体の厚さが厚くなりすぎるとともに、柔軟性も劣ったものとなる。そのため最も多く折り重ねられた領域での熱分解グラファイトシート１１の層数を、５層以上２０層以下とすることが望ましい。

なお上記実施の形態では、絶縁シート１２に熱分解グラファイトシート１１と向かい合う面に粘着層を設けたものを用いたが、両面に粘着層を設けた両面テープを用いても構わない。

次に本発明の一実施の形態における熱輸送シートの製造方法について説明する。

まず厚さ約５０μｍのポリイミドフィルムを熱分解し、約２６００℃で焼成することによりグラファイト化する。これを第１のプレス圧でプレスすることにより柔軟性を有した熱分解グラファイトシート１１を得る。このときの熱分解グラファイトシート１１の厚みは約２７μｍである。これを金型で所定の形状に切断することにより、図２（ａ）の熱分解グラファイトシート１１を得る。この熱分解グラファイトシート１１を図２（ａ）の点線部分で折り曲げて重ねることにより、図２（ｂ）の形状にする。図２（ｂ）の状態の熱分解グラファイトシート１１に第１のプレス圧よりも大きな第２のプレス圧でプレスすることにより、熱分解グラファイトシート１１同士を密着させる。この結果熱分解グラファイトシート１１一層分の厚さは約２５μｍとなっている。

熱分解グラファイトシート１１同士を密着させた状態でその両面に厚さ約５μｍのＰＥＴフィルムを貼り合わせ、熱分解グラファイトシート１１の周辺領域で切断することにより、図２（ｃ）のような熱分解グラファイトシート１１の上下面および周囲を絶縁シート１２で覆って封止した熱輸送シートを得ることができる。

なお、上記実施の形態では、熱分解グラファイトシート１１同士を密着させたあと、絶縁シート１２を貼り合わせているが、熱分解グラファイトシートを折り重ねたあと、絶縁シートを貼り合わせ、絶縁シートの上から第２のプレス圧でプレスすることにより熱分解グラファイトシート同士を密着させてもよい。このようにすることにより、さらに工程を簡略化することができる。

本発明に係る熱輸送シートおよびその製造方法は、大きな熱輸送量を有し、小型軽量で、柔軟性に優れた熱輸送シートを得ることができ、産業上有用である。

１１ 熱分解グラファイトシート
１１ａ 折り重ね部
１２ 絶縁シート

Claims (5)

1. グラファイトシートを折り重ねることで折り重ね部を設け、前記折り重ね部で前記グラファイトシート同士を密着させ、前記グラファイトシートの上下面および周囲を絶縁シートで覆って封止したことを特徴とする熱輸送シート。
2. 前記折り重ね部と、前記グラファイトシートが一層のみの領域とを有することを特徴とする請求項１記載の熱輸送シート。
3. 前記グラファイトシートが最も多く折り重ねられた領域での前記グラファイトシートの層数を、５層以上２０層以下としたことを特徴とする請求項１記載の熱輸送シート。
4. 高分子フィルムを熱処理することによりグラファイトシートを得る工程と、前記グラファイトシートを第１のプレス圧でプレスすることにより前記グラファイトシートに柔軟性を持たせる工程と、前記グラファイトシートを折り重ねることにより複数層のグラファイトシートが重ねられた折り重ね部を形成する工程と、前記折り重ね部に前記第１のプレス圧よりも大きな第２のプレス圧でプレスすることにより前記グラファイトシート同士を密着させる工程とを備えた熱輸送シートの製造方法。
5. 前記折り重ね部を形成する工程のあと、上下面に絶縁シートを貼り合わせる工程と、前記絶縁シートの上から前記第１のプレス圧よりも大きな第２のプレス圧でプレスすることにより前記グラファイトシート同士を密着させる工程と、前記グラファイトシートの周囲の前記絶縁シートを切断する工程とを備えた請求項４記載の熱輸送シートの製造方法。

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