JP2016028880A - 複合シートとその製造方法および複合シートを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の筐体内の狭いスペースにおいても十分に断熱効果を発揮し、発熱を伴う電子部品から筐体あるいは液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの弱耐熱モジュール部品への伝熱を効果的に低減し得る複合シートおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】複合シートは、グラファイト層１０２と断熱層１０３を含み、グラファイト層１０２において厚みが１００μｍ以下、面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚み方向の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、断熱層１０３において厚みが０．０５ ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあって熱伝導率が０．０１〜０．０５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内にあることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器内で使用される断熱性と放熱性とを有する複合シートとその製造方法およびその複合シートを用いた電子機器に関する。特に、複合シートは、断熱層と放熱層を積層した複合シートに関する。

近年、スマートフォン、タブレット、ノートパソコンなどの電子機器の高性能化とともに発熱部品からの発熱密度が急激に増加しており、これらの電子機器における熱拡散技術が必須となってきている。

特に、小型のモバイル機器は、直接人体に接する機会が多く、その筐体外側の温度上昇が深刻な問題となってきている。モバイル機器の筐体外面の温度上昇に関する問題の一つとして、低温やけどが挙げられる。低温やけどは、人体が体温より高い温度に長時間さらされて起こるやけどの一種である。温度が、４４℃では、６時間でやけどが生じ、１℃上がる毎にやけどに至る時間が半分となるという報告がある。普通のやけどに比べて、低温やけどは、当事者が症状の進行に気づくのが遅れる場合がほとんどである。当事者が気づいた時には、皮膚が重度の損傷を負っていることも多い。

また、モバイル機器の表示素子には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイが使用されている。しかし、これらの表示素子は、熱に弱く、発熱部品からの熱がこれら表示素子に伝わると、ディスプレイの輝度ムラや寿命低下の要因となるため、モバイル機器の高性能化と小型・薄型化を両立させるためには、表示素子への伝熱を効果的に低減させる必要がある。

さらに最近では、小型ノートパソコンを膝上で長時間使用した時に、低温やけどになる症例が多い。今後益々機器の小型化やモバイル化が進んでいく状況において、機器表面の温度は１℃でも低く抑えることが最重要の課題である。

一方、機器表面の温度上昇を防ぐ方法としては、機器の筐体内部の発熱部品からの熱を筐体に伝えないように断熱部材を使用することが考えられる。例えば、ゴムと発泡体との複合体からなる断熱部材を機器筐体内部に設けることによって、筐体への伝熱を低減して筐体内の温度分布を平均化する試みがなされている（特許文献１）。

別の方法として、樹脂に熱伝導性フィラーを添加した熱伝導シートやアルミ箔などの金属箔などを筐体内面に貼り付けて、熱拡散によって機器表面の温度を低下させる方法も考えられる。また、小型化や軽量化が求められるモバイル機器においては、グラファイトシートなどの放熱シートが熱拡散材として使用されている（特許文献２）。グラファイトシートは面方向の熱伝導率が高く、機器表面に発生するヒートスポットを緩和し、結果的に機器表面の温度を下げる効果を生じ得る。

さらに、電界コンデンサー、ＩＣ、ＣＰＵ、光学系部品などの熱に弱い部品を保護するために、発熱部品と熱に弱い部品との間において高配向グラファイトシートの一方面上に金属膜を積層しかつ他方面上に断熱材を積層した複合部材を配設する方法が知られている（特許文献３）。この場合、発熱部品に金属膜を対面させ、熱に弱い部品に断熱材を対面させるように複合部材が配置される。その金属膜は発熱部品からの熱を反射するように作用し、断熱材は熱に弱い部品を守るように作用する。金属膜としてはアルミ箔が使用され、断熱材としてはセラミックシートや樹脂シートが使用されている。

また、グラファイトシートと断熱材の複合化方法として、例えば、粘着剤としてアクリル系、シリコーン系、エポキシ系、またはポリイミド系の樹脂系粘着層を介する複合化方法が知られている（特許文献４）。この方法では、断熱材としてシリカエアロゲルを用いる場合に、シリカエアロゲルが有する数十ｎｍオーダーの細孔へ樹脂粘着層が侵入し、本来のシリカエアロゲルの断熱性能を損なう場合がある。

特開２００２−２１７５７８号公報 特開昭６１−２７５１１６号公報 特開平１０−１２６０８１号公報 特開２００９−１１１００３号公報

電子機器の筐体内で断熱材のみを用いる場合、筐体内面に断熱材のみを貼り付けただけでは、筐体への伝熱低減効果に限界がある。しかし、この問題は、貼り付ける断熱材の厚みを増大させることによって解決され得る。

しかし、近年では機器の小型化が進んでおり、筐体内に厚い断熱材を入れるスペースが無くなってきている。

また、断熱材の断熱性を過度に高めれば、筐体内に熱がこもって内部温度および筐体温度が高くなり、発泡樹脂の断熱材では変形を起こす場合もある。

電子機器の筐体内で熱伝導性シートのみを用いる場合、熱伝導性シートとしては、樹脂と熱伝導性フィラーを含む熱伝導複合シートやアルミ箔や銅箔などの金属箔などが用いられる。

熱伝導シートのみを筐体内面に貼った場合、そのシートは厚みが薄く（０．０５〜２ｍｍ）かつ熱伝導性が樹脂に比べて高いので、熱が面方向に広がる前に厚み方向に伝わりやすい。その結果として、筐体が熱くなる。また、熱伝導シートのように、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率に比べ十分に大きくない。

すなわち、面方向の熱伝導率と厚み方向の熱伝導率に異方性がない場合には、面方向への熱拡散効果が生じなく、十分な断熱効果を発揮することができない。熱伝導シートの場合には、その熱伝導率が０．５〜１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であって、面方向と厚み方向に関する異方性が小さく、かつ、複合シートは柔らかくて密着性がよいので厚み方向に熱を伝えやすい。その結果として、熱伝導シートは、筐体へ熱を伝えやすい。
また、金属箔は、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の非常に高い熱伝導率を有するので、面方向に熱を伝える前に筐体へ熱を伝えやすい。

電子機器の筐体内でグラファイトシートのみを用いる場合、グラファイトシートでは厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が高くて１０倍以上の異方性がある。このため、面方向への熱拡散が期待できる。しかし、グラファイトシートも厚みが薄い（３００μｍ以下）ので熱が厚み方向に伝わり、筐体の温度が上昇しやすくなる。

電子機器の筐体内で特許文献３の断熱材／グラファイトシート（／金属膜）の複合断熱体を用いる場合、特許文献３の実施形態１および３に開示されているように、断熱材としては厚さ０．２５ｍｍのセラミックシートや厚さ０．０７５ｍｍのポリイミドフィルムが使用される。

しかし、セラミックシートシートは、樹脂に比べて高い熱伝導率を有し、断熱材としては十分とはいえない。また、厚さ０．０７５ｍｍのポリイミドフィルムは、薄いので筐体に熱を伝えやすく、断熱性能が不十分である。

そして、断熱効果が不十分であるため、断熱材には、耐熱性が必要とされる。断熱材として、セラミックやポリイミドなどの耐熱性の材料を使用することが必要である。さらに、筐体内面に絶縁層をコーティングしたり、または樹脂フィルムを張り合わせる場合でも、形成される絶縁層は厚みが小さくて断熱性が不十分である。

上述のような先行技術の状況に鑑み、本発明は、電子機器の筐体内の狭いスペースにおいても十分に断熱効果を発揮し、発熱部品から筐体への伝熱を効果的に低減し得る複合シートおよびそれを含む電子機器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、グラファイトシートと、繊維と断熱材料とを含む断熱層と、グラファイトシートと断熱層との間に、繊維からなる繊維層が位置する複合シートを用いる。
また、上記グラファイトシートと上記断熱層を重ねた後に、グラファイトの側を加熱することで、グラファイトシートと断熱層との界面に存在する断熱層中の繊維を融解、冷却することで、グラファイトシートと断熱層を積層させる複合シートの製造方法を用いる。

発熱を伴う電子部品と筐体との間に、上記複合シートを配置した電子機器を用いる。

本発明によれば、電子機器の筐体内の狭いスペースにおいても十分に断熱効果を発揮し、発熱部品から筐体への伝熱を効果的に低減し得る複合シート、及びその製造方法、又複合シートを含む電子機器を提供することができる。

実施の形態の複合シートの断面図 （ａ）〜（ｄ）実施の形態のグラファイト層と断熱層を接合するプロセスを説明する断面図 （ａ）〜（ｂ）実施の形態の断熱材に使用されている材料の熱特性を示す図 （ａ）〜（ｂ）実施の形態のグラファイト層と断熱層の界面の断面写真図 （ａ）〜（ｄ）実施の形態のグラファイト層と断熱層を接合するプロセスを説明する拡大断面図 実施の形態の複合シートの断面図 実施の形態の複合シートの断面図 実施の形態の複合シートの断面図

（実施の形態１）
実施の形態の複合シートは、グラファイト層と断熱層とを含む。図１にその断面図を示す。グラファイト層１０２と断熱層１０３との積層体である。
＜グラファイト層１０２の面方向の熱伝導率＞
用いるグラファイト層１０２の面方向の熱伝導率は、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

この熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ未満であれば、面方向への十分な熱拡散が生じなくて厚さ方向に熱が伝わってしまう。なお、グラファイト層１０２の熱伝導率は、次式（１）によって算出することができる。

λ＝α×ｄ×Ｃｐ ・・・（１）
ここで、λは熱伝導率、αは熱拡散率、ｄは密度、そしてＣｐは比熱容量をそれぞれ表わす。

＜グラファイト層１０２の厚さ方向の熱伝導率＞
グラファイト層１０２の厚さ方向の熱伝導率は、用いるグラファイト層１０２の厚みにもよる。熱源からの発熱を面内方向に効果的に散らすためには、グラファイト層１０２の厚みが１００μｍ以下の場合は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。
グラファイト層１０２の厚さ方向の熱伝導率が、２０Ｗ／ｍ・Ｋより大きいと、発熱部品からの発熱を面内に散らす効果が薄くなり、熱が筐体側に伝わってしまう。

また、グラファイト層１０２の厚みが、８０μｍ以下の場合は、１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。グラファイト層１０２の熱伝導率が、１８Ｗ／ｍ・Ｋより大きいと、発熱部品からの発熱を面内に散らす効果が薄くなり、熱が筐体側に伝わってしまうことになる。

他方、グラファイト層１０２の厚さ方向の熱伝導率が、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であれば、発熱部品の熱を厚さ方向にあまり伝えない。また、発熱部品の熱を面方向に拡散させる割合が大きくなるので好ましい。

＜グラファイト層１０２の厚さ＞
使用するグラファイト層１０２の厚さはスペースの関係から０．１ｍｍ以下が好ましい。

近年の電子機器は薄型化が進行し、機器の筐体内に部品を搭載できるスペースが非常に狭くなってきている。従って、０．１ｍｍ以上の厚さのフィルムは、機器筐体内への組み込みが困難となる。

＜グラファイト層１０２の製造方法＞
グラファイト層１０２としては、以下のグラファイトシートを利用できる。グラファイトシートは、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、及びポリオキサジアゾールの中から選ばれた、厚さが１μｍ以上４００μｍ以下の範囲の高分子フィルムを使用する。この高分子フィルムを４５０℃以上２０００℃以下の温度範囲で熱処理を行い、炭素質フィルムに変換する。次に、この炭素質フィルムを複数枚重ね合わせる。次に、重ね合わされた炭素質フィルムをホットプレスし、グラファイトシートが製造される。

ホットプレスは、２８００℃以下の温度範囲で、２０ｋｇ／ｃｍ^２以下の圧力を印加する工程と、２８００℃より高い温度範囲で２０ｋｇ／ｃｍ^２より高い圧力を印加する第２のホットプレス工程とを含む。

＜断熱層１０３の熱伝導率＞
本実施の形態において使用する断熱層１０３の熱伝導率は、０．０１〜０．１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内にある。

０．５ｍｍ以下のスペースで使用するという観点からは、好ましくは０．０１〜０．０５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内がよい。

又、０．３ｍｍ以下のスペースで使用するという観点から、より好ましくは、０．０１〜０．０３Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内がよい。

断熱層１０３の熱伝導率は、低ければ低いほどその断熱効果が高くなる。断熱層１０３の熱伝導率が、低くなれば、同じ断熱効果を得るために必要な断熱層１０３の厚さを薄くすることができる。このことは、断熱層１０３を狭いスペースで使用する際に好ましい。

他方、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋより大きくなれば断熱効果が低下し、必要な断熱効果を得るためには断熱層１０３の厚さを増大しなくてはならないので好ましくない。

＜断熱層１０３の厚さ＞
断熱層１０３の厚さは０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内にある。

断熱層１０３が０．０５ｍｍよりも薄い場合には、厚さ方向の断熱効果が低下するので、熱伝導率がかなり低い低熱伝導材料を選択しなければいけない。しかし、そのような材料はない。結果、この場合、その一面から他面への厚さ方向の伝熱を良好に低減させることができない
一方、断熱層１０３が１ｍｍよりも厚ければ、グラファイト層１０２の厚さに関して述べたように、薄型機器内への組み込みが難しくなる。
スマートフォンやタブレットなどのモバイル機器では、断熱層１０３が０．２ｍｍより厚くなると、グラファイト層１０２と複合化後の最終厚みを考慮すると機器への組み込みは一層難しくなる。

＜断熱層１０３の材質＞
断熱層１０３の材質としては、無機繊維系のグラスウールやロックウール、天然系の羊毛断熱材やセルロース断熱材、発泡セラミックス、炭化発泡コルク、樹脂系断熱材としてのウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリスチレンフォームなどを利用することができる。

これらの中でも、グラファイトおよび粘着材との良好な接着性と、加工の容易性とから、樹脂系断熱材がより好ましい。

また、断熱層１０３の熱伝導率は、より低いほど、グラファイト層１０２と断熱層１０３とを複合した際の断熱効果が高い。上記に示したように、断熱層１０３の熱伝導率は、０．０１〜０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることが好ましい。具体的には、空気分子の運動を規制するナノサイズの空隙構造を有するシルカエアロゲルを不織布に含浸させたシリカエアロゲルシート（０．０１８〜０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いるのが好ましい。

＜断熱層としてのシリカエアロゲルシート＞
実施の形態のシリカエアロゲルシートは、厚み０．０５〜１．０ｍｍの不織布に、ナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルを複合化させた断熱シートである。熱伝導率は、０．０１５〜０．０２４Ｗ／ｍＫである。

通常、不織布の熱伝導率は０．０３０〜０．０６０Ｗ／ｍＫであり、この値は不織布繊維の固体熱伝導成分と不織布の空隙に存在している空気（窒素分子）の伝熱成分のほぼ総和と見なせる。この空隙に低熱伝導率材料であるシリカエアロゲルを複合化させることで上記低熱伝導率を実現できる。

常温における静止空気の熱伝導率は、０．０２６Ｗ／ｍＫ前後であり、不織布の熱伝導率は、この静止空気の値よりも大きい。シリカエアロゲルシートの特徴は、静止空気の熱伝導率よりも小さい唯一の断熱シートであることである。シリカエアロゲルシートは、断熱性の他に、撥水性、吸音性を有しており、不織布の種類を選べば（例えばグラスウールやロックウールなどの無機系繊維）、難燃性や耐熱性を付与することもできる。

＜シリカエアロゲルシートの製造方法＞
シリカエアロゲルシートの製造方法の一例を示す。
（１）原料混合：高モル珪酸ソーダ（珪酸水溶液、Ｓｉ濃度１４％）に触媒として濃塩酸（１２Ｎ）を１．４ｗｔ％添加し攪拌し、ゾル溶液を調合する。
（２） 含浸：不織布（材質ＰＥＴ，厚み仕様９０ｕｍ、目付１２ｇ／ｍ２、寸法１２ｃｍ□）にゾル溶液を注ぎ、ハンドロールでゾル溶液を不織布に押し込んで含浸させる。
（３）ゾル溶液を含浸させた不織布をＰＰフィルム（厚み５０ｕｍ×２枚、寸法Ｂ６）に挟み、室温２３℃で約２０分放置してゾルをゲル化させる。

（４）厚み規制：ゲル化を確認後、ギャップを１９０ｕｍ（フィルム厚込み）に設定した２軸ロールにフィルムごと含浸不織布を通して、不織布から余分なゲルを絞りだして厚みを１００ｕｍ狙いで規制する。
（５） 養生：容器にフィルムごとゲルシートを入れて、乾燥防止のために純水を注ぎ、８０℃の恒温槽に１２時間入れて、シリカ粒子を成長（シラノールの脱水縮合反応）させて多孔質構造を形成させる。
（６）フィルム剥がし：養生容器からシートを取り出して、フィルムを剥がす。
（７）疎水化１（塩酸浸漬工程）：ゲルシートを塩酸（６〜１２規定）に浸漬後、常温２３℃で１時間放置してゲルシートの中に塩酸を取り込む。

（８）疎水化２（シロキサン処理工程）：ゲルシートを例えば、シリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンと２−プロパノール（ＩＰＡ）の混合液に浸漬させて、５５℃の恒温槽に入れて２時間反応させる。トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸水が排出され、２液分離する（上層にシロキサン、下層に塩酸水）。
（９） 乾燥：ゲルシートを１５０℃の恒温槽に移して２時間乾燥させる。

＜断熱層１０３とグラファイト層１０２の複合方法＞
断熱層１０３とグラファイト層１０２の複合方法として、例えば粘着層を介する複合が考えられる。粘着層の材質としては、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系、またはポリイミド系の樹脂が利用され得る。狭いスペースでの使用に適応するためにも、粘着層は基本的に薄い方が好ましい。

又、複合化の手法として、前述のシリカエアロゲルシートとグラファイト層１０２を重ねて（界面で両者が接触している状態で）グラファイト層１０２側を２００℃以上に加熱する。

このことで、界面に存在しているエアロゲルシート表面の不織布繊維（ＰＥＴなど）を融解し、冷却すること（融着）でシリカエアロゲルシートとグラファイト層１０２を接着、複合化させることができる。これにより、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系などの粘着層が無くとも複合化することができる。接着剤を別途用いずに接着できる。

不織布繊維の材質は、熱可塑性樹脂がよい。耐熱性、耐薬品性、寸法安定性の観点からＰＥＴ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が好ましい。

不織布繊維の繊維径は、繊維による熱伝導性を下げるため、細い方がよい。０．１〜３０μｍが好ましい。

不織布繊維のかさ密度は、０．５ｇ／ｍ^３以下であれば、シリカエアロゲルを保持できる。さらに、０．４ｇ／ｍ^３以下であれば、より多くのシリカエアロゲルを保持できる。

このため、全体として、数十ミクロンの膜厚の低減に繋がる。一方、粘着層（接着剤）を用いると、粘着層は多孔質構造を有するシリカエアロゲルの数十ｎｍの細孔に浸入し、固体の熱伝導成分の増大を招く。断熱性能を悪くする。

このため、粘着剤を用いずに複合化を実現することは、シリカエアロゲル本来の断熱性能を低下させないという特徴を有している。複合化の際のグラファイト層１０２の加熱方法としては、ホットプレス、赤外線ヒータ、マイクロ波照射など一般的な加熱方法を用いることができる。

接着剤を用いない、グラファイト層１０２と、断熱層１０３であるエアロゲルシート（不織布繊維を含む）との接合を、図２（ａ）〜図２（ｄ）の断面図を用いて説明する。

図２（ａ）で、ホットプレート１１１上にグラファイト層１０２をセットする。ホットプレート１１１は、２００℃に設定する。

次に、図２（ｂ）に示すように、グラファイト層１０２の上面に断熱層１０３であるエアロゲルシート（不織布繊維を含む）を乗せる。

次に、図２（ｃ）に示すように、断熱層１０３の上から加圧器１２３で加圧する。

最後に、図２（ｄ）に示すように、グラファイト層１０２と断熱層１０３との積層体を冷却する。結果、複合シート１０６ができる。

上記例では、不織布繊維はポリエステルを使用した。ポリエステルとエアロゲルシート（不織布繊維を含む）の熱特性として、ＴＧ（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ、熱重量測定）と、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ、示差走査熱量分析）による分析をした。図３（ａ）は、ＴＧの結果である。図３（ｂ）は、ＤＳＣの結果である。

図３（ａ）、図３（ｂ）とも、２４０℃付近で、物性が大きく変化している。これは、状態変化（融解）が起こるためである。

上記プロセスでは、この２４０℃までは加熱せず、２００℃〜２４０℃未満に加熱する。

２４０℃以上に加熱すると、繊維が完全に溶けてしまい制御できない。融解が起こる前、１０〜４０℃低い温度まで上げる。

図４（ａ）、図４（ｂ）に、できた複合シート１０６の断面写真を示す。図４（ａ）は、１００倍の断面写真である。図４（ｂ）は、２００倍の断面写真である。

グラファイト層１０２の表面に溶融層１２０が生成されている。その溶融層１２０に繊維１２１が接合されている。繊維１２１の周辺にはシリカエアロゲル１２５がある。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、上記現象を模式的に示す。図５（ａ）、図５（ｃ）から、図５（ｂ）、図５（ｄ）へ、加熱加圧により変化する。

図５（ａ）は、繊維１２１の先端の尖った部分であり、図５（ｃ）は繊維の途中の丸い部分である。どちらも、グラファイト層１０２の表面で、溶融層１２０を形成している。繊維１２１は、溶融層１２０から連続的に伸びている。また、凹部１２２がグラファイト層１０２にあり、溶融層１２０がグラファイト層１０２へ食い込んで、接着されている。

なお、繊維１２１の代わりに、シリカエアロゲルシートに均質に樹脂を入れ込み、その樹脂を溶かしてグラファイト層１０２と接続してもよい。

断熱層１０３であるシリカエアロゲルシートとグラファイト層１０２とを複合させる際は、両者は、同じ大きさであることが好ましい。しかし、設置される場所に応じて、断熱層１０３をグラファイト層１０２より、大きくしたり、逆に、グラファイト層１０２を断熱層１０３より大きくしてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の複合シート１０６を被覆する。または、複合シート１０６に別シートを貼り付けるものである。記載しない事項は実施の形態１と同じである。

＜絶縁フィルム＞
グラファイト層１０２は導電性を有するので、電子機器内で用いられる場合には、電子部品との接触によるショートが起こる場合がある。そこで、グラファイト層１０２の表面に絶縁フィルムを付与することが好ましい。

グラファイト層１０２が電子部品との接触しない場合でも、グラファイト層１０２が機器内部に露出する形態をとる場合には、グラファイト層１０２表面に絶縁フィルムを設けることが好ましい。
絶縁フィルムとしては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステルなどのフィルムの片面に、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系の粘着剤や接着剤が形成されたテープが好ましい。

また、ポリエステル系などのホットメルトタイプ（熱可塑性）のテープであってもよい。また、エポキシやフェノールまたはゴム系の塗料などでグラファイト層１０２をコーティングする方法でもよい。

図６に、複合シート１０６を電子部品へ用いた例の断面図を示す。複合シート１０６の両面に絶縁フィルム１０１、１０４が配置してある。発熱部品１０５と機器の筐体１１０との間に、複合シート１０６が配置されている。
発熱部品１０５と断熱層１０３の間にグラファイト層１０２が存在しているので、発熱部品１０５からの伝熱を効果的に面方向へ散らしてピーク温度を低減できる。筐体１１０とグラファイト層１０２の間に断熱層１０３が存在しているので、筐体１１０への伝熱を防ぐことができる。

発熱部品１０５側から見て、絶縁フィルム１０４、グラファイト層１０２、断熱層１０３の順の積層がよい。また、筐体１１０の側には絶縁フィルム１０１を配置するのが好ましい。この絶縁フィルム１０１によって断熱層１０３からの発塵を防ぐこともできる。

なお、絶縁フィルム１０４は、両面テープとすれば、発熱部品１０５に接着させやすくよい。

別の変形例の断面図を図７に示す。発熱部品１０５側から見て、絶縁フィルム１０４、グラファイト層１０２、断熱層１０３、グラファイト層１０２の順の積層である。

または、別の例の変形例の断面図を、図８に示す。発熱部品１０５側から見て、絶縁フィルム１０４を介して、グラファイト層１０２と断熱層１０３の積層ユニットを可能なだけ繰り返して積層している。

グラファイト層１０２と断熱層１０３の繰り返し積層により、熱がより均熱化できる。
図６〜図８で、同じ厚みの複合シート１０６とすると、図８がより熱を断熱できる。

＜発熱部品１０５と複合シート１０６の距離＞
発熱部品１０５と複合シート１０６の距離に関して、発熱部品１０５とグラファイト層１０２が接触していても構わない。しかし、接触することでピーク温度がより高温となるので、発熱部品１０５と複合シート１０６はなるべく非接触の方が好ましい。

（まとめ、効果）
本発明の複合シート１０６は、厚みが１００μｍ以下で、面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、厚み方向の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるグラファイト層１０２と、厚さが０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内で熱伝導率が０．０１〜０．０５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内である断熱層１０３とを含むことを特徴としている。

また、複合シート１０６とするためのグラファイト層１０２と断熱層１０３の複合化方法として、接着剤や粘着剤を使用せずに、断熱層１０３の樹脂（不織布表面）を融解、冷却することで接着、複合化させることを特徴としている。

また、発熱部品と断熱部材およびこれらを内蔵する筐体を含む電子機器において、その断熱部材として、複合シート１０６を利用することによって、発熱部品１０５から筐体１１０への伝熱を効果的に低減することができる。

＜筐体１１０の温度＞
断熱層１０３とグラファイト層１０２を複合させた複合シート１０６を筐体１１０内面に貼り付けることによって、筐体１１０の温度を大幅に低下させることができる。

この理由は、発熱部品１０５からの伝熱を、グラファイト層１０２で広げ、局所的な温度を下げ、かつ、断熱層１０３によってできるだけ、熱の伝達を抑制するためである（図６）。

図７，図８では、さらに断熱層１０３を通過した残りの熱をさらに面方向の熱伝導率が高い２つ目以降のグラファイト層１０２で拡散させるので、筐体１１０にほとんど熱が伝わらないからである。層間の構造は、上記構造と同様である。

実際にスマートフォンやタブレットにおける低温火傷の予防として筐体に熱を伝え過ぎない対策が求められる場合があるが、発熱部品から筐体への伝熱の低減のために本発明の複合シートを用いることによって、そのような要求に応えることができる。

＜発熱部品１０５の温度＞
発熱部品１０５自体の温度も、本実施の形態の複合シート１０６を利用することによって低下させることができる。これはグラファイト層１０２の熱拡散による冷却効果が発現した結果であり、その冷却効果は発熱部品１０５とグラファイト層１０２の距離が近いほど大きくなる。すなわち、発熱部品１０５自体の温度をも低く抑えたいときにも、本実施の形態の複合シート１０６は有用である。

（なお書き）
実施の形態１，２は組み合わせできる。

本発明の複合シートは、広く電子機器内に利用される。情報機器、携帯機器、ディスプ
レイなど、熱に関わる製品へ応用される。

１０１ 絶縁フィルム
１０２ グラファイト層
１０３ 断熱層
１０４ 絶縁フィルム
１０５ 発熱部品
１０６ 複合シート
１１０ 筐体
１１１ ホットプレート
１２０ 溶融層
１２１ 繊維
１２２ 凹部
１２３ 加圧器
１２５ シリカエアロゲル

Claims (13)

1. グラファイトシートと、
   繊維と断熱材料とを含む断熱層と、
   前記グラファイトシートと前記断熱層との間に、前記繊維からなる繊維層が位置する複合シート。
2. 前記繊維層は、前記繊維が溶融した層である請求項１に記載の複合シート。
3. 前記繊維と前記繊維層とは一体化されている請求項１または２に記載の複合シート。
4. 前記グラファイトシートの表面には、凹部があり、前記繊維層は前記凹部を埋めている請求項１から３のいずれか１項に記載の複合シート。
5. 前記繊維が、不織布である請求項１から４のいずれか１項に記載の複合シート。
6. 前記繊維の径は、０．１〜３０μｍであり、前記繊維のかさ密度は、０．５ｇ／ｍ^３以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合シート。
7. 前記断熱材料がシリカエアロゲルを含む請求項１から６のいずれか１項に記載の複合シート。
8. 前記グラファイトシートは、高分子フィルムを熱処理したシートである請求項１から７のいずれか１項に記載の複合シート。
9. 前記グラファイトシートは、厚みが０．１ｍｍ以下、面方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、厚み方向の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、
   前記断熱層は、厚みが０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあって熱伝導率が０．０１〜０．１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲内にある請求項１から８のいずれか１項に記載の複合シート。
10. 前記複合シートは、さらに、
    前記断熱材の前記グラファイトシートが位置する面と対向する面に、第２の前記グラファイトシートが位置し、
    前記第２のグラファイトシートと前記断熱層との間に、前記繊維からなる前記繊維層が位置する請求項１から９のいずれか１項に記載の複合シート。
11. 前記複合シートの両面に、絶縁フィルムを有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の複合シート。
12. 前記グラファイトシートと前記断熱層を重ねた後に、前記グラファイトの側を加熱することで、前記グラファイトシートと前記断熱層との界面に存在する前記断熱層中の前記繊維を融解、冷却することで前記グラファイトシートと前記断熱層を積層させる請求項１〜１１の何れか１項に記載の複合シートの製造方法。
13. 発熱を伴う電子部品と筐体との間に、請求項１から１１のいずれか１項に記載の複合シートを配置した電子機器。
    

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