JP2021010006A - 弾性放熱構造及び電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型、大型及び高性能な電子装置の放熱要求に適合でき、異なる製品分野にも適用できるように改良された放熱構造を提供する。【解決手段】本発明は、多孔性弾性部材と、前記複数の第１の熱伝導部材と、複数の第２の熱伝導部材とを含む弾性放熱構造を提供するとともに、この弾性放熱構造を備える電子装置を更に開示する。前記多孔性弾性部材中に混合される前記各第１の熱伝導部材は、最大幅が５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下であり、また前記各第２の熱伝導部材は、最大幅が０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である。本発明において、弾性放熱構造の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上で且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下であるときには、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は弾性放熱構造及びこの弾性放熱構造を備える電子装置に関する。
科学技術の進歩に伴って、フラット型電子装置、例えば表示パネル、バックライトモジュール、又は照明モジュールの設計及び研究開発については、薄型化、大型化及び高性能が優先的に考慮されている。薄型化、大型化及び高性能が求められる状況において、電子装置では従来と比べてより多くの発熱の発生は避けられないため、「放熱」はすでに電子装置において欠くことのできない必須機能となっている。
従来技術の多くは、装置上に設けられる放熱フィン、ファン、又は放熱デバイス（例えばヒートパイプ）を用いて、動作時に生じた廃熱を案内して排出する。放熱フィン又は放熱板は一般的に一定の厚さを有し、しかも高い熱伝導性質を有する金属材料から製作されるか、又は高い熱伝導性質を有する無機材料、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の高分子複合材料を混入して製作される。金属材料の熱伝導効果は確かに優れているが、しかし、金属材料の高い密度は全体的な重量及び厚みの増加に繋がる。一方、無機材料である高分子複合材料を混入した構造では強度が劣り、ある種の製品では適用できなくなる恐れがある。
よって、電子装置の放熱要求に更に適した構造をどのように進化させて、異なる製品分野にも適用できるように、薄型化、大型化及び高性能の要求に適合させるか、ということはすでに関連業者が常に追求する目標の一つとなっている。
本発明の目的は、放熱要求を達成するだけでなく、更に装置動作時に生じた振動を吸収することにより、薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求に適合しうる弾性放熱構造、及びこの弾性放熱構造を備える電子装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、多孔性弾性部材と、最大幅が５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下（本願において、「以下」とは「それと同等またはそれより小さい」ことを意味する、以下同様）であり、厚さが０．３ｎｍ以上（本願において、「以上」とは「それと同等またはそれより大きい」ことを意味する、以下同様）で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第１の熱伝導部材と、最大幅が０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第２の熱伝導部材と、を含む弾性放熱構造であって、前記弾性放熱構造の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上で且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が１ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ２ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は２０％よりも大きく且つ４０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が２ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ４ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は４０％よりも大きく且つ５０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が４ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ１０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は５０％よりも大きく且つ６０％以下である、ことを特徴とする弾性放熱構造を提供する。
上記目的を達成するために、本発明の電子装置によれば、熱源と、弾性放熱構造とを備え、前記弾性放熱構造は熱源の一つの表面に設けられるとともに、多孔性弾性部材と、最大幅が５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第１の熱伝導部材と、最大幅が０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第２の熱伝導部材と、を含み、前記弾性放熱構造の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上で且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が１ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ２ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は２０％よりも大きく且つ４０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が２ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ４ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は４０％よりも大きく且つ５０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が４ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ１０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は５０％よりも大きく且つ６０％以下である。
一つの実施例において、多孔性弾性部材の材料には、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はその組み合わせが含まれる。
一つの実施例において、第１の熱伝導部材又は第２の熱伝導部材の材料には、グラフェン、グラファイト、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化ホウ素、又はその組み合わせが含まれる。
一つの実施例において、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の総量を１００％としたとき、前記複数の第１の熱伝導部材の含有量は５％ないし９５％の間である。
一つの実施例において、弾性放熱構造は、第１の表面と、第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡の一部は第１の表面又は第２の表面上に位置する気泡を介して外部に連通する。
一つの実施例において、弾性放熱構造は、第１の表面と、第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は第１の表面と第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡の一部は互いに連通する。
一つの実施例において、弾性放熱構造は、第１の表面と、第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は第１の表面と第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡は独立して互いに連通しない。
一つの実施例において、多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材は前記複数の気泡の周囲に位置することにより、前記複数の気泡を維持する。
一つの実施例において、電子装置はＬＥＤディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、バックライトモジュール、ＬＥＤ照明モジュール、又は有機ＥＬ照明モジュールとすることができる。
上記によれば、本発明の弾性放熱構造及びこの弾性放熱構造を備える電子装置においては、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材を多孔性弾性部材中に混合し、そして第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材の条件限定によって、電子装置の熱源にて生じた熱を迅速に外部に案内して放熱し、しかも弾性放熱構造を介して装置動作時に生じたピンポイント的、局部的又は平面的な振動を吸収して、放熱及び振動吸収という二重の効果を達成し、さらに、本発明の弾性放熱構造では、薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求に適合させる。
本発明は放熱要求を達成するだけでなく、更に装置動作時に生じた振動を吸収することにより、薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求に適合させることができる。
本発明の一つの実施例の弾性放熱構造の一部断面概略図である。 図１Ａにおける領域Ａの拡大概略図である。 本発明の異なる実施例の弾性放熱構造の一部断面概略図である。 本発明の異なる実施例の弾性放熱構造の一部断面概略図である。 本発明の一つの実施例の弾性放熱構造において、第１の熱伝導部材又は第２の熱伝導部材の概略図である。 本発明の一つの実施例の弾性放熱構造の製造工程設備の概略図である。 本発明の一つの実施例の電子装置の概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。 本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。
以下にて関連する図面を参照し、同じ構成要素には同じ符号を付して、本発明の一部実施例の弾性放熱構造及び電子装置を説明する。
以下の実施例にて表される構成要素は単に概略的なものであり、実際の比率及びサイズを表すものではない。本願の弾性放熱構造は例えば携帯電話機、ノート型パソコン、タブレットＰＣ、テレビ受像機、ディスプレイ、バックライトモジュール、又は照明モジュールに運用するが、これらに限定されず、その他の分野の電子装置にも応用でき、またそれらにも限定されない。本願の弾性放熱構造は高い熱伝導性、放熱効果を有する以外に、更に装置動作時に生じた振動を吸収することにより、同時に異なる製品分野に応用して薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求を達成する。また、本願の弾性放熱構造は熱源の表面上に設けることで、熱源にて生じた熱を、弾性放熱構造を通じて案内、伝達し、しかも例えば電子装置の背面パネル、背面カバー、筐体、又は熱源を載置若しくは案内できるその他の素子を通じて放熱させる。
図１Ａは本発明の一つの実施例の弾性放熱構造の一部断面概略図であり、図１Ｂは図１Ａにおける領域Ａの拡大概略図であり、図２及び図３はそれぞれ本発明の異なる実施例の弾性放熱構造の一部断面概略図であり、そして図４は本発明の一つの実施例の弾性放熱構造において、第１の熱伝導部材又は第２の熱伝導部材の概略図である。図１Ａ、図２及び図３はそれぞれ弾性放熱構造の多孔性弾性部材の異なる密度構造を表しており、且つ弾性放熱構造のうちのある一本の熱伝導経路Ｐのみを図示している。
まず図１Ａ及び図１Ｂを参照されたい。本実施例の弾性放熱構造１は、多孔性弾性部材１１と、複数の第１の熱伝導部材１２と、複数の第２の熱伝導部材１３とを含む。
多孔性弾性部材１１は弾性を有するとともに、複数の気泡Ｏ１、Ｏ２を有する発泡体であって、多孔性弾性部材１１の材料は一般的な発泡フォームの材料と同じであり、例えばアクリル樹脂（Ａｃｒｙｌｉｃ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ、 ＰＵ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ-Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ-Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ、 ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）、又はその組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。上記したこれら材料において、アクリル樹脂及びポリウレタンで形成される気泡形状（Ｂｕｂｂｌｅ ｓｈａｐｅ）は半独立半連続気泡（Ｓｅｍｉ-ｃｌｏｓｅｄ ｃｅｌｌ）であって、柔軟性、圧縮性、及び振動吸収能力が比較的優れており、熱に対する安定性も比較的優れている。一方、ポリエチレン及びポリプロピレンで形成される気泡形状は独立気泡（Ｃｌｏｓｅｄ ｃｅｌｌ）であって、圧縮性及び振動吸収能力は比較的劣るが、湿度に対する安定性は比較的優れている。
これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３は多孔性弾性部材１１中に混合される。第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３は高熱伝導性材料とすることができる上、顆粒、粉末又は微片状とすることができ、その材料には、例えばグラフェン、グラファイト、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化ホウ素（ＢＮ）、その組み合わせ、又はその他適した高熱伝導性材料が含まれるが、これらに限定されない。
第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３としての材料の選択において、一つの比較実験におけるものとして、下記表１を参照されたい。発明者は、フラーレン（Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、カーボンナノチューブ、グラファイト及び窒化ホウ素などの材料の結晶タイプ、密度、コスト及び比表面積（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ）などの特性を比較した結果、表１中に示す如く、フラーレンは球状であり、熱伝導効果が劣ること、カーボンナノチューブは長尺状であり、多孔性弾性部材１１の発泡の過程において気泡の成長を阻害する恐れがあること、窒化ホウ素は球状で且つ比較的硬く、振動を吸収する能力が劣ること、そしてグラフェン微片は密度が低く、コストも低廉で、振動を吸収する能力も比較的優れており、しかも微片状であることから、片同士の接触面積も最大となり、熱伝導性、放熱の効果が最も優れていることを発見した。
具体的には、グラフェン微片は以下の５つの長所を備える：１、厚さが薄く（厚さは約０．３ｎｍと３ｎｍとの間にある）、片径が小さく（数１０μｍ以下）、最高密度の積層を形成することで接触面積を最大化しやすく、熱伝導しやすく、しかも気泡の生成に影響しない。２、密度が小さく、上向きの発泡が容易で、阻害がない。３、高いヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）で、多孔性弾性部材１１の強度を向上させる。４、比表面積が最大で、高い熱伝導率を有する。５、Ｘ、Ｙ方向性を備える二次元構造で、上から下への熱伝導経路を増加できる。よって、本実施例の弾性放熱構造１に用いるために選択された第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３の材料は、それぞれグラフェン微片である。
また、弾性放熱構造１は、第１の表面Ｓ１と、この第１の表面Ｓ１と対向する第２の表面Ｓ２とを更に含み、そして、多孔性弾性部材１１の気泡Ｏ１、Ｏ２において、第１の表面Ｓ１又は第２の表面Ｓ２上に位置し且つ外部と連通するもの（開放型気泡と言える）は気泡Ｏ１として、一方で、第１の表面Ｓ１又は第２の表面Ｓ２上にはない気泡、即ち、多孔性弾性部材１１内部にあるものは気泡Ｏ２として区別することができる。本実施例において、一部分の気泡Ｏ２は、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２上に位置する気泡Ｏ１を介して外部に連通して、ここでは半独立半連続気泡（その幅は例えば５μｍないし４０μｍの間である）として構成され、且つ多孔性弾性部材１１は低密度構造である。上記した「半独立半連続気泡」とは、図１Ａの多孔性弾性部材１１の構造において、一部の気泡Ｏ２が上、下側壁近傍の気泡Ｏ１と連通するものを指す。
他の実施例において、図２に示すように、これら気泡Ｏ２は全て第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２との間に位置して外部とは連通せず、即ち、第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２上に位置している気泡Ｏ１はほとんどなく、しかも、一部のこれら気泡Ｏ２は互いに連通している（多孔性弾性部材１１ａの内部には連通している気泡があり、多孔性弾性部材１１に対して、多孔性弾性部材１１ａは中密度構造であると言える）。また一つの実施例において、図３に示すように、これら気泡Ｏ２は全て第１の表面Ｓ１と第２の表面Ｓ２との間に位置して外部とは連通せず（つまり気泡Ｏ１はない）、且つこれら気泡Ｏ２は独立して互いに連通していない（それらは独立気泡であり、前記の多孔性弾性部材１１、１１ａに対して、多孔性弾性部材１１ｂは高密度構造であると言える）。
弾性放熱構造１、１ａ、１ｂにおいて、多孔性弾性部材１１、１１ａ、１１ｂにはいずれも第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３（例えばグラフェン微片）が混合されているため、三種類の密度構造はいずれも優れた熱伝導効果を有している。また、中、高密度構造の多孔性弾性部材１１ａ、１１ｂには第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２上に位置する気泡Ｏ１はないため、中、高密度構造の多孔性弾性部材１１ａ、１１ｂの防水性能は低密度の多孔性弾性部材１１よりも高い。しかしながら、低密度の多孔性弾性部材１１は第１の表面Ｓ１及び第２の表面Ｓ２上に位置する気泡Ｏ１を複数有し、そして気泡Ｏ２と気泡Ｏ１とが連通していることから、熱伝導における効果では多孔性弾性部材１１ａ、１１ｂよりも優れる。
上記を受けて、図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３の実施例における弾性放熱構造１、１ａ、１ｂにおいて、これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３（例えばグラフェン微片）はそれぞれ多孔性弾性部材１１、１１ａ、１１ｂ中に均一に混合されており、そして、多孔性弾性部材１１、１１ａ、１１ｂが発泡する過程において、グラフェン微片は、これら気泡Ｏの周囲に位置して気泡Ｏの存在を維持する造孔剤となって、多孔性弾性部材１１、１１ａ、１１ｂの弾性及び緩衝性を維持する。しかも、熱の案内及び伝達の過程において、これら気泡Ｏ１、Ｏ２の周囲に位置するグラフェン微片（第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３）が熱伝導経路Ｐ（熱源が第１の表面Ｓ１に接触すると仮定する）を形成することにより、熱は弾性放熱構造１、１ａ、１ｂの一方側（熱源側、例えば第１の表面Ｓ１側）から他方側（例えば第２の表面Ｓ２側）に伝達される。
また、上記実施例においては、低密度、中密度及び高密度の多孔性弾性部材１１、１１ａ、１１ｂ構造のいずれの場合も、良好な熱吸収、熱伝導又は放熱効果を達成するために、図４に示すように、第１の熱伝導部材１２（または第２の熱伝導部材１３）の形態を、本発明では更に以下のように限定する：各第１の熱伝導部材１２の最大幅Ｌは５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下（５μｍ＜ Ｌ ≦ ５０μｍ）とすることができ、一方で、各第２の熱伝導部材１３の最大幅Ｌは０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下（０＜ Ｌ ≦ ５μｍ）とすることができる。また各第１の熱伝導部材１２及び各第２の熱伝導部材１３の厚さｄは０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下（０．３ｎｍ≦ ｄ ≦ ３０ｎｍ）とすることができる。グラフェンを例とすると、最大幅Ｌはグラフェン微片の長径となる。カーボンナノチューブを例とすると、最大幅Ｌはカーボンナノチューブの軸方向長さとなる。酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、又は窒化ホウ素を例とすると、最大幅Ｌは直径となる。
また、仮にこれら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３の混合総量を１００％としたとき、これら第１の熱伝導部材１２の含有量は５％ないし９５％の間（５％≦第１の熱伝導部材１２の含有量≦９５％、残りは第２の熱伝導部材１３の含有量）となる。例えば、第１の熱伝導部材１２の含有量が９０％であるとき、第２の熱伝導部材１３の含有量は１０％となり（混合比は９：１であり、両者の合計は１００％となる）、第１の熱伝導部材１２の含有量が８０％であるとき、第２の熱伝導部材１３の含有量は２０％となる（混合比は４：１であり、両者の合計は１００％となる）。上記した制限条件により、第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３（グラフェン微片）は「最高密度積層」の方式で、多孔性弾性部材１１中に混合され（図１Ｂ）、且つ「最高密度積層」であることから、第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３の接触面積は大きく、比較的高い熱伝導効果を達成することができる。
上記した限定条件以外に、本発明では更に、弾性放熱構造の密度及び第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材の含有関係を限定する。弾性放熱構造１、１ａ、１ｂの密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上で且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下（０．１ｇ／ｃｍ３≦密度≦１．０ｇ／ｃｍ３）であるときは、これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下（０．０１％≦含有量≦２０％）となる必要がある。弾性放熱構造１、１ａ、１ｂの密度が１ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ２ｇ／ｃｍ３以下（０．１ｇ／ｃｍ３＜密度≦２．０ｇ／ｃｍ３）であるときは、これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３の含有量は２０％よりも大きく且つ４０％以下（２０％＜含有量≦４０％）となる必要がある。弾性放熱構造１、１ａ、１ｂの密度が２ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ４ｇ／ｃｍ３以下（２．０ｇ／ｃｍ３＜密度≦４．０ｇ／ｃｍ３）であるときは、これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３の含有量は４０％よりも大きく且つ５０％以下（４０％＜含有量≦５０％）となる必要がある。弾性放熱構造１、１ａ、１ｂの密度が４ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ１０．０ｇ／ｃｍ３以下（４．０ｇ／ｃｍ３＜密度≦１０．０ｇ／ｃｍ３）であるときは、これら第１の熱伝導部材１２及びこれら第２の熱伝導部材１３の含有量は５０％よりも大きく且つ６０％以下（５０％＜含有量≦６０％）となる必要がある。
上記した限定条件を通じて、弾性放熱構造１、１ａ、１ｂに優れた熱取得、熱伝導及び放熱の効果を持たせることができるだけでなく、更に装置動作時の振動を吸収させることができる。また、第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３の材料がグラフェン微片である場合、グラフェンは電磁波を吸収する能力を備えることから、弾性放熱構造１、１ａ、１ｂは更に電磁波遮蔽の能力を備えることができる。これ以外に、本発明は更に、放熱したい装置の必要性に応じて、高密度、中密度又は低密度の構造を製作することにより、異なる使用ニーズを満たすことができる。
以下にて弾性放熱構造の製造工程を説明する。一部実施例において、重合度（Ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ、ＤＰ）が例えば１７００であり、しかも完全水分解型のポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）を反応物として、上記した長径及び厚さ制限条件のグラフェン微片を造孔剤として添加して、異なる反応物及びプロセスを制御することにより、異なる密度範囲の弾性放熱構造を製作する。具体的には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が溶液全体中に占める体積は例えば６ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、ホルムアルデヒド及び硫酸を更に混合してアセタール化反応を行い、同時に反応温度を例えば６０℃に制御することにより、多孔性で且つグラフェン熱伝導材料を含む弾性放熱構造を調製する。
例えば、ポリビニルアルコールが６ｗｔ％、グラフェンの重量が５ｇの場合、その調製方法は以下のステップとなる。ステップ１：熱風循環オーブンを起動し、温度を６０℃に調節し、金型を予熱する。ステップ２：ポリビニルアルコール粉末２７ｇ及びグラフェン５ｇを計量して、５００ｍｌのビーカ中に投入する。ステップ３：脱イオン水（純水）１９０ｍｌを計量して、ステップ２のビーカ中に加える。ステップ４：ステップ３のビーカ中の反応物を、沸騰して溶解するまで加熱、撹拌する。ステップ５：脱イオン水２０ｍｌを計量して、５０ｍｌのビーカ中に加える。ステップ６：ホルムアルデヒド溶液２７ｍｌを計量して、５０ｍｌのビーカ中に投入しておく。ステップ７：ステップ４のビーカ内のポリビニルアルコールが完全に溶解した後も引き続き撹拌して、８５℃にまで自然に冷ます。ステップ８：ステップ７が完了した後、ステップ５の溶液をステップ７のビーカ中にゆっくりと注ぎ込むとともに、均一に混合し、引き続き撹拌して、７５℃にまで自然に冷ます。ステップ９：ステップ６のホルムアルデヒド溶液をステップ８のビーカ中に注ぎ込むとともに、均一に混合し、更に溶液全体で２８０ｍｌとなるように脱イオン水を加える。ステップ１０：引き続き撹拌して、６０℃にまで自然に冷ます。ステップ１１：５０ｗｔ％の硫酸溶液１５ｍｌを計量するとともに、脱イオン水５ｍｌを加えて、ビーカ中に投入しておく。ステップ１２：ステップ１０が完了したとき、ステップ１１の硫酸溶液をステップ１０のビーカ中に注ぎ込んて、撹拌混合する。ステップ１３：ステップ１２が完了した後、反応液を予め加熱しておいた金具中に注ぎ込み、熱風循環オーブン内に置き、温度を６０℃、反応時間を８時間に調節する。ステップ１４：ステップ１３が完了した後、試料を、温度が常温に下がるまで室温に静置し、そして、Ｐｈ値が６．０から７．０の間になるまで試料を脱イオン水で繰り返し洗浄する。ステップ１５：ステップ１４が完了した後、ファスナー付袋中にて湿ったままの試料を密封することにより、多孔性ポリビニルアセタールの弾性放熱構造を得ることができる。
他の実施例において、例えば、多孔性弾性部材の材料は樹脂アクリル系材料であり、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材はグラフェン微片のままである。図５を参照されたい。弾性放熱構造の製造工程は以下を含む：まず、グラフェン微片と樹脂アクリルスラリーとをバット３１内にて適正な比率で混合し、撹拌した後、マイクロ気泡（ｍｉｃｒｏ-ｂｕｂｂｌｅ）発生器３２（ポンプ３２１と、バット３２２とを含む）を用いて、配管３３及びノズルによりバット３１内のスラリー中にマイクロ気泡を発生させて、バット３１のスラリー中に所定のかなり多くのマイクロ気泡を含ませた後、バット３１に塗布設備を接続することで、この塗布設備により基板上にスラリーの塗布（スラリー内にはマイクロ気泡を多く含む）を行い、乾燥、硬化製造工程を更に行った後に、グラフェン材料を有する弾性放熱構造を基板上に形成させる。
一部実施例において、異なる電子装置の熱伝導、放熱、空間、及び／又は振動吸収の必要性に応じて、異なるサイズ（長さ、幅、高さ）の弾性放熱構造を製作できる。一部実施例において、弾性放熱構造は薄く且つ軽くすることができる。また、本発明の弾性放熱構造は、弾性及び圧縮性を備えていることから、電子装置の全体の厚さの要求に応じて、弾性放熱構造を適正な力で熱源上に圧着することにより、弾性放熱構造を介して熱源からの優れた熱吸収、熱伝導及び放熱効果を達成でき、これにより振動吸収及び放熱効果を奏することによって、薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求に適合させることができる。なお、一部実施例において、弾性放熱構造は軟質構造であり可撓性を備えていることから、熱源の形状に応じて巻回又は折り曲げて熱源上に貼り付けられ、熱源の熱は外にまで案内されて放熱され、更には動作時に生じた振動又は騒音を吸収することもできる。
一部実施例において、弾性放熱構造を熱源上に直接的に貼り付けるか、又は、粘着材（例えば両面テープ）により、弾性放熱構造の第１の表面（Ｓ１）又は第２の表面Ｓ２を熱源上に貼り付けて、弾性放熱構造を熱源と筐体、背面パネル、又は背面カバーとの間に位置させ、振動吸収の効果を提供するとともに、熱源にて生じた熱エネルギーも両面テープを介して、弾性放熱構造を通じて、その対向する表面にまで迅速に伝導され、筐体、背面パネル、又は背面カバーを通じて外に放熱されるものであるが、本発明はこれらに限定されない。また、上記実施例の弾性放熱構造は、例えば携帯電話機、ノート型パソコン、タブレットＰＣ、テレビ受像機、ディスプレイ、バックライトモジュール、照明モジュール、又はその他の分野の電子装置での放熱及び振動吸収に応用できるが、これらに限定されない。
本発明の一つの実施例の電子装置の概略図である図６を参照されたい。電子装置２は、フラットディスプレイ又はフラット光源とすることができるが、これらに限定されず、しかも熱源２１と、弾性放熱構造２２とを含み、熱源２１は二つの対向する表面２１１、２１２を有し、且つ弾性放熱構造２２は熱源２１の表面２１１に設けられている。弾性放熱構造２２は上記した弾性放熱構造１、１ａ、１ｂ、又はその変化態様とすることができるものであり、具体的な技術内容は上記中に詳述されていることから、別途説明しない。
一部実施例において、電子装置２がフラットディスプレイ［例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むが、それらに限らない］である場合、熱源２１は表示パネルであり表示面（つまり表面２１２）を有し、その裏面は表面２１１となり、弾性放熱構造２２は熱源２１の表面２１１に直接的又は間接的（例えば粘着材を介する）に貼り付けられることにより、弾性放熱構造２２は、熱源２１にて生じた熱及び振動（キー押下又はタッチ操作時に振動が生じる）を吸収する。また、一部実施例において、電子装置２がフラット光源［例えばバックライトモジュール、ＬＥＤ照明（ＬＥＤ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）モジュール、又はＯＬＥＤ照明（ＯＬＥＤ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）モジュールを含むが、それらに限らない］である場合、熱源２１は発光ユニットであり光出射面（つまり表面２１２）を有し、その裏面は表面２１１となり、弾性放熱構造２２は熱源２１の表面２１１に直接的又は間接的（例えば粘着材を介する）に貼り付けられる。
また、電子装置の放熱試験である一つの実施例において、熱源２１は例えばＯＬＥＤパネルであり、その表面２１１（裏面）の温度は例えば５４．８℃となる。一般的な発泡フォームを表面２１１に貼り付けた場合、発泡フォームにおける表面２１１から離れた他方の表面温度（つまり発泡フォームの下表面温度）は３９．７℃までしか達せず、熱伝導効果は劣っている。しかしながら、上記弾性放熱構造２２の第１の表面Ｓ１を熱源２１の表面２１１に貼り付けた場合には、弾性放熱構造２２の第２の表面Ｓ２の温度は４５．２℃にまで達することが可能となる。よって、本願の弾性放熱構造２２は、一般的な発泡フォームに比べて５．５℃も高い熱伝導効果があり、しかも熱源２１にて生じた熱エネルギーを外部にまで案内することができることが証明されている。
一部応用例において、弾性放熱構造２２は弾性及び緩衝性を備えることから、必要性に応じて、弾性放熱構造２２を熱源２１に圧着でき（電子装置２の必要な厚さ要求に応じて力を調節して、全体的な厚さ要求に適合させる）、圧着した後には、弾性放熱構造２２の内部の前記第１の熱伝導部材１２及び第２の熱伝導部材１３は圧着力によって絞れられたり互いに押し付けられることによって、互いの接触面積は更に大きくなり、しかも熱源２１にも更に近接し、それによって、熱は第１の表面Ｓ１から第２の表面Ｓ２に一層迅速に伝導され、且つ外部に放熱する。
また、図７Ａないし図７Ｆは、それぞれ本発明の弾性放熱構造をディスプレイに応用した場合の放熱及び振動吸収のための積層の構成を示す概略図である。
一部応用例において、図７Ａに示すように、ディスプレイ３（熱源）の裏面上（表示面の反対表面）にて、粘着層４（例えば両面テープ）、放熱フィルム５、他方の粘着層６（例えば両面テープ）及び本発明の弾性放熱構造７（上記実施例のうちの一つ、又はその組み合わせとすることができる）を上から下に順次積層する。
また、図７Ｂに示すように、ディスプレイ３の裏面上（表示面の反対表面）にて、弾性放熱構造７、粘着層４、放熱フィルム５及び他方の粘着層６を順次積層する。
また、図７Ｃに示すように、ディスプレイ３の裏面上（表示面の反対表面）にて、粘着層４、放熱フィルム５、他方の粘着層６、弾性放熱構造７及びもう一つの粘着層８を順次積層する。
また、図７Ｄに示すように、ディスプレイ３の裏面上（表示面の反対表面）にて、粘着層４（例えば両面テープ）、放熱フィルム５及び弾性放熱構造７を順次積層する。
また、図７Ｅに示すように、ディスプレイ３の裏面上（表示面の反対表面）にて、粘着層４（例えば両面テープ）、弾性放熱構造７及び放熱フィルム５を順次積層する。
また、図７Ｆに示すように、ディスプレイ３の裏面上（表示面の反対表面）にて、粘着層４、放熱フィルム５、弾性放熱構造７及び他方の粘着層６を順次積層する。
上記したディスプレイ３（熱源）、弾性放熱構造７、放熱フィルム５及び粘着層４、６、８の積層関係は単に例示に過ぎず、異なる応用例において、異なる配列組み合わせが可能であって、熱源の放熱及び振動吸収という二重の要求に応じて決定できるものであり、本発明では限定しない。
上記をまとめるに、本発明の弾性放熱構造及びこの弾性放熱構造を備える電子装置においては、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材を多孔性弾性部材中に混合し、そして、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材の条件限定によって、電子装置の熱源にて生じた熱を迅速に外部に案内して放熱し、且つ弾性放熱構造を介して、装置動作時に生じたピンポイント的、局部的又は平面的な振動を吸収して、放熱及び振動吸収という二重の効果を達成し、同時に、本発明の弾性放熱構造では、薄型化、大型化及び高性能な電子装置の要求にも適合させる。
上記は単に例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の技術思想及び範囲を超えることなく、これに対して行う等価の修正又は変更のいずれも、別紙の特許請求の範囲に含まれるものである。
本発明では、電子装置の熱源にて生じた熱を迅速に外部に案内して放熱し、且つ弾性放熱構造を介して、装置動作時に生じたピンポイント的、局部的又は平面的な振動を吸収して、放熱及び振動吸収という二重の効果を達成する。
１、１ａ、１ｂ、２２、７ 弾性放熱構造
１１、１１ａ、１１ｂ 多孔性弾性部材
１２ 第１の熱伝導部材
１３ 第２の熱伝導部材
２ 電子装置
２１ 熱源
２１１、２１２ 表面
３ ディスプレイ
３１、３２２ バット
３２ マイクロ気泡発生器
３２１ ポンプ
３３ 配管
４、６、８ 粘着層
５ 放熱フィルム
Ａ 領域
ｄ 厚さ
Ｌ 最大幅
Ｏ１、Ｏ２ 気泡
Ｐ 熱伝導経路
Ｓ１ 第１の表面
Ｓ２ 第２の表面

Claims (10)

  1. 多孔性弾性部材と、
    最大幅が５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第１の熱伝導部材と、最大幅が０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第２の熱伝導部材と、を含む、弾性放熱構造であって、
    前記弾性放熱構造の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が１ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ２ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は２０％よりも大きく且つ４０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が２ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ４ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は４０％よりも大きく且つ５０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が４ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ１０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は５０％よりも大きく且つ６０％以下である、ことを特徴とする弾性放熱構造。
  2. 前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の総量を１００％としたとき、前記複数の第１の熱伝導部材の含有量は５％ないし９５％の間である、請求項１に記載の弾性放熱構造。
  3. 第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、
    前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡の一部は前記第１の表面又は前記第２の表面上に位置する気泡を介して外部に連通する、請求項１に記載の弾性放熱構造。
  4. 第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、
    前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡の一部は互いに連通する、請求項１に記載の弾性放熱構造。
  5. 第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、
    前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡は独立して互いに連通しない、請求項１に記載の弾性放熱構造。
  6. 熱源と、
    多孔性弾性部材と、最大幅が５μｍよりも大きく且つ５０μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第１の熱伝導部材と、最大幅が０μｍよりも大きく且つ５μｍ以下であり、厚さが０．３ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下である、前記多孔性弾性部材中に混合された複数の第２の熱伝導部材と、を含む、前記熱源の一つの表面に設けられた弾性放熱構造と、を備える電子装置であって、
    前記弾性放熱構造の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以上で且つ１．０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は０．０１％以上で且つ２０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が１ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ２ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は２０％よりも大きく且つ４０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が２ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ４ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は４０％よりも大きく且つ５０％以下であり、前記弾性放熱構造の密度が４ｇ／ｃｍ３よりも大きく且つ１０ｇ／ｃｍ３以下であるときは、前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材の含有量は５０％よりも大きく且つ６０％以下である、ことを特徴とする電子装置。
  7. 前記弾性放熱構造の前記複数の第１の熱伝導部材及び前記複数の第２の熱伝導部材が熱伝導経路を形成することにより、前記熱源にて生じた熱エネルギーを前記弾性放熱構造の一方側からその一方側と対向する他方側に伝導する、請求項６に記載の電子装置。
  8. 前記弾性放熱構造は、第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡の一部は前記第１の表面又は前記第２の表面上に位置する気泡を介して外部に連通する、請求項６に記載の電子装置。
  9. 前記弾性放熱構造は、第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡の一部は互いに連通する、請求項６に記載の電子装置。
  10. 前記弾性放熱構造は、第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを更に含み、前記多孔性弾性部材は複数の気泡を有し、前記複数の気泡は前記第１の表面と前記第２の表面との間に位置して外部とは連通せず、且つ前記複数の気泡は独立して互いに連通しない、請求項６に記載の電子装置。
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