JP4310178B2 - 黒鉛シートおよび電磁波遮蔽材 - Google Patents

Description

本発明は、黒鉛シートおよび電磁波遮蔽材に関する。黒鉛は導電性に優れており、従来から種々の電極等の素材として使用されている一方、電磁波を遮蔽する効果が高いことも知られている。近年、コンピュータや各種電子機器から放出される電磁波が人体に与える悪影響が問題となっており、この電磁波を遮蔽するためのシートの素材として黒鉛が注目されている。
本発明は、上記のごとく電磁波遮蔽性能が高い黒鉛を素材とする黒鉛シートおよび電磁波遮蔽材に関する。

電磁波を遮蔽するシートととして、従来例１のシート（特許文献１）が開発されているが、このシートは、主材料となる樹脂材料に導電性素材を混合し、シート状に成形したものであり、樹脂材料に含まれる黒鉛の量が少ないため、電磁波の遮蔽性が低かった。しかし、従来例１のシートでは、導電性素材の混合割合を多くすると、電磁波遮蔽性は高くなるものの、シートが脆くなり可撓性が低くなるという別の問題が発生するため、電磁波の遮蔽性が高くしかもシート自体が破損しにくく可撓性を有するシートを製造することはできなかった。

かかる問題を解決する技術として、以下のごときシートが開発されている（例えば特許文献２〜４：従来例２〜４）。
従来例２〜４のシートは、金属や樹脂によって形成された可撓性を有するシートに黒鉛を素材とする黒鉛シートを貼り合わせることによって形成された複合シートである。黒鉛シートは高い電磁波遮蔽性や導電性は有している一方、その強度が弱く可撓性も低いものであるが、従来例２〜４の複合シートでは、可撓性を有するシートによって黒鉛シートの強度と可撓性を補うことができるから、黒鉛シートの高い電磁波遮蔽性や導電性を保ちつつ、破損しにくく可撓性を有するシートを製造することができる。

しかるに、黒鉛シートは高価なものであるから、黒鉛シートが接着されている複合シートを再利用することが望まれるが、従来例２〜４の複合シートは接着剤によって対象物に貼り付けて使用されるため、対象物から剥がして再使用することは困難である。そして、従来例２〜４では、複合シートの再利用は全く考慮されておらず、複合シートを対象物に貼り付ける部分の構造や、接着剤の接着力に関する記載はない。
また、従来例２〜４の複合シートは接着剤によって対象物に貼り付けて使用するが、通常、接着剤は熱伝導性が低いため、接着剤によって対象物からの熱の放出が妨げられてしまう。このため、複合シートを貼り付けたことによって対象物の放熱性が悪化し、対象物が高温となってしまう可能性がある。すると、従来例２〜４の複合シートを貼付けた対象が電子機器等であれば、高温となると故障が発生したり、誤作動を引き起こすおそれがある。
さらに、接着剤が導電性を有していない場合には、複合シートと対象物との界面に静電気が蓄積される可能性がある。接着剤として黒鉛粉末や金属粉末等の導電性の高い物質が混合されたものを使用すれば、上記問題を改善できる可能性はあるが、このような接着剤はそれ自体の価格が高いため、その接着剤を使用することによって複合シートの製造コストが高くなるし、接着剤から分離した黒鉛粉末等の粉塵が発生すれば電気回路のショート等が生じる可能性がある。

特開昭６１−２７６３９９号 特開昭６２−１７２７９９号 特開昭６２−２９４５４９号 特許第２６６４９４０号

本発明は上記事情に鑑み、電磁波遮蔽性だけでなく、熱拡散性や静電気拡散性に優れ、しかもシートの再利用が可能である黒鉛シートおよび電磁波遮蔽材を提供することを目的とする。

第１発明の黒鉛シートは、黒鉛を含有する黒鉛層を備えたシートであって、該シートが、前記黒鉛層を対象物に取り付けるための接着部を備えており、該接着部が、その表面に接着剤層を備えており、該シートには、その厚さ方向に沿って前記接着部は貫通するが、前記黒鉛層は黒鉛層は貫通しないように、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
第２発明の黒鉛シートは、第１発明において、前記接着剤層の引き剥がし粘着力が、１〜５Ｎ/２０ｍｍであることを特徴とする。
第３発明の黒鉛シートは、第１または第２発明において、前記接着部が、可撓性を有する素材によって形成された可撓性素材層を備えていることを特徴とする。
第４発明の黒鉛シートは、第１，２または第３発明において、前記接着部が、接着テープであり、該接着テープの背面に、前記黒鉛層が形成されていることを特徴とする。
第５発明の黒鉛シートは、第４発明において、前記接着テープと前記黒鉛層との間に、両者を結合させる結合部が設けられており、該結合部が、両面テープであることを特徴とする。
第６発明の電磁波遮蔽材は、請求項１、２、３、４または５記載の黒鉛シートからなることを特徴とする。

第１発明によれば、黒鉛層を備えているから、シートが貼り付けられた対象物から放出される電磁波を遮蔽することができるし、シートが貼り付けられた対象物を電磁波が透過することを防ぐことができる。そして、黒鉛層が黒鉛を主材料としているから、電磁波の遮蔽性を高くすることができる。また、貫通孔が設けられている部分は、対象物がシートの接着部によって被覆されないので、対象物を、貫通孔内の空気、つまり、対象物と黒鉛層との間に存在する空気に接触させることができる。このため、貫通孔内の空気を介して、対象物の熱や静電気を黒鉛に伝達・拡散させることができるから、黒鉛を介して、熱や静電気を大気中に拡散させることができる。よって、シートを電子機器やコンピュータ等のＣＰＵに貼り付けても、これらの機器が損傷したり誤動作したりすることを防ぐことができる。
第２発明によれば、接着剤の引き剥がし粘着力を最適に調整しているから、シートを対象物に着脱可能に取り付けることができる。よって、黒鉛シートの貼り直しを容易にすることができるから、黒鉛シートを対象物に取り付ける作業の作業性を向上することができるし、貼り直しの際に対象物が破損することを防ぐことができるし、しかも黒鉛シートの再利用も可能である。
第３発明によれば、可撓性素材層によってシート自体の強度を強くすることができ、かつ可撓性も高くすることができるから、シートを種々の場所や対象物に取り付けることができる。
第４発明によれば、接着部を接着テープとしたので、シートの製造を容易にすることができ、しかも、製造コストを低く抑えることができる。
第５発明によれば、両面テープを介して黒鉛層と接着テープが結合されているから、両者の結合力を強くすることができる。よって、シートを貼り付けた対象物の使用中に、黒鉛層が接着テープからはがれることを防ぐことができ、長期間安定して電磁波遮蔽性を保つことができる。
第６発明によれば、電磁波遮蔽材料を貼り付ければ、貼り付けられた対象物から放出される電磁波を黒鉛層によって遮蔽することができるし、貼り付けられた対象物を電磁波が透過することを黒鉛層によって防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の黒鉛シートは、黒鉛を主材料とする黒鉛層を有するシートであって、黒鉛層によって電磁波を遮蔽することができるものである。
本発明の黒鉛シートは、例えば、パソコンや携帯電話等のＣＰＵや、各種電子機器のケース等に取り付けて、電磁波遮蔽部材として使用することができるものであるが、以下には代表としてＣＰＵに取り付けて使用する場合を説明する。

図１（Ａ）は本実施形態の黒鉛シート１をＣＰＵに取り付けた状態の概略説明図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であり、（Ｃ）は本実施形態の黒鉛シート１の概略断面図である。図１に示すように、本実施形態の黒鉛シート１は、黒鉛層２と接着部５とから構成されたものである。
黒鉛層２は、膨張黒鉛からなる黒鉛を主材料としたものである。この黒鉛層２は、膨張黒鉛からなる黒鉛だけで形成されたものでもよいし、膨張黒鉛からなる黒鉛と各種の繊維やウィスカー、セラミックス粉末、充填材、樹脂、添加剤等を、１種または２種以上を混合して形成されたものでもよく、本発明の目的を逸脱しない黒鉛層２、つまり所望の電磁波遮蔽性を維持できる黒鉛層２を形成することができるのであれば、黒鉛層２を構成する素材は、特に限定はない。
なお、黒鉛層２の主材料となる黒鉛は膨張黒鉛に限られず、他の物質と混合することによって膨張黒鉛からなる黒鉛を主材料とした黒鉛層２と同程度の可撓性や電磁波遮蔽性を有する黒鉛層を形成できるものであれば、特に限定はない。

また、この黒鉛層２は、その厚さが約0.1〜1.0ｍｍであって、黒鉛の密度が1000kg/ｍ^３以上であり、黒鉛による電磁波遮蔽効果が充分に保たれるように形成されている。例えば、600ＭＨｚの周波数を有する電磁波であれば、８０ｄＢ程度の減衰効果を示すように形成されている。

また、接着部５は、接着テープ６と両面テープ７とから構成されている。
接着テープ６はポリエチレンやポリプロピレン等の可撓性を有する素材によって形成された本体シート６ａと、その本体シート６ａの表面に形成された接着剤層６ｂとから構成されたものである。接着剤層６ｂは、例えば天然ゴムや合成ゴム等を素材とする接着剤によって形成されている。この接着剤層６ｂは、その引き剥がし粘着力が、テンシロン型試験装置を用いてJIS ZO237:2000に従い９０度引き剥がし粘着力を測定した場合において、１〜５Ｎ/２０ｍｍとなるように調整されている。
一方、両面テープ７は、不織布や和紙等の可撓性を有する素材によって形成された本体シート７ａと、その本体シート７ａの両面に形成された接着剤層７ｂ ,７ｃとから構成されたものである。接着剤層７ｂ ,７ｃは、例えば天然ゴムや合成ゴム等を素材とする接着剤によって形成されており、その引き剥がし粘着力が、テンシロン型試験装置を用いてJIS ZO237:2000に従い９０度引き剥がし粘着力を測定した場合において、６〜２０Ｎ/２０ｍｍとなるように調整されている。

上記のごとき構成であるから、黒鉛シート１の接着テープ６の接着剤層６ｂをＣＰＵに接触させれば、黒鉛シート１をＣＰＵに貼り付けることができるから、黒鉛シート１によってＣＰＵの表面を覆うことができる。このため、ＣＰＵから放出される電磁波は黒鉛シート１の接着部５を透過しても、黒鉛層２によって遮蔽されるから、ＣＰＵから放出される電磁波が外部に放出されて、人体などに悪影響を与えることを防ぐことができる。
しかも、黒鉛層２が黒鉛を主材料としているから、電磁波の遮蔽性を高くすることができる。

また、接着テープ６の接着剤層６ｂは、その引き剥がし粘着力が、１〜５Ｎ/２０ｍｍとなるように調整されているから、黒鉛シート１を引っ張れば容易にＣＰＵから剥がすことができるし、外部から力を加えなければ、黒鉛シート１をＣＰＵに接着させた状態を長時間保持させることができる。つまり、接着テープ６の接着剤層６ｂの引き剥がし粘着力を、黒鉛シート１をＣＰＵに対して着脱するのに最適な粘着力に調整しているのである。よって、黒鉛シート１の貼り直しを容易にすることができるから、黒鉛シート１をＣＰＵ等に取り付ける作業の作業性を向上することができるし、貼り直しの際にＣＰＵ等が破損することを防ぐことができるし、しかも黒鉛シート１の再利用も可能である。

しかも、接着テープ６は可撓性を有する本体シート６ａを備えているから、黒鉛層２の強度や可撓性を本体シート６ａによって補うことができる。このため、黒鉛シート１自体の強度を強くすることができ、かつ可撓性も高くすることができるから、黒鉛シート１をＣＰＵに対して着脱するときに、黒鉛シート１やその黒鉛層２が破損することを防ぐことができる。そして、黒鉛シート１の強度や可撓性を高めることができるから、黒鉛シート１をＣＰＵ等のような平坦な面に限らず、屈曲している場所や、突起状に突出している場所など、種々の場所や対象物に取り付けることができる。

さらに、接着テープ６と黒鉛層２とが両面テープ７によって結合されており、しかも、両面テープ７の接着剤層７ｂ ,７ｃの引き剥がし粘着力が、６〜２０Ｎ/２０ｍｍとなるように調整されているから、両面テープ７によって黒鉛層２と接着テープ６を強固に結合することができる。よって、黒鉛シート１を貼付けたＣＰＵ等を使用しているときに、黒鉛層２が接着テープ６からはがれることを防ぐことができ、長期間安定して電磁波遮蔽性を保つことができる。

なお、接着テープ６や両面テープ７として、上記のごとき条件を満たす市販のテープを使用すれば、黒鉛シート１の製造を容易にすることができ、製造コストを低く抑えることができる。
さらになお、接着テープ６や両面テープ７の厚さは特に限定はなく、黒鉛シート１を使用する対象に応じて最適な厚さとすればよいが、パソコン等のＣＰＵに貼付けて使用する場合には、各テープの厚さを0.2ｍｍ以下とすれば、黒鉛シート１が占有するスペース小さくすることができるので、好適である。

さらになお、黒鉛層２と接着テープ６を結合させる方法は、両面テープ７に限られず、接着テープ６の本体シート６ａと黒鉛層２が、接着剤層６ｂの引き剥がし粘着力よりも強い力で結合されていればよく、特に限定はない。
さらになお、黒鉛層２自体の強度および可撓性を有している場合には、黒鉛層２の表面に直接上記のごとき接着剤層を設けてもよい。

また、図１に示すように、黒鉛シート１には、接着部５の両面テープ７および接着テープ６を、その厚さ方向（図１（Ａ）、（Ｃ）では上下方向）に貫通する複数の貫通孔１ｈが設けられている。
このため、貫通孔１ｈが設けられている部分は、ＣＰＵの外面が黒鉛シート１によって被覆されておらず、貫通孔１ｈ内の空気、つまり、ＣＰＵと黒鉛層２との間の空気に接触することになる。すると、ＣＰＵが発生する熱や静電気を、貫通孔１ｈ内の空気を介して黒鉛層２に伝達・拡散させることができ、この黒鉛層２から大気中に伝達・拡散させることができる。
よって、黒鉛シート１を電子機器やコンピュータ等のＣＰＵに貼り付けても、これらの機器やＣＰＵが熱や静電気の影響によって損傷したり誤動作したりすることを防ぐことができる。
なお、貫通孔１ｈは、その孔径が１〜１０ｍｍであって、黒鉛シート１の１ｃｍ^２あたりの孔面積が0.3〜0.8ｃｍ^２となるようにすれば、熱拡散性や静電気拡散性を維持しつつ、黒鉛シート１の取扱い性、例えばＣＰＵ等への着脱性やシート強度等を向上させることができるので好適である。

本発明の黒鉛シートおよび電磁波遮蔽材は、上記のごときＣＰＵ等のようにそれ自体が発熱したり電磁波を放出したりする対象物だけでなく、ＣＰＵ等を収容したケースや、建造物の壁等に取り付ければ、電磁波がケース等を透過することを防ぐことができる。

（Ａ）は本実施形態の黒鉛シート１をＣＰＵに取り付けた状態の概略説明図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であり、（Ｃ）は本実施形態の黒鉛シート１の概略断面図である。

１ 黒鉛シート
２ 黒鉛層
５ 接着部
６ 接着テープ
６ｂ 接着剤層
７ 両面テープ

Claims (6)

1. 黒鉛を含有する黒鉛層を備えたシートであって、
   該シートが、前記黒鉛層を対象物に取り付けるための接着部を備えており、
   該接着部が、
   その表面に接着剤層を備えており、
   該シートには、
   その厚さ方向に沿って前記接着部は貫通するが、前記黒鉛層は貫通しないように、複数の貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする黒鉛シート。
2. 前記接着剤層の引き剥がし粘着力が、１〜５Ｎ/２０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１記載の黒鉛シート。
3. 前記接着部が、可撓性を有する素材によって形成された可撓性素材層を備えている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の黒鉛シート。
4. 前記接着部が、接着テープであり、
   該接着テープの背面に、前記黒鉛層が形成されている
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の黒鉛シート。
5. 前記接着テープと前記黒鉛層との間に、両者を結合させる結合部が設けられており、
   該結合部が、両面テープである
   ことを特徴とする請求項４記載の黒鉛シート。
6. 請求項１、２、３、４または５記載の黒鉛シートからなる
   ことを特徴とする電磁波遮蔽材。