JP5279639B2 - グラファイトシート - Google Patents

Description

本発明は、発熱部で発生した熱を伝導するグラファイトシートに関する。

熱伝導性の材料としては、銅やアルミニウム等の金属材料が使われているが、金属材料は、効率的に熱を拡散できず、さらに変形し難い。このため、熱伝導性の材料とした金属材料で電子素子を製造するに当たって大きな妨げになっている。

金属材料に替わるものとして、グラファイトがある。グラファイトは、炭素の同素体、すなわち黒鉛をシート状に加工したものであり、熱伝導率の高さが特徴で、熱伝導率は、ダイヤモンドに次ぎ、金・銀・銅などを上回る。例えば、コンピューターのCPU等の発熱部の放熱などに利用される。特に、グラファイトをシート状にしたグラファイトシートは、大きな面積のものを容易に作ることができるとともに、極めて高い熱伝導率を持ち、柔軟性に富んでいる。

特に、グラファイトシートは、平面方向への熱伝導率が優れており、発熱部で発生した熱を効率的に拡散させることができ、発熱部の放熱効果を高めることができる。

ここで、従来の技術としては、グラファイトのシート部に保護フィルム等を合わせた構造をもつグラファイトシートが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０９２３８４号公報

図４は、従来のグラファイトシートの熱伝導の方向および熱伝導率を示す図である。図４（Ａ）は、発熱部２０から放熱されるグラファイトシート３０の熱伝導の方向を示しており、図４（Ｂ）は、それぞれの熱伝導の方向に対する熱伝導率を示したものである。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、従来のグラファイトシートは、平面方向への熱伝導率が優れているが、厚み方向への熱は伝導し難く、効率的に熱を伝導できないといった課題があった。

本発明は、このような課題を解決するために、グラファイトシートの厚み方向への熱の伝導を改善し、効率的に熱を伝導するグラファイトシートを提供することを目的とする。

本発明のグラファイトシートは、発熱部の熱を拡散するシート形状のグラファイト部と、金属からなる複数のピン状部材とを備え、前記複数のピン状部材は、前記グラファイト部に突き立って前記発熱部に近接または接触するよう配置されている構成を有している。

この構成により、従来のようにグラファイトシートの厚み方向へ発熱部の熱を直接伝えることをせず、発熱部の熱を複数のピン状部材を介してグラファイト部の内部に伝えるため、グラファイト部に伝わった熱が拡散し易くなり、従来のグラファイトシートよりも、発熱部の熱を効率的に伝導することができる。

また、本発明のグラファイトシートの複数のピン状部材は、格子状に配置されている構成を有している。

この構成により、格子状に配置されたピン状部材で構成されているため、発熱部の熱を適切に拡散してグラファイト部の内部に効率的に伝えることができ、グラファイト部に伝わった熱が拡散し易くなり、発熱部の熱を効率的に伝導することができる。

また、本発明のグラファイトシートは、前記グラファイト部と前記複数のピン状部材とを固定する金属の固定板を設けている構成を有している。

この構成により、グラファイト部と複数のピン状部材とを固定する金属の板で固定されているため、グラファイト部の割れや破損を防止することができる。

また、本発明のグラファイトシートは、前記固定板は、前記発熱部と前記グラファイト部との間に、前記グラファイト部を固定する上板と、前記上板がある前記グラファイト部の面と反対の面にある下板とによって構成される。

この構成により、グラファイト部の割れや破損を防止することができる。

また、本発明のグラファイトシートは、ピン状部材は、銅またはアルミニウムで構成されている。

この構成により、銅またはアルミニウムは熱伝導率が高いため、効率よくグラファイト部に熱を伝導することができる。

本発明は、発熱部の熱を効率的に伝導することができるグラファイトシートを提供するものである。

本発明の実施の形態に係るグラファイトシートの正面図である。 本発明の実施の形態に係るグラファイトシートの断面図である。 材質と熱伝導率との関係を示す図である。 従来のグラファイトシートの熱伝導の方向および熱伝導率を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るグラファイトシートの正面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るグラファイトシートの断面図であり、図１に示したＡ−Ａ線の断面図である。図１および図２に示したグラファイトシート１０は、発熱部２０が発した熱を拡散するシート形状のグラファイト部１１とヒートスプレッダとを備えている。

グラファイト部１１は、黒鉛をシート状に加工したものであり、電子回路などの発熱する部材である発熱部２０の熱を拡散し、発熱部２０を搭載する装置を冷却する等の目的で利用される。グラファイトシート１０は、携帯端末、基地局などの通信装置、ＡＶ機器、コンピューターなどの様々な装置に適用可能である。

また、グラファイト部１１は、絶縁シート１３で覆われており、絶縁シート１３は、電気を絶縁すると共にグラファイト部１１の割れや破損を防止するためにある。

ヒートスプレッダは、複数のピン状部材１２によって構成されている。図２に示すように、複数のピン状部材１２は、グラファイト部１１に突き立って発熱部２０に近接するよう配置されている。また、ピン状部材１２は、発熱部２０に接触するよう配置されていてもよい。なお、グラファイト部１１およびピン状部材１２は、図１では見えていないが破線で図示している。

グラファイト部１１の厚み方向への熱の伝導効率が良くないため、グラファイト部１１に突き立てたピン状部材１２は、厚み方向への熱の伝導を補助する働きを行う。このため、ピン状部材１２は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属からなる。図３は、材質と熱伝導率との関係を示す図である。図３に示すように、銅およびアルミニウムは、他の材質と比較して熱伝導率が高い。

発熱部２０の熱は、ピン状部材１２を介してグラファイト部１１の内部に伝わった後、平面方向に熱が伝わるため、ピン状部材１２とグラファイト部１１とが接触する接触面積が大きい程、熱伝導の効果が高まる。従って、例えばピン状部材１２の表面積が大きいなど、その接触面積を大きくできるものが好ましく、さらに、ピン状部材１２の数が多いものが好ましい。本発明の実施の形態では、ピン状部材１２の形状は、角柱としているが、本発明のピン状部材の形状は、角柱に限定されずに円柱や角錐、円錐などでもよく、さらに、柱や錐の形状に限定しない。

複数のピン状部材１２の配置は、熱伝導の効果が高まるようにすればよく、ピン状部材１２が等間隔になるように、例えば格子状に配置されていてもよい。

ヒートスプレッダは、グラファイト部１１と複数のピン状部材１２とを固定する金属の板で固定されている。つまり、ヒートスプレッダは、発熱部２０とグラファイト部１１との間に、グラファイト部１１を固定する上板１４と、上板１４があるグラファイト部１１の面と反対の面にある下板１５とによって固定されている。

図２に示すように、ピン状部材１２の両端がグラファイト部１１から突出しており、上板１４および下板１５でピン状部材１２が固定しやすいように構成されている。なお、上板１４および下板１５は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属からなる。

ここで、発熱部２０の熱が伝導される様子を説明する。発熱部２０の熱は、グラファイトシート１０の上板１４を介してヒートスプレッダに伝わり、ヒートスプレッダを構成する複数のピン状部材１２に伝わった熱は、グラファイト部１１の内部に伝わる。このような過程を経て、グラファイトシート１０の平面方向に熱が高い熱伝導率で伝わる。このため、発熱部２０を搭載する装置の冷却効果が高まる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るグラファイトシートは、従来のようにグラファイトシートの厚み方向へ直接発熱部２０の熱を伝えることをせず、発熱部２０の熱を複数のピン状部材１２を介してグラファイト部１１の内部に伝えるため、グラファイト部１１に伝わった熱が拡散し易くなり、従来のグラファイトシートよりも、発熱部２０の熱を効率的に伝導することができる。

また、グラファイト部１１と複数のピン状部材１２とを固定する金属の板で固定されているため、グラファイト部１１の割れや破損を防止することができる。

本発明のグラファイトシートは、発熱部の熱を効率的に伝導することができ、発熱部を搭載する装置に有用である。

１０ グラファイトシート
１１ グラファイト部
１２ ピン状部材
１３ 絶縁シート
１４ 上板
１５ 下板
２０ 発熱部
３０ グラファイトシート

Claims (4)

1. 発熱部の熱を拡散するシート形状のグラファイト部と、
   金属からなる複数のピン状部材とを備え、
   前記複数のピン状部材は、前記グラファイト部に突き立って前記発熱部に近接または接触するよう配置されており、
   前記複数のピン状部材は、格子状に配置されており、それぞれのピン状部材の端が前記グラファイト部から突出しており、
   前記グラファイト部と前記複数のピン状部材とを固定する金属の固定板を設けていることを特徴とするグラファイトシート。
2. 前記それぞれのピン状部材の端は、前記固定板が固定しやすいように突出していることを特徴とする請求項１に記載のグラファイトシート。
3. 前記固定板は、前記発熱部と前記グラファイト部との間に、前記グラファイト部を固定する上板と、前記上板がある前記グラファイト部の面と反対の面にある下板とによって構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラファイトシート。
4. 前記ピン状部材は、銅またはアルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のグラファイトシート。