JP7442043B2 - Thermal conductive sheets and electronic devices using them - Google Patents
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Description
本発明は、発熱部品と放熱部品との間に設けられる熱伝導シートおよびこれを用いた電子機器に関するものである。 The present invention relates to a thermally conductive sheet provided between a heat generating component and a heat radiating component, and an electronic device using the same.
近年電子機器の高性能化に伴い、機器内部で発生する熱量が大きくなり、熱対策が重要となってきている。このため例えば発熱部品と放熱部品との間にシリコーングリスのようなサーマルインターフェイスマテリアル（以下ＴＩＭと記す）を設けて熱を速やかに伝導させることが行われている。しかしながらシリコーングリスを用いた場合、発熱部品および放熱部品が熱により膨張収縮を繰り返すと、いわゆるポンプアウトと呼ばれる次第にシリコーングリスが外部に排出される現象が生じ、熱伝導が劣化しやすくなっていた。そのためグラファイトシートのような熱伝導シートが用いられる場合がある。しかしながらグラファイトシートは滑りやすいため、正確な位置に配置することが難しいという課題がある。 BACKGROUND ART In recent years, as the performance of electronic devices has improved, the amount of heat generated inside the devices has increased, and heat countermeasures have become important. For this reason, for example, a thermal interface material (hereinafter referred to as TIM) such as silicone grease is provided between a heat generating component and a heat radiating component to quickly conduct heat. However, when silicone grease is used, when heat-generating components and heat-radiating components repeatedly expand and contract due to heat, a phenomenon called "pump-out" in which the silicone grease is gradually discharged to the outside occurs, and heat conduction tends to deteriorate. Therefore, a thermally conductive sheet such as a graphite sheet may be used. However, since the graphite sheet is slippery, there is a problem in that it is difficult to place it in an accurate position.
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。 Note that, as prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
これに対して本発明は、位置決めが容易で、リペアしやすく、発熱部品および放熱部品の凹凸を吸収して熱抵抗を下げることができる熱伝導シートおよびこれを用いた電子機器を提供できるものである。 In contrast, the present invention can provide a thermal conductive sheet that is easy to position, easy to repair, and can reduce thermal resistance by absorbing unevenness of heat-generating components and heat-radiating components, and an electronic device using the same. be.
本発明は上記課題を解決するために、矩形状の主面を有するグラファイトシートと、このグラファイトシートの少なくとも一辺近傍に設けられた切り欠き部と、切り欠き部に設けられた取付シートを備えた熱伝導シートであって、取付シートは切り欠き部の一部および前記主面の一部を覆うものであり、グラファイトシートは初期厚みをＴ０、１００ｋＰａの圧力を加えたときの厚みをＴ１とし、取付シートの厚みを（Ｔ０―Ｔ１）よりも薄くしたものである。 In order to solve the above problems, the present invention includes a graphite sheet having a rectangular main surface, a notch provided near at least one side of the graphite sheet, and a mounting sheet provided in the notch. The heat conductive sheet is a mounting sheet that covers a part of the notch and a part of the main surface, and the graphite sheet has an initial thickness of T0 and a thickness of T1 when a pressure of 100 kPa is applied. The thickness of the mounting sheet is thinner than (T0-T1).
このようにすることにより、切り欠き部から露出した取付シートで固定することにより位置決めすることができ、熱伝導シートに圧力を加えた場合、取付シートよりもグラファイトシートの方が圧縮されやすいため、露出した部分のグラファイトシートを放熱部材および発熱部品に密着させることができ、安定した熱伝導性を確保することができる。 By doing this, it is possible to position by fixing with the mounting sheet exposed from the notch, and when pressure is applied to the heat conductive sheet, the graphite sheet is more likely to be compressed than the mounting sheet. The exposed graphite sheet can be brought into close contact with the heat radiating member and the heat generating component, and stable thermal conductivity can be ensured.
以下、本発明の一実施の形態における熱伝導シートについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a thermally conductive sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の一実施の形態における熱伝導シート１１の上面図である。グラファイトシート１２は、約１２０ｍｍ×６０ｍｍの長方形状の外形を有し、短辺側の一辺から内側に向かって幅（短辺側長さ）約１５ｍｍ、長さ（内側に向かう長さ）約４ｍｍ矩形状の切り欠き部１４が設けられている。またグラファイトシート１２は厚さ約２００μｍの熱分解グラファイトシートを用いている。このグラファイトシート１２は高い圧縮性を有するものを用いるのが望ましく、１００ｋＰａの圧力を加えた場合の圧縮率は約６％となっている。ここで圧縮率とは、初期厚みをＴ０、１００ｋＰａの圧力を加えた状態での厚さをＴ１として、（Ｔ０－Ｔ１）／Ｔ０の値をパーセント表示したものである。 FIG. 1 is a top view of a thermally conductive sheet 11 in an embodiment of the present invention. The graphite sheet 12 has a rectangular outer shape of approximately 120 mm x 60 mm, and has a width (short side length) of approximately 15 mm and a length (inward length) of approximately 4 mm from one short side toward the inside. A rectangular notch 14 is provided. Further, the graphite sheet 12 is a pyrolytic graphite sheet having a thickness of about 200 μm. It is desirable to use a graphite sheet 12 having high compressibility, and the compression ratio when a pressure of 100 kPa is applied is about 6%. Here, the compression ratio is the value of (T0-T1)/T0 expressed as a percentage, where T0 is the initial thickness and T1 is the thickness when a pressure of 100 kPa is applied.
グラファイトシート１２の主面には、切り欠き部１４の一部およびグラファイトシート１２の主面の一部を覆う取付シート１３が設けられている。この取付シート１３はグラファイトシート１２の短辺に沿って設けられ、幅（内側に向かう長さ）を約３ｍｍとし、この短辺に交差する切り欠き部１４の２辺にまたがって設けられている。さらにこの短辺に対向する切り欠き部１４の辺は覆わず、この辺と取付シート１３との間には約１ｍｍの空隙が設けられている。取付シート１３の層厚は約１０μｍとなっている。 An attachment sheet 13 is provided on the main surface of the graphite sheet 12 so as to cover a part of the notch 14 and a part of the main surface of the graphite sheet 12 . This mounting sheet 13 is provided along the short side of the graphite sheet 12, has a width (inward length) of approximately 3 mm, and is provided across two sides of the notch 14 that intersects with this short side. . Further, the side of the notch 14 opposite to this short side is not covered, and a gap of about 1 mm is provided between this side and the mounting sheet 13. The layer thickness of the mounting sheet 13 is about 10 μm.
取付シート１３のグラファイトシート１２と対向する面には粘着層（図示せず）が設けられ、グラファイトシート１２の取付シート１３を設けた面とは反対側の面から見たとき、切り欠き部１４の部分で粘着層が露出している状態となっている。 An adhesive layer (not shown) is provided on the surface of the mounting sheet 13 facing the graphite sheet 12, and when viewed from the surface of the graphite sheet 12 opposite to the surface on which the mounting sheet 13 is provided, the cutout portion 14 The adhesive layer is exposed in the area.
この熱伝導シート１１を例えばヒートシンクのような放熱部材１６に貼り合わせる。グラファイトシート１２の切り欠き部１４から粘着層が露出しているため、この粘着層により容易に正確な位置に配置することができる。次にグラファイトシート１２に発熱部品１５を所定の圧力を加えてグラファイトシート１２を圧縮する。この時の圧力は、１００～３００ｋＰａ程度とすることが望ましい。取付シート１３を含む領域を同時に圧縮しても、取付シート１３の厚みを十分に薄くすることにより、取付シート１３のない部分のグラファイトシート１２にも十分に圧力が加わり、圧縮される。そのため放熱部材１６および発熱部品１５に凹凸があっても、露出した部分のグラファイトシート１２を放熱部材１６および発熱部品１５に密着させることができ、熱抵抗を小さくすることができる。 This thermally conductive sheet 11 is bonded to a heat dissipating member 16 such as a heat sink. Since the adhesive layer is exposed from the notch 14 of the graphite sheet 12, the adhesive layer can easily be placed at an accurate position. Next, a predetermined pressure is applied to the graphite sheet 12 by the heat-generating component 15 to compress the graphite sheet 12. The pressure at this time is preferably about 100 to 300 kPa. Even if the area including the attachment sheet 13 is compressed at the same time, by making the thickness of the attachment sheet 13 sufficiently thin, sufficient pressure is applied to the graphite sheet 12 in the area where the attachment sheet 13 is not present, and the graphite sheet 12 is compressed. Therefore, even if the heat radiating member 16 and the heat generating component 15 have irregularities, the exposed portion of the graphite sheet 12 can be brought into close contact with the heat radiating member 16 and the heat generating component 15, and the thermal resistance can be reduced.
また取付シート１３は、グラファイトシート１２の短辺に沿って設けられ、この短辺に交差する切り欠き部１４の２辺にまたがって設けられている。そのため取付シート１３は両端がグラファイトシート１２に固定されているため、薄くても安定した形状を保つことができ、容易に対象物に仮固定することができる。 Moreover, the attachment sheet 13 is provided along the short side of the graphite sheet 12, and is provided across two sides of the notch 14 that intersects this short side. Therefore, since both ends of the mounting sheet 13 are fixed to the graphite sheet 12, it can maintain a stable shape even if it is thin, and can be easily temporarily fixed to an object.
図１では、グラファイトシート１２の一辺に切り欠き部１４を１個設けているが、図２のように距離を離して複数個設けても良い。このようにすることにより、回転方向へのずれを抑止することができ、より好ましい。 In FIG. 1, one notch 14 is provided on one side of the graphite sheet 12, but a plurality of notches 14 may be provided spaced apart as shown in FIG. By doing so, it is possible to prevent displacement in the rotational direction, which is more preferable.
さらに図３のように、対向する２辺に設けても構わない。このようにすることにより回転方向へのずれを抑止することができ、より好ましい。 Furthermore, as shown in FIG. 3, they may be provided on two opposing sides. By doing so, it is possible to prevent displacement in the rotational direction, which is more preferable.
また図４のように、グラファイトシート１２の対向する２辺から少し離れた位置に切り欠き部１４を設け、この切り欠き部１４の一部のみを覆うように、取付シート１３を設け
ても構わない。この場合も、取付シート１３は、この２辺から内側に設けるようにすることが望ましい。
Alternatively, as shown in FIG. 4, a notch 14 may be provided at a position slightly away from the two opposing sides of the graphite sheet 12, and the mounting sheet 13 may be provided so as to cover only a portion of this notch 14. do not have. In this case as well, it is desirable that the mounting sheet 13 be provided inward from these two sides.
次に本発明の一実施の形態における熱伝導シートの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a thermally conductive sheet according to an embodiment of the present invention will be described.
まず厚さ約７５μｍのポリイミドフィルムを熱分解して大判のグラファイトフィルムを得る。このグラファイトシートは厚さ約２００μｍで、１００ｋＰａの圧力を加えた場合の圧縮率は約６％となっている。このグラファイトシートの所定の位置を、大きさ約１５ｍｍ×約８ｍｍの矩形状に金型で打ち抜いて、切り欠き部となる部分を形成する。この切り欠き部の中心を通るように幅約６ｍｍ、厚さ約１０μｍの取付シートを貼り合わせる。切り欠き部の大きさを取付シートの幅よりも大きくすることにより、取付シートとグラファイトシートとの間に隙間を形成しることができる。この取付シートの中央を通るように金型でグラファイトシートと取付シートとを同時に打ち抜くことにより、複数枚の熱伝導シートを得ることができる。 First, a polyimide film with a thickness of about 75 μm is thermally decomposed to obtain a large graphite film. This graphite sheet has a thickness of about 200 μm and a compression rate of about 6% when a pressure of 100 kPa is applied. This graphite sheet is punched out at a predetermined position into a rectangular shape with a size of about 15 mm x about 8 mm using a die to form a portion that will become a notch. A mounting sheet with a width of about 6 mm and a thickness of about 10 μm is pasted so as to pass through the center of this notch. By making the size of the notch larger than the width of the mounting sheet, a gap can be formed between the mounting sheet and the graphite sheet. A plurality of thermally conductive sheets can be obtained by simultaneously punching out the graphite sheet and the mounting sheet using a die so as to pass through the center of the mounting sheet.
図５は、本実施の形態の熱伝導シート１１を用いた電子機器の図１の一点鎖線部分で切断した断面図である。放熱部材１６にグラファイトシート１２の切り欠き部１４から露出している取付シート１３により熱伝導シート１１が貼り合わせられ、発熱部品１５が約２００ｋＰａの圧力で熱伝導シート１１に押し付けられて固定されている。この約２００ｋＰａの圧力によりグラファイトシート１２は圧縮されながら、発熱部品１５および放熱部材１６の凹凸に併せて変形し、発熱部品１５と放熱部材１６との間の熱抵抗を小さくし、放熱効率を上げることができる。 FIG. 5 is a cross-sectional view of an electronic device using the thermally conductive sheet 11 of the present embodiment, taken along the dashed-dotted line in FIG. The heat conductive sheet 11 is bonded to the heat dissipating member 16 using the mounting sheet 13 exposed from the notch 14 of the graphite sheet 12, and the heat generating component 15 is pressed and fixed onto the heat conductive sheet 11 with a pressure of about 200 kPa. There is. The graphite sheet 12 is compressed by this pressure of about 200 kPa, and deforms in accordance with the unevenness of the heat generating component 15 and the heat radiating member 16, reducing the thermal resistance between the heat generating component 15 and the heat radiating member 16, and increasing heat radiation efficiency. be able to.
本発明に係る熱伝導シートは、精度よく位置決めをすることができ、熱抵抗の小さい熱伝導シートを得ることができ、産業上有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION The heat conductive sheet which concerns on this invention can position accurately, can obtain a heat conductive sheet with low thermal resistance, and is industrially useful.
１１ 熱伝導シート
１２ グラファイトシート
１３ 取付シート
１４ 切り欠き部
１５ 発熱部品
１６ 放熱部材
11 Heat conductive sheet 12 Graphite sheet 13 Mounting sheet 14 Notch 15 Heat generating component 16 Heat dissipation member
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