(57)【要約】  断熱シートは、蓄熱シートと、第１の絶縁シートと、熱伝導シートとを有する。蓄熱シートは、第１の樹脂と、この第１の樹脂中に凝集した状態で混入され、潜熱蓄熱剤が内包された複数のマイクロカプセルとを含む。第１の絶縁シートは、蓄熱シートに貼り合わせられた第１面と、この第１面の反対側の第２面とを有する。熱伝導シートは第１の絶縁シートの第２面に貼り合わせられている。蓄熱シートの中のマイクロカプセルの割合は４０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下であり、蓄熱シートは、第１の絶縁シートと接する部分にマイクロカプセルが存在しない層を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の樹脂と、前記第１の樹脂中に凝集した状態で混入され、潜熱蓄熱剤が内包された複数のマイクロカプセルとを含む蓄熱シートと、前記蓄熱シートに貼り合わせられた第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する第１の絶縁シートと、
前記第１の絶縁シートの前記第２面に貼り合わせられた熱伝導シートと、を備え、
前記蓄熱シートの中の前記マイクロカプセルの割合は４０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下であり、
前記蓄熱シートは、前記第１の絶縁シートと接する部分に前記マイクロカプセルが存在しない層を有する、
断熱シート。
【請求項２】
前記第１の絶縁シートの前記第１面は、極性化されている、
請求項１記載の断熱シート。
【請求項３】
前記熱伝導シートは、面方向の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のシートであることを特徴とする請求項１記載の断熱シート。
【請求項４】
潜熱蓄熱剤が内包され、凝集した複数のマイクロカプセルと硬化前の第１の樹脂とを、前記マイクロカプセルの割合が４０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下となるように混合して蓄熱シート用ペーストを調整するステップと、
前記蓄熱シート用ペーストを第１の絶縁シートの第１面上に成形して蓄熱シートを形成するステップと、
前記蓄熱シートを加熱して前記硬化前の第１の樹脂を硬化するステップと、
前記第１の絶縁シートの前記第１面とは反対側の第２面に熱伝導シートを貼り合わせるステップと、を備え、
前記第１の絶縁シートの前記第１面は前記第１の絶縁シートの内部よりも前記硬化前の第１の樹脂に対する濡れ性が高く、
前記蓄熱シートの、前記第１の絶縁シートと接する部分に前記マイクロカプセルが存在しない層が形成される、
断熱シートの製造方法。
【請求項５】
前記第１の絶縁シートの前記第１面は、コロナ処理により極性化されている、
請求項４記載の断熱シートの製造方法。
【請求項６】
ＡＳＴＭ  Ｄ５による硬度評価で、硬化後の前記第１の樹脂の針入度は５０以上、２５０以下である請求項４記載の断熱シートの製造方法。
【請求項７】
前記熱伝導シートの、面方向の熱伝導率は１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項４記載の断熱シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品から発生した熱が外部に伝達されるのを抑制または遅延するとともに、発熱部品の温度が急激に上昇することを抑制する断熱シートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器の高性能化に伴い、ＩＣ等の発熱部品での発熱量が大きくなり、筐体が熱くなる、あるいはＩＣの温度が上がりすぎることにより、ＩＣの動作速度が遅くなるということが起こっている。そのためグラファイトシートのように熱伝導性に優れた部材をＩＣに接触させることにより、発生した熱を拡散するような対策が講じられている。【０００３】
上記の方法では、ある程度の発熱までは対応できるが、さらに瞬間的な発熱が大きくなると、対応が難しい。特に大量のデータをダウンロードする電子機器は、ダウンロード時に突発的に発熱する。通常、ダウンロードの時間はそれほど長くないため、その熱による温度上昇を一時的に抑えることが非常に重要である。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５１６４１３号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、発熱部品から発生した熱が外部に伝達されるのを抑制または遅延するとともに、発熱部品の温度が急激に上昇することを抑制する断熱シートを提供することを目的とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の断熱シートは、蓄熱シートと、第１の絶縁シートと、熱伝導シートとを有する。蓄熱シートは、第１の樹脂と、この第１の樹脂中に凝集した状態で混入され、潜熱蓄熱剤が内包された複数のマイクロカプセルとを含む。第１の絶縁シートは、蓄熱シートに貼り合わせられた第１面と、この第１面の反対側の第２面とを有する。熱伝導シートは第１の絶縁シートの第２面に貼り合わせられている。蓄熱シートの中のマイクロカプセルの割合は４０ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下であり、蓄熱シートは、第１の絶縁シートと接する部分にマイクロカプセルが存在しない層を有する。上記構成により、発熱部品から発生した熱が外部に伝達されるのを抑制または遅延するとともに、発熱部品の温度が急激に上昇することを抑制することができる。また、蓄熱シートと熱伝導シートとを安定に接続することができ、熱伝導シートで拡散された熱を効率良く蓄熱シートに伝えることができる。その結果、発熱部品で発生した熱を熱伝導シートによって拡散させるとともに、熱伝導シートから蓄熱シートに伝わった熱は、所定の温度になると潜熱蓄熱剤を融解させるための熱として消費される。そのため、発熱部品の温度上昇を遅延させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施の形態における断熱シートの断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態における断熱シートの使用例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の実施の形態における断熱シートの製造方法の中のシート成形を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに示すステップのあとの所定の形状に切断した状態を示す斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは本発明の実施の形態における断熱シートの製造方法により得られた断熱シートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態における断熱シートの断面図である。
【００１０】
この断熱シートは蓄熱シート１３と、第１の絶縁シート１４と、熱伝導シート１５とを有する。蓄熱シート１３は、潜熱蓄熱剤が内包されたマイクロカプセル１１と第１の樹脂１２とを混合し、シート状に成形している。ここでマイクロカプセル１１は、ホルマリン樹脂で形成されたカプセルに、潜熱蓄熱剤として融点が約３９℃のパラフィンを封入した粒子であり、カプセルの直径は１〜３μｍ程度である。カプセルの球体が凝集して大きさが５０μｍ程度の塊を形成し、マイクロカプセル１１は粉体を形成している。マイクロカプセル１１を第１の樹脂１２と混ぜ合わせてシート状に成形することにより厚さ約０．６ｍｍの蓄熱シート１３を構成している。第１の樹脂１２としては、例えばウレタン樹脂を用いている。このようにウレタン樹脂を用いることにより、マイクロカプセル１１の量を多くしても、マイクロカプセル１１をつぶさずに混合することができ、さらに蓄熱シート１３も柔軟性を有する。
【００１１】
蓄熱シート１３の中のマイクロカプセル１１の割合は、例えば重量比で約７０％としている。蓄熱シート１３としての性能は、マイクロカプセル１１の割合を多くするほど向上するが、その割合が重量比で９０％を超えると混練が困難になり、またシートとしての強度、形状を保つことが難しくなる。一方、マイクロカプセル１１の割合が重量比で４０％未満になると、マイクロカプセル１１の塊同士がばらばらに第１の樹脂１２の中に浮かんでいる状態となる。そのため熱伝導性が低下して、蓄熱シート１３の性能を発揮しにくくなる。マイクロカプセル１１の割合を４０％以上とすることにより、マイクロカプセル１１の塊同士がお互いに接触している状態となる。そのため、速やかに蓄熱シート１３全体に熱を伝えることができる。以上より、蓄熱シート１３の中のマイクロカプセル１１の割合を、重量比で４０％以上、９０％以下とすることが望ましい。より好ましくは５０％以上、９０％以下である。
【００１２】
蓄熱シート１３の一方の面には、例えば厚さ約１０μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）で形成された第１の絶縁シート１４の第１面が貼り合わせられている。第１の絶縁シート１４の第１面とは反対側の第２面には、アクリル系樹脂で形成された粘着材を介して、熱伝導シート１５が貼り合わされている。熱伝導シート１５としては、例えば厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシートが用いられる。なお、熱伝導シート１５としては、熱分解グラファイトシート以外に、銅フィルム、アルミニウムフィルム等を用いることができる。このように、少なくとも面方向に１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するシートを使うことによって本発明の効果をより発揮することができる。しかしながら上記熱分解グラファイトシートの面方向の熱伝導率は約１６００Ｗ／ｍ・Ｋと、これら金属フィルムよりも面方向にはるかに熱伝導率が高い。しかもグラファイトシートは柔軟性にも優れるため望ましい。
【００１３】
ここで蓄熱シート１３の第１の絶縁シート１４と接する部分には、マイクロカプセル１１が存在しない層１３Ａが、厚さ５〜１０μｍで設けられている。すなわち層１３Ａは、ウレタン樹脂だけで形成されており、第１の絶縁シート１４に接着しやすい。さらに第１の絶縁シート１４の蓄熱シート１３と接する第１面を極性化して用いることが望ましい。このようにすることにより、さらに第１の絶縁シート１４と蓄熱シート１３との接合強度を高めることができる。以上のように第１の絶縁シート１４を極性化するためには、第１の絶縁シート１４にコロナ処理を施すことにより、水酸基あるいはカルボキシル基等の極性基を形成する方法を用いることができる。
【００１４】
さらに熱伝導シート１５の、蓄熱シート１３と貼り合わせる第１面とは反対側の第２面にも第２の絶縁シート１６を貼り合わせていることが望ましい。このようにすることにより、取り扱い時に熱伝導シート１５を保護することができる。また第２の絶縁シート１６を両面テープとしても良い。このようにすることにより、発熱部品と熱伝導シート１５とを密着させることができ、熱伝導シート１５の性能をより発揮させることができる。さらに、蓄熱シート１３の第１の絶縁シート１４と貼り合わせた面とは反対側の面にも第３の絶縁シート１８を貼り合わせても良い。第３の絶縁シート１８により蓄熱シート１３を保護することができる。
【００１５】
なお、蓄熱シート１３と、第１の絶縁シート１４とを貼り合わせたものは、結果として貼り合わされた状態であるということを意味し、蓄熱シート１３を形成した後、第１の絶縁シート１４を貼り合わせるという方法、あるいは第１の絶縁シート１４の上に蓄熱シート１３を成形する等の方法により形成しても良い。
【００１６】
図２は本実施の形態における断熱シートの使用例を説明する断面図であり、断熱シートの熱伝導シート１５側が、第２の絶縁シート１６を介して、基板２０に実装されたＩＣ等の発熱部品１９あるいはこれを収納する筐体に当接されている。発熱部品１９に蓄熱シート１３を貼り合わせても、蓄熱シート１３そのものは熱伝導性が良くないため、発熱部品１９に近い部分にしか熱が伝わらない。これに対し本実施の形態のように構成することにより、発熱部品１９で発生した熱は熱伝導シート１５に伝わり、面方向に拡散される。熱伝導シート１５全体が蓄熱シート１３と確実に貼り合わされているため、スムースに蓄熱シート１３全体に熱が伝わる。蓄熱シート１３に伝わった熱は、所定の温度になると潜熱蓄熱剤を融解させるための熱として消費されるため、温度上昇を遅延させることができる。このことにより、特にダウンロード時の急激な発熱を吸収、拡散することができる。
【００１７】
なお、本実施の形態において、潜熱蓄熱剤の融点は約３９℃であるが、このように一種類のマイクロカプセル１１を用いるのではなく、例えば融点が約３９℃の潜熱蓄熱剤を封入したマイクロカプセルと、約６０℃の潜熱蓄熱剤を封入したマイクロカプセルと、第１の樹脂１２とを混合して蓄熱シート１３を作製しても良い。このようにすることにより、発熱部品１９の温度が急激に上昇することをより抑制することができる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態における断熱シートの製造方法について図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。
【００１９】
まずマイクロカプセル１１と硬化前の第１の樹脂１２とを混合し、図３Ａに示す蓄熱シート用ペースト１７を調整する。ここでマイクロカプセル１１は、ホルマリン樹脂で形成されたカプセルに、潜熱蓄熱剤として融点が約３９℃のパラフィンを封入した粒子である。カプセルの大きさは直径が１〜３μｍ程度である。カプセルの球体は凝集して大きさが５０μｍ程度の塊を形成している。
【００２０】
また第１の樹脂１２としてはウレタン樹脂を用いている。硬化前のウレタン樹脂は、主剤と硬化剤とを含み、硬化後の針入度が５０以上、２５０以下で、より好ましくは８０以上、１８０以下である。ここで針入度とは、ＡＳＴＭ  Ｄ５またはＪＩＳ  Ｋ２２０７により規定される方法を用い、具体的には例えば、離合社製  自動針入度試験器  ＲＰＭ−２０１1を用いて測定することができる。通常のウレタン樹脂の針入度は２０以下程度であるが、このような樹脂に大量のマイクロカプセル１１を混ぜて硬化した場合、もろくなりシートとしての形状が保ちにくくなる。また針入度が大きすぎる場合も、強度がなく、シート形状を維持することが困難になる。これに対して本実施の形態では、針入度が５０以上、２５０以下となるような樹脂を用いているため、マイクロカプセル１１の割合を、重量比で４０％以上としてもシート状に成形することができる。
【００２１】
本実施の形態では蓄熱シート用ペースト１７の内、マイクロカプセル１１の割合を重量比で約７０％に、第１の樹脂１２の割合を重量比で約３０％に調整している。
【００２２】
蓄熱シート用ペースト１７を図３Ａのように、ロール成形機を用いて第１の絶縁シート１４と第３の絶縁シート１８の間にはさんでローラ３１の間に通し、厚さ約０．６ｍｍのシートに成形する。
【００２３】
第１の絶縁シート１４として厚さ約１０μｍのＰＥＴフィルムを用い、蓄熱シート１３を成形する面（第１面）は、コロナ処理を施すことにより水酸基あるいはカルボキシル基等の極性基を形成することにより極性化され、さらに凹凸が形成されている。このようにすることにより、蓄熱シート１３を成形する面は濡れ性が良くなっており、蓄熱シート１３を成形したときにその中の第１の樹脂１２が第１の絶縁シート１４とよく濡れる。そのため、蓄熱シート１３の第１の絶縁シート１４と接する面には、マイクロカプセルが存在しない層１３Ａが５〜１０μｍの厚さで形成されている。そのため第１の樹脂１２を硬化させることにより、蓄熱シート１３と第１の絶縁シート１４との結合が強固になり、またその間での熱伝導性をも向上する。
【００２４】
なお、図３Ａでは第１の絶縁シート１４と第３の絶縁シート１８との間に蓄熱シート１３を形成しているが、第３の絶縁シート１８を用いずに、第１の絶縁シート１４の第１面に蓄熱シート１３を形成しても良い。
【００２５】
また第３の絶縁シート１８としては、第１の絶縁シート１４と同様に厚さ約１０μｍのＰＥＴフィルムを用いることにより、最終的に保護フィルムとすることができる。あるいは、第３の絶縁シート１８を離型性のあるフィルムとすることにより、断熱シートとして実装した後に剥離することにより、蓄熱シート１３を露出させることができる。蓄熱シート１３を露出させることにより、断熱シートの放熱性を向上させることができる。
【００２６】
次に蓄熱シート１３と第１の絶縁シート１４との積層体を、約９０℃の乾燥機に約２０時間入れ、蓄熱シート１３中の硬化前の第１の樹脂１２を硬化させる。これを金型により所定の形状に切断し、図３Ｂに示す硬化体が得られる。
【００２７】
次に第１の絶縁シート１４の蓄熱シート１３を形成した第１面とは反対側の第２面に熱伝導シート１５を貼り合わせることにより図３Ｃのような断熱シートを得ることができる。ここで、熱伝導シート１５として厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシートを用い、熱伝導シート１５の一面に設けた両面テープにより第１の絶縁シート１４に貼り合わせている。
【００２８】
さらに熱伝導シート１５の、蓄熱シート１３と貼り合わせる面とは反対側の面にも第２の絶縁シート１６を貼り合わせていることが望ましい。この場合あらかじめ熱伝導シート１５の蓄熱シート１３と貼り合わせる面とは反対側の面に第２の絶縁シート１６を貼り合わせたものを用いることで容易に形成することができる。このようにすることにより、取り扱い時に熱伝導シート１５を保護することができる。また第２の絶縁シート１６を両面テープとしても良い。このようにすることにより、発熱部品１９と熱伝導シート１５とを密着させることができ、熱伝導シート１５の性能をより発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る断熱シートは、発熱部品から発生した熱が外部に伝達されるのを抑制または遅延するとともに、発熱部品の温度が急激に上昇することを抑制することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００３０】
１１    マイクロカプセル
１２    第１の樹脂
１３    蓄熱シート
１３Ａ    マイクロカプセルが存在しない層
１４    第１の絶縁シート
１５    熱伝導シート
１６    第２の絶縁シート
１７    蓄熱シート用ペースト
１８    第３の絶縁シート
１９    発熱部品
２０    基板
３１    ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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