(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性を有する熱伝シートと、制振性を有する制振シートとを積層してなる熱伝，制振積層シートであって、
前記熱伝シート及び制振シートはいずれも、平板状の基部に、他方のシートとの対向面側に突出する複数の突部、及び該基部を貫通し、他方のシートの突部が挿入される複数の孔部を設けた形状を有し、
前記熱伝シートの突部の高さが前記制振シートの基部の厚さと等しく、且つ前記制振シートの突部の高さが前記熱伝シートの基部の厚さより大きく形成され、前記熱伝シートの孔部を挿通して該熱伝シートの基部表面から突出した前記制振シートの突部の先端を、前記熱伝シートの基部表面と同一面を形成する位置まで押し込んだ時に、該押し込みに基づく前記制振シートの変形を吸収する変形吸収部を備えることを特徴とする熱伝，制振積層シート。
【請求項２】
前記変形吸収部は、前記制振シートの基部の突部形成部位に、前記熱伝シートとの非対向面側から形成した凹部からなることを特徴とする請求項１記載の熱伝，制振積層シート。
【請求項３】
前記変形吸収部は、前記熱伝シートの孔部の内径を、前記制振シートの突部の外径より大きく形成することにより、前記熱伝シートの基部と前記制振シートの突部との間に生じる隙間からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の熱伝，制振積層シート。
【請求項４】
前記変形吸収部に、温度及び圧力のうち少なくとも一方を加えることで可塑化し、接触する相手の表面形状に追随して柔軟に変形する熱伝導材が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の熱伝，制振積層シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子部品や電気・電子機器の熱対策，振動対策に使用する熱伝，制振積層シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、熱を発生する部品や機器と、放熱板や筐体等との間に取り付けられ、部品や機器にて発生した熱を、放熱板や筐体等に効率よく伝えるために使用される熱伝シートや、振動を発生する部品や機器と筐体等との間、或いは振動を受ける筐体と振動を嫌う部品との間に取り付けられ、振動の発生を抑制したり振動の伝達を防止するために使用する制振シートが知られている。
【０００３】
そして、振動を発生する電子機器（例えばモータ等）の場合、熱対策と振動対策とがいずれも必要なため、この場合、熱伝シートと制振シートとを積層して使用したり、シートに熱伝導性を付与する熱伝フィラーと制振性を付与する制振フィラーの両者、又はその両方に効果を有するフィラーを混入した多機能シートを用いることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱伝シートは、熱伝導性を良くするためには、できるだけ薄く形成することが望ましく、一方、制振シートは、制振性を良くするためには、柔軟性を有する材料を用いるだけでなく、ある程度の厚さを確保できることが望ましい。
【０００５】
しかし、熱伝シートと制振シートとを積層して使用する場合、シートの積層によって全体の厚さが増大し、しかも制振シートによって発熱側から放熱側への熱伝導ルートが遮られるため十分な熱伝導性が得られないだけでなく、全体の厚さが増大したといっても、柔軟性が不十分な熱伝シートが介在しているため、厚さの割には制振性が改善されないという問題があった。
【０００６】
また、多機能シートを使用する場合、シートへのフィラーの混入量には上限があるため、両機能を高いレベルで両立させることが困難であり、特に、熱対策に重点をおいて熱伝フィラーの充填量を高めると、シートの柔軟性が損なわれてしまう。その結果、共振周波数や共振倍率の性能を悪化させてしまうだけでなく、部品，機器や放熱板，筐体への密着性が低下して、これらとの境界面での熱伝導性が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、熱伝導性及び制振性を高いレベルで両立させることが可能な熱伝，制振積層シートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、熱伝導性を有する熱伝シートと、制振性を有する制振シートとを積層してなる熱伝，制振積層シートであって、前記熱伝シート及び制振シートはいずれも、平板状の基部に、他方のシートとの対向面側に突出する複数の突部、及び該基部を貫通し、他方のシートの突部が挿入される複数の孔部を設けた形状を有し、前記熱伝シートの突部の高さが前記制振シートの基部の厚さと等しく、且つ前記制振シートの突部の高さが前記熱伝シートの基部の厚さより大きく形成され、前記熱伝シートの孔部を挿通して該熱伝シートの基部表面から突出した前記制振シートの突部の先端を、前記熱伝シートの基部表面と同一面を形成する位置まで押し込んだ時に、該押し込みに基づく前記制振シートの変形を吸収する変形吸収部を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された本発明の熱伝，制振積層シートは、部品や機器と放熱板や筐体との間等、二つの物体の間に設置され、これら二つの物体により、シートの積層方向両外側から押圧されると、熱伝シートの基部の非対向面から突出した制振シートの突部が、その先端が熱伝シートの基部の非対向面と同一面を形成する位置まで押し込まれる。その結果、積層された熱伝シート及び制振シートは、いずれも、当該積層シートを狭持する二つの物体にそれぞれ当接する。
【００１０】
この時、変形吸収部が、突部の押し込みにより弾性変形した制振シートの膨張を吸収するため、制振シートの突部は、当該積層シートに当接した物体と当該積層シートの外側面との間に隙間を生じさせることなく、しかも、熱伝シートの基部の部分より強い反発力にて物体に当接する。
【００１１】
このように、本発明の熱伝，制振積層シートによれば、当該シートを挟持する二つの物体間の熱伝ルートが制振シートによって遮られることなく確保されるため、両物体間の熱伝導を効率よく行うことができる。また、制振シートの突部は、該突部に当接した物体を、点接触にて支持していることに相当し、しかも十分な柔軟性を有する制振シートの厚さも確保されるため、高荷重の負荷がかかってもバネ定数や共振周波数を低く維持でき、その結果、高い制振性を維持することができる。つまり、本発明の熱伝，制振積層シートでは、熱伝導性と制振性とを高いレベルで同時に実現することができる。
【００１２】
また、本発明では、別体に形成された熱伝シートと制振シートとを積層することにより構成されているため、多彩な材料の組合せが可能であり、使用する対象に応じた様々な特性を簡単に実現できる。
なお、変形吸収部は、請求項２記載のように、前記制振シートの基部の突部形成部位に、前記熱伝シートとの非対向面側から形成した凹部であってもよいし、請求項３記載のように、前記熱伝シートの孔部の内径を、前記制振シートの突部の外径より大きく形成することにより、前記熱伝シートの基部と前記制振シートの突部との間に生じる隙間であってもよい。そして、上記凹部或いは隙間のいずれか一方だけでは、変形に基づく制振シートの膨張を十分に吸収できなければ、これらを両方同時に設けてもよい。
【００１３】
ところで、空気は優れた断熱材（つまり熱伝導性が低い）であるため、変形吸収部のような空間があると、この空間に熱がこもってしまうことになる。
そこで、請求項４記載のように、変形吸収部には、温度及び圧力のうち少なくとも一方を加えることで可塑化し、接触する相手の表面形状に追随して柔軟に変形する熱伝導材が充填されていることが望ましい。
【００１４】
この場合、変形吸収部に充填された熱伝導材は、放熱対象の物体からの熱や、当該積層シートを挟んで設置される二つの物体からの押圧力によって可塑化し、制振シートの突部の変形によって、その一部が変形吸収部から押し出されることになる。そして、この押し出された熱伝導材は、当該積層シートと積層シートを押圧する物体との間に侵入し、該物体の表面形状に追従して変形するため、両者をより密着させるように作用する。
【００１５】
つまり、本発明によれば、当該積層シートに当接させる物体の表面形状によらず、該物体との密着性が向上し、ひいては物体との境界面での熱伝導性が向上すると共に、当該積層シートへの荷重が一部に偏って、当該積層シートが部分的に劣化してしまうことも防止できる。
【００１６】
また、この熱伝導材は、温度や圧力を加えさえしなければ適度な堅さが保持されるため、手やシートの他の部分に付着することがなく、取り扱いが容易であり、変形吸収部への充填を容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、（ａ）が本実施形態の熱伝，制振積層シートの全体構成を表す斜視図、（ｂ）が積層された個々のシートを分離した状態を表す斜視図である。また、図２は、（ａ）が本実施形態の熱伝，制振積層シートの一部分についての平面図，（ｂ）はその側面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本実施形態の熱伝，制振積層シート２は、熱伝導材料にて形成された熱伝シート４と、制振材料にて形成された制振シート６とからなる。
このうち、制振シート６は、平板状に形成された基部６ａを有しており、この基部６ａには、熱伝シート４との対向面側に突出する円柱状の多数の突部６ｂ、及び基部４ａの厚さ方向に貫通する多数の孔部６ｃが形成されている。一方、熱伝シート４も、制振シート６と同様に、基部４ａ，突部４ｂ，孔部４ｃからなる。
【００１９】
そして、熱伝シートの突部４ｂは制振シートの孔部６ｃに、また制振シートの突部６ｂは熱伝シートの孔部４ｃに、それぞれ挿入させ、互いの基部４ａ，６ａが直接当接した状態にして積層されている。
但し、熱伝シートの突部４ｂの高さ（突出量）は、制振シートの基部６ａの厚さに等しく、また、制振シートの突部６ｂの高さ（突出量）は、熱伝シートの基部４ａの厚さより大きく形成されている。
【００２０】
つまり、両シート４，６を積層してなる本実施形態の熱伝，制振積層シート２は、図２（ｃ）（ｄ）に示すように、外部に露出した熱伝シート４側の基部表面では、その基部表面から制振シートの突部６ｂの先端部が突出し、外部に露出した制振シート６側の基部表面では、その基部表面と熱伝シートの突部４ｂの先端部とが同一面を形成するように構成されている。
【００２１】
また、制振シート６の突部形成部位には、基部表面側から変形吸収部としての凹部６ｄが形成されており、突部６ｂの内側は空洞にされている。
なお、熱伝シート４は、合成樹脂（例えば合成ゴムやシリコーン等）に熱伝導性フィラーを充填した材料を用いて構成されており、熱伝導性フィラーとしては、例えば、アルミナ，炭化珪素等のセラミック粉、各種金属粉、フェライト粉、炭素繊維、グラファイト，人造黒鉛粉，ＶＧＣＦ等を用いることができる。
【００２２】
一方、制振シート６は、熱可塑性の高分子有機材料に軟化剤等からなる樹脂改質剤、粘着付与剤、及びフィラー（充填剤，制振付与剤，補強剤としての効果を得るためのもの）を混合した材料を用いて構成されており、熱可塑性の高分子有機材料としては、例えばオレフィン系，スチレン系，エステル系，アミド系，ウレタン系などの熱可塑性エラストマー、並びにこれらの水添その他による変成物等が挙げられ、その他の熱可塑性樹脂、及びそれらの樹脂のゴム変成物などを２種以上ブレンドしたもの等を用いてもよい。
【００２３】
また、軟化剤としては、鉱物油系，植物油系，合成系などの各種ゴム用または樹脂用軟化剤が挙げられる。鉱物油系としてはパラフィン系，ナフテン系，アロマ系などのプロセスオイルが挙げられ、植物油系としては、ひまし油，綿実油，亜麻仁油，菜種油，大豆油，パーム油，椰子油，落花生油，木蝋，パインオイル，オリーブ油などが挙げられる。これらの軟化剤は単独で用いても良いが、互いの相溶性が良好な２種以上を混合させて用いても良い。
【００２４】
なお、軟化剤以外の樹脂改質剤としては、例えば、可塑剤，安定剤，酸化防止剤，紫外線吸収剤，発泡剤，難燃剤，帯電防止剤，滑剤，着色剤，抗菌剤，表面処理剤，高分子系改質剤等がある。
また、粘着付与剤としては、ロジン，変成ロジン，ロジンエステル，テルペン樹脂，テルペンフェノール樹脂，芳香族炭化水素変性テルペン樹脂，脂肪族系石油樹脂，脂環族系石油樹脂，芳香族系石油樹脂，クマロン・インデン樹脂，スチレン系樹脂，シクロペンタジエン樹脂，フェノール樹脂，キシレン樹脂等が挙げられる。
【００２５】
またフィラーとしては、層状化合物であるマイカ，黒鉛，二酸化モリブデン，窒化硼素、針状化合物であるゾノライト，チタン酸カリウム，アスベスト，炭素繊維、粒状化合物であるフェライト，タルク，バーミュキュライト，カオリン等が挙げられる。軟化剤と同様に、これらのフィラーは、単独で用いても良いが、２種以上を混合させて用いても良い。
【００２６】
このように構成された本実施形態の熱伝，積層シート２は、図３に示すように、部品や機器と放熱板や筐体との間等、二つの物体Ｍ１，Ｍ２の間に設置される。そして、これら二つの物体Ｍ１，Ｍ２により、シートの積層方向両外側から押圧されると、熱伝シート４側の基部表面から突出した制振シートの突部６ｂの先端部が、熱伝シート４側の基部表面と同一面を形成する位置まで押し込まれる。その結果、当該積層シート２を構成する熱伝シート４及び制振シート６は、いずれも、当該積層シート２を狭持する二つの物体Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ当接することになる。
【００２７】
この時、突部６ｂの押し込みにより制振シート６は弾性変形するが、制振シート６の外側面は、熱伝シート４及び物体Ｍ１，Ｍ２にて覆われているため、凹部６ｄに向けて膨張するように変形することになる。このように、弾性変形による制振シート６の膨張を凹部６ｄが吸収することにより、制振シートの突部６ｂは、物体Ｍ１，Ｍ２と当該積層シート２の基部表面との間に隙間を生じさせることなく、しかも、熱伝シートの基部４ａの部分より強い反発力にて物体Ｍ１，Ｍ２に当接する。
【００２８】
このように、本実施形態の熱伝，制振積層シート２によれば、当該シート２を挟持する二つの物体Ｍ１，Ｍ２間の熱伝ルートが制振シート６によって遮られることなく確保されるため、両物体Ｍ１，Ｍ２間の熱伝導を効率よく行うことができる。また、制振シートの突部６ｂは、該突部６ｂに当接した物体を、点接触にて支持していることに相当し、しかも十分な柔軟性を有する制振シート６の厚さも確保されるため、高荷重の負荷がかかってもバネ定数や共振周波数を低く維持でき、その結果、高い制振性を維持することができる。つまり、本実施形態の熱伝，制振積層シート２では、熱伝導性と制振性とを高いレベルで同時に実現することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、別体に形成された熱伝シート４と制振シート６とを積層することにより構成されているため、多彩な材料の組合せが可能であり、使用する対象に応じた様々な特性を簡単に実現できる。
ところで、本実施形態では、熱伝シートの基部表面から突出した制振シートの突部６ｂの先端部は、円筒形状に形成されているが、例えば、図４（ａ）に示す積層シート２ａのように、ドーム状に形成してもよい。また、本実施形態では、先端部だけでなく突部４ｂ，６ｂの全体が円筒形に形成されたものが用いられているが、任意の断面形状を有する柱状，錐体状に形成したものや、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、様々な断面形状を有するものを用いることができる。この場合、孔部４ｃ，６ｃは、突部４ｂ，６ｂに応じた形状に形成すればよい。
【００３０】
また、本実施形態では、制振シート６の基部表面に形成した凹部６ｄを変形吸収部として用いているが、例えば図４（ｂ）に示す積層シート２ｂのように、制振シートの突部６ｂの外径より熱伝シートの孔部４ｃの内径を大きくすることにより、制振シートの突部６ｂと熱伝シートの基部４ａとの間に形成される溝Ｄを変形吸収部として用いてもよい。また、例えば図４（ｃ）に示す積層シート２ｃのように、凹部６ｄの代わりに、制振シートの突部６ｂの内部に緩衝室６ｅを形成し、突部６ｂの先端側及び基部６ａ表面側に、この緩衝室６ｅと外部とを連通する連通孔６ｆ，６ｇを設けてもよい。
【００３１】
ここで、図４（ａ）（ｂ）において、上側の図は未使用時の状態を表す断面図であり、下側の図は物体Ｍ１，Ｍ２に狭持された使用時の状態を表す断面図である。
また、本実施形態や図４に示した変形例では、変形吸収部として使用される凹部６ｄ，溝Ｄ，緩衝室６ｅが空洞にされているが、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、これら凹部６ｄ，溝Ｄ，緩衝室６ｅに、熱及び圧力のうち少なくともいずれか一方が加わることにより可塑化する熱伝導材Ｆを充填してもよい。
【００３２】
この場合、凹部６ｄ，溝Ｄ，緩衝室６ｅに充填された流動体Ｆは、制振シートの突部６ｂの変形により、その一部が凹部６ｄ，溝Ｄ，緩衝室６ｅから押し出されることになるが、この流出した流動体が、当該積層シート２と積層シート２を狭持する物体Ｍ１，Ｍ２との間に侵入し、両者をより密着させるように作用する。
【００３３】
つまり、当該積層シート２を狭持する物体Ｍ１，Ｍ２の表面形状によらず、該物体Ｍ１，Ｍ２との密着性が向上し、ひいては物体Ｍ１，Ｍ２との境界面での熱伝導性が向上すると共に、当該積層シート２への荷重が一部に偏って、当該積層シート２が部分的に劣化してしまうことも防止できる。また、この熱伝導材Ｆは、熱や圧力が加わりさえしなければ、適度な硬さを有するゴム状の物体となっているため、凹部６ｄ，溝Ｄ，緩衝室６ｅに充填する際には、手やシート等に付着することがなく、作業を容易に行うことができる。
【００３４】
なお、このような熱伝導材Ｆとしては、例えば、本願出願人による特許出願である特願２０００−２７９９４３号に記載された熱伝導材を用いることができる。この熱伝導材は、オレフィン系樹脂中に、該オレフィン系樹脂より融点の高いワックスを分散して含む母材に、該母材より高い熱伝導性を有する熱伝導フィラー（熱伝シート４に混練されるものと同様）を混練させたものであり、その作成方法は、上記出願の明細書中に詳述されているので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
【実施例】
次に、熱伝シート（比較例１〜３）及び制振シート（比較例４〜６）の単体と、これらを組み合わせてなる本発明が適用された熱伝，制振積層シート（実施例１〜６）とについて、本発明の効果を確認するための測定を行ったので、その測定方法と測定結果とについて説明する。
【００３６】
まず、各比較例及び実施例に使用されているシートの種別，組合せを表１に示す。
【００３７】
【表１】
0004417577.tif 000002
【００３８】
但し、熱伝シートＵ，Ｖ，Ｗ、及び制振シートＸ，Ｙ，Ｚの組成は、以下の通りであり、数値は重量％である。また、軟化剤は、パラフィン系プロセスオイル、フィラーは、タルク（制振シートＹ）及びマイカ（制振シートＺ）である。
熱伝シートＵ：合成ゴム        ／アルミナ        ＝４０／６０
熱伝シートＶ：合成ゴム        ／炭化珪素        ＝３０／７０
熱伝シートＷ：シリコーン樹脂  ／アルミナ        ＝４０／６０
制振シートＸ：オレフィン系樹脂／樹脂改質・粘着付与剤  ＝６０／４０
制振シートＹ：スチレン系樹脂  ／軟化剤／フィラー＝３０／４０／３０
制振シートＺ：オレフィン系樹脂／軟化剤／フィラー＝３０／４０／３０
比較例における各シートの厚さは、比較例１が３．２ｍｍ，比較例２〜５が３ｍｍである。一方、実施例における各シートの厚さは、全ての実施例１〜６で共通であり、熱伝シート及び制振シートの基部がいずれも１．５ｍｍ、両シートを積層した時の制振シートの突部先端部の突出量が１．０ｍｍである。また、各突部の直径は７ｍｍである。
［実験１］
実施例１〜６及び比較例１〜３について、熱抵抗率を求めた結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
0004417577.tif 000003
【００４０】
この測定は、基台の上に試料（比較例１〜３または実施例１〜６いずれかのシート）を載置し、その試料の上にヒータを重ねた状態で行った。この状態で、ヒータへの通電を１５分間行った後、ヒータ側の温度（熱源側温度）Ａと、基台側の温度（放熱側温度）Ｂとを、熱伝導計ＱＴＭ−５０（販売元：京都電子工業）を用いて測定した。なお、試料は、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍの大きさに切断したものを用い、また、実施例１〜６の場合、突部が圧縮され全シート厚が３ｍｍとなるような荷重を加えた。
【００４１】
表２に示された熱抵抗率Ｒは、熱源側温度Ａ及び放熱側温度Ｂの測定結果に基づき、（１）式により算出される値である。但し、Ｑは加熱に使用した熱量であり、本実験では、１０．６Ｗである。
Ｒ＝（Ａ−Ｂ）／Ｑ                                          （１）
［実験２］
実施例１〜６及び比較例１〜６について、共振周波数，共振倍率，損失係数を求めた結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
0004417577.tif 000004
【００４３】
この測定は、振動発生機（ＥＭＩＣ社製，型番：９０３−ＦＮ／Ａ）及び振動制御装置（ＥＭＩＣ社製，型番：Ｆ−３００ＢＭ／Ａ）からなる測定システムを用い、該システムのテーブルに試料（比較例１〜６または実施例１〜６いずれかのシート）を載置し、その上に重量物を載置した状態で、テーブルを上下方向に加振し、テーブルに加えた振動加速度と、重量物に生じる振動加速度とを検出することにより行った。
【００４４】
但し、テーブルに加える加振の加速度を０．４Ｇとし、測定周波数０．５〜１０００Ｈｚの範囲を掃引した。また、試料は縦６０ｍｍ×横６０ｍｍの大きさに切断したものを用い、重量物による荷重を６．４Ｋｇとした。
実験１及び実験２の結果から明らかなように、本実施例１〜６の熱伝，制振積層シートは、熱伝シート単体（比較例１〜３）と比較して、その熱抵抗率が大きく低下することがなく、しかも、制振シート単体（比較例４〜６）と比較して、損失係数がほぼ同程度となり、熱伝導性及び制振性のいずれにも優れた特性を有することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の熱伝，制振積層シートの全体構成を表す斜視図である。
【図２】  実施形態の熱伝，制振積層シートの平面図，側面図，断面図である。
【図３】  実施形態の熱伝，制振積層シートの使用状態を表す説明図である。
【図４】  変形例の構成を表す説明図である。
【図５】  変形例の構成を表す説明図である。
【図６】  変形例の構成を表す説明図である。
【符号の説明】
２，２ａ〜２ｃ…熱伝，制振積層シート        ４…熱伝シート
６…制振シート        ４ａ，６ａ…基部      ４ｂ，６ｂ…突部
４ｃ，６ｃ…孔部      ６ｄ…凹部            ６ｅ…緩衝室
６ｆ，６ｇ…連通孔    Ｍ１，Ｍ２…物体
【図１】
0004417577.tif 000005
【図２】
0004417577.tif 000006
【図３】
0004417577.tif 000007
【図４】
0004417577.tif 000008
【図５】
0004417577.tif 000009
【図６】
0004417577.tif 000010