(57)【要約】【課題】  発熱体から発生する熱を放散させる用途においてより好適に使用可能な放熱シート、及び該放熱シートを備える放熱構造を提供する。【解決手段】  放熱構造１１は、放熱シート２１と、筐体１２と、発熱体１３とを備える。放熱シート２１は、グラファイトシート２２と、その表面２２ａ上に設けられる電気絶縁性の弾性層２３とを備える。グラファイトシート２２の平均厚さは３００μｍ以下である。弾性層２３は、粒子状の熱伝導性充填材を含有する弾性組成物から形成される。弾性層２３の平均厚さは１０〜２８０μｍである。熱伝導性充填材の平均粒径は、弾性層２３の平均厚さの５０％以下である。弾性組成物において、熱伝導性充填材の含有量は３０体積％以上であり、且つ平均粒径が弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量は１５体積％未満である。筐体１２内の自由空間１２ａの体積は、筐体１２の容積の２０％未満である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体上に設けられるグラファイトシートと、該グラファイトシートの発熱体に対向する表面上に設けられる電気絶縁性の弾性層とを備え、
前記グラファイトシートの平均厚さが３００μｍ以下であり、
前記弾性層は、高分子マトリックスと、粒子状の熱伝導性充填材とを含有する弾性組成物から形成され、
前記弾性層の平均厚さが１０〜２８０μｍであり、
前記熱伝導性充填材の平均粒径は、前記弾性層の平均厚さの５０％以下であり、
前記弾性組成物において、熱伝導性充填材の含有量が３０体積％以上であり、且つ平均粒径が前記弾性層の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量が１５体積％未満であることを特徴とする放熱シート。
【請求項２】
前記グラファイトシートと弾性層との間には、弾性層中の高分子マトリックスのグラファイトシート内への移行を抑制するバリア層が設けられている請求項１に記載の放熱シート。
【請求項３】
前記バリア層の平均厚さが１０μｍ以下である請求項２に記載の放熱シート。
【請求項４】
前記高分子マトリックスがシリコーンゴム又はポリイソブチレンゴムであり、前記バリア層がアクリル系樹脂材料により形成されている請求項２又は請求項３に記載の放熱シート。
【請求項５】
前記高分子マトリックスがアクリルゴムであり、前記バリア層がシリコーン系樹脂材料により形成されている請求項２又は請求項３に記載の放熱シート。
【請求項６】
前記グラファイトシートの表面上にアルミニウム箔層が設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放熱シート。
【請求項７】
前記グラファイトシートの平均厚さが８０〜１３０μｍであり、
前記弾性層の平均厚さが２０〜１７０μｍであり、
前記熱伝導性充填材の平均粒径は、前記弾性層の平均厚さの１〜４５％であり、
前記弾性組成物中の熱伝導性充填材の含有量が４０〜７５体積％である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放熱シート。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放熱シートと、筐体と、該筐体内に設けられる発熱体とを備え、
前記放熱シートは、前記弾性層の表面が発熱体に接触するように発熱体上に設けられ、
前記筐体内の自由空間の体積が筐体の容積の２０％未満であることを特徴とする放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体から発生する熱を放散させるための放熱シート、及び該放熱シートを備える放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話を代表とする電子機器では、その小型化及び薄型化に伴い、電子部品等の発熱体の高集密化が進むとともに、電子機器の熱容量が低下している。さらに、電子機器の防水性及び防塵性の向上に伴い、電子機器の密閉性が高まっている。そのため、発熱体から発生した熱は電子機器内において局所的に蓄積され易いとともに、電子機器の筐体表面の温度は上昇し易い。その結果、蓄熱によって発熱体が破損し易いとともに、電子機器内での局所的な蓄熱に起因する筐体表面の局所的な温度の上昇によって、電子機器の使用者に不快感を与え易い。そのため、電子機器内での局所的な蓄熱を回避する必要があり、発熱体から発生した熱の拡散が重要な課題となっている。
【０００３】
従来、発生した熱を限られた狭い空間内において効率的に拡散させるために、グラファイトシートが用いられている。グラファイトシートは発熱体上に設けられ、発生した熱をグラファイトシートの表面に平行な方向に拡散させる。しかしながら、グラファイトシートは以下の問題点を有する。
【０００４】
（１）グラファイトシートは、その表面が粗いとともに剛性が大きいことから、発熱体と密着するように高荷重が加えられた場合にも発熱体との十分な密着が得られず、その結果、発熱体との接触熱抵抗を十分に低下させることができない場合がある。加えて、発熱体上のグラファイトシートに高荷重が加えられることにより、発熱体に悪影響が与えられる場合がある。
【０００５】
（２）グラファイトシートの厚さ方向の熱伝導率は、発熱体からグラファイトシートへの熱伝導を効率的に行うために、例えばグラファイトシート内の黒鉛の結晶構造を変えることによって高められ得る。しかしながら、この場合には、グラファイトシートの表面に平行な方向の熱伝導率が低下することから、グラファイトシートによる熱拡散効果が低下する。
【０００６】
（３）グラファイトシートは良好な導電性を有することから、グラファイトシートが導電性を発揮しないことが好ましい場合には、グラファイトシートに絶縁対策を施す必要がある。
【０００７】
（４）グラファイトシートは粘着性を有しないことから、グラファイトシートを発熱体に取り付けるために粘着剤が用いられる必要がある。そのため、グラファイトシートの発熱体への取り付けが煩雑になるとともに、発熱体とグラファイトシートとの間に設けられた粘着層の厚さ及び熱伝導性に起因して、グラファイトシートの放熱効果が低下したり不安定になったりする。さらに、粘着剤を用いてグラファイトシートが発熱体に取り付けられた後、取り付け位置の修正等の理由でグラファイトシートが発熱体から取り外されて再び取り付けられる際に、グラファイトシート内で積層された黒鉛層間に層間剥離が発生してグラファイトシートが破損し易い。そのため、グラファイトシートのリワーク性（再取り付け性）は低い。
【０００８】
グラファイトシートが有する上記問題点を解決するために、特許文献１には、剛性が大きいグラファイトシートと、該グラファイトシートの表面に設けられる柔軟な高分子材料層とを備える放熱シートが開示されている。この放熱シートは、高分子材料層によって、グラファイトシートが有する上記問題点の解決を図っている。しかしながら、特許文献１の放熱シートは上記問題点を十分に解決するものではなく、改良の余地を残している。
【特許文献１】特開２００３−１６８８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、発熱体から発生する熱を放散させる用途においてより好適に使用可能な放熱シート、及び放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発熱体上に設けられるグラファイトシートと、該グラファイトシートの発熱体に対向する表面上に設けられる電気絶縁性の弾性層とを備え、前記グラファイトシートの平均厚さが３００μｍ以下であり、前記弾性層は、高分子マトリックスと、粒子状の熱伝導性充填材とを含有する弾性組成物から形成され、前記弾性層の平均厚さが１０〜２８０μｍであり、前記熱伝導性充填材の平均粒径は、前記弾性層の平均厚さの５０％以下であり、前記弾性組成物において、熱伝導性充填材の含有量が３０体積％以上であり、且つ平均粒径が前記弾性層の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量が１５体積％未満である放熱シートを提供する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記グラファイトシートと弾性層との間には、弾性層中の高分子マトリックスのグラファイトシート内への移行を抑制するバリア層が設けられている請求項１に記載の放熱シートを提供する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記バリア層の平均厚さが１０μｍ以下である請求項２に記載の放熱シートを提供する。
請求項４に記載の発明は、前記高分子マトリックスがシリコーンゴム又はポリイソブチレンゴムであり、前記バリア層がアクリル系樹脂材料により形成されている請求項２又は請求項３に記載の放熱シートを提供する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記高分子マトリックスがアクリルゴムであり、前記バリア層がシリコーン系樹脂材料により形成されている請求項２又は請求項３に記載の放熱シートを提供する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記グラファイトシートの表面上にアルミニウム箔層が設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放熱シートを提供する。
請求項７に記載の発明は、前記グラファイトシートの平均厚さが８０〜１３０μｍであり、前記弾性層の平均厚さが２０〜１７０μｍであり、前記熱伝導性充填材の平均粒径は、前記弾性層の平均厚さの１〜４５％であり、前記弾性組成物中の熱伝導性充填材の含有量が４０〜７５体積％である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放熱シートを提供する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放熱シートと、筐体と、該筐体内に設けられる発熱体とを備え、前記放熱シートは、前記弾性層の表面が発熱体に接触するように発熱体上に設けられ、前記筐体内の自由空間の体積が筐体の容積の２０％未満である放熱構造を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発熱体から発生する熱を放散させる用途においてより好適に使用可能な放熱シートが提供される。また本発明によれば、そうした放熱シートを備える放熱構造も提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を放熱構造に具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の放熱構造１１は、放熱シート２１と、筐体１２と、該筐体１２内に設けられる複数の発熱体１３とを備える。放熱シート２１は、グラファイトシート２２と、該グラファイトシート２２の表面２２ａ上に設けられる弾性層２３と、グラファイトシート２２及び弾性層２３の間に設けられるバリア層２４とを備える。
【００１８】
グラファイトシート２２は発熱体１３上に設けられ、発熱体１３から発生した熱をグラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向に拡散しながら放散することにより、発熱体１３内、及び発熱体１３の近傍での熱の蓄積を防止する。
【００１９】
グラファイトシート２２としては、例えば天然黒鉛を原料とするナチュラルグラファイトシート、人造黒鉛を原料とする人造グラファイトシート、及び天然黒鉛と人造黒鉛との両方を原料とするハイブリッドグラファイトシートが挙げられる。グラファイトシート２２は熱伝導性及び導電性を有する。グラファイトシート２２の熱伝導性は、主にグラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向に発揮される。即ち、グラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向の熱伝導率は１００〜８００Ｗ／ｍ・Ｋであり、グラファイトシート２２の厚さ方向の熱伝導率に比べて極めて高い。そのため、グラファイトシート２２は、その表面２２ａに平行な方向に熱を容易に拡散する。ナチュラルグラファイトシートの表面に平行な方向の熱伝導率の下限は例えば１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、人造グラファイトシート及びハイブリッドグラファイトシートの表面に平行な方向の熱伝導率の下限は例えば４００Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００２０】
グラファイトシート２２の平均厚さは３００μｍ以下であり、好ましくは８０〜１３０μｍである。グラファイトシート２２の平均厚さが３００μｍを超えると、グラファイトシート２２はその材質に起因して高い剛性を有することから、グラファイトシート２２の柔軟性が低下し、その結果、放熱シート２１の柔軟性が低下する。グラファイトシート２２の平均厚さが８０μｍ未満の場合、グラファイトシート２２が過剰に薄いことから、グラファイトシートが脆くて破壊され易いとともに、グラファイトシート２２の熱容量が低下するおそれがある。
【００２１】
弾性層２３は、高分子マトリックスと、粒子状の熱伝導性充填材とを含有する弾性組成物から形成される。弾性層２３は、グラファイトシート２２の一対の表面２２ａにおいて、発熱体１３に対向する表面２２ａの全体にわたって設けられる。そして、放熱シート２１が発熱体１３に取り付けられる際、弾性層２３は発熱体１３及びグラファイトシート２２の間に介在し、発熱体１３からグラファイトシート２２への熱伝導を促進する。弾性層２３は、電気絶縁性を有するとともに、高分子マトリックスに起因して柔軟性を有する。
【００２２】
高分子マトリックスは、熱伝導性充填材を弾性層２３内に保持する。高分子マトリックスは、弾性層２３に要求される性能、例えば耐熱性、耐薬品性、生産性、又は屈曲性に応じて選択され、高分子マトリックスとして例えば熱可塑性又は熱硬化性の高分子材料が選択される。熱可塑性の高分子材料として熱可塑性エラストマーが挙げられ、熱硬化性の高分子材料として架橋ゴムが挙げられる。
【００２３】
熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマーが挙げられる。
【００２４】
架橋ゴムとしては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム、及びアクリルゴムが挙げられる。
【００２５】
これらの中でも、弾性層２３の柔軟性が高いうえに、耐熱性などの基本的性質、温度特性、及び電気的信頼性が高いことから、シリコーンゴム、ポリイソブチレンゴム、及びアクリルゴムから選ばれる少なくとも一種が好ましい。
【００２６】
熱伝導性充填材は、弾性層２３の熱伝導率を高めることにより、弾性層２３の熱伝導性を高める。熱伝導性充填材の材質は、弾性層２３が電気絶縁性を発揮することができるものであれば特に限定されないが、弾性層２３の熱伝導率が高いことから、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカ（二酸化ケイ素）、マイカ（雲母）、及び亜鉛華から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
【００２７】
熱伝導性充填材の平均粒径は、弾性層２３の平均厚さの５０％以下であり、好ましくは弾性層２３の平均厚さの１〜４５％である。熱伝導性充填材の平均粒径が弾性層２３の平均厚さの５０％を超えると、熱伝導性充填材に起因する凹凸が弾性層２３の表面２３ａに形成されることから、弾性層２３の表面２３ａの平滑性が低下する。熱伝導性充填材の平均粒径が弾性層２３の平均厚さの１％未満の場合、弾性組成物中に含有される熱伝導性充填材の比表面積が過剰に大きくなることから、弾性組成物の粘度が過剰に高くなって弾性組成物の調製及び弾性層２３の形成が困難になるおそれがある。熱伝導性充填材の形状は球状が好ましい。それは、弾性組成物中での熱伝導性充填材の二次凝集が抑制されるとともに、弾性組成物の粘度の上昇が抑制され、更に、熱伝導性充填材の形状に起因する凹凸が弾性層２３の表面２３ａに形成されることが抑制されるからである。
【００２８】
弾性組成物中の熱伝導性充填材の含有量は３０体積％以上であり、好ましくは４０〜７５体積％である。熱伝導性充填材の含有量が３０体積％未満では、弾性層２３中の熱伝導性充填材の含有量が過剰に低いことから、弾性層２３の熱伝導率が低下して弾性層２３の熱伝導性が低下する。熱伝導性充填材の含有量が７５体積％を超えると、弾性層２３の柔軟性が低下するとともに、弾性層２３の表面２３ａの平滑性が低下するおそれがある。
【００２９】
さらに、平均粒径が弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材（以下、大径充填材という。）の弾性組成物中の含有量は１５体積％未満である。大径充填材の含有量が１５体積％以上では、大径充填材に起因する大きな凹凸が弾性層２３の表面２３ａに形成されることから、弾性層２３の表面２３ａの平滑性が大幅に低下する。弾性組成物中の大径充填材の含有量の低下に伴って、弾性層２３の表面２３ａの平滑性は高まる。従って、弾性組成物は、大径充填材を含有しないことが好ましい。弾性組成物は、前記各成分以外にも、例えば弾性層２３の耐久性を高めるための安定剤を含有してもよい。
【００３０】
弾性層２３の硬度は、好ましくは４０以下であり、より好ましくは３０以下である。弾性層２３の硬度が４０を超えると、弾性層２３が十分な柔軟性を発揮することができないおそれがある。弾性層２３の硬度の下限は特に限定されない。弾性層２３の硬度が３０以下では、弾性層２３は適度な粘着性を有する。弾性層２３の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって測定される。
【００３１】
弾性層２３の平均厚さは１０〜２８０μｍであり、好ましくは２０〜１７０μｍである。弾性層２３の平均厚さが１０μｍ未満では、弾性層２３が過剰に薄いことから、弾性層２３が発熱体１３の表面形状に十分に追従することができず、その結果、発熱体１３の表面形状への放熱シート２１の追従性が低下して、放熱シート２１の接触熱抵抗が高くなる。さらに、放熱シート２１が導電性を発揮する場合がある。弾性層２３の平均厚さが２８０μｍを超えると、発熱体１３から発生した熱がグラファイトシート２２に伝導されるのに要する時間が長くなることから、放熱シート２１の放熱効率が低下する。さらに、放熱シート２１によって発熱体１３に加わる荷重が大きくなったり、放熱シート２１を筐体１２内に設置するためのスペースが大きくなったりする。
【００３２】
本実施形態の弾性層２３はグラファイトシート２２の全体にわたって設けられているが、弾性層２３の大きさとグラファイトシート２２の大きさとの関係は特に限定されず、図２に示すように、弾性層２３がグラファイトシート２２に比べて小さくてもよい。このとき、弾性層２３は、グラファイトシート２２の表面２２ａ上において、発熱体１３に対応する箇所に設けられる。同様に、弾性層２３の大きさと発熱体１３の大きさとの関係も特に限定されないが、弾性層２３は、発熱体１３からグラファイトシート２２へ熱を効率的に伝導させることができることから、少なくとも発熱体１３の全体にわたって設けられることが好ましい。更に、弾性層２３はグラファイトシート２２の表面２２ａ上に複数設けられてもよい。例えば、発熱体１３が１枚の放熱シート２１を挟んだ状態で複数設けられている場合、弾性層２３は、放熱シート２１の各表面２２ａ上において発熱体１３に対応する箇所に設けられる。この場合、複数の発熱体１３は、１枚の放熱シート２１により放熱される。
【００３３】
バリア層２４は、弾性層２３中の高分子マトリックスのグラファイトシート２２への移行を抑制する。さらに、バリア層２４は、グラファイトシート２２と弾性層２３との接着性を高めるとともに、電気絶縁性の材料で形成されることにより、弾性層２３の電気絶縁性を補強する。バリア層２４の材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリカーボネート、及びこれらのアロイが挙げられる。バリア層２４の材質は、好ましくは前記高分子マトリックスに応じて選択される。具体的には、高分子マトリックスがシリコーンゴム、又はポリイソブチレンゴムの場合、バリア層２４はアクリル系樹脂材料により形成されることが好ましく、高分子マトリックスがアクリルゴムの場合、バリア層２４はシリコーン系樹脂材料により形成されることが好ましい。
【００３４】
バリア層２４の平均厚さは、好ましくは１０μｍ以下である。バリア層２４の平均厚さが１０μｍを超えると、弾性層２３からグラファイトシート２２への熱伝導がバリア層２４によって阻害され易い。バリア層２４の平均厚さの下限は特に限定されない。
【００３５】
放熱シート２１は、グラファイトシート２２、バリア層２４、及び弾性層２３を順に積層することにより製造される。グラファイトシート２２及び各層２３，２４の積層方法は特に限定されず、グラファイトシート２２及び各層２３，２４を別々に形成した後、圧着又は融着によってグラファイトシート上に各層２３，２４を順に積層してもよいし、グラファイトシート２２の表面２２ａ上で各層２３，２４を順に形成してもよい。
【００３６】
筐体１２は、例えば携帯電話等の電子機器を構成するとともに、密閉性を有する。筐体１２内には、発熱体１３の他に例えば基板１４が配設されている。筐体１２内の自由空間１２ａ、即ち筐体１２内の間隙の体積は、筐体１２の容積の２０％未満である。筐体１２内の自由空間１２ａの体積が筐体１２の容積の２０％以上では、筐体１２が大きくなることから、電子機器等の小型化を達成することができない。
【００３７】
発熱体１３は、例えば基板１４に取り付けられている。発熱体１３としては、例えば半導体素子等の電子部品、電源、及び光源が挙げられる。発熱体１３の熱密度は通常、１Ｗ／ｍｍ２以上である。
【００３８】
放熱シート２１を発熱体１３に取り付ける際には、弾性層２３の表面２３ａが発熱体１３に接触するように、発熱体１３上に放熱シート２１を載置する。発熱体１３から発生した熱は、弾性層２３及びバリア層２４を介してグラファイトシート２２に伝導される。このとき、弾性層２３中の熱伝導性充填材は、グラファイトシート２２への熱伝導を促進する。グラファイトシート２２に伝導された熱は、グラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向に拡散されるとともに、グラファイトシート２２から放散される。
【００３９】
前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
本実施形態の放熱シート２１は、グラファイトシート２２及び弾性層２３を備えている。グラファイトシート２２の熱伝導性は、主にグラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向に発揮される。弾性層２３は熱伝導性充填材を備え、熱伝導性充填材の含有量は３０体積％以上である。さらに、弾性層２３の平均厚さの上限は２８０μｍである。そのため、発熱体１３から発生した熱は、効率的にグラファイトシート２２へ伝導された後、グラファイトシート２２の表面２２ａに平行な方向に拡散されるとともに、グラファイトシート２２から放散される。従って、放熱シート２１は、発熱体１３から発生した熱を効率的に拡散させることができ、電子機器内等での局所的な蓄熱を回避することができる。
【００４０】
グラファイトシート２２の平均厚さは３００μｍ以下であり、弾性層２３は高分子マトリックスに起因して柔軟性を備える。そのため、放熱シート２１は、優れた柔軟性を発揮することができる。さらに、弾性層２３は、高分子マトリックスに起因して適度な粘着性を有する。そのため、放熱シート２１は、優れたハンドリング性（取扱い性）及びリワーク性を発揮するとともに、発熱体１３との良好な密着性を発揮することができる。
【００４１】
熱伝導性充填材の平均粒径は前記弾性層２３の平均厚さの５０％以下であり、且つ平均粒径が前記弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量は１５体積％未満であることから、弾性層２３の表面２３ａの平滑性は高い。さらに、弾性層２３の平均厚さの下限は１０μｍであることから、発熱体１３の表面形状への弾性層２３の追従性は高い。従って、放熱シート２１は、発熱体１３との接触熱抵抗を十分に低下させることができ、高荷重が加えられることなく発熱体１３から放熱することができる。
【００４２】
弾性層２３中の高分子マトリックスは、バリア層２４によってグラファイトシート２２への移行が抑制されることから、該移行に起因する弾性層２３の厚さ及び硬度の変化を抑制することができる。そのため、放熱シート２１の生産性、及び保存性を安定させることができる。
【００４３】
本実施形態の放熱構造１１は、放熱シート２１を備えるとともに、筐体１２内の自由空間１２ａの体積が筐体１２の容積の２０％未満である。そのため、この放熱構造１１は、筐体１２が構成する電子機器等の小型化及び薄型化と、局所的な蓄熱の回避とを同時に達成することができる。
【００４４】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
グラファイトシート２２の表面２３ａ上にアルミニウム箔層が設けられてもよい。この場合、アルミニウム箔層は、グラファイトシート２２の一対の表面２２ａの一方のみに設けられてもよし、両方の表面２２ａに設けられてもよい。さらに、アルミニウム箔層は、グラファイトシート２２の全体にわたって設けられてもよいし、グラファイトシート２２の一部にのみ設けられてもよい。グラファイトシート２２とバリア層２４との間に設けられたアルミニウム箔層は、発熱体１３からグラファイトシート２２への熱伝導を促進する。グラファイトシート２２の表面２３ａ上においてバリア層２４及び弾性層２３が設けられた箇所以外に設けられたアルミニウム箔層は、グラファイトシート２２からの放熱を促進する。さらに、アルミニウム箔層はグラファイトシート２２の補強材として作用し、例えば放熱シート２１の取扱い時、又は曲げ加工時に、グラファイトシート２２が割れたり、放熱シート２１から脱落したりすることを抑制することができる。
【００４５】
弾性層２３は、繊維状の熱伝導性充填材（以下、繊維状充填材という。）を備えてもよい。繊維状充填材の材質としては、例えば炭素、金属窒化物、金属酸化物、金属炭化物、及び金属水酸化物が挙げられる。繊維状充填材は、弾性層２３の厚さ方向の熱伝導率が高いことから、好ましくは弾性層２３の厚さ方向に沿って配向される。繊維状充填材を配向させる方法としては、例えば磁場、電場、又は振動を弾性組成物に印加する方法が挙げられる。
【００４６】
バリア層２４は省略されてもよい。
放熱シート２１上にヒートシンク等の冷却部材が載置されてもよい。この場合、発熱体１３からの放熱効率が高められ得る。
【００４７】
グラファイトシート２２の表面２３ａに、グラファイトシート２２の接着性を向上させる表面処理を施してもよい。この表面処理としては、例えばコロナ処理、紫外線処理、及びカップリング剤処理が挙げられる。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜１３及び比較例１〜１４）
実施例１においては、高分子マトリックスとしてのシリコーンゲル（東レ・ダウコーニング株式会社製のＣＹ５２−２９１）に、熱伝導性充填材としての球状アルミナ（株式会社マイクロン製）を混合して弾性組成物を調製した後、該弾性組成物から弾性層２３を形成した。また、アクリル系樹脂材料としてのポリアクリレート（株式会社カネカ製のＳＡ１００Ａ）１００重量部に、硬化剤（株式会社カネカ製のＣＲ５００）２重量部、老化防止剤１重量部、及び触媒０．０５重量部を混合してポリアクリレート組成物を調製した。次いで、ポリアクリレート組成物をグラファイトシート２２（グラフテック株式会社製）の一方の表面２２ａ上に塗布し、ポリアクリレート組成物の加熱硬化によってバリア層２４を形成した。そして、圧着によりバリア層２４上に弾性層２３を積層して放熱シート２１を得た。熱伝導性充填材の平均粒径、平均粒径が弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量、弾性組成物中の熱伝導性充填材の含有量、並びにグラファイトシート２２及び各層２３，２４の平均厚さを表１に示す。
【００４９】
実施例２〜１３においては、熱伝導性充填材の粒径等を表１及び表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして放熱シート２１を得た。
比較例１〜１３においては、熱伝導性充填材の平均粒径等を表３及び表４に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして放熱シート２１を得た。表１〜４において、“９５％以上粒径の割合”欄の各値は、平均粒径が弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量を示し、“含有量”欄の各値は、弾性組成物中の熱伝導性充填材の含有量を示す。表３及び表４において、“熱伝導性充填材”欄中の“平均粒径”欄等での“−”は、弾性層２３が熱伝導性充填材を備えていないことを示す。“平均厚さ”欄中の“グラファイトシート”欄等での“−”は、放熱シート２１がグラファイトシート等を備えていないことを示す。そして、各例の放熱シート２１について、下記の各項目に関して測定又は評価を行った。その結果を表１〜４に示す。
【００５０】
＜弾性層の硬度＞
弾性層２３を有する放熱シート２１について、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠してタイプＡデュロメータによって弾性層２３の硬度を測定した。
【００５１】
＜熱伝導率＞
各例のグラファイトシート２２、及び弾性層２３から円板状の試験片（直径：１０ｍｍ）を得た後、熱定数測定装置（理学電機株式会社製のＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ）を用いたレーザーフラッシュ法により試験片の熱伝導率を測定した。グラファイトシート２２から得た試験片については、該試験片の表面に平行な方向、及び試験片の厚さ方向の両方について熱伝導率を測定した。弾性層２３から得た試験片については、該試験片の厚さ方向の熱伝導率を測定した。グラファイトシート２２から得た試験片の表面に平行な方向の熱伝導率を各表の“グラファイトシート（表面）”欄に示し、グラファイトシート２２から得た試験片の厚さ方向の熱伝導率を各表の“グラファイトシート（厚さ）”欄に示し、弾性層２３から得た試験片の厚さ方向の熱伝導率を“弾性層”欄に示す。
【００５２】
＜熱抵抗値＞
各例の放熱シート２１を、セラミックヒータ（坂口電熱株式会社製のマイクロセラミックヒータ  ＭＳ−３、発熱量：２５Ｗ、上面：縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ）と、冷却部材としてのヒートシンクとの間に介在させた状態で、加圧機により１０Ｎ／ｃｍ２の荷重を放熱シート２１に加えた。次いで、セラミックヒータに通電した後、１０分間放置した。１０分経過後の放熱シート２１において、セラミックヒータ側の表面２２ａの温度と、ヒートシンク側の表面２２ａの温度とを測定し、下記式から熱抵抗値を求めた。下記式において、θｊ１はセラミックヒータ側の表面２２ａの温度を示し、θｊｏはヒートシンク側の表面２２ａの温度を示す。
【００５３】
熱抵抗値（℃／Ｗ）＝（θｊ１−θｊｏ）／セラミックヒータの発熱量（Ｗ）
＜体積抵抗率＞
各例の放熱シート２１について、ＪＩＳ  Ｋ  ６２３９に準拠して体積抵抗率を測定した。
【００５４】
＜熱拡散性＞
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、各例の放熱シート２１をセラミックヒータ１５（坂口電熱株式会社製のマイクロセラミックヒータ  ＭＳ−３、発熱量：９Ｗ、上面：縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ）に取り付けた後、セラミックヒータに通電して１０分間放置した。次いで、１０分経過後のセラミックヒータ１５の上面の中心Ｂの温度を測定した。更に、放熱シート２１におけるセラミックヒータ１５に対向していない側の表面において、前記中心Ｂに対応する箇所Ｃの温度を測定するとともに、セラミックヒータ１５の中心から２８０ｍｍ離れた箇所Ｄの温度を測定した。そして、中心Ｂ及び箇所Ｃ，Ｄの温度から、下記式により各温度差を求めた。また、比較例１４として、放熱シート２１を省略した状態での１０分通電後のセラミックヒータ１５の前記中心Ｂの温度を測定した。
【００５５】
ΔＴ１（℃）＝（中心Ｂの温度（℃））−（箇所Ｃの温度（℃））
ΔＴ２（℃）＝（箇所Ｃの温度（℃））−（箇所Ｄの温度（℃））
＜柔軟性＞
各例の放熱シート２１について、それらの硬度等に基づいて柔軟性を評価した。各表の“柔軟性”欄について、“◎”は、放熱シート２１が優れた柔軟性を発揮し、放熱シート２１が折り曲げられても放熱シート２１の表面にシワ及び割れが発生しないことを示す。“○”は、放熱シート２１が良好な柔軟性を発揮し、放熱シート２１の通常の使用では放熱シート２１の表面にシワ及び割れが発生しないことを示す。“×”は、放熱シート２１の柔軟性が低く、放熱シート２１の表面にシワ及び割れが発生し易いことを示す。
【００５６】
＜追従性＞
各例の放熱シート２１について、＜熱拡散性＞において放熱シート２１をセラミックヒータ１５に取り付けた際のセラミックヒータ１５の表面形状への放熱シート２１の追従性について評価した。各表の“追従性”欄について、“◎”は、放熱シート２１が優れた追従性を発揮し、放熱シート２１の接触熱抵抗が極めて低いことを示す。“○”は、放熱シート２１が良好な追従性を発揮し、放熱シート２１の接触熱抵抗が低いことを示す。“×”は、放熱シート２１の追従性が低く、放熱シート２１の接触熱抵抗が高いことを示す。
【００５７】
＜粘着性＞
各例の放熱シート２１について、セラミックヒータ１５側の表面の粘着性を評価した。各表の“粘着性”欄について、“◎”は、放熱シート２１が優れたリワーク性を発揮することができる程度の粘着性を有することを示す。“○”は、放熱シート２１が良好なリワーク性を発揮することができる程度の微粘着性を有することを示す。“×”は、放熱シート２１は粘着性を有するものの、放熱シート２１の粘着性が低いことから、放熱シート２１はリワーク性を有さないことを示す。
【００５８】
＜表面の平滑性＞
各例の放熱シート２１について、セラミックヒータ１５側の表面の平滑性を評価した。各表の“表面の平滑性”欄について、“◎”は放熱シート２１の表面が高い平滑性を有することを示し、“○”は放熱シート２１の表面が良好な平滑性を有することを示す。“×”は、放熱シート２１の表面の平滑性が低く、放熱シート２１の表面において、熱伝導性充填材に起因する凸部と、表面欠陥、例えば熱伝導性充填材の脱落に起因する凹部とが目立つことを示す。
【００５９】
＜ハンドリング性＞
各例の放熱シート２１についてハンドリング性を評価した。各表の“ハンドリング性”欄について、“◎”は放熱シート２１の取扱いが非常に容易であることを示し、“○”は放熱シート２１の取扱いが容易であることを示し、“×”は、放熱シート２１の取扱いが困難であり、目的とする位置に放熱シート２１を取り付けることが難しいことを示す。
【００６０】
【表１】
2007012913.tif 000003
【００６１】
【表２】
2007012913.tif 000004
【００６２】
【表３】
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【００６３】
【表４】
2007012913.tif 000006
表１及び表２に示すように、実施例１〜１３においては、各項目について優れた結果及び評価となった。そのため、各実施例の放熱シート２１は、発熱体１３から発生する熱を放散させる用途において好適に使用可能である。
【００６４】
表３及び表４に示すように、比較例１，２，５，６，９，及び１０においては、放熱シート２１が弾性層２３を備えていないことから、放熱シート２１の追従性等が各実施例に比べて劣っていた。比較例３においては、グラファイトシート２２の平均厚さが３００μｍを超えていることから、柔軟性が各実施例に比べて劣っていた。比較例４においては、熱伝導性充填材の含有量が３０体積％未満であることから、弾性層２３の熱伝導率が低く、各実施例に比べてセラミックヒータ１５内に蓄熱されていた。比較例７及び１３においては、平均粒径が弾性層２３の平均厚さの９５％以上である熱伝導性充填材の含有量が１５体積％を超えていることから、放熱シート２１の表面の平滑性が各実施例に比べて劣っていた。比較例８においては、弾性層２３の平均厚さが１０μｍ未満であることから、放熱シート２１の追従性が各実施例に比べて劣っていた。比較例１１においては、放熱シート２１がグラファイトシート２２を備えていないことから、各実施例に比べてセラミックヒータ１５内に蓄熱されていた。比較例１２においては、熱伝導性充填材の平均粒径が弾性層２３の平均厚さの５０％を超えていることから、放熱シート２１の表面の平滑性が各実施例に比べて劣っていた。比較例１４においては、放熱シート２１がセラミックヒータ１５に取り付けられていないことから、各実施例に比べてセラミックヒータ１５内に蓄熱されていた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態の放熱シートを示す断面図。
【図２】放熱シートを示す断面図。
【図３】（ａ）はセラミックヒータ及び放熱シートを示す平面図、（ｂ）はセラミックヒータ及び放熱シートを示す断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１１…放熱構造、１２…筐体、１２ａ…自由空間、１３…発熱体、２１…放熱シート、２２…グラファイトシート、２２ａ…表面、２３…弾性層、２３ａ…表面、２４…バリア層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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