(57)【要約】【課題】従来の熱伝導フィルムでは、ヒートスポットを十分に抑制できない場合がある。【解決手段】複合フィルム１００は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い第１熱伝導層１１０と、第１熱伝導層１１０の一方の面側に積層されており、厚み方向に貫通する開口を有する第１接着層１２０とを備える。複合フィルム１００は、例えば第１熱伝導層１１０を介して熱源に対向する位置に開口１２２が配置されることにより、熱源に対向する部材に発生するヒートスポットを抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い第１熱伝導層と、
前記第１熱伝導層の一方の面側に積層されており、開口を有する第１バッファ層とを備える複合フィルム。
【請求項２】
前記第１熱伝導層を介して熱源に対向する位置に前記開口が配置されることにより、前記熱源に対向する部材に発生するヒートスポットを抑制するヒートスポット抑制フィルムである請求項１に記載の複合フィルム。
【請求項３】
熱源に対向する部材の前記熱源側の面に前記第１バッファ層が貼り付けられることにより、前記開口が密閉される請求項１または請求項２に記載の複合フィルム。
【請求項４】
前記第１バッファ層は、熱源に対向する部材と前記第１熱伝導層とを接着する接着層である請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項５】
前記第１バッファ層は、
前記第１熱伝導層の前記第１バッファ層側の面を保護する保護層と、
熱源に対向する部材と前記保護層とを接着する接着層とを有する請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項６】
前記開口は、前記第１バッファ層を厚み方向に貫通している請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項７】
前記接着層に前記開口が設けられている請求項４または請求項５に記載の複合フィルム。
【請求項８】
前記接着層は、両面粘着フィルムである請求項７に記載の複合フィルム。
【請求項９】
前記保護層に前記開口が設けられている請求項５に記載の複合フィルム。
【請求項１０】
前記開口は、前記開口が設けられる層を厚み方向に貫通している請求項７から請求項９のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項１１】
前記第１バッファ層は、配列された複数の前記開口を有する請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項１２】
前記第１熱伝導層の前記第１バッファ層側の面と反対側の面を保護する保護層をさらに備える請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項１３】
前記第１バッファ層の前記第１熱伝導層側の面とは反対側の面側に積層されており、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い第２熱伝導層と、
前記第２熱伝導層の前記第１バッファ層側の面とは反対側の面側に積層されており、開口を有する第２バッファ層と
をさらに備える請求項１から請求項１２のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項１４】
前記第１バッファ層の前記開口の面積は、前記第２バッファ層の前記開口の面積と異なる請求項１３に記載の複合フィルム。
【請求項１５】
前記第１バッファ層の前記開口の面積は、前記第２バッファ層の前記開口の面積より小さい請求項１４に記載の複合フィルム。
【請求項１６】
前記第１バッファ層および前記第２バッファ層は、複数の前記開口を有し、
前記第１バッファ層が有する前記複数の開口の合計面積は、前記第２バッファ層が有する前記複数の開口の合計面積より小さい請求項１５に記載の複合フィルム。
【請求項１７】
前記第１熱伝導層は、高分子フィルムを熱処理して作製されるグラファイトフィルムである請求項１から請求項１６のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項１８】
熱源と、
前記熱源を収容する筐体と、
前記熱源と前記筐体の内壁との間に配置される請求項１から請求項１７のいずれか１つに記載の複合フィルムと
を備え、
前記第１バッファ層は、前記第１熱伝導層より前記筐体の内壁側に設けられており、
前記開口は、前記熱源に対向する位置に配置されているデバイス。
【請求項１９】
前記複合フィルムは、前記筐体の前記内壁に貼り付けられている請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
両面粘着フィルムに、開口を形成する工程と、
前記開口が形成された前記両面粘着フィルムを、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムに貼り付ける工程と
を備える複合フィルムの製造方法。
【請求項２１】
厚み方向に貫通する開口を有し、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導層と、
前記熱伝導層の一方の面に積層されている第１バッファ層と、
前記熱伝導層の他方の面に積層されている第２バッファ層と
を備え、
前記第１バッファ層と前記第２バッファ層とにより前記開口が密閉された複合フィルム。
【請求項２２】
熱源に対向する位置に前記開口が配置されることにより、前記熱源に対向する部材に発生するヒートスポットを抑制するヒートスポット抑制フィルムである請求項２１に記載の複合フィルム。
【請求項２３】
前記第１バッファ層は、熱源に対向する部材と前記熱伝導層とを接着する接着層を有する請求項２１または請求項２２に記載の複合フィルム。
【請求項２４】
前記第２バッファ層は、前記熱伝導層を保護する保護層を有する請求項２１から請求項２３のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項２５】
前記熱伝導層は、高分子フィルムを熱処理して作製されるグラファイトフィルムである請求項２１から請求項２４のいずれか１つに記載の複合フィルム。
【請求項２６】
熱源と、
前記熱源を収容する筐体と、
前記熱源と前記筐体の内壁との間に配置される請求項２１から請求項２５のいずれか１つに記載の複合フィルムと
を備え、
前記開口は、前記熱源に対向する位置に配置されているデバイス。
【請求項２７】
前記複合フィルムは、前記筐体の前記内壁に貼り付けられている請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムに、厚み方向に貫通する開口を形成する工程と、
前記開口が形成された前記熱伝導フィルムの一方の面に、前記開口の前記一方の面側を塞ぐ第１フィルムを貼り付ける工程と、
前記開口が形成された前記熱伝導フィルムの他方の面に、前記開口の前記他方の面側を塞ぐ第２フィルムを貼り付ける工程と
を備える複合フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合フィルム、デバイス、および複合フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に実装されるバッテリまたは半導体素子などの熱源が発熱することにより、電子機器の特定の部分の温度が周囲の温度よりも上昇するヒートスポットが発生することがある。このようなヒートスポットを抑制すべく、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムが利用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特許文献１  特開２００９−９４１９６号公報
特許文献２  特許第３８１０７３４号公報
特許文献３  特許第４４９８４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の熱伝導フィルムでは、ヒートスポットを十分に抑制できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る複合フィルムは、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い第１熱伝導層と、第１熱伝導層の一方の面側に積層されており、開口を有する第１バッファ層とを備える。
【０００５】
上記複合フィルムは、第１熱伝導層を介して熱源に対向する位置に開口が配置されることにより、熱源に対向する部材に発生するヒートスポットを抑制するヒートスポット抑制フィルムでもよい。
【０００６】
上記複合フィルムは、熱源に対向する部材の熱源側の面に第１バッファ層が貼り付けられることにより、開口が密閉されてもよい。
【０００７】
上記複合フィルムは、第１バッファ層は、熱源に対向する部材と第１熱伝導層とを接着する接着層でもよい。
【０００８】
上記複合フィルムにおいて、第１バッファ層は、第１熱伝導層の第１バッファ層側の面を保護する保護層と、熱源に対向する部材と保護層とを接着する接着層を有してもよい。
【０００９】
上記複合フィルムにおいて、接着層に開口が設けられてもよい。
【００１０】
上記複合フィルムにおいて、接着層は、両面粘着フィルムでもよい。
【００１１】
上記複合フィルムにおいて、保護層に開口が設けられてもよい。
【００１２】
上記複合フィルムにおいて、開口は、開口が設けられる層を厚み方向に貫通していてもよい。
【００１３】
上記複合フィルムは、第１バッファ層は、配列された複数の開口を有してもよい。
【００１４】
上記複合フィルムは、第１熱伝導層の第１バッファ層側の面と反対側の面を保護する保護層をさらに備えてもよい。
【００１５】
上記複合フィルムは、第１バッファ層の第１熱伝導層側の面とは反対側の面側に積層されており、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い第２熱伝導層と、第２熱伝導層の第１バッファ層側の面とは反対側の面側に積層されており、開口を有する第２バッファ層とをさらに備えてもよい。
【００１６】
上記複合フィルムは、第１バッファ層の開口の面積は、第２バッファ層の開口の面積と異なってもよい。
【００１７】
上記複合フィルムは、第１バッファ層の開口の面積は、第２バッファ層の開口の面積より小さくてもよい。
【００１８】
上記複合フィルムは、第１バッファ層および第２バッファ層は、複数の開口を有し、第１バッファ層が有する複数の開口の合計面積は、第２バッファ層が有する複数の開口の合計面積より小さくてもよい。
【００１９】
上記複合フィルムは、第１熱伝導層は、高分子フィルムを熱処理して作製されるグラファイトフィルムでもよい。
【００２０】
本発明の一態様に係るデバイスは、熱源と、熱源を収容する筐体と、熱源と筐体の内壁との間に配置される上記複合フィルムとを備え、第１バッファ層は、第１熱伝導層より筐体の内壁側に設けられており、開口は、熱源に対向する位置に配置されている。
【００２１】
上記デバイスにおいて、複合フィルムは、筐体の内壁に貼り付けられてもよい。
【００２２】
本発明の一態様に係る複合フィルムの製造方法は、両面粘着フィルムに、開口を形成する工程と、開口が形成された両面粘着フィルムを、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムに貼り付ける工程とを備える。
【００２３】
本発明の一態様に係る複合フィルムは、厚み方向に貫通する開口を有し、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導層と、熱伝導層の一方の面に積層されている第１バッファ層と、熱伝導層の他方の面に積層されている第２バッファ層とを備え、第１バッファ層と第２バッファ層とにより開口が密閉されている。
【００２４】
上記複合フィルムは、熱源に対向する位置に開口が配置されることにより、熱源に対向する部材に発生するヒートスポットを抑制するヒートスポット抑制フィルムでもよい。
【００２５】
上記複合フィルムにおいて、第１バッファ層は、熱源に対向する部材と熱伝導層とを接着する接着層を有してもよい。
【００２６】
上記複合フィルムにおいて、第２バッファ層は、熱伝導層を保護する保護層を有してもよい。
【００２７】
上記複合フィルムにおいて、熱伝導層は、高分子フィルムを熱処理して作製されるグラファイトフィルムでもよい。
【００２８】
本発明の一態様に係るデバイスは、熱源と、熱源を収容する筐体と、熱源と筐体の内壁との間に配置される上記複合フィルムとを備え、開口は、熱源に対向する位置に配置されている。
【００２９】
上記デバイスにおいて、複合フィルムは、筐体の内壁に貼り付けられていてもよい。
【００３０】
本発明の一態様に係るデバイスは、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い熱伝導フィルムに、厚み方向に貫通する開口を形成する工程と、開口が形成された熱伝導フィルムの一方の面に、開口の一方の面側を塞ぐ第１フィルムを貼り付ける工程と、開口が形成された熱伝導フィルムの他方の面に、開口の他方の面側を塞ぐ第２フィルムを貼り付ける工程とを備える。
【００３１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】複合フィルムの平面図である。
【図１Ｂ】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図２Ａ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図２Ｂ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図２Ｃ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図２Ｄ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図３】複合フィルムが貼り付けられたデバイスの断面図を示す図である。
【図４】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図５】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図６Ａ】複合フィルムの平面図である。
【図６Ｂ】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図７】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図８】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図９】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図１０】複合フィルムの断面図を示す図である。
【図１１Ａ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図１１Ｂ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図１１Ｃ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図１１Ｄ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図１１Ｅ】複合フィルムの製造方法について説明するための図である。
【図１２】評価に使用したサンプルを含む構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００３４】
本実施形態に係る複合フィルムは、熱伝導層、およびバッファ層を備える。熱伝導層は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い異方性を有する素材である。バッファ層は、熱伝導層に積層される層である。バッファ層は、例えば、接着層、保護層、絶縁層、粘着層などから構成され、一層で構成されてもよいし、二層以上であって、同種又は異種の層から構成されていてもよい。
【００３５】
図１Ａは、本実施形態に係る複合フィルム１００の平面図を示す。図１Ｂは、図１Ａに示すＡ−Ａ線における複合フィルム１００の断面図を示す。
【００３６】
複合フィルム１００は、バッテリまたは半導体素子などの熱源を収容する筐体の人体が接触する外壁の裏面である内壁などに貼り付けられる。これにより、熱源に対向する筐体の外壁などに発生するヒートスポットを抑制する。
【００３７】
複合フィルム１００は、第１熱伝導層１１０および第１接着層１２０を備える。第１接着層１２０は、第１バッファ層の一例である。第１接着層１２０は、第１熱伝導層１１０の一方の面１１０ａに積層され、開口１２２を有する。本実施形態では、開口１２２は、第１接着層１２０において厚み方向に貫通している例について説明する。他の実施形態では、開口１２２は、厚み方向に貫通していなくてもよい。開口１２２は、例えば第１接着層１２０のいずれかの面に形成される凹状の開口でもよい。
【００３８】
第１熱伝導層１１０は、上記の通り、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い異方性を有する素材である。第１熱伝導層１１０として、例えば高分子フィルムを熱処理することにより生成されるグラファイトフィルムを使用できる。このようなグラファイトフィルムの面方向の熱伝導率は、好ましくは７５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは９００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは１１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。また、このようなグラファイトフィルムの厚み方向の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。また、第１熱伝導層１１０として、天然グラファイトなどの結晶化が進んだグラファイト粉末を酸処理および熱処理することにより生成されるグラファイトフィルムを使用することもできる。このようなグラファイトフィルムの面方向の熱伝導率は、好ましくは２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、より好ましくは３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。また、このようなグラファイトフィルムの厚みの熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。なお、第１熱伝導層１１０の厚さは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは３０μｍ以上である。
【００３９】
第１接着層１２０は、筐体の内壁などの特定の部位に複合フィルム１００を接着させる。第１接着層１２０の厚さは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上、さらに好ましくは３０μｍ以上である。
【００４０】
第１接着層１２０として、例えば両面粘着フィルム、接着剤、または粘着剤を使用できる。両面粘着フィルムとして、例えば樹脂フィルムに粘着剤が塗布されたものを使用できる。接着剤として、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を使用できる。また、粘着剤として、例えばアクリル系、シリコーン系等の樹脂を使用できる。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｄは、複合フィルム１００の製造方法を示す。なお、図２Ａ〜図２Ｄは、第１接着層１２０として両面粘着フィルムを使用した場合の複合フィルム１００の製造方法を示す。
【００４２】
第１接着層１２０の一例としての両面粘着フィルムＡを準備する（図２Ａ）。ついで、両面粘着フィルムＡの特定の部分、例えば中央部などの周縁部以外の部分に、カッターなどを使用して厚み方向に貫通する開口１２２を形成する（図２Ｂ）。また、第１熱伝導層１１０の一例であるグラファイトフィルムＧを準備する（図２Ｃ）。次いで、両面粘着フィルムＡとグラファイトフィルムＧとを貼り付けて、複合フィルム１００を作製する（図２Ｄ）。以上の通り、開口が形成された両面粘着フィルムをグラファイトフィルムに貼り付けるだけで複合フィルムを作製できる。したがって、製造コストの上昇が抑えられる。
【００４３】
なお、第１接着層１２０として接着剤または粘着剤を使用する場合には、第１熱伝導層１１０の面１１０ａの開口１２２に対応する領域に予めマスク層を形成しておく。さらにマスク層が形成された面１１０ａに接着剤または粘着剤を塗布した後に、マスク層を除去することで、複合フィルム１００を作製できる。
【００４４】
ここで、第１熱伝導層１１０として高分子フィルムを熱処理することにより生成されるグラファイトフィルムを使用する場合には、以下に示す製造方法により作製されたグラファイトフィルムを使用できる。
【００４５】
グラファイトフィルムの製造に適した高分子フィルムとして、ポリイミド、ポリアミド、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスイミダゾール、ポリチアゾールのうちから選択された少なくとも一種類以上の高分子フィルムを例示できる。
【００４６】
特に、高分子フィルムとして好ましいのは、ポリイミドフィルムである。ポリイミドフィルムは、他の有機材料を原料とする高分子フィルムよりも、炭化および黒鉛化によりグラファイトの層構造が発達し易いためである。
【００４７】
ポリイミドフィルムの複屈折について特に制限はない。しかし、複屈折が０．０８以上であれば、フィルムの炭化、黒鉛化が進行し易くなるので、グラファイト層が発達したグラファイトフィルムが得られ易くなる。なお、複屈折とは、フィルム面内の任意方向の屈折率と厚さ方向の屈折率との差を意味する。
【００４８】
高分子フィルムからグラファイトフィルムを得るには、炭化工程、黒鉛化工程は連続で行われてもよいし、非連続で行われてもよい。炭化工程では、出発物質である高分子フィルムを減圧下もしくは不活性ガス中で予備加熱処理して炭化する。この炭化は、通常１０００℃程度の温度で行う。例えば、１０℃／分昇温速度で予備加熱処理を行った場合には、１０００℃の温度領域で３０分程度保持することが望ましい。予備加熱処理の段階では、高分子フィルムの配向性が失われないように面方向の圧力を加えてもよい。炭化工程の次の黒鉛化工程は、炭素化された炭素化フィルムを超高温炉内にセットして行われる。黒鉛化工程は、減圧下もしくは不活性ガス中で行われるが、不活性ガスとしてはアルゴンが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加えるとさらに好ましい。黒鉛化の熱処理温度としては、最低でも２４００℃以上、より好ましくは２６００℃以上、さらに好ましくは２８００℃以上、特に好ましくは、２９００℃以上である。
【００４９】
なお、２５００℃以上の超高温を作り出すには、例えば、グラファイトヒータに直接電流を流し、そのジュール熱を利用して加熱する方法を挙げることができる。黒鉛化は、前処理で作製した炭素化フィルムをグラファイト構造に軟化することによって行う。高分子フィルムの分子配向は炭素化フィルムの炭素の配列に影響を与える。その影響により黒鉛化工程における炭素―炭素結合の開裂・再結合化のエネルギーが小さくなる。したがって、分子が配向するように分子設計を行い、高度な配向を実現することで低温での黒鉛化と良質のグラファイトフィルムへの軟化が可能になる。
【００５０】
図３は、内壁に複合フィルム１００が貼り付けられたデバイス２００の断面図を示す。デバイス２００は、筐体１０、基板２０、および基板２０に実装される電子部品２２を備える。複合フィルム１００は、熱源になる電子部品２２に対向する位置に開口１２２が位置づけられ、第１接着層１２０を介して筐体１０の内壁１０ａに貼り付けられている。
【００５１】
このように構成することで、電子部品２２から発生し、複合フィルム１００に伝達された熱は、第１熱伝導層１１０の面方向に伝達され拡散される。また、開口１２２は、第１熱伝導層１１０と内壁１０ａとにより密閉空間を構成し、その密閉空間が断熱層として機能する。よって、第１熱伝導層１１０の厚み方向に伝達された熱が、開口１２２に対向する筐体１０の外壁１０ｂの領域に伝達されにくくなる。したがって、本実施形態によれば、第１熱伝導層１１０により面方向に熱を拡散させる。さらに第１接着層１２０の開口１２２が断熱層として機能する。よって、電子部品２２が発熱することにより筐体１０の外壁１０ｂに発生するヒートスポットを抑制できる。
【００５２】
ここで、熱源に対向する位置とは、厚み方向において熱源と少なくとも一部分が重なる位置のほか、厚み方向において熱源と異なる、熱源と重ならない位置も含む。また、熱源に対向する位置とは、熱源となる電子部品２２が有するいずれの面に対向する位置でもよい。例えば、熱源に対向する位置とは、電子部品２２の基板２０への接合面、接合面と反対側の面である上面、あるいは、接合面および上面以外の側面に対向する位置でもよい。
【００５３】
図３では、複合フィルム１００の厚み方向において電子部品２２と開口１２２とが重なる位置に配置される例を示している。しかし、開口１２２が配置される位置は、ヒートスポットが発生しうる位置に対応する位置であればよい。したがって、ヒートスポットが発生する位置が、厚み方向において電子部品２２とは重ならない位置である場合には、厚み方向において電子部品２２と開口１２２とは重ならない位置に配置される場合もある。例えば、電子部品２２と筐体１０との間に他の部材が配置される場合、または筐体１０の厚みが均一ではない場合には、厚み方向において熱源と重なる位置にヒートスポットが発生するとは限らない。この場合には、開口１２２は、厚み方向において熱源と重ならない位置に配置されてもよい。
【００５４】
図４は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ａの断面図を示す。複合フィルム１００Ａは、第１熱伝導層１１０および第１接着層１２０に加えて、第１熱伝導層１１０の熱源側の面１１０ｂを保護する保護層１３０を備える。保護層１３０は、第１熱伝導層１１０の面１１０ｂ側に配置される。よって、開口１２２を熱源に対向する位置に位置づけて複合フィルム１００Ａを配置することにより、複合フィルム１００Ａの熱源とは反対側の面１００ａ側に配置される部材に発生するヒートスポットを抑制できる。さらに、保護層１３０を設けることにより、例えば第１熱伝導層１１０を構成するグラファイトフィルムの一部が剥離し、剥離した一部が他の部材に付着することによる不具合を防止できる。
【００５５】
なお、保護層１３０として、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの樹脂フィルムの片面に、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系等の粘着剤または接着剤が塗布された樹脂テープを使用できる。また、保護層１３０として、ポリエステル系などのホットメルトタイプ（熱可塑性）のテープを使用することもできる。さらに、保護層１３０は、エポキシ、フェノールまたはゴム系の塗料などを使用してコーティングすることで、第１熱伝導層１１０の面１１０ｂに積層してもよい。
【００５６】
図５は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｂの断面図を示す。複合フィルム１００Ｂは、第１熱伝導層１１０の熱源とは反対側の面１１０ａを保護する保護層１４０を備える。保護層１４０は、第１バッファ層の一例であり、第１熱伝導層１１０の面１１０ａに積層され、厚み方向に貫通する開口１４２を有する。保護層１４０は、保護層１３０と同一の材料を使用できる。接着層１２０'は、厚み方向に貫通する開口を有さず、第２保護層１４０の一方の面１４０ａに積層される。よって、第１熱伝導層１１０と第１接着層１２０'とにより開口１４２が密閉され、密閉空間が形成される。つまり、開口１４２が断熱層として機能する。したがって、開口１４２を熱源に対向する位置に位置づけて複合フィルム１００Ｂを配置することにより、複合フィルム１００Ｂの熱源とは反対側の部材に発生するヒートスポットを抑制できる。なお、接着層１２０'は、開口１４２に対応する位置に厚み方向に貫通する開口を有してもよい。この場合には、保護層１４０と接着層１２０'が第１バッファ層の一例である。また、第１熱伝導層１１０の他方の面１１０ｂに複合フィルム１００Ａと同様に保護層１３０を積層してもよい。
【００５７】
以上、上記の実施形態では、第１接着層１２０、または保護層１３０に、単一の開口を有する例について説明した。しかし、第１接着層１２０、または保護層１３０は、配列された複数の開口を有してもよい。また、開口の形状は、矩形ではなく、円形など他の形状でもよい。
【００５８】
図６Ａは、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｃの平面図を示す。図６Ｂは、図６Ａに示すＡ−Ａ線における複合フィルム１００Ｃの断面を示す。複合フィルム１００Ｃは、格子状に配列された複数の開口１２２を有する第１接着層１２０を備える。
【００５９】
ここで、複数の開口１２２のそれぞれの面積は、第１接着層１２０の全体の面積より十分に小さくてもよい。より具体的には、複数の開口１２２のそれぞれの面積は、第１接着層１２０の全体の面積の好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下である。
【００６０】
開孔の面積は、好ましくは５ｍｍ２以上、より好ましくは１０ｍｍ２以上、さらに好ましくは２０ｍｍ２以上である。
【００６１】
このように、比較的面積の小さい複数の開口１２２を格子状に配列することにより、開口１２２により形成される密閉空間が押し潰されにくくなる。よって、複数の開口１２２のそれぞれがより確実に断熱層として機能できる。
【００６２】
なお、第１接着層１２０に配列された複数の開口１２２を形成する場合には、第１熱伝導層１１０の熱源とは反対側の面１１０ａに接着剤または粘着剤をメッシュ状に塗布してもよい。これにより、メッシュ状に配置された複数の開口１２２を有する第１接着層１２０を形成し、複合フィルム１００Ｃを作製できる。
【００６３】
さらに、上記の実施形態では、開口１２２の面積は、電子部品２２の面積より大きい例について説明した。しかし、開口１２２の面積は、電子部品２２の面積より小さいまたは同一でもよい。
【００６４】
また、上記の実施形態では、複合フィルム１００は、筐体１０の人体が接触する外壁１０ｂの裏面である内壁１０ａに貼り付けられる例について説明した。しかし、複合フィルム１００は、内壁１０ａ以外にも筐体１０が実装する他の電子部品または基板に貼り付けられてもよい。また、複合フィルム１００は、内壁１０ａおよび電子部品２２のそれぞれに接触していてもよい。
【００６５】
図７は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｄの断面図を示す。複合フィルム１００Ｄは、熱伝導層および接着層（バッファ層）を複数積層することで構成されている。第２熱伝導層１５０は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より高い異方性を有する。第２熱伝導層１５０は、第１接着層１２０の一方の面１２０ａに積層される。第２接着層１６０は、厚み方向に貫通する開口１６２を有し、第２熱伝導層１５０の一方の面１５０ａに積層される。このように、熱伝導層および接着層を複数積層することにより、より確実にヒートスポットを抑制できる。なお、第１熱伝導層１１０および第２熱伝導層１５０は、面方向および厚み方向の熱伝導率が同一のグラファイトフィルムを使用してもよいし、これらの熱伝導率が異なる他のグラファイトフィルムを使用してもよい。
【００６６】
加えて、複合フィルム１００を熱伝導層およびバッファ層を複数積層することで構成する場合、それぞれの開口の面積を異なるものにしてもよい。より具体的には、熱源により近いバッファ層の開口の面積は、熱源からより遠い接着層の開口の面積より小さくてもよい。さらに、バッファ層が複数の開口を有する場合には、熱源により近層の複数の開口の合計面積は、熱源からより遠いバッファ層の複数の開口の合計面積より小さくてもよい。
【００６７】
図８は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｅの断面図を示す。複合フィルム１００Ｅは、単一の開口１２２を有する第１接着層１２０と、単一の開口１６２を有する第２接着層１６０とを備える。第１接着層１２０の開口１２２の面積は、第２接着層１６０の開口１６２の面積より小さい。
【００６８】
図９は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｆの断面図を示す。複合フィルム１００Ｆは、複数の開口１２２を有する第１接着層１２０と、複数の開口１６２を有する第２接着層１６０とを備える。第１接着層１２０が有する複数の開口１２２の合計面積は、第２接着層１６０が有する複数の開口１６２の合計面積より小さい。
【００６９】
図８または図９に示すように構成することで、第１接着層１２０の開口１２２により構成される断熱層の全体面積が比較的小さい。したがって、熱源により近い第１熱伝導層１１０から第２熱伝導層１５０への熱の伝導がしやすくなる。よって、複数の熱伝導層を介した面方向への熱の拡散がよりしやすくなる。一方、熱源からより遠い第２接着層１６０の開口の全体面積は比較的大きい。したがって、第２接着層１６０が貼り付けられる筐体などの面への熱の伝達はしにくくなる。よって、このように構成することで、筐体などの面に発生するヒートスポットをより確実に抑制できる。
【００７０】
図１０は、複合フィルム１００の変形例である複合フィルム１００Ｇの断面図を示す。複合フィルム１００Ｇは、熱伝導層または熱伝導フィルムの一例である第１熱伝導層１１０と第１バッファ層または第１フィルムの一例である接着層１２０'と第２バッファ層または第２フィルムの一例である保護層１３０とを備える。第１熱伝導層１１０は、厚み方向に貫通する開口１１２を有する。第１熱伝導層１１０の熱源側の面１１０ａに接着層１２０'が積層され、熱源とは反対側の面１１０ｂに保護層１３０が積層される。
【００７１】
複合フィルム１００Ｇでは、保護層１３０と接着層１２０'とにより開口１１２が密閉され、密閉空間が形成される。つまり、開口１１２が断熱層として機能する。開口１１２を熱源に対向する位置に位置づけて複合フィルム１００Ｇを配置した場合、熱源から発生した熱は、保護層１３０に伝達される。保護層１３０に伝達された熱の少なくとも一部は、第１熱伝導層１１０に伝達される。ここで、開口１１２は断熱層として機能するので、開口１１２による断熱層よりも保護層１３０と接触している第１熱伝導層１１０へより多く熱が伝導される。また、第１熱伝導層１１０に伝達された熱は、面方向に伝達され拡散される。したがって、開口１１２に対応する接着層１２０'の領域に熱は伝達されにくくなる。よって、開口１１２を熱源に対向する位置に位置づけて複合フィルム１００Ｇを配置することにより、複合フィルム１００Ｇの熱源とは反対側の面に配置された部材に発生するヒートスポットを抑制できる。
【００７２】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、複合フィルム１００Ｇの製造方法を示す。なお、図１１Ａ〜図１１Ｄは、第１接着層１２０'として両面粘着フィルム、保護層１３０としてＰＥＴテープを使用した場合の複合フィルム１００の製造方法を示す。
【００７３】
第１熱伝導層１１０としてグラファイトフィルムＧを準備する（図１１Ａ）。グラファイトフィルムＧの特定の部分、例えば中央部などの周縁部以外の部分に、カッターなどを使用して厚み方向に貫通する開口１１２を形成する（図１１Ｂ）。ＰＥＴテープＰを準備して、ＰＥＴテープＰの一方の面とグラファイトフィルムＧの一方の面とを張り合わせて、開口１１２の一方側を塞ぐ（図１１Ｃ）。また、両面粘着フィルムＡを準備して、両面粘着フィルムＡの一方の面とグラファイトフィルムＧの他方の面とを張り合わせ、開口１１２の他方側を塞ぎ（図１１Ｄ）、複合フィルム１００Ｇを作製する（図１１Ｅ）。
【００７４】
以上により、グラファイトフィルムＧに形成された開口１１２がＰＥＴテープＰと両面粘着フィルムＡとにより密閉された複合フィルム１００Ｇを作製することができる。なお、開口１１２が形成されたグラファイトフィルムＧに両面粘着フィルムＡを貼り合わせた後、ＰＥＴテープＰをグラファイトフィルムＧに貼り合わせてもよい。また、開口１１２が形成されたグラファイトフィルムＧに、両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰを同時に貼り合わせてもよい。
【００７５】
なお、複合フィルムは、熱源に直接貼り付けられてもよい。この場合、第１バッファ層より第１熱伝導層を熱源側に配置することが好ましい。また、第１バッファ層の構成は、熱源に対向する部材に複合フィルムを貼り付ける場合の構成と同一でもよい。
【００７６】
以下において、上述の実施形態に係るいくつかの実施例について、比較例とともに説明する。
【００７７】
＜評価方法＞
図１２は、評価に使用したサンプルＳを含む構成を示す断面図である。図１２では、評価対象の複合フィルムの例として、グラファイトフィルムＧと、開口Ｏを有する接着層Ａとを備えるサンプルＳを示している。発熱体Ｈが、エポキシ樹脂製基板Ｅの中央部に固定されている。サンプルＳは、発熱体Ｈと厚み方向において重なる位置に開口Ｏが配置されて、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂製の支持体Ｂに貼り付けられている。
【００７８】
発熱体Ｈの大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ１ｍｍであり、消費電力は１Ｗである。エポキシ樹脂製基板Ｅの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍである。サンプルＳの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍであり、開口Ｏの大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍである。支持体Ｂの大きさは、６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍである。
【００７９】
図１２に示す例では、発熱体Ｈの中央部とサンプルＳの中央部とが厚み方向において同一の位置に配置されている。つまり、発熱体Ｈと開口Ｏとは厚み方向において重なる位置に配置されている。このようなサンプルの構成において、発熱開始から６００秒経過後（定常状態となったとき）の発熱体Ｈの中心部の温度（℃）および支持体Ｂの外面中央部（この部分は発熱体Ｈの中心部の真上に位置する）の温度（℃）を測定することにより、放熱および断熱特性を評価した。
【００８０】
支持体Ｂの外面中央部の温度の評価は、４０℃未満の場合「◎」、４０℃〜４５℃の場合を「○」、４５℃〜５０℃の場合を「△」、５０℃より高い場合を「×」とした。
【００８１】
発熱体Ｈの中心部の温度の評価は、４５℃未満の場合「◎」、４５℃〜５０℃の場合を「△」、５０℃より高い場合を「×」とした。
【００８２】
本評価において使用するグラファイトフィルムＧは、以下に示す作製方法により作成されたものを使用する。
【００８３】
４，４'−オキシジアニリンの１当量を溶解したＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）溶液に、ピロメリット酸二無水物の１当量を溶解してポリアミド酸溶液（１８．５ｗｔ％）を得た。この溶解を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に予め定められた厚さ（７５μｍ）になるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて乾燥した。以上により、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを作製した。
【００８４】
このように作製されたポリイミドフィルムを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて、１０００℃まで昇温して炭化処理を行った。炭化処理により得られた炭素化フィルムを黒鉛板に挟み、黒鉛化炉を用いて昇温速度１℃／ｍｉｎで２９００℃まで昇温して黒鉛化処理を行い、厚さ４０μｍのグラファイトフィルムＧを得た。
【００８５】
本評価において接着層として使用する両面粘着フィルムＡは、厚さ１０μｍ（アクリル系粘着剤：４μｍ／ＰＥＴ：２μｍ／アクリル系粘着剤：４μｍ）の両面粘着テープを使用した。
【００８６】
本評価において保護層として使用するＰＥＴテープＰは、厚さ１０μｍ（ＰＥＴ：６μｍ／アクリル系粘着剤：４μｍ）のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープを使用した。
【００８７】
（実施例１）
実施例１では、サンプルＳとして図１Ａ，１Ｂに示す複合フィルム１００を使用した。複合フィルム１００の大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。第１熱伝導層１１０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるグラファイトフィルムＧを使用した。第１接着層１２０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさである両面粘着フィルムＡを使用した。複合フィルム１００についての評価結果を、表１に示した。
【００８８】
（実施例２）
実施例２では、サンプルＳとして図４に示す複合フィルム１００Ａを使用した。複合フィルム１００Ａの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。第１熱伝導層１１０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるグラファイトフィルムＧを使用した。第１接着層１２０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさである両面粘着フィルムＡを使用した。保護層１３０に、５０ｍｍ×５０ｍｍであるＰＥＴテープＰを使用した。複合フィルム１００Ａについての評価結果を、表１に示した。
【００８９】
（実施例３）
実施例３では、サンプルＳとして図５に示す複合フィルム１００Ｂを使用した。複合フィルム１００Ｂの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。第１熱伝導層１１０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるグラファイトフィルムＧを使用した。第１接着層１２０'に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさである両面粘着フィルムＡを使用した。保護層１４０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるＰＥＴテープＰを使用した。複合フィルム１００Ｂについての評価結果を、表１に示した。
【００９０】
（実施例４）
実施例４では、サンプルＳとして図１０に示す複合フィルム１００Ｇを使用した。複合フィルム１００Ｇの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。第１熱伝導層１１０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるグラファイトフィルムＧを使用した。第１接着層１２０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさである両面粘着フィルムＡを使用した。保護層１３０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさであるＰＥＴテープＰを使用した。複合フィルム１００Ｇについての評価結果を、表１に示した。
【００９１】
（比較例１）
比較例１では、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの複合フィルムＸを使用した。複合フィルムＸは、開口を有さないグラファイトフィルムＧの一方の面に、開口を有さない両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせて作製した。複合フィルムＸは、その中心部が発熱体Ｈの中心部の真上に配置された状態で、両面粘着フィルムＡの他方の面を介して支持体Ｂに貼り付けられた。複合フィルムＸについての評価結果は、表１に示した。
【００９２】
（比較例２）
比較例２では、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの複合フィルムＹを使用した。複合フィルムＹは、開口を有さないＰＥＴテープＴの一方の面に、開口を有さないグラファイトフィルムＧの一方の面を貼り合わせ、グラファイトフィルムＧの他方の面に、開口を有さない両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせて作製した。複合フィルムＹは、その中心部が発熱体Ｈの中心部の真上に配置された状態で、両面粘着フィルムＡの他方の面を介して支持体Ｂに貼り付けられた。複合フィルムＹについての評価結果は、表１に示した。
【００９３】
（比較例３）
比較例３では、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさの複合フィルムＺを使用した。複合フィルムＺは、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの開口を中央に有するＰＥＴテープＴの一方の面に、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの開口を中央に有するグラファイトフィルムＧの一方の面を貼り合わせ、グラファイトフィルムＧの他方の面に、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの開口を中央に有する両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせて作製した。つまり、複合フィルムＺは、厚み方向にすべての層を貫通する１０ｍｍ×１０ｍｍの開口を有する。複合フィルムＹは、開口の中心部が発熱体Ｈの中心部の真上に配置された状態で、両面粘着フィルムＡの他方の面を介して支持体Ｂに貼り付けられた。複合フィルムＺについての評価結果は、表１に示した。
【００９４】
【表１】
2012160503.tif 000003
【００９５】
以上のように、本実施形態に係る複合フィルムは、面方向に熱を効率的に拡散させ、かつ密閉空間を形成する開口が断熱層として機能するので、熱源が発熱することにより熱源に対向する部材に発生するヒートスポットをより確実に抑制できる。特に実施例１から３に示す複合フィルムはヒートスポットの抑制に優れた効果を発揮する。
【００９６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した複合フィルム、デバイス、および複合フィルムの製造方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９８】
１０  筐体
２０  基板
２２  電子部品
１００  複合フィルム
１１０  第１熱伝導層
１２０  第１接着層
１２２  開口
１３０  保護層
２００  デバイス
【図１Ａ】
2012160503.tif 000004
【図１Ｂ】
2012160503.tif 000005
【図２Ａ】
2012160503.tif 000006
【図２Ｂ】
2012160503.tif 000007
【図２Ｃ】
2012160503.tif 000008
【図２Ｄ】
2012160503.tif 000009
【図３】
2012160503.tif 000010
【図４】
2012160503.tif 000011
【図５】
2012160503.tif 000012
【図６Ａ】
2012160503.tif 000013
【図６Ｂ】
2012160503.tif 000014
【図７】
2012160503.tif 000015
【図８】
2012160503.tif 000016
【図９】
2012160503.tif 000017
【図１０】
2012160503.tif 000018
【図１１Ａ】
2012160503.tif 000019
【図１１Ｂ】
2012160503.tif 000020
【図１１Ｃ】
2012160503.tif 000021
【図１１Ｄ】
2012160503.tif 000022
【図１１Ｅ】
2012160503.tif 000023
【図１２】
2012160503.tif 000024