特許 6435519 断熱シートおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6435519

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月12日

(54)【発明の名称】断熱シートおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/373 20060101AFI20181203BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20181203BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20181203BHJP

   B32B 5/16 20060101ALI20181203BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 M

   H01L23/36 D

   H05K7/20 F

   B32B5/16

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-543690(P2015-543690)

(86)(22)【出願日】2014年9月1日

(86)【国際出願番号】JP2014004458

(87)【国際公開番号】WO2015059855

(87)【国際公開日】20150430

【審査請求日】2017年8月25日

(31)【優先権主張番号】特願2013-218088(P2013-218088)

(32)【優先日】2013年10月21日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2014-26144(P2014-26144)

(32)【優先日】2014年2月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100170494

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩夫

(72)【発明者】

【氏名】中山 雅文

(72)【発明者】

【氏名】坂口 佳也

(72)【発明者】

【氏名】山田 浩文

【審査官】 井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１１１７１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０８７１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４８９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９１０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５１１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４８３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３７３

Ｂ３２Ｂ ５／１６

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂と、前記樹脂に混合されてかつ潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセルとを含有する蓄熱シートと、
前記蓄熱シートに接合する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する絶縁シートと、
前記絶縁シートの前記第２面に接合する高熱伝導シートと、
を備え、
前記蓄熱シートの空隙率は１０％以上かつ３０％以下とし、
前記蓄熱シートの６０℃における熱放射率を８０％以上とした断熱シート。

【請求項2】

前記高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１に記載の断熱シート。

【請求項3】

前記高熱伝導シートはグラファイトシートよりなる、請求項２に記載の断熱シート。

【請求項4】

潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセルと樹脂とを混合して蓄熱シート用ペーストを得るステップと、
前記蓄熱シート用ペーストを絶縁シートの第１面上に設けて前記蓄熱シート用ペーストよりなる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硬化するステップと、
前記絶縁シートの前記第１面の反対側の第２面に高熱伝導シートを接合するステップと、を含み、
前記蓄熱シートの空隙率は１０％以上かつ３０％以下とすることにより、前記蓄熱シートの６０℃における熱放射率を８０％以上とした断熱シートの製造方法。

【請求項5】

前記蓄熱シート用ペーストを得るステップの前に前記粉体状マイクロカプセルの含水率を０．４％以上かつ２％以下に調整するステップをさらに含む、請求項４に記載の断熱シートの製造方法。

【請求項6】

樹脂と、前記樹脂に混合されて潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセルとを含有す
る蓄熱シートと、
前記蓄熱シートに接合する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する絶縁シートと、
前記絶縁シートの前記第２面に接合する高熱伝導シートと、
を備え、
前記蓄熱シートは、前記絶縁シートの前記第１面に接合する第１面と、前記蓄熱シートの前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記蓄熱シートの前記第２面の表面粗さＲａは２μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、前記蓄熱シートの６０℃における熱放射率は８０％以上である断熱シート。

【請求項7】

潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセルと樹脂とを混合して蓄熱シート用ペーストを得るステップと、
絶縁シートの第１面上に前記蓄熱シート用ペーストよりなる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硬化するステップと、
前記絶縁シートの前記第１面の反対側の第２面に高熱伝導シートを接合するステップと、を含み、
前記蓄熱シートは、前記絶縁シートの前記第１面に接合する第１面と、前記蓄熱シートの前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記蓄熱シートの前記第２面の表面粗さＲａは２μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、前記蓄熱シートの６０℃における熱放射率は８０％以上である、断熱シートの製造方法。

【請求項8】

前記蓄熱シートを形成するステップは、前記絶縁シートの前記第１面と成形シートの面とで前記蓄熱シート用ペーストを挟んで成形することにより前記蓄熱シートの前記第２面に前記成形シートの前記面が当接するように前記蓄熱シートを形成するステップを含み、前記蓄熱シートを形成するステップの後で前記成形シートを前記蓄熱シートの前記第２面から剥離するステップをさらに含む、請求項７に記載の断熱シートの製造方法。

【請求項9】

前記成形シートを前記蓄熱シートの前記第２面から剥離するステップは、前記成形シートを前記蓄熱シートの前記第２面から剥離することにより、前記蓄熱シートの前記第２面の表面粗さＲａを２μｍ以上かつ２０μｍ以下にするステップを含む、請求項８に記載の断熱シートの製造方法。

【請求項10】

前記成形シートを剥離するステップは、前記蓄熱シートを加熱して硬化するステップの後で行われる、請求項８または９に記載の断熱シートの製造方法。

【請求項11】

前記成形シートの前記面の水に対する接触角は６０°以上かつ７５°以下である、請求項８に記載の断熱シートの製造方法。

【請求項12】

前記成形シートの厚さは５μｍ以上かつ３０μｍ以下である、請求項８に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くる。図９は従来の電子機器５００の断面図である。電子機器５００では、基板１に実装された発熱部品２に、グラファイトシートのように熱伝導性に優れた熱拡散シート２Ａを熱的に接続させることにより、発生した熱を拡散する。

【0003】

電子機器５００に類似の機器は、例えば、特許文献１に開示されている。

【0004】

図９に示す従来の電子機器５００では、ある程度の発熱までは対応できるが、瞬間的な発熱が大きくなると放熱が困難になる場合がある。電子機器５００が特に大量のデータをダウンロードする際には突発的に発熱する。通常ダウンロードの時間はそれほど長くないので、その熱による一時的な温度上昇を抑えることが非常に重要である。また、発熱する時間が長くなると発熱部品２の温度が上がりすぎるので、この温度も抑える必要がある。このように温度が上昇すると配線抵抗が上がり、機器の消費電力が大きくなり、電子機器５００を駆動する電池の使用量が増大するので、温度を抑えることが非常に重要である。

【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】

断熱シートは、蓄熱シートと、蓄熱シートに接合する絶縁シートと、絶縁シートに接合する高熱伝導シートとを備える。蓄熱シートは、樹脂と、樹脂に混合されてかつ潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセルとを含有する。蓄熱シートの空隙率は１０％以上かつ３０％以下である。もしくは、蓄熱シートの表面粗さＲａは２μｍ以上かつ２０μｍ以下であってもよい。

【0007】

この断熱シートは、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る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】図１Ａは実施の形態１における断熱シートの断面図である。

【図1B】図１Ｂは図１Ａに示す断熱シートの拡大断面図である。

【図1C】図１Ｃは実施の形態１における断熱シートの粉体状マイクロカプセルの断面図である。

【図2】図２は実施の形態１における電子機器の断面図である。

【図3】図３は実施の形態１における断熱シートの評価結果を示す図である。

【図4A】図４Ａは実施の形態１における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図4B】図４Ｂは実施の形態１における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図4C】図４Ｃは実施の形態１における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図4D】図４Ｄは実施の形態１における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図5A】図５Ａは実施の形態２における断熱シートの斜視図である。

【図5B】図５Ｂは実施の形態２における断熱シートの拡大断面図である。

【図5C】図５Ｃは実施の形態２における断熱シートの拡大斜視図である。

【図5D】図５Ｄは実施の形態２における断熱シートの粉体状マイクロカプセルの断面図である。

【図6】図６は実施の形態２における電子機器の断面図である。

【図7】図７は実施の形態２における断熱シートの評価結果を示す図である。

【図8A】図８Ａは実施の形態２における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図8B】図８Ｂは実施の形態２における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図8C】図８Ｃは実施の形態２における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図8D】図８Ｄは実施の形態２における断熱シートの製造方法を示す図である。

【図9】図９は従来の電子機器の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施の形態１）
図１Ａは実施の形態における断熱シート１００１の断面図である。図１Ｂは図１Ａに示す断熱シート１００１の拡大断面図である。絶縁シート１４は、面１４Ａと、面１４Ａの反対側の面１４Ｂとを有する。断熱シート１００１は、絶縁シート１４と、絶縁シート１４の面１４Ａに接合する蓄熱シート１３と、絶縁シート１４の面１４Ｂに接合する高熱伝導シート１５とを備える。高熱伝導シート１５は、絶縁シート１４の面１４Ｂに接合する面１５Ａと、面１５Ａの反対側の面１５Ｂとを有する。断熱シート１００１は、高熱伝導シート１５の面１５Ｂに接合する絶縁シート１６をさらに備えてもよい。

【0010】

蓄熱シート１３は、樹脂１２と、樹脂１２に混合されてかつ潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセル１１とを含有する。図１Ｃは粉体状マイクロカプセル１１の断面図である。粉体状マイクロカプセル１１は、複数の球体のカプセル１１Ａと、複数のカプセル１１Ａにそれぞれ封入された潜熱蓄熱剤１１Ｂよりなる。実施の形態１ではカプセル１１Ａはホルマリン樹脂よりなる。実施の形態１では、潜熱蓄熱剤１１Ｂは、融点が約３９℃のパラフィンである。カプセル１１Ａは１μｍ〜３μｍ程度の直径Ｄ１の球体である。粉体状マイクロカプセル１１は、凝集している複数のカプセル１１Ａにより形成された５０μｍ程度の直径Ｄ２を有する二次粒子である。粉体状マイクロカプセル１１を樹脂１２と混ぜ合わせてシート状に成形することにより約０．６ｍｍの厚さの蓄熱シート１３を構成している。樹脂１２は例えばウレタン樹脂を用いている。ウレタン樹脂を用いることにより、粉体状マイクロカプセル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に柔軟性を与えることができる。

【0011】

蓄熱シート１３中の粉体状マイクロカプセル１１の割合は重量比で約７０％である。蓄熱シート１３中の粉体状マイクロカプセル１１の割合を多くするほど蓄熱シート１３は熱伝導性を高くすることができる。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、粉体状マイクロカプセル１１の割合が重量比で４０％未満になると二次粒子である粉体状マイクロカプセル１１が互いに離れて樹脂１２の中に浮かんでいる状態となるので蓄熱シート１３の蓄熱性が低くなり、蓄熱シート１３としての性能を発揮しにくくなる。実施の形態１ではその割合を４０％以上とすることにより、粉体状マイクロカプセル１１が互いに接触している状態となるので、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の中の粉体状マイクロカプセル１１の割合を、好ましくは重量比で４０％〜９０％、より好ましくは５０〜９０％とする。

【0012】

蓄熱シート１３の表面や内部には多くの空隙１３Ｃが形成されている。蓄熱シート１３の全体積に対する空隙１３Ｃの体積の合計の割合である空隙率を約１５％としている。これにより蓄熱シート１３の微視的な表面積を蓄熱シート１３の巨視的な幾何学的な面積の１０倍程度とすることができ、蓄熱シート１３の表面からより多くの熱を輻射して断熱シート１００１の温度が上昇することを抑制することができる。実施の形態１では、空隙率は、蓄熱シート１３を水中に沈め、蓄熱シート１３を真空引きすることで空隙１３Ｃ内に水を注入し、蓄熱シート１３の体積に対する注入された水の体積の割合を計算することにより求められる。蓄熱シート１３の空隙率を大きくするほど、蓄熱シート１３の表面積は大きくなって熱を輻射する効率は高くなる。しかし、空隙率が大きくなりすぎると、蓄熱シート１３内の粉体状マイクロカプセル１１の量が少なくなるので、蓄熱シート１３の蓄熱性が低くなる。蓄熱シート１３の空隙率を１０％以上かつ３０％以下とすることが望ましい。これにより、６０℃における蓄熱シート１３の表面から輻射される熱放射率を８０％以上とすることができる。蓄熱シート１３に熱的に接続されている発熱部品から出た熱は蓄熱シート１３に蓄えられると同時に放熱されるので、発熱部品が連続して動作しても発熱部品の温度の上昇を抑制することができる。

【0013】

蓄熱シート１３の面１３Ｂには絶縁シート１４の面１４Ａが貼り合わされている。実施の形態１では、絶縁シート１４は約１０μｍの厚さのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）からなる。絶縁シート１４の面１４Ｂ上にはアクリル系樹脂からなる粘着材を介して高熱伝導シート１５の面１５Ａが貼り合わされている。高熱伝導シート１５としては、例えば約２５μｍの厚さの熱分解グラファイトシートが用いられる。なお、高熱伝導シート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のように１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を用いることができる。グラファイトシートは面１５Ａ、１５Ｂと平行な方向である面方向の熱伝導率が約１６００Ｗ／ｍ・Ｋと、これら金属フィルムよりも面方向にはるかに高い熱伝導率を有し、柔軟性が大きいので、高熱伝導シート１５としてグラファイトシートを用いることがより望ましい。

【0014】

高熱伝導シート１５の面１５Ｂに絶縁シート１６を貼り合わせていることが望ましい。これにより、取り扱い時に高熱伝導シート１５を保護することができる。絶縁シート１６は両面接着性テープであってもよい。これにより、高温になる部分と高熱伝導シート１５とを密着させることができ、高熱伝導シート１５の性能をより発揮させることができる。

【0015】

なお、蓄熱シート１３と絶縁シート１４とを貼り合わせるとは、結果として蓄熱シート１３と絶縁シート１４とが貼り合わされたことを意味する。蓄熱シート１３を形成した後に絶縁シート１４を貼り合わせてもよい。あるいは絶縁シート１４の面１４Ａ上に蓄熱シート１３を成形してもよい。

【0016】

蓄熱シート１３は面１３Ｂの反対側の面１３Ａを有する。蓄熱シート１３の面１３Ａには何も設けられずにむき出しになることが望ましい。これにより、蓄熱シート１３の面１３Ｂからより効率的に放熱することができる。

【0017】

図２は断熱シート１００１を使用した機器１００２の断面図である。機器１００２は、基板２０と、基板２０に実装したＩＣ等の発熱部品１９と、発熱部品１９にサーマルインターフェイスマテリアル１９Ａを介して熱的に接続されたシールドケース２１と、断熱シート１００１とを備える。シールドケース２１の上に断熱シート１００１の高熱伝導シート１５の面１５Ｂが両面接着性テープである絶縁シート１６を介して貼り合わされている。この構成により、発熱部品１９で発生した熱はシールドケース２１を通じて高熱伝導シート１５に伝わり、高熱伝導シート１５の面方向に拡散される。高熱伝導シート１５全体が蓄熱シート１３と確実に貼り合わされているので、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、潜熱蓄熱剤１１Ｂが所定の温度になると潜熱蓄熱剤１１Ｂを融解させるために消費されるので、蓄熱シート１３の温度上昇を遅延させることができる。これにより、特に発熱部品１９の急激な発熱に対して対処することができる。さらに蓄熱シート１３はその内部に空隙１３Ｃが形成されているので、大きな表面積を有する。大きな表面積から赤外線を輻射することにより熱を逃がすことができ、発熱部品１９の温度を下げることができる。

【0018】

図３は実施の形態１における断熱シート１００１を使用した機器１００２での発熱部品１９の温度Ｔ１９を示す。図３は、図９に示す従来の電子機器５００での発熱部品２の温度Ｔ２を併せて示す。実施の形態１における機器１００２は従来の電子機器５００よりも発熱の初期段階で温度上昇の傾きを小さくできるとともに、長時間発熱したときに到達する温度を低くすることができる。

【0019】

実施の形態１において、複数のカプセル１１Ａに封入された潜熱蓄熱剤１１Ｂの融点は約３９℃とほぼ同じである。一種類の粉体状マイクロカプセル１１ではなく、例えば融点が約３９℃の潜熱蓄熱剤１１Ｂを封入した粉体状マイクロカプセル１１と、約６０℃の潜熱蓄熱剤１１Ｂを封入した粉体状マイクロカプセル１１とが樹脂１２と混合されて蓄熱シート１３を構成してもよい。これにより、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。

【0020】

次に、断熱シート１００１の製造方法について説明する。図４Ａから図４Ｄは断熱シート１００１の製造方法を示す概要図である。

【0021】

まず、粉体状マイクロカプセル１１に含有されている水分の量である含水率を測定する。含水率が０．４％未満あるいは、２％を超える場合には、粉体状マイクロカプセル１１を加湿器あるいは乾燥機に入れて、含水率が０．４％以上２％以下となるように調整する。含水率を調整した粉体状マイクロカプセル１１と樹脂１２とを混合し蓄熱シート用ペースト１７を得る。

【0022】

樹脂１２としてはウレタン樹脂を用いている。このウレタン樹脂は主剤と硬化剤とからなり、ＪＩＳ Ｋ２２０７による樹脂の硬度評価で、硬化後の針入度が５０〜２５０で、より好ましくは８０〜１８０となるような樹脂である。通常のウレタン樹脂では針入度は２０以下程度である。このような樹脂に大量の粉体状マイクロカプセルを混ぜて硬化した場合、もろくなりシート形状が保ちにくくなる。一方、針入度が大きすぎる場合は、ウレタン樹脂の強度が小さく、シート形状を維持することが困難になる。これに対して実施の形態１では、針入度が５０〜２５０となるようなウレタン樹脂を用いているので、粉体状マイクロカプセル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。

【0023】

実施の形態１では蓄熱シート用ペースト１７中の粉体状マイクロカプセル１１の割合を重量比で約７０％とし、樹脂１２の割合を約３０％としている。

【0024】

蓄熱シート用ペースト１７を、図４Ａと図４Ｂに示すように、ロール成形機を用いて絶縁シート１４と成形シート１８の間にはさんで厚さ約０．６ｍｍの厚みを有するシートに成形する。

【0025】

絶縁シート１４は厚さ約１０μｍのＰＥＴフィルムである。蓄熱シート１３を成形する面１３Ａ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。これにより、絶縁シート１４の面１４Ａは樹脂１２に対する濡れ性が高くなり、蓄熱シート１３を成形したときに樹脂１２が絶縁シート１４の面１４Ａに沿って広がる。これにより、蓄熱シート１３の絶縁シート１４と接する面１３Ｂには、粉体状マイクロカプセル１１が存在しない厚さ５〜１０μｍ程度の層１３Ｄ（図１Ｂ）が形成される。したがって、樹脂１２を硬化させることにより、蓄熱シート１３と絶縁シート１４とを強固に接合させることができ、かつ蓄熱シート１３と絶縁シート１４の間での熱伝導性を高くすることができる。

【0026】

成形シート１８は、絶縁シート１４と同様に約１０μｍの厚さのＰＥＴフィルム等の絶縁シートであってもよい。これにより、成形シート１８を最終的に保護フィルムとして機能させることができる。あるいは、成形シート１８を離型性フィルムで構成することにより、断熱シート１００１を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。

【0027】

次に、蓄熱シート１３が積層された絶縁シート１４を９０℃の乾燥機に約２０時間入れ、蓄熱シート１３を硬化させる。この硬化のときに、粉体状マイクロカプセル１１に付着していた水分が蓄熱シート１３の外に出ようとして蓄熱シート１３に空隙１３Ｃを形成する。したがって、粉体状マイクロカプセル１１の含水率が低すぎると十分な空隙１３Ｃを形成することができず、逆に含水率が高すぎると蒸発した水分の逃げ場がなくなり、成形シート１８と蓄熱シート１３との間で過剰に多くの気泡が出て外観を損ねたり、樹脂１２が十分硬化しなかったりする可能性がある。したがって、粉体状マイクロカプセル１１の含水率を好ましくは０．４％以上かつ２％以下、より好ましくは０．４％以上かつ１％以下に調整する。

【0028】

次に、図４Ｃに示すように、硬化した蓄熱シート１３が積層した絶縁シート１４を蓄熱シート１３と共に金型で所定の形状に切断する。

【0029】

次に、絶縁シート１４の面１４Ｂに高熱伝導シート１５を貼り合わせることにより図４Ｄに示す断熱シート１００１を得ることができる。高熱伝導シート１５は約２５μｍの厚さの熱分解グラファイトシートよりなり、高熱伝導シート１５の面１５Ａに設けた両面接着性テープにより絶縁シート１４の面１４Ｂに貼り合わせている。

【0030】

高熱伝導シート１５の面１５Ｂに絶縁シート１６を貼り合わせていることが望ましい。この場合、面１５Ｂに絶縁シート１６を予め貼り合わせた高熱伝導シート１５を絶縁シート１４の面１４Ｂに貼り合わせることが好ましい。これにより、取り扱い時に高熱伝導シート１５を保護することができる。絶縁シート１６は両面接着性テープであってもよい。これにより、発熱部品１９と高熱伝導シート１５とを密着させることができ、高熱伝導シート１５の性能をより発揮させることができる。

【0031】

図５Ａは実施の形態２における断熱シート２００１の斜視図である。図５Ｂは断熱シート２００１の拡大断面図である。図５Ｃは断熱シート２００１の拡大斜視図である。絶縁シート１１４は、面１１４Ａと、面１１４Ａの反対側の面１１４Ｂとを有する。断熱シート２００１は、絶縁シート１１４と、絶縁シート１１４の面１１４Ａに接合する蓄熱シート１１３と、絶縁シート１１４の面１１４Ｂに接合する高熱伝導シート１１６とを備える。高熱伝導シート１１６は、絶縁シート１１４の面１１４Ｂに接合する面１１６Ａと、面１１６Ａの反対側の面１１６Ｂとを有する。断熱シート２００１は、高熱伝導シート１１６の面１１６Ｂに接合する絶縁シート１１８をさらに備えてもよい。

【0032】

蓄熱シート１１３は、樹脂１１２と、樹脂１１２に混合されてかつ潜熱蓄熱剤を内包する粉体状マイクロカプセル１１１とを含有する。図５Ｄは粉体状マイクロカプセル１１１の断面図である。粉体状マイクロカプセル１１１は、複数の球体のカプセル１１１Ａと、複数のカプセル１１１Ａにそれぞれ封入された潜熱蓄熱剤１１１Ｂよりなる。実施の形態２ではカプセル１１１Ａはホルマリン樹脂よりなる。実施の形態２では、潜熱蓄熱剤１１１Ｂは、融点が約３９℃のパラフィンである。カプセル１１１Ａは１μｍ〜３μｍ程度の直径Ｄ１の球体である。粉体状マイクロカプセル１１１は、凝集している複数のカプセル１１１Ａにより形成された５０μｍ程度の直径Ｄ２を有する二次粒子である。粉体状マイクロカプセル１１１を樹脂１１２と混ぜ合わせてシート状に成形することにより約０．６ｍｍの厚さの蓄熱シート１１３を構成している。樹脂１１２は例えばウレタン樹脂を用いている。ウレタン樹脂を用いることにより、粉体状マイクロカプセル１１１の量を多くしても、マイクロカプセル１１１をつぶさずに混合することができ、さらに蓄熱シート１１３に柔軟性を与えることができる。

【0033】

蓄熱シート１１３中の粉体状マイクロカプセル１１１の割合は重量比で約７０％である。蓄熱シート１１３中の粉体状マイクロカプセル１１１の割合を多くするほど蓄熱シート１１３は熱伝導性を高くすることができる。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、粉体状マイクロカプセル１１１の割合が重量比で４０％未満になると二次粒子である粉体状マイクロカプセル１１１が互いに離れて樹脂１１２の中に浮かんでいる状態となるので蓄熱シート１１３の蓄熱性が低くなり、蓄熱シート１１３としての性能を発揮しにくくなる。実施の形態２ではその割合を４０％以上とすることにより、粉体状マイクロカプセル１１１が互いに接触している状態となるので、速やかに蓄熱シート１１３全体に熱を伝えることができる。以上より、蓄熱シート１１３の中の粉体状マイクロカプセル１１１の割合を、好ましくは重量比で４０％〜９０％、より好ましくは５０〜９０％とする。

【0034】

通常、ウレタン樹脂と粉体状マイクロカプセル１１１とを混合して形成されたシートの表面粗さは０．０２μｍ程度である。実施の形態２では、蓄熱シート１１３の表面粗さＲａを約５μｍとしている。これにより、蓄熱シート１１３の表面積を大きくすることができ、蓄熱シート１１３の表面からより多くの熱を輻射することにより、断熱シート２００１の温度が上昇することを抑制することができる。蓄熱シート１１３の表面粗さＲａが２μｍより小さくなると輻射される熱の量が少なくなり、表面粗さＲａが２０μｍより大きくなるとシートを安定して形成することが難しくなる。したがって、蓄熱シート１１３の表面粗さＲａは２μｍ以上かつ２０μｍ以下とすることが望ましい。これにより、６０℃における蓄熱シート１１３の表面から輻射される熱放射率を８０％以上とすることができる。断熱シート２００１に熱的に接続されている発熱部品から出た熱は、蓄熱シート１１３に蓄えられると同時に放熱されるので、発熱部品が連続して動作しても発熱部品の温度上昇を抑制することができる。

【0035】

蓄熱シート１１３の面１１３Ｂには絶縁シート１１４の面１１４Ａが貼り合わされている。実施の形態２では、絶縁シート１１４は約１０μｍの厚さのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）からなる。絶縁シート１１４の面１１４Ｂ上にはアクリル系樹脂からなる粘着材を介して高熱伝導シート１１６の面１１６Ａが貼り合わされている。高熱伝導シート１１６としては、例えば約２５μｍの厚さの熱分解グラファイトシートが用いられる。なお、高熱伝導シート１１６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のように１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を用いることができる。グラファイトシートは面１１６Ａ、１１６Ｂと平行な方向である面方向の熱伝導率が約１６００Ｗ／ｍ・Ｋと、これら金属フィルムよりも面方向にはるかに高い熱伝導率を有し、柔軟性が大きいので、高熱伝導シート１１６としてグラファイトシートを用いることがより望ましい。

【0036】

なお、蓄熱シート１１３と絶縁シート１１４とを貼り合わせるとは、結果として蓄熱シート１１３と絶縁シート１１４とが貼り合わされたことを意味する。蓄熱シート１３を形成した後に絶縁シート１１４を貼り合わせてもよい。あるいは絶縁シート１１４の面１１４Ａ上に蓄熱シート１１３を成形してもよい。

【0037】

図６は断熱シート２００１を使用した機器２００２の断面図である。機器２００２は、基板１２０と、基板１２０に実装したＩＣ等の発熱部品１１９と、発熱部品１１９にサーマルインターフェイスマテリアル１１９Ａを介して熱的に接続されたシールドケース１２１と、断熱シート２００１とを備える。シールドケース１２１の上に断熱シート２００１の高熱伝導シート１１６の面１１６Ｂが両面接着性テープである絶縁シート１１８を介して貼り合わされている。この構成により、発熱部品１１９で発生した熱はシールドケース１２１を通じて高熱伝導シート１１６に伝わり、高熱伝導シート１１６の面方向に拡散される。高熱伝導シート１１６全体が蓄熱シート１１３と確実に貼り合わされているので、スムースに蓄熱シート１１３全体に熱が伝わる。蓄熱シート１１３に伝わった熱は、潜熱蓄熱剤１１１Ｂが所定の温度になると潜熱蓄熱剤１１１Ｂを融解させるために消費されるので、蓄熱シート１１３の温度上昇を遅延させることができる。これにより、特に発熱部品１１９の急激な発熱に対して対処することができる。蓄熱シート１１３の表面は、その表面粗さを所定の大きさにすることにより表面積が大きくなっており、この表面から赤外線を輻射することにより熱を逃がすことができ、発熱部品１１９の温度を下げることができる。

【0038】

図７は実施の形態２における断熱シート２００１を使用した機器２００２での発熱部品１１９の温度Ｔ１１９を示す。図７は、図９に示す従来の電子機器５００での発熱部品２の温度Ｔ２を併せて示す。実施の形態２における機器２００２は従来の電子機器５００よりも発熱の初期段階で温度上昇の傾きを小さくできるとともに、長時間発熱したときに到達する温度を低くすることができる。

【0039】

実施の形態２において、複数のカプセル１１１Ａに封入された潜熱蓄熱剤１１１Ｂの融点は約３９℃とほぼ同じである。一種類の粉体状マイクロカプセル１１１ではなく、例えば融点が約３９℃の潜熱蓄熱剤１１１Ｂを封入した粉体状マイクロカプセル１１１と、約６０℃の潜熱蓄熱剤１１１Ｂを封入した粉体状マイクロカプセル１１１とが樹脂１１２と混合されて蓄熱シート１１３を構成してもよい。これにより、発熱部品１１９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。

【0040】

次に、断熱シート２００１の製造方法について説明する。図８Ａから図８Ｄは断熱シート２００１の製造方法を示す概要図である。

【0041】

まず、粉体状マイクロカプセル１１１と樹脂１１２とを混合し、蓄熱シート用ペースト１１７を得る。

【0042】

樹脂１１２としてはウレタン樹脂を用いている。このウレタン樹脂は主剤と硬化剤とからなり、ＪＩＳ Ｋ２２０７による樹脂の硬度評価で、硬化後の針入度が５０〜２５０で、より好ましくは８０〜１８０となるような樹脂である。通常のウレタン樹脂では針入度は２０以下程度である。このような樹脂に大量の粉体状マイクロカプセルを混ぜて硬化した場合、もろくなりシート形状が保ちにくくなる。一方、針入度が大きすぎる場合は、ウレタン樹脂の強度が小さく、シート形状を維持することが困難になる。これに対して実施の形態２では、針入度が５０〜２５０より好ましくは８０〜１８０となるようなウレタン樹脂を用いているので、粉体状マイクロカプセル１１１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。樹脂１１２の架橋速度は約６００分である。架橋速度とは、主剤と硬化剤とを混合した後、常温で放置したとき、その粘度が混合直後より３倍になるまでの時間をいう。

【0043】

実施の形態２では蓄熱シート用ペースト１１７中の粉体状マイクロカプセル１１１の割合を重量比で約７０％とし、樹脂１１２の割合を約３０％としている。

【0044】

蓄熱シート用ペースト１１７を、図８Ａと図８Ｂに示すように、ロール成形機を用いて絶縁シート１１４の面１１４Ａと成形シート１１５の面１１５Ｂとの間にはさんで厚さ約０．６ｍｍの厚みを有するシートに成形する。これにより、蓄熱シート用ペースト１１７よりなる蓄熱シート１１３は絶縁シート１１４の面１１４Ａと成形シート１１５の面１１５Ｂとに当接する。

【0045】

絶縁シート１１４は厚さ約５μｍのＰＥＴフィルムである。蓄熱シート１１３を成形する面１１３Ａ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。これにより、絶縁シート１１４の面１１４Ａは樹脂１１２に対する濡れ性が高くなり、蓄熱シート１１３を成形したときに樹脂１１２が絶縁シート１１４の面１１４Ａに沿って広がる。これにより、蓄熱シート１１３の絶縁シート１１４と接する面１１３Ｂには、粉体状マイクロカプセル１１１が存在しない厚さ５〜１０μｍ程度の層１１３Ｄ（図５Ｂ）が形成される。したがって、樹脂１１２を硬化させることにより、蓄熱シート１１３と絶縁シート１１４とを強固に接合させることができ、かつ蓄熱シート１１３と絶縁シート１１４の間での熱伝導性を高くすることができる。

【0046】

成形シート１１５は約１０μｍの厚さを有するＰＥＴフィルムよりなる。成形シート１１５の蓄熱シート用ペースト１１７と接する面１１５Ｂの水に対する接触角は約７０°である。

【0047】

次に、積層された絶縁シート１１４と蓄熱シート用ペースト１１７と成形シート１１５を、成形シート１１５を上にした状態で９０℃の乾燥機に約１２時間入れ、蓄熱シート用ペースト１１７を加熱して硬化させて蓄熱シート１１３を得る。その後、成形シート１１５を蓄熱シート１１３の面１１３Ａから剥離する。その後、図８Ｃに示すように、積層された絶縁シート１１４と蓄熱シート１１３を金型により所定の形状に切断する。ただし、積層された絶縁シート１１４と蓄熱シート１１３を所定の形状に切断した後、成形シート１１５を剥離しても構わない。

【0048】

粉体状マイクロカプセル１１１の表面に微量のパラフィンが残留する場合がある。また、粉体状マイクロカプセル１１１と樹脂１１２とを混合したときに、粉体状マイクロカプセル１１１Ａの一部が破壊されて内部のパラフィンが出てくる場合がある。このように、蓄熱シート用ペースト１１７の樹脂１１２にはこれらの微量のパラフィンが残留する場合がある。この場合に、蓄熱シート用ペースト１１７を約９０℃の乾燥機に入れて硬化させて蓄熱シート１１３を形成すると、高い温度ではパラフィンが溶けて蓄熱シート１１３の表面に析出しやすい。パラフィンの密度は約０．９ｇ／ｃｍ^３であり、実施の形態２では樹脂１１２の密度は約０．９３４ｇ／ｃｍ^３であるので、パラフィンが蓄熱シート１１３の上方の面に析出しやすい。

【0049】

実施の形態２では、成形シート１１５の蓄熱シート用ペースト１１７と接する面１１５Ｂの水に対する接触角を約７０°としている。したがって、蓄熱シート用ペースト１１７（蓄熱シート１１３）の表面に析出したパラフィンに対する成形シート１１５の面１１５Ｂの濡れ性が高く、成形シート１１５を剥離するときに表面のパラフィンも同時に蓄熱シート１１３の面１１３Ａから剥離することができる。これにより蓄熱シート１１３の面１１３Ａに凹凸ができ、蓄熱シート１１３の面１１３Ａの表面粗さＲａを２μｍ以上かつ２０μｍ以下とすることができる。蓄熱シート１１３の中にパラフィンが残っていると、機器２００２の中が高温になったときにパラフィンが周辺に飛び散り、機器２００２の中を汚染する可能性がある。実施の形態２では、蓄熱シート１１３の中に残留するパラフィンの量を大幅に低減することができ、機器２００２への影響をなくすることができる。また蓄熱シート１１３の面１１３Ｂの表面粗さを大きくしているので、放熱性を高め、連続して動作しても発熱部品１１９の温度上昇を抑制することができる。

【0050】

成形シート１１５の蓄熱シート用ペースト１１７と接する面１１５Ｂの水に対する接触角は６０°以上かつ７５°以下とすることが望ましい。接触角が７５°を超えるとパラフィンからの剥離性が高まり、パラフィンを面１１３Ａから除去する効果が小さくなり、接触各が６０°より小さくなるとパラフィンが面１１３Ａに過度に強固に密着し、成形シート１１５を剥離するときに、蓄熱シート１１３を破損してしまう可能性がある。また、絶縁シート１１４の蓄熱シート用ペースト１１７と接する面１１４Ａの水に対する接触角を、成形シート１１５の面１１５Ｂの水に対する接触角よりも小さくすることが望ましい。これにより成形シート１１５をスムースに蓄熱シート１１３から剥離することができる。

【0051】

成形シート１１５の厚さは５μｍ以上かつ３０μｍ以下とすることが望ましい。成形シート１１５の厚さが５μｍより薄くなると剥離時に成形シート１１５が破損しやすくなり、暑さが３０μｍを超えると剥離しにくくなる。

【0052】

樹脂１１２の架橋速度は２００分以上かつ１５００分以下とすることが望ましい。架橋速度が２００分よりも短くなると蓄熱シート用ペースト１１７の硬化時にパラフィンが十分に表面に析出しにくくなり、架橋速度が１５００分を超えると断熱シート２００１の生産性が低くなる。

【0053】

次に、絶縁シート１１４の面１１４Ｂに高熱伝導シート１１６を貼り合わせることにより図８Ｄに示す断熱シート２００１を得ることができる。高熱伝導シート１１６は約２５μｍの厚さの熱分解グラファイトシートよりなり、高熱伝導シート１１６の面１１６Ａに設けた両面接着性テープにより絶縁シート１１４の面１１４Ｂに貼り合わせている。

【0054】

高熱伝導シート１１６の面１１６Ｂに絶縁シート１１８を貼り合わせていることが望ましい。この場合、面１１６Ｂに絶縁シート１１８を予め貼り合わせた高熱伝導シート１１６を絶縁シート１１４の面１１４Ｂに貼り合わせることが好ましい。これにより、取り扱い時に高熱伝導シート１１６を保護することができる。絶縁シート１１８は両面接着性テープであってもよい。これにより、発熱部品１１９と高熱伝導シート１１６とを密着させることができ、高熱伝導シート１１６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】

【0055】

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、発熱部品の放熱部材として有用である。

【符号の説明】

【0056】

１１ 粉体状マイクロカプセル
１１Ｂ 潜熱蓄熱剤
１２ 樹脂
１３ 蓄熱シート
１４ 絶縁シート
１５ 高熱伝導シート
１７ 蓄熱シート用ペースト
１１１Ｂ 潜熱蓄熱剤
１１１ 粉体状マイクロカプセル
１１２ 樹脂
１１３ 蓄熱シート
１１５ 成形シート
１１４ 絶縁シート
１１６ 高熱伝導シート
１１７ 蓄熱シート用ペースト
１００１ 断熱シート
２００１ 断熱シート

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】