JP2015216184A - 熱輸送シートおよびこれを用いた放熱構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】途中で放熱するのを防ぎ、必要な場所まで効率よく熱を運ぶことができる熱輸送シートを提供する。
【解決手段】グラファイトシート１１を積層した積層シート１４と、この積層シート１４の一端部１５および積層シート１４の一端部１５とは反対側の他端部１６以外の領域の積層シート１４を覆う断熱層１７と、を備えた熱輸送シートであり、これを用いることにより、発熱部品と二次電池を近接配置しても、二次電池の温度差を小さくすることができる。
【選択図】図１
【解決手段】グラファイトシート１１を積層した積層シート１４と、この積層シート１４の一端部１５および積層シート１４の一端部１５とは反対側の他端部１６以外の領域の積層シート１４を覆う断熱層１７と、を備えた熱輸送シートであり、これを用いることにより、発熱部品と二次電池を近接配置しても、二次電池の温度差を小さくすることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、スマートフォン、タブレット端末等の内部に発熱部品を有する電子機器に用いられる熱輸送シートおよびこれを用いた放熱構造に関するものである。
近年各種電子機器の高性能化に伴い、機器内部での発熱量が大きくなり、この熱への対策が必要となってきている。そのため図３のように発熱部品１で発生した熱を、熱伝導シート２により拡散、放熱することが行われている。
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。
しかしながら、発熱部品からの発熱量が大きくなってくると、熱伝導シートあるいは発熱部品からの熱輻射により、特に発熱部品の近傍の温度が上がりやすくなる。一方消費電力が大きくなることから、電子機器に用いられる二次電池も大型化し、発熱部品と二次電池の距離が小さくなってくる。そのため二次電池の発熱部品に近い部分で温度が高くなってしまう。二次電池の中で温度差が発生すると二次電池の寿命が短くなる等の課題が生じてくる。本発明は機器内部で発生した熱を効率よく拡散させるとともに、二次電池内の温度差を小さくすることにより二次電池の劣化を抑えることができる。
本発明は上記課題を解決するために、グラファイトシートを積層した積層シートと、この積層シートの一端部および積層シートの一端部とは反対側の他端部以外の領域の積層シートを覆う断熱層と、を有する構成としたものである。
以上のように、グラファイトシートを積層することにより熱輸送量を大きくすることができ、一端部と他端部以外の積層シートを断熱層で覆っているため、一端部から他端部に熱を運ぶ間に放熱することを防ぐことができる。このように構成することにより、途中で放熱するのを防ぎ、必要な場所まで効率よく熱を運ぶ熱輸送シートを得ることができ、これにより発熱部品近傍の温度上昇を抑えることができる。
以下、本発明の一実施の形態における熱輸送シートについて、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における熱輸送シートの断面図であり、厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシート１１を３枚、接着層１２を介して貼り合わせ、その上下面に厚さ約１０μｍのポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す）からなる絶縁層１３を貼り合わせ、積層シート１４を構成している。ここで接着層１２は両面テープのようなものであっても、単に接着剤を塗布したものであっても良い。さらにこの積層シート１４の一端部１５および他端部１６を除いた領域を断熱層１７で覆っている。断熱層１７には厚さ約１００μｍで不織布にシリカを含浸させることにより内部に気泡を有するようにしたものを用いている。熱分解グラファイトシート１１の面方向の熱伝導率は約１６００Ｗ／ｍ・Ｋ、断熱層１７の熱伝導率は約０．０３Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。断熱層１７の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることが望ましく、より望ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
このように熱輸送シートを構成し、例えば積層シート１４が露出した一端部１５を発熱部品１９に熱的に接続し、積層シート１４が露出した他端部１６をヒートシンク部２２に熱的に接続することにより、効率的に熱を運ぶことができる。
さらに、断熱層１７の上に赤外線反射層１８を設けることが望ましい。グラファイトシート１１は伝わった熱を赤外線として輻射しやすい。そのため断熱層１７があっても、赤外線となったエネルギーは輻射により外に逃げやすい。そこで断熱層１７の上に赤外線反射層１８を設けることにより、熱伝導シートから放出された赤外線を反射させて外に逃げないようにすることができる。ここで赤外線反射層１８とは、波長１０μｍの赤外線の放射率が０．１以下となるような層をいう。例えばアルミ箔あるいはＰＥＴのテープにアルミ等の金属を蒸着したものを用いることができる。この表面の凹凸を小さくすることにより、赤外線放射率を小さくすることができる。以上のように構成することにより、一端部１５から他端部１６に熱を効率的に運ぶことができる熱輸送シートを得ることができる。
なお、図１では積層シート１４が露出した一端部１５および他端部１６を、積層シート１４の同じ面に設けているが、異なる面であっても良い。また両面が露出したものであっても良い。
次に、本発明の一実施の形態における熱輸送シートを用いた放熱構造について説明する。
図２は本発明の一実施の形態における熱輸送シートを用いた電子機器の断面図であり、積層シート１４の一端部１５がＩＣからなる発熱部品１９に熱的に接続され、積層シート１４の他端部１６が二次電池２０に熱的に接続されている。他端部１６は二次電池２０の領域の半分よりも発熱部品１９から遠い領域２１に熱的に接続している。
積層シート１４は、厚さ約２５μｍの熱分解グラファイトシート１１を３枚、接着層１２を介して貼り合わせ、その上下面に厚さ約１０μｍのＰＥＴからなる絶縁層１３を貼り合わせることにより構成されている。さらにこの積層シート１４の一端部１５および他端部１６を除いた領域を断熱層１７で覆っている。断熱層１７には厚さ約１００μｍで不織布にシリカを含浸させることにより内部に気泡を有するようにしたものを用いている。熱分解グラファイトシート１１の面方向の熱伝導率は約１６００Ｗ／ｍ・Ｋ、断熱層１７の熱伝導率は約０．０３Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。断熱層１７の熱伝導率は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることが望ましく、より望ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
二次電池２０の位置が、発熱部品１９に近い場所に配置されると、発熱部品１９からの熱が直接二次電池２０に伝わりやすくなる。そのため、二次電池２０の中でも特に発熱部品１９に近い部分が高温になりやすい。このように二次電池２０の中で温度差が発生すると二次電池２０の寿命が短くなる等の課題が生じてくる。本実施の形態の構成では、熱輸送シートが断熱層１７で覆われ、二次電池２０の領域の半分よりも発熱部品１９から遠い領域２１に熱的に接続されているため、二次電池２０の中での温度差を小さくすることができる。
なお、上記実施の形態では積層シート１４の他端部１６を二次電池２０に熱的に接続しているが、例えば二次電池２０に対向しているシールド板等に熱的に接続しても構わない。この場合でも、二次電池２０の領域の半分よりも発熱部品１９から遠い領域２１に熱的に接続することが重要である。
さらに断熱層１７の上に赤外線反射層１８を設けることが望ましい。グラファイトシート１１は伝わった熱を赤外線として輻射しやすい。そのため断熱層１７があっても、赤外線となったエネルギーは輻射により外に逃げやすい。そこで断熱層１７の上に赤外線反射層１８を設けることにより、熱伝導シートから放出された赤外線を反射させて外に逃げないようにすることができる。ここで赤外線反射層１８とは、波長１０μｍの赤外線の放射率が０．１以下となるような層をいう。例えばアルミ箔あるいはＰＥＴのテープにアルミ等の金属を蒸着したものを用いることができる。この表面の凹凸を小さくすることにより、赤外線放射率を小さくすることができる。
なお、上記実施の形態では、積層シート１４は複数枚のグラファイトシート１１を貼り合わせたものを用いているが、一枚のグラファイトシートを折りたたむことによって重ねたものであっても良い。
本発明に係る熱輸送シートおよびこれを用いた放熱構造は、途中で放熱するのを防ぎ、必要な場所まで効率よく熱を運ぶとともに、二次電池内の温度差を小さくすることにより二次電池の劣化を抑えることができ、産業上有用である。
１１ グラファイトシート
１２ 接着層
１３ 絶縁層
１４ 積層シート
１５ 一端部
１６ 他端部
１７ 断熱層
１８ 赤外線反射層
１９ 発熱部品
２０ 二次電池
２１ 電池を設けた領域の半分よりも発熱部品から遠い領域
２２ ヒートシンク部
１２ 接着層
１３ 絶縁層
１４ 積層シート
１５ 一端部
１６ 他端部
１７ 断熱層
１８ 赤外線反射層
１９ 発熱部品
２０ 二次電池
２１ 電池を設けた領域の半分よりも発熱部品から遠い領域
２２ ヒートシンク部
Claims (6)
- グラファイトシートを積層した積層シートと、この積層シートの一端部および前記積層シートの前記一端部とは反対側の他端部以外の領域の前記積層シートを覆う断熱層と、を備えた熱輸送シート。
- 前記断熱層の上に赤外線反射層を形成した請求項１記載の熱輸送シート。
- 前記断熱層に、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下のシートを用いた請求項１記載の熱輸送シート。
- 前記断熱層に、不織布にシリカを含浸させたシートを用いた請求項３記載の熱輸送シート。
- グラファイトシートを積層した積層シートの一端部を発熱部品に熱的に接続し、前記積層シートの前記一端部とは反対側の他端部を、電池を設けた領域の半分よりも前記発熱部品から遠い領域に熱的に接続し、前記一端部および前記他端部以外の前記積層シートを断熱層で覆う放熱構造。
- 前記断熱層の上に赤外線反射層を形成した請求項５記載の放熱構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014097293A JP2015216184A (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 熱輸送シートおよびこれを用いた放熱構造 |
| CN201520299544.2U CN204578958U (zh) | 2014-05-09 | 2015-05-11 | 热传输片以及使用了该热传输片的散热结构 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN (1) | CN204578958U (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017159527A1 (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 複合シートおよびこれを用いた電池パック |
| JP2018078224A (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | マツダ株式会社 | 熱伝導装置 |
| WO2019130995A1 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ノイズ吸収熱伝導シートおよびこれを用いた電子機器 |
| KR20210024383A (ko) * | 2019-08-23 | 2021-03-05 | 빌드업 주식회사 | 최적화된 전원시스템을 위한 pcb보드를 갖춤과 아울러 나노 다층 압축 그라파이트 필름을 활용한 cpu 고효율 방열구조를 갖는 일체형 컴퓨터 제조방법 |
| JP2021197174A (ja) * | 2020-06-10 | 2021-12-27 | 安立材料科技股▲ふん▼有限公司 | 高効率熱源管理を備えたケーシング構造 |
| US11925002B2 (en) | 2020-12-09 | 2024-03-05 | Amli Materials Technology Co., Ltd. | Casing structure with functionality of effective thermal management |
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- 2014-05-09 JP JP2014097293A patent/JP2015216184A/ja active Pending
-
2015
- 2015-05-11 CN CN201520299544.2U patent/CN204578958U/zh active Active
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| KR20210024383A (ko) * | 2019-08-23 | 2021-03-05 | 빌드업 주식회사 | 최적화된 전원시스템을 위한 pcb보드를 갖춤과 아울러 나노 다층 압축 그라파이트 필름을 활용한 cpu 고효율 방열구조를 갖는 일체형 컴퓨터 제조방법 |
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| JP2021197174A (ja) * | 2020-06-10 | 2021-12-27 | 安立材料科技股▲ふん▼有限公司 | 高効率熱源管理を備えたケーシング構造 |
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