JP2012148904A - ヒートスポット抑制フィルム、デバイス、およびヒートスポット抑制フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【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】ヒートスポット抑制フィルム１００は、第１領域１０２と、第１領域１０２よりも比重の大きい第２領域１０４とを有するグラファイトフィルムを備える。電子部品２２に対向する筐体１０の内壁１０ａにヒートスポット抑制フィルム１００の第１領域１０２が配置されることにより、電子部品２２に対向する筐体１０の外壁１０ｂに発生するヒートスポットを抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ヒートスポット抑制フィルム、デバイス、およびヒートスポット抑制フィルムの製造方法に関する。

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

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。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るヒートスポット抑制フィルムは、第１領域と、第１領域よりも比重の大きい第２領域とを有するグラファイトフィルムを備え、熱源に対向する位置に第１領域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。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重であり、第２領域は、１．５ｇ／ｃｍ^３より大きい比重でもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、第２領域より厚みむらが大きくてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、第２領域より表面粗さが大きくてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されておらず、第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されており、第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、６．５ＭＰａ以上の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されており、第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、４９０Ｎ／ｃｍ以上の圧力で圧延処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域の厚みは、第２領域の厚みの１．２５倍以上、３０．０倍以下でもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第１領域の面密度は、第２領域の面密度と同一でもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、第２領域は、グラファイトフィルムにおいて第１領域の周囲に位置してもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、グラファイトフィルムの一方の面側に積層され、グラファイトフィルムと熱源に対向する部材とを接着する接着層をさらに備えてもよい。

上記ヒートスポット抑制フィルムにおいて、グラファイトフィルムの少なくとも一方の面側に積層され、グラファイトフィルムを保護する保護層をさらに備えてもよい。

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ヒートスポット抑制フィルムとを備え、第１領域は、熱源に対向する位置に配置されている。

本発明の一態様に係るヒートスポット抑制フィルムの製造方法は、高分子フィルムを熱処理することで、膨張状態のグラファイトフィルムを作製する工程と、グラファイトフィルムの第１領域より大きい圧力でグラファイトフィルムの第２領域に対して加圧処理をすることで、第１領域と、第１領域よりも比重の大きい第２領域とを有するヒートスポット抑制フィルムを作製する工程とを備える。

上記製造方法において、ヒートスポット抑制フィルムを作製する工程は、グラファイトフィルムの一方の面側に接着層を形成する工程と、接着層が形成された後に、第２領域に対して加圧処理をする工程とを有してもよい。

上記製造方法において、ヒートスポット抑制フィルムを作製する工程は、グラファイトフィルムの他方の面側に、グラファイトフィルムを保護する保護層を形成する工程をさらに有し、加圧処理をする工程は、接着層および保護層が形成された後に、第２領域に対して加圧処理を含んでもよい。

上記製造方法において、加圧処理をする工程は、第１領域に対してグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理を実施せずに、第２領域に対して加圧処理を実施する工程を含んでもよい。

上記製造方法において、加圧処理をする工程は、第１領域に対して６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理を実施することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去するとともに、第２領域に対して６．５ＭＰａ以上の圧力で圧縮処理を実施することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去する工程を含んでもよい。

上記製造方法において、加圧処理をする工程は、第１領域に対して、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去するとともに、第２領域に対して、４９０Ｎ／ｃｍ以上の圧力で圧延処理することにより、発泡状態のグラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去する工程を含んでもよい。

上記製造方法において、加圧処理をする工程は、第１領域に対応する領域に貫通孔が形成されたプレス板で、第２領域に対して加圧処理をしてもよい。

上記製造方法において、加圧処理をする工程は、第１領域に対応する領域に凹部が形成されたプレス板で、第１領域より大きい圧力で第２領域に対して加圧処理をしてもよい。

上記製造方法において、深さが１０μｍ以上５００μｍ以下の凹部が形成されたプレス板で、第１領域より大きい圧力で第２領域に対して加圧処理をしてもよい。

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。

一実施形態に係るヒートスポット抑制フィルムの平面図である。 一実施形態に係るヒートスポット抑制フィルムの断面図である。 グラファイトフィルムの第１領域における断面ＳＥＭ写真を示す図である。 グラファイトフィルムの第２領域における断面ＳＥＭ写真を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムが貼り付けられたデバイスの断面図である。 一実施形態に係るヒートスポット抑制フィルムの断面図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 ヒートスポット抑制フィルムの製造方法を示す図である。 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。

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。

図１Ａは、本実施形態に係るヒートスポット抑制フィルム１００の平面図を示す。図１Ｂは、図１Ａに示すＡ−Ａ線におけるヒートスポット抑制フィルム１００の断面図を示す。

ヒートスポット抑制フィルム１００は、バッテリまたは半導体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。

ヒートスポット抑制フィルム１００は、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも高いグラファイトフィルム１１０を備える。グラファイトフィルム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できる。グラファイトフィルム１１０は、第１領域１０２および第２領域１０４を有する。本実施形態では、第２領域１０４は、中央領域にある第１領域１０２を囲む周辺領域である。しかし、第１領域１０２と第２領域１０４との位置関係は、特に限定されない。よって、第１領域１０２は中央領域でなくてもよい。第１領域１０２は、中央領域からずれた領域でもよい。または、第１領域１０２は、グラファイトフィルム１１０の少なくとも１辺に隣接する領域、すなわち周辺領域の一部でもよい。第１領域１０２は、第２領域１０４よりもグラファイト層間に空気等のガスが多く残留している。よって、第１領域１０２は、第２領域１０４より厚み方向の熱伝導率が低く、断熱層として機能する。したがって、熱源に対向する位置に第１領域１０２を配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００の熱源と反対側の面に配置される部材に発生するヒートスポットを抑制することができる。

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。

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。

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み方向の屈折率との差を意味する。

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分程度の保持を行うことが望ましい。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。

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が挙げられる。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。

ここで、上記のような炭化処理および黒鉛化工程を経た後のグラファイトフィルムは、グラファイト骨格を形成しないＮ_２、フィラー（リン酸系）などの内部ガス発生によりグラファイト層が持ち上げられた発泡状態にある。通常、黒鉛化工程後の発泡状態のグラファイトフィルムは、圧縮処理、圧延処理などの加圧処理が実施されることで、耐屈曲性を向上させている。

本実施形態に係るグラファイトフィルムは、第１領域１０２よりも大きい圧力で第２領域１０４に対して圧縮処理、圧延処理などの加圧処理をする。ここで、第１領域１０２よりも大きい圧力で第２領域１０４に対して加圧処理するとは、第１領域１０２に対して加圧処理を実施せずに、第２領域１０４に対してのみ加圧処理を実施する場合も含む。

より具体的には、発泡状態のグラファイトフィルムの第２の領域１０４のみに対してプレス機等を使用して、好ましくは６．５ＭＰａ以上、４０．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは７．５ＭＰａ以上、２０．０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは８．５ＭＰａ以上、１５．０ＭＰａ以下で圧縮処理してもよい。もしくは、発泡状態のグラファイトフィルムの第２領域１０４のみに対して２本のステンレス製等のローラの間を、好ましくは４９０Ｎ／ｃｍ以上、４０００Ｎ／ｃｍ以下の力、より好ましくは７００Ｎ／ｃｍ以上、３０００Ｎ／ｃｍ以下の力、さらに好ましくは９００Ｎ／ｃｍ以上、１５００Ｎ／ｃｍ以下の力で通過させることで圧延処理してもよい。

ここで、第１領域１０２に対しては加圧処理を実施しないことが最も好ましい。しかし、第２領域１０４に対する圧縮処理の圧力または圧延処理の力より小さく、かつ０ＭＰａまたは０Ｎ／ｃｍより大きい圧力または力で第１領域１０２に対して圧縮処理または圧延処理を実施してもよい。より具体的には、第１領域１０２に対してプレス機等を使用して、好ましくは０．２１ＭＰａ以上、６．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましく４．０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは２．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理してもよい。一方、第２領域１０４に対してプレス機等を使用して、好ましくは６．５ＭＰａ以上、４０．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは７．５ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは８．５ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理してもよい。または、発泡状態のグラファイトフィルムの第１領域１０２に対して２本のステンレス製等のローラの間を、好ましくは９．８Ｎ／ｃｍ以上、３９０Ｎ／ｃｍ以下の力、より好ましくは１９６Ｎ／ｃｍ以下の力、さらに好ましくは４６Ｎ／ｃｍ以下の力で通過させてもよい。一方、第２領域１０４に対して、好ましくは４９０Ｎ／ｃｍ以上、４０００Ｎ／ｃｍ以下の力、より好ましくは７００Ｎ／ｃｍ以上、３０００Ｎ／ｃｍ以下の力、さらに好ましくは９００Ｎ／ｃｍ以上、１５００Ｎ／ｃｍ以下の力で通過させることで圧延処理してもよい。

以上のように、第１領域１０２よりも大きい圧力で第２領域１０４に対して圧縮処理または圧延処理することで、第１領域１０２のグラファイト層間の空気等のガスを、第２領域１０４のグラファイト層間の空気等のガスより多く残留させることができる。

上記のような圧縮処理または圧延処理することで作製されたグラファイトフィルムにおける第１領域１０２は、好ましくは１．５ｇ／ｃｍ^３より大きく、２．３ｇ／ｃｍ^３以下の比重、より好ましくは１．７ｇ／ｃｍ^３以上の比重、さらに好ましくは１．９ｇ／ｃｍ^３以上の比重である。第２領域１０４は、好ましくは０．１ｇ／ｃｍ^３以上、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重、より好ましくは１．０ｇ／ｃｍ^３以下の比重、さらに好ましくは０．６ｇ／ｃｍ^３以下の比重である。

上記のような圧縮処理または圧延処理することで作製されたグラファイトフィルムにおける第１領域１０２は、第２領域１０４より厚みむらが大きいことが好ましい。つまり、第１領域１０２は、第２領域１０４より厚みのばらつきが大きい。より具体的には、第１領域１０２の任意の複数の箇所、例えば２０箇所のそれぞれの厚みに対する標準偏差は、好ましくは０．８μｍ以上、８．０μｍ以下、より好ましくは１．４μｍ以上、さらに好ましくは２．０μｍ以上である。第２領域１０４の任意の複数の箇所、例えば２０箇所のそれぞれの厚みに対する標準偏差は、好ましくは０．０１μｍ以上、０．７９以下、より好ましくは０．６５μｍ以下、さらに好ましくは０．５５μｍ以下である。

なお、第１領域１０２が、第２領域１０４よりも厚みむらが大きい場合には、第１領域１０２は、第２領域１０４よりもグラファイトフィルムの表面に空気等のガスがより多く存在できる。したがって、この場合、第１領域１０２は、第２領域１０４よりも厚み方向における断熱効果がより大きくなる。また、第２領域１０４が、第１領域１０２よりも厚みむらが小さい場合、第１領域１０２よりもグラファイト層が湾曲しておらず、平坦である。この場合、第２領域１０４は、第１領域１０２よりも面方向への熱拡散効果がより大きくなる。よって、熱源に対向する位置に第１領域１０２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より抑制できる。

なお、グラファイトフィルムの厚みは、２５℃の恒温室にて５０ｍｍ×５０ｍｍのグラファイトフィルムの第１領域１０２および第２領域１０４のそれぞれの任意の２０点において、厚みゲージ（ハイデンハイン（株）社製、ＨＥＩＤＥＮＨ：ＡＩＮ−ＣＥＲＴＯ）を用いて測定される。

第１領域１０２の面積は、ヒートスポット抑制フィルム１００の全体の面積の１％以上であることが好ましく、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは８％以上である。第１領域１０２の面積が０．１％以上あれば、ヒートスポット抑制フィルム１００の厚み方向への熱伝導を効率的に阻害できる。

さらに、第１領域１０２のＪＩＳ Ｂ ６０１に基づいて得られる表面粗さＲａは、好ましくは０．８μｍ以上、５．０μｍ以下、より好ましくは１．４μｍ以上、さらに好ましくは２．０μｍ以上である。第２領域１０４の表面粗さＲａは、好ましくは０．０１μｍ以上、０．７９μｍ以下、より好ましくは０．７０μｍ以下、さらに好ましくは０．６０μｍ以下である。

なお、表面粗さＲａは、例えば、表面粗さ測定機ＳＥ３５００（（株）小坂研究所製）を使用して、２５℃雰囲気下で測定される。グラファイトフィルムのそれぞれの領域の表面粗さＲａは、それぞれの領域のグラファイトフィルムを長さ１００ｍｍ×幅５０ｍｍのサイズに切り取り、カットオフ０．８ｍｍ、送り速度２ｍｍ／ｓｅｃとしてチャートを描かせ、基準長さＬの部分を切り取り、その切り取り部分の中心線をＸ軸、縦方向をＹ軸として、粗さ曲線Ｙ＝ｆ（Ｘ）で表した場合、次の式（１）で得られる値をμｍで表す。

また、上記のような圧縮処理または圧延処理することで作製されたグラファイトフィルムの第１領域１０２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４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、さらに好ましくは６００Ｗ／ｍＫ以上である。第２領域１０４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。一方、第１領域１０２の厚み方向の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらに好ましくは２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。第２領域１０４の厚み方向の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。

上記のような圧縮処理または圧延処理することで作製されたグラファイトフィルムの第１領域１０２の厚みは、好ましくは第２領域１０４の厚みの１．２５倍以上３０．０倍以下、より好ましくは１．５倍以上２０．０倍以下、さらに好ましくは２．０倍以上１０．０倍以下である。また、第１領域１０２の厚みは、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは７０μｍ以上である。第２領域１０４の厚みは、好ましくは７０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３４μｍ以下である。

さらに、上記のような圧縮処理または圧延処理することで作製されたグラファイトフィルムの第１領域１０２の面密度（単位投影面積１ｃｍ２当たりの重量）と第２領域１０４の面密度との差は、好ましくは１．０ｍｇ以下、より好ましくは０．５ｍｇ以下、より好ましくは０．１ｍｇ以下である。

図２Ａは、グラファイトフィルムの第１領域１０２における断面ＳＥＭ写真である。一方、図２Ｂは、９．８ＭＰａで圧縮処理されたグラファイトフィルムの第２領域１０４における断面ＳＥＭ写真である。このように、本実施形態におけるグラファイトフィルムは、第２領域１０４のグラファイト層間の隙間よりも、第１領域１０２のグラファイト層間の隙間が空いている。よって、第１領域１０２のほうがグラファイト層とグラファイト層との間に空気等のガスがより多く残留している。この空気等のガスが断熱層として機能するので、第２領域１０４の厚み方向の熱伝導率よりも第１領域１０２の厚み方向の熱伝導率が低くなる。したがって、熱源に対向する位置に第１領域１０２を配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００の熱源と反対側の面に配置される部材に発生するヒートスポットを抑制することができる。

図３は、内壁にヒートスポット抑制フィルム１００が貼り付けられたデバイス２００の断面図を示す。ヒートスポット抑制フィルム１００は、グラファイトフィルム１１０と接着層１２０とを備える。接着層１２０は、グラファイトフィルム１１０の一方の面側に積層される。

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。ヒートスポット抑制フィルムは、熱源になる電子部品２２に対向する位置に第１領域１０２が位置づけられ、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。

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。ヒートスポット抑制フィルムの機能からすれば接着層は熱伝導しにくいことが好ましい。よって、接着層はより厚みの厚いものが好ましい。接着層１２０の厚みは、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上である。

本実施形態では、ヒートスポット抑制フィルム１００の厚み方向において電子部品２２と第１領域１０２とが重なる位置に配置される場合について説明する。しかし、第１領域１０２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ることが好ましい。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と第１領域１０２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、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。よって、第１領域１０２が配置される位置を示す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は位置が異なる、熱源とは全く重ならない位置も含む。また、ヒートスポット抑制フィルム１００の大きさは特に制限はない。しかし、ヒートスポット抑制フィルム１００の大きさは、例えば、ヒートスポット抑制フィルム１００が貼り付けられる筐体１０の内壁１０ａの面全体を覆う大きさでもよい。

このように構成することで、電子部品２２から発生し、ヒートスポット抑制フィルム１００に伝達された熱は、グラファイトフィルム１１０の面方向に伝達され拡散される。また、第１領域１０２は、断熱層として機能するので接着層１２０への厚み方向への熱伝達がされにくい。よって、電子部品２２に対向する位置に第１領域１０２を配置することで、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することができる。

なお、上記の実施形態では、ヒートスポット抑制フィルム１００は、電子部品２２には接触していない例について説明した。しかし、内壁１０ａに貼り付けられたヒートスポット抑制フィルム１００は、電子部品２２と接触していてもよい。この場合、ヒートスポット抑制フィルム１００が筺体１０の内壁１０ａと電子部品２２とにより挟まれて密着状態になる。電子部品２２が接触する第１領域１０２は、グラファイト層間に比較的大きな隙間がある。したがって、電子部品２２とヒートスポット抑制フィルム１００との密着度合いが高まる。よって、電子部品２２で発生した熱がヒートスポット抑制フィルム１００に効率的に伝達でき、電子部品２２の温度の上昇を抑制できる。

図４は、ヒートスポット抑制フィルム１００の変形例であるヒートスポット抑制フィルム１００Ａの断面図を示す。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａは、保護層１３０とグラファイトフィルム１１０と接着層１２０とを備える。保護層１３０の一方の面にグラファイトフィルム１１０が積層される。グラファイトフィルム１１０の保護層１３０側と反対側の面に、接着層１２０が積層される。このように構成されたヒートスポット抑制フィルム１００Ａによれば、第１領域１０２を熱源に対向する位置に位置づけてヒートスポット抑制フィルム１００Ａを配置することにより、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ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。さらに、保護層１３０を設けることにより、グラファイトフィルム１１０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。

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、グラファイトフィルム１１０の接着層側の面に積層してもよい。

図５Ａ〜図５Ｄは、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａの製造方法を示す。なお、図５Ａ〜図５Ｄでは、第１接着層１２０として両面粘着フィルムＡを使用し、保護層１３０としてＰＥＴテープＰを使用した場合の例を示す。また、グラファイトフィルムＧは、炭化処理および黒鉛化処理後の圧縮処理もしくは圧延処理が施されていない膨張状態のグラファイトフィルムを使用する。なお、グラファイトフィルムＧは、１．５ｇ／ｃｍ^３より大きい比重であるグラファイトフィルムであれば、炭化処理および黒鉛化処理後の圧縮処理もしくは圧延処理が施されているグラファイトフィルムを使用してもよい。

ＰＥＴテープＰ、グラファイトフィルムＧ、および両面粘着フィルムＡを準備する（図５Ａ）。グラファイトフィルムＧの一方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせるとともに、グラファイトフィルムＧの他方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせる（図５Ｂ）。次いで、ＰＥＴテープＰ、グラファイトフィルムＧ、および両面粘着フィルムＡが貼り合わせたフィルムの第２領域１０４に対してプレス機等を使用して、好ましくは６．５ＭＰａ以上、４０．０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは７．５ＭＰａ以上、２０．０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは８．５ＭＰａ以上、１５．０ＭＰａ以下で圧縮処理し（図５Ｃまたは図５Ｄ）し、ヒートスポット抑制フィルム１００Ａを作製する（図５Ｅ）。

なお、プレス板を使用することによりフィルムを圧縮処理する場合には、図５Ｃに示すように第１領域１０２に対応する領域に貫通孔３０２が形成されたプレス板３００を使用してもよい。または、フィルムを圧縮する圧縮面のうち、第２領域１０４に対応する圧縮面が第１領域１０２に対応する圧縮面よりも突出した形状であるプレス板を使用してもよい。すなわち、図５Ｄに示すように、フィルムを圧縮する圧縮面に第１領域１０２に対応する領域に凹部３０４が形成されたプレス板３００を使用してもよい。凹部３０４の深さは、好ましくは１０μｍ以上、５００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上、３００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上、２００μｍ以下でもよい。つまり、第２領域１０４に対応する圧縮面が、第１領域１０２に対応する圧縮面に対して、好ましくは１０μｍ以上、５００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上、３００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上、２００μｍ以下突出したプレス板を使用してもよい。

なお、上記の製造方法では、両面粘着フィルムＡおよびＰＥＴテープＰを膨張状態のグラファイトフィルムＧに貼り合わせた後に、圧縮処理を施す例について説明した。しかし、膨張状態のグラファイトフィルムＧに対して、圧縮処理もしくは圧延処理を施した後、両面粘着フィルムＡおよび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。

以下において、上述の実施形態に係る実施例について、比較例とともに説明する。

＜評価方法＞
図６は、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。図６では、評価対象のヒートスポット抑制フィルムの例として、グラファイトフィルムＧと、両面粘着フィルム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第１領域１０２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。

発熱体Ｈの大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚み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、厚み１ｍｍである。サンプルＳの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍであり、第１領域１０２の大きさは、１５ｍｍ×１５ｍｍである。支持体Ｂの大きさは、６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚み１．０ｍｍである。発熱体ＨとサンプルＳの距離は０．１ｍｍとした。

図６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と第１領域１０２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。

支持体Ｂの外面中央部の温度の評価は、３９℃未満の場合「Ａ」、３９℃〜４１℃の場合を「Ｂ」、４１℃〜４３℃の場合を「Ｃ」、４３℃より高い場合を「Ｄ」とした。

発熱体Ｈの中心部の温度の評価は、７０℃未満の場合「Ａ」、７０℃〜７２℃の場合を「Ｂ」、７２℃より高い場合を「Ｃ」とした。

サンプルＳ製造の生産性を、サンプルＳの製造にかかる時間で評価した。サンプルＳを１０枚作製するのに必要な時間が、２０分未満の場合「Ａ」、２０分〜４０分の場合を「Ｂ」、４０分より長くかかる場合を「Ｃ」とした。

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、厚み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。

本評価において保護層として使用するＰＥＴテープＰは、厚み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。

本評価において使用する膨張状態の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。

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み（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、厚み７５μｍのポリイミドフィルムを作製した。

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３℃／ｍｉｎで２９００℃まで昇温して黒鉛化処理を行い、厚み１５０μｍ、厚み標準偏差７．１５μｍ、比重０．４６ｇ／ｃｍ^３、表面粗さＲａ５．２μｍの膨張状態のグラファイトフィルムＧを得た。

（実施例１）
実施例１では、サンプルＳとして図３に示すヒートスポット抑制フィルム１００を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００の大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。グラファイトフィルム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。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。ヒートスポット抑制フィルム１００は、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせた後、第２領域１０４に対して９．８ＭＰａで圧縮処理することで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００についての評価結果は、表１に示した。

（実施例２）
実施例２では、サンプルＳとして図４に示すヒートスポット抑制フィルム１００Ａを使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。グラファイトフィルム１１０に、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさである膨張状態のグラファイトフィルムＧを使用した。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。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａは、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、膨張状態のグラファイトフィルムＧの他方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせた後、第２領域１０４に対して９．８ＭＰａで圧縮処理することで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａについての評価結果は、表１に示した。

（実施例３）
図４に示すヒートスポット抑制フィルムについて、実施例３では、サンプルＳとしてヒートスポット抑制フィルム１００Ａの変形系であるヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'を使用した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'の大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。グラファイトフィルム１１０に、膨張状態のグラファイトフィルムＧの第２領域１０４に対して９．８ＭＰａで圧縮処理した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。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。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'は、グラファイトフィルムＧの一方の面に、両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、他方の面に、ＰＥＴテープＰの一方の面を貼り合わせたることで作製した。ヒートスポット抑制フィルム１００Ａ'についての評価結果は、表１に示した。

（比較例１）
比較例１では、サンプルＳとして複合フィルムＸを使用した。複合フィルムＸは、膨張状態のグラファイトフィルムＧの第１領域１０２および第２領域１０４全体に対して９．８ＭＰａで圧縮処理することでグラファイトフィルムＧを作製し、グラファイトフィルムＧの一方の面に両面粘着フィルムＡ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ＰＥＴテープＰを貼り合わせることで作製した。複合フィルムＸの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。複合フィルムＸについての評価結果は、表１に示した。

（比較例２）
比較例２では、サンプルＳとして複合フィルムＹを使用した。複合フィルムＹは、膨張状態のグラファイトフィルムＧの一方の面に両面粘着フィルムＡの一方の面を貼り合わせ、膨張状態のグラファイトフィルムＧの他方の面にＰＥＴテープＰを貼り合わせることで作製した。複合フィルムＹの大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍである。複合フィルムＹについての評価結果は、表１に示した。

以上のように、本実施形態に係るヒートスポット抑制フィルムは、面方向に熱を効率的に拡散させ、かつ第２領域１０４において断熱層としても機能するので、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３に示すヒートスポット抑制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。

実施例２に示すヒートスポット抑制フィルムは、グラファイトフィルムに両面粘着フィルムとＰＥＴテープを貼り合わせた後に圧縮処理を実施するために、生産性も優れる。

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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、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。

１０ 筐体
２０ 基板
２２ 電子部品
１００ ヒートスポット抑制フィルム
１１０ グラファイトフィルム
１２０ 接着層
１３０ 保護層
２００ デバイス

Claims (22)

1. 第１領域と、第１領域よりも比重の大きい第２領域とを有するグラファイトフィルムを備え、
   熱源に対向する位置に前記第１領域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。
2. 前記第１領域は、１．５ｇ／ｃｍ^３以下の比重であり、
   前記第２領域は、１．５ｇ／ｃｍ^３より大きい比重である請求項１に記載のヒートスポット抑制フィルム。
3. 前記第１領域は、前記第２領域より厚みむらが大きい請求項１から請求項２のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
4. 前記第１領域は、前記第２領域より表面粗さが大きい請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
5. 前記第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されておらず、
   前記第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理が実施されている請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
6. 前記第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されており、
   前記第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、６．５ＭＰａ以上の圧力で圧縮処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されている請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
7. 前記第１領域は、高分子フィルムを熱処理した後、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されており、
   前記第２領域は、高分子フィルムを熱処理した後、４９０Ｎ／ｃｍ以上の圧力で圧延処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部が除去されている請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
8. 前記第１領域の厚みは、前記第２領域の厚みの１．２５倍以上、３０．０倍以下である請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
9. 前記第１領域の面密度は、前記第２領域の面密度と同一である請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
10. 前記第２領域は、前記グラファイトフィルムにおいて前記第１領域の周囲に位置する請求項１から請求項９のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
11. 前記グラファイトフィルムの一方の面側に積層され、前記グラファイトフィルムと前記熱源に対向する前記部材とを接着する接着層をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルム。
12. 前記グラファイトフィルムの他方の面側に積層され、前記グラファイトフィルムを保護する保護層をさらに備える請求項１１に記載のヒートスポット抑制フィルム。
13. 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１２のいずれか１つに記載のヒートスポット抑制フィルムと
    を備え、
    前記第１領域は、前記熱源に対向する位置に配置されているデバイス。
14. 高分子フィルムを熱処理することで、膨張状態のグラファイトフィルムを作製する工程と、
    前記グラファイトフィルムの第１領域より大きい圧力で前記グラファイトフィルムの第２領域に対して加圧処理をすることで、第１領域と、第１領域よりも比重の大きい第２領域とを有するヒートスポット抑制フィルムを作製する工程と
    を備えるヒートスポット抑制フィルムの製造方法。
15. 前記ヒートスポット抑制フィルムを作製する工程は、
    前記グラファイトフィルムの一方の面側に接着層を形成する工程と、
    前記接着層が形成された後に、前記第２領域に対して前記加圧処理をする工程と
    を有する請求項１４に記載の製造方法。
16. 前記ヒートスポット抑制フィルムを作製する工程は、
    前記グラファイトフィルムの他方の面側に、前記グラファイトフィルムを保護する保護層を形成する工程をさらに有し、
    前記加圧処理をする工程は、
    前記接着層および前記保護層が形成された後に、前記第２領域に対して前記加圧処理をする工程を含む請求項１５に記載の製造方法。
17. 前記加圧処理をする工程は、
    前記第１領域に対して前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスを除去する加圧処理を実施せずに、前記第２領域に対して前記加圧処理を実施する工程を含む請求項１４から請求項１６のいずれか１つに記載の製造方法。
18. 前記加圧処理をする工程は、
    前記第１領域に対して６．０ＭＰａ以下の圧力で圧縮処理を実施することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去するとともに、前記第２領域に対して６．５ＭＰａ以上の圧力で圧縮処理を実施することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去する工程を含む請求項１４から請求項１６のいずれか１つに記載の製造方法。
19. 前記加圧処理をする工程は、
    前記第１領域に対して、３９０Ｎ／ｃｍ以下の圧力で圧延処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去するとともに、前記第２領域に対して、４９０Ｎ／ｃｍ以上の圧力で圧延処理することにより、発泡状態の前記グラファイトフィルムを構成するグラファイト層内に存在するガスの一部を除去する工程を含む請求項１４から請求項１６のいずれか１つに記載の製造方法。
20. 前記加圧処理をする工程は、
    前記第１領域に対応する領域に貫通孔が形成されたプレス板で、前記第２領域に対して加圧処理をする請求項１４から請求項１９のいずれか１つに記載の製造方法。
21. 前記加圧処理をする工程は、
    前記第１領域に対応する領域に凹部が形成されたプレス板で、前記第１領域より大きい圧力で前記第２領域に対して加圧処理をする請求項１４から請求項１９のいずれか１つに記載の製造方法。
22. 深さが１０μｍ以上５００μｍ以下の前記凹部が形成されたプレス板で、前記第１領域より大きい圧力で前記第２領域に対して加圧処理をする請求項２１に記載の製造方法。