WO2015137257A1 - 電子端末機器及びその組立方法 - Google Patents

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亜希 鴻上
浩一 西浦
武 中垣
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic terminal device and an assembling method thereof.
  • heat-generating electronic components by paying attention to heat generation such as arithmetic elements, communication control elements, and memory elements.
  • Patent Document 1 the heat conductive resin molded body 1 is applied to the back surface of the LED mounting substrate 6 (the surface on which the solder is placed) via the heat dissipation sheet 7 to release heat.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which heat generated from the heat generating electronic component 2 is released to the heat dissipating member 3 through the metal sheet 1-b and the heat conducting member 1-a.
  • Patent Document 3 discloses a heat dissipation structure in which a skin layer 8 including a three-dimensional shape shaping layer 2 is provided on the surface of a heat conductive layer 1.
  • Patent Document 4 describes a heat generating electronic component H, a heat transfer sheet 11 made of expanded graphite disposed between the heat generating electronic component H and the heat radiating body 12, and the heat transfer sheet 11 and the heat generating electronic component H.
  • a heat dissipation structure 10 including a resin film 13 disposed between or between a heat transfer sheet 11 and a heat dissipation body 12.
  • a graphite sheet 20 is placed on one side of a thermoplastic resin 10 to lower the temperature of an electronic element such as a semiconductor, and a circuit board 40 is arranged on the insulating sheet 30 via the insulating sheet 30.
  • a method of diffusing the heat of the mounted heat generating electronic component 50 is disclosed.
  • Patent Documents 1 to 5 disclose heat conduction technology using a molded heat dissipation member such as a heat dissipation sheet.
  • a molded heat dissipation member such as a heat dissipation sheet.
  • the dimensions and Since the shapes are different, there is a trouble of making a new mold or the like every time the substrate is changed.
  • the heat radiating member cannot be in close contact with the heat generating electronic components, and the contact area between the heat generating electronic components and the heat radiating member is reduced.
  • heat generating electronic parts of various sizes are used on the circuit board, and a heat radiating member such as a heat radiating sheet cannot follow minute irregularities.
  • the temperature in the electronic terminal device is monitored, and if the temperature exceeds the limit value, the function of the heat generating electronic component of the electronic terminal device is restricted by a program to suppress the heat generation. ing. Specifically, the program being used is temporarily stopped, the program activation delay, the moving image is paused, the line is disconnected, and the camera is forcibly terminated.
  • the function of the heat generating electronic component is restricted by program control, the surface temperature of the electronic terminal device is subsequently lowered, but the predetermined function is restricted as described above, which hinders the smooth use of the user.
  • the present invention efficiently releases heat of a heat generating electronic component without changing the design of the substrate, and the surface of the electronic terminal device becomes locally hot (heat
  • An object of the present invention is to provide an electronic terminal device and an assembling method thereof that can prevent a spot) and reduce the temperature of a heat generating electronic component.
  • an electromagnetic shielding member mounted in the vicinity of a heat generating electronic component mounted on a substrate for an electronic terminal device and so as to cover the heat generating electronic component at least from its upper surface
  • the present invention has been completed by utilizing for heat dissipation.
  • the electronic terminal device includes (a) a heat generating electronic component and an electromagnetic shielding member attached to the heat generating electronic component so as to be close to the heat generating electronic component and cover at least the upper surface of the heat generating electronic component on at least one side.
  • An electronic terminal device substrate comprising: a thermally conductive curable liquid resin filled and cured between the electromagnetic shield member and the electronic terminal device substrate and in contact with the heat generating electronic component A substrate for an electronic terminal device; and (b) a high thermal conductivity for diffusing the heat sucked up by the thermally conductive curable liquid resin, which is disposed in contact with or opposite to the upper surface of the electromagnetic shielding member. And a functional resin film.
  • the high thermal conductive resin film may be a graphite film having anisotropy in thermal conductivity.
  • the heat conductive curable liquid resin may be a heat conductive curable liquid resin that is cured by moisture or heat.
  • the electromagnetic shield member may have a shape surrounding a heat generating electronic component with a wall, and the electromagnetic shield member may be a plate covered on the upper surface of the heat generating electronic component.
  • the heat generating electronic component includes at least one of an arithmetic element, a communication control element, and a memory element.
  • the thermally conductive curable liquid resin is a thermally conductive curable liquid resin composed of a curable acrylic resin and / or a curable polypropylene oxide resin and a thermally conductive filler, and has a thermal conductivity of 0.00. It is preferably 5 W / mK or more.
  • the thermal conductivity in the direction along the surface of the high thermal conductive resin film is 300 W / mK or more, preferably 600 W / mK or more, more preferably 1000 W / mK or more, and the thickness is 350 em or less, preferably 100 em or less. May be 50 em or less.
  • An electronic terminal device assembling method of the present invention comprises: (a) a heat generating electronic component; and an electromagnetic shield member attached so as to be close to the heat generating electronic component and cover the heat generating electronic component from at least the upper surface thereof. At least one side of the electronic terminal equipment substrate is filled with a heat conductive curable liquid resin between the electromagnetic shield member and the electronic terminal equipment substrate and in contact with the heat generating electronic component. And (b) disposing a highly thermally conductive resin film for diffusing the heat sucked up by the thermally conductive curable liquid resin so as to contact or face the upper surface of the electromagnetic shield member. Thus, an electronic terminal device is assembled.
  • a heat conductive curable liquid resin is filled between the electromagnetic shielding member and the electronic terminal device substrate and in contact with the heat generating electronic component, thereby generating the heat generating electronic component.
  • the temperature of the heat generating electronic component can be lowered by releasing the heat to be released through the heat conductive curable liquid resin.
  • the heat sucked up by the heat conductive curable liquid resin can be diffused by the high heat conductive resin film, and as a result, the heat spots can be reduced. Reduction in heat spots leads to prevention of burns for users of electronic terminal devices.
  • the present invention since the temperature of the heat generating electronic component is lowered, it is possible to extend the time until the situation that “the function of the program is restricted due to the temperature rise in the electronic terminal device”.
  • the present invention not only the temperature of the surface of the electronic terminal device is lowered, but also the temperature of the heat generating electronic component itself is lowered, thereby preventing “deterioration / damage of circuit components due to heat trapped inside the electronic terminal device”. It becomes possible to suppress.
  • the heat conductive curable liquid resin of the present invention is a liquid before curing, it follows the unevenness of the heat generating electronic component having various sizes, and has high adhesion to the heat generating electronic component after curing. Therefore, the contact thermal resistance with the heat generating electronic component is reduced, and the heat generated from the heat generating electronic component can be efficiently released.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an internal substrate of an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention. The state which removed the back surface cover of the electronic terminal device is shown.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view showing an electronic terminal device that takes heat dissipation measures using a high thermal conductive resin film.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view showing an electronic terminal device that takes heat dissipation measures using a heat conductive curable liquid resin.
  • FIG. 4 is a schematic sectional side view showing an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention in which heat dissipation measures are taken using a heat conductive curable liquid resin and a high heat conductive resin film.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an internal substrate of an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention. The state which removed the back surface cover of the electronic terminal device is shown.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view showing an electronic terminal device that takes heat dissipation measures using
  • FIG. 5 is a schematic sectional side view showing an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention in which heat dissipation measures are taken using a thermally conductive curable liquid resin and a highly thermally conductive resin film.
  • FIG. 6 is a schematic sectional side view showing an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention in which heat dissipation measures are taken using a thermally conductive curable liquid resin and a highly thermally conductive resin film.
  • FIG. 7 is a schematic sectional side view showing an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention in which heat dissipation measures are taken using a heat conductive curable liquid resin and a high heat conductive resin film.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional side view showing an electronic terminal device according to an embodiment of the present invention in which heat dissipation measures are taken using a thermally conductive curable liquid resin and a highly thermally conductive resin film.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an apparatus configuration for performing heat radiation measurement of an electronic terminal device used in an example of the present invention.
  • the electronic terminal device of the present invention is not particularly limited as long as it is a device having a heat generating electronic component on a substrate.
  • the electronic terminal device can be used for applications such as electronic devices, precision devices, and automobile parts.
  • it is suitable for small mobile terminals such as mobile phones, smartphones, tablets, notebook computers, digital cameras, and small game terminals.
  • electronic terminal devices include servers, servers for servers, desktop computers, game devices, notebook computers, electronic dictionaries, PDAs, mobile phones, smartphones, tablet terminals, portable music players and other portable devices, liquid crystal displays, Plasma display, surface conduction electron-emitting device display (SED), LED, organic EL, inorganic EL, liquid crystal projector, display device such as clock, ink jet printer (ink head), electrophotographic device (developing device, fixing device, heat roller) , Heat belt) image forming apparatus, semiconductor element, semiconductor package, semiconductor sealing case, semiconductor die bonding, CPU, memory, power transistor, power transistor case and other semiconductor related parts, rigid wiring board, flexible Manufacture of wiring boards such as wiring boards, ceramic wiring boards, build-up wiring boards and multilayer boards (the above-mentioned wiring boards include printed wiring boards), vacuum processing equipment, semiconductor manufacturing equipment, display equipment manufacturing equipment, etc.
  • liquid crystal displays Plasma display, surface conduction electron-emitting device display (SED), LED, organic EL, inorganic EL, liquid crystal projector, display device
  • Heat insulation devices such as devices, heat insulation materials, vacuum heat insulation materials, radiation heat insulation materials, data recording equipment such as DVDs (optical pickups, laser generators, laser receivers), hard disk drives, cameras, video cameras, digital cameras, digital video cameras And image recording devices such as microscopes and CCDs, charging devices, battery devices such as lithium ion batteries, fuel cells and solar cells.
  • the heat generating electronic component is not particularly limited as long as it is an electronic component that generates heat when the electronic terminal device is driven.
  • semiconductor elements such as transistors, integrated circuits (ICs), CPUs, diodes, LEDs, electron tubes, electric motors, resistors, capacitors (capacitors), coils, relays, piezoelectric elements, vibrators, speakers, heaters, various batteries, Electronic parts such as various chip parts are listed.
  • the heat generation density of the heat generating electronic component (the heat generation density is the heat energy released from the unit area per unit time) is preferably 0.5 W / cm 2 or more, and preferably 1000 W / cm 2 or less.
  • a heat generating electronic component having a heat generation density of 0.5 W / cm 2 or more tends to generate heat during driving and become high temperature, and the performance of the component tends to deteriorate.
  • These heat generating electronic components may be only one on the substrate, or a plurality may be mounted on the substrate. Also, only one heat generating electronic component in the electromagnetic shield member may be provided on the substrate, or a plurality of electronic components may be attached on the substrate.
  • an uncured thermally conductive curable liquid resin is placed and then cured, so that even when the heights of the electronic components do not match, the electronic components are in close contact and efficiently dissipate the heat generated from the electronic components. It becomes possible to do.
  • the electromagnetic shielding member refers to a member that exhibits electromagnetic shielding performance by reflecting, conducting, and absorbing electromagnetic waves.
  • the material of the electromagnetic shielding member is not particularly limited as long as it is a material that exhibits electromagnetic shielding performance by reflecting, conducting, and absorbing electromagnetic waves.
  • a metal material, a plastic material, various magnetic materials, etc. can be used, and a metal material can be used suitably.
  • a metal material composed only of a metal element is suitable.
  • the metal element in the metal material composed of a single metal element include periodic group 1 elements such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium; periodic table group 2 elements such as magnesium, calcium, strontium, and barium; scandium and yttrium.
  • Lanthanoid elements Lanthanum, cerium, etc.
  • periodic table group 3 elements such as actinoid elements (actinium, etc.);
  • periodic table group 4 elements such as titanium, zirconium, hafnium;
  • periodic table group 5 elements such as vanadium, niobium, tantalum;
  • Periodic table group 6 elements such as chromium, molybdenum, tungsten, etc .;
  • Periodic table group 7 elements such as manganese, technetium, rhenium;
  • Periodic table group 8 elements such as iron, ruthenium, osmium;
  • Periodic table group 9 such as cobalt, rhodium, iridium Element; Period of nickel, palladium, platinum, etc.
  • Group 10 elements Periodic Table 11 elements such as copper, silver, and gold
  • Group 12 elements such as zinc, cadmium, and mercury
  • Group 13 elements such as aluminum, gallium, indium, and thallium
  • Tin, lead, and the like Periodic table group 14 element
  • periodic table group 15 element such as antimony and bismuth.
  • alloys include stainless steel, copper-nickel alloy, brass, nickel-chromium alloy, iron-nickel alloy, zinc-nickel alloy, gold-copper alloy, tin-lead alloy, silver-tin-lead alloy, and zinc.
  • metal compounds containing non-metal elements together with metal elements are not particularly limited as long as they are metal compounds capable of exhibiting electromagnetic wave shielding performance including the metal elements and alloys exemplified above.
  • Metal sulfides metal oxides such as iron oxide, titanium oxide, tin oxide, indium oxide, and cadmium tin oxide, and metal composite oxides.
  • gold, silver, aluminum, iron, copper, nickel, stainless steel, copper-nickel alloy can be suitably used as the metal material.
  • plastic material examples include conductive plastics such as polyacetylene, polypyrrole, polyacene, polyphenylene, polyaniline, and polythiophene. Furthermore, carbon materials, such as a graphite, are mentioned.
  • the magnetic material examples include soft magnetic powder, various ferrites, and zinc oxide whiskers.
  • a ferromagnetic material exhibiting ferromagnetism or ferrimagnetism is suitable.
  • examples of the magnetic material include high permeability ferrite, pure iron, silicon atom-containing iron, nickel-iron alloy, iron-cobalt alloy, amorphous metal high permeability material, iron-aluminum-silicon alloy. Iron-aluminum-silicon-nickel alloy, iron-chromium-cobalt alloy and the like.
  • the structure of the electromagnetic shield member is attached so as to be close to the heat generating electronic component and to cover the heat generating electronic component at least from its upper surface. Further, the electromagnetic shield member may surround the heat generating electronic component with a side wall.
  • the electromagnetic shielding member may have holes or gaps in the upper part or the side wall as long as the electromagnetic shielding performance is not impaired. Moreover, the electromagnetic shield member does not need to be an integral object, and may be of a type that can be separated into two or more types, such as a lid.
  • the heat conductivity of the electromagnetic shielding member is preferably 1 W / mK or more, more preferably 3 W / mK or more, even more preferably 5 W / mK or more, and most preferably 10 W / mK or more in order to improve heat dissipation. preferable.
  • the thermal conductivity of the electromagnetic shield member is preferably 10000 W / mK or less.
  • a resin composition containing at least a curable liquid resin and a heat conductive filler is used.
  • a curing catalyst for curing the curable liquid resin a heat aging inhibitor, a plasticizer, an extender, a thixotropic agent, a storage stabilizer, a dehydrating agent, a coupling agent, an ultraviolet absorber.
  • An agent, a flame retardant, an electromagnetic wave absorber, a filler, a solvent, and the like may be added.
  • the curable liquid resin is preferably a curable liquid resin having a reactive group in the molecule.
  • the curable liquid resin include curable acrylic resin, curable methacrylic resin, curable polyether resin typified by curable polypropylene oxide resin, and curable polyisobutylene resin. And other polyolefin-based resins.
  • Various reactive functional groups such as epoxy groups, hydrolyzable silyl groups, vinyl groups, acryloyl groups, SiH groups, urethane groups, carbodiimide groups, combinations of carboxylic anhydride groups and amino groups, etc. are used as reactive groups. be able to.
  • a cured product can be obtained by mixing.
  • a curable resin having a hydrolyzable silyl group in the case of a curable resin having a hydrolyzable silyl group, it can be cured by reacting with moisture in the air, so that it can be a one-component room temperature curable composition.
  • a combination of a vinyl group, a SiH group, and a Pt catalyst, or in the case of a combination of a radical initiator and an acryloyl group, etc. after forming a one-component curable composition or a two-component curable composition, crosslinking is performed. It can also be cured by heating to a temperature or applying crosslinking energy such as ultraviolet rays or electron beams.
  • thermosetting composition when it is easy to heat the entire heat dissipation structure to some extent, it is preferable to use a thermosetting composition, and when it is difficult to heat the heat dissipation structure, two-component curing is used. It is preferable to use a water-soluble composition or a moisture-curable composition, but it is not limited thereto.
  • curable liquid resins it is preferable to use a curable acrylic resin or a curable polypropylene oxide resin because there are few problems of contamination in electronic equipment due to low molecular weight siloxane and heat resistance is excellent.
  • the curable acrylic resin various known reactive acrylic resins can be used. Among these, it is preferable to use an acrylic oligomer having a reactive group at the molecular end.
  • curable acrylic resins a combination of a curable acrylic resin produced by living radical polymerization, particularly atom transfer radical polymerization, and a curing catalyst can be most preferably used.
  • a curable acrylic resin produced by living radical polymerization, particularly atom transfer radical polymerization, and a curing catalyst can be most preferably used.
  • “Kaneka XMAP” (trademark) manufactured by Kaneka Corporation is known.
  • the curable polypropylene oxide resin various known reactive polypropylene oxide resins can be used, and examples thereof include “Kaneka MS Polymer” (trademark) manufactured by Kaneka Corporation.
  • These curable liquid resins may be used alone or in combination of two or more.
  • thermoconductive filler used for the heat conductive curable liquid resin and the heat conductive cured product, from various viewpoints such as thermal conductivity, availability, insulation, filling property, toxicity, etc. Carbon compounds such as graphite, diamond, etc.
  • metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, beryllium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide
  • metal oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide, beryllium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide
  • nitriding Metal nitrides such as boron, aluminum nitride and silicon nitride
  • metal carbides such as boron carbide, aluminum carbide and silicon carbide
  • metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide
  • metal carbonates such as magnesium carbonate and calcium carbonate Crystalline silica: baked acrylonitrile polymer, burned furan resin, baked cresol resin, poly Vinyl fired product calcined product of sugar, organic polymers burned material of sintered products of charcoal; composite ferrite including Zn ferrite; Fe-Al-Si ternary alloy; metal powders, and the like preferably.
  • boron nitride and aluminum oxide were used.
  • thermally conductive fillers have a silane coupling agent (vinyl silane, epoxy silane, (meth) acryl silane, isocyanate silane, chloro silane, amino silane, etc.) and titanate coupling agent because the dispersibility to the resin is improved.
  • silane coupling agent vinyl silane, epoxy silane, (meth) acryl silane, isocyanate silane, chloro silane, amino silane, etc.
  • titanate coupling agent because the dispersibility to the resin is improved.
  • fatty acids (caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid and other saturated fatty acids, sorbic acid, elaidic acid, oleic acid, Unsaturated fatty acids such as linoleic acid, linolenic acid, erucic acid, etc.) and resin acids (abietic acid, pimaric acid, levopimaric acid, neoapitic acid, parastrinic acid, dehydroabietic acid, isopimaric acid, sandaracopimaric acid, columic acid, secco Dehydroabieticin By dihydroabietic acid) or the like, it is preferable that the surface has been treated.
  • the amount of the heat conductive filler used is such that the volume ratio (%) of the heat conductive filler is from the point that the heat conductivity of the heat conductive material obtained from the resin composition of the present invention can be increased. It is preferably 25% by volume or more in the entire composition. If it is less than 25% by volume, the thermal conductivity tends to be insufficient. When higher thermal conductivity is desired, the amount of the thermally conductive filler used is more preferably 30% by volume or more in the total composition, more preferably 40% by volume or more, and more preferably 50% by volume or more. It is particularly preferable that Moreover, it is preferable that the volume ratio (%) of a heat conductive filler will be 90 volume% or less in all the compositions. If it is more than 90% by volume, the viscosity of the thermally conductive curable liquid resin before curing may become too high.
  • the volume ratio (%) of the thermally conductive filler is calculated from the weight ratio and specific gravity of the resin component and the thermally conductive filler, and is obtained by the following equation (1).
  • the thermally conductive filler is simply referred to as “filler”.
  • Filler volume ratio (volume%) (Filler weight ratio / Filler specific gravity) / [(Resin weight ratio / Resin weight specific gravity) + (Filler weight ratio / Filler specific gravity)] ⁇ 100 (1)
  • the resin component refers to all components excluding the thermally conductive filler.
  • the particle diameter of the heat conductive filler having a large particle diameter exceeds 10 ⁇ m
  • the particle diameter of the heat conductive filler having a small particle diameter is 10 ⁇ m or less.
  • the heat conductive curable resin can be poured into a narrow gap by using a filler having a maximum particle size of 200 ⁇ m or less, more preferably a maximum particle size of 100 ⁇ m or less, and even more preferably a maximum particle size of 50 ⁇ m or less.
  • the cured product of the heat conductive curable liquid resin of the present invention is a heat conductive curable liquid resin between the electromagnetic shield member and the electronic terminal device substrate and in contact with the heat generating electronic component. Is filled and cured.
  • the cured product of the thermally conductive curable liquid resin (also referred to as a thermally conductive cured product) preferably has a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more and a tensile modulus of 50 MPa or less.
  • the heat conductive resin is preferably liquid at first and cured by moisture or heating.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive cured product is preferably 0.5 W / mK or more, more preferably 0.8 W / mK or more, and still more preferably 1.0 W / mK or more.
  • the thermally conductive cured product is preferably a rubber elastic body having a tensile elastic modulus of 50 MPa or less, more preferably 40 MPa or less.
  • the heat conductive resin which is a rubber elastic body having a tensile elastic modulus of 50 MPa or less, refers to a rubber elastic body having a tensile elastic modulus of 50 MPa or less when the tensile elastic modulus is measured by the JIS K 6251 method.
  • heat conductive resin that is a rubber elastic body having a tensile elastic modulus of 50 MPa or less
  • curable acrylic resin curable methacrylic resin
  • curable polypropylene oxide resin described below.
  • examples thereof include polyether resins and curable polyolefin resins typified by curable polyisobutylene resins.
  • the high thermal conductive resin film of the present invention is a film for contacting the upper surface of the electromagnetic shielding member or opposing the upper surface, and for diffusing the heat sucked up by the thermal conductive curable liquid resin. .
  • the high thermal conductive resin film has a feature that it has higher thermal conductivity in the surface direction than in the thickness direction.
  • the thermal conductivity in the surface direction of the high thermal conductive resin film is 50 W / mK or more, preferably 100 W / mK or more, more preferably 200 W / mK or more, and most preferably 500 W / mK or more.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the high thermal conductive resin film is 30 W / mK or less, preferably 20 W / mK or less, more preferably 10 W / mK or less.
  • the heat conductivity in the thickness direction of the high thermal conductive resin film is larger than 30 W / mK, the heat generated from the heat generating electronic component is directly transmitted to the heat radiating body before it diffuses.
  • the thermal conductivity in the thickness direction is 30 W / mK or less, it is preferable because the ratio of the heat transmitted from the heat generating electronic component to the surface direction is increased without transmitting much in the thickness direction.
  • a film containing a graphite film is preferably used, but the present invention is not limited to this, and an artificial graphite film, a natural graphite film, a copper foil, an aluminum foil, a silver foil, a heat conductive Kapton film. An indium sheet or the like can also be used.
  • the graphite film may fall off and contaminate the inside of the equipment. Moreover, since the graphite film exhibits electrical conductivity, there is a risk of causing a short circuit of the electronic device substrate. For these reasons, it is preferable that the graphite film is used by being bonded to a protective film.
  • the protective film is preferably a film in which an acrylic, silicone-based, epoxy-based, or polyimide-based adhesive or adhesive is formed on one surface of a film such as polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, or polyester. Further, it may be a hot-melt type (thermoplastic) film such as polyester.
  • a tape having a high thermal emissivity is preferable because the amount of heat transfer in non-contact increases when bonded.
  • the resin tape has a low thermal conductivity, so it should be thin.
  • the heat diffused by the high thermal conductive resin film including the graphite film is preferably used by being attached to the heat radiating body with an adhesive layer such as an adhesive or an adhesive.
  • the material of the adhesive or adhesive used as the adhesive layer in the present invention is an acrylic, silicone, epoxy, or polyimide resin. Since such adhesives and adhesives have poor thermal conductivity, the adhesive layer should basically be thin.
  • the first method for producing a graphite film preferably used in the present invention is a graphite film obtained by pressing graphite powder into a sheet.
  • the powder In order for the graphite powder to be formed into a film, the powder needs to be in the form of flakes or scales.
  • the most common method for producing such graphite powder is a method called an expanded (expanded graphite) method.
  • graphite is immersed in an acid such as sulfuric acid to produce a graphite intercalation compound, which is then heat treated and foamed to separate the graphite layers. After peeling, the graphite powder is washed to remove the acid to obtain a thin film graphite powder.
  • the graphite powder obtained by such a method is further subjected to rolling roll molding to obtain film-like graphite.
  • the graphite film produced using expanded graphite obtained by such a method is rich in flexibility and has an illegal thermal conductivity, that is, a high thermal conductivity in the plane direction of the film. It is preferably used for the purpose.
  • the second method for producing a graphite film preferably used in the present invention is produced by heat treatment of at least one resin selected from the group consisting of polyimide resin, polyparaphenylene vinylene resin, and polyoxadiazole resin. It is a thing.
  • the resin most commonly used in this method is a polyimide resin.
  • the resin film that is a starting material is carbonized in nitrogen gas in a temperature range of about 1000 ° C. for about 30 minutes, and then argon is added. It can be obtained by graphitizing at least at a temperature of 2400 ° C. or higher, preferably 2700 ° C. or higher, more preferably 2800 ° C. or higher in an inert gas.
  • Toluene is added to this concentrate to dissolve the polymer, diatomaceous earth is added as a filter aid, aluminum silicate and hydrotalcite are added as adsorbents, and an oxygen-nitrogen mixed gas atmosphere (oxygen concentration 6%) is set to an internal temperature of 100.
  • the mixture was heated and stirred at ° C.
  • the solid content in the mixed solution was removed by filtration, and the filtrate was heated and stirred at an internal temperature of 100 ° C. under reduced pressure to remove volatile components.
  • Resin synthesis example 2 Polyoxypropylene diol having a number average molecular weight of about 2,000 is used as an initiator, and propylene oxide is polymerized with a zinc hexacyanocobaltate glyme complex catalyst to obtain a number average molecular weight of 25,500 (Tosoh's HLC-8120GPC A TOS-GEL H type manufactured by Tosoh was used as a column, and a polypropylene oxide (polystyrene equivalent value measured using THF as a solvent) was obtained.
  • the mixture was cooled after completion of dehydration, and 2 parts by weight of a dehydrating agent (A171) and 4 parts by weight of a curing catalyst (tin neodecanoate and neodecanoic acid) were mixed to obtain a heat conductive curable liquid resin.
  • a dehydrating agent A171
  • a curing catalyst titanium neodecanoate and neodecanoic acid
  • a graphite film was used as the high thermal conductive resin film.
  • As the thickness of the graphite film those having a thickness of 40 ⁇ m and those having a thickness of 25 ⁇ m were prepared.
  • the thermal diffusivity in the surface direction was measured by cutting a graphite film into a 4 mm ⁇ 40 mm sample shape using a thermal diffusivity measuring device (LacerPit manufactured by ULVAC-RIKO Co., Ltd.) by an optical alternating current method, and in a 20 ° C. atmosphere, 10 Hz Measured in
  • the thermal diffusivity in the thickness direction of the graphite film was measured by a laser flash method using LFA-502 manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.
  • the graphite film was cut to a diameter of 10 mm, and both sides of the film were blackened, and then the thermal diffusivity in the thickness direction was measured by a laser flash method at room temperature.
  • the smartphone 19 was surrounded by a heat insulation box 18 of 30 ⁇ 30 ⁇ 30 cm.
  • Any material can be used as the material of the heat insulating box 18 as long as it can block the convection of external air.
  • urethane foam, polystyrene foam, cork, or black curtain may be used. This time, we used urethane foam insulation.
  • the temperature of the heat generating electronic components and the substrate in the smartphone 19 and the temperature of the surface of the smartphone 19 are determined using a Teflon (Teflon is a registered trademark) coated ultrafine thermocouple double wire TT-D-40-SLE (manufactured by Omega Engineering) 21. It measured using.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a state in which a part 11a of the housing of the smartphone 19 is removed and the internal substrate 14 is exposed.
  • the substrate 14 is mounted so as to cover the upper surface and the periphery of the heat generating electronic components 13a and 13b in the vicinity of the heat generating electronic components 13a and 13b, the electronic component 13c which is not the heat generating electronic component, and the heat generating electronic components 13a and 13b.
  • the electromagnetic shielding members 12a and 12b and the electromagnetic shielding member 12c attached so as to cover the upper surface and the periphery of the electronic component 13c which is not a heat generating electronic component are included.
  • the number of the heat generating electronic components 13a and 13b and the number of the electronic components 13c is drawn one by one, it is not always one.
  • the upper surface 12d of the electromagnetic shielding members 12a, 12b, and 12c is not drawn in FIG.
  • thermocouple 21 attached to the location is exposed from the gap of the heat insulating box 18 and exposed.
  • the thermocouple 21 was connected to the data logger 22, and the temperature change with time was recorded by the data logger 22.
  • the cellular antenna 23 of the smartphone 19 is exposed from the gap of the heat insulation box 18, and the exposed cellular antenna 23 is an Anritsu radio communication analyzer (item: 8820C (LTE / wCDMA: XI)). MT8820C-Op001 / 008) 24 and the smartphone 19 was set in a pseudo call state (10 dBM).
  • the smartphone 19 was set to the HD video shooting mode.
  • Examples 1 to 5 The part 11a of the housing of the smartphone 19 is removed to expose the substrate 14, the upper surfaces 12d of the electromagnetic shielding members 12a and 12b on the substrate are removed, the thermally conductive curable liquid resin 16 is filled and cured, and the electromagnetic shielding member b The upper surface 12d was covered, and a high thermal conductive resin film was disposed on the inner side of the housing 11a and / or the upper surface 12d of the electromagnetic shield member.
  • FIG. 4 shows a state where the upper surface 12d of the electromagnetic shielding member surrounding the heat generating electronic components 13a and 13b is removed on the substrate 14 and between the electromagnetic shielding members 12a and 12b and the substrate 14 and the heat generating electronic components 13a and 13b.
  • the portion of the housing 11a of the smartphone 19 facing the upper surface 12d of the electromagnetic shield member is covered with the thermally conductive curable liquid resin 16 so as to be in contact with the upper surface 12d and cured.
  • It is sectional drawing which shows the state which affixed the high heat conductive resin film 15a on the top.
  • FIG. 5 shows a state where the upper surface 12d of the electromagnetic shielding member surrounding the heat generating electronic components 13a and 13b is removed on the substrate, between the electromagnetic shielding members 12a and 12b and the substrate 14, and the heat generating electronic components 13a and 13b.
  • the heat conductive curable liquid resin 16 is filled and cured so as to come into contact with the upper surface 12d of the electromagnetic shield member, and a portion of the housing of the smartphone 19 facing the upper surface 12d of the electromagnetic shield member;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where high thermal conductive resin films 15a and 15b are attached to the upper surface 12d of the electromagnetic shield member. That is, compared with FIG.
  • the highly heat conductive resin film is affixed not only on the housing 11a of the smartphone 19 but also on the upper surface 12d of the electromagnetic shield member.
  • the high thermal conductive resin films 15a and 15b are not in contact with each other (the same applies to FIGS. 6 and 8). However, depending on the thickness of the high thermal conductive resin films 15a and 15b, they may contact each other.
  • FIG. 6 shows a heat conductive curable liquid between the electromagnetic shield member 12 c and the substrate 14 in the electromagnetic shield member 12 c surrounding the electronic components 13 c other than the heat generating electronic components 13 a and 13 b.
  • a state in which the resin 16 is filled and cured is shown. That is, almost all of the electromagnetic shielding member on the substrate 14 was filled with the heat conductive curable liquid resin 16 and cured.
  • the high thermal conductive resin films 15a and 15b are attached to a portion of the housing 11a of the smartphone 19 facing the upper surface 12d of the electromagnetic shield member and the upper surface 12d of the electromagnetic shield member, respectively.
  • FIG. 7 shows a state where the heat conductive curable liquid resin 16 is filled and cured in the electromagnetic shield member 12c surrounding the electronic components 13c other than the heat generating electronic components 13a and 13b, as compared with FIG. Show.
  • the high thermal conductive resin film 15 a is attached only to a portion of the housing 11 a of the smartphone 19 that faces the upper surface 12 d of the electromagnetic shielding member.
  • Example 1 corresponds to FIG. 4, Example 2 corresponds to FIG. 5, Example 3 corresponds to FIG. 6, and Example 4 corresponds to FIG. Example 5 also corresponds to FIG. 6, but differs from Examples 1 to 4 in which a film having a thickness of 25 ⁇ m is used as the high thermal conductive resin film.
  • the temperature of the heat generating electronic component 13a before turning on the smartphone 19 was measured. This temperature can be estimated as the ambient temperature of the smartphone 19.
  • the smartphone 19 was turned on, started up, made a pseudo call state, and set to the HD video shooting mode.
  • the time from the start of HD video recording until the HD video recording function of the smartphone 19 is stopped by program control (an error message stating that “the camera will be terminated due to the heat generated by the electronic components” appears.
  • Time until forced termination hereinafter referred to as “time until movie function restriction”
  • the maximum temperature of the thermocouple within the time until movie function restriction was recorded.
  • Table 1 shows the time until video function restriction and the maximum temperature of each part at that time.
  • FIG. 2 shows a case where a highly heat conductive resin is not formed on the substrate 14 at a portion facing the upper surface 12d of the electromagnetic shield member of the housing 11a of the smartphone 19 without filling the inside of the electromagnetic shield member with the heat conductive curable liquid resin. It is sectional drawing which shows the state of having stuck the film 15a.
  • Comparative Example 1 has a structure that does not use a heat conductive curable liquid resin
  • Comparative Example 2 has a structure that does not use a high heat conductive resin film.
  • Examples 1 to 5 have a structure in which a heat conductive curable liquid resin is used and heat of a heat generating electronic component is transmitted to a high heat conductive resin film after passing through an electromagnetic shield member.
  • the temperature of the heat generating electronic component is lowered by combining both the materials of the heat conductive curable liquid resin and the high heat conductive resin film. Since the high thermal conductive resin film diffuses heat, thermal runaway does not occur and the time required to limit the movie function is extended.
  • Example 3 The most extended is the state where the high heat conductive resin film and the heat conductive curable resin of Example 3 are used to the maximum, and the time until the video function restriction is extended to about four times that of Comparative Example 1. It was. Further, the temperature of each heat generating electronic component decreased by a maximum of 33.8 ° C. (difference between the temperature of 63.8 ° C. of Comparative Example 2 and 30.0 ° C. of Example 3 at the part 11a). In other examples, although not as much as Example 3, the time until the moving image function restriction was extended at least about twice or more compared to Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 3 and Example 5 differ in the thickness of a high heat conductive resin film, it turns out that the one where the thickness of a high heat conductive resin film is thick is more effective. However, the time to video function restriction was extended at both thicknesses.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the electromagnetic shield member 12 only covers the heat generating electronic components 13a and 13b from the upper surface, and the periphery of the heat generating electronic components 13a and 13b is not surrounded by side walls. Even in this case, as in Examples 1 to 5, the temperature of the heat generating electronic component is lowered by combining both the heat conductive curable liquid resin and the high heat conductive resin film. In addition, since the high thermal conductive resin film diffuses heat, it is possible to realize a decrease in the temperature of the housing surface and an extension of the time until the movie function is restricted.
  • the high heat conductive resin film and the heat conductive curable liquid resin are used in combination, and the heat conductive curable liquid resin heats the heat generating electronic component. It was found that the process of transferring heat to the heat radiating plate and electromagnetic shielding member and diffusing the transferred heat by the high thermal conductive resin film was important. Therefore, a composite of a highly heat conductive resin film and a heat conductive curable liquid resin is suitable for extending the time until the function restriction of the electronic terminal device.

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Abstract

 基板の構造の設計を変更することなく、発熱電子部品の温度を下げてヒートスポットを減少させるとともに、電子端末機器がその機能を制限されるまでにかかる時間を延長することを解決課題とする。本発明の電子端末機器は、発熱電子部品(13a,13b)と、それに近接して、かつその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材(12a,12b)とを少なくとも片面に有する電子端末機器用基板(14)において、発熱電子部品(13a,13b)に接触するように、かつ電磁シールド部材(12a,12b)と基板(14)との間に、熱伝導性硬化性液状樹脂が充填されて、硬化している。さらに、電磁シールド部材(12a,12b)の上面(12d)に接触し若しくは該上面(12d)に対向して、熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するための高熱伝導性樹脂フィルム(15a,15b)が配置されている。

Description

電子端末機器及びその組立方法
 本発明は電子端末機器及びその組立方法に関するものである。
 近年、パソコン、タブレット端末、携帯電話機、スマートフォン、PDA等の電子端末機器の機能向上は著しく、それは、内蔵する演算素子(例えばCPU,GPU)、通信制御素子(例えばベースバンドプロセッサ)、記憶素子(例えばDRAM)などの著しい性能向上によっている。
 このような演算素子、通信制御素子、記憶素子などの性能向上に伴い、これらの素子からの発熱量も著しく増加し、それが電子端末機器における誤動作の一因となっている。
 しかも演算素子、通信制御素子、記憶素子などは高性能化し発熱量が増加しているのに対し、製品形態は年々小型・薄膜化しているため、電子端末機器内の放熱は非常に困難な状況にある。
 以下、演算素子、通信制御素子、記憶素子などの発熱性に着目して、これらの素子を「発熱電子部品」ということがある。
 特許文献1は、LED搭載基板6の裏面(半田が乗っている面)に放熱シート7を介して熱伝導性樹脂成形体1を当てて熱を逃している。特許文献2は、発熱電子部品2から発生する熱を、金属シート1-b、熱伝導部材1-aを介して熱放散部材3に逃がす構造を開示する。特許文献3は、熱伝導層1の表面に3次元形状賦型層2を含む表皮層8が設けられた放熱構造体を開示する。特許文献4は、発熱電子部品Hと、発熱電子部品Hと放熱体12との間に配設される膨張黒鉛を素材とする伝熱シート11と、伝熱シート11と発熱電子部品Hとの間、もしくは伝熱シート11と放熱体12との間に配設される樹脂フィルム13とからなる、放熱構造体10を開示する。特許文献5は、半導体等の電子素子の温度を低下させるために熱可塑性樹脂10の片面にグラファイトシート20を設置し、絶縁シート30を介してその上に回路基板40を配置し、回路基板に搭載された発熱電子部品50の熱を拡散するという方式を開示する。
 以上のように、特許文献1~5は、放熱シート等の成形された放熱部材を用いた熱伝導技術を開示するが、成形された放熱部材を使用すると、各基板ごとに放熱部材の寸法・形状が異なるため、基板が変わるたびに新しく金型等を作り変えるといった手間が生じる。また、多くの発熱電子部品の表面は平滑でないため、放熱部材が発熱電子部品に密着できず、発熱電子部品と放熱部材との間の接触面積が減少する。また、回路基板上には大小さまざまなサイズの発熱電子部品が使用されており、放熱シート等の放熱部材では微細な凹凸に追従させることができない。
 以上に述べたように、放熱部材が有する放熱性能が十分に発揮できない結果、良好な温度低下が実現されない。
 また、近年では電子端末機器内の温度を監視し、温度が制限値を超えるようであれば、電子端末機器の発熱電子部品の機能をプログラムで制限することで、発熱を抑制することが行われている。具体的には使用中のプログラムの一時停止、プログラム起動遅延、動画の一時停止、回線の切断およびカメラの強制終了等である。
特開2011-126262号公報 特開2002-305271号公報 特開2011-165699号公報 特開2008-153704号公報 特開2006-319134号公報
 プログラム制御により発熱電子部品の機能を制限すると、電子端末機器の表面温度はその後低下するが、前述したように所定の機能を制限するため、使用者の円滑な使用を妨げることになる。
 ユーザは電子端末機器の高性能化、高スペック化を求めており、プログラム制御により機能を制限することは、ユーザの要望から乖離している。そこで、プログラム制御による機能制限をできるだけしないようにすること、また機能制限するとしても、機能制限の開始時点をできるだけ遅らせることが望まれている。
 現在では、こういった電子端末機器の放熱対策として、前述したプログラム制御の他に、発熱電子部品に対する、今まで以上に効率のよい放熱対策が求められている。
 本発明は、小型化・薄型化が求められる電子端末機器において、基板の設計を変更することなく発熱電子部品の熱を効率的に逃がし、電子端末機器表面が局所的に高温になること(ヒートスポット)を防止するとともに、発熱電子部品の温度を低下させることのできる電子端末機器及びその組立方法を提供することを目的とする。
 前記事情に鑑み、本発明者が検討した結果、電子端末機器用基板に搭載された発熱電子部品に近接して、かつ前記発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材を、放熱のために利用することによって、本発明を完成するに至った。
 本発明の電子端末機器は、(a)発熱電子部品と、前記発熱電子部品に近接して、かつ前記発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材とを少なくとも片面に備える電子端末機器用基板であって、前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、かつ、前記発熱電子部品に接触するように熱伝導性硬化性液状樹脂が充填され、硬化した、電子端末機器用基板と、(b)前記電磁シールド部材の上面に接触し若しくは該上面に対向して配置され、前記熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するための高熱伝導性樹脂フィルムと、を含むことを特徴とする。
 前記高熱伝導性樹脂フィルムは、熱伝導性に異方性を持つグラファイトフィルムであってもよい。
 前記熱伝導性硬化性液状樹脂が湿気または熱により硬化する熱伝導性硬化性液状樹脂であってもよい。
 前記電磁シールド部材は、発熱電子部品の周囲を壁で囲んでいる形状でもよく、前記電磁シールド部材は、発熱電子部品の上面に被せられた板であってもよい。
 前記発熱電子部品は、演算素子、通信制御素子、記憶素子の少なくとも1つを含むものである。
 前記熱伝導性硬化性液状樹脂が、硬化性アクリル系樹脂及び/又は硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂と、熱伝導性フィラーとからなる熱伝導性硬化性液状樹脂であって、熱伝導率が0.5W/mK以上であることが好ましい。
 前記高熱伝導性樹脂フィルムの面に沿った方向の熱伝導率が300W/mK以上、好ましくは600W/mK以上、さらに好ましくは1000W/mK以上で、厚みが350em以下、好ましくは100em以下、さらに好ましくは50em以下であってもよい。
 本発明の電子端末機器の組立方法は、(a)発熱電子部品と、前記発熱電子部品に近接して、かつ前記発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材とを少なくとも片面に備える電子端末機器用基板に対して、前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、かつ、前記発熱電子部品に接触するように、熱伝導性硬化性液状樹脂を充填して、硬化させ、(b)前記電磁シールド部材の上面に接触若しくは対向するように、前記熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するための高熱伝導性樹脂フィルムを配置することにより、電子端末機器を組み立てる、方法である。
 本発明によれば、前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、かつ、発熱電子部品に接触するように熱伝導性硬化性液状樹脂を充填することにより、発熱電子部品から発生する熱を、熱伝導性硬化性液状樹脂を介して逃がすことによって、発熱電子部品の温度を低下させることができる。それとともに、熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を高熱伝導樹脂フィルムで拡散することができ、その結果、ヒートスポット減少させることができる。ヒートスポットの減少は、電子端末機器の使用者の火傷の防止につながる。
 また本発明によれば、発熱電子部品の温度が低下するので、「電子端末機器において温度上昇のためにプログラムの機能が制限される」という事態になるまでの時間を延長することができる。
 さらに本発明では、電子端末機器の表面の温度を低下させるのみでなく、発熱電子部品自体の温度を低下させることにより、「電子端末機器内部に熱がこもることよる回路部品の劣化・損傷」を抑制することが可能になる。
 また本発明の熱伝導性硬化性液状樹脂は、硬化前液状物なので、大小さまざまなサイズを持つ発熱電子部品の凹凸に追従し、硬化後、発熱電子部品への密着性が高くなる。したがって発熱電子部品との接触熱抵抗が小さくなり、発熱電子部品から発生する熱を効率よく逃がすことができる。
 本発明における上述の、又はさらに他の利点、特徴及び効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子端末機器の内部基板を示す概略平面図である。電子端末機器の裏面カバーを外した状態を示している。 図2は、高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した電子端末機器を示す概略側断面図である。 図3は、熱伝導性硬化性液状樹脂を用いて放熱対策した電子端末機器を示す概略側断面図である。 図4は、熱伝導性硬化性液状樹脂及び高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した本発明の一実施形態に係る電子端末機器を示す概略側断面図である。 図5は、熱伝導性硬化性液状樹脂及び高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した本発明の一実施形態に係る電子端末機器を示す概略側断面図である。 図6は、熱伝導性硬化性液状樹脂及び高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した本発明の一実施形態に係る電子端末機器を示す概略側断面図である。 図7は、熱伝導性硬化性液状樹脂及び高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した本発明の一実施形態に係る電子端末機器を示す概略側断面図である。 図8は、熱伝導性硬化性液状樹脂及び高熱伝導性樹脂フィルムを用いて放熱対策した本発明の一実施形態に係る電子端末機器を示す概略側断面図である。 図9は、本発明の実施例に用いた、電子端末機器の放熱測定を行うための装置構成を示す概略図である。
 <電子端末機器>
 本発明の電子端末機器は、基板上に発熱電子部品を有する機器であれば特に限定されるものではない。電子端末機器は、例えば電子機器、精密機器、自動車部品などの用途に使用できる。特に、電子端末機器の中でも携帯電話機、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、デジタルカメラ、小型ゲーム端末、などの小型モバイル端末に好適である。
 電子端末機器の具体例として、サーバー、サーバー用パソコン、デスクトップパソコン等の機器、ゲーム機器、ノートパソコン、電子辞書、PDA、携帯電話機、スマートフォン、タブレット端末、ポータブル音楽プレイヤー等の携帯機器、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(SED)、LED、有機EL、無機EL、液晶プロジェクタ、時計等の表示機器、インクジェットプリンタ(インクヘッド)、電子写真装置(現像装置、定着装置、ヒートローラ、ヒートベルト)等の画像形成装置、半導体素子、半導体パッケージ、半導体封止ケース、半導体ダイボンディング、CPU、メモリ、パワートランジスタ、パワートランジスタケース等の半導体関連部品、リジッド配線板、フレキシブル配線板、セラミック配線板、ビルドアップ配線板、多層基板等の配線基板(以上左記の配線板とは、プリント配線板なども含む)、真空処理装置、半導体製造装置、表示機器製造装置等の製造装置、断熱材、真空断熱材、輻射断熱材等の断熱装置、DVD(光ピックアップ、レーザー発生装置、レーザー受光装置)、ハードディスクドライブ等のデータ記録機器、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、顕微鏡、CCD等の画像記録装置、充電装置、リチウムイオン電池、燃料電池、太陽電池等のバッテリー機器等が挙げられる。
 <発熱電子部品>
 発熱電子部品は、電子端末機器の駆動時に発熱する電子部品であれば特に限定されるものではない。例えば、トランジスタ、集積回路(IC)、CPU、ダイオード、LED等の半導体素子、電子管、電気モーター、抵抗器、コンデンサ(キャパシタ)、コイル、リレー、圧電素子、振動子、スピーカー、ヒーター、各種電池、各種チップ部品等の電子部品が挙げられる。
 発熱電子部品の発熱密度(発熱密度とは単位時間に単位面積から放出される熱エネルギー)は、0.5W/cm2以上のものが好ましく、1000W/cm2以下であることが好ましい。0.5W/cm2以上の発熱密度の発熱電子部品は、駆動時に発熱して高温になり、部品の性能が劣化し易い傾向にある。
 自身の熱により部品の性能が劣化すると、通常の電流値では期待されるパフォーマンスを発揮できなくなり、処理速度の低下、処理の一時停止等の問題が発生する。その結果、製品端末自体のフリーズや処理速度低下が発生する。さらに、期待されるパフォーマンスを達成するために通常以上の電流が部品に流されることになり、部品がさらに発熱するという「熱暴走」が発生し、部品がさらに劣化するという悪循環に陥る。
 また、製品の機能が劣化するだけでなく、部品の発熱により製品自体の温度も上昇し、使用者の低温火傷の危険性が高まるといった問題もある。
 これら発熱電子部品は基板上に一つだけあってもよいし、複数個が基板上に取り付けられていても良い。また、電磁シールド部材内の発熱電子部品についても、基板上に一つだけあってもよいし、複数個が基板上に取り付けられていても良い。
 複数個の電子部品が基板上に取り付けられている場合、電子部品の基板からの高さが一致している必要はない。本発明に従って、未硬化の熱伝導性硬化性液状樹脂を配置した後、硬化させることにより、電子部品の高さが一致していない場合にも密着し、電子部品から発生する熱を効率よく放熱することが可能となる。
 <電磁シールド部材>
 電磁シールド部材とは、電磁波を反射・伝導・吸収することにより電磁波シールド性能を発揮する部材をいう。電磁シールド部材の材料としては、電磁波を反射・伝導・吸収することにより電磁波シールド性能を発揮する材料であれば特に限定するものでない。例えば、金属材料やプラスチック材料、各種磁性材料などを用いることができ、金属材料を好適に用いることができる。
 金属材料としては、金属元素のみからなる金属材料が好適である。金属元素単体よりなる金属材料における金属元素としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の周期表1族元素;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表2族元素;スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素(ランタン、セリウムなど)、アクチノイド元素(アクチニウムなど)等の周期表3族元素;チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期表4族元素;バナジウム、ニオブ、タンタル等の周期表5族元素;クロム、モリブテン、タングステン等の周期表6族元素;マンガン、テクネチウム、レニウム等の周期表7族元素;鉄、ルテニウム、オスミウム等の周期表8族元素;コバルト、ロジウム、イリジウム等の周期表9族元素;ニッケル、パラジウム、白金等の周期表10族元素;銅、銀、金等の周期表11族元素;亜鉛、カドミウム、水銀等の周期表12族元素;アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の周期表13族元素;スズ、鉛等の周期表14族元素;アンチモン、ビスマス等の周期表15族元素などが挙げられる。一方、合金としては、例えば、ステンレス、銅-ニッケル合金、真ちゅう、ニッケル-クロム合金、鉄-ニッケル合金、亜鉛-ニッケル合金、金-銅合金、スズ-鉛合金、銀-スズ-鉛合金、亜鉛-ニッケル合金、金-銅合金、スズ-鉛合金、銀-スズ-鉛合金、ニッケル-クロム-鉄合金、銅-マンガン-ニッケル合金、ニッケル-マンガン-鉄合金などが挙げられる。
 また、金属元素とともに非金属元素を含む各種金属系化合物としては、前記に例示の金属元素や合金を含む電磁波シールド性能を発揮できる金属系化合物であれば特に制限されず、例えば、硫化銅等の金属硫化物;酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウムスズ等の金属酸化物や金属複合酸化物などが挙げられる。
 金属材料としては、具体的には、金、銀、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、銅-ニッケル合金を好適に用いることができる。
 プラスチック材料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアセン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性プラスチックが挙げられる。さらに、グラファイト等の炭素材料が挙げられる。
 磁性材料としては、例えば、軟磁性粉、各種フェライト、酸化亜鉛ウイスカーなどが挙げられる。磁性材料としては、フェロ磁性やフェリ磁性を示す強磁性体が好適である。具体的には、磁性材料としては、例えば、高透磁率フェライト、純鉄、ケイ素原子含有鉄、ニッケル-鉄系合金、鉄-コバルト系合金、アモルファス金属高透磁率材料、鉄-アルミニウム-ケイ素合金、鉄-アルミニウム-ケイ素-ニッケル合金、鉄-クロム-コバルト合金などが挙げられる。
 電磁シールド部材の構造は、発熱電子部品に近接して、かつ発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられている。さらに電磁シールド部材は、発熱電子部品の周囲を側壁で囲んでいてもよい。
 電磁シールド部材は、その電磁波シールド性能が損なわれない範囲で、上部や側壁に、穴や隙間が空いていてもよい。また、電磁シールド部材は一体物である必要はなく、蓋のように上部が分離できるタイプ、2つ以上に分離できるタイプであってもよい。
 電磁シールド部材は、高熱伝導性を有しているほど温度分布が均一になり、電磁シールド部材内の電子部品の発熱を外部に有効に伝えることができるため好ましい。電磁シールド部材の熱伝導率は、好ましくは1W/mK以上、より好ましくは3W/mK以上、さらに好ましくは5W/mK以上、最も好ましくは10W/mK以上であることが、放熱性向上のために好ましい。電磁シールド部材の熱伝導率は、好ましくは10000W/mK以下である。
 <熱伝導性硬化性液状樹脂>
 熱伝導性硬化性液状樹脂には、硬化性液状樹脂と、熱伝導性フィラーとを少なくとも含有する樹脂組成物が用いられる。これらの他に必要に応じて、硬化性液状樹脂を硬化させるための硬化触媒、熱老化防止剤、可塑剤、増量剤、チクソ性付与剤、貯蔵安定剤、脱水剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、難燃剤、電磁波吸収剤、充填剤、溶剤、等が添加されていても良い。
 <硬化性液状樹脂について>
 硬化性液状樹脂は、分子内に反応性基を有し硬化性がある液状樹脂が好ましい。硬化性液状樹脂の具体例としては、硬化性アクリル系樹脂や硬化性メタクリル系樹脂、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂に代表される硬化性ポリエーテル系樹脂、硬化性ポリイソブチレン系樹脂に代表される硬化性ポリオレフィン系樹脂、等が挙げられる。反応性基としては、エポキシ基、加水分解性シリル基、ビニル基、アクリロイル基、SiH基、ウレタン基、カルボジイミド基、無水カルボン酸基とアミノ基との組合せ、等各種の反応性官能基を用いることができる。
 これらが2種類の反応性基の組合せ、あるいは反応性基と硬化触媒との反応により硬化する場合には、2液型組成物として準備した後、基板や発熱電子部品へ塗布する際に2液を混合することにより、硬化物を得ることができる。
 あるいは加水分解性シリル基を有する硬化性樹脂の場合には、空気中の湿気と反応して硬化できることから、一液型室温硬化性組成物とすることも可能である。ビニル基とSiH基とPt触媒との組合せの場合や、ラジカル開始剤とアクリロイル基の組み合わせ、等の場合には、一液型硬化性組成物あるいは二液型硬化性組成物とした後、架橋温度にまで加熱させたり、紫外線や電子線等の架橋エネルギーを付与したりすることにより、硬化させることもできる。
 一般的には、放熱構造体全体をある程度加熱するのが容易である場合には、加熱硬化型組成物を用いるのが好ましく、放熱構造体の加熱が困難である場合には、二液型硬化性組成物とするか、湿気硬化型組成物とするのが好ましいが、これらに限定されるものではない。
 硬化性液状樹脂の中でも、低分子量シロキサンによる電子機器内汚染の問題が少ないこと、耐熱性に優れていること等から、硬化性アクリル系樹脂または硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂を用いるのが好ましい。硬化性アクリル系樹脂としては、公知のさまざまな反応性アクリル樹脂を用いることができる。これらの中でも、分子末端に反応性基を有するアクリル系オリゴマーを用いるのが好ましい。
 これら硬化性アクリル系樹脂としては、リビングラジカル重合、特に原子移動ラジカル重合にて製造された硬化性アクリル系樹脂と、硬化触媒との組合せを最も好ましく用いることができる。このような樹脂の例として、(株)カネカ製「カネカXMAP」(商標)が知られている。また、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂としては、公知の様々な反応性ポリプロピレンオキサイド樹脂を用いることができ、例えば、(株)カネカ製「カネカMSポリマー」(商標)を挙げることができる。これら硬化性液状樹脂は、単独で使用してもよく、2種類以上併用して使用しても良い。
 <熱伝導性フィラーについて>
 熱伝導性硬化性液状樹脂および熱伝導性硬化物に用いられる熱伝導性フィラーとしては、熱伝導率、入手性、絶縁性や充填性、毒性、等種々の観点から性や電磁波吸収性等の電気特性を付与可能、充填性、毒性、等種々の観点から、グラファイト、ダイヤモンド、等の炭素化合物;酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物;窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物;炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化ケイ素等の金属炭化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩;結晶性シリカ:アクリロニトリル系ポリマー焼成物、フラン樹脂焼成物、クレゾール樹脂焼成物、ポリ塩化ビニル焼成物、砂糖の焼成物、木炭の焼成物等の有機性ポリマー焼成物;Znフェライトとの複合フェライト;Fe-Al-Si系三元合金;金属粉末、等が好ましく挙げられる。
 本発明の実施例においては窒化ホウ素、酸化アルミニウムを用いた。
 また、これらの熱伝導性フィラーは、樹脂に対する分散性が向上する点から、シランカップリング剤(ビニルシラン、エポキシシラン、(メタ)アクリルシラン、イソシアナートシラン、クロロシラン、アミノシラン等)やチタネートカップリング剤(アルコキシチタネート、アミノチタネート等)、又は、脂肪酸(カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸、ソルビン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸等)や樹脂酸(アビエチン酸、ピマル酸、レボピマール酸、ネオアピチン酸、パラストリン酸、デヒドロアビエチン酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、コルム酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸等)等により、表面が処理されたものであることが好ましい。
 このような熱伝導性フィラーの使用量としては、本発明の樹脂組成物から得られる熱伝導性材料の熱伝導率を高くすることができる点から、熱伝導性フィラーの容積率(%)が全組成物中の25容量%以上となることが好ましい。25容量%よりも少ない場合は、熱伝導性が十分でなくなる傾向がある。さらに高い熱伝導率を望む場合は、熱伝導性フィラーの使用量を、全組成物中の30容量%以上とすることがより好ましく、40容量%以上とすることがさらに好ましく、50容量%以上とすることが特に好ましい。また熱伝導性フィラーの容積率(%)が全組成物中の90容量%以下となることが好ましい。90容量%よりも多い場合は、硬化前の熱伝導性硬化性液状樹脂の粘度が高くなりすぎることがある。
 ここで熱伝導性フィラーの容積率(%)とは、樹脂分及び熱伝導性フィラーのそれぞれの重量比率と比重から算出されるものであり、次式(1)により求められる。なお、次式(1)においては、熱伝導性フィラーを単に「フィラー」と記載した。
  フィラー容積率(容量%)=(フィラー重量比率/フィラー比重)/[(樹脂分重量比率/樹脂分比重)+(フィラー重量比率/フィラー比重)]×100      (1)
 ここで、樹脂分とは、熱伝導性フィラーを除いた全成分を指す。
 樹脂に対する熱伝導性フィラーの充填率を高める一手法として、粒子径の異なる熱伝導性フィラーを2種類以上併用することが好適である。この場合、粒子径の大きい熱伝導性フィラーの粒子径を10μmを超えるものとし、粒子径の小さい熱伝導性フィラーの粒子径を10μm以下とすることが好ましい。またこれら熱伝導性フィラーは、同一種類の熱伝導性フィラーだけでなく、種類の異なる2種以上を併用することもできる。
 また、最大粒径の小さなフィラーを組み合わせることにより薄膜性を担保することができる。好ましくは最大粒径が200μm以下、さらに好ましくは最大粒径が100μm以下、さらに好ましくは最大粒径50μm以下のフィラーを使用することで細い隙間にも熱伝導性硬化性樹脂を流し込むことができる。
 <熱伝導性硬化性液状樹脂の硬化物>
 本発明の熱伝導性硬化性液状樹脂の硬化物とは、前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、かつ前記発熱電子部品に接触するように、熱伝導性硬化性液状樹脂が充填されて、硬化したものである。
 熱伝導性硬化性液状樹脂の硬化物(熱伝導性硬化物ともいう)は、好ましくは熱伝導率0.5W/mK以上かつ引張弾性率が50MPa以下である。
 熱伝導性樹脂は、当初は液状で湿気または加熱により硬化するものが好ましい。熱伝導性硬化物の熱伝導率は、好ましくは0.5W/mK以上、より好ましくは0.8W/mK以上、さらに好ましくは1.0W/mK以上である。
 また、熱伝導性硬化物は、引張弾性率が50MPa以下のゴム弾性体であることが好ましく、さらに好ましくは40MPa以下である。引張弾性率が50MPa以下のゴム弾性体である熱伝導性樹脂とは、JIS K 6251法で引張弾性率を測定した時の引張弾性率が50MPa以下のゴム弾性体をいう。
 引張弾性率が50MPa以下のゴム弾性体である熱伝導性樹脂としては、例えば、以下で説明する、硬化性アクリル系樹脂や硬化性メタクリル系樹脂、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂に代表される硬化性ポリエーテル系樹脂、硬化性ポリイソブチレン系樹脂に代表される硬化性ポリオレフィン系樹脂、等が挙げられる。
 <高熱伝導性樹脂フィルム>
 本発明の高熱伝導性樹脂フィルムは、前記電磁シールド部材の上面に接触し若しくは該上面に対向して配置され、前記熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するためのフィルムである。
 高熱伝導性樹脂フィルムは厚み方向と比べて面方向に高熱伝導率であるという特徴を有している。高熱伝導性樹脂フィルムの面方向の熱伝導率は、50W/mK以上、好ましくは100W/mK以上、さらに好ましくは200W/mK以上、最も好ましくは500W/mK以上である。一方高熱伝導性樹脂フィルムの厚さ方向の熱伝導率は、30W/mK以下、好ましくは20W/mK以下、より好ましくは10W/mK以下であるとよい。高熱伝導性樹脂フィルムの厚さ方向の熱伝導率が30W/mKより大きいと、発熱電子部品から発熱した熱が拡散する前に、放熱体に直接伝わってしまう。一方、厚さ方向の熱伝導率が30W/mK以下であると、発熱電子部品から伝達された熱を厚さ方向にあまり伝えず面方向へ逃がす割合が大きくなるため好ましい。
 高熱伝導樹脂フィルムとしては、グラファイトフィルムを含むものが好ましく用いられるが、本発明はこれに限られるものではなく、人工グラファイトフィルム、天然グラファイトフィルム、銅箔、アルミ箔、銀箔、熱伝導性カプトンフィルム、インジウムシートなどを用いることもできる。
 <グラファイトフィルムと貼り合わせる保護フィルム>
 グラファイトフィルムは、場合によっては粉落ちが発生し、機器内を汚染する可能性がある。また、グラファイトフィルムは導電性を示すために、電子機器基板の短絡を招く恐れもある。このような理由から、グラファイトフィルムは、保護フィルムと貼り合わせて用いる方が好ましい。
 保護フィルムとしては、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、ポリイミド系の粘着材や接着剤が形成されたフィルムが好ましい。また、ポリエステル系などのホットメルトタイプ(熱可塑性)のフィルムであってもよい。また、熱放射率の高いテープは、貼り合わせると非接触の際の熱の伝達量が増加するため、好ましい。樹脂テープは熱伝導率が悪いので、薄いものがよい。なお、高熱伝導樹脂フィルムのうち熱伝導性材料層と接している面については、グラファイトフィルムの粉落ちや短絡の原因となる可能性が小さいため、保護フィルムを用いなくても良い。保護フィルムを用いないほうが熱伝導性は向上するため好ましいが、高熱伝導樹脂フィルムの製造時に保護フィルムを一部分だけ取り外す必要があることから、生産コストアップの原因となる場合がある。
 <グラファイトフィルムと貼り合わせる接着層>
 グラファイトフィルムを含む高熱伝導樹脂フィルムで拡散された熱は、放熱体に粘着材、接着剤などの接着層により貼り付けて用いるのが好ましい。本発明において接着層として用いられる粘着材または接着剤の材質は、アクリル系、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系の樹脂である。このような粘着材および接着剤は熱伝導率が悪いので、接着層は基本的に薄いほうがよい。
 <グラファイトフィルムの製造方法>
 本発明で好ましく用いられるグラファイトフィルムの第一の製造方法は、グラファイト粉末をシート状に押し固めたグラファイトフィルムである。グラファイト粉末がフィルム状に成型されるためには粉末がフレーク状、あるいは鱗片状になっている必要がある。この様なグラファイト粉末の製造のための最も一般的な方法がエキスパンド(膨張黒鉛)法と呼ばれる方法である。これはグラファイトを硫酸などの酸に浸漬し、グラファイト層間化合物を作製し、しかる後にこれを熱処理、発泡させてグラファイト層間を剥離するものである。剥離後、グラファイト粉末を洗浄して酸を除去し薄膜のグラファイト粉末を得る。この様な方法で得られたグラファイト粉末をさらに圧延ロール成型してフィルム状のグラファイトを得る。この様な手法で得られた、膨張黒鉛を用いて作製されたグラファイトフィルムは柔軟性に富み、熱伝導性に違法性を有する、すなわちフィルムの面方向に高い熱伝導性を有するので本発明の目的に好ましく用いられる。
 本発明で好ましく用いられるグラファイトフィルムの第二の製造方法は、フィルム状グラファイトがポリイミド樹脂、ポリパラフェニレンビニレン樹脂、ポリオキサジアゾール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂の熱処理によって作製されたものである。この方法で最も一般的に用いられる樹脂はポリイミド樹脂である。ポリイミドをはじめとする樹脂フィルムのグラファイト化においては、出発物質である樹脂フィルムを窒素ガス中で通常1000℃程度の温度領域で30分程度の時間保持して炭化処理を行った後、次いでアルゴンをはじめとする不活性ガス中で最低でも2400℃以上、好ましくは2700℃以上、より好ましくは2800℃以上の温度にて黒鉛化処理することによって得られる。
 以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって制限を受けるものではない。
 (樹脂合成例1)
 窒素雰囲気下、250L反応機にCuBr(1.09kg)、アセトニトリル(11.4kg)、アクリル酸ブチル(26.0kg)及び2,5-ジブロモアジピン酸ジエチル(2.28kg)を加え、70~80℃で30分程度撹拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミンを加え、反応を開始した。反応開始30分後から2時間かけて、アクリル酸ブチル(104kg)を連続的に追加した。反応途中ペンタメチルジエチレントリアミンを適宜添加し、内温70℃~90℃となるようにした。ここまでで使用したペンタメチルジエチレントリアミン総量は220gであった。反応開始から4時間後、80℃で減圧下、加熱攪拌することにより揮発分を除去した。これにアセトニトリル(45.7kg)、1,7-オクタジエン(14.0kg)、ペンタメチルジエチレントリアミン(439g)を添加して8時間撹拌を続けた。混合物を80℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
 この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、ろ過助剤として珪藻土、吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下(酸素濃度6%)、内温100℃で加熱攪拌した。混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を内温100℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
 さらにこの濃縮物に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイト、熱劣化防止剤を加え、減圧下、加熱攪拌した(平均温度約175℃、減圧度10Torr以下)。
 さらに吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを追加し、酸化防止剤を加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下(酸素濃度6%)、内温150℃で加熱攪拌した。
 この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を減圧下加熱攪拌して揮発分を除去し、アルケニル基を有する重合体を得た。
 このアルケニル基を有する重合体、ジメトキシメチルシラン(アルケニル基に対して2.0モル当量)、オルトギ酸メチル(アルケニル基に対して1.0モル当量)、白金触媒[ビス(1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン)白金錯体触媒のキシレン溶液:以下白金触媒という](白金として重合体1kgに対して10mg)を混合し、窒素雰囲気下、100℃で加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを確認し、反応混合物を濃縮して末端にジメトキシシリル基を有するポリ(アクリル酸-n-ブチル)樹脂(I-1)を得た。得られた樹脂の数平均分子量は約26000、分子量分布は1.3であった。樹脂1分子当たりに導入された平均のシリル基の数を1H NMR分析により求めたところ、約1.8個であった。
 (樹脂合成例2)
 数平均分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量25,500(送液システムとして東ソー製HLC-8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK-GEL  Hタイプを用い、溶媒はTHFを用いて測定したポリスチレン換算値)のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して1.2倍当量のNaOMeメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、さらに塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去した。得られた未精製のアリル基末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、n-ヘキサン300重量部と、水300重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液にさらに水300重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約25,500の2官能ポリプロピレンオキシドを得た。
 得られたアリル末端ポリプロピレンオキシド100重量部に対し、触媒として白金含量3wt%の白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液150ppmを添加して、トリメトキシシラン0.95重量部と90℃で5時間反応させ、トリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体(I-2)を得た。上記と同様、1H-NMRの測定の結果、末端のトリメトキシシリル基は1分子あたり平均して1.3個であった。
 (熱伝導性硬化性液状樹脂)
 合成例1で得られた樹脂(I-1):90重量部、合成例2で得られた樹脂(I-2):10重量部、可塑剤(モノサイザーW-7010:DIC株式会社製):100重量部、酸化防止剤(Irganox1010):1重量部、前記熱伝導性フィラーを手混ぜで十分攪拌混練した後に、5Lバタフライミキサーを用いて加熱混練しながら真空に引き脱水した。脱水完了後に冷却し、脱水剤(A171):2重量部、硬化触媒(ネオデカン酸スズ、ネオデカン酸):各4重量部を混合し、熱伝導性硬化性液状樹脂を得た。
 (熱伝導性硬化性液状樹脂の熱伝導率の測定)
 熱伝導性硬化性液状樹脂をサランラップ(サランラップは登録商標である)内に包み、ホットディスク法熱伝導率測定装置TPA-501(京都電子工業(株)製)を用い、4φサイズのセンサーを2個の試料で挟む方法にて、熱伝導率を測定した。
 (熱伝導性硬化性液状樹脂の硬化物の引張弾性率の測定)
 熱伝導性硬化性液状樹脂を硬化させ、ミニダンベルを作成し、JIS K 6251を参考に引張弾性率を測定した。
 (高熱伝導樹脂フィルム)
 高熱伝導樹脂フィルムとして、グラファイトフィルムを使用した。グラファイトフィルムの厚みとして、40μmのものと、25μmのものを用意した。
 (高熱伝導樹脂フィルムの熱拡散率の測定)
 面方向の熱拡散率は、光交流法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社製LaserPit)を用いて、グラファイトフィルムを4mm×40mmのサンプル形状に切り取り、20℃の雰囲気下、10Hzにおいて測定した。
 グラファイトフィルムの厚さ方向の熱拡散率測定には、京都電子工業(株)製のLFA-502を用いレーザーフラッシュ法で測定した。グラファイトフィルムを直径10mmにカットし、このフィルム両面を黒化処理した後、室温でレーザーフラッシュ法による厚さ方向の熱拡散率測定を行なった。
 また、グラファイトフィルムの熱容量を、熱容量が既知である参照標準物質Moとの比較から算出し、別途測定される密度とあわせ、次の式(2)
  λ=α×d×Cp                                                (2)
から算出することができる。式(2)において、λは熱伝導率を、αは熱拡散率を、dは密度を、Cpは比熱容量をそれぞれ表わす。
 (発熱電子部品、基板、電磁シールド部材の放熱温度測定)
 図9に示すように電子端末機器としてNEC社製の携帯電話機(スマートフォンNC-06C)19を用い、放熱実験を行った。
 外部環境からの影響を遮断するため、スマートフォン19を30×30×30cmの断熱ボックス18で囲った。断熱ボックス18の材質は外部空気の対流を遮断できるものであれば何を用いても良く、例えば発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、コルク、又は暗幕でも構わない。今回は発泡ウレタンの断熱材を用いた。
 測定時は実験室内の空気の対流による温度変化を防ぐため、図9に示したように断熱ボックス19の中に5cmの高さ支柱20を4個設置しその上にスマートフォン19を設置した。
 スマートフォン19の中の発熱電子部品及び基板の温度、並びにスマートフォン19の表面の温度を、テフロン(テフロンは登録商標である)被覆極細熱電対ダブル線TT-D-40-SLE(オメガエンジニアリング製)21を用いて測定した。
 図1は、スマートフォン19の筺体の一部11aを取り外して内部基板14を露出させた状態を示す概略平面図である。基板14は、発熱電子部品13a,13bと、発熱電子部品でない電子部品13cと、発熱電子部品13a,13bに近接してかつ発熱電子部品13a,13bの上面及び周囲を覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材12a,12bと、発熱電子部品でない電子部品13cの上面及び周囲を覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材12cとを有する。発熱電子部品13a,13b、電子部品13cの数はそれぞれ1つずつ描いているが、実際には1つとは限らない。電磁シールド部材12a,12b,12cの上面12dは、図1に描いていない。
 温度測定点は図1~図8に"○"で示した計7箇所であり、図1に示すように、その場所に貼り付けた熱電対21を断熱ボックス18の隙間から露出させ、露出させた熱電対21をデータロガー22に接続し、データロガー22にて経時温度変化を記録した。
 擬似的な通話状態を確保するためにスマートフォン19のセルラーアンテナ23を断熱ボックス18の隙間から露出させ、露出させたセルラーアンテナ23をアンリツ社のラジオコミュニケーションアナライザ(品目:8820C(LTE/wCDMA:XI)MT8820C-Op001/008)24に接続し、スマートフォン19を擬似的な通話状態(10dBM)とした。
 また、スマートフォン19をHD動画撮影モードにセットした。
 (実施例1~5)
 スマートフォン19の筺体の一部11aを外して基板14を露出させ、基板上の電磁シールド部材12a,12bの上面12dを外し、熱伝導性硬化性液状樹脂16を充填し硬化させ、電磁シールド部材bの上面12dを施蓋し、筺体11aの内側及び/又は電磁シールド部材の上面12dに高熱伝導樹脂フィルムを配置した。
 図4は、基板14上において、発熱電子部品13a,13bを囲う電磁シールド部材の上面12dを外した状態で、電磁シールド部材12a,12bと基板14との間に、かつ発熱電子部品13a,13bに接触するように、熱伝導性硬化性液状樹脂16を充填して硬化させ、電磁シールド部材の上面12dを施蓋して、スマートフォン19の筺体11aの、電磁シールド部材の上面12dに対向する部位に、高熱伝導性樹脂フィルム15aを貼り付けた状態を示す断面図である。
  図5は、基板上において、発熱電子部品13a,13bを囲う電磁シールド部材の上面12dを外した状態で、電磁シールド部材12a,12bと基板14との間に、かつ発熱電子部品13a,13bに接触するように、熱伝導性硬化性液条樹脂16を充填して硬化させ、電磁シールド部材の上面12dを施蓋して、スマートフォン19の筺体の、電磁シールド部材の上面12dに対向する部位と、電磁シールド部材の上面12dとに、高熱伝導性樹脂フィルム15a,15bを貼り付けた状態を示す断面図である。すなわち図4と比べて、高熱伝導性樹脂フィルムを、スマートフォン19の筺体11aのみならず、電磁シールド部材の上面12dにも貼り付けている。高熱伝導性樹脂フィルム15a,15bは互いに接触していない(図6,図8においても同じ)。しかし、高熱伝導性樹脂フィルム15a,15bの厚さによっては、互いに接触しても構わない。
 図6は、図5と比べて、発熱電子部品13a,13b以外の電子部品13cを囲う電磁シールド部材12cの中にも、電磁シールド部材12cと基板14との間に熱伝導性硬化性液条樹脂16を充填して硬化させた状態を示す。すなわち、基板14上の電磁シールド部材のほぼ全ての内部に熱伝導性硬化性液条樹脂16を充填して硬化させた。高熱伝導性樹脂フィルム15a,15bは、スマートフォン19の筺体11aの、電磁シールド部材の上面12dに対向する部位と、電磁シールド部材の上面12dにそれぞれ貼り付けている。
 図7は、図4と比べて、発熱電子部品13a,13b以外の電子部品13cを囲う電磁シールド部材12cの中にも、熱伝導性硬化性液条樹脂16を充填して硬化させた状態を示す。高熱伝導性樹脂フィルム15aは、スマートフォン19の筺体11aの、電磁シールド部材の上面12dに対向する部位にのみ貼り付けている。
 実施例1は図4に対応し、実施例2は図5に対応し、実施例3は図6に対応し、実施例4は図7に対応している。実施例5も図6に対応するが、高熱伝導性樹脂フィルムとして厚さが25μmのものを用いている点で、40μmのものを用いる実施例1~4と違っている。
 (温度測定結果)
 スマートフォン19に電源を入れる前の発熱電子部品13a の温度を測定した。この温度はスマートフォン19の周辺温度と推定することができる。
 スマートフォン19の電源を入れて立ち上げ、擬似的な通話状態し、HD動画撮影モードにセットした。HD動画撮影を開始してから、プログラム制御によりスマートフォン19のHD動画撮影機能が停止するまでの時間(「電子部品の発熱により、カメラを終了します」という旨のエラー表示が出て、カメラが強制終了されるまでの時間。以下「動画機能制限までの時間」という)と、動画機能制限までの時間内の熱電対の最高温度を記録した。
 動画機能制限までの時間と、そのときの各部位の最高温度を、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (比較例1)
 図2は、基板14上において、電磁シールド部材の内部に熱伝導性硬化性液状樹脂を充填しないで、スマートフォン19の筺体11aの、電磁シールド部材の上面12dに対向する部位に、高熱伝導性樹脂フィルム15aを貼り付けたのみの状態を示す断面図である。
 このように熱伝導性硬化性液状樹脂を用いず、高熱伝導性樹脂フィルムのみを用いて実施例と同様に温度評価を行った。評価結果を表1に示す。
 (比較例2)
 図3に示すように、基板14上において、発熱電子部品13a,13bを囲う電磁シールド部材の上面12dを外した状態で、電磁シールド部材12a,12bと基板14との間に、かつ発熱電子部品13a,13bに接触するように、熱伝導性硬化性液状樹脂16を充填して硬化させ、電磁シールド部材の上面12dを施蓋した。高熱伝導性樹脂フィルムは、スマートフォン19の筺体にも、電磁シールド部材の上面12dにも配置しなかった。
 このように高熱伝導性樹脂フィルムを用いず、熱伝導性硬化性液条樹脂16のみを用いて実施例と同様に温度評価を行った。評価結果を表1に示す。
 (検討結果)
 比較例1は熱伝導性硬化性液状樹脂を使用していない構造、比較例2は高熱伝導性樹脂フィルムを使用していない構造である。実施例1~5は熱伝導性硬化性液状樹脂を使用し、発熱電子部品の熱を電磁シールド部材経由の後に、高熱伝導樹脂フィルムまで伝達している構造である。
 それぞれの構造で動画機能制限までの時間と温度とを測定した結果、比較例1は6分で機能が制限された。これは高熱伝導性樹脂フィルムが筺体表面の温度を低下させる一方、発熱電子部品の温度は低下させなかったためであると考えられる。
 一方、比較例2では10分で機能が制限された。熱伝導性硬化性液状樹脂が発熱電子部品の温度を低下させることで動画機能制限までの時間は延長されたが、電子端末機器自体の熱が筺体外部に放熱されないため、やはり10分という短い時間で機能制限されるという結果であった。
 比較例と比べて、実施例1~5では、熱伝導性硬化性液状樹脂と高熱伝導性樹脂フィルムの両方の材料を複合していることで、発熱電子部品の温度も低下し、筺体表面の温度も高熱伝導性樹脂フィルムが熱を拡散するため、熱暴走が発生せず、動画機能制限までの時間 が延長された。
 最も延長されたのは実施例3の高熱電導性樹脂フィルムと熱伝導性硬化性樹脂を最大に使用した状態で、動画機能制限までの時間が比較例1と比べて約4倍にまで延長された。さらに、各発熱電子部品の温度が最大33.8℃減少した(部位11aでの比較例2の温度63.8℃と実施例3の30.0℃との差)。その他の実施例においては実施例3ほどではないものの、比較例1、2と比較して動画機能制限までの時間が少なくとも約2倍以上に延長された。
 また、実施例3と実施例5は高熱伝導性樹脂フィルムの厚みが異なるが、高熱伝導性樹脂フィルムの厚みが厚い方が効果的であることが分かる。しかしながらどちらの厚みにおいても動画機能制限までの時間は延長された。
 図8は、電磁シールド部材12が発熱電子部品13a,13bをその上面から覆っているのみであって、発熱電子部品13a,13bの周囲を側壁で囲んでいない実施形態を示す。このような場合であっても、実施例1~5と同様に、熱伝導性硬化性液状樹脂と高熱伝導性樹脂フィルムの両方の材料を複合していることで、発熱電子部品の温度を低下させ、高熱伝導性樹脂フィルムが熱を拡散するため、筺体表面の温度の低下と、動画機能制限までの時間の延長を実現することができる。
 以上のことより、電子端末機器における機能制限までの時間を延長するためには高熱伝導樹脂フィルムと熱伝導性硬化性液状樹脂が併用され、熱伝導性硬化性液状樹脂が発熱電子部品の熱を放熱板、電磁シールド部材に伝熱し、伝わった熱を高熱伝導性樹脂フィルムが拡散するというプロセスが重要であることがわかった。よって、電子端末機器の機能制限までの時間の延長のためには高熱伝導性樹脂フィルムと熱伝導性硬化性液状樹脂の複合が好適である。
11a:電子端末機器の筺体
11b:電子端末機器の筺体
12a:電磁シールド部材
12b:電磁シールド部材
13a:発熱電子部品
13b:発熱電子部品
14:基板
15a,15b,15c:高熱伝導樹脂フィルム
16:熱伝導性硬化性樹脂
○:熱電対にて温度を測定した部位

Claims (9)

  1.  (a)発熱電子部品と、前記発熱電子部品に近接して、かつ前記発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材とを少なくとも片面に備える電子端末機器用基板であって、前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、かつ前記発熱電子部品に接触するように、熱伝導性硬化性液状樹脂が充填されて硬化した、電子端末機器用基板と、
     (b)前記電磁シールド部材の上面に接触し若しくは該上面に対向して配置され、前記熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するための高熱伝導性樹脂フィルムとを含む、電子端末機器。
  2.  前記高熱伝導性樹脂フィルムが、熱伝導性に異方性を持つグラファイトフィルムである、請求項1に記載の電子端末機器。
  3.  前記熱伝導性硬化性液状樹脂が湿気または熱により硬化する熱伝導性硬化性液状樹脂である、請求項1に記載の電子端末機器。
  4.  前記電磁シールド部材は、発熱電子部品の側壁を囲んでいる、請求項1に記載の電子端末機器。
  5.  前記発熱電子部品は、演算素子、通信制御素子、記憶素子の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の電子端末機器。
  6.  前記熱伝導性硬化性液状樹脂が、硬化性アクリル系樹脂及び/又は硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂と、熱伝導性フィラーとを含有する熱伝導性硬化性液状樹脂であって、熱伝導率が0.5W/mK以上である、請求項1に記載の電子端末機器。
  7.  前記高熱伝導性樹脂フィルムの面に沿う方向の熱伝導率が300W/mK以上、好ましくは600W/mK以上、さらに好ましくは1000W/mK以上であって、厚みが350μm以下、好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である、請求項1に記載の電子端末機器。
  8.  前記高熱伝導性樹脂フィルムの面に沿う方向の熱伝導率が300W/mK以上、好ましくは600W/mK以上、さらに好ましくは1000W/mK以上であって、厚みが350μm以下、好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である、請求項2に記載の電子端末機器。
  9.  (a)発熱電子部品と、前記発熱電子部品に近接して、かつ前記発熱電子部品を少なくともその上面から覆うようにして取りつけられた電磁シールド部材とを少なくとも片面に有する電子端末機器用基板に対して、かつ前記電磁シールド部材と前記電子端末機器用基板との間に、熱伝導性硬化性液状樹脂を、前記発熱電子部品に接触するように充填して、硬化させ、
     (b)前記電磁シールド部材の上面に接触し若しくは対向するように、前記熱伝導性硬化性液状樹脂によって吸い上げられた熱を拡散するための高熱伝導性樹脂フィルムを配置することにより、電子端末機器を組み立てる、方法。
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