复合材料与电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在电子设备、精密设备等的壳体内使伴随于发热而自电子部件(以下，称为发热部件)产生的热散发的技术。尤其涉及一种能够有效地降低从发热部件向壳体的传热的复合材料。
【背景技术】
[0002]近年来，随着智能手机、平板终端、笔记本电脑等电子设备的高性能化，来自发热部件的发热密度急剧增加，这些电子设备的热扩散技术逐渐成为必需。
[0003]特别是，小型的便携式设备与人体直接接触的机会多，其壳体外侧的温度上升逐渐成为严重的问题。作为由便携式设备的壳体外表面的温度上升引起的问题之一，可举出低温烫伤。低温烫伤是人体长时间置于比体温高的温度而引起的烫伤的一种，有在44°C的情况下6小时产生烫伤且每上升1°C达到烫伤的时间减半这样的报告。低温烫伤与普通的烫伤相比，绝大多数情况下当事人会很晚才注意到症状的发展，当发现时皮肤已受到重度的损伤的情况也很多。
[0004]另外，在便携式设备的显示元件中使用液晶显示器、有机EL显示器。然而，这些显示元件不耐热。来自发热部件的发热若传递至这些显示元件，则成为显示器的亮度不均、寿命降低的主要原因。因此，为了同时实现便携式设备的高性能化与小型、薄型化，需要有效地降低向显示元件的传热。
[0005]并且，最近，在膝上长时间使用小型笔记本电脑时形成低温烫伤的症例较多。今后，在设备的小型化、便携化日益发展的状况下，即使将设备表面的温度降低1°C也是非常重要的。
[0006]另一方面，作为防止设备表面的温度上升的方法，可以考虑使用绝热构件，从而使来自设备的壳体内部的发热部件的热不向壳体传递。
[0007]例如，在图4所示的以往的层叠结构的复合材料中，考虑从发热部件406朝向壳体407使用粘合剂层405/导热性层404/粘合剂层403/绝热性层402/粘合剂层401这样的层叠结构的复合材料，从而使来自设备的壳体内部的发热部件406的热不向壳体407传递。另外，作为导热性层404讨论了金属片、石墨片等，作为绝热性层402讨论了无纺布、含有玻璃珠等内包有空气的囊(capsule)的树脂片等。
[0008]由此，进行了减少向壳体407的传热而使壳体407内的温度分布平均化的尝试(专利文献I)。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献1:日本特愿2012-504484号公报
[0011]然而，在专利文献I记载的方法中，在发热部件与绝热性层之间、绝热性层与导热性层之间、以及导热性层与壳体之间具有粘合剂层，因此具有阻碍电子设备的薄型化、小型化的课题。
【发明内容】
[0012]发明所要解决的课题
[0013]鉴于上述的在先技术的情况，本发明的目的在于提供一种复合材料与使用了该复合材料的电子设备，该复合材料即使在电子设备的壳体内的狭小空间内也能够充分发挥绝热效果，有效地减少从发热部件向壳体的传热。
[0014]用于解决课题的方案
[0015]为了解决上述课题，使用了一种复合材料，其具有:散热片；绝热件，其位于散热片表面；以及支承层，其位于散热片的一个面与绝热件的一个面中的至少一方，其中，绝热件的外周区域仅为纤维，绝热件的内周区域在纤维中内包有二氧化硅气凝胶，散热片与绝热件通过纤维而固定。
[0016]另外，使用在壳体与发热部件之间配置有上述复合材料的电子设备。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明，能够提供一种复合材料，该复合材料即使在电子设备的壳体内的狭小空间内也能够充分发挥绝热效果，有效地减少从发热部件向壳体的传热。
【附图说明】
[0019]图1是实施方式的复合材料的图。
[0020]图2的(a)?(C)是对实施方式的复合材料的热压接工艺进行说明的图。
[0021]图3是对实施方式的复合材料的层叠顺序进行说明的图。
[0022]图4是以往的层叠结构的复合材料的图。
[0023]附图标记说明:
[0024]100电子设备
[0025]1lA 支承层
[0026]1lB 支承层
[0027]102石墨片
[0028]103绝热件
[0029]106复合材料
[0030]107无纺布
[0031]108 二氧化硅气凝胶
[0032]201热压接工具
[0033]401粘合剂层
[0034]402绝热性层
[0035]403粘合剂层
[0036]404导热性层
[0037]405粘合剂层
[0038]406发热部件
[0039]407 壳体
【具体实施方式】
[0040]在图1中示出实施方式的电子设备100的内部的剖视图。复合材料106包括作为散热片的石墨片102、和设置在该石墨片102的一面上的绝热件103。并且，在上下表面上具有薄片状的支承层101A、支承层101B。从上表面观察(俯视观察)时，绝热件103的面积比石墨片102的面积大。
[0041]绝热件103整体具有无纺布107，二氧化娃气凝胶(silica aerogel) 108位于其内周部分。在绝热件103的外周部分不存在二氧化硅气凝胶108，仅有无纺布107。利用热压接将无纺布107、支承层1lA以及支承层1lB固定，从而能够在不使用粘合剂层的情况下将层叠体固定。
[0042]该复合材料106设置在壳体407与发热部件406之间而使用。使发热部件406的热扩散，抑制发热部件406的温度上升，并且抑制壳体407的局部的温度上升。
[0043]< 无纺布 107〉
[0044]无纺布107不限于无纺布，也可以为将纤维规则地编织而成的材料。可以是各种编织方式的纤维片。但是，与各种编织方式的纤维片相比，无纺布更容易导入气凝胶，故而优选。无纺布107由聚乙烯、聚丙烯、聚酯、芳纶等树脂纤维构成。
[0045]〈石墨片102〉
[0046]石墨片102是散热片。使作为热源的发热部件406的热在石墨片102内扩散，从而对热源进行冷却。石墨片102例如可以是金属片、铝片。但是，下述石墨片102导热特性优异故而优选。
[0047]<石墨片102的面方向的导热率>
[0048]优选所使用的石墨片102的面方向的导热率为1000W/m.K以上。若该导热率小于1000W/m*K，则不产生朝向面方向的足够的热扩散，从而热在厚度方向上传递。需要说明的是，石墨片102的导热率能够通过下式(I)进行计算。
[0049]λ = a XdXCp …(I)
[0050]这里，λ表示导热率，α表示热扩散率，d表示密度，并且Cp表示比热容。
[0051]<石墨片102的厚度方向的导热率>
[0052]石墨片102的厚度方向的导热率取决于所使用的石墨片102的厚度。为了使来自热源的发热有效地向面内方向分散，在厚度为100 μm以下的情况下，优选厚度方向的导热率为20W/m*K以下。换句话说，若厚度较薄，则抑制了厚度方向的导热率，从而不向厚度方向导热。
[0053]若其厚度方向的导热率比20W/m.Κ大，则使来自发热部件406的发热在面内扩散的效果减弱，导致热向壳体407侧传递。
[0054]同样地，在厚度为80 μ m以下的情况下，优选厚度方向的导热率为18W/m.Κ以下。
[0055]<石墨片102的厚度>
[0056]近年来的电子设备100的薄型化不断发展，在设备的壳体407内能够搭载电子部件的空间变得非常狭小。因此，难以将100 μm以上的厚度的膜向电子设备100的壳体407
内组装。
[0057]因此，由于电子设备100的壳体407内的空间的关系而优选所使用的石墨片102的厚度比100 μπι薄。
[0058]<石墨片102的制造方法>
[0059]石墨片102使用从芳香族聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、以及聚噁二唑中选出的厚度为I ym以上且400 μπι以下的范围内的高分子膜作为原料。高分子膜的厚度优选处于Iym以上且125 μπι以下的范围。需要说明的是，虽然取决于条件，但能够由厚度为75 μπι的高分子膜制作出约100 μπι的石墨片。
[0060]经过在450°C以上2000°C以下的温度范围内进行热处理而转换为碳质膜的碳质膜转换工序、将在碳质膜转换工序中得到的碳质膜重叠多张的重叠工序、以及对在所述重叠工序中得到的重叠的碳质膜进行热压的工序，从而制造出高分子膜。
[0061]热压工序包括