放熱シート＋グラファイトの複合構造による
熱伝導・熱拡散対策

Thermal management via heat conduction and diffusion using a composite
structure of thermal interface sheets and graphite.

放熱シート＋グラファイトの複合構造による
熱伝導・熱拡散対策をご紹介いたします。

課題概要

発熱部から熱を受け取る放熱シートと、受け取った熱を面方向へ拡散するグラファイトシートを組み合わせ、熱伝導と熱拡散を一つの部品で行う複合構造の技術開発・加工応用例です。
材料ごとの得意な熱移動方向を組み合わせることで、一つの材料だけではつくりにくい熱経路を設計し、発熱部から筐体や周辺部へ効率よく熱を逃がすことを狙います。

お客様の課題

発熱部と筐体・ヒートシンクの間には隙間や段差があり、まず熱を確実に受け渡す必要があります。一方、熱を受け渡すだけでは局所的な温度上昇が残るため、その後に熱を広い範囲へ拡散することも必要です。

  • ・発熱部から筐体へ熱を効率よく伝えたい
  • ・接触面の隙間や段差を吸収したい
  • ・受け取った熱を面方向へ広く拡散したい
  • ・熱伝導材と熱拡散材を一体部品にしたい
  • ・製品形状に合わせて薄型・複雑形状へ加工したい

ニチベイパーツの
解決アプローチ

柔軟性を持つ放熱シートで発熱部との接触を確保し、その外側や所定位置にグラファイトシートを配置して面方向へ熱を拡散する複合構造を検討します。
両材料を個別に組み付けるのではなく、必要な位置関係で一体化した部品として供給することで、熱経路と組立性を同時に設計します。グラファイトで放熱シートを包む、片面・両面へ配置するなど、製品構造に応じて組み合わせ方を変えます。

  • ・発熱部と放熱先の位置関係を確認して熱経路を設計
  • ・放熱シートとグラファイトを必要形状へ精密加工
  • ・異種材料を所定位置で貼り合わせ・一体化
  • ・製品構造に応じて包み込み・片面・両面配置を検討

採用した素材・加工技術

採用素材

  • ・熱伝導性を持つ放熱シート／TIM材
  • ・人工／天然グラファイトシート
  • ・粘着材、絶縁材、保護フィルム等

加工技術

  • ・精密打ち抜き、貼り合わせ、積層加工
  • ・包み込み等の複合構造加工

接触面から熱を受け取る材料と、受け取った熱を面方向へ拡げる材料の役割を分担させます。必要に応じて粘着材や絶縁材を追加し、実装しやすい複合部品へ仕上げます。

解決結果・効果

発熱部との接触性を確保しながら、受け取った熱をグラファイトによって周囲へ拡散する熱経路を構成できます。接触熱抵抗への対応と面方向への熱拡散を、一つの部品として検討できることが特徴です。
また、複数材料をあらかじめ一体化して供給することで、組立時の位置合わせや個別の手貼り工程を減らし、量産工程で扱いやすい部品形態へつなげることができます。

  • ・熱を受け取る機能と拡散する機能を一体化
  • ・隙間・段差への追従と面方向熱拡散を両立
  • ・異種材料の位置関係を加工段階で安定化
  • ・組立工程の簡素化を検討可能

「熱を受け取る」と「熱を拡げる」を
同時に必要とする製品へ幅広く展開できます。

  • 車載ECU・制御機器
  • ディスプレイ・モニター、カメラ・センサー機器
  • 通信機器・電源機器
  • ヒートシンクを大きくできない小型電子機器

TIM材、グラファイト、絶縁材、粘着材等の組み合わせを変えることで、
要求される熱経路や実装条件に合わせた複合部品へ展開できます。