復(fù)合片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種復(fù)合片。在現(xiàn)有的將導(dǎo)熱層和絕熱部件層疊而成的復(fù)合片中，若將整體減薄，則絕熱性能下降。本發(fā)明使用復(fù)合片(50)，復(fù)合片(50)包括配置于高溫部的石墨層和配置于低溫部的氣凝膠層，且利用粘接層將石墨層和氣凝膠層固定，粘接層(15)是水系的粘接劑。另外，使用該水系的粘接層(15)在溶劑中使用水、或在原料中使用水的復(fù)合片(50)。另外，使用該水系的粘接層(15)在內(nèi)部具有空隙(20)的復(fù)合片(50)。
【專利說明】復(fù)合片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在電子設(shè)備、精密設(shè)備等的殼體內(nèi)使來自伴隨發(fā)熱的電子元件（以下 稱為發(fā)熱元件）的熱量擴(kuò)散的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，伴隨著手機(jī)、筆記本電腦等的電子設(shè)備的高性能化，來自發(fā)熱元件的發(fā)熱 密度急劇地增加，這些電子設(shè)備中的熱擴(kuò)散技術(shù)成為必須。特別是小型的移動(dòng)設(shè)備與人體 直接接觸的機(jī)會(huì)較多，其殼體的外表面的溫度上升成為嚴(yán)重的問題。
[0003] 作為移動(dòng)設(shè)備的殼體外表面的溫度上升導(dǎo)致的問題之一，可舉出低溫燙傷。低溫 燙傷是人體長(zhǎng)時(shí)間暴露于比體溫高的溫度而引起的燙傷的一種，有在44°C下6小時(shí)會(huì)產(chǎn)生 燙傷，且每上升1°C則達(dá)到燙傷的時(shí)間會(huì)減半的報(bào)告。
[0004] 與普通的燙傷相比，低溫燙傷在大部分情況下當(dāng)事人注意到癥狀的進(jìn)展較遲，在 注意到的時(shí)候皮膚已重度受傷的情況較多。最近，將小型筆記本電腦在膝上長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí) 受到低溫燙傷的癥例較多。今后在設(shè)備的小型化、移動(dòng)化越來越得到發(fā)展的狀況下，將設(shè)備 表面的溫度降低哪怕l°c就成為最重要的課題。
[0005] 作為防止設(shè)備表面的溫度上升的方法，專利文獻(xiàn)1中公開了將層疊石墨片和絕熱 材料而成的片設(shè)置在發(fā)熱元件與殼體之間的內(nèi)容。圖6示出該復(fù)合片50。
[0006] 在基板10上安裝有元件11。在該元件11上層疊有導(dǎo)熱層12和絕熱層13。殼體 14位于其上方。
[0007] 由元件產(chǎn)生的熱量利用導(dǎo)熱層12擴(kuò)散，利用絕熱層13不使其向殼體14傳遞。結(jié) 果，熱量在導(dǎo)熱層12整體上傳遞，在整體上熱量向殼體傳導(dǎo)。
[0008] 結(jié)果，即使用手接觸殼體14,也不會(huì)感到局部的熱量。
[0009] 【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0010] 【專利文獻(xiàn)】
[0011] 【專利文獻(xiàn)1】日本特開2009-111003號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 但是，上述專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，作為復(fù)合片，使用無(wú)機(jī)纖維系的玻璃棉或石棉、 天然系的羊毛絕熱材料或纖維素絕熱材料等，但不能得到充分的絕熱性能。特別是伴隨著 產(chǎn)品的薄型化，若減薄絕熱材料，則其絕熱性能下降，熱量集中向殼體傳遞。
[0013] 因此我們考慮使用將非真空且熱傳導(dǎo)率極低為0. 012?0. 022W/m ·Κ的氣凝膠浸 漬于無(wú)機(jī)或有機(jī)的纖維而成的氣凝膠片作為復(fù)合片，且使用熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的石墨片。
[0014] 但是存在如下課題：由于氣凝膠為多孔質(zhì)，因此使用粘接劑與石墨片貼合時(shí)，粘接 劑層浸入氣凝膠，由此絕熱性下降（熱傳導(dǎo)率上升）。
[0015] 因此，本申請(qǐng)的課題在于提供絕熱性能優(yōu)良的薄型的復(fù)合片。
[0016] 為了解決上述課題，使用一種復(fù)合片，包括配置于高溫部的石墨層和配置于低溫 部的氣凝膠層，且利用粘接層將石墨層和氣凝膠層固定，其中，粘接劑是將水作為分散劑的 粘接劑、或?qū)⑺鳛槿軇┑恼辰觿?、或含水的粘接劑?br> [0017] 另外，使用一種復(fù)合片，包括配置于電子元件側(cè)的石墨層和配置于殼體側(cè)的氣凝 膠層，且利用粘接層將石墨層和氣凝膠層固定，其中，氣凝膠層的面積小于石墨層的面積， 且氣凝膠層位于與電子元件相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> [0018] 【發(fā)明效果】
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種復(fù)合絕熱體及包含該復(fù)合絕熱體的電子設(shè)備，即使在 電子設(shè)備的殼體內(nèi)的狹小空間中也能充分發(fā)揮絕熱效果，有效地減少?gòu)陌l(fā)熱部件向殼體的 傳熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1中，（a)是實(shí)施方式1的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖，（b)是（a)的局部放大圖，（c)是 絕熱體的局部放大剖視圖，（d)是說明評(píng)價(jià)方法的圖；
[0021] 圖2中，（a)?（b)是實(shí)施方式2的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0022] 圖3是實(shí)施方式3的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0023] 圖4中，（a)?（d)是實(shí)施方式4的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0024] 圖5中，（a)?（b)是實(shí)施方式5的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0025] 圖6是表示現(xiàn)有的絕熱結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0026] 【標(biāo)號(hào)說明】
[0027] 10 基板
[0028] 11 元件
[0029] 12 導(dǎo)熱層
[0030] 13絕熱層
[0031] 14 殼體
[0032] 15粘接層
[0033] 20 空隙
[0034] 21 纖維
[0035] 31纖維片
[0036] 32納米纖維
[0037] 33氣凝膠
[0038] 50復(fù)合片
[0039] 51熱電偶
[0040] 52金屬塊
[0041] 53加熱板
[0042] 121第1導(dǎo)熱層
[0043] 122第2導(dǎo)熱層
[0044] 123第3導(dǎo)熱層
[0045] 124第4導(dǎo)熱層

【具體實(shí)施方式】
[0046] (實(shí)施方式1)
[0047] 圖1(a)示出使用實(shí)施方式1的復(fù)合片50的電子設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖 I (b)示出實(shí)施方式1的復(fù)合片50的粘接層15部分的放大剖視圖。圖I (c)示出絕熱層13 的放大剖視圖。
[0048] 電子設(shè)備由殼體14、復(fù)合片50、兀件11和基板10構(gòu)成。復(fù)合片50由絕熱層13、 粘接層15、導(dǎo)熱層12構(gòu)成。未說明的部件為與現(xiàn)有技術(shù)相同的構(gòu)成部件。優(yōu)選在粘接層 15中存在空隙20。這在以后說明。
[0049] 復(fù)合片50的作用是使在元件11 (高溫部）產(chǎn)生的熱量在導(dǎo)熱層12向水平方向擴(kuò) 散，且利用絕熱層13不使該熱量向殼體14 (低溫部）傳遞。
[0050] 圖I (c)的絕熱層13中，在纖維片31中的纖維21之間，將納米纖維32和氣凝膠 33混合并保持。此外，纖維21不是必須的，如果有的話就容易維持形狀。納米纖維32也不 是必須的，如果有的話附有氣凝膠33的粉就難以脫離。
[0051] 優(yōu)選在殼體14與絕熱層13之間存在粘接層15。能夠?qū)⒔^熱層13牢固地固定，能 夠防止絕熱層13的破碎、破損等。
[0052] < 導(dǎo)熱層 12 >
[0053] 作為導(dǎo)熱層12,能夠使用金屬板等，但其中優(yōu)選石墨片、或由石墨和橡膠構(gòu)成的帶 石墨的橡膠片。即，設(shè)為石墨層較好。該片向水平方向的熱傳導(dǎo)率良好，能夠使熱量擴(kuò)散。 另外，水平方向/垂直方向的熱傳導(dǎo)率之比大，能夠使熱量主要向水平方向擴(kuò)散。
[0054] 石墨片是例如以厚度50 μ以下的高分子薄膜為原料，通過在超過2500°C的高溫、 加壓、還原氣氛下處理而得到的薄板片。為碳幾乎接近100%的組成。因此，該石墨片是使 碳的六元環(huán)構(gòu)成的面即基底面平行而層疊成的石墨板。石墨片的厚度為約0. 1_。
[0055] 另外，該石墨片的表面、背面與碳的六元環(huán)構(gòu)成的面（基底面）大致平行。該平行 方向的石墨片的熱傳導(dǎo)率為lOOOW/mk以上，石墨片的垂直方向的熱傳導(dǎo)率為5W/mk以下， 比重為2. 25g/cm3以下，且導(dǎo)電率和楊氏模量分別為106S/m以上、750GPa以上。
[0056] <石墨的制造方法>
[0057] 作為原料，準(zhǔn)備厚度為25 μ m?75 μ m的芳香族聚酰亞胺片材料。首先，計(jì)量Ikg 的片材料，填充于碳制坩堝中。接著，在進(jìn)行加熱的電氣爐中，設(shè)置填充有片材料的坩堝，用 氮?dú)庵脫Q電氣爐內(nèi)的空氣。置換為氮?dú)夂?，以升溫速度l〇〇°C /h進(jìn)行加熱，在最高溫度保持 1小時(shí)后，進(jìn)行自然冷卻而冷卻到室溫。此外，在加熱時(shí)一邊流過氮?dú)庖贿吋訜帷?br> [0058] 在此處，加熱時(shí)的最高溫度設(shè)為1500°C?2500°C。
[0059] 作為這種高分子材料，可舉出芳香族聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚酰胺、聚-二 唑、苯并咪唑等。
[0060] 這其中特別期望使用芳香族聚酰亞胺作為高分子材料。獲得的石墨的熱傳導(dǎo)性比 使用其他材料的情況下好。
[0061] 除石墨片以外，也可以采用帶石墨的橡膠片。帶石墨的橡膠片除碳以外包含具有 橡膠成分的樹脂。石墨使用將上述石墨片形成為粉的材料。該粉將石墨填料約40重量％、 EPDM(住友化學(xué)工業(yè)（株）制、$ 7 約60重量％、過氧化物交聯(lián)劑、硬脂酸混合，通 過8英寸的雙輥式捏合機(jī)充分地捏合，配制混合物，并且使混合物中的石墨填料粉朝向面 方向取向。而且以170°C加熱10分鐘而使加硫進(jìn)展。具有熱傳導(dǎo)性，且向平面方向的熱傳 導(dǎo)率高。
[0062] < 絕熱層 13 >
[0063] 作為絕熱層13,優(yōu)選使用在氣凝膠中含有纖維的材料。即，設(shè)為氣凝膠層較好。氣 凝膠具有熱傳導(dǎo)率小于空氣的熱傳導(dǎo)率0. 〇28W/mK的性質(zhì)，大約具有0. 013W/mK?0. 025W/ mK程度的熱傳導(dǎo)率。
[0064] 該氣凝膠33是大約包含85Vol %?95Vol %的空氣的發(fā)泡體，發(fā)泡體的孔的大小 小于作為空氣的平均自由行程的68nm，因此實(shí)現(xiàn)了低的熱傳導(dǎo)。
[0065] 另外，氣凝膠33是作為固形成分的二氧化硅非常少的發(fā)泡體。因此，具有骨架脆 的性質(zhì)，并且一旦粉碎后，會(huì)使體積大幅減少。
[0066] 該絕熱層13由作為基材的纖維片31、包含納米纖維32的氣凝膠33構(gòu)成。
[0067] 〈組成〉
[0068] 優(yōu)選含有納米纖維32的氣凝膠33 (二氧化硅干凝膠或二氧化硅氣凝膠）相對(duì)于 纖維片31中的空氣層以相對(duì)于空氣層的體積為50?98 %的比例載持。更優(yōu)選為80? 98%，特別優(yōu)選為90?98%。
[0069] 若為該狀態(tài)則處理性良好，成為絕熱性能優(yōu)良的復(fù)合片50。若體積分?jǐn)?shù)不足 50 %，則有時(shí)不能充分抑制對(duì)流而熱傳導(dǎo)率增高。另一方面，若體積分?jǐn)?shù)超過98 %，則纖維 狀復(fù)合片的撓性變得不足夠，處理性下降。
[0070] <纖維片 31 >
[0071] 作為基材的纖維片31的形態(tài)，只要是玻璃棉或石棉、聚酯等樹脂纖維、及含有它 們中的多種的復(fù)合纖維等即可，能夠根據(jù)使用時(shí)的耐熱溫度、不燃性來選定。但是，纖維素、 紙漿纖維在疏水化時(shí)使用酸的過程中會(huì)分解，因此需要利用烷氧基硅烷或六甲基二硅氮烷 等進(jìn)行疏水化。
[0072] 在氣凝膠33為溶膠的狀態(tài)時(shí)，在向纖維片31復(fù)合化的情況下，在與玻璃棉或纖維 素纖維等的溶膠親和性高的纖維片31中，潤(rùn)濕性好，容易使纖維片31和干凝膠復(fù)合化。
[0073] <納米纖維32 >
[0074] 納米纖維32使用在纖維素納米纖維或二氧化硅納米纖維等的表面具有羥基的納 米纖維且纖維徑為30nm以下的納米纖維。
[0075] 在氣凝膠33脫離的微粒子的粒子徑為0. 1?10 μ m大小的微粒子為7?9. 5成 (平均粒子徑也為0. 1?10 μ m)，通過使用納米纖維32的纖維徑為30nm以下的微粒子（平 均纖維徑也為30nm以下），在形成納米纖維32的三維網(wǎng)眼時(shí)容易抑制0. 1 μ m以上的微粒 子的脫尚。
[0076] 若納米纖維32的纖維徑為30nm以下，且相對(duì)于氣凝膠33的體積為1?IOwt %的 納米纖維含量，則在氣凝膠33中使納米纖維32復(fù)合化時(shí)，納米纖維32的間隙大小大約成 為5?70nm大小。
[0077] 因此，可認(rèn)為0. 1 μ m以上的氣凝膠33的微粒子難以從該納米纖維32的間隙脫 離。這是考慮到氣凝膠33的二次粒子徑為20?30nm，且其粒子的連續(xù)結(jié)構(gòu)均勻地形成三 維結(jié)構(gòu)時(shí)形成5?67nm大小的細(xì)孔的情況下而假想的結(jié)構(gòu)。
[0078] 另外，為5?IOOnm的纖維徑大小的結(jié)構(gòu)較好。若比5nm小，則能夠防止氣凝膠33 微粒子的脫離。若比IOOnm大，則對(duì)熱傳導(dǎo)率影響大。若為5?50nm的結(jié)構(gòu)，則能夠防止 氣凝膠33的脫離，對(duì)熱傳導(dǎo)率影響小。若為5?30nm的結(jié)構(gòu)，則能夠防止氣凝膠33的脫 離，對(duì)熱傳導(dǎo)率幾乎沒有影響，因此更優(yōu)選。
[0079] 另外，實(shí)施方式1中，特別是通過使用30nm以下的納米纖維32,具有將納米纖維 32的熱傳導(dǎo)率抑制成最小限度而不增加復(fù)合片50的熱傳導(dǎo)率的效果。
[0080] 在添加1?l〇wt%的納米纖維32的情況下，一般的纖維片31的固體熱傳導(dǎo)成分 為約0. 001?0. 003W/mK程度，因此實(shí)施方式1中的復(fù)合片50的熱傳導(dǎo)率約增加0. 025W/ mK的4?12%程度。
[0081] 一般的纖維中，熱傳導(dǎo)率的3成分即固體熱傳導(dǎo)成分、對(duì)流成分、輻射成分中，固 體熱傳導(dǎo)成分非常小，一般來說纖維的熱傳導(dǎo)率的3成分合計(jì)為0. 03?0. 08W/mK程度中， 固體熱傳導(dǎo)率成分為〇. 001?〇. 〇〇3W/mK程度。
[0082] 可認(rèn)為通過該納米纖維32的添加而增加的是固體熱傳導(dǎo)成分和輻射成分。但是， 如果不是KKTC以上的高溫，則輻射成分幾乎可以忽視，可以僅視為固體熱傳導(dǎo)成分的增 力口。因此，即使添加納米纖維32,也只是產(chǎn)生了 0. 001?0. 003W/mK的微小的熱傳導(dǎo)率的增 力口，但復(fù)合片50的總熱傳導(dǎo)率并不由于納米纖維32的添加而顯著增大。
[0083] 相對(duì)于氣凝膠33含有1?10重量％的這些納米纖維32,制作網(wǎng)眼比0. 1?10 μ m 程度的粒大小的氣凝膠33小的納米纖維32的網(wǎng)絡(luò)，在物理上抑制氣凝膠33的微粒子的脫 離。另外，通過使納米纖維32的表面的羥基和氣凝膠33脫水縮合，而能夠在化學(xué)上牢固地 結(jié)合。
[0084] 另外，在添加納米纖維32直至50重量百分比的情況下，產(chǎn)生納米纖維32彼此的 接觸熱阻、氣凝膠33與納米纖維32的接觸熱阻，因此沒有使復(fù)合片50的絕熱性能惡化這 樣的影響。
[0085] 〈氣凝膠 33 >
[0086] 另外，氣凝膠33的平均細(xì)孔為10?67nm，細(xì)孔容積為3. 5?8cc/g，具有500? 900m2/g的比表面積。具有比空氣的平均自由行程68nm小的細(xì)孔。
[0087] 平均細(xì)孔優(yōu)選為10?50nm，更優(yōu)選為10?30nm。細(xì)孔容積優(yōu)選為5?8cc/g，更 優(yōu)選為6?8cc/g。容積密度為90?250kg/m 3,容積密度優(yōu)選為120?180kg/m3,更優(yōu)選 為140?150kg/m3。為了確保絕熱性，熱傳導(dǎo)率需要為0. 025W/mK以下。
[0088] 若氣凝膠33的平均細(xì)孔徑、比表面積及容積密度為上述范圍，則絕熱性良好，因 此適合作為復(fù)合片。
[0089] 作為制造氣凝膠33時(shí)的原料，使用水玻璃（硅酸鈉水溶液），配制能夠通過調(diào)整水 玻璃的硅酸濃度、以及凝膠化時(shí)使用的酸的種類和濃度、凝膠化條件（溫度、時(shí)間、pH)來控 制。而作為疏水化條件能夠通過調(diào)整甲硅烷基化劑的量、溶劑的量、溫度、時(shí)間來控制。干 燥條件能夠通過調(diào)整干燥溫度、時(shí)間等來控制。
[0090] 該氣凝膠33的原料的水玻璃中，以二氧化娃重量相對(duì)于溶膠總重量成為5?20 重量％的方式配制較好，優(yōu)選為10?20重量％，更優(yōu)選為15?20重量％。
[0091] 若硅酸濃度為6重量％以下，則硅酸濃度稀，因此有時(shí)濕潤(rùn)凝膠骨架的強(qiáng)度變得 不足夠。另外，若硅酸濃度超過20%，則有時(shí)溶膠溶液的凝膠化時(shí)間急劇變快而變得無(wú)法控 制。
[0092] 二氧化硅氣凝膠也為與上述的氣凝膠33同樣的結(jié)構(gòu)較好。在常壓干燥下制作的 結(jié)構(gòu)較好，但在超臨界干燥下制作的結(jié)構(gòu)也可以。
[0093] <絕熱層13的制造方法>
[0094] 對(duì)絕熱層13的制造方法進(jìn)行說明。制造方法由以下的工序構(gòu)成。除去作為氣凝 膠33的原料的水玻璃中的鈉。然后，進(jìn)行調(diào)整成凝膠化的pH的溶膠配制工序。進(jìn)行在溶 膠凝膠化前浸漬于納米纖維32和基材的纖維片31的浸漬工序。進(jìn)行培養(yǎng)工序，用于得到 能夠耐受在溶劑干燥時(shí)施加于凝膠的內(nèi)壁的毛細(xì)管力的二氧化硅的牢固的骨架。進(jìn)行如下 的疏水化工序：為了防止在凝膠的內(nèi)壁存在的羥基彼此在干燥時(shí)脫水縮合而收縮，利用甲 硅烷基化劑、功能性硅烷使氣凝膠33的表面疏水化。進(jìn)行用于除去在纖維狀復(fù)合片中存在 的溶劑的干燥工序。
[0095] 在此處，功能性硅烷是由氯硅烷、烷氧基硅烷、硅氨烷構(gòu)成的一組硅化合物，也可 以是甲硅烷基化劑。特別是在該情況下，根據(jù)與作為溶劑的醇類、酮類、直鏈脂肪族烴類的 相性，為烷氧基硅烷較好。甲硅烷基化劑是能夠?qū)⒂袡C(jī)化合物中的活性氫用Si原子置換的 有機(jī)硅化合物。是將活性氫用Si原子置換的結(jié)構(gòu)。
[0096] 〈溶膠配制工序〉
[0097] 在實(shí)施方式1中使用的水玻璃水溶液配制成5?20重量％較好，、優(yōu)選為10?20 重量％，更優(yōu)選為15?20重量％。在水溶液的硅酸濃度不足5%的情況下，有時(shí)因硅酸濃 度稀而濕潤(rùn)凝膠骨架的強(qiáng)度不足夠。另外，若硅酸濃度超過20%，則有時(shí)溶膠溶液的凝膠化 時(shí)間急劇加快而變得無(wú)法控制。
[0098] 關(guān)于水玻璃，除去在氣凝膠33的制造時(shí)水玻璃中包含的鈉而使用。使用的水玻 璃可以為1號(hào)水玻璃（二氧化硅濃度35?38重量％ )、2號(hào)水玻璃（二氧化硅濃度34? 36% )、3號(hào)水玻璃（二氧化硅濃度28?30% )(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS K1408))中的任一種。 但是，為了致密且均勻地形成二氧化硅的三維網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選使用二氧化硅濃度高的1號(hào)水玻 3? 〇
[0099] 為了除去水玻璃水溶液中的鈉，使用酸離子交換體而除去水玻璃中包含的鈉。將 該水玻璃與質(zhì)子型離子交換樹脂混合，攪拌直至水玻璃水溶液成為pH = 1?3,除去鈉。然 后，為了調(diào)整成能夠凝膠化的PH = 5?8而添加堿。堿一般來說可舉出氨、氫氧化銨、氫氧 化鈉、氫氧化鋁，但從容易調(diào)整的方面說優(yōu)選氨。
[0100] 或者也可以使用酸而生成鈉作為鹽，清洗之后生成的水凝膠，除去鹽而進(jìn)行溶膠 配制。此時(shí)添加水玻璃重量的10?30重量％的酸，在培養(yǎng)后清洗凝膠直至沒有電解質(zhì)。
[0101] 此時(shí)，使用的酸可舉出鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、亞硫酸、磷酸、亞磷酸、次亞磷酸、 氯酸、亞氯酸、次氯酸等無(wú)機(jī)酸類、酸性磷酸鋁、酸性磷酸鎂、酸性磷酸鋅等的酸性磷酸鹽 類、醋酸、丙酸、草酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸、脂肪酸等有機(jī)酸等。從得到的二氧化硅干凝 膠的凝膠骨架強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選鹽酸。
[0102] 清洗所使用的溶液使用純水、甲醇、乙醇、丙醇等的水溶性的溶劑較好。
[0103] 或者也可以不將含有鈉的水玻璃作為原料，而使用已經(jīng)進(jìn)行粒成長(zhǎng)的膠體狀的二 氧化硅溶液（pH = 10?11)，在其調(diào)整中將上述的酸添加到溶液而調(diào)整成能夠凝膠化的 pH = 5?8,由此能夠同樣地制造均勻的水凝膠。此時(shí)添加的酸催化劑的添加量雖然也取 決于調(diào)整的PH值，但在鹽酸的情況下，優(yōu)選相對(duì)于水凝膠的重量100%，12N鹽酸水溶液為 0. 5?5. 0%，更優(yōu)選為1?2. 5%。
[0104] <浸漬工序>
[0105] 接著，向配制結(jié)束的溶膠添加相對(duì)于溶膠重量為1?50重量％的納米纖維32,使 用攪拌機(jī)等使其分散。關(guān)于納米纖維32的比重大的材料，攪拌后長(zhǎng)時(shí)間在溶膠中靜置的話 有向底部沉淀的可能性，因此優(yōu)選在即將凝膠化前放入。
[0106] 使用的納米纖維32采用存在羥基的二氧化硅的納米纖維32或纖維素的納米纖維 32中纖維徑為50nm以下的納米纖維。另外，也可以將它們中的兩種纖維一起添加。
[0107] 接著，為了將使納米纖維32分散后的溶膠向纖維片31浸漬，在相對(duì)于纖維的空氣 層為50?95vol %的納米纖維32的含有溶膠中浸漬纖維片31從而使其復(fù)合化。
[0108] 使用的纖維片31是1?50 μ m的纖維徑，且單位體積中的空氣占據(jù)的比例為80? 99%、更優(yōu)選為90?99%而構(gòu)成的片。
[0109] 作為纖維片31的形態(tài)，為玻璃棉或石棉、聚酯等的樹脂纖維、及含有它們中的多 種的復(fù)合纖維等較好，可根據(jù)使用時(shí)的耐熱溫度、不燃性來選定。另外，纖維素、紙漿纖維在 疏水化時(shí)使用酸的過程中會(huì)分解，因此需要利用烷氧基硅烷或六甲基二硅氮烷等進(jìn)行疏水 化。
[0110] <培養(yǎng)工序>
[0111] 使含有納米纖維32的溶膠浸漬于纖維片31后，為了形成能耐受干燥時(shí)施加的毛 細(xì)管力的強(qiáng)度，需要促進(jìn)溶膠中的二氧化硅膠體的縮聚、及二次粒子的成長(zhǎng)。浸漬的纖維片 31中的溶膠凝膠化后，在片中的水不揮發(fā)的70?95°C下、優(yōu)選為80?95°C下、更優(yōu)選為 90?95°C下加熱培養(yǎng)，促進(jìn)二氧化硅粒子的縮聚和二次粒子的成長(zhǎng)。
[0112] 培養(yǎng)時(shí)間實(shí)施2?24小時(shí)，但可以為6?24小時(shí)，更優(yōu)選為12?24小時(shí)?；蛘?為了縮短培養(yǎng)時(shí)間，通過在高溫高壓中培養(yǎng)而能夠縮短必要培養(yǎng)時(shí)間。
[0113] <疏水化工序>
[0114] 添加二氧化硅的納米纖維32的情況下使用的甲硅烷基化劑是由一般式 RlR22SiCl、或RlnSi (0R2)4_n(式中，Rl及R2是相互無(wú)關(guān)的作為Cl?C6的直鏈狀烷基、環(huán)狀 烷基或苯基的烷氧基硅烷）表示的硅烷。六甲基二硅醚（HMDSO)、六甲基二硅氮烷（HMDS) 也適合。
[0115] 在此處，甲娃燒基化劑是將有機(jī)化合物中的輕基、胺基、竣基、醜胺基、硫醇基等的 活性氫置換為娃的結(jié)構(gòu)。
[0116] 另一方面，在使用纖維素的納米纖維32的情況下，疏水化溶液中產(chǎn)生鹽酸時(shí)，纖 維素會(huì)分解。因此，使用Rl nSi (OR2) 4_n(式中，Rl及R2是相互無(wú)關(guān)的Cl?C6的直鏈狀烷 基、環(huán)狀燒基或苯基）或TK甲基-娃氣燒（HMDS)進(jìn)打疏水化。
[0117] 作為RlR22SiCl，優(yōu)選三甲基氯硅烷（TMCS)，作為RlnSi (OR2) 4_n，優(yōu)選甲氧基三甲基 硅烷。
[0118] 在使用HMDSO的情況下，也能夠以相對(duì)于HMDSO的裝載量按摩爾比計(jì)使HCl成為 0. 02?2. 0的方式進(jìn)行配合，在反應(yīng)系中產(chǎn)生作為活性物質(zhì)的TMCS。該情況下，鹽酸水溶 液的濃度優(yōu)選為1?12當(dāng)量，更優(yōu)選為10?12當(dāng)量。
[0119] 甲硅烷基化劑的裝載量?jī)?yōu)選相對(duì)于水凝膠的細(xì)孔容積為100?800%，更優(yōu)選為 100 ?300%。
[0120] 如果需要?jiǎng)t在在溶劑中進(jìn)行疏水化反應(yīng)，一般在20?100°C實(shí)施，優(yōu)選在30? 60°C實(shí)施。在反應(yīng)溫度不足20°C的情況下，有時(shí)甲硅烷基化劑的擴(kuò)散不充分而不能充分進(jìn) 行疏水化。
[0121] 使用的溶劑優(yōu)選甲醇、乙醇、2-丙醇等的醇類、丙酮、甲基-乙基甲酮等的酮類、戊 烷、己烷、庚烷等的直鏈脂肪族烴類。相對(duì)于疏水化前的凝膠為親水性，甲硅烷基化劑為疏 水性溶劑，因此為了高效地使活性物質(zhì)的甲硅烷基化劑與水凝膠反應(yīng)，優(yōu)選使用作為兩親 性的溶劑的醇類或酮類。
[0122] 另外，疏水化時(shí)間優(yōu)選為2?24小時(shí)，更優(yōu)選為2?12小時(shí)。
[0123] <干燥工序>
[0124] 接著，為了使包含在疏水化后的浸漬片中的溶劑揮發(fā)，以100?150°C使其干燥 2?5hr。此時(shí)，關(guān)于基材的纖維片31，在樹脂的耐熱溫度為干燥溫度以下的情況下，置換成 甲醇、乙醇、2-丙醇等的醇類、丙酮、甲基-乙基甲酮等的酮類、戊烷、己烷等，置換為具有樹 脂纖維的耐熱溫度以下的沸點(diǎn)的溶劑使其干燥較好。
[0125] 經(jīng)過上述各工序得到的復(fù)合片50,通過與現(xiàn)有例的復(fù)合片不同的比氣凝膠33的 微粒子徑小的納米纖維32的網(wǎng)眼形成、以及氣凝膠33和納米纖維32的脫水縮合的效果而 抑制了微粒子脫離，即使在任意地裁斷使用的情況下，也能夠抑制從其斷面而氣凝膠33的 微粒子脫離，能夠半永久性地維持絕熱性能。
[0126] 另外，上述中，使用納米纖維32、纖維片31，但除此以外的基材也可以，僅使用某 一方的情況也可以。
[0127] <粘接層 15 >
[0128] 作為導(dǎo)熱層12,使用上述石墨片、或帶石墨的橡膠片，作為絕熱層13,考慮使用氣 凝膠33的情況。
[0129] <水系粘接劑>
[0130]粘接層15可以為水系的粘接劑。將水作為分散劑的粘接劑、或?qū)⑺鳛槿軇┑恼?接劑、或含水的粘接劑較好。
[0131] 其原因是，絕熱層13的氣凝膠33為斥水性，排斥水系粘接劑，粘接劑不進(jìn)入氣凝 膠33中。如果進(jìn)入，則絕熱性能下降。導(dǎo)熱層12的石墨也為斥水性，可以說是一樣的。能 夠使用水玻璃等。
[0132] 石墨片和氣凝膠33為斥水性的，因此，使用以某程度提高了粘性的水系的水玻璃 (硅酸鈉的濃的水溶液），使其位于絕熱層13 (氣凝膠33)與導(dǎo)熱層12 (石墨）之間，加熱 至100度以上，使水氣化，由此水玻璃的粘接層15發(fā)泡，成為以二氧化硅為主成分的無(wú)機(jī)層 而固化。由此，不會(huì)浸入氣凝膠33的孔，能夠形成發(fā)泡層，能夠?qū)崿F(xiàn)石墨片和氣凝膠33的 粘接。
[0133] 以下說明1例。作為形成粘接層15的水玻璃的糊劑，將二氧化硅粒子（平均粒子 徑2 μ m的圓球狀粒子）、硅酸鈉（二氧化硅和氧化鈉的摩爾比（Si02/Na20)約為2. 5的溶 液）、硅酸鉀（二氧化硅和氧化鉀的摩爾比（Si02/K20)約為2的水溶液）混合。
[0134] 硅酸鈉的二氧化硅與氧化鈉的摩爾比（Si02/Na20)對(duì)涂敷性造成影響，因此為2? 4程度較好，優(yōu)選為2. 5左右。另外，硅酸鉀的二氧化硅與氧化鉀的摩爾比（Si02/K20)也同 樣對(duì)涂敷性和耐水性造成影響，因此為1?4程度較好，優(yōu)選約為2。
[0135] 在糊劑的調(diào)整時(shí)，利用自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)真空攪拌機(jī)進(jìn)行兩次1500圈、3分鐘的攪拌。
[0136] 特別是由與絕熱層13的氣凝膠33相同的硅酸系原料構(gòu)成的水玻璃粘接性好，不 降低氣凝膠33的絕熱性，因此較好。
[0137] <發(fā)泡系粘接劑>
[0138] 而且，粘接劑為最終在內(nèi)部產(chǎn)生空隙20(圖1(b))的粘接劑較好。發(fā)泡的粘接劑 等較好。通過留有空隙20,阻礙從導(dǎo)熱層12向絕熱層13的熱傳導(dǎo)。另外，相對(duì)于元件11 與殼體14之間的距離的變化，其空隙20彈性地作用。因此，即使殼體14與元件11之間的 距離變化也能夠追隨，成為長(zhǎng)期穩(wěn)定的絕熱結(jié)構(gòu)。
[0139] 而且，粘接層15的表面的空隙20也成為絕熱層13中的空氣的逃散空間。另外， 空隙20不可貫通粘接層15。因?yàn)榻^熱層13和導(dǎo)熱層12經(jīng)由貫通部分的空氣而進(jìn)行熱量 的傳遞?？障?0是在密閉的空間中使空氣不能進(jìn)出的空隙較好。但是，粘接層15表面的空 隙20也可以不密閉?？障?0在粘接層15中均質(zhì)地分布較好，其大小至少為粘接層15的 厚度的4分之1以下較好。空隙20彼此不連接，不形成貫通的孔。消除熱的移動(dòng)。優(yōu)選的 是為8分之1以下?？障?0彼此緊貼，能夠防止成為大的空隙20。能夠阻礙大的空隙20 中的熱傳導(dǎo)。
[0140] 另外，作為粘接層15,可以取代水玻璃，使用使樹脂彈性體分散后的水系的粘接 齊U，加熱，使水發(fā)泡。
[0141] 而且，為了設(shè)置空隙20,也可以使用使粘接劑吸收了水分的粘接層15。在石墨與 氣凝膠33之間插入吸收了水的丙烯系粘接材料，加熱至100度以上并進(jìn)行加壓。通過在粘 接層內(nèi)水氣化、發(fā)泡，能夠形成卷入有氣泡的粘接層15。
[0142] < 組裝 >
[0143] 作為第1工序，在作為導(dǎo)熱層12的石墨上涂敷粘接層15的水玻璃。作為第2工 序，在不至于發(fā)泡的溫度80度下加熱，使其增粘。作為第3工序，經(jīng)由粘接層15使導(dǎo)熱層 12和絕熱層13貼合。作為第4工序，加熱至KKTC以上，使其發(fā)泡、硬化從而制作復(fù)合片 50 〇
[0144] 通過該制法，得到絕熱層13和導(dǎo)熱層12利用粘接層15接合后的復(fù)合片50。該復(fù) 合片50被夾持于元件11與殼體14之間而使用。
[0145] < 評(píng)價(jià) >
[0146] 以圖1(d)的構(gòu)成進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在加熱板53上設(shè)置金屬塊52,在其上設(shè)置有復(fù)合 片50。利用熱電偶51對(duì)復(fù)合片50的上表面、金屬塊52的正上方的溫度進(jìn)行測(cè)定。另外， 利用熱電偶51對(duì)金屬塊52的正上方與導(dǎo)熱層12的界面的溫度進(jìn)行測(cè)定。將元件11作為 金屬塊52,從加熱板53提供熱量。
[0147] 絕熱層13使用上述說明的氣凝膠33,厚度1mm。粘接層15使用環(huán)氧樹脂和水玻 璃這2種，厚度30 μ m。導(dǎo)熱層12使用上述說明的石墨片，厚度0.1mm。氣凝膠33是作為 導(dǎo)熱層12的石墨片的5倍?20倍的厚度較好。而且，優(yōu)選7倍?15倍。這是能夠在有限 的空間高效地實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散熱量、絕熱的比率。
[0148] 復(fù)合片50的面積為50X80mm，絕熱層13、粘接層15、導(dǎo)熱層12也相同。
[0149] 對(duì)其他條件相同，僅使粘接層15變化的2個(gè)樣品進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果如表1所示。 可知，關(guān)于粘接層15,與環(huán)氧樹脂（比較例）相比，水玻璃（實(shí)施例）不使熱量向復(fù)合片50 上傳遞。雖然僅約2度不同，但在用手長(zhǎng)時(shí)間接觸殼體14的情況下，該相差較大。
[0150] 這是因?yàn)?，在環(huán)氧樹脂的情況下，樹脂向氣凝膠33滲入，氣凝膠33的絕熱性能劣 化。而在水玻璃中，水玻璃不向氣凝膠33滲入，氣凝膠33的絕熱性能不會(huì)劣化。
[0151] 【表1】
[0152]

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合片，包括配置于電子元件側(cè)的石墨層和配置于殼體側(cè)的氣凝膠層，且利用 粘接層將所述石墨層和所述氣凝膠層固定，其中， 所述粘接劑是將水作為分散劑的粘接劑、或?qū)⑺鳛槿軇┑恼辰觿?、或含水的粘接劑?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層包含纖維片和氣凝膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合片，其中， 所述纖維片包含納米纖維。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合片，其中， 所述納米纖維的直徑為30nm W下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合片，其中， 所述石墨層由多個(gè)石墨層利用所述粘接層層疊而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合片，其中， 僅在接近所述電子元件的部分，所述石墨層為多個(gè)所述石墨層。
7. -種復(fù)合片，包括配置于電子元件側(cè)的石墨層和配置于殼體側(cè)的氣凝膠層，且利用 粘接層將所述石墨層和所述氣凝膠層固定，其中， 所述氣凝膠層的面積小于所述石墨層的面積，且所述氣凝膠層位于與所述電子元件相 當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層位于所述粘接層中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的上表面不被所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的下表面由所述粘接層覆蓋。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的上表面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的下表面不被所述粘接層覆蓋。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的上表面不被所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的下表面由所述粘接層覆蓋。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的上表面不被所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的下表面不被所述粘接層覆蓋。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合片，其中， 所述氣凝膠層的側(cè)面由所述粘接層覆蓋， 所述氣凝膠層的上表面的面積大于所述氣凝膠層的下表面的面積。
15. -種安裝結(jié)構(gòu)體，其中， 將權(quán)利要求1?14中任一項(xiàng)所述的所述復(fù)合片設(shè)置于所述電子元件與所述殼體之間。
16. -種電子設(shè)備，其中， 在內(nèi)部具有權(quán)利要求15所述的安裝結(jié)構(gòu)體。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK104470324SQ201410475422
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】酒谷茂昭, 及川一摩, 高田健太郎, 久武陽(yáng)一, 光明寺大道 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社