JP2002284514A - グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置 - Google Patents
グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置Info
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- JP2002284514A JP2002284514A JP2001350687A JP2001350687A JP2002284514A JP 2002284514 A JP2002284514 A JP 2002284514A JP 2001350687 A JP2001350687 A JP 2001350687A JP 2001350687 A JP2001350687 A JP 2001350687A JP 2002284514 A JP2002284514 A JP 2002284514A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱伝導に優れ、半導体素子等の放熱装置に用い
好適なグラファイトシートを提供すること。 【解決手段】グラファイトシート１０の表面の所定の位
置に多数の筋１１を互いに平行に形成する。
好適なグラファイトシートを提供すること。 【解決手段】グラファイトシート１０の表面の所定の位
置に多数の筋１１を互いに平行に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はグラファイトシート
およびグラファイトシートを用いた放熱装置に係り、と
くに熱伝導性を改善したグラファイトシートおよび半導
体素子の放熱に用いて好適な放熱装置に関する。
およびグラファイトシートを用いた放熱装置に係り、と
くに熱伝導性を改善したグラファイトシートおよび半導
体素子の放熱に用いて好適な放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素はダイヤモンド、グラファイト（黒
鉛）、および無定形炭素の形態で安定に存在する。この
内とくにグラファイトは黒色不透明であって六方晶系の
結晶構造を有し、電気および熱の導体である。
鉛）、および無定形炭素の形態で安定に存在する。この
内とくにグラファイトは黒色不透明であって六方晶系の
結晶構造を有し、電気および熱の導体である。
【０００３】このようなグラファイトは天然に存在す
る。そしてこのような天然のグラファイトを圧延するこ
とによってグラファイトシートが得られる。またアクリ
ロニトリルを用いたアクリル系樹脂フィルム等の有機合
成フィルムを無酸素下で焼成すると、シート状のグラフ
ァイトが得られる。シート状のグラファイトは柔軟性お
よび圧縮弾性があり、しかも相手材となじみがよいため
に、ガスケットやパッキンの原料として広く利用されて
いる。
る。そしてこのような天然のグラファイトを圧延するこ
とによってグラファイトシートが得られる。またアクリ
ロニトリルを用いたアクリル系樹脂フィルム等の有機合
成フィルムを無酸素下で焼成すると、シート状のグラフ
ァイトが得られる。シート状のグラファイトは柔軟性お
よび圧縮弾性があり、しかも相手材となじみがよいため
に、ガスケットやパッキンの原料として広く利用されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方で電子機器の回路
基板上に実装された半導体素子、とくに中央演算処理素
子（ＣＰＵ）は、その内部を通る電流によるジュール熱
によって発熱し、場合によってはその表面の温度が１０
０℃以上に達する場合がある。また携帯電話等の小型の
携帯情報端末において、その回路基板上に搭載されてい
る半導体素子の温度が上昇し易い。そこでこれらの半導
体素子の冷却のために、グラファイトシートを用いるこ
とが試みられている。ところが従来のグラファイトシー
トによれば、必ずしも十分な放熱効果が得られなかっ
た。
基板上に実装された半導体素子、とくに中央演算処理素
子（ＣＰＵ）は、その内部を通る電流によるジュール熱
によって発熱し、場合によってはその表面の温度が１０
０℃以上に達する場合がある。また携帯電話等の小型の
携帯情報端末において、その回路基板上に搭載されてい
る半導体素子の温度が上昇し易い。そこでこれらの半導
体素子の冷却のために、グラファイトシートを用いるこ
とが試みられている。ところが従来のグラファイトシー
トによれば、必ずしも十分な放熱効果が得られなかっ
た。
【０００５】本願発明者は、シート状をなすグラファイ
トシートの表面に所定の加工を施すことによって、その
熱伝導性が大幅に改善されることを見出した。本願の発
明はこのような知見に基いてなされたものである。
トシートの表面に所定の加工を施すことによって、その
熱伝導性が大幅に改善されることを見出した。本願の発
明はこのような知見に基いてなされたものである。
【０００６】従って本願の目的は、熱伝導性に優れたグ
ラファイトシートおよびこのようなグラファイトシート
を用いた放熱装置を提供することを目的とする。
ラファイトシートおよびこのようなグラファイトシート
を用いた放熱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の一発明は、シート
状をなすグラファイトシートにおいて、その表面に所定
の方向に延びる筋を形成したことを特徴とするグラファ
イトシートに関するものである。ここで筋を形成した表
面の所定の位置に平坦部を形成してよい。
状をなすグラファイトシートにおいて、その表面に所定
の方向に延びる筋を形成したことを特徴とするグラファ
イトシートに関するものである。ここで筋を形成した表
面の所定の位置に平坦部を形成してよい。
【０００８】本願の別の主要な発明は、表面に筋を形成
したグラファイトシートを発熱部と接触させ、前記グラ
ファイトシートによって所定の位置に熱を逃がすことを
特徴とする放熱装置に関するものである。ここで半導体
素子の表面に接触させて該半導体素子が発生する熱を逃
がすようにしてよい。また筋を形成した表面の所定の位
置に平坦部を形成し、該平坦部を半導体素子の表面と接
触させることが好ましい。
したグラファイトシートを発熱部と接触させ、前記グラ
ファイトシートによって所定の位置に熱を逃がすことを
特徴とする放熱装置に関するものである。ここで半導体
素子の表面に接触させて該半導体素子が発生する熱を逃
がすようにしてよい。また筋を形成した表面の所定の位
置に平坦部を形成し、該平坦部を半導体素子の表面と接
触させることが好ましい。
【０００９】本願の別の主要な発明は、天然の黒鉛を圧
延してシート状に構成したグラファイトシートと、高分
子フィルムを焼成してシート状にしたグラファイトシー
トと、から構成され、前記天然の黒鉛のグラファイトシ
ートに筋を形成し、しかも該天然の黒鉛のグラファイト
シートの連結部を高分子フィルムから成るグラファイト
シートによって構成したことを特徴とする放熱装置に関
するものである。
延してシート状に構成したグラファイトシートと、高分
子フィルムを焼成してシート状にしたグラファイトシー
トと、から構成され、前記天然の黒鉛のグラファイトシ
ートに筋を形成し、しかも該天然の黒鉛のグラファイト
シートの連結部を高分子フィルムから成るグラファイト
シートによって構成したことを特徴とする放熱装置に関
するものである。
【００１０】ここで前記天然の黒鉛のグラファイトシー
トの片面または両面において前記高分子フィルムから成
るグラファイトシートによって連結するようにしてよ
い。また前記天然の黒鉛のグラファイトシートと前記高
分子フィルムから成るグラファイトシートとが異方性導
電膜から成る接着層を介して接着されるようにしてよ
い。また前記異方性導電膜中の導電性粒子によって前記
異方性導電膜の厚さ方向に熱が流動するようにしてよ
い。
トの片面または両面において前記高分子フィルムから成
るグラファイトシートによって連結するようにしてよ
い。また前記天然の黒鉛のグラファイトシートと前記高
分子フィルムから成るグラファイトシートとが異方性導
電膜から成る接着層を介して接着されるようにしてよ
い。また前記異方性導電膜中の導電性粒子によって前記
異方性導電膜の厚さ方向に熱が流動するようにしてよ
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本願の発明を図示の実施の形
態によって説明する。図１は本願の一実施の形態に係る
グラファイトシートを示すものである。ここで用いられ
ているグラファイトシート１０は天然の黒鉛を圧延して
シート状に構成したものである。そしてこのようなグラ
ファイトシート１０の表面には互いに平行に無数の筋１
１が形成されている。このような筋１１は所定の方向、
例えばこのシート１０の長さ方向あるいは幅方向に形成
されてよい。
態によって説明する。図１は本願の一実施の形態に係る
グラファイトシートを示すものである。ここで用いられ
ているグラファイトシート１０は天然の黒鉛を圧延して
シート状に構成したものである。そしてこのようなグラ
ファイトシート１０の表面には互いに平行に無数の筋１
１が形成されている。このような筋１１は所定の方向、
例えばこのシート１０の長さ方向あるいは幅方向に形成
されてよい。
【００１２】ここで図２Ａに示すように、グラファイト
シート１０の一方の表面のみに筋１１を形成してよい。
あるいはまた図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、グラフ
ァイトシート１０の両側の表面にそれぞれ筋１１を形成
するようにしてよい。ここで表面の筋１１と裏面の筋１
１とが互いに同相で形成されてよい。あるいはまた図２
Ｃに示すように互いに逆相に形成されてよい。
シート１０の一方の表面のみに筋１１を形成してよい。
あるいはまた図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、グラフ
ァイトシート１０の両側の表面にそれぞれ筋１１を形成
するようにしてよい。ここで表面の筋１１と裏面の筋１
１とが互いに同相で形成されてよい。あるいはまた図２
Ｃに示すように互いに逆相に形成されてよい。
【００１３】図３は別のグラファイトシート１０を示し
ている。ここではグラファイトシート１０の表面におい
て互いに直交する２方向、すなわちその長さ方向と幅方
向とにそれぞれ筋１１を形成している。
ている。ここではグラファイトシート１０の表面におい
て互いに直交する２方向、すなわちその長さ方向と幅方
向とにそれぞれ筋１１を形成している。
【００１４】図４はグラファイトシート１０の表面に筋
１１とともに平坦部１５を形成するようにしている。す
なわちグラファイトシート１０の表面の筋１１は平坦部
１５においては欠如されている。
１１とともに平坦部１５を形成するようにしている。す
なわちグラファイトシート１０の表面の筋１１は平坦部
１５においては欠如されている。
【００１５】ここでグラファイトシート１０に形成され
る筋１１のピッチは、０．０２〜５．０ｍｍの範囲内で
あってよく、とくに０．５〜２．０ｍｍの範囲内である
ことが好ましい。またこのような筋１１の谷の深さは、
このグラファイトシートの厚みによって異なるが、グラ
ファイトシート１０の元の厚さの１／２以上の深さとす
ることが好ましい。また筋１１の深さは、上述の筋１１
のピッチに比例し、筋１１のピッチが細かい場合には筋
１１の深さが浅くなるとともに、筋１１のピッチが粗い
場合にはその深さも深くすることが望ましい。
る筋１１のピッチは、０．０２〜５．０ｍｍの範囲内で
あってよく、とくに０．５〜２．０ｍｍの範囲内である
ことが好ましい。またこのような筋１１の谷の深さは、
このグラファイトシートの厚みによって異なるが、グラ
ファイトシート１０の元の厚さの１／２以上の深さとす
ることが好ましい。また筋１１の深さは、上述の筋１１
のピッチに比例し、筋１１のピッチが細かい場合には筋
１１の深さが浅くなるとともに、筋１１のピッチが粗い
場合にはその深さも深くすることが望ましい。
【００１６】次にこのようなグラファイトシート１０の
筋の形成について説明すると、図５に示すように上下一
対のロール２１、２２によってグラファイトシート１０
の筋加工を行なう。上下のロール２１、２２にはそれぞ
れ円周方向に延びる筋２３、２４が所定のピッチでその
全幅に形成されている。従ってこれらのロール２１、２
２間を上記グラファイトシート１０を通過させると、こ
のグラファイトシート１０の表面に筋１１が形成される
ことになる。
筋の形成について説明すると、図５に示すように上下一
対のロール２１、２２によってグラファイトシート１０
の筋加工を行なう。上下のロール２１、２２にはそれぞ
れ円周方向に延びる筋２３、２４が所定のピッチでその
全幅に形成されている。従ってこれらのロール２１、２
２間を上記グラファイトシート１０を通過させると、こ
のグラファイトシート１０の表面に筋１１が形成される
ことになる。
【００１７】筋１１とともに平坦部１５を形成する場合
には、図６に示すように上下のロール２１、２２にそれ
ぞれ筋２３、２４とともに平坦な突部２５を形成するよ
うにしておけばよい。これらのロール２１、２２間をグ
ラファイトシート１０を通過させると、ロール２１、２
２の筋２３、２４によってグラファイトシート１０の表
面に筋１１が形成される。このとき同時に平坦な突部２
５によってグラファイトシート１０の表面に平坦部１５
が形成される。
には、図６に示すように上下のロール２１、２２にそれ
ぞれ筋２３、２４とともに平坦な突部２５を形成するよ
うにしておけばよい。これらのロール２１、２２間をグ
ラファイトシート１０を通過させると、ロール２１、２
２の筋２３、２４によってグラファイトシート１０の表
面に筋１１が形成される。このとき同時に平坦な突部２
５によってグラファイトシート１０の表面に平坦部１５
が形成される。
【００１８】グラファイトシート１０上における平坦部
１５の形成は、ロール２１、２２による筋加工の後に、
図７に示すように押圧板３０で形成してもよい。この場
合には図７Ａに示すように筋１１を形成したグラファイ
トシート１０をベース３２上に載置する。そして押圧板
３１を上から載せて上方から押圧する。すると押圧板３
０の表面に形成されている突部３１がグラファイトシー
ト１０の表面を押圧し、これによって押圧板３０の突部
３１と対応する部分が平坦部１５になる。従ってこのよ
うな方法によれば、筋加工した後のグラファイトシート
１０の表面の所定の位置に平坦部１５が形成される。
１５の形成は、ロール２１、２２による筋加工の後に、
図７に示すように押圧板３０で形成してもよい。この場
合には図７Ａに示すように筋１１を形成したグラファイ
トシート１０をベース３２上に載置する。そして押圧板
３１を上から載せて上方から押圧する。すると押圧板３
０の表面に形成されている突部３１がグラファイトシー
ト１０の表面を押圧し、これによって押圧板３０の突部
３１と対応する部分が平坦部１５になる。従ってこのよ
うな方法によれば、筋加工した後のグラファイトシート
１０の表面の所定の位置に平坦部１５が形成される。
【００１９】このようなグラファイトシート１０に対す
る筋１１の形成のための加工や平坦部１５の形成の加工
の際の圧力は、グラファイトシート１０に対してその表
面に１．０Ｋｇ／ｃｍ２ 〜１ｔｏｎ／ｃｍ２ の範囲
内の圧力を加えることによって形成される。とくに好ま
しい圧力は、５Ｋｇ／ｃｍ２ 〜５０Ｋｇ／ｃｍ２の範
囲内である。
る筋１１の形成のための加工や平坦部１５の形成の加工
の際の圧力は、グラファイトシート１０に対してその表
面に１．０Ｋｇ／ｃｍ２ 〜１ｔｏｎ／ｃｍ２ の範囲
内の圧力を加えることによって形成される。とくに好ま
しい圧力は、５Ｋｇ／ｃｍ２ 〜５０Ｋｇ／ｃｍ２の範
囲内である。
【００２０】次にこのようなグラファイトシート１０を
用いた放熱装置について説明する。図８および図９はこ
のようなグラファイトシート１０を用いて半導体素子を
放熱させる状態を示している。電子機器の回路基板４０
上にはチップ部品４１とともに半導体素子４２が搭載さ
れている。なお半導体素子４２はその側端部にそれぞれ
リード４３を備え、これらのリード４３が図９に示すよ
うに回路基板４０の接続用ランドに半田付けされて接続
されている。
用いた放熱装置について説明する。図８および図９はこ
のようなグラファイトシート１０を用いて半導体素子を
放熱させる状態を示している。電子機器の回路基板４０
上にはチップ部品４１とともに半導体素子４２が搭載さ
れている。なお半導体素子４２はその側端部にそれぞれ
リード４３を備え、これらのリード４３が図９に示すよ
うに回路基板４０の接続用ランドに半田付けされて接続
されている。
【００２１】そして上記半導体素子１０の上面と接する
ように所定の形状に切断されたグラファイトシート１０
が接合される。このときにグラファイトシート１０の表
面の平坦部１５を半導体素子４２の表面に圧接すること
が好ましい。平坦部１５が半導体素子４２に圧接される
と、半導体素子４２で発生する熱を効率的にグラファイ
トシート１０側に逃がすことになる。またこのときにグ
ラファイトシート１０の熱の伝導方向に筋１１が形成さ
れるようにして用いる。なおグラファイトシート１０の
先端側の部分は放熱手段、例えばヒートシンクや放熱板
に接触される。
ように所定の形状に切断されたグラファイトシート１０
が接合される。このときにグラファイトシート１０の表
面の平坦部１５を半導体素子４２の表面に圧接すること
が好ましい。平坦部１５が半導体素子４２に圧接される
と、半導体素子４２で発生する熱を効率的にグラファイ
トシート１０側に逃がすことになる。またこのときにグ
ラファイトシート１０の熱の伝導方向に筋１１が形成さ
れるようにして用いる。なおグラファイトシート１０の
先端側の部分は放熱手段、例えばヒートシンクや放熱板
に接触される。
【００２２】従って半導体素子４２、とくにＣＰＵ等の
ような熱を発生し易い素子４２の熱をグラファイトシー
ト１０によって容易に吸収し、所定の位置に逃がすこと
が可能になる。これによって半導体素子４２の過度の温
度上昇が防止され、発熱に伴うトラブルを解消できるよ
うになる。
ような熱を発生し易い素子４２の熱をグラファイトシー
ト１０によって容易に吸収し、所定の位置に逃がすこと
が可能になる。これによって半導体素子４２の過度の温
度上昇が防止され、発熱に伴うトラブルを解消できるよ
うになる。
【００２３】図１０および図１１は別の実施の形態を示
している。ここでは２枚のグラファイトシート１０を重
ねて用いるようにしている。すなわちグラファイトシー
ト１０を単体で用いる代りに、２枚重ねて用いる。この
ときにそれぞれのグラファイトシート１０の筋１１が互
いに対向するとともに、これらが互いに同じ方向に延び
るように接合する。このような二重のグラファイトシー
ト１０から成る放熱装置によれば、さらに放熱性が高ま
ることが実験によって確認されている。
している。ここでは２枚のグラファイトシート１０を重
ねて用いるようにしている。すなわちグラファイトシー
ト１０を単体で用いる代りに、２枚重ねて用いる。この
ときにそれぞれのグラファイトシート１０の筋１１が互
いに対向するとともに、これらが互いに同じ方向に延び
るように接合する。このような二重のグラファイトシー
ト１０から成る放熱装置によれば、さらに放熱性が高ま
ることが実験によって確認されている。
【００２４】図１２はグラファイトシート１０による放
熱特性を測定した結果を示すものである。すなわち所定
の寸法に切断されたグラファイトシート１０の一端を熱
源に接触させるとともに、他端側の部分が熱伝導によっ
て徐々に昇温するのを時間に対して測定したものであ
る。
熱特性を測定した結果を示すものである。すなわち所定
の寸法に切断されたグラファイトシート１０の一端を熱
源に接触させるとともに、他端側の部分が熱伝導によっ
て徐々に昇温するのを時間に対して測定したものであ
る。
【００２５】ここで点線で示す従来のグラファイトシー
トに対して、筋付きのグラファイトシート１０の場合に
は、温度の上昇速度が約３０％早くなることが確認され
た。また筋付きのグラファイトシートを２枚重ねた二重
の放熱装置によれば、鎖線で示すように従来のグラファ
イトシートに比べて約４０％早く温度上昇することが確
認された。
トに対して、筋付きのグラファイトシート１０の場合に
は、温度の上昇速度が約３０％早くなることが確認され
た。また筋付きのグラファイトシートを２枚重ねた二重
の放熱装置によれば、鎖線で示すように従来のグラファ
イトシートに比べて約４０％早く温度上昇することが確
認された。
【００２６】従ってこのような実験結果からも明らかな
ように、従来の平坦なグラファイトシートに比べて、筋
１１を表面に形成したグラファイトシート１０を用いる
ことによって、その放熱特性が改善される。また筋付き
のグラファイトシート１０を２枚重ねて使用するとさら
に放熱性が高まることが明白になっている。
ように、従来の平坦なグラファイトシートに比べて、筋
１１を表面に形成したグラファイトシート１０を用いる
ことによって、その放熱特性が改善される。また筋付き
のグラファイトシート１０を２枚重ねて使用するとさら
に放熱性が高まることが明白になっている。
【００２７】次に別の実施の形態を図１３〜図２１によ
って説明する。この実施例の形態は天然の黒鉛から成り
しかも筋１１を有するグラファイトシート１０と、アク
リルやポリイミドのような高分子フィルムを焼成して成
るグラファイトシート５０とを組合わせて放熱装置を構
成したものである。ここでとくに高分子フィルムから成
るグラファイトシート５０は、屈曲に対する強度が大き
いことから、天然の黒鉛から成るグラファイトシート１
０の連結部であって屈曲される部分に好適に用いられ
る。しかも放熱装置の大半を安価な天然の黒鉛から成る
グラファイトシート１０で構成するために、全体あるい
は大半を高分子フィルムから成るグラファイトシート５
０で構成するより、大幅にコストダウンを図ることがで
きる。
って説明する。この実施例の形態は天然の黒鉛から成り
しかも筋１１を有するグラファイトシート１０と、アク
リルやポリイミドのような高分子フィルムを焼成して成
るグラファイトシート５０とを組合わせて放熱装置を構
成したものである。ここでとくに高分子フィルムから成
るグラファイトシート５０は、屈曲に対する強度が大き
いことから、天然の黒鉛から成るグラファイトシート１
０の連結部であって屈曲される部分に好適に用いられ
る。しかも放熱装置の大半を安価な天然の黒鉛から成る
グラファイトシート１０で構成するために、全体あるい
は大半を高分子フィルムから成るグラファイトシート５
０で構成するより、大幅にコストダウンを図ることがで
きる。
【００２８】図１３に示すように筋１１を横方向に形成
した一対の天然の黒鉛から成るグラファイトシート１０
を短冊状の高分子フィルムから成るグラファイトシート
５０によって結合している。なおここで高分子フィルム
から成るグラファイトシート５０として、例えば松下電
子部品株式会社製のパナソニックグラファイトシートが
用いられてよい。そして２枚のグラファイトシート１０
を互いに図１４に示すように重なるように配するととも
に、これらを連結する高分子フィルムから成るグラファ
イトシート５０を湾曲させるようにし、これによって天
然の黒鉛から成るグラファイトシート１０を高分子フィ
ルムから成るグラファイトシート５０によって連結した
構造としている。
した一対の天然の黒鉛から成るグラファイトシート１０
を短冊状の高分子フィルムから成るグラファイトシート
５０によって結合している。なおここで高分子フィルム
から成るグラファイトシート５０として、例えば松下電
子部品株式会社製のパナソニックグラファイトシートが
用いられてよい。そして２枚のグラファイトシート１０
を互いに図１４に示すように重なるように配するととも
に、これらを連結する高分子フィルムから成るグラファ
イトシート５０を湾曲させるようにし、これによって天
然の黒鉛から成るグラファイトシート１０を高分子フィ
ルムから成るグラファイトシート５０によって連結した
構造としている。
【００２９】あるいはまた図１５および図１６に示すよ
うに、２枚の天然の黒鉛から成るグラファイトシート１
０を、３枚の小さな短冊状をなす高分子フィルムから成
るグラファイトシート５０によって連結している。ここ
でも高分子フィルムから成るグラファイトシート１０は
上下に配される天然の黒鉛から成るグラファイトシート
１０の屈曲部を連結するようにＵ字状に湾曲した状態で
用いられる。
うに、２枚の天然の黒鉛から成るグラファイトシート１
０を、３枚の小さな短冊状をなす高分子フィルムから成
るグラファイトシート５０によって連結している。ここ
でも高分子フィルムから成るグラファイトシート１０は
上下に配される天然の黒鉛から成るグラファイトシート
１０の屈曲部を連結するようにＵ字状に湾曲した状態で
用いられる。
【００３０】高分子フィルムから成るグラファイトシー
ト５０は、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂等の特
定の高分子加工物のフィルムを酸素が存在しない雰囲気
中で、高温で焼成することによって製造される。例えば
高分子フィルムを窒素ガス等の不活性ガス中で２４００
℃以上の温度で熱処理することによってグラファイト構
造とし、これを高温処理することによって発泡状態と
し、さらにこれを圧延処理することによって柔軟性と弾
性とを有する高分子フィルムから成るグラファイトシー
トが得られる。
ト５０は、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂等の特
定の高分子加工物のフィルムを酸素が存在しない雰囲気
中で、高温で焼成することによって製造される。例えば
高分子フィルムを窒素ガス等の不活性ガス中で２４００
℃以上の温度で熱処理することによってグラファイト構
造とし、これを高温処理することによって発泡状態と
し、さらにこれを圧延処理することによって柔軟性と弾
性とを有する高分子フィルムから成るグラファイトシー
トが得られる。
【００３１】より具体的に説明すれば、例えばポリイミ
ドフィルムを不活性ガス中で室温から昇温し、２５００
℃以上の温度で焼成することによってグラファイトシー
トを製造することができる。このようなグラファイトシ
ートは、その厚さ方向と直交する面方向に炭素の結晶格
子が平面状に延びて厚さ方向に積層するように配列した
構造をなしており、高い熱伝導性を有する。すなわちシ
ートの面方向に６００〜８００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を
示すものである。しかもこのような高分子フィルムから
成るグラファイトシートは、折曲げ試験において高い屈
曲強度を有するために、とくに折曲げ部分の連結に用い
て好適なものである。
ドフィルムを不活性ガス中で室温から昇温し、２５００
℃以上の温度で焼成することによってグラファイトシー
トを製造することができる。このようなグラファイトシ
ートは、その厚さ方向と直交する面方向に炭素の結晶格
子が平面状に延びて厚さ方向に積層するように配列した
構造をなしており、高い熱伝導性を有する。すなわちシ
ートの面方向に６００〜８００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を
示すものである。しかもこのような高分子フィルムから
成るグラファイトシートは、折曲げ試験において高い屈
曲強度を有するために、とくに折曲げ部分の連結に用い
て好適なものである。
【００３２】図１７Ａに示すように、高分子フィルムか
ら成るグラファイトシート５０を一対の天然の黒鉛から
成るグラファイトシート１０の片面に接合して連結して
よい。あるいはまた図１７Ｂに示すように、天然の黒鉛
から成るグラファイトシート１０の両面に接合して連結
してよい。すなわち高分子フィルムから成るグラファイ
トシート５０を連結部に単層で用いることができ、ある
いはまた複層で用いることができる。
ら成るグラファイトシート５０を一対の天然の黒鉛から
成るグラファイトシート１０の片面に接合して連結して
よい。あるいはまた図１７Ｂに示すように、天然の黒鉛
から成るグラファイトシート１０の両面に接合して連結
してよい。すなわち高分子フィルムから成るグラファイ
トシート５０を連結部に単層で用いることができ、ある
いはまた複層で用いることができる。
【００３３】次に上記天然の黒鉛から成るグラファイト
シート１０と高分子フィルムから成るグラファイトシー
ト５０との接合構造について説明する。図１８に示すよ
うに、ここでは接着シート５２が用いられる。接着シー
ト５２にはその一方の面に離型紙５３が接合され、他方
の面にトップフィルム５４が接合されている。
シート１０と高分子フィルムから成るグラファイトシー
ト５０との接合構造について説明する。図１８に示すよ
うに、ここでは接着シート５２が用いられる。接着シー
ト５２にはその一方の面に離型紙５３が接合され、他方
の面にトップフィルム５４が接合されている。
【００３４】従ってこの接着シート５２によって高分子
フィルムから成るグラファイトシート５０と天然の黒鉛
から成るグラファイトシート１０との連結を行なう場合
には、図１８Ａに示すようにまず接着シート５２の一方
の面に接合されている離型紙５３を除去する。そしてこ
の接着シート５２を天然の黒鉛から成るグラファイトシ
ート１０の表面に接合する。この後に図１８Ｂに示すよ
うにトップフィルム５４を除去する。そして上記接着シ
ート５２の上面に高分子フィルムから成るグラファイト
シート５０を接着する。これによって高分子フィルムか
ら成るグラファイトシート５０が接着シート５２を介し
て天然の黒鉛から成るグラファイトシート１０に連結さ
れる。
フィルムから成るグラファイトシート５０と天然の黒鉛
から成るグラファイトシート１０との連結を行なう場合
には、図１８Ａに示すようにまず接着シート５２の一方
の面に接合されている離型紙５３を除去する。そしてこ
の接着シート５２を天然の黒鉛から成るグラファイトシ
ート１０の表面に接合する。この後に図１８Ｂに示すよ
うにトップフィルム５４を除去する。そして上記接着シ
ート５２の上面に高分子フィルムから成るグラファイト
シート５０を接着する。これによって高分子フィルムか
ら成るグラファイトシート５０が接着シート５２を介し
て天然の黒鉛から成るグラファイトシート１０に連結さ
れる。
【００３５】ここで接着シート５２は図１９に示すよう
に接着剤層の中に導電性粒子５７を多数分散させたもの
である。導電性粒子５７は図２０に示すように樹脂ボー
ル５８の表面にニッケル層５９を形成し、さらにその上
に金層６０を形成している。なおこのような接着層は異
方性導電膜と称されており、ソニーケミカル株式会社等
によって供給されている。ここでは同社製の例えばＣＰ
７６３２Ｋが用いられてよい。
に接着剤層の中に導電性粒子５７を多数分散させたもの
である。導電性粒子５７は図２０に示すように樹脂ボー
ル５８の表面にニッケル層５９を形成し、さらにその上
に金層６０を形成している。なおこのような接着層は異
方性導電膜と称されており、ソニーケミカル株式会社等
によって供給されている。ここでは同社製の例えばＣＰ
７６３２Ｋが用いられてよい。
【００３６】天然の黒鉛から成るグラファイトシート１
０と高分子フィルムから成るグラファイトシート５０と
を接着シート５２によって接着した後に、図２１に示す
ようにそれらの厚さ方向に加圧を行なうと、接着シート
５２が厚さ方向に圧縮されるとともに、その中に分散さ
れている導電性粒子５７が互いに接触し、これによって
厚さ方向の導通が図られるとともに、厚さ方向に高い熱
伝導性を発現する。従って接着シート５２の領域におい
ては厚さ方向に熱が流動しながら天然の黒鉛から成るグ
ラファイトシート１０と高分子フィルムから成るグラフ
ァイトシート５０との間での熱の流動が行なわれ、これ
によって優れた放熱性を発揮することになる。
０と高分子フィルムから成るグラファイトシート５０と
を接着シート５２によって接着した後に、図２１に示す
ようにそれらの厚さ方向に加圧を行なうと、接着シート
５２が厚さ方向に圧縮されるとともに、その中に分散さ
れている導電性粒子５７が互いに接触し、これによって
厚さ方向の導通が図られるとともに、厚さ方向に高い熱
伝導性を発現する。従って接着シート５２の領域におい
ては厚さ方向に熱が流動しながら天然の黒鉛から成るグ
ラファイトシート１０と高分子フィルムから成るグラフ
ァイトシート５０との間での熱の流動が行なわれ、これ
によって優れた放熱性を発揮することになる。
【００３７】
【発明の効果】グラファイトシートに関する主要な発明
は、シート状をなすグラファイトシートにおいて、その
表面に所定の方向に延びる筋を形成したものである。
は、シート状をなすグラファイトシートにおいて、その
表面に所定の方向に延びる筋を形成したものである。
【００３８】従ってこのようなグラファイトシートによ
れば、その表面の筋の存在によって平坦なグラファイト
シートに比べて熱伝導率が改善されるようになり、放熱
装置に用いて好適なグラファイトシートが提供される。
れば、その表面の筋の存在によって平坦なグラファイト
シートに比べて熱伝導率が改善されるようになり、放熱
装置に用いて好適なグラファイトシートが提供される。
【００３９】放熱装置に関する主要な発明は、表面に筋
を形成したグラファイトシートを発熱部と接触させ、グ
ラファイトシートによって所定の位置に熱を逃がすよう
にしたものである。
を形成したグラファイトシートを発熱部と接触させ、グ
ラファイトシートによって所定の位置に熱を逃がすよう
にしたものである。
【００４０】従ってこのような放熱装置によれば、とく
に表面に筋が形成されて放熱性が改善されたグラファイ
トシートによって効果的に放熱が行なわれることにな
る。
に表面に筋が形成されて放熱性が改善されたグラファイ
トシートによって効果的に放熱が行なわれることにな
る。
【００４１】放熱装置に関する別の主要な発明は、天然
の黒鉛を圧延してシート状に構成したグラファイトシー
トと、高分子フィルムを焼成してシート状にしたグラフ
ァイトシートと、から構成され、天然の黒鉛のグラファ
イトシートに筋を形成し、しかも該天然の黒鉛のグラフ
ァイトシートの連結部を高分子フィルムから成るグラフ
ァイトシートによって構成したものである。
の黒鉛を圧延してシート状に構成したグラファイトシー
トと、高分子フィルムを焼成してシート状にしたグラフ
ァイトシートと、から構成され、天然の黒鉛のグラファ
イトシートに筋を形成し、しかも該天然の黒鉛のグラフ
ァイトシートの連結部を高分子フィルムから成るグラフ
ァイトシートによって構成したものである。
【００４２】従ってこのような放熱装置によれば、筋を
形成した天然の黒鉛から成るグラファイトシートを高分
子フィルムから成るグラファイトシートによって連結し
て放熱装置が構成されるために、とくに高分子フィルム
から成るグラファイトシートによって連結部の屈曲強度
を改善することが可能になる。
形成した天然の黒鉛から成るグラファイトシートを高分
子フィルムから成るグラファイトシートによって連結し
て放熱装置が構成されるために、とくに高分子フィルム
から成るグラファイトシートによって連結部の屈曲強度
を改善することが可能になる。
【図１】グラファイトシートの平面図である。
【図２】同グラファイトシートの筋と直交する方向の断
面図である。
面図である。
【図３】別のグラファイトシートの平面図である。
【図４】さらに別のグラファイトシートの平面図であ
る。
る。
【図５】グラファイトシートの筋加工を示す要部斜視図
である。
である。
【図６】さらに別の筋加工を示す要部斜視図である。
【図７】押圧板による平坦部の形成を示す縦断面図であ
る。
る。
【図８】グラファイトシートを応用した放熱装置を示す
回路基板の斜視図である。
回路基板の斜視図である。
【図９】同半導体素子の放熱装置を示す要部拡大断面図
である。
である。
【図１０】別の放熱装置を示す分解斜視図である。
【図１１】同縦断面図である。
【図１２】グラファイトシートによる放熱特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１３】別の放熱装置の展開平面図である。
【図１４】同折畳んだ状態の外観斜視図である。
【図１５】さらに別の放熱装置の展開平面図である。
【図１６】同放熱装置を折畳んだ状態の斜視図である。
【図１７】連結部の構造を示す縦断面図である。
【図１８】接着シートによる接着の構造を示す縦断面図
である。
である。
【図１９】接着シートの拡大断面図である。
【図２０】接着シート中の導電性粒子の拡大断面図であ
る。
る。
【図２１】加圧された接着シートによる接着の構造を示
す要部拡大断面図である。
す要部拡大断面図である。
【符号の説明】 １０ グラファイトシート １１ 筋 １５ 平坦部 ２１ ロール（上） ２２ ロール（下） ２３、２４ 筋 ２５ 突部 ３０ 押圧板 ３１ 突部 ３２ ベース ４０ 回路基板 ４１ チップ部品 ４２ 半導体素子 ４３ リード ５０ 高分子フィルムから成るグラファイトシート ５２ 接着シート ５３ 離型紙 ５７ 導電性粒子 ５８ 樹脂ボール ５９ ニッケル層 ６０ 金層
Claims (10)
- 【請求項１】シート状をなすグラファイトシートにおい
て、 その表面に所定の方向に延びる筋を形成したことを特徴
とするグラファイトシート。 - 【請求項２】筋を形成した表面の所定の位置に平坦部を
形成したことを特徴とする請求項１に記載のグラファイ
トシート。 - 【請求項３】表面に筋を形成したグラファイトシートを
発熱部と接触させ、前記グラファイトシートによって所
定の位置に熱を逃がすことを特徴とする放熱装置。 - 【請求項４】半導体素子の表面に接触させて該半導体素
子が発生する熱を逃がすことを特徴とする請求項３に記
載の放熱装置。 - 【請求項５】筋を形成した表面の所定の位置に平坦部を
形成し、該平坦部を半導体素子の表面と接触させること
を特徴とする請求項４に記載の放熱装置。 - 【請求項６】天然の黒鉛を圧延してシート状に構成した
グラファイトシートと、高分子フィルムを焼成してシー
ト状にしたグラファイトシートと、から構成され、 前記天然の黒鉛のグラファイトシートに筋を形成し、し
かも該天然の黒鉛のグラファイトシートの連結部を高分
子フィルムから成るグラファイトシートによって構成し
たことを特徴とする放熱装置 - 【請求項７】前記天然の黒鉛のグラファイトシートの片
面において前記高分子フィルムから成るグラファイトシ
ートによって連結することを特徴とする請求項６に記載
の放熱装置。 - 【請求項８】前記天然の黒鉛のグラファイトシートの両
面において前記高分子フィルムから成るグラファイトシ
ートによって連結することを特徴とする請求項６に記載
の放熱装置。 - 【請求項９】前記天然の黒鉛のグラファイトシートと前
記高分子フィルムから成るグラファイトシートとが異方
性導電膜から成る接着層を介して接着されることを特徴
とする請求項６に記載の放熱装置。 - 【請求項１０】前記異方性導電膜中の導電性粒子によっ
て前記異方性導電膜の厚さ方向に熱が流動することを特
徴とする請求項９に記載の放熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001350687A JP3934405B2 (ja) | 2001-01-18 | 2001-11-15 | グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010699 | 2001-01-18 | ||
| JP2001-10699 | 2001-01-18 | ||
| JP2001350687A JP3934405B2 (ja) | 2001-01-18 | 2001-11-15 | グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002284514A true JP2002284514A (ja) | 2002-10-03 |
| JP3934405B2 JP3934405B2 (ja) | 2007-06-20 |
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- 2001-11-15 JP JP2001350687A patent/JP3934405B2/ja not_active Expired - Fee Related
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