JP2010153873A - 熱伝導部材、電子装置及び前記熱伝導部材の使用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、熱伝導部材、電子装置及び前記熱伝導部材の使用方法に関する。
【解決手段】本発明の熱伝導部材は、保護温度が設定される熱源と放熱装置との間に設置され、前記熱源からの熱を前記放熱装置に伝えることに用いられ、基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子とを含む。前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記熱源の保護温度より低い。前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高い。また、本発明は、前記熱伝導部材を含む電子装置及び該熱伝導部材の使用方法を提供する。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の熱伝導部材は、保護温度が設定される熱源と放熱装置との間に設置され、前記熱源からの熱を前記放熱装置に伝えることに用いられ、基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子とを含む。前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記熱源の保護温度より低い。前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高い。また、本発明は、前記熱伝導部材を含む電子装置及び該熱伝導部材の使用方法を提供する。
【選択図】図３
Description
本発明は、熱伝導部材、該熱伝導部材を含む電子装置及び前記熱伝導部材の使用方法に関するものである。
近年、半導体チップの高集積化に伴って、電気部品の小型化の研究が進んでおり、小型電気部品の放熱性をさらに高めることは益々注目されている。それに対応して、小型電気部品の表面に放熱装置を設置する手段は、この技術領域において広く利用されている。しかし、従来の放熱装置と電気部品との接触表面には凹凸があり、緊密に接触できないので、電気部品の放熱効率が低下する課題がある。従って、放熱装置と電気部品との接触表面の間に高熱伝導部材を設置することによって、この両方の接触面積を増加させる提案がある。
従来の熱伝導部材は、熱伝導率が大きいもの、例えば、カーボンナノチューブ、黒鉛、ＳｉＯ2、Ａｌ２Ｏ３、銀などの熱伝導粒子がシリカ・ゲルなどの柔軟性を有する基材に混入して形成される複合材料である。該複合材料は、前記柔軟性を有する基材によって、前記熱源と前記放熱装置との接触面積を増加し、前記熱伝導粒子によって、前記熱伝導部材の熱伝導性能を高める。油脂又は相変化材料を柔軟性を有する基材とする複合材料が利用される場合、液体状態であるので、熱源の表面の大部分が濡れ、接触熱抵抗が小さくなるが、シリカ・ゲル又はゴムを柔軟性を有する基材とする複合材料が利用される場合、接触熱抵抗が大きくなる。
特許文献１には、熱伝導部材として、高分子材料又は油脂などの柔軟性を有する基材にカーボン材料及びセラミックスが混入される複合材料が開示されている。特許文献２には、熱伝導部材として、柔軟性を有する基材に熱伝導率が大きいカーボンナノボールが混入される複合材料が開示されている。しかし、これらの熱伝導部材は、前記柔軟性を有する基材の熱伝導率が小さいという欠点があり、熱伝導率が大きい熱伝導粒子と前記熱源又は放熱装置との接触面積が小さい。ナノメートルスケールの熱伝導粒子を利用して、該熱伝導粒子と前記熱源又は放熱装置との接触面積を高めることができるが、該接触面積が高められる程度も制限される。また、前記熱伝導粒子の粒径が小さいほど、その比表面積が大きくなって、該熱伝導粒子と前記柔軟性を有する基材との間の界面熱抵抗も大きくなる。しかし、マイクロメートルスケール以上の熱伝導粒子を利用して、該熱伝導粒子と前記柔軟性を有する基材との間の界面接触熱抵抗を減少することができるが、前記熱源又は放熱装置と接触する接触表面のナノメートルスケールの隙間を埋めることが困難であるため、該熱伝導粒子と前記熱源又は放熱装置との間の接触熱抵抗が大きくなる。
前記課題を解決するために、従来技術は、熱伝導部材を提供する。該熱伝導部材は、作動温度の下で相変化が発生する熱伝導粒子を採用し、該熱伝導粒子が作動温度の下で溶融状態であり、前記熱源又は放熱装置の表面に十分が濡れるので、前記熱伝導粒子と前記熱源又は放熱装置との接触面積を増加することができる。例えば、特許文献３には、熱伝導部材として、柔軟性を有する基材に溶融温度が低い第一熱伝導粒子及び、溶融温度が高い第二熱伝導粒子を混入する複合材料が開示されている。前記第一熱伝導粒子は、前記熱伝導部材が前記熱源又は前記放熱装置との表面の濡れることを増加することができ、前記第二熱伝導粒子は、前記熱伝導部材の剛性を増加することができる。
しかし、融点が低い前記第一熱伝導粒子は、作動温度の下で溶融状態であり、この場合、それ自体の熱伝導率が小さくなるので、前記熱伝導部材の熱伝導率も小さくなる。また、例えば、熱伝導率が大きい銀、アルミニウム、銅などの融点が３５０℃以上であり、大部分の熱源の作動温度が３５０℃以下であるので、大部分の熱伝導率が大きい熱伝導粒子は、前記熱源の作動温度の下で溶融しにくい。従って、前記第一熱伝導粒子の材料の選択が制限される。
従って、本発明は、熱源又は放熱装置との接触熱抵抗を減少することができ、第一熱伝導粒子と柔軟性を有する基材との界面熱抵抗を減少することができ、作動する場合、前記第一熱伝導粒子が固体であることを保持する熱伝導部材、該熱伝導部材を含む電子装置及び、前記熱伝導部材の使用方法を提供することを課題とする。
熱伝導部材は、保護温度が設定される熱源と放熱装置との間に設置され、前記熱源からの熱を前記放熱装置に伝えることに用いられ、基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子とを含む。前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記熱源の保護温度より低い。前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高い。
前記熱伝導部材において、前記熱伝導部材に対する前記第一熱伝導粒子の質量比は１５質量％〜９５質量％である。
前記熱伝導部材は第二熱伝導粒子を含み、前記第二熱伝導粒子は、カーボンナノチューブ又は炭素繊維である。
電子装置は、保護温度が設定される熱源と、放熱装置と、前記熱源及び放熱装置の間に設置される熱伝導部材と、を含む。前記熱伝導部材は基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子と、を含む。前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点は前記熱源の保護温度より低い。前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、少なくとも一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高い。
熱伝導部材の使用方法は、熱伝導部材及び保護温度を有する熱源を提供して、前記熱伝導部材は基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子とを含み、前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記保護温度より低いステップと、前記熱伝導部材を前記熱源の一つ表面に設置するステップと、前記熱源により、前記熱伝導部材を加熱し、該加熱温度が、前記第一熱伝導粒子の融点より高く、且つ前記熱源の保護温度以下であり、前記複数の第一熱伝導粒子を溶融させた後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記保護温度より高いステップと、前記熱伝導部材を冷却するステップと、を含む。
前記熱源の保護温度が３５０℃以下である。
従来の熱伝導部材と比べると、前記熱伝導部材に添加した前記第一熱伝導粒子は、前記熱伝導部材の基材に分散されている。前記第一熱伝導粒子の粒径（溶融する前）は１００ナノメートル以下であり、その融点が前記熱源の保護温度より小さい。該第一熱伝導粒子が溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が互いに結び付き、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子になる。該大寸法の熱伝導粒子の融点が前記熱源の保護温度より高い。前記第一熱伝導粒子は、前記熱源の保護温度以下で溶融することができるので、前記熱源及び前記放熱装置と前記熱伝導部材と接触する表面に形成された凹部を、十分に充填することができる。従って、前記熱伝導部材と前記熱源及び前記放熱装置との間の接触熱抵抗を減少することができる。また、前記第一熱伝導粒子が溶融した後、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子になるので、該大寸法の熱伝導粒子と前記基材との界面熱抵抗を減少することができる。そのうえ、前記大寸法の熱伝導粒子の融点が、前記熱源の保護温度より高いので、前記熱源が作動する場合、該大寸法の熱伝導粒子は固体状態を保持するので、前記熱伝導部材は優れた熱伝導性能を持つ。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図１〜図３を参照すると、本発明の実施例１における熱伝導部材３０を利用した状態を示す図である。前記熱伝導部材３０は、熱源１０と放熱装置２０との間に設置され、前記熱源１０からの熱を前記放熱装置２０に伝えることに用いられる。前記熱源１０と、前記放熱装置２０と前記熱伝導部材３０とは、電子装置１００に形成される。
図１〜図３を参照すると、本発明の実施例１における熱伝導部材３０を利用した状態を示す図である。前記熱伝導部材３０は、熱源１０と放熱装置２０との間に設置され、前記熱源１０からの熱を前記放熱装置２０に伝えることに用いられる。前記熱源１０と、前記放熱装置２０と前記熱伝導部材３０とは、電子装置１００に形成される。
前記熱源１０は、半導体集積素子、半導体集積回路、抵抗器、コンデンサのような放熱素子のいずれか一種である。該熱源１０には、保護温度Ｔ１が設定されている。前記保護温度Ｔ１は、前記熱源１０が作動できる最大温度である。即ち、前記熱源１０は、前記保護温度Ｔ１又は該保護温度Ｔ１より低い温度まで加熱される場合、作動できる。該熱源１０は、前記保護温度Ｔ１より高い温度まで加熱されると、損傷する。一般的に、前記熱源１０の保護温度Ｔ１は３５０℃以下である。本実施例において、前記熱源１０は中央処理装置（ＣＰＵ）であり、その保護温度Ｔ１が１２０℃であり、正常に作動する温度が４０℃〜６０℃である。前記熱源１０の前記熱伝導部材３０に隣接する表面は、放熱表面１１と設定されている。該放熱表面１１には、大きさがナノメートルスケールからマイクロメートルスケールまでの複数の第一凹部１２が形成されている。
前記放熱装置２０により、前記熱源１０からの熱を速く導き出すことができるので、該熱源１０に熱が蓄積されない。前記放熱装置２０の前記熱伝導部材３０に隣接する表面は、熱伝導表面２１と設定されている。該熱伝導表面２１には、大きさがナノメートルスケールからマイクロメートルスケールまでの複数の第二凹部２２が形成されている。
前記熱伝導部材３０は、前記熱源１０と前記放熱装置２０との間に設置されている。該熱伝導部材３０は、柔軟性を有する基材３１及び該基材３１の中に分散された第一熱伝導粒子３２を含む。
前記柔軟性を有する基材３１は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性ポリマーからなる混合体である。前記熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂のいずれか一種である。前記熱硬化性ポリマーは、スチレン-ブタジエンゴム、ゾル-ゲル、シリカゲルのいずれか一種である。本実施例において、前記柔軟性を有する基材３１は、フェノール樹脂及びゾル-ゲルからなる混合物である。
前記第一熱伝導粒子３２は、前記柔軟性を有する基材３１に均一に分散されている。前記熱伝導部材３０において、前記熱伝導部材３０に対する前記第一熱伝導粒子３２の質量比は１５質量％〜９５質量％である。
前記第一熱伝導粒子３２は溶融する前に、その粒径は１ナノメートル〜１００ナノメートルであり、１ナノメートル〜５０ナノメートルであることが好ましい。その融点は前記保護温度Ｔ１より低く、６０℃〜１００℃であることが好ましい。前記第一熱伝導粒子３２は溶融した後に、隣接する少なくとも二つの第一熱伝導粒子３２が結び付き、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子３３に形成される。該大寸法の熱伝導粒子３３の融点は、前記保護温度Ｔ１より高くなる。前記第一凹部１２及び前記第二凹部２２が溶融する前の前記第一熱伝導粒子３２の粒径より大きい場合、溶融する前の前記第一熱伝導粒子３２は、前記第一凹部１２及び前記第二凹部２２に充填されることができる。前記第一熱伝導粒子３２は、金属、合金、又は金属及び合金の混合物のいずれか一種であり、銀、金、銅又は錫―鉛合金のような熱伝導率が大きいものであることが好ましい。
前記第一熱伝導粒子３２は、１００ナノメートルより大きい場合、その融点が高い。例えば、銀の粒径が１００ナノメートルより大きい場合、その融点が９６２℃であり、錫―鉛合金が１００ナノメートルより大きい場合、その融点が１８３℃である。しかし、前記第一熱伝導粒子３２の粒径が１００ナノメートルより小さく、特に、１ナノメートル〜５０ナノメートルである場合、その融点が６０℃〜１２０℃まで下げることができる。従って、前記第一熱伝導粒子は低い温度で溶融状態になり、前記第一凹部１２及び前記第二凹部２２を十分に充填することができる。これにより、前記熱伝導部材３０は、前記放熱表面１１と前記熱伝導表面２１との間に生じた接触熱抵抗を減少することができる。本実施例において、前記第一熱伝導粒子３２は、粒径が１０ナノメートル〜２０ナノメートルである錫―鉛合金粒子であり、その融点が９１℃である。勿論、前記第一熱伝導粒子３２のそれぞれの粒径は、異なることができる。
図２と図３を参照すると、前記第一熱伝導粒子３２は、保護温度Ｔ１より低い温度で溶融された後、隣接する少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子３２が互いに結び付き、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子３３になる。複数の前記大寸法の熱伝導粒子は互いに架橋して、複数の熱伝導パスが形成されている。前記柔軟性を有する基材３１において、前記第一熱伝導粒子３２の質量比が大きく、且つ長い時間溶融状態に保持できる場合、全ての前記第一熱伝導粒子３２が溶融して一体化する。複数の前記第一熱伝導粒子３２は溶融されて互いに結び付いて大寸法の熱伝導粒子３３になった後、該大寸法の熱伝導粒子３３を冷却させて凝固させる。前記大寸法の熱伝導粒子３３の粒径は、前記第一熱伝導粒子３２の粒径より大きくなるので、その融点は高くなる。従って、前記大寸法の熱伝導粒子３３を、前記第一熱伝導粒子３２が溶融できる温度に、加熱させても、前記大寸法の熱伝導粒子３３を溶融させることができない。
前記第一熱伝導粒子３２は、粒径が小さくなると、その融点が低くなるという特性がある。即ち、前記第一熱伝導粒子３２は熱伝導率が高い材料からなる場合、その粒径を小さく調整することにより、低い温度で前記第一熱伝導粒子３２を溶融させることができる。本実施例において、粒径が１０ナノメートル〜２０ナノメートルである錫―鉛合金を、９１℃で溶融させて、溶融した錫―鉛合金を前記第一凹部１２及び前記第二凹部２２に充填させて、前記熱伝導部材３０に複数の熱伝導パスを形成することができる。これにより、前記熱伝導部材３０と、熱源１０及び放熱装置２０との間の接触熱抵抗を減少することができる。前記熱源１０が作動する場合、前記第一熱伝導粒子３２が互いに結び付き、その粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子３３になる。該大寸法の熱伝導粒子３３は、固体状態であり、優れた熱伝導性能を有する。前記熱源１０の温度が該熱源１０の最高作動温度以上に達しても、大寸法の熱伝導粒子３３が固体状態であるのは、該大寸法の熱伝導粒子３３の粒径が１００ナノメートルより大きくなり、その融点も高くなり、少数の第一熱伝導粒子３２だけが、１００ナノメートル以下であるが、前記熱伝導部材３０の性能に影響を及ぼさないからである。従って、前記大寸法の熱伝導粒子３３と前記柔軟性を有する基材３１との間の界面熱抵抗も小さくなる。
（実施例２）
図４と図５を参照すると、本発明の実施例２は、電子装置２００に応用された熱伝導部材２３０を提供する。該電子装置２００は、更に熱源２１０及び放熱装置２２０を含む。前記熱伝導部材２３０は、前記熱源２１０と前記放熱装置２２０との間に設置され、該熱源２１０からの熱を前記放熱装置２２０に伝えることに用いられる。
図４と図５を参照すると、本発明の実施例２は、電子装置２００に応用された熱伝導部材２３０を提供する。該電子装置２００は、更に熱源２１０及び放熱装置２２０を含む。前記熱伝導部材２３０は、前記熱源２１０と前記放熱装置２２０との間に設置され、該熱源２１０からの熱を前記放熱装置２２０に伝えることに用いられる。
本実施例の熱伝導部材２３０と前記実施例１と異なる点は、前記熱伝導部材２３０は複数の第二熱伝導粒子２３３を含むことである。前記第二熱伝導粒子２３３の融点は前記熱源２１０の保護温度より高い。
本実施例において、前記第一熱伝導粒子２３２は、粒径が２０ナノメートルほどである銀粒子であり、その融点が１００℃である。前記第二熱伝導粒子２３３は、カーボンナノチューブ又は炭素繊維であり、前記柔軟性を有する基材２３１に均一に分散される。前記柔軟性を有する基材２３１において、前記熱伝導部材２３０に対する前記第一熱伝導粒子２３２の質量比は１質量％〜２５質量％である。前記第一熱伝導粒子２３２が金属又は合金である場合、前記第二熱伝導粒子２３３の金属に対する浸潤性を増加するために、該第二熱伝導粒子２３３の表面を加工処理し、例えば、化学めっき法で該第二熱伝導粒子２３３の表面に金属又は合金をめっきする。前記熱伝導部材２３０を前記熱源２１０の保護温度より低い温度まで加熱させる場合、前記第一熱伝導粒子２３２は溶融した後に、隣接する少なくとも二つの第一熱伝導粒子２３２は結び付くと同時に、少なくとも一つの固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３と結び付く。即ち、該溶融された複数の第一熱伝導粒子２３２は前記第二熱伝導粒子２３３を包んで、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の複合熱伝導粒子２３４を形成する。該複合熱伝導粒子２３４の融点は、前記保護温度Ｔ１より高くなる。前記熱伝導部材２３０を冷却した後、前記複数の複合熱伝導粒子２３４が互いに繋がって複数の熱伝導パスが形成される。
勿論、前記第一熱伝導粒子２３２は溶融した後に、隣接する複数の第一熱伝導粒子２３２は結び付くと同時に、固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３と結び付くとは限らない。固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３は、前記隣接する複数の第一熱伝導粒子２３２が結び付いた後の大寸法の熱伝導粒子に包まれるとは限らない。前記熱伝導部材２３０に、熱伝導率が高い第二熱伝導粒子２３３を添加することにより、該熱伝導部材２３０の熱伝導度、及び該熱伝導部材２３０の強度及び機械強度を高めることができる。
図６を参照すると、前記実施例1における熱伝導部材の使用方法は、下記のステップを含む。
第一ステップでは、図１と図２を参照すると、熱伝導部材３０及び保護温度が設定される熱源１０を提供する。前記保護温度Ｔ１は、前記熱源１０が作動できる最大温度である。即ち、前記熱源１０は、前記保護温度Ｔ１又は該保護温度Ｔ１より低い温度まで加熱される場合、作動できる。該熱源１０は、前記保護温度Ｔ１より高い温度まで加熱されると、損傷する。一般的に、前記熱源１０の保護温度Ｔ１は、３５０℃以下である。本実施例において、前記熱源１０は中央処理装置（ＣＰＵ）であり、その保護温度Ｔ１は１２０℃であり、正常に作動する温度は４０℃〜６０℃である。前記熱伝導部材３０は、柔軟性を有する基材３１及び該基材３１の中に分散された第一熱伝導粒子３２を含む。前記第一熱伝導粒子３２は溶融する前に、その粒径は１００ナノメートル以下であり、１ナノメートル〜５０ナノメートルであることが好ましい。その融点が前記保護温度Ｔ１より低く、６０℃〜１００℃であることが好ましい。前記熱伝導部材３０において、熱伝導部材に対する前記第一熱伝導粒子３２の質量比が１５質量％〜９５質量％である。本実施例において、前記第一熱伝導粒子３２は、粒径が１０ナノメートル〜２０ナノメートルである錫―鉛合金粒子であり、その融点が９１℃である。
第二ステップでは、図２を参照すると、前記熱伝導部材３０を前記熱源１０の一つ表面に設置する。
第三ステップでは、図２と図３を参照すると、前記熱伝導部材３０を加熱させる。該加熱温度が、前記第一熱伝導粒子３２の融点より高く、且つ前記熱源１０の保護温度より低く設定されている。前記第一熱伝導粒子３２が溶融された後、隣接する少なくとも二つの第一熱伝導粒子３２が結び付き、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子３３に形成される。該大寸法の熱伝導粒子３３の融点が前記保護温度より高い。前記第一熱伝導粒子３２の溶融状態を保持する時間が長ければ、全部の前記第一熱伝導粒子３２が溶融され、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成されることができる。本実施例において、前記加熱温度は、９１℃より高く、且つ１２０℃より低い温度である。
第四ステップでは、図３を参照すると、放熱装置２０を、前記熱伝導部材３０の前記熱源１０に隣接する表面と反対の側に固定する。即ち、該熱伝導部材３０を、前記熱源１０と前記放熱装置２０との間に位置させる。
第五ステップでは、前記熱伝導部材３０を冷却する。該熱伝導部材３０が冷却されると、該熱伝導部材３０における大寸法の熱伝導粒子３３の粒径が１００ナノメートルより大きくなるので、該大寸法の熱伝導粒子３３の融点が前記熱源１０の保護温度以上になる。勿論、前記熱伝導部材３０を冷却させた後、再び前記熱伝導部材３０を、第一熱伝導粒子３２を溶融できる温度までに加熱させても、前記熱伝導部材３０における大寸法の熱伝導粒子３３を溶融させることができない。
前記第二ステップでは、前記熱伝導部材３０を前記熱源１０の一つ表面に設置し、放熱装置２０を、前記熱伝導部材３０の前記熱源１０に隣接する表面と反対の側に固定させ、即ち、該熱伝導部材３０を前記熱源１０と前記放熱装置２０との間に位置させる場合、前記第四ステップを行わなくてもよい。
図４と図５を参照すると、前記実施例２における熱伝導部材２３０の使用方法は、前記実施例１における熱伝導部材３０の使用方法と同じである。異なる点は、前記熱伝導部材２３０が柔軟性を有する基材２３１及び該基材中に分散された第一熱伝導粒子２３２及び第二熱伝導粒子２３３を含むことである。従って、前記第三ステップでは、前記熱伝導部材２３０を加熱させ、該加熱温度が、前記第一熱伝導粒子２３２の融点より高く、且つ前記熱源２１０の保護温度より低く設定されている。前記第一熱伝導粒子２３２が溶融された後、隣接する複数の第一熱伝導粒子２３２が結び付くと同時に、少なくとも一つの固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３と結び付く。即ち、該溶融された複数の第一熱伝導粒子２３２は前記第二熱伝導粒子２３３を包んで、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の複合熱伝導粒子２３４を形成する。該複合熱伝導粒子２３４の融点は、前記保護温度Ｔ１より高くなる。前記熱伝導部材２３０を冷却した後、前記複数の複合熱伝導粒子２３４が互いに繋がって複数の熱伝導パスが形成される。勿論、前記第一熱伝導粒子２３２は溶融した後に、隣接する複数の第一熱伝導粒子２３２は結び付くと同時に、固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３と結び付くとは限らない。固体状態の前記第二熱伝導粒子２３３は、前記隣接する複数の第一熱伝導粒子２３２が結び付いた後の大寸法の熱伝導粒子に包まれるとは限らない。前記熱伝導部材２３０に、熱伝導率が高い第二熱伝導粒子２３３を添加することにより、該熱伝導部材２３０の熱伝導度、及び該熱伝導部材２３０の強度及び機械強度を高めることができる。
前記熱伝導部材に添加した前記第一熱伝導粒子は、前記熱伝導部材の基材に分散されている。前記第一熱伝導粒子の粒径（溶融する前）は１００ナノメートル以下であり、その融点が前記熱源の保護温度より低い。該第一熱伝導粒子が溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が互いに結び付き、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子になる。該大寸法の熱伝導粒子の融点が前記熱源の保護温度より高い。前記第一熱伝導粒子は、前記熱源の保護温度以下で溶融することができるので、前記熱源及び前記放熱装置と前記熱伝導部材と接触する表面に形成された凹部を、十分に充填させることができる。従って、前記熱伝導部材と前記熱源及び前記放熱装置との間の接触熱抵抗を減少することができる。また、前記第一熱伝導粒子が溶融した後、粒径が１００ナノメートルより大きい大寸法の熱伝導粒子になるので、該大寸法の熱伝導粒子と前記基材との界面熱抵抗を減少することができる。そのうえ、前記大寸法の熱伝導粒子の融点が、前記熱源の保護温度より高いので、前記熱源が正常に作動する場合、該大寸法の熱伝導粒子は固体状態を保持するので、前記熱伝導部材は優れた熱伝導性能を有する。
１０ 熱源
１１ 放熱表面
１２ 第一凹部
２０ 放熱装置
２１ 熱伝導表面
２２ 第二凹部
３０ 熱伝導部材
３１ 基材
３２ 第一熱伝導粒子
３３ 大寸法の熱伝導粒子
１００、２００ 電子装置
２１０ 熱源
２２０ 放熱装置
２３０ 熱伝導部材
２３１ 基材
２３２ 第一熱伝導粒子
２３３ 第二熱伝導粒子
２３４ 大寸法の複合熱伝導粒子
１１ 放熱表面
１２ 第一凹部
２０ 放熱装置
２１ 熱伝導表面
２２ 第二凹部
３０ 熱伝導部材
３１ 基材
３２ 第一熱伝導粒子
３３ 大寸法の熱伝導粒子
１００、２００ 電子装置
２１０ 熱源
２２０ 放熱装置
２３０ 熱伝導部材
２３１ 基材
２３２ 第一熱伝導粒子
２３３ 第二熱伝導粒子
２３４ 大寸法の複合熱伝導粒子
Claims (6)
- 保護温度が設定される熱源と放熱装置との間に設置され、前記熱源からの熱を前記放熱装置に伝えることに用いられる熱伝導部材において、
基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子と、を含み、
前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記熱源の保護温度より低く、
前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高いことを特徴とする熱伝導部材。 - 前記熱伝導部材において、前記熱伝導部材に対する前記第一熱伝導粒子の質量比が１５質量％〜９５質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導部材。
- 前記熱伝導部材は第二熱伝導粒子を含み、
前記第二熱伝導粒子が、カーボンナノチューブ又は炭素繊維であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の熱伝導部材。 - 保護温度が設定される熱源と、放熱装置と、前記熱源及び放熱装置の間に設置される熱伝導部材と、を含む電子装置において、
前記熱伝導部材が基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子と、を含み、
前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記熱源の保護温度より低く、
前記複数の第一熱伝導粒子は溶融した後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記熱源の保護温度より高いことを特徴とする電子装置。 - 熱伝導部材及び保護温度を有する熱源を提供して、前記熱伝導部材は基材と、該基材の中に分散された複数の第一熱伝導粒子とを含み、前記複数の第一熱伝導粒子の粒径が１〜１００ナノメートルであり、その融点が前記保護温度より低いステップと、
前記熱伝導部材を前記熱源の一つ表面に設置するステップと、
前記熱源により、前記熱伝導部材を加熱し、該加熱温度が、前記第一熱伝導粒子の融点より高く、且つ前記熱源の保護温度以下であり、前記複数の第一熱伝導粒子を溶融させた後、少なくとも二つの前記第一熱伝導粒子が相互に結び付き、一つの大寸法の熱伝導粒子に形成され、該大寸法の熱伝導粒子の粒径が１００ナノメートルより大きく、その融点が前記保護温度より高いステップと、
前記熱伝導部材を冷却するステップと、
を含むことを特徴とする熱伝導部材の使用方法。 - 前記熱源の保護温度が３５０℃以下であることを特徴とする、請求項５に記載の熱伝導部材の使用方法。
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