JP2017183349A - 熱伝導部材、熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】金属層に接触する部材を配置する際に、その部材が金属層の表面に擦り付けられるような方向へ移動しても、金属層の捲れ上がりを抑制可能な熱伝導部材を提供する。
【解決手段】熱伝導部材は、樹脂層と金属層とを積層して構成された積層体を含む。樹脂層は、熱伝導性樹脂材料によって構成される。積層体の周縁では積層体の厚さが積層体の中央部よりも薄くされ、積層体の中間部分では積層体の厚さが積層体の中央部よりも厚くされる。積層体には、中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、熱伝導部材、熱伝導部材の製造方法、及び熱伝導構造体に関する。

第一の部材から第二の部材への熱移動を促すために、それら二つの部材間に配置される熱伝導部材として、熱伝導性のある樹脂層と金属層とを積層した構造にされたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような熱伝導部材は、積層方向の両側それぞれに配置される二つの部材間に挟まれて、発熱性のある第一の部材（例えば、電子部品等。）から第二の部材（例えば、電子部品を収容するケース等。）へと熱を伝える。

特開２０１４−２５０２８号公報

ところで、上述のような二つの部材間に熱伝導部材を配置する際、第一の部材に熱伝導部材を貼り付けてから、第二の部材を熱伝導部材の積層方向に向かって押し付けることができれば、熱伝導部材を二つの部材間に容易に挟み込むことができる。

しかし、第一の部材に対する第二の部材の取り付け構造によっては、第二の部材を熱伝導部材の積層方向に向かって押し付けることができないことがある。例えば、第一の部材に対して第二の部材をスライドさせて取り付ける構造になっている場合、第二の部材が、熱伝導部材の表面と平行にスライドすることもある。この場合、第二の部材は、熱伝導部材の表面にある金属層に接触しつつ、金属層の一端側から他端側へとスライドすることになる。そのため、第二の部材が金属層の端面に引っ掛かるようなことがあれば、金属層が捲れ上がってしまう可能性もあり、その場合、金属層が第二の部材に対して適正に接触していないことが原因で、熱伝導性能の低下を招くおそれがあった。また、第二の部材と熱伝導部材の位置関係を調節することにより、第二の部材が熱伝導部材に対して強く擦り付けられないようにすれば、金属層が捲れ上がるのを抑制できるが、この場合は、第二の部材と熱伝導部材との接触圧が低下するため、これも熱伝導性能の低下を招く要因になるおそれがあった。

以上のような事情から、金属層に接触する部材を配置する際に、その部材が金属層の表面に擦り付けられるような方向へ移動しても、金属層の捲れ上がりを抑制可能な熱伝導部材を提供することが望ましい。

以下に説明する熱伝導部材は、樹脂層と金属層とを積層することによって構成された積層体を含み、樹脂層は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、積層体の周縁では、積層体の厚さが積層体の中央部よりも薄くされ、積層体の中央部と周縁との間にある中間部分では、積層体の厚さが積層体の中央部よりも厚くされ、積層体において、中間部分から周縁に至る範囲には、金属層側を上に向けた状態において中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている。

このように構成された熱伝導部材によれば、上述の中間部分から周縁に至る範囲には、金属層側を上に向けた状態において中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている。そのため、第一の部材に熱伝導部材を貼り付けた後、第二の部材を金属層に接触する位置でスライドさせても、熱伝導部材は傾斜面で第二の部材に接触できるので、第二の部材が金属層の端面に引っ掛かることはない。したがって、第二の部材と金属層との接触に伴って、金属層が捲れ上がってしまうことがなく、金属層を第二の部材に対して適正に接触させることができるので、熱伝導部材に良好な熱伝導性能を発揮させることができる。また、積層体の中央部と周縁との間にある中間部分では、積層体の厚さが積層体の中央部や周縁よりも厚くされているので、第二の部材に対する接触圧を高めることができる。したがって、このような厚い部分を有していない平板状の熱伝導部材に比べ、熱伝導性能を向上させることができる。

また、以下に説明する熱伝導部材の製造方法は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされて、単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下とされた樹脂シートと、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされた金属シートとを積層して複合シートを作製する第一の工程と、複合シートに対し金属シート側から積層方向に向かって刃体を押し当てて複合シートを切断することにより、それぞれが樹脂層と金属層とを積層した構造とされた複数の積層体を作製する第二の工程とを含み、第二の工程においては、積層体の周縁では、積層体の厚さが積層体の中央部よりも薄くされ、積層体の中央部と周縁との間にある中間部分では、積層体の厚さが積層体の中央部よりも厚くされ、中間部分から周縁に至る範囲には、金属層側を上に向けた状態において中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成された積層体を作製する。このような熱伝導部材の製造方法によれば、本開示の熱伝導部材を容易に製造することができる。

また、以下に説明する熱伝導構造体は、少なくとも一方の面に発熱部が設けられた第一の部材と、第一の部材に取り付けられて発熱部に接触する状態とされた熱伝導部材とを有し、熱伝導部材は、樹脂層と金属層とを積層することによって構成された積層体を含み、樹脂層は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、熱伝導部材は、樹脂層側で発熱部及び第一の部材に接触していて、金属層側で第二の部材に接触可能に構成され、熱伝導部材は、第一の部材に取り付けられた状態で金属層側が上に向けられた際に、積層体の周縁が積層体の中央部よりも低い位置に配置されて、積層体の中央部と周縁との間にある中間部分が積層体の中央部よりも高い位置に配置される形状とされ、積層体の中間部分から周縁に至る範囲には、金属層側が上に向けられた状態において積層体の中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている。

このように構成された熱伝導構造体によれば、上述の中間部分から周縁に至る範囲には、金属層側が上に向けられた状態において中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている。そのため、第二の部材を金属層に接触する位置でスライドさせても、熱伝導部材は傾斜面で第二の部材に接触できるので、第二の部材が金属層の端面に引っ掛かることはない。したがって、第二の部材と金属層との接触に伴って、金属層が捲れ上がってしまうことがなく、金属層を第二の部材に対して適正に接触させることができるので、熱伝導部材に良好な熱伝導性能を発揮させることができる。また、積層体の周縁は、積層体の中央部よりも低い位置に配置されて、積層体の中央部と周縁との間にある中間部分は、積層体の中央部よりも高い位置に配置される。ここでいう低い位置とは、第一の部材に取り付けられた状態で金属層側が上に向けられた際、上下方向について、周縁の位置が中央部よりも下となる位置に配置されることを意味する。ただし、上下方向に直交する方向に関し、中央部と周縁は異なる位置にあるので、周縁の位置が中央部の真下になるという主旨ではない。同様に、ここでいう高い位置とは、第一の部材に取り付けられた状態で金属層側が上に向けられた際、上下方向について、中間部分の位置が中央部や周縁よりも上となる位置に配置されることを意味する。ただし、上下方向に直交する方向に関し、中央部、周縁、中間部分は異なる位置にあるので、中間部分の位置が中央部や周縁の真上になるという主旨ではない。このように中間部分が中央部や周縁よりも高い位置にまで突出していれば、第二の部材に対する接触圧を高めることができる。したがって、このような高い位置に配置される部分を有していない平板状の熱伝導部材が貼り付けられた電子回路基板に比べ、熱伝導部材における熱伝導性能を向上させることができる。

図１Ａは熱伝導部材の斜視図である。図１Ｂは熱伝導部材の中央における切断部端面図である。図１Ｃは図１Ｂに示した箇所における要部の拡大図である。 図２Ａは複合シートの切断前の状態を示す説明図である。図２Ｂは複合シートの切断中の状態を示す説明図である。図２Ｃは複合シートの切断後の状態を示す説明図である。図２Ｄは複合シートを次の切断位置へ移動させた後の状態を示す説明図である。図２Ｅは複合シートを次の切断位置において切断中の状態を示す説明図である。図２Ｆは複合シートを次の切断位置において切断した後の状態を示す説明図である。 図３Ａはパネルが熱伝導部材に接触した瞬間の状態を示す説明図である。図３Ｂは電子部品とパネルとの間に熱伝導部材が挟み込まれた状態を示す説明図である。 図４Ａは第二部品の挿入しやすさを試験するための試験器具を示す説明図である。図４Ｂは図４Ａに示す試験器具における第一部品を示す説明図である。図４Ｃは図４Ａに示す試験器具における第二部品を示す説明図である。 図５Ａは積層体が電子回路基板に貼り付けられる前の状態を示す説明図である。図５Ｂは積層体が電子回路基板に貼り付けられて所期の形状を有する熱伝導部材が構成された状態を示す説明図である。図５Ｃは第二の部材が熱伝導部材に接触した瞬間の状態を示す説明図である。

次に、上述の熱伝導部材について、例示的な実施形態を挙げて説明する。
［熱伝導部材の構成］
熱伝導部材１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、樹脂層３と金属層５とを積層することによって構成された積層体７を有する。樹脂層３は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成されている。この樹脂層３は、樹脂層３単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下とされている。

このような熱伝導性樹脂材料の具体例としては、例えば、特許４６７９３８３号公報に開示された樹脂材料（例えばアスカーＣ硬度１８程度。）や、特許５２２３１４９号公報に開示された樹脂材料（例えばアスカーＣ硬度８程度。）を挙げることができる。ただし、熱伝導性樹脂材料の組成は、上述の例示に限定されるものではなく、本開示で規定する諸条件を満足する範囲内であれば、公知の熱伝導性樹脂材料を任意に採用でき、その具体的成分や組成比等も任意に調整ないしは最適化が可能である。

例えば、熱伝導性樹脂材料の母材としては、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性エラストマー（例えば、合成ゴムや天然ゴム。）、どちらも利用できる。熱可塑性エラストマーの具体例としては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、ウレタン系エラストマーなどの各種熱可塑性エラストマーを挙げることができ、更に、これら各種熱可塑性エラストマーの水添、その他による変性物などを挙げることができる。熱硬化性エラストマーの具体例としては、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム等を挙げることができる。これらのエラストマー材料は、単独で用いてもよいし、相性のよいもの同士であれば、２種以上をブレンドして用いてもよい。

母材中に配合される熱伝導性フィラーとしては、例えば、アルミナ、マグネシアなどのフィラーを挙げることができる。どの程度の熱伝導率を確保すべきかは、目的に応じて適宜調整されていればよいが、例えばエラストマー部が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有していればよい。あるいは、熱放射材として機能するフィラーが配合されていてもよく、例えば、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどのフィラーを挙げることができる。どの程度の熱放射率を確保すべきかは、目的に応じて適宜調整されていればよいが、例えば熱放射率が０．８以上に構成されていればよい。

金属層５は、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されている。金属層５は、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされている。積層体７の中央部１１では、樹脂層３の厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされている。積層体７の周縁１２では、図１Ｃに示すように、積層体７の厚さＨ１が積層体７の中央部１１の厚さＨ０よりも薄くされている。積層体７の中央部１１と周縁１２との間にある中間部分１３では、積層体７の厚さＨ２が積層体７の中央部１１の厚さＨ０よりも厚くされている。これにより、積層体７において、中間部分１３から周縁１２に至る範囲には、金属層５側を上に向けた状態において中間部分１３から周縁１２に向かって下り勾配となる傾斜面１５が構成されている。上述の樹脂層３は、金属層５とは反対側にある粘着面１６が平面状に構成されている。このような平面状に構成された粘着面１６に対し、傾斜面１５は２０度以上かつ５０度以下の傾斜をなすように構成されている。すなわち、図１Ｃに示す傾斜角Ａは２０度以上かつ５０度以下とされている。

［熱伝導部材の製造方法］
次に、熱伝導部材１の製造方法について説明する。熱伝導部材１は、以下のような方法で製造することができる。

まず、図２Ａに示すように、剥離シート２１と熱伝導性樹脂シート２３と金属シート２５とを積層して複合シート２６を作製する。ここで用いる熱伝導性樹脂シート２３は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成されたものである。また、熱伝導性樹脂シート２３は、厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされ、単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下となるように調製されている。金属シート２５は、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされたアルミニウムシート又はアルミニウム合金シートである。なお、剥離シート２１は、熱伝導部材１を使用する際には剥がされる剥離層を構成するものであり、本実施形態では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムが利用されている。

複合シート２６を作製する際の具体的な積層方法については、公知の手法を任意に利用することができる。例えば、架橋させていない（すなわち、硬化していない）熱伝導性樹脂シート２３の原料組成物を、コーターを用いて金属シート２５の上に重ねてから、更に剥離シート２１を重ねる。その後、熱伝導性樹脂シート２３の原料組成物を架橋させて（すなわち、硬化させて）熱伝導性樹脂シート２３を作製することにより、複合シート２６を完成させればよい。あるいは、熱伝導性樹脂シート２３の原料組成物を架橋させて（すなわち、硬化させて）、熱伝導性樹脂シート２３を作製しておき、その熱伝導性樹脂シート２３に剥離シート２１及び金属シート２５を重ねてもよい。

このような方法で作製された複合シート２６は、図２Ａに示すように、刃体２７と搬送部２８を備えた切断装置にセットされる。複合シート２６は、搬送部２８によって図２Ａ中に矢印で示す搬送方向へ所定量（例えば２５ｍｍ）ずつ搬送される。複合シート２６が、図２Ａに示す位置まで搬送されたら、続いて、切断装置では、図２Ｂに示すように、刃体２７を下降させ、複合シート２６に対し金属シート２５側から積層方向に向かって刃体２７を押し当てて複合シート２６を切断する。その後は、図２Ｃに示すように、刃体２７を上昇させる。続いて、図２Ｄに示すように、搬送部２８を作動させて、複合シート２６を、図２Ｄ中に矢印で示す搬送方向へ所定量（例えば２５ｍｍ）搬送する。そして、図２Ｅに示すように、刃体２７を下降させて複合シート２６を切断し、その後は、図２Ｆに示すように、刃体２７を上昇させる。これにより、複合シート２６が所定幅（例えば２５ｍｍ）で切り出されることになる。以上のような切断加工を繰り返すことにより、複合シート２６は、並列に配置された複数の帯状体２６Ａとして切り出されることになるので、その後は、複数の帯状体２６Ａを刃体２７に対して相対的に９０度回転させて、更に刃体２７による切断加工を行う。これにより、熱伝導部材１となる積層体７が切り出されることになる。

上述のような切断加工が行われる結果、積層体７の周縁１２では、積層体７の厚さが積層体７の中央部１１よりも薄くなり、積層体７の中央部１１と周縁１２との間にある中間部分１３では、積層体７の厚さが積層体７の中央部１１よりも厚くなる。また、積層体７の中間部分１３から周縁１２に至る範囲には、金属層５側を上に向けた状態において中間部分１３から周縁１２に向かって下り勾配となる傾斜面１５が構成される。これは、上述の通り、金属シート２５の厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされ、熱伝導性樹脂シート２３の厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされ、熱伝導性樹脂シート２３の単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下となるように調製されているためである。すなわち、このような材料で積層体７を作製することにより、所期の形状を有する熱伝導部材１を作製することができる。

ちなみに、上記製造方法において、熱伝導性樹脂シート２３の厚さが１ｍｍを下回る場合、樹脂層３の潰れ代が過小になるので、傾斜面１５の勾配を十分に大きくすることが難しくなる傾向がある。熱伝導性樹脂シート２３の厚さが３ｍｍを上回る場合は、傾斜面１５の勾配を十分に大きくすることはできるが、熱伝導部材１が厚くなるので熱移動の観点から有益ではない。よって、これらの観点からは、熱伝導性樹脂シート２３の厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされていると好ましい。

また、金属シート２５の厚さが１００μｍを下回る場合は、金属層５の曲げ剛性が低くなるため、樹脂層３の弾性による復元力が相対的に強まり、傾斜面１５の勾配を十分に大きくすることが難しくなる傾向がある。金属シート２５の厚さが５００μｍを上回る場合は、金属層５の剛性が高くなるため、接触対象物に対する金属層５の密着性が低下したり、金属シート２５の切断が困難になったりする傾向がある。よって、これらの観点からは、金属シート２５の厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされていると好ましい。

さらに、熱伝導性樹脂シート２３の単独での硬さがアスカーＣ硬度で５を下回る場合は、樹脂層３の形状安定性が低くなり、切断後の金属層５の形状も不安定になりやすい。熱伝導性樹脂シート２３の単独での硬さがアスカーＣ硬度で４０を上回る場合は、樹脂層３の弾性が相対的に強くなり、傾斜面１５の勾配を十分に大きくすることが難しくなる傾向がある。よって、これらの観点からは、熱伝導性樹脂シート２３の単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下となるように調製されていると好ましい。

なお、上述の例では、剥離シート２１を設ける例を示したが、剥離シート２１を設けるか否かは任意であり、また、剥離シート２１以外の層を更に積層するか否かも任意である。例えば、樹脂層３の表面の粘着性が低い場合には、樹脂層３の表面に粘着層を設けて、その粘着層の表面に剥離層を設けてもよい。すなわち、上記熱伝導部材１は、樹脂層３と金属層５とを積層することによって構成された積層体７を含んでいれば、更に他の機能を有する層が積層された構造になっていてもよい。

また、上述の例では、刃体２７と搬送部２８を備えた切断装置で切断加工を行う例を示したが、どのような切断装置を使うかは任意である。例えば、複数の刃体２７が平行に配置された切断装置を使用することにより、一回の切断動作で複数の帯状体が切り出されるように構成してあってもよい。あるいは、縦刃と横刃が格子状に配列された刃体を使って、上述の９０度回転させる作業を行うことなく、一回の切断作業で平面視四角形の積層体７を切り出すようにしてもよい。また、平面視四角形以外の形状の積層体を打ち抜いてもよい。

［熱伝導部材の使用方法］
以上のような熱伝導部材１は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、電子回路基板３１に対して実装された発熱性のある電子部品３３に取り付けられる。また、このような熱伝導部材１に対し、電子部品３３を収納するケース（図示略。）が有するパネル３５が接触する。このパネル３５は、図３Ａ中に矢印で示した方向へスライドして、図３Ｂに示すような位置に配置される。図３Ｂに示すような位置に配置された状態において、電子部品３３が発熱すれば、その熱は熱伝導部材１を介してパネル３５へと伝わる。したがって、電子部品３３の熱をパネル３５へと逃がすことができ、電子部品３３が熱によるダメージを受けることや性能が低下することを抑制することができる。

また、上述の通り、パネル３５をスライドさせる際には、熱伝導部材１の金属層５がパネル３５によって擦られることになる。ただし、図３Ａに示すように、パネル３５が熱伝導部材１に接触する際には、パネル３５のスライド方向先端部３５Ａが、熱伝導部材１の傾斜面１５に接触する。そのため、パネル３５のスライド方向先端部３５Ａが、熱伝導部材１の端面に引っ掛かることはない。したがって、パネル３５と金属層５との接触に伴って、金属層５が捲れ上がってしまうことがなく、金属層５をパネル３５に対して適正に接触させることができる。したがって、金属層５が捲れ上がりやすい平板状の熱伝導部材に比べ、熱伝導部材１に良好な熱伝導性能を発揮させることができる。

積層体７の中央部１１では、積層体７の厚さが、電子部品３３とパネル３５との間の間隔よりも僅かに厚くされている。また、積層体７の中間部分１３では、積層体７の厚さが積層体７の中央部１１よりも厚くされている。そのため、熱伝導部材１が電子部品３３とパネル３５との間に挟み込まれた際、積層体７の中央部１１では熱伝導部材１が僅かに圧縮されて熱伝導部材１がパネル３５に密着する。また、積層体７の中間部分１３では熱伝導部材１が中央部１１よりも圧縮されて、当該部分では熱伝導部材１がパネル３５により強く密着する。すなわち、中間部分１３では、パネル３５に対する熱伝導部材１の接触圧を高めることができる。したがって、このような厚い部分（上記中間部分１３相当の部分。）を有していない平板状の熱伝導部材に比べ、パネル３５に対する密着性を高めて、熱伝導性能を向上させることができる。また、中間部分１３はパネル３５によって押し潰されることにより、その部分において樹脂層３の密度が高くなり、その部分の熱伝導率が良くなるので、熱伝導性能を向上させることができる。

なお、以上のような電子回路基板３１、電子部品３３、及び熱伝導部材１によって構成される構造体が、本開示でいう熱伝導構造体の一例に相当する。
［性能評価］
次に、上述のような熱伝導部材１に関し、各部の寸法や材料の特性を変更した試験体を用意して、それぞれの性能評価を行った。より詳しくは、まず、金属層５の厚さについては、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍの４通りを検証した。なお、金属層５の厚さを１０００μｍにすることも試行した。ただし、上述の刃体２７によって適切に切断加工を実施することができなかったため、評価対象としての採用は見合わせた。また、樹脂層３の厚さについては、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの３通りを検証した。樹脂層３の硬さについては、樹脂層３単独での硬さがアスカーＣ硬度で５、１８、４０、７０の４通りを検証した。

これらの諸条件を適宜組み合わせることにより、下記表１に示す３３通りの試験体を用意して、熱伝導部材１となる積層体７を作製し、それぞれに形成された傾斜面１５の傾斜角Ａ（図１Ｃ参照。）を測定した。この傾斜角が過度に小さいと金属層５が捲れ上がりやすくなるので、その観点からは傾斜角Ａが３０度以上が好ましい。ただし、傾斜角が過度に大きいとパネル３５のスライド方向先端部３５Ａが傾斜面１５に当たって、パネル３５のスライドが妨げられるので、その観点からは傾斜角Ａが５０度以下が好ましい。よって、傾斜角Ａが３０度以上５０度以下の場合を、最も良い評価である評価Ａとした。また、傾斜角が上記３０度よりも僅かに小さくても実使用上は問題がない場合が多いので、その観点から傾斜角Ａが２０度以上３０度未満の場合を、評価Ａの次に良い評価である評価Ｂとした。さらに、傾斜角が上記２０度未満の場合には、金属層５が捲れ上がりやすくなるので、評価Ｂよりも低い評価である評価Ｃとした。評価結果を表１に示す。

表１に示す評価結果からは、金属層５の厚さが５０μｍとされている場合には、傾斜角が小さくなり、評価Ｃとなることがわかる。これは、金属層５の剛性が低いため、樹脂層３の弾性力が相対的に強くなり、金属層５が所期の傾斜角のまま塑性変形した状態を維持できないためと考えられる。また、樹脂層３の硬さがアスカーＣ硬度で７０とされている場合には、傾斜角が小さくなり、評価Ｃとなることがわかる。これは、樹脂層３の弾性が低いため、樹脂層３の弾性力が相対的に強くなり、金属層５が所期の傾斜角のまま塑性変形した状態を維持できないためと考えられる。したがって、この評価結果からは、金属層５の厚さと樹脂層３の硬さを適切に調節することにより、複合シート２６を切断するだけで、積層体７に所期の傾斜角を持った傾斜面１５を構成できることがわかる。

次に、上記表１中の試験体Ｎｏ．１５と試験体Ｎｏ．１９を選択して、それぞれの熱抵抗を測定した。この測定は、米国規格ＡＳＴＭ Ｄ５４７０に準拠した測定方法によって実施した。なお、試験片のサイズは平面視で２５ｍｍ角のものを使用した。また、熱源側の印加出力は２０Ｗとした。測定結果を表２に示す。

表２に示す測定結果からは、これらの試験体Ｎｏ．１５と試験体Ｎｏ．１９が極めて低い熱抵抗を示すことがわかる。したがって、これらの試験体Ｎｏ．１５と試験体Ｎｏ．１９を利用すれば、電子部品３３の熱を速やかにパネル３５へと移動させることができる。
なお、金属層５の厚さは、上述の通り、１００μｍ以上かつ５００μｍの範囲内に設定されていればよいが、金属層５の厚さが２００μｍ以下であれば、パネル３５の形状に金属層５が追従して変形しやすくなる。そのため、パネル３５に段差が生じている箇所など、接触対象面に対する追従性を要求される箇所で熱伝導部材１を用いる場合には、金属層５の厚さを１００μｍ以上かつ２００μｍ以下に設定すると、金属層５を接触対象面に密着させることができる点で、一層好適である。

次に、傾斜面１５の高さと挿入性を評価した。傾斜面１５の高さは、図１Ｃ中に示す高さＨ３のことである。この高さが過度に小さいと金属層５が捲れ上がりやすくなるので、その観点からは高さＨ３は０．５ｍｍ以上が好ましい。よって、高さＨ３が０．５ｍｍ以上の場合を良い評価である評価Ａとし、高さＨ３が０．５ｍｍ未満の場合を評価Ａよりも低い評価である評価Ｃとした。

挿入性は、図４Ａに示すような試験器具３６を使って評価した。この試験器具３６は、熱伝導部材１が貼り付けられる第一部品３７と、第一部品３７に対してスライドさせることができる第二部品３９とで構成される。第一部品３７の両端には、図４Ｂに示すように、紙面に垂直な方向に延びる溝３７Ａ，３７Ａが形成されている。また、第二部品３９には、図４Ｃに示すように、第一部品３７の溝３７Ａ，３７Ａに嵌まり込む突出片３９Ａ，３９Ａが設けられている。第一部品３７に熱伝導部材１を貼り付けてから、第一部品３７に第二部品３９を取り付けて、溝３７Ａ，３７Ａが延びる方向へ第二部品３９をスライドさせると、第二部品３９は、熱伝導部材１の金属層５に擦り付けられる。このような試験器具３６を使用し、第二部品３９をスライドさせる操作を１０回繰り返し、金属層５の変形が見られた回数を確認した。その確認の結果、変形が０回の場合を良い評価である評価Ａとし、１回以上の場合を評価Ａよりも低い評価である評価Ｃとした。評価結果を表３に示す。

表３に示す評価結果からは、金属層５の厚さが５０μｍとされている場合、及び樹脂層３の硬さがアスカーＣ硬度で７０とされている場合には、高さＨ３が０．５ｍｍ未満になり、評価Ｃとなることがわかる。また、これらの場合、挿入性試験においても金属層５の変形が見られ、評価Ｃとなることがわかる。なお、表３中、いくつかの試験体については、傾斜面１５の高さと傾斜面１５の傾斜角の実測値も併記した。この評価結果からは、金属層５の厚さと樹脂層３の硬さを適切に調節することにより、複合シート２６を切断するだけで、積層体７の傾斜面１５の高さを適正化でき、挿入性が良好になることがわかる。

［熱伝導構造体の構成方法］
上述の例では、あらかじめ所期の形状とされた熱伝導部材１を製造してから、その熱伝導部材１を電子部品３３に貼り付ける例を示した。ただし、上述の例とは異なる手順で所期の形状とされた熱伝導部材１を構成してもよい。例えば、積層体７を電子回路基板３１に貼り付けてから、その積層体７を成形することにより、電子回路基板３１上において所期の形状とされた熱伝導部材１を構成してもよい。

より具体的には、例えば、図５Ａに示すように、複数のチップ型の電子部品３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ（本開示でいう発熱部の一例に相当。）が電子回路基板３１（本開示でいう第一の部材の一例に相当。）上に実装されている場合に、電子部品３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆに重ねて積層体７を配置する。このとき、積層体７は、樹脂層３側が電子回路基板３１の実装面３１Ａに向けられる。

そして、治具４１を図５Ａ中に矢印で示す方向へ変位させて、治具４１が有する凹部４３を積層体７の金属層５側に押し当てる。凹部４３の内面の形状は、所期の形状の熱伝導部材１が有する凹凸を反転させた形状とされ、このような凹部４３が積層体７に押し当てられることにより、図５Ｂに示すように、積層体７の金属層５側は所期の形状に型押しされる。また、このとき、電子部品３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆは、樹脂層３の肉中にめり込み、樹脂層３は電子回路基板３１の実装面３１Ａ及び電子部品３１に密着する。

その結果、図５Ｃに示すように、積層体７の周縁１２では、積層体７の実装面３１Ａからの高さが積層体７の中央部よりも低くなり、積層体７の中央部１１と周縁１２との間にある中間部分１３では、積層体７の実装面３１Ａからの高さが積層体７の中央部１１よりも高くなる。また、積層体７において、中間部分１３から周縁１２に至る範囲には、金属層５側を上に向けた状態において中間部分１３から周縁１２に向かって下り勾配となる傾斜面１５が構成される。すなわち、上述のような治具４１を使った型押しにより、電子回路基板３１上において、所期の形状とされた熱伝導部材１が構成されることになる。なお、以上のような電子回路基板３１、電子部品３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ、及び熱伝導部材１によって構成される構造体が、本開示でいう熱伝導構造体の一例に相当する。

したがって、上述の例と同様に、パネル３５（本開示でいう第二の部材の一例に相当。）が熱伝導部材１に接触する際には、パネル３５のスライド方向先端部３５Ａが、熱伝導部材１の傾斜面１５に接触する。そのため、パネル３５のスライド方向先端部３５Ａが、熱伝導部材１の端面に引っ掛かることはない。したがって、パネル３５と金属層５との接触に伴って、金属層５が捲れ上がってしまうことがなく、金属層５をパネル３５に対して適正に接触させることができる。したがって、金属層５が捲れ上がりやすい平板状の熱伝導部材に比べ、熱伝導部材１に良好な熱伝導性能を発揮させることができる。

なお、この例における図示は省略するが、電子回路基板３１とパネル３５との間に熱伝導部材１が挟み込まれた際には、先に説明した例と同様に熱伝導部材１が圧縮されて変形する（図３Ｂ参照。）したがって、積層体７の中間部分１３では、積層体７の実装面３１Ａからの高さが積層体７の中央部１１よりも高くされているので、パネル３５に対する密着性を高め、熱伝導性能を向上させることができる。また、中間部分１３はパネル３５によって押し潰され、その部分において樹脂層３の密度が高くなり、その部分の熱伝導率が良くなるので、熱伝導性能を向上させることができる。

［他の実施形態］
以上、熱伝導部材について、例示的な実施形態を挙げて説明したが、上述の実施形態は本開示の一態様として例示されるものに過ぎない。すなわち、本開示は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、金属層５が、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成される旨を説明したが、他の金属を利用してもよく、例えば、銅又は銅合金などを利用してもよい。

また、上記実施形態では、発熱部の例として、自ら発熱する電子部品３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆを例示したが、他の熱源から伝わる熱によって発熱する発熱部に対して、上述の熱伝導部材１を適用してもよい。すなわち、本開示でいう発熱部は、自ら発熱するもののみに限定されない。

また、上記実施形態では、樹脂層３の厚さ、金属層５の厚さ、樹脂層３の硬さ等について、具体的な数値を例示して説明したが、これらの数値は本開示で規定する範囲内において変更することが可能である。すなわち、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれる全ての態様が本開示の実施形態に該当する。

［補足］
なお、以上説明した例示的な実施形態から明らかなように、本開示の熱伝導部材は、更に以下に挙げるような構成を備えていてもよい。まず、本開示の熱伝導部材において、樹脂層は、樹脂層単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下とされ、金属層は、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされ、積層体の中央部では、樹脂層の厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされていてもよい。

このように構成された熱伝導部材によれば、樹脂層の硬さ、樹脂層の厚さ、及び金属層の厚さが、それぞれ上述の通りに設定されているので、熱伝導部材の形状を上述した製造方法によって容易に所期の形状にすることができる。

また、本開示の熱伝導部材において、樹脂層は、金属層とは反対側にある面が平面状に構成され、傾斜面は、平面状に構成された面に対し、２０度以上かつ５０度以下の傾斜をなすように構成されていてもよい。

このように構成された熱伝導部材によれば、樹脂層は、金属層とは反対側にある面が平面状に構成されているので、その平面状に構成された面を利用して、発熱性のある部材に対する貼り付け等を実施することができる。また、金属層が有する傾斜面は、樹脂層が有する平面状に構成された面に対し、２０度以上かつ５０度以下の傾斜をなすように構成されているので、上述のようなパネルが金属層の端面に引っ掛からなくなる。したがって、パネルと金属層との接触に伴って、金属層が捲れ上がってしまうことがなく、金属層をパネルに対して適正に接触させることができるので、熱伝導部材に良好な熱伝導性能を発揮させることができる。

また、本開示の熱伝導部材において、金属層が、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されていてもよい。
このように構成された熱伝導部材によれば、金属層が、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されているので、金属層の熱伝導性を良好なものとすることができる。

１…熱伝導部材、３…樹脂層、５…金属層、７…積層体、１１…中央部、１２…周縁、１３…中間部分、１５…傾斜面、１６…粘着面、２３…熱伝導性樹脂シート、２５…金属シート、２６…複合シート、２７…刃体、３１…電子回路基板、３３…電子部品、３５…パネル、３５Ａ…スライド方向先端部、３６…試験器具、３７…第一部品、３７Ａ…溝、３９…第二部品、３９Ａ…突出片。

Claims (6)

1. 樹脂層と金属層とを積層することによって構成された積層体を含み、
   前記樹脂層は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、
   前記積層体の周縁では、前記積層体の厚さが前記積層体の中央部よりも薄くされ、
   前記積層体の中央部と周縁との間にある中間部分では、前記積層体の厚さが前記積層体の中央部よりも厚くされ、
   前記積層体において、前記中間部分から前記周縁に至る範囲には、前記金属層側を上に向けた状態において前記中間部分から前記周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている
   熱伝導部材。
2. 請求項１に記載の熱伝導部材であって、
   前記樹脂層は、前記樹脂層単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下とされ、
   前記金属層は、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされ、
   前記積層体の中央部では、前記樹脂層の厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされている
   熱伝導部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱伝導部材であって、
   前記積層体において、前記樹脂層側にある面は平面状に構成され、
   前記傾斜面は、前記平面状に構成された面に対し、２０度以上かつ５０度以下の傾斜をなすように構成されている
   熱伝導部材。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の熱伝導部材であって、
   前記金属層が、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されている
   熱伝導部材。
5. 母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、厚さが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とされて、単独での硬さがアスカーＣ硬度で５以上かつ４０以下とされた熱伝導性樹脂シートと、厚さが１００μｍ以上かつ５００μｍ以下とされた金属シートとを積層して複合シートを作製する第一の工程と、
   前記複合シートに対し前記金属シート側から積層方向に向かって刃体を押し当てて前記複合シートを切断することにより、それぞれが樹脂層と金属層とを積層した構造とされた複数の積層体を作製する第二の工程と
   を含み、
   前記第二の工程においては、前記積層体の周縁では、前記積層体の厚さが前記積層体の中央部よりも薄くされ、前記積層体の中央部と周縁との間にある中間部分では、前記積層体の厚さが前記積層体の中央部よりも厚くされ、前記中間部分から前記周縁に至る範囲には、前記金属層側を上に向けた状態において前記中間部分から前記周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成された前記積層体を作製する
   熱伝導部材の製造方法。
6. 少なくとも一方の面に発熱部が設けられた第一の部材と、
   前記第一の部材に取り付けられて前記発熱部に接触する状態とされた熱伝導部材と
   を有し、
   前記熱伝導部材は、樹脂層と金属層とを積層することによって構成された積層体を含み、
   前記樹脂層は、母材となる樹脂材料中に熱伝導性フィラーが配合された熱伝導性樹脂材料によって構成され、
   前記熱伝導部材は、前記樹脂層側で前記発熱部及び前記第一の部材に接触していて、前記金属層側で第二の部材に接触可能に構成され、
   前記熱伝導部材は、前記第一の部材に取り付けられた状態で前記金属層側が上に向けられた際に、前記積層体の周縁が前記積層体の中央部よりも低い位置に配置されて、前記積層体の中央部と周縁との間にある中間部分が前記積層体の中央部よりも高い位置に配置される形状とされ、
   前記積層体の中間部分から周縁に至る範囲には、前記金属層側が上に向けられた状態において前記積層体の中間部分から周縁に向かって下り勾配となる傾斜面が構成されている
   熱伝導構造体。