JP2018014485A - 放熱用金属材付構造物、プリント回路板、電子機器及び放熱用金属材 - Google Patents

放熱用金属材付構造物、プリント回路板、電子機器及び放熱用金属材 Download PDF

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理 森岡
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Abstract

【課題】発熱体からの熱を良好に放熱することができる放熱用金属材付構造物を提供する。【解決手段】発熱体と、発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、発熱体保護部材の発熱体側の面に設けられ且つ発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを有し、放熱部材は少なくとも発熱体側表面に放熱用金属材を備える放熱用金属材付構造物である。【選択図】図２

Description

本発明は、放熱用金属材付構造物、プリント回路板、電子機器及び放熱用金属材に関する。
近年、電子機器の小型化、高精細化に伴い、使用される電子部品の発熱による故障等が問題となっている。
このような問題に対し、例えば特許文献１では発熱体に直接又は接着剤層を介して面内方向に高い熱伝導性を有する放熱部材であるグラファイトシートを密着させる技術が研究・開発されている。
また、電子部品等には、電磁波を遮蔽する等の目的で保護部材を設けることがある。
特開２０１３−０２１３５７号公報
ここで、発熱体にカバーを設けると熱がカバー内に籠もりやすく、発熱体の温度が低下し難くなる。特許文献１では、発熱体の封止体側（保護部材側）とは反対側において、放熱の工夫がなされている。しかしながら、発熱体の封止体側（保護部材側）には放熱の工夫がなされておらず改善の余地がある。
そこで、本発明は、発熱体からの熱を良好に放熱することができる放熱用金属材付構造物を提供することを課題とする。
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、放熱用金属材付構造物を、発熱体と、発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた保護部材と、保護部材の発熱体側の面に設けられ且つ発熱体の保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを有する構造とし、放熱部材は少なくとも発熱体側表面に放熱用金属材を設けることで、上記課題が解決できることを見出した。
以上の知見を基礎として完成された本発明は一側面において、発熱体と、前記発熱体の一部又は全部を覆うように且つ前記発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、前記発熱体保護部材の前記発熱体側の面に設けられ且つ前記発熱体の前記発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを有し、前記放熱部材は少なくとも前記発熱体側表面に放熱用金属材を備える放熱用金属材付構造物である。
本発明の放熱用金属材付構造物は一実施形態において、前記放熱部材は、前記放熱用金属材で構成されている。
本発明の放熱用金属材付構造物は別の一実施形態において、前記放熱部材は、前記発熱体側から、前記放熱用金属材及びグラファイトシートをこの順に備える。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱部材は、前記放熱用金属材を複数備える。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱部材は、前記グラファイトシートを複数備える。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の厚みが１８μｍ以上である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０を満たす。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面の輻射率が０．０３以上である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面に表面処理層が設けられ、前記表面処理層は粗化処理層、耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された１種以上の層を有する。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材が、リン青銅、コルソン合金、丹銅、黄銅、洋白又はその他銅合金で形成されている。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材が、金属条、金属板、又は、金属箔である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱用金属材の前記発熱体側表面において、以下の（１）〜（５）の項目の内一つ以上を満たしている。
（１）前記発熱体側表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０である
（２）前記発熱体側表面の輻射率が０．０３以上である
（３）前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である
（４）前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である
（５）前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記放熱部材の発熱体側の面に、更に熱伝導性を有する物質が設けられている。
本発明の放熱用金属材付構造物は更に別の一実施形態において、前記物質の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
本発明は別の一側面において、本発明の放熱用金属材付構造物を備えたプリント回路板である。
本発明は更に別の一側面において、本発明の放熱用金属材付構造物を備えた電子機器である。
本発明は更に別の一側面において、一つ以上の表面を有する放熱用金属材であって、少なくとも一つの表面において、以下の（１）〜（５）の項目の内一つ以上を満たし、且つ、グラファイトシートと貼り合わせて用いるための放熱用金属材である。
（１）前記表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０である。
（２）前記表面の輻射率が０．０３以上である。
（３）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である。
（４）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である。
（５）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である。
本発明によれば、発熱体からの熱を良好に放熱することができる放熱用金属材付構造物を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る放熱用金属材付構造物の断面模式図である。 本発明のその他の実施形態に係る放熱用金属材付構造物の断面模式図である。 実施例１〜７、比較例１、参考例１に係る構造体の断面模式図である。 実施例８〜１０、１０’に係る構造体の断面模式図である。 実施例１１〜１６、参考例２〜４に係る構造体の断面模式図である。 実施例１７〜２１に係る構造体の断面模式図である。
本発明の放熱用金属材付構造物は、発熱体と、発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、発熱体保護部材の発熱体側の面に設けられ且つ発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを有し、放熱部材は少なくとも発熱体側表面に放熱用金属材を備える。ここで、本発明において、「発熱体」とは、熱を発生する部材を意味するものであり、例えば、電気部品、アプリケーションプロセッサーやＩＣチップ等を含む概念である。なお、本発明の放熱用金属材付構造物は発熱体と放熱部材との間に空間を有してもよい。
発熱体保護部材は、発熱体の一部又は全部を覆うように設けられ、例えば発熱体カバー、電磁波シールド材、電磁波シールドカバー等を含む概念である。発熱体保護部材は熱を吸収して外側へ放熱することができる部材であれば、どのようなものであってもよく、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、バナジウム、亜鉛、マグネシウム、チタン、これらの合金、ステンレス、無機物、セラミックス（窒化ケイ素等）、金属酸化物、化合物、有機物、グラフェン、グラファイト、カーボンナノチューブ、黒鉛、導電性ポリマー、高熱伝導樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等、広く公知の材料を用いることができる。発熱体保護部材は、熱伝導性を有することが好ましい。
本発明の放熱用金属材付構造物は、発熱体の保護のため等に設ける発熱体保護部材の内側（発熱体側）の面に、発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して放熱部材を設けている。そして、このような構成の放熱用金属材付構造物において、放熱部材が少なくとも発熱体側表面に放熱用金属材を備える。放熱用金属材は発熱体からの熱を放熱部材の水平方向だけでなく垂直方向（厚み方向）にも良好に熱を伝えるため、発熱体からの熱を良好に発熱体保護部材へ伝えることで放熱させることができる。このため、発熱体の熱が発熱体保護部材の内側の空間に籠もりにくくなり、発熱体の温度上昇による故障を抑制することができる。
特に、近年、スマートフォンやタブレットＰＣ等のモバイル機器が盛んに開発されているが、スマートフォンやタブレットＰＣ等は高負荷アプリケーションに対応するために、アプリケーションプロセッサーへ搭載するＣＰＵ個数の増加や、高クロック化が進展している。これによるＣＰＵ消費電力増加により、アプリケーションプロセッサーの温度が上昇し、スマートフォン携帯時に低温火傷を引き起こす、所謂「ヒートスポット」問題が顕在化している。ヒートスポット対策として、規定の温度に到達したらクロックダウンさせることや、使用中のアプリを強制終了させる等の手段があるが、このような手段では高機能アプリケーションプロセッサーを搭載しながら、十分な機能を発揮できないジレンマを有するという問題がある。これに対し、本発明の放熱用金属材付構造物を用いることで、アプリケーションプロセッサー（発熱体）からの熱を放熱することができるため、アプリケーションプロセッサー（発熱体）の温度上昇を良好に抑制することができ、高機能アプリケーションプロセッサーの機能を十分に発揮させることができる。
本発明の放熱用金属材付構造物は、例えば図１に示すように、発熱体と、発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、発熱体保護部材の発熱体側の面に設けられ且つ発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを備え、当該放熱部材を放熱用金属材で構成してもよい。図１では放熱部材において放熱用金属材と発熱体保護部材との間に接着テープ（両面テープ等）を設けて固定しているが、このような構成に限らず、放熱用金属材と発熱体保護部材とを圧着等により固定することができれば、当該接着テープを設けなくてもよい。また、図１では発熱体が基板上に設けられているが、基板に限らず発熱体を設けることができる部材であればどのような形態であってもよい。また、基板は無くてもよい。
また、本発明の放熱用金属材付構造物は、例えば図２に示すように、発熱体と、発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、発熱体保護部材の発熱体側の面に設けられ且つ発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材とを備え、当該放熱部材が発熱体側から、放熱用金属材及びグラファイトシートをこの順に備える構造であってもよい。図２では放熱部材において放熱用金属材とグラファイトシートと発熱体保護部材との間にそれぞれ接着テープ（両面テープ等）を設けて固定しているが、このような構成に限らず、放熱用金属材とグラファイトシートと発熱体保護部材とを圧着等により固定することができれば、当該接着テープを設けなくてもよい。また、図２では発熱体が基板上に設けられているが、基板に限らず発熱体を設けることができる部材であればどのような形態であってもよい。また、基板は無くてもよい。
本発明の放熱用金属材付構造物の放熱部材は複数の放熱用金属材を備えてもよい。また、本発明の放熱用金属材付構造物の放熱部材は複数のグラファイトシートを備えてもよい。
本発明において用いる放熱用金属材は、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されていてもよい。
また、放熱用金属材が、金属条、金属板、又は、金属箔であってもよい。
銅としては、典型的には、ＪＩＳ Ｈ０５００やＪＩＳ Ｈ３１００に規定されるリン脱酸銅（ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１２０１、Ｃ１２２０、Ｃ１２２１）、無酸素銅（ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１０２０）及びタフピッチ銅（ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１１００）、電解銅箔等の９５質量％以上、より好ましくは９９．９０質量％以上の純度の銅が挙げられる。Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｂ、Ｍｎ及びＺｒの中の一種以上を合計で０．００１〜４．０質量％含有する銅又は銅合金とすることもできる。
銅合金としては、更に、リン青銅、コルソン合金、丹銅、黄銅、洋白、その他銅合金等が挙げられる。また、銅又は銅合金としてはＪＩＳ Ｈ ３１００〜ＪＩＳ Ｈ３５１０、ＪＩＳ Ｈ ５１２０、ＪＩＳ Ｈ ５１２１、ＪＩＳ Ｃ ２５２０〜ＪＩＳ Ｃ ２８０１、ＪＩＳ Ｅ ２１０１〜ＪＩＳ Ｅ ２１０２に規格されている銅又は銅合金も、本発明に用いることができる。なお、本明細書においては特に断らない限りは、金属の規格を示すために挙げたＪＩＳ規格は２００１年度版のＪＩＳ規格を意味する。
リン青銅は典型的には、リン青銅とは銅を主成分としてＳｎ及びこれよりも少ない質量のＰを含有する銅合金のことを指す。一例として、りん青銅はＳｎを３．５〜１１質量％、Ｐを０．０３〜０．３５質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物からなる組成を有する。リン青銅は、Ｎｉ、Ｚｎ等の元素を合計で１．０質量％以下含有しても良い。
コルソン合金は典型的にはＳｉと化合物を形成する元素（例えば、Ｎｉ、Ｃｏ及びＣｒの何れか一種以上）が添加され、母相中に第二相粒子として析出する銅合金のことをいう。一例として、コルソン合金はＮｉを０．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．３質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。別の一例として、コルソン合金はＮｉを０．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．３質量％、Ｃｒを０．０３〜０．５質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はＮｉを０．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．３質量％、Ｃｏを０．５〜２．５質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はＮｉを０．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．３質量％、Ｃｏを０．５〜２．５質量％、Ｃｒを０．０３〜０．５質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。更に別の一例として、コルソン合金はＳｉを０．２〜１．３質量％、Ｃｏを０．５〜２．５質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。コルソン合金には随意にその他の元素（例えば、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｂ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｐ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｅ、Ｚｒ、Ａｌ及びＦｅ）が添加されてもよい。これらその他の元素は総計で５．０質量％程度まで添加するのが一般的である。例えば、更に別の一例として、コルソン合金はＮｉを０．５〜４．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．３質量％、Ｓｎを０．０１〜２．０質量％、Ｚｎを０．０１〜２．０質量％含有し、残部銅及び不可避的不純物から構成される組成を有する。
本発明において、丹銅とは、銅と亜鉛との合金であり、亜鉛を１〜２０質量％、より好ましくは亜鉛を１〜１０質量％含有する銅合金のことをいう。また、丹銅は錫を０．１〜１．０質量％含んでも良い。
本発明において、黄銅とは、銅と亜鉛との合金で、特に亜鉛を２０質量％以上含有する銅合金のことをいう。亜鉛の上限は特には限定されないが６０質量％以下、好ましくは４５質量％以下、あるいは４０質量％以下である。
本発明において、洋白とは銅を主成分として、銅を６０質量％から７５質量％、ニッケルを８．５質量％から１９．５質量％、亜鉛を１０質量％から３０質量％含有する銅合金のことをいう。
本発明において、その他銅合金とはＺｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｂ、Ｃｒ及びＴｉの内一種又は二種以上を合計で８．０質量％以下含み、残部が不可避的不純物と銅からなる銅合金をいう。
アルミ及びアルミ合金としては、例えばＡｌを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４０００〜ＪＩＳ Ｈ ４１８０、ＪＩＳ Ｈ ５２０２、ＪＩＳ Ｈ ５３０３あるいはＪＩＳ Ｚ ３２３２〜ＪＩＳ Ｚ ３２６３に規格されているアルミ及びアルミ合金を用いることができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４０００に規格されているアルミニウムの合金番号１０８５、１０８０、１０７０、１０５０、１１００、１２００、１Ｎ００、１Ｎ３０に代表される、Ａｌ：９９．００質量％以上のアルミニウム又はその合金等を用いることができる。
ニッケル及びニッケル合金としては、例えばＮｉを４０質量％以上含むあるいは、８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４５４１〜ＪＩＳ Ｈ ４５５４、ＪＩＳ Ｈ ５７０１又はＪＩＳ Ｇ ７６０４〜 ＪＩＳ Ｇ ７６０５、ＪＩＳ Ｃ ２５３１に規格されているニッケル又はニッケル合金を用いることができる。また、例えば、ＪＩＳ Ｈ４５５１に記載の合金番号ＮＷ２２００、ＮＷ２２０１に代表される、Ｎｉ：９９．０質量％以上のニッケル又はその合金等を用いることができる。
鉄合金としては、例えば軟鋼、炭素鋼、鉄ニッケル合金、鋼等を用いることができる。例えばＪＩＳ Ｇ ３１０１〜ＪＩＳ Ｇ ７６０３、ＪＩＳ Ｃ ２５０２〜ＪＩＳ Ｃ ８３８０、ＪＩＳ Ａ ５５０４〜ＪＩＳ Ａ ６５１４又はＪＩＳ Ｅ １１０１〜ＪＩＳ Ｅ ５４０２−１に記載されている鉄又は鉄合金を用いることができる。軟鋼は、炭素が０．１５質量％以下の軟鋼を用いることができ、ＪＩＳ Ｇ３１４１に記載の軟鋼等を用いることができる。鉄ニッケル合金は、Ｎｉを３５〜８５質量％含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、具体的には、ＪＩＳ Ｃ２５３１に記載の鉄ニッケル合金等を用いることができる。
亜鉛及び亜鉛合金としては、例えばＺｎを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ２１０７ 〜 ＪＩＳ Ｈ ５３０１に記載されている亜鉛又は亜鉛合金を使用することができる。
鉛及び鉛合金としては、例えばＰｂを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４３０１ 〜 ＪＩＳ Ｈ ４３１２、又はＪＩＳ Ｈ ５６０１に規格されている鉛又は鉛合金を用いることができる。
マグネシウム及びマグネシウム合金としては、例えばＭｇを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４２０１〜ＪＩＳ Ｈ ４２０４、ＪＩＳ Ｈ ５２０３〜ＪＩＳ Ｈ ５３０３、ＪＩＳ Ｈ ６１２５に規格されているマグネシウム及びマグネシウム合金を用いることができる。
タングステン及びタングステン合金としては、例えばＷを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４４６３に規格されているタングステン及びタングステン合金を用いることができる。
モリブデン及びモリブデン合金としては、例えばＭｏを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
タンタル及びタンタル合金としては、例えばＴａを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ４７０１に規格されているタンタル及びタンタル合金を用いることができる。
錫及び錫合金としては、例えばＳｎを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｈ ５４０１に規格されている錫及び錫合金を用いることができる。
インジウム及びインジウム合金としては、例えばＩｎを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
クロム及びクロム合金としては、例えばＣｒを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
銀及び銀合金としては、例えばＡｇを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
金及び金合金としては、例えばＡｕを４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
白金族とはルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金の総称である。白金族及び白金族合金としては、例えばＰｔ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｉｒ及びＲｈの元素群から選択される少なくとも１種以上の元素を４０質量％以上含む、あるいは８０質量％以上含む、あるいは９９．０質量％以上含むものを使用することができる。
放熱用金属材の厚みは１８μｍ以上であるのが好ましい。放熱用金属材の厚みが１８μｍ未満であれば、十分な放熱効果が得られないおそれがある。熱用金属材の厚みは３５μｍ以上であるのがより好ましく、５０μ以上であるのが更により好ましく、６５μｍ以上であるのが更により好ましく、７０μｍ以上であるのが更により好ましい。
放熱用金属材の発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した、表面粗さＳｚ（表面の最大高さ）が５μｍ以上であるのが好ましい。放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳｚが５μｍ未満であると、発熱体からの熱の放熱性が不良となるおそれがある。放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳｚは、好ましくは７μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上であり、更により好ましくは１４μｍ以上であり、更により好ましくは１５μｍ以上であり、更により好ましくは２５μｍ以上である。上限は特に限定されないが、例えば、９０μｍ以下であってもよく、８０μｍ以下であってもよく、７０μｍ以下であってもよい。表面粗さＳｚが９０μｍを超える場合、生産性が低くなる場合がある。
ここで、放熱用金属材の「発熱体側表面」又は「表面」は、放熱用金属材がその表面に耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層及び樹脂層等の表面処理層が設けられている場合には、当該表面処理層が設けられた後の最表面のことを意味する。
放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳａ（表面の算術平均粗さ）が０．１３μｍ以上であるのが好ましい。放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳａが０．１３μｍ未満であると、発熱体からの熱の放熱性が低下するおそれがある。放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳａは、より好ましくは０．２０μｍ以上であり、更により好ましくは０．２５μｍ以上であり、更により好ましくは０．３０μｍ以上である。また、放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳａは、典型的には０．１〜１．０μｍであり、より典型的には０．１〜０．９μｍである。また、放熱用金属材の発熱体側表面の表面粗さＳａの上限は特に規定する必要はないが、典型的には１．０μｍ以下、例えば０．９μｍ以下である。
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｋｕ（表面高さ分布のとがり度、クルトシス数）が６以上であるのが好ましい。放熱用金属材の発熱体側表面のＳｋｕが６未満であると、発熱体からの熱の放熱性が低下するおそれがある。放熱用金属材の発熱体側表面のＳｋｕは、より好ましくは９以上であり、更により好ましくは１０以上であり、更により好ましくは４０以上であり、更により好ましくは６０以上である。また、放熱用金属材の発熱体側表面のＳｋｕは、典型的には３〜２００であり、より典型的には４〜１８０である。また、放熱用金属材の発熱体側表面のＳｋｕの上限は特に規定する必要はないが、典型的には２００以下、例えば１８０以下である。
放熱用金属材の発熱体側表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０を満たすのが好ましい。放熱用金属材の発熱体側表面において色差ΔＬ≦−４０を満たすように制御されていると、発熱体から生じた輻射熱、対流熱等を良好に吸収することができる。色差ΔＬは、好ましくはΔＬ≦−４５、より好ましくはΔＬ≦−５０、更により好ましくはΔＬ≦−５５、更により好ましくはΔＬ≦−５８、更により好ましくはΔＬ≦−６０、更により好ましくはΔＬ≦−６５、更により好ましくはΔＬ≦−６８、更により好ましくはΔＬ≦−７０を満たす。また、当該ΔＬは特に下限を規定する必要はないが、例えば、ΔＬ≧−９０、ΔＬ≧−８８、ΔＬ≧−８５、ΔＬ≧−８３、ΔＬ≧−８０、ΔＬ≧−７８、ΔＬ≧−７５を満たしてもよい。当該表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬは、ＨｕｎｔｅｒＬａｂ社製色差計ＭｉｎｉＳｃａｎ ＸＥ Ｐｌｕｓを使用して測定することができる。
上記色差ΔＬは、例えば放熱用金属材の基材として銅材を用い、当該銅材の表面に粗化粒子を形成することで調整することができる。銅、ニッケル、コバルトの少なくとも１種類の元素を含む電解液を用い、電流密度を高く（例えば、３０〜５０Ａ／ｄｍ2）し、処理時間を短く（例えば、０．５〜１．５秒）することで一次粗化粒子を形成し、その上に高電流密度（例えば、２０〜４０Ａ／ｄｍ2）かつ短時間（例えば、０．１〜０．５秒）で二次粗化粒子を形成することにより達成できる。
放熱用金属材の発熱体側表面に表面処理層を設けても良い。表面処理層は粗化処理層、耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された１種以上の層を有してもよい。
粗化処理層を形成するための粗化処理は、例えば、銅又は銅合金で粗化粒子を形成することにより行うことができる。粗化処理は微細なものであっても良い。粗化処理層は、銅、ニッケル、コバルト、リン、タングステン、ヒ素、モリブデン、クロム及び亜鉛からなる群から選択されたいずれかの単体又はいずれか１種以上を含む合金からなる層等であってもよい。また、銅又は銅合金で粗化粒子を形成した後、更にニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体又は合金等で二次粒子や三次粒子を設ける粗化処理を行うこともできる。その後に、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体又は合金等で耐熱層又は防錆層を形成しても良く、更にその表面にクロメート処理、シランカップリング処理等の処理を施してもよい。または粗化処理を行わずに、めっき層を形成し、或いは、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛の単体又は合金等で耐熱層又は防錆層を形成し、さらにその表面にクロメート処理、シランカップリング処理等の処理を施してもよい。すなわち、粗化処理層の表面に、耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された１種以上の層を形成してもよい。なお、上述の耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層はそれぞれ複数の層で形成されてもよい（例えば２層以上、３層以上等）。めっき層は電気めっき、無電解めっき及び浸漬めっきのような湿式めっき、或いはスパッタリング、ＣＶＤ及びＰＤＶのような乾式めっきにより形成することができる。
クロメート処理層とは無水クロム酸、クロム酸、二クロム酸、クロム酸塩又は二クロム酸塩を含む液で処理された層のことをいう。クロメート処理層はコバルト、鉄、ニッケル、モリブデン、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウム、リン、タングステン、錫、砒素及びチタン等の元素（金属、合金、酸化物、窒化物、硫化物等どのような形態でもよい）を含んでもよい。クロメート処理層の具体例としては、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム水溶液で処理したクロメート処理層や、無水クロム酸又は二クロム酸カリウム及び亜鉛を含む処理液で処理したクロメート処理層等が挙げられる。
耐熱層、防錆層としては公知の耐熱層、防錆層を用いることができる。例えば、耐熱層及び／又は防錆層はニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる１種以上の元素を含む層であってもよく、ニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる１種以上の元素からなる金属層又は合金層であってもよい。また、耐熱層及び／又は防錆層はニッケル、亜鉛、錫、コバルト、モリブデン、銅、タングステン、リン、ヒ素、クロム、バナジウム、チタン、アルミニウム、金、銀、白金族元素、鉄、タンタルの群から選ばれる１種以上の元素を含む酸化物、窒化物、珪化物を含んでもよい。また、耐熱層及び／又は防錆層はニッケル−亜鉛合金を含む層であってもよい。また、耐熱層及び／又は防錆層はニッケル−亜鉛合金層であってもよい。また、防錆層及び／又は耐熱層は有機物の層であってもよい。前述の有機物の層は窒素含有有機化合物、硫黄含有有機化合物及びカルボン酸からなる群から選択される一種以上の有機物を含んでもよい。具体的な窒素含有有機化合物としては、置換基を有するトリアゾール化合物である１，２，３−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、Ｎ’，Ｎ’−ビス（ベンゾトリアゾリルメチル）ユリア、１Ｈ−１，２，４−トリアゾール及び３−アミノ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール等を用いることが好ましい。硫黄含有有機化合物には、メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、チオシアヌル酸及び２−ベンズイミダゾールチオール等を用いることが好ましい。カルボン酸としては、特にモノカルボン酸を用いることが好ましく、中でもオレイン酸、リノール酸及びリノレイン酸等を用いることが好ましい。防錆層及び／又は耐熱層は炭素を含む公知の有機防錆被膜であってもよい。
なお、シランカップリング処理に用いられるシランカップリング剤には公知のシランカップリング剤を用いてよく、例えばアミノ系シランカップリング剤又はエポキシ系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤を用いてよい。また、シランカップリング剤にはビニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、４−グリシジルブチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−３−（４−（３−アミノプロポキシ）プトキシ）プロピル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、イミダゾールシラン、トリアジンシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いてもよい。
樹脂層として、公知の樹脂を含む層を用いることができる。樹脂層は熱を輻射する樹脂を含む樹脂層であることが好ましい。樹脂層に用いる樹脂は輻射率が高いものが好ましい。また、樹脂層として公知の放熱シートを用いることができる。樹脂層としてシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム、合成ゴム、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、ポリアミド樹脂、シリコーンオイル、シリコーングリース及びシリコーンオイルコンパウンドからなる群から選択される一種以上を有する樹脂層を用いることができる。樹脂層はフィラー又は充填剤として金属、セラミックス、無機物、有機物からなる群から選択されるいずれか一種以上を有してもよい。金属はＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｌ、白金族元素及びＦｅからなる群から選択されるいずれか一種の金属又はこれらをいずれか一種以上含む合金であってもよい。セラミックスは、酸化物、窒化物、珪化物及び炭化物からなる群から選択されるいずれか一種以上であってもよい。酸化物は酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化銅、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ベリリウム、酸化チタン及び酸化ニッケルからなる群から選択されるいずれか一種以上を含んでもよい。窒化物は窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素及び窒化チタンからなる群から選択される一種以上を含んでもよい。珪化物は炭化ケイ素、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ2、Ｍｏ2Ｓｉ3等）、珪化タングステン（ＷＳｉ2、Ｗ5Ｓｉ3等）、珪化タンタル（ＴａＳｉ2等）、珪化クロム、珪化ニッケルからなる群から選択されるいずれか一種以上を含んでもよい。炭化物は炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化カルシウム及び炭化ホウ素からなる群から選択されるいずれか一種以上を含んでもよい。無機物は炭素繊維、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、ダイヤモンド、グラフェン及びフェライトからなる群から選択されるいずれか一種以上を含んでもよい。
放熱用金属材の発熱体側表面の輻射率が０．０３以上であるのが好ましい。放熱用金属材の発熱体側表面の輻射率が０．０３以上であると、発熱体からの熱を良好に放熱することができる。放熱用金属材の発熱体側表面の輻射率は、より好ましくは０．０４以上であり、より好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．０６以上であり、より好ましくは０．０９２以上であり、より好ましくは０．１０以上であり、更により好ましくは０．１２３以上であり、更により好ましくは０．１５４以上であり、更により好ましくは０．１８５以上であり、更により好ましくは０．２４６以上であり、０．３以上であることが好ましく、０．４以上であることが好ましく、０．５以上であることが好ましく、０．６以上であることが好ましく、０．７以上であることが好ましい。
放熱用金属材の発熱体側表面の輻射率は特に上限を規定する必要は無いが、典型的には１以下であり、より典型的には０．９９以下であり、より典型的には０．９５以下であり、より典型的には０．９０以下であり、より典型的には０．８５以下であり、より典型的には０．８０以下である。なお、放熱用金属材の発熱体側表面の輻射率が０．９０以下であると、製造性が向上する。
放熱用金属材は、一つ以上の表面を有する放熱用金属材であって、少なくとも一つの表面において、以下の（１）〜（５）の項目の内一つ以上を満たし、且つ、グラファイトシートと貼り合わせて用いるための放熱用金属材であってもよい。
（１）前記表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０である。
（２）前記表面の輻射率が０．０３以上である。
（３）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である。
（４）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である。
（５）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である。
ここで、放熱用金属材の表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬ、輻射率、レーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕは、前述の放熱用金属材の発熱体側表面の放熱用金属材の表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬ、輻射率、レーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕの範囲に制御されていることが好ましい。前述の放熱用金属材は、グラファイトシートと貼り合わせて放熱部材として用いることができる。
本発明の放熱用金属材付構造物は、放熱部材の発熱体側の面に、更に熱伝導性を有する物質が設けられていてもよい。このような構成により、発熱体からの熱をより良好に放熱することができる。
当該熱伝導性を有する物質としては、樹脂、金属、セラミックス、無機物及び有機物からなる群から選択されるいずれか一種以上を含む物質を用いることができる。樹脂としてシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム、合成ゴム、天然ゴム、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、液晶ポリマー、ポリアミド樹脂、シリコーンオイル、シリコーングリース及びシリコーンオイルコンパウンドからなる群から選択されるいずれか一種以上を用いることができる。樹脂はフィラー又は充填剤として金属、セラミックス、無機物及び有機物からなる群から選択されるいずれか一種以上を含んでもよい。金属、セラミックス、無機物、有機物は、それぞれ、前述の樹脂層が有する金属、セラミックス、無機物、有機物であってもよい。金属の形状は塊状、粒状、線状、片状又は網目状であってもよい。
当該熱伝導性を有する物質の熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが好ましく、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのがより好ましく、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのがより好ましく、３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるのが更により好ましい。物質の熱伝導率の上限は特に限定されないが、例えば、４０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、又は、２５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。前述の熱伝導性を有する物質の熱伝導率は物質の厚み方向に平行な方向の熱伝導率であることが好ましい。ここで熱伝導性を有する物質の厚み方向は、放熱用金属材の厚み方向と平行な方向である。
本発明の放熱用金属材付構造物を用いてプリント配線板を作製することができ、プリント配線板に電子部品類を搭載することで、プリント回路板を作製してもよい。また、当該プリント回路板を用いて電子機器を作製してもよく、当該電子部品類が搭載されたプリント回路板を用いて電子機器を作製してもよい。また、本発明の放熱用金属材付構造物はディスプレイ、ＣＩチップ、コンデンサ、インダクタ、コネクタ、端子、メモリー、ＬＳＩ、筐体、ＣＰＵ、回路、集積回路等、種々の電子機器の発熱体の放熱に使用することができる。例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ等のモバイル機器のアプリケーションプロセッサー等を発熱体とし、これを放熱するために用いることができる。
１．放熱材の準備
放熱材として、２５μｍ厚のグラファイトシート、及び、下記の各放熱用金属材Ａ〜Ｅをそれぞれ準備した。
・放熱用金属材Ａ
金属材：銅基材（圧延銅箔：ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１１００に規格されるタフピッチ銅、圧延銅箔の製造時の、最終冷間圧延における油膜当量を２５０００として圧延を行って得た。）
なお油膜当量は以下の式で表される。
油膜当量＝｛（圧延油粘度[ｃＳｔ]）×（通板速度[ｍｐｍ]＋ロール周速度[ｍｐｍ]）｝/｛（ロールの噛み込み角[ｒａｄ]）×（材料の降伏応力[ｋｇ／ｍｍ2]）｝
圧延油粘度[ｃＳｔ]は４０℃での動粘度である。
油膜当量を２５０００とするためには、高粘度の圧延油を用いたり、通板速度を高くしたりする等、公知の方法を用いればよい。
表面処理：電気めっき処理
めっき液条件
Ｃｕ濃度９ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度８ｇ／Ｌ、Ｎｉ濃度８ｇ／Ｌ
ｐＨ：３．５
温度：３５℃
電流密度：３３Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．５秒×４回
厚み：３５μｍ
放熱用金属材の発熱体側表面の色差ΔＬ：−６２．４
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ：１１．４μｍ、Ｓａ：０．３３μｍ、Ｓｋｕ：９．２１
・放熱用金属材Ｂ
金属材：銅基材（圧延銅箔：ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１１００に規格されるタフピッチ銅にＡｇを１８０質量ｐｐｍ添加した組成を有する。通常圧延、圧延銅箔の製造時の最終冷間圧延における油膜当量を２５０００として圧延を行って得た。）
表面処理：電気めっき処理（（一）、（二）の順）
めっき液条件（一）：
Ｃｕ濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１．０
温度：２６℃
電流密度：４４Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．７秒×２回
電流密度：４Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１．５秒×２回
めっき液条件（二）：
Ｃｕ濃度８ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度８ｇ／Ｌ、Ｎｉ濃度８ｇ／Ｌ
ｐＨ：３．５
温度：３５℃
電流密度：３０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．５秒×２回
厚み：３５μｍ
放熱用金属材の発熱体側表面の色差ΔＬ：−５３．３
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ：２４．５μｍ、Ｓａ：０．４２μｍ、Ｓｋｕ：２０．８
・放熱用金属材Ｃ
金属材：銅基材（圧延銅箔：ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１０２０に規格される無酸素銅にＡｇを１００質量ｐｐｍ添加した組成を有する。通常圧延、圧延銅箔の製造時の、最終冷間圧延における油膜当量を２５０００として圧延を行って得た。）
表面処理：電気めっき処理（（一）、（二）の順）
めっき液条件（一）：
Ｃｕ濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１．０
温度：２６℃
電流密度：４５Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．８秒×２回
電流密度：４Ａ／ｄｍ2
めっき時間：２．０秒×２回
めっき液条件（二）：
Ｃｕ濃度８ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度８ｇ／Ｌ、Ｎｉ濃度８ｇ／Ｌ
ｐＨ：３．５
温度：３５℃
電流密度：３１Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．６秒×２回
厚み：７０μｍ
放熱用金属材の発熱体側表面の色差ΔＬ：−５４．２
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ：２５．１μｍ、Ｓａ：０．４３μｍ、Ｓｋｕ：２１．４
・放熱用金属材Ｄ
金属材：銅基材（圧延銅箔：ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１０２０に規格される無酸素銅にＡｇを１００質量ｐｐｍ添加した組成を有する。通常圧延、圧延銅箔の製造時の、最終冷間圧延における油膜当量を２５０００として圧延を行って得た。）
表面処理：電気めっき処理（（一）、（二）の順）
めっき液条件（一）：
Ｃｕ濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１．０
温度：２６℃
電流密度：４６Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．８秒×２回
電流密度：６Ａ／ｄｍ2
めっき時間：２．０秒×２回
めっき液条件（二）：
Ｃｕ濃度８ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度８ｇ／Ｌ、Ｎｉ濃度８ｇ／Ｌ、Ｐ濃度３００ｐｐｍ
ｐＨ：３．５
温度：３５℃
電流密度：３２Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．５秒×２回
厚み：１００μｍ
放熱用金属材の発熱体側表面の色差ΔＬ：−５５．３
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ：２６．４μｍ、Ｓａ：０．４５μｍ、Ｓｋｕ：２２．３
・放熱用金属材Ｅ
金属材：銅基材（圧延銅箔：ＪＩＳ Ｈ３１００ 合金番号Ｃ１１００に規格されるタフピッチ銅にＡｇを１８０質量ｐｐｍ添加した組成を有する。通常圧延、圧延銅箔の製造時の最終冷間圧延における油膜当量を２５０００として圧延を行って得た。）
表面処理：電気めっき処理（（一）、（二）の順）
めっき液条件（一）：
Ｃｕ濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度２０ｇ／Ｌ
ｐＨ：１．０
温度：２６℃
電流密度：５５Ａ／ｄｍ2
めっき時間：２．０秒×４回
電流密度：４Ａ／ｄｍ2
めっき時間：１．５秒×２回
めっき液条件（二）：
Ｃｕ濃度８ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度８ｇ／Ｌ、Ｎｉ濃度８ｇ／Ｌ
ｐＨ：３．５
温度：３５℃
電流密度：４０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．９秒×５回
厚み：３５μｍ
放熱用金属材の発熱体側表面の色差ΔＬ：−８９．３
放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ：４２．３μｍ、Ｓａ：０．６２μｍ、Ｓｋｕ：２５．７
上記の放熱用金属材Ａ〜Ｅの電気めっき処理表面に次の耐熱めっき処理、及び防錆めっき処理を施した。
（耐熱めっき処理）
Ｎｉ濃度１２ｇ／Ｌ、Ｃｏ濃度３ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．０
温度：５０℃
電流密度：１５Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．４秒×２回
（防錆めっき処理）
Ｃｒ濃度３．０ｇＬ／Ｌ、Ｚｎ濃度０．３ｇ／Ｌ
ｐＨ：２．０
温度：５５℃
電流密度：２．０Ａ／ｄｍ2
めっき時間：０．５秒×２回
・色差
上記放熱用金属材の発熱体側表面の色差の評価は以下のように行った。
ＨｕｎｔｅｒＬａｂ社製色差計ＭｉｎｉＳｃａｎ ＸＥ Ｐｌｕｓを使用して、ＪＩＳＺ８７３０に準拠して、放熱用金属材の発熱体側表面の白色板（光源をＤ６５とし、１０度視野としたときに、当該白色板のＸ10Ｙ10Ｚ10表色系（ＪＩＳ Ｚ８７０１ １９９９）の三刺激値はＸ10＝８０．７、Ｙ10＝８５．６、Ｚ10＝９１．５であり、Ｌ*ａ*ｂ*表色系での、当該白色板の物体色はＬ*＝９４．１４、ａ*＝−０．９０、ｂ*＝０．２４である）の物体色を基準とする色とした場合の色差を測定した。なお、前述の色差計では、白色板の色差の測定値をΔＥ*ａｂ＝０、黒い袋（ライトトラップ（ｌｉｇｈｔ ｔｒａｐ））で測定孔を覆って測定したときの色差の測定値をΔＥ*ａｂ＝９４．１４として、色差を校正する。ここで色差ΔＥ*ａｂは前述の白色板をゼロ、黒色を９４．１４で定義される。なお、銅回路表面等微小領域のＪＩＳ Ｚ８７３０に基づく色差ΔＥ*ａｂは、例えば日本電色工業株式会社製の微小面分光色差計（型式：ＶＳＳ４００等）やスガ試験機株式会社製の微小面分光測色計（型式：ＳＣ−５０μ等）等公知の測定装置を用いて測定をすることができる。
・表面のＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕ
上記放熱用金属材の発熱体側表面のＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕの評価は以下のように行った。
ＩＳＯ２５１７８に準拠して、オリンパス社製レーザー顕微鏡ＯＬＳ４０００（ＬＥＸＴ ＯＬＳ ４０００）にて、放熱用金属材表面のＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕを測定した。レーザー顕微鏡における対物レンズ５０倍を使用して約２００μｍ×２００μｍ面積（具体的には４０１０６μｍ2）の測定を行い、Ｓｚ、Ｓａ、Ｓｋｕを算出した。なおレーザー顕微鏡測定において、測定結果の測定面が平面でない、曲面になった場合は、平面補正を行った後に、Ｓｚ、Ｓａ、Ｓｋｕを算出した。なお、レーザー顕微鏡によるＳｚ、Ｓａ、Ｓｋｕの測定環境温度は２３〜２５℃とした。
２．構造物、放熱用グラファイト付構造物又は放熱用金属材付構造物の作製
次に、図３〜６に示すように、各種の構造物、放熱用グラファイト付構造物又は放熱用金属材付構造物を作製した。
まず、縦×横×高さ＝２５ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）基板を準備した。次に、当該基板表面の中央に縦×横×高さ＝１５ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍの発熱体（電熱線を樹脂で固めた発熱体、ＩＣチップに相当）を載せ、ＳＵＳで構成した厚み２００μｍの発熱体保護部材で周囲を覆い、発熱体保護部材の発熱体側表面に放熱材を設けることで、シールドボックス（構造物、放熱用グラファイト付構造物又は放熱用金属材付構造物）を作製した。なお、図３の比較例１に代表して示すように、発熱体上面から発熱体保護部材の下面までの距離は０．３ｍｍとし、発熱体の側面から発熱体保護部材までの距離は０．５ｍｍとした。
（１）比較例１の構造物
比較例１の構造物は、放熱材を用いない構成とした。
（２）参考例１の放熱用グラファイト付構造物
参考例１の放熱用グラファイト付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、２５μｍ厚のグラファイトシート及び１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（３）実施例１の放熱用金属材付構造物
実施例１の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材Ａ、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（４）実施例２、３、４の放熱用金属材付構造物
実施例２、３、４の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材Ｂ（実施例２）又は上記放熱用金属材Ｃ（実施例３）又は上記放熱用金属材Ｄ（実施例４）、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（５）実施例５、６、７の放熱用金属材付構造物
実施例５、６、７の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材Ｅ（実施例５）又は上記放熱用金属材Ｃ（実施例６）又は上記放熱用金属材Ｄ（実施例７）、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（６）実施例８の放熱用金属材付構造物
実施例８の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ（放熱用シリコーンオイルコンパウンド、信越化学工業株式会社製 品番：Ｇ−７７６）、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（７）実施例９の放熱用金属材付構造物
実施例９の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａをこの順で設けて固定した。
（８）実施例１０の放熱用金属材付構造物
実施例１０の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。なお、前述の１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａは前述の樹脂層に相当する。
（９）実施例１０’の放熱用金属材付構造物
実施例１０’の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。
（１０）参考例２の放熱用グラファイト付構造物
参考例２の放熱用グラファイト付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、２３０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ｂ（シリコーン樹脂、デンカ株式会社製、デンカ放熱スペーサー グリースタイプ グレード：ＧＦＣ−Ｌ1）、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープ、２５μｍ厚のグラファイトシート及び１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。また、上記高熱伝導性樹脂Ｂは発熱体と離間させないで発熱体に直接接するように設けた。
（１１）参考例３の放熱用グラファイト付構造物
参考例３の放熱用グラファイト付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、２６５μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ｂ、２５μｍ厚のグラファイトシート及び１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。また、上記高熱伝導性樹脂Ｂは発熱体と離間させないで発熱体に直接接するように設けた。
（１２）参考例４の構造物
参考例４の構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面と発熱体の表面との間に隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１３）実施例１１〜１３の放熱用金属材付構造物
実施例１１〜１３の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材Ｂ（実施例１１）又は上記放熱用金属材Ｃ（実施例１２）又は上記放熱用金属材Ｄ（実施例１３）、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。さらに、放熱用金属材Ｂ〜Ｄと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１４）実施例１４〜１６の放熱用金属材付構造物
実施例１４〜１６の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材Ｂ（実施例１４）又は上記放熱用金属材Ｃ（実施例１５）又は上記放熱用金属材Ｄ（実施例１６）、及び、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。さらに、放熱用金属材Ｂ〜Ｄと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１５）実施例１７の放熱用金属材付構造物
実施例１７の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚のアクリル系接着剤を用いた両面テープをこの順で設けて固定した。さらに、放熱用金属材Ｃと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１６）実施例１８の放熱用金属材付構造物
実施例１８の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、上記放熱用金属材C、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａ、２５μｍ厚のグラファイトシート、１０μｍ厚の高熱伝導性樹脂Ａをこの順で設けて固定した。さらに、放熱用金属材Ｃと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１７）実施例１９の放熱用金属材付構造物
実施例１９の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、高熱伝導性樹脂Ｂ、上記放熱用金属材Ｂをこの順で設けて固定した。ここで、放熱用金属材Ｂと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１８）実施例２０の放熱用金属材付構造物
実施例２０の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、高熱伝導性樹脂Ｂ、上記放熱用金属材Ｃをこの順で設けて固定した。ここで、放熱用金属材Ｃと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
（１９）実施例２１の放熱用金属材付構造物
実施例２１の放熱用金属材付構造物は、発熱体保護部材の発熱体側の面に放熱材として、発熱体側から、高熱伝導性樹脂Ｂ、上記放熱用金属材Ｄをこの順で設けて固定した。ここで、放熱用金属材Ｄと発熱体との間には隙間の無いように高熱伝導性樹脂Ｂを設けた。
・反射率測定
上記試料の光の波長ごとの反射率を以下の条件により測定した。測定は試料の測定面内で、測定する向きを９０度変えて２回行った。
測定装置：IFS-66v（Bruker社製FT-IR、真空光学系）
光源：グローバー（SiC）
検知器：MCT（HgCdTe）
ビームスプリッター：Ge／KBr
測定条件：分解能＝４ｃｍ-1
積算回数＝５１２回
ゼロフィリング＝２倍
アポダイゼーション＝三角形
測定領域＝５０００〜７１５ｃｍ-1（光の波長：２〜１４μｍ）
測定温度＝２５℃
付属装置：透過率・反射率測定用積分球
ポート径＝φ１０ｍｍ
繰り返し精度＝約±１％
反射率測定条件
入射角：１０度
参照試料：diffuse gold（Infragold-LF Assembly）
スペキュラーカップ（正反射成分除去装置）取り付けなし
・輻射率
試料面に入射してきた光は、反射、透過するほか内部で吸収される。吸収率（α）（＝輻射率（ε））、反射率（r）、透過率（t）には次の式が成り立つ。
ε＋r＋t＝１（Ａ）
輻射率（ε）は次式のように反射率、透過率から求めることができる。
ε＝１−r−t（Ｂ）
試料が不透明である、厚くて透過が無視できるといった場合、t＝０となり輻射率は反射率のみで求まる。
ε＝１−r（Ｃ）
本試料では赤外光が透過しなかったため、（Ｃ）式を適応し、光の波長ごとの輻射率が算出される。
・FT-IRスペクトル
２回測定を行った結果の平均値を、反射率スペクトルとした。なお、反射率スペクトルはdiffuse goldの反射率にて補正した（表示波長領域：２〜１４μｍ）。
ここで、プランクの式より求めたある温度での黒体の放射エネルギー分布から、各波長λにおけるエネルギー強度をEbλ、各波長λでの試料の輻射率をελとすると、試料の放射エネルギー強度Esλは、Esλ＝ελ・Ebλで表される。本実施例では、当該式：Esλ＝ελ・Ebλで得られた２５℃における各試料の放射エネルギー強度Esλを求めた。
また、ある波長領域における黒体及び試料の全エネルギーは、その波長範囲におけるEsλ,Ebλの積分値で求められ、全輻射率εはその比で表される（下記式Ａ）。本実施例では当該式を用いて２５℃における波長領域２〜１４μｍでの各試料の全輻射率εを算出した。そして得られた全輻射率εを各試料の輻射率とした。
上記比較例１、参考例１〜４及び実施例１〜２１の構造物について、以下の条件で放熱シミュレーションを行った。
・定常解析
・流れ、層流、重力を考慮
・発熱体の熱量：０．２２５Ｗ（設定値１×１０6Ｗ／ｍ3）
・参考例１において約８５℃となる設定とした。８５℃は通常の電子機器における発熱する電子部品の想定温度である。
・発熱体の下方の基板は計算領域外として断熱と設定
・環境温度：２０℃
・表面熱伝達係数：６Ｗ／ｍ2・Ｋ
・輻射熱を受ける反対側の壁は２０℃の黒体として設定
・固体内輻射は考慮しない
計算条件と物性値を表１に示す。
上記試験のシミュレーション結果を表２に示す。
（評価結果）
実施例１〜２１は、いずれも発熱体の一部又は全部を覆うように且つ発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、発熱体保護部材の発熱体側表面に設けられ且つ発熱体の発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材を有し、放熱部材は少なくとも発熱体側表面に放熱用金属材を備えるため、発熱体からの熱を良好に放熱することができた。
また、高熱伝導性樹脂Ａを設けた例を示す実施例８〜１０’の結果から、放熱部材の発熱体側の面に、更に樹脂を設けると最も効果的に発熱体からの熱を放熱することができることがわかった。
また、放熱部材と発熱体との間に高熱伝導性樹脂Ｂを設けた実施例１１〜２１はいずれも当該高熱伝導性樹脂を設けなかった実施例１〜１０に対してより効果的に発熱体からの熱を放熱することができることがわかった。
比較例１は、放熱部材を設けておらず発熱体からの熱の放熱性が不良であった。

Claims (21)

  1. 発熱体と、
    前記発熱体の一部又は全部を覆うように且つ前記発熱体と離間して設けられた発熱体保護部材と、
    前記発熱体保護部材の前記発熱体側の面に設けられ且つ前記発熱体の前記発熱体保護部材側表面と離間して設けられた放熱部材と
    を有し、
    前記放熱部材は少なくとも前記発熱体側表面に放熱用金属材を備える放熱用金属材付構造物。
  2. 前記放熱部材は、前記放熱用金属材で構成されている請求項１に記載の放熱用金属材付構造物。
  3. 前記放熱部材は、前記発熱体側から、前記放熱用金属材及びグラファイトシートをこの順に備える請求項１に記載の放熱用金属材付構造物。
  4. 前記放熱部材は、前記放熱用金属材を複数備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  5. 前記放熱部材は、前記グラファイトシートを複数備える請求項３又は４に記載の放熱用金属材付構造物。
  6. 前記放熱用金属材の厚みが１８μｍ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  7. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０を満たす請求項１〜６のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  8. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面の輻射率が０．０３以上である請求項１〜７のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  9. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面に表面処理層が設けられ、前記表面処理層は粗化処理層、耐熱層、防錆層、クロメート処理層、シランカップリング処理層、めっき層、樹脂層からなる群から選択された１種以上の層を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  10. 前記放熱用金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、金、金合金、銀、銀合金、白金族、白金族合金、クロム、クロム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、鉛、鉛合金、タンタル、タンタル合金、錫、錫合金、インジウム、インジウム合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  11. 前記放熱用金属材が、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、又は、亜鉛合金で形成されている請求項１０に記載の放熱用金属材付構造物。
  12. 前記放熱用金属材が、リン青銅、コルソン合金、丹銅、黄銅、洋白又はその他銅合金で形成されている請求項１１に記載の放熱用金属材付構造物。
  13. 前記放熱用金属材が、金属条、金属板、又は、金属箔である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  14. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である請求項１〜１３のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  15. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  16. 前記放熱用金属材の前記発熱体側表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  17. 前記放熱部材の発熱体側の面に、更に熱伝導性を有する物質が設けられた請求項１〜１６のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物。
  18. 前記物質の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１７に記載の放熱用金属材付構造物。
  19. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物を備えたプリント回路板。
  20. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の放熱用金属材付構造物を備えた電子機器。
  21. 一つ以上の表面を有する放熱用金属材であって、少なくとも一つの表面において、以下の（１）〜（５）の項目の内一つ以上を満たし、且つ、グラファイトシートと貼り合わせて用いるための放熱用金属材。
    （１）前記表面のＪＩＳＺ８７３０に基づく色差ΔＬが、ΔＬ≦−４０である
    （２）前記表面の輻射率が０．０３以上である
    （３）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｚが５μｍ以上である
    （４）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳａが０．１３μｍ以上である
    （５）前記表面のレーザー光の波長が４０５ｎｍであるレーザー顕微鏡で測定した表面粗さＳｋｕが６以上である
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