JP2024059256A - 熱伝導シート及び熱伝導シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導性に優れ、熱抵抗値が小さい熱伝導シートを提供する。【解決手段】熱伝導シート１０は、バインダ樹脂１１と、繊維状の熱伝導材料１２とを含み、繊維状の熱伝導材料１２の少なくとも一部が、熱伝導シート１０の厚み方向に所定の角度を有して配向しており、繊維状の熱伝導材料１２の平均長さが、熱伝導シート１０の厚みより大である。例えば、熱伝導シート１０は、繊維状の熱伝導材料１２が複数の配列シート１４，１５，１６中に配列されている。【選択図】図３

Description

本技術は、熱伝導シート及び熱伝導シートの製造方法に関する。

電子機器の更なる高性能化により、半導体素子の高密度化、高実装化が進んでいる。それと比例して、ＩＣ（Integrated Circuit）等からの発熱量、発熱密度も増大する傾向にあり、より効率的に熱伝導シートを介して放熱フィン、放熱板等の放熱部材に熱を伝達することが求められる。

今後の更なる情報技術の高度化に伴い、次世代通信や次世代サーバ関連のアプリケーションには、小型で高密度のＩＣや、大型で高出力のＩＣが搭載されることが考えられる。熱抵抗の観点では、縦置きの通信機器や大型ＩＣは、冷熱サイクルによる位置ズレや公差の影響を大きく受け、実装ギャップ最小化による熱抵抗の低減を講じるのが難しいと考えられる。

熱伝導シートの一例である炭素繊維を使用した熱伝導シートは、一般にバルク熱伝導率が２０～５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、市場では超高熱伝導性を有する製品として見なされている。炭素繊維を使用した熱伝導シートは、特に０．１ｍｍ以上のギャップの高熱密度のサーマルマネジメントにおいて、デファクト化しつつある。

しかし、炭素繊維を使用した熱伝導シートは、例えば、炭素繊維を含む熱伝導性フィラーの総充填量が約７０体積％程度と多くなっている。そのため、現状の技術では、熱伝導シートを成形するための組成物の十分な混錬、熱伝導シートの成形、炭素繊維の配向などが困難な傾向にあり、熱伝導シートの熱伝導率向上の限界に近づいていると考えられる。

以上の実情を踏まえると、炭素繊維などの繊維状の熱伝導材料を使用した熱伝導シートにおいて、今後、更なる高熱伝導化と低熱抵抗化が求められると考えられる。

特開２００２－８８１７１号公報

本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、熱伝導性に優れ、熱抵抗値が小さい熱伝導シートを提供する。

本技術に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、繊維状の熱伝導材料とを含み、繊維状の熱伝導材料の少なくとも一部が、熱伝導シートの厚み方向に所定の角度を有して配向しており、繊維状の熱伝導材料の平均長さが、熱伝導シートの厚みより大である。

本技術に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、シート状の熱伝導材料とを含み、少なくとも一部のシート状の熱伝導材料の面方向が熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜しており、熱伝導シートの厚み方向における、シート状の熱伝導材料の平均長さが、熱伝導シートの厚みより大である。

本技術に係る熱伝導シートの製造方法は、繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程と、繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程と、開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程と、開繊シート切片を積層し積層体を得る工程、または、開繊シート切片を巻回した巻回体を形成する工程と、開繊シート切片の樹脂を溶解または溶融し、積層体または巻回体の接触面を一体化させる工程とを有する。

本技術に係る熱伝導シートの製造方法は、繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程と、繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程と、開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程と、開繊シート切片を配列する工程と、配列した開繊シート切片をバインダ樹脂に埋め込む工程とを有する。

本技術に係る熱伝導シートの製造方法は、炭素繊維支持シート上に、炭素繊維が配列を形成するように、炭素繊維を炭素繊維支持シートの面に対して所定の角度で立てる工程と、配列をバインダ樹脂で含浸する工程とを有する。

本技術によれば、熱伝導性に優れ、熱抵抗値が小さい熱伝導シートを提供できる。

図１は、従来の熱伝導シートの一例を示す断面図である。 図２は、本技術に係る熱伝導シートの一例を示す断面図である。 図３は、繊維状の熱伝導材料が、複数の繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート中に存在し、各配列シート中で熱伝導シートの厚み方向に配向している熱伝導シートの一例を示す斜視図である。 図４は、繊維状の熱伝導材料が配列した配列シートの一例を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は斜視図である。 図５は、繊維状の熱伝導材料が配列した配列シートの一例を示す斜視図である。 図６は、繊維状の熱伝導材料が配列した配列シートの一例を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は斜視図である。 図７は、繊維状の熱伝導材料が、複数の繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート中に存在し、各配列シート中で熱伝導シートの厚み方向に配向している熱伝導シートの一例を示す斜視図である。 図８は、少なくとも一部のシート状の熱伝導材料の面方向が熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜しており、熱伝導シートの厚み方向におけるシート状の熱伝導材料の長さが、熱伝導シートの厚みより大である熱伝導率シートの一例を示す斜視図である。 図９は、熱伝導シートの製造方法の一例を説明するための図であり、（Ａ）は繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程の一例を説明するための斜視図であり、（Ｂ）は開繊シートの一例を示す断面図であり、（Ｃ）は開繊シート切片の一例を示す断面図であり、（Ｄ）は開繊シート切片中の繊維状の熱伝導材料の長さ方向が立つように並べて整列させた整列シートの一例を示す斜視図であり、（Ｅ）は開繊シートの切片を巻回した巻回体の一例を示す斜視図である。 図１０は、炭素繊維支持シート上に、炭素繊維が配列を形成するように、炭素繊維を炭素繊維支持シートの面に対して所定の角度で立てる工程の一例を説明するための断面図である。 図１１は、配列をバインダ樹脂で含浸する工程の一例を説明するための断面図である。 図１２は、炭素繊維支持シートがあった部分にバインダ樹脂を塗布し、塗布したバインダ樹脂上にカバーフィルムを配置する工程の一例を説明するための断面図である。 図１３は、熱伝導シートを適用した半導体装置の一例を示す断面図である。

＜熱伝導シートの第１の実施の形態＞
本技術に係る第１の実施の形態に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、繊維状の熱伝導材料とを含み、繊維状の熱伝導材料を含むフィラーの含有量の合計が１０～４０体積％であり、バインダ樹脂の含有量が６０～９０体積％であり、下記式１を満たす。
式１：Ｘ×Ｙ／１００×０．５＜Ｚ

式１中、Ｘは、熱伝導シート中、熱伝導率が最も高いフィラーの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。式１中、Ｙは、熱伝導シート中、熱伝導率が最も高いフィラーの充填率（体積％）である。

式１中、Ｚは、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠して測定した熱抵抗に基づく熱伝導シートのバルク熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。ここで、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠した測定とは、任意の異なる厚みの熱伝導シートを複数作製し、これらのシートに荷重をかけて測定した際の単位面積当たりの熱抵抗ないし熱伝導率、あるいはその双方を測定することを言う。この時の熱伝導率を実効熱伝導率と称することもある。この値は、測定時の測定治具と熱伝導シートの界面における熱抵抗の影響が含まれた値である。また、この際に各厚みの熱伝導シートの圧縮厚みも測定し、それぞれの圧縮厚みと熱抵抗値との関係を一次関数で示し、この一次関数の傾きの逆数をバルク熱伝導率と定義する。バルク熱伝導率とは、熱伝導シートそのものの熱伝導率とも換言できる。測定条件の詳細は、後述する実施例に記載の通りである。式１中のＺは、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよく、６０～１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であってもよく、７０～１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であってもよく、８０～１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であってもよい。

繊維状の熱伝導材料とは、例えば、長軸と短軸とを有し、アスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）が１を超える形状であって、熱伝導異方性を有する熱伝導材料である。繊維状の熱伝導材料については、後に詳述する。

従来の熱伝導シートは、概ねBruggemanの式に従うため、高熱伝導の熱伝導性フィラーを使用する場合でも、例えば、熱伝導シート中の熱伝導性フィラーの含有量（充填量）が５０体積％以下では、熱伝導シートの熱伝導率が低くなる傾向にある。また、従来の熱伝導シートは、例えば、熱伝導シート中の熱伝導性フィラーの含有量が６５体積％以上では、熱伝導シートの熱伝導率が上昇する傾向にある。

ここで、従来の炭素繊維を使用した熱伝導シートは、例えば、熱伝導率が９００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の炭素繊維を２０体積％以上含む場合でも、５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度のバルク熱伝導率が限界であった。この条件を上述した式１に当てはめると、Ｘ：９００（Ｗ／ｍ・Ｋ）、Ｙ：２０（体積％）、Ｚ：５０（Ｗ／ｍ・Ｋ）となり、式１の左辺の値が右辺の値よりも大きくなり、式１を満たさない。

図１は、従来の熱伝導シートの一例を示す断面図である。従来の炭素繊維を使用した熱伝導シートは、例えば図１に示すように、熱伝導シート１００中の炭素繊維１０１の長軸の平均長さが、熱伝導シート１００の厚みに対して非常に短く、炭素繊維同士の接触や、炭素繊維１０１と、炭素繊維１０１よりも熱伝導率が低い他の熱伝導性フィラー１０２との接触によって熱伝導がもたらされている。このため、炭素繊維１０１の長軸や隣接した炭素繊維１０１の間に、炭素繊維１０１よりも熱伝導率が低い他の熱伝導性フィラー１０２や、バインダ樹脂１０３が介在することで、炭素繊維１０１の高熱伝導性を十分に発揮できないことが一原因と考えられる。

この問題に対して、例えば、熱伝導シートの厚み方向において、繊維状の熱伝導材料の長軸の間に、他の熱伝導性フィラーやバインダ樹脂が介在せず、繊維状の熱伝導材料の熱伝導率を十分に発揮できれば、熱伝導シートに繊維状の熱伝導材料（例えば炭素繊維）を高充填しなくても、熱伝導性が良好であり、熱抵抗値が小さい熱伝導シートが得られると考えられる。すなわち、繊維状の熱伝導材料の高熱伝導性を活かした、Bruggemanの式に従わない熱伝導シートが得られると考えられる。

図２は、本技術に係る熱伝導シートの一例を示す断面図である。本技術に係る熱伝導シート１は、例えば図２に示すように、バインダ樹脂２と、繊維状の熱伝導材料３とを含み、熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の長軸の平均長さが一定以上であり、さらに、繊維状の熱伝導材料３の長軸の方向が２方向以上であることが好ましい。ここで、熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の平均長さとは、熱伝導シート１中の全ての繊維状の熱伝導材料３の長軸の長さの平均（平均長軸長さ）を意味する。また、熱伝導シートの面方向に対する繊維状の熱伝導材料３の配向角をθとした場合、繊維状の熱伝導材料３の長さは、以下を満たすように設定することもできる。
繊維状の熱伝導材料の平均長さ：シート厚み／sinθ、［シート厚み＜繊維状の熱伝導材料の長さ］

＜繊維状の熱伝導材料＞
繊維状の繊維状３の熱伝導材料の例としては、炭素繊維、窒化アルミニウムウィスカーなどが挙げられる。繊維状の熱伝導材料３は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

熱伝導シート１中、繊維状の熱伝導材料３が、式１中の熱伝導率が最も高いフィラーに該当する場合、繊維状の熱伝導材料３は、熱伝導率が３００～５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であってもよいし、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋを超えてもよい。

熱伝導シート１において、繊維状の熱伝導材料３の少なくとも一部が、熱伝導シート１の厚み方向に所定の角度を有して配向しているとは、例えば、熱伝導シート１中に存在する繊維状の熱伝導材料３の長軸の方向が２方向以上であり、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、熱伝導シート１中の全ての繊維状の熱伝導材料３の長軸の角度の平均（繊維状の熱伝導材料３の長軸の平均配向角度）が、５５°以上９０°未満または９０°超１２５°以下の範囲であってもよく、５５～１２５°の範囲であってもよく、７０～８０°（７５±５°）の範囲または１００～１１０°（１０５±５°）の範囲であってもよく、７４～７６°の範囲または１０４～１０６°の範囲であってもよい。

ここで、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、熱伝導シート１中の全ての繊維状の熱伝導材料３の長軸の配向方向が９０°であると、熱伝導シート１の熱伝導率（バルク熱伝導率）は、より向上する傾向にあるが、熱伝導シート１中で繊維状の熱伝導材料３が柱のようになってしまい、熱伝導シート１の柔軟性が失われやすい傾向にある。一方、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の長軸の配向方向が９０°未満または９０°超であると、熱伝導シート１に圧力がかかった際に、繊維状の熱伝導材料３が倒れやすい傾向にあり、繊維状の熱伝導材料３の長軸の配向方向が９０°の場合と比べて熱伝導シート１の柔軟性がより向上する。そして、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の長軸の配向方向が５５°未満または１２５°超、すなわち、熱伝導シート１の厚み方向に対して繊維状の熱伝導材料３の長軸を大きく傾けると、熱伝導シート１の熱伝導率が悪化する傾向にある。特に、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、繊維状の熱伝導材料３の長軸の平均配向角度が５５°以上９０°未満または９０°超１２５°以下の範囲であると、熱伝導シート１の熱特性（例えば熱伝導性や熱抵抗値）と柔軟性を両立しやすい傾向にある。

熱伝導シート１の厚み方向に所定の角度を有して配向している繊維状の熱伝導材料３は、熱伝導シート１中に存在する全ての繊維状の熱伝導材料３の一部であってもよい。例えば、熱伝導シート１中に存在する全ての繊維状の熱伝導材料３のうち、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、長軸の角度が５５°以上９０°未満または９０°超１２５°以下の範囲である繊維状の熱伝導材料３は、２０％以上であってもよく、３０％以上であってもよく、４０％以上であってもよく、５０％以上であってもよく、６０％以上であってもよく、７０％以上であってもよく、８０％以上であってもよく、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよく、９９％以上であってもよい。

熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の平均長さは、例えば、熱伝導シート１の厚みに対して７５％以上であることが好ましく、８５％以上であってもよく、９５％以上であってもよく、９９％以上であってもよく、１００％以上であってもよく、７５～１２０％の範囲であってもよく、８５～１１５％の範囲であってもよく、９５～１１０％の範囲であってもよい。

例えば、熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、繊維状の熱伝導材料３の長軸の平均配向角度が８５°以上９０°未満であって、繊維状の熱伝導材料３の平均長さが熱伝導シート１の厚みに対して１００％以上である熱伝導シート１は、繊維状の熱伝導材料３の長軸が、熱伝導シート１の厚み方向の両面にほぼ貫通する程度の長さを有する。換言すると、このような熱伝導シート１は、例えば図２に示すように、繊維状の熱伝導材料３の長軸が熱伝導シート１の上面から下面まで途切れずにつながっており、複数の繊維状の熱伝導材料３の長軸が熱伝導シート１の厚み方向に沿って整列している。

熱伝導シート１中、繊維状の熱伝導材料３を含むフィラーの含有量の合計は、１０～４０体積％の範囲である。例えば、繊維状の熱伝導材料３が、式１中の熱伝導率が最も高いフィラーに該当する場合、熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の含有量は、４０体積％以下であってもよく、３５体積％以下であってもよく、３０体積％以下であってもよく、２５体積％以下であってもよく、２０体積％以下であってもよく、５体積％以上であってもよく、１０体積％以上であってもよく、１５体積％以上であってもよく、２０体積％以上であってもよく、２０～３０体積％の範囲であってもよく、２５～３０体積％の範囲であってもよい。２種以上の繊維状の熱伝導材料３を併用する場合、その合計量が上述した含有量を満たすことが好ましい。

＜バインダ樹脂＞
熱伝導シート１中のバインダ樹脂２の含有量は、６０体積％以上であり、７０体積％以上であってもよく、７５体積％以上であってもよく、８０体積％以上であってもよく、６０～９０体積％の範囲であってもよく、７０～８０体積％の範囲であってもよく、７０～７５体積％の範囲であってもよい。バインダ樹脂２は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。２種以上のバインダ樹脂２を併用する場合、その合計量が上述した含有量を満たすことが好ましい。

バインダ樹脂２は、繊維状の熱伝導材料３を熱伝導シート１内に保持するためのものである。バインダ樹脂２は、熱伝導シート１に要求される機械的強度、耐熱性、電気的性質等の特性に応じて選択される。バインダ樹脂２としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂の中から選択することができる。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体等のエチレン－αオレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン－アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレン－エーテル共重合体（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、アイオノマー等が挙げられる。

熱可塑性エラストマーとしては、スチレン－ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン－イソプレンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、付加反応もしくは縮合反応型のシリコーン樹脂等が挙げられる。架橋ゴムの具体例としては、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、及びシリコーンゴムが挙げられる。

バインダ樹脂２としては、例えば、発熱体（例えば電子部品）の発熱面とヒートシンク面との密着性の観点では、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂としては、例えば、アルケニル基を有するシリコーン（ポリオルガノシロキサン）を主成分とし、硬化触媒を含む主剤と、ヒドロシリル基（Ｓｉ－Ｈ基）を有する硬化剤とからなる、２液型の付加反応型シリコーン樹脂を用いることができる。アルケニル基を有するシリコーンとしては、１分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。一例として、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。硬化触媒は、アルケニル基を有するシリコーン中のアルケニル基と、ヒドロシリル基を有する硬化剤中のヒドロシリル基との付加反応を促進するための触媒である。硬化触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられ、例えば、白金族系硬化触媒、例えば白金、ロジウム、パラジウムなどの白金族金属単体や塩化白金、白金と有機化合物の錯体などを用いることができる。ヒドロシリル基を有する硬化剤としては、例えば、ヒドロシリル基を有するポリオルガノシロキサン（ケイ素原子に直接結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン）を用いることができる。

熱伝導シート１は、バインダ樹脂２と繊維状の熱伝導材料３以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。例えば、熱伝導シート１は、繊維状の熱伝導材料３以外の他の熱伝導性フィラーをさらに含んでいてもよい。

熱伝導シート１は、例えば、バインダ樹脂２と、繊維状の熱伝導材料３としての炭素繊維とからなる場合であって、以下の条件１～５を満たしていてもよい。
条件１：炭素繊維の熱伝導率が３００～５００Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは５００Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。
条件２：炭素繊維の含有量が１０～４０体積％、好ましくは２０～３０体積％である。
条件３：バインダ樹脂２の含有量が６０～９０体積％、好ましくは７０～８０体積％である。
条件４：熱伝導シート１の厚みが２ｍｍの場合に、炭素繊維の長軸の平均長さが、熱伝導シート１の厚みに対して８５～１２５％、好ましくは９０～１１０％程度である。
条件５：熱伝導シート１の厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が８５～９０°の範囲である。

このような熱伝導シート１は、炭素繊維の長軸が熱伝導シート１の厚み方向の両面にほぼ貫通する程度の長さを有するため、熱伝導シート１の厚み方向のバルク熱伝導率を１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが可能である。また、このような熱伝導シート１は、炭素繊維の長軸が熱伝導シート１の厚み方向の両面にほぼ貫通する程度の長さを有するため、例えば図２に示す発熱体４に密着させた状態で圧力を加えた場合に炭素繊維の配向が崩れにくい。

一方、従来の熱伝導シート、例えば、特許第６９７８１４８号に記載の熱伝導シートは、シリコーン樹脂と熱伝導性充填材とを含む複数の単位層を備え、かつ複数の単位層が互いに接着するように積層されている。この従来の熱伝導シートは、熱伝導性充填材として長繊維のものが使用されていないため、条件１～５を満たす熱伝導シート１と比べて、熱性能（例えば熱伝導性や熱抵抗値）が劣ると考えられる。また、この従来の熱伝導シートは、圧縮性を単位層の樹脂比率等で制御しているため、条件１～５を満たす熱伝導シート１のように熱性能を良好にすることが難しいと考えられる。

＜熱伝導シートの第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、繊維状の熱伝導材料とを含み、繊維状の熱伝導材料の少なくとも一部が、熱伝導シートの厚み方向に所定の角度を有して配向しており、繊維状の熱伝導材料の平均長さが、熱伝導シートの厚みより大である。

繊維状の熱伝導材料の平均長さ、すなわち、繊維状の熱伝導材料の長軸の平均長さが、熱伝導シートの厚みより大であるとは、例えば、ある繊維状の熱伝導材料の長軸が熱伝導シートの厚み方向の両面に貫通する程度の長さを有することをいう。繊維状の熱伝導材料の長軸の平均長さが、熱伝導シートの厚みより大であることにより、例えば、熱伝導シートの厚み方向において、繊維状の熱伝導材料の長軸の間にバインダ樹脂が介在しにくくなり、バインダ樹脂を経由することに起因する熱伝導ロスをより抑制でき、繊維状の熱伝導材料の熱伝導率をより効果的に発揮できる。したがって、熱伝導シートにおいて、繊維状の熱伝導材料の少なくとも一部が熱伝導シートの厚み方向に所定の角度を有して配向しており、繊維状の熱伝導材料の平均長さが熱伝導シートの厚みより大であることにより、熱伝導性を良好とし、熱抵抗値を小さくできる。

また、第２の実施の形態に係る熱伝導シートは、例えば、従来の熱伝導シート（炭素繊維を使用した熱伝導シート）のように繊維状の熱伝導材料（炭素繊維）を高充填しなくても、熱伝導性を良好とし、熱抵抗値を小さくできる。このように、第２の実施の形態に係る熱伝導シートは、第１の実施の形態に係る熱伝導シートと同様に、繊維状の熱伝導材料の高熱伝導性を活かした、Bruggemanの式に従わない熱伝導シートとすることができる。

＜熱伝導シートの第２の実施の形態の一態様＞
図３は、繊維状の熱伝導材料１２が、複数の繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１４，１５，１６中に存在し、各配列シート１４，１５，１６中で熱伝導シート１０の厚み方向に配向している熱伝導シート１０の一例を示す斜視図である。第２の実施の形態に係る熱伝導シートの一態様である熱伝導シート１０は、例えば図３に示すように、第１のバインダ樹脂１１と、繊維状の熱伝導材料１２とを含み、繊維状の熱伝導材料１２の少なくとも一部が、熱伝導シート１０の厚み方向（ｚ軸方向）に所定の角度を有して配向しており、繊維状の熱伝導材料１２の長軸の平均長さが熱伝導シート１０の厚みより大であり、繊維状の熱伝導材料１２が、複数の繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１４，１５，１６（以下、単に配列シート１４，１５，１６などという）中に配列されている。ここで、第１のバインダ樹脂１１は、繊維状の熱伝導材料１２を固定するためのものであり、上述したバインダ樹脂２と同義である。また、繊維状の熱伝導材料１２は、上述した繊維状の熱伝導材料３と同義である。

このように、熱伝導シート１０中の繊維状の熱伝導材料１２が、複数の配列シート１４，１５，１６中に設けられており、少なくとも一部の繊維状の熱伝導材料１２の長軸が熱伝導シート１０の厚み方向に所定の角度を有して配向することにより、上述した良好な熱特性に加えて、熱伝導シート１０の圧縮性と応力性（復元性）がより効果的に保持されるため、熱伝導シート１０の復元性と安定した熱特性を両立させることができる。

図４は、繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１４の一例を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は斜視図である。図５は、繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１５の一例を示す斜視図である。図６は、繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１６の一例を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は斜視図である。

配列シート１４，１５，１６は、例えば図４～６に示すように、繊維状の熱伝導材料１２が、第２のバインダ樹脂１３に挟持されている。第２のバインダ樹脂１３は、繊維状の熱伝導材料１２を固定するためのものであり、第１のバインダ樹脂１１とは異なる樹脂であってもよいし、第１のバインダ樹脂１１と同一の樹脂であってもよい。

図４に示す配列シート１４や図５に示す配列シート１５において、繊維状の熱伝導材料１２が、繊維状の熱伝導材料１２の長軸方向と交差する方向（配列方向）に配列し、その配列方向と交差する方向に繊維状の熱伝導材料１２の長軸が所定の角度を有し、繊維状の熱伝導材料１２の長軸の平均長さが配列シート１４，１５の厚みより大である。なお、図４に示す配列シート１４と、図５に示す配列シート１５とでは、繊維状の熱伝導材料１２の長軸の角度が異なる。

繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シートが、図６（Ａ）～（Ｃ）に示す配列シート１６のようにシート状である場合、繊維状の熱伝導材料１２が、繊維状の熱伝導材料１２の長軸方向と交差する方向に配列し、その配列方向と交差する方向と繊維状の熱伝導材料１２の長軸方向がほぼ平行であり、繊維状の熱伝導材料１２の長軸の長さが配列シート１６の厚みとほぼ同じであってもよい。

繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シートのサイズは、例えば図６に示す配列シート１６を例に挙げると、図６（Ａ）中、繊維状の熱伝導材料１２の配列方向の長さＬが２００～３００ｍｍ程度、繊維状の熱伝導材料１２の長軸方向に相当する厚みＤが１～５ｍｍ程度、図６（Ｂ）中、繊維状の熱伝導材料１２の短軸方向に相当する幅Ｗが１０～３０μｍ程度である。図４（Ａ）～（Ｃ）に示す配列シート１４や図５に示す配列シート１５についても、図６に示す配列シート１６と同様のサイズとすることができる。

熱伝導シート１０は、例えば図３に示すように、各配列シート１４，１５，１６がｘ軸方向に沿って列をなして配列しており、各配列シート１４，１５，１６を構成する複数の繊維状の熱伝導材料１２が、ｘ軸方向に交差するｙ軸方向に沿って列をなしている。

熱伝導シート１０中、配列シート１４，１５，１６を構成する各繊維状の熱伝導材料１２は、熱伝導シート１０の厚み方向の表裏に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。換言すると、配列シート１４，１５，１６を構成する各繊維状の熱伝導材料１２が、熱伝導シート１０の表面から突出していてもよいし、突出していなくてもよい。

熱伝導シート１０中、配列シート１４，１５，１６を構成する各繊維状の熱伝導材料１２は、熱伝導シート１０を構成する第１のバインダ樹脂１１と表面を面一に構成していてもよい。また、熱伝導シート１０は、一方の表面と他方の表面とで繊維状の熱伝導材料１２の突出状態が異なっていてもよく、例えば、一方の表面において繊維状の熱伝導材料１２が突出し、他方の表面において繊維状の熱伝導材料１２が突出していなくてもよい。

図７は、繊維状の熱伝導材料１２が、複数の繊維状の熱伝導材料１２が配列した配列シート１６中に存在し、各配列シート１６中で熱伝導シート２０の厚み方向に配向している熱伝導シート２０の一例を示す斜視図である。繊維状の熱伝導材料が配列した配列シートは、図３に示すように、図４に示す配列シート１４と図５に示す配列シート１５と図６に示す配列シート１６との組み合わせであってもよいし、図７に示すように、図６に示す配列シート１６のみで構成されていてもよい。

図３に示すように、熱伝導シート１０は、複数の配列シート１４，１５，１６における繊維状の熱伝導材料１２のうち、少なくとも一部の配列シート１４，１５，１６における繊維状の熱伝導材料１２が、熱伝導シート１０の厚み方向に対して傾斜しており、その傾斜方向が配列シート１４，１５，１６ごとに異なっていてもよい。

熱伝導シートが、図４に示す配列シート１４および図５に示す配列シート１５の少なくとも１種で構成される場合、配列シート１４，１５を構成する各繊維状の熱伝導材料１２が、熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜していてもよいし、配列シート１４，１５を構成する各繊維状の熱伝導材料１２が、熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜していなくてもよい。

図７に示す熱伝導シート２０のように、熱伝導材料が配列した配列シートが図６に示す配列シート１６のみで構成される場合、配列シート１６における繊維状の熱伝導材料１２が熱伝導シート２０の厚み方向に対して傾斜しており、その傾斜方向が一方向であってもよい。

熱伝導シート１０，２０中、繊維状の熱伝導材料１２の含有量は、上述した熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の含有量と同様とすることができる。２種以上の繊維状の熱伝導材料１２を併用する場合、その合計量が上述した含有量を満たすことが好ましい。

熱伝導シート１０，２０は、本技術の効果を損なわない範囲で、上述した第１のバインダ樹脂１１及び繊維状の熱伝導材料１２以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、繊維状の熱伝導材料１２以外の他の熱伝導性の無機フィラーや、酸化防止剤、金属不活性化剤などの添加剤が挙げられる。

熱伝導シート１０の熱特性（例えばバルク熱伝導率）は、第１の実施の形態に係る熱伝導シートで説明した式１に於けるバルク熱伝導率Ｚの算出方法にて算出することができる。

＜熱伝導シートの第２の実施の形態の一態様＞
図８は、少なくとも一部のシート状の熱伝導材料３１の面方向が熱伝導シート３０の厚み方向に対して傾斜しており、熱伝導シート３０の厚み方向におけるシート状の熱伝導材料３１の平均長さが、熱伝導シート３０の厚みより大である熱伝導率シート３０の一例を示す斜視図である。熱伝導シート３０は、図８に示すように、第１のバインダ樹脂１１と、シート状の熱伝導材料３１とを含み、少なくとも一部のシート状の熱伝導材料３１の面方向が熱伝導シート３０の厚み方向に対して傾斜しており、熱伝導シート３０の厚み方向におけるシート状の熱伝導材料３１の平均長さが熱伝導シート３０の厚みより大である。シート状の熱伝導材料３１としては、熱伝導異方性を有するシート状の熱伝導材料が好ましく、例えばシート状のグラファイトが挙げられる。シート状のグラファイトとしては、膨張黒鉛を圧延してシート状としたものや、ポリイミドやポリオキサジアゾール等の高分子フィルムを熱処理して得られたものが挙げられる。特に、シート状のグラファイトとしては、熱伝導シートにかかる荷重などに対してシート状の形態が崩れにくいことから、高分子フィルムを熱処理して得られたシート状のグラファイトが好ましい。シート状の熱伝導材料３１のサイズは、例えば、上述した図６に示す配列シート１６と同様のサイズとすることができる。

シート状の熱伝導材料３１の平均長さが、熱伝導シート３０の厚みより大であるとは、例えば、あるシート状の熱伝導材料３１が、熱伝導シート３０の厚み方向の両面に貫通する程度の長さを有することをいう。この具体例のように、少なくとも一部のシート状の熱伝導材料３１の面方向が熱伝導シート３０の厚み方向に対して傾斜しており、シート状の熱伝導材料３１の平均長さが、熱伝導シート３０の厚みより大であることにより、熱伝導シート３０の厚み方向において、シート状の熱伝導材料３１間に第１のバインダ樹脂１１が介在せず、第１のバインダ樹脂１１を経由することに起因する熱伝導ロスを抑制でき、シート状の熱伝導材料３１の熱伝導率をより効果的に発揮できる。したがって、熱伝導シート３０は、熱伝導性が良好であり、熱抵抗値も小さくできる。

図８に示す熱伝導シート３０は、各シート状の熱伝導材料３１の長辺がｙ軸方向に沿っており、各シート状の熱伝導材料３１の幅がｘ軸方向に沿っている。シート状の熱伝導材料３１の長さとは、熱伝導シートの厚み方向に沿う辺の長さであり、ｚ軸方向に相当する。

熱伝導シート３０中、シート状の熱伝導材料３１の含有量は、上述した熱伝導シート１中の繊維状の熱伝導材料３の含有量と同様とすることができる。２種以上のシート状の熱伝導材料３１を併用する場合、その合計量が上述した含有量を満たすことが好ましい。

＜熱伝導シートの製造方法の第１の実施の形態＞
熱伝導シートの製造方法の一態様は、以下の工程Ａ１～Ａ５を有する。
工程Ａ１：繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程；
工程Ａ２：繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程；
工程Ａ３：開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程；
工程Ａ４：開繊シート切片を積層し積層体を得る工程、または、開繊シート切片を巻回した巻回体を形成する工程；
工程Ａ５：開繊シート切片の樹脂を溶解または溶融し、積層体または巻回体の接触面を一体化させる工程。

ところで、例えば特許５９５３１６０号に記載された、繊維状熱伝導性充填材が熱伝導性成形体の厚み方向に配向されたシート状の熱伝導性成形体の製造方法は、繊維状熱伝導性充填材の配向方向が同じになるように複数の多孔質シートを積層した後、熱プレスにより溶融固着させて積層ブロックを形成する工程と、繊維状熱伝導性充填材の配向方向と直交する方向に積層ブロックを切断してシート状の熱伝導性成形体を得る工程とを備える。

しかし、上述の従来の製造方法では、繊維が高充填された積層ブロックが強靭なため、積層ブロックを切断するには、ハイパワーの特殊な装置が必要となる。また、上述の従来の製造方法では、シート状の熱伝導性成形体を大面積化するのに限度があり高コストとなる。さらに、上述の従来の製造方法では、スライスした面（積層ブロックの切断面）が、せん断シェアによって荒れてしまい、得られるシート状の熱伝導性成形体の接触熱抵抗が高くなってしまうおそれがある。

一方、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法によれば、開繊シート切片の樹脂を溶解または溶融し、積層体または巻回体の接触面を一体化させることで、熱伝導シートの厚み方向に繊維状の熱伝導材料の長軸が整列した熱伝導シートが得られる。このように、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法によれば、上述したシート状の熱伝導性成形体の製造方法のように、積層ブロックを形成した後に積層ブロックを切断する工程を行うことなく、熱伝導シートの厚み方向に繊維状の熱伝導材料の長軸が整列した熱伝導シートを得ることができる。

工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法によれば、積層ブロックを切断するための特殊な装置が不要となり、従来の製造方法と比べて熱伝導シートを大面積化するのに自由度が大きくなり、従来の製造方法のように積層ブロックを切断することに起因した接触熱抵抗の上昇を抑制できる。

また、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法では、上述したシート状の熱伝導性成形体の製造方法のように、積層ブロックを形成した後に積層ブロックを切断する工程が不要となるため、コストとエンジニアリングスピードを両立させることができる。

また、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法によれば、開繊シート切片の樹脂を溶解または溶融させて、積層体または巻回体の接触面を一体化させるため、得られた熱伝導シートが、熱源に密着させるための面圧にも十分に耐えうる強度を有することができる。

また、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法によれば、製造工程の途中でバインダ樹脂を追加する必要がないため、熱伝導シート中の繊維状の熱伝導材料の比率が下がることに起因した熱特性の悪化を防止できる。

＜工程Ａ１＞
図９は、熱伝導シートの製造方法の一例を説明するための図であり、（Ａ）は繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程の一例を説明するための斜視図であり、（Ｂ）は開繊シートの一例を示す断面図であり、（Ｃ）は開繊シート切片の一例を示す断面図であり、（Ｄ）は開繊シート切片中の繊維状の熱伝導材料の長さ方向が立つように並べて整列させた整列シートの一例を示す斜視図であり、（Ｅ）は開繊シートの切片を巻回した巻回体の一例を示す斜視図である。

工程Ａ１では、図９（Ａ）に示すように、繊維状の熱伝導材料の束の一例である炭素繊維束４０を第１の樹脂シート４１上に開繊する。例えば、工程Ａ５で開繊シート切片４３Ａの樹脂を溶剤で溶解する場合、第１の樹脂シート４１として、溶剤に可溶な熱可塑性樹脂を用いた薄膜を剥離フィルムに塗布した熱可塑性樹脂層を用いることができる。例えば、溶剤に可溶な熱可塑性樹脂としては、ＥＶＡ（製品名：レバプレン８００）が挙げられる。また、例えば、工程Ａ５で開繊シート切片４３Ａの樹脂を熱で溶融する場合、第１の樹脂シート４１として、軟化点が１００℃以下の熱可塑性樹脂の薄膜を剥離フィルムに塗布した熱可塑性樹脂層を用いることができる。軟化点が１００℃以下の熱可塑性樹脂は、例えば取扱性の観点では、ガラス転移点が常温以下であり、微タック性を有することが好ましい。軟化点が１００℃以下であり、ガラス転移点が常温以下である熱可塑性樹脂の例としては、ＬＡ３３２０（クラレ社製、ｎＢＡ－ＭＭＡコポリマー、Ｔｇ：－３０℃）などのアクリル系の樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂を用いた薄膜の厚みは、例えば１５～８０μｍ程度とすることができる。

工程Ａ１では、例えば、炭素繊維束４０を幅広く薄くなるまでほぐして、第１の樹脂シート４１上に並べる。炭素繊維束４０としては、例えば炭素繊維のヤーンを用いることができる。炭素繊維束４０を幅広く薄くなるまでほぐすとは、例えば、直径１０μｍの繊維が１２０００本からなる束を、均一な厚さで幅１０ｃｍになるまで炭素繊維束４０を開繊することをいう。

＜工程Ａ２＞
工程Ａ２では、炭素繊維束４０が開繊されてなる複数の炭素繊維４４を挟むように、第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２とを熱融着し、開繊シート４３を得る。工程Ａ２では、例えば、工程Ａ１で開繊された炭素繊維束４０を第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２とで挟んだ積層体を得る。次に、この積層体に熱を加えて、第１の樹脂シート４１や第２の樹脂シート４２を構成する樹脂を炭素繊維４４に含浸させるとともに、第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２を融着させる。これにより、工程Ａ２では、図９（Ｂ）に示すように、ほぼ一方向に整列した複数の炭素繊維４４を挟むように、第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２とが一体化された開繊シート４３が得られる。

＜工程Ａ３＞
工程Ａ３では、開繊シート４３を所定の長さで切断し、開繊シート切片４３Ａを得る。工程Ａ３では、工程Ａ２で得られた開繊シート４３を、開繊シート４３中の炭素繊維４４を裁断する方向に所定の長さで切断して、例えば図９（Ｃ）に示すような開繊シート切片４３Ａ、換言すると開繊シート４３の短冊を得る。開繊シート４３を切断する長さ（開繊シート切片４３Ａの長さＴ）は、所望とする熱伝導シートの厚みに近い長さとすればよい。

＜工程Ａ４＞
工程Ａ４では、開繊シート切片４３Ａを積層した積層体４５を得るか、開繊シート切片４３Ａを巻回した巻回体４６を形成する。工程Ａ４で積層体４５を得る場合、図９（Ｄ）に示すように、開繊シート切片４３Ａ中の炭素繊維４４の長さ方向が立つように並べて整列させた整列シートとする。また、工程Ａ４で開繊シート切片４３Ａを巻回した巻回体４６を形成する場合、例えば図９（Ｅ）に示すように、開繊シート切片４３Ａを炭素繊維４４の配列方向に巻回した巻回体４６を準備する。積層体４５や巻回体４６を形成した際、積層体４５や巻回体４６を構成する樹脂（第１の樹脂シート４１および第２の樹脂シート４２を構成する樹脂（もしくは開繊シート４３））のタックにより、暫定的に形状を維持できるが、必要に応じて、積層体４５や巻回体４６の形成時（開繊シート切片４３Ａの整列時）に、より大きなタックが発現するように熱を加えてもよい。

＜工程Ａ５＞
工程Ａ５では、開繊シート切片４３Ａの樹脂（積層体４５や巻回体４６を構成する樹脂）を溶解または溶融することで、積層体４５または巻回体４６の接触面（整列させた複数の開繊シート切片４３Ａ同士）を一体化させる。この工程Ａ５により、十分に強固な熱伝導シートが得られる。例えば、工程Ａ５で開繊シート切片４３Ａの樹脂を溶解させる場合、積層体４５または巻回体４６を構成する樹脂を溶解可能な溶剤を用いて樹脂を部分的に溶解させ、溶剤を熱や風で乾燥させることで、積層体４５や巻回体４６の接触面をより一体化できる。また、工程Ａ５で開繊シート切片４３Ａの樹脂を溶融させる場合、積層体４５や巻回体４６を構成する熱可塑性樹脂に、この熱可塑性樹脂の軟化点以上の熱を加えて軟化させ、開繊シート切片４３Ａ同士を部分的に融着させることで、積層体４５や巻回体４６の接触面をより一体化させることができる。工程Ａ５で開繊シート切片４３Ａの樹脂を溶融させる場合、例えば、オーブン、オートクレーブ、真空オーブンなどを用いて樹脂を溶融することができる。

工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法では、積層体４５または巻回体４６の接触面が一体化された熱伝導シートの表面を研磨してもよいし、単板熱プレス等により平滑化してもよい。

また、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法では、積層体４５または巻回体４６の接触面が一体化された熱伝導シートにおいて、炭素繊維４４が熱伝導シート中の厚み方向に貫通した構造としてもよい。この場合、工程Ａ１で炭素繊維束４０を第１の樹脂シート４１上に開繊する際に、炭素繊維４４が熱伝導シートの厚み方向に所定の角度を有して配向し、炭素繊維４４の長さが熱伝導シートの厚みより大となるようにすればよい。これにより、上述した第１の実施の形態に係る熱伝導シートや、第２の実施の形態に係る熱伝導シート１０，２０を得ることができる。

なお、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法では、工程Ａ１で第１の樹脂シート４１上に開繊された炭素繊維４４の形状維持ができる場合は、工程Ａ２において第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２とを熱融着しなくてもよい。また、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法では、炭素繊維束４４を用いることを前提としたが、炭素繊維束４４以外の繊維状の熱伝導材料１２の束を用いてもよい。

＜熱伝導シートの製造方法の第２の実施の形態＞
熱伝導シートの製造方法の一態様は、以下の工程Ｂ１～Ｂ５を有する。
工程Ｂ１：繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程；
工程Ｂ２：繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程；
工程Ｂ３：開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程；
工程Ｂ４：開繊シート切片を配列する工程；
工程Ｂ５：配列した開繊シート切片をバインダ樹脂に埋め込む工程。

工程Ｂ１～Ｂ５を有する熱伝導シートの製造方法において、工程Ｂ１～Ｂ３は、上述した工程Ａ１～Ａ３と同様であり、その詳細な説明を省略する。

工程Ｂ４では、開繊シート切片４３Ａを配列する。例えば、工程Ｂ４では、工程Ｂ３で得られた開繊シート切片４３Ａの炭素繊維４４の長軸方向が揃うように、開繊シート切片４３Ａを所定の間隔で配列させる。例えば、開繊シート切片４３Ａが図４，５に示す配列シート１４，１５である場合、図３に示す熱伝導シート１０のように、少なくとも一部の開繊シート切片４３Ａにおける炭素繊維４４の長軸が、熱伝導シートの厚み方向（ｚ軸方向）に対して傾斜するように開繊シート切片４３Ａを配列してもよいし、炭素繊維４４の長軸が熱伝導シートの厚み方向にほぼ平行となるように開繊シート切片４３Ａを配列してもよい。また、開繊シート切片４３Ａが図６に示す配列シート１６である場合、図７に示す熱伝導シート２０のように、少なくとも一部の開繊シート切片４３Ａにおける炭素繊維４４の長軸が、熱伝導シートの厚み方向（ｚ軸方向）に対して傾斜するように開繊シート切片４３Ａを配列してもよいし、炭素繊維４４の長軸が熱伝導シートの厚み方向にほぼ平行となるように開繊シート切片４３Ａを配列してもよい。

工程Ｂ５では、工程Ｂ４で配列した開繊シート切片４３Ａをバインダ樹脂に埋め込む。開繊シート切片４３Ａが図４，５に示す配列シート１４，１５である場合、開繊シート切片４３Ａを第１のバインダ樹脂１１に埋め込むことにより、図３に示すような熱伝導シート１０が得られる。また、開繊シート切片４３Ａが図６に示す配列シート１６である場合、開繊シート切片４３Ａを第１のバインダ樹脂１１に埋め込むことにより、図７に示すような熱伝導シート２０が得られる。なお、工程Ｂ５では、後述する工程Ｃ１、Ｃ２を有する熱伝導シートの製造方法の工程Ｃ２と同様に、炭素繊維支持シート５０上に立てられた開繊シート切片４３Ａをバインダ樹脂１１で含浸させるようにしてもよい。

このような工程Ｂ１～Ｂ５を有する熱伝導シートの製造方法では、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法と同様に、上述した第１の実施の形態に係る熱伝導シートや、第２の実施の形態に係る熱伝導シート１０，２０を得ることができる。

なお、工程Ｂ１～Ｂ５を有する熱伝導シートの製造方法でも、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法と同様に、炭素繊維束４４以外の繊維状の熱伝導材料１２の束を用いてもよい。

＜熱伝導シートの製造方法の第３の実施の形態＞
熱伝導シートの製造方法の一態様は、以下の工程Ｃ１、Ｃ２を有する。
工程Ｃ１：炭素繊維支持シート上に、炭素繊維が配列を形成するように、炭素繊維を炭素繊維支持シートの面に対して所定の角度で立てる工程；
工程Ｃ２：配列をバインダ樹脂で含浸する工程。

＜工程Ｃ１＞
図１０は、炭素繊維支持シート５０上に、炭素繊維が配列５１を形成するように、炭素繊維の長軸を炭素繊維支持シート５０の面に対して所定の角度で立てる工程の一例を説明するための断面図である。工程Ｃ１で用いる炭素繊維支持シート５０は、炭素繊維が配列５１を形成するように、炭素繊維を炭素繊維支持シート５０の面に対して所定の角度で立てることが可能なものであれば特に限定されない。例えば、炭素繊維支持シート５０としては、レンズフィルムのように、表面に凹凸を有するシートを用いることができる。このような表面に凹凸を有する炭素繊維支持シート５０において、図１０に示すように、凹部５０Ａの底面に粘着剤５２を配置し、炭素繊維の長軸が所定の角度で立ちやすくなるようにしてもよい。配列５１は、例えば炭素繊維が線状（ライン状）に配列されており、具体例として、図１０中の奥行方向から手前方向にわたって、炭素繊維の長軸が、炭素繊維支持シート５０の面に対して所定の角度で立つように線状に配列されている。なお、本実施形態は、炭素繊維を用いた場合であるが、炭素繊維を前述の繊維状の熱伝導材料に置き換えることも可能である。

工程Ｃ１では、例えば、配列５１の形成のために、図４～６に示す配列シート１４，１５，１６を、表面に凹凸を有する炭素繊維支持シート５０の凹部５０Ａに配置してもよい。これにより、配列５１を構成する炭素繊維の長軸を炭素繊維支持シート５０の面に対して所定の角度で立てることができる。

配列５１の形成のために、図４，５に示す配列シート１４，１５を用いる場合、図１０中の破線Ａで囲まれた領域のように、炭素繊維支持シート５０の底面に対してほぼ垂直となるように、換言すると、配列５１を構成する炭素繊維の長軸が、炭素繊維支持シート５０の厚み方向とほぼ平行となるように配置してもよい。また、配列５１の形成のために、図４，５に示す配列シート１４，１５を用いる場合、図１０中の破線Ｂで囲まれた領域のように、配列５１を構成する炭素繊維の長軸が炭素繊維支持シート５０の厚み方向に対して傾斜するように配置してもよい。

配列５１の形成のために、図６に示す配列シート１６を用いる場合、図１０中の破線Ｂで囲まれた領域のように、配列５１を構成する炭素繊維の長軸が炭素繊維支持シート５０の厚み方向に対して傾斜するように配置してもよい。また、配列５１の形成のために、図６に示す配列シート１６を用いる場合、配列５１を構成する炭素繊維の長軸が、図１０中の奥行方向か手前方向に傾斜するように配列５１を形成してもよい。配列５１として、図４～６に示す配列シート１４，１５，１６を用いる場合、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

＜工程Ｃ２＞
図１１は、配列５１をバインダ樹脂５３で含浸する工程の一例を説明するための断面図である。換言すると、この工程Ｃ２では、炭素繊維支持シート５０上に立てられた配列５１を構成する炭素繊維をバインダ樹脂５３で含浸する。工程Ｃ２では、例えば図１１に示すように、炭素繊維支持シート５０上に配置された配列５１がバインダ樹脂５３で覆われるように、バインダ樹脂５３を塗布する。工程Ｃ２では、バインダ樹脂５３を塗布した後に、バインダ樹脂５３上にカバーフィルム５６を配置してもよい。例えば図１１に示すように、コンマロール５４とバックロール５５との間に、炭素繊維支持シート５０上に配置された配列５１をＭＤ方向に搬送することにより、バインダ樹脂５３上にカバーフィルム５６を配置する際に、バインダ樹脂５３の厚みを一定とするとともに、配列５１を構成する炭素繊維の傾斜角度を、炭素繊維支持シート５０の凹凸の形状に沿うように調整できる。

図１２は、炭素繊維支持シート５０があった部分にバインダ樹脂５７を塗布し、塗布したバインダ樹脂５７上にカバーフィルム５８を配置する工程の一例を説明するための断面図である。工程Ｃ１、Ｃ２を有する熱伝導シートの製造方法は、図１２に示すように、工程Ｃ２の後に、炭素繊維支持シート５０をバインダ樹脂５３から剥離し、炭素繊維支持シート５０があった部分の凹部Ｖにバインダ樹脂５７を塗布し、バインダ樹脂５７上にカバーフィルム５８を配置する工程Ｃ３をさらに有してもよい。工程Ｃ３で用いるバインダ樹脂５７は、工程Ｃ２で用いるバインダ樹脂５３と同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、工程Ｃ２で得られた、炭素繊維支持シート５０上に配置された配列５１がバインダ樹脂５３で覆われた状態でも支障がない場合は、工程Ｃ２の後に、炭素繊維支持シート５０を剥離しなくてもよい。

＜熱伝導シートの製造方法の第４の実施の形態＞
上述した熱伝導シート３０は、例えば、工程Ｃ１、Ｃ２を有する熱伝導シートの製造方法の工程Ｃ１において、炭素繊維支持シート５０上に、シート状の熱伝導材料３１を所定の角度で立て、工程Ｃ２において、シート状の熱伝導材料３１をバインダ樹脂５３で含浸することにより得ることができる。

＜電子機器＞
本技術に係る熱伝導シートは、例えば、発熱体と放熱体との間に配置させることにより、発熱体で生じた熱を放熱体に逃がすためにそれらの間に配された構造の電子機器（サーマルデバイス）とすることができる。電子機器は、発熱体と放熱体と熱伝導シートとを少なくとも有し、必要に応じて、その他の部材をさらに有していてもよい。このように、熱伝導シートを適用した電子機器は、発熱体と放熱体との間に熱伝導シートが挟持されているため、熱伝導シートにより高熱伝導性を実現しつつ、発熱体への熱伝導シートの密着性に優れ、熱伝導シートからのバインダ樹脂の過剰なブリードを抑制できる。

発熱体としては、特に限定されず、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの集積回路素子、トランジスタ、抵抗器など、電気回路において発熱する電子部品等が挙げられる。また、発熱体には、通信機器における光トランシーバ等の光信号を受信する部品も含まれる。また、発熱体は、単一の集積回路素子や電子部品等に限定されず、回路上の複数の集積回路素子や電子部品上に単一の熱伝導シートを配置してもよい。

放熱体としては、特に限定されず、例えば、ヒートシンクやヒートスプレッダなど、集積回路素子やトランジスタ、光トランシーバ筐体などと組み合わされて用いられるものが挙げられる。ヒートシンクやヒートスプレッダの材質としては、例えば、銅、アルミニウムなどが挙げられる。放熱体としては、ヒートスプレッダやヒートシンク以外にも、熱源から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであればよく、例えば、放熱器、冷却器、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、ベーパーチャンバー、金属カバー、筐体等が挙げられる。ヒートパイプは、例えば、円筒状、略円筒状又は扁平筒状の中空構造体である。

図１３は、熱伝導シートを適用した半導体装置の一例を示す断面図である。例えば、熱伝導シート１は、図１３に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置６０に実装され、発熱体と放熱体との間に挟持される。なお、熱伝導シート１は、上述した熱伝導シート１，１０，２０，３０を包含する。図１３に示す半導体装置６０は、電子部品６１と、ヒートスプレッダ６２と、熱伝導シート１とを備え、熱伝導シート１がヒートスプレッダ６２と電子部品６１との間に挟持される。また、熱伝導シート１が、ヒートスプレッダ６２とヒートシンク６３との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ６２とともに、電子部品６１の熱を放熱する放熱部材を構成する。熱伝導シート１の実装場所は、ヒートスプレッダ６２と電子部品６１との間や、ヒートスプレッダ６２とヒートシンク６３との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できる。ヒートスプレッダ６２は、例えば方形板状に形成され、電子部品６１と対峙する主面６２ａと、主面６２ａの外周に沿って立設された側壁６２ｂとを有する。ヒートスプレッダ６２は、側壁６２ｂに囲まれた主面６２ａに熱伝導シート１が設けられ、主面６２ａと反対側の他面６２ｃに熱伝導シート１を介してヒートシンク６３が設けられる。

以下、本技術の実施例について説明する。なお、本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。

＜熱伝導シートの実験例＞
まず、上述した熱伝導シートの第１の実施の形態、すなわち、バインダ樹脂としてのシリコーン樹脂と、繊維状の熱伝導材料としての炭素繊維とからなり、炭素繊維の含有量が１０～４０体積％であり、シリコーン樹脂の含有量が６０～９０体積％であり、式１を満たす熱伝導シートに関する実験例を示す。

熱特性の測定としては、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの各厚みのシート状サンプルを作製した。このシート状サンプルを直径２０ｍｍの大きさに打ち抜き、荷重０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２～５ｋｇｆ／ｃｍ^２の間で０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２刻みで熱抵抗を測定し、さらに熱抵抗測定時の圧縮厚みも測定した。各々の厚みのシート状サンプルの、測定時の圧縮厚みを横軸、得られた熱抵抗値を縦軸として、グラフにプロットしてその関係を一次関数として得たうえで、一次関数の傾きの逆数をバルク熱伝導率とした。プロットに採用した熱抵抗値と圧縮厚みは、荷重を変えて測定した熱抵抗値のうち、最も低い熱抵抗値と、その時の圧縮厚みである。熱抵抗測定時には、シート状サンプルの圧縮状態が安定するように、２００秒の時間を取った。また、熱抵抗測定と同時に熱伝導率も得た。この時の熱伝導率は、シート状サンプル表裏の界面における接触熱抵抗の影響も含み、実効熱伝導率とした。

実験例１－１～１－３，１－７におけるフィラーの充填率（体積％）は、体積を規定したサンプルを窒素雰囲気下で２０℃／分の昇温速度で１０００℃に加熱することで、バインダ樹脂（シリコーン樹脂）のみを焼き飛ばし、その灰分から炭素繊維の体積を計算することで規定した。また、実験例１－４～１－６，１－８については、配合時の重量から、フィラーの体積比率を逆算した。結果を表１に示す。

［実験例１－１］
４ｃｍ×４ｃｍ×長さ１５ｃｍの直方体の金型の長軸と同じ長さに合わせて、熱伝導率５００Ｗ／ｍ・Ｋの炭素繊維を切断し、炭素繊維の長軸を金型の長軸方向に配向させた状態で炭素繊維を金型に入れた。その上に、２液付加硬化型のシリコーン樹脂を加え、真空脱泡を行い、加圧状態で８０℃、４時間加熱することでシリコーン樹脂と炭素繊維との混合物を硬化させた。硬化後の直方体のサンプルを、長軸方向に対して直交した方向に１ｍｍ、２ｍｍ厚または３ｍｍ厚に超音波スライサーで切断した。切断したシート状のサンプルの両面を、ラッピングフィルム（１０００番および３０００番）で表面研磨を行った。

実験例１－１で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が８５～９０°であり、炭素繊維の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して１００％であった。例えば、実験例１で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、炭素繊維の平均長さが２０００μｍ（２ｍｍ）であった。

また、実験例１－１で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値、すなわち、バルク熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝６２．５）よりも大きく、式１を満たすことが分かった。

［実験例１－２］
実験例１－２では、実験例１における硬化後の直方体のサンプルを長軸方向に約７５°に傾けた状態で、超音波スライサーで切断したこと以外は、実験例１－１と同様にシート状のサンプルを準備した。

実験例１－２で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が７５±５°であり、炭素繊維の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して１００％であった。例えば、実験例２で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、炭素繊維の平均長さが２０００μｍ（２ｍｍ）であった。

また、実験例１－２で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が８０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝６２．５）よりも大きく、式１を満たすことが分かった。

［実施例１－３］
実験例１－３では、実験例１における熱伝導率５００Ｗ／ｍ・Ｋの炭素繊維を、熱伝導率３００Ｗ／ｍ・Ｋの炭素繊維に変更したこと以外は、実験例１－１と同様にシート状のサンプルを準備した。

実験例１－３で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が８５～９０°であり、炭素繊維の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して１００％であった。例えば、実験例１－３で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、炭素繊維の平均長さが２０００μｍ（２ｍｍ）であった。

また、実験例１－３で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が６０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝４５）よりも大きく、式１を満たすことが分かった。

［実験例１－４］
実験例１－４では、平均粒子径８０μｍの球状の窒化アルミニウム（熱伝導率２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が２０μｍと５μｍのアルミナ（熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、ｎ－デシルトリメトキシシランと、２液付加硬化型のシリコーン樹脂とからなる組成物を、プラネタリーミキサーで混合した。混合後の組成物を、両面が剥離処理されたＰＥＴフィルムに挟んだ状態で、バーコーターで所定の厚み（１ｍｍ厚、２ｍｍ厚または３ｍｍ厚）に成型し６０℃で６時間加熱して硬化させた。

ここで、平均粒子径とは、粒子径分布全体を１００％とした場合に、粒子径分布の小粒子径側から粒子径の値の累積カーブを求めたとき、その累積値が５０％となるときの粒子径をいう。なお、粒度分布（粒子径分布）は、体積基準によって求められたものである。粒度分布の測定方法としては、例えば、レーザー回折型粒度分布測定機を用いる方法が挙げられる。

実験例１－４で得られたシート状のサンプルは、フィラーとして、球状の窒化アルミニウムとアルミナを用いたため、配向角度に異方性がなかった。実験例４で得られたシート状のサンプル中、合計フィラーの充填率は、８１体積％であり、熱伝導率が最も高いフィラー（球状の窒化アルミニウム）の充填率は、３３体積％であった。実験例１－４で得られたシート状のサンプル中、熱伝導率が最も高いフィラー（球状の窒化アルミニウム）の平均長さは、熱伝導シートの厚みに対して４％であった。例えば、実験例１－４で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、球状の窒化アルミニウムの平均長さが８０μｍであった。

また、実験例１－４で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が７Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝４４．５５）よりも大きく、式１を満たさないことが分かった。

［実験例１－５］
実験例１－５では、平均粒子径４０μｍの板状の窒化ホウ素（熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が３μｍのアルミナ（熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、ｎ－デシルトリメトキシシランと、２液付加硬化型のシリコーン樹脂とからなる組成物を、プラネタリーミキサーで混合した。混合後の組成物を、５ｃｍ×５ｃｍ×長さ４０ｃｍの中空四角柱状の金型の中に押出成形し、直方体の成型体を得た。オーブン中で、成型体を６０℃で６時間加熱して硬化させて成型体の硬化物を得た。この硬化物を所定の厚みになるよう長軸方向に対して直交した方向に切断した。この切断後の硬化物を、両面が剥離処理されたＰＥＴフィルムで挟み、８７℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスしてシート状のサンプルを得た。シート状のサンプルにおいて、板状の窒化ホウ素は、サンプルの厚み方向に配向していた。

実験例１－５で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、板状の窒化ホウ素の長軸の平均配向角度が８５～９０°であり、板状の窒化ホウ素の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して４０％であった。実験例１－５で得られたシート状のサンプル中、合計フィラーの充填率は、６７体積％であり、熱伝導率が最も高いフィラー（板状の窒化ホウ素）の充填率は、２７体積％であった。実験例１－５で得られたシート状のサンプル中、熱伝導率が最も高いフィラー（板状の窒化ホウ素）の平均長さは、シート状のサンプルの厚みに対して２％であった。例えば、実験例５で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、板状の窒化ホウ素の平均長さが４０μｍであった。

また、実験例１－５で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が１０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝２７）よりも大きく、式１を満たさないことが分かった。

［実験例１－６］
平均繊維長３００μｍの炭素繊維（熱伝導率９００Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が５μｍのアルミナ（熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が２μｍの窒化アルミニウム（熱伝導率２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、ｎ－デシルトリメトキシシランと、２液付加硬化型シリコーン樹脂とからなる組成物をプラネタリーミキサーで混合した。混合後の組成物を、５ｃｍ×５ｃｍ×長さ４０ｃｍの中空四角柱状の金型の中に押出成形し、直方体の成型体を得た。オーブン中で、成型体を６０℃で６時間加熱して硬化させて成型体の硬化物を得た。この硬化物を所定の厚みになるよう長軸方向に対して直交した方向に切断した。この切断後の硬化物を、硬化物と接する面が剥離処理されたＰＥＴフィルムで挟み、８７℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスしてシート状のサンプルを得た。シート状のサンプルにおいて、炭素繊維は、サンプルの厚み方向に配向していた。

実験例１－６で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が８５～９０°であった。実験例１－６で得られたシート状のサンプル中、合計フィラーの充填率は、７２体積％であり、熱伝導率が最も高いフィラー（炭素繊維）の充填率は、２５体積％であった。実験例１－６で得られたシート状のサンプル中、熱伝導率が最も高いフィラー（炭素繊維）の平均長さは、シート状のサンプルの厚みに対して８％であった。例えば、実験例１－６で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、炭素繊維の平均長さが１５０μｍであった。

また、実験例１－６で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝１１２．５）よりも大きく、式１を満たさないことが分かった。

［実験例１－７］
実験例１－７では、実験例１における硬化後の直方体のサンプルを長軸方向に約４５°に傾けた状態で、超音波スライサーで切断したこと以外は、実験例１－１と同様にシート状のサンプルを準備した。

実験例１－７で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が４５±５°であり、炭素繊維の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して１００％であった。例えば、実験例１－７で得られたシート状のサンプルの厚みが２ｍｍの場合、炭素繊維の平均長さが２０００μｍ（２ｍｍ）であった。

また、実験例１－７で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が４０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝６２．５）よりも大きく、式１を満たさないことが分かった。

［実験例１－８］
平均繊維長６ｍｍの炭素繊維（熱伝導率５００Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が５μｍのアルミナ（熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ）と、平均粒子径が２μｍの窒化アルミニウム(熱伝導率２７０Ｗ／ｍ・Ｋ)と、ｎ－デシルトリメトキシシランと、２液付加硬化型シリコーン樹脂とからなる組成物をプラネタリーミキサーで混合した。混合の際に炭素繊維が砕かれることで、炭素繊維は繊維長が短くなった。混合後の組成物を、中空四角柱状の金型の中に押出成形し、直方体の成型体を得た。オーブン中で、成型体を１００℃で６時間加熱して硬化させて成型体の硬化物を得た。この硬化物を所定の厚みになるよう長軸方向に対して直交した方向に切断した。この切断後の硬化物を、硬化物と接する面が剥離処理されたＰＥＴフィルムで挟み、８７℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスしてシート状のサンプルを得た。シート状のサンプルにおいて、炭素繊維は、サンプルの厚み方向に配向していた。

実験例１－８で得られたシート状のサンプルは、窒素雰囲気下で２０℃／分の昇温速度で１０００℃に加熱することで加熱することでシリコーン樹脂を焼き飛ばした後、ＳＥＭ画像を測定し、残った２０本の炭素繊維の繊維長（長さ）を測定した。２０本の炭素繊維の平均長さは３００μｍであった。

実験例１－８で得られたシート状のサンプルは、厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が８５～９０°であり、炭素繊維の平均長さがシート状のサンプルの厚みに対して１５％であった。実験例１－８で得られたシート状のサンプル中、合計フィラーの充填率は、６８体積％であり、熱伝導率が最も高いフィラー（炭素繊維）の充填率は、２４体積％であった。

また、実験例１－８で得られたシート状のサンプルは、式１の右辺の値が３０Ｗ／ｍ・Ｋであり、式１の左辺の値（Ｘ×Ｙ／１００×０．５＝６０）よりも大きく、式１を満たさないことが分かった。

実験例１－１～１－３のシート状のサンプルは、バインダ樹脂としてのシリコーン樹脂と、繊維状の熱伝導材料としての炭素繊維とを含み、炭素繊維を含むフィラーの含有量の合計が１０～４０体積％であり、シリコーン樹脂の含有量が６０～９０体積％であり、上述した式１を満たすことが分かった。

一方、実験例１－４～１－８のシート状のサンプルは、上述した式１を満たさないことが分かった。実験例１－４，１－５のシート状のサンプルが式１を満たさなかったのは、繊維状の熱伝導材料（炭素繊維）を含まなかったためと考えられる。また、実験例１－６，１－８のシート状のサンプルが式１を満たさなかったのは、熱伝導率が最も高いフィラー（炭素繊維）の平均長さが、シート状のサンプルの厚みに対して７５％以上でなかったためと考えられる。さらに、実験例１－７のシート状のサンプルが式１を満たさなかったのは、シート状のサンプルの厚み方向を９０°とした場合、炭素繊維の長軸の平均配向角度が５５°以上９０°未満または９０°超１２５°以下の範囲でなかったためと考えられる。

＜熱伝導シート製造方法の実験例＞
次に、上述した熱伝導シートの製造方法の第１の実施の形態、すなわち、工程Ａ１～Ａ５を有する熱伝導シートの製造方法に関する実験例を示す。

［実験例２－１］
＜工程Ａ１＞
第１の樹脂シート４１および第２の樹脂シート４２として、ＥＶＡ（Ethylene-vinyl acetate、ランクセス社製、製品名：レバプレン８００）をトルエンに溶解し、これをバーコーターで剥離処理がされたＰＥＴに塗布し乾燥させた３０μｍの塗膜を用いた。炭素繊維束４０として、炭素繊維の原糸（三菱ケミカル社製、直径１０μｍの繊維が１２０００本）を用いた。これを１０ｃｍ幅に広げ、第１の樹脂シート４１上に並べた。

＜工程Ａ２＞
第１の樹脂シート４１上に並べた複数の炭素繊維４４を挟むように、第１の樹脂シート４１と第２の樹脂シート４２とを、１２０℃、１８０秒、０．１ＭＰａの条件で単板熱プレスを行うことにより、炭素繊維４４がＥＶＡでラミネートされた開繊シート４３を得た。

＜工程Ａ３＞
開繊シート４３を、炭素繊維４４の長軸方向に直交する方向で３ｍｍ長に切断して、幅１０ｃｍ×長さ３ｍｍの開繊シート切片４３Ａを得た。

＜工程Ａ４＞
開繊シート切片４３Ａを、炭素繊維４４の配列方向に巻回した直径２０ｍｍの巻回体４６を形成した。

＜工程Ａ５＞
巻回体４６を構成する開繊シート切片４３Ａの樹脂（ＥＶＡ）をトルエンで溶解し、その後、８０℃で１２時間乾燥し、開繊シート切片４３Ａの接触面を一体化させることで、熱伝導シートのサンプルを得た。

［実験例２－２］
実験例２－２では、工程Ａ５において、巻回体４６を構成する開繊シート切片４３Ａに、ＥＶＡ樹脂の溶液を含浸させ、乾燥させたこと以外は、実験例２－１と同様に行った。

［実験例２－３］
実験例２－３では、工程Ａ５において、巻回体４６を構成する開繊シート切片４３Ａに、２液付加硬化型のシリコーン樹脂を含浸させ、１００℃で６時間熱硬化させたこと以外は、実験例２－１と同様に行った。

実験例２－１～２－３で得られた熱伝導シートのサンプルついて、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠した測定機を用いて、荷重を０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２と段階的に上げながら実効熱伝導率を測定し、合わせてシートとして形状を維持できるかどうかで耐荷重性の評価を行った。結果を表２に示す。

実験例２－１で得られた熱伝導シートのサンプルは、２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２の荷重に耐えうることが分かった。また、実験例２－１で得られた熱伝導シートのサンプルは、測定時の条件（測定面圧）を１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２としたときの実効熱伝導率が１２．８Ｗ／ｍ・Ｋであることが分かった。

実験例２－２で得られた熱伝導シートのサンプルは、１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２荷重まで耐えうることが分かった。また、実験例２－２で得られた熱伝導シートのサンプルは、測定面圧を１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２としたときの実効熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋであることが分かった。

実験例２－３で得られた熱伝導シートのサンプルは、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２荷重まで耐えうることが分かった。また、実験例２－３で得られた熱伝導シートのサンプルは、測定面圧を荷重０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２としたときの実効熱伝導率が１．９Ｗ／ｍ・Ｋであることが分かった。

実験例２－１～２－３の結果の相違について、実験例２－１では、開繊シート切片４３Ａの樹脂が溶解して、巻回体４６の接触面が一体化されたのに対して、実験例２－２，２－３では、開繊シート切片４３Ａの樹脂が溶解しない、または、巻回体４６の接触面が一体化されなかったことが一原因と考えられる。

１ 熱伝導シート、
２ バインダ樹脂、
３ 繊維状の熱伝導材料、
４ 発熱体、
５ 放熱体、
１０ 熱伝導シート、
１１ 第１のバインダ樹脂、
１２ 繊維状の熱伝導材料、
１３ 第２のバインダ樹脂、
１４ 繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート、
１５ 繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート、
１６ 繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート、
２０ 熱伝導シート、
３０ 熱伝導シート、
３１ シート状の熱伝導材料、
４０ 炭素繊維束、
４１ 第１の樹脂シート、
４２ 第２の樹脂シート、
４３ 開繊シート、
４３Ａ 開繊シート切片、
４４ 炭素繊維、
４５ 積層体（整列シート）、
４６ 巻回体、
５０ 炭素繊維支持シート、
５０Ａ 凹部、
５１ 配列、
５２ 粘着剤、
５３ バインダ樹脂、
５４ コンマロール、
５５ バックロール、
５６ カバーフィルム、
５７ バインダ樹脂、
５８ カバーフィルム、
６０ 半導体装置、
６１ 電子部品、
６２ ヒートスプレッダ、
６３ ヒートシンク、
１００ 熱伝導シート、
１０１ 炭素繊維、
１０２ 他の熱伝導フィラー、
１０３ バインダ樹脂、
１０４ 発熱体、
１０５ 放熱体

Claims (13)

1. バインダ樹脂と、繊維状の熱伝導材料とを含む熱伝導シートであって、
   上記繊維状の熱伝導材料の少なくとも一部が、当該熱伝導シートの厚み方向に所定の角度を有して配向しており、
   上記繊維状の熱伝導材料の平均長さが、当該熱伝導シートの厚みより大である、熱伝導シート。
2. 上記繊維状の熱伝導材料が、複数の繊維状の熱伝導材料が配列した配列シート中で当該熱伝導シートの厚み方向に配向している、請求項１に記載の熱伝導シート。
3. 上記配列シートのうち、少なくとも一部の配列シートにおける繊維状の熱伝導材料が、当該熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜しており、
   上記傾斜方向が一方向である、請求項２に記載の熱伝導シート。
4. 上記配列シートのうち、少なくとも一部の配列シートにおける繊維状の熱伝導材料が、当該熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜しており、
   上記傾斜方向が上記配列シートごとに異なる、請求項２に記載の熱伝導シート。
5. 上記配列シートが、上記バインダ樹脂とは異なる樹脂に挟持されている、請求項２に記載の熱伝導シート。
6. 上記繊維状の熱伝導材料が炭素繊維である、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝導シート。
7. バインダ樹脂と、シート状の熱伝導材料とを含む熱伝導シートであって、
   少なくとも一部の上記シート状の熱伝導材料の面方向が当該熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜しており、
   当該熱伝導シートの厚み方向における、上記シート状の熱伝導材料の平均長さが、当該熱伝導シートの厚みより大である、熱伝導シート。
8. 上記シート状の熱伝導材料が、シート状のグラファイトである、請求項７に記載の熱伝導シート。
9. 繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程と、
   上記繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、上記第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程と、
   上記開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程と、
   上記開繊シート切片を積層し積層体を得る工程、または、上記開繊シート切片を巻回した巻回体を形成する工程と、
   上記開繊シート切片の樹脂を溶解または溶融し、上記積層体または上記巻回体の接触面を一体化させる工程と
   を有する、熱伝導シートの製造方法。
10. 繊維状の熱伝導材料の束を第１の樹脂シート上に開繊する工程と、
    上記繊維状の熱伝導材料の束が開繊されてなる複数の繊維状の熱伝導材料を挟むように、上記第１の樹脂シートと第２の樹脂シートとを熱融着し、開繊シートを得る工程と、
    上記開繊シートを所定の幅で切断し、開繊シート切片を得る工程と、
    上記開繊シート切片を配列する工程と、
    配列した上記開繊シート切片をバインダ樹脂に埋め込む工程と
    を有する熱伝導シートの製造方法。
11. 上記開繊シート切片を配列する工程では、上記開繊シート切片のうち、少なくとも一部の開繊シート切片における繊維状の熱伝導材料が、当該熱伝導シートの厚み方向に対して傾斜するように、上記開繊シート切片を配列する、請求項１０に記載の熱伝導シートの製造方法。
12. 上記繊維状の熱伝導材料が炭素繊維である、請求項１０又は１１に記載の熱伝導シート。
13. 炭素繊維支持シート上に、炭素繊維が配列を形成するように、上記炭素繊維を上記炭素繊維支持シートの面に対して所定の角度で立てる工程と、
    上記配列をバインダ樹脂で含浸する工程と
    を有する熱伝導シートの製造方法。
    
    

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