JP6086775B2

JP6086775B2 - 放熱装置

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Publication number: JP6086775B2
Application number: JP2013058368A
Authority: JP
Inventors: 直史堀尾; 貴好山根
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014183284A

Description

本発明は、放熱装置に関する。

コンピュータに使用されるＣＰＵ等の発熱体の冷却には、ヒートシンク等の放熱体が使用される。この発熱体と放熱体との間の密着性を高めて熱伝導を良好にするために、発熱体と放熱体との間に熱界面材料（ＴＩＭ）が配されている。近年、ＴＩＭとしてグラファイトを用いることがしばしば提案されている。例えば、特許文献１には、グラファイトシートをＴＩＭとして用いること、及び膨張黒鉛をＴＩＭとして用いることが開示されている。

特開２００６−２８６６８４号公報

ＴＩＭとしてグラファイトシートを用いる場合において、発熱体やヒートシンクの表面に存在する凹凸の故に、グラファイトシートと発熱体やヒートシンクとの密着性が悪く、発熱体とヒートシンクとの間の熱経路における熱抵抗が高くなり、冷却効率が低いという問題があった。また、特許文献１に記載されているように、ＴＩＭとして膨張黒鉛を用いた場合、発熱体及び放熱体とＴＩＭとの密着性が多少は改善するものの、発熱体及び放熱体の表面の金属とＴＩＭを構成しているグラファイト等の炭素材との接触性が悪いことにより熱抵抗が高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、グラファイト等の炭素材からなるＴＩＭと発熱体及び放熱体との間の密着性を向上させ、発熱体からの熱放散を良好にすることが可能である放熱装置を提供することを目的とする。

本発明の放熱装置は、放熱体と、当該放熱体上に配された熱界面材料と、からなる放熱装置であって、当該熱界面材料は、グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とするグラファイトシートであって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されている複数のフレア状の薄膜構造を有しているグラファイトシートからなるか、または、グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とする薄膜片であって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されているフレア状の薄膜構造を有している薄膜片、及び当該薄膜片を包含しているマトリックス材からなり、当該放熱体の当該熱界面材料と接する表面には炭素の同素体からなるコーティングが施されていることを特徴とする。

実施例１に係る放熱装置の断面図である。実施例１の放熱装置に使用するＴＩＭの斜視図である。グラファイト結晶の分子構造を示す図である。図２の４−４線に沿った断面図である。図４の領域Ａの部分拡大図である。薄膜構造が形成されているグラファイトシートの上面のＳＥＭによる拡大画像である。実施例１の放熱装置に使用するＴＩＭの製造方法を示す斜視図である。実施例１の放熱装置に使用するＴＩＭの製造方法を示す斜視図である。実施例１の放熱装置に使用するＴＩＭの製造方法を示す斜視図である。実施例１の放熱装置に使用するＴＩＭの製造方法を示す斜視図である。実施例２の放熱装置に使用するＴＩＭの製造方法を示す斜視図である。分離した薄膜片の断面図である。ＣＰＵ装置の断面図である。ＣＰＵジャンクション温度のグラフである。

［実施例１］
以下に、本発明の実施例に係る放熱装置１０について説明する。図１は、放熱装置１０の断面図である。放熱体としてのヒートシンク１１は、例えば、アルミ合金からなり、縦６８ｍｍ×横８３ｍｍ×高さ３７ｍｍの外形を有している。ヒートシンク１１は、放熱フィンが形成されている放熱面１１ａ及び放熱を要する発熱体（図示せず）を取り付ける発熱体取り付け面１１ｂを有している。ヒートシンク１１は、発熱体取り付け面１１ｂの表面に形成されたグラファイトからなる、例えば、厚さ１０ｎｍのコーティング１３を有している。コーティング１３は、例えば、カーボンコーターを用いて蒸着することによって行われる。これにより、発熱体取り付け面１１ｂとコーティング１３の界面で両素材が結合するようにコートされる。

コーティング１３上には、グラファイトシートからなる熱界面材料（ＴＩＭ）１５が配されている。以下に、本発明の実施例１において用いられるＴＩＭ１５について、図２乃至図６を参照しつつ説明する。図２はＴＩＭ１５の斜視図であり、図３は、グラファイトの分子構造を示す図である。図４は図２の４−４線に沿った断面図である。図５は、図４の領域Ａの部分拡大図である。図６は、ＴＩＭ１５表面の微分干渉顕微鏡像（約３０倍）である。

ＴＩＭ１５は、厚さ０．３ｍｍグラファイトシート２２からなっている。このグラファイトシート２２は、図３に示すグラファイト結晶のａ軸及びｂ軸を包含する面を略主面としている。グラファイトシート２２は、主面と平行な方向、すなわち図３に示すグラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な方向（面内方向）における熱伝導率が約１４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、主面と垂直な方向すなわち結晶のｃ軸方向（厚み方向）の熱伝導率が約５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となっている。

図２及び図４に示すように、グラファイトシート２２の主面に平行な上面及び下面上には、断面がカールしている（反り返っている）フレア状の構造体である薄膜構造２３が形成されている。薄膜構造２３は、グラファイトシート２２の表面からグラファイト層が部分的に剥離されることによって形成され、図５に示すように、一次薄膜構造２３ａ、二次薄膜構造２３ｂ及び三次薄膜構造２３ｃからなっている。

一次薄膜構造２３ａは、グラファイトシート２２の上面及び下面上に密に形成されており、端部がグラファイトシート２２に繋がっている。一次薄膜構造２３ａは断面がカールしている薄膜のフレア状の構造体である。一次薄膜構造２３ａの１つの長辺Ｌの長さは０．５ｍｍから１ｍｍ程度以下であり、幅は０．５ｍｍから１ｍｍ程度である。一次薄膜構造２３ａの厚さは、最小で単分子層分の厚さであり、概ね数十μｍ以下である。図５に示すように、一次薄膜構造２３ａの表面には、一次薄膜構造２３ａの表面がさらに剥離することによって、一次薄膜構造２３ａの表面に密に配されているフレア状の二次薄膜構造２３ｂが形成されている。さらに、二次薄膜構造２３ｂの表面には、二次薄膜片の表面がさらに剥離することによって二次薄膜構造２３ｂの表面に密に配されているフレア状の三次薄膜構造２３ｃが形成されている。グラファイトシート２２上に薄膜構造２３が密に配されている様子は、図６に示す拡大画像からわかる。薄膜構造２３は断面がカールしている薄膜のフレア状の構造である故に、僅かな外力により簡単に変形する。なお、若干の弾性を有する。

以下に、上記ＴＩＭ１５の製造方法について、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、及び図８Ｂを参照しつつ説明する。

まず、グラファイトシートとして、ＧｒａｆＴｅｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ株式会社製、ＧＲＡＦＯＩＬ（登録商標）Ｇｒａｄｅ−ＧＴＡ（厚さ０．６３５ｍｍ）を用意し、用途に応じて所定の大きさに裁断し、ロータリー式のグラインダーを用い、シートの片面を、グラファイトシートの厚みが０．３ｍｍになるまで削りグラファイトシート２２を得る。次に、図７Ａに示すように、薄膜化したグラファイトシート２２を厚さ１ｍｍの柔らかいシリコーンシート（図示せず）上に載せ、表面に１ｍｍ間隔で細かな突起（円錐状突起）を有するローラー２５を用いて、グラファイトシート２２の表側と裏側から２〜３回ローラー掛けをしてグラファイトシート２２の上面及び下面にディンプル状の窪み構造２７を形成する。この際、グラファイトシート２２が破断しない程度の押圧力でローラー掛けをする。次に、図７Ｂに示すように、平坦なガラス板（図示せず）の上にグラファイトシート２２を載せ、表面が平坦なローラー２９を用い、シートの表側と裏側から数回ローラー掛けをしてシート表面を平坦化処理する。

次に、図８Ａに示すように、グラファイトシート２２の上面に粘着シート３１（例えば、セロファンテープ、ビニールテープ等）を貼り付ける。次に、図８Ｂに示すように、粘着シート３１をグラファイトシート２２から引き剥がす。

図３に示すように、グラファイトシート２２を構成するグラファイト結晶は、層状の構造を有しており、層毎のａ軸及びｂ軸に平行な面内においては強い共有結合で炭素同士が結合しているが、層と層の間（面間）において、すなわちｃ軸方向においては、炭素からなる層同士が弱いファンデルワールス力で結合している。それゆえに、表面においてｃ軸方向に引っ張りを受けると表面が層状に剥離する性質を有している。従って、図８Ｂに示すように、グラファイトシート２２の表面から粘着シート３１を引きはがす（引っ張り剥離）ことによって、断面がカールしたフレア状の薄膜構造２３を形成できる。

その後、まだ薄膜構造２３を形成していない表面領域についても、テープの貼り付け及び引きはがしを行い、グラファイトシート２２の主面に平行な上面及び下面全体に、薄膜構造２３を形成した後に、ＴＩＭ１５が完成する。以下、上記薄膜構造２３を形成する加工を毛羽立て加工と称する。

実施例１の放熱装置１０においては、グラファイトからなるコーティング１３と、グラファイトシートからなるＴＩＭ１５の表面に形成されている薄膜構造２３との間の接触親和性（ファンデルワールス力）は、金属材料の表面である発熱体取り付け面１１ｂと薄膜構造２３との接触親和性よりも高い。よって、コーティング１３を形成することによって、ヒートシンク１１と薄膜構造２３との間の接触親和性を良好にすることで、ヒートシンク１１と薄膜構造２３との間の接触面積を増大させて、放熱体とＴＩＭ１５との間の接触熱抵抗を低下させることが可能である。

［実施例２］
以下に実施例２の放熱装置１０について説明する。実施例２の放熱装置１０は、実施例１の放熱装置１０とＴＩＭが異なる以外は、実施例１の放熱装置１０と同一の構成を有している。実施例２の放熱装置に用いられるＴＩＭ１５は、上記実施例１のＴＩＭ１５のグラファイトシート２２の表面に形成されている薄膜構造２３をグラファイトシート２２から分離することで形成された薄膜片が、マトリックス材としてのオイルに包含されているＴＩＭである。実施例２のＴＩＭ１５は、以下のようにして形成する。

まず、グラファイトシート４３として、上記実施例１のＴＩＭ１５の製造に用いたＧｒａｆＴｅｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ株式会社製、ＧＲＡＦＯＩＬ（登録商標）Ｇｒａｄｅ−ＧＴＡ、厚さ０．６３５ｍｍを用意する。

次に、上記実施例１のＴＩＭ１５の製造方法において説明したのと同様の毛羽立て加工を行い、グラファイトシート４３の主面に平行な上面及び下面全体に薄膜構造２３を形成する。

次に図９に示すように、カッター等の薄手の刃を有する刃物４５で薄膜構造２３をグラファイトシート４３の表面から刮ぎ落とすようにまたは剥ぎ取るように剥離して分離して個別の薄膜片フィラー４７を形成する。図１０に、薄膜片フィラー４７の断面図を示す。図１０に示すように、薄膜片フィラー４７は一次薄膜構造２３ａの断面がカールした形状をそのまま保持しており、表面には毛羽立て加工時に形成された二次薄膜構造２３ｂ及び三次薄膜構造２３ｃがそのまま残され、グラファイトシート４３からの剥離によってさらに二次薄膜構造２３ｂ及び三次薄膜構造２３ｃが形成されている。その後、分離した薄膜片フィラー４７を網目が約１ｍｍ角のふるいにかけて、比較的大きな薄膜片フィラーを取り除き、水平投影面積（薄膜片フィラー４７を主面に垂直な方向（グラファイト結晶のｃ軸方向）から見たときの面積）が約１ｍｍ²以下のサイズの薄膜片フィラー４７を得る。薄膜片フィラー４７は断面がカールしている薄膜のフレア状の構造である故に、僅かな外力により簡単に変形し、外力が取り除かれると形状が復元する。

その後、薄膜片フィラー４７を、マトリックス材であるオイル（ＳｏｌｖａｙＳｏｌｅｘｉｓＳ．ｐ．Ａ社（イタリア）製のＦＯＭＢＬＩＮＹＬ−ＶＡＣ２５）と混ぜ合わせることでＴＩＭ１５を生成する。この際、薄膜片フィラー４７とオイルとを１（嵩高体積）：１で混ぜ合わせることとする。なお、実施例１のＴＩＭ内に包含されている薄膜片フィラー４７は、ＴＩＭ中で薄膜片状の形態を保持していることが確認された。

上記製造方法によって形成されたＴＩＭ１５は、グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とする薄膜片と、当該薄膜片を包含しているマトリクス材と、からなり、当該薄膜片の表面に、当該グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とするフレア状の薄膜構造が形成されているＴＩＭとなっている。

上記実施例1と同様に、グラファイトからなるコーティング１３と、ＴＩＭ１５内に包含されている薄膜片フィラー４７との間の接触親和性（ファンデルワールス力）は、金属材料の表面である発熱体取り付け面１１ｂと薄膜片フィラー４７との接触親和性よりも高い。よって、コーティング１３を形成することによって、ヒートシンク１１と薄膜片フィラー４７との間の接触親和性を良好にすることで、ヒートシンク１１と薄膜片フィラー４７との間の接触面積を増大させて、ヒートシンク１１とＴＩＭ１５との間の接触熱抵抗を低下させることが可能である。

［放熱装置の評価］
上記実施例１及び２に記載した放熱装置の性能を、図１１に示すパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の放熱装置１０を用いたＣＰＵ装置５１を用いて評価した。当該評価において、後述するＣＰＵ装置５１からグラファイトからなるコーティングを取り除いた比較例１及び２と比較することでグラファイトからなるコーティングの効果を検証した。

ＣＰＵ装置５１は、発熱体としてのＣＰＵ５３、ＣＰＵ５３上に配されている放熱装置１０、及び放熱装置上に配されているクーリングファン５５からなっている。ＣＰＵ５３の放熱装置１０と対向している表面領域にはヒートスプレッダ５３ａが形成されており、ヒートスプレッダ５３ａの上面には、例えば、上記コーティング１３と同様の方法で蒸着によって形成されている厚さ１０ｎｍのグラファイトからなるコーティング５４が設けられている。

ＣＰＵ５３は、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）社製Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）４であり、ＣＰＵダイのサイズ１１２ｍｍ²、熱設計電力（ＴＤＰ：Thermal Design Power）８９Ｗである。ＣＰＵヒートスプレッダ５３ａはＣｕであり表面には、耐食メッキが施されており、ヒートスプレッダ５３ａのサイズは、縦３１ｍｍ×横３１ｍｍ×厚さが２ｍｍである
クーリングファン５５は、ファンの直径ｄが６８ｍｍである。なお、この評価において、ヒートシンク１１とクーリングファン５５は、上記ＣＰＵ５３に付属のＩｎｔｅｌ（登録商標）社製のリテールパッケージ品を用いた。このヒートシンク１１は、上述と同様、アルミ合金からなり、縦６８ｍｍ×横８３ｍｍ×高さ３７ｍｍの外形を有している。このＣＰＵ装置５１において、ＣＰＵ５３において発生した熱は、ＴＩＭ１５を介してヒートシンク１１に伝導し、ヒートシンク１１から大気中に放散される。

［比較例１］
比較例１は、上記ＣＰＵ装置５１において、実施例１の放熱装置１０からコーティング１３を取り除いたものを用い、さらに、ヒートスプレッダ５３ａの上面に形成されているコーティング５４を取り除いたものである。

［比較例２］
比較例２は、上記ＣＰＵ装置５１において、実施例２の放熱装置１０からコーティング１３を取り除いたものを用い、さらに、ヒートスプレッダ５３ａの上面に形成されているコーティング５４を取り除いたものである。

［ＴＩＭ塗布または配置態様］
実施例１及び比較例１のＴＩＭ１５の配置及びＣＰＵ５３とヒートシンク１１との組み付けは以下のように行った。まず、ＴＩＭ１５をＣＰＵ５３のヒートスプレッダ５３ａの上面と同じ大きさに裁断した。その後、ＴＩＭ１５をヒートスプレッダ５３ａ上に配置して、その上にヒートシンク１１を配置し、一定の力で押さえつけることのできるバネでヒートシンク１１とＣＰＵ５３とを固定した。

実施例２及び比較例２のＴＩＭ１５の塗りつけ及びＣＰＵ５３とヒートシンク１１との組み付けは以下のように行った。まず、薄膜片フィラー４７は、ＴＩＭ１５のオイル中で沈殿しているので、ＴＩＭ１５を攪拌して薄膜片フィラー４７とオイルを混ぜる。次に、ＴＩＭ１５のオイル中で再度薄膜片フィラー４７が沈殿しないうちにＴＩＭをスポイトで吸い取り、必要量をＣＰＵ５３のヒートスプレッダ５３ａの表面に滴下塗布する。しばらく待って薄膜片フィラー４７がヒートスプレッダ５３ａの表面に沈降したら、吸油布でヒートスプレッダ５３ａの全面を押さえて余分なオイルを除去する。次に、ヒートシンク１１を、ＴＩＭ１５が塗布されているヒートスプレッダ２３ａの表面に一定の力で押さえつけることのできるバネで固定した。この際、ＴＩＭ１５の滴下量を調整することで、余分なオイル除去後のＴＩＭ１５の厚みを０．１ｍｍ以下とした。

［評価結果］

当該評価における放熱装置の評価表を表１に示す。表１にはＴＩＭのマトリックス、加工・処理、厚み、及び評価値として、ＣＰＵ最大負荷時の発熱とヒートシンクの放熱がバランスした際の、ＣＰＵジャンクション温度（ＣＰＵＴｊ）及びヒートシンクの放熱面（ＣＰＵと接している面と反対側の面）温度（Ｔｓｉｎｋ）を示している。さらに、ＣＰＵジャンクション温度とヒートシンク表面温度との差異（Ｔｊ−Ｔｓｉｎｋ）、ヒートシンク表面温度と大気温度との差異（Ｔｓｉｎｋ−Ｔａｉｒ）、及びＣＰＵが８９Ｗで発熱した際のＣＰＵジャンクションとヒートシンク表面間の熱抵抗（Ｒｔｈ（ＣＰＵ−ｓｉｎｋ））、ヒートシンク表面と大気間の熱抵抗（Ｒｔｈ（ｓｉｎｋ−ａｉｒ））も示している。

上記評価値は、ＣＰＵ装置５１をパソコンに組み込んで測定した。また、評価する際のパソコンのＯＳ（Operating system）は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰをとし、評価値の測定には、ＣＰＵに負荷を掛けるためにベンチマークソフトとしてＣｒｙｓｔａｌＭａｒｋ２００４Ｒ３（以下、ＣＭ２００４と称する）を用い、ＣＰＵのジャンクション温度（ＣＰＵＴｊ）を測定するために、ＯｐｅｎＨａｒｄｗａｒｅＭｏｎｉｔｏｒ０．５４Ｂ（以下、ＯＨＭと称す）を用いた。評価値の測定時の大気温度Ｔａｉｒは、２２℃で一定としている。また、評価値の測定時のクーリングファン５５の回転数は、２４００ｒｐｍで一定とした。

また、評価値の測定においては、まずＣＰＵ装置５１を組み込んだパソコンのスイッチを入れ、ＯＳを起動して１０分間待機し、その後ＣＭ２００４及びＯＨＭを起動して５分間待機する。最後に、ＣＭ２００４の全ベンチマーク値の一括計測を開始する。前記一括計測が終了した後に、ＯＨＭに保持された最大ＣＰＵ温度をＣＰＵジャンクション温度（ＣＰＵＴｊ）とした。

図１２には、実施例及び比較例の各々のＣＰＵジャンクション温度（ＣＰＵＴｊ）をプロットしたグラフを示している。ＣＰＵジャンクションとヒートシンクとの間にＴＩＭが挿入されるので、上記評価値において重要なのは、ＣＰＵジャンクション温度（ＣＰＵＴｊ）、及びＣＰＵジャンクションとヒートシンク表面間の熱抵抗（Ｒｔｈ（ＣＰＵ−ｓｉｎｋ））となる。

実施例１の放熱装置１０を用いた場合及び比較例１におけるＣＰＵＴｊは、それぞれ６４．６℃と６６．８℃であり、ヒートシンク１１及びヒートスプレッダ５３ａにグラファイトからなるコーティング１３及びコーティング５４を施したことでＣＰＵＴｊが２．２℃下がった。ＣＰＵからヒートシンクの放熱面までの熱抵抗（Ｒｔｈ（ＣＰＵ−ｓｉｎｋ））は０．０２５（℃／Ｗ）低下した。すなわち、グラファイトからなるコーティングによりヒートスプレッダ５３とのＴＩＭ１５の界面、ＴＩＭ１５とヒートシンク１１との界面の接触熱抵抗が０．０２５（℃／Ｗ）低下したことになる。

同様に、実施例２の放熱装置１０を用いた場合及び比較例２におけるＣＰＵＴｊは、それぞれ５９．１℃と６０．２℃であり、ヒートシンク１１及びヒートスプレッダ５３ａにグラファイトからなるコーティング１３及びコーティング５４を施したことで、ＣＰＵＴｊが１．１℃下がった。ＣＰＵからヒートシンク放熱面までの熱抵抗（Ｒｔｈ（ＣＰＵ−ｓｉｎｋ））は０．０１２（℃／Ｗ）低下した。すなわち、グラファイトからなるコーティングによりヒートスプレッダ５３ａとのＴＩＭ１５の界面、ＴＩＭ１５とヒートシンク１１との界面の接触熱抵抗が０．０１２（℃／Ｗ）低下したことになる。

［評価結果についての考察］
以上のように、グラファイトからなるコーティングを施したヒートシンク１１及びヒートスプレッダ５３ａを用いることで、表面にフレア状の薄膜構造を有するグラファイトシートからなるＴＩＭ及び表面にフレア状の薄膜構造を有するグラファイトの薄膜片フィラーを包含するマトリックス材からなるＴＩＭとヒートシンク１１及びヒートスプレッダ５３ａとの接触熱抵抗を低減する効果が得られる。この効果は、上記した様に、グラファイトからなるフレア状の薄膜構造及び薄膜片とグラファイトからなるコーティングとの接触親和性（ファンデルワールス結合）が高いことにより、これらの間の接触熱抵抗を減少する。

従って、本願の放熱装置によれば、グラファイトからなるＴＩＭとヒートシンク１１との接触熱抵抗を低減することにより、放熱装置に取り付けられる発熱体と放熱体との間の熱抵抗を低減することができ、効率的な熱放散を行うことが可能である。

なお、グラファイトからなるコーティングは、ＴＩＭとヒートシンクまたはヒートスプレッダとの界面の３０％以上を被覆しているのが好ましく、６０％以上を被覆しているのがさらに好ましく、９０％以上を被覆しているのは最も好ましい。グラファイトからなるコーティングがＴＩＭとヒートシンクまたはヒートスプレッダとの界面の９０％以上を被覆している場合には、ヒートスプレッダやヒートシンクが銅やアルミなどの酸化する素材の場合、表面の金属酸化を防止するという効果も発生する。この酸化防止をすることにより、長期に亘り安定して低い熱抵抗を維持できる。

なお、上記実施例において、ヒートシンク及びヒートスプレッダのＴＩＭに面した表面に施されるコーティングは、蒸着で形成することとしたが、放熱体とコーティング界面で素材同士の結合が十分行われる方法ならば良く、グラファイト溶射、またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって形成してもよい。

また、ヒートシンク及びヒートスプレッダのＴＩＭに面した表面に施されるコーティングは、接触親和性の観点からはグラファイトで形成されているのが好ましいが、コーティング内に、針状黒鉛（カーボンナノチューブ）、球状黒鉛（フラーレン）、無定形黒鉛等が含まれていてもよく、少なくともコーティングが炭素の同素体からなっていればよい。

実施例２においては、ＴＩＭ１５のマトリックス材としてオイルを用いたが、他のマトリックス材を用いてもよい。例えば、ＴＩＭを厚く塗布したい場合には粘度の高いグリースを用いＴＩＭパテ状にしてもよく、簡便に塗布するには中粘度の樹脂を用いてもよい。また、発熱体（ＣＰＵ）と放熱体（ヒートシンク）を組み付け後に分離解体することがある場合は、マトリックスとしてチクソ性の樹脂を使用してもよく、発熱体（ＣＰＵ）と放熱体（ヒートシンク）をしっかり固定したい場合は熱硬化性樹脂を使用してもよい。また、マトリックス材の変質を防止したい場合はフッ素系樹脂を用いることも可能である。

上記実施例においては、毛羽立て加工において、薄膜構造が三次薄膜構造まで形成されるとしたが、三次薄膜構造の表面に四次薄膜構造が形成されていてもよく。さらに高次の薄膜構造が形成されていてもよい。また、実施例１のＴＩＭには、少なくとも一次薄膜構造が形成されていればよく、実施例２のＴＩＭの薄膜片フィラー４７には、少なくとも二次薄膜構造が形成されていればよい。

また、薄膜片フィラー４７は、全体としてカールしている必要はなく、少なくとも薄膜片フィラー４７の二次薄膜構造２３ａ及び三次薄膜構造２３ｃが、断面がカールしたフレア構造を有していればよい。また、発熱体側のＴＩＭと接触させる部分にコーティングすれば。さらに、接触熱抵抗を減少でき、トータルの熱抵抗を低減できて放熱性は向上する。

また、ＴＩＭは上記実施例に示したものに限られず、未加工のグラファイトシート等、グラファイト結晶を含むものであればよい。グラファイト結晶を含むＴＩＭであれば、上記グラファイト他の炭素同素体からなるコーティングとの接触親和性が高く、ヒートシンク及びヒートスプレッダの表面にコーティングを形成することによる接触熱抵抗の低下の効果が生ずる。

上述した実施例における種々の数値、寸法、材料等は、例示に過ぎず、用途に応じて、適宜選択することができる。

１０放熱装置
１１ヒートシンク
１３、５４コーティング
１５ＴＩＭ
２２、４３グラファイトシート
２３薄膜構造
２３ａ一次薄膜構造
２３ｂ二次薄膜構造
２３ｃ三次薄膜構造
２５突起を有するローラー
２７窪み構造
２９平坦なローラー
３１粘着シート
４５刃物
４７薄膜片フィラー
５１ＣＰＵ装置
５３ＣＰＵ
５３ａヒートスプレッダ
５５クーリングファン

Claims

放熱体と、前記放熱体上に配された熱界面材料と、からなる放熱装置であって、
前記熱界面材料は、
グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とするグラファイトシートであって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されている複数のフレア状の薄膜構造を有しているグラファイトシートからなるか、
または、グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とする薄膜片であって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されているフレア状の薄膜構造を有している薄膜片、及び前記薄膜片を包含しているマトリックス材からなり、
前記放熱体の前記熱界面材料と接する表面には炭素の同素体からなるコーティングが施されていることを特徴とする放熱装置。
放熱体と、前記放熱体上に配された熱界面材料と、からなる放熱装置であって、
前記熱界面材料は、
グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とするグラファイトシートであって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されている複数のフレア状の薄膜構造を有しているグラファイトシートからなるか、
または、グラファイト結晶のａ軸及びｂ軸に平行な面を主面とする薄膜片であって、その表面から少なくとも一部が繋がる層状に剥離されているフレア状の薄膜構造を有している薄膜片、及び前記薄膜片を包含しているマトリックス材からなり、
前記熱界面材料の前記放熱体と接する面と対抗する面は炭素の同素体からなるコーティングを介して発熱体と接続されることを特徴とする放熱装置。
前記コーティングはグラファイトからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱装置。