JP6236631B2 - Manufacturing method of heat conductive sheet - Google Patents
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本発明は、0.2mmから20mm程度の比較的大きな隙間を埋めながら、発生した熱を厚さ方向にスムースに伝えることができる熱伝導シートおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat conductive sheet capable of smoothly transmitting generated heat in a thickness direction while filling a relatively large gap of about 0.2 mm to 20 mm, and a method for manufacturing the same.
近年各種電子機器の動作速度の向上が目覚しく、これに伴い半導体素子等の電子部品からの発熱が増大している。これに対して電子機器を安定して動作せせるために、これらの発熱素子にグラファイトシート等の熱伝導シートを用いて熱を拡散あるいは放熱させることが行われている。しかしながらグラファイトシートは、一般的にその厚さが0.05mm程度と薄く、発熱素子とヒートシンクとの間に比較的大きな隙間があるものについては十分に機能しにくかった。 In recent years, the operation speed of various electronic devices has been remarkably improved, and accordingly, heat generation from electronic components such as semiconductor elements has increased. On the other hand, in order to stably operate the electronic apparatus, heat is diffused or dissipated using a heat conductive sheet such as a graphite sheet for these heating elements. However, the graphite sheet is generally as thin as about 0.05 mm, and it has been difficult to function sufficiently when there is a relatively large gap between the heating element and the heat sink.
グラファイトシートは、図5に示すように平面状に広がる鱗片状の結晶構造を有しており、面方向(炭素6員環が連なるa−b軸方向)に大きな熱伝導率を有し、厚さ方向であるc軸方向の熱伝導率は比較的小さい。そこで図4のように、グラファイトシート1を複数枚貼り合わせて切断し、厚さ方向に熱伝導を良くしたものが提案されている。 As shown in FIG. 5, the graphite sheet has a scale-like crystal structure that spreads in a plane, has a large thermal conductivity in the plane direction (a-b axis direction in which carbon 6-membered rings are connected), The thermal conductivity in the c-axis direction, which is the vertical direction, is relatively small. Therefore, as shown in FIG. 4, a sheet in which a plurality of graphite sheets 1 are bonded and cut to improve heat conduction in the thickness direction has been proposed.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
しかしながら、従来のような熱伝導シートでは厚み方向への熱伝導率が高いものが得られるが、発熱部品とヒートシンク、ヒートスプレッダ等の放熱部品を取り付ける時には加圧が必要な場合がある。この場合に薄いシートを貼り合わせて、貼り合わせ面に対して垂直に切断したものでは、加圧力は貼り合わせ面が倒れ込む方向にも力が働いてしまう。この結果、貼り合わせ面や、グラファイトシートの層間で剥離してしまうことがある。また積層した後で切断するという工程が増えるため、コストアップの要因となっていた。さらに上記熱伝導シートでは、グラファイトシートが向いている一方向にしか熱が伝導しにくいため、面方向の熱伝導性は劣ったものとなっていた。 However, although a conventional heat conductive sheet having a high thermal conductivity in the thickness direction can be obtained, pressurization may be required when attaching heat-generating components and heat-dissipating components such as a heat sink and a heat spreader. In this case, when a thin sheet is bonded and cut perpendicularly to the bonding surface, the pressing force also acts in the direction in which the bonding surface falls. As a result, it may peel off between the bonding surface and the graphite sheet. Moreover, since the process of cutting after laminating increases, it has become a factor of cost increase. Further, in the above heat conductive sheet, heat is hardly conducted only in one direction where the graphite sheet is facing, so that the thermal conductivity in the surface direction is inferior.
本発明は、このような課題を解決し、所望の厚さが得られ、厚さ方向および面方向の熱伝導率が高く、機械的強度に優れた熱伝導シートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves such problems, and provides a method for producing a heat conductive sheet that has a desired thickness, a high thermal conductivity in the thickness direction and in the surface direction, and excellent mechanical strength. Objective.
本発明は上記課題を解決するために、Bステージ状の樹脂シートに互いに並行な複数個
のスリットを形成する工程と、前記樹脂シートを縫うようにグラファイトシートを前記スリットに通す工程と、前記樹脂シートを熱処理して硬化することにより前記樹脂シートと前記グラファイトシートとを一体化する工程とを備えたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of B-stage resin sheets that are parallel to each other.
Forming the slit, passing the graphite sheet through the slit so as to sew the resin sheet, and integrating the resin sheet and the graphite sheet by heat-treating and curing the resin sheet; It is equipped with.
以上のように構成することにより、所望の厚さが得られ、厚さ方向および面方向の熱伝導率が高く、機械的強度に優れた熱伝導シートを得ることができる。 By comprising as mentioned above, desired thickness is obtained, the heat conductivity of thickness direction and a surface direction is high, and the heat conductive sheet excellent in mechanical strength can be obtained.
以下、本発明の一実施の形態における熱伝導シートについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the heat conductive sheet in one embodiment of the present invention is explained, referring to drawings.
図1は本発明の一実施の形態における熱伝導シート11の断面図であって、グラファイトシート12を変形させて複数個の凹部13を形成し、その第1面12a側の凹部13にシリコーンを注入することによって樹脂層14を設け、さらに第1面12aとは反対側の第2面12b側の凹部13にも樹脂層14を設け、グラファイトシート12と樹脂層14とを接着することにより熱伝導シート11を構成している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat
グラファイトシート12は、厚さ約0.05mmの熱分解グラファイトシートを用い、その厚さ方向の熱伝導率は約1300W/m・Kとなっている。これを高さ約0.5mmになるように波形に変形させ、凹部13を形成している。グラファイトシート12の第1面12a側の凹部13および第2面12b側の凹部13にシリコーンを注入して硬化させ、樹脂層14を形成している。このようにして、熱伝導シート11の厚さは約0.5mmとなっている。
The
ここでグラファイトシート12の第2面12bを下にしたとき、グラファイトシート12の第1面12a側の最大高さH1を、樹脂層14の高さH2よりも高くしている。このように構成することにより、グラファイトシートの第1面12a側を発熱部品に当接したときに、発熱部品からの熱は、グラファイトシートの第1面12a側のピークに最も近くなるため、グラファイトシート12に伝わりやすくなる。グラファイトシート12は、その面方向への熱伝導率が非常に高いため、発熱部品からの熱は速やかに全体に広がる。そのため、熱伝導シート11の厚さを約0.5mmと厚くしても、一面側から他面側への熱伝導率を高めることができる。
Here, when the
なお、グラファイトシート12と樹脂層14により構成したシートの少なくとも一方の面に、より望ましくは両方の面に保護層15を設けることが望ましい。このようにすることにより、グラファイトシート12を外力から保護するとともに、熱伝導シート11の形状を保ちやすくなる。この保護層15としては、例えばポリエチレンテレフタレートからなるシートにアクリル系粘着層を設けた厚さ約10μmのシートを用いることができる。このように保護層15を貼り合わせることにより、熱伝導性はやや劣化するが、樹脂層14の高さをグラファイトシートの第1面12a側の最大高さよりも低くしているため、保護層15からグラファイトシート12に速やかに伝熱され、熱伝導率の劣化を最小限にすることができる。
In addition, it is desirable to provide the
また、保護層15を両面テープにしても良い。このようにすることにより、発熱部品あるいは放熱部材に熱伝導シート11を安定して熱的に接続することができる。
Further, the
次に、本発明の一実施の形態における熱伝導シートの製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the heat conductive sheet in one embodiment of this invention is demonstrated.
まず図2(a)のように波形に形成された成形台20の上にグラファイトシートを重ねて上から押圧することにより、グラファイトシート12を波形に変形させる。このときのグラファイトシート12の上面を第1面12aとする。グラファイトシート12は波形となっているため、周期的に凹部13が形成されている。ここでグラファイトシート12には、厚さ約0.05mmの熱分解グラファイトシートを用いている。またこの成形台20の波形の高さは、約0.5mmとなっている。
First, the
次に図2(b)のようにスキージー21を用いて、グラファイトシートの第1面12aの凹部13に第1の樹脂16を注入する。第1の樹脂16としては、例えば熱硬化性のシリコーンを用いている。また第1の樹脂16は、凹部13がほぼ埋まる程度に注入する。そのあと約150℃の乾燥機に入れることにより第1の樹脂16を硬化させ、グラファイトシート12と接着させる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次に図2(c)のようにグラファイトシートの第1面12a側を下にして、スキージー21を用いて第1面12aとは反対側の第2面12bの凹部13に第2の樹脂17を注入する。第2の樹脂17は、第1の樹脂16と同じ樹脂であっても構わない。そのあと約150℃の乾燥機に入れることにより第2の樹脂17を硬化させ、グラファイトシート12と接着させる。
Next, as shown in FIG. 2C, the
このようにして図2(d)のような厚さ約0.5mmの熱伝導シート11を得る。第1の樹脂16、第2の樹脂17に熱硬化性樹脂を用いることにより、硬化時に収縮が起こり、第2面12bを下にして第1の樹脂16の高さH2を、グラファイトシートの第1面12a側の最大高さH1よりも低くした熱伝導シート11を得ることができる。
In this way, a heat
さらに図2(e)のように、少なくとも一方の面に、より好ましくは両面に保護層15を設けることが望ましい。このようにすることにより、グラファイトシート12を外力から保護するとともに、熱伝導シート11の形状を保ちやすくなる。この保護層15としては、例えばポリエチレンテレフタレートからなるシートにアクリル系粘着層を設けた厚さ約10μmのシートを用いることができる。このように保護層15を貼り合わせることにより、熱伝導性はやや劣化するが、第1の樹脂16の高さをグラファイトシートの第1面12a側の最大高さよりも低くしているため、保護層15からグラファイトシート12に速やかに伝熱され、熱伝導率の劣化を最小限にすることができる。
Further, as shown in FIG. 2E, it is desirable to provide a
次に、本発明の一実施の形態における別の熱伝導シートの製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of another heat conductive sheet in one embodiment of the present invention is explained.
まず、図3(a)のように、厚さ約0.5mmのBステージ状の樹脂シート18に互いに平行な複数個のスリット19を形成する。この樹脂シート18は熱硬化性のシリコーンからなり、スリット19の幅を約0.1mm、スリット19の間隔を約0.5mmとしている。
First, as shown in FIG. 3A, a plurality of
次に図3(b)のように、樹脂シート18を縫うようにグラファイトシート12をスリット19に通し、グラファイトシート12が交互に樹脂シート18の上下にくるようにする。ここでグラファイトシート12には、厚さ約0.05mmの熱分解グラファイトシートを用いている。そのあと約150℃の乾燥機に入れることにより樹脂シート18を硬化させ、グラファイトシート12と接着させる。グラファイトシート12は交互に樹脂シート18の上下にくるため、硬化後も樹脂シート18の高さをグラファイトシート12の最大高さよりも低くすることができ、発熱部品等との熱抵抗を小さくすることができる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
さらに図3(c)のように、少なくとも一方の面に、より好ましくは両面に保護層15を設けることが望ましい。このようにすることにより、グラファイトシート12を外力から保護するとともに、熱伝導シート11の形状を保ちやすくなる。この保護層15としては、例えばポリエチレンテレフタレートからなるシートにアクリル系粘着層を設けた厚さ約10μmのシートを用いることができる。このように保護層15を貼り合わせることにより、熱伝導性はやや劣化するが、樹脂シート18の高さH2をグラファイトシートの第1面12a側の最大高さH1よりも低くしているため、保護層15からグラファイトシート12に速やかに伝熱され、熱伝導率の劣化を最小限にすることができる。
Further, as shown in FIG. 3C, it is desirable to provide a
本発明の熱伝導シートは、所望の厚さが得られ、厚さ方向の熱伝導率が高いものが得られ、産業上有用である。 The heat conductive sheet of the present invention has a desired thickness and has a high thermal conductivity in the thickness direction, which is industrially useful.
11 熱伝導シート
12 グラファイトシート
12a 第1面
12b 第2面
13 凹部
14 樹脂層
15 保護層
16 第1の樹脂
17 第2の樹脂
18 樹脂シート
19 スリット
20 成形台
21 スキージー
11
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