JP6642542B2 - 放熱シート - Google Patents

Description

本発明は、例えば発熱する電子部品からの発熱を外部に放熱するのに好適な放熱シートに関する。

ＣＰＵのような自ら発熱する電子部品は、過度に昇温すると適正に作動しなくなる恐れがある。それを回避するために、適宜の冷却デバイスが電子部品とともに用いられる。そのような冷却デバイスの一例として、特許文献１に記載される放熱シートや特許文献２に記載される熱輸送デバイス、さらには特許文献３に記載される放熱装置等が挙げられる。

特許文献１に記載の放熱シートは、マトリックス樹脂および熱伝導性フィラーからなる熱伝導性接着剤層とその熱伝導性接着剤層を担持する一方向に延伸したエキスパンドシートより構成されている。特許文献２に記載の熱輸送デバイスは、ハウジング内に封入された作動流体と、ハウジング内に設けられ作動流体の流路を形成するエキスパンドシートと、毛細管構造体とで構成されている。特許文献３に記載の放熱装置は、熱伝導性を有する可撓性の金属シート材で形成した支持枠と、同じシート材で形成した筒状の菱形フィンとを備え、支持枠の内部に、複数の菱形フィンを菱形フィンの稜を連結して１列に配置し、中央部の一つの菱形フィンの一つの稜を支持枠に結合するようにしている。

特開２００１−２９１８１０号公報 特開２０１１−０８６７５３号公報 特開２００６−２５３６０１号公報

特許文献１に記載される放熱シートにおいても、特許文献２に記載される熱輸送デバイスにおいても、エキスパンドシートは、姿勢保持等の構造部材としての機能と、伝熱性あるいは放熱性を確保する熱伝導パスとしての機能とを備えている。特許文献１および特許文献２にも記載されているように、従来、この種の放熱シート等で用いられるエキスパンドシート１０は、図１３（ａ）に示すように、薄板状の金属シート１に、幅Ｌの間隔で、千鳥状に多列に切り込み２・・を入れ、切り込み２の方向に直交する方向に金属シート１を延伸する（エキスパンドする）ことで形成される。図１３（ｂ）は、そのようにして形成された従来のエキスパンドシート１０の一例であり、引き延ばすことで前記切り込み２・・の箇所が切り込み２の形成方向に直交する方向に次第に拡開され、その拡開によって前記切り込み２の箇所は菱形の開口部３・・に変形する。

この形態のエキスパンドシート１０は、薄板状の金属シート１を延伸したものであり、図１３（ｃ）に図１３（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図を示すように、連結部４の領域では、隣接する切り込み２、２間の距離Ｌの２倍（２Ｌ）の幅を有しているが、連結部４と連結部４との間であるストランド部５では、隣接する切り込み間の距離Ｌの幅となっている。

図１４（ａ）は、このエキスパンドシート１０の開口部３にマトリックスとしての樹脂材料１１を充填して形成した放熱シート２０の平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。図示のように、エキスパンドシート１０は全体が樹脂材料１１中に埋入しており、エキスパンドシート１０の開口部３には樹脂材料１１が充填されている。この形態の放熱シート２０において、図１４（ｂ）に示すように、放熱部材１０における前記連結部４は、放熱シート２０の厚みＳを規制していて、放熱シート２０の上面２０ａと下面２０ｂとの間の全域に亘るようにして、連結部４が位置している。そして、連結部４の上端部４ａは放熱シート２０の上面２０ａ側に露出してあるいはごく近接して位置しており、連結部４の下端部４ｂは放熱シート２０の下面２０ｂ側に露出してあるいはごく近接して位置している。

一方、図１４（ｃ）に示すように、前記ストランド部５では、その幅Ｌが連結部４の幅２Ｌの１／２であることから、図で上位に位置するストランド部５Ｕの上端部５ａは放熱シート２０の上面２０ａ側に露出してあるいはごく近接して位置しているが、その下端部５ｂは放熱シート２０の厚み方向のほぼ中間部に位置していて、放熱シート２０の下面２０ｂ側には達していない。また、図で下位に位置するストランド部５Ｄの下端部５ｂは放熱シート２０の下面２０ｂ側に露出してあるいはごく近接して位置しているが、その上端部５ａは放熱シート２０の厚み方向のほぼ中間部に位置していて、放熱シート２０の上面２０ａ側には達していない。

そのために、従来のこの形態の放熱シート２０ではエキスパンドシート１０における連結部４が位置する部位とストランド部５が位置する部位とでは、熱伝導パスとしての機能に差が出るのを避けられず、結果、放熱シート２０全体としてみた場合、放熱部材１０による熱伝導パスの形成が不十分とならざるを得ず、高熱伝導化するためには放熱部材１０の放熱シート２０に占める割合を高めることが必要とされている。このことは、樹脂材料の比率を下げることを意味しており、放熱シート２０の柔軟性を犠牲にせざるをえなくなっている。

特許文献３に記載される放熱装置では、直方体状の支持枠内に複数個の筒状の菱形フィンを備えた構成となっており、該菱形フィンによって放熱面あるいは受熱面である天板と底板との間に多数の等しい長さの熱伝導パスが形成される利点がある。しかし、直方体状の支持枠は柔軟性に欠け、特に奥行き方向において十分な柔軟性が得られない不都合がある。したがって、高熱伝導性と放熱シートに必要な柔軟性との両立は困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、所要の柔軟性を保持することができながら、より高い熱伝導性を確保することができる放熱シートを開示することを課題とする。また、前記放熱シートの製造方法を開示することを課題とする。

本発明による放熱シートは、基本的に、樹脂材料と前記樹脂材料より熱伝導率の高い材料でできた面方向への広がりと所要厚みを備えた放熱部材とを含む放熱シートであって、前記放熱部材は、薄板の折り曲げ加工品であり、適数本の長尺状の凸条と凹条が交互にかつ互いに平行に配列しており、各凸条の頂面は平面であって全体で実質的に１つの第１水平面内に位置しており、各凹条の頂面は平面であって全体で前記第１水平面と平行な第２水平面内に位置しており、各隣接する前記凸条の頂面と頂面の間には頂面の幅よりも狭い幅の隙間が第１スリットとして形成されており、各隣接する前記凹条の頂面と頂面の間には頂面の幅よりも狭い幅の隙間であって前記第１スリットに平行な隙間が第２スリットとして形成されている形状であり、前記放熱部材は、前記各凸条の頂面および前記各凹条の頂面を残して全体が前記樹脂材料中に埋入していることを特徴とする。

この放熱シートにおいて、前記第１スリットおよび第２スリットに直交する方向に、前記凸条の頂面から前記凹条の頂面に向けておよびまたは前記凹条の頂面から前記凸条の頂面に向けて適数個の第３スリットが形成されていることは、より好ましい。

この放熱シートにおいて、前記放熱シートの表裏面にはさらに絶縁層が形成されていてもよい。また、この放熱シートにおいて、前記放熱部材は表裏面に絶縁皮膜を有していてもよい。

この放熱シートにおいて、前記放熱部材は熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の単一材料または複合材料からなることは好ましい。

この放熱シートにおいて、前記樹脂材料は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂およびポリイミド樹脂のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることは好ましい。

本発明による放熱シートの製造方法は、基本的に、樹脂材料と前記樹脂材料より熱伝導率の高い材料でできた面方向への広がりと所要厚みを備えた放熱部材とを含む放熱シートの製造方法であって、薄板に対して頂面が平面である長尺状の凸条と凹条とが交互に形成されるように折り曲げ加工をする折り曲げ加工工程と、前記折り曲げ加工工程後の薄板を、形成された凸条と凹条に直交する方向に圧縮して隣接する凸条の頂面同士の隙間および隣接する凹条の頂面同士の隙間を折り曲げ加工時よりも狭くする圧縮工程と、前記圧縮工程後の薄板を、凸条の頂面である平面と凹条の頂面である平面を残した状態で溶融した樹脂材料中に埋入し当該樹脂を硬化させる樹脂埋入工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。

この製造方法において、前記薄板に所定長さの直線状のスリットの適数個が所定長さの非スリット部を介してＸ軸方向に直線状に配列しているスリット列の適数本をＸ軸に直交するＹ軸方向に間隔をおいて互いに平行に形成する工程をさらに含み、前記スリット列が形成された薄板に対して前記折り曲げ加工工程を行うことは、より好ましい態様である。

本発明によれば、高い柔軟性を備え、かつ、柔軟性を犠牲にすることなく、高い熱伝導性を備えた放熱シートが提供される。

放熱シートで用いる放熱部材をその製造工程とともに説明する第１の図。 放熱部材を形成する原シートの第２の例を示す図。 製造工程を示す第２の図。 製造工程を示す第３の図。 製造工程を示す第４の図。 製造された放熱部材の一例を示す斜視図。 放熱シートを製造する工程を説明する第１の図。 放熱シートを製造する工程を説明する第２の図。 製造後の放熱シートを示す側面図。 放熱シートの他の実施の形態を示す側面図。 放熱シートのさらに他の実施の形態を示す側面図。 放熱シートのさらに他の実施の形態を示す側面図。 従来の放熱シートで用いられている放熱部材であるエキスパンドシートを説明するための図。 従来の放熱シートを説明するための図。

図面を参照しながら、本発明による放熱シートの一実施の形態を説明する。

［放熱部材］
最初に、この実施の形態の放熱シートで用いる放熱部材の一例をその製造工程とともに説明する。
放熱部材の素材としては、金属、セラミックス、グラファイト等を挙げることができる。金属としては、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、亜鉛、等を例示できる。セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、等を例示できる。セラミックスを用いる場合は、焼成前のグリーンシートの状態で成形することは、成形が容易なことから好ましい。好ましくは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるそれらの単一または複合材料である。素材は、好ましくは１０μｍ〜５００μｍの薄板状の原シート５０とされる。

図１（ａ）に示すよう、最初に、矩形状である薄板である原シート５０に対して、山折り位置と谷折り位置を設定する。図示の例では、山折り位置と谷折り位置を、原シート５０のＹ方向に延びる山折り線ｐ（破線）と谷折り線ｑ（一点鎖線）として、示している。複数本の山折り線ｐと谷折り線ｑはすべて互いに平行であり、近接する山折り線ｐと山折り線ｐとのＸ方向での距離はすべてａ、近接する谷折り線ｑと谷折り線ｑとのＸ方向での距離もすべてａ、そして、近接する山折り線ｐと谷折り線ｑとのＸ方向での距離はすべてｂとされている。

上記の原シート５０を山折り線ｐと谷折り線ｑに沿って折り曲げ加工する。図１（ｂ）は、折り曲げるときの折り曲げ角度αが、すべて９０度の場合での折り曲げ後の原シート５０を側面から見て示している。山折り線ｐと山折り線ｐとで挟まれた領域は凸条での頂面５４となり、谷折り線ｑと谷折り線ｑとで挟まれた領域は凹条での頂面５５となっている。頂面５４および頂面５５は共に平面であり、平面視での形状は、横幅（Ｘ軸方向の幅）がａの長方形である。また、複数個の頂面５４は、実質的に１つの水平面（第１水平面）Ｈ１内に位置しており、また、複数個の頂面５５も、実質的に１つの水平面（第２水平面）Ｈ２内に位置している。そして、第１水平面Ｈ１と第２水平面Ｈ２とは互いに平行であり、かつ、山折り線ｐと谷折り線ｑとのＸ方向での距離ｂだけ、図で上下方向（Ｚ軸方向）に離間している。

この形態に折り曲げられた原シート５０は、山折り線ｐと谷折り線ｑとの間の原シート部が上下方向（Ｚ軸方向）の壁面として存在しており、上下方向（Ｚ軸方向）の圧縮力に対して耐性があるとともに、Ｘ軸に沿った方向の曲げ（図でＫｘ方向の曲げ）には容易に追従できる。しかし、前記折り曲げ角度αが９０度である場合、図１（ｂ）に示すように、第１水平面Ｈ１内では、隣接する頂面５４、５４との間に、凹条の頂面５５の横幅である距離ａの空域が存在し、また、第２水平面Ｈ２内でも、隣接する頂面５５、５５との間に、凸条の頂面５４の横幅である距離ａの空域が存在する。そのために、図１（ｂ）に示す断面形状を備えた形状の放熱部材では、受熱面および放熱面のいずれにおいても、相手部材との間で大きな接触面積が得られない不都合がある。

図１（ｃ）は、それを解決した本発明による放熱部材１００の断面図を示している。ここでは、山折り部（山折り線ｐ）での折り曲げ角度αを９０度より小さい角度、すなわち鋭角（例えば、４５度〜９０度未満程度の角度）とし、さらに、谷折り部（谷折り線ｑ）での折り曲げ角度αも同様に９０度より狭い角度としている。

そのようにして折り曲げ加工を行うことで、図１（ｃ）に示すように、第１水平面Ｈ１内において隣接する頂面５４、５４との間に存在する隙間（第１スリット５６）の距離ｃは、頂面５４の横幅である距離ａよりも狭いものとなり、また、第２水平面Ｈ２内でも、隣接する頂面５５、５５との間に存在する隙間（第２スリット５７）の距離ｃも、頂面５５の横幅である距離ａよりも狭いものとなる。その結果、図１（ｃ）に示す断面形状の放熱部材１００では、Ｘ軸に沿った方向の曲げ（図でＫｘ方向の曲げ）に対する十分な柔軟性を確保しながら、同じＸ軸方向の幅を持つ放熱部材１００において、図１（ｂ）に示した形態のものよりも、受熱面および放熱面のいずれにおいても、相手部材との間の接触面積を大きく確保することが可能となる。

なお、放熱部材１００の厚み、すなわち、第１水平面Ｈ１と第２水平面Ｈ２とのＺ軸方向の距離ｂ１は、ｂ１＜ｂであり、前記折り曲げ角度αに依存して変化する。また、前記折り曲げ角度αがより鋭角になるにつれて、前記第１スリット５６と第２スリット５７の幅は狭くなってくる。放熱部材１００が実際に使用される場所での要求に応じて、折り曲げ角度αや前記横幅ａの寸法を適宜設定すればよい。

なお、図１に示した放熱部材１００では、凸条での頂面５４と凹条での頂面５５とを同じ形状、寸法のものとし、山折り線ｐと谷折り線ｑとのＸ方向での距離ｂもすべて同じものとして説明したが、これは、後に説明するように、折り曲げ加工にプレス機械のような折り曲げ加工機を用いるときの利便のためであり、放熱部材１００の形状は、これに限らない。折り曲げ加工を手作業で行う等、作業の自由度が大きい場合には、他の形状であっても、例えば、頂面５４と頂面５５の横幅ａが異なる場合でも、また、折り曲げ角度αがそれぞれ異なる角度とした場合でも、請求項１に記載した放熱部材の条件を満足できる、すなわち、適数本の長尺状の凸条と凹条が交互にかつ互いに平行に配列しており、各凸条の頂面５４は平面であって全体で実質的に１つの第１水平面Ｈ１内に位置しており、各凹条の頂面５５は平面であって全体で前記第１水平面と平行な第２水平面Ｈ２内に位置しており、各隣接する凸条の頂面５４と頂面５４の間には頂面５４の幅よりも狭い幅ｃの隙間が第１スリット５６として形成されており、各隣接する凹条の頂面５５と頂面５５の間には頂面５５の幅よりも狭い幅の隙間であって前記第１スリット５６に平行な隙間が第２スリット５７として形成されている、という条件を満たした放熱部材を得ることは可能である。

図２は、原シートの他の形態を示す図１（ａ）に相当する図である。図２に示す原シート５０ａは、Ｘ軸方向に延びる第３スリット５１、５２を有している点で、原シート５０と異なっている。以下、この構成について説明する。

第３スリット５１、５２は、共に、前記した第１スリット５６と第２スリット５７に直交する方向、すなわちＸ軸方向に形成されている。第３スリット５１は、凸条の頂面５４とその両側壁部にわたって、すなわち、図２で、谷折り線ｑから２本の山折り線ｐ、ｐを越えて次の谷折り線ｑまでＸ軸方向に形成され、さらに、その右方への延長線上であって、次の谷折り線ｑから２本の山折り線ｐ、ｐを越えて次の谷折り線ｑまで、のようにして適数個だけ形成されている。言い換えれば、谷折り線ｑ、ｑが隣接する間の領域を除いて、原シート５０のＸ軸方向に、Ｙ軸方向に所定の距離ｄの間隔で、適数本だけ形成されている。

もう一方の第３スリット５２は、前記した２本の第３スリット５１、５１の中間位置において、凹条の頂面５５とその両側壁部にわたって、すなわち、図２で、山折り線ｐから２本の谷折り線ｑ、ｑを越えて次の山折り線ｐまでＸ軸方向に形成され、さらに、その右方への延長線上であって、次の山折り線ｐから２本の谷折り線ｑ、ｑを越えて次の山折り線ｐまで、のようにして適数個だけ形成されている。言い換えれば、山折り線ｐ、ｐが隣接する間の領域を除いて、原シート５０のＸ軸方向に、Ｙ軸方向に所定の距離ｄの間隔で、適数本だけ形成されている。

前記第３スリット５１と第３スリット５２との間隔（ｄ／２）はすべてが等しいことが望ましいが、すべてが等しい間隔であることは必ずしも必要でない。また、前記距離ｄは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であってよい。なお、図２に示した原シート５０ａも、図１（ａ）に示した原シート５０と同じようにして折り曲げ加工される。さらに、第３スリット５１、５２において、山折り線ｐと谷折り線ｑとの間でのスリット長さは、その全幅にわたっていてもよく、一部であってもよい。好ましくは、山折り線ｐと谷折り線ｑの間の距離の１／２以上である。

原シート５０ａを折り曲げ加工した後の放熱部材１００ａの斜視図が、図６に示される。なお、図６に示す折り曲げ加工後の放熱部材１００ａにおいて、図１（ｃ）に示した放熱部材１００における部位と同じ部位に相当する部位には、放熱部材１００と同じ符号を付すことで、それらの部位についての説明は省略する。放熱部材１００ａは、凸条および凹条が、Ｘ軸方向に延びる第３スリット５１、５２を、図２での奥行き方向、すなわちＹ軸方向に沿って多段に有することとなり、それにより、図１（ｃ）に示した放熱部材１００と比較して、奥行き方向（Ｙ軸方向）に対する柔軟性がより大きくなる利点がある。なお、使用環境によっては、第３スリット５１、５２のうち、いずれか一方の第３スリットのみを形成するようにしても、所要の柔軟性を得ることは可能である。

次に、原シート５０を折り曲げ加工して放熱部材１００とする場合の一例を、図３〜図５を参照して、説明する。ここでは、Ｚ軸方向で対向位置するプレス可動型６１とプレス固定型６２とからなるプレス装置６３の対が、適数個（図示の例では３個）だけＸ軸方向に並置されているプレス加工機６０を用いている。図示のように、３個のプレス装置６３は、プレス可動型６１とプレス固定型６２の上下方向の位置が反転した姿勢で、並置されている。各プレス可動型６１は、断面が長方形であり、Ｘ軸方向の幅Ａは、原シート５０（あるいは原シート５０ａ）での前記した距離ａ、すなわち、２本の山折り線ｐ、ｐおよび２本の谷折り線ｑ、ｑの距離とほぼ等しい。また、隣接するプレス装置６３、６３における一方のプレス固定型６２の支持面と他方のプレス固定型６２の支持面との間のＺ軸方向の距離Ｂは、隣接する山折り線ｐと谷折り線ｑの距離ｂにほぼ等しい。また、隣接するプレス装置６３、６３間のＸ軸方向の距離は、折り曲げ加工する原シート５０の厚みとほぼ等しくされている。さらに、プレス可動型６１とプレス固定型６２の奥行長さ、すなわちＹ軸方向の長さは折り曲げ加工する原シート５０のＹ軸方向の幅よりも大きくされている。

折り曲げ加工の開始時に、Ｘ軸方向とＹ軸方向を一致させて、開いた状態にあるプレス加工機６０でのプレス可動型６１とプレス固定型６２との間に、原シート５０を配置する。その状態が図３に示される。次に、各プレス装置６３において、プレス可動型６１をプレス固定型６２に向けて移動させる。それにより、原シート５０は、凸条と凹条とが交互に並列した形状に折り曲げ加工される。その形状は、図１（ｂ）を参照して先に説明した形状と同じであり、凸条の頂面５４と凹条の頂面５５とは実質的に垂直な側壁で接続しており、頂面と側壁のなす角度αは９０度である。

前記の曲げ加工後に、プレス型を開いて、図３での送り方向（Ｘ軸方向）に曲げ加工後の原シート５０を前進させ、次段の曲げ加工を行う。そして、図４に示すように、その状態で、すなわち、次段の曲げ加工により原シート５０がプレス装置６３によって固定されている状態で、前段で曲げ加工が済んでいる領域に対して、原シート５０の送り方向とは逆方向に圧縮力を加える。前記圧縮力の付加により、前記した頂面と側壁のなす角度αは、角度が鋭角となる方向に変化する。その変化後の原シート５０の状態が図５に示される。

以下、上記のプレス操作と圧縮操作の作業を、必要回数繰り返すことで、放熱部材１００または図６に示す放熱部材１００ａを製造することができる。いずれの場合も、その断面図は図１（ｃ）に示したとおりである。図２に示した原シート５０ａを用いる場合に、図６に示すように、放熱部材１００ａは、前記第１スリット５６および第２スリット５７に直交する方向に、前記凸条の頂面５４から前記凹条の頂面５５に向けた第３スリット５１、および前記凹条の頂面５５から前記凸条の頂面５４に向けた第３スリット５２、が形成されていることで、Ｙ軸方向での曲げに対しても、高い柔軟性を持つようになる。

［樹脂材料３００］
前記した放熱部材１００（あるいは放熱部材１００ａ）を樹脂材料３００内に埋入することで、放熱シート２００が得られる。樹脂材料３００は、樹脂単体でもよく、機能向上のためにフィラーを充填した樹脂であってもよい。樹脂としては、湿気硬化型、常温硬化型（１液タイプ、２液混合タイプのいずれも可）のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、等の熱硬化型樹脂、あるいは、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂、等の熱可塑性樹脂を例示できる。フィラーとしては、銅、アルミ、銀、ニッケル、亜鉛、等の金属充填材、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、グラファイト、等の無機充填材、を例示できる。さらに、前記した放熱部材１００（１００ａ）の製造に用いる材料を粒子化して前記樹脂材料３００に混合した混合材料も用いることができる。

［放熱シート２００の製造］
放熱部材１００（１００ａ）を前記の樹脂材料３００中に埋入するには任意の方法で行うことができる。図７および図８はその一例を示しており、図７に示すように、形成した放熱部材１００を金型４００に入れ、端部をピン等の適宜の手段で抑えて寸法を固定する。そして、その上から、前記した樹脂材料３００を流し込む。次に、図８に示すように、金型４００に蓋４０１をして高さを整えた後、恒温槽に投入し、樹脂材料３００を加熱硬化させる。冷却後に、型から取り外すことで、図９に側面図を示す放熱シート２００が得られる。

［放熱シート２００の利点］
上記のように、この実施の形態の放熱シート２００は、原シート５０またはＸ軸方向に第３スリット５１、５２を形成した１枚の熱伝導性の高い薄板状の原シート５０ａに折り曲げ加工を施した放熱部材１００（１００ａ）を構造材とし、その全体を樹脂材料３００に埋入させることで、製造される。

放熱部材１００（１００ａ）は、１つの構造体でありながら、広い面方向での面積を持ち、さらに、厚み方向へも連続して配向しており、そのために、厚み方向で途中で途切れることのない熱伝導パスが形成される。また、放熱シート２００の上下面に放熱部材１００（１００ａ）の一部（頂面５４、５５）が広い面積で位置しているために、被着体（発熱体等）との界面での熱伝達を効率的に行うことができ、実用時の熱抵抗を小さくすることできる。また、Ｙ軸方向に延びる第１スリット５６と第２スリット５７を備えており、Ｘ軸方向には、柔軟に変形することができる。さらに、図６に示した放熱部材１００ａを用いる場合には、放熱部材１００ａは第３スリット５１、５２を備えており、Ｙ軸方向にも柔軟に変形することができる。

また、第１スリット５６と第２スリット５７を備えることで、３軸方向に連続的に繋がった空間領域が形成されており、そのために、樹脂材料３００中に埋設するときでの樹脂材料３００の充填性に優れている。第３スリット５１、５２を備える放熱部材１００ａを採用する場合には、一層優れた充填性が確保される。そのために、充填後の放熱シート２００から樹脂材料３００の脱落等も無く、耐久性も向上する。

なお、前記した樹脂材料３００の充填性をさらにすぐれたものとするために、原シート５０または５０ａの全体にあるいは適宜の部位に、被着体（発熱体等）との接触面積を有意に阻害しない程度に、例えば全体の１ｖｏｌ％以下程度に、直径０．０５ｍｍ程度の小孔を形成することもできる。

前記のように、放熱部材１００（１００ａ）は、構造的にも強くかつ曲げの自由度が高いことから、ＣＰＵのような自ら発熱する電子部品に対する取り付け方の自由度が大きくなる利点もある。また、平面だけでなく、凹凸面、Ｒ面等のワーク形状にも追従可能であり、使用場所も広がってくる。使用の態様も、樹脂充填後の放熱シート２００を使用することはもちろん、ワーク側に放熱部材１００（１００ａ）のみを密着した状態としたところに、樹脂材料３００を充填して放熱シート２００とするような使用態様も可能となる。

［放熱シートの他の構成］
放熱シート２００の全容積に対する放熱部材１００（１００ａ）の占める体積分率に特に制限はないが、５％以上、８０％以下であることが望ましい。５％未満では、熱伝導率を高めることができず放熱材として有用でない。また放熱に寄与しない領域が広くなり、放熱シート内での伝熱ムラが大きくなるため製品内で想定外の高温部ができる可能性がある。８０％を超えると、高い熱伝導率の放熱シートとなるが、硬くなりすぎて製品との界面熱抵抗が大きくなり、所望の放熱性能が得られないことが起こりうる。

放熱部材１００（１００ａ）を構成する原シート５０（５０ａ）の厚みと放熱シート２００の厚みの比は、１：３以上、１：１０以下が好ましい。１：３未満であると、圧縮応力に対する放熱部材の厚み方向の柔軟性が低くなり、放熱シートとしての柔軟性が損なわれるため、製品との界面熱抵抗が大きくなり、所望の放熱性能が得られない恐れがある。１：１０を超えると、放熱部材の体積分率を上げることができず、高熱伝導化できない。

［他の実施の形態−１］
図１０は、放熱シートの他の実施の形態を示している。この放熱シート２００ａは、放熱部材１００（１００ａ）の表裏面に絶縁層１０１が設けられている点で、上記した放熱シート２００と相違する。他の構成は、放熱シート２００と同じである。絶縁層１０１の素材には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、等の熱硬化型樹脂、あるいは、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂のような樹脂材料、あるいはアルミナ、シリカ、窒化ホウ素などのセラミックス材料、のような材料を用いることができる。絶縁層１０１を設けることで、高熱伝導率と絶縁性の双方を確保した放熱シート２００ａが得られる。

［他の実施の形態−２］
図１１は、放熱シートのさらに他の実施の形態を示している。この放熱シート２００ｂは原シート５０（５０ａ）として表裏面に絶縁皮膜１０２を有する材料を用いて放熱部材１００（１００ａ）を形成している。絶縁皮膜１０２の素材としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、等の熱硬化型樹脂、あるいは、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂のような樹脂材料、あるいはアルミナ、シリカ、窒化ホウ素などのセラミックス材料、のような材料を用いることができる。この放熱シート２００ｂでも、放熱部材１００自体が絶縁性能を有することで、高熱伝導率と絶縁性の双方を確保することができる。

［他の実施の形態−３］
図１２は、放熱シートのさらに他の実施の形態を示している。この放熱シート２００ｃは、放熱部材１００ｃとして、放熱シート２００ｃの厚み方向に延びている部材（原シート５０（５０ａ）での山折り線ｐと谷折り線ｑとの間に存在する部分）に多段の折曲部１０３を形成したものを用いている。この構成では、厚み方向での圧縮特性が向上した放熱シート２００ｃが得られる。

以下、実施例と比較例により、本発明による放熱シート２００の優位性を説明する。

［実施例品］
図２に示した薄板状の原シート５０ａである０．２ｍｍ厚の純Ｃｕ箔に、図３〜図５に基づき説明したようにして曲げ加工を施して、図６に示した形状の放熱部材１００ａを、寸法や角度αを変えて、複数種類作成した。具体的な寸法は、表１の実施例１、２、３に示した。作成した放熱部材１００ａを、図７および図８に示したようにして、樹脂材料３００としての液状シリコーン樹脂中に埋入させた後、恒温槽にて加熱硬化させて、放熱シート２００とした。

表１に示すように、実施例１、２、３では、放熱部材１００ａの寸法や形状を異ならせることで、放熱シート２００における放熱部材（Ｃｕ）の体積分率をそれぞれ異ならせた。なお、用いたシリコーン樹脂は、信越化学製ＫＥ−１８７０（付加反応型）であり、硬化条件は１５０℃×３０分、粘度４００ｍＰａ・ｓ、硬化後硬さ１５（デュロメータＡ）である。

［比較例品］
同じ素材を用い、先に図１３、図１４に基づき説明した従来法により、放熱部材１０および放熱シート２０を作製した。放熱部材１０の作製時に、引き延ばし量を変え、表１に示す、放熱部材（Ｃｕ）の体積分率が異なる比較例１〜３の放熱シートを作成した。なお、比較例１〜３の傾斜角度αは、図１４（ｂ）に示す傾斜角度Ａ°である。

［特性試験］
実施例品１〜３、比較例品１〜３について、定常法により、熱伝導率および熱抵抗を測定した。その結果を表１に示した。

［注１］比較例での傾斜角度αは、図１４（ｂ）での角度Ａ°
［注２］熱伝導率は放熱シート単体での放熱性能であり、熱抵抗は部材に挟まれた実用時を想定した放熱性能である。作成した放熱シートを所定のサイズ（φ２０ｍｍ）にカットし、定常法で測定した。

［評価］
実施例品１、２、３と比較例品１、２、３では、仕上がり厚みがいずれも２ｍｍと等しく、さらに、放熱部材と樹脂との体積分率もほぼ等しいにもかかわらず、実施例品１、２、３は比較例品１、２、３とそれぞれ比較して、熱伝導率が大きく向上している。また、熱抵抗は、実施例品１、２、３は、比較例品１、２、３とそれぞれ比較して、小さくなっている。これは、本実施例で用いている放熱部材が、基本的に図６に示した形状であり、それにより、熱伝導パスが、比較例品と比較して、実質上、多くなった結果である。

５０、５０ａ…薄板状の原シート、
５１、５２…Ｘ軸方向に延びる第３スリット、
５４…凸条での頂面、
５５…凹条での頂面、
５６…頂面５４、５４との間に存在する隙間（第１スリット）、
５７…頂面５５、５５との間に存在する隙間（第２スリット）、
６０…プレス加工機、
６１…プレス可動型、
６２…プレス固定型、
６３…プレス装置、
１００（１００ａ）…放熱部材、
２００…放熱シート、
３００…樹脂材料、
４００…金型、
α…山折り部および谷折り部での折り曲げ角度、
ｐ…山折り線、
ｑ…谷折り線。

Claims (8)

1. 樹脂材料と前記樹脂材料より熱伝導率の高い材料でできた面方向への広がりと所要厚みを備えた放熱部材とを含む放熱シートであって、
   前記放熱部材は、薄板の折り曲げ加工品であり、適数本の長尺状の凸条と凹条が交互にかつ互いに平行に配列しており、各凸条の頂面は平面であって全体で実質的に１つの第１水平面内に位置しており、各凹条の頂面は平面であって全体で前記第１水平面と平行な第２水平面内に位置しており、各隣接する前記凸条の頂面と頂面の間には頂面の幅よりも狭い幅の隙間が第１スリットとして形成されており、各隣接する前記凹条の頂面と頂面の間には頂面の幅よりも狭い幅の隙間であって前記第１スリットに平行な隙間が第２スリットとして形成されている形状であり、
   前記凸条の頂面の端縁と前記凹条の頂面の端縁とは、平面である側面によって接続されており、
   前記放熱部材は、前記各凸条の頂面および前記各凹条の頂面を残して全体が前記樹脂材料中に埋入していることを特徴とする放熱シート。
2. 請求項１に記載の放熱シートであって、前記第１スリットおよび前記第２スリットに直交する方向に、前記凸条の頂面から前記凹条の頂面に向けておよびまたは前記凹条の頂面から前記凸条の頂面に向けて適数個の第３スリットが形成されており、
   前記第３スリットには、前記樹脂材料が入り込んでいることを特徴とする放熱シート。
3. 請求項１または２に記載の放熱シートであって、前記放熱シートの表裏面には絶縁層が形成されていることを特徴とする放熱シート。
4. 請求項１または２に記載の放熱シートであって、前記放熱部材は表裏面に絶縁皮膜を有することを特徴とする放熱シート。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱シートであって、前記放熱部材は熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の単一材料または複合材料からなることを特徴とする放熱シート。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱シートであって、前記樹脂材料は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂およびポリイミド樹脂のいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする放熱シート。
7. 樹脂材料と前記樹脂材料より熱伝導率の高い材料でできた面方向への広がりと所要厚みを備えた放熱部材とを含む放熱シートの製造方法であって、
   薄板に対して頂面が平面である長尺状の凸条と凹条とが交互に形成されるように折り曲げ加工をする折り曲げ加工工程と、
   前記折り曲げ加工工程後の薄板を、形成された前記凸条と凹条に直交する方向に圧縮して隣接する凸条の頂面同士の隙間および隣接する凹条の頂面同士の隙間を折り曲げ加工時よりも狭くする圧縮工程と、
   前記圧縮工程後の薄板を、前記凸条の頂面である平面と前記凹条の頂面である平面を残した状態で溶融した樹脂材料中に埋入し当該樹脂材料を硬化させる樹脂埋入工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。
8. 請求項７に記載の放熱シートの製造方法であって、
   前記薄板に所定長さの直線状のスリットの適数個が所定長さの非スリット部を介してＸ軸方向に直線状に配列しているスリット列の適数本をＸ軸に直交するＹ軸方向に間隔をおいて互いに平行に形成する工程をさらに含み、
   前記スリット列が形成された薄板に対して、前記折り曲げ加工工程を行うことを特徴とする放熱シートの製造方法。

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