WO2016042739A1 - 放熱シートおよびこれを用いた放熱構造体 - Google Patents

放熱シートおよびこれを用いた放熱構造体 Download PDF

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conductive resin
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中山　雅文
公二 松野
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Definitions

  • the present invention relates to a heat radiating sheet used in various electronic devices and a heat radiating structure using the same.
  • a heat conductive sheet mixed with a heat conductive filler and cured is brought into contact with a heat generating component to perform heat dissipation or heat transfer.
  • the heat generating component is an electronic component having heat generation.
  • the heat radiating sheet includes a heat conductive resin sheet, an adhesive layer provided on the upper surface of the heat conductive resin sheet, and a heat conductive film provided on the upper surface of the adhesive layer and having a higher thermal conductivity than the heat conductive resin sheet.
  • the heat conductive resin sheet includes a locally thin thin portion that forms a recess on the lower surface of the heat conductive resin sheet.
  • the concave portion described above may be a through hole penetrating the heat conductive resin sheet, and the adhesive layer is exposed from the through hole of the heat conductive resin sheet.
  • FIG. 1 is a bottom perspective view of a heat dissipation sheet according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the heat dissipation sheet in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of the heat dissipation sheet in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat dissipation structure in which a printed circuit board is provided on the heat dissipation sheet of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of a heat dissipation sheet in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of the heat dissipation sheet in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part of the heat dissipation sheet in FIG. 8 is a cross-sectional view of a heat dissipation structure in which a printed circuit board is provided on the heat dissipation sheet of FIG.
  • the above-described conventional heat conductive sheet has a large thermal resistance between the heat generating component and the heat conductive sheet. Moreover, the heat conductivity of the heat conductive sheet itself is not sufficient. Therefore, it is difficult to sufficiently dissipate and transfer heat.
  • a heat conductive sheet instead of using a heat conductive sheet, there is also a method of mixing a heat conductive filler into a liquid resin and applying it to a heat generating component and curing it. It is difficult to remove from the substrate.
  • silicone containing siloxane is often used as a liquid resin used for such a purpose. However, siloxy acid is likely to contaminate the inside of electronic equipment and the like.
  • FIG. 1 is a bottom perspective view of the heat dissipation sheet 16 in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat dissipation sheet 16 of FIG. 1 cut along the line II-II.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part A of the heat dissipation sheet 16 of FIG.
  • the heat radiation sheet 16 is provided with a double-sided tape having a thickness of about 10 ⁇ m as an adhesive layer 13 on the upper surface of a heat conductive resin sheet 11 made of a styrene polymer having a thickness of about 1.2 mm. Further, a graphite film having a thickness of about 25 ⁇ m is provided on the upper surface of the adhesive layer 13 as the heat conductive film 14. Further, a protective film 15 having a thickness of about 10 ⁇ m is provided on the upper surface of the heat conductive film 14.
  • the heat conductive resin sheet 11 is made of a material that plastically deforms at 25 ° C., and is made of a styrene polymer that can be plastically deformed at 25 ° C. and does not contain siloxane.
  • the heat conductive resin sheet 11 has a locally thin thin portion 11 b that forms the recess 12 in the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet.
  • the thin part 11b is provided inside the peripheral part 11a of the heat conductive resin sheet.
  • the thickness of the thin part 11b is about 0.5 mm, and the thickness of the peripheral part 11a is about 1.1 mm.
  • the heat-generating component that generates heat is in contact with the upper surface of the thin portion 11 b and is in close contact with the heat-dissipating sheet 16.
  • the heat conductive resin sheet 11 is applied to the upper surface and the side surface of the heat generating component. Since it can be adhered, the heat resistance between the heat generating component and the heat conductive resin sheet 11 can be lowered.
  • the heat conductive resin sheet 11 can be brought into close contact with the heat generating component with a small amount of deformation by bringing the heat generating component into contact with the bottom surface 11ba of the recess 12 which is the lower surface of the thin portion 11b and applying pressure. Furthermore, the pressurizing force that pressurizes the heat generating component and the heat dissipation sheet 16 can be reduced.
  • the heat conductive resin sheet 11 is bonded with a heat conductive film 14 having higher heat conductivity than the heat conductive resin sheet 11. For this reason, the heat generated from the heat-generating component is quickly transmitted from the heat conductive resin sheet 11 to the heat conductive film 14 to be radiated or transferred. As a result, an increase in the temperature of the heat generating component can be suppressed. Furthermore, the heat conductive resin sheet 11 can be adhered to the printed circuit board without being cured by heating. Therefore, it becomes easy to remove the heat dissipation sheet 16 from the printed circuit board when the heat dissipation sheet 16 is reattached.
  • the thickness of the thin portion 11b is desirably 5% to 70% of the thickness of the peripheral portion 11a of the heat conductive resin sheet 11.
  • the thickness of the thin portion 11b exceeds 70%, the pressure applied to the heat-generating component and the heat-dissipating sheet 16 increases, so the pressure applied to the heat-generating component also increases and a load is applied to the heat-generating component.
  • the thickness of the thin part 11b is less than 5% of the peripheral part 11a of the heat conductive resin sheet 11, it is difficult to form it by a construction method.
  • the recess 12 has an opening 12 a that opens to the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11.
  • the recess 12 provided on the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11 is preferably tapered so that the width of the recess 12 becomes narrower from the opening 12a of the recess 12 toward the bottom surface 11ba of the recess 12 which is the lower surface of the thin portion 11b. .
  • the heat conductive resin sheet 11 is insulative and can be plastically deformed at 25 ° C.
  • plastic deformation means deformation with an elastic recovery rate of 50% or less.
  • the elastic recovery rate means that a load is applied to the surface of the test piece using a constant shape indenter, and the indenter is pushed in at a constant pressure increasing rate to a distance corresponding to the film thickness (x) of 20% of the test piece for 1 second.
  • the elastic recovery rate RE is obtained from the following equation from the film thickness (y) of the test piece after holding and removing the load at a constant pressure reduction rate and holding for 30 seconds.
  • the styrene polymer used in the present embodiment has an elastic recovery rate RE of about 30%.
  • An ordinary resin sheet such as a styrene polymer is elastically deformed against such a pressure, but an elastic recovery rate RE of 50% or less can be realized by adding a large amount of plasticizer.
  • the thermally conductive film 14 is a pyrolytic graphite film produced by pyrolyzing a polymer film. Since the pyrolytic graphite film has a thermal conductivity of about 1600 W / m ⁇ K in the surface direction, good heat dissipation can be secured.
  • the thermal conductive resin sheet 11 has a thermal conductivity of about 2 W / m ⁇ K.
  • a heat conductive film 14 having a thermal conductivity much higher than that of the heat conductive resin sheet 11 is bonded onto the heat conductive resin sheet 11, so that heat can be quickly transferred to the heat conductive film. 14 plane directions.
  • the heat dissipation sheet 16 of the present embodiment can sufficiently dissipate heat or transfer heat even when the heat conductive resin sheet 11 having a thermal conductivity of about 2 W / m ⁇ K is used.
  • the heat conductivity of the heat conductive film 14 is desirably 100 times or more the heat conductivity of the heat conductive resin sheet 11.
  • the heat dissipation sheet 16 of the present embodiment causes the heat conductive resin sheet 11 to be plastically deformed by bringing the heat-generating component into contact with the locally thin thin portion 11b that forms the recess 12 and pressurizing the heat-generating component so as to be in close contact with the heat-generating component. .
  • the heat dissipation sheet 16 can bring the entire top surface of the heat generating component and the side surface of the heat generating component into close contact with the heat conductive resin sheet 11.
  • the heat dissipation sheet 16 of the present embodiment When a heat conductive resin sheet having a flat main surface that does not have the thin portion 11b is used for the heat dissipation sheet 16 of the present embodiment, a large pressure is required to plastically deform the heat conductive resin sheet. However, like the heat-dissipating sheet 16 of the present embodiment, the locally thin thin portion 11b forming the recess 12 is brought into contact with the heat-generating component to pressurize the heat-generating component sufficiently with a small pressure. 11 can be brought into close contact with each other.
  • the recess 12 provided on the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11 of the present embodiment has a tapered shape in which the width of the recess 12 becomes narrower as it approaches the bottom surface 11ba of the recess 12 from the opening 12a.
  • the heat generating component is easily adhered to the heat conductive resin sheet 11.
  • the size of the bottom surface 11ba of the concave portion 12 is preferably smaller than the size of the heat generating component.
  • the size of the bottom surface 11ba of the recess 12 is made smaller within the range of 0.5 to 2.0 mm than the size of the heat generating component, and the size of the opening 12a of the recess 12 is 0 than the size of the heat generating component. It is desirable to increase it within the range of 5 to 2.0 mm.
  • an air passage through the heat radiation sheet 16 from the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11 may be provided, and air does not enter between the upper surface of the heat generating component and the bottom surface 11ba of the recess 12 so that the heat generating component A heat dissipation sheet can be obtained in which the top surface and the bottom surface 11ba of the recess 12 are sufficiently adhered.
  • the heat generating component is more easily adhered to the heat conductive resin sheet 11.
  • the thickness of the peripheral portion 11a of the heat conductive resin sheet 11 is preferably 0.5 to 2.0 mm.
  • the heat conductive resin sheet 11 can be sufficiently adhered to the heat generating component, and the heat radiating sheet 16 having high heat radiating properties can be obtained.
  • the depth of the recess 12 is desirably 80% to 95% of the height of the heat generating component.
  • the depth of the recess 12 is a distance from the bottom surface 11ba of the recess 12 to the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11.
  • the protective film 15 may be a double-sided tape having adhesiveness on both sides.
  • the heat dissipation sheet 16 can be connected to a housing or a heat sink, and heat dissipation or heat transfer can be performed more efficiently.
  • a heat dissipation structure is a structure in which a heat dissipation sheet 16 is bonded to a printed circuit board.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the heat dissipation structure 20 using the heat dissipation sheet 16 of the first embodiment.
  • a heat generating component 17 such as an IC and other electronic components 18 are mounted on the upper surface 19 a of the printed circuit board 19.
  • the height of the heat generating component 17 is about 1 mm.
  • the heat radiation sheet 16 has a heat conductive film 14 bonded to a heat conductive resin sheet 11 having a thickness of about 1.3 mm.
  • the heat dissipation structure 20 causes the upper surface 19a of the printed circuit board 19 to abut the lower surface 111 of the heat conductive resin sheet 11 and pressurizes it to plastically deform the heat conductive resin sheet 11.
  • the heat conductive resin sheet 11 is in contact with the entire top surface of the heat generating component 17, the side surface connected to the top and bottom surfaces of the heat generating component 17, and the top surface 19a of the printed circuit board.
  • the concave portion 12 of the heat conductive resin sheet 11 is in contact with more than half of the side surface of the heat generating component 17 from the top surface to the bottom surface of the heat generating component 17.
  • the heat conductive resin sheet 11 of the present embodiment When the heat conductive resin sheet 11 of the present embodiment is pressed by bringing the heat conductive resin sheet having elasticity into contact with the heat generating component 17 and the upper surface of the heat conductive resin sheet 11 is in contact, The side surfaces of the heat conductive resin sheet 11 and the heat generating component 17 cannot be sufficiently brought into contact with each other by the spring back.
  • the heat conductive resin sheet 11 of the present embodiment is pressed by pressing the upper surface of the heat generating component 17 in contact with the locally thin thin portion 11b forming the concave portion, the side surface of the heat generating component 17 is applied with a small pressure.
  • the heat conductive resin sheet 11 can be adhered.
  • the thickness of the peripheral part 11a of the heat conductive resin sheet 11 before being bonded to the printed circuit board 19 is larger than the height of the heat generating component 17, the heat conductive resin sheet 11 and the printed circuit board 19 can be brought into contact with each other.
  • the thickness T1 of the thin portion 11b of the heat conductive resin sheet 11 after plastic deformation is about 0.4 mm. It is preferable that the thickness T1 of the thin-walled portion 11b is as thin as possible because heat generated from the heat generating component 17 can be transferred to the heat conductive film 14 quickly.
  • the thickness T1 of the thin portion 11b is desirably greater than 0 mm and 0.5 mm or less. With the configuration described above, practically good heat dissipation can be ensured.
  • the heat dissipation sheet 16 As a method of bonding the heat dissipation sheet 16 to the printed circuit board 19, there is a method of pressing from the upper surface of the heat dissipation sheet 16 with pressure by a roller or an elastic body. In any of these methods, it is desirable to further provide a protective film 15 on the heat conductive film 14. Furthermore, the tensile strength of the protective film 15 is preferably larger than the tensile strength of the heat conductive film 14. Thereby, damage to the heat dissipation sheet 16 when the printed circuit board 19 is pressurized can be reduced.
  • the heat dissipating structure 20 of the present embodiment can dissipate heat or conduct heat much more efficiently than the conventional heat conductive sheet.
  • FIG. 5 is a perspective view of the heat dissipation sheet 36 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the heat dissipation sheet 36 of FIG. 5 taken along line VI-VI.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part B of the heat dissipation sheet 36 of FIG.
  • the heat dissipation sheet 36 of the second embodiment shown in FIG. 5 includes a through hole 32 through which the bottom surface 11ba (thin wall portion 11b) of the recess 12 of the heat dissipation sheet 16 in the first embodiment passes.
  • the heat radiation sheet 36 is provided with a double-sided tape having a thickness of 10 ⁇ m as an adhesive layer 33 on the upper surface of a heat conductive resin sheet 31 made of a styrene polymer having a thickness of about 1.2 mm. Further, a graphite film having a thickness of about 25 ⁇ m is provided as the heat conductive film 34 on the upper surface of the adhesive layer 33. Further, a protective film 35 having a thickness of about 10 ⁇ m is provided on the upper surface of the heat conductive film 34.
  • the heat conductive resin sheet 31 is made of a material that plastically deforms at 25 ° C., and is made of a styrene polymer that can be plastically deformed at 25 ° C. and does not contain siloxy acid.
  • the adhesive layer 33 is exposed from the through hole 32 of the heat conductive resin sheet 31.
  • the heat radiating sheet 36 plastically deforms the heat conductive resin sheet 31 by applying pressure by bringing the heat radiating sheet 36 into contact with the heat radiating sheet 36 so that the heat generating component mounted on the printed board enters the through hole 32.
  • the upper surface of the heat generating component is bonded to the exposed surface 33 a of the adhesive layer 33 exposed from the through hole 32.
  • a heat conductive resin sheet 31 that is plastically deformed is in contact with and in close contact with the side surface of the heat generating component and the printed circuit board.
  • the heat dissipation sheet 36 of the second embodiment dissipates or transfers heat generated in the heat generating component in the surface direction of the heat conductive film 34 made of the graphite film via the adhesive layer 33, and Heat can also be radiated or transferred from the side surface to the printed circuit board through the heat conductive resin sheet 31.
  • the heat conductive resin sheet 31 has an insulating property and can be plastically deformed at 25 ° C.
  • plastic deformation means deformation with an elastic recovery rate of 50% or less. Note that the definition and measurement method of the elastic recovery rate are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the styrene polymer used in the heat conductive resin sheet 31 of the second embodiment has an elastic recovery rate of about 30%, similar to the styrene polymer used in the heat conductive resin sheet 11 of the first embodiment.
  • the thermal conductivity of the thermal conductive film 34 and the thermal conductive resin sheet 31 is also the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the size of the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 is larger than the size of the heat generating component.
  • the size of the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 is made larger than the size of the heat generating component, the upper surface of the heat generating component can be more securely adhered to the exposed surface 33 of the adhesive layer 33.
  • the size of the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 is made larger than the size of the heat generating component, it is not necessary to bring the entire side surface of the heat generating component into close contact with the heat conductive resin sheet 31, and at least one of the side surfaces of the heat generating component. What is necessary is just the state which the part closely_contact
  • the size of the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 is desirable to make the size of the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 smaller than the size of the heat generating component within a range of 0.5 to 2.0 mm.
  • the thickness of the peripheral portion 31a of the heat conductive resin sheet 31 is preferably 0.5 to 2.0 mm.
  • the heat conductive resin sheet 31 is in contact with the heat-generating component and sufficiently adhered to obtain a heat radiating sheet 36 with high heat dissipation.
  • this protective film 35 is good also as a double-sided tape which has adhesiveness on both surfaces.
  • the heat radiating sheet 36 can be connected to a housing or a heat sink, and heat can be radiated or transferred more efficiently.
  • the heat dissipation structure is a structure in which a heat dissipation sheet 36 is bonded to a printed board.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a heat dissipation structure 40 using the heat dissipation sheet 36 of the second embodiment.
  • a heat generating component 37 such as an IC and other electronic components 38 are mounted on the printed circuit board 39.
  • the height of the heat generating component 37 is about 1 mm.
  • the heat radiating sheet 36 is obtained by bonding a heat conductive film 34 to a heat conductive resin sheet 31 having a thickness of about 1.2 mm.
  • the heat dissipation structure 40 plastically deforms the heat conductive resin sheet 11 by pressing the upper surface 39a of the printed circuit board 39 against the lower surface 333 of the heat conductive resin sheet 31.
  • the heat conductive resin sheet 31 is in close contact with the entire upper surface and side surfaces of the heat generating component 37 and the upper surface 39 a of the printed circuit board 39.
  • the size of the exposed surface 33 a of the adhesive layer 33 of the heat conductive resin sheet 31 may be larger than the size of the upper surface of the heat generating component 37.
  • the heat conductive resin sheet 31 is plastically deformed, the upper surface of the heat generating component 37 is bonded to the exposed surface 33a of the adhesive layer 33 of the heat conductive film 34, and the side surface of the heat generating component 37 and the upper surface 39a of the printed circuit board 39 are bonded.
  • the heat conductive resin sheet 31 can be adhered.
  • the through hole of the heat conductive resin sheet 31 is in contact with more than half of the side surface of the heat generating component 37 from the top surface to the bottom surface of the heat generating component.
  • the heat dissipation sheet 36 of the second embodiment most of the heat generated in the heat generating component 37 is transferred from the upper surface of the heat generating component 37 to the heat conductive film 34 through the heat conductive resin sheet 31. Further, part of the heat is also transferred from the side surface of the heat generating component 37 to the heat conductive resin sheet 31 and can be further transferred to the printed circuit board 39, so that heat can be radiated or transferred much more efficiently than the conventional heat conductive sheet. It can be performed.
  • the heat dissipation sheet 36 to the printed circuit board 39
  • the term which shows directions is a term which shows the relative positional relationship of the structural component of a printed circuit board or a thermal radiation sheet, and does not show an absolute direction.
  • the heat dissipating sheet and the heat dissipating structure using the heat dissipating sheet according to the present invention are industrially useful because they can efficiently dissipate or transfer the heat generated by the heat generating components and can be easily detached from the printed circuit board.

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Abstract

　放熱シートは、熱伝導樹脂シートと、熱伝導樹脂シートの上面に設けられた粘着層と、粘着層の上面に設けられ、かつ熱伝導樹脂シートよりも熱伝導率の高い熱伝導フィルムと、を備え、熱伝導樹脂シートは、熱伝導樹脂シートの下面に凹部を形成する局部的に薄い薄肉部を有する。また、上述した凹部は熱伝導樹脂シートを貫通する貫通孔であってもよく、熱伝導樹脂シートの貫通孔から粘着層が露出している。

Description

放熱シートおよびこれを用いた放熱構造体
　本発明は、各種電子機器に用いられる放熱シートおよびこれを用いた放熱構造体に関するものである。
　近年、電子機器の各種機能や処理能力等が急速に向上し、それに伴い半導体素子をはじめとする電子部品からの発熱量は増加する傾向にある。このため半導体素子等の動作特性や信頼性等を保つために、樹脂に熱伝導性フィラーを混ぜて硬化した熱伝導シートを発熱部品に当接させ、放熱あるいは伝熱を行うことが行われている。ここで、発熱部品とは、発熱性を有する電子部品である。
　なお、上記の熱伝送シートに類似の技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２０１０－２４３７１号公報
　放熱シートは、熱伝導樹脂シートと、熱伝導樹脂シートの上面に設けられた粘着層と、粘着層の上面に設けられ、かつ熱伝導樹脂シートよりも熱伝導率の高い熱伝導フィルムと、を備え、熱伝導樹脂シートは、熱伝導樹脂シートの下面に凹部を形成する局部的に薄い薄肉部を有する。
　また、上述した凹部は熱伝導樹脂シートを貫通する貫通孔であってもよく、熱伝導樹脂シートの貫通孔から粘着層が露出している。
図１は、実施の形態１における放熱シートの下面斜視図である。 図２は、図１における放熱シートのＩＩ－ＩＩ線の断面図である。 図３は、図２における放熱シートの一部分を拡大した断面図である。 図４は、図２の放熱シートにプリント基板を設けた放熱構造体の断面図である。 図５は、実施の形態２における放熱シートの斜視図である。 図６は、図５における放熱シートのＶＩ－ＶＩ線の断面図である。 図７は、図６における放熱シートの一部分を拡大した断面図である。 図８は、図６の放熱シートにプリント基板を設けた放熱構造体の断面図である。
　前述の従来の熱伝導シートは、発熱部品と熱伝導シートとの間の熱抵抗が大きい。また、熱伝導シートそのものの熱伝導率が十分ではない。そのため十分に放熱、伝熱を行うことが難しい。また、接触状態による熱抵抗を下げるために、熱伝導シートを用いる代わりに、液状の樹脂に熱伝導フィラーを混ぜ、これを発熱部品に塗布して硬化させるという方法もあるが、この場合はプリント基板からの取り外しが困難である。さらに、このような目的に使われる液状の樹脂として、シロキ酸が含まれるシリコーンが多く使われる。しかしながら、シロキ酸は電子機器等の内部を汚染しやすい。
　以上のような問題点を解決する放熱シートについて図面を参照して説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１における放熱シート１６の下面斜視図である。図２は、図１の放熱シート１６をＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図である。図３は、図２の放熱シート１６の一部分Ａを拡大した断面図である。
　図３に示すように放熱シート１６は、厚さが約１．２ｍｍのスチレンポリマーからなる熱伝導樹脂シート１１の上面に粘着層１３として厚さが約１０μｍの両面テープが設けられている。さらに粘着層１３の上面には、熱伝導フィルム１４として厚さが約２５μｍのグラファイトフィルムが設けられている。さらに熱伝導フィルム１４の上面には、厚さが約１０μｍの保護フィルム１５が設けられている。熱伝導樹脂シート１１は２５℃で塑性変形する材料よりなり、２５℃で塑性変形可能でかつシロキ酸を含まないスチレンポリマーよりなる。
　図２に示すように熱伝導樹脂シート１１は、熱伝導樹脂シートの下面１１１に凹部１２を形成する局部的に薄い薄肉部１１ｂを有する。薄肉部１１ｂは、熱伝導樹脂シートの周辺部１１ａよりも内側に設けられている。薄肉部１１ｂの厚さは約０．５ｍｍで周辺部１１ａの厚さは約１．１ｍｍである。熱を発する発熱部品は、薄肉部１１ｂの上面に当接して放熱シート１６に密着される。
　以上の構成により、実施の形態１の放熱シート１６は、発熱部品を含む電子部品を実装したプリント基板の上面に加圧して貼り合せたときに熱伝導樹脂シート１１を発熱部品の上面および側面に密着させることができるため発熱部品と熱伝導樹脂シート１１との熱抵抗を下げることができる。
　また、発熱部品を薄肉部１１ｂの下面である凹部１２の底面１１ｂａに当接させて加圧することにより、熱伝導樹脂シート１１が少ない変形量で発熱部品に密着させることができる。さらに発熱部品と放熱シート１６とを加圧する加圧力を低減させることができる。
　熱伝導樹脂シート１１には、熱伝導樹脂シート１１よりも熱伝導率の高い熱伝導フィルム１４を貼り合せている。このため発熱部品から発生した熱は、熱伝導樹脂シート１１から速やかに熱伝導フィルム１４へ伝達し放熱あるいは伝熱される。結果、発熱部品の温度の上昇を抑えることができる。さらに熱伝導樹脂シート１１を加熱硬化させること無くプリント基板に密着させることができる。したがって、放熱シート１６の貼り直しの際にプリント基板からの取り外しが容易となる。
　薄肉部１１ｂの厚さは、熱伝導樹脂シート１１の周辺部１１ａの厚さの５％以上７０％以下とすることが望ましい。薄肉部１１ｂの厚さが、７０％を超えると発熱部品と放熱シート１６とを加圧する加圧力が大きくなるため発熱部品へかかる加圧力も大きくなり発熱部品に負荷がかかる。薄肉部１１ｂの厚さが、熱伝導樹脂シート１１の周辺部１１ａの５％未満になると工法的に形成することが難しい。
　凹部１２は、熱伝導樹脂シート１１の下面１１１に開口する開口部１２ａを有する。熱伝導樹脂シート１１の下面１１１に設けられる凹部１２は、凹部１２の開口部１２ａから薄肉部１１ｂの下面である凹部１２の底面１１ｂａに近づくに従って凹部１２の幅が狭まるテーパ状にすることが望ましい。
　以上の構成により、発熱部品と熱伝導樹脂シート１１が密着しやすくなる。
　熱伝導樹脂シート１１は絶縁性を有し、２５℃で塑性変形が可能である。ここで塑性変形とは、弾性復元率が５０％以下である変形を意味している。弾性復元率とは、試験片の表面に一定形状の圧子を用いて荷重をかけ、試験片の２０％の膜厚（ｘ）に相当する距離まで一定の増圧速度で圧子を押し込んで１秒間保持した後に一定の減圧速度で荷重を除き３０秒間保持した後の試験片の膜厚（ｙ）から次式により弾性復元率ＲＥを求める。
　　　ＲＥ（％）＝（（ｘ）－（ｙ））／（ｘ）×１００
　本実施の形態で用いているスチレンポリマーは、弾性復元率ＲＥが約３０％である。通常のスチレンポリマー等の樹脂シートでは、このような圧力に対して弾性変形するが可塑剤を多く入れることで５０％以下の弾性復元率ＲＥを実現することができる。
　熱伝導フィルム１４は、高分子フィルムを熱分解して生成される熱分解グラファイトフィルムを用いることが望ましい。熱分解グラファイトフィルムは面方向に約１６００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するので良好な放熱性を確保することができる。
　熱伝導樹脂シート１１は、約２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有している。熱伝導樹脂シート１１の熱伝導率が高いほど効率的に熱を運ぶことができる。熱伝導樹脂シート１１の熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ以上が望ましい。しかしながら樹脂の熱伝導率は一般的に低いため熱伝導樹脂シート１１としても高い熱伝導率を得られない。そこで本実施の形態のように熱伝導樹脂シート１１の上に、この熱伝導樹脂シート１１よりも遥かに大きな熱伝導率を有する熱伝導フィルム１４を貼り合せることにより、速やかに熱を熱伝導フィルム１４の面方向に拡散させることができる。
　以上の構成により、本実施の形態の放熱シート１６は、２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率である熱伝導樹脂シート１１を用いても十分に放熱あるいは伝熱することができる。熱伝導フィルム１４の熱伝導率は熱伝導樹脂シート１１の熱伝導率の１００倍以上とすることが望ましい。
　本実施の形態の放熱シート１６は、発熱部品に凹部１２を形成する局部的に薄い薄肉部１１ｂを当接させて加圧することで熱伝導樹脂シート１１を塑性変形させて、発熱部品に密着させる。
　以上の構成により、本実施の形態の放熱シート１６は、熱伝導樹脂シート１１に発熱部品の上面全体、および発熱部品の側面を密着させることができる。
　本実施の形態の放熱シート１６に対して、薄肉部１１ｂを有さない主面が平面の熱伝導樹脂シートを用いる場合は熱伝導樹脂シートを塑性変形させるために大きな圧力が必要となる。しかしながら本実施の形態の放熱シート１６のように、凹部１２を形成する局部的に薄い薄肉部１１ｂを発熱部品に当接させて加圧することで小さな加圧力で十分に発熱部品を熱伝導樹脂シート１１に密着させることができる。
　本実施の形態の熱伝導樹脂シート１１の下面１１１に設けられる凹部１２は、開口部１２ａから凹部１２の底面１１ｂａに近づくに従って凹部１２の幅が狭まるテーパ状にすることが望ましい。
　以上の構成により、発熱部品は熱伝導樹脂シート１１に密着しやすくなる。
　さらに発熱部品を凹部１２に挿入する前において、凹部１２の底面１１ｂａの大きさは発熱部品の大きさよりも小さいほうが望ましい。凹部１２の底面１１ｂａの大きさを発熱部品の大きさよりも小さくすることで、より確実に熱伝導樹脂シート１１に発熱部品の上面全体、および発熱部品の側面を密着させることができる。具体的には凹部１２の底面１１ｂａの大きさを発熱部品の大きさよりも０．５～２．０ｍｍの範囲内で小さくし、凹部１２の開口部１２ａの大きさは発熱部品の大きさよりも０．５～２．０ｍｍの範囲内で大きくすることが望ましい。
　なお、凹部１２の底面１１ｂａを発熱部品の大きさよりも小さくする場合は、凹部１２に発熱部品を挿入して加圧するときに発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとの間に空気が入り発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとが十分に密着しないことが懸念される。この場合は、熱伝導樹脂シート１１を湾曲させながら発熱部品の一方の側面から他方の側面に向けて順次当接していくことで発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとの間に空気が入ることがなく、発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとが十分に密着する放熱シートを得ることができる。
　また、熱伝導樹脂シート１１の下面１１１から放熱シート１６を貫通する空気の通り孔を設けてもよく、発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとの間で空気が入ることなく、発熱部品の上面と凹部１２の底面１１ｂａとが十分に密着する放熱シートを得ることができる。
　以上の構成により、発熱部品は、より熱伝導樹脂シート１１に密着しやすくなる。
　また熱伝導樹脂シート１１の周辺部１１ａの厚さは、０．５～２．０ｍｍとすることが望ましい。
　以上の構成により、熱伝導樹脂シート１１は発熱部品と十分に密着して、放熱性の高い放熱シート１６を得ることができる。
　凹部１２の深さは、発熱部品の高さの８０％以上９５％以下とすることが望ましい。ここで凹部１２の深さとは、凹部１２の底面１１ｂａから熱伝導樹脂シート１１の下面１１１までの距離である。
　以上の構成により、熱伝導樹脂シート１１を発熱部品に当接させて加圧するときに、発熱部品にかかる加圧力が小さくなるとともに、安定して熱伝導樹脂シート１１を発熱部品に密着させることができる。
　さらに図３に示すように熱伝導フィルム１４の上面に絶縁性を有する保護フィルム１５を貼り合せておくことがより望ましい。
　以上の構成により、放熱シート１６の表面の絶縁性を確保するとともに、外部からの応力による放熱シート１６の損傷を防ぐことができる。なお、この保護フィルム１５は、両面に粘着性を有する両面テープでもよい。保護フィルム１５を両面テープにすることで例えば、放熱シート１６を筐体あるいはヒートシンクに接続することができ、より効率的に放熱あるいは伝熱を行うことができる。
　次に実施の形態１の放熱シート１６を用いた放熱構造体について説明する。放熱構造体とは放熱シート１６をプリント基板に貼り合せた構造体である。
　図４は、実施の形態１の放熱シート１６を用いた放熱構造体２０の断面図である。
　プリント基板１９の上面１９ａにはＩＣ等の発熱部品１７および他の電子部品１８が実装されている。発熱部品１７の高さは約１ｍｍである。放熱シート１６は、厚さが約１．３ｍｍの熱伝導樹脂シート１１に熱伝導フィルム１４を貼り合せている。
　放熱構造体２０は、熱伝導樹脂シート１１の下面１１１にプリント基板１９の上面１９ａを当接させて加圧することで熱伝導樹脂シート１１を塑性変形させる。熱伝導樹脂シート１１は、発熱部品１７の上面全体、発熱部品１７の上面と下面に繋がる側面およびプリント基板の上面１９ａに当接している。
　ここで熱伝導樹脂シート１１の凹部１２は、発熱部品１７の側面のうち、発熱部品１７の上面から底面に至るまでの半分以上に当接することが望ましい。
　本実施の形態の熱伝導樹脂シート１１に対して、弾性を有する熱伝導樹脂シートを発熱部品１７に当接させて加圧する場合は、熱伝導樹脂シート１１と発熱部品の上面は当接するが、熱伝導樹脂シート１１と発熱部品１７の側面はスプリングバックにより十分に当接させることはできない。一方、本実施の形態の熱伝導樹脂シート１１は、発熱部品１７の上面が凹部を形成する局部的に薄い薄肉部１１ｂと当接して加圧されるため、小さな圧力で発熱部品１７の側面を熱伝導樹脂シート１１に密着させることができる。さらにプリント基板１９に貼り合わせる前の熱伝導樹脂シート１１の周辺部１１ａの厚さが、発熱部品１７の高さよりも大きいため熱伝導樹脂シート１１とプリント基板１９も当接させることができる。
　以上の構成により、発熱部品１７で発生した熱の多くは発熱部品１７の上面から熱伝導樹脂シート１１を通じて熱伝導フィルム１４に伝熱される。また、一部の熱を発熱部品１７の側面から熱伝導樹脂シート１１を介してプリント基板１９に伝熱させることができる。
　図４に示すように、塑性変形した後の熱伝導樹脂シート１１の薄肉部１１ｂの厚さＴ１は約０．４ｍｍである。薄肉部１１ｂの厚さＴ１が、薄いほど発熱部品１７から発生した熱を熱伝導フィルム１４に速やかに伝熱することができため好ましい。薄肉部１１ｂの厚さＴ１は０ｍｍより大きく０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。以上の構成により、実用上良好な放熱性を確保することができる。
　プリント基板１９に放熱シート１６を貼り合せる方法としては、ローラによる加圧あるいは弾性体で放熱シート１６の上面からプレスする方法があげられる。これらいずれの方法も、熱伝導フィルム１４の上にさらに保護フィルム１５を設けておくことが望ましい。さらに保護フィルム１５の引っ張り強度は、熱伝導フィルム１４の引っ張り強度よりも大きいほうが望ましい。これにより、プリント基板１９を加圧する際の放熱シート１６の破損を低減することができる。
　以上、本実施の形態の放熱構造体２０は従来の熱伝導シートに比べて遥かに効率よく放熱あるいは伝熱させることができる。
　（実施の形態２）
　図５は実施の形態２における放熱シート３６の斜視図である。図６は、図５の放熱シート３６をＶＩ－ＶＩ線で切断した断面図である。図７は図６の放熱シート３６の一部分Ｂを拡大した断面図である。図５に示す実施の形態２の放熱シート３６は、実施の形態１における放熱シート１６の凹部１２の底面１１ｂａ（薄肉部１１ｂ）が貫通した貫通孔３２を備える。
　図７に示すように放熱シート３６は、厚さが約１．２ｍｍのスチレンポリマーからなる熱伝導樹脂シート３１の上面に粘着層３３として厚さが１０μｍの両面テープが設けられている。さらに粘着層３３の上面に、熱伝導フィルム３４として厚さ約２５μｍのグラファイトフィルムが設けられている。さらに熱伝導フィルム３４の上面には厚さ約１０μｍの保護フィルム３５が設けられている。熱伝導樹脂シート３１は２５℃で塑性変形する材料よりなり、２５℃で塑性変形可能でかつシロキ酸を含まないスチレンポリマーよりなる。
　熱伝導樹脂シート３１の貫通孔３２からは粘着層３３が露出している。
　以上の放熱シート３６は、プリント基板に実装された発熱部品が貫通孔３２に入り込むように放熱シート３６を当接させて加圧力を加えることで熱伝導樹脂シート３１を塑性変形させる。発熱部品の上面は貫通孔３２から露出する粘着層３３の露出面３３ａに接着されている。発熱部品の側面およびプリント基板には塑性変形した熱伝導樹脂シート３１が当接して密着されている。
　以上の構成により、実施の形態２の放熱シート３６は、発熱部品で発生した熱を粘着層３３を介してグラファイトフィルムよりなる熱伝導フィルム３４の面方向に放熱あるいは伝熱させるとともに、発熱部品の側面からも熱伝導樹脂シート３１を通してプリント基板に放熱あるいは伝熱させることができる。
　熱伝導樹脂シート３１は絶縁性を有し、２５℃で塑性変形が可能である。ここで塑性変形とは、弾性復元率が５０％以下である変形を意味している。なお、弾性復元率の定義および測定方法については実施の形態１と同様のため説明は省略する。
　実施の形態２の熱伝導樹脂シート３１で用いているスチレンポリマーは、実施の形態１の熱伝導樹脂シート１１で用いたスチレンポリマーと同様に弾性復元率が約３０％である。
　熱伝導フィルム３４および熱伝導樹脂シート３１の熱伝導率についても実施の形態１と同様なので説明を省略する。
　発熱部品を貫通孔３２に挿入する前において、粘着層３３の露出面３３ａの大きさは発熱部品の大きさよりも大きいことが望ましい。粘着層３３の露出面３３ａの大きさを発熱部品の大きさよりも大きくすることで粘着層３３の露出面３３に発熱部品の上面をより確実に密着させることができる。なお、粘着層３３の露出面３３ａの大きさを発熱部品の大きさよりも大きくする場合は、発熱部品の側面全体を熱伝導樹脂シート３１と密着させる必要はなく、発熱部品の側面のうち少なくとも一部が密着した状態であればよい。
　具体的には粘着層３３の露出面３３ａの大きさを発熱部品の大きさよりも０．５～２．０ｍｍの範囲内で小さくすることが望ましい。
　以上の構成により、発熱部品は、より熱伝導樹脂シート３１に密着しやすくなる。また熱伝導樹脂シート３１の周辺部３１ａの厚さは０．５～２．０ｍｍとすることが望ましい。
　以上の構成により、熱伝導樹脂シート３１が発熱部品と当接して十分に密着し放熱性の高い放熱シート３６を得ることができる。
　さらに図７に示すように、熱伝導フィルム３４の上面に絶縁性を有する保護フィルム３５を貼り合せておくことがより望ましい。
　以上の構成により、放熱シート３６の表面の絶縁性を確保するとともに、外部からの応力による放熱シート３６の損傷を防ぐことができる。なお、この保護フィルム３５は、両面に粘着性を有する両面テープとしてもよい。
　保護フィルム１５を両面テープにすることで例えば、放熱シート３６を筐体あるいはヒートシンクに接続することができ、より効率的に放熱あるいは伝熱を行うことができる。
　次に実施の形態２の放熱シート３６を用いた放熱構造体について説明する。放熱構造体とは放熱シート３６をプリント基板に貼り合せた構造体である。
　図８は、実施の形態２の放熱シート３６を用いた放熱構造体４０の断面図である。
　プリント基板３９にはＩＣ等の発熱部品３７および他の電子部品３８が実装されている。発熱部品３７の高さは約１ｍｍである。放熱シート３６は、厚さが約１．２ｍｍの熱伝導樹脂シート３１に熱伝導フィルム３４を貼り合せたものである。
　放熱構造体４０は、熱伝導樹脂シート３１の下面３３３にプリント基板３９の上面３９ａを当接させて加圧することで熱伝導樹脂シート１１を塑性変形させる。熱伝導樹脂シート３１は、発熱部品３７の上面全体、側面およびプリント基板３９の上面３９ａに密着している。
　貫通孔３２の中に発熱部品３７を挿入する前において、熱伝導樹脂シート３１の粘着層３３の露出面３３ａの大きさは、発熱部品３７の上面の大きさより大きくてもよい。
　そして、熱伝導樹脂シート３１の貫通孔３２の中に発熱部品３７が入り込むように位置あわせを行い、熱伝導樹脂シート３１の下面３３３をプリント基板３９の上面３９ａに当接させて加圧することにより熱伝導樹脂シート３１を塑性変形させプリント基板３９に貼り合せている。
　以上の構成により、熱伝導樹脂シート３１は塑性変形し、発熱部品３７の上面は熱伝導フィルム３４の粘着層３３の露出面３３ａに接着され、発熱部品３７の側面およびプリント基板３９の上面３９ａを熱伝導樹脂シート３１に密着させることができる。
　熱伝導樹脂シート３１の貫通孔は、発熱部品３７の側面のうち、発熱部品の上面から底面に至るまでの半分以上に当接する構成が望ましい。
　以上の構成により、発熱部品３７の側面からもより多くの熱を逃がすことができる。
　以上のように実施の形態２の放熱シート３６は、発熱部品３７で発生した熱の多くは発熱部品３７の上面から熱伝導樹脂シート３１を通じて熱伝導フィルム３４に伝熱される。また、一部の熱は発熱部品３７の側面からも熱伝導樹脂シート３１に伝わり、さらにプリント基板３９にも伝熱することができ従来の熱伝導シートに比べて遥かに効率よく放熱あるいは伝熱を行うことができる。
　また、プリント基板３９に放熱シート３６を貼り合せる方法としては、ローラによる加圧あるいは、弾性体で放熱シート３６の上面からプレスする方法があげられる。この場合、熱伝導フィルム３４の上に保護フィルム３５を設けておくことが望ましい。保護フィルム３５の引っ張り強度は、熱伝導フィルム３４のも引っ張り強度よりも大きいほうが望ましい。
　以上の構成により、プリント基板３９に加圧する際に発生する放熱シート３６の破損を低減することができる。
　なお、実施の形態における上面や下面等の方向を示す用語は、プリント基板や放熱シートの構成部品の相対的な位置関係を示す用語であり絶対的な方向を示すものではない。
　本発明に係る放熱シートおよびこれを用いた放熱構造は、発熱部品で発生した熱を効率よく放熱あるいは伝熱することができ、プリント基板への取り外しが容易なため産業上有用である。
　１１　熱伝導樹脂シート
　１１ａ　周辺部
　１１ｂ　薄肉部
　１１ｂａ　底面
　１２　凹部
　１２ａ　開口部
　１３　粘着層
　１４　熱伝導フィルム
　１５　保護フィルム
　１６　放熱シート
　１７　発熱部品
　１８　電子部品
　１９　プリント基板
　２０　放熱構造体
　３１　熱伝導樹脂シート
　３１ａ　周辺部
　３２　貫通孔
　３３　粘着層
　３３ａ　露出面
　３４　熱伝導フィルム
　３５　保護フィルム
　３６　放熱シート
　３７　発熱部品
　３８　電子部品
　３９　プリント基板
　４０　放熱構造体

Claims (16)

  1. 熱伝導樹脂シートと、
    前記熱伝導樹脂シートの上面に設けられた粘着層と、
    前記粘着層の上面に設けられ、かつ前記熱伝導樹脂シートよりも熱伝導率の高い熱伝導フィルムと、
    を備え、
    前記熱伝導樹脂シートは、前記熱伝導樹脂シートの下面に凹部を形成する局部的に薄い薄肉部を有する放熱シート。
  2. 前記薄肉部の厚さは、前記熱伝導樹脂シートの周辺部の厚さの５％以上かつ７０％以下である、請求項１に記載の放熱シート。
  3. 前記凹部は、前記熱伝導樹脂シートの前記下面から前記凹部の底面に近づくに従って前記凹部の幅が狭まるようにテーパ状になっている、請求項１に記載の放熱シート。
  4. 前記凹部は前記熱伝導樹脂シートを貫通する貫通孔であり、
    前記熱伝導樹脂シートの前記貫通孔から前記粘着層が露出している、請求項１に記載の放熱シート。
  5. 前記凹部は、前記熱伝導樹脂シートの周辺部よりも内側に設けられる、請求項１または４のいずれかに記載の放熱シート。
  6. 前記熱伝導樹脂シートは、シロキ酸を含まず２５℃で塑性変形する材料よりなる、請求項１または４のいずれかに記載の放熱シート。
  7. 前記熱伝導樹脂シートは、スチレンポリマーからなる、請求項１または４に記載の放熱シート。
  8. 発熱部品が挿入される前記貫通孔であって、
    前記貫通孔から露出した前記粘着層の露出面の大きさは、前記発熱部品の前記上面の大きさよりも大きい、請求項４に記載の放熱シート。
  9. 発熱部品が挿入される前記凹部であって、
    前記凹部の前記底面の大きさは、前記発熱部品の前記上面の大きさよりも小さい、請求項１に記載の放熱シート。
  10. 　　プリント基板と、
    　　前記プリント基板の上面に実装された発熱部品と、
    　　　　　熱伝導樹脂シートと、
    　　　　　前記熱伝導樹脂シートの上面に設けられた粘着層と、
    　　　　　前記粘着層の上面に設けられ、かつ前記熱伝導樹脂シートよりも熱伝導率の高い熱伝導フィルムと、
    　　を有し、前記熱伝導樹脂シートは、
    　　　　　　　　　前記熱伝導樹脂シートの下面に設けられかつ前記発熱部品の上面に当接する底面を有する凹部と、
    　　　　　　　　　前記凹部を形成する局部的に薄い薄肉部と、
    　　を有する放熱シートと、
    　　を備え、
    前記熱伝導樹脂シートは、前記プリント基板の前記上面の少なくとも一部、前記発熱部品の前記上面の全部および前記発熱部品の側面のうち前記発熱部品の前記上面から下面に至るまでの半分以上に当接する、放熱構造体。
  11. 前記凹部の前記底面の大きさは、前記発熱部品が前記凹部に入っていない状態において、前記発熱部品の前記上面の大きさよりも小さい、請求項１０に記載の放熱構造体。
  12. 前記薄肉部の厚さは、前記熱伝導樹脂シートの周辺部の厚さの５％以上かつ７０％以下である、請求項１０に記載の放熱構造体。
  13. 前記凹部は、前記熱伝導樹脂シートを貫通する貫通孔であり、
    前記熱伝導樹脂シートの前記貫通孔から前記粘着層が露出し、
    前記発熱部品は前記貫通孔から露出した前記粘着層に当接して接着される、請求項１０に記載の放熱構造体。
  14. 前記貫通孔から露出した前記粘着層の露出面の大きさは、前記発熱部品が前記凹部に入っていない状態において、前記発熱部品の前記上面の大きさよりも大きい、請求項１３に記載の放熱構造体。
  15. 前記凹部は、前記熱伝導樹脂シートの周辺部よりも内側に設けられる、請求項１０または１３のいずれかに記載の放熱構造体。
  16. 前記熱伝導樹脂シートは、スチレンポリマーからなる、請求項１０または１３のいずれかに記載の放熱構造体。
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