(57)【要約】  使い易さに加えて接合面の熱抵抗をいままでよりも下げることができる熱伝導性シート、およびその熱伝導性シートが適用された電子装置を提供する。所定厚みを有する熱伝導性シートを発熱部品であるＣＰＵ１０と放熱部品であるヒートシンク１１との間に挟んだ状態でその熱伝導性シート１に荷重をかけていく。熱伝導性シート１は、発熱部品であるＣＰＵ１０と放熱部品であるヒートシンク１１との間隔がネジの締付けによる０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重が加えられたときに所定厚みｔよりも狭まる硬さを有する。
2008065718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品と放熱部品との間に介在して発熱部品の熱を放熱部品に伝える熱伝導性シートにおいて、
所定厚みを有する当該熱伝導性シートを前記発熱部品と前記放熱部品との間に挟んだ状態で該熱伝導性シートに荷重をかけていったときに、前記発熱部品と前記放熱部品との間隔が０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重で前記所定厚みよりも狭まる硬さを有することを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】
当該熱伝導性シートが、１５０以上２７０以下のちょう度を有するものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
当該熱伝導性シートが、１６０以上２４０以下のちょう度を有するものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
当該熱伝導性シートは、金属箔上に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
当該熱伝導性シートが、樹脂中に熱伝導性フィラーが分散されているものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
前記熱伝導性フィラーは、金属フィラーであることを特徴とする請求項５記載の熱伝導性シート。
【請求項７】
前記熱伝導性フィラーは、無機フィラーであることを特徴とする請求項５記載の熱伝導性シート。
【請求項８】
前記熱伝導性フィラーは、０．５μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径を有するとともに１００μｍ未満の最大粒径を有し、平均粒径が互いに異なる複数のフィラーを含むものであることを特徴とする請求項５記載の熱伝導性シート。
【請求項９】
前記熱伝導性シートは、５ｍＰａｓ以上１５００ｍＰａｓ以下の粘度の樹脂を含むものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項１０】
発熱する電子部品と、前記電子部品の熱を放熱する放熱部品と、前記電子部品と前記放熱部品との間に介在して該電子部品の熱を該放熱部品に伝える熱伝導性シートとを備え、
所定厚みを有する当該熱伝導性シートを前記電子部品と前記放熱部品との間に挟んだ状態で該熱伝導性シートに荷重をかけていったときに、当該熱伝導性シートが、前記電子部品と前記放熱部品との間隔が０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重で前記所定厚みよりも狭まる硬さを有するものであることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品と放熱部品との間に介在して発熱部品の熱を放熱部品に伝える熱伝導性シート、および熱伝導性シートを備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵ等の半導体素子については、高集積化に加えて動作時の処理速度の高速化が進み、従来にも増して動作時の発熱量が増える傾向にある。このため、半導体素子が動作時に発生した熱を効率よく外部へ逃さないと、動作中に半導体素子の内部温度が動作温度の限界を超えて焼損してしまう恐れが出てくる。【０００３】
現状では、半導体素子で発生した熱をヒートシンクに伝え伝えた熱をヒートシンクから外部へと放熱する手法が取られているが、ヒートシンクを半導体素子のパッケージに直付けするとヒートシンクの表面の凹凸と半導体素子のパッケージの凹凸によりヒートシンクと半導体素子のパッケージとが接合する接合界面の熱抵抗値が上昇して半導体素子で発生した熱をヒートシンクにまでうまく伝達することができない。【０００４】
そこで、半導体素子のパッケージの表面とヒートシンクの表面との間に熱伝導性のグリース、あるいはフェーズチェンジシート、あるいは熱伝導シートを介在させシートシンクと半導体のパッケージとの双方の表面の凹凸にそれらをなじませることにより接合界面の熱抵抗値を下げて半導体素子で発生した熱をヒートシンクへ効率よく伝達する策が採られている（例えば特許文献１〜特許文献６参照）。これらの策により効率よく半導体素子からヒートシンクに熱が伝達されると、半導体素子の内部温度の上昇が抑制され半導体素子の確実な動作が保証される。【０００５】
ところで、上記グリースは流動性が高く、半導体のパッケージとヒートシンクの表面の凹凸に良くなじむので低熱抵抗化を達成することができるが、ヒートシンクの表面や半導体のパッケージの表面に定量だけ塗布させるために、シリンジ、塗布機などの器具を導入しなければならないため、取り扱いが煩雑になるという問題を抱えている。また上記フェーズチェンジシートは、半導体素子の動作中の温度上昇により溶融してヒートシンクと半導体素子との双方の表面の凹凸になじむので低熱抵抗化を達成することができるが、一旦取り付けると外すときにも加熱が必要になるため、上記グリースと同様に取り扱いが煩雑になるという問題を抱えている。【０００６】
これらに対して熱伝導性シートは、グリースや加熱したフェーズチェンジシートの様に流動性を持つことがなく、所定厚みに成型された、所定の硬さを持つシートを、ヒートシンクと半導体素子のパッケージとの間に介在させ、ネジなどで締め付けて取り付けるだけで良いので、取り外しも簡単で非常に扱い易いという利点を有している。【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４２７３０号公報
【特許文献２】特表２００６−５０３１６６号公報
【特許文献３】特許第３４３１５７６号公報
【特許文献４】特開２００２−３２９９８９号公報
【特許文献５】特許第３７４４４２０号公報
【特許文献６】特許第３５０４８８２号公報
【０００８】
しかし従来の熱伝導性シートは、所定の硬さを有するため、発熱部品と放熱部品との双方の表面の凹凸にあまりなじまずに接合面の熱抵抗値を今ひとつ下げることができないという欠点を有している。【０００９】
本発明は、加熱の必要が無く使い易さに加えて接合面の熱抵抗値を今までより下げることができる熱伝導性シート、およびその熱伝導性シートが適用された電子装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の熱伝導性シートは、発熱部品と放熱部品との間に介在して発熱部品の熱を放熱部品に伝える熱伝導性シートにおいて、
所定厚みを有する当該熱伝導性シートを上記発熱部品と上記放熱部品との間に挟んだ状態でその熱伝導性シートに荷重をかけていったときに、上記発熱部品と上記放熱部品との間隔が０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重で上記所定厚みよりも狭まる硬さを有することを特徴とする。
【００１１】
所定厚みの熱伝導性シートを発熱部品と放熱部品との間に挟んだだけでは発熱部品や放熱部品の面のうねりや凹凸等に起因して発熱部品と放熱部品との間隔は、通常、上記所定厚みを超えた間隔となっている。
【００１２】
ここで、上記本発明によれば、本発明の熱伝導性シートは、上記発熱部品と上記放熱部品との間に挟まれた状態にあって０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重が加えられたときに上記発熱部品と上記放熱部品との間隔が所定厚みよりも狭まる硬さに成型される。
【００１３】
そうすると、例えばネジで上記放熱部材を上記発熱部品とともに基板に取り付けるときに上記０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内の荷重を当該熱伝導性シートに加えることで、従来の硬さよりも柔らかい上記当該熱伝導性シートを上記発熱部品の表面と上記放熱部品の底面との双方の凹凸にうまくなじませることができる。その結果、当該熱伝導性シートの熱抵抗値を今までより下げることができる。
【００１４】
ここで、上記荷重の範囲の下限を示す上記０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２という数値は、放熱部材の自重以上の荷重をかけることを意味する。つまり、上記放熱部材が当該熱伝導性シートの上に実装されさらに多少なりとも荷重をかけることにより上記放熱部材と上記発熱部品との間の間隔が多少狭められる硬さであることが好ましい。荷重をかけずに自重だけで間隔が狭まるようでは、柔らか過ぎてその熱伝導性シートの取り扱い性に難を生じることになる。
【００１５】
また、上記５．０ｋｇｆ／ｃｍ２という数値は、当該熱伝導性シートを挟む発熱部材とその発熱部材が搭載された基板との間の接合部が破断し始める荷重に相当するものである。つまり、実際に当該熱伝導性シートが用いられる場合には、上記５．０ｋｇｆ／ｃｍ２という数値を超えての使用は部品等の破損を引き起こす恐れがある。
【００１６】
すなわち、上記数値範囲内で上記発熱部品と上記放熱部品との間隔が狭まる硬さを有する熱伝導性シートであれば、熱伝導性シートの取り扱い性を損なうことなく、また部品の破損を引き起こすことなく、発熱部品と放熱部品との間の接合界面の熱抵抗値を下げることができる。
【００１７】
ここで、当該熱伝導性シートが、１５０以上２７０以下のちょう度を有するものであることが好ましく、１６０以上２４０以下のちょう度であることがさらに好ましい。
【００１８】
上記当該熱伝導性シートが、１５０以上２７０以下のちょう度を有するものであると、上記０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内の荷重で上記発熱部材と上記放熱部材との間隔が狭まる硬さになる。さらに１６０以上２４０以下のちょう度であると、取扱い性に優れ、かつ熱抵抗値が所定の範囲内に収まる熱伝導性シートが得られる。
【００１９】
また、当該熱伝導性シートは、金属箔上に形成されたものであることも好ましい。
そうすると、シートの強度向上により取り扱い易くなり、さらにＣＰＵ故障等による交換修理時に金属箔面が剥がれ易いため、シートの拭き取り等無駄な作業を減らすことができる。
【００２０】
また、当該熱伝導性シートが、樹脂中に熱伝導性フィラーが分散されているものであることが好ましい。
【００２１】
そうすると、当該熱伝導性シートの熱抵抗値がシート上の各位置でばらつくことがなく均一に制御され発熱部材からの熱が効率的に放熱部材に伝達される。
【００２２】
また、上記熱伝導性フィラーは、金属フィラーであっても良く、上記熱伝導性フィラーは、無機フィラーであっても良い。
【００２３】
また、上記熱伝導性フィラーは、０．５μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径を有するとともに１００μｍ以下の最大粒径を有し、平均粒径が互いに異なる複数のフィラーを含むものであることが好ましく、さらに上記熱伝導性シートは、５ｍＰａｓ以上１５００ｍＰａｓ以下の粘度の樹脂を含むものであることが好ましい。
【００２４】
上記ちょう度を達成するとともに一層良好な伝熱特性を得るためには、当該熱伝導性シート内の熱伝導性フィラーが平均粒径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径であってすべての最大粒径が１００μｍ未満であると良く、また当該熱伝導性シートを形成する樹脂の粘度が５ｍＰａｓ以上１５００ｍＰａｓ以下であると良い。
【００２５】
上記目的を達成する本発明の電子装置は、通電されて発熱する電子部品と、上記電子部品の熱を放熱する放熱部品と、上記電子部品と上記放熱部品との間に介在してその電子部品の熱をその放熱部品に伝える熱伝導性シートとを備え、
所定厚みを有する当該熱伝導性シートを上記電子部品と上記放熱部品との間に挟んだ状態でその熱伝導性シートに荷重をかけていったときに、当該熱伝導性シートが、電子部品と放熱部品との間隔が０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重で上記所定厚みよりも狭まる硬さを有するものであることを特徴とする。
【００２６】
上記本発明の電子装置によれば、所定厚みを有する熱伝導性シートが、上記電子部品と上記放熱部品との間に挟んだ状態で電子部品と放熱部品との間隔が０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の範囲内のいずれかの荷重が加えられ上記所定厚みよりも狭められて実装される。その結果、本発明の熱伝導性シートの接合界面の熱抵抗値が下げられ電子部品からの熱が効率よく放熱部品へと伝達されて放熱され電子部品内部の温度上昇が抑制され電子部品さらには当該電子装置の動作が確実に保証される。
【００２７】
本発明によれば、使い易さに加えて接合面の熱抵抗値を今まで以上に下げることができる熱伝導性シート、およびその熱伝導性シートが適用された電子装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の熱伝導性シート２と、本発明の一実施形態である熱伝導性シート１を発熱部品であるＣＰＵ１０と放熱部品であるヒートシンク１１との間に介在させたときの状態の違いを説明する図である。
【図２】熱伝導性シートをＣＰＵとヒートシンクの間に介在させる前の状態を示す図である。
【図３】本発明の熱伝導性シートが本体内のＣＰＵと放熱部品との間に適用されたパーソナルコンピュータの構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。【００３０】
図１は、従来の熱伝導性シート２と、本発明の一実施形態である熱伝導性シート１を本発明にいう発熱部品の一例であるＣＰＵ１０と本発明にいう放熱部品の一例であるヒートシンク１１との間に介在させたときの状態の違いを説明する図である。【００３１】
図１の上方には、いずれかの熱伝導性シートをＣＰＵ１０とヒートシンク１１の間に介在させる前の状態が示されており、図１の下方左側には、従来の熱伝導性シート２を介在させた後の状態が示されており、さらに図１の下方右側には、本発明の熱伝導性シート１を介在させた後の状態が示されている。この図１の下方には、ＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間に熱伝導性シート１又は２を介在させネジを締め付けたときの状態を、双方のネジを横切る様に切断して正面から見た図が示されている。【００３２】
なお本実施形態では、本発明の熱伝導性シート１をヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間に介在させた後にネジ１４１，１４２で締付けていって基板２上に取り付けるにあたっては、基板１２とＣＰＵ１０との間の接合部が破断する荷重（ここでは５．０ｋｇｆ／ｃｍ２）を限界の荷重として規定している。これは、５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の荷重が加えられると、ＣＰＵ１０と基板１２との接合部例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）に加えられる荷重が大きくなり過ぎてＣＰＵ１０と基板１２との間の接合部が破断してしまうからである。【００３３】
また、ここで使用しているヒートシンク１１の自重により熱伝導性シート１に加えられる荷重は０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以下であり、本発明の熱伝導性シート１はネジ１４１，１４２の締付けにより、０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上の５．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下の荷重範囲内のいずれかの荷重でヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間の間隔が狭まる硬さを有している。【００３４】
ここで図１の下方左側の図１（ａ）と図１の下方右側の図１（ｂ）とを参照して従来の熱伝導性シート２と本発明の熱伝導性シート１とを比較しながら本発明の熱伝導性シート１の特徴を説明する。【００３５】
なお、従来の熱伝導性シート２にも０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重が加えられるものとし、また双方の熱伝導性シートとも所定厚みｔを有するものとして説明する。【００３６】
図１の下方左側に示す従来の熱伝導性シート２にあっては、前述した様に所定の硬さを有するため、ヒートシンク１１の自重を超える０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重が加えられてもヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔があまり所定厚みｔ、あるいはそれ以上の間隔のままであまり変化しない。またネジ１４１，１４２を締付けていって最大の荷重５．０ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたとしてもヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔は所定厚みｔ未満の間隔とはならない。これは、前述した様に従来の熱伝導性シート２をＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間に介在させたときにはＣＰＵ１０やヒートシンク１１の表面の凹凸やうねりなどによって熱伝導性シート２が多少うねってしまってＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔が所定厚みｔ以上になり、さらにネジ１４１，１４２を締め付けてもＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔が熱伝導性シート２の所定厚みｔまでにしかならないということを示している。【００３７】
これに対して図１下方の本発明の熱伝導シート１の方は、ＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間に介在させネジ１４１，１４２を締め付けて荷重を加えると、ＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔が所定厚みｔよりも狭まって厚みｔ１になる。【００３８】
つまり、本発明の熱伝導性シート１は、ヒートシンク１１の自重で定義される０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重から接合部に加えられる最大荷重で定義される５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重までの間のいずれかの荷重でヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔が狭まる硬さを有するものということになる。【００３９】
ここで、本発明の熱伝導性シート１が有する硬さについて説明する前に、まず本発明の熱伝導性シート１の組成を簡単に説明しておく。【００４０】
本発明の熱伝導性シート１は、ベースとなる樹脂に脂肪酸エステル（Ｈ―３８１Ｒ：日本油脂株式会社の製品名）が用いられ、熱伝導性フィラーに酸化亜鉛からなる無機フィラーが用いられている。さらに酸化亜鉛からなる無機フィラーには、粒径の異なる２種類の無機フィラー（フィラー１  平均粒径：１１μｍ、フィラー２  平均粒径；０．７５μｍ）が用いられている。なお、ここでは酸化亜鉛が用いられているが、窒化アルミニウムや窒化ホウ素やアルミナやシリカ等の無機フィラーであっても良く、また金、銀、銅、アルミニウム等の金属フィラーであっても良い。また、この例では上記の様に細かな熱伝導性フィラーが用いられているが、シートの厚さは経験的に１００μｍ程度であるのが性能面、使い易さ等からいって最適であるため熱伝導性フィラーは、０．５μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径を有するとともに１００μｍ未満の最大粒径を有するものであれば良い。【００４１】
本実施形態の熱伝導性シート１は、上記樹脂をベース材料として上記粒径の異なる２種類のフィラー１、フィラー２がインテグラルブレンド法により配合・混練され作製されている。このインテグラルブレンド法によりフィラーが混錬されると、熱伝導性フィラーが樹脂中に均一に分散され、熱伝導性シート全体に亘って安定した熱抵抗値が得られる。【００４２】
以上が本発明の熱伝導性シート１の組成である。【００４３】
次に、上記組成を持つ熱伝導性シート１をどのような硬さの熱伝導性シートにしたら、ＣＰＵ１０のパッケージの表面の凹凸とヒートシンク１１の表面の凹凸とになじませて熱抵抗値を下げることができるかを説明する。【００４４】
表１は、硬さの異なる、３種類の熱伝導性シートＡ，Ｂ，Ｃが呈する熱抵抗値を荷重ごとに測定した実験結果を示す表である。この表１には、従来の熱伝導性シートとの比較を行なうために市販品Ｄのちょう度も示されている。【００４５】
【表１】
2008065718.tif 000003
【００４６】
表１には、熱伝導性シートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの硬さを表わす単位としてＪＩＳ-Ｋ-２２２０で規定されているちょう度が用いられている。ちょう度の値は、1/1コーン(支持棒と、コーンの総重量150g)への換算値を用いている。【００４７】
表１には、２種類の無機フィラー１，２の配合比率を７：３とし、樹脂を１００重量部として重量部の単位で１９００、２１００、２７５０という３種類の量の熱伝導性フィラーを、ベース部材である樹脂に充填して、インテグラルブレンド法によりそれらを混錬して熱伝導性シートを作製したときのそれぞれの硬さの違いがちょう度で示されている。なお、表１に示した結果を得たときの熱伝導性シートの作製にあたっては、熱伝導性フィラーここでは無機フィラーの充填性を上げるためにカップリング剤としてチタネート系カップリング剤（ＫＲ−ＴＴＳ：味の素ファインテクノ株式会社の製品名）が１重量部混入されている。【００４８】
この熱伝導性フィラーの量が少なくなるほど、硬さが柔らかくなり、多くなるほど硬くなる。この熱伝導性シートの硬さを表わしているのがちょう度である。つまり、ちょう度が大きくなると柔らかくなることになる。【００４９】
表１に示す従来の熱伝導性シートである市販品においては、ちょう度１４５という硬めの硬さを持っていたために例えば４．０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけたとしてもＣＰＵ１０とヒートシンク１１との双方の表面の凹凸に熱伝導性シートをうまくなじませることができずに熱抵抗値を下げることができなかった。この表１には荷重ごとの熱抵抗値が示されており、従来の熱伝導性シートにおいては、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２で０．２５℃・ｃｍ２／Ｗの熱抵抗値になり、２ｋｇで０．１８℃・ｃｍ２／Ｗになり、４ｋｇで０．１６℃・ｃｍ２／Ｗになることが示されている。これは、上述した様に所定厚みｔの熱伝導性シートをＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間に介在させたときにＣＰＵ１０とヒートシンク１１の表面の凹凸やうねりによって、ＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔が所定厚みｔ以上になってしまい、たとえネジを締め付けたとしてもＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔を所定厚みｔまでにしかなじませることができないことによる。つまり、従来においては、所定の硬さを有しているため、熱伝導性シート２をどうしても所定厚みｔ未満の厚みにすることができないのである。【００５０】
そこで、本実施形態では、ちょう度の値を１６０、１９０、２４０と上げていき熱伝導性シートを柔らかくしていくことで従来の熱伝導性シート２よりも低い熱抵抗値をもつ熱伝導性シートを提供しようとしている。【００５１】
表１には、ちょう度１６０のもので０．１８〜０．１４℃・ｃｍ２／Ｗ、ちょう度１８０のもので０．１７〜０．１℃・ｃｍ２／Ｗ、さらにちょう度２４０のものでは０．１５〜０．０３℃・ｃｍ２／Ｗの低い熱抵抗値が得られたことが示されている。【００５２】
この様に硬さの目安となるちょう度が、１６０以上２４０以下であると、取扱い性に優れかつ良好な熱抵抗値を示す熱伝導性シートになる。【００５３】
ここで、１６０以下のちょう度の熱伝導性シートに１．０〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２までの荷重を加えてそれぞれの硬さを確認した結果を表２に示す。
表２は、ちょう度と硬さとの関係を示す表である。【００５４】
【表２】
2008065718.tif 000004
【００５５】
表２には、ちょう度が１３０、１４０、１５０、１６０である各熱伝導シートをヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間に介在させたときに１．０〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２までの荷重を各熱伝導性シートに加えるとヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔がそれぞれどの程度狭まるかが示されている。なお表２には、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたときの間隔を１として荷重２ｋｇｆ／ｃｍ２，３ｋｇｆ／ｃｍ２，４ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｋｇｆ／ｃｍ２を順次加えていったときに各ちょう度ごとに上記間隔がどの程度狭まるかが比率が示されている。【００５６】
表２から分かる様に、ちょう度が１３０，１４０の熱伝導性シートにおいては、いずれの荷重であってもヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔は狭まらない。従来の熱伝導性シートは、ちょう度が１４５であってこれらのちょう度の熱伝導性シートと同じ挙動を示すものと推察される。【００５７】
これらに対してちょう度が１５０の熱伝導性シートにおいては荷重が３．０ｋｇｆ／ｃｍ２以上になるとヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔が比率にして０．９６、０．９５、０．９３と狭まっていき、ちょう度が１６０の熱伝導性シートにおいては、荷重が２．０ｋｇｆ／ｃｍ２以上になるとヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔が比率にして０．９６、０．９５、０．９３、０．９０と狭まっていくことが分かる。【００５８】
これらのことから、ちょう度１５０以上の熱伝導性シートであれば、荷重の加え方によっては熱抵抗値を下げることができるということが分かる。【００５９】
つまり、熱抵抗値を下げることができる熱伝導性シートを作製するにあたっては、ちょう度１５０以上あれば良いことになる。【００６０】
ところで、熱伝導性シートをＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間に介在させたときに双方の表面の凹凸になじむのは熱伝導性フィラーではなく樹脂そのものであるので、樹脂にはある程度の粘度をもたせておく必要がある。その粘度を持たせた樹脂に熱伝導性フィラーを充填するとその熱伝導性フィラーの最大径にまでヒートシンク１１とＣＰＵ１０との間隔を狭めることができる。なお、この例では、樹脂に５ｍＰａｓ以上１５００ｍＰａｓ以下の粘度を持たせてある。【００６１】
本実施形態で採用した硬さの単位であるちょう度は、樹脂の粘度とフィラーの充填量により左右され、フィラーの充填量を減らしていくとちょう度が大きくなって柔らなくなり、逆に増やすとちょう度が小さくなって硬くなる。【００６２】
ここで熱伝導性フィラーの充填量を増やし過ぎても減らし過ぎても、上記５ｍＰａｓ以上１５００ｍＰａｓ以下の粘度を有する樹脂をシート状に成型した場合には、所定厚みここでは１００μｍのシートに成型することができなくなる場合がある。
表３は、１３０〜２８０までのちょう度それぞれで所定厚のシートに成型することができたかどうかの結果を示す表である。【００６３】
【表３】
2008065718.tif 000005
【００６４】
表３に示す様に、ちょう度が１３０であると、フィラーの充填量が多すぎて成型時に厚みのコントロールがうまくできなくなってシートを所定厚みに成型することができなくなる。また表３に示す様にちょう度が２８０であると、フィラーの充填量が少な過ぎて柔らかくなり過ぎシートそのものに成型することができなくなる。
これらのことから、ちょう度が１５０から２７０までであれば熱抵抗値を下げるという効果を発揮する熱伝導性シートが得られることが分かる。【００６５】
言い換えれば、０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重の範囲内のいずれかの荷重が加えられることにより熱抵抗値を下げることができる熱伝導性シートを得るためには、ちょう度を１５０〜２７０の間にコントロールすれば良いことが分かる。またちょう度を１５０〜２７０までの範囲からさらに１６０〜２４０までの範囲に狭めることができれば、取り扱い性に優れ、かつ熱抵抗値が所定の範囲内の値に収まる熱伝導性シートが得られる。【００６６】
最後にこうしてちょう度が調整され、０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重でＣＰＵ１０とヒートシンク１１との間隔が狭まる硬さを有する熱伝導性シート１が如何に扱い易いものであるかを説明する。【００６７】
図２は、その熱伝導性シート１をＣＰＵとヒートシンクの間に介在させる前の状態を示す図である。図３は、その熱伝導性シート１を内部のＣＰＵ２０とヒートシンク２１との間に介在させて放熱を効率的に行なわせているパーソナルコンピュータ２を示す図である。【００６８】
図２に示す熱伝導性シート１は、使用前には金属箔１００上に形成されており、その金属箔１００はシート自身の強度、ＣＰＵ脱着のしやすさにより取り扱い性に優れた構成になっている。この金属箔は、アルミ、銅、銀、金などの材質であることが好ましい。【００６９】
熱伝導性シート１を、電子装置例えばパーソナルコンピュータ内のＣＰＵ２０上に置いて図１で説明した様にヒートシンク２１を載せネジ止めすると、熱伝導性シート１がパーソナルコンピュータ２の内部に簡単に組み込まれる。このときのネジ止めの締付け具合を調整して上記０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２までの範囲内の荷重にして熱伝導性シート１をマウントするだけで今まで以上の冷却効果が発揮される。【００７０】
図３にはパーソナルコンピュータ２の内部のファン２３からヒートシンク２１に向けて送風が行なわれてＣＰＵ２０が強制空冷法により冷却されている場合の例が示されている。【００７１】
図３の右側の拡大図に示す様に、基板２２上のＣＰＵ２０から熱伝導性シート１を伝わってヒートシンク２１に伝達された熱がファン２３からの送風により冷却されることによってＣＰＵ２０が冷却される。このときにはヒートシンク２１とＣＰＵ２０との間の接合界面の熱抵抗値が本発明の熱伝導性シート１により下げられているので、いままでよりも単位時間あたりにして多くの熱がヒートシンク２１にまで伝達されヒートシンク２１から放熱される。このためＣＰＵ２０の冷却が効果的に行なわれてＣＰＵ２０の確実な動作が保証される。【００７２】
以上説明した様に、使い易さに加えて接合面の熱抵抗値を今まで以上に下げることができる熱伝導性シート、およびその熱伝導性シートが適用された電子装置が実現する。
【図１】
2008065718.tif 000006
【図２】
2008065718.tif 000007
【図３】
2008065718.tif 000008
【国際調査報告】
2008065718.tif 000009
2008065718.tif 000010
2008065718.tif 000011
2008065718.tif 000012
2008065718.tif 000013
2008065718.tif 000014
2008065718.tif 000015
2008065718.tif 000016