(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と
前記第１の主面の反対側の面である第２の主面とが設けられ主面方向に大きい異方性熱伝導率を有するグラファイトシートであって、
前記第１の主面に設けられ、第１の底面を備える第１の凹部と、
前記第２の主面に設けられ、第２の底面を備える第２の凹部と、
前記第１の底面と前記第２の底面とが重なり合う領域に形成された薄膜部と、
前記薄膜部を貫通して前記第１の凹部と前記第２の凹部とを連通する連結孔と、を備えた
グラファイトシート。
【請求項２】
前記薄膜部は前記薄膜部の先端から底部に向かって厚く設けられる
請求項１に記載のグラファイトシート。
【請求項３】
前記グラファイトシートは高分子フィルムを焼成して生成されるものである
請求項１に記載のグラファイトシート。
【請求項４】
前記高分子フィルムはポリイミドフィルムであり、前記ポリイミドフィルムの単位厚み当りの端裂抵抗が８５００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）〜１５０００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）である
請求項３に記載のグラファイトシート。
【請求項５】
すべての領域において密度が均一である
請求項１に記載のグラファイトシート。
【請求項６】
前記第１の凹部および前記第２の凹部はレーザ照射により形成されたものである請求項５に記載のグラファイトシート。
【請求項７】
第１の主面と、
前記第１の主面と反対側の面である第２の主面と、
前記第１の主面に設けられ、第１の底面を有する第１の凹部と、
前記第２の主面に設けられ、第２の底面を有する第２の凹部と、
前記第１の底面と前記第２の底面とが重なり合う領域に形成された薄膜部と、
前記薄膜部を貫通して前記第１の凹部と前記第２の凹部とを連通する連通孔とを、備え、主面方向に大きい異方熱伝導性を有するグラファイトシートと、
前記第１の凹部と前記第２の凹部と前記連通孔とに充填された流動性の放熱部材と、
を備える熱接続部を備え、
前記グラファイトシートの前記第１の主面側に発熱体が接するように前記熱接続部が配置される
伝熱構造。
【請求項８】
前記グラファイトシートの主面方向に垂直な方向の熱伝導率よりも、前記流動性の放熱部材の熱伝導率を大きくした請求項７に記載の伝熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体と放熱体との間の熱接続に用いる放熱シートに関するもので、特にグラファイトシートおよびこれを用いた伝熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は、携帯電話やＰＤＰ、パーソナルコンピュータに代表されるように高性能化、小型化の要求に伴い、半導体素子等の電子部品の高性能化、高密度化が進んでいる。これが原因で、電子部品の発熱量が著しく増大し、電子機器の温度上昇を抑制することが重要な課題になっている。【０００３】
電子機器の温度上昇を抑制する手段として、図８に示す熱接続構造を用いている。熱接続構造は、発熱体である半導体素子を内蔵した半導体パッケージ４１と、放熱体であるヒートシンク４２と、発熱体と放熱体とを熱的に接続する熱接続部４３とから構成される（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
半導体パッケージ４１は端子を介してプリント配線板４６の導体回路と電気的に接続している。ヒートシンク４２はアルミ合金等の金属からなり、平板状のコアとこのコアに直立させた複数の平板フィンとで構成されている。【０００５】
熱接続部４３は半導体パッケージ４１からヒートシンク４２への放熱性能を高めるため、半導体パッケージ４１とヒートシンク４２との間に設けられる。ねじ等の取り付け部品４５によって締め付けて加圧することにより熱接続部４３が半導体パッケージ４１とヒートシンク４２に当接される。【０００６】
熱接続部４３は冷却効果を上げるために熱伝導性に優れた放熱シートで形成されている。この放熱シートとしてポリイミド等の高分子フィルムを高温で焼成して形成された高熱伝導率を有する熱分解グラファイトシート４４が知られている。熱分解グラファイトシート４４は可撓性を有するため熱接続構造において加圧されることにより熱分解グラファイトシート４４の表面を半導体パッケージ４１とヒートシンク４２の表面に密着させることができる。【０００７】
さらに熱分解グラファイトシート４４の表面にシリコーングリースやシリコーンオイル等の流動性の樹脂の放熱部材を塗布する。これにより半導体パッケージ４１・ヒートシンク４２・熱分解グラファイトシート４４の表面の凹凸に放熱部材が入り込んで隙間の空気層を少なくすることにより密着性を高めて熱接続部４３の接触熱抵抗を小さくすることが行われている。【０００８】
特に、流動性の放熱部材の熱伝導性を高めるために、熱伝導率の高い窒化アルミニウム等の熱伝導性フィラーを含有する流動性の放熱部材を用いる。しかしこのような場合、熱分解グラファイトシート４４の表面の凹凸は高分子フィルムの焼成の際に形成されたものであり熱伝導性フィラーを十分に収納できるほどの空隙がないため、熱接続部４３が加圧される際に熱伝導性フィラーのほとんどが熱分解グラファイトシート４４の表面上を移動して外周に押し出されてしまい熱接続部４３の熱抵抗を小さくできないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３６３４３２号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、熱接続部の放熱性能を向上させることができるグラファイトシートおよびこれを用いた伝熱構造を提供する。
【００１１】
本発明のグラファイトシートは、第１の主面と第１の主面の反対側の面である第２の主面とが設けられ主面方向に大きい異方性熱伝導率を有するグラファイトシートであって、第１の主面に設けられ、第１の底面を備える第１の凹部と、第２の主面に設けられ、第２の底面を備える第２の凹部と、第１の底面と前記第２の底面とが重なり合う領域に形成された薄膜部と、薄膜部を貫通して前記第１の凹部と前記第２の凹部とを連通する連結孔と、を備える。
【００１２】
また、本発明の伝熱構造は、第１の主面と、第１の主面と反対側の面である第２の主面と、第１の主面に設けられ、第１の底面を有する第１の凹部と、第２の主面に設けられ、第２の底面を有する第２の凹部と、第１の底面と第２の底面とが重なり合う領域に形成された薄膜部と、薄膜部を貫通して第１の凹部と第２の凹部とを連通する連通孔とを、備え、主面方向に大きい異方熱伝導性を有するグラファイトシートと、第１の凹部と第２の凹部と連通孔とに充填された流動性の放熱部材と、を備える熱接続部を備え、グラファイトシートの第１の主面側に発熱体が接するように熱接続部が配置される。
【００１３】
本発明のグラファイトシートによれば、放熱部材の漏出を防止し、放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートの平面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートの断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態におけるグラファイトの構造を示す模式図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態における他のグラファイトシートの要部断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートを用いた伝熱構造を示す側断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートを用いた伝熱構造の要部断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートのうねりを示す断面図である。
【図８】図８は従来のグラファイトシートを用いた伝熱構造を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態）
本発明の実施の形態のグラファイトシートについて説明する。図１は本発明の実施の形態におけるグラファイトシートの平面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ面の断面図である。図１・図２に示すようにグラファイトシート１１は平坦な第１の主面１２と、第１の主面１２と反対の面である第２の主面１３とが平行に設けられる。第１の主面１２には第１の凹部１４が設けられる。第２の主面１３には第２の凹部１５が設けられている。第１の凹部１４は、第１の底面１９を有する。第２の凹部は第２の底面２０を有する。
【００１６】
さらに薄膜部２１は第１の凹部１４と第２の凹部１５との少なくとも一部が第１の主面１２に対して垂直な方向からの平面視において重なり合う領域であり、薄膜部２１の厚さは凹部を設けていない部分に比べて薄い。言い換えれば、薄膜部２１は第１の底面１９と第２の底面２０とが重なり合う部分に設けられている。連結孔１８は薄膜部２１を貫通して設けた孔である。連結孔１８により、第１の凹部１４と第２の凹部１５とが連通している。連結孔１８は、薄膜部２１に少なくとも１つ設けられている。連結孔１８の主面方向の開口径は、第１の凹部１４の開口部１６や第２の凹部１５の開口部１７の開口径よりも短くするのが好ましい。
【００１７】
そして第１の凹部１４と第２の凹部１５と連結孔１８とによって貫通孔が形成され、貫通孔には流動性の放熱部材が充填される。
【００１８】
グラファイトシート１１はグラファイトが積層されたものであり、グラファイトは、図３に示すように炭素原子が六角形配列したものが網目状に形成されたａ−ｂ軸方向の平面を有する。さらに、ａ−ｂ軸方向の平面がこの平面に垂直なｃ軸方向に略等間隔ｄで平行に配列されている。すなわち、グラファイトは第１の主面１２・第２の主面１３と実質的に平行に配向されている。グラファイトが積層されることによってグラファイトシート１１は異方性熱伝導率を有し主面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率に比較し高くなっている。ここで主面方向は第１の主面１２・第２の主面１３に平行な方向である。
【００１９】
グラファイトシート１１には熱分解グラファイトシート又は黒鉛シート等が用いられる。またグラファイトシート１１は熱分解グラファイトシート又は黒鉛シートの少なくともいずれかが積層されたものでもよい。
【００２０】
熱分解グラファイトシートは高分子フィルムを高温で焼成して形成したものである。高分子フィルムには例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性の芳香族高分子を用いることができる。図３に示す熱分解グラファイトシートのグラファイトの間隔ｄは３．３５４×１０−８ｃｍ〜３．３５６×１０−８ｃｍである。また熱分解グラファイトシートは主面方向の熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ〜１８００Ｗ／ｍＫ、厚み方向の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ〜１５Ｗ／ｍＫとする異方性熱伝導率とすることができる。
【００２１】
黒鉛シートとしては黒鉛を主成分として加圧成形して積層したものであり、黒鉛は膨張黒鉛や、粉末コークスを温度３０００℃程度で熱処理した熱分解黒鉛等の鱗片状又は球状の黒鉛粉を用いることができる。黒鉛シートはシート強度を向上させるため樹脂等の微量の結合剤を添加してもよい。ただし、膨張黒鉛を用いる場合は、膨張黒鉛が可塑性を有するため結合剤を用いずに加圧成形でき熱伝導率の高い黒鉛シートを得ることができる。また高い熱伝導率の黒鉛シートとするために９８重量％以上のカーボンを含有することが好ましい。
【００２２】
熱分解グラファイトシートと黒鉛シートは可撓性がありヒートシンクや半導体パッケージとの密着性が得易い。特に熱分解グラファイトシートは黒鉛シートに比べ耐加圧強度が高いため密着性を大きくすることができ流動性の放熱部材の漏出を防止する効果を高めることができる。
【００２３】
グラファイトシート１１の第１の凹部１４および第２の凹部１５は夫々１つ以上設けられる。
【００２４】
第１の凹部１４は第１の主面１２に、第２の凹部１５は第２の主面１３にそれぞれ均一に分散して設けることが好ましい。これにより、流動性の放熱部材を確実に第１の主面１２・第２の主面１３に分散させることができるので放熱性能を高めることができる。
【００２５】
第１の凹部１４は、第１の主面１２に対する第１の凹部１４の開口面１６の面積比が３０％〜７０％となるように設けることが好ましい。これにより、貫通孔に流動性の放熱部材を閉じ込めて漏出を防止できるとともに開口面１６の開口面積を大きくできるため流動性の放熱部材による接触熱抵抗を小さくできる。また第２の凹部１５も第１の凹部１４の開口面１６と同様の範囲で第２の主面１３に対する第２の凹部１５の開口面１７の面積比を設けることが好ましい。すなわち、第２の凹部１５は、第２の主面１３に対する第２の凹部１５の開口面１７の面積比が３０％〜７０％となるように設けることが好ましい。
【００２６】
また第１の凹部１４と第２の凹部１５は同一または異なる形状に設けることができる。
【００２７】
薄膜部２１は第１の凹部１４と第２の凹部１５とが厚み方向に互いに対向して重なり合って形成された領域である。図２に示すように、薄膜部２１は、断面において少なくとも主面方向に沿って突出するように設けられており、第１の凹部１４と第２の凹部１５との間に挟まれている。
【００２８】
また薄膜部２１はグラファイトが積層されたものであり主面方向に高い異方性熱伝導率を有しているため主面方向の熱伝導が迅速に行われる。さらに薄膜部２１では厚み方向の長さ、すなわち第１の凹部１４と第２の凹部１５との間で熱伝導する長さが短いため、熱を効率良く第１の凹部１４と第２の凹部１５間で伝導させることができる。
【００２９】
また図４に、本実施の形態の他のグラファイトシートの要部断面図を示す。図４に示すように、薄膜部２２を、先端２３から底部２４に向かって厚くなるように設けてもよい。これにより、薄膜部２２の機械強度を高めることができグラファイトシート１１ａを半導体パッケージとヒートシンク間に取り付けるときや熱接続構造においてグラファイトシート１１ａが加圧・密着されるときに薄膜部２２の破損を少なくすることができる。この薄膜部２２の表面は階段状又は傾斜状に設けることができる。
【００３０】
次に本発明の実施の形態のグラファイトシートを用いた伝熱構造、特に熱接続部について説明する。図５は本発明の実施の形態のグラファイトシートを用いた伝熱構造の側断面図である。図６は本発明の実施の形態のグラファイトシートを用いた伝熱構造の要部断面図である。図５・図６に示すように伝熱構造を構成する熱接続部３１は、グラファイトシート１１と放熱部材３２とで構成される。熱接続部３１は、発熱体である半導体パッケージ３６の平坦状の上面と、放熱体であるヒートシンク３７の下面に挟み込まれる。熱接続部３１は、グラファイトシート１１の第１の主面１２を半導体パッケージ３６側に設けるように配置されている。
【００３１】
第１の凹部１４と第２の凹部１５と連結孔１８とで形成される貫通孔には、流動性の放熱部材３２が充填されて、放熱部材３２によって熱接続部３１の接触熱抵抗を小さくする効果を高めている。
【００３２】
流動性の放熱部材３２には、シリコーンオイル等の放熱グリース又は相変化型ペーストの熱伝導性の樹脂３３が用いられ、さらに熱伝導性フィラー３４を含有させて熱伝導率を約１Ｗ／ｍＫ〜約２０Ｗ／ｍＫに高めている。相変化型ペーストは常温で軟らかい固体ペーストであり半導体パッケージ３６の作動温度である４０℃〜１００℃において軟化温度を有する。相変化型ペーストは、軟化温度以上で流動性のある低粘性体となる。熱伝導性フィラー３４としては熱伝導率の大きい窒化アルミニウム、銀、銅、アルミニウム等で構成された平均粒子径が１μｍ〜１０μｍの粉末が好ましい。
【００３３】
また流動性の放熱部材３２として、半導体パッケージの作動温度である４０℃〜１００℃で溶融する低融点金属、例えば錫・インジウム・ビスマス等を含有する合金を用いることができる。
【００３４】
第１の凹部１４および第２の凹部１５はレーザ加工・パンチ加工等により形成され、空隙の形状を適宜設けることができる。これにより第１の凹部１４・第２の凹部１５に放熱部材３２の熱伝導性フィラー３４等を収納させることができる。
【００３５】
第１の凹部１４および第２の凹部１５の空隙は、接触熱抵抗を小さくするために開口面１６、１７を広く設けることが好ましい。例えば図６に示すグラファイトシート１１では断面において開口面１６、１７の主面方向の長さは空隙の厚み方向の深さより大きく形成されている。
【００３６】
グラファイトシート１１は可撓性があるため、グラファイトシート１１が加圧されることにより第１の主面１２・第２の主面１３が半導体パッケージ３６とヒートシンク３７に密着する。これにより、グラファイトシート１１と半導体パッケージ３６・ヒートシンク３７それぞれとの界面から放熱部材３２が漏出することを抑制できプリント基板や電子部品の汚れおよび絶縁低下等による電気回路の動作不良の発生を防止できる。
【００３７】
半導体パッケージ３６の熱スポットの熱は、接触熱抵抗の小さい第１の凹部１４の放熱部材３２に伝導し易くなっている。半導体パッケージ３６から第１の凹部１４の放熱部材３２に伝導した熱は略等方状に放散して薄膜部２１に達し、さらに薄膜部２１を介して主面方向に迅速に熱を放散させながら同時に厚み方向に伝導する。このように薄膜部２１を介して伝導することにより第２の凹部１５の放熱部材３２に効率良く熱伝達でき、放熱性能を向上させることができる。
【００３８】
また複数の第１の凹部１４・第２の凹部１５がある場合はグラファイトシート１１の異方性熱伝導によって隣り合う第１の凹部１４同士や隣り合う第２の凹部１５同士で熱拡散し易くなり放熱性能をより向上させることができる。
【００３９】
また薄膜部２１に連結孔１８を設けることにより、伝熱構造にグラファイトシート１１を用いる際に第１の凹部１４・第２の凹部１５の放熱部材３２による薄膜部２１の上下面に加わる圧力差を連結孔１８の放熱部材３２を介して小さくできる。そのため、放熱部材３２からの加圧によって薄膜部２１が変形したり破損したりすることを抑制できる。さらに連結孔１８を薄膜部２１に設けることにより連結孔１８の長さを短くできるため薄膜部２１の上下面の圧力差をより小さくすることができ、放熱性能を安定にすることができる。
【００４０】
さらに流動性の放熱部材の熱伝導率をグラファイトシートの厚さ方向の熱伝導率よりも大きくすることが望ましく、このようにすることにより放熱性能をさらに向上させることができる。
【００４１】
以上のように本発明の実施の形態のグラファイトシートは流動性の放熱部材を保持し漏出を防止するとともに熱接続部の放熱性能を向上させることができる。
【００４２】
次に本発明の実施の形態のグラファイトシートの製造方法について説明する。グラファイトシートとしては熱分解グラファイトシートを用いる。熱分解グラファイトシートの原材料となる高分子フィルムとして具体的にポリイミドフィルムを用いて説明する。
【００４３】
使用するポリイミドフィルムとしては、ポリアミド酸溶液から得られたゲルフィルムを延伸して形成されるものが好ましい。このようなポリイミドフィルムを２４００℃以上で焼成することにより配向性が高く、主面方向の熱伝導率が非常に高い薄膜の熱分解グラファイトシートを形成することができる。このような熱分解グラファイトシートを用いることで熱接続部の熱伝導性を向上することができる。
【００４４】
また使用するポリイミドフィルムは単位厚み当りの端裂抵抗が８５００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）〜１５０００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）であることが好ましい。これにより、グラファイトの結晶構造の配向性が高く、主面方向の熱伝導率の高い熱分解グラファイトシートが得られる。さらに熱分解グラファイトシートのうねりも低減し平坦性を高めることができる。またポリイミドフィルムの単位厚み当りの端裂抵抗は、９５００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）以上とすることがより好ましい。これにより、得られる熱分解グラファイトシートのうねりを著しく小さくできる。このようにうねりが小さいことにより、熱分解グラファイトシートが熱接続部として発熱体と放熱体とに挟み込まれたときに熱分解グラファイトシートに発生する皺を抑制できるため密着性を向上することができ、長時間の使用における流動性の放熱部材の漏出を低減することができる。
【００４５】
ここで端裂抵抗はＪＩＳ  Ｃ２１５１のＢ法に準じて幅２０ｍｍ×長さ約２００ｍｍのポリイミドフィルムの試験片を測定したもので、単位厚み当りの端裂抵抗は端裂抵抗をフィルム厚みで割った値である。また熱分解グラファイトシートのうねりとは、例えば図７に示すようにグラファイトシート１１に荷重をかけずにグラファイトシート１１の主面を平板５２上に置いたときにうねり高さ５１を有して波状に現れるものである。
【００４６】
ポリイミドフィルムはフィルム厚みが３０μｍ〜１５０μｍが好ましい。このようなポリイミドフィルムを用いることで、熱伝導率が高く平坦な熱分解グラファイトシートを得ることができる。
【００４７】
ポリイミドフィルムの形成方法は、まず芳香族酸二無水物の少なくとも１種類とジアミンの少なくとも１種類とを等モルで有機溶媒中に溶解させてポリアミド酸溶液を得る。次にポリアミド酸溶液を支持体上に均一な厚みで塗布した後、加熱乾燥して一部イミド化して固形分を１０〜５０重量％含有し自己支持できるゲルフィルムを得る。
【００４８】
またポリアミド酸溶液に環化触媒と脱水剤を混合してゲルフィルムとしてもよい。
【００４９】
芳香族酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４、４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３’，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンジカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３、４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ピリジン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物及びこれらのアミド形成性誘導体などが挙げられる。
【００５０】
ジアミンの具体例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンチジン、パラキシリレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３’−ジメトキシベンチジン、１，４−ビス（３メチル−５アミノフェニル）ベンゼン及びこれらのアミド形成性誘導体などが挙げられる。
【００５１】
このゲルフィルムを支持体から剥離し、ニップロールにより約５００Ｎ／ｍ〜約２０００Ｎ／ｍの力で引張りながら走行方向（ＭＤ方向）に延伸する。その後、テンター装置によりテンタークリップでゲルフィルムの幅方向の両端部を把持しながら横方向（ＴＤ方向）に延伸させる。このようにしてゲルフィルムを２軸方向に延伸を行う。また２軸の延伸を同時に行ってもよい。
【００５２】
この延伸の倍率を大きくすることによりポリイミドフィルムのフィルム面方向の分子配向性を高めることができ単位厚み当りの端裂抵抗を大きくできる。
【００５３】
ポリイミドフィルムは芳香族酸二無水物としてピロメリット酸二無水物、ジアミンとして４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを用いて形成することが好ましい。これにより、高い延伸倍率にすることができ単位厚み当りの端裂抵抗を大きくすることができる。
【００５４】
次にゲルフィルムを延伸させた後、乾燥、熱処理してイミド化しポリイミドフィルムとする。
【００５５】
続いてポリイミドフィルムを所定の寸法に切断しグラファイト製の保持容器にポリイミドフィルムを入れ焼成を行う。
【００５６】
まずポリイミドフィルムを窒素又はアルゴン等の不活性ガス雰囲気又は真空の非酸化性雰囲気中で室温から１℃／分〜１０℃／分の一定の昇温速度で１２００℃〜１５００℃の範囲に設けた焼成温度まで昇温させる。この焼成温度で３０分〜２時間保持しポリイミドフィルムを炭素化する。炭素化の焼成工程においてはポリイミドフィルムの熱分解によって炭素以外の元素を放出し炭素−炭素間の再結合が行われポリイミドフィルムが焼成・収縮する。
【００５７】
次に炭素化したシートを窒素又はアルゴン等の不活性ガス又は真空の非酸化性雰囲気中で１℃／分〜１０℃／分の一定の昇温速度で２４００℃〜３５００℃の範囲に設けた最高温度となる焼成温度まで昇温させる。この焼成温度で３０分〜２時間保持して焼成しグラファイト化する。このグラファイト化の焼成工程においては炭素−炭素の結合がグラファイト結晶へ転化する。
【００５８】
グラファイト化の工程における焼成温度は２４００℃より小さいとポリイミドフィルムのグラファイト化が不十分であるため良質なグラファイトの結晶が形成できずに熱伝導度が小さい。
【００５９】
続いて焼成後の熱分解グラファイトシートを圧延ローラで挟み込んで圧延処理することが好ましい。この圧延処理によって可撓性を向上させることができるとともに焼成後の熱分解グラファイトシートの密度を大きくし熱伝導率を高めることができる。また圧延処理によって焼成後の熱分解グラファイトシートにおけるうねりの高さの大小の関係を保つようにしてうねりを更に小さくできる。
【００６０】
次に焼成後の熱分解グラファイトシート又は焼成後に圧延処理したグラファイトシートを大気中でレーザ照射してグラファイトを酸化消失させることにより第１の凹部１４と第２の凹部１５と連結孔１８とを形成する。
【００６１】
レーザ照射により第１の凹部１４および第２の凹部１５を形成することにより、パンチ等の機械的な方法で熱分解グラファイトシートを圧縮して凹部を形成した場合に比較し、第１の凹部１４および第２の凹部１５の領域とこの領域以外の熱分解グラファイトシートとの密度を均一に保てる。すなわち、グラファイトシートのすべての領域において密度をほぼ均一にすることができる。このため、伝熱構造においてグラファイトシートが加圧される際に熱分解グラファイトシート全体が均一に圧縮される。よって、第１の凹部１４および第２の凹部１５の空隙体積の減少を小さくでき熱伝導性フィラーの漏出を防止する効果を高めることができる。
【００６２】
（実施例）
本実施の形態のグラファイトシートについて図１・図２を用いて具体的に説明する。
【００６３】
まず、単位厚み当りの端裂抵抗が９５００Ｎ／（２０ｍｍ・ｍｍ）のポリイミドフィルムを窒素ガス中で最高温度を３０００℃に設けて焼成する。その後、０．３ＭＰａの圧力で圧延して、第１の主面１２・第２の主面１３の一辺が１５ｍｍ〜５０ｍｍで厚み１７μｍの矩形状の熱分解グラファイトシートを形成する。この熱分解グラファイトシートの主面方向と厚み方向の熱伝導率は夫々１７５０Ｗ／ｍＫ、１５Ｗ／ｍＫであり、うねり高さは７μｍ以下である。
【００６４】
次にＹＡＧレーザを走査させて熱分解グラファイトシートに照射し、一辺が０．８ｍｍ〜１．０ｍｍの正方形状で深さ４〜６μｍである平板状の空隙を有する第１の凹部１４を第１の主面１２に形成する。第１の凹部１４は、開口面１６の総面積が第１の主面１２に対する面積比が４０％〜６０％となるように第１の主面１２の寸法に応じて適宜複数個設ける。本実施例においては、第１の凹部１４を第２の主面１３の幅方向及び長さ方向に夫々等間隔で並べて形成する。これにより、第１の主面１２に格子状の堰２５が形成される。次に第２の凹部１５を第１の凹部１４と同一形状に設け、主面に対して垂直な方向からの平面視において第１の凹部１４とほぼ全てが重なり合うように第２の凹部１５を形成する。その後、第１の凹部１４の底面の中央にレーザを照射して第１の主面１２に直交して貫通する直径０．３ｍｍの環状の連結孔１８を夫々の第１の凹部１４に１つずつ形成する。そして薄膜部２１は厚みが５μｍ〜９μｍの平板に形成され第１の主面１２及び第２の主面１３に平行に設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のグラファイトシートは熱接続部の放熱性能を向上させる効果を有し、発熱体と放熱体との間の熱接続に用いる放熱シートに有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１１，１１ａ    グラファイトシート
１２    第１の主面
１３    第２の主面
１４    第１の凹部
１５    第２の凹部
１６，１７    開口面
１８    連結孔
１９    第１の底面
２０    第２の底面
２１，２２    薄膜部
２３    先端
２４    底部
３１    熱接続部
３２    放熱部材
３３    樹脂
３４    熱伝導性フィラー
３６    半導体パッケージ（発熱体）
３７    ヒートシンク（放熱体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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