(57)【要約】【課題】部材と熱伝導性界面材料層との間の熱伝導性を向上させる放熱基板の製造方法を提供すること。【解決手段】  始めに、凹部が形成された凹凸表面を有する放熱部材に対して熱伝導性微粒子のサイズを選定する（ステップ１１）。次に、選定されたサイズの熱伝導性微粒子を放熱部材の凹凸表面に塗布する。このとき、熱伝導性微粒子は放熱部材の凹凸表面の凹部に性能よく埋込まれると共に、凹部以外の上部も塗布される（ステップ１２）。次に、塗布された熱伝導性微粒子のうち放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して塗布された熱伝導性微粒子を除去する。この結果、熱伝導性微粒子は放熱部材の凹凸表面の凹部のみに残存する（ステップ１３）。最後に、凹凸表面の凹部のみに残存した熱伝導性微粒子上に熱伝導性界面材料層を塗布する（ステップ１４）。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した熱伝導性微粒子のサイズを選定する熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、
前記放熱部材の凹凸表面上に前記選定されたサイズの熱伝導性微粒子を塗布する熱伝導性微粒子塗布工程と、
前記放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して残存した熱伝導性微粒子を除去する熱伝導性微粒子除去工程と、
前記残存した熱伝導性微粒子を除去した後に前記放熱部材の凹凸表面に熱伝導性界面材料層を塗布する熱伝導性界面材料層塗布工程と
を具備する放熱基板の製造方法。
【請求項２】
前記熱伝導性微粒子除去工程は前記放熱部材の凹凸表面に液体を流す工程である請求項１に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項３】
前記熱伝導性微粒子除去工程は前記放熱部材の凹凸表面に粘着性物質を接触させる工程である請求項１に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項４】
前記熱伝導性微粒子除去工程は前記放熱部材の凹凸表面に風を流す工程である請求項１に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項５】
前記熱伝導性微粒子の熱伝導率は前記熱伝導性界面材料層に含まれる粒子の熱伝導率より大きい請求項１に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項６】
第１の放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した第１の熱伝導性微粒子のサイズを選定する第１の熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、
前記第１の放熱部材の凹凸表面上に前記第１の熱伝導性微粒子を塗布する第１の熱伝導性微粒子塗布工程と、
前記第１の放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して残存した第１の熱伝導性微粒子を除去する第１の熱伝導性微粒子除去工程と、
前記残存した第１の熱伝導性微粒子を除去した後に前記第１の放熱部材の凹凸表面に熱伝導性界面材料層を塗布する熱伝導性界面材料層塗布工程と、
第２の放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した第２の熱伝導性微粒子のサイズを選定する第２の熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、
第２の放熱部材の凹凸表面上に前記第２の熱伝導性微粒子を塗布する第２の熱伝導性微粒子塗布工程と、
前記第２の放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して残存した第２の熱伝導性微粒子を除去する第２の熱伝導性微粒子除去工程と、
前記第１の放熱部材と前記第２の放熱部材とを前記熱伝導性界面材料層を介して貼付ける貼付工程と
を具備する放熱基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導性界面材料層を放熱部材の凹凸表面に塗布する放熱基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気的な放熱部材たとえば半導体チップ（あるいはその電極材）から放熱部材たとえばヒートシンクへ熱伝導させるために、熱伝導性界面材料層たとえば熱伝導性グリース状物質、熱伝導性接着剤を各放熱部材に塗布する放熱基板の製造方法がある。
【０００３】
第１の従来の放熱基板の製造方法は、熱伝導性粒子としてのナノカーボンチューブ材料を含有する熱伝導性界面材料層を部材の凹凸表面に塗布する（参照：特許文献１）。
【０００４】
第２の従来の放熱基板の製造方法は、熱伝導性粒子としてシリカ微粒末、シリコーン微粉末等を含有する低弾性率及び低吸収率のフェノール性水酸基またはエポキシ基を有するオルガノポリシロキサン構造含有物よりなる熱伝導性界面材料層を部材の凹凸表面に塗布する（参照：特許文献２）。
【０００５】
しかしながら、上述の第１、第２の従来の放熱基板の製造方法によれば、熱伝導性界面材料層に含まれる熱伝導性粒子のサイズは大部分大き過ぎて各放熱部材の凹凸表面の凹部に埋め込まれる粒子として適したサイズでない。従って、各放熱部材と熱伝導性界面材料層との間の接触熱抵抗が大きくなり、この結果、熱伝導性は必ずしもよくない。
【０００６】
また、熱伝導性界面材料層の凹凸表面の凹部への粘性による埋込み性能に限界があるので、各放熱部材の凹凸表面の凹部への埋込みが不充分となり、この結果、ボイドが発生して接触熱抵抗が大きくなり、やはり、熱伝導性が低下する。尚、粘性による埋込み性能がよい熱伝導性界面材料層は、通常、原料コストが高い。
【０００７】
さらに、たとえ、熱伝導性界面材料層に含まれる熱伝導性粒子のサイズが一方の放熱部材の凹凸表面の凹部に適していても、その一方の放熱部材に対向する他方の放熱部材の凹凸表面の凹部に対しては適していない。なぜなら、通常、一方の放熱部材の凹凸表面と他方の放熱部材の凹凸表面とは異なるからである。従って、やはり、各放熱部材と熱伝導性界面材料層との接触熱抵抗が大きくなり、この結果、熱伝導性は必ずしもよくない。
【０００８】
他方、第３の従来の放熱基板の製造方法は、図５に示すごとく、放熱部材（ヒートシンク）１０１及び放熱部材（電極材）１０２の凹凸表面にそれらの凹部のサイズに対して１０分の１以下の熱伝導性微粒子１０３１、１０３２を塗布し、これらの間に、平均粒径が3μm以上で100μm以下の数種類の熱伝導性粒子及び熱硬化性樹脂よりなる熱伝導性界面材料層１０４を介在させる（参照：特許文献３）。
【０００９】
上述の第３の従来の放熱基板の製造方法によれば、熱伝導性界面材料層とは別個の熱伝導性微粒子１０３１、１０３２が各放熱部材１０１、１０２の凹凸表面の凹部に性能よく埋込まれるので、各放熱部材１０１、１０２と熱伝導性界面材料層１０４との間の接触熱抵抗が小さくなり、この結果、熱伝導性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００８−５１９４５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−６９１２号公報
【特許文献３】特開２００８−１５３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の第３の従来の放熱基板の製造方法においては、放熱部材１０１、１０２の凹凸表面に塗布された熱伝導性微粒子１０３１、１０３２が各放熱部材１０１、１０２の凹凸表面の凹部以外にはみ出て残存することがある。従って、各放熱部材１０１、１０２上の熱伝導性界面材料層１０４の厚さが実質上増大する。この場合、熱伝導性微粒子１０３１、１０３２の熱伝導率は大きくても熱伝導性界面材料層１０４に含まれるアルミニウム、銅を含む熱伝導性粒子の熱伝導率より小さいので、凹部以外にはみ出た微粒子１０３１、１０３２を含んだ熱伝導性界面材料層１０４の熱伝導率が低下するという課題がある。また、熱伝導性微粒子１０３１、１０３２は非常に小さいので、凹凸表面の凹部からはみ出た熱伝導性微粒子１０３１、１０３２の微粒子は容易に飛散し、周囲の機器、人体等に悪影響するという課題もある。
【００１２】
さらに、上述の第３の従来の放熱基板の製造方法においては、放熱部材１０１と熱伝導性界面材料層１０４との間の熱伝導性微粒子１０３１のサイズは、放熱部材１０２と熱伝導性界面材料層１０４との間の熱伝導性微粒子１０３２のサイズと同一である。従って、やはり、熱伝導性微粒子１０３１、１０３２の一方のサイズが適していても、熱伝導性微粒子１０３１、１０３２の他方のサイズは適していない。この結果、接触熱抵抗が大きくなり、熱伝導性の向上は抑制されるという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る放熱基板の製造方法は、放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した熱伝導性微粒子のサイズを選定する熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、放熱部材の凹凸表面上にこのサイズの熱伝導性微粒子を塗布する熱伝導性微粒子塗布工程と、放熱部材の凹凸表面の凹部外にはみ出て残存した熱伝導性微粒子を除去する熱伝導性微粒子除去工程と、この残存した熱伝導性微粒子を除去した後に放熱部材の凹凸表面に熱伝導性界面材料層を塗布する熱伝導性界面材料層塗布工程とを具備するものである。
【００１４】
また、本発明に係る放熱基板の製造方法は、第１の放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した第１の熱伝導性微粒子のサイズを選定する第１の熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、第１の放熱部材の凹凸表面上に第１の熱伝導性微粒子を塗布する第１の熱伝導性微粒子塗布工程と、第１の放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して残存した第１の熱伝導性微粒子を除去する第１の熱伝導性微粒子除去工程と、残存した第１の熱伝導性微粒子を除去した後に第１の放熱部材の凹凸表面に熱伝導性界面材料層を塗布する熱伝導性界面材料層塗布工程と、第２の放熱部材の凹凸表面上の凹部のサイズに適した第２の熱伝導性微粒子のサイズを選定する第２の熱伝導性微粒子サイズ選定工程と、第２の放熱部材の凹凸表面上に第２の熱伝導性微粒子を塗布する第２の熱伝導性微粒子塗布工程と、第２の放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出して残存した第２の熱伝導性微粒子を除去する第２の熱伝導性微粒子除去工程と、第１の放熱部材と第２の放熱部材とを熱伝導性界面材料層を介して貼付ける貼付工程とを具備するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、放熱部材の凹凸表面の凹部以外にはみ出した熱伝導性微粒子は除去されるので、熱伝導性界面材料層の厚さが実質的に増大することがなく、この結果、熱伝導率の低下を抑制できる。また、上述の熱伝導性微粒子の飛散も抑制されるので、周囲の機器、人体等に対する悪影響も回避できる。
【００１６】
さらに、２つの放熱部材間に熱伝導性界面材料層を介在させて貼付ける場合には、各放熱部材の凹凸表面の凹部に適した異なるサイズの熱伝導性微粒子を埋込むので、２つの放熱部材間の接触熱抵抗を小さくでき、熱伝導性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る放熱基板の製造方法の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートを説明するための断面図である。
【図３】図１のフローチャートを説明するための断面図である。
【図４】本発明に係る放熱基板の製造方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図５】第３の従来の放熱基板の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明に係る放熱基板の製造方法の第１の実施の形態を説明するためのフローチャートである。図１は、放熱部材１たとえばヒートシンクに熱伝導性界面材料層を塗布する場合を示している。
【００１９】
始めに、ステップ１１を参照すると、図２の（Ａ）もしくは図３の（Ａ）に示す凹部１ａが形成された凹凸表面を有する放熱部材１に対して熱伝導性微粒子２（図２の（Ｂ）、図３の（Ｂ）参照）のサイズを選定する。すなわち、放熱部材１の凹凸表面の凹部１ａを電子顕微鏡等を用いて観察し、凹部１ａのサイズを獲得する。この凹部１ａのサイズに対して熱伝導性微粒子２のサイズを合理的に選定する。たとえば、熱伝導性微粒子２のサイズとして、図２の（Ｂ）に示すごとく、放熱部材１の凹部１ａのサイズに対して小さめのサイズを選定する。あるいは、図３の（Ｂ）に示すごとく、放熱部材１の凹部１ａのサイズに対して大きめのサイズを選定する。いずれの場合でも、熱伝導性微粒子２が凹凸表面の凹部１ａ内に完全に収容できるように、熱伝導性微粒子２のサイズを選定する。この場合、熱伝導性微粒子２のサイズの選定は、放熱部材１の凹凸表面の凹部１ａの形状、接触熱抵抗等を考慮し、さらに、熱伝導性微粒子２の原料及び加工コストをも考慮して行う。
【００２０】
次に、ステップ１２を参照すると、図２の（Ｂ）もしくは図３の（Ｂ）に示すごとく、ステップ１１にて選定されたサイズの熱伝導性微粒子２を放熱部材１の凹凸表面に塗布する。このとき、熱伝導性微粒子２は放熱部材１の凹凸表面の凹部１ａに性能よく埋込まれると共に、凹部１ａ以外の上部も塗布される。尚、熱伝導性微粒子２は、熱伝導性物質、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック、アルミニウム、金等の金属よりなり、好ましくは、熱伝導性微粒子２の熱伝導率は後述の熱伝導性界面材料層３に含まれる熱伝導性微粒子２の熱伝導率より大きい。
【００２１】
次に、ステップ１３を参照すると、図２の（Ｃ）もしくは図３の（Ｃ）に示すごとく、ステップ１２にて塗布された熱伝導性微粒子２のうち放熱部材１の凹凸表面の凹部１ａ以外にはみ出して塗布された熱伝導性微粒子２を除去する。たとえば、凹凸表面にガム状物質、粘着性テープ等の粘着性物質を接触させる、あるいは凹凸表面に風を流す、等を行うことによって凹部１ａ以外にはみ出して塗布された熱伝導性微粒子２を除去する。この結果、熱伝導性微粒子２は放熱部材１の凹凸表面の凹部１ａのみに残存することになる。
【００２２】
最後に、ステップ１４を参照すると、ステップ１３にて凹凸表面の凹部１ａのみに残存した熱伝導性微粒子２上に熱伝導性界面材料層３を塗布する。熱伝導性界面材料層３は目的に応じて熱伝導性グリース状物質あるいは熱伝導性接着剤よりなり、熱伝導性微粒子２のサイズより大きいサイズの熱伝導性物質、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック、アルミニウム、金等の金属を含んでいる。これにより、放熱基板４が完成する。
【００２３】
図４は本発明に係る放熱基板の製造方法の第２の実施の形態を説明するためのフローチャートである。図４は、第１の放熱部材たとえばヒートシンクと第２の放熱部材もしくはその電極材との間に熱伝導性界面材料層を介在させる場合を示している。
【００２４】
始めに、ステップ１１〜１４を参照すると、図１の場合と同様に、第１の放熱部材用の熱伝導性微粒子のサイズを選定し、第１の放熱部材用の熱伝導性微粒子を第１の放熱部材の凹凸表面に塗布し、第１の放熱部材の凹凸表面の凹部以外に塗布された熱伝導性微粒子を除去し、凹凸表面の凹部のみに残存した熱伝導性微粒子上に熱伝導性界面材料層を塗布する。
【００２５】
次に、ステップ２１を参照すると、凹部が形成された凹凸表面を有する第２の放熱部材に対して第２の熱伝導性微粒子のサイズを選定する。すなわち、第２の放熱部材の凹凸表面の凹部を電子顕微鏡等を用いて観察し、凹部のサイズを得る。この凹部のサイズに対して第２の熱伝導性微粒子のサイズを合理的に選定する。この場合、第２の熱伝導性微粒子のサイズの選定は、第２の放熱部材の凹凸表面の凹部の形状、接触熱抵抗等を考慮し、さらに、第２の熱伝導性微粒子の原料及び加工コストをも考慮して行う。
【００２６】
次に、ステップ２２を参照すると、ステップ２１にて選定されたサイズの熱伝導性微粒子を第２の放熱部材の凹凸表面に塗布する。このとき、熱伝導性微粒子は第２の放熱部材の凹凸表面の凹部に性能よく埋込まれると共に、凹部以外の上部も塗布される。尚、この第２の熱伝導性微粒子も、熱伝導性物質、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック、アルミニウム、金等の金属よりなる。
【００２７】
次に、ステップ２３を参照すると、ステップ２２にて塗布された第２の熱伝導性微粒子のうち第２の放熱部材の凹凸表面の凹部以外に塗布された第２の熱伝導性微粒子を除去する。たとえば、凹凸表面に水、エタノール等の液体を流す、凹凸表面にガム状物質、粘着性テープ等の粘着性物質を接触させる、あるいは凹凸表面に風を流す、等を行うことによって凹部以外に塗布された第２の熱伝導性微粒子を除去し、この結果、第２の熱伝導性微粒子は第２の放熱部材の凹凸表面の凹部のみに残存する。
【００２８】
最後に、ステップ２４を参照すると、第２の放熱部材をステップ１４にて熱伝導性界面材料層が塗布された第１の放熱部材に貼り合せる。これにより、放熱基板が完成する。
【００２９】
尚、本発明に係る放熱基板は、その一方の面（凹凸表面側）に発熱部品を設け、その反対面から発熱部品より伝わった熱を放熱する用途で用いられる。また、本発明における放熱基板として、凹凸表面と反対の面側に放熱フィンが一体に形成されたヒートシンク型放熱基板も含む。
【符号の説明】
【００３０】
１：放熱部材
１ａ：凹部
２：熱伝導性微粒子 
３：熱伝導性界面材料層 
４：放熱基板
【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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