(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のグラファイトシートと第２のグラファイトシートとを、前記第１のグラファイトシートおよび前記第２のグラファイトシートよりも圧縮率の低い絶縁シートを挟んで貼り合わせ、前記絶縁シートの外形を前記第１のグラファイトシートおよび前記第２のグラファイトシートの外形よりも大きくし、前記第１のグラファイトシートを発熱体に当接させ、前記第２のグラファイトシートをヒートシンクに当接させるものであり、前記第１のグラファイトシートおよび前記第２のグラファイトシートの前記発熱体またはヒートシンクに当接させる領域は、グラファイトが露出していることを特徴とする熱伝導体。
【請求項２】
前記第１のグラファイトシートおよび前記第２のグラファイトシートの厚さを、前記絶縁シートの厚さよりも厚くしたことを特徴とする請求項１記載の熱伝導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられる熱伝導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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熱伝導体を用いて発熱体からヒートシンク等に熱を伝達させることが行われている。このために面方向の熱伝導性に優れたグラファイトシートが熱伝導体として使用されているが、発熱体とヒートシンクとの間の絶縁性が要求される場合がある。そのため図４のように、グラファイトシート１の両面を絶縁シート２で覆うことが行われている。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらグラファイトシートの両面に絶縁シートを貼り合せたものでは、発熱体、あるいはヒートシンクと当接させる部分で、熱的な接触抵抗が大きくなり、全体として熱が伝わりにくくなってしまう。
【０００６】
本発明はこれらの課題に対し、発熱体とヒートシンクとの間の絶縁性を確保しながら、接触抵抗を小さくすることにより、全体としての熱伝導性を向上させた熱伝導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、第１のグラファイトシートと第２のグラファイトシートとを、第１のグラファイトシートおよび第２のグラファイトシートよりも圧縮率の低い絶縁シートを挟んで貼り合わせたものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、グラファイトシートの一方の面を発熱体あるいはヒートシンクに当接させ、もう一方の面はグラファイトシートよりも圧縮率の低い絶縁シートで支えているため、発熱体あるいはヒートシンクにグラファイトシートを密着させることができ、熱的な接触抵抗を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における熱伝導体の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における熱伝導体の使用状態の断面図
【図３】本発明の一実施の形態における別の熱伝導体の使用状態の断面図
【図４】従来の熱伝導体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態における熱伝導体について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態における熱伝導体の断面図であり、厚さ約７０μｍの第１のグラファイトシート１１と厚さ約７０μｍの第２のグラファイトシート１２とを、厚さ約２μｍのポリエチレンテレフタレートのシートの両面にアクリル樹脂からなる粘着材を厚さ約４μｍで塗布した絶縁シート１３をはさんで貼り合わせたものである。第１のグラファイトシート１１、および第２のグラファイトシート１２には樹脂フィルムを熱分解して炭化したものを高温で熱処理することによりグラファイト化した熱分解グラファイトを用いている。
【００１２】
第１のグラファイトシート１１、および第２のグラファイトシート１２は、内部に空気層を有し、約１５％の圧縮率のものを用いている。ここでいう圧縮率とは、厚さｔ０のシートに２ｋｇ重／平方センチメートルの圧力を加えたときの厚さをｔ１としたとき、（ｔ０−ｔ１）／ｔ０を圧縮率と定義したものである。一方絶縁シート１３の圧縮率は、ポリエチレンテレフタレートを用いているため、１％未満と第１のグラファイトシート１１、および第２のグラファイトシート１２よりもはるかに小さいものとなっている。
【００１３】
以上のように構成した熱伝導体の使用状態について説明する。図２は、熱伝導体を設置した部分の断面図であり、第１のグラファイトシート１１、絶縁シート１３、第２のグラファイトシート１２を貼り合せた熱伝導体を、半導体素子からなる発熱体１４とアルミニウムからなるヒートシンク１５との間に加圧させた状態で当接させたものである。発熱体１４は第２のグラファイトシート１２と直接接し、ヒートシンク１５は第１のグラファイトシート１１と直接接するようになっている。
【００１４】
半導体素子からなる発熱体１４は局部的に高温になるが、第２のグラファイトシート１２と直接接しているため、熱は速やかに全体に広がる。この熱は絶縁シート１３を通して第１のグラファイトシート１１に伝わり、ヒートシンク１５から放熱される。
【００１５】
発熱体と熱伝導体、熱伝導体とヒートシンクとの間に熱的な接触抵抗が大きくなると、全体としての熱伝達効率が悪くなってしまう。
【００１６】
本発明の一実施の形態のように、グラファイトシートの一方の面を発熱体あるいはヒートシンクに直接当接させ、他方の面をグラファイトシートよりも圧縮率の小さい絶縁シートで支えることにより、加圧させた状態で当接させたときに、グラファイトシートと発熱体あるいはヒートシンクとを密着させることができ、熱的な接触抵抗を小さくすることができる。さらに第１のグラファイトシート１１と第２のグラファイトシート１２との間に絶縁シート１３が存在するため、厚さ方向の絶縁性を確保することができる。
【００１７】
このようにグラファイトシートと発熱体あるいはヒートシンクとを密着させるためには、圧縮率が１０％以上のグラファイトシートを用いることが望ましく、絶縁シートの圧縮率をグラファイトシートの圧縮率の１０分の１以下とすることがより望ましい。さらにグラファイトシートの厚さを、絶縁シートの厚さよりも厚くすることにより、より密着性を向上させることができる。
【００１８】
また図１のように、絶縁シート１３の外形を第１のグラファイトシート１１および第２のグラファイトシート１２の外形よりも大きくすることが望ましい。このようにすることにより、圧さ方向の絶縁性をより確実なものとすることができる。
【００１９】
さらに図２のように、第１のグラファイトシート１１の周辺領域の絶縁シート１３を、ヒートシンク１５に貼り付けるようにすることが望ましい。このようにすることにより、第１のグラファイトシート１１とヒートシンク１５との間の熱的な接触抵抗をさらに小さくすることができる。
【００２０】
また図３のように、第２のグラファイトシート１２の発熱体１４と当接させる側の面の、発熱体１４と当接させる領域以外の領域に保護膜１６を設けても良い。発熱体１４と当接させる領域には保護膜を設けていないため、発熱体１４と第２のグラファイトシート１２との間の熱的な接触抵抗に影響を与えずに、グラファイトシートがむき出しの領域を極力小さくすることができる。
【００２１】
なお、以上の熱伝導体では、絶縁シートを１層で構成しているが、グラファイトシートと絶縁シートを複数枚交互に重ねた構成としても良い。この場合、発熱体あるいはヒートシンクに当接させる部分をグラファイトシートとし、当接させたグラファイトシートの反対側をそのグラファイトシートよりも圧縮率の低い絶縁シートで構成することにより、所望の厚さの熱伝導シートを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明に係る熱伝導体は、厚さ方向の熱伝導性および絶縁性に優れた熱伝導体を提供することができるものであり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００２３】
１１  第１のグラファイトシート
１２  第２のグラファイトシート
１３  絶縁シート
１４  発熱体
１５  ヒートシンク
１６  保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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