(57)【要約】【課題】放熱材料として用いられる熱伝導性グラファイトシートは、その構成材料の主成分は炭素であり、導電性は有るが、数Ωの抵抗値を有している為に、高速通信機器などの半導体デバイスの放熱に用いた場合に、機器の高周波特性を満足出来ないという課題があった。【解決手段】高熱伝導率の高配向性の熱伝導性グラファイトシートに、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを配し、且つ、貫通したスリット内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に導電体を配した構成の導電性熱伝導シートとすることにより、高い熱伝導率特性と、低い電気抵抗値特性を有し、電子機器・高速通信装置の熱対策、高周波特性を満足するという効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性グラファイトシートに、前記熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを配し、且つ、前記貫通したスリット内面を含む前記熱伝導性グラファイトシートの全面に導電体を配した導電性熱伝導シート。
【請求項２】
熱伝導性グラファイトシートを貫通するスリットは、前記熱伝導性グラファイトシート表面の長手方向に配したものである請求項１に記載の導電性熱伝導シート。
【請求項３】
熱伝導性グラファイトシートを貫通するスリットは、前記熱伝導性グラファイトシートの中央部付近から周辺部に向かって放射状に配したものである請求項１に記載の導電性熱伝導シート。
【請求項４】
導電体が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉのうちのいずれか一つ、又はこれらの複合体をスパッタ、蒸着、又は、鍍金により形成したものである請求項１に記載の導電性熱伝導シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器・高速通信装置の放熱等に使用される熱伝導性グラファイトシートであり且つ、低電気抵抗値特性を有する導電性熱伝導シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱伝導性シートとしては、図５に示すような構成を有していた。
【０００３】
図５は従来の熱伝導性シートの平面図、図６は熱伝導性シートの使用例の正面図である。
【０００４】
図５において、熱伝導性シート６は、固定ネジ用切り欠き７を有し、厚さは０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度のものが一般的である。
【０００５】
また、図６に示すように、この熱伝導性シート６を、接続用の端子１１や金属基板１０を有する半導体デバイス１２と、放熱性金属基板８間に挟み込み固定ネジ９にて締め付け固定することにより放熱部材として使用されている。
【０００６】
そして以上のような構成により、半導体デバイス１２と、放熱性金属基板８とは熱的な接続が図られていると同時に電気的な接続が図られている。
【０００７】
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、特許文献２、特許文献３が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２２９１４９号公報
【特許文献２】特開平１０−０７０３５０号公報
【特許文献３】特開平５−２３５２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の電子機器の小型化、高性能化が進むにつれて高密度に集積された半導体デバイスなどから発生する熱を効率良く放熱すると同時に、高速無線通信におけるＦＥＴの様に高周波数化が進み、図６の半導体デバイス１２と放熱性金属基板８間をアースとして利用する為に、半導体デバイス１２と放熱性金属基板８間の電気抵抗値として低い抵抗値であることが求められてきた。
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成では、熱伝導性グラファイトシート６は構成材料の主成分は炭素であり、導電性は有るが、数Ωの抵抗値を有している為に、半導体デバイスの高周波特性に不具合が生じるという課題があった。
【００１０】
また、より熱伝導性の良い熱伝導性グラファイトシートが求められている。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、電子機器・高速無線通信装置内の半導体デバイスと放熱性金属基板間に挟み込み、半導体デバイスの熱を優れた熱伝導性のグラファイトシートを介して、放熱性金属基板や金属筐体へ放熱する場合において、高い熱伝導率を有する熱伝導性グラファイトシートの熱伝達、放熱特性を損なうこと無く、低い電気抵抗値を有し、電子機器・高速無線通信装置の高周波数特性を満足する導電性熱伝導シートを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、例えば熱伝導率が約７００Ｗ／ｍＫという高熱伝導率を有し結晶構造が高配向性の熱伝導性グラファイトシートに、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを配し、且つ、貫通したスリット内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に導電体を配した構成の導電性熱伝導シートにすることにより、電子機器・高速無線通信装置内の半導体デバイスと放熱性金属基板間に挟み込んだ場合に、高い発熱をする半導体デバイスの熱を、高い熱伝導率にて導電性熱伝導シート全体に熱を伝達し、導電性熱伝導シートを介して放熱基板や筐体へ放熱すると共に、導電性熱伝導シートとの接触面に電気的にアース等の金属基板を有した半導体デバイスと放熱性金属基板や金属筐体間の抵抗値を、貫通したスリット内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に配した導電体により、低くすることが可能となり、導電性熱伝導シートの熱伝達、放熱特性を損なうこと無く、低い電気抵抗値を有するため、電子機器・高速通信装置の高周波特性を満足するという作用効果が得られる。
【００１３】
また、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを、熱伝導性グラファイトシート表面の長手方向に配置することにより、電子機器・高速通信装置内の半導体デバイスと放熱性金属基板間に挟み込んだ場合に、高い発熱をする半導体デバイスの熱を、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットにより、熱の伝達を阻害され難くし、高い熱伝導率にて導電性熱伝導シート全体に熱を効率良く伝達することが可能となり、導電性熱伝導シートを介して放熱性金属基板や筐体へ放熱するという作用効果が得られる。
【００１４】
さらに、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを、中央部付近から周辺部に向かって放射状に配置することにより、電子機器・高速無線通信装置内の半導体デバイスと放熱性金属基板間に挟み込んだ場合に、局部的にヒートスポットを有して高い発熱をする半導体デバイスの熱を高い熱伝導率にて導電性熱伝導シート全体に熱を効率良く伝達することが可能となり、導電性熱伝導シートを介して放熱性金属基板や筐体へ放熱するという作用効果が得られる。
【００１５】
さらに、導電体として、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉのうちのいずれか一つ、又はこれらの金属の複合体をスパッタ、蒸着、又は、鍍金により形成した導電性熱伝導グラファイトシートであり、これにより導電性熱伝導グラファイトシートを電子機器・高速通信装置内の半導体デバイスと放熱体間に挟み込んだ場合に、貫通したスリット内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に配した低電気抵抗値の金属導電体により、導電性熱伝導シートとの接触面に電気的にアース等の端子電極を有した半導体デバイスと放熱性金属基板や金属筐体間の電気抵抗値をさらに低くすることが可能となり、熱伝導性グラファイトシートの熱伝達、放熱特性を損なうこと無く、電子機器・高速通信装置の高周波特性を満足するという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、例えば熱伝導率が約７００Ｗ／ｍＫという高熱伝導率の高配向性の熱伝導性グラファイトシートに、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを配し、且つ、貫通したスリット内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に導電体を配した導電性熱伝導シートであり、電子機器・高速無線通信装置内の半導体デバイスと放熱性金属基板間に挟み込んだ場合に、高い発熱をする半導体デバイスの熱を、高い熱伝導率にて導電性熱伝導シート全体に熱を伝達し、導電性熱伝導シートを介して放熱性金属基板や筐体へ放熱する熱対策が可能となると共に、放熱特性を損なうこと無く、低い電気抵抗値を有することにより、高速無線通信装置内などにおける高周波ＦＥＴ半導体デバイスの歪み特性の良化、増幅利得の増加、バイアス電圧−ドレイン電流特性の良化などにより、発振現象も無く、電子機器・高速無線通信装置の低周波数〜高周波数特性を満足できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態１における貫通スリット１を配した導電性熱伝導シート２の平面図である。
【００１９】
図２は本発明の実施の形態１、２における貫通スリット１を配した熱伝導性グラファイトシート３の、貫通スリット１の部分拡大図である。
【００２０】
図３は本発明の実施の形態１、２における貫通スリット１の内面を含む熱伝導性グラファイトシート３の全面に導電体４を配した状態を示すスリット１の部分拡大図である。
【００２１】
図４は、熱伝導性グラファイトシート３を貫通したスリットを、中央部付近から周辺部に向かって放射状スリット５として設けた導電性熱伝導シート２の平面図である。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、ポリイミドフィルムなどの有機高分子フィルムを還元性または中性雰囲気下で熱分解し、結晶配向性に優れた熱伝導率の高いグラファイトシートを作成する。このグラファイトシートの熱伝導率は７００Ｗ／ｍＫ、抵抗値は約１．５Ωであった。
【００２３】
次に図１〜図３に示すように、この結晶高配向性が高く、高い熱伝導率を有する熱伝導性グラファイトシート３に、金型打ち抜きで外形を打ち抜くと同時に熱伝導性グラファイトシート３を貫通したスリット１をシートの長手方向に形成する。さらに、貫通したスリット１の内面を含む熱伝導性グラファイトシート３の全面に、一例として通常の真空蒸着装置を用いて熱伝導性グラファイトシート３の片面ずつ表裏２回にわたってＣｕを真空蒸着処理することにより、導電体４を熱伝導性グラファイトシート３の全面に蒸着する。
【００２４】
この導電体４を配した構成の導電性熱伝導シート２の熱伝導率並びに抵抗値を測定したところ、熱伝導率は６５０Ｗ／ｍＫとＣｕ蒸着前の熱伝導率とほとんど変わらず、また抵抗値に関しても約０．１Ωと極めて低い電気抵抗値が得られた。
【００２５】
この導電性熱伝導シート２を高速無線通信装置の半導体デバイスの放熱に用いたところ、従来の導電体を形成していない熱伝導性グラファイトシートを用いた場合に比べて伝送信号における歪み特性が良化し、また増幅利得の増加、バイアス電圧−ドレイン電流特性の良化により、発振現象も無く、電子機器・高速無線通信装置の低周波数〜高周波数特性を満足することができた。
【００２６】
（実施の形態２）
貫通スリットを熱伝導性グラファイトシート３の中央部から周辺部に向かって放射状に配置した以外は実施の形態１と同様にして図４に示すような導電性熱伝導シート２を作成する。
【００２７】
この導電性熱伝導シート２の熱伝導率は約６８０Ｗ／ｍＫ、電気抵抗値は約０．２Ωであった。
【００２８】
この導電性熱伝導シート２を、実施の形態１と同様に高速無線通信装置の半導体デバイスの放熱に用いたところ、実施の形態１と同様に発振現象も無く、電子機器・高速無線通信装置の低周波数〜高周波数特性を満足することができた。
【００２９】
なお、上記実施の形態１、２ではＣｕを用いて、蒸着により導電体４を形成したが、導電体４としてはＣｕ以外にＡｕ、Ａｇ、Ｎｉなどの金属単体、又はこれらの金属の複合体を蒸着にて形成しても同様の効果が得られる。
【００３０】
さらに導電体４の形成方法としては、蒸着以外にスパッタや鍍金加工処理を用いた場合においても、熱伝導性グラファイトシートの高い熱伝導特性を確保しつつ、低い電気抵抗値特性を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態１、２では結晶高配向性の高熱伝導率のグラファイトシートを用いたが、これに限らず例えば天然黒鉛を原料とする膨張黒鉛からなるグラファイトシートを用いた場合でも熱伝導率は劣るが、抵抗値は同様に低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる導電性熱伝導シートは、熱伝導性グラファイトシートを貫通したスリットを配し、且つ、貫通したスリットの内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に、導電体を配した構成とすることにより、高い熱伝導率を損なうことなく低い抵抗値を有する導電性熱伝導シートであり、電子機器や高速無線通信装置の半導体デバイスの放熱などの用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における導電性熱伝導シートの平面図
【図２】同貫通スリットの部分拡大図
【図３】同貫通スリットの内面を含む熱伝導性グラファイトシートの全面に導電体を配した貫通スリットの部分拡大図
【図４】本発明の実施の形態２における導電性熱伝導シートの平面図
【図５】従来の熱伝導性シートの平面図
【図６】従来の熱伝導性シートの使用状態を示す正面図
【符号の説明】
【００３４】
１  貫通スリット
２  導電性熱伝導シート
３  熱伝導性グラファイトシート
４  導電体
５  放射状スリット
６  熱伝導性シート
７  固定ネジ用切り欠き
８  放熱性金属基板
９  固定ネジ
１０  金属基板
１１  端子
１２  半導体デバイス
【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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