(57)【要約】【課題】軽量で機械的強度の強いグラファイトヒートシンクを提供する。【解決手段】グラファイトヒートシンクは、グラファイトフィンと、グラファイトフィンの表面の一部に圧入固定された金属と、を備える。【選択図】図２Ｂ
2019080041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトフィンと、
前記グラファイトフィンの表面の一部に圧入固定された金属と、
を備えた、グラファイトヒートシンク。
【請求項２】
前記金属の圧入量は、圧入方向に沿った前記グラファイトフィンの厚みの１５％以上、３５％以下である、請求項１に記載のグラファイトヒートシンク。
【請求項３】
前記金属と連続する金属製のフィンベースをさらに備える、請求項１又は２に記載のグラファイトヒートシンク。
【請求項４】
複数枚積層された高分子フィルムに圧力を加えると共に加熱してグラファイト化させたグラファイトプレートを成形してグラファイトフィンを得る工程と、
金属を、前記得られたグラファイトフィンの表面の一部に圧入して固定する工程と、
を含む、グラファイトヒートシンクの製造方法。
【請求項５】
前記高分子フィルムは、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項４に記載のグラファイトヒートシンクの製造方法。
【請求項６】
前記金属の圧入量は、圧入方向に沿った前記グラファイトフィンの厚みの１５％以上、３５％以下である、請求項４又は５に記載のグラファイトヒートシンクの製造方法。
【請求項７】
前記金属を、前記グラファイトフィンの表面の一部に圧入して固定する工程は、
前記金属と連続するフィンベースにフィン用溝を設ける工程と、
前記グラファイトフィンを前記フィン用溝に立てて、前記フィンベースに圧入する工程と、
を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載のグラファイトヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
前記グラファイトフィンを前記フィン用溝に立てて、前記フィンベースに圧入する工程において、前記グラファイトフィンと前記フィン用溝との隙間は、前記フィン用溝の幅を１００％として、１％〜５％の範囲である、請求項７に記載のグラファイトヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置等の熱源から放出される熱を管理することができるグラファイトヒートシンク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い処理速度および高周波数で作動する能力があり、小型で、より複雑な電力条件を有する電子装置として、マイクロプロセッサーや電子および電気部品ならびに装置の集積回路等、さらに高出力光学装置等がある。これらの電子装置の開発は益々高度になっており、極端に高い温度が発生することがある。しかしながら、マイクロプロセッサー、集積回路、その他の高性能な電子部品は、特定範囲の閾温度下でのみ効率的に動作するのが一般的である。電子部品の動作中に発生する過剰の熱は、その固有性能に有害であるのみならず、その熱によってシステム全体の性能や信頼性が損なわれ、システムの故障を引き起こす場合もある。電子システムの稼働によって予期される極端な温度を含む環境条件の幅が益々広くなることも、過剰熱による悪影響を助長するものである。
【０００３】
小型電子装置から熱を放散させる必要性が高まるに従い、電子装置の設計においては管理が益々重要な要素になっている。電子装置の性能信頼性および期待される寿命の両方が、電子装置の部品温度に逆比例する。例えば、典型的なシリコン半導体等のデバイスの動作温度を下げることにより、デバイスの処理速度、信頼性および期待される寿命を増加させることができる。従って、最大限の部品寿命や信頼性を得るために最も重要なことは、デバイスの動作温度を、設計者により設定される限度内に制御することである。
【０００４】
こういった熱管理に優れた材料として注目されているのが、グラファイトに代表されるカーボン材である。グラファイトは、一般的な高熱伝導材料であるアルミニウムや銅と同等の熱伝導率を備え、なおかつ銅よりも優れた熱輸送特性を備えていることから、ＬＳＩチップのヒートスプレッダ、半導体パワーモジュールのヒートシンクなどに用いられる放熱フィン用の材料として注目されている。
【０００５】
従来のカーボン材を用いたヒートシンクでは、例えば、特許文献１に示すように、脆いカーボン粒子を圧縮固形化した上に金属フィルムによるコーティングを施すことで、グラファイトの剥離を防ぎ、かつ機械的強度を向上させたヒートシンクが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００９−５０５８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のヒートシンクでは、グラファイト粒子を圧縮固形化した材料から作製されていることから、面方向に緻密なグラファイト構造が形成されていないため、熱輸送性能が低い。また、グラファイト粒子は接着剤で固定せざるを得ず、機械的強度が弱い。さらに、用いるコーティング剤は金属製のため、ヒートシンク全体が重くなっ
てしまう。加えて、金属コーティング、接着接合と、その工程が複雑であり、製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、軽量で機械的強度の強いグラファイトヒートシンク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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るグラファイトヒートシンクは、グラファイトフィンと、
前記グラファイトフィンの表面の一部に圧入固定された金属と、
を備える。
【００１０】
また、本発明に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、複数枚積層された高分子フィルムに圧力を印加すると共に加熱してグラファイト化させたグラファイトプレートを成形してグラファイトフィンを得る工程と、
金属を、前記得られたグラファイトフィンの表面の一部に圧入して固定する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るグラファイトヒートシンクにより、軽量で機械的強度が強いグラファイトヒートシンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るグラファイトヒートシンクの構成を示す概略図である。
【図２Ａ】図１のグラファイトフィンとフィンベースとの接合構造の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａの接合構造の細部を示す拡大図である。
【図３】実施の形態１と比較例における熱伝導性評価試験のＴＥＧの模式図である。
【図４Ａ】グラファイトフィンの両側の少なくとも一方に隙間を設けた場合のグラファイトフィンとフィンベースとの接合構造における圧入前の拡大模式図である。
【図４Ｂ】図４Ａのグラファイトフィンをフィンベースに圧入後の接合構造を示す拡大模式図である。
【図５Ａ】フィン用溝の側面形状がくさび型形状である場合のグラファイトフィンとフィンベースとの接合構造における圧入前の拡大模式図である。
【図５Ｂ】図５Ａのグラファイトフィンをフィンベースに圧入後の接合構造を示す拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の態様に係るグラファイトヒートシンクは、グラファイトフィンと、
前記グラファイトフィンの表面の一部に圧入固定された金属と、
を備える。
【００１４】
上記構成によって、グラファイトフィンと金属との接触性を高めることができ、且つ、軽量で高強度のグラファイトヒートシンクを得ることができる。
【００１５】
第２の態様に係るグラファイトヒートシンクは、上記第１の態様において、前記金属の圧入量は、圧入方向に沿った前記グラファイトフィンの厚みの１５％以上、３５％以下であってもよい。
【００１６】
第３の態様に係るグラファイトヒートシンクは、上記第１又は第２の態様において、前記金属と連続する金属製のフィンベースをさらに備えてもよい。
【００１７】
第４の態様に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、複数枚積層された高分子フィルムに圧力を印加すると共に加熱してグラファイト化させたグラファイトプレートを成形してグラファイトフィンを得る工程と、
金属を、前記得られたグラファイトフィンの表面の一部に圧入して固定する工程と、を含む。
【００１８】
第５の態様に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、上記第４の態様において、前記高分子フィルムは、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンからなる群から選ばれる少なくとも１種であってもよい。
【００１９】
第６の態様に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、上記第４又は第５の態様において、前記金属の圧入量は、圧入方向に沿った前記グラファイトフィンの厚みの１５％以上、３５％以下であってもよい。
【００２０】
第７の態様に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、上記第４から第６のいずれかの態様において、前記金属を、前記グラファイトフィンの表面の一部に圧入して固定する工程は、
前記金属と連続するフィンベースにフィン用溝を設ける工程と、
前記グラファイトフィンを前記フィン用溝に立てて、前記フィンベースに圧入する工程と、
を含んでもよい。
【００２１】
第８の態様に係るグラファイトヒートシンクの製造方法は、上記第７の態様において、前記グラファイトフィンを前記フィン用溝に立てて、前記フィンベースに圧入する工程において、前記グラファイトフィンと前記フィン用溝との隙間は、前記フィン用溝の幅を１００％として、１％〜５％の範囲であってもよい。
【００２２】
以下、実施の形態に係るグラファイトヒートシンク及びその製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【００２３】
（実施の形態１）
＜グラファイトヒートシンク＞
以下、実施の形態１に係るグラファイトヒートシンク１０１について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係るグラファイトヒートシンク１０１の構成を示す概略図である。図２Ａは、図１におけるグラファイトフィン１０２とフィンベース１０３の接合構造１００を模式的に示した図である。図２Ｂは、図２Ａの接合構造１００の細部の拡大図である。なお、図面において、便宜上、グラファイトフィン１０２のフィンベース１０３への圧入方向を−ｚ軸方向として示している。また、フィンベース１０３の延在方向をｘ軸方向としている。
このグラファイトヒートシンク１０１は、グラファイトフィン１０２と、該グラファイトフィン１０２の表面の一部に圧入固定された金属１０３と、を備える。
【００２４】
以下に、このグラファイトヒートシンク１０１を構成する構成部材について説明する。
【００２５】
＜グラファイトフィン＞
グラファイトフィン１０２には、例えば、高配向性グラファイトの加圧積層品を用いることができる。このグラファイトフィン１０２は、例えば、柱状、板状、箔状等であってもよい。
【００２６】
＜フィンベース：金属＞
グラファイトフィン１０２の表面の一部に圧入固定される金属１０３として、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、ダイキャストなど、元素単体および合金が使用できる。金属１０３のうち圧入固定される金属圧入部１０４は、図２Ｂの拡大図に示すように、グラファイトフィン１０２内へ突出する形状であればよい。その形状は、例えば、突状、爪状、柱状、板状、等のいずれであってもよい。
【００２７】
金属１０３の圧入量１０６は、圧入方向（−ｚ軸方向）に沿ったグラファイトフィン１０２の厚みの１５％以上、３５％以下が好ましく、２０％以上、３０％以下が特に好ましい。圧入量１０６が１５％未満の場合、グラファイト表面が滑るため保持することができず、落下試験および振動試験などの衝撃によりグラファイトフィン１０２が滑り出てしまうため、接触が確保できず、放熱性能が低下する。一方、圧入量１０６が３５％を超えると、グラファイトフィン１０２のグラファイト構造が破壊され面方向（ｘ軸方向）の強度を保持できなくなる。したがって、圧入量１０６は、圧入方向（−ｚ軸方向）に沿ったグラファイトフィン１０２の厚みの１５％以上、３５％以下の範囲が適正である。
【００２８】
また、この金属１０３は、さらにグラファイトフィン１０２を支持するフィンベース１０３を構成していてもよい。この金属及びフィンベース１０３を介して放熱させることができる。フィンベース１０３は、グラファイトフィン１０２を挟持するフィン用溝を設けてもよい。その際、フィンベース１０３のフィン用溝の近傍にかしめ溝１０５を形成してもよい。
【００２９】
＜グラファイトヒートシンクの製造方法＞
次に、このグラファイトヒートシンク１０１の製造方法について説明する。
（１）まず、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンからなるグループの少なくとも１種の高分子フィルムを複数枚積層して印加圧力を制御しながら加熱焼成することでグラファイト化させたグラファイトプレートを成形してグラファイトフィン１０２を作製する。
（２）次に、グラファイトフィン１０２を、溝を切った金属製のフィンベース１０３上に立てて、フィンベース１０３の一部をグラファイトフィン１０２の表面の一部に圧入して固定してグラファイトヒートシンク１０１を形成する。なお、フィンベース１０３に用いる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、ダイキャストなど、元素単体および合金が使用できる。
以上によって、図１に示すグラファイトヒートシンク１０１が得られる。
【００３０】
さらに、上記（２）のグラファイトフィン１０２を、金属製のフィンベース１０３に立て、フィンベース１０３の一部をグラファイトフィン１０２の表面の一部に圧入して固定する工程について説明する。
【００３１】
図２Ａは、グラファイトフィン１０２とフィンベース１０３の接合構造１００の模式図である。図２Ｂは、図２Ａの接合構造１００の細部の拡大図であって、フィンベース１０３の一部をグラファイトフィン１０２の表面の一部に圧入して固定している金属圧入部１０４を模式的に示した図である。この金属圧入部１０４の接合構造１００を形成する方法の一つとして、溝を切ったフィンベース１０３の近傍を４５°の角度で加圧することにより、フィンベース１０３の金属をグラファイトフィン１０２の側に盛り上げ、そのままフィンベース１０３の一部の金属をグラファイトフィン１０２内部に圧入させ固定する方法がある。その際、フィンベース１０３のフィン用溝の近傍にかしめ溝１０５を形成する。
【００３２】
上記金属圧入部１０４の接合構造１００を形成するもう一つの方法としては、グラファイトの熱膨張率変動が非常に小さいことと、金属の熱膨張との差を利用し、高温環境でフィンベース１０３の溝を膨張させた部分にグラファイトフィン１０２を差込み、常温に戻した際には金属の収縮によりグラファイトフィン１０２を固定できるという方法である。
この方法では、かしめ溝１０５を形成する必要はない。ただし、この方法では、フィンベース１０３の熱膨張係数に依存し、例えば、金属がアルミであるアルミベースの場合、５００℃でも数μｍしか膨張しない。そのため、５００℃を超える高温環境および、その環境でグラファイトフィン１０２を立てる工程が必要であるため、金属圧入部の接合構造を形成する工程としては、前者の工程が好ましい。
【００３３】
更に、フィンベース１０３のフィン用溝とグラファイトフィン１０２の位置関係について、検討した結果、フィン用溝１１４とグラファイトフィン１０２の両側との間のうち少なくともどちらか一方の間に隙間１１２があることが好ましいことがわかった。
図４Ａ及び図４Ｂは、グラファイトフィン１０２の両側の少なくとも一方に隙間１１２を設けた場合のグラファイトフィン１０２とフィンベース１０３の接合構造における圧入前及び圧入後の拡大模式図である。図４Ａは、圧入前、図４Ｂは、圧入後の状態を示している。フィン用溝１１４に合わせてグラファイトフィン１０２を立てると、そのフィン用溝１１４とグラファイトフィン１０２との間に隙間１１２が形成される（図４Ａ）。その後、フィンベース１０３を局所的に加圧し、かしめ溝１０５を形成することでグラファイトフィン１０２に食い込むように金属圧入部１０４ができる（図４Ｂ）。そこで構造的な対称性を考慮すると、グラファイトフィン１０２の両側に均等な隙間１１２を持つことが特に好ましい。
【００３４】
グラファイトフィン１０２の両側とも隙間が無い場合、フィンベース１０３への圧入の瞬間にグラファイトフィン１０２がわずかに持ち上げられるため、フィン用溝１１４の底面とグラファイトフィン１０２の断面との接触が不十分となり、十分な熱伝導性が得られない場合がある。一方、グラファイトフィン１０２の両側のうち少なくともどちらか一方に隙間１１２があれば、グラファイトフィン１０２の圧入のタイミングがわずかにずれる。このため、グラファイトフィン１０２自体は持ち上がらず、グラファイトフィン１０２とフィンベース１０３のフィン用溝１１４の底面との接触が保持される。
【００３５】
隙間１１２は、（フィン用溝１１４の底面の幅―グラファイトフィン１０２の厚さ）で定義され（図４Ａ）、フィン用溝１１４の底面の幅に対し、隙間１１２が１〜５％であることが好ましい。
【００３６】
また、フィン用溝１１４の形状は、矩形に限定されない。圧入後にグラファイトフィン１０２の断面とフィン用溝１１４の底面との接触が確保され、信頼性強度が維持できればよい。従って、圧入前にグラファイトフィン１０２の位置が固定でき、圧入の瞬間にグラファイトフィン１０２にかかる力がフィンベース１０３方向（図の下向き：−ｚ方向）であれば尚よい。
図５Ａは、フィン用溝１１４の側面形状がくさび型形状である場合のグラファイトフィン１０２とフィンベース１０３との接合構造における圧入前の拡大模式図である。図５Ｂは、図５Ａのグラファイトフィン１０２をフィンベース１０３に圧入後の接合構造を示す拡大模式図である。例えば、フィン用溝１１４の側面の形状としては、図５Ａ及び図５Ｂのようなくさび型形状であれば、圧入の瞬間にグラファイトフィン１０２をフィンベース１０３に押し込む効果が得られるため、非常に好ましい。なお、図５Ａ及び図５Ｂに示すフィン用溝１１４の側面形状は例示であってこれに限定されるものではない。例えば、突状、爪状、柱状、板状等であってもよい。ただし、加工面でのコストがかかるため、矩形を用いるのが一般的である。
【００３７】
なお、上述のように、フィンベース１０３の一部の金属の圧入量１０６は、圧入方向（−ｚ軸方向）に沿ったグラファイトフィン１０２の厚みの１５％以上、３５％以下が好ましく、２０％以上、３０％以下が特に好ましい。圧入量１０６が１５％未満の場合、グラファイト表面が滑るため保持することができず、落下試験および振動試験などの衝撃によりグラファイトフィン１０２が滑り出てしまうため、接触が確保できず、放熱性能が低下する。一方、圧入量１０６が３５％を超えると、グラファイトフィン１０２のグラファイト構造が破壊され面方向（ｘ軸方向）の強度を保持できなくなる。したがって、圧入量１０６は、圧入方向（−ｚ軸方向）に沿ったグラファイトフィン１０２の厚みの１５％以上、３５％以下の範囲が適正である。
【００３８】
この構成によると、グラファイトフィン１０２と金属であるフィンベース１０３との接続について、接着剤の化学結合とは異なり、機械的に接続することが可能となるため、従来のグラファイトを用いたヒートシンクよりも高強度を実現できる。また、前述した先行文献のように金属コーティング剤、接着剤といった構成材料が不要であるため、従来のグラファイトヒートシンクに比べ約３／４に軽量化できる。また、接合がかしめ工程のみで完了するため、工程が簡素化でき、生産性が大きく向上する。
【００３９】
（実施例１）
以下のように、実施例１に係るグラファイトヒートシンク１０１を作製した。
まず、グラファイトフィン１０２は縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚み０．２ｍｍの高配向性グラファイトの加圧積層品を使用した。出発原料としては、高分子フィルムとしてポリオキサジアゾールを複数枚積層して印加圧力を制御しながら焼成することでグラファイト化させたグラファイトプレートを使用した。また、フィンベース１０３には□５０ｍｍ、厚み５ｍｍ、溝は深さ２ｍｍ、本数８本、ピッチ４ｍｍのアルミニウム製ベースを用いた。また、かしめ時には、１５ｔの加圧力でグラファイトフィン１０２に圧入量０．０６ｍｍ（３０％）でアルミニウムを圧入しグラファイトヒートシンク１０１を作製した。作製したグラファイトヒートシンク１０１は、落下試験および振動試験前後の熱伝導性試験によって性能評価を行った。
【００４０】
なお、上記高配向性グラファイトの加圧積層品の出発原料としては、高分子フィルムとして、上記ポリオキサジアゾールに限られない。例えば、高分子フィルムとしてポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリピロメリットイミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール、ポリパラフェニレンビニレンからなるグループの少なくとも１種を用いてもよい。
【００４１】
（実施例２）
実施例２では、アルミニウム圧入量を０．０４ｍｍ（２０％）とした以外は実施例１と実質的に同様の条件でグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４２】
（実施例３）
実施例３では、アルミニウム圧入量を０．０３ｍｍ（１５％）とした以外は実施例１と実質的に同様の条件でグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４３】
（実施例４）
実施例４では、アルミニウム圧入量を０．０７ｍｍ（３５％）とした以外は実施例１と実質的に同様の条件でグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４４】
（実施例５）
実施例５では、グラファイトプレートに５μ厚のポリイミドコーティングを施し、その他の条件は実施例１と同じにしてグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４５】
（比較例１）
比較例１として、高分子フィルムとしてポリエステルフィルム（実施例１以外のもの）を使用して作製した加圧積層品を用いた以外は実施例１と同様の条件でヒートシンクを作製した。
【００４６】
（比較例２）
比較例２として、実施例１におけるグラファイトプレートおよびフィンベースを用い、グラファイトプレートとフィンベースとを導電性グリース（信越シリコーン）にて接着したヒートシンクを作製した。
【００４７】
（比較例３）
比較例３として、アルミニウム圧入量を０．０２ｍｍ（１０％）とした以外は実施例１と実質的に同様の条件でグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４８】
（比較例４）
比較例４として、アルミニウム圧入量を０．０８ｍｍ（４０％）とした以外は実施例１と実質的に同様の条件でグラファイトヒートシンクを作製した。
【００４９】
＜評価方法＞
（熱伝導性評価試験）
実施例および比較例で作製したサンプルは、落下試験および振動試験前後に熱伝導性評価試験を行った。図３は、熱伝導性評価ＴＥＧの模式図である。強制冷却環境による評価で、前記実施例および比較例にて記述したグラファイトヒートシンクの中央直下に測温部１０８（□１０ｍｍ、t（厚み）５ｍｍ、銅製）、ヒータ１１０（□１０ｍｍ、t（厚み）１ｍｍ、セラミック製）をグリス層１０７を０．３ｍｍ塗布して接着し、直上には□５０ｍｍサイズのファン１０９（型番ＵＤＱＦ５６Ｃ１１ＣＥＴ（Panasonic））を設置して、ヒータおよびファンを入力１１Ｖで稼動した際のヒーターおよびヒートシンクの境界部の温度を測定して評価した。
【００５０】
（落下試験・振動試験）
各サンプルについて下記表１に示す条件にて、試験を実施した。
【表１】
2019080041.tif 000003
【００５１】
＜考察＞
表２は、実施例１〜５、比較例１〜４の熱伝導性の評価結果である。
【００５２】
【表２】
2019080041.tif 000004
【００５３】
熱伝導性評価は、従来のアルミヒートシンクにおける評価結果との比較にて判断した。
アルミヒートシンクの構造としては、ベース部およびフィン部が一体となったサンプルにて評価した。サイズはベース部が□５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、フィン部は高さ４８ｍｍ、厚み２００μｍ、本数８本、ピッチ４ｍｍのものを用いた。
評価基準は以下の通りとする。
（１）落下／振動試験前で温度差が５℃以上、かつ、落下／振動試験前後差０．３℃以下  ◎
（２）落下／振動試験前の温度差が５℃以上、かつ、落下／振動試験前後差０．４〜１℃  ○
（３）落下／振動試験前の温度差が５℃以上、かつ、落下／振動試験前後差１℃以上  ×
（４）落下／振動試験前の温度差が５℃以下  ××  
【００５４】
また、強度評価の判定基準は、落下および振動試験後の熱伝導性評価を行った後に断面観察を行い、グラファイト層が衝撃および振動によって折れることに起因するクラックが発生していなければ○、発生していれば×とした。
最後に、総合評価として、熱伝導性評価および強度評価の両方が◎または○の場合のみを○、どちらか一方もしくは両方が×の場合は×とした。
【００５５】
実施例１，２に示す通り、フィンベース１０３の金属のグラファイトフィン１０２の表面の一部への圧入量が厚みの２０％以上、３０％以下の範囲においては、グラファイトフィン１０２の面方向（ｘ軸方向）のグラファイト構造を破壊することがない。しかも、グラファイトフィン１０２とフィンベース１０３との接触が滑ることなく確保されているため、落下および振動試験後の温度変化が０．２℃以下になる。また、実施例３，４に示すとおり、圧入量がグラファイトフィン１０２の厚みの１５％以上、３５％以下の範囲でも、温度変化は０．６℃以下に抑えることができ、十分な放熱性能を維持していると言える。また、強度評価に関して、厚みの３５％以下の圧入量であれば、アルミの圧入によりグラファイトの一部が変形するものの、グラファイトフィン１０２の面内のグラファイト構造は切断されない。そのため、グラファイトフィン１０２のグラファイト層が折れることなく、クラックは発生しない。
【００５６】
一方、比較例1に示すとおり、実施例１に示す材料以外の高分子フィルムを用いた場合、高分子フィルムのグラファイト化が不十分であり、かしめ時の接合強度も出ないため、落下・振動試験後には測定不能となりヒートシンクとして機能しなくなる。また、比較例２に示すとおり、グラファイトフィンとフィンベースとの接着接合によるグラファイトヒートシンクでは、落下・振動試験前では同等レベルの熱伝導性を示すものの、試験後には接着が外れ、グラファイトフィン１０２の一部が滑り落ちるため、熱伝導性は低下する。
また、比較例３に示すとおり，かしめ時の金属の圧入量が小さい場合、落下および振動試験後に滑りが発生するため、熱伝導性が低下する。ただし、比較例２，３では、グラファイトフィン１０２は接着剤やフィンベースとの密着性が弱くて滑り落ちるため、グラファイト層にはクラックは発生しない。さらに、比較例４に示すとおり、かしめ時の金属の圧入量が大きすぎる場合、落下および振動試験後にクラックが発生するため、熱伝導性および強度が低下する。
【００５７】
表３は、実施例１の条件において、フィンベースにフィン用溝を設けると共に、グラファイトフィンとフィン用溝との隙間について、様々な隙間を設定した場合（Ｎｏ．１〜１２）において、その隙間を測定すると共に、その熱伝導性評価及び強度評価を行った結果を示す表である。なお、隙間１１２は、（フィン用溝１１４の底面の幅―グラファイトフィン１０２の厚さ）で定義される。
【００５８】
【表３】
2019080041.tif 000005
【００５９】
表３に示すように、隙間の大きさがフィン用溝の幅の１％未満（Ｎｏ．１１）では前述のとおり底面との接触が不安定となって初期の放熱性能が低下することがわかる。また、隙間の大きさがフィン用溝の幅の５％より大きくなれば（Ｎｏ．１２）、形状が不安定になり、振動・衝撃試験後の放熱性能が低下することがわかる。したがって、隙間の大きさは、フィン用溝の幅の１〜５％の範囲であることが好ましい。
【００６０】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係るグラファイトヒートシンクは、産業機器および車載分野における発熱部の放熱用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１００  接合構造
１０１  グラファイトヒートシンク
１０２  グラファイトフィン
１０３  フィンベース（金属）
１０４  金属圧入部
１０５  かしめ溝
１０６  金属圧入量
１０７  グリス層
１０８  測温部（熱電対）
１０９  ファン
１１０  ヒータ
１１１  支え板
１１２  隙間
１１４  フィン用溝
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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