(57)【要約】【課題】良好な熱伝導性及び熱拡散性を得ながら、十分な放熱性が得られるようにする。【解決手段】放熱器４を、グラファイトシート１と、金属層２と、最表面に設けられ、グラファイトシート又は金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層３とを備えるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトシートと、
金属層と、
最表面に設けられ、前記グラファイトシート又は前記金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層とを備えることを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記金属層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の一方の側に設けられており、
前記放熱層は、前記金属層の前記グラファイトシートが設けられている側の反対側に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
前記金属層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の一方の側に設けられており、
前記放熱層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の他方の側に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱器。
【請求項４】
前記放熱層は、前記グラファイトシート上又は前記金属層上に形成された放熱膜であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項５】
前記放熱層は、放熱シートによって構成され、
前記放熱シートは前記グラファイトシート又は前記金属層に接着剤で接着するか又は両面テープで貼り付けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項６】
前記金属層は、複数の突起部を有する金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記突起部の先端が前記グラファイトシートに接するように前記グラファイトシートに接着剤で接着されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項７】
前記金属層は、先端に針状部分を有する複数の突起部を有する金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記突起部の先端の針状部分が前記グラファイトシートに刺さった状態で前記グラファイトシートに接着剤で接着されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項８】
前記金属層は、前記グラファイトシート上に形成された金属膜であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項９】
前記金属層は、金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記グラファイトシートにはんだ接合されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項１０】
前記金属層は、金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記グラファイトシートに両面テープで貼り付けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【請求項１１】
グラファイトシートと金属層とを熱的に接続し、
前記グラファイトシート又は前記金属層に熱的に接続されるように、前記グラファイトシート又は前記金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層を設けることを特徴とする放熱器の製造方法。
【請求項１２】
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、複数の突起部を有する金属シートを、前記突起部の先端が前記グラファイトシートに接するように前記グラファイトシートに接着剤で接着することによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、請求項１１に記載の放熱器の製造方法。
【請求項１３】
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、先端に針状部分を有する複数の突起部を有する金属シートを、前記突起部の先端の針状部分が前記グラファイトシートに刺さった状態で前記グラファイトシートに接着剤で接着することによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、請求項１１に記載の放熱器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばヒートシンク、ヒートコンダクター、ヒートスプレッダーなどの放熱器としては、例えばアルミニウムや銅などの金属シート、あるいは、グラファイトシートなどが用いられている。また、グラファイトシートと金属シートとを貼り付けたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２９９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の放熱器では、十分な放熱性が得られなかった。例えば、金属シートを用いたものでは、良好な熱伝導性は得られるものの、十分な放熱性は得られなかった。また、例えば、グラファイトシートを用いたものでは、良好な熱伝導性及び熱拡散性は得られるものの、十分な放熱性は得られなかった。
そこで、良好な熱伝導性及び熱拡散性を得ながら、十分な放熱性が得られるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本放熱器は、グラファイトシートと、金属層と、最表面に設けられ、グラファイトシート又は金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層とを備えることを要件とする。
本放熱器の製造方法は、グラファイトシートと金属層とを熱的に接続し、グラファイトシート又は金属層に熱的に接続されるように、グラファイトシート又は金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層を設けることを要件とする。
【発明の効果】
【０００６】
したがって、本放熱器及びその製造方法によれば、良好な熱伝導性及び熱拡散性を得ながら、十分な放熱性が得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態にかかる放熱器の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本実施形態の変形例にかかる放熱器の構成を示す模式的断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる放熱器に含まれる金属シートの構成を示す模式図であって、（Ａ）はその断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。
【図４】本実施形態にかかる放熱器に含まれる金属シートの他の構成例を示す模式的断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる放熱器の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態にかかる放熱器の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例及び比較例の放熱器のヒータ温度約３６℃で加熱した時の開放電圧を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる放熱器及びその製造方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる放熱器は、発熱部品（例えばＣＰＵ、ＬＳＩチップ、熱電素子などの電子部品）からの熱を放熱させる放熱部品であって、発熱部品の温度を低下させるために、発熱部品に接合して用いられる。
【０００９】
本放熱器は、図１に示すように、グラファイトシート１と、金属層２と、最表面に設けられ、グラファイトシート１又は金属層２よりも高い熱放射率を有する放熱層３とを備える。
本実施形態では、金属層２は、グラファイトシート１の表側及び裏側の一方の側（ここでは表側；図１中、上側）に設けられている。また、放熱層３は、金属層２のグラファイトシート１が設けられている側の反対側（図１中、上側）に設けられている。
【００１０】
この場合、放熱器４は、グラファイトシート１、金属層２、放熱層３が、下から順に積層された構造を有するものとなる。つまり、放熱器４は、グラファイトシート１、金属層２及び放熱層３が、互いに層状に重なり合って一体となった構造を有するものとなる。そして、グラファイトシート１の側（ここではグラファイトシート１の裏側；図１中、下側）が発熱部品に接合されることになる。この場合、グラファイトシート１の裏側（図１中、下側）が発熱部品に接合される側となる。そして、放熱器４の発熱部品に接合させる側の反対側の最表面に放熱層３が設けられることになる。つまり、放熱器４を発熱部品に接合した状態で最表面（即ち、放熱器４の表面のうち発熱部品との接合面の反対側の表面）に放熱層３が露出することになる。なお、このように構成された放熱器４は、シート状になるため、シート状放熱器、シート状放熱部品、放熱性シート、又は、熱伝導・放熱シートともいう。なお、シート状とはシート状及びフィルム状を含むものとする。
【００１１】
なお、放熱器４の積層構造は限られるものではなく、金属層２が、グラファイトシート１の表側及び裏側の一方の側に設けられており、放熱層３が、グラファイトシート１の表側及び裏側の他方の側に設けられていても良い。例えば、図２に示すように、グラファイトシート１の裏側（図２中、下側）に金属層２を設け、グラファイトシート１の表側（図２中、上側）に放熱層３を設けても良い。この場合、金属層２、グラファイトシート１、放熱層３が、下から順に積層された構造になる。そして、金属層２の側（ここでは金属層２の裏側；図２中、下側）が発熱部品に接合されることになる。この場合、金属層２の裏側（図２中、下側）が発熱部品に接合される側となる。また、放熱器４の積層構造には、少なくとも１層の金属層２、及び、少なくとも１枚のグラファイトシート１が含まれていれば良い。例えば、金属層２とグラファイトシート１とを交互に積層させても良い。この場合も、放熱器４の発熱部品に接合させる側の反対側の最表面に放熱層３が設けられるようにする。
【００１２】
ここで、グラファイトシート１は、シート状のグラファイトであり、大きな面積のものを容易に作ることができるとともに、極めて高い熱伝導性（熱伝導率）を持ち、柔軟性に富んでいるものである。このグラファイトシート１としては、熱拡散性に優れた圧延体を用いることが好ましい。なお、グラファイトシート１を構成するグラファイトは、炭素質材料、軽量耐熱材料、高強度材料であり、炭素原子が６角形の網の目状に結合したものであり、高い熱伝導性を有するものであるため、放熱・伝熱材料として適している。このグラファイトシート１は熱拡散層として機能する。このようなグラファイトシート１を備えるため、良好な熱伝導性及び熱拡散性を有する放熱器を実現することができる。
【００１３】
金属層２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの熱伝導性に優れた金属からなる。この金属層２は熱伝導層として機能する。このような金属層２を備えるため、良好な熱伝導性を有する放熱器を実現することができる。
ここでは、金属層２は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘ（例えばアルミニウム、銅、銀などの熱伝導性に優れた金属をシート状にしたもの）によって構成され、この金属シート２Ｘが、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにグラファイトシート１に接着剤５で接着されている［例えば図６（Ｄ）参照］。この場合、複数の突起部２Ａの間の領域で接着剤５がグラファイトシート１に接して、グラファイトシート１と金属シート２Ｘとが接着剤５で接着されることになる［例えば図６（Ｄ）参照］。これにより、金属シート２Ｘとグラファイトシート１とを確実に接着しながら、金属シート２Ｘとグラファイトシート１とが直接接するようにすることで、熱抵抗を低く抑えることが可能となる。なお、金属シート２Ｘは、金属シート、金属フィルム及び金属箔を含むものとする。また、突起部２Ａを柱状突起部ともいう。また、接着剤５としては、例えば、熱伝導性に優れた、シリカフィラーなどの無機材料からなるフィラーを混合した接着剤を用いるのが好ましい。これにより、熱抵抗を低く抑えることが可能となる。なお、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにグラファイトシート１に接着剤５で接着した場合［例えば図６（Ｄ）参照］には、例えば全体の約２〜約３％程度の一部の突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接しないで、これらの間に接着剤５が入り込む場合がある。但し、突起部を有しない金属シートを接着剤でグラファイトシートに接着する場合と比較すれば、熱抵抗を低く抑えることが可能である。
【００１４】
なお、これに限られるものではなく、例えば図４に示すように、金属層２が、先端に針状部分２Ｂを有する複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘによって構成され、この金属シート２Ｘが、突起部２Ａの先端の針状部分２Ｂがグラファイトシート１に刺さった状態でグラファイトシート１に接着剤５で接着されているものとしても良い。これにより、全ての突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接しており、これらの間に接着剤５が入り込まないようにすることができる。これにより、より熱抵抗を低く抑えることが可能となる。また、金属層２は、グラファイトシート１上に形成された金属膜であっても良い。この場合、金属膜は、例えばスパッタ又は蒸着によって形成すれば良い。つまり、金属膜は、真空装置を用いて形成すれば良い。また、金属層２は、金属シートによって構成され、この金属シートが、グラファイトシートにはんだ接合されていても良い。また、金属層２は、金属シートによって構成され、この金属シートが、グラファイトシート１に両面テープで貼り付けられていても良い。
【００１５】
放熱層３は、グラファイトシート１を構成するグラファイト又は金属層２を構成する金属よりも高い熱放射率を有する材料からなる。つまり、放熱層３は、グラファイトシート１を構成するグラファイト又は金属層２を構成する金属よりも高い放熱性を有する材料（放熱材料）からなる。なお、放熱層３を熱放射層ともいう。
例えば、金属層２を構成する金属としてアルミニウムを用いる場合、その熱放射率は、機械加工面のままでは約０．０４〜約０．０６であり、研磨面では約０．０５である。また、金属層２を構成する金属として銅を用いる場合、その熱放射率は、機械加工面のままでは、約０．０７である。このため、金属層のみで放熱器を構成する場合、その表面からの放熱はほとんどない。また、グラファイトシートは、熱拡散性に優れており、例えばＣＰＵの冷却などに使用されるものの、その熱放射率は約０．３〜約０．５程度である。このため、グラファイトシートのみで放熱器を構成する場合、十分な放熱は期待できない。そこで、グラファイトシート１を構成するグラファイト又は金属層２を構成する金属よりも高い熱放射率を有する材料を用いた放熱層３を最表面に設けることで、十分な放熱性が得られるようになる。例えば、グラファイトシート１を構成するグラファイト又は金属層２を構成する金属よりも高い熱放射率を有する材料としては、約０．６以上の熱放射率を有する材料を用いれば良い。特に、約０．８以上の熱放射率を有する材料（例えばセラミックス、アルミニウムの表面にアルマイト処理を施して形成されたアルマイト（例えば熱放射率約０．８）など）を用いるのが好ましい。より好ましくは、約０．９以上の熱放射率を有する材料（例えばセラミックス、樹脂（プラスチック）、アルミニウムの表面にアルマイト処理を施して形成された黒色アルマイト（例えば熱放射率約０．９５）など）を用いる。特に、例えば黒色アルマイト、セラミックス、樹脂などを用いるのが最も好ましく、より高い熱放射率を有するものとすることができる。
【００１６】
また、放熱層３は、グラファイトシート１上又は金属層２上に形成された放熱膜（薄膜）であることが好ましい。例えば図１に示すような積層構造を有する放熱器４の場合、放熱膜は金属層２上に形成される。また、例えば図２に示すような積層構造を有する放熱器４の場合、放熱膜はグラファイトシート１上に形成される。
特に、この放熱膜は、グラファイトシート１上又は金属層２上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって形成されたものであることが好ましい。なお、放熱塗料を、放熱性塗料又は放熱性を有した塗料ともいう。ここで、放熱膜を構成する材料である放熱塗料は、例えば樹脂から成るベース材料（ベース樹脂）に高熱放射性材料から成るフィラーを混合（混入）したものである。例えば、ベース樹脂としては、エマルジョン、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、及びフッ素樹脂、エポキシ樹脂などが用いられる。また、高熱放射性材料から成るフィラーとしては、例えば、セラミックス粉末（例えば窒化アルミニウム粉末など）、カーボンなどが用いられる。このような放熱塗料は、約０．９５〜約０．９９という高い熱放射率を有する。
【００１７】
このほか、金属層２をアルミニウムシート（又はアルミ箔）によって構成する場合、放熱膜は、アルミニウムシートの表面にアルマイト処理を施して形成された酸化アルミニウム膜（陽極酸化膜）であっても良い。つまり、その表面に放熱性を付与した金属層を用いても良い。例えばアルミニウムは、機械加工面又は研磨面では熱放射率が約０．０４〜約０．０６である。これに対し、その表面にアルマイト処理を施して形成された酸化アルミニウムの熱放射率はアルマイトで約０．８、黒色アルマイトで約０．９５であるため、アルミニウムシートの表面にアルマイト処理を施して酸化アルミニウム膜を形成することで、十分な放熱性を得ることができる。この場合、放熱層３は金属層２上に形成された放熱膜であることになる。但し、上述のようにグラファイトシート１に金属層２（金属シート又は金属膜）を設けたもの（伝熱シート）は柔軟性を有するが、酸化アルミニウムは固い材料であるため、放熱膜を酸化アルミニウム膜とした場合には、放熱器が柔軟性に乏しいものとなる。このため、例えば予め発熱部品（発熱体）の形状に沿って放熱器を成形することになるなど、使い勝手が悪くなる。また、凹凸が大きいなど複雑な形状の発熱部品には適切に設置できないことになる。これに対し、上述のように、放熱膜を、放熱塗料によって形成されたものとすることで、柔軟性を損なわないようにすることができ、柔軟性を有する放熱器を実現することが可能となる。このような柔軟性を有する放熱器は、発熱部品が複雑な形状の場合もその形状に沿って貼り付けることができ、高い放熱性を実現することが可能である。この場合、柔軟性を有し、かつ、良好な熱伝導性及び熱拡散性を得ながら、十分な放熱性が得られる放熱器を実現することが可能となる。
【００１８】
なお、放熱層３は放熱膜に限られるものではなく、放熱層３は、放熱シートによって構成され、この放熱シートがグラファイトシート１又は金属層２に接着剤で接着されるか又は両面テープで貼り付けられていても良い。ここで、放熱シートとしては、グラファイトシート１を構成するグラファイト又は金属層２を構成する金属よりも高い熱放射率を有する材料からなる放熱シートを用いれば良い。このような放熱シートとしては、例えばプラスチックシート（例えば熱放射率約０．６〜約０．９５；例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる）、放熱塗料をシート状に成形したものなどがある。なお、プラスチックシートは、プラスチックシート及びプラスチックフィルムを含むものとする。また、プラスチックシートを樹脂シートともいう。また、接着剤としては、例えば、熱伝導性に優れた、シリカフィラーなどの無機材料からなるフィラーを混合した接着剤を用いるのが好ましい。これにより、熱抵抗を低く抑えることが可能となる。
【００１９】
このような放熱層３を備えるため、グラファイトシートのみで放熱器を構成する場合、金属層のみで放熱器を構成する場合、又は、グラファイトシート及び金属層で放熱器を構成する場合と比較して、十分な放熱性を有する放熱器を実現することができる。これにより、放熱器において、その表面からの放熱性を改善して、発熱部品からの熱を効果的に奪い、発熱部品の温度を効果的に下げることが可能となる。
【００２０】
次に、本実施形態にかかる放熱器の製造方法について、図５、図６を参照しながら説明する。
まず、グラファイトシート１と金属層２とを熱的に接続する。
例えば、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにグラファイトシート１に接着剤５で接着することによって、グラファイトシート１と金属シート２Ｘによって構成される金属層２とを熱的に接続すれば良い［例えば図６（Ｄ）参照］。特に、先端に針状部分２Ｂを有する複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端の針状部分２Ｂがグラファイトシート１に刺さった状態でグラファイトシート１に接着剤５で接着することによって、グラファイトシート１と金属シート２Ｘによって構成される金属層２とを熱的に接続するのが好ましい［例えば図４参照］。また、例えば、グラファイトシート１上に金属膜を形成することによって、グラファイトシート１と金属膜によって構成される金属層２とを熱的に接続しても良い。また、例えば、金属シートをグラファイトシート１にはんだ接合することによって、グラファイトシート１と金属シートによって構成される金属層２とを熱的に接続しても良い。また、例えば、金属シートをグラファイトシート１に両面テープで貼り付けることによって、グラファイトシート１と金属シートによって構成される金属層２とを熱的に接続しても良い。
【００２１】
次に、グラファイトシート１又は金属層２に熱的に接続されるように、グラファイトシート１又は金属層２よりも高い熱放射率を有する放熱層３を設ける。
例えば、グラファイトシート１上又は金属層２上に放熱膜を形成することによって、放熱膜によって構成される放熱層３を設ければ良い。この放熱膜は、グラファイトシート１上又は金属層２上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって形成するのが好ましい。また、例えば、グラファイトシート１又は金属層２に放熱シートを接着剤で接着することによって、放熱シートによって構成される放熱層３を設けても良い。
【００２２】
なお、ここでは、グラファイトシート１と金属層２とを熱的に接続した後に、放熱層３を設けるようにしているが、これに限られるものではなく、グラファイトシート１又は金属層２に放熱層３を設けた後に、グラファイトシート１と金属層２とを熱的に接続しても良い。
以下、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘをグラファイトシート１に接着剤５で接着し、金属シート２Ｘ上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって放熱膜（放熱層３）を形成して、図１に示す積層構造を有する放熱器４を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
まず、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにグラファイトシート１に接着剤５で接着する。このようにして、グラファイトシート１と金属シート２Ｘとを熱的に接続する。
このようにしているのは、一般に接着剤は熱伝導率の低い樹脂が主成分となることが多いため、接着剤で接着した場合、熱抵抗が高くなってしまうからである。つまり、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを用い、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにしながら、複数の突起部２Ａの間の領域で接着剤５がグラファイトシート１に接して、グラファイトシート１と金属シート２とが接着剤５で接着されるようにしている。これにより、金属シート２Ｘとグラファイトシート１とを接着剤５で確実に接着しながら、熱抵抗を低く抑えることが可能となる。
【００２４】
具体的には、以下のようにして、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにグラファイトシート１に接着剤５で接着すれば良い。
まず、図５（Ａ）に示すように、金型１０（シート形成用金型）に複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘを配置し、その上にグラファイトシート１を配置する。このとき、金属シート２Ｘの突起部２Ａの先端にグラファイトシート１が接するように、金属シート２Ｘ及びグラファイトシート１を金型１０に配置する。特に、金属シート２Ｘ及びグラファイトシート１を、例えばシリコーンゴムのような、耐熱性があり、かつ、低弾性材料からなるシート材１１（例えばゴムシート；ここではシリコーンゴムシート）で挟み込んだ状態で金型１０に配置するのが好ましい。この場合、金属シート２Ｘと金型１０との間及びグラファイトシート１と金型１０との間にシート材１１が配置されることになる。これにより、金属シート２Ｘの突起部２Ａの先端が確実にグラファイトシート１に接するようにすることができ、また、グラファイトシート１及び金属シート２Ｘと金型１０との間に接着剤５（接着樹脂）が入り込むのを防止することができる。
【００２５】
ここで、図５（Ｂ）に示すように、上下の金型を合わせ、これらを圧着させた状態で、真空脱気するのが好ましい。
次に、図６（Ａ）に示すように、上下の金型を合わせた状態で、加熱して低粘度化した接着剤５となる樹脂材料を流し込み、冷却後、図６（Ｂ）に示すように、金型１０から取り出す。そして、図６（Ｃ）に示すように、シート材１１を取り除く。これにより、金属シート２Ｘの突起部２Ａの先端がグラファイトシート１に接するようにしながら、複数の突起部２Ａの間の領域で接着剤５がグラファイトシート１に接して、グラファイトシート１と金属シート２Ｘとが接着剤５で接着されることになる。これにより、金属シート２Ｘとグラファイトシート１とを確実に接着しながら、金属シート２Ｘとグラファイトシート１とが直接接するようにすることで、熱抵抗を低く抑えることが可能となる。
【００２６】
なお、異種材料であるグラファイトシート１と金属シート２Ｘとを接着剤５で接着する場合、熱抵抗が高くなりやすいため、例えば、熱伝導性に優れた、シリカフィラーなどの無機材料からなるフィラーを混合した接着剤を用いるのが好ましい。
次に、図６（Ｄ）に示すように、金属シート２Ｘ上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって放熱膜（放熱層３）を形成する。このようにして、金属シート２Ｘに熱的に接続されるように、グラファイトシート１又は金属シート２Ｘよりも高い熱放射率を有する放熱層３を設ける。
【００２７】
例えば、金属シート２Ｘ上に、塗布、ディップ又は吹き付けによって、放熱塗料を成膜し、自然乾燥又は加熱硬化させることによって放熱層３としての放熱膜を形成すれば良い。ここで、加熱硬化させる場合、放熱塗料のベース樹脂の硬化温度や溶媒の沸点によってどの程度の温度に加熱するかは異なるが、例えばベース樹脂がエポキシ樹脂の場合、約１００〜約２００℃の温度に加熱すれば良い。
【００２８】
なお、ここでは、複数の突起部２Ａを有する金属シート２Ｘをグラファイトシート１に接着剤５で接着する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、さらに確実にグラファイトシート１と金属シート２Ｘとを熱的に接続するために、先端に針状部分２Ｂを有する複数の突起部２Ａ（ここでは先端の表面上に針状突起部を有する柱状突起部）を有する金属シート２Ｘを、突起部２Ａの先端の針状部分２Ｂがグラファイトシート１に刺さった状態でグラファイトシート１に接着剤５で接着するようにしても良い［例えば図４参照］。これにより、金属シート２Ｘとグラファイトシート１との間への接着剤５となる樹脂材料の侵入を確実に防ぐことができ、グラファイトシート１と金属シート２Ｘとを確実に熱的に接続することが可能となる。ここで、針状部分２Ｂ（針状突起部）の高さは、グラファイトシート１の厚さ以下とすることで、グラファイトシート１を突き破ることを防ぐことができる。また、接着剤５を用いないでグラファイトシート１と金属層２とを熱的に接続しても良い。例えば、グラファイトシート１の片面に例えばスパッタ又は蒸着等で金属膜を形成することで、グラファイトシート１と金属層２としての金属膜とを熱的に接続しても良い。ここで、金属層２を厚くしたい場合には、さらに、例えばめっきで所望の厚さの金属膜を形成すれば良い。この方法が最も熱抵抗を低くすることができる。また、例えば、グラファイトシート１と金属シートとをはんだ接合しても良い。この場合、グラファイトにははんだが付かないため、グラファイトシート１の金属シートを接合する側の面に、例えばＣｕやＡｕなどのはんだと合金形成可能な金属をスパッタ又は蒸着等で形成しておくことになる。また、例えば、金属シートとグラファイトシート１とを両面テープで貼り合わせても良い。
【００２９】
また、ここでは、金属シート２Ｘ上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって放熱層３としての放熱膜を形成する場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、グラファイトシート上に放熱塗料を成膜し、乾燥又は硬化させることによって放熱膜を形成しても良い。また、例えば、放熱シートをグラファイトシート又は金属層に接着剤で接着するか又は両面テープで貼り付けても良い。
【００３０】
したがって、本実施形態にかかる放熱器及びその製造方法によれば、良好な熱伝導性及び熱拡散性を得ながら、十分な放熱性が得られるという利点がある。
例えば、以下の実施例で説明するように、グラファイトシートのみで放熱器を構成する場合、グラファイトシート及び金属シートで放熱器を構成する場合、グラファイトシート及び放熱塗料で放熱器を構成する場合、金属シート及び放熱塗料で放熱器を構成する場合と比較して、十分な放熱性を有する放熱器を実現することができた。
【００３１】
本実施例では、放熱器４を構成するグラファイトシート１は、パナソニック社製の厚さ約１００μｍのＰＧＳグラファイトシートを用いた。金属層２としては、厚さ約５０μｍのＡｌシート又は厚さ約４０μｍのＣｕシートを用いた。また、放熱層３を形成するための放熱塗料としては、ペルノックス社製のPELCOOL H-7020を用いた。そして、グラファイトシートとＡｌシート又はＣｕシートとの貼り合わせは、厚さ約１０μｍのアクリル系両面テープを用いた。また、PELCOOL H-7020は、スプレー塗布後、オーブンに入れて約１６０℃で約２０分乾燥させた。乾燥後の膜厚は約２０〜約４０μｍであった。また、シート表面積は約１００ｍｍ２とした。このようにして、グラファイトシート、厚さ約５０μｍのＡｌシート、放熱塗料によって形成された放熱層を順に積層させた構造を有する放熱器（ＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料）、及び、グラファイトシート、厚さ約４０μｍのＣｕシート、放熱塗料によって形成された放熱層を順に積層させた構造を有する放熱器（ＧＳ＋Ｃｕ（４０μｍ）＋放熱塗料）を作製した。
【００３２】
発熱部品は、Micropelt社製の熱電素子MPG-D751とし、放熱器のグラファイトシート面と熱電素子の放熱面側の基板とを放熱グリースを介して貼り付けた。そして、熱電素子の熱源と接する側の基板とヒータ（熱源）とをグリースを介して接着し、ヒータ温度約３６℃で加熱した時の開放電圧を測定した。なお、熱電素子では、熱源に接する面と放熱器に接する面との温度差に比例した開放電圧が得られるため、この開放電圧（Ｖｏｃ）の値によって、温度差、即ち、放熱量を数値化することができる。
【００３３】
なお、ここでは、比較のために、グラファイトシートのみ（ＧＳのみ）、グラファイトシートに厚さ約５０μｍのＡｌシートを貼り付けたもの（ＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ））、グラファイトシートに放熱塗料によって形成された放熱層を設けたもの（ＧＳ＋放熱塗料）、厚さ約５０μｍのＡｌシートに放熱塗料によって形成された放熱層を設けたもの（Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料）、厚さ約４０μｍのＣｕシートに放熱塗料によって形成された放熱層を設けたもの（Ｃｕ（４０μｍ）＋放熱塗料）についても、同様に、開放電圧を測定した。
【００３４】
その結果、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、ＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料、及び、ＧＳ＋Ｃｕ（４０μｍ）＋放熱塗料は、比較例のもの（即ち、ＧＳのみ、ＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ）、ＧＳ＋放熱塗料、Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料、Ｃｕ（４０μｍ）＋放熱塗料）に対して、大きな開放電圧が得られ、十分な放熱性を有する放熱器を実現できることがわかった。例えば、ＧＳのみ及びＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ）に対して２倍程度、Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料及びＣｕ（４０μｍ）＋放熱塗料に対して３倍程度の開放電圧、即ち、放熱量（放熱効果；冷却効果）が得られることがわかった。
【００３５】
また、放熱器の積層構造を変えて、厚さ約５０μｍのＡｌシート、グラファイトシート、放熱塗料によって形成された放熱層を順に積層させた構造を有する放熱器（Ａｌ（５０μｍ）＋ＧＳ＋放熱塗料）を作製し、この放熱器のＡｌシート面と発熱部品としてのMicropelt社製の熱電素子MPG-D751の放熱面側の基板とを放熱グリースを介して貼り付けて、同様に、開放電圧を測定した。この結果、開放電圧として約０．２０Ｖが得られ、ＧＳ＋Ａｌ（５０μｍ）＋放熱塗料よりもやや低いものの、比較例のものよりも大きな開放電圧、即ち、放熱量が得られることがわかった。
【００３６】
また、両面テープに変えて、グラファイトシートと複数の突起部を有するＡｌシートとを、突起部の先端がグラファイトシートに接するように接着剤で接着し、そのほかは上述の実施例と同様に作製した放熱器についても、同様に、開放電圧を測定した。ここでは、全体厚さ約１００μｍのＡｌシートを用いた。この約１００μｍの厚さのうち、約５０μｍは突起部（突起状形成物）である。また、突起部は、縦約５００μｍ×横約５００μｍのサイズで、約１ｍｍピッチで形成されている。また、グラファイトシートとしては株式会社カネカ社製の厚さ約４０μｍのグラフィニティを用いた。そして、金型にＡｌシートとグラファイトシートを入れて、両者を押し当て、Ａｌシートの突起部の先端とグラファイトシートとを完全に隙間なく密着させた後、その隙間に約１１０℃に加熱して液状化したエポキシ樹脂を注入し、成形した。冷却後、約１８０℃で約１時間加熱硬化させた。これにより、エポキシ樹脂は更に収縮し、Ａｌシートの突起部とグラファイトシートは、突起部の周囲のエポキシ樹脂で強く固定された。また、放熱塗料としては、合同インキ株式会社社製のユニクール（水系タイプ）を用い、Ａｌシートの表面にスプレー塗布（塗装）後、オーブンに入れて約１００℃で約１０分乾燥させた。乾燥後の膜厚は約２０μｍであった。この結果、両面テープを用いた上述の実施例のものよりもやや高い開放電圧（例えば約１．２倍）、即ち、放熱量が得られた。
【００３７】
また、両面テープに変えて、グラファイトシートと、先端に針状部分を有する複数の突起部を有するＡｌシートとを、突起部の先端の針状部分がグラファイトシートに刺さった状態で接着剤で接着し、そのほかは上述の実施例と同様に作製した放熱器についても、同様に、開放電圧を測定した。ここでは、全体厚さ約１００μｍのＡｌシートを用いた。この約１００μｍの厚さのうち、約５０μｍは突起部（突起状形成物）である。この突起部は、約１ｍｍピッチで形成されている。また、突起部の高さ約５０μｍのうち、約３０μｍは、縦約５００μｍ×横約５００μｍの四角柱で、残りの約２０μｍは、縦約５００μｍ×横約５００μｍの底面積の四角すいであるものを用いた。この結果、両面テープを用いた上述の実施例のものよりもやや高い開放電圧（例えば約１．２倍〜約１．２５倍）、即ち、放熱量が得られた。
【００３８】
また、両面テープに変えて、グラファイトシートとＣｕシートとをはんだ接合し、そのほかは上述の実施例と同様に作製した放熱器についても、同様に、開放電圧を測定した。ここでは、厚さ約４０μｍのＣｕシートの表面にＳｎＡｇＣｕのクリームはんだを約５００μｍメッシュのスクリーン印刷で印刷した。また、グラファイトシートの片面にスパッタで厚さ約０．５μｍのＣｕ膜を形成し、このＣｕ膜の表面とＣｕシートの表面に形成したはんだ印刷面とを真空ラミネータで貼り合わせ、約２３０℃で加熱してはんだを溶融させ、グラファイトシートとＣｕシートをはんだ接合した。この結果、開放電圧として０．２４Ｖが得られ、両面テープを用いた上述の実施例のものよりもやや高い開放電圧、即ち、放熱量が得られた。
【００３９】
また、両面テープを用いてグラファイトシートとＣｕシートとを貼り合わせるのに変えて、グラファイトシートの表面にＣｕ膜を形成し、そのほかは上述の実施例と同様に作製した放熱器についても、同様に、開放電圧を測定した。ここでは、グラファイトシートの片面にスパッタでＣｕ膜を厚さ約１０００Å形成し、このＣｕ膜をめっきシード層として、ＣｕめっきによってＣｕめっき膜を厚さ約２０μｍ形成した。この結果、Ｃｕ膜は薄かったが、両面テープを用いてグラファイトシートとＣｕシートとを貼り合わせ上述の実施例のものと同程度の開放電圧、即ち、放熱量が得られた。
【００４０】
また、放熱塗料を塗布するのに変えて、放熱塗料をシート状に成形した放熱シートを、両面テープで、厚さ約５０μｍのＡｌシートに貼り付け、そのほかは上述の実施例と同様に作製した放熱器についても、同様に、開放電圧を測定した。ここでは、放熱塗料としてのペルノックス社製のPELCOOL H-7020をシート状に成形した放熱シート（厚さ約４０μｍ〜約５０μｍ）を、厚さ約１０μｍの両面テープで、厚さ約５０μｍのＡｌシートに貼り付けた。この結果、開放電圧として０．２２Ｖが得られ、放熱塗料を塗布した上述の実施例のものとほぼ同じ開放電圧、即ち、放熱量が得られた。
【００４１】
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
グラファイトシートと、
金属層と、
最表面に設けられ、前記グラファイトシート又は前記金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層とを備えることを特徴とする放熱器。
【００４２】
（付記２）
前記金属層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の一方の側に設けられており、
前記放熱層は、前記金属層の前記グラファイトシートが設けられている側の反対側に設けられていることを特徴とする、付記１に記載の放熱器。
（付記３）
前記金属層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の一方の側に設けられており、
前記放熱層は、前記グラファイトシートの表側及び裏側の他方の側に設けられていることを特徴とする、付記１に記載の放熱器。
【００４３】
（付記４）
前記放熱層は、前記グラファイトシート上又は前記金属層上に形成された放熱膜であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の放熱器。
（付記５）
前記放熱層は、放熱シートによって構成され、
前記放熱シートは前記グラファイトシート又は前記金属層に接着剤で接着するか又は両面テープで貼り付けられていることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の放熱器。
【００４４】
（付記６）
前記金属層は、複数の突起部を有する金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記突起部の先端が前記グラファイトシートに接するように前記グラファイトシートに接着剤で接着されていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【００４５】
（付記７）
前記金属層は、先端に針状部分を有する複数の突起部を有する金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記突起部の先端の針状部分が前記グラファイトシートに刺さった状態で前記グラファイトシートに接着剤で接着されていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【００４６】
（付記８）
前記金属層は、前記グラファイトシート上に形成された金属膜であることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
（付記９）
前記金属層は、金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記グラファイトシートにはんだ接合されていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
【００４７】
（付記１０）
前記金属層は、金属シートによって構成され、
前記金属シートは、前記グラファイトシートに両面テープで貼り付けられていることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の放熱器。
（付記１１）
グラファイトシートと金属層とを熱的に接続し、
前記グラファイトシート又は前記金属層に熱的に接続されるように、前記グラファイトシート又は前記金属層よりも高い熱放射率を有する放熱層を設けることを特徴とする放熱器の製造方法。
【００４８】
（付記１２）
前記放熱層を設ける工程において、前記グラファイトシート上又は前記金属層上に放熱膜を形成することによって、前記放熱膜によって構成される前記放熱層を設けることを特徴とする、付記１１に記載の放熱器の製造方法。
（付記１３）
前記放熱膜は、前記グラファイトシート上又は前記金属層上に放熱塗料を塗布し、乾燥又は硬化させることによって形成することを特徴とする、付記１２に記載の放熱器の製造方法。
【００４９】
（付記１４）
前記放熱層を設ける工程において、前記グラファイトシート又は前記金属層に放熱シートを接着剤で接着するか又は両面テープで貼り付けることによって、前記放熱シートによって構成される前記放熱層を設けることを特徴とする、付記１１に記載の放熱器の製造方法。
【００５０】
（付記１５）
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、複数の突起部を有する金属シートを、前記突起部の先端が前記グラファイトシートに接するように前記グラファイトシートに接着剤で接着することによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
【００５１】
（付記１６）
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、先端に針状部分を有する複数の突起部を有する金属シートを、前記突起部の先端の針状部分が前記グラファイトシートに刺さった状態で前記グラファイトシートに接着剤で接着することによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
【００５２】
（付記１７）
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、前記グラファイトシート上に金属膜を形成することによって、前記グラファイトシートと前記金属膜によって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
【００５３】
（付記１８）
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、金属シートを前記グラファイトシートにはんだ接合することによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
【００５４】
（付記１９）
前記グラファイトシートと前記金属層とを熱的に接続する工程において、金属シートを前記グラファイトシートに両面テープで貼り付けることによって、前記グラファイトシートと前記金属シートによって構成される前記金属層とを熱的に接続することを特徴とする、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の放熱器の製造方法。
【符号の説明】
【００５５】
１  グラファイトシート
２  金属層
２Ｘ  金属シート
２Ａ  突起部
２Ｂ  針状部分
３  放熱層
４  放熱器
５  接着剤
１０  金型
１１  シート材
【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７】
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【図５】
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【図６】
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