(57)【要約】  熱伝導シートは、積層シートと、積層シートの第１と第２の主面にそれぞれ貼り合わせられた第１と第２の絶縁シートとを備える。積層シートは、複数のグラファイトシートと、複数のグラファイトシートと交互に配置されて複数のグラファイトシートを貼り合わせる１つ以上の接着層とを有する。第１と第２の絶縁シートとは積層シートの外周端の外側で互いに貼り合わせられることにより積層シートを封止している。積層シートは、外周端に繋がる外周部と、外周端から離れた内陸部とを有する。積層シートの外周部の厚さは内陸部の厚さよりも薄い。この熱伝導シートは絶縁シートによる封止の信頼性に優れる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグラファイトシートと、複数のグラファイトシートと交互に配置されて複数のグラファイトシートを貼り合わせる１つ以上の接着層とを有して、第１の主面と、前記第１の主面の反対側の第２の主面と、前記第１の主面と前記第２の主面に繋がって前記第１の主面と前記第２の主面を囲む外周端とを有する積層シートと、
前記積層シートの前記第１の主面に貼り合わせられた第１の絶縁シートと、
前記積層シートの前記第２の主面に貼り合わせられた第２の絶縁シートと、
を備え
前記第１の絶縁シートと前記第２の絶縁シートとは前記積層シートの前記外周端の外側で前記第１の絶縁シートと前記第２の絶縁シートとが貼り合わせられることにより前記積層シートを封止し、
前記積層シートは、前記外周端に繋がる外周部と、前記外周端から離れた内陸部とを有し、
前記積層シートの前記外周部の厚さを前記内陸部の厚さよりも薄くした、熱伝導シート。
【請求項２】
前記１つ以上の接着層は前記複数のグラファイトシートの外周端から離れている、請求項１記載の熱伝導シート。
【請求項３】
前記第１の絶縁シートが両面接着テープで構成されている、請求項１記載の熱伝導シート。
【請求項４】
１つ以上の第１のグラファイトシートの１つ以上の第１の領域に１つ以上の接着層を形成するステップと、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートに第２のグラファイトシートを、前記１つ以上の接着層を交互に挟んで積層方向に重ねるステップと、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記１つ以上の接着層を介して貼り合わせるステップと、
第２の領域が残るように前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して積層シートを得るステップと、
前記積層シートを間に挟んで第１の絶縁シートに第２の絶縁シートを重ねて前記第１の絶縁シートと前記積層シートと前記第２の絶縁シートとを第３の領域で貼り合わせることにより熱伝導シートを得るステップと、
を含み、
前記積層方向で見て、前記１つ以上の第１の領域は前記第２の領域よりも内側になり、
前記積層方向で見て、前記第２の領域は前記第３の領域よりも内側になっている、熱伝導シートの製造方法。
【請求項５】
前記１つ以上の第１のグラファイトシートの前記１つ以上の第１の領域に前記１つ以上の接着層を形成するステップは、複数の第１のグラファイトシートの複数の第１の領域に複数の接着層を形成するステップを含み、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートに前記第２のグラファイトシートを、前記１つ以上の接着層を交互に挟んで前記積層方向に重ねるステップは、前記複数の第１のグラファイトシートに複数第２のグラファイトシートを、前記１つ以上の接着層を交互に挟んで前記積層方向に重ねるステップを含み、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記１つ以上の接着層を介して貼り合わせるステップは、前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記複数の接着層を介して貼り合わせるステップを含み、
前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して前記積層シートを得るステップは、前記第２の領域で前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して複数積層シートを得るステップを含む、請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【請求項６】
前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記１つ以上の接着層を介して貼り合わせるステップは、熱プレスにより前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記１つ以上の接着層を介して貼り合わせるステップを含む、請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【請求項７】
前記１つ以上の第１の領域は、前記１つ以上の第１のグラファイトシートを囲む外周端からそれぞれ離れている、請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【請求項８】
前記第２の領域が残るように前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して前記積層シートを得るステップは、前記第２の領域で前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを打ち抜いて前記積層シートを得るステップを含む、請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面方向の熱伝導率が高く、かつ熱輸送量の大きな熱伝導シートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年各種電子機器の動作速度の向上が目覚しく、これに伴い半導体素子等の電子部品からの発熱量が増大している。これに対して電子機器を安定して動作させるために、これらの発熱する電子部品にグラファイトシート等の熱伝導シートを用いて熱を拡散あるいは放熱させることが行われている。しかしながらグラファイトシートは、導電性があり、またグラファイトシートから一部グラファイト粉末が脱離してしまうと、回路のショートを起こしてしまう可能性がある。そのためグラファイトシートの両主面に絶縁シートを貼り合わせ、グラファイトシートの外周端の外側で絶縁シート同士を貼り合わせることにより、グラファイトシートを封止する。【０００３】
発熱素子の発熱量がさらに大きくなるにしたがって、面方向の熱伝導率に加えて、熱輸送量の大きな熱伝導シートが求められている。【０００４】
上記の熱伝導シートに類似の従来の熱伝導シートが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１００３５号公報
【発明の概要】
【０００６】
熱伝導シートは、積層シートと、積層シートの第１と第２の主面にそれぞれ貼り合わせられた第１と第２の絶縁シートとを備える。積層シートは、複数のグラファイトシートと、複数のグラファイトシートと交互に配置されて複数のグラファイトシートを貼り合わせる１つ以上の接着層とを有する。第１と第２の絶縁シートとは積層シートの外周端の外側で互いに貼り合わせられることにより積層シートを封止している。積層シートは、外周端に繋がる外周部と、外周端から離れた内陸部とを有する。積層シートの外周部の厚さは内陸部の厚さよりも薄い。
【０００７】
この熱伝導シートは絶縁シートによる封止の信頼性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは実施の形態における熱伝導シートの平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１Ａに示す熱伝導シートの線１Ｂ−１Ｂにおける断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態における熱伝導シートの製造方法を説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態における熱伝導シートの製造方法を説明する図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは実施の形態における熱伝導シートの製造方法を説明する図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは実施の形態における熱伝導シートの製造方法を説明する図である。
【図３】図３は比較例の熱伝導シートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａは実施の形態における熱伝導シート１０００の平面図である。図１Ｂは図１Ａに示す熱伝導シート１０００の線１Ｂ−１Ｂにける断面図である。熱伝導シート１０００は、接着層１２を介して３つのグラファイトシート１１を貼り合わせて積層シート１３を形成し、積層シート１３を絶縁シート１４と絶縁シート１５にはさんで封止している。
【００１０】
グラファイトシート１１には、厚さ約１０μｍの熱分解グラファイトシートを用い、その面方向の熱伝導率は、約１９５０Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。接着層１２は、厚さ約３μｍのスチレンブタジエンゴムからなり、熱プレスによって接着可能なものとなっている。接着層１２を介してグラファイトシート１１を貼り合わせることにより、積層シート１３を構成している。絶縁シート１４および絶縁シート１５は、厚さ約１０μｍのポリエチレンテレフタレートからなるフィルムであり、積層シート１３と対向する面にはアクリル系粘着剤が設けられている。この粘着剤により絶縁シート１４、絶縁シート１５と積層シート１３との接着、および絶縁シート１４と絶縁シート１５との接着がなされ、積層シート１３を封止している。
【００１１】
接着層１２は、グラファイトシート１１の外周端から離れて約１ｍｍ内側に入った領域に設けられている。そのため積層シート１３の外周端を含む外周部は、外周端から離れて外周部の内側にある内陸部よりも、接着層１２の分だけ薄くなっている。積層シート１３を絶縁シート１４、１５にはさんで封止すると、積層シート１３の外周部の厚さが外周部の内側の内陸部よりも薄くなっているので、積層シート１３の外周端の外側で絶縁シート１４、１５とが接着しやすくなり、封止の信頼性が向上する。
【００１２】
なお、実施の形態では、絶縁シート１４、１５の積層シート１３と対向する面にのみ粘着剤を設けているが、絶縁シート１４および絶縁シート１５のいずれか一方または両方を両面接着テープで構成してもかまわない。このようにすることにより、発熱体あるいは筐体等へ熱伝導シート１０００を容易に接合することができる。
【００１３】
熱伝導シート１０００では、積層シート１３は、複数のグラファイトシート１１と、複数のグラファイトシート１１と交互に配置されて複数のグラファイトシート１１を貼り合わせる１つ以上の接着層１２とを有して、主面１３ａと、主面１３ａの反対側の主面１３ｂと、主面１３ａ、１３ｂに繋がって主面１３ａ、１３ｂを囲む外周端１３ｃとを有する。絶縁シート１４は、積層シート１３の主面１３ａに貼り合わせられている。絶縁シート１５は、積層シート１３の主面１３ｂに貼り合わせられている。積層シート１３の外周端１３ｃの外側で互いに貼り合わされている絶縁シート１４、１５により積層シート１３が封止されている。積層シート１３は、外周端１３ｃに繋がる外周部１３ｄと、外周端１３ｃから離れた内陸部１３ｅとを有する。積層シート１３の外周部１３ｄの厚さは内陸部１３ｅの厚さよりも薄い。内陸部１３ｅは外周部１３ｄより積層シート１３で内側に位置する。
【００１４】
積層シート１３の外周端１３ｃは主面１３ａ、１３ｂを完全に囲む。
【００１５】
グラファイトシート１１は、主面１１１ａと、主面１１１ａの反対側の主面１１１ｂと、主面１１１ａ、１１１ｂに繋がり主面１１１ａ、１１１ｂを完全に囲む外周端１１１ｃとを有する。１つ以上の接着層１２はグラファイトシート１１の外周端１１１ｃから離れていてもよい。積層方向１０００ａに積層された複数のグラファイトシート１１のうちの１つの最外側のグラファイトシートの主面１１１ａは積層シート１３の主面１３ａを構成し、他の最外側のグラファイトシートの主面１１１ｂは積層シート１３の主面１３ｂを構成する。接着層１２は１つのグラファイトシート１１の主面１１１ｂと他のグラファイトシート１１の主面１１１ａを接着する。
【００１６】
次に実施の形態における熱伝導シート１０００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２Ａから図２Ｄは実施の形態における熱伝導シート１０００の製造方法を説明する図である。
【００１７】
まず図２Ａに示すように、大判の複数のグラファイトシート１１ａの領域１６に接着層１２を形成する。グラファイトシート１１ａは厚さ約１０μｍの熱分解グラファイトシートからなり、その面方向の大きさは約５００ｍｍ×２５０ｍｍとなっている。本実施の形態では接着層１２は、約１００ｍｍ×２００ｍｍの長方形であり、４つの接着層１２がグラファイトシート１１ａの面の領域１６上に形成されている。接着層１２は、スチレンブタジエンゴムからなる接着剤に酢酸ブチルよりなる溶剤を加えて粘度を小さくした液を、グラファイトシート１１ａ上にパターニングして塗布することで形成されている。この液はマスクを用いてパターニングすることができる。また塗布の方法としては噴霧、印刷等の方法をとることができるが、薄い接着層１２を形成するためには、噴霧を用いることが望ましい。接着層１２が形成されたグラファイトシート１１ａを約１００℃の乾燥機に入れて溶剤を蒸発させる。溶剤を蒸発させた接着層１２の厚みは約３μｍとなっている。
【００１８】
次に図２Ｂに示すように、所定の数のグラファイトシート１１ａを位置合わせして積層方向１０００ａに重ね合わせ、さらにその上に接着層を形成していないグラファイトシート１１ｂを積層方向１０００ａに重ねて大判の積層シート１１３を得る。グラファイトシート１１ｂは厚さ約１０μｍの熱分解グラファイトシートを用いている。なお２つのグラファイトシートを２枚重ねる場合は、グラファイトシート１１ａの上にグラファイトシート１１ｂを重ねるだけで良い。
【００１９】
次にグラファイトシート１１ａ、１１ｂを重ねた積層シート１１３に約１５０℃の鏝により熱プレスすることにより、グラファイトシート１１ａ、１１ｂを領域１６で接着する。グラファイトシートは積層方向１０００ａに直角すなわち積層シート１３の主面１３ａ、１３ｂ（グラファイトシート１１ａ、１１ｂの主面）に平行な面方向１０００ｂ、１０００ｃへの熱伝導性に優れるため、接着層１２に均一に熱を伝えることができ、グラファイトシート１１ａ、１１ｂを均一に貼り合わせることができる。
【００２０】
次に図２Ｃに示すようにグラファイトシート１１ａとグラファイトシート１１ｂとを貼り合わせた大判の積層シート１１３を、金型２０００により領域１７を残すように打ち抜いて外周端１３ｃで切断することにより、積層シート１３を得る。領域１７は、領域１６の外側に約２ｍｍ大きい。グラファイトシート１１ａ、１１ｂの間に接着層あるいは両面接着テープ等の粘着剤を有する部分が存在すると、金型２０００で抜くときにその粘着剤が金型２０００に付着し、グラファイトシート１１ａ、１１ｂを精度良く打ち抜くことが難しくなる。これに対し本実施の形態では、金型２０００で打ち抜く位置である積層シート１３の外周端１３ｃには接着層が存在しないので、グラファイトシート１１ａ、１１ｂを精度良く打ち抜くことができる。また領域１６は、グラファイトシート１１ａ、１１ｂ間に接着層１２が存在するため、領域１７の周辺に比べて厚くなっている。
【００２１】
次に絶縁シート１４に積層シート１３を重ね、積層シート１３を絶縁シート１４とで挟むように絶縁シート１５を重ねてローラで圧力を加えることにより、絶縁シート１４、積層シート１３、絶縁シート１５を貼り合わせて積層シート２１３を得る。積層シート２１３において、積層シート１３は領域１７に位置する。積層シート２１３を積層シート１３（領域１７）の外側に約１ｍｍ広がる領域１８で、金型により打ち抜いて図２Ｄに示す熱伝導シート１０００を得る。
【００２２】
図３は比較例の熱伝導シート５００の断面図である。面方向の熱伝導率は、熱分解グラファイトシートが非常に高いが、その厚さが薄いほど高くなる傾向がある。一方熱輸送量は厚さが薄いほど小さくなる。図３に示す熱伝導シート５００は、両面テープ２で貼り合わされた複数の薄い熱分解グラファイトシート１と、熱分解グラファイトシート１の両主面に貼りあわされた絶縁シート３とを備える。熱分解グラファイトシート１を両面テープ２で貼り合わせ、切断した後、両主面に絶縁シート３を貼り合わせて熱伝導シート５００が得られる。張り合わされた複数の熱分解グラファイトシートを切断することは難しく、また厚くなった熱分解グラファイトシートの端面の外側を絶縁シートで封止すると封止の信頼性に課題が生じてくる。
【００２３】
図１Ａと図１Ｂと図２Ｄに示す実施の形態における熱伝導シート１０００では、絶縁シート１４、１５は、厚さ約１０μｍのポリエチレンテレフタレートからなるフィルムであり、積層シート１３と対向する面にはアクリル系粘着剤が設けられている。この粘着剤により絶縁シート１４、絶縁シート１５と積層シート１３との接着、および積層シート１３の周囲で絶縁シート１４と絶縁シート１５との接着がなされ、積層シート１３を封止している。ここで領域１６では、グラファイトシート１１ａ、１１ｂ間に接着層１２が存在するが、領域１６の周辺では接着層が存在しないので、領域１７の周辺部は、領域１６に比べて薄くなっている。絶縁シート１４と絶縁シート１５をローラで圧力を加えることにより接着する際に、ローラは、領域１７の直上と領域１８の直上に接触することが可能になり、領域１８で形成される封止部分を大きくかつ十分に加圧することができる。そのため積層シート１３の周囲で絶縁シート１４と絶縁シート１５との接着が容易になり、封止の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
上述のように、熱伝導シート１０００は以下の方法で製造することができる。１つ以上のグラファイトシート１１ａの１つ以上の領域１６に１つ以上の接着層１２を形成する。１つ以上のグラファイトシート１１ａにグラファイトシート１１ｂを、１つ以上の接着層１２を交互に挟んで積層方向１０００ａに重ねる。１つ以上のグラファイトシート１１ａとグラファイトシート１１ｂとを１つ以上の接着層１２を介して貼り合わせる。領域１７が残るように１つ以上のグラファイトシート１１ａとグラファイトシート１１ｂとを切断して積層シート１３を得る。積層シート１３を間に挟んで絶縁シート１４に絶縁シート１５を重ねて絶縁シート１４積層シート１３と絶縁シート１４とを領域１８で貼り合わせることにより、絶縁シート１４、１５が領域１８で直接接着されて熱伝導シート１０００を得る。積層方向１０００ａで見て、１つ以上の領域１６は領域１７よりも内側になる。積層方向１０００ａで見て、領域１７は領域１８よりも内側になっている。
【００２５】
１つ以上のグラファイトシート１１ａとグラファイトシート１１ｂとを熱プレスにより貼り合わせてもよい。
【００２６】
領域１６は、グラファイトシート１１ａを囲む外周端１１ｃからそれぞれ離れていてもよい。
【００２７】
領域１７で１つ以上のグラファイトシート１１ａとグラファイトシート１１ｂとを打ち抜いて積層シート１３を得てもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、面方向への熱伝導率が高く、熱輸送量も大きな熱伝導シートが得られるものであり、発熱部品の放熱に有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１１    グラファイトシート（第１のグラファイトシート、第２のグラファイトシート）
１１ａ    グラファイトシート（第１のグラファイトシート）
１１ｂ    グラファイトシート（第２のグラファイトシート）
１１１ｃ    外周端
１２    接着層
１３    積層シート
１３ａ    主面（第１の主面）
１３ｂ    主面（第２の主面）
１３ｃ    外周端
１３ｄ    外周部
１３ｅ    内陸部
１４    絶縁シート（第１の絶縁シート）
１５    絶縁シート（第２の絶縁シート）
１６    領域（第１の領域）
１７    領域（第２の領域）
１８    領域（第３の領域）
１０００    熱伝導シート
１０００ａ    積層方向
【図１Ａ】
2015155940.tif 000003
【図１Ｂ】
2015155940.tif 000004
【図２Ａ】
2015155940.tif 000005
【図２Ｂ】
2015155940.tif 000006
【図２Ｃ】
2015155940.tif 000007
【図２Ｄ】
2015155940.tif 000008
【図３】
2015155940.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月2日(2016.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記１つ以上の第１のグラファイトシートの前記１つ以上の第１の領域に前記１つ以上の接着層を形成するステップは、複数の第１のグラファイトシートの複数の第１の領域に複数の接着層を形成するステップを含み、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートに前記第２のグラファイトシートを、前記１つ以上の接着層を交互に挟んで前記積層方向に重ねるステップは、前記複数の第１のグラファイトシートに前記第２のグラファイトシートを、前記複数の接着層を交互に挟んで前記積層方向に重ねるステップを含み、
前記１つ以上の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記１つ以上の接着層を介して貼り合わせるステップは、前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを前記複数の接着層を介して貼り合わせるステップを含み、
前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して前記積層シートを得るステップは、前記第２の領域で前記複数の第１のグラファイトシートと前記第２のグラファイトシートとを切断して前記積層シートを得るステップを含む、請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【国際調査報告】
2015155940.tif 000010
2015155940.tif 000011
2015155940.tif 000012
2015155940.tif 000013