(57)【要約】      （修正有）【課題】  熱伝導性、耐熱性に優れるとともに、熱源に取り付ける際の作業性が良く破損し難い熱接合部材を提供すること。【解決手段】  熱接合部材１０を、アルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成して構成した。そして、熱接合部材１０を、光源２５ａ側の吸熱部材２２と、熱電モジュール２３との間に設置して、光源２５ａの放熱を熱電モジュール２３に伝導するために使用した。また、アルミニウムホイル１０ａへのしわ１１の形成は、アルミニウムホイル１０ａの両面をプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂで挟んだ状態で芯棒１３に巻き付けたのちに芯棒１３を抜き取って円筒体１４にし、その円筒体１４を一対のしわ形成部材１５，１６の間に設置し、しわ形成部材１６をしわ形成部材１５に対して移動させて円筒体１４を転動させ、しわを形成する。【選択図】  図８
2007262356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導性を有する金属ホイルにしわを形成して所定の空隙率を備えるとともに所定の圧力で両面を押圧することにより伸展するシート状に形成したことを特徴とする熱接合部材。
【請求項２】
前記金属ホイルを、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウムまたは鉄からなるホイルで構成した請求項１に記載の熱接合部材。
【請求項３】
前記熱接合部材が、熱源または熱源側部分と、前記熱源から放出される熱を吸収して電気に変換する熱電モジュールとの間に設置されて、前記熱源の放熱を前記熱電モジュールに伝導するために使用されるものである請求項１または２に記載の熱接合部材。
【請求項４】
金属ホイルを巻いて円筒状に形成する金属ホイル巻回工程と、
前記円筒状に形成された金属ホイルを、対向して設置された一対のしわ形成部材の間に設置し、前記一対のしわ形成部材で前記円筒状の金属ホイルを押圧した状態で、一方のしわ形成部材と他方のしわ形成部材とを相対的に移動させて前記円筒状の金属ホイルを転動させることにより、前記金属ホイルにしわを形成するしわ形成工程と
を備えたことを特徴とする熱接合部材の製造方法。
【請求項５】
前記金属ホイル巻回工程を、前記金属ホイルの両面を紙またはプラスチックからなるシートで挟んだ状態で円筒状または円柱状の芯棒の周面に巻き付けたのちに、前記芯棒を抜き取って、前記金属ホイルと前記シートとを円筒状に形成する工程で構成した請求項４に記載の熱接合部材の製造方法。
【請求項６】
前記しわ形成工程で用いる一対のしわ形成部材を、対向して設置した一対のプレートの両対向面に緩衝層を形成して構成した請求項４または５に記載の熱接合部材の製造方法。
【請求項７】
前記緩衝層をスポンジで構成した請求項６に記載の熱接合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源の放熱を所定の装置や部材に伝達するために用いられる熱接合部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トランジスタ、コンデンサ等のように作動することにより熱を発生する電子部品や電気部品には、放熱用または熱伝達用の熱接合部材が取り付けられており、この熱接合部材で電子部品や電気部品の放熱を吸収したり他の吸熱部材に伝達したりすることにより、その電子部品や電気部品の寿命が熱によって短くなることを防止している。このような熱接合部材の中に、樹脂材料の中に金属粉末を混合して構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この熱接合部材は、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーまたはこれらの混合物に、銅、ニッケル、アルミニウム、クロムまたはそれらの合金からなる金属粉末を混合したのちに溶融混練してシート状に形成することにより構成されている。これによって、電子部品や電気部品に熱接合部材を介して放熱フィンを取り付けて電子部品や電気部品が発生する熱を放熱フィンに伝達させる際に、電子部品や電気部品の熱を効率よく放熱フィンに伝達することのできる熱接合部材を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３８２９号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の熱接合部材では、基材となる熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーまたはこれらの混合物の耐熱性が劣る（溶融温度が低い）ため、これに金属粉末を混合しても得られる熱接合部材の耐熱性の向上を図ることは難しい。このため、この熱接合部材は高熱・高温の熱源やその近傍部分に対しては使用できないという問題がある。また、従来から用いられている熱接合部材として、シリコングリス、ヒートシート（例えば熱可塑性樹脂からなるシート）、グラファイトシート等もあるが、このうち、シリコングリスは、熱源等の所定部分に塗布して使用するため作業性が良くないとともに、耐熱性に劣るという問題を備えている。
【０００５】
また、ヒートシートは、耐熱性が劣るとともに破れ易いため肉厚を大きくしなければならないという問題を備えている。さらに、グラファイトシートは、耐熱性には優れているが、破れ易いため肉厚を大きくしなければならないという問題を備えている。そして、肉厚を大きくすると、その肉厚に比例して熱抵抗も大きくなるため、肉厚の大きなヒートシートやグラファイトシートは、熱接合部材としては不向きなものとなる。また、前述したどの熱接合部材も熱伝導率のよい金属と比較すると熱伝導率は低い。このため、どの熱接合部材を用いても、熱伝導性が低いという問題が生じる他、作業性、耐熱性または薄肉化（低熱抵抗化）の可能性のうちのいずれかが劣るようになる。
【０００６】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、熱伝導性、耐熱性に優れるとともに、熱源に取り付ける際の作業性が良く破損し難い熱接合部材を提供することである。
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明に係る熱接合部材の構成上の特徴は、高熱伝導性を有する金属ホイルにしわを形成して所定の空隙率を備えるとともに所定の圧力で両面を押圧することにより伸展するシート状に形成したことにある。
【０００８】
このように構成した本発明の熱接合部材は、金属ホイルで構成されているため、耐熱性および熱伝導性に優れた熱接合部材になる。また、薄肉化が可能になるため、熱抵抗を小さくすることもできる。そして、金属ホイルからなる熱接合部材にしわを形成しているため、熱接合部材を、熱源側を構成する部材と熱源側に取り付けられ熱源から放出される熱を吸収する部材との間に設置する場合に、熱接合部材を両部材の対向する面で挟んだ状態で押し付けると、熱接合部材は、両部材間の隙間の形状に沿うようにして伸展していく。
【０００９】
すなわち、熱接合部材を金属ホイルで構成したため、両部材の対向面に角部等があっても熱接合部材をその角部に沿わせて簡単に折り曲げることができるとともに、両部材の対向面に、反りや凹凸が形成されていたり、埃などのごみがあったりした場合でも、熱接合部材を、その状態の両部材間の隙間の形状に沿わせた状態で伸展させることができる。したがって、熱接合部材と、熱接合部材を挟む両部材との接触面が大きくなり熱伝導性に優れた熱接合部材を得ることができる。
【００１０】
本発明に係る熱接合部材の他の構成上の特徴は、金属ホイルを、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウムまたは鉄からなるホイルで構成したことにある。
【００１１】
アルミニウムは、熱伝導率が２３５Ｗ／ｍ・℃で、耐熱温度が６６０℃であるため、熱伝導性および耐熱性に優れた熱接合部材が得られる。また、銅は、熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・℃で、耐熱温度が１０８３℃であり、チタンは、熱伝導率が２２Ｗ／ｍ・℃で、耐熱温度が１６６０℃である。さらに、マグネシウムは、熱伝導率が１５３Ｗ／ｍ・℃で、耐熱温度が６４９℃であり、鉄は、熱伝導率が８３Ｗ／ｍ・℃で、耐熱温度が１５３５℃である。なお、熱伝導率は、０℃の場合のものとした。
【００１２】
これらの金属における熱伝導率や耐熱温度はすべて従来のシリコングリス、ヒートシート、グラファイトシートの熱伝導率や耐熱温度と比較すると、より熱接合部材として適したものである。このため、熱接合部材をアルミニウム、銅、チタン、マグネシウムまたは鉄からなるホイルで構成することにより、耐熱性および熱伝導性に優れた熱接合部材が得られる。また、これらの金属ホイルは薄肉に形成できるため熱抵抗を小さくすることもできる。さらに、これらの金属ホイルにしわを形成することにより、熱接合部材が取り付けられる面との接触面が大きくなり、さらに熱伝導性に優れた熱接合部材を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る熱接合部材の他の構成上の特徴は、熱接合部材が、熱源または熱源側部分と、熱源から放出される熱を吸収して電気に変換する熱電モジュールとの間に設置されて、熱源の放熱を熱電モジュールに伝導するために使用されるものであることにある。これによると、熱源側から熱電モジュールへの熱伝導が効率よく行われて、熱電モジュールにおける熱源側の吸熱部分と他方側の放熱部分との間の温度差が大きくなり、それにしたがって熱電モジュールの発電量も大きくなる。この場合、熱電モジュールにおける熱源と反対側の部分に吸熱部材もしくは放熱部材を設けることもできる。これによると、熱電モジュールにおける熱源側部分と他方側部分との間の温度差がさらに大きくなり、熱電モジュールの発電量もそれにしたがって大きくなる。
【００１４】
本発明に係る熱接合部材の製造方法の構成上の特徴は、金属ホイルを巻いて円筒状に形成する金属ホイル巻回工程と、円筒状に形成された金属ホイルを、対向して設置された一対のしわ形成部材の間に設置し、一対のしわ形成部材で円筒状の金属ホイルを押圧した状態で、一方のしわ形成部材と他方のしわ形成部材とを相対的に移動させて円筒状の金属ホイルを転動させることにより、金属ホイルにしわを形成するしわ形成工程とを備えたことにある。
【００１５】
この場合、金属ホイルは何重にも巻き付けることが好ましい。また、一対のしわ形成部材の相対的な移動は、一対のしわ形成部材を互いに平行させた状態で往復移動させることとすることが好ましい。これによると、一対のしわ形成部材によって、円筒状に巻かれた金属ホイルの周面における反対側部分が互いに異なる方向に引っ張られるようになるとともに、金属ホイルからなる円筒体の中心側の空洞に順次金属ホイルが巻き付けられた部分が形成されて円筒体が中心軸側に小さくなって棒状に近づいていく。この際に、金属ホイルにはしわが形成される。また、金属ホイルに形成するしわの方向を一方向だけでなく、例えば前記一方向に直交する方向にもしわを形成する場合には、一方向にしわが形成された金属ホイルを９０度回転させ、その状態の金属ホイルに対して、前述した操作を繰り返し行う。これによって、格子状のしわを形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る熱接合部材の製造方法の他の構成上の特徴は、金属ホイル巻回工程を、金属ホイルの両面を紙またはプラスチックからなるシートで挟んだ状態で円筒状または円柱状の芯棒の周面に巻き付けたのちに、芯棒を抜き取って、金属ホイルとシートとを円筒状に形成する工程で構成したことにある。この場合、金属ホイルは、芯棒の周面に何重にも巻き付けることが好ましい。また、金属ホイルの両面を紙またはプラスチックからなるシートで挟んだ状態で芯棒の周面に巻き付けたため、一対のしわ形成部材によって、しわを形成する際に、金属ホイルには、シートに対して滑ったり、摩擦抵抗によって引っ掛かったりする部分が不規則に発生して効果的にしわの形成を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る熱接合部材の製造方法のさらに他の構成上の特徴は、しわ形成工程で用いる一対のしわ形成部材を、対向して設置した一対のプレートの両対向面に緩衝層を形成して構成したことにある。これによると、緩衝層に金属ホイルを接触させた状態で一対のしわ形成部材を往復移動させることによりしわの形成が行われるため、金属ホイルに強い衝撃が加わらなくなる。この結果、金属ホイルを破損することなくしわの形成ができるようになる。
【００１８】
また、本発明に係る熱接合部材の製造方法の構成上の特徴は、緩衝層をスポンジで構成したことにある。これによると、簡単で安価な部材を用いた簡単な方法で金属ホイルにしわを形成することができる。なお、熱接合部材の製造方法の場合も、金属ホイルを、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウムまたは鉄からなるホイルで構成することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る熱接合部材１０を示している。この熱接合部材１０は、図２に示したアルミニウムホイル１０ａに所定のしわ１１を形成することにより構成されており、縦横の長さはそれぞれ２０ｍｍで厚みは２ｍｍに形成されている。なお、図２に示したアルミニウムホイル１０ａの縦横の長さはそれぞれ４０ｍｍで厚みは１２μｍに形成されている。このため、熱接合部材１０の空隙率は９７％になっている。なお、この空隙率は、熱接合部材１０の外形の体積（縦の長さ×横の長さ×厚み）からアルミニウムホイル１０ａの体積を引いた値を熱接合部材１０の外形の体積で除した値とした。
【００２０】
また、熱接合部材１０は、図３ないし図７に示したようにして製造した。すなわち、まず、図３に示したように、アルミニウムホイル１０ａの両面をプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂで挟む。つぎに、図４に示したように、プラスチックフィルム１２ａ，１２ｂで挟まれた状態のアルミニウムホイル１０ａの一端側に円柱状の芯棒１３を設置して、芯棒１３を転がしながら芯棒１３の周面にプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂで挟まれた状態のアルミニウムホイル１０ａを順次巻き付けていく。
【００２１】
ついで、芯棒１３に巻き付けられて図５（ａ）のようになったアルミニウムホイル１０ａとプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂから芯棒１３を抜き取って図５（ｂ）に示したアルミニウムホイル１０ａとプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂからなる円筒体１４を形成する。つぎに、得られた円筒体１４に対して、図６に示した一対のしわ形成部材１５，１６を用いてしわを形成する。
【００２２】
しわ形成部材１５は、硬質材料からなるプレート１５ａの上面にスポンジからなる緩衝層１５ｂを形成して構成され、しわ形成部材１６は、硬質材料からなるプレート１６ａの下面にスポンジからなる緩衝層１６ｂを形成して構成されている。そして、一対のしわ形成部材１５，１６間に円筒体１４を設置して、一対のしわ形成部材１５，１６で円筒体１４を押圧した状態で、図６（ａ）に示したようにしわ形成部材１５を静止させたまま、しわ形成部材１６を、円筒体１４の軸方向に直交する方向に往復移動させる。これによって、円筒体１４の直径は徐々に小さくなり、図６（ｂ）に示したようになる。
【００２３】
すなわち、図６（ａ）の状態では、円筒体１４の中心側に空間部１４ａが形成されているため、円筒体１４は、しわ形成部材１６の往復移動にしたがって往復移動する際に、徐々に巻回部分が中心側に移動するようになる。その際に、アルミニウムホイル１０ａとプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂとの接触面には、すべりが生じる部分と摩擦により密着する部分とが不規則に生じて、しわ１１が形成される。また、アルミニウムホイル１０ａはプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂによって挟まれているとともに、円筒体１４に接触する部分がスポンジからなる緩衝層１５ｂ，１６ｂであるため破損することが防止される。
【００２４】
そして、円筒体１４が、図６（ｂ）に示した棒状体１７になると、その棒状体１７を一対のしわ形成部材１５，１６間から取り出して、図７に示したように広げる。つぎに、図７に示した一方向にしわが形成されたアルミニウムホイル１０ｂとプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂからなる積層体１７ａを水平面上で９０度回転させて、前述した処理を再度行う。これによって、アルミニウムホイル１０ｂには、前後方向および左右方向にしわ１１が形成される。そして、その積層体（図示せず）からプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂを外すことにより、図１に示した熱接合部材１０を得ることができる。なお、プラスチックフィルム１２ａ，１２ｂは、前述した一連の処理によってもしわが形成されない材料で構成されている。
【００２５】
このようにして製造された熱接合部材１０は、種々の用途に使用することができ、例えば、図８に示した熱発電装置２０に用いることができる。この熱発電装置２０は、ランプ２１、吸熱部材２２、熱電モジュール２３および放熱フィン２４を備えており、熱接合部材１０は、吸熱部材２２と熱電モジュール２３との間に設置されている。そして、この熱接合部材１０により吸熱部材２２から熱電モジュール２３への熱の伝導がスムーズに行われる。
【００２６】
ランプ２１のレフを構成する外壁部２１ａは、正面が円形の開口部に形成され、側面が、後端部に近づくにしたがって細くなった略ドーム状のセラミックで構成されている。そして、外壁部２１ａの後端部中央には、内部から外部に貫通する穴部２１ｂが形成されている。この穴部２１ｂにおける外壁部２１ａの内面側部分は、外壁部２１ａの内面に沿って前部側にドーム状に広がった凹部に形成されている。
【００２７】
また、外壁部２１ａの正面の開口部には透明のガラス２１ｃが設けられ、外壁部２１ａの内部における中央後端部には発光管２５が設けられている。この発光管２５は、後端部を外壁部２１ａの穴部２１ｂを貫通させ、前端部をガラス２１ｃの中央部に向って延ばすように設けられ、その中央部には発熱部である光源２５ａが内蔵されている。発光管２５は、超高圧水銀ランプで構成されており、点灯時には内部圧力が２００気圧程度になり、光源２５ａ近傍の温度は１０００℃程度に上昇する。また、その際、外壁部２１ａの温度は２２０℃程度に上昇する。
【００２８】
吸熱部材２２は、ランプ２１の後部側に設置されており、タフピッチ銅製の部材で構成されている。吸熱部材２２は、ランプ２１の後端部に中央部を位置させて長手方向を垂直方向に向けて設置された平面部２２ａと、平面部２２ａの前面中央部から発光管２５の周囲を支持するように前方に向って突出し、外壁部２１ａの穴部２１ｂと嵌合してランプ２１の内部に配置された突入部２２ｂと、この突入部２２ｂから外壁部２１ａの曲面に沿うように内挿され、ドーム状に広がる拡張部２２ｃとで構成されている。
【００２９】
また、拡張部２２ｃおよび突入部２２ｂの中央部と平面部２２ａの中央部における前部側部分には、穴部２２ｅが形成されて、この穴部２２ｅ内に、発光管２５の後端部が固定されている。穴部２２ｅにおける拡張部２２ｃおよび突入部２２ｂに形成された部分の周面と発光管２５の外周面との間および外壁部２１ａの穴部２１ｂと発光管２５の外周面との間には、耐熱性を有する接着剤からなる接着層２２ｄが形成されており、この接着層２２ｄによって発光管２５が固定されている。
【００３０】
吸熱部材２２を構成するタフピッチ銅は熱伝導がよく、吸熱部材２２は、光源２５ａの近傍でドーム状に広がる拡張部２２ｃによって効率よく光源２５ａの発熱を吸収することができる。また、外壁部２１ａの外側面から放出される熱も平面部２２ａによって吸収される。そして、外壁部２１ａの内面には、アルミニウムを蒸着して形成された反射面２１ｄが設けられている。なお、図示していないが、発光管２５は電気端子部を備えており、この電気端子部と配線を介して電源に接続されている。
【００３１】
熱電モジュール２３は、図９および図１０に示したように、下基材２６ａと上基材２６ｂとからなる一対の板状の絶縁基材を備えており、下基材２６ａの上面における所定部分に下部電極２７ａが取り付けられ、上基材２６ｂの下面における所定部分に上部電極２７ｂが取り付けられている。そして、チップからなる熱電素子２８が、それぞれ下端面を下部電極２７ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極２７ｂにハンダ付けにより固定されて下基材２６ａと上基材２６ｂとを一体的に連結している。
【００３２】
下部電極２７ａと上部電極２７ｂとは、それぞれ熱電素子２８の略１個分に等しい距離をずらして取り付けられている。また、上基材２６ｂの各上部電極２７ｂには、それぞれ２個の熱電素子２８の上端面が接合されており、下基材２６ａの下部電極２７ａには、１個の熱電素子２８の下端面だけが接合されるものと、２個の熱電素子２８の下端面が接合されるものとがある。そして、１個の熱電素子２８の下端面だけが接合される下部電極２７ａは下基材２６ａの一方側（図９の後部）の２箇所の角部に設けられ、その下部電極２７ａには、リード線２９ａ，２９ｂが取り付けられ外部の装置等に接続されて通電可能になっている。また、すべての熱電素子２８は、下基材２６ａと上基材２６ｂとの間で下部電極２７ａおよび上部電極２７ｂを介して電気的に接続されている。
【００３３】
このように構成された熱電モジュール２３は、吸熱部材２２の後面に熱接合部材１０を介して固定され、ランプ２１の発光により生じる放熱の一部が吸熱部材２２および熱接合部材１０を介して伝導される。この場合、熱電モジュール２３は、下基材２６ａを熱接合部材１０に接触させた状態で取り付けられる。また、その際、熱接合部材１０は、吸熱部材２２の後面と、下基材２６ａとによって押圧され、その押圧によって、吸熱部材２２の後面と下基材２６ａの表面とに沿うようにして伸展した状態で吸熱部材の後面と下基材２６ａとに圧接する。
【００３４】
このため、熱電モジュール２３は、吸熱部材２２の熱を熱接合部材１０を介して効果的に吸収することができ、ランプ２１からの放熱によって加熱される下基材２６ａと加熱されない上基材２６ｂとの間に生じる温度差から電力を効率よく発生する。また、熱接合部材１０がアルミニウムで構成されているため、耐熱温度および熱伝導が高くなる。このため、吸熱部材２２が高温になっても熱接合部材１０は、溶融することなく、かつ効率よく熱電モジュール２３に熱を伝導する。
【００３５】
放熱フィン２４は、アルミニウムからなるブロック体の後面（図８の状態での後面）に一定間隔で複数の放熱溝２４ａを設けて構成され、熱電モジュール２３の上基材２６ｂに固定されている。この放熱フィン２４は、複数の放熱溝２４ａを設けて後面の表面積を大きくすることによって放熱性を向上させるようになっており、熱電モジュール２３の上基材２６ｂ側の放熱量を多くする。これによって、熱電モジュール２３の下基材２６ａ側と上基材２６ｂ側との温度差が大きくなり、熱電モジュール２３が発生する電力が大きくなる。また、熱電モジュール２３から延びるリード線２９ａ，２９ｂの端部はそれぞれ所定の装置に接続され、この所定の装置は、熱電モジュール２３から供給される電力を利用して作動する。
【００３６】
このように、本実施形態に係る熱接合部材１０は、アルミニウムホイル１０ａで構成されているため、耐熱性および熱伝導性に優れるとともに熱抵抗の小さなものとなる。また、熱接合部材１０には、しわ１１が形成されているため、熱接合部材１０を、前述した熱発電装置２０に取り付ける場合には、熱接合部材１０は、吸熱部材２２の後面と下基材２６ａの表面とによって押さえ付けられ、吸熱部材２２の後面と下基材２６ａの表面とに沿うようにして伸展していく。このため、例えば、吸熱部材２２の後面や下基材２６ａの表面に凹凸が生じていたり、埃等のごみがあったりしても、熱接合部材１０は、その状態の吸熱部材２２の後面と下基材２６ａの表面との形状に沿うようにして伸展していく。
【００３７】
したがって、熱接合部材１０と、吸熱部材２２の後面および下基材２６ａの表面との接触面が大きくなり優れた熱伝導性を発揮することができる。この結果、ランプ２１から熱電モジュール２３への熱伝導が効率よく行われて、熱電モジュール２３における吸熱部材２２側部分と放熱フィン２４側部分との間の温度差が大きくなり、熱電モジュール２３の発電量が大きくなる。また、これによって、熱電モジュール２３を備えた熱発電装置２０の排熱を電気に変換して有効利用することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、熱接合部材１０の製造が、プラスチックフィルム１２ａ，１２ｂで挟まれた状態のアルミニウムホイル１０ａを芯棒１３の周面に巻き付けたのちに、芯棒１３を抜き取ってアルミニウムホイル１０ａとプラスチックフィルム１２ａ，１２ｂからなる円筒体１４を形成し、この円筒体１４を一対のしわ形成部材１５，１６で処理することにより行われる。
【００３９】
そして、しわ１１の形成は、一対のしわ形成部材１５，１６間に円筒体１４を設置して、一方のしわ形成部材１５を静止させたまま、他方のしわ形成部材１６を、円筒体１４の軸方向に直交する方向に往復移動させることにより行われる。また、一対のしわ形成部材１５，１６の対向する面は、それぞれスポンジからなる緩衝層１５ｂ，１６ｂで構成されている。このため、構造が簡単で安価なしわ形成部材１５，１６部材を用いた簡単な方法でアルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成することができる。
【００４０】
つぎに、空隙率の異なる各種の熱接合部材１０を実施例とし、従来から熱接合部材として用いられているヒートシート、グラファイトシートおよびグリスを比較例として、各熱接合部材の熱抵抗を図１１ないし図１３に示したテスト装置３０を用いて測定してその測定値を比較した。テスト装置３０は、ヒートシンクとしての台３１の上面に、２枚の銅板３２，３３とヒータ３４とを配置して構成されており、銅板３２，３３間に各熱接合部材１０等を設置できるとともに、ヒータ３４の上部から荷重を加えて各熱接合部材１０等を押圧できるようにしている。また、この熱抵抗の比較テストは、銅板３２，３３（熱源側の部材とその部材に取り付けられる吸熱部材）の間に、埃等のごみが入り込むことを想定して、ごみの代わりにビニール紐３５を用いて行った。
【００４１】
また、各熱接合部材１０の空隙率は、それぞれ６４％、３６％、１６％、４％、２％とし、ヒータ３４に加える荷重は、それぞれ２０ｋｇｆ／ｃｍ2、４０ｋｇｆ／ｃｍ2、６０ｋｇｆ／ｃｍ2とした。また、ビニール紐３５の直径は、それぞれ５００μｍ、２５０μｍ、１００μｍとした。そして、銅板３２の上面に各ビニール紐３５を置いた状態で、ビニール紐３５の上に各熱接合部材１０等を設置し、銅板３３を介してヒータ３４で各熱接合部材１０等にそれぞれ所定の荷重を加えた。また、その際、ヒータ３４に１０Ｗの電力を投入し、銅板３２の温度を２７℃に維持した。そして、その際の銅板３２，３３間に生じる温度差を測定し、その温度差から熱抵抗℃／Ｗを求めた。なお、熱抵抗の測定値は、１ｃｍ2当たりのものとした。
【００４２】
また、図１１および図１２は、実施例に係る各熱接合部材１０の熱抵抗をテスト装置３０で測定する状態を示しており、図１１は、熱接合部材１０をテスト装置３０に設置した状態、図１２は、ヒータ３４によって熱接合部材１０に荷重を加えて伸展させた状態を示している。また、図１３は、比較例による熱接合部材３６（説明の便宜上、ヒートシートおよびグラファイトシートを熱接合部材３６とした。）をテスト装置３０に設置した状態を示している。なお、グリスの熱抵抗をテスト装置３０で測定する状態については、図示していないが、ビニール紐３５が置かれた銅板３２の表面に所定量のグリスを塗布して熱抵抗のテストを行った。
【００４３】
この比較テストの結果を、図１４ないし図１６にグラフで示した。図１４は、直径が５００μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗のテストをした結果を示しており、◆は空隙率が６４％の熱接合部材１０、■は空隙率が３６％の熱接合部材１０、●は空隙率が１６％の熱接合部材１０、▲は空隙率が４％の熱接合部材１０、×は空隙率が２％の熱接合部材１０の熱抵抗の値をそれぞれ示している。また、△はヒートシート、○はグラファイトシート、□はグリスの熱抵抗のテストの結果をそれぞれ示している。
【００４４】
この結果から見ると、実施例の熱接合部材１０の中で、最も良好な（小さな）値を示したのは、空隙率が１６％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．３４℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２１℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．１６℃／Ｗであった。また、実施例の熱接合部材１０の中で、最も大きな値を示したのは、空隙率が６４％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．８５℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．７５℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．６６℃／Ｗであった。
【００４５】
また、比較例の中で、最も良好な値を示したのは、グリスで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．８６℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．６７℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．４６℃／Ｗであった。また、比較例の熱接合部材の中で、最も大きな値を示したのは、ヒートシートで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は２．２８℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は２．１７℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は２．１０℃／Ｗであった。
【００４６】
このように、比較的大きな埃が銅板３２，３３間に入り込んだことを想定して直径が５００μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗の比較テストをした結果では、空隙率が６４％の熱接合部材１０とグリスとの熱抵抗が同程度の値であった以外は、各実施例による熱接合部材１０の熱抵抗が、各比較例による熱接合部材の熱抵抗よりも小さな値を示した。この結果から、実施例による熱接合部材１０の方が、比較例による熱接合部材よりも熱抵抗において優れていることがわかる。
【００４７】
また、実施例による熱接合部材１０の中では、空隙率が、１６％、４％、３６％、２％、６４％の順に好ましい値が表れており、これから、直径が５００μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗のテストをした場合には、熱接合部材１０の空隙率が大きすぎても小さすぎてもよい結果を得られず、空隙率が４〜３６％程度のときにより好ましい結果を得ることができることがわかる。また、参考として、熱接合部材としてしわのないアルミホイルを用いた場合と、熱接合部材を用いなかった場合とを、同様のテストで比較したところ、どちらの場合も、ヒータ３４に加える荷重の大きさにかかわらず、熱抵抗は、４０℃／Ｗ以上であった。
【００４８】
また、図１５は、直径が２５０μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗のテストをした結果を示しており、グラフ中の各記号は、図１４の各熱接合部材１０等に用いたものと同じ記号を同じ熱接合部材１０等に対して用いている。この結果から見ると、実施例の熱接合部材１０の中で、最も良好な値を示したのは、空隙率が３６％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２０℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．１６℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．１５℃／Ｗであった。また、実施例の熱接合部材１０の中で、最も大きな値を示したのは、空隙率が２％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．８０℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．７５℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．７４℃／Ｗであった。
【００４９】
また、比較例の中で、最も良好な値を示したのは、グリスで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．４１℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．３１℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２６℃／Ｗであった。また、比較例の熱接合部材の中で、最も大きな値を示したのは、ヒートシートで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．１４℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．１４℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．１６℃／Ｗであった。
【００５０】
このように、普通の大きさの埃が銅板３２，３３間に入りこむことを想定して直径が２５０μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗の比較テストをした結果では、空隙率が３６％、１６％および４％の熱接合部材１０の熱抵抗は、それぞれ各比較例の熱接合部材の熱抵抗よりも良好か同等であったが、空隙率が６４％の熱接合部材１０の熱抵抗は、グリスの熱抵抗よりも大きな値を示した。さらに、空隙率が２％の熱接合部材１０の熱抵抗は、グラファイトシートの熱抵抗よりも大きな値を示した。この結果から、多少のばらつきはあるが、傾向としては、実施例による熱接合部材１０の方が、比較例による熱接合部材よりも熱抵抗において優れていることがわかる。
【００５１】
また、実施例による熱接合部材１０の中では、空隙率が、３６％、１６％、４％、６４％、２％の順に好ましい値が表れており、これから、直径が２５０μｍのビニール紐３５を用いてテストした場合にも、熱接合部材１０の空隙率が大きすぎても小さすぎてもよい結果を得られず、直径が５００μｍのビニール紐３５を用いてテストした場合と同様、空隙率が４〜３６％程度のときにより好ましい結果を得ることができることがわかる。また、この場合も参考として、熱接合部材として、しわのないアルミホイルを用いた場合と、熱接合部材を用いなかった場合とを、同様のテストで比較したところ、どちらの場合も、荷重の値にかかわらず、熱抵抗は、４０℃／Ｗ以上であった。
【００５２】
また、図１６は、直径が１００μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗の比較テストした結果を示しており、グラフ中の各記号は、図１４および図１５の各熱接合部材１０等に用いたものと同じ記号を同じ熱接合部材１０等に対して用いている。この結果から見ると、実施例の熱接合部材１０の中で、最も良好な値を示したのは、空隙率が６４％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２１℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．１９℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．１９℃／Ｗであった。また、実施例の熱接合部材１０の中で、最も大きな値を示したのは、空隙率が２％の熱接合部材１０で、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．４４℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．２８℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は１．２３℃／Ｗであった。
【００５３】
また、比較例の中で、最も良好な値を示したのは、グリスで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２７℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２５℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．２４℃／Ｗであった。また、比較例の熱接合部材の中で、最も大きな値を示したのは、ヒートシートで、荷重が２０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．６５℃／Ｗ、荷重が４０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．６３℃／Ｗ、荷重が６０ｋｇｆ／ｃｍ2のときに熱抵抗は０．６３℃／Ｗであった。
【００５４】
このように、比較的小さな埃が銅板３２，３３間に入り込んだことを想定して直径が１００μｍのビニール紐３５を用いて熱抵抗の比較テストをした結果では、空隙率が２％の熱接合部材１０を除いた各比較例および実施例の熱接合部材の熱抵抗はすべて良好な値を示した。この結果から、銅板３２，３３間に入りこむ埃等が小さい場合には、しわのない状態に近い空隙率が２％の熱接合部材１０を除いた各熱接合部材１０等は、すべて熱抵抗において優れていることがわかる。
【００５５】
また、実施例による熱接合部材１０の中では、空隙率が、６４％、３６％、１６％、４％、２％の順に好ましい値が示されており、これから、直径が１００μｍのビニール紐３５を用いてテストした場合には、空隙率が小さすぎない限り、熱接合部材は好ましい熱抵抗を備えるようになることがわかる。また、熱接合部材１０の空隙率と熱抵抗とが略比例することもわかる。この場合も参考として、しわのないアルミホイルを用いた場合と、熱接合部材を用いなかった場合とを、同様のテストで比較したところ、どちらの場合も、荷重の値にかかわらず、熱抵抗は、４０℃／Ｗ以上であった。
【００５６】
また、本発明に係る熱接合部材は前述した実施形態に限定するものでなく適宜変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、熱接合部材１０をアルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成することにより構成しているが、この熱接合部材としては、アルミニウムだけでなく、銅、チタン、マグネシウム、鉄またはそれ以外の金属やそれらの合金からなるホイルを用いることもできる。
【００５７】
また、前述した実施形態では、熱接合部材１０を熱発電装置２０における熱電モジュール２３と放熱フィン２４との間に取り付けているが、これは一例であって、熱接合部材１０は、熱電モジュール２３を備えた熱発電装置２０以外の装置においても利用することができる。例えば、プロジェクター装置、自動車、野外照明、屋内照明等の発熱する装置に設けることができる。要は、熱源が放出する熱を他の部材に伝達するための熱接合部材として使用されていればよい。
【００５８】
さらに、アルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成する方法としては、前述した方法に限らず、他の方法を用いてアルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成してもよい。例えば、プラスチックフィルム１２ａ，１２ｂに代えて紙からなるシートを用いてもよいし他の材質からなるシートを用いてもよい。また、シートを用いずにアルミニウムホイル１０ａにしわ１１を形成してもよい。さらに、一対のしわ形成部材１５，１６に代えて他の装置や部材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱接合部材を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】アルミニウムホイルを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】アルミニウムホイルを一対のプラスチックフィルムで挟んだ状態を示した正面図である。
【図４】一対のプラスチックフィルムで挟まれたアルミニウムホイルを芯棒に巻き付ける状態を示した正面図である。
【図５】一対のプラスチックフィルムとアルミニウムホイルとを円筒状に形成する状態を示しており、（ａ）は芯棒に一対のプラスチックフィルムで挟まれたアルミニウムホイルを巻き付けた状態を示した正面図、（ｂ）は芯棒を抜き取った状態を示した正面図である。
【図６】一対のしわ形成部材でしわを形成する状態を示しており、（ａ）はしわ形成前の状態を示した正面図、（ｂ）はしわ形成後の状態を示した正面図である。
【図７】一対のプラスチックフィルムとしわが形成されたアルミニウムホイルとからなる積層体を広げた状態を示した正面図である。
【図８】熱接合部材を備えた熱発電装置を示した断面図である。
【図９】熱発電装置が備える熱電モジュールを示した斜視図である。
【図１０】熱電モジュールの正面図である。
【図１１】熱接合部材をテスト装置に設置した状態を示した正面図である。
【図１２】図１１に示した熱接合部材に荷重を加えて伸展させた状態を示した正面図である。
【図１３】比較例による熱接合部材をテスト装置に設置した状態を示した正面図である。
【図１４】直径５００μｍのビニール紐を使用した場合の各熱接合部材の熱抵抗のテスト結果を示したグラフである。
【図１５】直径２５０μｍのビニール紐を使用した場合の各熱接合部材の熱抵抗のテスト結果を示したグラフである。
【図１６】直径１００μｍのビニール紐を使用した場合の各熱接合部材の熱抵抗のテスト結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１０…熱接合部材、１０ａ…アルミニウムホイル、１１…しわ、１２ａ，１２ｂ…プラスチックフィルム、１３…芯棒、１４…円筒体、１５，１６…しわ形成部材、１５ａ，１６ｂ…プレート、１５ｂ，１６ｂ…緩衝層、２３…熱電モジュール、２５ａ…光源。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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