(57)【要約】【課題】剥離強度が強く、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シートを得ることを目的とするものである。【解決手段】有機フィルムを熱分解して得られるグラファイトシート１１を用いた熱伝導シート１８であって、グラファイトシート１１の端面以外の領域は、その面方向がグラファイトシート１１を構成する各グラフェン層１４層のｃ軸とほぼ垂直となるように構成されており、グラファイトシート１１の端面にはグラフェン層１４層のｃ軸と垂直な面が露出しているように構成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機フィルムを熱分解して得られるグラファイトシートを用いた熱伝導シートであって、前記グラファイトシートの端面以外の領域は、その面方向が前記グラファイトシートを構成する各グラフェン層のｃ軸とほぼ垂直となるように構成されており、前記グラファイトシートの端面には前記グラフェン層のｃ軸と垂直な面が露出していることを特徴とする熱伝導シート。
【請求項２】
前記グラファイトシートの端面は、ｃ軸と垂直な面を向いたグラフェン層が鱗状に重なって形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱伝導シート。
【請求項３】
前記グラファイトシートの上下面には、それぞれ絶縁シートまたは接着シートが貼り合わされ、前記グラファイトシートの端面が露出していることを特徴とする請求項１または２記載の熱伝導シート。
【請求項４】
有機フィルムを熱分解してグラファイトシートを得る工程と、このグラファイトシートの少なくとも一面に絶縁シートを貼り合わせる工程と、レーザ光により前記絶縁シートおよび前記グラファイトシートを切断する切断工程とを備えた熱伝導シートの製造方法であり、前記切断工程は、前記絶縁シートを貼り合わせた面側からレーザ光を照射することにより、前記グラファイトシートの切断面を、前記グラファイトシートを構成する各グラフェン層のｃ軸と垂直な面が露出するようにした熱伝導シートの製造方法。
【請求項５】
前記切断工程は、空気中もしくは酸素雰囲気中で行うことを特徴とする請求項４記載の熱伝導シートの製造方法。
【請求項６】
前記切断工程は、レーザ光を照射する位置を動かしながら照射するものであり、この動きを複数回繰り返すことにより前記グラファイトシートを切断することを特徴とする請求項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、各種電子機器に用いられる熱伝導シートおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の各種機能や処理能力等が急速に向上し、それに伴い半導体素子をはじめとする電子部品からの発熱量は増加する傾向にある。このため半導体素子等の動作特性や信頼性等を保つために熱伝導シートを用いて発熱体からヒートシンク等に熱を伝達させることが行われている。グラファイトシートは、その面方向への熱伝導性に優れることから熱伝導シートとして用いられるが、構造的に面方向への強度は有するものの、厚さ方向にはもろいという弱点がある。そのため図４のように、グラファイトシート１の両面にグラファイトシートよりも面積の大きな絶縁テープ２を貼り合わせ、グラファイトシートの端面を絶縁テープ２で覆うようにしている。
【０００３】
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が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらグラファイトシートの端面を絶縁テープで覆うようにすると、その分グラファイトシートの面積が小さくなり、全体としての熱伝導性、放熱性が損なわれることになる。
【０００６】
本発明はこれらの課題に対し、剥離強度が強く、グラファイトシートの面積を大きくすることにより、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シート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】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、有機フィルムを熱分解して得られるグラファイトシートを用いた熱伝導シートであって、グラファイトシートの端面以外の領域は、その面方向がグラファイトシートを構成する各グラフェン層のｃ軸とほぼ垂直となるように構成されており、グラファイトシートの端面には、グラフェン層のｃ軸とほぼ垂直な面が露出するように構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、グラファイトシートの端面の剥離強度を向上させることができ、その端面を絶縁テープで覆う必要がなくなり、グラファイトシートの面積を大きくすることができ、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における熱伝導シートの断面模式図
【図２】本発明の一実施の形態における熱伝導シートの端面斜視図
【図３】本発明の一実施の形態における熱伝導シートの切断工程を説明する図
【図４】従来の熱伝導シートの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態における熱伝導シートについて、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態における熱伝導シートの断面模式図であり、この熱伝導シートは、ポリイミドを熱分解することによりグラファイト化したグラファイトシート１１であり、このようにして形成することにより、平面状に広がる結晶構造を有したグラフェン層１４が面方向に拡がったものであり、面方向（炭素６員環が連なるａ−ｂ軸方向）に大きな熱伝導率を有し、厚さ方向であるｃ軸方向の熱伝導率は比較的小さくなっている。図１では、模式的にグラフェン層１４をそれぞれの線で表している。またグラファイトシート１１の上面側には絶縁シート１２、下面側には接着シート１３が貼り合わせられている。このようにすることにより、熱伝導シート１８として取り扱いが容易なものとなっている。
【００１２】
通常熱分解グラファイトシートは金型による打ち抜き等で所定の形状としているため、その端面は面状に拡がったグラフェン層をそのまま切断した断面となり、その端面にはａ−ｂ軸方向が露出した形となっている。グラフェン層の層間の強度はそれほど大きくないため、その端面の剥離強度は弱いものとなっている。
【００１３】
これに対して本発明の熱伝導シートは、シートの端面でグラフェン層のｃ軸と垂直な面が露出するようにしたものである。ここでグラフェン層のｃ軸と垂直な面が露出するとは、その端面の６０％以上がｃ軸と垂直な面で構成されていることを意味している。このようにすることにより、端面における層間の剥離強度を向上させるとともに、熱伝導シートの厚さ方向の熱伝導性を向上させることができるため、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シートを得ることができる。
【００１４】
なお、グラファイトシートの端面は、図２のように、ｃ軸と垂直な面を向いたグラフェン層１４が鱗状に重なるように構成されていることが好ましく、このようにすることにより端面における方熱性をさらに向上させることができる。
【００１５】
次に本発明の一実施の形態における熱伝導シートの製造方法について説明する。
【００１６】
まず厚さ約１００μｍのポリイミドシートを炭化したあと、約２７００℃で熱処理することによりグラファイト化し、これをローラでなめすことにより、厚さ約７０μｍの熱分解グラファイトシート１１を得る。
【００１７】
次に熱分解グラファイトシート１１の上面側に厚さ約３０μｍのポリエチレンテレフタレートからなる絶縁シート１２を貼り合わせる。さらに熱分解グラファイトシートの下面側に厚さ約１０μｍの接着シート１３を貼り合わせる。絶縁シート１２には黒色に着色したものを用いている。接着シート１３は、ポリエチレンテレフタレートのシートの両面にアクリル系の粘着材を塗布したものを用いている。
【００１８】
次にレーザを用いて、熱分解グラファイトシート１１に絶縁シート１２を貼り合わせた熱伝導シート１８を所定の形状に切断する。
【００１９】
図３はこの切断工程を説明する図であり、レーザ１５から出射されたレーザ光をガルバノミラー１６で反射させ、レンズ１７を通して熱伝導シート１８に照射する。レーザ１５にはＹＡＧレーザを用い、ガルバノミラー１６およびレンズ１７を移動させることにより、レーザ光の照射位置を動かしている。なお、レーザ光はレンズ１７により、熱分解グラファイトシート１１の上面付近で集光されるようにしている。
【００２０】
熱伝導シート１８は、レーザ光が照射される面を絶縁シート１２を貼り合わせた面とし、この切断工程は、空気中あるいは酸素雰囲気中で行われる。熱伝導シート１８は無酸素雰囲気でも切断することはできるが、空気中あるいは酸素雰囲気中とすることで、より低パワーで切断することができる。グラファイトシートがむき出しの状態で、空気中あるいは酸素雰囲気中でレーザ加工しようとすると、グラファイトシートは面方向への熱伝導性に優れるため、レーザ照射位置の周辺も高温となる。グラファイトシートは炭素でできているため、高温となると酸素と結合してガス化してしまう。そのため、切断面はテーパ状となってしまう。
【００２１】
これに対して本実施の形態のようにグラファイトシート１１の表面に絶縁シート１２が貼り合わされているため、レーザ光を照射した位置以外は酸素と触れ合わないため、ほぼ垂直な面とすることができる。
【００２２】
以上のような方法によりグラファイトシートを切断することにより、グラファイトシートの切断面を、グラファイトシートを構成する各グラフェン層のｃ軸と垂直な面が露出するようにすることができる。
【００２３】
さらに、レーザのパワーは、一回のスキャンでグラファイトシート１１が切断されない程度のパワーで照射し、同じ位置を３回繰り返してスキャンすることにより、グラファイトシート１１を切断している。通常複数回に分けて切断しても、切断したときの熱により周辺の温度が上昇してうまく切ることが難しくなるが、グラファイトシートは面方向への熱伝導性に優れているため、ほとんど影響を受けずに切断することができる。
【００２４】
このように切断を複数回に分けて少しずつ切断していくことにより、さらにｃ軸と垂直な面を向いたグラフェン層が鱗状に重なるようにすることができる。以上のようにすることにより、端面における層間の剥離強度を向上させるとともに、熱伝導シートの厚さ方向の熱伝導性を向上させることができるため、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シートを得ることができる。
【００２５】
また、絶縁シート１２はレーザ光を吸収しやすいものであることが望ましく、本実施の形態のように、黒色等に着色したものを用いることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る熱伝導シートおよびその製造方法は、剥離強度が強く、グラファイトシートの面積を大きくすることにより、熱伝導性、放熱性に優れた熱伝導シートを得ることができ、さらに複雑な形状も自由に形成することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００２７】
１１  グラファイトシート
１２  絶縁シート
１３  接着シート
１４  グラフェン層
１５  レーザ
１６  ガルバノミラー
１７  レンズ
１８  熱伝導シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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