(57)【要約】【課題】炭素繊維を使った、熱伝導率が高く、柔軟性があって発熱体や放熱体とよく密着し、経済的生産性に優れた熱伝導性弾性シートを提供する。【解決手段】織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート９と、前記織布シート９の空隙に充填された弾性体３と、を有することを特徴とする熱伝導性弾性シート６。また、織布を焼成した熱伝導性炭素繊維の織布シートが積層された積層織布シートを形成する工程と、前記積層織布シートの空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を充填する工程と、前記液状樹脂を硬化し積層織布熱伝導性弾性シートを形成する工程と、前記積層織布熱伝導性弾性シートを裁断する工程と、を備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートと、前記織布シートの空隙に充填された弾性体と、を有することを特徴とする熱伝導性弾性シート。
【請求項２】
前記織布シートは木綿の織布を焼成して得られた炭化綿シートである請求項１に記載の熱伝導性弾性シート。
【請求項３】
前記織布シートを積層し、前記弾性体は前記積層された織布シートの空隙に充填されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱伝導性弾性シート。
【請求項４】
前記織布は、平織の繊維シートを積層し、さらに前記積層する方向に織った複数織り織布であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
【請求項５】
前記熱伝導性弾性シートは、反発弾性（ＪＩＳＫ６２５５）が３０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
【請求項６】
織布を焼成した熱伝導性炭素繊維の織布シートが積層された積層織布シートを形成する工程と、前記積層織布シートの空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を充填する工程と、前記液状樹脂を硬化する工程とを備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
【請求項７】
織布を焼成した熱伝導性炭素繊維の織布シートが積層された積層職布シートを形成する工程と、前記積層織布シートの空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を減圧充填する工程と、前記液状樹脂を硬化する工程とを備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
【請求項８】
前記硬化後弾性を発現する液状樹脂が熱可塑性エラストマー又は液状ゴムである請求項６または７に記載の熱伝導性弾性シートの製造方法。
【請求項９】
木綿の織布を焼成した炭化綿シートと熱可塑性エラストマーのシートとを交互に積層する工程と、前記積層したシートを加熱して前記熱可塑性エラストマーのシートを軟化または溶融せしめて前記炭化綿シートの空隙に充填する工程と、前記熱可塑性エラストマーを硬化する工程とを備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
【請求項１０】
発熱部を備えた発熱体基板と、前記発熱部で発熱した熱を放熱する放熱体と、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート及び前記織布シートの空隙に充填された弾性体とを有する熱伝導性弾性シートと、を備え、前記熱伝導性弾性シートは、前記発熱体基板と前記放熱体との間に装着され、前記発熱体基板及び前記放熱体とに密着する密着面を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
前記熱伝導性弾性シートには前記織布シートが積層され、前記密着面は前記織布シートが積層された厚み方向に裁断した裁断面であることを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記熱伝導性弾性シートには前記織布シートが積層され、前記密着面は前記織布シートが積層された厚み方向と交差する方向の面であることを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多種多様に使用される熱伝導性シート及びその製造方法とこれを用いた電子機器に関し、具体的には、相対的に高温の物体（発熱体あるいは高温になっている部材等）と相対的に低温の物体（吸熱体あるいは常温にある部材等）との間に挟持されて熱を伝導する熱伝導性シート及びその製造方法とこれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の回路基盤に実装される半導体素子や電子部品は一段と集積化が進み高発熱化の傾向にある。それらの発熱部品から発生される熱を放散させる目的で、回路基板にはヒートシンクや冷却ファンなどが装着されるが、放熱性を向上するためにそれらの冷却手段と回路基板との間に熱伝導性シートが装着されることが一般的である。この熱伝導性シートは、現実的には高価である割には熱伝導性の効果は不十分なものでしかない。この実情に対して、以下の公知文献がある。
【０００３】
特許文献１には、ゴム状重合体や樹脂状重合体からなるバインダーに繊維の長さが０．２ｍｍの短い炭素繊維（フィラー）を分散させた厚さ０．２ｍｍの熱伝導性シートが開示されている。特許文献２には、接着剤樹脂中に分散された３次元構造を有する炭素繊維が記載されている。このうち文献１の発明は、短い炭素繊維に１本ごとに磁性体を付着させ、バインダーとの分散体に数千ガウスの磁場を数十分間かけてシートの厚み方向にこの炭素繊維を配向させることによって熱伝導性を高めようとするものであり、製造に手間が掛かり、経済的に不利なものである。
【０００４】
特許文献３には、厚さ１．０ｍｍ及び１．２ｍｍの「ピッチ系炭素繊維からなる基布（織布、不織布、クロス、抄紙、フェルト）にシリコーンゴムを含浸させてなる熱伝導性シート」が記載されている。この文献に記載されている実施例は、「不織布」のみであり、従来困難であったピッチ系炭素繊維を織布にすることについての開示はない。
【０００５】
一方、実用化はされていないが、分散される短炭素繊維、ピッチ系炭素繊維ではなく、連続する長い炭素繊維のみに着目した文献が特許文献４、５にある。このうち、特許文献４には、炭化綿の強度の低下を解決するために、炭化綿の単体を強度のあるガラス繊維やステンレス製のメッシュに織り込んだシートが開示されている。
【０００６】
他方、特許文献５は、ガス拡散性のために、セルロース質の織布を焼成した炭素繊維織布をそのまま用いることが記載されている。特に、この実施例５〜８には、セルロース質の織布を焼成した後に、炭素繊維織布をＦＥＰディスパージョン液に浸漬して、炭素繊維に撥水性のＦＥＰ樹脂を１０質量％塗布、付着せしめることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９４６７６号公報
【特許文献２】特開平６−２１２１３７号公報
【特許文献３】特開２０００−２２８４７１号公報
【特許文献４】特開２００５−３５０８１６号公報
【特許文献５】国際公開００／４９２１３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、本発明者らは、上記の従来技術における、分散したフィラーとして用いられている短い炭素繊維やピッチ系炭素繊維あるいは３次元炭素繊維においては局部的な高熱伝導性が確保できても、面全体において均一化された熱伝導性を得ることが難しいという課題を見出した。また、一方では、織布を炭化したような連続する長い炭素繊維単体シートでは、密着性を得ることが難しいという課題も見出した。さらには、連続する長い炭素繊維単体シートでは、わずかな圧力には対応でき、わずかな伸縮性があるが、大きな圧力を加えると炭素繊維自体が折れてしまう現象を見出した。
【０００９】
本発明の目的は、炭素繊維自体の連続性を維持しながら大きな圧力にも耐え、所望の熱伝導性の機能を均一化できる熱伝導性シート、その製造方法及びこれを用いた熱伝導性シートを提供することである。また、本発明の別の目的は、熱伝導率が高く、柔軟性があって相対的に高温な物体（発熱体あるいは高温になっている部材等：以下単に「高温体」と呼ぶ。）や相対的に低温な物体（吸熱体あるいは常温にある部材等：以下単に「低温体」と呼ぶ。）とよく密着し、経済的にも安価で生産性に優れた熱伝導性シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記の目的を達成するため鋭意検討を行った結果、具体的には、木綿等の織布を焼成した炭素繊維の高い熱伝導率と熱可塑性エラストマーまたはゴム状弾性体等の弾力性を活用し、高温体と低温体との間の密着性を高め接触部の熱伝導に対する抵抗（接触抵抗）を小さくした熱伝導性弾性シートを得ることが出来、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、  
（１）織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートと、前記織布シートの空隙に充填された弾性体と、を有することを特徴とする熱伝導性弾性シート。
（２）前記織布シートは木綿の織布を焼成して得られた炭化綿シートである（１）に記載の熱伝導性弾性シート。
（３）前記織布シートは前記織布シートを複数積層した積層体であり、前記弾性体は前記積層体の空隙に充填されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の熱伝導性弾性シート。
（４）前記織布は、平織の繊維シートを複数積層し、さらに前記積層方向に織った複数織り織布であることを特徴とする請求項（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
（５）前記熱伝導性弾性シートは、反発弾性（ＪＩＳＫ６２５５）が３０％以上６０％以下であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
（６）織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートを積層する工程と、前記積層織布の空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を充填する工程と、前記樹脂の硬化後に得られる積層織布熱伝導性弾性シートを所望形状に裁断する工程と、を備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（７）織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートを積層する工程と、前記積層織布の空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を減圧充填する工程と、を備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（８）  前記硬化後弾性を発現する液状樹脂が熱可塑性エラストマー又は液状ゴムであることを特徴とする（６）または（７）に記載の熱伝導性弾性シートの製造方法。
（９）木綿の織布を焼成した炭化綿シートと熱可塑性エラストマーのシートとを交互に積層する工程と、前記積層シートを加熱して前記熱可塑性エラストマーのシートを軟化または溶融せしめて液状化し前記炭化綿シートの空隙に充填する工程と、を備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（１０）発熱部を備えた発熱体基板と、放熱体と、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート及び前記織布の空隙に充填された弾性体とを有する熱伝導性弾性シートと、を備え、前記熱伝導性弾性シートは、前記発熱体基板と前記放熱体との間に装着され、前記発熱体及び前記放熱体とに密着する密着面を有することを特徴とする電子機器。
（１１）前記熱伝導性弾性シートは前記織布シートを複数積層した積層体であり、前記密着面は前記積層の厚み方向に裁断した裁断面であることを特徴とする（１０）に記載の電子機器。
（１２）前記熱伝導性弾性シートは前記織布シートを複数積層した積層体であり、前記密着面は前記積層の厚み方向と交差する方向の面であることを特徴とする（１０）に記載の電子機器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱伝導性弾性シートによれば、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートの空隙に充填された弾性体を備えているため、熱伝導性炭素繊維自体の変形による折れの問題を解決し、接触面に対してその弾性で密着できるので、伝熱効果も高く、均一な熱伝導性を発揮できる。したがって、熱伝導性炭素繊維自体の連続性を維持しながら大きな圧力にも耐え、所望の熱伝導性の機能を均一化でき、かつ、熱伝導率が高く、柔軟性があって高温体や低温体とよく密着し、経済的にも安価な熱伝導性シートが提供される。
このシートを用いた電子機器は、さらに、発熱部を有する発熱体基板の温度を実質的に低下できるので、機器全体の昇温問題をも解決できる。
また、本発明の熱伝導性弾性シートの製造方法によれば、弾性体により織布シートが支持されるので熱伝導性炭素繊維自体の変形による折れを防止することができ、高温体や低温体との接触面に対してその弾性で密着でき、伝熱効果も高く、均一な熱伝導性を発揮でき、さらに、所望の厚さに形成することができる熱伝導性弾性シートが製造される。したがって、熱伝導性炭素繊維自体の連続性を維持しながら大きな圧力にも耐え、所望の熱伝導性の機能を均一化でき、かつ、熱伝導率が高く、柔軟性があって高温体や低温体とよく密着し、経済的にも安価で生産性に優れた熱伝導性シートの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１乃至図８を参照して、本発明の実施の形態を、最適な製造方法及び最適な構造及びそれを用いた電子機器を例に、説明する。まず、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートとして、厚みが０．５ｍｍで、縦横それぞれ３０ｍｍの木綿の織布を焼成して得られた炭化綿シート９を１０（複数）枚用意する。この１０枚の炭化綿シート９を一体化して積層保持（ひも等により縛ったり、治具を用いて挟持しても良く、吸引部で押圧保持しても良い）し、積層炭化綿シート１３を形成する（炭化綿の積層工程）。なお、織布を積層保持した上で、焼成し、積層炭化綿シート１３を形成してもよい。この積層炭化綿シート１３を、硬化後弾性を発現あるいは奏する液状体（液状樹脂：液状ゴムを含む）を供給できる樹脂液供給部１５と減圧機構１４を備えた密閉容器１２内に、前記樹脂液供給部１５の密封容器１２内のノズル位置より上方に載置する。ここで、密閉容器１２内を減圧（実質的に真空が好ましいが、空気を排除できればよい）し、樹脂液供給部１５からの液状体の供給を開始する。その結果、前記積層炭化綿シート１３のほとんどすべての空隙（繊維間の空間）に前記液状体が空気を残さずに充填されていく（液状樹脂の含浸工程）。この液状体は、積層炭化綿シート１３の表面側に比較的多く存在することがある。このため、表面側の液状体を、積層面に沿って削除することが好ましい。なお、表面側の液状体を削除しなくてもよい。本実施例では、液状体が硬化した（樹脂の硬化工程）後で、積層炭化綿シート１３の１枚目と２枚目の間及び９枚目と１０枚目の間それぞれで、積層方向に沿って裁断する（所望形状形成工程）。この積層間では、それぞれの炭化綿シートが互いに接触しているので、裁断面は、炭化綿シート９の一部が露出した状態になる。これによって得られた熱伝導性弾性シート６は、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート９と織布シート９の空隙に充填された弾性体３と、を有する。そして、発熱部としての電子機器要素７を備えた発熱体基板５（以降、単に「発熱体５」ともいう。）と、発熱部７で発熱した熱を放熱する放熱体（ヒートシンク）４と、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維（経糸１および横糸２）の織布シート９及び織布シート９の空隙に充填された弾性体３とを有する熱伝導性弾性シート６と、を備え、前記熱伝導性弾性シート６は、前記発熱体５と前記放熱体４との間に装着され、前記発熱体５及び前記放熱体４とに密着する密着面２３ＸＹ（２３ＹＺ、２３ＺＸ）を有することを特徴とする電子機器２１は、上記裁断面をこの密着面２３ＸＹ（２３ＹＺ、２３ＺＸ）とすることで容易に得ることができる。密着面２３ＸＹ（２３ＹＺ、２３ＺＸ）は必ずしも平坦な面でなくてもよい。発熱体５または放熱体４の面が例えば球形であれば、本熱伝導性弾性シート６の密着面２３ＸＹ（２３ＹＺ、２３ＺＸ）もまた球形に密着するような凹面に裁断すればよい。
【００１３】
織布シート９あるいは積層織布シートとしての積層炭化膜シート１３に液状体を含浸させる弾性体入り積層炭化綿製造装置１１は、成形容器としての密封容器１２と、密封容器１２の底部に連接する樹脂液供給部１５と、密封容器１２の頂部付近に連接する減圧機構１４とを備える。減圧機構１４は、密封容器１２の頂部に連接するのがよいが、蓋に連接することになるので、蓋の開閉しやすさを考慮して、胴部分の頂部付近に連接してもよい。減圧機構１４と樹脂液供給部１５は開閉弁１６を備え、密封容器１２内の減圧と停止、および、樹脂液の供給と停止を迅速に行うことができる。減圧機構１４は典型的には、不図示の真空ポンプと配管とを備える。さらに、熱可塑性エラストマー等を硬化させる（樹脂の硬化工程）ために、密封容器１２内を加熱・冷却する機構を備えるのが好ましい。例えば、冷媒又は熱媒入口１７および冷媒又は熱媒出口１８を備えるジャケットを密封容器１２に付属させ、ジャケット中に熱媒・冷媒を流して加熱・冷却してもよい。あるいは、電気ヒータ、その他の周知な加熱装置を用いて加熱してもよい。加熱することにより、熱可塑性エラストマーの粘度が下がり、織布シート９あるいは積層炭化膜シート１３のより細かな空隙にも熱可塑性エラストマーが充填され、空隙率（残留する空気の体積の、弾性体入り積層炭化綿全体の体積に対する比）が低くなる。密封容器１２が冷媒又は熱媒入口１７および冷媒又は熱媒出口１８を備えるジャケットを有する場合には、熱媒に変えて、低温の冷媒を熱媒入口１７からジャケット、熱媒出口１８に流すことにより、例えば常温まで短時間で冷却し、熱可塑性エラストマーを短時間で硬化することができる。冷媒で冷却せずに、例えば、密封容器１２内に常温の大気を導入し、あるいは、密封容器１２を常温の大気内に放置することにより、冷却してもよい。冷媒又は熱媒入口１７および冷媒又は熱媒出口１８に開閉弁あるいは三方弁を配設し、熱媒と冷媒の切替や、熱媒・冷媒の流入・流出と停止とを迅速に行えるようにすることが好ましい。
【００１４】
本発明の熱伝導性弾性シート６は、熱伝導性炭素繊維が連続層を形成しているので熱伝導性が高くかつその連続層の周囲に弾性体３が配されているので、熱伝導性炭素繊維の連続性が崩れ難い。前記熱伝導性炭素繊維の連続層は炭化綿で構成できる。炭化綿は木綿の織布を焼成して得られる炭化綿シート９として本発明に最適に使用される。炭化綿は木綿の炭素繊維が密に絡み合った糸によって形成された織布の炭化体であって、糸の方向に熱伝導性炭素繊維の連続層を形成している。また木綿の炭化体は、木綿の綿毛がもつ自然の撚れがそのまま維持されているので、ピッチ系炭素繊維やＰＡＮ系炭素繊維に比べて、良好なしなやかさを備えていて熱伝導性弾性シート６の材料として好適である。さらに、木綿の織布を用いる場合は、安価である。織布としては平織、綾織、朱子織などがあるが、それらを炭化した炭化綿シート９は糸の方向、即ち織布の平面に沿った方向に連続層を形成しているので、いずれの織り方であってもよく、特に限定されるものではない。図２（ｂ）に示すような平織の中でも二重織は、織布の表面と直角な方向にも糸（二重織糸）１０が織り込まれているので、その炭化綿からなる本発明の熱伝導性弾性シート６は織布の厚み方向の熱伝導性が改善されるので、好ましい。炭化綿シート９は糸の方向に炭素繊維の連続層があるので、それを含む熱伝導性弾性シート６は、炭化綿シート９の厚み方向に裁断した裁断面を、高温体としての発熱体５及び低温体としての放熱体４との接触面とすることによってより高い熱伝導性が得られる。この本発明に対して、一般の熱伝導性シートは、細かい粒状の金属酸化物や細い炭素繊維などの熱伝導材を熱伝導性の低い樹脂体等に分散したものであって、そのような熱伝導性シートは熱伝導材が不連続に分散しているため、熱伝導性は低い。
【００１５】
上記炭化綿シート９一枚の厚みは通常０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度であるので、炭化綿シート９の厚み方向に裁断した裁断面を、発熱体５及び放熱体４との接触面とする場合、熱伝導性弾性シート６の接触面積を大きくするためには、炭化綿シート９を多層に積層すればよい。多層に積層した積層炭化綿シートに熱可塑性エラストマーまたはゴムを含浸させた樹脂体入り積層炭化綿をシートの厚み方向（垂直が好ましいが、面積を稼ぐために斜めに裁断しても良い）に裁断することによって、熱伝導性弾性シート６の接触面積を大きくすることが可能となる。また、裁断することによって所望の形状（面積）に形成された熱伝導性弾性シート６が得られる（所望形状形成工程）が、必ずしも裁断せず（所望形状形成工程を経ず）、用途によっては炭化綿シート９の大きさのまま使用してもよい。
【００１６】
炭素繊維の連続層を有する熱伝導性弾性シート６の、発熱体５や放熱体４との接触面は、相手の面に対して密着して接触し、その接触面の空気を排除できることが必要である。接触面が密着性を有するためにはその接触面が平滑であることである。裁断面の平滑度（Ｒａ：ＪＩＳ  Ｂ０６０１）は１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、最も好ましくは１０μｍ以下である。
【００１７】
また炭化綿シート９は織布としての表面を有するので、積層された炭化綿シート９同士の隣接面は糸の側面が密に接触しており擬似的な炭素繊維の連続層を形成している。従って、積層炭化綿の厚み方向と直角な方向に裁断した裁断面もまた高い熱伝導性を有し、本発明の一形態である。
【００１８】
本発明の熱伝導性弾性シート６は、織られた糸の方向（横幅方向）の方がそれと直角の方向（即ち厚み方向）よりも熱伝導率は高いが、厚み方向においても、積層された隣接する炭化綿のシートが面で接触しているため、熱は全方位に立体的に拡散する点が特長である。従って、厚み方向、横幅方向いずれの方向にも熱伝導性弾性シート６として使用できる。
【００１９】
本発明で使用される弾性体３としては、熱可塑性エラストマーまたはゴム状弾性体がある。
【００２０】
本発明で使用される熱可塑性エラストマーとして、スチレン−ブタジエン共重合体及びスチレン−イソプレンブロック共重合体とそれらの水添物、シリコン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらのうち、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、エステル結合、ウレタン結合、アミド結合などの極性基を有するので、発熱体５や放熱体４の金属製の接触面と親和性があり、本発明の接触面における密着性を弾性に加えて向上させる点において好ましい。また上記シリコン系熱可塑性エラストマーは、シロキサンガスの発生を抑制したものが好ましい。
【００２１】
また本発明に用いられるゴム状弾性体としては、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ，ＮＢＲなどの共役ジエン系ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレンブタジエンジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体などのブロック共重合体およびこれらの水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレン共重合体、エチレンプロピレンジエン共重合体などが挙げられる。これらのうち、ＮＢＲ、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴムが、ニトリル結合、ウレタン結合、エステル結合などの極性基を有するので、発熱体５や放熱体４の金属製の接触面と親和性があり、本発明の接触面における密着性を弾性に加えて向上させる点において好ましい。また上記シリコンゴムは、シロキサンガスの発生を抑制したものが好ましい。
【００２２】
本発明に用いられる液状ゴムは、前記ゴム状弾性体の未加硫の液状のものを用いることができる。この液状ゴムを炭化綿に含浸し、含浸後加硫することによって硬化させ適切なゴム弾性が得られる。
【００２３】
一般に炭素繊維やそれらの織布はそれ単独ではもろく押圧力や曲げに対して容易に崩れたり折れたりするが、本発明の熱伝導性弾性シート６は、溶融状態の熱可塑性エラストマーや液状ゴム等の弾性体３が、炭素繊維の連続層を形成する微細な繊維と繊維の間に充填され、繊維の一本一本を、またそれらによって構成されている糸を、更には糸によって構成されている織布を、補強している。この充填は、積層炭化綿を液状の熱可塑性エラストマーや液状ゴムの中に空気を排除するように浸漬して行う方法や、炭化綿シート９と熱可塑性エラストマーのシートを交互に積層（交互積層炭化綿の製造工程）した交互積層炭化綿を、熱可塑性エラストマーの融点以上に加熱すること（液状樹脂の含浸工程）によって行う方法がある。熱可塑性エラストマーの融点以上に加熱することにより熱可塑性エラストマーが軟化し、あるいは、溶融して、炭化綿シート９の繊維間に充填される。その際に、炭化綿シート９と熱可塑性エラストマーのシートを交互に積層した方向に加圧することにより、より充填が促進され易く空隙率が低くなる。また、積層炭化綿を密閉容器に入れ、容器の上方から吸引して、減圧下で、液状の熱可塑性エラストマーや液状ゴムなどの樹脂を、積層炭化綿の下方から導入することによって行う方法が、積層炭化綿シート中の繊維と繊維の間（空隙）にある空気を下方から上方に追い出しながら樹脂が確実に充填されるので、生成した弾性体入り積層炭化綿の空隙率が低くなるので好ましい。弾性体入り積層炭化綿から形成された熱伝導性弾性シート６の外部から加えられた外力は、弾性のある樹脂体に吸収されて炭素繊維の連続層を形成する繊維にかかる力が緩和される。従って、外力によって炭化綿織布の構造が崩れたりして炭素繊維の連続層が破壊されることは少なく、熱伝導性弾性シート６の高熱伝導性は安定的に保持され、本熱伝導性弾性シート６を実装した場合の耐久性が確保される。また液状の熱可塑性エラストマーや液状ゴムを減圧下で充填することによって熱伝導性弾性シート６の空隙率が大幅に小さくなり、その結果、空気による接触抵抗も排除されて熱伝導率は向上する。
【００２４】
一般に、物体の表面には、微視的にみると数μｍから数十μｍの深さの凹凸があるので、剛直な平板同士を重ね合わせてもその接触面の凹凸は埋まらず、凹凸部に空気が存在し接触抵抗を形成している。従って、物体と物体の接触面におけるよりよい熱移動を図るためには、物体表面の凹凸部に存在する空気を除去する工夫が必要である。本発明の熱伝導性弾性シート６は、発熱体５の接触面と放熱体４の接触面に弾力的に圧接することによって前記接触面の凹凸部に食い込み、空気を排除し、接触面における接触抵抗を除去するものである。本発明の熱伝導性弾性シート６は炭素繊維の連続層に熱可塑性エラストマーまたはゴムを含浸しており弾力性があるので、発熱体５や放熱体４の接触面の微視的な凹凸部に食い込む柔軟性を備えている。
【００２５】
また、高温体５や低温体４は、実働時には温度変動や振動があって、熱伝導性弾性シート６が挿入されている間隔が変動するので、本発明の熱伝導性弾性シート６は、膨張と収縮に自在に対応して接触面における凹凸に常に食い込める柔軟性と反発弾性を有している。この機能を一層安定的に保持するためには、本発明の熱伝導性弾性シート６の反発弾性（ＪＩＳＫ６２５５）は３０％以上６０％以下が好ましい。
【００２６】
本発明の熱伝導性弾性シート６はその厚みが０．２ｍｍ〜５ｍｍで使用することが出来る。高温体５や低温体４の実働時の温度変動や振動が大きい場合には、熱伝導性弾性シート６の挿入間隔の変動も大きくなるので、熱伝導性弾性シート６の厚みを厚くすることによって対応できる。つまり、高温体５や低温体４の実働時の温度変動や振動が大きい場合は熱伝導性弾性シート６の厚みを大きくし、小さい場合は熱伝導性弾性シート６の厚みを小さくすればよい。熱伝導性弾性シート６の中での熱移動の速さを考慮すれば、熱伝導性弾性シート６は薄い方が好ましい。より好ましくは、熱伝導性弾性シート６の厚みは、０．５〜３．５ｍｍが良い。
【００２７】
上記炭化綿シート９は、木綿の織布を不活性ガス気流中で焼成して製造されることが好ましい。この焼成温度は、高い方が炭化綿の熱伝導率は高くなる。しかし温度が高くなるほど焼成時間が長くなり、焼成のための設備が高価となり、経済的生産性が低下する。一方、焼成温度が高いほど炭化綿の黒鉛化率が高くなり、剛直となりしなやかさが失われる。本発明に使用される木綿の織布を焼成して得られた炭化綿は炭素繊維の連続性を保持できるしなやかさと高い熱伝導性との両方を考慮して、焼成温度は、６００℃〜１１００℃であり、好ましくは７５０℃〜９５０℃である。
【実施例】
【００２８】
１）熱伝導率の測定方法
熱伝導性弾性シートを、２５ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍに裁断して、熱伝導率測定用のサンプルとし、２５ｍｍ×２５ｍｍの面を定常法熱伝導率測定装置（アルバック理工株式会社、ＧＨ−１）で測定した結果を熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）とする。
【００２９】
２）反発弾性の測定方法
反発弾性の測定方法はＪＩＳ  Ｋ６２５５に準拠した。
【００３０】
［実施例１］
１）炭化綿シート
２０番手の木綿糸を目付量７８３ｇ／ｍ２の平織にした織布０．２５ｍ２（５００ｍｍ×５００ｍｍ）４枚を、焼成炉（株式会社ゼロエミッション製、機種：バッチ式炭化装置 ＯＣ）に入れ、窒素気流中にて、室温から４００℃までは０．３℃／ｍｉｎ、４００℃〜７５０℃の間は１．９℃／ｍｉｎ、で昇温し７５０℃で６０分保持した後、室温まで冷却した。生成した炭化綿の目付量は１３０ｇ／ｍ２で、厚み０．５ｍｍであった。この炭化綿を裁断機（メーカー：堀鉄工所株式会社製、機種：ＨＯＤ型油圧裁断機）にて、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．５ｍｍの炭化綿シートに裁断した。
２）弾性体入り積層炭化綿
前項１）で製造した炭化綿シート（幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．５ｍｍ）１００枚を紐で縛って束ねて密閉容器に入れ、減圧下（１ｋＰａ：０．０１気圧）で、室温で炭化綿全体が浸漬する量のウレタンエラストマー（ウレタン技研工業（株）、品番：セフタックＣ−７−２１、Ａ液とＢ液の質量比：Ａ／Ｂ＝７５／２５）を前記密閉容器に容器の下部から注入した。容器内圧を常圧にした後、容器内部を３０分で９０℃までに昇温し、６０分間静置した後、温度を室温まで下げた。容器内から炭化綿１００枚を積層した弾性体入り積層炭化綿が得られた。幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み５０ｍｍ、総質量は６４０ｇであった。
３）熱伝導性弾性シート
前項２）で製造した弾性体入り積層炭化綿を、裁断して、幅３０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み５０ｍｍの、長さ×厚み面（図１（ａ）のｙ−ｚ面２３ＹＺ）を密着面とする熱伝導性弾性シートを作成した。上記長さ×厚み面２３ＹＺと直交する方向の熱伝導率を測定した結果、５．１Ｗ／ｍＫであった。
【００３１】
［実施例２］
上記２）で得られた弾性体入り積層炭化綿（幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み５０ｍｍ）を、厚み方向の上下それぞれ１０ｍｍを裁断切除して厚み３０ｍｍとし、更に幅と長さを裁断して、幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み３０ｍｍの、幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍの面を密着面とする熱伝導性弾性シートを作成した。この熱伝導性弾性シートの密着面（図１（ｂ）のｘ−ｙ面２３ＸＹ）と直交する方向の熱伝導率は２．８Ｗ／ｍＫであった。
【００３２】
［実施例３］
実施例１で製造した幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．５ｍｍの炭化綿シート３枚を紐で縛って束ねて密閉容器に入れ、減圧下（１ｋＰａ：０．０１気圧）で、室温で炭化綿全体が浸漬する量のウレタンエラストマー（ウレタン技研工業（株）、品番：セフタックＣ−７−２１、Ａ液とＢ液の質量比：Ａ／Ｂ＝７５／２５）を前記密閉容器に容器の下部から注入した。容器内圧を常圧にした後、容器内部を３０分で９０℃までに昇温し、６０分間静置した後、温度を室温まで下げた。容器内から、炭化綿シート３枚を積層した、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み１．５ｍｍ、総質量１３７ｇの弾性体入り積層炭化綿が得られた。この弾性体入り積層炭化綿を裁断して、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み１．５ｍｍのシートを作成した。更にこのシート３０枚を厚み方向に接着剤で接着して厚み５０ｍｍとして、幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み５０ｍｍの熱伝導性弾性シートを作成した。この熱伝導性弾性シートの熱伝導率は、長さ×厚み面（図１のｘ−ｚ面２３ＺＸ）と直交する方向の熱伝導率は３．５Ｗ／ｍＫであった。
【００３３】
［実施例４］
ウレタンエラストマー（松本技研工業（株）、品番：ＭＧ８０１２）の幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．３ｍｍ、のシートと実施例１で製造した、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚み０．５ｍｍの炭化綿シートを、炭化綿シートを最下段にして交互に夫々１０枚重ね、熱プレスで２００℃に昇温後、１０分間で総厚み５ｍｍまで圧縮した。次いで室温近傍まで冷却して弾性体入り積層炭化綿を得た。この弾性体入り積層炭化綿を、積層方向に裁断して、幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み５ｍｍの弾性体入り積層炭化綿を作成した。更にこれを厚み方向の上下夫々１ｍｍを裁断切除して、その裁断面（図１のｘ−ｙ面２３ＸＹ）を密着面とする幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み５ｍｍの熱伝導性弾性シートを作成した。このシートの密着面と直交する方向の熱伝導率は、１．２Ｗ／ｍＫであった。
【００３４】
［実施例５］
実施例１で得られた熱伝導性弾性シート６を、図４に示すように発熱体基板５と放熱体４の間に装着し、ビス止め部８で発熱体基板５と放熱体４とを止めることにより熱伝導性弾性シート６を挟持し、発熱体基板５を一定温度に加温した電子機器２１を用いて、図４のＣ点（熱伝導性弾性シートの発熱体側）の温度を測定した。Ｃ点は５２℃であった。
【００３５】
［比較例１］
実施例２において、熱伝導性弾性シートを装着せず、図５に示すように発熱体基板５と放熱体４を直接接触させ、発熱体基板５を一定温度に加温した電子機器２２を用いて、図５のＤ点（熱伝導性弾性シートの発熱体側）の温度を測定した。Ｄ点は７９℃だった。
【００３６】
［比較例２］
図４に示す実施例５と同様に、発熱体基板５と放熱体４の間に、従来品の放熱シート（サンワサプライ（株）、品番：ＴＫ−２１５）を装着し、発熱体基板５を一定温度に加温した状態で、図４のＣ点（熱伝導性弾性シートの発熱体側）の温度を測定した。Ｃ点は６５℃だった。
【００３７】
以上の通り、本発明に係る熱伝導性弾性シートの熱伝導率は高く、比較例１の熱伝導性弾性シートを装着しない場合、および比較例２の従来品の放熱シートを装着した場合に比べ、本発明に係る熱伝導性弾性シートを備えた電子機器２１は、放熱効率がよく、電子機器２１の温度上昇を抑える効果を有することが確認された。
【００３８】
即ち本発明は、実施例に対応させると、下記（１）〜（１２）にまとめられる。
（１）例えば図１に示すように、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート９と、前記織布シート９の空隙に充填された弾性体３と、を有することを特徴とする熱伝導性弾性シート６。
（２）前記織布シートは木綿の織布を焼成して得られた炭化綿シートである（１）に記載の熱伝導性弾性シート。
（３）例えば図１に示すように、前記織布シート９を積層し、前記弾性体は前記積層された織布シート９の空隙に充填されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の熱伝導性弾性シート６。
（４）例えば図２（ａ）および（ｂ）に示すように、前記織布は、平織の繊維シートを積層し、さらに前記積層方向に織った複数織り織布であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
（５）前記熱伝導性弾性シートは、反発弾性（ＪＩＳＫ６２５５）が３０％以上６０％以下であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の熱伝導性弾性シート。
（６）例えば図６に示すように、織布を焼成した熱伝導性炭素繊維の織布シートが積層された積層織布シートを形成する工程（図６では、炭化綿の積層工程）と、前記積層織布シートの空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を充填する工程（液状樹脂の含浸工程）と、前記液状樹脂を硬化する工程（樹脂の硬化工程）と、を備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（７）例えば図６および図８に示すように、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シートが積層された積層織布シート１３を形成する工程（図６では、炭化綿の積層工程）と、前記積層織布シート１３の空隙に硬化後弾性を発現する液状樹脂を減圧充填する工程（液状樹脂の含浸工程）と、前記液状樹脂を硬化する工程（樹脂の硬化工程）とを備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（８）  前記硬化後弾性を発現する液状樹脂が熱可塑性エラストマー又は液状ゴムであることを特徴とする（６）または（７）に記載の熱伝導性弾性シートの製造方法。
（９）例えば図７に示すように、木綿の織布を焼成した炭化綿シートと熱可塑性エラストマーのシートとを交互に積層する工程と、前記積層したシートを加熱して前記熱可塑性エラストマーのシートを軟化または溶融せしめて前記炭化綿シートの空隙に充填する工程と、前記熱可塑性エラストマーを硬化する工程（樹脂の硬化工程）とを備えることを特徴とする熱伝導性弾性シートの製造方法。
（１０）例えば図１および図４に示すように、発熱部７を備えた発熱体基板５と、発熱部７で発熱した熱を放熱する放熱体４と、織布が焼成された熱伝導性炭素繊維の織布シート９及び前記織布シート９の空隙に充填された弾性体３とを有する熱伝導性弾性シート６と、を備え、前記熱伝導性弾性シート６は、前記発熱体基板５と前記放熱体４との間に装着され、前記発熱体基板５及び前記放熱体４とに密着する密着面２３ＸＹ（２３ＹＺ、２３ＺＸ）を有することを特徴とする電子機器２１。
（１１）例えば図１に示すように、前記熱伝導性弾性シート６には前記織布シート９が積層され、前記密着面２３ＹＺ（２３ＺＸ）は前記織布シート９が積層された厚み方向に裁断した裁断面であることを特徴とする（１０）に記載の電子機器。
（１２）例えば図１に示すように、前記熱伝導性弾性シート６には前記織布シート９が積層され、前記密着面２３ＸＹは前記織布シート９が積層された厚み方向と交差する方向の面であることを特徴とする（１０）に記載の電子機器。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、熱伝導性弾性シートの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）をｙ軸を軸にして９０度左回転した模式図である。
【図２】（ａ）は、平織の炭化綿シートの表面の模式図で、（ｂ）は複数シートの複数織りの側面模式図である。
【図３】平織の熱伝導性弾性シートの接触面の上面模式図である。
【図４】実施例５及び比較例２の実施態様を説明する模式図である。
【図５】比較例１実施態様を説明する模式図である。
【図６】熱伝導性弾性シートの第１の製造方法のフローチャートである。
【図７】熱伝導性弾性シートの第２の製造方法のフローチャートである。
【図８】弾性体入り積層炭化綿の製造装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  経糸
２  横糸
３  弾性体（樹脂体）
４  放熱体（ヒートシンク）（低温体）
５  発熱体基板（高温体、発熱体）
６  熱伝導性弾性シート
７  電子機器要素（発熱部）
８  ビス止め部
９  炭化綿シート（織布シート）
１０  二重織糸
１１  弾性体入り積層炭化綿製造装置
１２  成型容器（密封容器）
１３  積層炭化綿シート（積層織布シート）
１４  減圧機構
１５  樹脂液供給部
１６  弁（開閉弁）
１７  冷媒又は熱媒入口
１８  冷媒又は熱媒出口
２１、２２  電子機器
２３ＸＹ、２３ＹＺ、２３ＺＸ  密着面
【図１】
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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２】
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【図３】
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