WO1995002313A1 - Heat dissipating sheet - Google Patents

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WO1995002313A1
WO1995002313A1 PCT/JP1993/000929 JP9300929W WO9502313A1 WO 1995002313 A1 WO1995002313 A1 WO 1995002313A1 JP 9300929 W JP9300929 W JP 9300929W WO 9502313 A1 WO9502313 A1 WO 9502313A1
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heat
insulator
high thermal
heat dissipation
sheet
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PCT/JP1993/000929
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Yoshinori Fujimori
Jun Momma
Tomiya Sasaki
Hideo Iwasaki
Toshiya Sakamoto
Hiroshi Endo
Katsumi Hisano
Naoyuki Sori
Kazumi Shimotori
Noriaki Yagi
Hiromi Shizu
Takashi Sano
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Kabushiki Kaisha Toshiba
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Definitions

  • the present invention relates to a heat-dissipating sheet (heat-conducting sheet), and particularly has excellent heat-dissipating properties, electrical insulation properties, and flexibility. For example, it has excellent adhesion to electronic device components such as transistors, capacitors, and LSI packages.
  • the present invention relates to a heat radiating sheet capable of efficiently transmitting the heat generated in a system outside the system.
  • a heat radiation sheet with excellent thermal conductivity and adhesion between the electronic and electrical parts and a heat sink (cooling means) such as a heat radiation fin that is thermally connected to the electronic and electrical parts is taken as a countermeasure.
  • the heat dissipating sheet has been devised to dissipate heat to the outside of the system through this heat dissipating sheet.
  • the heat dissipating sheet is made by dispersing a heat conductive filler in a matrix resin to form a sheet. Being manufactured.
  • the matrix resin for example, silicone rubber is used, and as the heat conductive filter, boron nitride having a particle, plate, or needle shape is used.
  • the heat dissipation sheet is manufactured using the matrix resin and the thermally conductive filler as described above, and is roughly manufactured by the following three manufacturing methods.
  • a matrix resin for example, silicone rubber
  • a thermally conductive filler for example, boron nitride (BN)
  • BN boron nitride
  • the sheet is formed into a sheet by a roll, calender, extruder, or the like, and the obtained compact is pressed and vulcanized.
  • a matrix resin for example, silicone rubber
  • a heat conductive filler for example, boron nitride
  • the third method is that the heat conductive filler (for example, boron nitride) is blended in an amount of at least 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the matrix resin (for example, silicone rubber).
  • the matrix resin for example, silicone rubber.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing the structure of a heat radiation sheet prepared by the above-described conventional manufacturing method. That is, in the conventional heat radiation sheet 10, the heat conductive fillers 12 distributed in the matrix resin 11 are separated from the heat conductive fillers 12 along the plane direction (length direction) of the heat release sheet 10. It is blended in a state in which the major axis is oriented.
  • the orientation of the heat conductive filler 12 as described above occurs because the filler 12 is aligned in the rolling direction or the extrusion direction when the raw material mixture is formed by roll forming or extrusion forming.
  • the heat-conductive filler 12 is oriented in the plane direction, and the adjacent heat-conductive fillers 12 are in contact with each other. 2 is easily formed in a continuous state in the plane direction (length direction) of the heat radiation sheet 10. Therefore, while heat is easily conducted in the plane direction of the heat radiation sheet 10, heat is not easily conducted in the thickness direction of the heat radiation sheet 10, and the heat radiation property in the thickness direction is mainly used.
  • the present inventors have found a problem that the performance of the heat dissipation sheet is insufficient.
  • the heat radiation sheet disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-163 98 It is formed of a composite with boron nitride powder.
  • the particle size of the boron nitride powder is set to 0.2 to 1 times the sheet thickness, and compression bonding is performed to hold the powder on a sheet.
  • It has a structure consisting of
  • the heat dissipation sheet disclosed in JP-A-3-200688 has a structure in which inorganic filler particles are continuously contacted and connected.
  • the purpose of each of the above heat-radiating sheets is to increase the packing density of the filler exhibiting thermal conductivity, and to increase the thermal conductivity by giving the filler a continuous connection.
  • the present inventors have examined that the flexibility of the heat dissipation sheet decreases as the contact ratio of the filler particles increases, and the thermal conductivity is as low as about 4 WZm ⁇ K and a little It was found that it was only possible to maintain the thermal conductivity, and it was difficult to dramatically improve the thermal conductivity.
  • a small heat conductive filler having a shape such as a particle, plate, or needle is erected in the thickness direction of the sheet.
  • a heat-dissipating sheet is also known in which the heat-conducting filler is oriented in a state and is in contact with the heat-conducting filler, that is, the heat-conducting filler is continuously arranged without a resin layer.
  • the flexibility (flexibility) of the heat radiating sheet is impaired if the heat conductive fillers are continuously arranged without the intervention of the resin layer.
  • the heat conductive fillers are continuously arranged without the intervention of the resin layer.
  • the heat dissipation sheet becomes hard and brittle.
  • the present inventors have also found that when such a heat radiating sheet is attached to an electronic / electrical component or a heat sink, the contact area is reduced and a contact thermal resistance is generated, and sufficient heat conductivity cannot be exhibited. .
  • heat dissipating material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-240358.
  • This heat dissipating material has a structure in which a continuous heat dissipating path is formed by implanting or embedding metal short fibers or metal powder in an adhesive layer provided on a substrate.
  • the conductive material is coated with an adhesive layer in order to impart insulation to the entire heat dissipating material. Must be completely isolated.
  • the thermal conductivity is improved by filling and dispersing the metal powder in the adhesive layer.
  • a heat-dissipation method in which a coating in which metal oxide particles are dispersed in an organic polymer having an adhesive property is formed on a highly heat-conductive substrate.
  • the body is also known.
  • the thermal conductivity of the high thermal conductive substrate itself is sufficiently large, but the thermal conductivity of harmless metal oxide particles other than Be0 and the resin dispersed coating is low.
  • the inventors of the present invention have clarified that since the thermal conductivity of the heat radiator as a whole is low, an effective heat radiating and discharging action cannot be expected.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 664-76608 discloses a conductive material in which bumps are formed on a conductive base material
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-286206 discloses a conductive material having a bump.
  • a conductive material having a melting point metal layer is disclosed. However, each of them is formed for the purpose of ensuring the electrical connection of the conductive member, and is different from the heat dissipation sheet of the present invention for the purpose of thermal connection.
  • a heat conductive filler having a particle size of several m to 10 / m can be used without providing a resin layer.
  • the flexibility (softness) of the heat dissipation sheet is impaired, so that the contact area between the heat dissipation sheet and the electronic / electrical components or the heat sink (cooling means) decreases. As a result of the increase in thermal resistance, sufficient thermal conductivity could not be expected.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and in particular, a heat-dissipating sheet having remarkably excellent heat-dissipating properties (thermal conductivity) in the thickness direction, electrical insulation, and adhesion to components to be cooled.
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors distributed various high thermal conductive insulators on a matrix insulator and confirmed through experiments the effects of the orientation and the filling amount on the heat radiation characteristics. As a result, excellent heat dissipation characteristics are obtained, especially when the high thermal conductive insulator is arranged in the thickness direction of the heat radiating sheet and at least one end of the high thermal conductive insulator is exposed to the matrix insulator surface. A heat dissipation sheet was obtained.
  • the present invention has been completed based on the above findings.
  • the heat radiation sheet according to the present invention in a heat radiation sheet in which a plurality of high thermal conductive insulators are connected via a flexible matrix insulator, at least one end surface of the high thermal conductive insulator is the matrix. It is characterized in that the high thermal conductive insulator is arranged upright or inclined in the thickness direction of the heat dissipation sheet so as to be exposed on the surface of the insulator. Further, it is preferable to arrange the heat radiating sheet upright or inclined in the thickness direction of the heat radiating sheet so that both end faces of the high thermal conductive insulator are exposed on the surface of the matrix insulator.
  • examples of the matrix insulator include silicone rubber, polyolefin-based elastomer, polyethylene, polypropylene, polystyrene, poly-p-xylylene, polyvinyl acetate, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl chloride, and polyvinyl chloride.
  • Thermoplastic resins such as vinylidene, fluoroplastic, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, polyether, polycarbonate, thermoplastic polyester, polyamide, gen plastic, polyurethane plastic, silicone, inorganic plastic, phenol resin, furan resin, etc.
  • high thermal conductivity insulators include aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, BeO, C-BN, diamond, HP-TiC, and alumina ceramics. Use a material with high electrical insulation.
  • the high thermal conductive insulator in addition to the above-described single-layer insulator, an insulator in which an insulating thin film (insulating layer) is integrally laminated on a conductor surface may be employed.
  • the conductor refers to metals in general, and is composed of at least one selected from common metals such as gold, silver, copper, and aluminum.
  • a heat-resistant polymer material or the like can be used in addition to the material constituting the matrix insulator.
  • the thickness of the insulating thin film is appropriately selected according to the magnitude of the voltage applied to the heat-dissipating sheet as the final product.However, in order to prevent the heat conduction characteristics of the conductor itself from being impaired, the thickness is preferably 0.1 l ram or less. desirable. In addition, in order to maintain insulation, the electrical insulation resistivity (volume resistivity) of the insulating thin film must be set to at least 10 12 ⁇ ⁇ cm.
  • the insulating thin film of aluminum nitride two ⁇ beam (A 1 N), boron nitride (BN), silicon nitride (S i 3 N 4 :), alumina (A 1 2 0 ⁇ ), zirconium oxide (Z r 0 2 ) Etc. may be used.
  • the thermal conductivity of the high thermal conductive insulator is set to 25 WZm ⁇ K or more.
  • the heat radiating sheet of the high thermal conductive insulator is arranged such that at least one end surface of the high thermal conductive insulator disposed in the matrix insulator is exposed to the surface of the matrix resin. Since it is oriented upright or inclined in the thickness direction, a continuous heat dissipation path having good thermal conductivity is formed in the thickness direction of the heat dissipation sheet.
  • heat can be effectively transmitted in the thickness direction of the heat radiation sheet, and the cooling efficiency of the electronic / electric device equipped with the heat radiation sheet can be greatly improved.
  • the high thermal conductive insulator in the matrix insulator so as to be inclined with respect to the thickness direction of the sheet, compared to the case where the heat insulator is oriented upright, Flexibility and flexibility can be further improved, and the effect of relaxing the stress received from the component to be cooled is exhibited, and the adhesion of the heat radiating sheet to the component to be cooled is also improved.
  • the thermal conductivity of the entire heat radiating sheet can be reduced as compared with a general-purpose resin-made heat radiating sheet. Can be increased.
  • the above ratio is more preferably set to about 1 to 90%, more preferably about 10 to 60%.
  • the thermal conductivity is more than twice as high as that of the conventional heat radiation sheet.
  • the elastic modulus (Young's modulus) of the matrix insulator remains constant.
  • the flexibility of the heat radiation sheet was not impaired. Also, it is important to distribute a large number of high-thermal-conductivity insulators with a small cross-sectional area evenly over the entire matrix insulator, rather than placing a small number of high-thermal-conductivity insulators with a large cross-section. In addition, the use of a thin high thermal conductive insulator having a small cross-sectional area can further enhance the flexibility of the heat dissipation sheet.
  • a heat radiating sheet having a property may be formed.
  • a heat-dissipating sheet in which high-thermal-conductivity insulators and matrix insulators having a length equal to the width of the heat-dissipating sheet are alternately arranged and integrated not only in the thickness direction but also in the axial direction of the high-thermal-conductivity insulator
  • the heat radiation sheet in the direction perpendicular to the axis, and it can be mounted on the surface of the cooled component with high adhesion.
  • the heat radiating sheet is mounted by matching the direction of the stress with the direction of the low elastic modulus of the heat radiating sheet. The relaxation effect is exhibited, and the adhesion between the component to be cooled and the heat radiating sheet can be maintained for a long time.
  • the plurality of adjacent columnar high thermal conductive insulator elements and the adjacent columnar high thermal conductive insulator elements are arranged by displacing the central axis of the high thermal conductive insulator in the thickness direction of the heat radiating sheet. It may be constituted by a coupling element integrally tied in a plane direction.
  • the highly thermally conductive insulator easily deforms at the coupling element portion and can bend to some extent, so that stress can be easily avoided and The entire sheet is deformed according to the surface shape of the part to be cooled And adhesion is improved.
  • the thickness of the coupling element is 1 to 2 or less of the height of the columnar high thermal conductive insulator element, it is possible to make the coupling element portion more easily radiused, and the elasticity and flexibility of the entire heat dissipation sheet And the adhesion to the cooled component can be further improved.
  • the high thermal conductive insulator is formed by connecting a plurality of insulator elements in the thickness direction of the heat radiation sheet so that the insulator elements can move with respect to each other at the contact surface of the adjacent insulator elements.
  • each insulator element can move independently in the thickness direction and the plane direction on the contact surface, and it is formed into a single column.
  • the heat dissipation sheet can be further provided with flexibility. Therefore, even when unevenness is present on the surface of a component to be cooled such as an electronic or electrical component, good adhesion is maintained, and excellent heat radiation characteristics can be exhibited over a long period of time.
  • the contact surface of each of the insulator elements may be formed so as to be parallel to the plane direction of the heat dissipation sheet, but may be formed so as to be inclined with respect to the plane direction, or the cross-sectional shape of the contact surface may be changed. It may be formed in a sawtooth shape.
  • the height between both end faces of the high thermal conductivity insulator is also possible to set the height between both end faces of the high thermal conductivity insulator to be smaller than the thickness of the matrix insulator, and to form a concave step between the surface of the matrix insulator and the end face of the high thermal conductivity insulator. it can.
  • the surface of the soft matrix insulator is slightly higher than both end surfaces of the high thermal conductive insulator exposed on the surface of the matrix insulator. Therefore, even when mounted on a component to be cooled having irregularities on the surface, the protruding soft matrix insulator deforms along the irregularities on the surface of the component to be cooled, and the end face of the high thermal conductive insulator and the matrix insulator Both surfaces are in close contact with the surface of the component to be cooled so that heat can be transferred efficiently.
  • a convex bump made of a soft metal may be formed on the end surface of the high thermal conductive insulator exposed on the surface of the matrix insulator.
  • a high quality metal Bi-Pb, Bi-Pb-Sn, Bi-Sn-Cd, Bi-Sn-Zn, Bi-Cd, Pb-Sn Use a low-melting metal with a temperature of 0 ° C or less
  • the method for manufacturing a heat radiation sheet according to the present invention is a method for manufacturing a heat radiation sheet in which a high heat conductive insulator is disposed in a matrix insulator, wherein the heat conductive sheet having a predetermined shape is radiated. It is arranged upright or inclined in the thickness direction of the sheet, and both end surfaces of the high thermal conductive insulator are covered with a masking agent, and a matrix is formed around the high thermal conductive insulator excluding the coated both end surfaces.
  • a molded body is prepared by coating an insulator, and thereafter, a masking agent is removed from the molded body, and the obtained molded body is heated to form a sheet.
  • paraffin-styrene rubber or the like is used as the masking agent.
  • a number of high thermal conductive insulators are arranged at intervals so that their long axes are parallel.
  • a matrix insulator is coated around the high thermal conductive insulator to prepare a block-shaped molded body, and thereafter, the block-shaped molded body is cut at a predetermined cutting angle with respect to the long axis of the high thermal conductive insulator. May be cut into small sheets to prepare a plurality of heat radiation sheets.
  • the heat-dissipating sheet in which the high-thermal-conductive insulator stands upright in the thickness direction by cutting (slicing) the block-shaped molded body at a cutting angle of 90 degrees with respect to the major axis of the high-thermal-conductive insulator.
  • the cutting angle is set to an acute angle, the highly heat-conductive insulator is inclined with respect to the thickness direction, and a heat-releasing sheet having excellent elasticity can be mass-produced. If the cutting angle is less than 30 degrees, the heat transfer path of the high thermal conductive insulator becomes longer, and the cooling performance of the heat radiating sheet decreases. Therefore, the cutting angle should be set to 30 to 90 degrees.
  • the cutting angle is set to 30 to 60 degrees in order to incline the high thermal conductive insulator from the thickness direction to form a heat radiating sheet having excellent elasticity.
  • a coating agent having a lipophilic group is applied to the surface of the high thermal conductive insulator to form a coating layer.
  • the wettability between the matrix insulator and the high thermal conductive insulator is improved, and the content of the high thermal conductive insulator with respect to the entire heat dissipation sheet can be increased without lowering the bonding strength between the two.
  • the heat-dissipating sheet with high thermal conductivity can be arbitrarily prepared.
  • the heat dissipation sheet according to the present invention is not simply formed by filling and complexing a high thermal conductivity insulator in a matrix insulator, but includes a portion exhibiting thermal conductivity and a portion exhibiting flexibility. After clearly separating the functions, the heat dissipation sheet as a whole ensures electrical insulation. By taking this measure, the thermal conductivity, flexibility and electrical insulation can be appropriately designed and adjusted according to the required characteristics. Therefore, it is possible to provide a heat radiating sheet having the above-mentioned electrical insulation, high thermal conductivity and flexibility.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a heat dissipation sheet according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the heat dissipation sheet shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a shape of a high thermal conductive insulator used for the heat radiation sheet shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the total cross-sectional area of the high thermal conductive insulator with respect to the surface area of the heat radiating sheet and the ratio of the thermal conductivity of the heat radiating sheet to the thermal conductivity of the matrix insulator.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a heat radiation sheet according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the heat radiation sheet according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing one embodiment of the method for manufacturing a heat radiation sheet according to the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a fourth embodiment of the heat dissipation sheet according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the shape of the high thermal conductive insulator used in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a matrix insulator piece is partially attached to the high thermal conductive insulator shown in FIG.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a fifth embodiment of the heat radiation sheet according to the present invention.
  • FIG. 12 is a sectional view showing a state in which an external force acts on the heat radiation sheet shown in FIG.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a heat radiation sheet according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the shape of the contact surface of the high thermal conductive insulator shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state in which an external force acts on the heat radiation sheet shown in FIG.
  • FIG. 16 is a sectional view showing a heat radiation sheet according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVII in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state where the cooling fins are joined via the heat radiation sheet 'shown in FIG.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing a junction between the cooling element and the semiconductor element having the heat radiation sheet shown in FIG. 16 interposed therebetween.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing another configuration example of the matrix insulator.
  • FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view of a part XXI in FIG.
  • FIGS. 22A to 22I are perspective views showing examples of the shape of the heat conductive filler used for the heat dissipation sheet of the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the structure of the heat dissipation sheet according to the ninth embodiment.
  • FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the XXIV portion in FIG.
  • Example 25 is a cross-sectional view showing the structure of the matrix insulator of the heat dissipation sheet according to Example 10.
  • FIG. 26 is a perspective view of the matrix insulator shown in FIG.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing the configuration of the matrix insulator of the heat dissipation sheet according to Example 11;
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing the configuration of the matrix insulator of the heat dissipation sheet according to Example 12.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat radiation sheet according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat radiation sheet according to Example 14.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat radiation sheet according to the fifteenth embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat dissipation sheet according to Example 16.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat radiation sheet according to the seventeenth embodiment.
  • FIG. 34 is a perspective view showing the shape of the high thermal conductive insulator used for the heat dissipation sheet shown in FIG.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the heat radiation sheet according to Example 18.
  • FIG. 36 is a perspective view showing the shape of the high thermal conductive insulator used for the heat dissipation sheet shown in FIG.
  • FIG. 37 is a perspective view showing the configuration of the heat dissipation sheet according to Example 19.
  • FIG. 38 is a perspective view showing the configuration of the heat dissipation sheet according to Example 20.
  • FIG. 39 is a perspective view showing the structure of the high thermal conductive insulator used for the heat dissipation sheet according to Example 7A.
  • FIG. 40 is a graph illustrating the heat radiation characteristics of the heat radiation sheet according to Example 7A.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional heat dissipation sheet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a heat dissipation sheet according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the heat dissipation sheet shown in FIG.
  • the heat radiating sheet 1 according to the first embodiment is different from the heat radiating sheet 1 in which a plurality of the high heat conductive insulators 3 are dispersedly arranged in the matrix insulator 2 in the thickness direction of the heat radiating sheet 1.
  • the high thermal conductive insulator 3 stands upright in the thickness direction of the heat radiating sheet 1 and is oriented in the matrix insulator 2 so that both end faces are exposed on the surface of the matrix insulator 2. It is composed.
  • the high thermal conductive insulator 3 is composed of an aluminum nitride sintered body having a high thermal conductivity of 20 O WZm • K and having insulating properties. Thus, it was formed in a cylindrical shape with a diameter of 0.5 and a height of 0.5.
  • the high thermal conductive insulator 3 stands upright in the thickness direction of the heat radiating sheet 1, and both end surfaces thereof are exposed on the surface of the matrix insulator 2.
  • the ratio of the total cross-sectional area (total exposed area) of the high thermal conductive insulator 3 to the surface area of the heat radiation sheet 1 is set in the range of 0.1 to 90%, and a predetermined amount of the high thermal conductive insulator 3 is formed. It was blended in a trix insulator. Further, the high thermal conductive insulator 3 made of aluminum nitride is sintered in order to improve the thermal conductivity.
  • additives such as a curing agent, a plasticizer, and a processing aid are appropriately compounded in the molding material of the heat radiation sheet 1 as needed. Is also good.
  • the high thermal conductive insulator 3 made of aluminum nitride was sintered into a columnar shape having a predetermined size (for example, 0.5 in diameter and 0.5 fflm in height as described above).
  • This high thermal conductive insulator 3 is formed by molding a raw material mixture in which, for example, 3 wt% of yttrium oxide is added as a sintering aid to an aluminum nitride raw material powder, and the obtained molded body is cured in a nitrogen atmosphere. It was formed of a sintered body having a thermal conductivity of about 20 OW / m ⁇ K obtained by firing at 0 ° C.
  • a coating agent such as a surfactant having a strong lipophilic group (for example, an amide-based surfactant and a titanate-based coupling agent) was applied to the surface of the high thermal conductive insulator 3.
  • a coating agent such as a surfactant having a strong lipophilic group (for example, an amide-based surfactant and a titanate-based coupling agent) was applied to the surface of the high thermal conductive insulator 3.
  • a coating agent such as a surfactant having a strong lipophilic group (for example, an amide-based surfactant and a titanate-based coupling agent) was applied to the surface of the high thermal conductive insulator 3.
  • the high thermal conductive insulator 3 formed in a columnar shape is erected in the sheet thickness direction, paraffin is applied to both end surfaces thereof, and masking is performed.
  • the matrix insulator 2 is coated with an appropriate thickness. After coating the matrix insulator 2, the masking agent applied to both end surfaces of the cylindrical high thermal conductive insulator 3 was removed.
  • the heat-dissipating sheet 1 according to the present invention can be manufactured by arranging the masked end faces of the high thermal conductive insulator 3 at both ends in the thickness direction of the sheet, heating and pressing.
  • the heat dissipation sheet 1 As shown in FIG. 1, the heat dissipation sheet 1 according to the first embodiment obtained as described above includes a columnar high heat conductive insulator 3 in a matrix insulator 2 in the thickness direction of the heat dissipation sheet 1 ( (Up and down direction), and both ends of the high thermal conductive insulator 3 are exposed on the surface of the matrix insulator 2 to form a continuous heat dissipation path in the thickness direction. Is effectively conducted in the thickness direction.
  • FIG. 4 shows the ratio of the thermal conductivity of the heat radiating sheet to the thermal conductivity of the matrix insulator in the heat radiating sheet 1 according to the first embodiment, and the total cross-sectional area of the high thermal conductive insulator 3 with respect to the surface area of the heat radiating sheet 1.
  • the heat radiation sheet 1 according to the present invention is sandwiched between electronic and electric components such as an LSI package and a heat sink (cooling means) such as a heat radiation fan, the heat generated by the electronic and electric components is reduced by the heat radiation sheet. 1 is effectively transmitted in the thickness direction and can be cooled efficiently by the heat sink.
  • thermo conductivity was measured.
  • the thermal conductivity obtained in a composition range capable of maintaining sufficient flexibility was as low as 4 WZm ⁇ K.
  • the above thermal conductivity values are It is only equivalent to a heat dissipation sheet with an area ratio of 7%. Therefore, in the present embodiment, by setting the occupied area ratio of the high thermal conductive insulator to be greater than 7%, it is possible to obtain a large thermal conductivity that cannot be achieved by the conventional technology, while maintaining good flexibility. I was able to.
  • the height h between both end faces of the high thermal conductive insulator 3a is set to be smaller than the thickness H of the matrix resin 2a, and the surface of the matrix insulator 2a and the high heat
  • the configuration is the same as that of the heat dissipation sheet 1 of the first embodiment, except that a concave step 4 having a depth of (H ⁇ h) / 2 is formed between the end face of the conductive insulator 3a.
  • the surface of the matrix insulator 2a is slightly higher than both end surfaces of the high thermal conductive insulator 3a exposed on the surface of the matrix insulator 2a. Therefore, even when the heat-dissipating sheet 1a is mounted on the rough surface of the cooled component having irregularities on the surface, the protruding surface of the matrix insulator 2a is freely deformed along the irregularities of the component. Since the step 4 disappears when the deformation is completed, the exposed end face of the high thermal conductive insulator 3a and the surface of the matrix insulator 2a are both in good contact with the surface of the component to be cooled such as electronic and electrical components, and the heat is generated. Can be transmitted efficiently.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a heat radiation sheet 1b according to the third embodiment, and is a diagram showing an arrangement state of a high heat conductive insulator 3b mixed in the heat radiation sheet 1b.
  • the heat radiation sheet 1b according to the third embodiment is made of the same columnar high thermal conductive insulator 3b made of aluminum nitride, which is the same as that used in the first embodiment. And is arranged in the matrix insulator 2b at an angle of 0. Also in this case, the high thermal conductive insulator 3b penetrates in the thickness direction of the sheet, and both end surfaces are exposed on the surface of the matrix insulator 2b.
  • the heat radiation sheet 1b according to the third embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as in the case of the first embodiment.
  • the high thermal conductive insulators 3b are arranged in advance in a state of being slightly inclined with respect to the sheet thickness direction, and then a matrix is provided around each of the high thermal conductive insulators 3b. Fill insulator 2b ] 7
  • a large block-shaped molded body in which a long highly heat-conductive insulator is oriented in a predetermined direction in a large-sized matrix resin body is formed.
  • the angle at which the sheet is cut (sliced) into sheets it is possible to efficiently mass-produce heat-dissipating sheets in which the highly thermally conductive insulator is inclined at an arbitrary angle.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the block-shaped compact 5 is thinly cut with a cutting grindstone 6 such as a rotary cutter.
  • a raw material mixture prepared by adding 3% by weight of yttrium oxide as a sintering aid to aluminum nitride raw material powder was formed into a cylindrical filler shape, and the obtained green body was heated at a temperature of 1% in a nitrogen gas atmosphere.
  • a columnar high thermal conductive insulator 3 c having a diameter of 0.5 mm and a length of about 100 mm was prepared.
  • This high thermal conductive insulator 3 c is a long one that reaches several hundred times the thickness of the heat radiation sheet 1 c to be finally formed, and its thermal conductivity is 20 O WZm ⁇ K. Was.
  • a coating agent comprising an amide-based surfactant having a lipophilic group was applied to the high thermal conductive insulator 3c. Coated on the surface. After that, a large block-shaped molded body 5 as shown in FIG. 7 is formed by arranging a large number of the long cylindrical high heat conductive insulators 3c in the matrix insulator 2c with their major axes aligned. did.
  • the obtained block-shaped molded body 5 is sequentially and thinly cut to a thickness of about 0.5 ⁇ using a cutting grindstone 6 such as a rotary cutter, so that the high thermal conductive insulator 3 c becomes a matrix insulator.
  • a plurality of heat-dissipating sheet materials are formed that penetrate through 2c and have both end surfaces exposed on the surface (cut surface) of the matrix insulator 2c. After masking the end surface of the high heat conductive insulator 3c exposed on the surface of the heat radiating sheet material, the heat radiating sheet material is vertically inserted into the molding die (ie, in the thickness direction).
  • the heat radiating sheets 1 and 1c according to the respective examples are formed by arranging and pressing while heating so that both masked end surfaces of c are positioned.
  • the cutting is performed by setting the cutting angle 0 with respect to the long axis of the high thermal conductive insulator 3c to 90 degrees (that is, perpendicular to the long axis).
  • the heat radiating sheet 1 according to the first embodiment in which the high thermal conductive insulator 3 is oriented in the matrix insulator 2 so as to stand upright in the thickness direction of the heat radiating sheet 1 can be efficiently manufactured.
  • the cutting angle 0 to the major axis of the high thermal conductive insulator 3c is set at an acute angle of about 30 to 60 degrees, the high thermal conductive insulator 3 as shown in FIG.
  • the heat radiation sheet 1b according to the third embodiment which is arranged in the matrix insulator 2 so as to be inclined with respect to the thickness direction of the sheet 1b, is mass-produced.
  • the heat dissipation sheet 1b according to the third embodiment manufactured in this manner the following effects are obtained in addition to the effects of the heat dissipation sheet 1 according to the first embodiment. That is, since the high thermal conductive insulator 3b is arranged in the matrix insulator 2b so as to be inclined with respect to the thickness direction of the sheet, there is a case where it is arranged upright as in the first embodiment. Compared to this, the heat dissipation sheet 1 b can be more flexible and elastic in the thickness direction, and can exhibit the effect of relaxing the stress received from the component to be cooled. The adhesion of b is also improved. '
  • the heat radiation sheet having a thickness of 0.5 formed by inclining the high thermal conductive insulator 3b by 30 to 60 degrees with respect to the plane direction of the heat radiation sheet has a high thermal conductivity. Displacement 10 to 40% larger in the thickness direction compared to a heat-dissipating sheet formed by erecting the conductive insulator 3b in the thickness direction, and excellent elasticity in the thickness direction was confirmed.
  • both end surfaces of the high thermal conductive insulator 3b exposed on the surface of the matrix insulator 2b are made substantially flush with the surface of the matrix insulator 2b.
  • the columnar high heat conductive insulators 1, la, and 1b having a substantially straight central axis and a circular cross section are used.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned shape.
  • a columnar high thermal conductive insulator having an elliptical or polygonal cross section can be used.
  • a heat radiation sheet with even better elasticity can be obtained.
  • the heat radiating sheet 1d is a heat radiating sheet 1d in which a plurality of high thermal conductive insulators 3d are dispersed in a matrix insulator 2d.
  • the heat-dissipating sheet 1 d is oriented in the thickness direction so that both end faces of the heat-dissipating sheet 1 d are exposed on the surface of the matrix insulator 2 d while the high thermal conductive insulator 3 d
  • the central axis is displaced in the thickness direction of the heat radiating sheet 1d, and the plurality of adjacent columnar insulator elements 7 and the adjacent columnar insulator elements 7 are integrally joined in the plane direction of the heat radiating sheet 3d.
  • a coupling element 8 is displaced in the thickness direction of the heat radiating sheet 1d, and the plurality of adjacent columnar insulator elements 7 and the adjacent columnar insulator elements 7 are integrally joined in the plane direction of the heat radiating sheet 3d.
  • a coupling element 8 is displaced in the thickness
  • each coupling element 8 is set to be 1 to 2 or less of the height H of the columnar insulator element 7.
  • the high thermal conductive insulator 3 d has a columnar columnar insulator element 7 having a diameter of 5 ⁇ and a height of 5 mm on the front and back of a coupling element 8 having a thickness of 1 mm.
  • the elements 7 and 8 are integrally connected so as to be alternated. Both elements 7 and 8 are integrally formed of an aluminum nitride sintered body having high thermal conductivity and excellent electrical insulation.
  • each high thermal conductive insulator 3d is almost upright in the thickness direction of the heat dissipation sheet 1d, and both end surfaces are exposed on the surface of the matrix insulator 2d. are doing. Further, the high thermal conductive insulator 3 d is formed by setting the ratio of the total cross-sectional area of the high thermal conductive insulator 3 d to the surface area of the heat radiating sheet 1 d to, for example, 15% or more, so that the matrix insulator 2 d It is compounded inside.
  • the high thermal conductive insulator 3d made of aluminum nitride is sintered in advance with a sintering aid in order to obtain high thermal conductivity.
  • the heat dissipation sheet 1d according to the fourth embodiment is manufactured by the following manufacturing method. That is, first, 3 wt% of yttrium is added as a sintering aid to the aluminum nitride raw material powder that becomes the high thermal conductive insulator 3 d, and then, for example, a cylindrical insulator having a diameter of 6 dragons and a height of about 6 nun An aluminum nitride green sheet having a thickness of about 2 ⁇ is cut into a predetermined size between the elements, and the bonded element formed body is laminated in a step-like manner. Thereafter, the molded body was fired at 180 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain a highly thermally conductive insulator 3 d having a thermal conductivity of 20 O WZm ⁇ K.
  • a mat having substantially the same dimensions as the columnar insulator element 7 is provided on the surface of the high thermal conductive insulator 3d opposite to the coupling element 8 to which the columnar insulator element 7 is coupled.
  • Rix resin pieces 9 were bonded.
  • a coating agent composed of a surfactant such as a force coupling agent having a lipophilic group was applied to the entire surface of the high thermal conductive insulator 3d.
  • a coating agent composed of a surfactant such as a force coupling agent having a lipophilic group was applied to the entire surface of the high thermal conductive insulator 3d.
  • the high thermal conductive insulator 3 d in which a pair of columnar insulator elements 7, 7 are connected in a stepwise manner in the horizontal direction by a coupling element 8 is erected in the thickness direction to form a matrix insulator 2 d
  • a matrix insulator 2d was coated around the high thermal conductive insulator 3d.
  • the masking agent on both end surfaces exposed on the surface of the matrix insulator 2d of the high thermal conductive insulator 3d was removed.
  • a matrix insulator 2d which is coated with a substantially upright high thermal conductive insulator 3d so that both end surfaces are exposed, is masked at both ends by a high thermal conductive insulator 3d in the thickness direction.
  • the heat dissipating sheet 1d according to the fourth example was manufactured by arranging them in a molding die so as to be positioned, heating and pressing.
  • the heat dissipation sheet 1d according to the fourth embodiment manufactured as described above has a stepped shape in which a pair of insulator elements 7, 7 are horizontally connected by a connection element 8, as shown in FIG.
  • High thermal conductivity insulator 3d is used, and both end faces are exposed on the surface of matrix insulator 2d. It is formed. Therefore, as in the other embodiments, the heat dissipation sheet 1d has excellent thermal conductivity in the thickness direction, and can efficiently transmit the heat generated in the component to be cooled.
  • a step-like high thermal conductive insulator 3d in which a pair of columnar insulator elements 7 and 7 are horizontally coupled via a coupling element 8 is used. Therefore, even when pressing force acts in the thickness direction, high thermal conductivity The edge is easily deformed at the coupling element 8 and can bend to a certain extent, so it is easy to avoid stress, and at the same time, easily deformed according to the surface shape (unevenness) of the part to be cooled, and the adhesion is good. improves.
  • the thickness T of the coupling element 8 is set to 1 Z 2 or less of the height H of the columnar insulator element 7, it is possible to make the coupling element 8 more easily radiused, and the elasticity of the heat radiation sheet 1d as a whole And the adhesion to the component to be cooled can be further improved.
  • the ratio of the total cross-sectional area of the high thermal conductive insulator 3d to the surface area of the heat radiation sheet 1d is 15% or more. If so, even when the high thermal conductive insulator 3d was formed in a stepwise manner, a thermal conductivity twice or more as high as that of the conventional heat dissipation sheet consisting of ⁇ resin alone could be obtained.
  • FIG. 9 Numerous highly thermally conductive insulators 3d as shown in Fig. 9 were produced from aluminum nitride sintered bodies having a thermal conductivity of 20 OW / m ⁇ K.
  • This highly thermally conductive insulator 3 d is composed of staggered 5 mm diameter x 5 mm high columnar insulator elements 7 at both ends of a 5 mm wide x 12 mm long x 2 mm thick coupling element 8 Consisting of Next, as shown in FIG. 1A, a columnar matrix resin piece 9 made of silicone rubber was adhered to the high thermal conductive insulator 3d with a silicone adhesive.
  • a surfactant is applied to the 3d surface of the high thermal conductive insulator thus obtained to improve the wettability to the matrix insulator, and then regularly arranged on a flat plate.
  • the silicone rubber to be used was poured and cured to obtain a heat dissipation sheet 1d according to Example 4A as shown in FIG.
  • Example 4A was processed under the same conditions as Example 4A, except that the coupling element 8 formed of aluminum nitride sintered body was used instead of the coupling element 8 formed of aluminum nitride sintered body.
  • a heat radiation sheet according to B was prepared.
  • Example 4A the same conditions as in Example 4A were used except that a columnar body formed of tough pitch copper was used instead of the columnar insulator element formed of aluminum nitride sintered body. By performing the treatment, a heat dissipation sheet according to Example 4C was prepared.
  • Example 4A except that the thickness of the coupling element 8 was set to 3 mm and the height of the columnar insulator element 7 was set to 3 mm, heat treatment was performed under the same conditions as in Example 4A, and heat radiation according to Comparative Example 4A was performed. A sheet was prepared.
  • ⁇ indicates that the heat dissipation sheet is almost completely adhered on the curved surface
  • the ⁇ mark indicates that it adheres in the area of 95% or more.
  • the X mark indicates that the area that does not adhere is 10% or more.
  • the heat radiation sheet of the present embodiment since the heat radiation sheet of the present embodiment has a structure that conducts only heat, it can be applied to a semiconductor element component in which a difference in potential easily causes a failure without any problem.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Sho 63-9405 Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
  • a conductive material such as a metal is used as a filler, as in a heat dissipation sheet disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Sho 62-2405338, etc.
  • short-circuiting and the like are likely to occur. It cannot be applied to heat-generating components such as conductor elements.
  • each of the high thermal conductive insulators distributed in the matrix insulator 2e connects two insulator elements 13 and 14 in the thickness direction of the heat dissipation sheet 1e.
  • the insulator elements 13, 14 are configured to be movable relative to each other at the contact surface 15 of the insulator elements 13, 14 adjacent in the axial direction.
  • the contact surfaces 15 of 13 and 14 are formed so as to be inclined with respect to the plane direction of the heat radiating sheet 1e. Is the same as
  • the high thermal conductive insulator 3e penetrates in the thickness direction, and both end faces are exposed on the surface of the matrix insulator 2e.
  • the heat radiation path is formed continuously in the thickness direction, so the heat radiation characteristics are excellent.
  • the inclined contact surface 15 between the insulator elements 13 and 14 that are adjacent in the axial direction, where both can move mutually Since it is formed, elasticity can be imparted to the heat radiation sheet 1e, and the adhesiveness is excellent. That is, as shown in FIG. 12, even when an external force F acts on the heat radiating sheet 1 e in the horizontal direction and the thickness direction, each of the insulator elements 13, 14 partially contacts the contact surface 15.
  • the heat radiation sheet 1 e has more elasticity than when using a single highly heat conductive insulator. Can be given . Therefore, even when there are irregularities on the surface of the component to be cooled, good adhesion is maintained, and stable heat radiation characteristics can be exhibited over a long period of time.
  • the heat radiation sheet 1f shown in Fig. 13 is different from the heat dissipation sheet 1f in that the cross-sectional shape of the contact surface 15a of the insulator elements 13a and 14a adjacent in the axial direction is formed in a sawtooth shape as shown in Fig. 14.
  • the other components are the same.
  • the contact surface (interface) 15a has a certain degree of spatial tolerance from the end faces of the pair of opposing insulator elements 13a and 14a as shown in an enlarged manner in FIG. It is formed in a shape that fits loosely.
  • the heat dissipation sheet 1e of the fifth embodiment in which a high thermal conductive insulator 3e formed by inclining the contact surface 15 is used the opposing insulator elements 13 and 14
  • the amount of displacement by external force may be excessive due to little caught by the same person, according to the present embodiment, even when the opposing insulator elements 13 and 14 are greatly displaced, the It is rare that the contact state is maintained and the heat radiation path is completely shut off.
  • FIGS. FIG. 16 and FIG. 17 are a perspective view and a sectional view, respectively, showing the configuration of a heat dissipation sheet 1 g according to the seventh embodiment.
  • 1 g of the heat radiating sheet of this embodiment is made of 3 g of a high thermal conductive insulator made of an A1N sintered body so as to penetrate in the thickness direction of the polyimide flexible film as 2 g of the matrix insulator.
  • hemispherical bumps 16 made of a soft metal such as Pb-Sn alloy are formed on both end faces of the high thermal conductive insulator 3 g exposed on the surface of the matrix insulator 2 g. It is composed.
  • the hemispherical bump 16 made of the above soft metal has a function as an adhesive for firmly joining the heat radiating sheet 1 g and the component to be cooled, and a function to promote heat conduction to increase the degree of adhesion between the two at the joint.
  • the heat conduction and adhesion bumps 16 can be formed on a conventional circuit board at the same time as signal bumps for electrically connecting circuit elements by a screen printing method or the like.
  • the heat-dissipating sheet 1 g As shown in Fig. 18, the heat-dissipating sheet 1 g according to the above configuration is sandwiched between a component to be cooled such as the SI package 18 on which the semiconductor element 17 is mounted and a heat sink (cooling means) such as the radiation fins 19. Upon pressure bonding, as shown in FIG. 19, the bumps 16 made of a soft metal are crushed to conform to the irregularities on the surfaces of the semiconductor element 17 and the heat radiation fin 19, respectively.
  • the degree of adhesion between the two members is increased, the heat transfer resistance can be greatly reduced, and the heat generated in the semiconductor element 17 is transferred to the metal bump 16
  • the heat is quickly transmitted through the body 3 g in the thickness direction of the heat dissipation sheet 1 g, and is efficiently dissipated by the heat dissipation fins 19.
  • the seventh embodiment shows an example in which hemispherical bumps 16 are formed
  • the shape of the bumps is not limited to a hemispherical shape, and may be circular according to the end surface shape of the highly heat conductive insulator. Even when formed in a plate shape, a square shape or a rectangular shape, the effect of improving the adhesion can be obtained similarly.
  • a Mo metallized layer 1 1 1 1 was formed on both end surfaces of a rectangular pillar-shaped aluminum nitride sintered body 110 having a thermal conductivity of 20 OW / m ⁇ K.
  • An Sn—Pb-based solder material was melt-fixed to the surface of the metallized layer 111 to form a solder layer 112.
  • a highly thermally conductive insulator 114 in which bumps 113 composed of the Mo metallized layer 111 and the solder layer 112 were formed on both end surfaces of the AIN sintered body 110 was prepared.
  • Example 7A Same as Example 7A except that no bumps 1 13 are formed in Example 7A To prepare a heat dissipation sheet of Comparative Example 7A having the same thickness.
  • Example 7A and Comparative Example 7B were interposed between the heat radiating element having the built-in heater and the heat radiating component, and the heater was energized. Then, the change with time of the difference ⁇ between the surface temperature and the ambient temperature of the heat radiating component was measured, and the result shown in FIG. 40 was obtained. Comparative example ⁇ B
  • each of the heat conductive insulators 3 to 3 g are formed of aluminum nitride sintered body having electrical insulation.
  • an insulator was formed of a member having high thermal conductivity such as boron nitride and alumina ceramic and having electrical insulation.
  • FIG. 21 is an enlarged sectional view of a matrix insulator portion of a heat radiation sheet according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is an enlarged sectional view of an XXI portion in FIG.
  • the matrix insulator 21b is formed by dispersing heat conductive fillers 23b having various shapes in a flexible matrix resin 22b.
  • the matrix insulator 21b is mixed with, for example, 10 to 80% by volume of a thermally conductive filler 23b in a matrix resin 22b, and further, if necessary, an additive. An appropriate amount is blended, and the obtained raw material mixture is kneaded to produce the mixture.
  • a polymer material such as a silicone resin (including rubber) can be used.
  • the thermally conductive filler 23b a columnar filler 24a as shown in FIG. 22 (A), a triangular pillar filler 24b as shown in FIG. 22 (B), and FIG.
  • FIG. 22 (E) conical filler 24 f shown in Fig. 22 (F), hexagonal pyramid filler 24 g shown in Fig. 22 (G), hollow part 2 shown in Fig. 22 (H)
  • the conductive filler 23b is used alone or in a mixture of two or more.
  • each heat conductive filler 23b is irregular, and by using a heat conductive filler mixture that shows a wide particle size distribution, fine particles can be formed in the gaps between coarse fillers.
  • the packing density of the conductive filler 23 with respect to the matrix resin 22 can be significantly increased as compared with the conventional case, and the thermal conductivity of the matrix insulator 21b of the heat radiation sheet is increased. And the heat conductivity of the entire heat radiation sheet 1 can be increased.
  • a ceramic sintered body having a high heat conductivity of 180 to 26 OW / mK and an electrical insulation property is used. Is preferred.
  • the heat conductive filler 23b having a columnar body, a polyhedron, a cone, and a hollow cylindrical body is used. They are densely packed in matrix resin 22b in line contact or surface contact. Therefore, the thermal conductivity of the entire thermally conductive filler 23b can be significantly increased.
  • the proportion of the thermally conductive filler 23b connected in the line direction or surface contact state in the thickness direction of the heat radiation sheet increases, and the contact thermal resistance also increases in the thickness direction.
  • a small continuous heat conduction circuit heat dissipation circuit
  • one of the heat dissipation sheets 1 The rate at which heat transmitted to the other surface passes through the matrix resin 22b, which has low thermal conductivity, is reduced, and the overall heat conduction characteristics (radiation characteristics) of the matrix insulator 22b constituting the heat dissipation sheet are greatly improved. It became possible to do.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the matrix insulator 21 c of the heat dissipation sheet 1 h according to Example 9, and FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of the XXIV portion in FIG. That is, the matrix insulator 21 c of the heat dissipation sheet 1 h according to the ninth embodiment includes a rectangular parallelepiped or columnar heat conductive filler 23 c in silicone rubber as the matrix resin 22 c. Be composed.
  • the matrix insulator 21c of the heat radiation sheet 1h was manufactured by the following procedure. First, a raw material mixture obtained by adding 3% by weight of yttrium oxide as a sintering aid to an A 1 N raw material powder is formed into a long compact by extrusion molding, and the long compact is cut into a predetermined size with a cutter. Into a compact. Next, the obtained molded body was fired at 180 CTC in a nitrogen atmosphere to obtain a sintered body having a thermal conductivity of about 20 OW / m ⁇ K (thermally conductive filler 23 c).
  • a coating agent such as a surfactant having a strong lipophilic group (for example, an amide-based surfactant) was applied to the surface of the heat conductive filler 23c.
  • a coating agent such as a surfactant having a strong lipophilic group (for example, an amide-based surfactant) was applied to the surface of the heat conductive filler 23c.
  • thermally conductive filler 23 c coated with the coating agent and the matrix resin 22 c were mixed and dispersed to prepare a composite.
  • high thermal conductive insulators 3 are arranged at arbitrary intervals in the thickness direction of sheet 1 h, and both end faces are masked with glass substrates 27, 28 to form cells 29 between the substrates. After that, the above-described composite was filled between the cells while the pressure of the cells 29 was reduced, and after heating and curing, the cells 29 were opened and taken out to produce a heat radiation sheet 1h according to Example 9.
  • the heat-dissipating sheet 1h according to Example 9 manufactured in this manner has a columnar high thermal conductive insulator 3 arranged in a matrix insulator 21c so as to be inclined in the thickness direction of the sheet 1h. Both end surfaces of the high thermal conductive insulator 3 are exposed on the surface of the matrix insulator 2 l.c, and as the matrix insulator 21 c, the matrix resin 22 c and the heat conductive filler 23 c are used. Because of the use of the composite, the heat acting on the sheet was transmitted very effectively in the thickness direction of the sheet, and the elasticity of the heat dissipation sheet 1 h in the thickness direction was able to be increased.
  • Example 10 An example in which the matrix insulator is formed by a laminate including a flexible metal aggregate and a polymer insulating layer will be described in Example 10.
  • the matrix insulator 30 of the heat radiating sheet according to Example 10 is made of a highly heat-conductive filler such as a conductive thin metal wire, a metal fiber, or a metal foil.
  • the aggregate of 3 1 is filled into the matrix resin 3 3 to form a sheet, and a 2 m thick polymer is applied to the surface of the matrix resin 3 3 to impart insulation to the sheet. It was manufactured by forming an insulating layer 34.
  • a fine aluminum wire with a diameter of about 10 m and a length of about 3 mm is surface-modified with an amide surfactant, it is mixed and dispersed in a matrix resin 33 made of a polyolefin elastomer to form a composite.
  • a matrix resin 33 made of a polyolefin elastomer was prepared.
  • the above-described composite was filled in the cell space under reduced pressure to form a sheet.
  • a polymer insulating layer 34 was formed on the sheet surface.
  • the amount of the matrix resin 33 added needs to be adjusted or the surface of the sheet needs to be slightly adjusted. Grinding or etching of the sheet may be performed to expose the thermally conductive filler 31 to the sheet surface.
  • Example 10 The discharge according to Example 10 using the matrix insulator 30 thus obtained was performed.
  • the heat conductive fillers 31 are connected to each other by the entanglement of the heat conductive fillers 31, and a part of the aggregate 32 is exposed on the front and back surfaces of the matrix resin 33. I will be. Therefore, despite the formation of the thin polymer insulating layer 34 having low thermal conductivity on the surface of the matrix resin 33, a heat dissipation circuit continuous in the thickness direction is formed from the front surface to the back surface of the matrix insulator 30. Therefore, the heat acting on the heat radiating sheet is effectively conducted in the thickness direction of the heat radiating sheet.
  • the matrix resin alone may be used regardless of the arrangement of the polymer insulating layer 34.
  • Thermal conductivity higher than that of the constructed matrix insulator was obtained.
  • a matrix insulator having both high thermal conductivity and flexibility that is at least twice as high as that of a conventional general-purpose heat radiation sheet was obtained.
  • the filling rate of the thermally conductive filler 31 exceeds 80% by volume, the flexibility of the matrix insulator is reduced, and the adhesion to the component to be cooled is reduced. did. Further, it was confirmed that the range of the above-mentioned filling rate satisfying both the thermal conductivity and the adhesion at the same time was 15 to 70% by volume.
  • the heat radiating sheet As described above, by sandwiching the heat radiating sheet according to this embodiment between the electronic and electric components such as the LSI package and the heat sink (cooling means) such as the heat radiating fan, the heat generated by the electronic and electric components is reduced. However, the heat was efficiently transmitted in the thickness direction of the heat dissipation sheet, and the heat sink was able to cool efficiently.
  • the heat radiation sheet configured as above has excellent elasticity and has a structure that can absorb unevenness and inclination of the contact surface of the component to be cooled, and may cause poor contact with the component to be cooled. As a result, the parts to be cooled could be cooled uniformly.
  • the matrix insulator 42 used for the heat dissipation sheet according to Example 10 uses a thin copper wire having a diameter of 200 as the heat conductive filler 41, and the heat conductive filler 41 is formed into a coil shape.
  • the matrix 43 is filled with the matrix resin 44, and the upper end and the lower end of the assembly 43 are covered with the surface of the matrix resin 44.
  • the matrix resin 42 is formed by exposing it to a sheet, and further, a ceramic insulating layer 45 is provided on the surface of the matrix resin 44.
  • the exposed portion 46 of the coil-shaped assembly 43 forms a heat radiating path penetrating in the thickness direction of the heat radiating sheet excluding the ceramic insulating layer 45. This is shorter than in the case of Example 10 described above, and the thermal resistance can be reduced.
  • the coil-shaped assembly 43 since the coil-shaped assembly 43 has excellent elasticity in the thickness direction and in the plane direction, it can be freely deformed according to the surface shape of the component to be cooled on which the heat dissipation sheet is mounted, and the adhesiveness is improved. Can be increased.
  • FIG. 28 shows a configuration example of a matrix insulator 53 in which the thin metal wires as the heat conductive filler 50 are bundled to form an aggregate 51, and the aggregate 51 is embedded in a matrix resin 52. It will be described with reference to FIG.
  • the matrix insulator 53 according to Example 12 is embedded with the aggregate 51, which is a bundle of thin metal wires as the heat conductive filler 50, embedded in the silicone resin 52 so as to have a volume ratio of 70%. Is formed. Then, a plurality of high thermal conductive fillers were provided so as to penetrate in the thickness direction of the matrix insulator 53 by the same manufacturing method as in Example 9 to prepare a heat dissipation sheet of Example 12. The portion formed by filling the aggregate 51 of the bundled thin metal wires into the silicone resin 52 shows conductivity as it is. Therefore, in order to provide insulation to the heat dissipation sheet, the matrix insulator 53 is provided with a ceramic insulation layer 54 having high thermal conductivity on at least one surface.
  • the heat radiating sheet 63 is formed by connecting a plurality of high thermal conductive insulators 60 in series via a matrix insulator 64.
  • Each of the high thermal conductive insulators 60 has an insulating layer 62 on the upper end surface of the conductive base 61. It is formed by lamination.
  • the high thermal conductive insulator 60 exhibits an insulating property as a whole.
  • the matrix insulator for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, poly_p-g-silylene, polyvinyl acetate, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, fluorine-based plastic, polyvinyl Thermoplastic resins such as ether, polyvinyl ketone, polyether, polycarbonate, thermoplastic polyester, polyamide, gen plastic, urethane plastic, silicone, inorganic plastic, phenol resin, furan resin, xylene and formaldehyde resin Thermosetting resins such as ketones, formaldehyde resins, urea resins (urea resins), melamine resins, aniline resins, alkyd resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, etc. Least one type is used.
  • the constituent material of the conductive substrate 61 is not particularly limited as long as it has a high thermal conductivity, and all metals are used.
  • all metals are used.
  • the heat radiation sheet 63 shown in FIG. 29 is formed by connecting a plurality of high heat conductive insulators 60 in series via a matrix insulator 64.
  • the high heat conductive insulator 60 is composed of a conductive substrate 61 and an insulating layer 62. And a laminate of the above.
  • the high thermal conductive insulator 60 penetrates in the thickness direction of the heat dissipation sheet 63 and has both end faces on the surface of the heat dissipation sheet 63. It is arranged upright in the thickness direction of the heat radiation sheet so as to be exposed.
  • the conductive substrate 61 is made of pure copper having a rectangular parallelepiped shape (width: 1.2 mm, length: 62 mm, thickness: 0.5 mm) having a high thermal conductivity of 40 OWm ⁇ K.
  • I have. 'A uniform insulating layer 62 made of silicon nitride having a thickness of 2 m was provided on the upper surface of pure copper in order to impart insulation to the conductive substrate, and each high thermal conductive insulator 60 was formed.
  • a plurality of high thermal conductive insulators 60 were arranged such that the insulating layer of silicon nitride was on the top, and were continuously connected at regular intervals with a silicone resin to obtain a heat dissipation sheet 63 according to Example 13.
  • the cross-sectional area ratio of the high thermal conductive insulator 60 to the total surface area of the heat radiation sheet 63 was about 60%.
  • the thermal conductivity of the heat radiation sheet according to the present example was measured, it was 40 WZm * K.
  • the insulating layer 62 made of silicon nitride not only provided insulation properties but also significantly improved the wear resistance of the heat dissipation sheet 63.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the heat radiation sheet 65 according to Example 14.
  • the heat radiating sheet 65 shown in FIG. 30 is characterized in that an insulating layer 62 is also formed at the lower end of the conductive substrate 61 of the heat radiating sheet 63 shown in FIG. 29.
  • a high thermal conductive insulator 66 in which insulating layers 62 are formed on both end surfaces of the conductive substrate 61 is used.
  • the insulating layers 62 and 62 are formed on both surfaces of the sheet. Therefore, the heat radiating sheet 65 is particularly suitable for applications requiring insulation.
  • the thermal conductivity of the heat radiation sheet 65 of the present example was measured, it was 38 WZm ⁇ K, which was slightly lower than the thermal conductivity of the heat radiation sheet 63 of Example 13.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing the configuration of the heat radiation sheet 70 according to Example 15.
  • This heat-dissipating sheet 0 is obtained by forming irregularities 73 on the upper end of an insulating layer 71 and a conductive substrate 72 made of pure copper in addition to the structure of the heat-dissipating sheet 63 shown in FIG.
  • the other components are the same as the heat radiation sheet 63 shown in FIG.
  • the high thermal conductive insulator is formed of ceramics such as aluminum nitride instead of the above-mentioned high quality conductive substrate 72 such as pure copper
  • the high thermal conductive insulator itself is hard and brittle and has high workability. Bad and may not be practical.
  • the conductive substrate 72 made of high-quality pure copper as in this embodiment has excellent workability and can be easily processed into a predetermined shape.
  • the heat dissipation sheet 70 since the insulating layer 71 and the conductive substrate 72 have the irregularities 73 formed on the surface, both the surfaces of the electronic and electric parts having the irregularities are formed. It fits well, has excellent adhesion, and has a sufficiently large thermal conductivity of 33 W / m ⁇ K. In addition, since the irregularities 73 were formed on the surface, there was initially a concern that the insulating layer 71 might be damaged. However, in reality, it was found that the insulating layer 71 was excellent in abrasion resistance and sufficiently practicable.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the heat dissipation sheet 80 according to Example 16A.
  • the heat radiating sheet 80 is characterized in that in addition to the structure of the heat radiating sheet 1 of Example 1 shown in FIG. 1, a particulate high heat conductive filler 81 is dispersed in a matrix insulator 2. . That is, the plurality of high thermal conductive insulators 3 are connected via the matrix insulator 2 in which the high thermal conductive filler 81 is dispersed.
  • the high thermal conductive filler 81 is made of, for example, a nitride such as aluminum nitride, boron nitride, or silicon nitride, diamond, carbon having a diamond structure, or an oxide such as alumina. Further, the shape of the high thermal conductive filler 81 is not particularly limited, such as powder and fiber, but powder or fiber is used.
  • the columnar high thermal conductive insulator 3 is composed of nitrides such as aluminum nitride, silicon nitride and silicon nitride, diamond, carbon having a diamond structure, and oxides such as alumina. As exemplified in Embodiment 13, a laminate in which an insulating layer is formed on at least one end face of a conductive substrate such as a metal may be used as the high thermal conductive insulator 3.
  • the heat dissipation sheet 80 according to Example 16A was manufactured by the following procedure.
  • Sand A bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate solution is added to A1N fine powder having an average particle diameter of 6 / m and 28 m in a double-headed particle size distribution by 6% by weight based on A1N fine powder, and
  • the surface was modified by stirring and dispersion to form a slurry.
  • the slurry was passed through a heating tube at 300 ° C. to remove the solvent, and collected as a surface-modified A 1 N powder in a collecting tube at 120 ° C.
  • this A 1 N powder was filled into a low-viscosity silicone rubber by 50% by weight%, and sufficiently dispersed to disperse the A 1 N powder as the high thermal conductive filler 81 and the silicone rubber as the matrix insulator 2 was prepared.
  • the high thermal conductive insulator 60 is composed of a laminate of a conductive base 61 made of pure copper and an insulating layer 62 formed on the upper end surface of the conductive base 61.
  • the conductive substrate 61 pure copper having a rectangular parallelepiped shape (width: 1.2 mm, length: 62 mm, thickness: 0.5 mm) having a thermal conductivity of 40 OW / m ⁇ K is used.
  • a plurality of high thermal conductive insulators 60 were formed by providing an insulating layer 62 of silicon nitride having a thickness of 2 m on the upper end surface of the pure copper in order to impart insulation to the pure copper.
  • a plurality of high thermal conductive insulators 60 are arranged so that the insulating layer 62 is on the upper side, and the composite is injected and heat-cured in the same procedure as in Example 16 to form a heat radiation sheet. Obtained.
  • the area ratio of the high thermal conductive insulator 60 to the total surface area of the heat radiation sheet was about 60%.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was measured, it was A.lWZm * K.
  • the insulating layer 62 made of silicon nitride is effective not only to impart insulation to the conductive substrate 61 but also to improve the wear resistance of the heat dissipation sheet. It turned out to be.
  • Examples of the high thermal conductive filler 81 used in the composite include not only the insulating particles as described above, but also those in which the surfaces of metal particles are coated with an insulating layer to impart insulation.o
  • the heat radiating sheet 82 is characterized in that, in addition to the structure of the heat radiating sheet 1 of Example 1 shown in FIG. 1, a fibrous high thermal conductive filler 83 is dispersed in a matrix insulator 2. That is, a plurality of pillar-shaped high thermal conductive insulators 3 are continuously provided via a matrix insulator 2 in which a high thermal conductive filler 83 is dispersed. The high thermal conductive insulator 3 is exposed at the end face of the heat radiation sheet 82.
  • the heat dissipation sheet 82 according to Example 16B was manufactured by the following procedure. That is, add 4% by weight of diisopropyl-bis (dioctylpyrroic acid) titanate solution to ⁇ 1 short fiber to A1N short fiber having an average diameter of 2 m and length of 2 to 4 nra, and mix well. , Dispersed and surface modified to form a slurry. This slurry was passed through a heating tube at 180 ° C. to remove the solvent and dried, and then recovered as surface-modified A 1 N fibers in a TC collection tube. The fibers were filled with low-viscosity silicone rubber at 50% by weight and sufficiently dispersed to prepare a composite of A1N fiber as the high thermal conductive filler 83 and silicone rubber as the matrix insulator 2.
  • the columnar high thermal conductive insulator 3 A 1 N sintered bodies having a length and width of 1.2 mm and a thickness of 0.5 mm are placed upright on a glass substrate and arranged at equal intervals. A cell was formed between the glass substrates by covering another glass substrate on the upper end surface of the N sintered body. Next, with the inside of the cell being decompressed, the above-described composite was filled in the cell and cured by heating to produce a heat dissipation sheet 82.
  • the area ratio of the columnar high thermal conductive insulator 3 to the entire area of the heat dissipation sheet 82 was 40%, and the thickness of the heat dissipation sheet 82 was 0.5 band.
  • the thermal conductivity of this heat radiation sheet 82 was 44.3 W / m ⁇ K, confirming that the heat radiation and waste heat effects were excellent.
  • the heat dissipation sheet 82 described above not only the thickness direction of the high thermal conductive insulator 3 but also High thermal conductivity can also be expected from the flexible connection part composed of the composite, and by using fibrous A 1 N, a part of the fiber penetrates the front and back of the sheet, and Since the heat dissipation path is formed, heat can be transmitted more effectively.
  • the heat dissipation sheet 90 according to Example 17 is configured as shown in FIG. That is, high thermal conductive insulators 91 whose cross-sectional area changes along the axial direction are arranged in an upright state at intervals, and a gap between adjacent high thermal conductive insulators 91, 91 is provided. Is filled with a matrix resin 92.
  • the high thermal conductive insulator 91 for example, as shown in FIG. 34, a barrel-shaped insulator having a large cross-sectional area at an axial center portion is used.
  • the ⁇ -shaped high thermal conductive insulator 91 is formed by, for example, mechanically grinding a cylindrical ceramic molded body into a barrel shape and then sintering it.
  • the high thermal conductive insulator 91 whose cross-sectional area changes in the axial direction is used, the high thermal conductive insulator is formed from the solidified matrix resin 92. 9 1 is less likely to fall off and can exhibit excellent heat dissipation characteristics over a long period of time. Also, even when the heat radiation sheet 90 is adhered to the curved surface of the component to be cooled by applying an external force, the heat radiation sheet 90 is less likely to be damaged.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view showing the structure of the heat radiation sheet 93 according to Example 18. Also in the present embodiment, a plurality of high thermal conductive insulators 94 are continuously provided via a matrix resin 95 to form a heat radiating sheet 93. However, as shown in FIG. 36, the high thermal conductive insulator 94 is formed in a drum shape such that the cross-sectional area at the central portion in the axial direction becomes relatively small.
  • the same effect as the heat radiation sheet 90 according to Example 17 can be obtained also with the heat radiation sheet 93. That is, even when the heat radiation sheet 93 is greatly deformed due to an external force, the highly thermally conductive insulator 94 does not fall out of the matrix resin 95 and exhibits excellent durability for a long period of time.
  • FIG. 37 The heat radiation sheet 100 according to Example 19 shown in FIG. 37 is configured by alternately arranging long rod-shaped high thermal conductive insulators 101 and matrix insulators 102. Each high thermal conductive insulator 101 penetrates in the thickness direction of the heat radiating sheet 100, and both upper and lower end surfaces thereof are exposed on the surface of the sheet 100. Silicone rubber was used as the matrix insulator 102.
  • the high thermal conductivity insulator 101 has a thermal conductivity of 200 W / m ⁇ K, an elastic modulus (Young's modulus) of 330 GPa, a width of 0.5 mm, An aluminum nitride sintered body having a length of 15 O mm was used.
  • the surface of the high thermal conductive insulator 101 was previously modified with an aluminum phosphate solution or a titanate surface treatment agent having phosphoric acid, pyrophosphoric acid, or orthophosphoric acid groups. It is treated with a coupling agent to improve the wettability to the matrix insulator 102.
  • the thermal conductivity of the heat dissipation sheet 100 is 23 W / mK, and the Young's modulus of the high thermal conductive insulator 101 in the axial direction X is 330 GPa, which is orthogonal to this.
  • the elastic modulus in the opposite direction Y was 3 GPa, and a heat-dissipating sheet 100 with a high anisotropy having a Young's modulus different by more than 100 times in the XY direction was obtained.
  • a continuous heat dissipating path is formed not only in the thickness direction but also in the axial direction X of the high thermal conductive insulator 101, so that heat is effectively transmitted. It is possible to Further, it is easy to bend the heat radiation sheet 100 in the direction perpendicular to the axis Y, and it is possible to mount the heat radiation sheet 100 with a high degree of adhesion to the surface of a cooled device having a cylindrical curved surface.
  • the heat radiating sheet 100 When the heat radiating sheet 100 is used in a mode of receiving stress from the component to be cooled, the heat radiating sheet is covered by matching the direction of the stress with the direction Y in which the heat radiating sheet 100 has a low elastic modulus. By attaching to the cooling component, a stress relieving action is exerted, and the adhesion between the heat radiation sheet 100 and the component to be cooled can be maintained for a long time.
  • This heat dissipation sheet 104 is different from the heat dissipation sheet 100 of Example 19A in that a particulate high thermal conductive filler 105 is further dispersed in a matrix insulator 102. It is characterized by: That is, a plurality of pillar-shaped high thermal conductive insulators 101 are continuously provided via a matrix insulator 102 in which a high thermal conductive filler 105 is dispersed, and a plurality of pillar-shaped high thermal conductive insulators 101 are provided.
  • the length of 01 is comparable to the width of the heat dissipation sheet 104, and is also exposed on the side end surface of the heat dissipation sheet 104.
  • the heat dissipation sheet 104 according to Example 19B was manufactured by the following procedure. In other words, diisopropyl-bis (dioctylpyrophosphate) titanate solution was added to A1N fine powder having an average diameter of 6 im and 28 / m double-headed particle size distribution at 5% by weight based on A1N fine powder. After sufficient stirring and dispersion, the surface was reformed to form a slurry. The slurry was passed through a heating tube of 240, subjected to solvent removal and dried, and collected as a surface-modified A 1 N powder in a collection tube of 120.
  • this A1N powder is filled into a low-viscosity silicone rubber at 50% by weight, and sufficiently dispersed to form a composite of the A1N powder as a high thermal conductive filler and the silicone rubber as a matrix insulator 101.
  • the body was prepared.
  • a pillar-shaped high thermal conductive insulator 101 a rectangular parallelepiped A 1 N sintered body with a width of 1.2 dragons, a length of 62.3 marauders, and a thickness of 0.5 mm is erected on a glass substrate. Then, another glass substrate was put on the upper end surface of the A 1 N sintered body to form a cell between the glass substrates. Next, with the inside of the cell decompressed, the above complex is filled in the cell, cured by heating, and radiated. Sheet 104 was produced.
  • the area ratio of the columnar high thermal conductive insulator 101 to the entire area of the heat dissipation sheet 104 was 67%, and the thickness of the heat dissipation sheet 104 was 0.5 hidden.
  • the heat conductivity of the heat dissipation sheet 104 was 38 W / m ⁇ K, and it was confirmed that the heat dissipation and waste heat effects were excellent.
  • the heat dissipation sheet 104 has a Young's modulus in the X direction of 330 GPa in the X direction, a Young's modulus in the Y direction perpendicular to this of 6 GPa, and a Young's modulus of about 5 in the XY direction.
  • heat conductivity is expected not only in the thickness direction and the axial direction of the high thermal conductive insulator 10 but also in the flexible connecting portion formed of the composite.
  • a larger heat dissipation path is formed than in the case of using a polymer material (for example, silicone rubber) alone, so that heat can be transmitted more effectively.
  • the high thermal conductive filler 105 used in the composite includes not only the above-described insulating particles, but also the one in which the surface of the metal particles is coated with an insulating layer to impart an insulating property. Of course.
  • the heat dissipation sheet 103 according to Example 20 shown in FIG. 38 is prepared by integrally providing the same matrix insulator 102 around the outer periphery of the heat dissipation sheet 100 shown in FIG. Also in this heat dissipation sheet 103, since the long heat conductive insulator 101 and the matrix insulator 102 are regularly arranged, the thermal conductivity is higher in the X direction than in the Y direction. And elastic modulus.
  • the thermal conductivity depends on the direction. Because of its different elastic modulus, the various components to be cooled, which have different heat transfer and elongation directions, can respond to the required characteristics.
  • a slurry was prepared by adding 3% by weight of yttrium oxide to a raw material powder of aluminum nitride, adding 5% of an acryl resin as an organic binder, and mixing with a pot mill using ethanol as a solvent.
  • the obtained slurry was dried and granulated with a spray drier to obtain granules.
  • the granules were placed in a press mold and formed into a prism at a pressure of 1 ton / cn ⁇ .
  • the compact was degreased in a stream of nitrogen and sintered at 185 in a nitrogen atmosphere.
  • the thermal conductivity of the obtained A1N sintered body was 20 O WZm ⁇ K.
  • a coating with paraffin was formed on the end surface of this A1N sintered body. After that, silicone rubber was poured into the gaps in a regular arrangement and cured, and then the paraffin layer was removed to obtain a heat dissipation sheet according to Example 21A.
  • Example 21 The granules obtained in 1A were similarly shaped into prisms, degreased in a nitrogen stream, and then calcined at 1200 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the thermal conductivity of the obtained A 1 N roasted body was 5 OW / m ⁇ K.
  • silicone rubber was poured around the A1N sintered body and cured to prepare a heat dissipation sheet according to Example 21B.
  • Example 21 A high thermal conductive filler having the same dimensions as the A1N sintered body of 1A was formed of metal aluminum, and a silicone rubber was wrapped around the high thermal conductive filler in the same manner as in Example 21A. A heat dissipation sheet according to Comparative Example 21A was prepared by casting and curing. ⁇ Comparative Example 2 1 B>
  • Example 21 1 A, B and Comparative Example?
  • the thermal conductivity and the presence or absence of electrical conductivity were measured, and the results shown in Table 2 below were obtained.
  • Example 1 As a columnar high thermal conductive insulator, A1N sintered bodies with a length and width of 2.5 and a thickness of 0.5 mm are arranged at equal intervals on a glass base by 1135: A cell was formed between the glass substrates by covering another glass substrate on the end face. Next, while the inside of the cell was decompressed, silicone rubber was filled in the gap between the column-shaped high thermal conductors and the edge body, and the mixture was heated and cured to produce a heat dissipation sheet of Sample 1.
  • the ratio of the exposed portion of the columnar high thermal conductive insulator to the entire area of the heat dissipation sheet was 69%, and the thickness of the heat dissipation sheet was 0.5 mm.
  • O Thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 32 WZm ⁇ K, which confirmed that the heat radiation and waste heat effects were excellent.
  • the electric resistance in the thickness direction of the heat sheet was 6 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm.
  • example 28 a case where metal fibers are implanted and embedded in a conductive substrate and an electrically insulating plastic substrate via an adhesive layer, respectively, will be described.
  • an adhesive was applied to the mesh ⁇ JL at a thickness of 20 and then planted with A1 fiber and copper short fibers tied.
  • the adhesive layer required a thickness of 20 jum.
  • the thermal conductivity was 1 lW / m ⁇ K and 13 WZm ⁇ K, respectively.
  • the thermal conductivity was 3 W / m ⁇ K and 5 WZm ⁇ K, respectively, and a large thermal conductivity could not be secured due to the low thermal conductivity of the substrate.
  • the heat radiation and waste heat test was conducted by placing it on the heating element of the electronic and electric parts and between the heat radiation fins. A short circuit occurred between the terminals of electronic and electrical components.
  • the thermal conductivity of this heat-dissipating sheet is 19 WZm ⁇ K, which is excellent in heat dissipation and waste heat I was able to confirm the power.
  • the electrical resistivity in the thickness direction of the heat radiation sheet was 3 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm.
  • the inclined structure of the high thermal conductivity insulator confirmed the damping effect in the thickness direction.
  • A1N sintered body with thermal conductivity of 20 OW / m ⁇ K is ground and classified as high thermal conductive filler.
  • Aluminum powder was dispersed in a matrix resin (silicone rubber) by i! G to prepare a heat-dissipating sheet for Sample 26 with a thickness of 0.5 mm.
  • the thermal conductivity improved as the filling amount of the aluminum nitride powder increased.
  • the flexibility ('flexibility) declined markedly with the filling force.
  • the thermal conductivity within the range where flexibility (softness) was maintained was about 4 WZm ⁇ K.
  • the thermal conductivity value obtained from the heat dissipation sheet of sample 26 was only about 15 characteristics compared to the value obtained by sample 2.
  • Example 5 Comparison between Example (Sample 5) and Jt ⁇ Example (Sample 35)
  • the heat conductivity of this heat dissipation sheet was 24 WZm ⁇ K, and it was confirmed that the heat dissipation effect was excellent.
  • the electrical resistivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet was 3 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm.
  • the inclined structure of high thermal conductivity insulation has confirmed the damping effect in the thickness direction.
  • silicon nitride powder having a particle size of 2 to 4 m as a highly thermally conductive filler is dispersed and dispersed in a matrix resin (silicone rubber) to produce a heat dissipation sheet for a 0.5 mm thick sample 35.
  • a matrix resin silicone rubber
  • the thermal conductivity was improved as the filling amount of the silicon nitride powder was increased.
  • the flexibility decreased remarkably as the value of increased.
  • Thermal conductivity within the range where flexibility is maintained is 1.5 to 3 It was 5WZm * K apart.
  • the thermal conductivity value of the heat dissipation sheet obtained in Sample 35 was about 1-9 compared to Sample 5.
  • a column with high thermal conductivity 1 ⁇ A diamond with a length and width of 2.5 mm and a thickness of 0.5 mm was placed on a glass base at equal intervals, and then artificially prepared by the same filling method as in the case of sample 1. Silicone resin was filled in the gaps between the diamonds and cured by heating to produce a heat dissipation sheet of Sample 6.
  • the area ratio of the column-shaped high thermal conductive tt1 edge to the total surface area of the heat dissipation sheet was 52%, and the thickness of the heat dissipation sheet was 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 39 WZm * K, confirming that the heat dissipation and waste heat effects were excellent.
  • the electrical resistivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet was 2 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm. .
  • a columnar high thermal conductive insulator As a columnar high thermal conductive insulator, a BN sintered body with a length and width of 2.5 and a thickness of 0.5 mm is arranged at equal intervals on a glass substrate by tilting it. The voids between the sintered bodies were filled with silicone rubber and cured by heating to produce a sample 7 3 ⁇ 4 sheet.
  • the MJt ratio of the columnar high thermal conductivity insulator to the entire area of the heat dissipation sheet was 52%, and the thickness of the heat dissipation sheet was 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 15 W / m ⁇ K, and it was confirmed that the waste heat effect was excellent.
  • the electrical resistivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet was 3 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm, while flat boron nitride (BN :) powder having an average particle size of 12 was used as a high thermal conductive filler in the matrix.
  • a heat dissipating sheet according to ⁇ 36 having a thickness of 0.5 mm was dispersed in the resin.
  • the thermal conductivity and flexibility (flexibility) were varied by changing the loading amount of the boron nitride powder in the matrix resin, and as the loading amount of the boron nitride powder increased, the thermal conductivity improved. It was 3-4 WZ m ⁇ K within the range in which the flexibility (flexibility) was maintained.
  • the thermal conductivity value obtained with the heat radiating sheet of Sample 36 was about 1 Z3 as compared with Sample 7.
  • BN sintered bodies of 2.5 mm in length and 0.5 mm in thickness and 0.5 mm in thickness are arranged at equal intervals on a glass substrate, and the BN is then filled by the same filling method as in sample 1.
  • a liquid epoxy resin was filled in the gaps between the sintered bodies and cured by heating to produce a heat radiation sheet according to Sample 9.
  • the ratio of the columnar high heat conductive insulator to the entire area of the heat sheet was 52%, and the thickness of the heat radiation sheet was 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 9.8 W / m ⁇ K, confirming that heat dissipation was excellent.
  • the electrical resistivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet was 3 ⁇ 10 12 ⁇ cm.o
  • Sample 9 was treated in the same manner as in Sample 9 except that acryl resin was used instead of epoxy resin, to produce a heat dissipation sheet according to Sample 10.
  • the area ratio of the columnar BN sintered body to the entire heat dissipation sheet was 52%, and the thickness of the heat dissipation sheet was 0.5 nun.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 9.7 WZm ⁇ ⁇ , confirming that the heat dissipation and waste heat effects were excellent.
  • the electric resistivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet was 2 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm.
  • a heat radiation sheet according to Sample 11 was manufactured in the same manner as in Sample 9, except that in Example 9, a vinyl chloride resin was used instead of the epoxy resin.
  • the thermal conductivity of this heat radiation sheet was 10.2 WZm ⁇ K.
  • the ratio of the total exposed area of the high thermal conductive insulator to the total surface area of the heat radiation sheet was set at 59%, and the thickness of the heat radiation sheet was set at 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of this heat radiation sheet was 29 W / m ⁇ K.
  • a laminated body as a highly thermally conductive insulator was prepared by providing a 1.2111-thick 11 ⁇ thin film as an insulating layer on one side of a copper plate having a length and width of 1.2 mm and a height of 0.5 mm. Next, this laminate was placed at equal intervals with the A1N thin film facing upward on a glass substrate ⁇ ] :, and another glass substrate was placed on this to form a cell between the glass substrates. Next, a low-viscosity silicone rubber was filled in the cell while reducing the pressure in the cell, and the cell was heated and cured to produce a heat dissipation sheet according to Sample 22.
  • the ratio of the total exposure of the high thermal conductor to the total surface area of the heat dissipation sheet was set at 61%, and the thickness of the heat dissipation sheet was set at 0.5 mm.
  • the thermal conductivity of this heat-dissipating sheet was 32 WZm * K.
  • a pure copper plate with a vertical and horizontal dimension of 1.2 mm and a height of 0.5 mm on the end face was processed under exactly the same conditions as sample 22, except that the pure copper plate was placed at an angle, and the thickness was set to 0.
  • a heat-dissipating sheet according to sample 24 of 5 mm was produced.
  • the thermal conductivity of this heat radiation sheet was 32 WZm ⁇ K, which was the same as that of sample 22 with ⁇ 3 ⁇ .
  • a heat dissipation sheet according to Sample 25 was manufactured by performing the same treatment as in Sample 22 except that the matrix insulator in Sample 22 was changed from silicone rubber to epoxy resin.
  • the thermal conductivity of this heat dissipation sheet was 33 W / m ⁇ K, which was equivalent to that of Sample 23.
  • the Young's modulus increased to 2 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ and the insulation resistivity increased to 9 ⁇ 10 12 ⁇ 'cm.
  • Tables 3 to 5 below collectively show the characteristic values of the heat dissipation sheets according to Samples 1 to 36, such as electric insulation, thermal conductivity, and flexibility.
  • the heat radiating sheets of the examples according to the present invention all have the three major characteristics of high thermal conductivity, flexibility, and electrical insulation, and are suitable for various heat generating components that are expected to have higher output in the future. It is extremely effective as a heat dissipation sheet. On the other hand, each heat dissipation sheet shown in the comparative example is insufficient in any of the above three major characteristics.
  • measures to increase the chemical stability of the components of the heat dissipation sheet and the durability of the heat dissipation sheet will be described.
  • Some of the high thermal conductive insulators and high thermal conductive fillers used as components of the heat radiating sheet lack chemical stability, and may deteriorate over time and impair the characteristics of the heat radiating sheet.
  • A1N aluminum nitride
  • A1N which has a high thermal conductivity
  • This problem is more remarkable in a powder having a large surface area, and there is a major problem in that ammonia can be generated.
  • a method for forming a stable acid on the surface of the A 1 N substrate to maintain the chemical stability is disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-170,289. .
  • the heat treatment for forming the acid ik is a high temperature of 900 to 110 ° C., which makes processing difficult, high cost, and requires ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ energy.
  • the manufacturing side There is a problem on the manufacturing side.
  • there may be problems such as cracks and peeling easily occurring in the oxide film due to the difference in thermal expansion between the oxide film and A 1 N.
  • the oxide film Weak bond strength with A 1 N, easily peeled off during heat dissipation sheet production, untreated surface exposed, impaired chemical stability, degraded durability and heat dissipation characteristics of heat dissipation sheet There were problems.
  • the present inventors have intensively studied to obtain a heat dissipation sheet material having excellent moisture resistance and chemical resistance.
  • a heat-dissipating sheet material with excellent durability was obtained when the surface of A 1 N powder or A 1 N sintered body was modified to form a hydrophobic M composed of an ammonium phosphate compound or various force coupling agents. The knowledge that it can be obtained was obtained.
  • the phosphoric acid or phosphate raw material powder to be used is made into an aqueous solution, and the A 1 N powder is immersed in the aqueous solution.
  • the A 1 N powder is immersed in a molten solution of the raw material powder.
  • the solution preferably has a pH of 3 or more. In the region below H3, the solution becomes unstable, and it becomes difficult to form a uniform coating film of the aluminum phosphate compound.
  • the concentration of the solution is preferably 50 p mi3 ⁇ 4 ⁇ as phosphorus. If the concentration of phosphorus is low, a sufficient film thickness cannot be obtained.
  • a solution of pH 6.5 J3 ⁇ 4 ⁇ and 3 ⁇ 4tlOOPn n ⁇ as phosphorus is more preferable.
  • heat treatment is performed to cause a chemical reaction between the solution and the A 1 N powder.
  • the heat treatment St is sufficient available if 1 0 0 C £ U :, 3 2 (TC less' at range, using 3 5 0 e C heat treatment force Jt "desirable. 3 5 0 melting solution
  • heat is applied in an inert atmosphere to prevent oxidation of the powder surface.
  • a stable film of aluminum phosphate having a thickness of up to several hundreds of microns is formed on the surface of the A1N powder, and a chemical reaction occurs on the surface of the powder, and aluminum phosphate is mainly used.
  • a coating film can be formed.
  • a thin film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, or a CVD method is used depending on the type of phosphoric acid or phosphate used as a raw material.
  • a sputtering method an inorganic compound is used as a sputtering target, and water is contained.
  • the sputtering may be performed in an atmosphere of high temperature, or the obtained sputtered film may be processed in a high atmosphere.
  • heat treatment is performed to cause a chemical reaction between the solution and the A 1 N powder.
  • a heat treatment temperature of 100 ° C. or more and 320 ° C. or less is sufficiently possible, but it is preferable to perform the treatment at 350 ° C. ⁇ from the viewpoint of moisture resistance.
  • sputtering in the above atmosphere at 350 it is possible to also react with the powder.
  • the film thickness of the coating is determined by the concentration of phosphorus and the immersion time in the wet method, and by the film formation time in the dry method. From the viewpoint of stability, the film thickness is in the range of 5 nmhl 0 ⁇ m or less. Powerful. If the film thickness is 5 nm or less, it is difficult to sufficiently cover the irregularities on the powder surface, and it is difficult to form a continuous film. On the other hand, when the film thickness exceeds 10 m, the internal stress force of the film becomes large, and cracks are easily generated in the film. For this reason, the film thickness is preferably in the range of 5 nm or more and 10 Oim or less, more preferably 10 nm nmU: 9 // m or less.
  • the coating formed in this way is denser than the oxide film, it is easy to reduce the film thickness, and since the interface between the coating and A 1 N is formed with an inclined chemical gradient, A1N characteristics can be fully utilized. Therefore, when a hydrophobic coating film mainly composed of an aluminum phosphate compound is formed on the surface of the A 1 N powder, the moisture resistance and the water resistance are greatly improved. Therefore, the heat-dissipating sheet made of the above-mentioned A1N powder and having a high thermal conductive insulating material or filler is excellent in durability and has little deterioration over time in heat-dissipating characteristics o
  • a method for forming a hydrophobic coating film by surface-treating the A 1 N powder with a coupling agent will be described.
  • a solvent such as toluene, MEK, n-propanol, or n-hexane
  • a coupling agent having a phosphoric acid, pyrophosphoric acid, or orthophosphoric acid group as a hydrophobic side chain organic functional group is added, and the mixture is sufficiently stirred.
  • a coupling agent solution is added to prepare a coupling agent solution.
  • a coating film composed of aluminum phosphate, aluminum pyrophosphate, aluminum orthophosphate compound, or a salt thereof is formed on the A 1 N surface.
  • the coating film mainly composed of aluminum phosphate, aluminum pyrophosphate, and aluminum orthophosphate compound uniformly coats the entire surface of the A 1 N powder surface.
  • phosphorus It is formed by adsorption or chemical reaction with an acid, pyrophosphoric acid, orthophosphoric acid, or a salt thereof. That is, it selectively reacts with aluminum phosphate, aluminum pyrophosphate, aluminum orthophosphate compound, or a phosphate ion of the salt thereof, or A1 ion of A 1 N. to form an aluminum phosphate compound, aluminum pyrophosphate compound, orthophosphoric acid.
  • aluminum and the phosphoric acid compound have high reactivity, so that both the coupling property and the stability can be improved.
  • the coupling agent used is preferably a phosphoric acid, a pyrophosphoric acid, or a titanate coupling agent having an orthophosphoric acid group.
  • A1N powder, etc. which is a constituent material of a heat radiation sheet applied to the semiconductor field, is subjected to surface modification treatment, alkali metal ions such as Na and K contained in the coupling agent, and multivalent materials such as Fe and Mn are contained. The effects of metal ions can be avoided as much as possible. If the above-mentioned impurity ions remain on the surface of the A 1 N powder, they cause disadvantages such as a reduction in the surface resistance of the circuit board. There is control basket o
  • A1N powder having an average particle size of 6 am and a double-headed ⁇ ⁇ distribution with a particle size of 28 m was immersed in this solution for 1 minute, and then subjected to a heat treatment shown in Table 6 to form a coating mainly composed of aluminum phosphate compound. ⁇ was formed, and A1N powder of Sample 101-: L05 as shown in Table 6 was prepared.
  • the atmosphere during the heat treatment was Ar gas when the heat treatment 3 ⁇ 4J was 500 ° C. U: and in the atmosphere when the heat treatment 3 ⁇ 4J was less than this.
  • the components thus formed were mainly composed of A1, P, and 0, and also contained N in an inclined manner.
  • the components of the resulting coating were mainly composed of A1, P, and 0, and also contained N in an inclined manner. After this, add each A 1 N powder to 'SJgl 00 ° C, 0.1M salt It was immersed in an acid for 2 hours, subjected to a pressure cooker test for 100 hours, and measured for the change in pH due to nitrogen elution. Then, the time-dependent change in pH was measured in the same manner as in Example 22. Table 7 shows the measurement results. Except for Comparative Sample 200, good results were obtained.
  • A1N powder having a double-headed distribution of average particle size 6 // m and 28 / zm as in Example 22 was immersed in toluene, and the specified ' ⁇ titanate coupling agent shown in Table 8 was added to this. Then, the mixture was stirred for 10 minutes to prepare a slurry for surface modification.
  • the force coupling agents used were isopropyl isopropyl tristearoyl titanate having a carboxyl group (sample 111) and isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate having a pyrophosphate group as a hydrophobic side chain organic saline IS (sample 112).
  • Example 113 Tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) bisacrylate
  • example 113 Tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) bisacrylate
  • example 114 isopropyltri (N-aminoethyl-amino) having an amino group Ethyl) titanate
  • the coupling agent concentrations were 1% by weight, 3% by weight, 5% by weight, and 8% by weight.
  • the slurry was passed through a heating tube at 160 ° C. and desolvated to collect as an A 1 N powder which had been treated with a force coupling in a collecting tube at 120 ° C.
  • Samples 111- obtained; Al N powder of L 14 and untreated A 1 N powder were used to evaluate the moisture resistance and water resistance stability of (00). That is, as in Example 22, (1) The sample powder was immersed in distilled water at 18 ° C and the pH was measured.At the same time, the temperature of distilled water was gradually increased, and the measurement was continued until 80 ° C. Was. On the other hand, when the pH has shifted to the alkaline side, it is hydrolyzed when immersed in distilled water, and it is determined that ammonia power has been generated, and it is determined that surface modification has not been performed. The evaluation of was omitted.
  • A1N powder having a double-headed particle size distribution of 6 // m and 28 // m in average particle size as in Example 22 was immersed in toluene, and the titanate-based powder having a predetermined concentration shown in Table 9 was added thereto.
  • Mosquito A coupling agent was added and stirred for 10 minutes to prepare a slurry for surface modification.
  • the force coupling agent used was tetraoctylbis (ditridecylphosphate) titanate having a phosphate group as a hydrophobic side chain organic functional group (sample 115), and bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate having a pyrophosphate group (sample) 116), bis (dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate (sample 117), and diisopropyl bis (diortyl pyrophosphate) titanate (sample 118).
  • acetoalkoxyaluminum disisopropylate was used as an aluminum-based coupling agent.
  • the coupling agent treatment concentration was the same as in Example 24.
  • the slurry was passed through a 160 ° C heating tube to remove the solvent, and then collected as a coupling agent-treated A 1 N powder in a 120 ° C collection tube.
  • (1) The sample powder was immersed in distilled water at 18 ° C., and the measurement of ⁇ > ⁇ was carried out. The temperature of the distilled water was gradually increased, and the measurement was continued up to 80 ° C. If the pH was shifted to the alkaline side, it was assumed that the surface was not modified by hydrolysis and ammonia was generated when immersed in distilled water, and the evaluation in (2) described later was made. Omitted.
  • the A1N powder other than the additive 200 which does not hive the surface modification treatment, has a small nitrogen elution amount and shows excellent chemical stability.
  • the surface of the AIN powder contains at least one of phosphoric acid, pyrophosphoric acid and orthophosphoric acid, more specifically, an aluminum phosphate compound.
  • the high heat conductive insulator is mixed with the matrix insulator so that at least one end surface of the high heat conductive insulator is exposed to the surface of the matrix insulator. Since it is oriented upright or inclined in the thickness direction of the heat dissipation sheet, a continuous heat dissipation path having good thermal conductivity is formed in the thickness direction of the heat dissipation sheet. Therefore, heat can be effectively transmitted in the thickness direction of the heat radiating sheet, and the cooling efficiency of the electronic / electric device equipped with the heat radiating sheet can be greatly improved.
  • the thickness of the heat radiating sheet in the thickness direction can be reduced compared to the case where it is arranged upright. This makes it possible to further increase the resilience of the heat-radiating sheet, thereby not only exerting the effect of reducing the stress received from the component to be cooled, but also improving the adhesion of the heat radiation sheet to the component to be cooled.
  • electronic and electrical equipment parts such as transistors, capacitors, and LSI packages, medical equipment such as ultrasonic diagnostic equipment, nuclear magnetic resonance diagnostic equipment, and X-ray diagnostic equipment, OA equipment such as copiers and printers, and X-ray analyzers It is extremely useful as a heat dissipation sheet that efficiently transmits the heat generated by analytical equipment such as air conditioners, electric equipment such as broadcast satellites, and military equipment such as military defense equipment and consumer equipment to the outside of the system.

Description

明 細 書 放 熱 シ ー ト
技術分野
本発明は放熱シート （熱伝導性シート） に係り、 特に放熱性、 電気絶縁性およ び柔軟性に優れており、 例えばトランジスタ、 コンデンサ、 L S Iパッケージ等 の電子機器部品に対する密着性が優れ、 部品で発生する熱を効率的に系外に伝達 し得る放熱シートに関する。
背景技術
トランジスタ、 コンデンサ、 L S Iパッケージ等の電子 ·電気部品は、 動作時 の発熱により寿命が短かくなり、 また信頼性も低下し易くなる。 そのため、 対策 として、 電子 ·電気部品と、 この電子 ·電気部品に熱的に接続される放熱フィ ン 等のヒートシンク （冷却手段） との間に熱伝導性および密着性が優れた放熱シー トを介装し、 この放熱シートを介して発熱を系外に放出する工夫がなされている 上記の放熱シートは、 一般にマトリックス樹脂中に熱伝導性フィラーを分散せ し-めてシート状に構成して製造されている。 マトリックス樹脂とレては、 例えば シリコーンゴムが用いられる一方、 熱伝導性フイラ一としては、 粒子状、 板状、 針状の形状を有する窒化ボロンなどが使用されている。
また放熱シートは上記のようなマトリックス樹脂および熱伝導性フィラーを使 用し、 大別して下記の 3通りの製造方法によって製造されている。
第 1の方法は、 マトリックス樹脂 （例えばシリコーンゴム） と熱伝導性フィラ 一 （例えば窒化硼素 （B N) ) を配合し混合して原料混合体とし、 この原料混合 体を通常のゴム材料と同様にロール、 カレン,ダ、 押出し機等によりシート状に成 形し、 得られた成形体をプレスして加硫するという方法である。 第 2の方法は、 マ ト リ ックス樹脂 （例えばシリ コーンゴム） と熱伝導性フイ ラ 一 （例えば窒化ボロン） を混合し溶剤に希釈した後、 ドクターブレード法に従つ てシート状に形成し、 乾燥してプレスして加硫するという方法である。
第 3の方法は、 マトリックス樹脂 （例えばシリコーンゴム） 1 0 0重量部に対 して熱伝導性フイラ一 （例えば窒化ボロン） が 2 0 0重量部以上配合されている という熱伝導性フイラ一高充填配合物を用いる製法であって、 上記原料をニーダ 等の密閉式混練機に掛けて混合して粉末状ゴム材に形成し、 これを所定のシート 成形用金型に一定量充填しプレスして加硫するという方法である。
図 4 1は上記従来の製造方法によって調製された放熱シ一卜の構成を示す断面 図である。 すなわち従来の放熱シート 1 0において、 マトリックス樹脂 1 1内に 分布している熱伝導性フィラー 1 2は、 放爇シート 1 0の平面方向 （長さ方向） に沿って熱伝導性フィラー 1 2の長軸が配向した伏態で配合されている。
上記のような熱伝導性フイラ一 1 2の配向は、 原料混合体がロール成形や押出 し成形によつて成形される際に圧延方向や押出し方向にフィラー 1 2が整列する ために生じる。
しかしながら上記した従来製法によって調製された放熱シートにおいては、 熱 伝導性フィラー 1 2が平面方向に配向し、 隣接する熱伝導性フイラ一 1 2同士が 相互に接触し、 いわば熱伝導性フイラ一 1 2が放熱シート 1 0の平面方向 （長さ 方向） に連続した状態に形成され易い。 したがって、 放熱シート 1 0の平面方向 には熱が伝導され易くなる一方、 放熱シート 1 0の厚さ方向には熱が伝導されに くい欠点があつたため、 厚さ方向の放熱特性を主として利用する放熱シートとし ては性能が不充分となる問題点を本発明者らは見い出した。
—方、 セラミックスや金属などの硬脆な材料を熱伝導性フィラーとして軟質な 樹脂マトリックス中に多量に分布させた放熱シートにおいては、 弾性率が増加し て柔軟性が低下するため、 被冷却部品に放熱シートを装着する場合に、 被冷却部 品表面の凹凸に沿うように放熱シート 1 0が変形することが困難となる欠点もあ つた。 したがって、 被冷却部品表面に放熱シート 1 0が充分に密着せず、 伝熱抵 抗が大きくなり、 放熱特性が低下してしまう問題点があることも判明した。
さらに特開昭 5 4— 1 6 3 3 9 8号公報に開示されている放熱シートは樹脂と 窒化硼素粉末との複合体で形成されており、 窒化ほう素粉末の粒子径をシ一ト厚 さの 0. 2〜1倍に設定するとともに、 粉末をシート上に保持するように圧着充 填してなる構造を有する。 また特開平 3— 2 0 0 6 8号公報に開示されている放 熱シートは、 無機充填材粒子が連続的に接触して連なる構造を有する。 上記放熱 シートはいずれも熱伝導性を発揮する充填材の充填密度を大きく し、 充填材に連 続的な連なりをもたせることにより、 熱伝導性を高めることを目的としている。 しかしながら、 本発明者らが検討したところ、 充填材粒子の接触割合が増加す るに伴って放熱シートの可撓性は低下し、 4 WZm · K程度の低い熱伝導率とわ ずかな可撓性とを保持するに過ぎず、 熱伝導率を飛躍的に向上させることは困難 であることが判明した。
—方、 特開平 3— 1 5 1 6 5 8号公報に開示されるように粒子状、 板状、 針状 等の形状を有する微小な熱伝導性フイラ一をシー卜の厚さ方向に直立状態で配向 させ、 熱伝導性フイラ一が接触するように、 即ち樹脂層を介さずに熱伝導性フィ ラーを連続的に配置した放熱シートも知られている。
しかしながら上記 ¾C熱シートの場合、 樹脂層を介することなく熱伝導性フイラ 一を連続的に配置すると放熱シートの可撓性 （柔軟性） が損われる。 すなわち充 填密度を大きく して熱伝導率を高めようとすると放熱シートは硬く脆いものとな ることが避けられない。 このような放熱シートを電子 ·電気部品やヒートシンク に装着しょうとすると接触面積が低下して接触熱抵抗を生じ、 十分な熱伝導性を 発揮し得ないという問題点も本発明者らは見い出した。
また熱伝導性充填材が厚さ方向に直立状態で配向される他の構成例として、 特 開昭 6 2— 2 4 0 5 3 8号公報に開示された放熱材がある。 この放熱材は基板上 に設けた接着剤層に金属短繊維や金属粉末を植設または埋設することにより、 連 続した放熱経路を形成した構造を有する。 この場合金属短繊維がシー卜の厚さ方 向に配置され、 基板が導電材料で構成される場合には、 放熱材全体に絶縁性を付 与するためには、 導電材料を接着剤層で完全に隔離する必要がある。 この場合、 接着剤層に金属粉末を充填分散することにより、 熱伝導性は向上する。
しかしな力《ら、 本発明者らが検討したところ、 以下の問題点を見い出した。 す なわち絶縁性を保持するためには充填量が必然的に限定されるため、 熱伝導率の 低下は不可避である。 また金属粉末の充填密度が十分に大きくなると、 可撓性の 確保が困難となる。 また上記公報に開示された絶釋材料で基板が構成される場合 には、 放熱材全体としての熱伝導率が低下し放熱 ·排熱効果が不十分となる。 さ らに基板上に設けた接着剤層に金属短繊維を植設して成る放熱材を電気回路上に 設置した場合、 短繊維間に接触を生じ、 回路上の電圧印加部分とアース電位部分 との間で短絡を生じるなど電気的な障害が起こり易いという問題点を見い出した のである。
さらに特開昭 5 6— 3 5 4 9 4号公報に開示されているように、 金属酸化物粒 子を接着性を有する有機高分子中に分散した被膜を高熱伝導性基板上に形成した 放熱体も知られている。 この場合、 高熱伝導性基板自体の熱伝導率は十分大きい が、 B e 0を除く無害な金属酸化物粒子および樹脂分散被膜の熱伝導率は低い。 そのため放熱体全体としての熱伝導率は低くなるため、 効果的な放熱排熱作用は 期待できないことも本発明者らの研究により明らかになつた。
また本願発明とは技術分野は異なるが、 特開昭 6 2— 3 1 9 0 9号公報、 特開 昭 5 5— 1 1 1 0 1 4号公報、 特開昭 6 3 - 8 6 3 2 2号公報、 特開平 2— 6 8 8 1 1号公報、 特開平 2— 6 8 8 1 2号公報等には、 異方性を有する導電性シー トが各種開示されている。 上記導電性シートは、 いずれも電気導電性に着目し、 シートに異方性を付与する手段として、 シートの厚さ方向に導電部材を貫通させ 、 かつ上記導電部材がシート表面に露出した構造を有している。 すなわち上記導 電性シートは、 いかに信頼性良く導電性を保持するための対応手段を示しており 、 本発明のように絶縁性、 熱伝導性および可撓性を共に満足するものでなく、 技 術内容は、 全く異っている。
さらに特開昭 6 4 - 7 6 6 0 8号公報には導電基材にバンプを形成した導電材 が開示される一方、 特開平 1一 2 8 6 2 0 6号公報には導電部に低融点金属層を 形成した導電材が開示されている。 しかしながらいずれも導電部材の電気的接続 を確実にする目的で形成されるものであり、 熱的接続を目的とする本発明の放熱 シートとは異なる。
また、 日本国特許公開公報 （特開平 3— 2 0 0 6 8号） に開示されるように、 樹脂層を設けることなく、 粒径が数 m ~ l 0 / mの熱伝導性フィラーを相互に 連続的に接触せしめて形成した放熱シートにおいては、 放熱シートの可撓性 （柔 軟性） が損われるため、 放熱シートと電子 ·電気部品やヒートシンク （冷却手段 ) との接触面積が減少し、 接触熱抵抗が高まる結果、 充分な熱伝導性が期待でき なかった。
このように従来、 熱伝導性フイラ一の充填密度を高めるほど、 熱伝導性は向上 する反面、 放熱シートの可撓性は低下してしまう。 そして前記した従来の製法に よつて複合化する手法では高熱伝導性と良好な可撓性を共に満足する放熱シ一ト を得ることは困難であった。
近年の電子 ·電気部品の目覚しい発展に伴い、 半導体素子を含む電子機器の高 集積化、 高速化および高出力化が進展し、 半導体素子等の発熱部品の発熱量も増 大化しており、 より放熱特性が優れた放熱シートが要求されている。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、 特に厚さ方向へ の放熱特性 （熱伝導性） 、 電気絶縁性および被冷却部品に対する密着性が格段に 優れた放熱シートを提供することを目的とする。
発明の開示
本発明者らは上記目的を達成するため、 マトリックス絶縁体に種々の高熱伝導 性絶縁体を分布せしめ、 その配向性および充填量が放熱特性に及ぼす影響を実験 により確認した。 その結果、 特に高熱伝導性絶縁体を放熱シートの厚さ方向に配 置せしめ、 高熱伝導性絶縁体の少なくとも一端面をマトリックス絶縁体表面に露 出するように構成したときに、 放熱特性に優れた放熱シートが得られた。 本発明 は上記知見に基づいて完成されたものである。
すなわち本発明に係る放熱シートは、 複数の高熱伝 ¾t性絶縁体が可撓性を有す るマトリックス絶縁体を介して連設された放熱シートにおいて高熱伝導性絶縁体 の少なくとも一端面が上記マトリックス絶縁体表面に露出するように上記高熱伝 導性絶縁体を放熱シートの厚さ方向に直立、 あるいは傾斜して配置したことを特 徵とする。 また高熱伝導性絶縁体の両端面がマトリックス絶縁体表面に露出する ように放熱シートの厚さ方向に直立、 あるいは傾斜して配置するとよい。 ここで上記マトリックス絶縁体としては、 例えばシリコーンゴム、 ポリオレフ イ ン系エラストマ一、 ポリエチレン、.ポリプロピレン、 ポリスチレン、 ポリ一 p —キシリ レン、 ポリ酢酸ビニル、 ポリアクリ レート、 ポリメタクリ レート、 ポリ 塩化ビニル、 ポリ塩化ビニリデン、 フッ素系プラスチック、 ポリビニルエーテル 、 ポリ ビニルケトン、 ポリエーテル、 ポリカーボネート、 熱可塑性ポリエステル 、 ポリアミ ド、 ジェン系プラスチック、 ポリウレタン系プラスチック、 シリコー ン、 無機系プラスチック等の熱可塑性樹脂、 フヱノール樹脂、 フラン樹脂、 キシ レン ·ホルムアルデヒド樹脂、 ケトン ·ホルムアルデヒド樹脂、 尿素樹脂 （ユリ ァ樹脂）、 メラミ ン樹脂、 ァニリン樹脂、 アルキド榭脂、 不飽和ポリエステル樹 脂、 エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が使用される。 一方、 高熱伝導性絶縁体と しては、 窒化アルミニウム、 窒化ボロン、 窒化けい素、'炭化けい素、 B e O, C 一 B N, ダイヤモンド、 H P— T i C , アルミナセラミックス等の熱伝導率が高 く、 電気絶縁性を有する材料を用いる。 また高熱伝導性絶縁体としては、 上記の ような単層の絶縁体の他に、 導電体表面に絶縁性薄膜 （絶縁層） を一体に積層し たものを採用してもよい。 ここで導電体とは金属類全般を指し、 例えば金、 銀、 銅、 アルミニゥム等の一般的な金属から選択された少なくとも 1種から構成する ものである。 さらに絶縁性薄膜を構成する材料としては、 上記マトリックス絶縁 体を構成する材料の他に耐熱性高分子材料等を使用することができる。 絶縁性薄 膜の膜厚は最終製品としての放熱シートに印加される電圧の大きさより適宜選定 されるが、 導電体自体の熱伝導特性を損うことを防止するために 0. l ram以下が 望ましい。 また絶縁性を維持するため、 絶縁性薄膜の電気絶縁抵抗率 （体積抵抗 率） は 1 0 12 Ω · cm以上に設定する必要がある。 上記絶縁性薄膜は窒化アルミ二 ゥム （A 1 N) , 窒化硼素 （B N) , 窒化けい素 （S i 3 N 4 ：) , アルミナ （ A 1 2 0 Ί ) , 酸化ジルコニウム （Z r 02 ) 等の絶縁性セラミックスで構成し てもよい。
上記高熱伝導性絶縁体の熱伝導率は 2 5 WZm · K以上に設定される。
なお放熱シートの厚さ方向に直立または傾斜して配向した多数の高熱伝導性絶 縁体の長軸が全て一定方向に揃う必要はなく、 種々の配向角度を有する高熱伝導 性絶縁体が混在した配向組織でも構わない。 上記構成に係る放熱シー卜によれば、 マトリックス絶縁体中に配置する高熱伝 導性絶縁体の少なくとも一端面がマ.トリックス樹脂の表面に露出するように、 高 熱伝導性絶縁体放熱シートの厚さ方向に直立または傾斜して.配向させているため 、 放熱シー卜の厚さ方向に熱伝導性が良好な連続した放熱経路が形成される。 し たがって、 放熱シートの厚さ方向に効果的に熱を伝達することが可能であり、 放 熱シートを装着した電子 ·電気機器の冷却効率を大幅に改善することができる。 特に、 高熱伝導性絶縁体をシートの厚さ方向に対して傾斜させるようにマトリ ックス絶縁体中に配向することにより、 直立して配向した場合と比較して放熱シ ートの厚さ方向の柔軟性および可撓性をより高めることが可能になり、 被冷却部 品から受ける応力の緩和作用が発揮される他、 被冷却部品に対する放熱シ一卜の 密着性も向上する。
また、 放熱シー卜の全表面積に対する高熱伝導性絶縁体の全断面積の比率を 1 %以上に設定することにより、 汎用の樹脂材のみからなる放熱シートと比較して 放熱シート全体の熱伝導率を増大化させることができる。
なおマトリックス絶縁体中に配置された全ての高熱伝導性絶縁体がシートの厚 さ方向を貫通する必要はなく、 貫通した高熱伝導性絶縁体と貫通せずにシートの 水平方向または傾斜した方向に配置した高熱伝導性絶縁体とが混在した配置構成 でも構わない。 しかしながら所定の高熱伝導率を達成するためには、 貫通した高 熱伝導性絶縁体の全断面積が放熱シ一トの全表面積に対して 1 %以上となるよう に調整する必 がある。 上記比率が 1 %未満の場合には放熱シー卜の熱伝導率の 改善効果が少なく、 また 9 0 %を超える比率で添加した場合には熱伝導率はさら に増大化するが、 却って放熱シートの可撓性 （柔钦性） が低下し、 被冷却部品に 対する密着性が低下するともに、.高価な高熱伝導性絶縁体の使用量が増加するた め製造コス卜が上昇する。 そのため上記比率は 1〜9 0 %程度さらに好ましくは 1 0〜6 0 %程度に設定することがより望ましい。 特に熱伝導率が 2 0 O WZm • Kで直径が 0. 5 ππηの A 1 N焼結体から成る高熱伝導性絶縁体を使用した場合 において、 上記比率を 1 5 %以上に設定した場合には、 いずれも従来の放熱シー 卜より 2倍以上高い熱伝導率が得られる。 このように熱伝導率は飛躍的に増大し たにも拘らず、 マトリックス絶縁体の弾性率 （ヤング率） は一定のままであり、 放熱シー卜の可撓性が損われることはなかった。 また断面積が大きい高熱伝導性 絶縁体を少数配置するよりも、 断面積が小さい高熱伝導性絶縁体を数多く、 マト リックス絶縁体全面に均一に分布させることが肝要である。 また断面積が小さく 細い高熱伝導性絶縁体を用いることにより、 放熱シートの柔軟性をより高めるこ とができる。
また放熱シートを構成する高熱伝導性絶縁体とマトリックス絶縁体との配置に 一定の規則性を付与することにより、 放熱シートの平面方向に対して熱伝導率お よび Zまたは弾性率についての異方性を有する放熱シ一トを形成してもよい。 例 えば放熱シートの幅に等しい長さを有する高熱伝導性絶縁体とマトリックス絶縁 体とを交互に配列して一体化した放熱シートでは厚さ方向のみならず、 高熱伝導 性絶縁体の軸方向に対しても連続した放熱経路が形成されるため熱を効果的に伝 達することが可能である。 また軸直角方向に放熱シートを屈曲させることも容易 であり、 円筒状の被冷却部品表面にも高い密着度で装着することができる。 また 被冷却部品から応力を受ける態様で放熱シートが使用される場合には、 応力の作 用方向と放熱シートの低弾性率となる方向とを一致させて放熱シートを装着する ことにより、 応力の緩和作用が発揮され、 被冷却部品と放熱シートとの密着性を 長期に亘つて維持できる。
さらに軸方向に沿って断面積が一定である柱状の高熱伝導性絶縁体を使用した 放熱シートにおいては、 放熱シートに外力が作用して変形した場合等に高熱伝導 性絶縁体がマトリックス絶縁体から抜け落ち易く、 放熱性能が低下するおそれが ある。 そこで、 軸方向に沿って断面積が変化するように、 例えば樽形や鼓形に高 熱伝導性絶縁体を形成することにより、 上記抜け落ちを効果的に防止することが でき 。
さらに高熱伝導性絶縁体を放熱シー卜の厚さ方向に中心軸を偏位させて隣接す る複数の柱状高熱伝導性絶縁体要素と、 隣接する柱状高熱伝導性絶縁体要素を、 放熱シートの平面方向に一体に結台する結合要素とから構成してもよい。
上記構成の放熱シートにおいて、 厚さ方向に押圧力が作用した場合、 高熱伝導 性絶縁体が結合要素部分で容易に変形し、 ある程度まで橈むことが可能なため、 応力を回避し易くなると同時に被冷却部品の表面形状に合せてシート全体が変形 し易く、 密着性が向上する。 特に結合要素の厚さを柱状高熱伝導性絶縁体要素の 高さの 1ノ2以下にすることにより、'結合要素部をより橈み易くすることができ 、 放熱シート全体の弾力性および柔軟性が増し、 被冷却部品に対する密着性をさ らに改善することができる。
また高熱伝導性絶縁体が放熱シー卜の厚さ方向に複数の絶縁体要素を連設して 成り、 隣接する絶縁体要素の接触面において各絶縁体要素が相互に移動自在とな るように構成することにより、 放熱シートに外部から応力が作用した場合におい ても各絶縁体要素が接触面において厚さ方向および平面方向に独立して移動する ことが可能となり、 1本の柱状に形成した高熱伝導性絶縁体を使用した場合と比 較して、 放熱シートにさらに柔軟性を付与することができる。 したがって電子 · 電気部品等の被冷却部品表面に凹凸が存在する場合にも、 良好な密着性が保持さ れ、 長期間に亘つて優れた放熱特性を発揮することができる。
ここで上記各絶縁体要素の接触面は、 放熱シートの平面方向に平行となるよう に形成してもよいが、 平面方向に対して傾斜するように形成したり、 接触面の断 面形状を鋸歯状に形成してもよい。 上記のように接触面を形成することにより、 隣接する各絶縁体要素が外力によつて相互に変位した場合においても、 隣接する 各フイラ一要素同士の部分的な接触状態が保持され、 放熱経路が喪失されるおそ れが少ない。
また高熱伝導性絶縁体の両端面間の高さをマトリックス絶縁体の厚さより小さ く設定し、 マトリックス絶縁体表面と高熱伝導性絶縁体の端面との間に凹状の段 差を形成することもできる。
上記の段差を形成した放熱シートによれば、 マトリックス絶縁体の表面に露出 している高熱伝導性絶縁体の両端面に対して、 軟質なマトリックス絶縁体の表面 がやや高くなる。 したがって、 表面に凹凸を有する被冷却部品に装着した場合に おいても、 突出した軟質なマトリックス絶縁体が被冷却部品表面の凹凸に沿って 変形し、 高熱伝導性絶縁体の端面およびマトリックス絶縁体表面が共に被冷却部 品表面に密着して効率的に熱を伝達することができる。
さらに、 マトリックス絶縁体表面に露出した高熱伝導性絶縁体の端面に、 軟質 金属から成る凸状のバンプを形成して構成することもできる。 钦質金属としては 、 B i - P b , B i - P b— S n， B i— S n— C d , B i— S n— Z n , B i 一 C d， P b - S nなどの融点が 2 0 0 °C以下の低融点金属を使用する。
上記のようなバンプを形成した放熱シートによれば、 被冷却部品に放熱シート を圧着する際にバンプが圧潰され半導体素子や放熱フィ ン表面の凹凸に沿って変 形し、 両部材間の密着度を增すため、 接触伝熱抵抗を大幅に低減することができ る o
また、 本発明に係る放熱シートの製造方法は、 マトリ ックス絶縁体中に高熱伝 導性絶縁体が配置されている放熱シ一卜の製造方法において、 所定形状の高熱伝 導性絶縁体を放熱シートの厚さ方向に直立または傾斜させて配設し、 この高熱伝 導性絶縁体の両端面をマスキング剤で被覆し、 この被覆した両端面を除く高熱伝 導性絶縁体の周囲にマトリ ックス絶縁体をコーティ ングして成形体を調製し、 し かる後に成形体からマスキング剤を除去し、 得られた成形体を加熱しシート状に 形成することを特徴とする。 ここで上記マスキング剤としてはパラフィンゃスチ レンゴム等を使用する。
またマトリックス絶縁体中に高熱伝導性絶縁体が分布している放熱シー卜の製 造方法において、 多数の高熱伝導性絶縁体をその長軸が平行となるように間隔を 置いて配設し、 この高熱伝導性絶縁体の周囲にマトリックス絶縁体をコーティン グしてブロック状の成形体を調製し、 しかる後に上記高熱伝導性絶縁体の長軸に 対して所定の切断角度で上記ブロック状成形体をシー小状に切断し複数の放熱シ ートを調製してもよい。
上記製造方法において、 高熱伝導性絶縁体の長軸に対して 9 0度の切断角度で ブロック状成形体を切断 （スライス） することにより、 高熱伝導性絶縁体が厚さ 方向に直立した放熱シートを量産することができる一方、 上記切断角度を鋭角に 設定することにより、 高熱伝導性絶縁体が厚さ方向に対して傾斜し、 弾力性に優 れた放熱シートを量産することができる。 なお、 上記切断角度が 3 0度未満にな ると、 高熱伝導性絶縁体による伝熱経路が長くなり、 放熱シー トの冷却性能が低 下してしまう。 したがって、 切断角度は 3 0〜9 0度に設定するとよい。 特に高 熱伝導性絶縁体を厚さ方向から傾斜させて弾力性に優れた放熱シートとするため には、 上記切断角度を 3 0〜6 0度に設定する。 さらに上記製造方法において、 高熱伝導性絶縁体の周囲にマトリックス絶縁体 をコーティングする前に、 親油性基を有するコーティ ング剤を上記高熱伝導性絶 縁体表面に塗布してコーティ ング層を形成することにより、 マトリックス絶縁体 と高熱伝導性絶縁体との濡れ性が改善され、 放熱シート全体に対する高熱伝導性 絶縁体の含有量を、 両者の接合強度を低下させることなく増加させることができ 、 所定の高熱伝導率を有する放熱シートを任意に調製することができる-。
このように本発明に係る放熱シートは、 単にマトリックス絶縁体中に高熱伝導 性絶縁体を充填複合化して形成するのではなく、 熱伝導性を発揮する部位と可撓 性を発揮する部分とを機能別に明確に分けた上で、 放熱シート全体として電気絶 縁性を確保している。 この対応により、 熱伝導性、 可撓性および電気絶縁性を要 求特性に応じて適宜設計調整することができる。 したがって上記電気絶縁性、 高 熱伝導性および可撓性を可ね備えた放熱シートを提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る放熱シートの第 1実施例を示す断面図である。
図 2は、 図 1に示す放熱シートの斜視図である。
図 3は、 図 1に示す放熱シートに使用される高熱伝導性絶縁体の形状例を示す 斜視図である。
図 4は、 放熱シートの表面積に対する高熱伝導性絶縁体の全断面積とマトリッ クス絶縁体の熱伝導率に対する放熱シートの熱伝導率の比との関係を示すグラフ 図 5は、 本発明に係る放熱シートの第 2実施例を示す断面図である。
図 6は、 本発明に係る放熱シートの第 3実施例を示す断面図である。
図 7は、 本発明に係る放熱シー卜の製造方法の一実施例を示す斜視図である。 図 8は、 本発明に係る放熱シートの第 4実施例を示す断面図である。
図 9は、 第 4実施例で使用した高熱伝導性絶縁体の形状を示す斜視図である。 図 1 0は、 図 9に示す高熱伝導性絶縁体に部分的にマトリックス絶縁体片を接 着した状態を示す斜視図である。 図 1 1は、 本発明に係る放熱シー卜の第 5実施例を示す断面図である。
図 1 2は、 図 1 1に示す放熱シートに外力が作用した状態を示す断面図である ο
図 1 3は、 本発明に係る放熱シー卜の第 6実施例を示す断面図である。
図 1 4は、 図 1 3に示す高熱伝導性絶縁体の接触面の形状例を示す拡大断面図 である。
図 1 5は、 図 1 3に示す放熱シートに外力が作用した状態を示す断面図である
O
図 1 6は、 本発明に係る放熱シ一卜の第 7実施例を示す断面図である。
図 1 7は、 図 1 6における XV I I— XV I I矢視断面図である。
図 1 8は、 図 1 6に示す放熱シート'を介して冷却フィ ンを接合する状態を示す 断面図である。
図 1 9は、 図 1 6に示す放熱シートを介装した半導体素子と冷却フィ ンとの接 合部を拡大して示す断面図である。
図 2 0は、 マトリックス絶縁体の他の構成例を示す断面図である。
図 2 1は、 図 2 0における XX I 部拡大断面図である。
図 2 2は （A) 〜 （ I ) は、 それぞれ本発明の放熱シートに使用される熱伝導 性充填材の形状例を示す斜視図である。
図 2 3は、 実施例 9に係る放熱シートの構造を示す断面図である。
図 2 4は、 図 2 3における XX I V部拡大断面図である。
2 5は、 実施例 1 0に係る放熱シートのマトリックス絶縁体の構成を示す断 面図である。
図 2 6は、 図 2 5に示すマトリックス絶縁体の斜視図である。
図 2 7は、 実施例 1 1に係る放熱シートのマトリックス絶縁体の構成を示す断 面図である。
図 2 8は、 実施例 1 2に係る放熱シートのマトリックス絶縁体の構成を示す断 面図である。
図 2 9は、 実施例 1 3に係る放熱シー卜の構成を示す断面図である。
図 3 0は、 実施例 1 4に係る放熱シー卜の構成を示す断面図である。 図 3 1は、 実施例 1 5に係る放熱シー卜の構成を示す断面図である。
図 3 2は、 実施例 1 6に係る放熱シートの構成を示す断面図である。
図 3 3は、 実施例 1 7に係る放熱シー卜の構成を示す断面図である。
図 3 4は、 図 3 3に示す放熱シートに使用される高熱伝導性絶縁体の形状を示 す斜視図である。
図 3 5は、 実施例 1 8に係る放熱シー卜の構成を示す断面図である。
図 3 6は、 図 3 5に示す放熱シートに使用される高熱伝導性絶縁体の形状を示 す斜視図である。
図 3 7は、 実施例 1 9に係る放熱シートの構成を示す斜視図である。
図 3 8は、 実施例 2 0に係る放熱シートの構成を示す斜視図である。
図 3 9は、 実施例 7 Aに係る放熱シートに使用した高熱伝導性絶縁体の構造を 示す斜視図である。
図 4 0は、 実施例 7 Aに係る放熱シートの放熱特性を示すグラフである。 図 4 1は、 従来の放熱シートの構成例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
次に本発明の実施例について添付図面を参照してより具体的に説明する。 実施例 1
図 1は本発明に係る放熱シートの第 1実施例を示す断面図であり、 図 2は図 1 に示す放熱シートの斜視図である。
すなわち第 1実施例に係る放熱シート 1は、 マトリックス絶縁体 2中に複数の 高熱伝導性絶縁体 3が分散配置した放熱シート 1において、 上記高熱伝導性絶縁 体 3が放熱シート 1の厚さ方向を貫通するとともに、 その両端面が上記マトリッ クス絶縁体 2の表面に露出するように、 高熱伝導性絶縁体 3が放熱シート 1の厚 さ方向に直立して前記マトリックス絶縁体 2中に配向して構成される。
マトリックス絶縁体 2としては、 シリコーンゴム、 ポリオレフイン系エラスト マー等を使用した。 また高熱伝導性絶縁体 3としては、 熱伝導率が 2 0 O WZm • Kと高く、 かつ絶縁性を有する窒化アルミニウム焼結体で構成し、 図 3に示す ように直径が 0 . 5 、 高さが 0. 5匪である円柱状に形成した。 この高熱伝導 性絶縁体 3は、 放熱シート 1の厚さ方向に直立しており、 その両端面はマトリッ クス絶縁体 2の表面に露出している。
また放熱シート 1の表面積に対する高熱伝導性絶縁体 3の全断面積 （全露出面 積） の比率を 0. 1〜9 0 %の範囲に設定し、 所定量の高熱伝導性絶縁体 3をマ トリックス絶縁体中に配合した。 また上記窒化アルミニウム製の高熱伝導性絶縁 体 3は、 熱伝導率を向上させるために焼結されている。
なお上記放熱シート 1の成形材料には、 上記したマトリックス絶縁体 2と高熱 伝導性絶縁体 3以外に、 必要に応じて硬化剤、 可塑剤、 加工助剤等の添加剤を適 宜配合してもよい。
次に、 上記の放熱シート 1の製造方法について説明する。 まず、 窒化アルミ二 ゥムから成る高熱伝導性絶縁体 3を所定の大きさの円柱状 （例えば上記したよう に直径が 0. 5 、 高さが 0. 5 fflm) に焼結した。 この高熱伝導性絶縁体 3は、 窒化アルミニゥム原料粉末に焼結助剤として例えば酸化ィッ トリウムを 3 w t % 添加した原料混合体を成形し、 得られた成形体を窒化雰囲気中で 1 8 0 0 °Cにて 焼成して得られた熱伝導率 2 0 O W/m · K程度の焼結体で形成した。
そして、 この高熱伝導性絶縁体 3の表面に親油性の強い基を有する界面活性剤 (例えばアミ ド系の界面活性剤， チタネート系カップリング剤） 等のコーティ ン グ剤を塗布した。 このように、 コーティング剤を高熱伝導性絶縁体 3の表面に塗 布することによって、 マトリックス絶縁体 2と高熱伝導性絶縁体 3との濡れ性が 改善されて、 放熱シート 1全体中の高熱伝導性絶縁体 3の含有量を増大させ、 所 定の熱伝導率とヤング率とを付与することが可能となる。
そして、 円柱状に形成された高熱伝導性絶縁体 3を、 シート厚さ方向に直立さ せてその両端面にパラフィ ンを塗布してマスキングを行なった後、 高熱伝導性絶 縁体 3の周囲にマトリックス絶縁体 2を適当な厚みでコーティ ングする。 マトリ ックス絶縁体 2をコーティ ングした後に、 円柱状の高熱伝導性絶縁体 3の両端面 に塗布したマスキング剤を取り除いた。
そして、 直立している円柱状の高熱伝導性絶縁体 3をその両端面が露出するよ うにしてコーティ ングしたマトリックス絶縁体 2を、 金型に垂直に配置した。 す なわちシートの厚さ方向両端に高熱伝導性絶縁体 3のマスキングした両端面がく るように配列し、 加熱、 プレスすることにより本発明に係る放熱シート 1を製造 することができる。
このようにして得られた第 1実施例に係る放熱シート 1は、 図 1に示すように 、 マトリックス絶縁体 2中に、 円柱状の高熱伝導性絶縁体 3が放熱シート 1の厚 さ方向 （上下方向） に配置分布し、 高熱伝導性絶縁体 3の両端面がマト-リ ックス 絶縁体 2の表面に露出し厚さ方向に連続した放熱経路が形成されているため、 熱 は放熱シート 1の厚さ方向に効果的に伝導される。
図 4は、 第 1実施例に係る放熱シート 1におけるマトリックス絶縁体の熱伝導 率に対する放熱シー卜の熱伝導率の比と、 放熱シート 1の表面積に対する高熱伝 導性絶縁体 3の全断面積の比率との関係を示す測定データであり、 この測定結果 から明らかなように、 放熱シート 1の表面積に対する高熱伝導性絶縁体 3の全断 面積の比率が 1 %以上であれば、 マトリックス樹脂のみで形成した放熱シートの 熱伝導率より高い熱伝導率が得られた。
特に上記比率を 1 5 %以上に設定することにより、 従来の汎用の放熱シートの 2倍以上の高い熱伝導率を有する放熱シートが得られた。 このように高い熱伝導 率が得られたにも拘らず、 マトリックス絶縁体の弾性率 （ヤング率） は一定のま まに保持され、 良好な可撓性が維持された。 しかしながら上記比率が 8 0 %を超 えると放熱シートの柔钦性が低下し、 被冷却部品に対する密着性が低下し実用化 は困難であることが判明した。 また熱伝導性と密着性とを共に満足する上記比率 の範囲は 1 5〜6 0 %であることが確認された。
このように、 本発明に係る放熱シート 1を、 L S Iパッケージ等の電子 ·電気 部品と放熱ファン等のヒートシンク （冷却手段） の間に挟むことにより、 電子 · 電気部品で発生する熱は、 放熱シート 1の厚さ方向に効果的に伝達され、 ヒート シンクで効率よく冷却することができる。
—方、 比較例として、 特開昭 5 4— 1 6 3 3 9 8号公報および特開平 3—1 5 1 6 5 8号公報に開示された実施例条件に準拠して作成した放熱シートについて 同様に熱伝導率を測定した。 その結果、 充分な可撓性を保持し得る組成範囲で得 られる熱伝導率は 4 WZm · Kと低かった。 上記熱伝導率値は、 本実施例におい て面積比率が 7 %の放熱シートに匹敵するに過ぎない。 したがって本実施例にお いて高熱伝導性絶縁体の占有面積比率を 7 %より大きくすることにより、 良好な 可撓性を確保しながら、 従来技術では到達し得なかった大きな熱伝導率を得るこ とができた。
次に本発明に係る放熱シー卜の第 2実施例について図 5を参照して説明する。 すなわち第 2実施例に係る放熱シート 1 aは、 高熱伝導性絶縁体 3 aの両端面間 の高さ hをマトリックス樹脂 2 aの厚さ Hより小さく設定し、 マトリックス絶縁 体 2 a表面と高熱伝導性絶縁体 3 aの端面との間に （H— h ) / 2の深さを有す る凹状の段差 4を形成した以外は第 1実施例の放熱シート 1と同様な構成である 。 すなわちマトリックス絶縁体 2 aの表面に露出している高熱伝導性絶縁体 3 a の両端面に対して、 マトリックス絶縁体 2 aの表面の方がやや高くなるようにし て製造されている。 したがって、 表面に凹凸を有する被冷却部品の粗い表面に放 熱シート 1 aを装着した場合においても、 マトリックス絶縁体 2 aの突出した表 面部が部品の凹凸に沿って自在に変形する。 そして変形が完了した段階で段差 4 はなくなるため、 高熱伝導性絶縁体 3 aの露出端面およびマトリックス絶縁体 2 aの表面が共に電子 ·電気部品等の被冷却部品表面に良好に密着して熱を効率的 に伝達することができる。
次に本発明の第 3実施例について図 6を参照して説明する。 図 6は第 3実施例 に係る放熱シート 1 bを示す断面図であり、 放熱シート 1 b内に配合される高熱 伝導性絶縁体 3 bの配置状態を示す図である。
すなわち第 3実施例に係る放熱シート 1 bは、 第 1実施例において使用したも のと同一な窒化アルミニウム製の円柱状の高熱伝導性絶縁体 3 bを、 シートの平 面方向に対して所定の角度 0だけ傾斜させてマトリックス絶縁体 2 b中に配置し て構成される。 この場合にも高熱伝導性絶縁体 3 bはシートの厚さ方向を貫通し 、 その両端面がマトリックス絶縁体 2 bの表面に露出している。
この第 3実施例に係る放熱シート 1 bは、 前記した第 1実施例の場合と同様な 製造方法によって製造することができる。 但し第 3実施例においては、 高熱伝導 性絶縁体 3 bを、 シー卜の厚さ方向に対してやや傾斜させた状態で予め配置し、 しかる後に各高熱伝導性絶縁体 3 bの周囲にマトリックス絶縁体 2 bを充填する ] 7
点が第 1実施例の場合とは異なる。
また上記した製造方法とは別に、 大型のマトリックス樹脂体内に長尺な高熱伝 導性絶縁体を所定方向に予め配向せしめた大型のブロック状成形体を.形成し、 そ のブロック状成形体をシート状に切断 （スライス） する際の角度を変えることに より高熱伝導性絶縁体が任意の角度で傾斜した放熱シートを効率的に量産するこ ともできる。 以下に図 7を参照して上記製造方法を具体的に説明する。
図 7は上記のブロック状成形体 5を、 ロータリーカッターなどの切断用砥石 6 で薄く切断する状態を示す斜視図である。
まず、 窒化アルミニウム原料粉末に焼結助剤としての酸化イツ トリウムを 3重 量％添加して調製した原料混合体を円柱フィラー状に成形し、 得られた成形体を 窒素ガス雰囲気中で温度 1 8 0 0てで焼成して、 直径が 0 . 5 mm、 長さが 1 0 0 mm程度の円柱状の高熱伝導性絶縁体 3 cを調製した。 この高熱伝導性絶縁体 3 c は最終的に形成する放熱シート 1 cの厚さの数 1 0 0倍に達する長尺なものであ り、 その熱伝導率は 2 0 O WZm · Kであった。
次にこの高熱伝導性絶縁体 3 cに対するマトリックス絶縁体 2 cの濡れ性を改 善するために親油性基を有するアミ ド系の界面活性剤から成るコーティング剤を 高熱伝導性絶縁体 3 cの表面に塗布した。 しかる後に上記長尺円柱状の高熱伝導 性絶縁体 3 cを、 その長軸方向を揃えてマトリックス絶縁体 2 c中に多数配置し て図 7に示すような大型のブロック状成形体 5を形成した。
そして得られたブロック状成形体 5を、 例えばロータリーカッターなどの切断 砥石 6を使用して 0 . 5 ιηπι程度の厚さで順次薄く切断することにより、 高熱伝導 性絶縁体 3 cがマトリックス絶縁体 2 cを貫通し両端面がマトリックス絶縁体 2 cの表面 （切断面） において露出した複数枚の放熱シート素材が形成される。 こ の放熱シート素材の表面に露出した高熱伝導性絶縁体 3 cの端面をマスキングし た後に、 この放熱シート素材を成形用金型内に垂直に （すなわち厚さ方向に高熱 伝導性絶縁体 3 cのマスキングした両端面が位置するように） 配置し、 加熱しな がらプレスすることにより各実施例に係る放熱シート 1 , 1 cが形成される。 そして上記切断操作において、 高熱伝導性絶縁体 3 cの長軸に対する切断角度 0を 9 0度 （すなわち長軸に対して直角） に設定して切断することにより、 図 1 に示すように高熱伝導性絶縁体 3が放熱シート 1の厚さ方向に直立するようにマ トリックス絶縁体 2中に配向した第 1実施例に係る放熱シート 1が効率的に製造 できる。
—方、 高熱伝導性絶縁体 3 cの長軸に対する切断角度 0を 3 0〜6 0度程度の 鋭角に設定して切断することにより、 図 6に示すような高熱伝導性絶縁体 3 が 放熱シート 1 bの厚さ方向に対して傾斜するようにマトリックス絶縁体 2中に配 向した第 3実施例に係る放熱シート 1 bが量産される。
このようにして製造された第 3実施例に係る放熱シート 1 bによれば、 第 1実 施例に係る放熱シート 1の効果に加えて下記のような効果がある。 すなわち高熱 伝導性絶縁体 3 bをシー卜の厚さ方向に対して傾斜させるようにマトリックス絶 縁体 2 b中に配置しているため、 第 1実施例のように直立して配置した場合と比 較して放熱シート 1 bの厚さ方向の柔軟性、 弾力性をより高めることが可能にな り、 被冷却部品から受ける応力の緩和作用が発揮される他、 被冷却部品に対する 放熱シート 1 bの密着性も向上する。 '
ちなみに上記第 3実施例において、 高熱伝導性絶縁体 3 bを放熱シ—卜の平面 方向に対して 3 0〜6 0度傾斜させて形成した厚さ 0. 5 の放熱シートは、 高 熱伝導性絶縁体 3 bを厚さ方向に直立させて形成した放熱シートと比較して厚さ 方向に 1 0〜4 0 %大きな変位が可能であり、 厚さ方向における弾力性にも優れ ていることが確認された。
また、 図 6に示すようにマトリックス絶縁体 2 bの表面に露出している高熱伝 導性絶縁体 3 bの両端面を、 マトリックス絶縁体 2 bの表面とほぼ同一平面状に なるようにして設置することにより、 被冷却部品との接触面を大きくすることが でき ので、 シート厚さ方向の熱伝導性と弾力性とがさらに向上する。
以上説明した第 1〜第 3実施例においては、 中心軸がほぼ直線状で断面が円形 である円柱状の高熱伝導性絶縁体 1 , l a , 1 bを使用した例で示しているが、 本発明では上記形状に限定されず、 例えば断面が楕円または多角形である柱状の 高熱伝導性絶縁体を使用することもでき、 また後逑の実施例で説明するように中 心軸が実質的に屈曲した形状の高熱伝導性絶縁体を使用することにより、 さらに 弾力性に優れた放熱シー卜が得られる。 次に本発明の第 4実施例について図 8〜図 1 0を参照して説明する。 すなわち 第 4実施例に係る放熱シート 1 dはマトリックス絶縁体 2 d中に複数の高熱伝導 性絶縁体 3 dが分散した放熱シート 1 dにおいて、 上記高熱伝導性絶縁体 3 dが 放熱シート 1 dの厚さ方向を貫通するとともに、 その両端面が上記マトリックス 絶縁体 2 dの表面に露出するように、 放熱シート 1 dの厚さ方向に配向しており 、 上記高熱伝導性絶縁体 3 dは、 放熱シート 1 dの厚さ方向に中心軸を偏位させ て隣接する複数の柱状絶縁体要素 7と、 隣接する柱状絶縁体要素 7を、 放熱シー ト 3 dの平面方向に一体に結合する結合要素 8とから構成されている。 また各結 合要素 8の厚さ Tが柱状絶縁体要素 7の高さ Hの 1ノ2以下に設定されている。 上記高熱伝導性絶縁体 3 dは、 図 8〜図 9に示すように厚さ 1 mmの結合要素 8 の表裏に、 直径 5 πιπιで高さが 5 mmの円柱状の柱状絶縁体要素 7 , 7を互い違いに なるように一体に結合されてなり、 いずれの要素 7 , 8も熱伝導率が高く、 かつ 電気絶縁性に優れた窒化アルミニウム焼結体で一体に形成されている。 また各高 熱伝導性絶縁体 3 dの柱伏絶縁体要素 7 , 7は、 放熱シート 1 dの厚さ方向にほ ぼ直立しており、 その両端面はマトリックス絶縁体 2 dの表面に露出している。 さらに、 高熱伝導性絶縁体 3 dは、 放熱シート 1 dの表面積に対して高熱伝導 性絶縁体 3 dの全断面積の比率が例えば 1 5 %以上になるようにしてマトリック ス絶縁体 2 d中に配合されている。 また、 窒化アルミニウムで形成されている高 熱伝導性絶縁体 3 dは、 高い熱伝導率を得るために、 予め焼結助剤とともに焼結 されている。
上記第 4実施例に係る放熱シート 1 dは、 以下に示す製造方法によって製造さ れる。 すなわち、 まず高熱伝導性絶縁体 3 dとなる窒化アルミニウム原料粉末に 焼結助剤として 3 w t %イツ トリァを添加した後、 例えば直径が 6龍、 高さが 6 nun程度の円柱状の絶縁体要素に成形し、 それらの間に厚さ 2 ππη程度の窒化アルミ ニゥムグリーンシートを所定の大きさに切断し結合要素成形体を階段状になるな るように張り合わせる。 その後、 この成形体を、 窒素雰囲気中 1 8 0 0 °Cにて焼 成し、 熱伝導率 2 0 O WZm · Kの高熱伝導性絶縁体 3 dとした。
次に図 1 0に示すように、 高熱伝導性絶縁体 3 dにおける柱状絶縁体要素 7が 結合した結合要素 8の反対側の面に、 上記柱状絶縁体要素 7と略同一寸法のマト リックス樹脂片 9を接着した。 このマトリックス樹脂片 9を接着することにより 、 シート成形時に高熱伝導性絶縁体 3 dを平面上に配列した場合においても、 転 倒することがなく所定の配向位置を保持することができる。 '
次に親油性基を有する力ップリング剤などの界面活性剤から成るコーティ ング 剤を上記高熱伝導性絶縁体 3 dの全表面に塗布した。 このように、 コーティ ング 剤を高熱伝導性絶縁体 3 dの表面に塗布することによって、 マ卜リックス絶縁体 2 dと高熱伝導性絶縁体 3 dとの濡れ性が改善されて、 放熱シート 1 d全体中の 高熱伝導性絶縁体 3 dの含有量を増大させ、 所定の高熱伝導率を確保することが 可能となる。
次に一対の柱状絶縁体要素 7 , 7を結合要素 8によつて水平方向に階段状に接 続した上記高熱伝導性絶縁体 3 dを、 厚さ方向に直立させて、 マトリックス絶縁 体 2 dの表面に露出される両端面にマスキングを行なった後、 高熱伝導性絶縁体 3 dの周囲にマトリックス絶縁体 2 dをコーティ ングした。 マトリックス絶縁体 2 dをコーティングした後は、 高熱伝導性絶縁体 3 dのマトリックス絶縁体 2 d の表面に露出される両端面のマスキング剤を除去した。
そして、 ほぼ直立している高熱伝導性絶縁体 3 dをその両端面が露出するよう にしてコーティングしたマトリヅクス絶縁体 2 dを、 厚さ方向に高熱伝導性絶縁 体 3 dのマスキングした両端面が位置するように成形用金型内に配列し、 加熱、 プレスすることにより第 4実施例に係る放熱シート 1 dを製造した。
上記のようにして製造された第 4実施例に係る放熱シート 1 dは、 図 8に示す ように一対の絶縁体要素 7 , 7が結合要素 8によつて水平方向に結合された階段 状の高熱伝導性絶縁体 3 dを使用しており、 その両端面がマトリックス絶縁体 2 dの表面に露出しているため、 放熱シート 1 dの表裏に亘つて熱伝導率が大きい 連続した放熱経路が形成される。 したがって他の実施例同様に放熱シート 1 dの 厚さ方向の熱伝導性が優れ、 被冷却部品において発生した熱を効率的に伝達する ことができる。
また第 4実施例に係る放熱シート 1 dにおいては、 一対の柱状絶縁体要素 7 , 7が結合要素 8を介して水平方向に結合された階段状の高熱伝導性絶縁体 3 dを 使用しているため、 厚さ方向に押圧力が作用した場合においても、 高熱伝導性絶 縁体が結合要素 8部分で容易に変形し、 ある程度まで橈むことが可能なため、 応 力を回避し易くなると同時に被冷却部品の表面形状 （凹凸） に合せて変形し易く 、 密着性が向上する。 特に結合要素 8の厚さ Tを柱状絶縁体要素 7の高さ Hの 1 Z 2以下にすることにより、 結合要素 8部をより橈み易くすることができ、 放熱 シート 1 d全体の弾力性が増し、 被冷却部品に対する密着性をさらに改善するこ とができる。
なお前記第 1〜3実施例と同様に、 上記第 4実施例の場合においても、 放熱シ ート 1 dの表面積に対する高熱伝導性絶縁体 3 dの全断面積の比率が 1 5 %以上 であれば、 階段状に高熱伝導性絶縁体 3 dを形成した場合でも従来 φ樹脂のみか ら成る放熱シートと比較して 2倍以上の高い熱伝導率が得られた。
以下実施例 4の具体例について説明する。
実施例 4 A
熱伝導率が 2 0 O W/m · Kである窒化アルミニウム焼結体から図 9に示すよ うな高熱伝導性絶縁体 3 dを多数製造した。 この高熱伝導性絶縁体 3 dは、 幅 5 mm x長さ 1 2 mm X厚さ 2 mmの結合要素 8の両端部に直径 5 mm x高さ 5 m mの柱状絶縁体要素 7を互い違いに固着して成る。 次に図 1ひに示すように、 高 熱伝導性絶縁体 3 dに、 シリコーンゴムから成る柱状のマトリックス樹脂片 9を シリコーン系接着剤にて接着した。 こうして得られた高熱伝導性絶縁体 3 d表面 に界面活性剤を塗布して、 マトリックス絶縁体に対する濡れ性を改善した後に、 平板上に規則的に配列し、 その空隙部にマトリックス絶縁体 2 dとなるシリコー ンゴムを流し込み硬化せしめて図 8に示すような実施例 4 Aに係る放熱シート 1 dを得た。
実施^ 4 B
実施例 4 Aにおいて窒化アルミ二ゥム焼結体で形成した結合要素 8に替えて夕 フピッチ鋦で形成した結合要素を使用した以外は、 実施例 4 Aと同一条件で処理 して実施例 4 Bに係る放熱シートを調製した。
実施例 4 C
実施例 4 Aにおいて窒化アルミ二ゥム焼結体で形成した柱状絶縁体要素 Ίに替 えてタフピッチ銅で形成した柱状体を使用した以外は、 実施例 4 Aと同一条件で 処理して実施例 4 Cに係る放熱シートを調製した。
比較例 4 A
実施例 4 Aにおいて結合要素 8の厚さを 3 mmとし、 柱状絶縁体要素 7の高さ を 3 mmとした以外は、 実施例 4 Aと同一条件で処理して比較例 4 Aに係る放熱 シートを調製した。
このようにして調製した実施例 4 A〜 4 Cおよび比較例 4 Aに係る各放熱シ一 卜の熱伝導率を測定するとともに、 曲面上に装着してその密着性の良否を観察し た。 測定結果を下記表 1に示す。
《表 1》
Figure imgf000024_0001
ここで◎印は放熱シートが曲面上にほぼ完全に密着することを示し、
〇印は、 9 5 %以上の領域で密着することを示し、
X印は、 密着しない領域が 1 0 %以上であることを示す。
表 1に示す結果から明らかなように結合要素の厚さが柱状絶縁体要素の高さの 1 2を超える比較例 4 Aの場合には、 放熱シートの可撓性が低下し、 曲面に対 する密着性が低下することが判明した。 また各実施例で使用した高熱伝導性絶縁 体の両端面間に導電性は認められなかった。 また各放熱シー卜の電気抵抗率を測 定したところ、 いずれも 1 0 1 2 Ω · c m以上となり、 部分的に導電材を使用した 場合においても、 放熱シート全体としては優れた電気絶縁性を備えることが確認 された。 すなわち本実施例の放熱シートは熱のみを伝導する構造であるため、 電 位の違いが故障の原因となり易い半導体素子部品に対しても問題なく適用するこ とができる。 一方特開昭 6 3 - 9 4 5 0 4号公報、 特開昭 5 5— 1 1 1 0 1 4号 公報、 特開昭 6 2— 2 4 0 5 3 8号公報などに開示された放熱シートのように、 金属などの導電体を充填材として使用した場合には、 短絡等を生じ易いため、 半 導体素子等の発熱部品には適用できない。
また特開平 3— 1 5 1 6 5 8号公報に示すような、 充填材が配向した構造を採 用するまでもなく、 本実施例による放熱シー卜によれば熱の流れに異方性を与え ることができ、 特にシー卜の厚さ方向に多くの熱を流すことが可能にな-つた。 さらに高熱伝導性絶縁体 3 dが一体物で形成され、 かつシー卜の表裏にわたつ て貫通しているため、 マトリックス絶縁体 2 dとの接触熱抵抗を考慮する必要が なくなる。 従って特開平 3— 2 0 0 6 8号公報に記載されるような充填材同士を 改めて接触させる必要もない。
次に本発明の第 5実施例について、 図 1 1〜図 1 2を参照して説明する。 図 1 1に示す放熱シート 1 eは、 マトリックス絶縁体 2 e中に分布させる各高熱伝導 性絶縁体が、 放熱シート 1 eの厚さ方向に 2個の絶縁体要素 1 3 , 1 4を連設し て成り、 軸方向に隣接する絶縁体要素 1 3 , 1 4の接触面 1 5において各絶縁体 要素 1 3 , 1 4が相互に移動自在となるように構成し、 隣接する絶縁体要素 1 3 , 1 4の接触面 1 5を、 放熱シート 1 eの平面方向に対して傾斜するように形成 したことを特徴とし、 上記以外の構成要素の態様は第 1実施例に係る放熱シート 1と同一である。
本実施例の放熱シー h i eによれば、 第 1実施例と同様に高熱伝導性絶縁体 3 eが厚さ方向に貫通し、 その両端面がマトリックス絶縁体 2 e表面に露出してい るため、 厚さ方向に連続して放熱経路が形成されるため、 放熱特性が優れている 特に軸方向に隣接する絶縁体要素 1 3 , 1 4間に両者が相互に移動できる傾斜 した接触面 1 5を形成しているため、 放熱シート 1 eに弾力性を付与することが でき、 密着性が優れる。 すなわち、 図 1 2に示すように、 放熱シート 1 eに水平 方向および厚さ方向から外力 Fが作用した場合においても、 各絶縁体要素 1 3 , 1 4が接触面 1 5において部分的な接触状態を保持しながら、 厚さ方向および平 面方向に自在に移動することが可能となり、 1本の単体から成る高熱伝導性絶縁 体を使用した場合と比較して、 放熱シート 1 eに弾力性を付与することができる 。 したがって、 被冷却部品表面に凹凸が存在する場合にも、 良好な密着性が保持 され、 長期間に亘って安定した放熱特性を発揮することができる。
次に本発明の第 6実施例について図 1 3〜図 1 5を参照して説明する。 図 1 3 に示す放熱シート 1 f は、 軸方向に隣接する絶縁体要素 1 3 a , 1 4 aの接触面 1 5 aの断面形状を、 図 1 4に示すように鋸歯状に形成した点において第 5実施 例とは異なり、 他の構成要素は同一である。 ここで上記接触面 （界面） 1 5 aは 、 図 1 4に拡大して示すように、 対向する一対の絶縁体要素 1 3 a , 1 4 aの端 面からある程度の空間的裕度をもつて遊嵌する形状に形成される。
図 1 3に示すように、 放熱シート 1 f に厚さ方向に圧縮するような外力 Fが作 用した場合には、 対向する絶縁体要素 1 3 a , 1 4 aは接触面において密着して いる。 一方、 図 1 5に示すように、 放熱シート 1 f に平面方向に外力 Fが作用し た場合には、 対向する絶縁体要素 1 3 a , 1 4 aが平面方向に相互にずれること によって、 応力の発生を抑止する。 このときずれて移動する距離は鋸歯状に形成 した接触面 1 5 aの凸部の引っ掛かりによって規制されるため、 過大な変位は起 こらない。 また引っ掛かり部分において部分的に接触状態が保持されるため、 放 熱経路が完全に遮断されるおそれも小さい。
—方図 1 1に示すように接触面 1 5を傾斜して形成した高熱伝導性絶縁体 3 e を配合した第 5実施例の放熱シート 1 eでは、 対向する絶縁体要素 1 3 , 1 4同 士の引っ掛かりが少ないため、 外力が作用した場合の変位量が過大になる場合が あるが、 本実施例によれば対向する絶縁体要素 1 3， 1 4が大きく変位した場合 においても、 部分的に接触状態が保持され放熱経路が完全に遮断されることは少 ない。
次に本発明の第 7実施例について図 1 6〜図 1 9を参照して説明する。 図 1 6 および図 1 7はそれぞれ第 7実施例に係る放熱シート 1 gの構成を示す斜視図お よび断面図である。 本実施例の放熱シート 1 gは、 マトリ ックス絶縁体 2 gとし てのポリィ ミ ド製フレキシブルフィルムの厚さ方向に貫通するように A 1 N焼結 体製の高熱伝導性絶縁体 3 gを配設するともに、 上記マトリックス絶縁体 2 g表 面に露出した高熱伝導性絶縁体 3 gの両端面に、 P b— S n合金等の軟質金属か ら成る半球状のバンプ 1 6を形成して構成される。 上記軟質金属から成る半球状のバンプ 1 6は放熱シート 1 gと被冷却部品とを 強固に接合する接着剤としての機能と、 接合部における両者の密着度を高める熱 伝導を促進する機能とを有する。 この熱伝導用および接着用バンプ 1 6は、 従来 の回路基板上において回路素子間を電気的に接続する信号用バンプと同時に、 ス クリーン印刷法等によって形成することが可能である。
上記構成に係る放熱シート 1 gを、 図 1 8に示すように半導体素子 1 7を搭載 した S Iパッケージ 1 8等の被冷却部品と放熱フィン 1 9等のヒートシンク （ 冷却手段） との間に挟み込み圧着すると、 図 1 9に示すように軟質金属製のバン プ 1 6はそれぞれ半導体素子 1 7および放熱フィ ン 1 9表面の凹凸に馴染むよう に潰れる。 その結果、 両部材間の密着度が高まり、 伝熱抵抗が大幅に低減でき、 半導体素子 1 7において発生した熱は、 矢印で示すように放熱シート 1 gの金属 バンプ 1 6および高熱伝導性絶縁体 3 gを経由して放熱シート 1 gの厚さ方向に 迅速に伝達され、 放熱フィン 1 9で効率的に放散される。
なお上記第 7実施例においては、 半球状のバンプ 1 6を形成した例で示してい るが、 バンプの形状は半球状には限定されず、 高熱伝導性絶縁体の端面形状に応 じて円板状、 正方形状または矩形状に形成した場合においても同様に密着性の改 善効果が得られる。
次に上記実施例 7の具体例についてさらに説明する。
実施例 7 A
図 3 9に示すように熱伝導率が 2 0 O W/m · Kである四角柱状の窒化アルミ ニゥム焼結体 1 1 0の両端面に M oメタライズ層 1 1 1を形成し、 さらにこの Mo メタライズ層 1 1 1表面に S n— P b系の半田材を溶融固着させて半田層 1 1 2 を形成した。 こうして M oメタライズ層 1 1 1と半田層 1 1 2とから成るバンプ 1 1 3を A I N焼結体 1 1 0の両端面に形成した高熱伝導性絶縁体 1 1 4を調製 した。 次に多数の高熱伝導性絶縁体 1 1 4を平板上に間隔をおいて規則的に配列 せしめ、 この間隙部にマトリックス絶縁体としてのシリコーンゴムを流し込み硬 化させて実施例 7 Aに係る放熱シートを調製した。
比較例 7 A
—方実施例 7 Aにおいてバンプ 1 1 3を形成しない以外は実施例 7 Aと同一条 件で処理して同一厚さを有する比較例 7 Aの放熱シートを調製した。
次に上記実施例 7 Aおよび比較例 7 Bに係る放熱シートをヒータを内蔵した発 熱体と放熱部品との間に介装せしめ、 ヒータに通電した。 そして、 放熱部品の表 面温度と周囲温度との差 Δ Τの経時変化を測定し、 図 4 0に示す結果を得た。 比較例 Ί B
—方比較例 7 Bとして、 放熱シートを介装せず、 発熱体表面に放熱部品を直接 圧着させた場合における Δ Τの経時変化をも測定し図 4 0に示す結果を得た。 図 4 0に示す結果から明らかなように、 バンプ 1 1 3を形成した実施例 7 Aに 係る放熱シートは、 バンプを形成しない比較例 7 Aの放熱シートと比較して接触 熱抵抗が著しく改善され、 優れた冷却能力を有することが実証された。 なお上記 各放熱シー卜の電気抵抗率を測定したところ、 いずれも 1 0 1 2 Ω · c m以上であ り、 優れた電気絶縁性を有することも確認できた。
以上説明した各実施例においては、 いずれも電気絶縁性を有する窒化アルミ二 ゥム焼結体で各熱伝導性絶縁体 3〜 3 gを形成した放熱シート 1〜1 gを示して いるが、 この他にも窒化ボロン、 アルミナセラミック等の熱伝導率が高く、 電気 絶縁性を有する部材で絶縁体を形成した場合においてもも同様な効果が確認され た。
実施例 8
次に複合体を構成する粒状の高熱伝導性充填材の形状が柱状体、 多面体、 錐体 、 中空筒状体の少なくとも 1種である放熱シートの具体例を実施例 8で説明する 図 2 0は、 本発明の第 8実施例に係る放熱シー卜のマトリックス絶縁体部の拡 大断面図であり、 図 2 1は図 2 0の X X I部の拡大断面図である。
マトリックス絶縁体 2 1 bは、 柔軟性を有するマトリックス樹脂 2 2 b中に種 々の形状を有する熱伝導性充填材 2 3 bを分散して構成されている。 上記マトリ ックス絶縁体 2 1 bは、 例えばマトリックス樹脂 2 2 b中に対して体積比で 1 0 〜8 0 %の熱伝導性充填材 2 3 bを混合し、 更に必要に応じて添加物を適量配合 し、 得られた原料混合体を混練して製造される。 マトリックス樹脂 2 2 bとして は例えばシリコーン樹脂 （ゴムを含む） 等の高分子材料を用いる事ができる。 一方、 熱伝導性充填材 2 3 bとしては、 図 2 2 (A ) に示す様な円柱状の充填 材 2 4 a、 図 2 2 ( B ) に示す三角柱状の充填材 2 4 b、 図 2 2 ( C ) に示す四 角柱状の充填材 2 4 c、 図 2 2 (D ) に示す六角柱状の充填材 2 4 d、 図 2 2 ( E ) に示す四角錐状の充填材 2 4 e、 図 2 2 ( F ) に示す円錐状の充填材 2 4 f 、 図 2 2 (G) に示す六角錐状の充填材 2 4 g、 図 2 2 (H) に示す様な中空部 2 5を有する円筒状の充填材 2 4 h、 図 2 2 ( I ) に示す様な中空部 2 5を有す る円角筒状の充填材 2 4 i等、 種々の形状及び寸法を有する熱伝導性充填材 2 3 bが単独、 或いは 2種以上混在した状態で使用される。
特に各熱伝導性充填材 2 3 bの粒径が不規則であり、 広い粒径分布を示す様な 熱伝導性充填材混合体を使用する事により、 粗大な充填材の間隙部に微細な充填 材が侵入する結果、 マトリックス樹脂 2 2 bに対する上記伝導性充填材 2 3 の 充填密度を従来より大幅に高める事ができ、 放熱シー卜のマトリックス絶縁体部 2 1 bの熱伝導率を高める事ができ、 放熱シート 1全体の熱伝導率を高めること ができる。
特に中空部 2 5、 2 6を有する円筒状充填材 2 4 hや四角筒状の充填材 2 4 i を使用した場合には、 この中空部 2 5、 2 6に他の微小な充填材が侵入したり、 部分的に嵌入する効果があり、 熱伝導性充填材 2 3 bの充填密度を更に上昇させ る利点を有する。
上記熱伝導性充填材 2 3 bを構成する材料と.しては、 熱伝導率が 1 8 0 ~ 2 6 O W/m · Kと高く、 且つ電気絶縁性を有するセラミックス焼結体を用いること が好ましい。
上記放熱シートのマトリックス絶縁体 2 2 bによれば、 柱状体、 多面体、 錐体 、 中空筒状体形状を有する熱伝導性充填材 2 3 bを用いるために、 熱伝導性充填 材 2 3 b同士がマトリックス樹脂 2 2 b中に線接触や面接触状態で高密度に充填 される。 従って、 熱伝導性充填材 2 3 b全体の熱伝導率を大幅に高めることがで きる。
特に図 2 1に示す様に線接触や面接触状態で熱伝導性充填材 2 3 bが放熱シー トの厚さ方向に連設される割合が高くなり、 厚さ方向にも接触熱抵抗が小さい連 続した熱伝導回路 （放熱回路） が形成され易くなる。 従って、 放熱シート 1の一 方の表面に伝達された熱が低熱伝導性のマトリックス樹脂 2 2 bを通過する割合 が減少し、 放熱シートを構成するマトリックス絶縁体 2 2 b全体の熱伝導特性 （ 放熱特性） を大幅に改善することが可能となった。
実施例 9
次に複合体を構成する粒状の高熱伝導性充填材の形状が柱状体である放熱シー トの具体例を実施例 9で説明する。
図 2 3は実施例 9に係る放熱シート 1 hのマトリックス絶縁体 2 1 cを示す断 面図であり、 図 2 4は図 2 3における X X I V部の拡大断面図である。 即ち、 実 施例 9に係る放熱シート 1 hのマトリックス絶縁体 2 1 cは、 マトリックス樹脂 2 2 cとしてのシリコーンゴム中に直方体や円柱状の熱伝導性充填材 2 3 cを含 有させて構成される。
この放熱シート 1 hのマトリックス絶縁体 2 1 cは下記の様な手順で製造した 。 即ち、 先ず A 1 N原料粉末に焼結助剤として酸化イツ トリウムを 3重量％添加 した原料混合体を押出成形法によつて長尺成形体とし、 この長尺成形体をカツタ 一で所定寸法に切断して成形体とした。 次に得られた成形体を窒素雰囲気中、 1 8 0 CTCにて焼成して熱伝導率 2 0 O W/m · K程度の焼結体 （熱伝導性充填材 2 3 c ) とした。
そして、 この熱伝導性充填材 2 3 cの表面に親油性の強い基を持つ界面活性剤 (例えばアミ ド系の界面活性剤） 等のコーティ ング剤を塗布した。 この様に熱伝 導性充填材 2 3 cの表面にコーティング剤を塗布することによって、 マトリック ス樹脂 2 2 cと熱伝導性充填材 2 3 cとの濡れ性が改善される結果、 放熱シート 1 hのマトリックス絶縁体 2 1 cにおける熱伝導性充填材 2 3 cの充填密度が增 大して所定の高熱伝導率を付与することができる。
そしてコーティング剤を塗布した熱伝導性充填材 2 3 cとマトリックス樹脂 2 2 cとを混合 ·分散せしめ、 複合体を調製した。 一方高熱伝導性絶縁体 3を任意 の間隔でシート 1 hの厚さ方向に傾斜させて配置し、 その両端面をガラス基板 2 7 , 2 8でマスキングを施し、 基板間にセル 2 9を構成した後、 セル 2 9を減圧 した状態で上記複合体をセル間に充填せしめ、 更に加熱硬化した後にセル 2 9を 開放し、 取り出す事によって実施例 9に係る放熱シート 1 hを製造した。 この様にして製造された実施例 9に係る放熱シート 1 hは、 マトリックス絶縁 体 2 1 c中に柱状の高熱伝導性絶縁体 3がシート 1 hの厚さ方向に傾斜して配置 され、 柱状の高熱伝導性絶縁体 3の両端面がマトリックス絶縁体 2 l . cの表面に 露出し、 且つマトリックス絶縁体 2 1 cとして、 マトリックス樹脂 2 2 cと熱伝 導性充填材 2 3 cとから成る複合体を用いているため、 シートに作用する熱はシ 一トの厚さ方向に極めて効果的に伝達されると共に放熱シ一ト 1 hの厚み方向の 弾力性を高めることができた。
また上記実施例 8〜 9に係る放熱シートを L S Iパッケ一ジ等の電子 ·電気部 品と放熱ファン等のヒードシンク （冷却手段） の間に挾むことにより、 電子 *電 気部品で発生する熱は放熱シートの厚さ方向に効果的に伝達され、 ヒートシンク で効率良く冷却することができた。
実施例 1 0
次にマトリックス絶縁体を、 可撓性を有する金属集合体と高分子絶縁層とから なる積層体で形成した例を実施例 1 0で説明する。
実施例 1 0に係る放熱シ一トのマトリックス絶縁体 3 0は、 図 2 5および図 2 6に示すように、 導電性を有する金属細線、 金属繊維、 金属箔等の高熱伝導性充 填材 3 1の集合体 3 2をマトリックス樹脂 3 3中に充填してシートを形成し、 さ らに、 このシートに絶縁性を付与するために、 マトリックス樹脂 3 3表面に厚さ 2 mの高分子絶縁層 3 4を形成して製造された。
すなわち直径 1 0 mで長さが 3 mm程度のアルミニウム細線をァミ ド系の界 面活性剤で表面改質した後に、 ポリオレフィン系エラストマ一から成るマトリッ クス樹脂 3 3に混合分散して複合体を調製した。 次に実施例 9と同様に、 減圧し たセル空間に上記複合体を充填してシートを形成した。 次いでシート表面に高分 子絶縁層 3 4を形成した。
尚、 熱伝導性充填材 3 1からなる集合体 3 2の少なくとも一部をマトリックス 樹脂 3 3の表面に露出させるためには、 マトリックス樹脂 3 3の添加量を調整し たり、 シートの表面を若干研削したり、 またはシートをエッチングして熱伝導性 充填材 3 1がシート表面に露出する処理を行うと良い。
この様にして得られたマトリックス絶縁体 3 0を使用した実施例 1 0に係る放 熱シートにおいては、 上記熱伝導性充填材 3 1の絡み合いによって熱伝導性充填 材 3 1が相互に接続されており、 また集合体 3 2の一部がマトリックス樹脂 3 3 の表面及び裏面に露出するようになる。 従ってマトリックス樹脂 3 3表面に低熱 伝導性の薄い高分子絶縁層 3 4が形成されているにも拘らず、 マトリックス絶縁 体 3 0の表面から裏面にかけて、 厚さ方向に連続した放熱回路が形成されている ため、 放熱シートに作用した熱は放熱シ一卜の厚さ方向に効果的に伝導される。 またマトリックス絶縁体 3 0の全表面積に対する集合体 3 2の全露出断面積の 割合が 1 %以上であれば、 高分子絶縁層 3 4が配置されているにも拘らず、 マト リックス樹脂単独で構成したマトリックス絶縁体の熱伝導率より高い熱伝導率が 得られた。 特に面積割合を 1 5 %以上に設定することにより、 従来汎用の放熱シ 一トの 2倍以上高い熱伝導率と可撓性とを兼ね備えたマトリックス絶縁体が得ら れた。 しかしながら、 熱伝導性充填材 3 1の充填率が 8 0体積％を越えるとマト リックス絶縁体の柔軟性が低下し、 被冷却部品に対する密着性が低下し、 実用化 は困難であることが判明した。 また熱伝導性と密着性とを同時に満足させる上記 充填率の範囲は 1 5〜7 0体積％であることが確認された。
なお高分子絶縁層 3 4の代りに絶縁性を有するセラミックス薄膜を設けること により、 さらに大きな熱伝導率を有する放熱シートが得られることは言うまでも ない。
この様に、 本実施例に係る放熱シートを、 L S Iパッケージ等の電子 ·電気部 品と放熱ファン等のヒートシンク （冷却手段） との間に挾むことにより、 電子 · 電気部品で発生する熱は、 放熱シートの厚さ方向に効率良く伝達され、 ヒートシ ンクで効率良く冷却することができた。 また上記の様に構成された放熱シ一トは 弾力性にも優れ、 被着される被冷却部品の接触面の凹凸や傾斜も吸収できる構造 を有し、 被冷却部品との接触不良の恐れがなく、 被冷却部品を均一に冷却するこ とができた。
実施例 1 1
次に熱伝導性充填材 4 1としての金属細線をコイル状に形成した集合体 4 0を マトリックス樹脂 4 4内に埋設したマトリックス絶縁体 4 2の構成例について図 2 7を参照して説明する。 即ち実施例 1 0に係る放熱シートに使用するマトリックス絶縁体 4 2は、 直径 が 2 0 0 の銅細線を熱伝導性充填材 4 1として使用し、 この熱伝導性充填 材 4 1をコイル状に変形させて、 集合体 4 3とし、 この集合体 4 3の空隙部にマ トリックス樹脂 4 4を充填すると共に、 上記集合体 4 3の上端部及び下端部をマ トリックス樹脂 4 4の表面部に露出せしめてシート状に形成され、 さらにマトリ ックス樹脂 4 4表面にセラミックス絶縁層 4 5を設けてマトリックス絶縁体 4 2 が形成される。
従ってコイル状に成形された集合体 4 3の露出部 4 6によって、 セラミックス 絶縁層 4 5を除く放熱シー卜の厚さ方向に貫通した放熱経路が形成され、 なおか つ、 この放熱経路は前記した実施例 1 0の場合と比較して短縮され、 熱抵抗の軽 減化を図ることができる。 またコイル状に成形された集合体 4 3は、 厚さ方向及 び平面方向の弾力性が優れているため、 放熱シートを装着する被冷却部品の表面 形状に応じて自在に変形し、 密着性を高めることができる。
実施例 1 2
次に熱伝導性充填材 5 0としての金属細線を束ねて集合体 5 1とし、 この集合 体 5 1をマトリックス樹脂 5 2内に埋設したマトリックス絶縁体 5 3の構成例に ついて図 2 8を参照して説明する。
即ち実施例 1 2に係るマトリックス絶縁体 5 3は、 熱伝導性充填材 5 0として の金属細線を束ねた集合体 5 1をシリコーン樹脂 5 2中に体積率で 7 0 %になる 様に埋め込んで形成される。 そして実施例 9と同一製法によってこのマトリック ス絶縁体 5 3の厚さ方向に貫通するように複数の高熱伝導性充填材を配設して実 施例 1 2の放熱シートを調製した。 尚、 金属細線を束ねた集合体 5 1をシリコー ン澍脂 5 2中に充填させて形成した部分はそのままでは導電性を示す。 そのため 、 放熱シートに絶縁性を具備させるため、 マトリックス絶縁体 5 3少なくとも片 面に高熱伝導性を有するセラミックス絶縁層 5 4を設けている。
上記構成の放熱シートを L S Iパッケージ等の電子 ·電気部品や放熱フィン等 のヒートシンク （冷却手段） に密着させた場合、 セラミックス絶縁層 5 4を形成 していない側のマトリックス樹脂 5 2の表面に露出した集合体 5 1を経由して熱 が効果的に伝達されるため、 放熱効果を高めることができる。 実施例 13 ·
次に高熱伝導性絶縁体 60が、 導電性基体 61と絶縁層 62との積層体から成 る放熱シート 63の具体例を、 図 29を参照して説明する。 '
この放熱シート 63は、 マトリックス絶縁体 64を介して複数の高熱伝導性絶 縁体 60を連設して形成され、 各高熱伝導性絶縁体 60は導電性基体 61の上端 面に絶縁層 62を積層して形成される。
上記絶縁層 62を形成することにより高熱伝導性絶縁体 60は全体として絶縁 性を発揮する。
マトリックス絶縁体の構成材料としては、 例えばポリエチレン、 ポリプロピレ ン、 ポリスチレン、 ポリ _p—ギシリ レン、 ポリ酢酸ビニル、 ポリアク リ レート 、 ポリメチルメタクリレート、 ポリ塩化ビニル、 ポリ塩化ビニリデン、 フヱ素系 プラスチック、 ポリビニルエーテル、 ポリビニルケトン、 ポリエーテル、 ポリ力 ーボネート、 熱可塑性ポリエステル、 ポリアミ ド、 ジェン系プラスチック、 ポリ ウレタン系プラスチック、 シリコーン、 無機系プラスチック等の熱可塑性樹脂、 フエノール樹脂、 フラン樹脂、 キシレン 'ホルムアルデヒ ド樹脂、 ケトン 'ホル ムアルデヒド樹脂、 尿素樹脂 （ユリア樹脂） 、 メラミン榭脂、 ァニリン樹脂、 ァ ルキド樹脂、 不飽和ポリエステル樹脂、 エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の少な くとも一種が使用される。
一方、 導電性基体 61の構成材料としては高い熱伝導率を有するものであれば 特に限定されるものではなく、 金属全般が使用される。 例えば Ag、 Cu、 Au 、 A 1、 B e、 W、 S i、 Mg、 I r、 Mo、 Zn、 C a、 黄銅、 K、 N a、 Cd 、 N i、 I n、 F e、 Rh、 P t、 P d、 S n、 L i、 Re、 C r、 Co、 T a 、 青銅、 Nb、 T 1、 P t— Rh、 P b、 半田、 V、 U、 S b等、 及びこれ等の 元素を含む合金材から構成され、 その熱伝導率が 25WZm · K以上の素材を選 定するとよい。
図 29に示す放熱シー卜 63は、 マトリックス絶縁体 64を介して複数の高熱 伝導性絶縁体 60が連設されて形成され、 上記高熱伝導性絶縁体 60は導電性基 体 61と絶縁層 62との積層体で構成されている。 高熱伝導性絶縁体 60は放熱 シート 63の厚さ方向に貫通すると共に、 その両端面が放熱シート 63の表面に 露出するように、 放熱シートの厚さ方向に直立して配置されている。 導電性基体 6 1としては、 熱伝導率が 4 0 O W m · Kと高い直方体状 （幅； 1 . 2 mm、 長さ ； 6 2 mm、 厚さ ； 0 . 5 mm) の純銅を用いている。 'この導電性基体に絶 縁性を具備させるために純銅上面に厚さ 2 mの窒化珪素でなる一様な絶縁層 6 2を設けて、 各高熱伝導性絶縁体 6 0を形成した。 複数の高熱伝導性絶縁体 6 0 を、 窒化珪素の絶縁層が上部になる様に配置し、 シリコーン樹脂で等間隔に連設 し、 実施例 1 3に係る放熱シート 6 3を得た。 この放熱シート 6 3の全表面積に 対する高熱伝導性絶縁体 6 0の断面積比率は約 6 0 %であった。 本実施例に係る 放熱シートの熱伝導率を測定したところ、 4 0 WZm * Kであった。 ここで窒化 珪素からなる絶縁層 6 2は単に絶縁性を付与するのみならず、 放熱シート 6 3の 耐磨耗性を大幅に向上させることができた。
実施例 1 4
図 3 0は実施例 1 4に係る放熱シート 6 5の構成を示す断面図である。 図 3 0 に示す放熱シート 6 5は、 図 2 9に示す放熱シート 6 3の導電性基体 6 1の下端 にも絶縁層 6 2を形成した点に特徴を有し、 他の構成要素は全て実施例 1 4と同 —である。 すなわち導電性基体 6 1の両端面にそれぞれ絶縁層 6 2を形成した高 熱伝導性絶縁体 6 6を使用している。
上記構成の放熱シート 6 5によればシートの両面に絶縁層 6 2 , 6 2が形成さ れているため、 特に絶縁性を必要とする用途に好適である。 本実施例の放熱シー ト 6 5の熱伝導率を測定したところ、 3 8 WZm · Kであり、 実施例 1 3の放熱 シート 6 3の熱伝導率よりやや低下した。
実施例 1 5
図 3 1は実施例 1 5に係る放熱シート 7 0の構成を示す断面図である。 この放 熱シート Ί 0は図 2 9に示す放熱シート 6 3の構成に加えて、 絶縁層 7 1および 純銅製の導電性基体 7 2の上端部に凹凸 7 3を形成したものである。 他の構成要 素は図 2 9に示す放熱シート 6 3と同様である。
ところで上記純銅等の钦質な導電性基体 7 2の代わりに、 窒化アルミニウム等 のセラミックスで高熱伝導性絶縁体を形成した場合には、 高熱伝導性絶縁体自身 が硬くかつ脆い上に加工性が悪いため、 実用的ではない場合がある。 しかしなが ら本実施例のように钦質な純銅から成る導電性基体 7 2は加工性に富み、 また所 定形状に容易に加工できる。 さらに導電性基体 7 2の表面に窒化けい素等のセラ ミックスから成る絶縁層 7 1を形成することも可能である。 従って上記のような 凹凸 7 3を形成することもできる。
本実施例に係る放熱シート 7 0によれば、 絶縁層 7 1および導電性基体 7 2表 面に凹凸 7 3を形成しているため、 表面が凹凸状を呈した電子 ·電気部品表面と もよくなじみ、 その密着性に優れ、 且つ熱伝導率も 3 3 W/m · Kと十分大きな 値が得られた。 なお表面に凹凸 7 3を形成しているため、 当初、 絶縁層 7 1の損 傷も心配されたが、 現実には耐磨耗性に優れ、 十分に実用可能であることが判明 した。
実施例 1 6 A
次にマトリックス絶縁体が高分子材料と高熱伝導性充填材との複合体から成る 放熱シートについて図 3 2を参照して説明する。 図 3 2は実施例 1 6 Aに係る放 熱シート 8 0の構成を示す断面図である。 この放熱シート 8 0は、 図 1に示す実 施例 1の放熱シート 1の構成に加えて、 マトリックス絶縁体 2内に粒子状の高熱 伝導性充填材 8 1を分散せしめたことを特徵とする。 すなわち複数の高熱伝導性 絶縁体 3が、 高熱伝導性充填材 8 1を分散したマトリックス絶縁体 2を介して連 s¾e ォ 。
マトリックス絶縁体 2を構成する材料としては、 実施例 1 3において例示した 各種樹脂が使用される。 また高熱伝導性充填材 8 1は、 例えば窒化アルミニウム 、 窒化硼素、 窒化珪素等の窒化物、 ダイヤモンド、 ダイヤモンド構造を有する炭 素、 アルミナ等の酸化物で構成される。 さらに高熱伝導性充填材 8 1の形状は、 粉末、 繊維等、 特に限定されないが、 粉末状や繊維状のものが使用される。 また、 柱状の高熱伝導性絶縁体 3は、 窒化アルミニウム、 窒化砌素、 窒化珪素 等の窒化物、 ダイヤモンド、 ダイヤモンド構造を有する炭素、 アルミナ等の酸化 物で構成される。 なお実施例 1 3において例示したように、 金属等の導電性基体 の少くとも一方の端面に絶縁層を形成した積層体を上記高熱伝導性絶縁体 3とし て使用してもよい。
実施例 1 6 Aに係る放熱シート 8 0は下記のような手順で製造された。 すなわ ち平均粒径 6 / m及び 2 8 mの双頭の粒度分布を有する A 1 N微粉末にビス （ ジォクチルピロ燐酸） ォキシァセテ トチタネート溶液を A 1 N微粉末に対して 重量％で 6 %添加し、 十分撹拌 ·分散し表面改質を行い、 スラリーを形成した。 このスラリーを 3 0 0 °Cの加熱管中を通過させ、 脱溶媒乾燥を行い、 1 2 0 °Cの 捕集管に表面改質済みの A 1 N粉末として回収した。 次にこの A 1 N粉末を低粘 度シリコーンゴムに重量％で5 0 %充填し、 十分分散せしめて高熱伝導性充填材 8 1としての A 1 N粉末とマトリックス絶縁体 2としてのシリコーンゴムとの複 合体を調製した。
—方高熱伝導性絶縁体 3として、 直径 0. 5 mm、 高さ 0 . 5 mmの円柱状の 窒化アルミニウム焼結体をガラス基板上に直立させて配置し、 焼結体の上端面に 他のガラス基板を被せてガラス基板間にセルを形成した。 次にセル内を減圧した 状態で上記複合体をセル内に充填して加熱硬化せしめて放熱シート 8 0を製造し た。 この放熱シート 8 0の全表面積に対する高熱伝導性絶縁体 3の面積比率は 6 0 %であり、 放熱シート 8 0の厚さは 0. 5 mmとした。 この放熱シート 8 0の 熱伝導率は 3 4 WZm · Kであり、 放熱効果に優れることが確認された。
次に参考例として、 図 3 2に示す高熱伝導性絶縁体 3の代わりに図 2 9に示す 高熱伝導性絶縁体 6 0を使用した放熱シートの特性を説明する。 すなわち高熱伝 導性絶縁体 6 0は、 純銅から成る導電性基体 6 1と導電性基体 6 1の上端面に形 成された絶縁層 6 2との積層体から構成される。 導電性基体 6 1としては、 熱伝 導率が 4 0 O W/m · Kと高い直方体状 （幅； 1 . 2 mm、 長さ ； 6 2 mm. 厚 さ ； 0. 5 mm) の純銅が用いられ、 この純銅に絶縁性を付与させるために純銅 の上端面に厚さ 2 mの窒化珪素から成る絶縁層 6 2を設けて、 複数の高熱伝導 性絶縁体 6 0を形成した。
そして複数の高熱伝導性絶縁体 6 0を絶縁層 6 2が上部になる様に配置し、 以 下実施例 1 6と同様な手順で、 複合体を注入し、 加熱硬化させて、 放熱シートを 得た。 この時、 放熱シート全表面積に対する高熱伝導性絶縁体 6 0の面積比率は 約 6 0 %であった。 この放熱シートの熱伝導率を測定したところ、 A .l WZm * Kであった。 ここで窒化珪素からなる絶縁層 6 2は、 導電性基体 6 1に単に、 絶 縁性を付与するのみならず、 放熱シートの耐磨耗性を向上させるためにも有効で あることが判明した。
複合体に用いる高熱伝導性充填材 8 1としては、 上述した様な絶縁性粒子ばか りでなく、 金属粒子の表面を絶縁層で被覆し、 絶縁性を付与したものも含まれる o
実施例 1 6 B
次にマトリックス絶縁体が高分子材料と高熱伝導性充填材との複合体からなる 他の放熱シート 8 2について図 3 2を参照して説明する。 この放熱シート 8 2は 、 図 1に示す実施例 1の放熱シート 1の構成に加えて、 マトリックス絶縁体 2内 に繊維状の高熱伝導性充填材 8 3を分散せしめたことを特徵としている。 すなわ ち複数の柱状の高熱伝導性絶縁体 3が、 高熱伝導性充填材 8 3を分散したマトリ ックス絶縁体 2を介して連設されている。 また、 高熱伝導性絶縁体 3は放熱シー ト 8 2の端面で露出している。
実施例 1 6 Bに係る放熱シート 8 2は以下のような手順で製造された。 すなわ ち平均直径 2 m、 長さ 2〜4 nraの A 1 N短繊維にジィソプロピル一ビス （ジォ クチルピロ辚酸） チタネート溶液を λ 1 Ν短繊維に対して 4重量％添加し、 十分 撹拌，分散し表面改質を行ない、 スラリーを形成した。 このスラリーを 1 8 0 °C の加熱管中を通過させ、 脱溶媒乾燥を行ない、 1 2 (TCの捕集管に表面改質済み の A 1 N繊維として回収した。 次にこの A 1 N繊維を低粘度シリコーンゴムに 5 0重量％充填し、 十分分散せしめて高熱伝導性充填材 8 3としての A 1 N繊維と マトリ ックス絶縁体 2としてのシリコーンゴムとの複合体を調製した。
他方、 柱状高熱伝導性絶縁体 3として、 縦横の大きさが 1 . 2匪、 厚さ 0. 5 mmの A 1 N焼結体をガラス基板上に直立させて等間隔に配置し、 A 1 N焼結体の 上端面に他のガラス基板を被せてガラス基板間にセルを形成した。 次にセル内を 減圧した状態で上記複合体をセル内に充填して加熱硬化せしめて放熱シート 8 2 を製造した。 この放熱シート 8 2の全面積に対する柱状の高熱伝導性絶縁体 3の 面積比率は 4 0 %であり、 放熱シート 8 2の厚さは 0. 5匪とした。 この放熱シ ート 8 2の熱伝導率は 4 4. 3 W/m · Kであり、 放熱 ·廃熱効果が優れること が確認できた。
上記の放熱シート 8 2によれば、 高熱伝導性絶縁体 3の厚さ方向のみならず、 複合体で構成される可撓性を有する連結部分にも高い熱伝導性が期待でき、 繊維 状の A 1 Nを用いることによって、 繊維の一部がシー卜の表裏を貫通し、 より大 きな放熱経路が形成されるため、 熱をさらに効果的に伝達することが可能となる 実施例 1 Ί
次に軸方向に沿って断面積が変化するように形成した高熱伝導性絶縁体を使用 した放熱シートについて図 3 3〜3 4を参照して説明する。
ところで実施例 1 , 2， 3 , 5 , 6 , 7 , 1 3 , 1 5 , 1 6に係る放熱シート においては、 いずれも軸方向に沿って断面積が一定の高熱伝導性絶縁体を使用し ている。 この場合、 放熱シートの厚さ力減少するに^って高熱伝導性絶縁体とマ トリックス絶縁体との接触面積が減少し、 相互の付着力も低下する。 そのため放 熱シート全体に剪断的な外力が作用したり、 捩じるような方向に外力が作用した 場合には、 マトリックス絶縁体から高熱伝導性絶縁体が抜け落ち、 熱伝導性を保 持することが困難になる場合がある。 特に放熱シートを曲面に装着する場合には 放熱シートの大きな変形によつて高熱伝導性絶縁体が抜け落ち易くなる。
上記問題点を解決するために、 実施例 1 7に係る放熱シート 9 0は図 3 3に示 すように構成される。 すなわち、 軸方向に沿って断面積が変化する高熱伝導性絶 縁体 9 1を、 間隔をおいて直立状態で配設し、 隣接する高熱伝導性絶縁体 9 1 , 9 1の間の空隙部にマトリックス樹脂 9 2を充填して形成される。
上記高熱伝導性絶縁体 9 1は例えば図 3 4に示すように軸方向中央部において 断面積が大きい樽型に形成したものを用いる。 上記撙型の高熱伝導性絶縁体 9 1 は、 例えば円柱状のセラミックス成形体を樽状に機械研削した後に焼結して形成 される。
実施例 1 7に係る放熱シート 9 0によれば、 軸方向に断面積が変化する高熱伝 導性絶縁体 9 1を使用しているため、 固化したマトリックス樹脂 9 2から高熱伝 導性絶縁体 9 1が抜け落ちることが少なく、 長期間に渡り、 優れた放熱特性を発 揮できる。 また放熱シート 9 0を曲面状の被冷却部品表面に外力を作用させて密 着させた場合においても、 放熱シート 9 0が損傷するおそれが少ない。
実施例 1 8 図 3 5は実施例 1 8に係る放熱シート 9 3の構造を示す断面図である。 本実施 例においても複数の高熱伝導性絶縁体 9 4がマトリックス樹脂 9 5を介して連設 されて放熱シート 9 3が形成されている。 しかしながら上記高熱伝導性絶縁体 9 4は、 図 3 6に示すように、 軸方向中央部における断面積が相対的に小さくなる •ように鼓形に形成されている。
上記放熱シート 9 3においても実施例 1 7に係る放熱シート 9 0と同等の効果 が得られる。 すなわち放熱シート 9 3に外力が作用し大きく変形した場合におい ても、 高熱伝導性絶縁体 9 4がマトリックス樹脂 9 5から抜け落ちることがなく 、 長期に渡って優れた耐久性を発揮する。
実施例 1 9 A
次に放熱シートの平面方向に対して弾性率 （ヤング率） および熱伝導率につい ての異方性を有する放熱シートについて図 3 7および図 3 8を参照して説明する 。 図 3 7に示す実施例 1 9に係る放熱シート 1 0 0は、 長尺棒状の高熱伝導性絶 縁体 1 0 1とマトリックス絶縁体 1 0 2とを交互に配置して構成される。 各高熱 伝導性絶縁体 1 0 1は放熱シート 1 0 0の厚さ方向に貫通し、 その上下両端面は シート 1 0 0の表面に露出するように構成される。 マトリックス絶縁体 1 0 2と してはシリコーンゴムを使用した。 また高熱伝導性絶縁体 1 0 1としては、 熱伝 導率が 2 0 0 W/m · Kであり、 弾性率 （ャング率） が 3 3 0 G P aであり、 幅 が 0. 5 mm、 長さが 1 5 O mmである窒化アルミニウム焼結体を使用した。 な お耐湿性および耐水性を改善するために上記高熱伝導性絶縁体 1 0 1には、 予め 燐酸アルミニウム溶液や燐酸、 ピロ燐酸、 オルソ燐酸基を有するチタネート系表 面処理剤で表面改質を施すとともに、 マトリックス絶縁体 1 0 2に対する濡れ性 を改善するためにカップリング剤にて処理されている。
上記の放熱シート 1 0 0の熱伝導率は 2 3 W/m · Kであり、 また高熱伝導性 絶縁体 1 0 1の軸方向 Xにおけるヤング率は 3 3 0 G P aであり、 これと直交す る方向 Yにおける弾性率は 3 G P aであり、 X Y方向においてヤング率が 1 0 0 倍以上も異なる異方性が高い放熱シート 1 0 0が得られた。
上記放熱シート 1 0 0によれば、 厚さ方向のみならず、 高熱伝導性絶縁体 1 0 1の軸方向 Xに対しても連続した放熱経路が形成されるため、 熱を効果的に伝達 することが可能である。 また軸直角方向 Yに放熱シート 1 0 0を屈曲させること も容易であり、 円筒曲面を有する被冷却機器表面にも高い密着度で装着すること ができる。
また被冷却部品から応力を受ける態様で放熱シート 1 0 0が使用される場合に は、 応力の作用方向と放熱シート 1 0 0の低弾性率となる方向 Yとを一致させて 放熱シートを被冷却部品に装着することにより、 応力の緩和作用が発揮され、 放 熱シート 1 0 0と被冷却部品との密着性を長期に渡って維持できる。
実施例 1 9 B
マトリックス絶縁体が高分子材料と高熱伝導性充填材との複合体からなる他の 放熱シート 1 0 4について図 3 7を参照して説明する。 この放熱シート 1 0 4は 、 実施例 1 9 Aの放熱シート 1 0 0の構成に加えて、 さらにマトリックス絶縁体 1 0 2内に粒子状の高熱伝導性充填材 1 0 5を分散せしめたことを特徴としてい る。 すなわち複数の柱状の高熱伝導性絶縁体 1 0 1が、 高熱伝導性充填材 1 0 5 を分散したマトリックス絶縁体 1 0 2を介して連設され、 かつ複数の柱状の高熱 伝導性絶縁体 1 0 1の長さは放熱シ一ト 1 0 4の幅に匹敵し、 放熱シート 1 0 4 の側端面でも露出している。
実施例 1 9 Bに係る放熱シート 1 0 4は以下のような手順で製造された。 すな わち平均直径 6 i mおよび 2 8 / mの双頭の粒度分布を有する A 1 N微粉末にジ イソプロピル一ビス （ジォクチルピロ燐酸） チタネート溶液を、 A 1 N微粉末に 対して 5重量％添加し、 十分撹拌 ·分散し表面改質を行ない、 スラリ一を形成し た。 このスラリーを 2 4 0 の加熱管中を通過させ、 脱溶媒乾燥を行ない、 1 2 0での捕集管に表面改質済みの A 1 N粉末として回収した。 次にこの A 1 N粉末 を低粘度シリコーンゴムに 5 0重量％充填し、 十分分散せしめて高熱伝導性充填 材としての A 1 N粉末とマトリ ックス絶縁体 1 0 1としてのシリコーンゴムとの 複合体を調製した。
他方、 柱状高熱伝導性絶縁体 1 0 1として、 幅 1 . 2龍、 長さ 6 2 . 3匪、 厚 さ 0 . 5 mmの直方体状の A 1 N焼結体をガラス基板上に直立させて配置し、 A 1 N焼結体の上端面に他のガラス基板を被せてガラス基板間にセルを形成した。 次 にセル内を減圧した状態で上記複合体をセル内に充填して加熱硬化せしめて放熱 シート 1 0 4を製造した。 この放熱シート 1 0 4の全面積に対する柱状の高熱伝 導性絶縁体 1 0 1の面積比率は 6 7 %であり、 放熱シート 1 0 4の厚さは 0 . 5 隱とした。 この放熱シート 1 0 4の熱伝導率は 3 8 W/m · Kであり、 放熱 ·廃 熱効果が優れることが確認できた。
上記の放熱シ一ト 1 0 4の X方向におけるヤング率は 3 3 0 G P aであり、 こ れと直交する Y方向におけるヤング率は 6 G P aであり、 X Y方向においてヤン グ率が約 5 5倍異なる異方性の高い放熱シート 1 0 4が得られた。
次に参考例として、 上記複合体の代りにマトリックス絶縁体 1 0 2としてシリ コーンゴムを単独で使用し、 放熱シートの全面積に対する柱状の高熱伝導性絶縁 体 1 0 1の面積比率を 6 7 % (—定） にして試作した放熱シートの熱伝導率は 3 O W/m · Kであり、 柱状高熱伝導性絶縁体 1 0 1を連設する可撓性を有する絶 縁体部の熱伝導率を大きくすることにより、 放熱シート全体の熱伝導率が向上す ることが確認できた。
上記の放熱シート 1 0 4によれば、 高熱伝導性絶縁体 1 0の厚さ方向や軸方向 のみならず、 複合体で構成される可撓性を有する連結部分にも熱伝導性を期待で き、 高分子材料 （例えばシリコーンゴム） 単独の場合に比べてより大きな放熱経 路が形成されるため、 熱をさらに効果的に伝達することが可能である。 また Y方 向に放熱シート 1 0 4を屈曲させることも容易であり、 円筒曲面を有する被冷却 機器表面にも高い密着度で装着することができる。
なお、 複合体に用いる高熱伝導性充填材 1 0 5としては、 上述したような絶縁 性-粒子ばかりでなく、 金属粒子の表面を絶縁層で被覆し、 絶縁性を付与したもの も含まれることは勿論である。
実施例 2 0
図 3 8に示す実施例 2 0に係る放熱シート 1 0 3は、 図 3 7に示す放熱シート 1 0 0の外周部に同じマトリックス絶縁体 1 0 2を一体に設けて調製したもので ある。 この放熱シート 1 0 3においても長尺な熱伝導性絶縁体 1 0 1とマトリツ クス絶縁体 1 0 2とを規則的に配置しているため、 Y方向より X方向の方が高い 熱伝導率および弾性率を示す。
このように上記放熱シート 1 0 0 , 1 0 3においては、 方向によって熱伝導率 や弾性率が異なるため、 熱の移動方向や伸びの方向が異なる種々の被冷却部品に も、 その要求特性に応じた対応が可能となる。
実施例 2 1
次に高熱伝導性絶縁体としてセラミックスの焼結体および焙焼体を使用した放 熱シー卜の具体例について説明する。
〈実施例 2 1 A >
窒化アルミニウムの原料粉末に酸化イツ トリウムを 3重量％添加し、 有機結合 剤としてァクリル樹脂を 5 %加え、 エタノールを溶媒としてポッ トミルにて混合 しスラリ一を調製した。
得られたスラリをスプレードライヤーにて乾燥、 造粒し、 顆粒を得た。
この顆粒をプレス金型に入れ、 1 t o n / c n^ の圧力にて角柱状に成形した 。 成形体は窒素気流中で脱脂し、 窒素雰囲気中にて 1 8 5 0でで焼結した。 得ら れた A 1 N焼結体 （高熱伝導性絶縁体） の熱伝導率は 2 0 O WZm · Kであった この A 1 N焼結体の端部表面にパラフィ ンによる被膜を形成したのち、 規則的 に配列して間隙部にシリコーンゴムを流し込み、 硬化させてからパラフィ ン層を 除去し実施例 2 1 Aに係る放熱シートを得た。
く実施例 2 1 B >
実施例 2 1 Aで得られた顆粒を同様に角柱状に成形し、 窒素気流中で脱脂した 後、 窒素雰囲気中にて 1 2 0 0 °Cで焙焼した。 得られた A 1 N焙焼体の熱伝導率 は 5 O W/m · Kであった。 以下実施例 2 1 Aと同様にして A 1 N焼結体の周囲 にシリコーンゴムを流し込み硬化せしめて実施例 2 1 Bに係る放熱シートを調製 した。
<比較例 2 1 A >
実施例 2 1 Aの A 1 N焼結体と同一寸法の高熱伝導性充填材を金属アルミニゥ ムで形成し、 以下実施例 2 1 Aと同様にして高熱伝導性充填材の周囲にシリコー ンゴムを流し込み硬化せしめて比較例 2 1 Aに係る放熱シートを調製した。 <比較例 2 1 B〉
シリコーンゴム中に 6 5体積％の八 1 N原料粉末を加え混練した後に硬化せし めて比較例 2 1 Bに係る放熱シートを調製した。
上記実施例 2 1 A, Bおよび比較例？ 1 A, Bに係る放熱シートの特性を評価 するために、 熱伝導率および電気伝導性の有無を測定し下記表 2に示す結果を得 た。
《表 2》
Figure imgf000044_0001
, 表 2に示す結果から明らかなように実施例 2 1 A, Bに係る放熱シートによれ ば、 いずれも高い熱伝導率を有し、 かつ電気抵抗率も 1 0 12 Ω · c m£U:になり 、 優れた電気絶縁性を備えることが判明した。一: ^填材として A 1金属を使用 した比較例 2 1 Aに係る放熱シートは高い熱伝導性を有する反面、電気伝導性を 有するため、 高い 性を必要とする半導体素子等の発熱部品用の放熱シートと しては不適な場合がある。 また A 1 N原料粉をシリコーンゴム中に分散した Jt¾ 例 2 1 Bに係る従来の放熱シートでは熱伝導率が低く、 放熱性能が低いことが確
»、さ ¾ l i:説明した実施例 1〜2 1に係る各種放熱シ一トおよび先行技術に開示され た各種比較例に係る放熱シートに対応して、 さらに高熱伝導性 体およびマト リックス絶縁体を種々の材料で形成し、表 3 ~ 5に示す仕様で 例 （試料 1〜 2 5 ) および比較例 （試料 2 6〜3 6) に係る放熱シートを作成した。
そして上記各種試料のうち、 典型的な実施例および Zまたは比較例について以 下に説明する。
実施例 （試料 1 ) と比較例 （試料 2 8 ) との比較 柱状高熱伝導性絶縁体として、 縦横が 2. 5匪、 厚さ 0 · 5 mmの A 1 N焼結体 をガラス基 に 1135：させて等間隔に配置し、 A 1 N焼結体の上端面に他のガラ ス基板を被せてガラス基板間にセルを構成した。 次にセル内を減圧した状態で上 記柱状高熱伝導 ¾ ^縁体間の空隙にシリコーンゴムを充填して加熱硬化せしめて 試料 1の放熱シ一トを製造した。 この放熱シ一トの全 ®¾に対する柱状の高熱伝 導性絶縁体の露出 ®¾比率は 6 9 %であり、放熱シートの厚さは 0. 5 mmとした o この放熱シートの熱伝導率は 3 2 WZm · Kであり、放熱 ·廃熱効果が優れる ことが確認できた。 なお、 上言 2¾熱シー卜の厚さ方向の電気抵抗率は 6 X 1 0 12 Ω · cmであった。
比較例 （試料 2 8 ) として金属繊維をそれぞれ導電性基板および電気絶縁性プ ラスチック基板に接着剤層を介して植設、埋設した場合について記す。 まず導電 板として網^ JLに接着剤を厚さ 2 0 で塗 後、 A 1 Ν ^維および銅短 繊維を ttiさせて植設した。基板全体としての電気絶縁性を維持するためには接 着剤層として 2 0 ju mの厚さが必要であった。 この場合に熱伝導率はそれぞれ 1 l W/m · Kおよび 1 3 WZm · Kであった。
次にプラスチック基板上に同様に A 1 N短繊維および銅短繊維をそれぞれ直立 させて植設した。 この場合の熱伝導率はそれぞれ 3 W/m · Kおよび 5 WZm · Kであり、基板の熱伝導率の低さから大きな熱伝導率は確保できなかった。 熱伝 導率の大きな鐦板を用いた放熱シー卜の場合のみ、 電子 ·電気部品の発熱体部上 と放熱フィン間に配置し放熱 ·廃熱テストを行なったところ、 維が導電性の ため電子 ·電気部品の端子間で短絡が生じた。
H¾例 （試料 2 ) と Jt^例 （試料 2 6 ) との J ^
柱状高熱伝導 ¾ ^縁体として、縦横が 1. 2 、 厚さ 0. 5 mmで熱伝導率が 2 0 OW/rn · Kの A 1 N焼結体をガラス基 に傾斜させて等間隔に配置し、 以 r 1の場合と同様な充填方法により、 A 1 N焼結体間の空隙にシリコーンゴ ムを充填して加熱硬化せしめて試料 2の放熱シートを製造した。 この放熱シート の全面積に対する柱状の高熱伝導性絶縁体の面積比率は 4 0 %であり、 放熱シー 卜の厚さは 0. 5 fflinとした。
この放熱シー卜の熱伝導率は 1 9 WZm · Kであり、放熱 ·廃熱効果が優れる こと力確認できた。 また、 放熱シー卜の厚さ方向の電気抵抗率は 3 X 1 0 1 2 Ω · cmであった。 さらに高熱伝導性絶縁体を傾斜させて構成したことにより、 厚さ方 向のダンピング効果が確認された。
—方、 高熱伝導性充填材として熱伝導率が 2 0 O W/m · Kの A 1 N焼結体を 粉砕 ·分級した粒径 5； z mおよび 3 5 / mの双頭の ¾Ϊ 分布を有する窒化アルミ ニゥム粉末をマトリックス樹脂 （シリコーンゴム） 中に i!g 、 分散し、 0. 5 mm 厚の試料 2 6に係る放熱シートを作製した。 マトリックス樹脂中への窒化アルミ ニゥム粉末の充填量を種々変化させ、 熱伝導率と可撓性 （柔钦性） を観察した結 果、 窒化アルミニゥム粉末の充填量が大きくなると熱伝導率は向上したが充填量 力《增すに従って可撓性 （'柔軟性） の低下が著しかった。 可撓性 （柔钦性） が維持 されている範囲内での熱伝導率は 4 WZm · K程度であった。試料 2 6の放熱シ 一トで得られた熱伝導率値は試料 2による値に比べて約 1 5の特性しか得られ なかった。
実施例 （試料 5 ) と Jt^例 （試料 3 5) との比較
柱状高熱伝導 t¾6縁体として、縦横が 1. 2 mm、 厚さ 0. 5鷗の3 1 3 1^ 焼 結体をガラス基 に させて等間隔に配置し、 以下試料 1の場合と同様な充 填方法により S i 3 N4焼結体間の空隙にシリコーンゴムを充填して加熱硬化せ しめて試料 5のお シートを製造した。 この放熱シートの全面積に対する柱状の 高熱伝導性絶縁体 （S i 3 N4 焼結体） の薩比率は 5 9 %であり、 放熱シート の厚さは 0. 5 mniとした。 この放熱シートの熱伝導率は 2 4 WZm · Kであり、 i ·廃熱効果が優れることが確認できた。 また放熱シートの厚さ方向の電気抵 抗率は 3 X 1 0 12Ω · cmであった。 さらに高熱伝導性絶縁性を傾斜させて構成し たことにより、 厚さ方向のダンピング効果力《確認された。
—方、 高熱伝導性充填材として粒径 2〜4 mの窒化珪素粉末をマトリックス 樹脂 （シリコーンゴム） 中に歸、 分散し、 0. 5 mm厚の試料 3 5に係る放熱シ 一トを作製した。 マトリックス樹脂中への窒化珪素粉末の充填量を種々変化させ 、 熱伝導率と可撓性 （柔軟性） を観察した結果、 窒化珪素粉末の充填量が大きく なると熱伝導率は向上した力充填量が増すに従って可撓性 （柔钦性） の低下が著 しかった。可撓性 （柔軟性） が維持されている範囲内での熱伝導率は 1. 5〜3 . 5WZm * K離であった。 試料 3 5で得られた放熱シートの熱伝導率値は試 料 5に比べて約 1ノ 9であつた。
実施例 画 6)
柱状高熱伝導 1 ^縁体として、 縦横が 2. 5關、 厚さ 0. 5mmの A ダイヤモ ンドをガラス基 に させて等間隔に配置し、 以下試料 1の場合と同様な充 填方法により人工ダイヤモンド間の空隙にシリコーン樹脂を充填して加熱硬化せ しめて試料 6の放熱シートを製造した。 この放熱シー卜の全表面積に対する柱状 の高熱伝導 tt l縁体の面積比率は 5 2 %であり、 放熱シートの厚さは 0. 5mmと した。 この放熱シートの熱伝導率は 3 9WZm * Kであり、 放熱 ·廃熱効果が優 れることが確認できた。 また放熱シートの厚さ方向の電気抵抗率は 2 X 1 012 Ω • cmでめつた。 .
m (M p と]^例 （試料 3 6) との比較
柱状高熱伝導性絶縁体として、 縦横が 2. 5 、 厚さ 0. 5 mmの B N焼結体を ガラス基 に傾斜させて等間隔に配置し、 以下試料 1の場合と同様な充填方法 により B N焼結体間の空隙にシリコーンゴムを充填して加熱硬化せしめて試料 7 の¾ ^シートを製造した。 この放熱シートの全面積に対する柱状の高熱伝導性絶 縁体の MJt率は 5 2 %であり、 放熱シートの厚さは 0. 5咖とした。 この放熱 シートの熱伝導率は 1 5 W/m · Kであり、 ·廃熱効果が優れることが確認 できた。 さらに放熱シートの厚さ方向の電気抵抗率は 3 X 1 0 12Ω · cmであった 一方、 高熱伝導性充填材として平均粒径が 1 2 の偏平状の窒化硼素 (B N ：) 粉末をマトリックス樹脂中に 、 分散し、 0. 5 mm厚の^ 3 6に係る放熱 シートを した。 マトリックス樹脂中への窒化硼素粉末の充填量を種々変化さ せ、熱伝導率と可撓性 （柔軟性） を した結果、 窒化硼素粉末の充填量が大き くなると熱伝導率は向上し、可撓性 （柔钦性） が維持される範囲内で 3〜4WZ m · K であった。 試料 3 6の放熱シートで得られた熱伝導率値は試料 7に比 ベて約 1 Z3であった。
(試料 8)
柱状高熱伝導性絶縁体として、 縦横が 1. 2匪、 厚さ 0. 5匪の A 1 2 0。 焼 結体をガラス基^！:に傾斜させて等間隔に配置し、 以下試料 1の場合と同様な充 填方法により A l 2 03焼結体間の空隙にシリコーンゴムを充填して加熱硬化せ しめて試料 8の放熱シートを製造した。 この放熱シー卜の全面積に対する柱状の 高熱伝導性絶縁体の S¾比率は 5 2 %であり、 放熱シートの厚さは 0. 5 とし た。 この放熱シー卜の熱伝導率は 1 5 WZm · Kであり、放熱 ·廃熱効果が優れ ることが確認できた。 さらに放熱シートの厚さ方向の電気抵抗率は 3 X 1 0 12 Ω • cmであった。
例 （試料 9)
柱状高熱伝導 縁体として、縦横が 2. 5 mm、 厚さ 0. 5 mmの B N焼結体を ガラス基 に傾斜させて等間隔に配置し、 以下試料 1の場合と同様な充填方法 により B N焼結体間の空隙に液状ェポキシ樹脂を充導して加熱硬化せしめて試料 9に係る放熱シートを製造した。 この ¾熱シートの全面積に対する柱状の高熱伝 導性絶縁体の ®¾比率は 5 2 %であり、放熱シー小の厚さは 0. 5 mmとした。 こ の放熱シートの熱伝導率は 9. 8 W/m · Kであり、放熱 '廃«1果が優れるこ とが確認できた。 さらに放熱シートの厚さ方向の電気抵抗率は 3 X 1 012 Ω · cm であつた o
例 纖 1 0)
試料 9においてエポキシ樹脂の代りにァクリル樹脂を用いた以外は試料 9と同 様に処理して試料 1 0に係る放熱シートを製造した。 この放熱シートの全 ®¾に 対する柱状の B N焼結体の面積比率は 5 2 %であり、放熱シートの厚さは 0. 5 nunとした。 この放熱シートの熱伝導率は 9. 7 WZm · Κであり、 放熱 ·廃熱効 果が優れることが確認できた。 また放熱シートの厚さ方向の電気抵抗率は 2 X 1 0 12 Ω · cmであった。
実施例 （試料 1 1 )
試料 9においてエポキシ樹脂の代りに塩化ビニル樹脂を用いた以外は試料 9と 同様に処理して試料 1 1に係る放熱シートを製造した。 この放熱シー卜の熱伝導 率は 1 0. 2 WZm · Kであった。
雄例 （試料 2 1 )
平均粒径 5 mの B N粉末を低粘度シリコーンゴムに重量％を 5 0 %充填し、 充分分散せしめて複合体を調製した。
—方、 直径 0. 5 mm、 高さ 0. 5 mmの A 1板の片面に厚さ 2. 5 mの S i 3 N , 薄膜を絶縁層として設け、 高熱伝導性絶縁体としての積層体を調製し た。 次にこの積層体を S i 3 薄膜を上方にしてガラス基 fellに させて等 間隔に配置し、 この上に他のガラス基板を被せてガラス基板間にセルを形成した ο 次にセル内を減圧した状態で上記複合体をセル内に充填して加熱硬化させて試 料 2 1に係る放熱シートを製造した。放熱シ一トの全表面積に対する高熱伝導性 絶縁体の全露出面積比率は 5 9 %、放熱シートの厚さは 0. 5 mmに設定した。 この放熱シー卜の熱伝導率は 2 9W/m · Kであった。
雄例 （試料 2 2 )
縦横が 1. 2 mm、 高さ 0. 5 mmの銅板の片面に厚さ 1. 2 111の 1 1^薄 膜を絶縁層として設け、 高熱伝導性絶縁体としての積層体を調製した。 次にこの 積層体を A 1 N薄膜を上方にしてガラス基^]:に Hiさせて等間隔に配置し、 こ の上に他のガラス基板を被せてガラス基板間にセルを形成した。 次にセル内を減 圧した状 で低粘度シリコーンゴムをセル内に充填して加熱硬化させて試料 2 2 に係る放熱シートを製造した。 放熱シートの全表面積に対する高熱伝導 体 の全露出 ®¾比率は 6 1 %、放熱シートの厚さは 0. 5 mmに設定した。 この放 熱シー卜の熱伝導率は 3 2 WZm * Kであった。
餓例 繊 2 4)
端面の縦横寸法が 1. 2 mmで高さが 0. 5 mmの純銅板を用い、 この純銅板 を傾斜させて配置した以外は、 試料 2 2と全く同一条件で処理し、 厚さ 0. 5 m mの試料 2 4に係る放熱シートを製造した。
この放熱シー卜の熱伝導率は 3 2 WZm · Kであり、 ίΐ3Ϊさせた試料 2 2の塲 合と同 であった。
試料 2 2のように純銅板を iS3tさせて配置した場合には、 厚さ方向の弾力性が 少ない。 しかしながら、 試料 2 4のように純銅板を傾斜さて配置することにより 、試料 2 2と比較して厚さ方向に 4 0 %大きく変位させることが可能であること が確認でき、 シートの平面方向のみならず、 厚さ方向の弾力性も増すことが確認 された。 実施例 （試料 25)
試料 22においてマトリックス絶縁体をシリコーンゴムからエポキシ樹脂に変 更した以外は試料 22と同一条件で処理して試料 25に係る放熱シートを製造し た。
この放熱シートの熱伝導率は 33 W/m · Kであり、 試料 23の場合と同等で あった。 しかしながら、 マトリックス絶縁体としてエポキシ樹脂を使用している ため、 ヤング率は 2x109 Μ· 、 絶縁抵抗率は 9x1012Ω 'cmと増大した o
そして上記試料 1 ~ 36に係る放熱シートの電気絶縁性、 熱伝導率、 可撓性等 の特性値をまとめて下記表 3〜 5に示す。
〈表 3〉
1 iRiW縁体
，クス
高熱伝導性絶縁体 M
形 伏 配向伏態 の 組
または充填材 成 (抵抗率 緣体
有無 (Ω · cm 試料 1 A 1 N シリコーン 柱伏焼結体 直立 有 高分子材料単体 3x10 試料 2 A 1 N シ コーン 拄状焼結体 傾斜 有 高分子材料単体 3x10 試料 3 A 1 N シリコ- 撙 形 直立 有 高分子材料単体 3 10 試料 4 A 1 N 'ン 'Jコ-〉 コイル伏 傾斜 有 高分子材料単体 3 10 試料 5 S i 3 N4 シ ijコ-ン 柱伏焼結体 傾斜. 有 高分子材料単体 3x10 試料 6 ダイヤモンド シリコーン TP ¾ 直立 有 高分子材料単体 2x10 施 試料 1 BN シリコーン 柱状焼結体 傾傾斜 有 高分子材料単体 3X10
B ^料 8 A 12 °3 シリコ- 柱伏焼結体 傾斜 有 高分子材料単体 3X10 試料 9 BN エポキシ 柱伏焼結体 有 高分子材料単体 9x10 試料 10 BN 7ク' Jル 柱状焼桔体 傾斜 有 高分子材料単体 4 10 例 試料 11 BN 塩ビ 柱状焼結体 傾斜 有 高分子材料単体 3 10 試料 12 A 1 N シリコ-ン 円柱がずれる形 直立 有 高分子材料単体 3x10 試料 13 タフピッチ銅 シリコーン 円柱がずれる形 直立 （積層） 有 高分子材料単体 3 10 試料 14 シリコ- 金属/絶縁層 直立 （積層） 有 高分子材料単体 3x10
〈表 4〉
施
例
Figure imgf000052_0001
注 1 ：両端面に M oメタライズ層および半田層を形成した。 注 4 ：金属端面に凹凸を形成した c 注 2 ：熱伝導率は 2 0 OW/m · K 注 5 ：厚さ方向に弾力性有り。 注 3 ：熱伝導率は 5 O W/m · K
〈表 5〉 組 成 高熱伝 a |1性絶縁体 マ M，タス 縁汰 性 値
マ クス
高熱伝導性絶縁体 貫通 絶縁性 熱伝導率 可撓性 形 伏 配向伏態 の 組 成 (抵抗率） (ヤ ン グ率） または充填材 把 1Ψ
有無 (Ω · cm) (W/m-K) (N/nf) 試料 26 A 1 N シ Ϊコーン 粉末が均一分散 不規則 無 複合体 3 1012 4 8 X 108 比 試料 2Ϊ A 1 N シ コーン 繊維が均一分散 不規則 無 複 合体 3 X 1012 9 9 X 108 試料 28 A 1 N ^コーン 繊維を植設 規則性 (直立） 有 複合体 3 1012 11 4 109 試料 29 BN シ コーン 粉末を連結 規則性 (6立） 有 複 合体 5 1012 5 7 109 試料 30 A l2 03 エポキシ 粉末が均一分散 不規則 無 複合体 9 X 1012 2. 6 6xl 09 較 試料 31 A l 2 03 エポキシ 粉末が均一分散 不規則 無 複 合体 9 1012 4. 5 6 109
A 1 N i 粉末が均一分散 不規則 無 複 合体 9x 1012 3. 5 6 109 試料 33 N i粉末 ポリウレタン 粉末が均一分散 不規則 有 複 合体 58 3. 7 5 X 108 試料 34 炭素粉末 ボ ίウレタン 粉末が均一分散 不規則 有 複合体 43 3. 2 5 108 例 料； >5 窒化けい素 (S i J N4 ) シリコーン 粉末が均一分散 不規則 無 複 合体 3 1012 1.5-3.5
試料 36 BN シ コ-ン 粉末が均一分散 不規則 無 複 合体 4xl 012 3
表 3〜5に示す結果から明らかなように、 各実施例に係る放熱シートはいずれ も高い熱伝導率を有し放熱特性に優れる。 また、 高熱伝導性絶縁体の一部に金属 などの導電体を^ fflしているにも拘らず放熱シ一ト全体として電気抵抗率はいず れも 1 0 12 Ω · c m以上となり高い電気絶縁性をも兼ね備えていること力 <確認で きる。 さらに高い熱伝導率を有しているにも拘らず、 比較例の放熱シートと比較 して弾性率力《低く可撓性に優れており、 被冷却部品表面に高い密着度で装着する ことか ^能である。
また一部に金属などの導電体を含む高熱伝導性絶縁体を使用している場合にお いても、高熱伝導性 体間における腿も皆無であるため、 特に電位の変化に よつて誤動作する半導体素子用の放熱シートとして問題なく採用することができ る
結局、 本発明に係る実施例の放熱シートは、 いずれも高熱伝導性、 可撓性およ び電気絶縁性の 3大特性を兼ね備えており、 今後の高出力化を指向する各種発熱 部品用の放熱シートとして極めて有効である。 一方比較例に示す各放熱シートは 、上記 3大特性のいずれかにおいて不充分である。 次に放熱シートの構成材の化学的安定性を高め、 放熱シー卜の耐久性を高める 方策について説明する。 放熱シートの構成材となる高熱伝導性絶縁体や高熱伝導 性充填材の中には化学的安定性に欠けるものがあり、経時的に劣化して放熱シー トの特性を損なう場合がある。 特に高い熱伝導率を有する窒化アルミニウム （ A 1 N) は化学安定性に欠け、 ¾M中の水分や薬品によって窒素力《溶出して変質 してしまうという問題があった。 この問題は表面積の大きな粉末では一層顕著で 、 のアンモニアを ¾ ^させるという大きな問題があった。 この問題を解決す るために A 1 N基材表面に安定な酸ィ を形成して化学安定性を保持させる方法 が特^昭 6 3 - 1 7 0 2 8 9号公報に開示されている。
しかし、 この方法では酸 ik を形成する際の熱処理- ®gが 9 0 0〜1 1 0 0°C と高温であるために処理が難しい、 コストが高い、 また^ Λのエネルギを必要と するなどの製造面での問題がある。 更に、酸化膜と A 1 Nの熱膨脹差に起因して 、 酸化膜にクラックや剥離が生じ易い等の問題点が考えられる。 また酸化膜は A 1 Nとの結合力が弱く、 放熱シ一ト作製時に容易に剥がれ、 未処理面が露出し てしまい、 上記化学的安定性力損われ放熱シ一トの耐久性や放熱特性等が低下す る問題点があった。
そこで本発明者らは、 耐湿性ゃ耐薬品性に優れた放熱シート材料を得るべく鋭 意研究を重ねた。 その結果、 A 1 N粉末や A 1 N焼結体を表面改質して燐酸アン モニゥム化合物や各種力ップリング剤から成る疎水性の被 M を形成したときに 耐久性に優れた放熱シート材料が得られるという知見を得た。
A 1 N粉末表面に燐酸アルミニウム化合物を主体とする被覆膜を形成する具体 的な手段について、 液相を利用した S¾法と気相を利用した乾式法とに分けて説 明する。
液相を利用した' ®¾法では、 先ず使用する燐酸又は燐酸塩の原料粉末を水溶液 とし、 この中に A 1 N粉末を浸漬させる。 或いは原料粉末を有機溶媒中に混合し た場合には、 この中に A 1 N粉末を浸漬させる。 或いは原料粉末の溶融溶液中に A 1 N粉末を浸漬させる。 この時、 溶液は p H 3以上が好ましい。 H 3未満の 域では溶液が不安定となり、 均一な憐酸アルミニウム化合物の被覆膜を形成 させることが困難となるからである。溶液濃度としては燐としての濃度が 5 0 p mi¾±が好ましい。 燐の濃度は薄いと十分な膜厚が得られない。 特に p H 6. 5J¾±、 燐としての ¾t l O O P p n ¾±の溶液が更に好ましい。
この後、前記溶液と A 1 N粉末を化学反応させるために熱処理を行う。 熱処理 Stとしては 1 0 0 C£U:、 3 2 (TC以下の' at範囲であれば充分可能であるが 、 3 5 0eC Jtの熱処理力《望ましい。 3 5 0 の融解溶液を用いる場合には 粉末表面への被覆と反応とを同時に進行させることか可能である。 5 0 0°CJ¾± の温度で加熱する場合には粉末表面の酸化を防止するために不活性雰囲気中で熱 処理することが好ましい。 この様な熱処理によって、 〜数百ミクロン厚の燐酸ァ ルミ二ゥムの安定膜が A 1 N粉末表面に形成さ 粉末表面で化学反応が生じ、 燐酸アルミニウムを主体とする被覆膜を形成することができる。
次に気相を利用した 法では、 スパッタ法、 真空蒸着法、 C V D法等の薄膜 形成法を、 原料とする燐酸又は燐酸塩の種類によって使い分ける。 例えばスパッ タ法を用いる場合にはスパッタターゲットとして無機化合物を用い、 水を含有し た雰囲気でスパッタを行うか、 得られたスパッタ膜を高' S 雰囲気中にて処理す ればよい。 この後、前記溶液と A 1 N粉末とを化学反応させるために熱処理を行 う。 熱処理温度として 1 0 0 °C以上、 3 2 0 °C以下であれば十分可能であるが、 耐湿性の面から 3 5 0°CJ¾±で処理することが好ましい。 3 5 0で以上の雰囲気 でスパッ夕する時は、粉末との反応を兼ねることが可能である。
前記した被碰の膜厚は、 湿式法では前記した燐の濃度、 浸漬時間、乾式法で は膜形成時間によって決定されるが、安定性の観点から膜厚は 5 n m h l 0 β m以下の範囲力 ^ましい。 膜厚が 5 n m以下では粉末表面の凹凸部を十分に覆う ことが難しく連続した膜形成が困難である。 一方、膜厚が 1 0 mを越えると膜 の内部応力力《大きくなり膜中に亀裂を生じ易い。 このため膜厚は 5 n m以上、 1 O ii m以下の範囲が好ましく、更に好ましくは 1 0 nm£U:9 // m以下である。 こうして形成された被覆腹は酸化膜に比べて緻密なため、膜厚を薄くすること が容易であり、更に被赚と A 1 Nとの界面の化学誠が傾斜的に形成されるの で、 A 1 Nの特性を十分に生かすことができる。 そのため燐酸アルミニウム化合 物を主体とする疎水性の被覆膜を A 1 N粉末表面に形成したものは、耐湿性、 耐 水性が大幅に改善される。 従って上記 A 1 N粉末で形成した高熱伝導性絶縁材ま たは充填材を した放熱シートは耐久性に優れ、 放熱特性等の経時劣化が少な い o
次にカツプリング剤によって A 1 N粉末を表面処理し、 疎水性の被覆膜を形成 する方法について説明する。 まずトルエン、 ME K、 n—プロパノール、 n—へ キサン等の溶媒中に、疎水性の側鎖有機官能基としての燐酸、 ピロ燐酸、 オルソ 燐酸基を有するカツプリング剤を添加し、 混合撹拌を十分に行ってカツプリング 剤溶液を調製する。 次に A 1 N粉末原料にカツプリング剤溶液を添加することに より、 A 1 N表面に辚酸アルミニウム、 ピロ燐酸アルミニウム、 オルソ燐酸アル ミ二 ム化合物、 またはその塩で構成される被覆膜を形成する。
前記披 が有機薄膜として残るか、 無機薄膜として残るかは表面処理後の脱 溶媒条件またはその後の加熱' に支配される。 燐酸アルミニウム、 ピロ燐酸ァ ルミ二ゥム、 オルソ燐酸アルミニウム化合物を主体とする被覆膜は、 A 1 N粉末 表面の全表面を均一に被覆することが好ましく、 前記粉末表面で A 1 N成分と燐 酸、 ピロ燐酸、 オルソ燐酸、 或いはその塩とが吸着、 或いは化学反応することに よって形成される。 すなわち憐酸アルミニウム、 ピロ燐酸アルミニウム、 オルソ 燐酸アルミニウム化合物、 又はそれ等の塩の燐酸イオン、 A 1 N.の A 1イオンと 選択的に反応し、 燐酸アルミニウム化合物、 ピロ燐酸アルミニウム化合物、 オル ソ燐酸アルミニゥム化合物を形成する。 またアルミニウムと燐酸系化合物とは反 応性が高く、 カツプリング性と安定性の両面の向上を図ることができる。
また、 使用するカップリング剤としては燐酸、 ピロ燐酸、 オルソ燐酸基を-有す るチタネート系カツプリング剤が好ましい。 なお半導体分野に適用する放熱シー トの構成材となる A 1 N粉末等を表面改質処理する場合、 力ップリング剤に含有 される Na、 K等のアルカリ金属イオン、 Fe、 Mn等の多数価金属イオンの影 響は極力避ける がある。 上記不純物イオンが A 1 N粉末表面に残留すると、 例えば回路基板の表面抵抗を低下させる等の欠点をもたらすため、 A 1 N粉末の 使用分野によつては、 厳密に上記不純物ィォン量を厳重に制御籠する があ る o
以下 例について具体的に説明する。
½例22
燐^ Xは燐酸塩として、 H, P04 (試料 101)、 Ca (P04 ) 。 （試料 102) 、 (NH4 ) , Ρ04 (試料 103) 、 (ΝΗ4 ) 2 ΗΡ04 (試料 1 04)、 ΝΗ4 Η2 Ρ04 (試料 105) をそれぞれ表 6に示す溶媒中に溶解し 各種濃度の燐酸溶液を調製した。 この溶液中に平均粒径 6 a m及び 28 mの双 頭の ¾^分布を有する A 1 N粉末を 1分間浸潰した後、 表6に記す熱処 件で 璘酸アルミニゥム化合物を主体とする被赚を形成し、 表 6に示すような試料 1 01〜： L 05の A 1 N粉末を作製した。 なお熱処理時の雰囲気は、 熱処理 ¾J が 500°C£U:では A rガス中、 これ未満の' では大気中とした。
この 成された被 の成分は A 1、 P、 0を主体としており、 更に Nを傾 斜的に含むものであった。 得られた試料 101〜： L 05の A l N粉末、及び未処 理の A 1 N粉末 （試料 200) の耐湿、耐水安定性の評価を以下内容で行った。
(1)試料粉末を 18。Cの蒸留水中に一 浸潰し、 pHを測定した。 次いで 、 蒸留水の温度を徐々に昇温させ 80°Cまで測定を続けた。 そして窒素溶出によ る重量変化および蒸留水の p H変化を測定して試料粉末の疎水性を評価した。 評 価測定結果を表 6に記す。 比較試料以外は、 いずれの試料も良好な結果であった
《表 6》
Figure imgf000058_0001
表 6に示す結果から明らかなように燐酸アルミニウム化^!を主体とする ¾τ 性の被覆膜を形成した試料 101〜； L 05の A 1 N粉末によれば窒素溶出による 龍変化および p H変化も少なく、極めて耐湿性および耐薬品性に優れているこ と力 JB月した。 一方、表面改質処理をしない比較試料 200に係る A 1 N粉末で は fi*変化および P H変化が大で化学的安定性に欠けることが裏付けられた。 織例 23
燐酸塩として （CH3 CH2 CH2 CH2 0) J P04 (試料 106)、 Mg (H2 P04 ) - 2H, 0 (試料 107)、 Zn (H2 P04 ) 2 · 2H2 0 ( 試料 108) 、 (CH3 Cg H4 ) J P04 (試料 109)、 (Cg Hj ) 3 P04 (試料 110) を夫々表 7に示す溶媒中に溶解した。 この溶液中に A 1 N粉末を 1分間浸潰した後、表 7に示す で熱処理を行い、燐酸アルミニウムを主体と する被覆膜を形成し、 試料 106〜： L 10の A 1 N粉末を^した。 なお熱処理 時の雰囲気は熱処理温度が 500°C以上では A rガス中、 これ未満の温度では大 気中とした。
この 成された被,の成分は A 1、 P、 0を主体としており、更に Nを傾 斜的に含むものであった。 この後各 A 1 N粉末を、 ' SJgl 00°C、 0. 1Mの塩 酸中に 2時間浸漬し、 プレッシャークッカー試験を 100時間行い、 窒素溶出に よる Β»変ィ匕を測定した後、 実施例 22·と同様に pHの経時変化を測定した。 こ の測定結果を表 7に記す。 比較試料 200以外は、 全て良好な結果力《得られた。
《表 7》
Figure imgf000059_0001
難例 24
例 22と同様に平均粒径 6 //m及び 28 /zmの双頭の 分布を持った A 1 N粉末をトルエン中に浸漬、 これに表 8に記す所定'^のチタネート系カッ プリング剤を添加し、 10分間撹拌し、表面改質用のスラリ一を した。 用い た力ップリング剤は、 疎水性の側鎖有機官食 ISとしてカルボキシル基を有するィ ソプロピル一トリイソステアロイルチタネート （試料 111) 、 ピロ燐酸基を有 するイソプロピルートリス （ジォクチルピロ燐酸） チタネート （試料 112) 、 憐酸基を有するテトラ （2, 2—ジァリルォキシメチルー 1一プチル） ビス （ジ トリデシル） 憐酸チタネート （試料 113) 、 アミノ基を有するイソプロピル一 トリ （N—アミノエチルーアミノエチル） チタネート （試料 114) であった。 まナ;、カップリング剤濃度は表 8に記す様に、 1重量％、 3重量％、 5 Λ% 、 8Μ*%であった。 次いでスラリーを 160°Cの加熱管中を通過させ、 脱溶媒 することによって、 120 °Cの捕集管に力ップリングで剤処理された A 1 N粉末 として集めた。
得られた試料 111〜； L 14の A l N粉末、 及び未処理の A 1 N粉末 （試料 2 00) の耐湿、 耐水安定性を評価するため、以下 2通りの方法 （1) (2) に基 づいて評価した。 すなわち実施例 22と同様に、 (1)試料粉末を 18°C下の蒸 留水中に一 浸潰し p Hを測定すると共に、蒸留水の を徐々に昇温させ 8 0°Cまで測定を続けた。 他方、 pHがアルカリ側に移行したものは、 蒸留水中へ 浸潰した際、加水分解し、 アンモニア力《生成されたものとし、 表面改質がなされ なかったものと判断し、後述する （2) の評価は省略した。
表面改質がなされたものと見なした試料については、 （ 2 ) 試料粉末を 100 °Cの 中に一 添加し、 90分間加圧抽出後の A 1、 P、 Nイオン搬を測 定評価した。 次いで、上記試料を 20°Cで 17時間放置し、 同様に溶出したィォ ン を I
Figure imgf000060_0001
ネスラー吸光光度法を用いて測定し疎水性および化 学的安定性の評価を行った。 その結果を下記表 8に示す。
《表 8》
Figure imgf000061_0002
表 8に示す結果から明らかなように、 ピロ燐酸基を有するイソプロピル一トリ ス （ジォクチルピロ燐酸） チタネートまたは燐酸基を有するテトラ （2, 2—ジ ァリルォキシメチルー 1一プチル） ビス （ジトリデシル） 憐酸チタネートを 5重 量％考有したカツプリング剤溶液によって、 表面改質処理した試料 1 1 2〜1 1 3の A 1 N粉末は溶出量も少なく、 安定した特性を有することが確認された。
Figure imgf000061_0001
実施例 2 2と同様に平均粒径 6 // m及び 2 8 // mの双頭の粒度分布を持った A 1 N粉末をトルエン中に浸潰し、 これに表 9に記す所定濃度のチタネート系カ ップリング剤を添加し、 10分間撹拌し、 表面改質用のスラリーを作製した。 用 いた力ップリング剤は、 疎水性の側鎖有機官能基として燐酸基を有するテトラオ クチルビス （ジトリデシル燐酸） チタネート （試料 115)、 ピロ燐酸基を有す るビス （ジォクチルピロ燐酸） ォキシアセテートチタネート （試料 116)、 ビ ス （ジォクチルピロ燐酸） エチレンチタネート （試料 117)、 ジイソプロピル ビス （ジオルチルピロ燐酸） チタネート （試料 118) であった。 さらに、 アル ミニゥム系カツプリング剤として、 ァセトアルコキシアルミニウムジスイソプロ ピレート （試料 119) を使用した。
カップリング剤処理濃度は、 実施例 24と同様とした。 スラリーは 160°Cの 加熱管中を通過させ、脱溶媒した後、 120°Cの捕集管にカツプリング剤処理さ れた A 1 N粉末として集められた。 実施例 24と同様に、 （1)試料粉末を 18 °Cの蒸留水中に一 浸漬し ι>Ηを測定すると共に、 蒸留水の を徐々に昇温 させ 80°Cまで測定を続けた。
Figure imgf000062_0001
pHがアルカリ側に移行したものは、 蒸留 水中へ浸漬した際、加水分解し、 アンモニアが^^されたものとし、 表面改質が なされなかったものと判断し、後述する （2) の評価は省略した。 表面改質がな されたものと見なした試料については、 （2)試料粉末を 100°Cの熱水中に一 添加し、 90分間加圧抽出後の A 1、 P、 Nイオン-離を測定評価した。 次 いで、上記試料を 20。Cで、 17時間放置し、 同様に溶出したイオン濃度を I C P発光分光法、 ネスラー咴光光度法を用いて測定評価を行った。 その結果を表 9 に記す。
表 9に示す結果から明らかなようにピロ燐酸基を有するビス （ジォクチルピロ 燐酸） ォキシアセテートチタネート （試料 116) 、 ビス （ジォクチルピロ燐酸 ) エチレンチタネート （試料 117)、 ジイソプロピルビス （ジォクチルピロ燐 酸） チタネート （imi 18)で良好な結果が得られた。 ついで、 燐酸基を有す るテトラオクチルビス （ジトリデシル燐酸） チタネート （試料 115) 力《良好な 安定性を示した。 《表 9》
Figure imgf000063_0001
難例 26
燐酸塩として （NH^ ) 3 P04 (試料 121〜124)、 Na2 HPO ( 試料 125) を使用し、 それぞれ表 10に示す溶媒、 燐の濃度、 pHからなる燐 酸塩水溶液を調整した。 この溶液中に平均粒径 6 //m及び 28 jumの双頭の 分布を持った A I N粉末を浸潰し、 1分間超音波により撹拌混合した。 この後、 水洗し、 1 0 0°C、 1時間の熱処理を行うことにより試料 1 2 1〜1 2 5の AIN 粉末を した。 また未処理の A 1 N粉末を試料 2 0 0とした。 .これら A 1 N粉 末を水、 酸により加熱抽出し、 更に水蒸気蒸留一ネスラー吸光度法により、 窒素 溶出量を定量し、 下記表 1 0に示す結果を得た。 mi 0》
Figure imgf000064_0001
表 1 0より明らかなように、 表面改質処理を Hifeしない比 料 2 0 0以外の A 1 N粉末においては、 窒素溶出量も少なく、 優れた化学的安定性を示している 説明した様に、 例 2 2〜2 6で採用した表面改 法によれば、 AIN 粉末表面に燐酸アルミニウム化合物を主体とする被 、 更に詳述すれば燐酸、 ピロ憐酸、 オルソ燐酸の少なくとも一つを含んでなるカツプリング剤から成る被 醒を形成することによって、 高熱伝導性を損うことなく、 従来の A 1 N粉末で P題であつた化学安定性を大幅に改善できる。
したがって表面改質して披 を形成した A 1 Nで高熱伝導性絶縁体や充填材 を形成し、 これらをマトリックス絶縁体と複合化させて放熱シートを製造した場 合、 化学的安定性に優れた放熱シートが得られる。 また放熱シートの経時的な特 性劣化も少なく、耐久性に優れた長寿命の放熱シートが得られる。 産業上の利用可能性
以上説明したように本発明に係る放熱シー卜によれば、 マトリックス絶縁体中 に配合する高熱伝導性絶縁体の少なくとも一端面がマトリックス絶縁体の表面に 露出するように高熱伝導性絶縁体を、 放熱シートの厚さ方向に直立または傾斜し て配向されているため、 放熱シートの厚さ方向に熱伝導性が良好な連続した放熱 経路が形成される。 したがって、 放熱シートの厚さ方向に効果的に熱を伝達する ことが可能であり、 放熱シートを装着した電子 ·電気機器の冷却効率を大幅に改 善することができる。
特に、 高熱伝導性絶縁体をシー卜の厚さ方向に対して傾斜させるようにマトリ ックス絶縁体中に配置することにより、 直立して配置した場合と比較して放熱シ ートの厚さ方向の弾力性をより高めることが可能になり、 被冷却部品から受ける 応力の緩和作用が発揮される他、 被冷却部品に対する放熱シートの密着性も向上 する。 したがって、 トランジスタ、 コンデンサ、 L S Iパッケージ等の電子 ·電 気機器部品、 超音波診断装置、 核磁気共鳴診断装置、 X線診断装置等の医用機器 、 複写機、 プリンタ等の O A機器、 X線分析装置等の分析機器、 放送衛星等の電 波機器、 軍事防衛機器、 民生機器等の発熱機器において発生する熱を効率良く系 外に伝達する放熱シートとして極めて有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
. 複数の高熱伝導性絶縁体が可撓性を有するマトリックス絶縁体を介して連 設された放熱シートにおいて高熱伝導性絶縁体の少なくとも一端面が上記マ トリックス絶縁体表面に露出するように上記高熱伝導性絶縁体を放熱シート の厚さ方向に直立、 あるいは傾斜して配置したことを特徵とする放熱シート
2. 高熱伝導性絶縁体の両端面がマトリックス絶縁体表面に露出するように、 高熱伝導性絶縁体を放熱シートの厚さ方向に直立、 あるいは傾斜して配置し たことを特徵とする請求項 1記載の放熱シート。
3. 高熱伝導性絶縁体がマトリックス絶縁体表面に露出した部分の面積割合が 、 放熱シートの全表面積の 1 %以上であることを特徴とする請求項 1記載の 放熱シート。
4. 放熱シ一トの平面方向において熱伝導率についての異方性を有することを 特徴とする請求項 1記載の放熱シート。
"5. 高熱伝導性絶縁体の断面積が軸方向に沿って変化するように高熱伝導性絶 縁体を形成したことを特徴とする請求項 1記載の放熱シート。
6. 高熱伝導性絶縁体が放熱シートの厚さ方向に中心軸を偏位させて隣接する 複数の柱状高熱伝導性絶縁体要素と、 この隣接する柱状高熱伝導性絶縁体要 素を放熱シ一トの平面方向に一体に結合する結合要素とからなることを特徴 とする請求項 1記載の放熱シート。
7. 前記結合要素の厚さが柱状高熱伝導性絶縁体要素の高さの 1 / 2以下であ ることを特徴とする請求項 6記載の放熱シート。
8. 高熱伝導性絶縁体は、 放熱シートの厚さ方向に複数の柱状高熱伝導性絶縁 体要素を連設してなり、 隣接する柱状高熱伝導性絶縁体要素の接触面におい て各柱状高熱伝導性絶縁体要素が相互に移動自由となるように構成したこと を特徴とする請求項 1記載の放熱シート。
9. 隣接する柱状高熱伝導性絶縁体要素の接触面を、 放熱シートの平面方向に 対して傾斜するように形成したことを特徴とする請求項 8記載の放熱シート
0. 隣接する柱状高熱伝導性絶縁体要素の接触面の断面形状を鋸歯状に形成し たことを特徴とする請求項 8記載の放熱シート。
1. 高熱伝導性絶縁体の両端面間の高さをマトリックス絶縁体の厚さより小さ く設定し、 マトリックス絶縁体表面と高熱伝導性絶縁体の端面との間に凹状 の段差を形成したことを特徵とする請求項 1記載の放熱シート。
2. マトリックス絶縁体表面に露出した高熱伝導性絶縁体の少なくとも一方の 端面に、 軟質金属からなるバンプを形成したことを特徴とする請求項 1記載 の放熱シー ト。
3. '高熱伝導性絶縁体の熱伝導率が 2 5 WZm · K以上であることを特徴とす る請求項 1記載の放熱シート。
4. 前記高熱伝導性絶縁体の電気絶縁抵抗率が 1 0 12 Ω · cm以上であることを 特徵とする請求項 1記載の放熱シート。
5. 高熱伝導性絶縁体を窒化アルミニウムで構成したことを特徵とする請求項 DO
1記載の放熱シート。
6. 高熱伝導性絶縁体を構成する窒化アルミニウムが焼結体または焙焼体であ ることを特徴とする請求項 1 5記載の放熱シート。
7. マトリックス絶縁体の電気絶縁抵抗率が 1 0 12 Ω · cm以上であることを特 徴とする請求項 1記載の放熱シート。 8. マトリックス絶縁体が高分子材料から成ることを特徴とする請求項 1記載 の放熱シ ト。 9. マトリックス絶縁体が高分子材料と高熱伝導性充填材との複合体から成る ことを特徵とする請求項 1記載の放熱シート。 0. 高分子材料が熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の少なくとも一方から成る ことを特徴とする請求項 1 8記載の放熱シート。 1 . 前記複合体が高分子材料と高熱伝導性充填材との混合体または積層体から 成ることを特徵とする請求項 1 9記載の放熱シート。 2. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材の熱伝導率が 0. 3 WZm * K以 上であることを特徵とする請求項 1 9記載の放熱シート。 3. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材が、 窒化アルミニウム、 窒化珪素 、 窒化硼素、 酸化アルミニウムから選ばれた少なくとも 1種のセラミックス から成ることを特徴とする請求項 1 9記載の放熱シート。 4. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材の形状が粉末状、 粒子状および繊 維状の少なくとも 1種であることを特徴とする請求項 1 9記載の放熱シート
5. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材が単結晶体で'あることを特徵とす る請求項 1 9.記載の放熱シート。 6. 前記複合体を構成する粉末状の高熱伝導性充填材が、 焼結粉、 焼成粉、 焙 焼粉および原料粉の少なくとも 1種から成ることを特徴とする請求項 1 9記 載の放熱シート。 7. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材の平均粒径が 0. 3 / 111〜3 01111で あることを特徵とする請求項 1 9記載の放熱シート。 8. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材の形状が多面体であることを特徵 とする請求項 1 9記載の放熱シート。 9. 前記複合体を構成する多面体の高熱伝導性充填材が正多面体、 立方体、 直 方体、 針状体および三角錐や四角錐等の多角錐体の少なくとも 1種であるこ とを特徵とする請求項 2 8記載の放熱シート。 0 . 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材が楕円体、 球体、 円柱体、 円錐体 および突起を有する球体の少なくとも 1種であることを特徵とする請求項 1 9記載の放熱シート。 1 . 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材が中空体から成ることを特徴とす る請求項 1 9記載の放熱シート。 2. 前記複合体を構成する高熱伝導性充填材が窒化アルミニウムから成り、 上 記高熱伝導性充填材表面に燐酸アルミ二ゥム化合物を主体とする被覆膜を形 成したことを特徴とする請求項 1 9記載の放熱シート。
3. 高熱伝導性絶縁体が導電性基体と絶縁層との積層体から成り、 上記導電性 基体の熱伝導率が 2 5 W/m · K以上であることを特徴とする請求項 1記載 の放熱シート。 4. 積層体が導電性基体としての金属と、 電気絶縁抵抗率が 1 0 1 2 Ω · cm以上 の絶縁層としての高分子絶縁体とから成ることを特徵とする請求項 3 3記載 の放熱シ一ト。 5. 前記積層体を構成する金属が 2 5 W/m · K以上の熱伝導率を有すること . を特徴とする請求項 3 4記載の放熱シート。 6. 前記積層体を構成する金属が金、 銀、 鋦、 アルミニウム、 黄銅、 青銅、 半 田の少なくとも 1種から成ることを特徴とする請求項 3 4記載の放熱シート
7. 前記積層体を構成する金属が繊維状、 箔状、 あるいはそれらの集合体であ ることを特徴とする請求項 3 4記載の放熱シート。 8. 前記積層体を構成する高分子絶縁層の厚さが 0 . 1龍以下であることを特 ― 徴とする請求項 3 4記載の放熱シート。 9 . '絶縁層表面に凹凸を形成したことを特徴とする請求項 3 3記載の放熱シー
0. 前記積層体の熱伝導率が 2 WZm · K以上であることを特徵とする請求項
3 3記載の放熱シート。 1 . 放熱シー卜の平面方向において弾性率についての異方性を有することを特 徵とする請求項 1記載の放熱シート。 2. 放熱シートの直交する 2方向におけるヤング率が 5 0倍以上異なることを 特徴とする請求項 1記載の放熱シート。 3. 高熱伝導性絶縁体表面に親油性基を含有するコーティ ング層を形成したこ とを特徴とする請求項 1記載の放熱シート。
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