JP2003110069A - 熱伝導シートおよびそれを用いた複合部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い熱伝導性を有するとともに、装置の接面
に追随可能な軟質性および接着性を有する熱伝導シート
の提供。 【解決手段】 空孔率が２０〜９５％の多孔質樹脂シー
トの空孔部の少なくとも一部に、一方の主面から他方の
主面まで連続する金属熱伝導部を形成した熱伝導シート
であって、前記金属熱伝導部を熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の金属を用いためっき法により形成し、かつ前記
各主面における主面の面積に対する前記金属熱伝導部の
面積をいずれも０．５％以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】モーターや半導体素子などの電子
装置が動作時に発生した熱を、例えば放熱器へ効率よく
伝導する用途のような放熱用途に用いられる熱伝導性シ
ートに関し、特に優れた熱伝導性を有する熱伝導シート
およびそれを用いた複合部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ）チップはますます高速
化される傾向にあり、これに伴い集積回路チップに使用
される電流も増加する傾向にある。また、集積回路チッ
プはより小型化・高集積化される傾向にあり、前記した
ような高速化による電流の増加と相俟って集積回路チッ
プの単位面積あたりの発熱量は増加する傾向にある。

【０００３】この結果、集積回路チップ周辺の熱膨張に
よる電子回路の動作不良が生じやすくなっており、電子
製品での熱の管理は、集積回路チップ周辺の電子回路設
計における主な課題となっている。

【０００４】このような課題に対する対策として、集積
回路チップに発生した熱をヒートシンクやヒートパイ
プ、冷却ファンなどの熱拡散部材によって拡散する方法
が採られている。

【０００５】通常、集積回路チップと熱拡散部材とは直
接接合することができないので、接着性のある熱伝導シ
ートをこれらの間に介して両者が接合されているが、上
記したような集積回路チップの発熱量の増加に伴い、両
者の間に配置される熱伝導シートには優れた熱伝導性が
要求されるようになっている。

【０００６】また、集積回路チップや熱拡散部材の表面
の粗さや平行度の公差により実接触面積は見かけの接触
面積の数分の一以下であることが多く、集積回路チップ
と熱拡散部材の間に配置される熱伝導シートには高い熱
伝導性が要求されるとともに、優れた密着性も要求され
ている。

【０００７】このような熱伝導性、密着性などの点か
ら、熱伝導シートの材料としてシリコーンゴムシート、
シリコーンゲルパッド、フェイズチェンジパッドなどの
シリコーン系シート、テープ、シリコーン系グリス、オ
イルコンパウンド、絶縁性接着剤、グラファイトシート
などが用いられている。

【０００８】さらに熱伝導シートの熱伝導性を向上させ
るため、例えば図１４、１５に示すように、上記したよ
うな樹脂材料１０に例えば銀、アルミナ、ダイアモンド
などの熱伝導性のよい材料からなる粒子状あるいは繊維
状の熱伝導フィラー１１を分散させることも提案されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
４、１５に示されることからもわかるように、各熱伝導
性フィラー１１の間には樹脂材料１０が介在しており、
熱伝導経路は熱伝導性の良くない樹脂材料１０などによ
って細かく寸断されているため、結果として高い熱伝導
性を得ることは困難であった。

【００１０】また、異なる平均粒径を有する熱伝導フィ
ラーを用いるとともに、各熱伝導フィラーの添加率を適
切に制御することによって、熱伝導性フィラーの充填率
を高くすることが提案されているが、充填率を高くして
も依然として各熱伝導性フィラーどうしの間には樹脂材
料などが介在しており、上記したような課題は依然とし
て解決されておらず、大幅な熱伝導性の向上には到って
いない。

【００１１】一方、熱伝導性のみを重視すれば銀や銅か
らなる箔を使用することが望ましいが、このような箔に
は装置の接面形状に追随するための軟質性が低く、作業
上望ましい粘着または接着性も得られないため、熱伝導
シートとして多用されるには到っていない。

【００１２】また、従来の構造の熱伝導シートは設置時
や使用時に断片化する場合があり、この断片化したもの
が集積回路チップの周辺回路を汚染させたり短絡化させ
る危険性があった。

【００１３】本発明は上記したような課題を解決するた
めになされたものであって、高い熱伝導性を有するとと
もに、装置の接面に追随可能な軟質性および接着性を有
し、断片化による汚染も少ない熱伝導シートおよびそれ
を用いた複合部材を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の熱伝導シート
は、空孔率が２０〜９５％の多孔質樹脂シートの空孔部
の少なくとも一部に、一方の主面から他方の主面まで連
続する金属熱伝導部が形成された熱伝導シートであっ
て、前記各主面における主面の面積に対する前記金属熱
伝導部の面積がいずれも０．５％以上であることを特徴
とする。

【００１５】前記金属熱伝導部はめっき法で形成された
ものであることが好ましく、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ
以上の金属材料からなるものであることが好ましい。

【００１６】前記熱伝導シートには、少なくとも一方の
主面に接着性あるいは粘着性な樹脂組成物を具備させる
ことが好ましく、前記主面の面積に対する前記樹脂組成
物の面積の割合を５〜８５％とすることが好ましい。

【００１７】また、前記接着性あるいは粘着性な樹脂組
成物を形成する代わりに、あるいは形成すると共に、多
孔質樹脂シート自体を接着性あるいは粘着性の物質から
なるものとしてもよい。この場合、前記熱伝導シートの
少なくとも一方の主面における接着性あるいは粘着性の
物質からなる多孔質樹脂シートの面積の割合を５〜８５
％とすることが好ましい。

【００１８】さらに、本発明の熱伝導シートにおける金
属熱伝導部は、厚さ方向に連続しているだけでなく、熱
伝導シート表面またはシート内部の少なくとも一方にお
いて、面方向に連続した部分を有し、かつ熱伝導シート
の面方向の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であること
が好ましい。

【００１９】また、本発明の熱伝導シートは上記したよ
うな熱伝導シートを複数層積層したものであってもよ
く、複数層積層された熱伝導シートは、一方の主面から
他方の主面まで連続する金属熱伝導部を少なくとも一つ
有することが好ましい。

【００２０】本発明の複合部材は、上記したような熱伝
導シートと金属部材とをそれぞれ１層以上積層させた複
合部材であって、前記複合部材の少なくとも一部におい
て、一方の主面から他方の主面まで金属部分が連続して
いることを特徴とするものである。

【００２１】本発明の他の複合部材は、一方の主面から
他方の主面に至る貫通孔を少なくとも一つ有する金属部
材と、前記金属部材の貫通孔に埋設された上記熱伝導シ
ートとを有する複合部材であって、前記金属部材の貫通
孔の軸方向と前記熱伝導シートの両主面間に連続する金
属熱伝導部の方向とが一致していることを特徴とするも
のである。

【００２２】また、本発明の複合部材においては、上記
したような熱伝導シートに、一方の主面から他方の主面
に至る貫通孔を少なくとも一つ設け、この貫通孔に金属
部材を埋設したものであっても構わない。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
図１に、本発明の熱伝導シートの一例を示す。本発明の
熱伝導シート１は多孔質樹脂シート２と、この多孔質樹
脂シート２の空孔部の少なくとも一部に、一方の主面３
から他方の主面４まで連続する金属熱伝導部５が形成さ
れている。

【００２４】多孔質樹脂シート２には複数の空孔部が存
在するが、それぞれの空孔部は完全に閉じたものではな
く、各空孔部どうしは連続したものであり、一方の主面
３から他方の主面４まで空孔部が連続した構造となって
いる。

【００２５】そして、金属熱伝導部５はこの空孔部を埋
めるようにして、多孔質樹脂シート２の一方の主面３か
ら他方の主面４まで連続するように形成されている。こ
のように、一方の主面３から他方の主面４まで連続する
ように金属熱伝導部５を形成することで、熱伝導シート
の熱伝導率を少なくとも１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、金属熱
伝導部の形成範囲を広げれば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする
ことも可能となる。

【００２６】従って、例えば半導体チップなどの発熱体
を熱伝導シート１の一方の主面３に接合し、ヒートシン
クなどの熱拡散部材を他方の主面４に接合することで、
発熱体と熱拡散部材とが熱伝導性の高い金属熱伝導部５
により直接接合されるため、発熱体に発生した熱を効率
的に熱拡散部材へと伝達することが可能となる。

【００２７】多孔質樹脂シートとしては、空孔率が２０
〜９５％である多孔質樹脂シートが用いられる。多孔質
樹脂シートの空孔率が２０％未満である場合には、金属
熱伝導部の形成が困難となるとともに、軟質性が低下す
ることがあり好ましくない。多孔質樹脂シートの空孔率
が９５％を超える場合には、多孔質樹脂シートが過度の
軟質性を有するため、作業性が低下するなどの問題があ
るため好ましくない。

【００２８】多孔質樹脂シートの空孔率は、好ましくは
５０〜８０％である。このような空孔率を有する多孔質
樹脂シートは適度な軟質性を有するため被着体との密着
性もよく、また金属熱伝導部の形成も容易である。

【００２９】多孔質樹脂シート２の構成材料は特に制約
されるものではないが、例えばポリテトラフルオロエチ
レン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォ
ン、ポリビニリデンフロライド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、
ポリブタジエン、ポリイミド、ポリアミドなどの材料が
好ましい。

【００３０】これらの材料により形成された多孔質体は
すでに限外ろ過膜やリチウム電池のセパレータなどとし
て実用化されており、本発明での使用にも十分耐えられ
る特性を有するものである。

【００３１】このような多孔質樹脂シート２の構成材料
は、好ましくは接着性または粘着性を有するものである
ことが好ましい。熱伝導シート１の多孔質樹脂シート２
として接着性または粘着性を有しないものを使用した場
合には、発熱体や熱拡散部材と接合するために、接着性
または粘着性を有する組成物を熱伝導シート１の表面上
に形成する必要がある。あらかじめ接着性または粘着性
を有する材料からなる多孔質樹脂シート２を用いれば、
このような工程を省略することが可能となり、熱伝導シ
ート１の形成が容易となる。

【００３２】金属熱伝導部５は、各主面において、主面
の面積に対する金属熱伝導部の面積がいずれも０．５％
以上となるように形成される。主面の面積に対する金属
熱伝導部の面積が少なくとも０．５％あれば、発熱体に
発生した熱を熱拡散部材へ有効に伝達することが可能と
なる。

【００３３】金属熱伝導部５は、両主面のほぼ全面に形
成してもよいが、少なくとも一方の主面、例えば被着体
と接合しようとする主面において、金属熱伝導部５が形
成されない部分を残しておくことが好ましい。金属熱伝
導部５が形成されない部分を残しておくことで、例えば
接着性または粘着性の多孔質樹脂シートを用いた場合
に、この部分を利用して被着体との接合が可能となる。
また、この部分に、例えば接着性あるいは粘着性の樹脂
組成物を含浸させて、被着体との接合に利用することも
できる。

【００３４】このように被着体との接合を考慮した場
合、金属熱伝導部５を形成する範囲は、被着体と接合す
る主面において、主面の面積に対する金属熱伝導部の面
積の割合で９５％以下、さらに接着性を高める場合には
２０〜６０％とすることが好ましい。

【００３５】金属熱伝導部５の構成材料としては、めっ
きが可能な金属であれば特に制限されるものではない
が、熱伝導性シートには高い熱伝導性が要求されている
ことから、単体での熱伝導率が高いものが好ましい。

【００３６】具体的には、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上である金属材料を使用することが望ましい。以下に、
金属熱伝導部の構成材料として好ましい金属材料の一例
とその熱伝導率を示す。

【００３７】 銀 ： 427 W／m・K 銅 ： 398 W／m・K 金 ： 315 W／m・K 亜鉛 ： 121 W／m・K カドミウム ： 96.8 W／m・K ニッケル ： 90.5 W／m・K クロム ： 90.3 W／m・K パラジウム ： 75.5 W／m・K 白金 ： 71.4 W／m・K すず ： 66.6 W／m・K

【００３８】例えば、金属熱伝導部の構成材料として銅
を用いた場合、熱伝導シートの熱伝導率は以下のように
なる。

【００３９】銅の熱伝導率は、上記したように３９８Ｗ
／ｍ・Ｋである。金属熱伝導部が図１に示されるように
ピラー状である場合、厚さ方向投影面積中ピラーの占め
る面積比をＡ（％）、多孔質体の空孔率をＢ（％）、金
属部の充填率をＣ（％）、とすると、この銅シートの熱
伝導率は３９８×（Ａ／１００）×（（１００−Ｂ）／
１００）×（Ｃ／１００）となる。ここで、Ｃの概念
は、めっき時に空孔部を完全に埋める事が難しく、ボイ
ドのような状態で空孔部が金属内あるいは金属と多孔質
樹脂の界面に残るために計算される。

【００４０】例えば、ピラーが格子状配置になってお
り、ピラー径：ピラー間隔＝１：１、多孔質体の空孔率
が７０％、金属部の充填率が８０％であれば、樹脂や空
孔部の熱伝導率を０Ｗ／ｍ・Ｋと仮定しても熱伝導率は
４３．８Ｗ／ｍ・Ｋとなる。

【００４１】本発明においては、多孔質樹脂シート２に
金属熱伝導部５のみを形成したものであってもよいが、
多孔質樹脂シート２の少なくとも一方の主面に接着性あ
るいは粘着性な樹脂組成物を形成してもよい。この場
合、金属熱伝導部５の露出している面を樹脂組成物が覆
わないように、樹脂組成物を形成することが好ましい。

【００４２】このような樹脂組成物は、主面の面積に対
する樹脂組成物の面積の割合で、５〜８５％程度設ける
ことが好ましい。このように樹脂組成物を５％程度設け
ることで被着体との接合が可能となる。また、樹脂組成
物は８５％程度設けることで、被着体との十分な接合が
可能となる。

【００４３】しかしながら、樹脂組成物の形成範囲が広
い場合には接合力は高くなるものの、熱伝導シートの熱
伝導性が低下するため、樹脂組成物の形成範囲は５０％
以下とすることが好ましい。

【００４４】接着性または粘着性を有する樹脂組成物と
しては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブ
タジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロプ
レンゴム、ニトリルゴムなどをエラストマー成分とする
ゴム系粘着材やアクリル系粘着材が挙げられる。

【００４５】次に、本発明の熱伝導シートの作製につい
て説明する。本発明に用いられる多孔質樹脂シートとし
て、上記したような樹脂材料、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスル
フォン、ポリビニリデンフロライド、ポリエステル、ポ
リカーボネート、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリ
ル、ポリブタジエン、ポリイミド、ポリアミドなどから
なる多孔質樹脂シートを使用する。

【００４６】次に、このような樹脂材料からなる多孔質
樹脂シートに金属熱伝導部を形成する。本発明の熱伝導
シートでは各種のめっき法を用いて金属熱伝導部を作製
することができるが、一例としてイオン交換性基を利用
してめっきを行う金属化処理方法を用いた場合について
以下に説明する。

【００４７】まず、多孔質樹脂シートの金属熱伝導部を
形成しようとする多孔質構造小孔内表面に、光照射によ
りイオン交換性基を生成するオニウム塩誘導体、スルフ
ォニウムエステル誘導体、カルボン酸誘導体およびナフ
トキノンジアジド誘導体のうちの少なくとも1種の誘導
体、または光照射によってイオン交換性基を消失する化
合物を含有する感光性組成物を被着させる。

【００４８】多孔質構造小孔内表面に感光性組成物層が
被着された状態で、所定パターンが形成されたマスクを
介して上記多孔質体小孔表面の感光組成物をパターン露
光し、露光部にイオン交換性基を生成あるいは消失させ
る。

【００４９】パターン露光により生成したイオン交換性
基のパターンに銅や銀などの金属あるいはその金属イオ
ンを結合させて多孔質樹脂シートの一方の主面から他方
の主面まで連続する金属熱伝導部を形成する。

【００５０】この後、必要に応じて、多孔質樹脂シート
の金属熱伝導部が形成されなかった部分、すなわち空孔
部として残っている部分に接着性あるいは粘着性の樹脂
組成物を含浸させるなどして、熱伝導シートに接着性を
もたせてもよい。

【００５１】次に、本発明の熱伝導シートの他の実施形
態について図を参照して説明する。図２〜６は、熱伝導
シートの断面形状を示したものである。図２は、多孔質
樹脂シートの両主面の近傍部の一部を半球状に残して
（金属熱伝導部非形成部６）、両主面に連続する金属熱
伝導部５を形成したものである。金属熱伝導部５の形成
範囲が広いため、熱伝導シート１の熱伝導性を向上させ
ることが可能である。金属熱伝導部非形成部６は、その
まま空孔部として残しておいてもよいし、この部分に接
着性あるいは粘着性な樹脂組成物を含浸させて、被着体
との接合に利用してもよい。

【００５２】金属熱伝導部非形成部６は必ずしも熱伝導
シート１の両主面に形成しなければならないものではな
く、図３に示すように、一方の主面のみに形成してもよ
い。また、金属熱伝導部非形成部６は、図２、図３に示
されるような半球状のものの他に、図４に示すような円
錐状であってもよく、その形状は特に制限されるもので
はない。

【００５３】図５は、金属熱伝導部５の断面積が、一方
の主面から他方の主面に向けて徐々に大きくなるもの
と、小さくなるものとを同時に形成した熱伝導シートを
示したものである。このように金属熱伝導部５は、厚さ
方向に沿って断面積を同じとする必要は必ずしもない。
また、図６に示されるように、一方の主面の断面積が大
きく、他方の主面の断面積が小さい金属熱伝導部５を複
数形成してもよい。

【００５４】図７〜１１は、熱伝導シート１の主面を示
したものである。図７は、金属熱伝導部５を格子状に熱
伝導シートの全面にわたって連続的に形成したものであ
り、格子状の金属熱伝導部５の隙間部分を金属熱伝導部
非形成部６としたものである。

【００５５】この金属熱伝導部５および金属熱伝導部非
形成部６は、熱伝導シート１の一方の主面から他方の主
面まで連続して同一の断面形状としてもよいし、あるい
は内部で断面形状を変化させてもよく、少なくとも一方
の主面から他方の主面まで金属熱伝導部５が連続する部
分があれば断面形状は特に制限されない。

【００５６】金属熱伝導部非形成部６は多孔質樹脂シー
トまたは空孔部のままにしておいてもよいし、あるい
は、この部分に接着性あるいは粘着性な樹脂組成物を含
浸させて、発熱体や熱拡散部材などの被着体との接合に
利用してもよい。

【００５７】このように金属熱伝導部５を面方向に連続
させることで面方向の熱伝導性も向上させることができ
る。このような熱伝導シートは、部分的に発熱量がこと
なる発熱体に接合して用いる場合に好適である。

【００５８】部分的に発熱量がことなる発熱体に接合し
て使用する場合、面方向に連続した部分がないと一部の
金属熱伝導部５だけが熱の伝達経路となり、熱の拡散は
主として熱拡散部材に到達してからとなるが、面方向に
連続した部分があることで、熱拡散部材に伝達されるま
えに熱伝導シートにおいて熱が面方向にも拡散されるた
め、熱拡散部材へ効率的に熱が伝達される。

【００５９】例えば、ＩＣチップの内部における発熱は
必ずしも均一でなく、ＩＣチップからヒートシンクなど
に熱を伝出する場合に、熱伝導シートの厚さ方向のみに
熱伝導率が優れていることは効率的ではない。本発明で
は、金属熱伝導を一方向だけではなく、三次元的に行わ
せることで、より優れた熱伝導効果を得ることができ
る。

【００６０】また、面方向に金属熱伝導部を連続させる
場合、面の一方向のみに連続させるだけでなく、他の方
向へも連続させる方が熱伝導効率の点からも作業性の点
からも好ましい。例えば、厚さ方向をＺ方向とし、Ｚ方
向と垂直な面の一方向をＸ方向、これと直交する方向を
Ｙ方向とした場合、Ｘ方向だけでなく、Ｙ方向にも金属
熱伝導部を連続させることが好ましい。

【００６１】さらに、面方向への熱伝導率が均一となる
ように、面方向への金属熱伝導部の形成は、Ｘ方向およ
びＹ方向へほぼ等しい連続形状とすることが好ましい。
このような面方向に形成される金属熱伝導部は必ずしも
熱伝導シートの一端面から他方の端面まで連続している
必要はなく、部分的に連続させたものであっても十分な
効果を得ることができる。

【００６２】本発明の熱伝導シートにおいては、このよ
うな構造を採用することにより、熱伝導シートの面方向
の熱伝導率を０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることが好まし
い。熱伝導シートの面方向の熱伝導率を０．５Ｗ／ｍ・
Ｋ以上とすることで、上記したような部分的に発熱量の
異なる発熱体に接合する場合においても、効率的な熱の
拡散を行うことが可能となる。

【００６３】図８〜１１に示される熱伝導シート１は、
金属熱伝導部５および金属熱伝導部非形成部６の形状を
変えた一例を示したものであり、内部構造、効果などは
基本的に図７に示される熱伝導シートと同様のものであ
る。

【００６４】本発明においては、熱伝導シート１の金属
熱伝導部５および金属熱伝導部非形成部６の形状は、上
記したようなものに限られず、要求される熱伝導性、接
着性などを考慮して、適宜変更することが好ましい。

【００６５】本発明の熱伝導シートは、複数の熱伝導シ
ートを積層して新たな熱伝導シートとしてもよい。例え
ば、図１に示されるような円柱状の金属熱伝導部５を複
数有する３枚の熱伝導シート１ａ、１ｂ、１ｃを用意
し、図１２に示されるように、それぞれの金属熱伝導部
５が接合するように積層して１つの熱伝導シート１とし
てもよい。

【００６６】複数枚積層する場合には、必ずしも個々の
熱伝導シート全てに金属熱伝導部５と金属熱伝導部非形
成部６の両者を形成しなくてもよく、例えば図１３に示
されるように、金属熱伝導部と金属熱伝導部非形成部と
を有する熱伝導シート１ｄ、１ｆとの間に挟まれる熱伝
導シート１ｅは、全体に金属熱伝導部５を形成したもの
であってもかまわない。このように金属熱伝導部５を全
体に形成した熱伝導シート１ｄを用いても、熱伝導シー
ト１ｅ、１ｆの金属熱伝導部非形成部６に接着性あるい
は粘着性な樹脂組成物を含浸させておけば、熱伝導シー
ト１ｄ、１ｅおよび１ｆは確実に接合される。

【００６７】また、本発明の熱伝導シートは、他の金属
部材と接合して複合部材とすることも可能である。この
ようなものとしては、上記したような本発明の熱伝導シ
ートの一方の主面に金属部材を積層させたものや、金属
部材の両主面に本発明の熱伝導シートを積層させたもの
が挙げられる。この場合、複合部材の一方の主面から他
方の主面まで、金属部材と熱伝導シートの金属熱伝導部
が連続するような部分が形成されていることが好まし
い。金属部材と熱伝導シートの積層については、特に枚
数、順序が制限されるものではなく、複合部材の主面に
露出するものが金属部材あっても、熱伝導シートであっ
てもかまわない。

【００６８】金属部材としては、例えば金属板や金属箔
からなるものが挙げられる。これらの構成材料としては
一般的な金属材料であれば特に制限されるものではない
が、熱伝導率に優れる金属材料、例えば上記したような
金属熱伝導部に用いられる金属材料を用いることが好ま
しい。

【００６９】上記したような積層構造の複合部材以外
に、例えば銅板に、この銅板の主面から他面に至る貫通
孔を設けて、この貫通孔に本発明の熱伝導シートを埋設
するような構造としてもよい。この場合には、金属部材
の貫通孔の軸方向と前記熱伝導シートの両主面間に連続
する金属熱伝導部の方向とが一致していることが好まし
い。

【００７０】このような構造の複合部材の場合には、銅
板と熱伝導シートとの配置を逆にしても構わない。例え
ば、本発明の熱伝導シートに、一方の主面から他方の主
面に至る貫通孔を少なくとも一つ設け、この貫通孔に金
属部材を埋設したものであっても構わない。この金属部
材が埋設された部分は金属材料のみからなるため、熱を
効率よく伝達することが可能となり、複合部材の熱伝導
率を大幅に向上させることが可能となる。

【００７１】

【実施例】以下、本発明について実施例を参照して詳説
する。

【００７２】（実施例１）ポリテトラフルオロエチレン
多孔質樹脂シート（空孔径０．４μｍ，膜厚３０μｍ、
空孔率８０％）を用意した。一方、感光剤溶液として、
側鎖にナフトキノンジアジド基を有するフェノール樹脂
（ナフトキノンジアジド基の導入率；３３当量ｍｏｌ
％）をアセトンに溶解して、１ｗｔ％のアセトン溶液を
調製した。得られた感光剤溶液を、前述の多孔質樹脂シ
ートにディップ法によりコーティングしたところ、多孔
質の空孔の中も含めて、内部空孔表面が感光剤で被覆さ
れた。

【００７３】この多孔質樹脂シートに対して、オーク製
作所製露光装置（ＨＭＷ−２０１Ｂ）を用いて、ビア径
５０μｍ、ビア間隔５０μｍの格子状配置ビアパターン
のマスクを介して、１．２J／ｃｍ²の照射量で露光し、
露光部にイオン交換性基を生成させた。これにより、感
光剤層には、イオン交換性基からなるパターン潜像が形
成された。

【００７４】潜像が形成された多孔質樹脂シートを、水
素化ホウ素ナトリウム０．０１Ｍ水溶液に３０分間浸漬
した後、蒸留水による洗浄を３回繰り返した。つづいて
０．５Ｍに調整した酢酸銅水溶液に３０分間浸漬後、蒸
留水による洗浄を３回繰り返した。さらに、水素化ホウ
素ナトリウム０．０１Ｍ水溶液に３０分間浸漬後、蒸留
水で洗浄した。さらに無電解銅めっき液（荏原ユージラ
イト社製 ＰＳ−５０３）に４０度で３時間浸漬して銅
めっきを施すことによって、一方の主面から他方の主面
まで連続する金属熱伝導部を形成して、図１に示される
ような熱伝導シートを作製した。

【００７５】この熱伝導シートの断面をＳＥＭ観察し、
金属熱伝導部内部の銅充填率を調べたところ、約５０％
であった。また、この熱伝導シートの熱伝導率を測定し
たところ３０Ｗ／ｍ・Ｋの数値が得られた。

【００７６】（実施例２）実施例１の熱伝導性シートに
おいて、さらに金属熱伝導部を形成しなかった空孔部に
シリコーン系粘着材（ＧＥ東芝シリコーン製ＴＳＲ１５
１２：１００ｐとＬＲ５０：１ｐの混合物）を含浸さ
せ、１２０℃、５分間の熱処理を行って溶剤をとばすと
ともに架橋させた。

【００７７】この実施例の熱伝導シートでは、シリコー
ン系粘着材が金属熱伝導部の表面上に付着し熱伝導性を
妨げていたので、実施例１の熱伝導シートに比較して熱
伝導率が低下し、熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋとなった。

【００７８】（実施例３）実施例１の熱伝導性シートに
おいて、さらに金属熱伝導部を形成しなかった空孔部に
シリコーン系粘着材（ＧＥ東芝シリコーン製ＴＳＲ１５
１２：１００ｐとＬＲ５０：１ｐの混合物）を含浸さ
せ、表面・裏面ともに布で過剰な粘着材を拭き取った
後、１２０℃、５分間の熱処理を行って溶剤をとばすと
ともに架橋させた。

【００７９】この実施例の熱伝導シートでは、金属熱伝
導部の表面上に付着したシリコーン系粘着材を除去した
ため、実施例２の熱伝導シートに比較して熱伝導率が向
上し、熱伝導率は２８Ｗ／ｍ・Ｋとなった。

【００８０】（実施例４）多孔質樹脂シートに、実施例
１とは銅充填部（金属熱伝導部５）と非充填部（金属熱
伝導部非形成部６）が反転した潜像を作製した。その
後、無電解めっき法により潜像部に銅を析出させた。こ
の熱伝導シートの断面をＳＥＭ観察し、金属熱伝導部内
部の銅充填率を調べたところ、約５０％であった。この
シートの熱伝導率を測定したところ１２８Ｗ／ｍ・Ｋの
数値が得られた。

【００８１】（実施例５〜９）図２〜６に示されるよう
な断面形状の金属熱伝導部５および金属熱伝導部非形成
部６を有する熱伝導シートを作製し、熱伝導率を測定し
た。これら実施例５〜９の熱伝導シートの熱伝導率は、
いずれも従来の熱伝導シートに比較して優れたものであ
ることが認められた。

【００８２】（実施例１０〜１４）図７〜１１に示され
るような表面形状および内部断面形状を有する金属熱伝
導部５および金属熱伝導部非形成部６を有する熱伝導シ
ートを作製した。なお、金属熱伝導部５および金属熱伝
導部非形成部６はいずれも厚さ方向に連続するように作
製した。その熱伝導率は、いずれも従来の熱伝導シート
よりも優れたものであることが認められた。

【００８３】（実施例１５）実施例３で作製したものと
同様の熱伝導シートを３枚用意し、これらをそれぞれの
金属熱伝導部が連続するように接合した。なお、熱伝導
シートどうしの接合は、熱伝導性シートに含浸されたシ
リコーン系粘着材を利用して行った。

【００８４】この熱伝導シートの熱伝導率を測定したと
ころ２４Ｗ／ｍ・Ｋの数値が得られた。本発明の熱伝導
シートでは、複数枚積層した場合においても、各熱伝導
シートの金属熱伝導部を連続させることにより、熱伝導
シート全体においても一方の主面から他方の主面まで金
属熱伝導部を連続させることが可能となり、同様の厚さ
を有する従来の熱伝導シートに比べて大幅な熱伝導率の
向上をはかることができる。

【００８５】（実施例１６）実施例３で作製したものと
同様の熱伝導シートを２枚用意し、これらの間に前記熱
伝導シートと面積および厚さが同一の銅箔を挟んで接合
し、複合部材を作製した。なお、銅箔と各熱伝導シート
の金属熱伝導部とは連続するように接合し、複合部材の
一方の主面から他方の主面まで金属部分が連続するよう
に形成した。また、銅箔と各熱伝導シートとの接合は、
熱伝導性シートに含浸されたシリコーン系粘着材を利用
して行った。

【００８６】この熱伝導シートの熱伝導率を測定したと
ころ１４０Ｗ／ｍ・Ｋの数値が得られ、同様の厚さを有
する従来の熱伝導シートに比較して優れた熱伝導率を有
することが認められた。

【００８７】

【発明の効果】本発明は、熱伝導率に優れた金属からな
る金属熱伝導部を多孔質樹脂シートの一方の主面から他
方の主面まで連続して析出させることで、熱伝導シート
の熱伝導性を大幅に向上させることができる。

【００８８】さらに、金属熱伝導部を表面または内部の
少なくともいずれかで面方向にも連続させることで、熱
伝導を厚さ方向だけでなく、面方向にも行わせることが
でき、３次元的な熱伝導を行わせることにより優れた熱
伝導効果を得ることができる。

【００８９】また、熱伝導シートの金属熱伝導部が形成
されていない部分に接着性あるいは粘着性の樹脂材料を
具備させることで、熱伝導シートと発熱体または熱拡散
部材との接合を容易に行うことができる。

【００９０】上記したような本発明の熱伝導シートは、
多孔質樹脂シートを用い、その空孔部にイオン交換性基
を利用してめっきを行う金属化処理方法等を用いて銅や
銀などの金属を析出させるため、従来の熱伝導シートに
比べて容易に作製することができる。

【００９１】また、上記したような熱伝導シートと金属
部材とを接合することで、熱伝導性に優れる複合部材を
作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱伝導シートの一例を示した外観図

【図２】両主面に半球状の部分を残して金属熱伝導部を
形成した本発明の熱伝導シートの断面図

【図３】一方の主面のみに半球状の部分を残して金属熱
伝導部を形成した本発明の熱伝導シートの断面図

【図４】一方の主面に円錐状の部分を残して金属熱伝導
部を形成した本発明の熱伝導シートの断面図

【図５】厚さ方向に断面積が増加、減少する２種の金属
熱伝導部を形成した本発明の熱伝導シートの断面図

【図６】厚さ方向に断面積が増加または減少する１種の
金属熱伝導部を形成した本発明の熱伝導シートの断面図

【図７】本発明の熱伝導シートの表面形状の一例を示し
た図

【図８】本発明の熱伝導シートの表面形状の一例を示し
た図

【図９】本発明の熱伝導シートの表面形状の一例を示し
た図

【図１０】本発明の熱伝導シートの表面形状の一例を示
した図

【図１１】本発明の熱伝導シートの表面形状の一例を示
した図

【図１２】複数の熱伝導シートからなる本発明の熱伝導
シートの一例を示した断面図

【図１３】複数の熱伝導シートからなる熱伝導シートに
おいて、中間に配置される熱伝導シートの全体に金属熱
伝導部を形成した場合を示した断面図

【図１４】粒状の熱伝導フィラーを有する従来の熱伝導
シートを示した断面図

【図１５】繊維状の熱伝導フィラーを有する従来の熱伝
導シートを示した断面図

【符号の説明】

１……熱伝導シート、２……多孔質樹脂シート、３，４
……主面 ５……金属熱伝導部、６……金属熱伝導部非形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 美和 埼玉県川口市領家５丁目14番25号 東芝ケ ミカル株式会社川口工場内 (72)発明者 平岡 俊郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 浅川 鋼児 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 堀田 康之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 真竹 茂 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB21 BD01 BD21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空孔率が２０〜９５％の多孔質樹脂シー
   トの空孔部の少なくとも一部に、一方の主面から他方の
   主面まで連続する金属熱伝導部が形成された熱伝導シー
   トであって、前記各主面における主面の面積に対する前
   記金属熱伝導部の面積がいずれも０．５％以上であるこ
   とを特徴とする熱伝導シート。
2. 【請求項２】 前記金属熱伝導部がめっき法で形成され
   たものであることを特徴とする請求項１記載の熱伝導シ
   ート。
3. 【請求項３】 前記金属熱伝導部を形成する金属の熱伝
   導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求
   項１または２記載の熱伝導シート。
4. 【請求項４】 前記熱伝導シートの少なくとも一方の主
   面に接着性あるいは粘着性な樹脂組成物を有し、前記主
   面の面積に対する前記樹脂組成物の面積の割合が５〜８
   ５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項記載の熱伝導シート。
5. 【請求項５】 前記熱伝導シートの少なくとも一方の主
   面における前記主面の面積に対する前記多孔質樹脂シー
   トの面積の割合が５〜８５％であり、かつ少なくとも前
   記主面近傍の多孔質樹脂シートが接着性あるいは粘着性
   の物質からなることを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れか１項記載の熱伝導シート。
6. 【請求項６】 前記金属熱伝導部は、前記熱伝導シート
   の表面または内部の少なくとも一方において、面方向に
   連続した部分を有し、かつ前記熱伝導シートの面方向の
   熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とす
   る熱伝導シート。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項記載の前
   記熱伝導シートを複数層積層した熱伝導シートであっ
   て、 前記複数層積層された熱伝導シートは、一方の主面から
   他方の主面まで連続する金属熱伝導部を少なくとも一つ
   有することを特徴とする熱伝導シート。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれか１項記載の前
   記熱伝導シートと金属部材とをそれぞれ１層以上積層さ
   せた複合部材であって、前記複合部材の少なくとも一部
   において、一方の主面から他方の主面まで金属部分が連
   続していることを特徴とする複合部材。
9. 【請求項９】 一方の主面から他方の主面に至る貫通孔
   を少なくとも一つ有する金属部材と、前記金属部材の貫
   通孔に埋設された請求項１乃至６のいずれか１項記載の
   前記熱伝導シートとを有する複合部材であって、前記金
   属部材の貫通孔の軸方向と前記熱伝導シートの両主面間
   に連続する金属熱伝導部の方向とが一致していることを
   特徴とする複合部材。
10. 【請求項１０】 一方の主面から他方の主面に至る貫通
    孔を少なくとも一つ有する請求項１乃至６のいずれか１
    項記載の前記熱伝導シートと、前記貫通孔に埋設された
    金属部材とを有することを特徴とする複合部材。