JP2018160602A

JP2018160602A - 放熱シート

Info

Publication number: JP2018160602A
Application number: JP2017057815A
Authority: JP
Inventors: 史朗石川; Shiro Ishikawa; 和彦山▲崎▼; Kazuhiko Yamasaki; 信一大森; Shinichi Omori
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP6766717B2

Abstract

【課題】密着性が高く、熱伝導性が高い、優れた放熱特性を有する放熱シートを提供する。【解決手段】三次元網目構造の金属骨格およびこの金属骨格の間に形成された気孔を有する多孔質金属シートと、前記気孔に充填されている弾性体とを含む放熱シートであって、厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、前記多孔質金属シートは、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされ、前記気孔は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあり、さらに前記金属骨格は、長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある骨格孔を有し、前記金属骨格の断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりの前記骨格孔の平均個数が１個以上５個以下の範囲にあることを特徴とする放熱シート。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱シートに関する。

一般に、ＣＰＵやパワートランジスタなどの電子部品（発熱体）においては、発生した熱を放散するためにヒートシンクなどの放熱部材（放熱体）が配設される。
従来、電子部品と放熱部材は、熱伝導性に優れた放熱シートを介在させて積層され、ネジ止め等によって積層方向に圧力を付与した状態で固定されている。放熱シートとしては、三次元網目構造の金属骨格およびこの金属骨格の間に形成された気孔を有する多孔質金属シートと、多孔質金属シートの気孔に充填されている弾性体とを含む放熱シートが使用されている。

特許文献１には、多孔質金属シートとして、気孔率（多孔率）が９０．０％〜９８．０％の範囲内で、細孔サイズが９０ＰＰＩ〜１２０ＰＰＩである発泡銅シートを用いることが開示されている。また、この特許文献１には、多孔質金属シート（発泡銅シート）の表面を、弾性体である可撓性有機化合物で被覆することが記載されている。

特許文献２には、多孔質金属シート（可塑性多孔質金属層）として、気孔率１０〜６０％のＣｕ，Ａｌ又はＡｇの多孔質焼結体を用いることが開示されている。

特許文献３には、多孔質金属シートとして、柱状金属が網目状に広がった多孔性金属組織を用いた放熱シートが開示されている。この特許文献３に開示されている放熱シートでは、多孔性金属組織は、気孔率が８０％以上とされている。

特表２０１４−５３４６４５号公報特開平９−１６２３３６号公報特開２００４−２８９０６３号公報

放熱シートは、発熱体にて発生した熱を放熱部材に効率よく伝達できるように発熱体や放熱部材に対して密着し易いこと、つまり界面熱抵抗が低いことと、熱伝導性が高いことが必要となる。
しかしながら、これまで放熱シートの密着性を高くするために、多孔質金属シートの骨格内部に孔（骨格孔）を導入することは検討がなされていなかった。特許文献１、３には、多孔質金属シートの骨格内部に孔を導入することに関する記載はない。そのため密着性と熱伝導度を両立できていない場合があった。また、特許文献２に開示されている多孔質焼結体を用いた放熱シートは、気孔率が４０〜６０％の範囲と低く、金属の含有量が相対的に多いため、硬度が高く、変形しにくい。このため、発熱体や放熱部材に対する密着性が十分ではない場合があった。

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたもので、発熱体や放熱部材に対する密着性が高く、熱伝導性が高い、放熱特性に優れた放熱シートを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の放熱シートは、三次元網目構造の金属骨格およびこの金属骨格の間に形成された気孔を有する多孔質金属シートと、前記気孔に充填されている弾性体とを含む放熱シートであって、厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、前記多孔質金属シートは、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされ、前記気孔は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあり、さらに前記金属骨格は、長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある骨格孔を有し、前記金属骨格の断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりの前記骨格孔の平均個数が１個以上５個以下の範囲にあることを特徴としている。

この構成の放熱シートによれば、多孔質金属シートは、金属骨格に長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある骨格孔を有し、金属骨格の断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりのその骨格孔の平均個数が１個以上５個以下の範囲にあるので、シートが柔らかく、密着性が高いうえ、熱伝導度も確保できる。

また、上記の放熱シートは、厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、多孔質金属シートは、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされ、この気孔は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあるので、シートの熱伝導度と柔軟性が両立しやすく、さらに表面粗さも大きくなりにくい。従って、優れた放熱特性を発揮する。

ここで、本発明の放熱シートにおいては、前記弾性体は、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴムもしくはそれらの混合物であることが好ましい。
この場合、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴムおよびそれらの混合物は耐熱性が高いので、放熱シートの高い密着性と優れた放熱特性とをさらに長期間にわたって維持することができる。

本発明によれば、密着性が高く、熱伝導性が高い、優れた放熱特性を有する放熱シートを提供することが可能性となる。

本発明の実施形態に係る放熱シートの断面図である。本実施例で作製したＮｏ．１の多孔質アルミニウムシートの断面のＳＥＭ写真である。図２の拡大写真である。

以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る放熱シートの断面図である。図１において、放熱シート１０は、三次元網目構造の金属骨格１１および金属骨格１１の間に形成された気孔１３を有する多孔質金属シート１４と、気孔１３に充填されている弾性体１５とを含む。

放熱シート１０は、厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲とされている。
放熱シート１０の厚みが薄くなりすぎると、弾性体１５の変形が可能な範囲が少なくなり、密着性が低下し、界面抵抗が高くなる。また、放熱シート１０が脆くなり、回路基板と放熱材との間に配置する際のハンドリングが難しくなるおそれがある。一方、多孔質金属シート１４の厚みが厚くなりすぎると、バルク熱抵抗が高くなり、放熱シート１０内の熱抵抗が高くなるおそれがある。

多孔質金属シート１４は、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされている。
多孔質金属シート１４の気孔率が低くなりすぎる（即ち、金属骨格１１の含有量が多くなりすぎる）と、多孔質金属シート１４が硬くなって、放熱シート１０の密着性が低下するおそれがある。一方、多孔質金属シート１４の気孔率が高くなりすぎる（即ち、金属骨格１１の含有量が少なくなりすぎる）と、多孔質金属シート１４の熱伝導度が低下して、放熱シート１０内の熱抵抗が高くなるおそれがある。

多孔質金属シート１４内の気孔１３は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲とされている。
気孔１３の平均孔径が小さくなりすぎると、熱伝導度は高くなるが、シート硬さも大きくなるため、界面熱抵抗が大きくなり、結果として熱抵抗が大きくなるおそれがある。一方、気孔１３の平均孔径が大きくなりすぎると、放熱シート１０の表面粗さＲａが大きくなって密着性が低下したり、放熱シート１０内の熱抵抗などの特性のばらつきが大きくなるおそれがある。

本実施形態の放熱シート１０では、多孔質金属シート１４の金属骨格１１に長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある骨格孔１２が形成されている。金属骨格１１に骨格孔１２が形成されていることによって、金属骨格１１は柔らかくなり、多孔質金属シート１４は変形しやすくなる。このため、本実施形態の放熱シート１０では、外力を付与した場合には、変形しやすくなる。骨格孔１２の長径が５μｍ未満であると、金属骨格１１が十分に柔らかくならないおそれがある。一方、骨格孔１２の長径が４０μｍを超えると、金属骨格１１が柔らかくなりすぎて、多孔質金属シート１４の耐久性がなくなってしまうおそれがある。

金属骨格１１に形成されている骨格孔１２の個数は、金属骨格１１の断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりの骨格孔１２の平均個数として１個以上５個以下の範囲とされている。骨格孔１２の個数が少なくなりすぎると、多孔質金属シート１４が硬く、変形しにくくなり、放熱シート１０の密着性が低下するおそれがある。一方、骨格孔１２の個数が多くなりすぎると、多孔質金属シート１４の熱伝導度が低下して、放熱シート１０内の熱抵抗が高くなるおそれがある。

ここで、長さ１００μｍあたりの骨格孔１２の個数は、例えば、金属骨格１１の断面写真に、長さ１００μｍの直線を描き、その長さ１００μｍの直線に接する骨格孔１２の個数を計数することによって得ることができる。

弾性体１５は、耐熱性が高いこと、２００℃の温度でも変質しにくいものであることが好ましい。弾性体１５は、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴムおよびそれらの混合物であることが好ましい。これのゴムおよびゲルは耐熱性が高いので、放熱シートの優れた熱伝導性と密着性とを、さらに長期間にわたって維持することができる。

本実施形態の放熱シート１０は、例えば、多孔質金属シート１４に弾性体１５を充填することによって製造することができる。弾性体１５がシリコーンゴムあるいはフッ素ゴムである場合は、未架橋の液状ゴムを、多孔質金属シート１４の気孔１３に充填した後、未架橋の液状ゴムを架橋させることによって製造することができる。弾性体１５がシリコーンゲルである場合は、流動性のシリコーンゲルを、多孔質金属シート１４の気孔１３に充填した後、シリコーンゲルを硬化させることによって製造することができる。

多孔質金属シート１４としては、アルミニウムを主成分とする発泡アルミニウムシートを用いることができる。発泡アルミニウムシートは、例えば、アルミニウム粉末と焼結助剤粉末とを混合してアルミニウム混合原料粉末を調製するアルミニウム混合原料粉末調製工程、アルミニウム混合原料粉末とバインダー溶液とを混合して粘性組成物を調製する粘性組成物調製工程、粘性組成物に炭素数５〜８の炭化水素系有機溶剤を加えて発泡させて気泡含有粘性組成物を得る気泡含有粘性組成物生成工程、気泡含有粘性組成物を所望の形状に成形した後、乾燥させて焼結前成形体を得る焼結前工程、そして焼結前成形体を非酸化性雰囲気にて加熱焼成して、アルミニウム粉末を焼結させる焼結工程を含む方法によって作製することができる。

アルミニウム混合原料粉末調製工程において、アルミニウム粉末としては、平均粒子径が２μｍ以上２００μｍ以下の範囲内、好ましくは２μｍ以上４０μｍ以下の範囲内、特に好ましくは２μｍ以上５μｍ以下の範囲内のものを用いることができる。焼結助剤粉末としては、チタンおよび／または水素化チタンの粉末を用いることができる。焼結助剤粉末は、平均粒子径が１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内、好ましくは４μｍ以上２０μｍ以下の範囲内のものを用いることができる。アルミニウム粉末の平均粒子径は、焼結助剤粉末の平均粒子径よりも小さいこと、特に１／２以下であることが好ましい。この場合、焼結助剤粉末の表面に微細なアルミニウム粉末が付着したアルミニウム混合原料粉末が調製されるので、緻密なアルミニウム骨格の発泡アルミニウムシートを得ることができる。

粘性組成物調製工程において、バインダー溶液は、水溶性バインダー樹脂と可塑剤とが水に溶解した水溶液であることが好ましい。水溶性バインダー樹脂としては、ポリビニルアルコール、メチルセルロースおよびエチルセルロースの少なくともいずれか一種以上を用いることができる。可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコールおよびフタル酸ジ−ｎ−ブチルの少なくともいずれか一種以上を用いることができる。

気泡含有粘性組成物生成工程において、炭化水素系有機溶剤としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンの少なくともいずれか一種以上を用いることができる。

焼結前工程において、気泡含有粘性組成物を所望の形状に成形する方法としては、例えば、帯状のポリエチレンシートの剥離剤塗布面に、気泡含有粘性組成物をドクターブレード法、スラリー押出し法またはスクリーン印刷法等で塗布して塗布膜を形成する方法を用いることができる。気泡含有粘性組成物の単位面積当たりの塗布量は、０．００２ｇ／ｃｍ^２以上０．０４０ｇ／ｃｍ^２以下の範囲内にあることが好ましい。また、気泡含有粘性組成物の塗布膜の厚さは１００μｍ以上１ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。

気泡含有粘性組成物の塗布膜は、温度および湿度を調整した環境中で保持して、気泡を整寸化した後、乾燥させることが好ましい。気泡の整寸化を、例えば、温度３５℃、湿度９５％ＲＨに調整された環境中で保持することによって行う場合は、保持時間を５分以上１５分以下の範囲内とすることが好ましい。保持時間が短くなりすぎると、気泡含有粘性組成物塗布膜内の気泡のサイズが小さくなり、最終的に得られる発泡アルミニウムシートの気孔のサイズが小さくなりすぎるおそれがある。一方、保持時間が長くなりすぎると、気泡含有粘性組成物塗布膜内の気泡のサイズが大きくなり、最終的に得られる発泡アルミニウムシートの気孔のサイズが大きくなりすぎるおそれがある。

気泡含有粘性組成物の塗布膜は、大気乾燥機にて温度７０℃で乾燥させることが好ましい。
乾燥後の気泡含有粘性組成物の塗布膜を、ポリエチレンシートから剥がし、所望の形状に切り出し、焼結前成形体が得られる。

焼結工程では、上記焼結前成形体を、ジルコニア等の敷粉を敷いたアルミナセッターなどの耐熱容器の上に載置して、非酸化性雰囲気中にて焼成する。非酸化性雰囲気とは、不活性雰囲気または還元性雰囲気を含み、アルミニウム混合原料粉末を酸化させない雰囲気であることを意味する。非酸化性雰囲気は、例えば、露点が−２０℃以下のアルゴン雰囲気中とすることができる。

焼結工程では、先ず、上記焼結前成形体を、仮焼成して、焼結前成形体のバインダー溶液成分を揮発および／または分解させるともに、焼結助剤粉末として水素化チタンを用いた場合には脱水素化させることが好ましい。仮焼成は５２０℃の温度で行うことが好ましい。

次に、仮焼成した焼結前成形体を、本焼成して、アルミニウム粉末を焼結させることによって、発泡アルミニウムシートを得る。本焼成の焼成温度（Ｔ）は、アルミニウム混合原料粉末が融解を開始する温度をＴｍ（℃）として、Ｔｍ−１０（℃）≦焼成温度（Ｔ）≦６８５（℃）を満足する温度とすることが好ましい。例えば、温度６６０℃で行う場合は、焼成時間を９分以上２５分以下の範囲内とすることが好ましい。焼成時間が長すぎると、アルミ骨格内の孔が少なくなり、多孔質金属シート１４が硬く、変形しにくくなり、放熱シート１０の密着性が低下するおそれがある。一方、焼成時間が短すぎると、骨格孔１２の個数が多くなりすぎ、多孔質金属シート１４の熱伝導度が低下して、放熱シート１０内の熱抵抗が高くなるおそれがある。

以上のような構成とされた本実施形態に係る放熱シート１０によれば、多孔質金属シート１４は、金属骨格１１に所定の骨格孔１２が形成されていて、柔らかく、変形しやすいので、外力を付与した場合には変形し易い。一方、多孔質金属シート１４の気孔１３には弾性体１５が充填されているので、外力を除いた場合には、この弾性体１５の変形によって元の形状に戻り易くなる。また、放熱シート１０は、厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、多孔質金属シート１４は、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされ、この気孔１３は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあるので、多孔質金属シート１４の密着性と熱伝導度、バルク熱抵抗をバランスよく発現させることができる。
従って、本実施形態に係る放熱シート１０は、密着性が高く、熱伝導性が高いので、優れた放熱特性を発揮する。

以上、この発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。本実施形態では、多孔質金属シート１４として、アルミニウムを８０質量％以上含むものを用いた例を説明したが、これに限定されることなく、銅、銀などの熱伝導性が高い金属を用いることができる。

本実施形態では、弾性体１５がシリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴムもしくはそれらの混合物である例を説明したが、これに限定されることなく、天然ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴムなどのゴム材料を用いることができる。

＜多孔質アルニウムシートＮｏ．１〜Ｎｏ．２０の作製＞
先ず、平均粒子径４μｍのアルミニウム粉末（不純物として、Ｆｅ：０．１５質量％、Ｓｉ：０．０５質量％およびＮｉ：０．０１質量％を含む）と、平均粒子径９．１μｍの水素化チタン粉末を用意した。このアルミニウム粉末と水素化チタン粉末を質量比で９９：１となる割合で、合計で５００ｇとなるように混合してアルミニウム混合原料粉末を調製した。
また、メチルセルロースを０．１質量部、エチルセルロースを２．９質量部、グリセリンを３質量部、ポリエチレングリコールを３質量部、そして水を９１質量部の割合で、合計５００ｇとなるように混合してバインダー溶液を調製した。

上記のアルミニウム混合原料粉末５０質量部と、上記のバインダー溶液４９質量部とを混練して粘性組成物を調製し、次いで、この粘性組成物にヘプタン１質量部を加えて発泡させ、気泡含有粘性組成物を得た。なお、アルミニウム混合原料粉末、バインダー溶液およびヘプタンは、合計５００ｇとなるように混合した。

次に、得られた気泡含有粘性組成物を、剥離剤が塗布されたポリエチレンシート上に、単位面積当たりの塗布量が下記の表１に示す量となるように、ドクターブレード法にて塗布して気泡含有粘性組成物塗布膜を形成した。この気泡含有粘性組成物塗布膜を温度３５℃、湿度９５％ＲＨに調整された環境中で表１に示す保持時間にて保持して、気泡を整寸化した後、大気乾燥機を用いて温度７０℃で５０分間乾燥した。乾燥後の気泡含有粘性組成物塗布膜をポリエチレンシートから剥がし、直径１００ｍｍの円形に切り出して、焼結前成形体を得た。

得られた焼結前成形体を、ジルコニア敷粉を敷いたアルミナセッターの上に載置して、アルゴン雰囲気中で、温度５２０℃で３０分間仮焼成して、バインダー溶液成分を除去した。仮焼成した後の焼結前成形体を、アルゴン雰囲気中で、表１に示す本焼成温度と本焼成時間で本焼成して、アルミニウム多孔質焼結体を得た。得られたアルミニウム多孔質焼結体をロールプレスにかけ、表１に示す厚さとなるまで圧延して、多孔質アルミニウムシート（発泡アルミニウムシート）を作製した。但し、Ｎｏ．２０では、シートの形状を維持できなかったため、多孔質アルミニウムシートを作製できなかった。

＜多孔質アルニウムシートＮｏ．１〜Ｎｏ．１９の評価＞
得られた多孔質アルミニウムシートの平均孔径、気孔率、金属骨格長さ１００μｍ当たりの骨格孔の数を下記の方法により測定した。この結果を表１に示す。

（平均孔径）
多孔質アルミニウムシートを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、気孔の長径を孔径として１試料につき５０か所測定した。なお、４０μｍ以上の長径を持つ気孔のみを測定対象とした。測定した孔径の算術平均値を算出し、これを平均孔径とした。

（気孔率）
多孔質アルニウムシートを５ｃｍ角のサイズで切り出し、切り出した多孔質アルミニウムシートの質量Ｍ（ｇ）と、体積Ｖ（ｃｍ^３）、真密度Ｄ（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。気孔率は、下記の計算式にて算出した。真密度は気相置換法（マイクロメトリクス社製アキュピックII １３４０）により測定した。
気孔率（％）＝［１−｛Ｍ÷（Ｖ×Ｄ）｝］×１００

（金属骨格の長さ１００μｍあたりの骨格孔の平均個数）
樹脂埋めした多孔質アルニウムシートを準備し、シートの面方向に平行な断面を出した。その後、多孔質アルニウムシートの断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、写真中央に金属骨格が写るようにそれぞれ別視野で撮影したＳＥＭ写真を１０枚用意した。ＳＥＭ写真の倍率は１０００倍とした。図２に、Ｎｏ．１の多孔質アルニウムシートの断面のＳＥＭ写真を、図３に図２中の破線で囲まれた部分の拡大写真を示す。図３に示すように、ＳＥＭ写真の対角線の交点から対角線上の各隅に向かって５０μｍずつ、全長１００μｍの直線を２本描いた。そして、その２本の長さ１００μｍの直線にそれぞれ接する骨格孔（長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にあるもの）の個数を計数した。用意した１０枚の各ＳＥＭ写真で計数された骨格孔の個数の算術平均値を算出し、これを断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりの骨格孔の平均個数とした。

＜放熱シートの作製＞
［本発明例１］
上記方法で作製した多孔質アルニウムシートＮｏ．１に、液状シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１８３０）を塗布し、次いで、真空脱泡に１時間かけて、多孔質アルニウムシートの気孔に液状シリコーンゴムを充填した。液状シリコーンゴムを充填した多孔質アルニウムシートを、二枚の離形フィルム（ダイセルバリューコーティング株式会社：Ｔ１４３２）の間に、多孔質アルミニウムシートと同じ厚さのスペーサーと共に挟み、２ＭＰａの力でプレスしながら１２０度で１時間加熱して、液状シリコーンゴムを硬化させて、多孔質アルニウムシートＮｏ．１にシリコーンゴムを充填した放熱シートを作成した。

［本発明例２］
液状シリコーンゴムの代わりに、二液型シリコーンゲル（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１０１３）を用いたこと、および真空脱泡にかける時間を０．１時間としたこと以外は、本発明例１と同様にして、多孔質アルニウムシートＮｏ．１にシリコーンゲルを充填した放熱シートを作製した。

［本発明例３］
液状シリコーンゴムの代わりに、液状シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１８３０）と二液型シリコーンゲル（信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１０１３）とを質量比で１：１の割合で混合した混合物を用いたこと以外は、本発明例１と同様にして、多孔質アルニウムシートＮｏ．１にシリコーンゴムとシリコーンゲルの混合物を充填した放熱シートを作製した。

［本発明例４］
本発明例１で用いた液状シリコーンゴムの代わりに、液状フッ素ゴム（ダイキン工業株式会社製：ＤＰＡ−３８２）を用いた。上記方法で作製した多孔質アルニウムシートＮｏ．１に、液状フッ素ゴムを塗布し、次いで、真空脱泡に１時間かけて、多孔質アルニウムシートの気孔に液状フッ素ゴムを充填した。次に、８０℃で３０分乾燥を行った。続いて液状フッ素ゴムを充填した多孔質アルニウムシートを、二枚の離形フィルムの間に、多孔質アルミニウムシートと同じ厚さのスペーサーと共に挟み、０．５ＭＰａの力でプレスした。その後、マッフル炉にて１２０℃で１時間加熱して、液状フッ素ゴムを硬化させて、多孔質アルニウムシートＮｏ．１にフッ素ゴムを充填した放熱シートを作製した。

［本発明例５〜１５および比較例１〜７］
多孔質アルニウムシートＮｏ．１の代わりに、表１に示すように多孔質アルニウムシートＮｏ．２〜１９を用いたこと以外は、本発明例１と同様にして、放熱シートを作製した。

＜放熱シートの評価＞
本発明例１〜１５および比較例１〜７で作製した放熱シートの表面粗さＲａ、シート硬さ、熱伝導度、熱抵抗を、下記の方法により測定した。その結果を表２に示す。

（表面粗さＲａ）
表面粗さＲａは、ＢｒｕｋｅｒＮａｎｏ社製Ｄｅｋｔａｋ１５０を用いて測定した。測定は１ｍｍスキャンによって行い、荷重は５．００ｍｇ、スキャンスピードは１ｍｍ／３０ｓとした。

（シート硬さ）
放熱シートを重ねて、５ｍｍ厚の試料を作製した。作製した５ｍｍ厚の試料に対して、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３に準じて、タイプＡのデュロメーター（テフロック、ＧＳ−７１９Ｎ）を用いて硬さを５点測定した。測定した硬さの算術平均値を算出し、これをシート硬さとした。

（熱伝導度）
熱伝導度は、放熱シートの垂直方向の熱拡散率から算出した。放熱シートの垂直（厚み）方向の熱拡散率は、ＮＥＴＺＳＣＨ−ＧｅｒａｔｅｂａｕＧｍｂＨ製のＬＦＡ４７７Ｎａｎｏｆｌａｓｈを用いたレーザーフラッシュ法で測定した。放熱シートの熱伝導度の計算には、多孔質アルニウムシートの密度と比熱、および弾性体の密度と比熱から体積分率に基づいて計算した値を用いた。

（熱抵抗）
放熱シートを銅板（５０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）の上に貼り付けた。この放熱シートを貼り付けた銅板の放熱シートと発熱体パッケージとをトルク４０Ｎｃｍの力でねじ留めした上で、Ｔ３Ｓｔａｒ装置を用いて、放熱シートの熱抵抗を測定した。発熱体パッケージはＴＯ−３Ｐを用いた。発熱：１Ａ、３０ｓｅｃ（素子温度：ΔＴ＝２．６℃）、測定：０．０１Ａ、測定時間：４５ｓｅｃの条件で測定を行った。

本発明例１〜１５で得られた放熱シートは、比較例１〜７で得られた放熱シートと比較して熱抵抗が低いこと、すなわち優れた放熱特性を有することが確認された。比較例１〜７で得られた放熱シートの熱抵抗が高くなった理由は、次のように推察される。

比較例１の放熱シートは厚さが薄くなりすぎて、密着性が低下したためであると推察される。これは本発明例１の熱伝導度、厚みとの関係からより明確に支持される。つまり本発明例１の熱伝導度は比較例１のものと同程度で、比較例１の厚みは本発明例１の半分である。従って、バルク熱抵抗としては比較例１のほうが低い。しかしながら熱抵抗としては比較例１のほうが高くなっている。これは、界面熱抵抗が高いことを示しており、密着性が低下していることを示している。
比較例２の放熱シートは厚さが厚くなりすぎて、バルク熱抵抗が大きくなりすぎたためであると推察される。

比較例３の放熱シートは平均孔径と気孔率が小さくなりすぎて、密着性が低下したためであると推察される。これは本発明例１の熱伝導度、厚みとの関係からより明確に支持される。つまり比較例３の熱伝導度は本発明例１よりも高く、厚みは同じである。従ってバルク熱抵抗は比較例３のほうが低い。しかしながら熱抵抗としては比較例３のほうが高くなっている。これは、界面熱抵抗が高いことを示しており、密着性が低下していることを示している。
比較例４の放熱シートは、平均孔径が大きく、表面粗さＲａが大きくなりすぎたため、密着性が低下したためであると推察される。これは本発明例１の熱伝導度、厚みとの関係からより明確に支持される。つまり比較例４の熱伝導度は本発明例１と同程度であり、厚みは同じである。従ってバルク熱抵抗はほぼ変わらない。しかしながら熱抵抗としては比較例４のほうが高くなっている。これは、界面熱抵抗が高いことを示しており、密着性が低下していることを示している。
比較例５の放熱シートは、気孔率が低くなりすぎて、密着性が低下したためであると推察される。これは本発明例１の熱伝導度、厚みとの関係からより明確に支持される。つまり比較例５の熱伝導度は本発明例１よりも高く、厚みは同じである。従ってバルク熱抵抗はほぼ変わらない。しかしながら熱抵抗としては比較例５のほうが高くなっている。これは、界面熱抵抗が高いことを示しており、密着性が低下していることを示している。

比較例６の放熱シートは、金属骨格に形成されている骨格孔の数が少なくなりすぎて、密着性が低下したためと推察される。これは本発明例１とのシート-6硬さの違いや熱抵抗の違いからより明確に支持される。つまり比較例６の熱伝導度は本発明例１と同じであり、厚みも同じである。従ってバルク熱抵抗はほぼ変わらない。しかしながら熱抵抗としては比較例６のほうが高くなっている。これは、界面熱抵抗が高いことを示しており、密着性が低下していることを示している。この密着性の低下は、シート硬さからわかるように、金属骨格に形成されている骨格孔の数が少なくなりすぎて、シートの柔軟性が低下したためと推察される。
比較例７の放熱シートは、骨格孔の数が多くなりすぎて、多孔質アルミニウムシートの熱伝導度が低下したためであると推察される。これは熱伝導度測定値から明確に支持される。

１０放熱シート
１１金属骨格
１２骨格孔
１３気孔
１４多孔質金属シート
１５弾性体

Claims

三次元網目構造の金属骨格およびこの金属骨格の間に形成された気孔を有する多孔質金属シートと、前記気孔に充填されている弾性体とを含む放熱シートであって、
厚みが１５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、前記多孔質金属シートは、気孔率が７０％以上９９％以下の範囲とされ、前記気孔は、平均孔径が５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあり、さらに前記金属骨格は、長径が５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にある骨格孔を有し、前記金属骨格の断面観察によって測定される長さ１００μｍあたりの前記骨格孔の平均個数が１個以上５個以下の範囲にあることを特徴とする放熱シート。
前記弾性体が、シリコーンゴム、シリコーンゲル、フッ素ゴムもしくはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の放熱シート。