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公開番号2024062448
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-10
出願番号2022170278
出願日2022-10-25
発明の名称伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,国立大学法人九州大学
代理人個人
主分類C01B 32/28 20170101AFI20240501BHJP(無機化学)
要約【課題】熱伝導性が高く電気絶縁性も高い伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法を提供する。
【解決手段】伝熱シート1は、樹脂2を母材とするシートの中に、複数のダイヤモンドフレークFがシートの厚さ方向に並んだダイヤモンドフレークチェーンFaを複数含んでいる。ダイヤモンドフレークチェーンFaを構成するダイヤモンドフレークFは、隣接するダイヤモンドフレークFに一部が面接触している。ダイヤモンドフレークFは、多結晶ダイヤモンドから形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
樹脂を母材とするシートの中に、
複数のダイヤモンドフレークが前記シートの厚さ方向に並んだダイヤモンドフレークチェーンを複数含む、伝熱シート。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記ダイヤモンドフレークチェーンを構成する前記ダイヤモンドフレークは、隣接する前記ダイヤモンドフレークに一部が面接触している、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項３】
前記ダイヤモンドフレークは、厚さが０．５μｍ～１０μｍ、面積が１０μｍ
２
～５０００μｍ
２
である、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項４】
前記ダイヤモンドフレークは、電気抵抗率が１０
－３
Ωｃｍ～１０
６
Ωｃｍである、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項５】
前記ダイヤモンドフレークは、多結晶ダイヤモンドから形成されている、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項６】
前記多結晶ダイヤモンドは、粒径が０．１μｍ～１０μｍである、請求項５に記載の伝熱シート。
【請求項７】
前記ダイヤモンドフレークは、ホウ素、リン、窒素の少なくともいずれかをドーパントに含む、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項８】
前記樹脂は、シリコーン、アクリル、エポキシ、ウレタン、フェノールの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項９】
複数のダイヤモンドフレークを含む液状の樹脂をシート状に形成する工程と、
前記シート状に形成された液状の樹脂に対して厚さ方向の電界を印加し、複数の前記ダイヤモンドフレークが前記厚さ方向に並んだダイヤモンドフレークチェーンを形成する工程と、
前記ダイヤモンドフレークチェーンが形成された液状の樹脂を硬化させる工程と、を含む、伝熱シートの製造方法。
【請求項１０】
シリコン基板の表面に、多結晶ダイヤモンドを成長させて多結晶ダイヤモンド薄膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の表面から前記多結晶ダイヤモンド薄膜を分離する工程と、
前記多結晶ダイヤモンド薄膜を粉砕して複数の前記ダイヤモンドフレークに形成する工程と、
液状の樹脂に複数の前記ダイヤモンドフレークを混合する工程と、をさらに含む、請求項９に記載の伝熱シートの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドフレークを含む伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドには、熱伝導率が高いという特徴がある。また、ダイヤモンドは半導体としての性質を備えており、ダイヤモンドにドープするｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントの濃度を制御することで、電気抵抗率が高いダイヤモンドを製造することができる。このような特徴を活用し、ダイヤモンドを伝熱シートのフィラーとして使用することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
非特許文献１には、プレポリマー（ｐｒｅ－ｐｏｌｙｍｅｒ）にフィラーとして直径が８～２０μｍのダイヤモンド粒子（ｍｉｃｒｏｄｉａｍｏｎｄｓ）を混ぜてシート状に形成し、電界を印加して電界の方向にダイヤモンド粒子を整列させ、その後、加熱して硬化させて伝熱シートを作成することが開示されている。伝熱シートの一方の面に与えられた熱は、伝熱シートの中で整列したダイヤモンド粒子を介して伝熱シートの他方の面に伝導される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Hong-Bake Cho, Tadachika Nakayama, Tsuneo Suzuki, Satoshi Tanaka, Weihua Jiang, Hisayuki Suematsu, Ji-Won Lee, Hong-Dae Kim, Koichi Niihara, “Electric-field-assisted fabrication of linearly stretched bundles of microdiamonds in polysiloaxane-based composite material”, Diamond & Related Materials 26 (2012) 7-14
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１の伝熱シートは、フィラーとしてダイヤモンド粒子を使用することで高い電気絶縁性を実現することができるものの、隣接するダイヤモンド粒子は点接触により熱を伝導するものであるため熱伝導性が低いという問題点が有り、更なる改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明は、熱伝導性が高く電気絶縁性も高い伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の伝熱シートは、樹脂を母材とするシートの中に、複数のダイヤモンドフレークが前記シートの厚さ方向に並んだダイヤモンドフレークチェーンを複数含む。
【０００８】
本発明の伝熱シートの製造方法は、複数のダイヤモンドフレークを含む液状の樹脂をシート状に形成する工程と、前記シート状に形成された液状の樹脂に対して厚さ方向の電界を印加し、複数の前記ダイヤモンドフレークが前記厚さ方向に並んだダイヤモンドフレークチェーンを形成する工程と、前記ダイヤモンドフレークチェーンが形成された液状の樹脂を硬化させる工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱伝導性が高く電気絶縁性も高い伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施の形態の伝熱シートの（ａ）平面図（ｂ）側面図（ｃ）拡大断面図
本発明の一実施の形態の伝熱シートの使用例の説明図
本発明の一実施の形態のダイヤモンドフレークの製造工程の説明図
本発明の一実施の形態の伝熱シートの製造工程の説明図
本発明の一実施の形態の伝熱シートの製造工程におけるダイヤモンドフレークを含む液状の樹脂の（ａ）電界印加前の拡大断面図（ｂ）電界印加後の拡大断面図
本発明の一実施の形態の伝熱シートの製造方法のフロー図
実験で使用したダイヤモンドフレークの（ａ）光学顕微鏡像を示す図（ｂ）面積のヒストグラム（ｃ）サイズのヒストグラム
実験１のアクリルとダイヤモンドフレークの混合液の（ａ）電界印加前の光学顕微鏡像を示す図（ｂ）電界印加後の光学顕微鏡像を示す図
実験２のシリコーンとダイヤモンドフレークの混合液の（ａ）電界印加前の光学顕微鏡像を示す図（ｂ）電界印加後の光学顕微鏡像を示す図
比較実験で使用した球状のダイヤモンド粒子の（ａ）光学顕微鏡像を示す図（ｂ）面積のヒストグラム（ｃ）サイズのヒストグラム
比較実験のアクリルと球状のダイヤモンド粒子の混合液の（ａ）電界印加前の光学顕微鏡像を示す図（ｂ）電界印加後の光学顕微鏡像を示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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