CN107635767A - 石墨复合膜及其制造方法、以及散热部件 - Google Patents

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CN107635767A
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graphite
film
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sag
swell
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金田典也
矢野秀明
太田雄介
中村正明
西川泰司
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Original Assignee
Kaneka Corp
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Abstract

本发明提供在不影响散热性的前提下抑制了当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的石墨复合膜及其制造方法。还提供将粘着层与石墨膜层叠而成的石墨复合膜及其制造方法,其中,粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。

Description

石墨复合膜及其制造方法、以及散热部件
技术领域
本发明涉及石墨复合膜及其制造方法、以及散热部件。
背景技术
石墨膜具有优越的散热特性,作为散热部件用于搭载在电脑等各种电子设备或者电气设备上的半导体元件及其他发热元件等上。
上述散热部件中,为发挥石墨膜的优越热传导性,用环氧树脂或丙稀树脂等粘接剂或粘着剂将石墨膜与发热部件的框体接合起来。为了降低上述散热部件中石墨膜与发热部件之间的接触部的热阻,提高石墨膜的散热效果,还公开了采用在石墨层的表面上点状涂布了粘着剂的石墨复合膜的技术(专利文献1)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本国公开专利公报“特开2002-319653号公报(2002年10月31日公开)”
发明内容
(发明所要解决的问题)
但是,上述专利文献1所述的技术中石墨膜的散热性仍然不充分。其原因在于粘着剂是点状涂布的,因此石墨复合膜与粘着对象体(发热部件)之间的密接性差,导致从石墨复合膜到粘着对象体的传热差,从而影响了散热性。另一方面,关于整面涂布粘着剂的一般的石墨复合膜,虽石墨复合膜与粘着对象体(发热部件)之间的密接性好,散热性优越,但是将石墨复合膜接合在发热部件上时,空气会被卷入,存在着粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的问题。特别是由于近年电子设备的发热问题不断深化,电子设备中使用的石墨复合膜的尺寸呈现大型化,而在将这样大尺寸的板贴上时,产生气泡的问题更明显。
气泡的产生会导致(i)外观差,(ii)气泡形成的凹凸对其他部件造成物理性阻碍,(iii)与粘着对象体之间的密接性差,(iv)与向粘着对象体的传热不顺畅等问题。
本发明的目的是提供能在不影响散热性的前提下抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的石墨复合膜及其制造方法、以及利用上述石墨复合膜的散热部件。
发明内容
本发明人对上述课题锐意研究,结果发现在具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层的石墨复合膜中,通过使被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,且在粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面形成凹凸构造,就能够在不影响散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,从而完成了本发明。即,本发明包含以下的发明。
本发明的石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
本发明的石墨复合膜的制造方法是具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层的石墨复合膜的制造方法,其特征在于包括如下工序:将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,且使该凹凸构造配置在该粘着层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
另外,本发明的石墨复合膜的其他制造方法是具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层的石墨复合膜的制造方法,其特征在于包括如下工序:通过将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面,来制作至少单面上设置有凹凸构造的粘着层;以及,将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘接层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
另外,本发明的石墨复合膜的其他制造方法是具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层,并使石墨膜的该凹凸构造从该粘着层的表面显现出来,从而在该粘着层的表面上形成凹凸构造。
本发明的散热部件是包含石墨复合膜的散热部件,其特征在于:所述石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
(发明效果)
通过本发明的石墨复合膜,能够在不影响散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡。
通过本发明的石墨复合膜的制造方法,能够制造如下的石墨复合膜:能够在不影响散热性的前提下,抑制当与粘着对象体贴合时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡。
通过本发明的散热部件,能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此能够防止散热部件中发生(i)外观差,(ii)气泡形成的凹凸对其他部件造成物理性阻碍,(iii)与粘着对象体之间的密接性差,(iv)向粘着对象体的传热不顺畅等问题。
附图说明
图1示出本发明中粘着层表面具有的凹凸构造的具体例子,(a)示出独立的多个丘状突起,(b)示出格子状的沟槽,(c)示出条纹状的沟槽。
图2示出本发明的实施例中用于石墨膜制造的加热处理装置的概略结构。
图3是本发明的实施例中用于石墨膜制造的加热处理装置的加热空间截面图。
图4是本发明的实施例中制造石墨膜时用于实现石墨化的碳化膜的设置方法的示意图。
图5是表面具有凹凸构造的粘着层的一个制作方法的示意图。
图6是表面具有凹凸构造的粘着层的另一个制作方法的示意图。
图7是表面具有凹凸构造的粘着层的另一个制作方法的示意图。
图8是本发明的实施例中进行石墨复合膜散热试验的装置的结构图。
图9的(a)是沿着虚线A将图1的(a)所示的丘状突起切断时的截面图,(b)是沿着虚线B将图1的(b)所示的格子状沟槽切断时的截面图、或者沿着虚线C将图1的(c)所示的条纹状沟槽切断时的截面图。
图10示出本发明的实施例中从石墨膜的保护层侧观察散热部件的结果。
图11示出本发明的具有三层式构造粘着层的石墨复合膜的截面。
<附图标记说明>
1 加热处理装置
2 高分子膜
3 加热空间
4 石墨制夹具
5 碳化膜
6 石墨化炉
7 重力方向
8 隔离物
9 粘着剂溶液
10 凸版式涂布器的凸版式涂布辊
11 橡胶扫帚
12 通过点式印刷机得到的层叠品
13 层叠品
14 隔离物
15 第1粘着层
16 基材
17 第2粘着层(丘状突起)
19 实施了浮雕处理的隔离物
20 粘着剂溶液
21 橡胶扫帚
22 第2粘着层
23 基材
24 第1粘着层
25 隔离物
26 隔离物
27 不具有凹凸构造的粘着层
28 基材
29 粘着层(第1粘着层)
30 隔离物
31 实施了浮雕处理的隔离物
32 第2粘着层
33 SUS板
34 粘着层
35 石墨膜
36 保护层
37 发热部件
38 凸部的顶面
39 凹部的底面
40 丘状突起的侧面
41 石墨膜
42 粘着剂
43 第2粘着层
44 基材
45 第1粘着层
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。此外,本说明书中所述的学术文献以及专利文献全部可以作为参考而在本说明书中引用。另外,只要本说明书没有特别记载,表示数值范围的“A~B”是指“A以上(包含A且大于A)、B以下(包含B且小于B)”。
〔1〕石墨复合膜
如上所述,整面涂布粘着剂的一般的石墨复合膜中,石墨复合膜与粘着对象体(发热部件)之间的密接性好,散热性优越,但是将石墨复合膜连接在发热部件上时,空气会被卷入,存在着粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的问题。作为解决产生气泡问题的方法,可以想到降低粘着对象体与石墨复合膜的密接频度及密接性的方法。上述方法具体地可想到使用点状的粘着剂或粘着力(剥离强度)弱的粘着剂等,但是这些方法会牺牲散热性这一石墨复合膜的主要目的。因此,本发明人为了实现能够在不影响散热性的前提下防止空气混入的石墨复合膜而锐意研究,结果发现以下的石墨复合膜能够在不影响散热性的前提下防止空气混入,从而完成了本发明,即,所述石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。即,本发明的石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
(1-1)粘着层
粘着层是指:层叠在石墨膜上的用以接合粘着对象体与石墨结合膜的层。本发明的石墨复合膜中,被粘着剂覆盖的石墨膜面积为石墨膜的整体面积的35%以上且100%以下且粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造即可。由此,能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡。对于本发明的效果,本发明人如下推测。首先,石墨复合膜中,若与粘着对象体相接的粘着层的表面上形成有凹凸构造,则将石墨复合膜与粘着对象体贴合时,即使两者之间产生气泡,也能够通过由该凹凸构造产生的细微的缝隙而容易地去除气泡(所谓的易“排出空气”性)。并且,本发明的石墨复合膜中,石墨膜整体面积的35%~100%被粘着剂覆盖,通过由凹凸构造产生的细微的缝隙将气泡去除后,至少一部分的细微缝隙部位上存在着粘着剂,而通过该粘着剂也能将石墨复合膜接合到粘着对象体上。因此,石墨复合膜与粘着对象体(例如,SUS框体、塑料框体等)的密接性良好,石墨复合膜向粘着对象体的传热顺畅,不会影响散热性。
本发明中,“被粘着剂覆盖的石墨膜面积”是指:以包含用来与粘着对象体贴合的粘着剂的层为准来看时的、被粘着剂覆盖的石墨膜面积。因此,若粘着层为多层构造,则“被粘着剂覆盖的石墨膜面积”是指:以粘着层的最外层为准来看时的、被粘着剂覆盖的石墨膜面积,其中最外层是指位于粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧且包含用来与粘着对象体贴合的粘着剂的层。另外,多层构造的情况下,虽最外层的粘着剂不直接与石墨膜相接,但是将粘着剂的覆盖区域相所对应的石墨膜面积作为“被粘着剂覆盖的石墨膜面积”。
本发明的石墨复合膜中,被粘着剂覆盖的石墨膜面积为石墨膜的整体面积的35%以上且100%以下。即,本发明中,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例包括100%的情况、以及35%以上且低于100%的情况。
被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例若为100%,则例如为如下结构:如图9的(b)所示,以粘着层为准来看,石墨膜的整体面积被粘着剂覆盖,并且粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例若为35%以上且低于100%,则例如为如下结构:如图9的(a)所示,以粘着层为准来看,石墨膜具有没被粘着剂覆盖而露出的部分,并且粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。上述情况下,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例更优选为35%以上且90%以下,进而优选为50%以上且85%以下。被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例在所述范围内,则与粘着对象体的接触好,热传导优越,能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。此外,由于与粘着对象体的接触好,因此粘着力也优越。
本发明中,粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造即可,而粘着层的与石墨膜相接的面可为任意构造。即,粘着层的与石墨膜相接的面可以具有凹凸构造,也可以不具有凹凸构造。
(1-1-1)凹凸构造
本发明中,具有凹凸构造是指:不平坦,具有凹凸即可,对其他结构并无特别限定。关于所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度,例如更优选Ra为0.19μm以上且10μm以下,并且,Rz为1.6μm以上且100μm以下,进而优选Ra为0.19μm以上且1.0μm以下,并且,Rz为1.6μm以上且10.0μm以下,特别优选Ra为0.35μm以上且0.70μm以下,并且,Rz为2.5μm以上且6.0μm以下。或者,所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra优选为0.19μm以上且10μm以下,更优选为0.19μm以上且1.0μm以下,进而优选为0.35μm以上且0.70μm以下。另外,所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Rz更优选为1.6μm以上且100μm以下,进而优选为1.6μm以上且10.0μm以下,特别优选Rz为2.5μm以上且6.0μm以下。具有所述凹凸构造的表面的表面粗糙度在所述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。其中,表面粗糙度是指通过实施例所述的测定方法来测定的值。
其中,所述凹凸构造的具体形状并无特别限定,可为任意形状。另外,所述凹凸构造形状可以不固定,可组合各种形状的凹部及凸部中的至少任意一方。但是,从外观及生产性的观点来看,所述凹凸构造更优选是由固定形状的凹部及凸部中的至少任意一方组成的。形状固定,则外观美观,图案固定,则适于膜的大量生产。
所述凹凸构造由固定形状的凹部及凸部中的至少任意一方组成的情况下,对具体形状并无特别限定,例如,可举出格子状或条纹状的沟槽、或者独立的多个丘状突起。
<独立的多个丘状突起>
图1示出所述凹凸构造的具体例子。图1中(a)是从上观察独立的多个丘状突起的俯视图。图中,影线部分是丘状突起。其中,丘状突起的形状虽在图中是圆形,但不限定为圆形,例如也可为椭圆形、多角形、棒状、带状、不规则形状等任意形状。多角形包括三角形、正方形·长方形·菱形等四角形、五角形、六角形等。
沿着虚线A将图1的(a)所示的丘状突起切断的截面图可为图9的(a)的结构,也可为图9的(b)的结构。即,凹部的底面部分上可存在粘着剂,也可不存在粘着剂。或者,所述截面图可为将图9的(a)的结构与(b)的结构混在一起的结构。在这些例子中,丘状突起是所述凹凸构造的凸部,丘状突起以外的部分是所述凹凸构造的凹部。
图9的(a)是,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例为35%以上且低于100%的一个例子。如图9的(a)所示,在该例子中,石墨膜41具有没被粘着剂42覆盖而露出的部分。图9的(a)的例子中,石墨膜41的没被粘着剂42覆盖而露出的部分亦即凹部的底面39。在上述结构中,丘状突起的高度h与粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度相同,粘着层的凹部中不存在粘接剂,石墨膜41(对于后述的具有三层式构造的粘着层而言,相当于三层式构造中的基材)露出。这种情况下,也可以说粘着层包含设置在石墨膜41上的多个粘着部,而关于粘着层表面的凹凸构造,也可以说凸部由所述粘着部构成,且凹部中不存在粘接剂而石墨膜41露出。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
图9的(b)是,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例为100%的一个例子。如图9的(b)所示,在该例子中,石墨膜41的整体面积被粘着剂42覆盖,并且粘着层的与石墨膜41相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。在上述结构中,丘状突起的高度h比粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度薄,粘着层的凹部的底部39与石墨膜41之间存在着粘接剂。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,并且在贴合后,粘着对象体与石墨复合膜可通过存在于粘着层凹部的底部39与石墨膜41之间的粘接剂而接合,因此优选。
从密接性优越的观点来看,各丘状突起的顶面38更优选处在同一平面。另外,从同样的观点来看,更优选各丘状突起的顶面38为平面。各丘状突起虽在图1的(a)及图9的(a)及(b)中规则地设置,但是也可不规则设置。另外,各丘状突起虽在图1的(a)及图9的(a)及(b)中为相同形状,但也可包括多种不同的形状。凹部的底面39也并无特别限定,更优选处在同一平面。另外,更优选所述底面39为平面。
丘状突起的侧面40可与所述底面39或所述顶面38略垂直,也可形成角度。若形成角度,则丘状突起的侧面40与所述底面39所形成的夹角α优选为60°以上且150°以下,更优选为90°以上且120°以下。但是,本实施方式中,丘状突起的侧面40不一定与所述底面39或所述顶面38形成明显的夹角α,也包括侧面40与底面39或顶面38的相接部位带有弧度的形态。丘状突起的高度h,即,所述底面39与所述顶面38之间的间隔优选为0.1μm以上且20μm以下,更优选为0.5μm以上且5μm以下,进而优选为1.0μm以上且3.0μm以下。所述丘状突起的高度h在所述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,更好地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
若所述丘状突起为规则设置的多角形、棒状、带状的丘状突起,则丘状突起的一个边(i)和邻接丘状突起的与该边(i)相对向的一个边(ii)之间的间隔(以下也称为“丘状突起相互间的间隔”。)优选为0.01mm以上,更优选为0.1mm以上。另外,上限优选为2.0mm,更优选为0.88mm,进而优选为0.5mm。例如,若丘状突起为四角形,则丘状突起的四角形的一个边(i)和邻接丘状突起的四角形的与该边(i)相对向的一个边(ii)之间的间隔优选在上述范围内。所述间隔在上述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
<格子状的沟槽>
图1中(b)是从上观察格子状的沟槽的俯视图。图中,非影线部分是格子状的沟槽。其中,格子状的沟槽虽在图中是正方形格子,但是不限定为正方形格子,例如也可为三角形格子、长方形格子、菱形格子、多角形格子等任意的格子,也可包含多种格子。另外,沟槽不限定为直线沟槽,也可为曲线沟槽。
与独立的多个丘状突起的情况一样,沿着虚线B将图1的(b)所示的格子状的沟槽切断时的截面图可为图9的(a)的结构,也可为图9的(b)的结构。也可将图9的(a)的结构与(b)的结构混在一起。格子状的沟槽的例子中,格子状的沟槽是所述凹凸构造的凹部,格子状的沟槽以外的部分是所述凹凸构造的凸部。
关于图9的(a)及(b),见“<独立的多个丘状突起>”栏中的说明。在格子状的沟槽的例子中,如图9的(a)的结构所示,格子状的沟槽的深度h与粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度相同,凹部中不存在粘接剂,石墨膜41(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的基材)露出。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
另外,格子状的沟槽的例子中,如图9的(a)的结构中,格子状的沟槽的深度h比粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度薄,凹部的底部39与石墨膜41之间存在着粘接剂。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,并且在贴合后,粘着对象体与石墨复合膜可通过存在于粘着层凹部的底部39与石墨膜41之间的粘接剂而接合,因此优选。
从密接性优越的观点来看,沟槽部分以外的部分的顶面、即凸部的顶面更优选处在同一面。另外,从同样的观点来看,更优选该顶面为平面。
另外,格子状的沟槽的间距优选为0.05mm以上且2.0mm以下,更优选为0.1mm以上且1.0mm以下,进而优选为0.15mm以上且0.40mm以下。其中,格子状的沟槽的间距是指:构成格子的沟槽彼此相交的交点和与该交点邻接的交点之间的间隔。此外,若沟槽具有一定的宽度,则所述交点是指:沟槽中心线彼此相交的交点。例如,若沟槽构成为正方形格子及菱形格子,则间距是由各沟槽中心线所形成的正方形或菱形格子的一个边的长度。另外,若沟槽构成为长方形格子,则间距是该长方形的一方边长及另一方边长这两个间距。因此,若沟槽构成为长方形格子,则优选两个间距均在上述范围内。格子状的沟槽的间距在所述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,更好地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
此外,沟槽的深度优选为0.1μm以上且20μm以下,更优选为0.3μm以上且5μm以下,进而优选为0.5μm以上且1.9μm以下。沟槽的宽度也并无特别限定,优选为0.001mm以上且2mm以下,更优选为0.01mm以上且0.05mm以下。格子状的沟槽的深度及宽度在所述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,更好地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
沟槽的形状也并无特别限定,其截面例如可为V字形、U字形、四角形等。此外,沟槽的截面可以不是严密的V字形、U字形、四角形,而是将这些形状变形后的不规则的形状。另外,独立的多个丘状突起与格子状的沟槽有时呈现相同的凹凸形状。
<条纹状的沟槽>
图1中(c)是从上观察条纹状的沟槽的俯视图。其中,本发明中,条纹状是指图1的(c)所示的条状的条纹,不包括格子状条纹。图中,非影线部分是条纹状的沟槽。其中,条纹状的沟槽虽在图中是直线沟槽,但是沟槽的形状不限定于此,也可为曲线沟槽。此外,虽图中沟槽与沟槽的间隔是固定的,但间隔也可不固定。
与独立的多个丘状突起的情况相同,沿着虚线C将图1的(c)所示的条纹状的沟槽切断时的截面图可为图9的(a)的结构,也可为图9的(b)的结构,还可以将这些结构混在一起。条纹状的沟槽的例子中,条纹状的沟槽是所述凹凸构造的凹部,条纹状的沟槽以外的部分是所述凹凸构造的凸部。
关于图9的(a)及(b),见“<独立的多个丘状突起>”栏中的说明。格子状的沟槽的例子中,如图9的(a)的结构所示,条纹状的沟槽的深度h与粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度相同,凹部中不存在粘接剂,石墨膜41(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的基材)露出。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
另外,格子状的沟槽的例子中,如图9的(a)的结构所示,条纹状的沟槽的深度h比粘着层(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的第2粘着层)的厚度薄,凹部的底部39与石墨膜41(相当于后述的具有三层式构造的粘着层中的基材)之间存在着粘接剂。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,并且在贴合后,粘着对象体与石墨复合膜可通过存在于粘着层凹部的底部39与石墨膜41之间的粘接剂而接合,因此优选。
从密接性优越的观点来看,沟槽部分以外的部分的顶面、即凸部的顶面更优选处在同一面。另外,从同样的观点来看,该顶面更优选为平面。此外,条纹状的沟槽的间距优选为0.1mm以上且2.0mm以下,更优选为0.5mm以上且1.0mm以下。其中,条纹状的沟槽的间距是指沟槽与沟槽的间隔。另外,若沟槽具有一定的宽度,则所述间隔是指:沟槽中心线彼此之间的间隔。条纹状沟槽的深度、宽及形状可与格子状的沟槽相同。
<粘着层的厚度>
所述粘着层的厚度优选为1.00μm以上且20.00μm以下,更优选为2.00μm以上且10.00μm以下,进而优选为3.00μm以上且7.00μm以下。所述粘着层的厚度为1.00μm以上,则与粘着对象体的连接充分,因此优选。此外,所述粘着层的厚度为20.00μm以下,则经由粘着剂将在石墨膜上扩散的热传到粘着对象体时,能够抑制热阻,因此优选。其中,“粘着层的厚度”是指:包含用来与粘着对象体贴合的粘着剂的层的厚度。因此,若粘着层为多层构造,则“粘着层的厚度”是指粘着层的最外层的厚度,其中最外层是指位于粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧且包含用来与粘着对象体贴合的粘着剂的层。例如,若粘着层具有后述的三层式构造,则粘着层的厚度是指后述第2粘着层的厚度。
另外,粘着层的厚度是根据后述实施例所述的方法测定得到的。此外,本说明书中,若石墨膜(GS)、粘着层及粘着层为三层式构造,则上述各层、石墨复合膜、应用层、保护层等的厚度也同样是根据后述实施例所述的方法测定得到。
(1-1-2)粘着层的结构
关于所述粘着层,只要被粘着剂覆盖的石墨膜面积为石墨膜的整体面积的35%以上且100%以下,且粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造,则对粘着层的结构并无特别限定,可为单层构造,也可为多层构造。所述粘着层更优选具有由第1粘着层、基材及第2粘着层构成的三层式构造。所述粘着层中包含基材,则石墨复合膜的韧度增加。另外,由于能够抑制石墨膜断开,因此将安上后的石墨膜再次剥离时,能够防止石墨膜发生层间剥离。因此,更易进行剥下石墨膜并再次粘贴的操作。
图11示出具有三层式构造粘着层的石墨复合膜的截面的一个例子。图11的(a)是,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例为35%以上且低于100%时的一个例子,图11的(b)是,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例为100%时的一个例子。
如图11的(a)及(b)所示,在所述石墨膜41上,从所述石墨膜41侧开始,第1粘着层45、基材44及第2粘着层43按照所述第1粘着层45、所述基材44、所述第2粘着层43的这一顺序层叠着。因此,所述粘着层中,所述第2粘着层43的与所述基材44不相接的表面具有所述凹凸构造即可。另外,关于粘着层具有三层式构造时的所述凹凸构造,可参见上述“(1-1-1)的凹凸构造”栏中的说明,故在此省略。但是,将上述“(1-1-1)的凹凸构造”栏的说明中的“石墨膜41”替换为“基材”,将“粘着层”替换为“第2粘着层”。
上述三层式构造的粘着层中,同样地,被粘着剂覆盖的石墨膜面积是石墨膜的整体面积的35%以上且100%以下即可。其中,三层式构造的粘着层中,被粘着剂覆盖的石墨膜面积是指:以粘着层的第2粘着层为准来看时的、被粘着剂覆盖的石墨膜面积,其中第2粘着层是指位于粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧且包含用来与粘着对象体贴合的粘着剂的层。本发明中,石墨膜的面积与基材的面积优选相同,在该情况下,就第2粘着层而言,也可以说被粘着剂覆盖的石墨膜面积是被第2粘着层的粘着剂覆盖的所述基材的面积。
因此,换言之,就所述第2粘着层而言,所述基材的被粘着剂覆盖的面积优选是所述基材的整体面积的35%以上且100%以下。由此,将石墨复合膜与粘着对象体贴合时,即使两者之间产生的气泡,也可通过凹凸构造产生的细微的缝隙将气泡去除,而后通过存在的粘着剂,将石墨复合膜接合到粘着对象体上。因此,石墨复合膜向粘着对象体的传热顺畅,不会影响散热性。
即,就所述第2粘着层而言,所述基材的被粘着剂覆盖的面积可为所述基材的整体面积的100%,也可为35%以上且低于100%。
所述基材的被粘着剂覆盖的面积相对于所述基材的整体面积的比例为100%时,则相当于在图9的(b)的例子所示的石墨膜与粘着剂的结构中将石墨膜置换为基材后的结构,故在此省略对其的说明。具体地如图11的(b)所示,就第2粘着层43而言,所述基材44的整体面积被粘着剂覆盖,并且,第2粘着层43的与所述基材44相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
所述基材的被粘着剂覆盖的面积相对于所述基材的整体面积的比例为35%以上且低于100%时,则相当于在图9的(a)的例子所示的石墨膜与粘着剂的结构中将石墨膜置换为基材后的结构,故在此省略对其的说明。具体地如图11的(a)所示,就第2粘着层43而言,所述基材44具有没被粘着剂覆盖而露出的部分,并且,第2粘着层43的与所述基材相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。上述情况下,所述基材的被粘着剂覆盖的面积相对于石墨膜的整体面积的比例更优选为35%以上且90%以下,进而优选为50%以上且85%以下。所述基材的被粘着剂覆盖的面积相对于所述基材的整体面积的比例在所述范围,则与粘着对象体的接触好,热传导优越,能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。另外,由于与粘着对象体的接触好,因此粘着力也优越。
换言之,粘着层具有三层式构造时,所述第2粘着层的所述凹凸构造的凹部的底面上既可存在粘着剂,也可不存在粘着剂。但是,从更有效地抑制气泡产生的观点来看,更优选所述凹凸构造的凹部的底面上不存在粘着剂。这种情况下,所述基材露出在所述凹凸构造的凹部。即,就所述第2粘着层而言,所述基材的被粘着剂覆盖的面积更优选是所述基材的整体面积的35%以上且低于100%。这种情况下,第2粘着层亦即设置在所述基材上的多个粘着部,而关于粘着层表面的凹凸构造,凸部由所述粘着部构成,且凹部中不存在粘接剂而所述基材露出。通过上述结构,能够更有效地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
若所述粘着部为规则设置的多角形、棒状、带状的丘状突起,则丘状突起的一个边(i)和邻接丘状突起的与该边(i)相对向的一个边(ii)之间的间隔优选为0.01mm以上,更优选为0.1mm以上。此外,上限优选为2.0mm,更优选为0.88mm,进而优选为0.5mm。作为所述粘着部的丘状突起的一个边(i)和邻接丘状突起的与该边(i)相对向的一个边(ii)之间的间隔为0.01mm以上,则能够有效地抑制产生气泡,因此优选。此外,所述间隔在上述范围内,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
所述粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例优选为35%以上且90%以下,更优选为50%以上且85%以下。所述粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例在所述范围内,则与粘着对象体的接触好,热传导优越,能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。另外,由于与粘着对象体的接触好,因此粘着力也优越。
另外,被与石墨膜相接的第1粘着层的粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例可为100%,也可为35%以上且低于100%,更优选为100%。由此,能够得到不影响石墨复合膜散热性的复合膜。
在包含所述第1粘着层、基材及第2粘着层的粘着层中,各层的厚度也并无特别限定,所述第1粘着层优选为0.1μm以上且20μm以下,更优选为0.5μm以上且5μm以下,进而优选为1μm以上且3μm以下。此外,所述基材优选为0.5μm以上且10μm以下,更优选为1μm以上且5μm以下。另外,所述第2粘着层优选为0.1μm以上且20μm以下,更优选为0.5μm以上且5μm以下,进而优选为1μm以上且3μm以下。
作为用于所述粘着层的粘着剂材料,可举出丙稀系粘着剂、硅酮系粘着剂、橡胶系粘着剂等。这些材料耐热性优越,即使与发热部件及/或散热部件复合使用,也能够得到充分的长期可靠性。另外,这些材料可反复使用,长期可靠性优越,因此再加工性及再剥离性也优越。所述粘着层具有三层式构造时,第1粘着层与第2粘着层的材料可相同或不同。另外,聚酰亚胺系及环氧系等加热使用的粘接剂也可应用于本技术。
所述基材优选为高分子膜。作为一个例子,可举出含有从由聚酰亚胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)系树脂、聚亚苯基硫醚(PPS)系树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)系树脂、及聚酯系树脂组成的群族中选择的至少1种的高分子膜等。其中,聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯耐热性、强度及尺寸稳定性优越,其形成在石墨复合膜中时,能在不降低热传导性的前提下,得到剥离性、防损伤性优越的石墨复合膜。
另外,第2粘着层的与所述基材相接的面的相反侧表面具有凹凸构造即可,而第2粘着层的与所述基材相接的面可为任意构造。即,第2粘着层的与所述基材相接的面可具有或不具有凹凸构造。
另外,第1粘着层的与所述基材或石墨膜相接的面可为任意构造。即,第1粘着层的与所述基材或石墨膜相接的面可具有或不具有凹凸构造。
(1-2)石墨膜
本发明中使用的石墨膜是能够用于散热部件的石墨膜即可,并无特别限定。
例如,可较好地使用将天然石墨及人造石墨等石墨粉末制成膜片状而得到的石墨膜、对高分子膜进行热处理而得到的石墨膜。
将石墨粉末制成膜片状而得到的石墨膜是通过将石墨粉末压固为膜片状而制造的。为了将石墨粉末成形为膜状,粉末需要为薄片状、或鳞片状。制造这种石墨粉末的最一般的方法是被称为膨胀(膨胀石墨)法的方法。该方法是将石墨浸渍在硫酸等酸中,制作石墨层间化合物,然后对该石墨层间化合物进行热处理及发泡,以使石墨层间剥离。剥离后,对其进行清洗以去除酸,得到薄膜状的石墨粉末。进一步对通过该方法得到的石墨粉末进行辊压成形从而得到膜状的石墨。通过该方法得到的用膨胀石墨制作的石墨膜柔软性高,膜面方向上具有高热传导性,因此优选用于本发明的目的。
对高分子膜进行热处理而得到的石墨膜是通过对从聚酰亚胺、聚酰胺、聚恶二唑、聚苯并噻唑、聚苯并双噻唑、聚苯并恶唑、聚苯并双恶唑、聚对苯乙烯、聚苯并咪唑、聚苯并双咪唑、及聚噻唑中选出的至少一种以上的高分子膜进行热处理而制造的。
其中,本发明中使用的石墨膜的原料膜更优选为聚酰亚胺膜。优选聚酰亚胺膜的理由在于:易于进行膜的碳化、石墨化,因此膜的热扩散率、热传导率、导电性在低温下易于均匀升高,并且热扩散率、热传导率、导电性本身也易于升高;即使厚度厚,也能形成热传导性高的石墨,所得到的石墨的结晶性、耐热性及弯折性优越;易得到在与保护膜贴合时石墨不从表面脱落的石墨膜。
为从高分子膜得到石墨膜,首先,对作为原料的高分子膜进行预加热处理来碳化,然后使得到的碳化膜在高温下发生石墨化。碳化更优选在减压下或不活泼气体中进行。碳化通常在1000℃左右的温度下进行,例如,若以10℃/分钟的速度升温,则最好在1000℃的温度域保持该温度30分钟左右。石墨化更优选在减压下或不活泼气体中进行。石墨化的工序中,其热处理温度需在2000℃以上,最终优选为2400℃以上,更优选为2600℃以上,进而优选为2800℃以上。在这样的温度下进行热处理,能够得到热传导性优越的石墨。热处理温度越高,则越能转化为优质石墨,但从经济性的观点来看,优选尽量在低温下转化为优质石墨。为得到2500℃以上的超高温,通常在石墨加热器上直接接通电流,利用其焦耳热进行加热。
或者,可以使用包含500℃以上且900℃以下的2个阶段以上的加热空间的加热处理装置进行连续碳化工序来碳化。在利用连续碳化工序的方法中,例如,如图2所示,可以将各加热空间3内的温度调整成从500℃以上且900℃以下的范围选择的多个温度阶段,并使每个加热空间3内的温度各自保持均匀。将高分子膜2设置在换卷装置上,连续提供给加热处理装置1。此时,优选边对加热膜施加拉伸强度5kgf/cm2以上且500kgf/cm2以下的张力,边以100cm/min以上且1000cm/min以下的线速度传送加热膜。在各加热空间3内,如图3所示,优选用石墨制夹具4从上下夹住膜2,以使膜2在夹具4之间滑动的方式来传送膜2。此时,优选将膜2的厚度方向上施加的压力调整为0.5g/cm2以上且10g/cm2以下。然后,如图4所示,将卷成辊状的碳化膜5投入石墨化炉6,进行石墨化。另外,图4中虚线表示卷芯的位置。此时,优选使碳化膜的TD方向与重力方向7一致。
本发明中使用的石墨膜优选膜面方向上的热传导率为200W/m·K以上,与膜面相垂直的方向上的热传导率优选为20W/m·K以下。膜面方向上的热传导率为200W/m·K以上,则即使制作具有粘着层及保护膜层的复合品,石墨复合膜的热传导性也高。此外,为了使来自发热部件的热迅速移动,石墨膜的厚度方向上的热传导率需要充分小。另外,与膜面相垂直的方向上的热传导度为20W/mK以下,则能够使来自粘着对象体的发热部分的热优先在面方向上扩散,能够防止出现热点。
并且,本发明中使用的石墨膜若是对高分子膜进行热处理而得到的石墨膜,则膜的面方向上的热传导率优选为800W/m·K以上。
本发明中使用的石墨膜若是上述将石墨粉末板制成膜片状而得到的单层板、或对高分子膜进行热处理而得到的单层板,则石墨膜的厚度优选为5μm以上且250μm以下,更优选为5μm以上且120μm以下,进而优选为7μm以上且50μm以下,特别优选为10μm以上且40μm以下。石墨膜的厚度为5μm以上,则具备电子设备冷却上所需要的散热能力,因此优选。此外,石墨膜的厚度为250μm以下,则能够应用于厚度薄的电子设备,因此优选。
本发明中使用的石墨膜可以由将石墨粉末制成膜片状而得到的单层板、或对高分子膜进行热处理而得到的单层板构成,但本发明中,石墨膜也包括石墨片与粘接层交互层叠而成的石墨层叠体。所述粘接层并无限定,例如,可包括热塑性树脂及热固化性树脂中的至少1种树脂。所述粘接层的厚度并无限定,优选为0.1μm以上且低于15μm。所述石墨层叠体中含有的所述石墨片的层叠数并无限定,例如是3层以上,更优选为5层以上,进而优选为10层以上,特别优选为15层以上,最优选为20层以上。此外,层叠数的上限值并无限定,例如层叠数为1000层以下,更优选为500层以下,进而优选为200层以下,进而更优选为100层以下,特别优选为80层以下,最优选为50层以下。层叠数为3层以上,则能够得到热传输能力高且机械强度优越的石墨层叠体,因此优选。
石墨层叠体中包含的粘接层的层叠数并无特别限定,可根据石墨片的层叠数,适当进行设定。例如,石墨层叠体中,(i)彼此邻接的石墨片之间可以设置1张粘接层,也可以设置2张以上的粘接层,(ii)石墨片可以只设置在石墨层叠体的最顶面,也可以只设置在石墨层叠体的最底面,或者,可以设置在石墨层叠体的最顶面及最底面这两处,(iii)粘接层可以只设置在石墨层叠体的最顶面,也可以只设置在石墨层叠体的最底面,或者,可以设置在石墨层叠体的最顶面及最底面这两处。本说明书中“石墨片与粘接层交互层叠”包括以下两种情况:(a)彼此邻接的石墨片之间设置1张粘接层;及(b)彼此邻接的石墨片之间设置2张以上粘接层。也就是说,粘接层可以是由多个粘接层层叠而成的层叠品。
上述石墨层叠体可通过将石墨片与粘接层交互层叠,并对层叠物进行加热及加压的方法来进行制造。或者可通过在石墨片的至少单面上形成粘接层来制作石墨粘接片,然后将该石墨粘接片层叠的方法等来进行制造。
该石墨层叠体可以是进一步对由所述石墨片与所述粘接层交互层叠而成的层叠物进行压缩而得到的产物。其中,“压缩而得到的产物”意指:与压缩前的材料的合计厚度相比,压缩后的材料的合计厚度变薄。此时,粘接层的成分浸润到了石墨片表面中的石墨层叠体也属于“压缩而得到的产物”。可以通过以下i)或ii)等方式来确认石墨层叠体是否为压缩而得到的产物:i)比较压缩处理前后的石墨层叠体的厚度,ii)利用SEM(scanningelectron microscope)来观察石墨层叠体内的层间界面。另外,石墨片与粘接层之间可以夹有或不夹有其他结构。
本发明中使用的石墨膜若是如上所述的石墨层叠体,则石墨膜,即石墨层叠体的厚度并无限定,优选为0.05mm以上,更优选为0.09mm以上,进而优选为0.10mm以上。石墨层叠体的厚度为0.05mm以上,则可传输的热量多,能适用于发热量大的电子设备上。石墨膜,即石墨层叠体的厚度的上限值并无限定,从电子设备的薄型化的观点来看,石墨膜的厚度优选为10mm以下,更优选为7.5mm以下,进而优选为5mm以下,特别优选为2.5mm以下,最优选为1mm以下。
构成所述石墨层叠体的各石墨片可通过上述将天然石墨及人造石墨等的石墨粉末制成膜片状化的方法、对高分子膜进行热处理的方法来制造。
构成所述石墨层叠体的各石墨片的厚度并无限定,优选为10μm以上且200μm以下,更优选为12μm以上且150μm以下,进而优选为15μm以上且100μm以下,特别优选为20μm以上且80μm以下。所述各石墨片的厚度为10μm以上,则能够削减石墨层叠体中包含的石墨片的层叠张数,减少热传导率低的粘接层的层叠张数。此外,所述各石墨片的厚度为200μm以下,则能够实现石墨层叠体的高热传导率。
另外,作为所述粘接层的材料,可使用膜状的材料,也可使用漆状的材料。
作为所述热固化性树脂,可举出PU(聚氨酯)、苯酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺系树脂、三聚氰二胺树脂、乙烯酯树脂、不饱和聚酯、低聚丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、DKF树脂(间苯二酚系树脂的一种)、二甲苯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、PI(聚酰亚胺系)树脂、PEI(聚醚酰亚胺)树脂、PAI(聚酰胺酰亚胺)树脂、PPE(聚亚苯基醚)等。其中,环氧树脂、氨酯树脂、PPE(聚亚苯基醚)由于材料选择范围广,与石墨片的密接性优越,因此优选。
另外,作为所述热塑性树脂,可举出丙烯树脂、离聚物、异丁烯马来酐共聚物、AAS(丙烯腈-丙烯-苯乙烯共聚物)、AES(丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物)、AS(丙烯腈-苯乙烯共聚物)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、ACS(丙烯腈-氯代聚乙烯-苯乙烯共聚物)、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、乙烯-氯乙烯共聚物、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EVA系(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系)树脂、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、聚乙酸乙烯酯、氯代氯乙烯、氯代聚乙烯、氯代聚丙稀、羧基乙烯基聚合物、酮树脂、降冰片烯树脂、丙酸乙烯酯、PE(聚乙烯)、PP(聚丙稀)、TPX(聚甲基戊烯)、聚丁二烯、PS(聚苯乙烯)、苯乙烯-马来酐共聚物、异丁烯、EMAA(乙烯-异丁烯酸共聚物)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVC(聚氯乙烯)、聚氯亚乙烯、PVA(聚乙烯醇)、聚乙烯醚、聚乙烯丁缩醛、聚乙烯甲缩醛、纤维素系、尼龙6、尼龙6共聚物、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、共聚尼龙、尼龙MXD、尼龙46、甲氧甲基化尼龙、芳香族聚酰胺、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、POM(聚缩醛)、聚环氧乙烷、PPE(聚亚苯基醚)、改性PPE(聚亚苯基醚)、PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PSO(聚砜)、聚胺砜、PPS(聚亚苯基硫醚)、PAR(聚芳酯)、聚对乙烯基苯酚、聚对亚甲基苯乙烯、聚烯丙基胺、芳香族聚酯、液晶聚合物、PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙稀共聚物)、EPE(四氟乙烯-六氟丙稀-全氟烷基乙烯醚共聚物)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、PCTFE(聚氯三氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-氯三氟乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯系)、PVF(聚氟乙烯)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酯系树脂等。
作为所述粘接层,优选使用含有芳香族树脂的材料(例如,聚酯粘接剂以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等)。采用该方案,则在对粘接层进行层叠时,粘接层与石墨片的平面排列为基本平行,层叠时石墨片的层不易被打乱,能够得到具有接近理论值的热传导率的石墨层叠体。
此外,本发明中使用的石墨膜的体积优选为50mm3以上。石墨膜的体积为50mm3以上,则石墨膜的韧度过强,导致与和其贴合的粘着对象体的从动性差,因此很难解决石墨膜与粘着对象体之间易进入气泡的问题。特别是对于使用石墨片层叠数为2层以上的石墨层叠体的石墨膜而言,解决该问题非常重要。但是,使用本发明的粘着层,即使石墨膜的体积为50mm3以上,也能够解决上述问题。特别是将石墨片层叠数为2层以上的石墨层叠体用作石墨膜时,存在体积增大的倾向,因此使用本发明的粘着层特别有效。
(1-3)其他的层
本发明的石墨复合膜具有上述石墨膜及粘着层即可,还可以进一步具有隔离物、保护层、应用层等。
(1-3-1)隔离物
隔离物是在基材膜上形成了脱模剂而成的膜片,其层叠在粘着层的粘着面上。通常,隔离物的目的是在使用石墨复合膜之前保护粘着层的粘着面,隔离物将在使用石墨复合膜时被剥离。本发明中,在石墨复合膜的制造工序中,有时将隔离物用作向粘着层转印凹凸构造的模具。这样用作模具的隔离物在转印后被剥离,之后,在粘着层上层叠新的平坦的隔离物。但是,用作模具的隔离物也可以不剥离而一直用于覆盖粘着面,直至使用石墨复合膜时。
隔离物的厚度并无特别限定,优选为2μm以上且200μm以下,更优选为6μm以上且100μm以下,进而优选为10μm以上且80μm以下。隔离物的厚度为200μm以下,则将隔离物剥离时不会损伤石墨复合膜。另一方面,厚度为2μm以上,则隔离物的可操作性充分。
作为所述基材膜的材料,并无特别限定,例如可举出PET膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚苯乙烯膜、聚酰亚胺膜。此外,所述脱模剂也并无特别限定,例如可举出硅酮系、氟系脱模剂等。
(1-3-2)保护层
保护层层叠在石墨膜的与粘着层相接的面的相反侧面上,目的是保护石墨膜,赋予电绝缘性,防止石墨粉的产生,加固石墨膜等。
保护层的厚度并无特别限定,优选为2μm以上且200μm以下,进而优选为6μm以上且100μm以下,特别优选为10μm以上且30μm以下。保护层的厚度为200μm以下,则不影响石墨膜的散热特性。另一方面,厚度为2μm以上,则能够充分发挥保护层的功能。
作为保护层的材料,并无特别限定,例如可使用PET膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚苯乙烯膜、聚酰亚胺膜等高分子膜。
(1-3-3)应用层
应用层是在基材膜上形成了可再剥离的微粘性材而成的膜片,其例如层叠在所述保护层的与石墨膜相接的面的相反侧面上,应用层在使用石墨复合膜时被剥离。
(1-4)石墨复合膜
本发明的石墨复合膜相对于SUS钢的剥离强度优选为4.0N/25mm以上且12.0N/25mm以下,更优选为5.0N/25mm以上且8.0N/25mm以下,进而优选为6.0N/25mm以上且7.0N/25mm以下。其中,剥离强度是指通过实施例所述的方法来测定的值。石墨复合膜相对于SUS钢的剥离强度为4.0N/25mm以上,则与粘着对象体的密接性高,易于将石墨膜上扩散的热传到粘着对象体上,因此优选。此外,所述剥离强度为12.0N/25mm以下,则向粘着对象体贴合时,粘着对象体与石墨复合膜之间不易进入空气,因此优选。
本发明的石墨复合膜的面积优选为3cm2以上。石墨复合膜的面积为3cm2以上,则散热效果好,适用于近年的高功率的电子设备的冷却。本发明的石墨复合膜更优选面积为5cm2以上,进而优选面积为10cm2以上。此外,现有的膜如果面积增大,则其接合到发热部件上时,会出现空气被卷入,粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的问题。但是,通过本发明,即使是面积25cm2以上的大石墨复合膜,也能够抑制气泡产生。因此,本发明用于面积25cm2以上的大石墨复合膜时特别有效。
〔2〕石墨复合膜的制造方法
本发明的石墨复合膜的制造方法是能够制造本发明的上述石墨复合膜的方法即可,并无特别限定。例如,大致可分为:将具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠的方法(制造方法1);在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层,并使石墨膜的该凹凸构造从粘着层表面显现出来的方法(制造方法2)等。
(2-1)制造方法1
本实施方式的石墨复合膜的制造方法包括如下工序:将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘接层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
即,本实施方式中,预先制作至少单面上设有凹凸构造的粘着层,然后以使该凹凸构造配置在该粘接层的与石墨膜相接的面的相反侧的方式,将该粘着层与石墨膜层叠。粘着层与石墨膜的层叠可使用任意的方法,例如可使用层压装置进行层叠。
其中,粘着层、凹凸构造、石墨膜可参见上述〔1〕中的说明,因此在此省略对其的说明。
制作至少单面上设有凹凸构造的粘着层的方法也并无特别限定,例如可举出以下方法。
(2-1-1)制造方法1-1
至少单面上设有凹凸构造的粘着层可通过将粘着剂溶液形成为预期凹凸构造的涂布或印刷的方法来进行制作。关于形成为预期凹凸构造的涂布或印刷方法,可适当选择使用公知的方法,并无特别限定。
例如包括第1粘着层、基材及第2粘着层的上述粘着层可通过图5所列举的方法来进行制作。使用设置了橡胶扫帚11的凸版式涂布器,在基材16上,将粘着剂溶液制成膜(第1粘着层15),干燥后,将隔离物14贴合到第1粘着层侧,由此制作层叠品13。接着,使用设置了橡胶扫帚11的凸版式涂布器,另行地在隔离物8上,以形成预期的多个丘状突起17的方式,点式印刷粘着剂溶液9。通过点式印刷而得到的层叠品12干燥后,以使点式印刷面(第2粘着层17)与层叠品13的基材16相接的方式,将层叠品12与先制作的层叠品13层压。由此,可得到由在基材16上将粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的第1粘着层15、基材16、以及点式印刷粘着剂溶液并干燥而得到的第2粘着层17所依序层叠而成的粘着层。
除了具有由第1粘着层、基材及第2粘着层构成的三层式构造的粘着层以外,例如关于单层式的粘着层,同样也可以通过涂布或印刷粘着剂溶液的方法,来制作至少单面上具有预期的凹凸构造的粘着层。
因此,本实施方式的石墨复合膜的制造方法可进一步包括:通过将粘着剂溶液形成为预期的凹凸构造的涂布或印刷,来制作至少单面上设有凹凸构造的粘着层的工序。
即,本实施方式的石墨复合膜的制造方法可以包括如下工序:通过将粘着剂溶液形成为预期的凹凸构造的涂布或印刷,来制作至少单面上设有凹凸构造的粘着层;以及,将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘着层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
(2-1-2)制造方法1-2
或者,至少单面上设有凹凸构造的粘着层可通过将具有与预期凹凸构造呈互补关系的凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至粘着层表面的方法来进行制作。通过上述方法,能够容易地在石墨膜的粘着层表面上形成凹凸构造。
因此,本实施方式的石墨复合膜的制造方法可以进一步包括:通过将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层表面,来制作至少单面上设置有凹凸构造的粘着层的工序。
即,本实施方式的石墨复合膜的制造方法可以包括如下工序:通过将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层表面,来制作至少单面上设置有凹凸构造的粘着层;以及,将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘着层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
作为将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面的方法,可适当选择使用公知的方法,并无特别限定,例如可举出在表面具有凹凸构造的隔离物的该表面上制作粘着剂溶液膜来转印凹凸构造的方法(转印方法1)、使表面具有凹凸构造的隔离物的具有所述凹凸构造的面与粘着层接触来转印凹凸构造的方法(转印方法2)。
本实施方式中,关于所述隔离物的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度,优选Ra为0.06μm以上且1.00μm以下,并且,Rz为0.3μm以上且10.0μm以下,更优选Ra为0.30μm以上且0.70μm以下,并且,Rz为2.90μm以上且5.10μm以下。所述隔离物具有凹凸构造的表面的表面粗糙度在上述范围,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,更好地抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
(转印方法1)
作为在表面具有凹凸构造的隔离物的该表面上将粘着剂溶液制成膜来转印凹凸构造的方法,可适当选择使用公知的方法,并无特别限定。
例如包括第1粘着层、基材及第2粘着层的上述粘着层可通过图6所列举的方法来进行制作。使用设置了橡胶扫帚11的凸版式涂布器,在基材23上,将粘着剂溶液制成膜(第1粘着层24),干燥后,将隔离物25贴合到第1粘着层侧,由此制作层叠品13。接着,在经过了浮雕处理而具有与预期凹凸构造呈互补关系的凹凸构造的隔离物19上,用橡胶扫帚21将粘着剂溶液20制成预期厚度的膜。隔离物19上的液膜干燥后,该液膜就成为第2粘着层22。以使第2粘着层22的与隔离物19相接的面的相反侧面与层叠品13的基材23相接的方式,将第2粘着层22与先制作的层叠品13层压。由此,可得到由在基材23上将粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的第1粘着层24、基材23、以及在隔离物19上将粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的被转印了隔离物凹凸构造的第2粘着层22所依序层叠而成的粘着层。另外,凹凸构造转印后,可将隔离物19剥离,然后重新层叠上与第2粘着层22相接的表面呈平坦的隔离物,从而覆盖第2粘着层22的粘着面,直至使用石墨复合膜时。除了具有由第1粘着层、基材及第2粘着层构成的三层式构造的粘着层以外,例如关于单层式的粘着层,同样也可以通过以下方法来进行制作:在经过了浮雕处理而具有与预期凹凸构造呈互补关系的凹凸构造隔离物上将粘着剂溶液制成膜,由此转印凹凸构造。
(转印方法2)
以下,对使表面具有凹凸构造的隔离物的具有所述凹凸构造的面与粘着层接触来转印凹凸构造的方法进行说明。其中,与隔离物接触的粘着层是指干燥后的粘着层,干燥后的粘着层是指溶剂残存率为5重量%以下的粘着层。可用烤箱等以溶剂的沸点以上的温度只对粘着剂部进行充分干燥,并测定干燥前后的重量,通过以下的算式来测定溶剂残存率。
溶剂残存率(%)=(干燥前的重量-干燥后的重量)/干燥前的重量×100
作为使表面具有凹凸构造的隔离物的具有所述凹凸构造的面与粘着层接触来转印凹凸构造的方法,可适当选择使用公知的方法,并无特别限定,例如可举出将表面具有凹凸构造的隔离物层压在粘着层上的方法等。通过上述方法,仅改变隔离物的规格,就可以使用现有的设备及产品来制作至少单面上具有凹凸构造的粘着层。
例如包括第1粘着层、基材及第2粘着层的上述粘着层可通过图7所列举的方法来进行制作。可如图7所示,将包括第1粘着层29、基材28及不具有凹凸构造的粘着层27的三层式构造的粘着层的一侧隔离物26剥离,然后在露出的不具有凹凸构造的粘着层27上,将经过了浮雕处理而具有与预期凹凸构造呈互补关系的凹凸构造的隔离物31,以经过了浮雕处理的面与粘着层27相接的方式层压,由此得到粘着层。由此,可得到由与未剥离的隔离物30相接的第1粘着层29、基材28、以及被层压了浮雕隔离物而转印有凹凸构造的第2粘着层32所依顺层叠而成的粘着层。另外,凹凸构造转印后,可将隔离物31剥离,然后层叠上与第2粘着层32相接的表面呈平坦的隔离物,从而覆盖第2粘着层32的粘着面,直至使用复合膜时。除了具有由第1粘着层、基材及第2粘着层构成的三层式构造的粘着层以外,例如关于单层式的粘着层,也可以通过同样的方法进行制作。
(2-2)制造方法2
本实施方式的石墨复合膜的制造方法中,在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层,并使石墨膜的该凹凸构造从该粘着层表面显现出来,从而在该粘着层的表面上形成凹凸构造。
本实施方式中,使用表面具有凹凸构造的石墨膜并在上述石墨膜上形成粘着层即可,因此能够容易地在石墨复合膜的粘着层表面上形成凹凸。在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层的方法并无特别限定,可使用任意方法,例如可举出使用层压装置将粘着层层叠在石墨膜上的方法、以及、在石墨膜上将粘着剂溶液制成膜并干燥的方法等。
其中,粘着层、凹凸构造、石墨膜可参见上述〔1〕中的说明,因此在此省略对其的说明。
制造表面具有凹凸构造的石墨膜的方法并无特别限定,例如,可举出:在石墨膜的制造工序中使用表面经过了浮雕处理的压辊对石墨膜进行压延的方法、在对高分子膜进行热处理来制造石墨膜的方法中提高石墨化时的升温速度的方法、在对高分子膜进行热处理来制造石墨膜的方法中使用由高分子膜与天然石墨片交互层叠而成的层叠体来进行碳化及石墨化的方法等。此外,若石墨膜为上述石墨层叠体,则可以采用:为了使层叠体表面具有凹凸构造,而将用上述方法制造的表面具有凹凸构造的石墨片层叠在层叠体的最底面或最顶面的方法等。
关于表面具有凹凸构造的石墨膜的该凹凸构造表面的表面粗糙度,优选Ra为0.55μm以上且1.70μm以下,并且,Rz为2.3μm以上且6.00μm以下,更优选Ra为0.80μm以上且1.30μm以下,并且,Rz为3.20μm以上且4.70μm以下。表面具有凹凸构造的石墨膜的所述凹凸构造表面的表面粗糙度在上述范围,则即使是表面无凹凸的通常的粘着层的表面粗糙度,也能够容易地形成凹凸,因此优选。
此外,若本发明中使用的石墨膜是上述单层式的膜片,则表面具有凹凸构造的石墨膜的厚度优选为5μm以上且250μm以下,更优选为5μm以上且120μm以下,进而优选为7μm以上且50μm以下,特别优选为10μm以上且40μm以下。所述石墨膜的厚度为上述范围,则易于在粘着层上形成凹凸,因此优选。
若本发明中使用的石墨膜是上述石墨层叠体,则石墨膜,即石墨层叠体的厚度并无限定,优选为0.05mm以上,更优选为0.09mm以上,进而优选为0.10mm以上。石墨膜,即石墨层叠体的厚度的上限值并无限定,从电子设备的薄型化的观点来看,石墨层叠体的厚度优选为10mm以下,更优选为7.5mm以下,进而优选为5mm以下,特别优选为2.5mm以下,最优选为1mm以下。
此外,关于通过上述方法在表面上形成了凹凸构造的粘着层的该凹凸构造表面的表面粗糙度,优选Ra为0.19μm以上且10μm以下,并且Rz为1.6μm以上且100μm以下,更优选Ra为0.19μm以上且0.80μm以下,并且,Rz为2.0μm以上且5.00μm以下,进而优选Ra为0.25μm以上且0.60μm以下,并且,Rz为2.5μm以上且4.00μm以下。或者,该表面粗糙度优选Ra为0.19μm以上且10μm以下,更优选Ra为0.19μm以上且0.80μm以下,进而优选Ra为0.25μm以上且0.60μm以下。此外,该表面粗糙度优选Rz为1.6μm以上且100μm以下,更优选Rz为2.0μm以上且5.00μm以下,进而优选Rz为2.5μm以上且4.00μm以下。所述粘着层的表面粗糙度在上述范围,则能够在不影响石墨复合膜的散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此优选。
此外,通过上述方法在表面上形成了凹凸构造的粘着层的厚度优选为1.00μm以上且20.00μm以下,更优选为2.00μm以上且10.00μm以下,进而优选为3.00μm以上且7.00μm以下。所述粘着层的厚度为1.00μm以上,则与粘着对象体的连接充分,因此优选。此外,所述粘着层的厚度为20.00μm以下,则易于通过石墨膜的凹凸在粘着剂表面上形成凹凸,因此优选。
上述石墨复合膜的制造方法(制造方法1及2)可在包括上述工序的基础上进一步包括对保护层进行层压的工序以及对应用层进行层压的工序中的至少一方。
〔3〕散热部件
本发明的石墨复合膜能够在不影响散热性的前提下抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间发生气泡,因此能够较好地应用于散热部件。因此,包含本发明的上述石墨复合膜的散热部件也属于本发明的范围。
即,本发明的散热部件是包含石墨复合膜的散热部件,其中,所述石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,且所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造即可。关于石墨复合膜,可参见“〔1〕石墨复合膜”栏中的说明,因此在此省略对其的说明。
本发明的散热部件只要包含本发明的石墨复合膜,则对其构成并无特别限定,例如可以是将本发明的石墨复合膜贴合到粘着对象体上而形成的散热部件。其中,粘着对象体例如为散热体等。散热体的材质为SUS等金属、树脂等。作为散热体,更具体地可举出发热部件的框体等。
若所述石墨膜的厚度为90μm以下,更优选为60μm以下,或优选为由单层式的石墨片构成,则该石墨膜的与所述粘着对象体相接的面的相反侧表面上会出现由粘着层的凹凸构造所引起的凹凸构造。此外,若在石墨膜的与粘着层相反的一侧的面上,即,若在石墨膜的与所述粘着对象体相接的面的相反侧面上层叠了保护层,或者,层叠了保护层及应用层,则该保护层或应用层的表面上分别会出现由粘着层的凹凸构造所引起的凹凸构造。出现在石墨膜或保护层的表面上的该凹凸构造可目视观察到。上述情况下,出现了凹凸构造的所述保护层表面的表面粗糙度Ra优选为0.15μm以上且10μm以下,更优选为0.17μm以上且1.0μm以下,进而优选为0.18μm以上且0.25μm以下。此外,Rz优选为1.0μm以上且100μm以下,更优选为1.0μm以上且10μm以下,进而优选为1.50μm以上且2.00μm以下。关于Ra与Rz的组合,优选Ra为0.15μm以上且10μm以下,并且,Rz为1.0μm以上且100μm以下,更优选Ra为0.17μm以上且1.0μm以下,并且,Rz为1.0μm以上且10μm以下,进而优选Ra为0.18μm以上且0.25μm以下,并且,Rz为1.50μm以上且2.00μm以下。
若所述石墨膜的厚度大于60μm,更优选大于90μm,或者优选由石墨层叠体构成,则所述石墨膜较厚,因此该石墨膜的与所述粘着对象体相接的面的相反侧表面上目视观测不到由粘着层的凹凸构造所引起的凹凸构造。上述情况下,通过在贴有石墨复合膜的状态下观察粘着对象体的切面,可以确认粘着层具有凹凸构造,以及,确认被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下。
本发明不限定为上述各实施方式,可以在权利要求所示的范围内进行各种变更,适当组合不同实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
本发明的方案如下。
(1)一种石墨复合膜,其特征在于:具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
(2)根据(1)所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.19μm以上且10μm以下。
(3)根据(1)或(2)所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Rz为1.6μm以上且100μm以下。
(4)根据(1)~(3)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着层的厚度为1.00μm以上且20.00μm以下。
(5)根据(1)~(4)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着层的表面的凹凸构造是格子状或条纹状的沟槽、或者是独立的多个丘状突起。
(6)根据(5)所述的石墨复合膜,其特征在于:所述格子状或条纹状的沟槽的间距为0.05mm以上且2.0mm以下。
(7)根据(1)~(6)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着层包括第1粘着层、基材、及第2粘着层,所述粘着层以使得所述第1粘着层、所述基材、所述第2粘着层从所述石墨膜侧起依序地配置的方式,层叠在所述石墨膜上,被第2粘着层的粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层中,所述第2粘着层的与所述基材相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
(8)根据(7)所述石墨复合膜,其特征在于:所述第2粘着层是配置在所述基材上的多个粘着部,关于所述粘着层的表面的凹凸构造,凸部由所述粘着部构成,凹部中不存在粘接剂而使得所述基材露出。
(9)根据(8)所述石墨复合膜,其特征在于:所述粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例为35%以上。
(10)根据(8)或(9)所述的石墨复合膜,其特征在于:所述粘着部是规则配置的多角形、棒状、带状的丘状突起时,丘状突起的一个边和邻接丘状突起的与该边相对向的一个边之间的间隔为0.01mm以上。
(11)根据1~10中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述石墨复合膜相对于SUS钢的剥离强度为4.0N/25mm以上且12.0N/25mm以下。
(12)根据(1)~(11)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述石墨复合膜的面积为3cm2以上。
(13)根据(1)~(12)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述石墨膜的厚度为90μm以上。
(14)根据(1)~(13)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述石墨膜是石墨片与粘接层交互层叠而形成的石墨层叠体,所述石墨层叠体中含有的所述石墨片的层叠数是3层以上。
(15)根据(1)~(14)中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:所述石墨膜的体积为50mm3以上。
(16)一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,该制造方法包括如下工序:将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,且使该凹凸构造配置在该粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧。
(17)一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,该制造方法包括如下工序:通过将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面,来制作至少单面上设置有凹凸构造的粘着层;以及,将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘着层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
(18)根据(17)所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:所述隔离物的具有凹凸构造的表面的粗糙度Ra为0.06μm以上且1.00μm以下,并且Rz为0.3μm以上且10.0μm以
(19)根据(17)或(18)所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:在所述隔离物的具有凹凸构造的表面上制作粘着剂溶液膜,由此转印凹凸构造。
(20)根据(17)或(18)所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:使所述隔离物与溶剂残存率5%以下的所述粘着层接触,由此将所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面。
(21)一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层,并使石墨膜的该凹凸构造从该粘着层的表面显现出来,从而在该粘着层的表面上形成凹凸构造。
(22)根据(21)所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:所述石墨膜的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.55μm以上且1.70μm以下,并且,Rz为2.3μm以上且6.00μm以下。
(23)根据(21)或(22)所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:所述石墨膜的厚度为5μm以上且120μm以下。
(24)根据权利要求(21)~(23)中任一项所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.8μm以下,Rz为4.5μm以下。
(25)一种散热部件,其特征在于:该散热部件包含石墨复合膜,所述石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
(26)根据(25)所述的散热部件,其特征在于:该散热部件是将所述石墨复合膜贴合在粘着对象体上而形成的。
(27)根据(26)所述的散热部件,其特征在于:所述石墨复合膜的与所述粘着对象体相接的面的相反侧表面上层叠有保护层,该保护层表面的表面粗糙度Ra为0.15μm以上且10μm以下,并且Rz为1.0μm以上且100μm以下。
〔实施例〕
以下,通过实施例对本发明进行更具体的说明,但是本发明不受实施例的限定。
另外,实施例中使用的粘着层、石墨膜(GS)、保护层、应用层的厚度及表面粗糙度、粘着层的凹凸构造的丘状突起相互间的间隔、间距、沟槽的深度及面积是通过以下测定方法进行测定的。
<粘着层的凹凸构造的丘状突起相互间的间隔、间距、沟槽的深度及面积>
使用可从株式会社MITRUTOYO获得的QUICK SCOPE(型号:QS-L1020Z/AF)测定了第2粘着层的凹凸构造的丘状突起相互间的间隔、间距、沟槽的深度及面积。其中,调整了可对图像进行观察的条件来进行了计测。对于PSA1-1~PSA1-7,是在倍率0.50、落射照明0、透射0、环形50的条件下对其图像进行观察并计测丘状突起相互间的间隔及面积的。此外,对于PSA2-1~PSA2-6,是在倍率0.50、落射照明20、透射0、环形0的条件下对其图像进行观察并计测间距、沟槽的深度及面积的。对于其他粘着层,调整了可对图像进行观察的条件,进行了计测。
<石墨膜(GS)、隔离物、及散热部件的石墨复合膜的保护层表面的表面粗糙度>
石墨膜(GS)、隔离物、及散热部件的石墨复合膜的保护层表面的表面粗糙度是使用表面粗糙度测定器(型号:SE-3500)(主体型号:DR-200X51),在室温23℃湿度50%的环境下,在以下测定条件下实施测定的。
在同一样本的10处实施了测定。求取了Ra及Rz的平均值。
评价长度:任意
任意:0.8mm
纵向放大率:2000
横向放大率:100
截止值0.8mm
送进速度:0.5mm/s
<粘着层的表面粗糙度>
粘着层的表面粗糙度的测定中设定为“任意:8.0mm”,除此之外,以与石墨膜(GS)及隔离物相同的方法进行测定。
<厚度>
关于厚度的评价,使用可从HEIDENHAIN株式会社获得的厚度计(HEIDENHAIN-CERTO),在室温23℃湿度50%的环境下,对层压前的应用层、保护层、石墨膜(GS)、粘着层、石墨复合膜等的样本,测定了它们的中央部的厚度。另外,关于具有凹凸构造的层的厚度,测定的是所述中央部的最大厚度。
〔石墨膜的制造〕
<GS1>
如图2所示,将双折射率0.15、厚度62μm、宽250mm、长50m的株式会社Kaneka制造的聚酰亚胺膜APICAL NPI的卷体设置在换卷装置上,边连续供应给含有7个加热空间的加热处理装置,边连续实施碳化工序。各加热空间在MD方向(Machine Direction:流动方向)上的长度为50cm,在TD方向(Transverse Direction:宽度方向)上的长度为300mm,以各加热空间内温度均匀的方式,从膜的供给侧将各加热空间内的温度依次分别调整为550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃。以拉伸强度30kgf/cm2边对膜施加张力,边以50cm/min的生产线速度搬运膜。各加热空间内,如图3所示用石墨制夹具从上下夹住膜,以使膜在夹具之间滑动的方式搬运膜。将膜的厚度方向上施加的压力调整为2g/cm2。接着,如图4所示,以碳化膜的TD方向与重力方向一致的方式,将卷成辊状的碳化膜投入石墨化炉,以升温速度2℃/min的方式升温至2900℃来进行了热处理。对得到的石墨化后的膜,用宽300mm的2根辊,边施加3吨的力,边压延,得到了石墨膜1(GS1)。
<GS2>
将升温至2900℃的升温速度改为5℃/min,除此之外,与GS1同样地得到石墨膜2(GS2)。
<GS3>
将升温至2900℃的升温速度改为3℃/min,除此之外,与GS1同样地得到了石墨膜3(GS3)。
<GS4>
将升温至2900℃的升温速度改为4℃/min,除此之外,与GS1同样地得到了石墨膜4(GS4)。
<GS5>
将升温至2900℃的升温速度改为7.5℃/min,除此之外,与GS1同样地得到了石墨膜5(GS5)。
<GS6>
将升温至2900℃的升温速度改为10℃/min,除此之外,与GS1同样地得到了石墨膜6(GS6)。
<GS7>
压辊的辊表面实施了浮雕处理,其表面粗糙度Ra为1.30μm,Rz为5.0μm,除此之外,与GS1同样地得到了石墨膜7(GS7)。
<GS8>
将双折射率0.12、厚度62μm、宽250mm、长50m的株式会社Kaneka制造的聚酰亚胺膜APICAL AH切割为250mm长后,与厚度200μm的天然石墨片交互层叠100张,然后以向膜施加5g/cm2的负重的方式,在层叠体品上放置石墨制的重石板。将放置了重石板的聚酰亚胺膜-石墨片层叠品设置在碳化炉中,以升温速度2℃/min的方式升温至1400℃来进行碳化。接着,将碳化后的放置了重石板的碳化膜-石墨片层叠品投入石墨化炉,以升温速度5℃/min的方式升温至2900℃来进行了石墨化。用厚度125μm的2张聚酰亚胺膜夹住所得到的石墨化后的膜,在10MPa的压力下实施压制处理,得到了石墨膜8(GS8)。
<GS9>
以最外层为石墨片的方式交互层叠3张厚度32μm的石墨片及2张厚度5μm的粘接膜。对该层叠体进行热压制,得到了石墨片的层叠数为3层的石墨层叠体(厚度106μm)。该石墨层叠体为石墨膜9(GS9)。
<GS10>
以最外层为石墨片的方式交互层叠5张厚度32μm的石墨片及4张厚度5μm的粘接膜。对该层叠体进行热压制,得到了石墨片的层叠数为5层的石墨层叠体(厚度180μm)。该石墨层叠体为石墨膜10(GS10)。
<GS11>
以最外层为石墨片的方式交互层叠15张厚度32μm的石墨片及14张厚度5μm的粘接膜。对该层叠体进行热压制,得到了石墨片的层叠数为15层的石墨层叠体(厚度550μm)。该石墨层叠体为石墨膜11(GS11)。
<GS12>
以最外层为石墨片的方式交互层叠4张厚度32μm的石墨片及3张厚度5μm的粘接膜。对该层叠体进行热压制,得到了石墨片的层叠数为4层的石墨层叠体(厚度143μm)。该石墨层叠体为石墨膜12(GS12)。
<GS13>
以最外层为石墨片的方式交互层叠10张厚度32μm的石墨片及9张厚度5μm的粘接膜。对该层叠体进行热压制,得到了石墨片的层叠数为10层的石墨层叠体(厚度365μm)。该石墨层叠体为石墨膜13(GS13)。
<GS14>
对聚酰亚胺膜进行加热,得到了厚度200μm的石墨片。该石墨片为石墨膜14(GS14)。
〔粘着层的制造〕
<PSA1-1>
按照图5所示的方法制作粘着层。使用凸版式涂布器,在厚度2μm的PET基材上,以干燥后的厚度为2μm的方式,将用甲苯稀释了的丙稀系粘着剂溶液制成膜,干燥后,将厚度75μm的经过了单面硅酮处理的PET隔离物的硅酮处理面贴合到PET基材的丙稀系粘着剂溶液膜侧,由此制作了层叠品A。接着,另行使用凸版式涂布器,在厚度75μm的经过了单面硅酮处理的PET隔离物的硅酮处理面上,以如下方式点式印刷了丙稀系粘着剂溶液(其在表2中作为第2粘着层的结构而记载为“丘状突起”):干燥后成为如图1的(b)所示的规则设置的1.3mm×1.3mm的正方形丘状突起,丘状突起的正方形的一个边(i)和邻接丘状突起的正方形的与该边(i)相对向的一个边(ii)之间的间隔(丘状突起相互间的间隔)为0.19mm,粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例(其在表2及以下的PSA1-2至PSA1-7的制造中记作“粘着部面积”)为76.1%,干燥后的厚度为2μm。点式印刷所得到的层叠品干燥后,以使点式印刷面与层叠品A的基材相接的方式,将点式印刷面与先制作的层叠品A层压,由此得到了PSA1-1。PSA1-1是由层叠品A中的将丙稀系粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的第1粘着层、基材、以及将丙稀系粘着剂溶液点式印刷并干燥而得到的第2粘着层所依序层叠而成的粘着层,其能够以两侧表面均被PET隔离物覆盖的状态得到。另外,本粘着层中,作为第2粘着层表面凹凸构造的独立的多个丘状突起也可以说是间距1.5mm、沟槽宽度0.19mm、沟槽深度2μm的正方形格子状的沟槽。
<PSA1-2>
以形成1.3mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.88mm、粘着部面积占35.6%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-2。
<PSA1-3>
以形成1.3mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.50mm、粘着部面积占52.2%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-3。
<PSA1-4>
以形成2.25mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.88mm、粘着部面积占85.0%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-4。
<PSA1-5>
以形成3.5mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.19mm、粘着部面积占90.0%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-5。
<PSA1-6>
以形成0.7mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.1mm、粘着部面积占76.6%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-6。
<PSA1-7>
以形成0.07mm见方的丘状突起且丘状突起相互间的间隔为0.01mm、粘着部面积占76.6%的方式,对凸版式涂布辊进行调整,除此之外,与PSA1-1同样地得到PSA1-7。
<PSA2-1>
按照图6所示的方法制作粘着层。使用凸版式涂布器,在厚度2μm的PET基材上,以干燥后的厚度为2μm的方式,将用甲苯稀释了的丙稀系粘着剂溶液制成膜,干燥后,将厚度75μm的经过了单面硅酮处理的PET隔离物的硅酮处理面贴合到PET基材的丙稀系粘着剂溶液膜侧,由此制作了层叠品A。接着,在经浮雕处理而具有0.2mm×0.3mm的长方形格子状的线状突起且线状突起的平均高度为1.0μm(以下PSA2-2至PSA2-5的制造中,记载为“间距0.2×0.3mm、平均标高1.0μm”,另外,由于凹凸构造会被转印,因此表2中记载为“间距0.2×0.3mm、平均沟槽深度1.0μm”)且浮雕面经过了单面硅酮处理的浮雕PET隔离物(厚度75μm)的该浮雕面上,将丙稀系粘着剂溶液以干燥后的厚度为2μm的方式制成膜(其在表2中作为第2粘着层的结构而记载为“格子状的沟槽”)。成膜的丙稀系粘着剂溶液干燥后,以该丙稀系粘着剂溶液膜面与层叠品A的基材相接的方式,将浮雕PET隔离物与先制作的层叠品A层压,由此得到了PSA2-1。然后,将所述浮雕PET隔离物剥离,再将厚度75μm的经过了单面硅酮处理的平坦PET隔离物的硅酮处理面,贴合到将丙稀系粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的层的被转印了浮雕面形状的露出面上。PSA2-1是由层叠品A中的将丙稀系粘着剂溶液制成膜并干燥而得到的第1粘着层、基材、以及将丙稀系粘着剂溶液在浮雕PET隔离物上制成膜并干燥而得到的第2粘着层所依序层叠而成的粘着层,其能够以两侧表面均被PET隔离物覆盖的状态得到。
<PSA2-2>
使用实施了间距0.2×0.3mm、平均标高0.3μm的浮雕处理的浮雕PET隔离物(厚度75μm),除此之外,与PSA2-1同样地得到PSA2-2。
<PSA2-3>
使用实施了间距0.2×0.3mm、平均标高0.5μm的浮雕处理的浮雕PET隔离物(厚度75μm),除此之外,与PSA2-1同样地得到PSA2-3。
<PSA2-4>
使用实施了间距0.1×0.1mm、平均标高1.0μm的浮雕处理的浮雕PET隔离物(厚度75μm),除此之外,与PSA2-1同样地得到PSA2-4。
<PSA2-5>
使用实施了间距2.0×2.0mm、平均标高1.0μm的浮雕处理的浮雕PET隔离物(厚度75μm),除此之外,与PSA2-1同样地得到PSA2-5。
<PSA2-6>
以厚度为8μm的方式,将用甲苯稀释了的丙稀系粘着剂溶液在厚度4μm的PET基材上制成膜,并以厚度为8μm的方式,将丙稀系粘着剂溶液在浮雕PET隔离物上制成膜,除此之外,与PSA2-1同样地得到PSA2-6。
<Neofix5S2>
Neofix5S2是可从日荣化工株式会社获得的总厚度5μm的双面胶带。测定其第2粘着层的表面粗糙度后得知,Ra为0.10μm,Rz为1.20μm,是凹凸较少的粘着剂。
<PSA3-1>
通过图7所示的方法制作粘着层。将可从日荣化工株式会社获得的Neofix5S2的一侧隔离物剥离,再在露出的粘着面上,将厚度75μm、表面粗糙度Ra为0.55μm、Rz为3.41μm的浮雕PET隔离物,以所述粘着面与该浮雕PET隔离物的具有所述表面粗糙度的面相接的方式层压,由此得到了PSA3-1(其表2中作为第2粘着层的结构而记载为“浮雕隔离物”)。然后,将所述浮雕PET隔离物剥离,再将厚度75μm的经过了单面硅酮处理的平坦PET隔离物的硅酮处理面,贴合到露出的、被转印了所述浮雕PET隔离物的浮雕面形状的粘着面上。其中,所用的Neofix5S2经过了干燥,溶剂残存率为0.3%。PSA3-1是由与Neofix5S2的未被剥离的隔离物相接的第1粘着层、基材、第2粘着层(即,被层压了浮雕PET隔离物的Neofix5S2中的粘着层)所依序层叠而成的粘着层,其能够以两侧表面均被PET隔离物覆盖的状态得到。
<PSA3-2>
使用表面粗糙度Ra为0.06μm、Rz为0.30μm的浮雕PET隔离物,除此之外,与PSA3-1同样地得到了PSA3-2。
<PSA3-3>
使用表面粗糙度Ra为0.30μm、Rz为2.90μm的浮雕PET隔离物,除此之外,与PSA3-1同样地得到了PSA3-3。
<PSA3-4>
使用表面粗糙度Ra为0.70μm、Rz为5.10μm的浮雕PET隔离物,除此之外,与PSA3-1同样地得到了PSA3-4。
<PSA3-5>
使用表面粗糙度Ra为1.00μm、Rz为10.00μm的浮雕PET隔离物,除此之外,与PSA3-1同样地得到了PSA3-5。
<PSA4>
将以丙稀系聚合物为主成分的粘着剂形成为外径0.5mm且顶面平坦的圆形粒状,并在厚度32μm的石墨膜1(GS1)上用橡胶扫帚进行加压来将该粘着剂印刷形成为0.25mm间隔、厚6μm的形态、(其在表3中作为第2粘着层的结构而记载为“点状”)。所述粒状的各粘着剂构成粘着部。其中,“0.25mm间隔”是指彼此相邻的圆形粘着部相互间的间隔(其在表3中记载为“粘着部相互间的间隔”)。PSA4中,粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例为34.9%。PSA4是指在得到石墨膜上形成的粘着剂部分。
<PSA5>
将以丙稀系聚合物为主成分的粘着剂形成为外径0.5mm且顶面平坦的圆形粒状,并将该粘着剂以1.5mm间隔进行印刷,除此之外,与PSA4同样地得到PSA5。PSA5中,粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例为4.9%。PSA5是指在得到石墨膜上形成的粘着剂部分。
〔石墨复合膜的制造〕
<实施例1~36、比较例1>
分别使用表1所述的石墨膜(GS)、保护层、及应用层、以及两侧表面被PET隔离物覆盖的表2~3所述的粘着层,制造了石墨复合膜。得到的石墨复合膜中,粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面上分别层叠有表4~5所述的隔离物。另外,表2~3中“平坦”是指不具有凹凸构造。具体地,若Ra为0.13μm以下并且Rz为1.30μm以下,则凹凸充分地少,为“平坦”。另外,表2中“通常PSA”是指包括不具有凹凸构造的第1粘着层及第2粘着层的三层式构造的粘着剂。表2~3中还示出了被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于石墨膜的整体面积的比例(表2~3中,记作“被粘着剂覆盖的面积的比例(%)”)。
从两侧表面被PET隔离物覆盖的粘着层起,按照该粘着层/石墨膜(GS)/保护层/应用层的这一顺序,以不卷入空气的方式,使用层压装置一层层地层叠尺寸100mm×120mm的这些层,从而制造了石墨复合膜。制造时,首先将粘着层的第1粘着层侧的PET隔离物剥离,以使露出的第1粘着层的粘接面与石墨膜相接的方式,将粘着层与石墨膜层压。即,以使第2粘着层配置在粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧表面的方式,实施层压。然后,在石墨膜的与粘着层相接的面的相反侧面上,按照保护层、应用层的这一顺序层叠保护层及应用层,从而了得到层叠品。将得到的层叠品分别切割为表4~5所述的尺寸(实施例1~28及比较例1:70mm×90mm;实施例29、32及34~36:50mm×50mm、实施例30、31及33:15mm×40mm),得到了石墨复合膜。
〔表1〕
〔表2〕
〔表3〕
〔表4〕
〔表5〕
<比较例2>
比较例2中,将以丙稀系聚合物为主成分的粘着剂形成为外径0.5mm且顶面平坦的圆形粒状,并在厚度32μm的石墨膜1上用橡胶扫帚进行加压来将该粘着剂印刷、形成为0.25mm间隔、厚6μm的形态,然后贴合了75μm的PET隔离物,除此之外,与实施例1同样地制作了石墨复合膜。
<比较例3>
比较例3中,将以丙稀系聚合物为主成分的粘着剂形成为外径0.5mm且顶面平坦的圆形粒状,并在厚度32μm的石墨膜1上用橡胶扫帚进行加压来将该粘着剂印刷、形成为1.5mm间隔、厚6μm的形态,然后贴合了75μm的PET隔离物,除此之外,与实施例1同样地制作了石墨复合膜。
<参考例1>
除了切割为尺寸40mm×60mm之外,与比较例1同样地制作了石墨复合膜。
<参考例2>
除了切割为尺寸15mm×15mm之外,与实施例29同样地制作了石墨复合膜。
〔石墨复合膜的评价〕
对各实施例、比较例及参考例中得到的石墨复合膜进行了以下的评价。其结果示于表4及表5。
<剥离强度>
关于表示石墨复合膜粘着力的物性,剥离强度是依据JIS-Z 0237所述的方法1的“相对于试验板的180度剥下粘着力的试验方法”进行求取的。即,将JIS-Z 0237所述的宽50mm×长125mm×厚1.1mm、表面粗糙度Ra为50nm的SUS板用甲醇洗净。从切割为25mm×120mm的石墨复合膜上将与第2粘着层相接的隔离物剥离,然后在环境温度23℃、湿度50%的条件下,以使第2粘着层与SUS板相接且不使空气混入的方式,用2kg的辊往返滚压2次来将石墨复合膜加压贴附在洗净后的SUS板上。放置1小时后,使用株式会社岛津制作所制造的精密万能试验机“オートグラフ”(型号:AG-10TB)及50N的测压元件(型号:SBL-50N),在同样的温度湿度条件下以300mm/min的速度拉伸,由此测定了180度剥下粘着力。用不同的试验片实施3次同样的测定,对3次测定的平均值的小数点后第3位进行四舍五入来求取至小数点后第2位的值,并将该值作为剥离强度(单位:N/25mm)。
<气泡评价>
通过以下方法评价了将石墨复合膜贴合在粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生的气泡的抑制情况。
粘着对象体:尺寸80mm×100mm、厚度0.2mm的SUS板(已用甲醇洗净)
环境:环境温度23℃,湿度50%的条件下
测定次数:N10(N10次的测定中,采用以下评价中出现次数最多的评价作为测定结果。)
步骤:将石墨复合膜的PET隔离物剥离。以露出的第2粘着层的粘着面朝上的方式,将该石墨复合膜放置在平台上。以与粘着对象体的贴附面一下子接触的方式,将粘着对象体放置在石墨复合膜的粘着面上,并放置重5kg(尺寸80mm×100mm)的重石,保持10秒。然后,从粘着对象体上方,用重10kg的橡胶辊往返滚压3次来除去空气泡。然后,数出残留的空气泡的个数,根据以下的标准进行了评价。其中,空气泡表现为在粘着对象体的表面上隆起,因此关于空气泡的大小及有无,可以测定看上去隆起的最大空气泡的最大长度(若为椭圆形,则测定隆起的最长距离。),并按照以下标准对该测定长度进行评价。
评价1…存在6.0mm以上的空气泡
评价2…存在2.5mm以上且低于6.0mm的空气泡
评价3…存在1.5mm以上且低于2.5mm的空气泡
评价4…存在低于1.5mm的空气泡
评价5…不存在空气泡
<密接性评价>
评价了石墨复合膜的密接性。对石墨复合膜的剥离强度的试验结果进行了如下分类。
评价1…低于4.0N/25mm
评价2…4.0N/25mm以上且低于5.0N/25mm
评价3…5.0N/25mm以上且低于6.0N/25mm
评价4…6.0N/25mm以上且低于6.5N/25mm
评价5…6.5N/25mm以上
<散热试验>
通过以下的散热试验评价了石墨复合膜的散热性。图8示出石墨复合膜的散热试验的装置的结构图。与气泡评价不同,将石墨复合膜的PET隔离物剥离后,使用层压机,以SUS板与露出的粘着层34的粘着面一下子接触的方式,将尺寸80mm×100mm、厚度0.2mm的SUS板33与石墨膜35贴合。接着,将应用层也剥离,然后,从保护层36侧将作为发热部件37的10mm×10mm×1mm陶瓷加热器(加热器面上预先喷涂有辐射率0.94的黑体。)安装在石墨复合膜的中央,以功率2W进行加热,待温度上升达到饱和。散热试验是在环境温度23℃、湿度50%的条件下实施的,其中在装置周围设置了风挡,以防止温度因对流而变动。温度测定中,使用热像仪测定了加热器上的温度。测定实施了N5次,以5次测定的平均值为测定值,并按照以下标准进行了评价。
评价1…加热器上的温度为51.5℃以上
评价2…加热器上的温度为51.0℃以上且低于51.5℃
评价3…加热器上的温度为50.5℃以上且低于51.0℃
评价4…加热器上的温度为50℃以上且低于50.5℃
评价5…加热器上的温度低于50℃
<再加工性评价>
实施了石墨复合膜的再加工性(再剥离性)评价。与散热试验同样地,将石墨复合膜与SUS板贴合。贴合后,在室温23℃湿度50%的环境下放置10分钟,接着在相同环境下进行了剥下测验(再加工操作)。按照以下标准对再加工性进行了评价。其中,测定实施了10次,采用以下评价中出现次数最多的评价作为评价结果。
评价1…石墨复合膜在再加工时发生破损,单次再加工操作中有50%以上的区域残留在SUS板上。
评价2…石墨复合膜在再加工时发生破损,单次再加工操作中有10%以上且低于50%的区域残留在SUS板上。
评价3…石墨复合膜在再加工时无破损,或者即使破损,单次再加工操作中也只有低于10%的区域残留在SUS板上。
<粘着层的成本>
根据制造1片石墨复合膜而所需的粘着层材料费除以石墨复合膜的面积(cm2)而得到的每单位面积的成本,来进行了粘着层的成本评价。作为基准,将比较例1中现有的石墨复合膜的每单位面积的粘着层成本标准化为1,以此计算了其他实施例、比较例及参考例的成本。
评价1…成本大于1.3
评价2…成本大于1.2且1.3以下
评价3…成本大于1.1且1.2以下
评价4…成本大于1且1.1以下
评价5…成本为1以下
<密接稳定性>
实施了石墨复合膜的密接稳定性评价。将石墨复合膜的PET隔离物剥离后,使用层压机,以SUS板与露出的粘着面一下子接触的方式,将尺寸100mm×100mm、厚度2mm的SUS板与石墨复合膜贴合。贴合后,在室温23℃湿度50%的环境下放置1天,接着,用切刀在贴合体上以切穿所有的层的方式切开1cm长的切口,然后观察了翘起情况。具体地,观察是否发生翘起,若发生翘起,则测定翘起的最大长度(若为椭圆形,则测定隆起部的最长距离。)。
按照以下标准对密接稳定性进行了评价。测定实施了3次,采用以下评价中出现次数最多的评价作为评价结果。
评价1…存在最大长度为1mm以上的翘起
评价2…存在最大长度为0.5mm以上且1mm以下的翘起
评价3…存在最大长度为0.5mm以下的翘起
评价4…不存在翘起
<总结>
根据表4及表5所示的石墨复合膜的评价结果,可知以下的石墨复合膜不但能够在不影响散热性的前提下抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,密接性及再加工性也优越。这些石墨复合膜为:本发明的实施例1~7、34的石墨复合膜,其所含的粘着层通过涂布或印刷粘着剂溶液的方法(i)而具有凹凸构造;本发明的实施例8~13、29~33、36的石墨复合膜,其所含的粘着层通过在表面具有凹凸构造的隔离物上将粘着剂溶液制成膜来转印凹凸构造的方法(ii)而具有凹凸构造;本发明的实施例14~18、35的石墨复合膜,其所含的粘着层通过使具有凹凸构造的隔离物的该凹凸构造面与粘着层接触来转印凹凸构造的方法(iii)而具有凹凸构造;本发明的实施例19~25的石墨复合膜,其所含的粘着层通过在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层并使石墨膜的该凹凸构造从粘着层表面显现出来的方法(iv)而具有凹凸构造;本发明的实施例26~28的石墨复合膜,其所含的粘着层通过将具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠的方法(v)、和在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层并使石墨膜的该凹凸构造从粘着层表面显现出来的方法(iv)的组合方案而具有凹凸构造。
另外,参考例1中除了切割为尺寸40mm×60mm之外,均与比较例1同样地制作了石墨复合膜,根据参考例1的结果可知,若石墨复合膜的尺寸小,则根本不会发生粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡的问题。而本发明的石墨复合膜特别是在石墨复合膜的尺寸为25cm2以上的情况下能够有效地解决产生气泡的问题。
另外,参考例2中除了切割为尺寸15mm×15mm之外,均与实施例29同样地制作了石墨复合膜,根据参考例2的结果可知,若石墨复合膜的尺寸小,则散热试验的结果差。可见本发明的石墨复合膜的散热效果特别是在石墨复合膜的尺寸为3cm2以上的情况下优越。
实施例1~7中,特别是实施例1、3、4、6中得到的石墨复合膜的优越之处在于气泡评价与散热试验评价均得到较高评价。根据该结果可知,为实现高散热性并大幅抑制气泡产生,更优选粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例为50%以上且85%以下,或“丘状突起相互间的间隔”为0.1mm以上,或者格子状的沟槽的间距为0.1mm以上。
实施例8~13中,特别是实施例8、10中得到的石墨复合膜的优越之处在于气泡评价与散热试验评价均得到较高评价。根据该结果可知,为实现高散热性并大幅抑制气泡产生,更优选沟槽的深度为0.5μm以上,或沟槽的间距为0.15μm以上,或者粘着层的厚度为10μm以下。
实施例14~18中,特别是实施例14、16、17中得到的石墨复合膜的优越之处在于气泡评价与散热试验评价均得到较高评价。根据该结果可知,为实现高散热性并大幅抑制气泡产生,更优选用于向粘着层转印凹凸构造的隔离物的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.30μm以上且0.70μm以下,并且,Rz为2.90μm以上且5.10μm以下。
实施例19~25中,特别是实施例19、21、22中得到的石墨复合膜的优越之处在于气泡评价与散热试验评价均得到较高评价。根据结果可知,当使石墨膜的凹凸构造从粘着层的表面显现出来从而在该粘着层表面上形成凹凸构造时,为实现高散热性并大幅抑制气泡产生,所用的该石墨膜的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度更优选Ra为0.80μm以上且1.30μm以下,并且,Rz为3.20μm以上且4.70μm以下。
另外,如实施例26~28所示,即使将各自在上述制造方法1及制造方法2中效果优越的粘着剂及石墨膜组合使用,也有时会出现密接性及散热性等的劣化。根据这一结果可知,单纯根据现有技术的知识选择密接性及散热性优越的粘着剂与石墨膜,是无法实现本发明的目的的。
与实施例8~13同样,本发明的实施例29~33及36的石墨复合膜所含的粘着层通过在表面具有凹凸构造的隔离物上将粘着剂溶液制成膜来转印凹凸构造的方法而具有凹凸构造。实施例29~33在使用石墨层叠体作为石墨膜的这一点上,与使用由单层石墨片构成的石墨膜的实施例8~13不同。与由厚度更小的单层石墨片构成的石墨膜相比,石墨层叠体形态的石墨膜的厚度多为90μm以上。此外,实施例36在使用单层石墨膜的这一点上与实施例8~13相同,但是,在使用厚度为90μm以上的大石墨膜的这一点上,与使用厚度小的石墨膜的实施例8~13不同。石墨膜的厚度为90μm以上,则尤其石墨膜的韧度会增强,导致与和其贴合的粘着对象体的从动性差,因此存在着石墨膜与粘着对象体之间易进入气泡的问题。但是,通过使用本发明的粘着层,能够防止气泡的产生。
此外,与实施例1~7同样,本发明的实施例34的石墨复合膜所含的粘着层通过涂布或印刷粘着剂溶液的方法而具有凹凸构造。实施例34在使用石墨层叠体作为石墨膜的这一点上,与使用由单层石墨片构成的石墨膜的实施例1~7不同。实施例34中也示出能够防止气泡的产生,可以说与实施例29~33及36的结果一样。
此外,与实施例14~18同样,本发明的实施例35的石墨复合膜所含的粘着层通过使具有凹凸构造的隔离物的该凹凸构造面与粘着层接触来转印凹凸构造的方法而具有凹凸构造。实施例35在使用石墨层叠体作为石墨膜的这一点上,与使用由单层石墨片构成的石墨膜的实施例14~18不同。实施例35中也示出能够防止气泡的发生,可以说与实施例29~33及36的结果一样。
此外,石墨膜的体积为50mm3以上,则石墨膜的韧度会进一步变强,导致与和其贴合的粘着对象体的从动性差,因此很难解决石墨膜与粘着对象体之间易进入气泡的问题。特别是对于使用石墨片层叠数为2层以上的石墨层叠体的石墨膜而言,解决该问题非常重要。但是,使用本发明的粘着层,则即使在石墨膜的体积为50mm3以上的实施例1~35中,也能够解决上述问题。特别是使用石墨片层叠数为2层以上的石墨层叠体作为石墨膜时,存在体积增大的倾向,所以使用本发明的粘着层特别有效。
进一步,关于被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜整体面积的比例为100%的实施例8~25、27~33、35及36,表4及表5所示的密接稳定性的评价结果表明这些实施例在石墨复合膜相对于粘着对象体的密接稳定性方面显示出更优越的结果。此外,关于被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且低于100%的实施例1~7,与该比例低于35%的比较例2及3比较,在密接稳定性方面也显示出更优越的结果。
〔散热部件的制造〕
<实施例37>
使用实施例1中得到的石墨复合膜来制作了散热部件。具体地,将石墨复合膜的PET隔离物剥离后,使用层压机,以SUS板与露出的粘着层的粘着面一下子接触的方式,将尺寸70mm×100mm、厚度0.2mm的SUS板与石墨复合膜贴合,由此制造了散热部件。此时,复合石墨膜的与SUS板相接的面的相反侧的石墨膜表面上层叠有保护层及应用层。
从得到的散热部件上将所述应用层剥离,并从保护层侧进行了观察,观察结果示于图10。如图10所示,确认到在散热部件的与SUS板相接的面的相反侧的石墨膜表面上,出现了由粘着层的凹凸构造引起的凹凸构造。
<实施例38>
使用实施例29中得到的石墨复合膜来制作了散热部件。具体地,将石墨复合膜的PET隔离物剥离后,使用层压机,以SUS板与露出的粘着层的粘着面一下子接触的方式,将尺寸70mm×100mm、厚度0.2mm的SUS板与石墨复合膜贴合,由此制造了散热部件。此时,复合石墨膜的与SUS板相接的面的相反侧的石墨膜表面上层叠有保护层及应用层。
沿着与该石墨复合膜的面相垂直的方向将散热部件切断,观察了切面。在切面上观察到存在于散热部件的SUS板与石墨膜之间的粘着层在SUS侧具有凹凸构造。
并且,与比较例1~3相比,所有的实施例均表现出如下效果:能够在不影响散热性的前提下,抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间发生气泡。
(产业上的可利用性)
通过本发明的石墨复合膜,能够在不影响散热性的前提下抑制当贴合到粘着对象体上时在粘着对象体与石墨复合膜之间产生气泡,因此本发明的石墨复合膜作为散热膜、热分散材等散热部件能够较好地应用于电子设备、精密设备等领域。

Claims (27)

1.一种石墨复合膜,其特征在于:
具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,
被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,
所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
2.根据权利要求1所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.19μm以上且10μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Rz为1.6μm以上且100μm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着层的厚度为1.00μm以上且20.00μm以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着层的表面的凹凸构造是格子状或条纹状的沟槽、或者是独立的多个丘状突起。
6.根据权利要求5所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述格子状或条纹状的沟槽的间距为0.05mm以上且2.0mm以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着层包括第1粘着层、基材、及第2粘着层,
所述粘着层以使得所述第1粘着层、所述基材、所述第2粘着层从所述石墨膜侧起依序地配置的方式,层叠在所述石墨膜上,
被第2粘着层的粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,
所述粘着层中,所述第2粘着层的与所述基材相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
8.根据权利要求7所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述第2粘着层是配置在所述基材上的多个粘着部,
关于所述粘着层的表面的凹凸构造,凸部由所述粘着部构成,凹部中不存在粘接剂而使得所述基材露出。
9.根据权利要求8所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着部的面积在粘着层整体面积中占的比例为35%以上。
10.根据权利要求8或9所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述粘着部是规则配置的多角形、棒状、带状的丘状突起时,丘状突起的一个边和邻接丘状突起的与该边相对向的一个边之间的间隔为0.01mm以上。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述石墨复合膜相对于SUS钢的剥离强度为4.0N/25mm以上且12.0N/25mm以下。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述石墨复合膜的面积为3cm2以上。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述石墨膜的厚度为90μm以上。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述石墨膜是石墨片与粘接层交互层叠而形成的石墨层叠体,所述石墨层叠体中含有的所述石墨片的层叠数是3层以上。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的石墨复合膜,其特征在于:
所述石墨膜的体积为50mm3以上。
16.一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,
该制造方法包括如下工序:将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,且使该凹凸构造配置在该粘着层的与石墨膜相接的面的相反侧。
17.一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,
该制造方法包括如下工序:
通过将表面具有凹凸构造的隔离物的所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面,来制作至少单面上设置有凹凸构造的粘着层;以及,
将至少单面上具有凹凸构造的粘着层与石墨膜层叠,其中,使该凹凸构造配置在该粘着层的与该石墨膜相接的面的相反侧。
18.根据权利要求17所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
所述隔离物的具有凹凸构造的表面的粗糙度Ra为0.06μm以上且1.00μm以下,并且Rz为0.3μm以上且10.0μm以下。
19.根据权利要求17或18所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
在所述隔离物的具有凹凸构造的表面上制作粘着剂溶液膜,由此转印凹凸构造。
20.根据权利要求17或18所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
使所述隔离物与溶剂残存率5%以下的所述粘着层接触,由此将所述凹凸构造转印至所述粘着层的表面。
21.一种石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
该石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,
在表面具有凹凸构造的石墨膜上形成粘着层,并使石墨膜的该凹凸构造从该粘着层的表面显现出来,从而在该粘着层的表面上形成凹凸构造。
22.根据权利要求21所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
所述石墨膜的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.55μm以上且1.70μm以下,并且,Rz为2.3μm以上且6.00μm以下。
23.根据权利要求21或22所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
所述石墨膜的厚度为5μm以上且120μm以下。
24.根据权利要求21~23中任一项所述的石墨复合膜的制造方法,其特征在于:
所述粘着层的具有凹凸构造的表面的表面粗糙度Ra为0.8μm以下,Rz为4.5μm以下。
25.一种散热部件,其特征在于:
该散热部件包含石墨复合膜,
所述石墨复合膜具有石墨膜及与该石墨膜相接的粘着层,
被粘着剂覆盖的石墨膜面积相对于所述石墨膜的整体面积的比例为35%以上且100%以下,
所述粘着层的与所述石墨膜相接的面的相反侧表面具有凹凸构造。
26.根据权利要求25所述的散热部件,其特征在于:
该散热部件是将所述石墨复合膜贴合在粘着对象体上而形成的。
27.根据权利要求26所述的散热部件,其特征在于:
所述石墨复合膜的与所述粘着对象体相接的面的相反侧表面上层叠有保护层,
该保护层表面的表面粗糙度Ra为0.15μm以上且10μm以下,并且Rz为1.0μm以上且100μm以下。
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