CN108291290B - 金属与碳纤维的复合材料的制造方法 - Google Patents

金属与碳纤维的复合材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种金属与碳纤维的复合材料的制造方法，具备：通过将含有碳纤维(1)等的涂布液(5)利用凹版涂布装置(20)涂布于金属箔(10)的表面(10a)，得到在金属箔(10)的表面(10a)上形成有碳纤维层(11)的涂布箔(12)的工序；形成多个涂布箔(12)层叠的状态的层叠体的工序；以及通过将层叠体一边沿涂布箔(12)的层叠方向加压一边加热，将涂布箔(12)接合一体化的工序。凹版涂布装置(20)的凹版辊(21)的圆周表面(21a)的小室(22)的形状为杯状，并且，与小室(22)的开口形状内切的圆的直径相对于碳纤维(1)的平均纤维长度被设定为1.2倍以上。

Description

金属与碳纤维的复合材料的制造方法
技术领域
本发明涉及金属与碳纤维的复合材料的制造方法、以及绝缘基板的制造方法。
再者，本说明书和权利要求书中，“铝”这一用语除了特别明确记载以外，作为包括纯铝和铝合金这两者的意思使用，并且同样地，“铜”这一用语除了特别明确记载以外，作为包括纯铜和铜合金这两者的意思使用。
另外，对于本发明涉及的绝缘基板的上下方向并不进行限定，但在本说明书和权利要求书中，为了便于理解绝缘基板的构成，将搭载发热性元件的绝缘基板的搭载面侧定义为绝缘基板的上侧，并将其相反侧定义为绝缘基板的下侧。
背景技术
作为使金属例如铝的散热性提高并且控制线膨胀率的材料，正在研究铝与碳材料的复合材料。
作为该复合材料的制造方法，已知向熔融铝中加入作为碳材料的碳纤维并搅拌混合的方法(熔液搅拌法)、向具有空隙的碳成形体内压入熔融铝的方法(熔液锻造法)、将铝粉末与碳粉末混合并进行加压加热烧成的方法(粉末冶金法)、以及将铝粉末与碳粉末混合并进行挤出加工的方法(粉末挤出法)等。
但是，这些方法中使用熔融铝或铝粉末，所以制造作业复杂，且制造设备大型化。
另外，日本特开昭59-76840号公报(专利文献1)公开了下述方法，通过采用有机粘结剂在金属薄板的金属面粘结或接合无机晶须，制作前驱成型物(预成型料)，接着将多个前驱成型物层叠并进行加热加压，由此制造强化金属材料。
另外，日本专利第5150905号公报(专利文献2)公开了下述方法，通过将碳纤维与有机粘合剂和溶剂混合，准备涂布混合物，接着将涂布混合物附着在片状或箔状的金属支持体上，由此形成预成形箔(涂布箔)，其后，将多个预成形箔重叠而形成层叠体，并且对层叠体进行加热压接，使预成形箔彼此一体化，由此制造作为金属与碳纤维的复合材料的金属基碳纤维复合材料。
另外，作为公开了金属与碳纤维的复合材料的制造方法的其他文献，有日本专利第5145591号公报(专利文献3)和日本特开2015-25158号公报(专利文献4)。
上述专利文献2～4所公开的制造方法中，可得到金属层与碳纤维层在交替层叠多个的状态下接合一体化而成的金属与碳纤维的复合材料。
现有技术文献
专利文献1：日本特开昭59-76840号公报
专利文献2：日本专利第5150905号公报
专利文献3：日本专利第5145591号公报
专利文献4：日本特开2015-25158号公报
发明内容
然而，上述专利文献1所公开的复合材料的制造方法中，如果在金属薄板的金属面粘结或接合的无机晶须层过厚，则金属薄板的金属无法充分浸透到无机晶须层内，从而在无机晶须层内形成空隙，并且在夹持无机晶须层的两侧配置的金属薄板彼此不太接合，由于这些原因，复合材料的强度低。
上述专利文献2～4所公开的复合材料存在如下缺点。
在此，本说明书中关于复合材料，将相对于金属层与碳纤维层的层叠方向垂直的面称为“复合材料的平面”，将相对于金属层与碳纤维层的层叠方向垂直的面方向称为“复合材料的平面方向”。
在复合材料中，碳纤维层中的碳纤维的纤维方向在复合材料的平面内沿单一方向一致的情况下，即碳纤维沿单一方向取向的情况下，线膨胀系数、热传导率等的复合材料的物性在复合材料的平面内的碳纤维的纤维方向(即碳纤维的取向方向)上和与其呈直角的方向上大不相同。因此，存在复合材料被加热时容易变形这样的缺点。
因此，考虑以碳纤维的纤维方向交替成为直角的方式层叠多个预成形箔，形成层叠体。
但是该方法中，必须在考虑碳纤维的纤维方向的同时层叠预成形箔，所以预成形箔的层叠作业很麻烦。而且，使复合材料的相对于平面内的碳纤维的纤维方向倾斜的方向(例如45°的方向)的物性(例如线膨胀系数)，与碳纤维的纤维方向及其直角方向的物性相同是困难的。
本发明是鉴于上述技术背景完成的，其目的是提供一种能够谋求复合材料的平面方向的物性均一化的金属与碳纤维的复合材料的制造方法、以及绝缘基板的制造方法。
本发明的其它目的和优点，可通过以下的优选实施方式来明确。
本发明提供以下的手段。
[1]一种金属与碳纤维的复合材料的制造方法，具备：
得到涂布箔的工序，所述涂布箔是通过将涂布液利用凹版涂布装置涂布于金属箔的表面，在所述金属箔的表面上形成碳纤维层而得到的，所述涂布液以混合状态含有碳纤维、粘合剂和所述粘合剂用溶剂，所述凹版涂布装置具备在圆周表面设有多个小室的凹版辊；
形成层叠体的工序，所述层叠体处于多个所述涂布箔层叠的状态；以及
通过对所述层叠体加热而从所述层叠体中除去所述粘合剂，然后对所述层叠体一边沿所述涂布箔的层叠方向加压一边加热，由此将所述涂布箔接合一体化的工序，
所述凹版辊的所述小室的形状为杯状，并且，与所述小室的开口形状内切的圆的直径相对于所述碳纤维的平均纤维长度被设定为1.2倍以上。
[2]根据前项1所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，所述得到涂布箔的工序，包括从形成于所述金属箔的表面上的所述碳纤维层中除去所述溶剂的工序。
[3]根据前项1所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，所述得到涂布箔的工序，包括在不对形成在所述金属箔的表面上的所述碳纤维层的表面实施平整处理的情况下从所述碳纤维层中除去所述溶剂的工序。
[4]根据前项1～3的任一项所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，在将所述涂布箔接合一体化的工序中，在加热所述层叠体以使所述层叠体的温度上升至将所述涂布箔接合一体化的温度的过程中，从所述层叠体中除去所述粘合剂。
[5]根据前项1～4的任一项所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，所述小室的形状为选自格子型、金字塔型、龟甲型和圆型之中的至少一者。
[6]根据前项1～5的任一项所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，所述金属箔为铝箔和铜箔之中的至少一者。
[7]一种绝缘基板的制造方法，
所述绝缘基板具备以层叠状一体化的多个绝缘基板构成层，
多个构成层之中的至少一个构成层由金属与碳纤维的复合材料形成，
所述复合材料是采用前项1～6的任一项所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法制造的。
本发明发挥以下效果。
前项[1]中，通过采用将涂布液涂布于金属箔的表面、形成多个涂布箔层叠的状态的层叠体、以及对层叠体加压加热从而将涂布箔接合一体化的工序，能够廉价且大量地制造金属与碳纤维的复合材料。
此外，通过从层叠体中除去粘合剂，能够切实地提高得到的复合材料的热传导率。
此外，通过用于在金属箔的表面涂布涂布液的涂布装置是凹版涂布装置，凹版涂布装置的凹版辊的小室形状为杯状，而且，与小室的开口形状内切的圆的直径相对于碳纤维的平均纤维长被设定为1.2倍以上，由此能够以金属箔的表面内的碳纤维的纤维方向变为随机的方式在金属箔的表面上形成碳纤维层。因此，能够谋求复合材料的平面方向的物性均一化。而且，在形成层叠体时无需考虑碳纤维的纤维方向，由此能够容易地谋求复合材料的平面方向的物性均一化。
前项[2]中，通过从碳纤维层中除去溶剂，能够在将涂布箔接合一体化的工序中将涂布箔良好地接合一体化。
前项[3]中，由于不在碳纤维层的表面实施平整(抹匀)处理，能够将碳纤维层中的碳纤维的纤维方向切实地维持随机状态。由此，能够切实地谋求复合材料的平面方向的物性均一化。
前项[4]中，通过在加热层叠体以使层叠体的温度上升至将涂布箔接合一体化的温度的过程中，从层叠体中除去粘合剂，能够容易地进行复合材料的制造。
前项[5]中，通过小室形状为选自格子型、金字塔型、龟甲型和圆型中的至少一种，能够以金属箔的表面内的碳纤维的纤维方向切实地变为随机的方式在金属箔的表面上形成碳纤维层。由此，能够切实地谋求复合材料的平面方向的物性均一化。
前项[6]中，通过金属箔为铝箔和铜箔之中的至少一者，能够切实地得到具有高热传导率的复合材料。
前项[7]中，能够制造对于冷热循环等温度变化具有高可靠性的绝缘基板。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的金属与碳纤维的复合材料的制造方法的流程图。
图2是对得到涂布箔的工序进行说明的概略图。
图3A是表示凹版辊的圆周表面的格子型小室的排列状态的平面图。
图3B是表示图3A的格子型小室的形状的立体图。
图4A表示凹版辊的圆周表面的金字塔型小室的排列状态的平面图。
图4B是表示图4A的金字塔型小室的形状的立体图。
图5A是表示凹版辊的圆周表面的龟甲型小室的排列状态的平面图。
图5B是表示图5A的龟甲型小室的形状的立体图。
图6A是表示凹版辊的圆周表面的圆型小室的排列状态的平面图。
图6B是表示图6A的圆型小室的形状的立体图。
图7A是表示小室底面为平坦状时的小室的侧面图。
图7B是小室底面为凹曲面状时的小室的侧面图。
图7C是小室底面为凹锥面状时的小室的侧面图。
图8是在小室的内周侧面设置有连通口时的小室的立体图。
图9是将涂布箔的条材切断时的概略图。
图10是多个涂布箔层叠而形成的层叠体的概略侧面图。
图11是对将涂布箔烧结一体化的工序进行说明的概略图。
图12是表示在将涂布箔烧结一体化的工序中对层叠体加热时的温度曲线的一例的图(坐标图)。
图13是涂布箔烧结一体化得到的本实施方式的复合材料的概略侧面图。
图14是表示本实施方式的复合材料中定义的各个方向的复合材料的立体图。
图15是绝缘基板的侧面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
本发明的一实施方式涉及的金属与碳纤维的复合材料(复合体)的制造方法如图1所示，包括：得到涂布箔的工序S1、形成层叠体的工序S2、以及将涂布箔烧结一体化的工序S3，按该记载的顺序实行这些工序。
得到涂布箔的工序S1如图2所示，详细而言是得到涂布箔12的带状条材12A(即带状的长条涂布箔12)的工序。即该工序S1是通过将涂布液5涂布于金属箔10的带状条材10A的表面10a，得到在金属箔10的条材10A的表面10a上形成由涂布液5构成的碳纤维层11的涂布箔12的条材12A的工序。涂布液5以混合状态含有碳纤维1、粘合剂2和粘合剂2用溶剂3。
此外，得到涂布箔12的工序S1包括从在金属箔10的条材10A的表面10a上形成的碳纤维层11中除去溶剂3的工序S1a(参照图1)。
形成层叠体15的工序S2如图10所示，是形成多个涂布箔12层叠的状态的层叠体15的工序。
将涂布箔12烧结一体化的工序S3如图11所示，是通过将层叠体15一边沿涂布箔12的层叠方向(即层叠体15的厚度方向)加压一边加热，由此将涂布箔12烧结一体化的工序。该工序S3包括通过加热层叠体15而从层叠体15中除去粘合剂2的工序S3a(参照图1)。
再者，将涂布箔12烧结一体化的工序S3相当于权利要求书所记载的、将涂布箔12接合一体化的工序的一优选例。
本实施方式涉及的金属与碳纤维的复合材料17，意味着作为基体使用金属且作为与该金属(基体)复合化的材料含有碳纤维1。即，该复合材料17可以被视为含有碳纤维1的金属基复合材料。
本实施方式中得到的复合材料17如图13所示，是在由金属箔10形成的金属层和以多个碳纤维1为主体的碳纤维层11交替层叠多个的状态下烧结一体化而成的。金属箔10的金属的一部分浸透到碳纤维层11内。并且该复合材料17中，金属相当于基体，碳纤维1相当于与金属(基体)复合化的材料。
该复合材料17可以很好地用作图15所示的构成绝缘基板50的多个绝缘基板构成层51～55之中的至少一个构成层的材料。
绝缘基板50可用作例如电源模块用基板等的电子模块用基板。并且，绝缘基板50作为多个构成层，具备：布线层51、第1应力缓冲层52、陶瓷层(绝缘层)53、第2应力缓冲层54和金属冷却层55，并且以从上至下依次层叠布线层51、第1应力缓冲层52、陶瓷层53、第2应力缓冲层54和冷却层55的状态，采用钎焊等预定接合手段将这些构成层51～55接合一体化。
采用软钎焊等在绝缘基板50的搭载面50a接合搭载电子元件等发热性元件56(用两点划线表示)。搭载面50a由布线层51的上表面构成。
冷却层55是用于冷却发热性元件56的层，具有例如作为冷却构件(包含散热构件)的多个散热翅55a。一般而言冷却层55为铝或铜制。
本实施方式的复合材料17可以将其平面方向的线膨胀系数设定为金属的线膨胀系数与陶瓷的线膨胀系数的中间值。因此，在绝缘基板50中，优选这些构成层51～55之中特别是第1和第2应力缓冲层52、54的至少一方由本实施方式的复合材料17形成。
另外，本实施方式的复合材料17可以被视为用碳纤维1强化了的金属基复合材料，具有高的杨氏模量。因此，也可以很好地用作需求高机械强度的构件的材料。
以下，对各工序进行详细说明。
<得到涂布箔12的工序S1>
本工序S1中使用的涂布液5例如按以下方式得到。如图2所示，将多个碳纤维1、粘合剂2和粘合剂2用溶剂3放入混合容器41内，通过搅拌混合装置42将它们搅拌混合。由此，得到以混合状态含有碳纤维1、粘合剂2和溶剂3的涂布液5。此时，也可以根据需要将分散剂、消泡剂、表面调整剂、粘度调整剂等放入混合容器41内进行搅拌混合。
对于搅拌混合装置42并不限定，可以使用带搅拌翼的搅拌器、行星搅拌机、均质分散器、珠磨机等。
关于碳纤维1、粘合剂2和溶剂3，会在后面进行具体说明。
作为用于涂布涂布液5的涂布装置，可使用凹版涂布装置(例如凹版涂布器)20。
详细而言，凹版涂布装置20为直接槽辊涂布装置(例如直接槽辊涂布器)，具备：凹版辊21、支承辊23、使涂布液5附着在凹版辊21的圆周表面21a的涂布液附着单元25等。在凹版辊21的圆周表面21a遍及其整体地整齐排列设置有多个小室(凹部)22(参照图3A、4A、5A和6A)。在相邻的小室22之间形成有隔壁部21b，通过该隔壁部21b划分各小室22。支承辊23与凹版辊21相对配置。
涂布液附着单元25在本实施方式中具备收纳有涂布液5的涂布液盘26，在凹版辊21的圆周表面21a的圆周方向的一部分浸泡在盘26内的涂布液5中的状态下，使凹版辊21以其中心轴为中心旋转，由此在凹版辊21的圆周表面21a附着涂布液5。盘26内的涂布液5中的碳纤维1以其纤维方向变为随机的方式分散于涂布液5中。
图2示出的凹版涂布装置20中，从放卷辊27a放出的金属箔10的条材10A，以预定的传送速度沿大致水平方向依次通过凹版辊21与支承辊23之间、以及作为干燥装置的干燥炉28内，然后卷绕到卷绕辊27b上。
金属箔10的条材10A的传送方向F被设定为金属箔10的条材10A的长边方向，与该传送方向F平行的方向成为采用凹版涂布装置20(详细而言是凹版涂布装置20的凹版辊21)向金属箔10的条材10A的表面10a涂布涂布液5的涂布方向。
本实施方式中，凹版辊21以在金属箔10的条材10A的下侧遍及其宽度方向整体横跨金属箔10的条材10A的方式配置，支承辊23以在金属箔10的条材10A的上侧遍及其宽度方向整体横跨金属箔10的条材10A的方式配置。因此，涂布涂布液5的金属箔10的条材10A的表面10a，详细而言是金属箔10的条材10A的下表面。
再者，本发明中，涂布涂布液5的金属箔10的条材10A的表面10a不限定于金属箔10的条材10A的下表面，在此以外例如可以是金属箔10的条材10A的上表面，并且也可以是金属箔10的条材10A的上下两表面。
涂布液5的涂布在金属箔10的条材10A通过凹版辊21与支承辊23之间时进行。即，通过旋转凹版辊21，在凹版辊21的圆周表面21a附着盘26内的涂布液5，涂布液5进入各小室22内。然后，在凹版辊21的圆周表面21a附着的多余的涂布液5被刮片(刮板)24刮除，其后，凹版辊21的圆周表面21a与金属箔10的条材10A的表面10a抵接，由此小室22内的涂布液5向金属箔10的条材10A的表面10a转移。其结果，在金属箔10的条材10A的表面10a上遍及其整体地形成由转移的涂布液5构成的碳纤维层11。由此，得到在金属箔10的条材10A的表面10a上形成有碳纤维层11的涂布箔12的条材12A。
凹版辊21的旋转方向通常被设定为与金属箔10的条材10A的传送方向F相同的方向。凹版辊21的圆周速度通常被设定为与金属箔10的条材10A的传送速度相等。
干燥炉28用于将在金属箔10的条材10A的表面10a上形成的碳纤维层11(即涂布箔12的条材12A的碳纤维层11)加热干燥，由此使碳纤维层11所含的溶剂3从碳纤维层11中蒸发除去。
在凹版涂布装置20的凹版辊21中，小室22的形状为杯状，特别优选为小室22的周围遍及整个外周大致封闭的形状。
具体而言，小室22的形状优选为选自格子型22A(参见图3A和3B)、金字塔型22B(参见图4A和4B)、龟甲型22C(参见图5A和5B)和圆型22D(参见图6A和6B)中的至少一种。
格子型小室22A如图3A和3B所示，以四棱锥台状凹陷而形成。
金字塔型小室22B如图4A和4B所示，以四棱锥状凹陷而形成。
龟甲型小室22C如图5A和5B所示，以六棱锥台状凹陷而形成。
圆型小室22D如图6A和6B所示，以圆锥台状凹陷而形成。
此外，对于小室22(例如格子型、金字塔型、龟甲型、圆型)的底面22b的形状并不限定，例如可以如图7A所示为平坦状，也可以如图7B所示为凹曲面状(例如凹球面状)，可以如图7C所示为凹锥面状(例如凹棱锥面状、凹圆锥面状)，而且也可以是这些形状之中至少两种组合而成的形状。
此外，本实施方式中，优选小室22是小室22的周围遍及整个外周完全封闭的形状，但不限定于此，可以如图8所示，是在小室22的内周侧面22a的一部分形成有小的连通口22c的形状，连通口22c用于使小室22内的涂布液5的一部分能够向相邻的小室22内流动。
小室22的大小优选是对于平均纤维长的碳纤维1以与小室22的开口面大致平行的状态进入到小室22内来说足够的大小，并且是进入到小室22内的平均纤维长的碳纤维1能够在小室22内沿小室22的内周方向旋转360°的大小。具体而言，优选与小室22的开口形状内切的圆N(详细而言是与小室22的开口周边22d内切的圆N)的直径W相对于碳纤维1的平均纤维长度被设定为1.2倍以上。
再者，图3A、4A和5A中，与小室22的开口形状内切的圆N由两点划线表示，图6A中与小室22的开口形状内切的圆N与小室22的开口周边22d一致。
这样，通过小室22的形状为杯状，并且，与小室22的开口形状内切的圆N的直径W相对于碳纤维1的平均纤维长度被设定为1.2倍以上，在凹版辊21的圆周表面21a上附着了盘26内的涂布液5时(即凹版辊21的圆周表面21a浸泡在盘26内的涂布液5中时)，以涂布液5中的碳纤维1的纤维方向相对于小室22的内周方向变为随机的方式使涂布液5进入小室22内。进入到小室22内的涂布液5中的碳纤维1能够沿小室22的内周方向旋转。然后，在该状态下小室22内的涂布液5随着凹版辊21的旋转而向金属箔10的条材10A的表面10a转移。其结果，以在金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维1的纤维方向变为随机的方式，在金属箔10的条材10A的表面10a上形成碳纤维层11。
另一方面，如果小室22的形状不是杯状而是作为小室22的形状众所周知的斜线型(未图示)的情况下，在凹版辊21的圆周表面21a上附着了盘26内的涂布液5时，涂布液5容易以涂布液5中的碳纤维1的纤维方向沿着小室22的斜线方向而统一为一个方向的方式进入小室22内。然后，在该状态下小室22内的涂布液5随着凹版辊21的旋转而向金属箔10的条材10A的表面10a转移。其结果，金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维1的纤维方向不会随机，而是容易统一为一个方向。因此，小室22的形状必须是杯状而不是斜线型。
对于与小室22的开口形状内切的圆N的直径W的上限并不限定，例如为2500μm。
在小室22的开口周边22d的形状为正方形(例如格子型22A、金字塔型22B)时，优选与小室22的开口形状内切的圆N的直径W比小室22的形状为龟甲型22C、圆型22D时大，特别是非常优选相对于碳纤维1的平均纤维长度为1.5倍以上。
优选通过凹版辊21在金属箔10的条材10A的表面10a上形成碳纤维层11之后且金属箔10的条材10A(涂布箔12的条材12A)进入干燥炉28内之前(即从碳纤维层11中除去溶剂3的工序S1a之前)，不对碳纤维层11的表面实施用于使该表面平坦的平整(抹匀)处理。
所谓平整处理，是形成平整构件(例如平整板)的端缘边部在与金属箔10的条材10A的传送方向F交叉的方向(例如直角方向)上碰触碳纤维层11的表面的状态，使金属箔10的条材10A相对于平整构件相对地沿传送方向F传送，由此用平整构件的端缘边部抹匀碳纤维层11的表面，从而使碳纤维层11的表面平坦的处理。
对碳纤维层11的表面实施该平整处理的情况下，存在碳纤维层11中的碳纤维1的纤维方向被统一成沿着平整构件的端缘边部的方向的倾向。因此，优选尽量不对碳纤维层11的表面实施平整处理。在不对碳纤维层11的表面实施平整处理的情况下，能够将金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维层11中的碳纤维1的纤维方向切实地维持随机的状态。由此，能够切实地谋求复合材料17的平面方向的物性均一化。
碳纤维1只要是纤维状的碳粒子就能够使用，具体而言，可使用例如选自PAN系碳纤维、沥青系碳纤维和碳纳米纤维(例如气相生长碳纤维、碳纳米管)之中的一种碳纤维或两种以上的混合碳纤维。
PAN系碳纤维和沥青系碳纤维之中，特别优选使用沥青系碳纤维。其理由是由于沥青系碳纤维的纤维方向的热传导率比PAN系碳纤维大，因此可得到具有更高热传导率的复合材料17。
对于碳纤维1的长度并不限定，特别优选碳纤维1的平均纤维长为1mm以下。其理由是由于能够以金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维1的纤维方向切实地变为随机的方式使碳纤维层11形成于金属箔10的条材10A的表面10a上。由此，能够更切实地谋求复合材料17的平面方向的物性均一化。
对于碳纤维1的长度的下限并不限定，通常，碳纤维1的平均纤维长的下限为10μm。
对于碳纤维1的纤维直径并不限定，碳纤维1的平均纤维直径例如为0.1nm～20μm。在碳纤维1为PAN系碳纤维、沥青系碳纤维的情况下，碳纤维1例如为短纤维、磨碎纤维且其平均纤维直径例如为5μm～15μm。在碳纤维1为气相生长碳纳米纤维的情况下，碳纤维1的平均纤维直径例如为0.1nm～20μm。
粘合剂2用于对碳纤维1赋予向金属箔10的条材10A的表面10a的附着力，由此抑制碳纤维层11中的碳纤维1从金属箔10的条材10A的表面10a脱落，通常粘合剂2由树脂构成。
此外，粘合剂2在加热时容易变为有机物的烧结残渣或无定形碳化物，它们作为粘合剂2的残渣成为使复合材料17的热传导率下降的原因。因此，粘合剂2优选使用在非氧化气氛中且200℃～450℃的温度下不碳化、而是通过升华或分解等消失的物质。作为那样的粘合剂2，可优选使用丙烯酸系树脂、聚乙二醇系树脂、丁烯橡胶树脂、酚树脂、纤维素系树脂等。这些粘合剂2一般在常温下为固态。
溶剂3优选在常温下溶解粘合剂2，可优选使用水、醇系溶剂、烃系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂等。
涂布液5优选将碳纤维1和粘合剂2按质量比计以75:25～99.5:0.5的比例含有。该情况下，在得到涂布箔12的工序S1中能够将碳纤维1切实地附着于金属箔10的条材10A的表面10a，并且在除去粘合剂2的工序S3a中能够使粘合剂2切实地消失除去。特别优选涂布液5中将碳纤维1和粘合剂2按质量比计以80:20～99:1的比例含有。
得到涂布箔12的工序S1中，优选以碳纤维层11所含的碳纤维1的涂布量成为40g/m2以下的方式在金属箔10的条材10A的表面10a涂布涂布液5。其理由如下所述。
即，当以碳纤维层11所含的碳纤维1的涂布量成为40g/m2以下的方式在金属箔10的条材10A的表面10a涂布涂布液5的情况下，在将涂布箔12烧结一体化的工序S3中，金属箔10的金属充分浸透到碳纤维层11内的大致全部空隙中，并且在夹着碳纤维层11的两侧配置的两金属箔10、10彼此充分烧结。由此，能够切实地提高复合材料17的强度(机械强度等)。此外，为了缩短复合材料17的制造时间，特别优选碳纤维层11所含的碳纤维1的涂布量为30g/m2以下。
另外，优选在得到的复合材料17中以碳纤维1的体积相对于复合材料17整体的体积低于50％的方式，在金属箔10的条材10A的表面10a涂布涂布液5，由此，在将涂布箔12烧结一体化的工序S3中，能够使金属箔10的金属切实地浸透到碳纤维层11内，能够将涂布箔12切实且牢固地烧结一体化。
在此，在复合材料17被用作图15示出的绝缘基板50的第1应力缓冲层52的材料的情况下，优选以复合材料17的平面方向的线膨胀系数成为绝缘基板50的陶瓷层53的线膨胀系数与布线层51的线膨胀系数的中间值的方式设定金属箔10的体积与碳纤维1的体积的比率。
另外，在复合材料17被用作绝缘基板50的第2应力缓冲层54的材料的情况下，优选以复合材料17的平面方向的线膨胀系数成为绝缘基板50的陶瓷层53的线膨胀系数与冷却层55的线膨胀系数的中间值的方式设定金属箔10的体积与碳纤维1的体积的比率。
在金属箔10为例如铝箔的情况下，特别是为了使复合材料17的平面方向的线膨胀系数成为常用作陶瓷层53的材料的陶瓷(氮化铝、氧化物、碳化硅等)的线膨胀系数(例如约3×10-6/K～5×10-6/K)与常用作冷却层55的材料的铝的线膨胀系数(约23×10-6/K)的中间值(约10×10-6/K～16×10-6/K)，优选将碳纤维1的体积相对于复合材料17整体的体积设定为10％以上且低于50％。
金属箔10(金属箔10的条材10A)只要能够耐受涂布就不限定其材料。特别优选金属箔10为铝箔和铜箔之中的至少一者。其理由是能够切实地得到具有高热传导率的复合材料17。
在金属箔10为铝箔的情况下，对于铝箔的材料并不限定，可使用A1000系、A3000系、A6000系等。一般，铝箔的材料可从多种铝材料之中适当选择，以使所得到的复合材料17的物性(热传导率、线膨胀系数等)成为期望的设定值。
在金属箔10为铜箔的情况下，对于铜箔的种类和材料并不限定，可使用电解铜箔、轧制铜箔等。一般，铜箔的材料可从多种铜材料之中适当选择，以使所得到的复合材料17的物性成为期望的设定值。
对于金属箔10的厚度并不限定，可以选择金属箔10的厚度以使所得到的复合材料17的物性成为期望的设定值。
在此，市售的金属箔(铝箔、铜箔)10的最薄厚度为6μm，所以金属箔10的厚度的下限为6μm，这在容易获得金属箔10这一点上特别优选。金属箔10的厚度的上限通常为100μm，特别优选为大致50μm。
对于金属箔10的宽度并不限定，可根据复合材料17的用途等设定，例如设定为10mm～1200mm。
除去溶剂3的工序S1a如图2所示，通过涂布箔12的条材12A从干燥炉28中穿过来进行。即，涂布箔12的条材12A从干燥炉28中穿过时，碳纤维层11被干燥炉28加热干燥，由此碳纤维层11所含的溶剂3从碳纤维层11中蒸发除去。其后，涂布箔12的条材12A被卷绕到卷绕辊27b上。
采用干燥炉28进行的溶剂3的除去条件，只要是能够将碳纤维层11所含的溶剂3从碳纤维层11中蒸发除去的条件就不进行限定，通常可以应用干燥温度60℃～250℃和干燥时间1分钟～120分钟的干燥条件作为溶剂3的除去条件。
此外，有时除去溶剂3之后会在碳纤维层11内产生大的空隙，因此也可以利用按压辊(未图示)将碳纤维层11在其厚度方向上按压，从而提高碳纤维层11的体积密度。
<形成层叠体15的工序S2>
形成层叠体15的工序中，如图9所示，将从卷绕辊27b放出的涂布箔12的条材12A通过切断机29切断为预定形状。由此，从涂布箔12的条材12A切取多个预定形状(例如大致四边形)的涂布箔12。然后，如图10所示，将多个涂布箔12层叠，由此形成多个涂布箔12层叠的状态的层叠体15。或者，虽未图示但也可以通过将从卷绕辊27b放出的涂布箔12的条材12A以辊状卷绕，由此形成多个涂布箔12层叠的状态的层叠体15。
这样形成的层叠体15可用作预成形体(烧结坯料)。
对于涂布箔12的层叠枚数并不限定，可根据期望的复合材料17的厚度等设定，例如设定为5～1000枚。
<将涂布箔12烧结一体化的工序S3>
将涂布箔12烧结一体化的工序S3中，如图11所示，在加压加热烧结装置等的烧结装置(接合装置)30的烧结室31内配置层叠体15，然后采用烧结装置30在预定的烧结气氛中将层叠体15一边沿涂布箔12的层叠方向(即层叠体15的厚度方向)加压一边在预定的烧结温度下加热，由此将层叠体15烧结，即，将涂布箔12烧结一体化。由此，如图13所示，得到本实施方式的复合材料17。
该工序S3中，通过层叠体15被加压加热，碳纤维层11在其厚度方向上压缩，金属箔10的金属的一部分浸透到碳纤维层11内，向存在于碳纤维层11内的微细空隙(例如碳纤维层11中的碳纤维1之间的间隙)中填充，使该空隙大致消失。由此，能够使所得到的复合材料17的密度成为复合材料17的理论密度的95％以上。
再者，复合材料17的理论密度，是指复合材料17仅由金属箔10的金属和碳纤维1形成并且在复合材料17的内部完全不存在空隙时的复合材料17的密度。
作为烧结装置30，可优选使用热压装置(例如真空热压装置)、放电等离子体烧结装置等。
对层叠体15的加压，例如通过在利用烧结装置30所具备的一对冲头32、32夹持层叠体15的状态下加压而进行。
烧结气氛优选为非氧化气氛。非氧化气氛包含惰性气体气氛(例如氮气气氛、氩气气氛)、真空气氛等。
烧结温度是指将涂布箔12烧结一体化(接合一体化)的温度。具体而言，烧结温度设定为金属箔10的金属的熔点以下的温度，特别是，设定在金属箔10的金属的熔点与比该熔点低50℃左右的温度之间的温度，这在能够将涂布箔12切实且良好地烧结一体化方面优选。在金属箔10例如为铝箔的情况下，优选烧结温度设定在550℃～620℃的范围。
对层叠体15的加压力并不限定，可以是轻轻按压层叠体15的程度的加压力。此外，如果在对层叠体15加热时将层叠体15加压则金属箔10的金属流动性提高，所以特别优选利用金属箔10的金属不会由于对层叠体15的加压而从层叠体15流出的程度的加压力进行加压、或者以金属箔10的金属不会从层叠体15流出的方式在模具(未图示)内将层叠体15加压。
如果在涂布箔12之间残留空隙的状态下将涂布箔12烧结一体化，则该空隙的部分变为复合材料17的内部缺陷。因此，为了抑制该缺陷的产生，优选将层叠体15在作为烧结气氛的真空气氛中加压或/和将层叠体15在模具内加压。
本实施方式中，除去粘合剂2的工序S3a，在将通过烧结装置30将涂布箔12烧结一体化的工序S3中的层叠体15从作为初期温度的约室温加热到烧结温度的过程中，通过烧结装置30进行。以下，说明该情况下的粘合剂2的除去工序S3a。
图12是表示在将涂布箔12烧结一体化的工序S3中对层叠体15加热时的温度曲线的一例的图(坐标图)。
该图中的T1～T2(其中，T1<T2)的温度范围，是层叠体15的涂布箔12的碳纤维层11中所含的粘合剂2由于升华或分解等而消失的范围，通常为200℃～450℃。T3为烧结温度，是比T2高的温度(即T3>T2)。
将涂布箔12烧结一体化的工序S3中，在以层叠体15的温度从约室温上升至烧结温度T3的方式通过烧结装置30对层叠体15加热的过程中的层叠体15的温度为T1～T2的范围内时，粘合剂2由于升华或分解等而消失，从层叠体15(详细而言是层叠体15的涂布箔12的碳纤维层11)中被除去。
关于层叠体15的温度为T1～T2的温度范围内的时间Δt，只要是能够将粘合剂2从层叠体15中除去的时间就不限定，根据烧结装置30的层叠体15的升温速度、层叠体15所含的粘合剂2的总量、层叠体15的厚度(例如涂布箔12的层叠枚数)、烧结气氛等设定，通常可设定为10分钟以上。
另外，也可以通过在层叠体15的温度为T1～T2的温度范围内时，暂时停止升温或使减缓升温速度来延长上述时间Δt，由此切实地进行粘合剂2的除去。
这样，通过在将使涂布箔12烧结一体化的工序S3中的层叠体15加热到烧结温度T3的过程中进行除去粘合剂2的工序S3a，能够削减复合材料17的制造工序数，能够容易地进行复合材料17的制造。
再者，本发明中，并不排除除去粘合剂2的工序S3a与采用烧结装置30将涂布箔12烧结一体化(接合一体化)的工序S3独立地进行。
该情况下，优选除去粘合剂2的工序S3a在形成层叠体15的工序S2之后并且将涂布箔12烧结一体化(接合一体化)的工序S3之前进行。其理由是能够切实地抑制在形成层叠体15时碳纤维层11中的碳纤维1从金属箔10的表面10a脱落。而且该情况下，优选在实行除去粘合剂2的工序S3a之后并且实行将涂布箔12烧结一体化的工序S3之前，将层叠体15配置在非氧化气氛中或/和将层叠体15的温度设定在300℃以下。其理由是能够切实地抑制碳纤维1的氧化消耗，且在金属箔10为铝箔的情况下能够切实地抑制铝箔的氧化。
本实施方式中，如上所述，用于将涂布液5涂布于金属箔10的条材10A的表面10a的涂布装置是凹版涂布装置20，凹版涂布装置20的凹版辊21的小室22的形状为杯状，而且，与小室22的开口形状内切的圆N的直径W相对于碳纤维1的平均纤维长度被设定为1.2倍以上。由此，能够以金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维1的纤维方向变为随机的方式，在金属箔10的条材10A的表面10a上形成碳纤维层11。因此，能够谋求复合材料17的平面方向的物性(热传导率、线膨胀系数等)的均一化。
而且，在形成层叠体15时无需考虑碳纤维1的纤维方向，因此，能够容易谋求复合材料17的平面方向的物性均一化。
在此，图14中的箭头“P”表示采用凹版涂布装置20向金属箔10的条材10A的表面10a涂布涂布液5的涂布方向。本实施方式中，复合材料17的长度方向A是指与涂布方向P平行的方向。复合材料17的宽度方向B是指复合材料17的平面内的相对于复合材料17的长度方向A为直角的方向。复合材料17的斜向D是指在复合材料17的平面内相对于复合材料17的长度方向A倾斜45°的方向。“C”是复合材料17的厚度方向，该厚度方向D与涂布箔12的层叠方向一致。
本实施方式的复合材料17如图14所示，复合材料17的长度方向A的物性、复合材料17的宽度方向B的物性、以及复合材料17的斜向D的物性彼此大致相等。因而，在图15示出的绝缘基板50中，通过将构成绝缘基板50的多个构成层51～55之中至少一个构成层由复合材料17形成，能够得到对于冷热循环等的温度变化具有高可靠性的绝缘基板，因此能够切实地抑制由热应变造成的绝缘基板50的开裂和剥离。
另一方面，如果涂布装置不是凹版涂布装置20，而是辊涂装置(例如辊涂布器)、模涂装置(例如模涂布器)或刮刀涂布装置(例如刮刀涂布器)的情况下，金属箔10的条材10A的表面10a内的碳纤维1的纤维方向容易统一成一个方向。因此，谋求复合材料17的平面方向的物性均一化非常困难。
以上说明了本发明的一实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更。
本发明中，在得到涂布箔的工序中涂布涂布液的金属箔不限定于上述实施方式中示出的金属箔的条材，此外还可以为例如不是条材状的金属箔(例如具有预先设定好的长度尺寸和宽度尺寸的大致方形的金属箔)。
此外，本发明中，凹版涂布装置特别优选上述实施方式中示出的直接槽辊涂布装置，但此外例如也可以是补偿槽辊涂布装置(例如补偿槽辊涂布器)。
实施例
接着，将本发明的具体实施例和比较例示于以下。不过，本发明不限定于以下示出的实施例。
<实施例1>
实施例1中，按以下顺序制造了铝与碳纤维的复合材料。
将平均纤维长150μm和平均纤维直径10μm的碳纤维(日本石墨纤维(株)制：XN-100)、作为粘合剂的平均分子量70万的聚环氧乙烷(明成化学工业(株)制：Alkox(注册商标)E-45)的3质量％水溶液、作为溶剂的异丙醇、水、分散剂和表面调整剂搅拌混合，由此得到了涂布液。涂布液所含的粘合剂的质量相对于碳纤维的质量按固体成分计为10％。另外，涂布液的粘度在25℃为1000mPa·s。
在厚度20μm和宽度500mm的铝箔(其材质为A1N30)的带状条材的下表面遍及其整体地采用凹版涂布器(详细而言是直接槽辊涂布器)以20m/分钟的涂布速度涂布涂布液，由此，得到了在铝箔的条材的下表面上形成有碳纤维层的涂布箔的条材。然后，通过从涂布箔的条材在干燥炉内穿过，将溶剂从碳纤维层中蒸发除去。从碳纤维层中除去溶剂之后的碳纤维层所含的碳纤维的涂布量为30g/m2。
凹版涂布器的构成如下所述。
凹版涂布器所具备的凹版辊的圆周表面的网眼为#25，小室形状为格子型，与小室的开口形状内切的圆的直径为1000μm。
采用干燥炉进行的溶剂的除去条件中，干燥温度为180℃，干燥时间为2分钟。
接着，将涂布箔的条材切断为正方形(其尺寸为纵50mm×横50mm)，由此从涂布箔的条材切取多个正方形的涂布箔。然后，通过层叠200枚涂布箔而形成层叠体。
接着，通过采用作为加压加热烧结装置的放电等离子体烧结装置在真空气氛中将层叠体一边沿涂布箔的层叠方向加压一边以预定的烧结温度加热，从而将层叠体烧结，即，将涂布箔烧结一体化，由此得到铝与碳纤维的复合材料。复合材料的厚度为4mm。
适用于该烧结的烧结条件如下所述。
烧结温度为550℃，烧结温度的保持时间(烧结时间)为3小时，从室温起的升温速度为50℃/分钟，对层叠体的加压力为15MPa，真空度为5Pa。
另外，在这样将涂布箔烧结一体化的工序中，在将层叠体从室温加热至550℃的烧结温度为止的过程中暂且停止升温，从层叠体中除去粘合剂。此时适用的粘合剂的除去条件如下所述。
用于除去粘合剂的层叠体的加热温度为380℃，加热时间为30分钟。
所得到的复合材料处于由铝箔形成的铝层与碳纤维层交替层叠多层的状态，而且，铝充分浸透到碳纤维层内，在碳纤维层内几乎不存在空隙，复合材料的密度为复合材料的理论密度的99％。
<实施例2>
实施例2中，按以下顺序制造了铝与碳纤维的复合材料。
将平均纤维长200μm和平均纤维直径10μm的碳纤维(三菱树脂(株)制：K223HM)、作为粘合剂的丙烯酸系树脂、作为溶剂的丙二醇乙醚乙酸酯、分散剂和表面调整剂搅拌混合，由此得到了涂布液。涂布液所含的粘合剂的质量相对于碳纤维的质量按固体成分计为20％。另外，涂布液的粘度在25℃为700mPa·s。
在厚度20μm和宽度280mm的铝箔(其材质为A1N30)的带状条材的下表面遍及其整体地采用凹版涂布器以30m/分钟的涂布速度涂布涂布液，由此，得到了在铝箔的条材的下表面上形成有碳纤维层的涂布箔的条材。然后，通过使涂布箔的条材从干燥炉内穿过，将溶剂从碳纤维层中蒸发除去。从碳纤维层中除去溶剂之后的碳纤维层所含的碳纤维的涂布量为20g/m2。
凹版涂布器的构成如下所述。
凹版辊所具备的凹版辊的圆周表面的网眼为#30，小室形状为金字塔型，与小室的开口形状内切的圆的直径为830μm。
采用干燥炉进行的溶剂的除去条件中，干燥温度为170℃，干燥时间为1分钟。
接着，将涂布箔的条材切断为正方形(其尺寸为纵50mm×横50mm)，由此从涂布箔的条材切取多个正方形的涂布箔。然后，通过层叠200枚涂布箔而形成层叠体。
接着，通过采用作为加压加热烧结装置的真空热压装置在真空气氛中将层叠体一边沿涂布箔的层叠方向加压一边以预定的烧结温度加热，由此将层叠体烧结，即，将涂布箔烧结一体化，由此得到铝与碳纤维的复合材料。复合材料的厚度为4mm。
适用于该烧结的烧结条件如下所述。
烧结温度为600℃，烧结温度的保持时间(烧结时间)为6小时，从室温起的升温速度为20℃/分钟，对层叠体的加压力为15MPa，真空度为5×10-1Pa。
另外，在这样将涂布箔烧结一体化的工序中，从室温起的升温速度(20℃/分钟)比实施例1的升温速度(50℃/分钟)慢，即使在将层叠体从室温加热到600℃的烧结温度的过程中不暂且停止升温，粘合剂也从层叠体中被除去。
所得到的复合材料处于由铝箔形成的铝层与碳纤维层交替层叠多层的状态，而且，铝充分浸透到碳纤维层内，在碳纤维层内几乎不存在空隙，复合材料的密度为复合材料的理论密度的99％。
<比较例1>
比较例1中，按以下顺序制造了铝与碳纤维的复合材料。
准备与上述实施例1中使用的涂布液相同的涂布液。并且，在厚度20μm和宽度150mm的铝箔(其材质为A1N30)的条材的下表面遍及其整体地采用试验用敷贴器涂布涂布液，由此，得到在铝箔的条材的下表面上形成有碳纤维层的涂布箔的条材。并且，通过使涂布箔的条材从干燥炉内穿过，将溶剂从碳纤维层中蒸发除去。从碳纤维层中除去溶剂之后的碳纤维层所含的碳纤维的涂布量为30g/m2。
采用干燥炉进行的溶剂的除去条件中，干燥温度为100℃，干燥时间为30分钟。
接着，将涂布箔的条材切断为正方形(其尺寸为纵50mm×横50mm)，由此从涂布箔的条材切取多个正方形的涂布箔。然后，使涂布箔的方向沿涂布方向全部一致地层叠200枚，由此形成层叠体。
接着，通过采用作为加压加热烧结装置的放电等离子体烧结装置在真空气氛中将层叠体一边沿涂布箔的层叠方向加压一边以预定的烧结温度加热，由此将层叠体烧结，即，将涂布箔烧结一体化，由此得到铝与碳纤维的复合材料。复合材料的厚度为4mm。
适用于该烧结的烧结条件和粘合剂的除去条件与上述实施例1相同。
所得到的复合材料处于由铝箔形成的铝层与碳纤维层交替层叠多层的状态，而且，铝充分浸透到碳纤维层内，在碳纤维层内几乎不存在空隙，复合材料的密度为复合材料的理论密度的99％。
<比较例2>
比较例2中，通过将涂布箔以涂布方向交替成为直角的方式层叠200枚来形成层叠体，除此以外按照与上述比较例1相同的制造工序和制造条件得到铝与碳纤维的复合材料。
所得到的复合材料处于由铝箔形成的铝层与碳纤维层交替层叠多层的状态，而且，铝充分浸透到碳纤维层内，在碳纤维层内几乎不存在空隙，复合材料的密度为复合材料的理论密度的99％。
<物性测定>
对于上述实施例1、2、比较例1和2的复合材料，分别测定热传导率和线膨胀系数。将其结果示于表1。
表1
Figure BDA0001674689770000231
在表1中的“热传导率”和“线膨胀系数”栏中，“A方向”、“B方向”、“C方向”和“D方向”分别如前述图14所示，意味着复合材料的长度方向A、宽度方向B、厚度方向C和斜向D。
如表1所示，实施例1和2的复合材料中，A方向、B方向和D方向的热传导率彼此大致相等，并且A方向、B方向和D方向的线膨胀系数也彼此大致相等。因此，可确认实施例1和2的复合材料的平面方向的物性(热传导率、线膨胀系数)大致均一。
另一方面，比较例1的复合材料中，A方向、B方向和D方向的热传导率互不相同，并且A方向、B方向和D方向的线膨胀系数也互不相同。比较例2的复合材料中，A方向与B方向的热传导率彼此大致相等，但D方向的热传导率与A方向和B方向的热传导率不同，并且A方向与B方向的线膨胀系数彼此相等，但D方向的线膨胀系数与A方向和B方向的线膨胀系数不同。因此，可确认比较例1和2的复合材料的平面方向的物性(热传导率、线膨胀系数)缺乏均一性。
<冷热循环试验>
对上述实施例1、2、比较例1和2的复合材料分别进行了以下的冷热循环试验。
将上述实施例1、2、比较例1和2的复合材料分别切取为正方形(其尺寸为纵30mm×横30mm)，在各自的表面采用软钎焊将正方形(其尺寸为纵20mm×横20mm×厚度1.6mm)的碳化硅板(SiC板)以层叠状接合，由此得到了实施例1、2、比较例1和2的接合体。并且，对各接合体反复进行了3000次循环的-40℃～80℃的冷热循环试验。
该冷热循环试验的结果中，实施例1和2的接合体在其接合界面没有发生剥离。因此，可确认实施例1和2的复合材料适合用作绝缘基板的构成层的材料。另一方面，比较例1和2的接合体在其接合界面部分发生剥离进而变形。将这些结果示于表1中的“有无剥离”栏。
本申请享有2015年12月24日提出的日本国专利申请的专利申请2015-251416号的优先权，其公开内容原样地构成本申请的一部分。
必须认识到，在此所使用的用语和表现是为了说明而使用的，并不是为了限定性地解释而使用的，并不将在此表示并且叙述的特征事项的任何均等物排除在外，允许在本发明的请求保护的范围内的各种变形。
本发明能够利用多个不同方式来具体实现，本公开应该视为提供本发明原理的实施例的公开，这些实施例并不意图将本发明限定于在此记载并且/或者图示的优选实施方式，基于该理解，在此记载了多个图示实施方式。
在此记载了一些本发明的图示实施方式，但本发明并不限定于记载于此的各种优选实施方式，也包含基于本公开由所谓本领域技术人员可意识到的具有均等的要素、修正、删除、组合(例如跨越各种实施方式的特征的组合)、改良和/或变更的一切实施方式。权利要求的限定事项应该基于该权利要求中使用的用语而宽泛地解释，并不应该限定在本说明书或本申请的审查中记载的实施例，这样的实施例应解释为非排他性的。例如，在本公开中，“preferably(优选)”这样的用语是非排他性的，意指“优选但不限定于此”。在本公开和本申请的审查中，手段加功能或者步骤加功能的限定事项，对于特定权利要求的限定事项，仅适用于a)明确记载为“means for(用于……的手段)”或“step for(用于……的步骤)”、并且b)明确记载了与其对应的功能、并且c)没有涉及证实其构成的构成、材料或行为这样的条件的全部存在于其限定事项的情况。在本公开和本申请的审查中，“presentinvention(本发明)”或“invention(发明)”这样的用语，有时作为涉及本公开范围内的一个或多个方面的用语使用。该“present invention”或“invention”这样的用语，不应该作为识别临界的意思不适当地解释，不应作为遍及全部方面即全部实施方式应用的意思不适当地解释(即，需要理解为本发明具有多个方面和实施方式)，不应以限定本申请乃至权利要求的范围的方式不适当地解释。在本公开和本申请的审查中，“embodiment(实施方式)”这样的用语，在记载任意的方面、特征、过程或步骤、它们的任意组合、和/或它们的任意部分等的场合使用。在一些实施例中，有时各种实施方式包含重复的特征。在本公开和本申请的审查中，有时使用“e.g.”、“NB”这样的省略语，分别意指“例如”、“注意”。
产业上的可利用性
本发明能够用于金属与碳纤维的复合材料的制造方法、以及绝缘基板的制造方法。
附图标记说明
1：碳纤维
2：粘合剂
3：溶剂
5：涂布液
10：金属箔
10A：金属箔的条材
11：碳纤维层
12：涂布箔
12A：涂布箔的条材
15：层叠体
17：金属与碳纤维的复合材料
20：凹版涂布装置
21：凹版辊
22：小室
28：干燥炉
30：烧结装置

Claims (7)

1.一种金属与碳纤维的复合材料的制造方法，具备以下工序：
得到涂布箔的工序，所述涂布箔是通过将涂布液利用凹版涂布装置涂布于金属箔的表面，在所述金属箔的表面上形成碳纤维层而得到的，所述涂布液以混合状态含有碳纤维、粘合剂和所述粘合剂用溶剂，所述凹版涂布装置具备在圆周表面设有多个小室的凹版辊；
形成层叠体的工序，所述层叠体处于多个所述涂布箔层叠的状态；以及
通过将所述层叠体加热而从所述层叠体中除去所述粘合剂，然后对所述层叠体一边沿所述涂布箔的层叠方向加压一边加热，由此将所述涂布箔接合一体化的工序，
所述凹版辊的所述小室的形状为杯状，并且，与所述小室的开口形状内切的圆的直径相对于所述碳纤维的平均纤维长度被设定为1.2倍以上，
所述碳纤维的平均纤维长度为150μm～1mm，
所述得到涂布箔的工序，包括在不对形成在所述金属箔的表面上的所述碳纤维层的表面实施平整处理的情况下从所述碳纤维层中除去所述溶剂的工序。
2.根据权利要求1所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，
在将所述涂布箔接合一体化的工序中，在加热所述层叠体以使所述层叠体的温度上升至将所述涂布箔接合一体化的温度的过程中，从所述层叠体中除去所述粘合剂。
3.根据权利要求1或2所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，
所述小室的形状为选自格子型、金字塔型、龟甲型和圆型之中的至少一者。
4.根据权利要求3所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，
在所述小室的形状为选自格子型、金字塔型和龟甲型之中的至少一者的情况下，所述小室的开口周缘的所有角部位于同一圆周上。
5.根据权利要求1或2所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，
所述金属箔是铝箔和铜箔之中的至少一者。
6.根据权利要求3所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法，
所述金属箔是铝箔和铜箔之中的至少一者。
7.一种绝缘基板的制造方法，
所述绝缘基板具备以层叠状一体化的多个绝缘基板构成层，
多个构成层之中的至少一个构成层由金属与碳纤维的复合材料形成，
所述复合材料是采用权利要求1～6的任一项所述的金属与碳纤维的复合材料的制造方法制造的。
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