DE112017005683T5 - Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Erzeugung - Google Patents

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Abstract

Ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial (30) wird angegeben mit einer oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten (1), worin Schüppchen-artige Graphitteilchen (1a) als Kohlenstoffteilchen in einer Metallmatrix (9) dispergiert sind, einer oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten (2), worin Kohlenwasserstoffasern (2a) als Kohlenstoffteilchen in einer Metallmatrix (9) dispergiert sind, und einer oder mehreren Metallschichten (3) gebildet durch die Metallmatrix (9) in einer laminierten Weise. Eine oder mehrere Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschichten (1), eine oder mehrere Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten (2) und eine oder mehrere Metallschichten (3) sind integral gebunden. Eine der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht (1) und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht (2) und der Metallschicht (3) sind alternierend im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials (30) laminiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, enthaltend eine Metallmatrix und Kohlenstoffteilchen, die in der Metallmatrix dispergiert sind, ein Verfahren zu dessen Erzeugung und eine Kühlvorrichtung für ein Energiemodul.
  • In dieser Beschreibung und den Ansprüchen wird der Ausdruck „Aluminium“ verwendet und enthält die Bedeutung von sowohl reinem Aluminium als auch Aluminium-Legierung, wenn nichts anderes angegeben ist, und der Ausdruck „Kupfer“ wird verwendet und bedeutet sowohl reines Kupfer als auch eine Kupfer-Legierung, wenn nichts anderes angegeben ist.
  • Obwohl die vertikale Richtung des Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials dieser Erfindung nicht beschränkt ist, sind in dieser Beschreibung und den Ansprüchen, um es leicht zu machen, die Zusammensetzung des Verbundmaterials zu verstehen, die Dickenrichtung eines Verbundmaterials und die Dickenrichtung des Laminates als vertikale Richtung des Verbundmaterials bzw. vertikale Richtung des Laminates definiert.
  • Obwohl die vertikale Richtung der Kühlvorrichtung für ein Energiemodul dieser Erfindung nicht beschränkt ist, ist in dieser Beschreibung und den Ansprüchen, um es leicht zu machen, die Struktur der Kühlvorrichtung zu verstehen, die Befestigungsoberflächenseite der Kühlvorrichtung, auf der das Wärmeerzeugungselement (z.B. ein Energie-Halbleitertyp) befestigt ist, als obere Seite der Kühlvorrichtung definiert und die entgegengesetzte Seite wird als untere Seite der Kühlvorrichtung definiert.
  • Hintergrund
  • Als Dokument, das ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial offenbart, gibt es beispielsweise die japanischen Patente 5150905 (Patentdokument 1), 4441768 (Patentdokument 2) und die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2006-1232 (Patentdokument 3).
  • Das japanische Patent 5150905 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Kohlenstoffaser-Verbundmaterials auf Metallbasis als Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, worin eine Vorform mit einem Film, der Kohlenstoffasern als Kohlenstoffteilchen enthält, die auf einem lagenartigen oder folienartigen Metallträger, gebildet sind, eine Vielzahl der Vorformen wird laminiert, zur Bildung eines Laminates, die Laminate werden erwärmt und gepreßt, zum Integrieren der Vorformen. Bei diesem Verfahren wird in dem erhaltenen Verbundmaterial die thermische Leitfähigkeit hoch nur in einer Richtung, in der die Kohlenstoffasern angeordnet sind.
  • Das japanische Patent 4441768 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Metall-Graphit-Verbundmaterials als Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial durch Bilden eines gesinterten Vorläufers unter Verwendung einer Mischung aus Schüppchen-artigen Graphitpulver und einem bestimmten Schüppchen-artigem Metallpulver und Sintern des gesinterten Vorläufers, während dieser unter Druck gesetzt wird. Bei diesem Verfahren gibt es Probleme, weil es schwierig ist, das Metallpulver zum Zeitpunkt der Produktion zu handhaben, und die Herstellkosten sind hoch.
  • Die Veröffentlichung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung 2006-1232 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundmaterials mit hoher Leitung/niedriger thermischer Expansion als Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial durch Heiß-Preß-Sintern des Verbundes, worin die Kristall-Kohlenstoffmaterialschicht und die Metallschicht laminiert und verbunden sind. Bei diesem Verfahren wird überlegt, daß das Sintern des Verbunds schwierig ist und daher ist das Binden unzureichend und eine Verschiebung der Bindegrenzfläche tritt leicht auf.
  • Als andere Dokumente, die ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial offenbaren, gibt es die veröffentlichte japanischen ungeprüften Patentanmeldungen 2015-25158 (Patentdokument 4) und 2015-217655 (Patentdokument 5).
  • Dokumente des Standes der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: japanisches Patent 5150905
    • Patentdokument 2: japanisches Patent 4441768
    • Patentdokument 3: veröffentlichte japanische ungeprüfte Patentanmeldung 2006-1232
    • Patentdokument 4: veröffentlichte japanische ungeprüfte Patentanmeldung 2015-25158
    • Patentdokument 5: veröffentlichte japanische ungeprüfte Patentanmeldung 2015-217655
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Somit kann ein Halbleiter-Chip der nächsten Generation unter Verwendung von SiC, etc. bei hoher Temperatur arbeiten. Das Material einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines solchen Chips hat bevorzugt eine niedrige lineare Expansionseigenschaft, zur Verminderung der thermischen Spannung, die durch eine Erhöhung der Arbeitstemperatur des Chips verursacht wird, und eine hohe thermische Leitfähigkeit, zur Verstärkung der Kühlleistung.
  • Diese Erfindung wurde im Hinblick auf den oben genannten technischen Hintergrund gemacht und bezweckt die Angabe eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials mit hoher thermischer Leitfähigkeit und geringer linearer Expansionseigenschaft, ein Verfahren zu dessen Erzeugung und eine Kühlvorrichtung für ein Energiemodul.
  • Die anderen Zwecke und Vorteile dieser Erfindung werden aufgrund der folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiele ersichtlich.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Diese Erfindung gibt die folgenden Mittel an.
    1. [1] Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, das mit einer oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten, worin Schüppchen-artige Graphitteilchen als Kohlenstoffteilchen in einer Metallmatrix dispergiert sind, einer oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten, worin Kohlenstoffasern als Kohlenstoffteilchen in der Metallmatrix dispergiert sind, und einer oder mehreren Metallschichten versehen ist, die auf der Metallmatrix in laminierter Weise gebildet sind, worin die eine oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten, die eine oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten und die eine oder mehreren Metallschichten integral gebunden sind und worin die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht und die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht und die Metallschicht in einer alternativ laminierten Weise im wesentlichen vollständig in einer Dickenrichtung des Verbundmaterials angeordnet sind.
    2. [2] Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß obigem Aspekt [1], worin die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht, die Kohlenstoff-Dispersionsschicht und die Metallschicht in einem Zustand angeordnet sind, so daß sie in einer regulären Laminationsordnung im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials laminiert sind.
    3. [3] Kühlvorrichtung für ein Energiemodul, enthaltend:
      • eine Vielzahl von Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten, die integral auf laminierte Weise gebunden sind,
      • worin zumindest eine der Vielzahl der Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten aus dem Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß dem obigen Aspekt [1] oder [2] erzeugt ist.
    4. [4] Verfahren zur Erzeugung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, enthaltend:
      • einen Schritt für den Erhalt einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie, worin eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht auf einer ersten Metallfolie durch Beschichten einer ersten Beschichtungslösung mit Schüppchen-artigen Graphitteilchen als Kohlenstoffteilchen und einem ersten Bindemittel auf der ersten Metallfolie und durch Trocknen gebildet ist,
      • einen Schritt für den Erhalt einer Kohlenstoffaser-beschichteten Folie, worin eine Kohlenstoffaser-Schicht auf einer zweiten Folie durch Beschichten einer zweiten Beschichtungslösung, die Kohlenstoffasern als Kohlenstoffteilchen enthält, und eines zweiten Bindemittels auf der zweiten Metallfolie und Trocknen dieser gebildet ist,
      • einen Schritt der Bildung eines Laminates in einem Zustand, worin eine oder mehrere Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folien und eine oder mehrere Kohlenstoffaser-beschichtete Folien laminiert sind, und
      • einen Schritt des integralen kollektiven Bindens der einen oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folien und der einen oder mehreren Kohlenstoffaser-beschichteten Folien durch Erwärmen des Laminates.
    5. [5] Verfahren zur Erzeugung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß obigem Aspekt [4], worin im Schritt der Bildung des Laminates das Laminat gebildet wird, so daß die Schüppchen-förmige Graphitteilchen-beschichtete Folie und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie in einer regulären Laminationsordnung im wesentlichen vollständig in einer Dickenrichtung des Laminates laminiert sind.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Diese Erfindung hat die folgenden Wirkungen.
  • Im obigen Aspekt [1] sind Schüppchen-artige Graphitteilchen in der Metallmatrix dispergiert, so daß die thermische Leitfähigkeit des Materials verbessert wird im Vergleich zu der einfachen Metallsubstanz. Ebenso sind die Kohlenstoffasern in der Metallmatrix dispergiert, so daß die lineare Expansionseigenschaft des Materials niedriger ist als bei der einfachen Metallsubstanz. Daher hat das Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß obigem Aspekt [1] eine hohe thermische Leitfähigkeit (hohe thermische Leitfähigkeit) und niedrige lineare Expansionseigenschaft (niedriger linearer Expansions-Koeffizient).
  • Eine von der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht und der Metallschicht sind in einer alternierend laminierten Weise im wesentlichen vollständig in einer Dickenrichtung des Verbundmaterials angeordnet. Dadurch hat das Verbundmaterial eine hohe Bindefestigkeit.
  • Im obigen Aspekt [2] sind die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht und die Metallschicht in einem Zustand angeordnet, so daß sie in einer regulären Laminationsordnung im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials laminiert sind. Daher kann durch vorhergehendes Bestimmen des Volumenverhältnisses der Schüppchen-artigen Graphitteilchen und der Kohlenstoffasern, die in der Metallmatrix enthalten sind, vor der Erzeugung des Verbundmaterials und Erzeugung eines Verbundmaterials in einem Zustand, worin eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht, eine Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht und eine Metallschicht in einer regulären Laminationsordnung laminiert sind, die thermische Leitfähigkeit und der lineare Expansionskoeffizient des Verbundmaterials enger an den gewünschten Wert gebracht werden.
  • Im obigen Aspekt [3] ist zumindest eine von der Vielzahl der Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten aus dem Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß dem Aspekt [1] oder [2] erzeugt. Daher ist es möglich, eine Kühlvorrichtung für ein Energiemodul mit hoher Wärmeableitung und hoher Kaltwärme-Zuverflässigkeit zu erzeugen.
  • Im obigen Aspekt [4] kann ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß dieser Erfindung leicht erzeugt werden. Durch Verwendung einer Metallfolie als Metallmaterial der Metallmatrix ist die Handhabung des Metallmaterials leichter und die Herstellkosten können vermindert werden im Vergleich zu dem Fall, bei dem Metallpulver verwendet wird. Weiterhin ist es leicht, die Dicke der Verbundmaterials zu steuern und es ist leicht, ein dünnes Verbundmaterial zu erzeugen.
  • Im oben genannten Aspekt [5] werden die gleichen Wirkungen wie die Wirkungen des obigen Aspektes [2] entfaltet.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
    • 2a ist eine schematische Perspektivansicht (links) einer Schüppchen-artigen-Graphitteilchen-beschichteten Folie und ein Querschnittsmodell-Diagramm davon (rechts).
    • 2b ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Beschichten einer ersten Beschichtungslösung auf einer ersten Metallfolie in einem Schritt für den Erhalt einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie.
    • 3 ist eine schematische Perspektivansicht (links) einer Kohlenstoffaser-beschichteten Folie und eines Querschnitt-Modelldiagramms (rechts) davon.
    • 4 ist ein schematisches Querschnitts-Modelldiagramm eines Laminates zur Bildung des Verbundmaterials.
    • 5 ist ein Produktionsschritt-Diagramm des Verbundmaterials.
    • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
    • 7 ist ein schematisches Querschnitts-Modelldiagramm eines Laminates zur Bildung des Verbundmaterials.
    • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
    • 9 ist ein schematisches Querschnitts-Modelldiagramm eines Laminates zur Bildung des Verbundmaterials.
    • 10 ist eine schematische Vorderansicht einer Kühlvorrichtung für ein Energiemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
  • Ausführungsbeispiele zur Durchführung der Erfindung
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 bis 5 sind Ansichten zur Erläuterung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung und eines Verfahrens zu dessen Erzeugung.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist das Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial 30 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten 1, worin Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a als Kohlenstoffteilchen in einer Metallmatrix (gepunktet dargestellt) 9 dispergiert sind, einer oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten 2, worin Kohlenstoffasern 2a als Kohlenstoffteilchen in der Metallmatrix 9 dispergiert sind, und einer oder mehreren Metallschichten 3, die auf der Metallmatrix 9 gebildet sind, auf laminierte Art und Weise versehen.
  • Eine oder mehrere Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschichten 1, eine oder mehrere Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten 2 und eine oder mehrere Metallschichten 3 sind integral auf laminierte Weise verbunden. Hierdurch wird ein Verbundmaterial 30 gebildet. Das Verbundmaterial 30 ist eine Art aus Metallmatrix-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial.
  • In jeder Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 existieren im wesentlichen keine Kohlenstoffasern 2a. In jeder Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 existieren im wesentlichen keine Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a. In jeder Metallschicht 3 existieren im wesentlichen keine Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a und Kohlenstoffasern 2a.
  • In den 1 bis 3 sind Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a und Kohlenstoffasern 2a vergrößert dargestellt, um die Konfiguration des Verbundmaterials 30 besser verstehen zu können.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel ist, wie in 1 gezeigt ist, die Zahl der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und der Metallschicht 3 mehrere. Eine der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und der Metallschicht 3 sind alternierend im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung (das heißt der vertikalen Richtung des Verbundmaterials 30) des Verbundmaterials 30 laminiert.
  • Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 sind in einem Zustand angeordnet, so daß sie in einer regulären Laminationsordnung im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 laminiert sind. Mehr spezifisch sind die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 in einer laminierten Weise entsprechend der Laminationsregel angeordnet, daß die Einheit der Laminationsordnung für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 wiederholt wird.
  • Im Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Einheit 7 der Laminationsordnung für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 eine Einheit, die als Schüppchen-förmige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1/Metallschicht 3/Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2/Metallschicht 3 bezeichnet wird. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 sind in einem laminierten Zustand entsprechend der Laminationsordnung angeordnet, so daß diese Laminationsordnungseinheit 7 vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 wiederholt wird.
  • Im Verbundmaterial 30 ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2, die in der Laminationsordnungseinheit 7 existieren, 1:1. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und die Kohlenwasserstoffaser-Dispersionsschicht 2 sind vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 mit diesem Schichtzahlverhältnis angeordnet.
  • Daher ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 konstant unabhängig von dem Anteil in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30. Mehr spezifisch ist das Schichtzahlverhältnis 1:1 vollständig in der Gesamt-Dickenrichtung des Verbundmaterials 30.
  • Das Verbundmaterial 30 dieses ersten Ausführungsbeispiels wird geeignet als Material für zumindest eine Bestandteilsschicht unter einer Vielzahl von Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten 41 bis 44 verwendet, die eine Kühlvorrichtung für eine Energiemodul 40 gemäß 10 ausmachen.
  • Ein Energiemodul wird für Fahrzeuge wie zum Beispiel ein Hybridfahrzeug (HEV), elektrisches Fahrzeug (EV), Zug, etc. und für Energiefelder wie z.B. Windenergie-Erzeugung, Solarenergie-Erzeugung, etc. verwendet.
  • Die Kühlvorrichtung 40 ist mit einer Leitungsschicht 41, Isolationsschicht 42, Pufferschicht 43 und Kühlschicht 44 als Vielzahl von Kühlvorrichtung-Bestandteilsschichten 41 bis 44 versehen. Von oben nach unten sind die Spulenschicht 41, die Isolationsschicht 42, die Pufferschicht 43 und die Kühlschicht 44 integral durch ein bestimmtes Bindemittel wie zum Beispiel Löten in einem Zustand gebunden, worin die Spulschicht 41, die Isolationsschicht 42, die Pufferschicht 43 und die Kühlschicht 44 laminiert sind.
  • An die Befestigungsoberfläche 41a, die bei der oberen Oberfläche der Leitungsschicht 41 gebildet ist, ist im allgemeinen ein Wärmeerzeugungs-Element (angezeigt durch eine Zwei-Punkt-Strichlinie) 47 wie zum Beispiel ein Halbleiterelement (z.B. ein Energie-Halbleiter-Chip) über eine Lötschicht) angezeigt durch ein Zwei-Punkt-Strichlinie) 48 verbunden.
  • Die Isolationsschicht 42 hat elektrische Isolationseigenschaft und ist üblicherweise aus Keramik gebildet.
  • Die Pufferschicht 43 ist eine Schicht zum Ablassen von Spannung wie zum Beispiel thermische Spannung, die in der Kühlvorrichtung 40 erzeugt wird.
  • Die Kühlvorrichtung 44 ist eine Schicht zum Kühlen des Wärmeerzeugungs-Elementes 47 durch Abführen der Wärme des Wärmeerzeugungs-Elementes 47 und ist beispielsweise aus einem Kühlkörper mit einer Vielzahl von Wärmeabstrahl-Finnen erzeugt.
  • In der Kühlvorrichtung 40, die in 10 gezeigt ist, ist mehr spezifisch zumindest ein Teil, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Bestandteilsschichten (das heißt Kondensatorschicht 41, Pufferschicht 43 und Kühlschicht 44) mit Ausnahme der Isolationsschicht 42 unter der Vielzahl der Bestandteilsschichten 41 bis 44 aus dem Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels erzeugt. Im allgemeinen muß die Kühlvorrichtung 40 eine hohe Wärmeableitung und hohe Kaltwärmezuverlässigkeit gegenüber einer Kaltwärme-Zyklusbeladung haben.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt ist, enthält das Verfahren zur Erzeugung des Verbundmaterials 30 den Schritt S1 (siehe 2a und 2b) für den Erhalt einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13, worin eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11 als Kohlenstoffteilchen-Schicht auf einer ersten Metallfolie 12 gebildet wird, den Schritt S2 (siehe 3) für den Erhalt einer Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16, worin eine Kohlenstoffaser-Schicht 14 als Kohlenstoffteilchen-Schicht auf einer zweiten Metallfolie 15 gebildet wird, den Schritt S3 (siehe 4) zur Bildung eines Laminates 20 in einem Zustand, bei dem eine oder mehrere Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichtete Folien 13 und eine oder mehrere Kohlenstoffaser-beschichtete Folien 16 laminiert werden, und Schritt S4, bei dem kollektiv integral eine oder mehrere Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folien 13 und eine oder mehrere Kohlenstoffaser-beschichteten Folien 16 durch Erwärmen des Laminates 20 gebunden werden.
  • In den 2a und 3 bilden die metallischen Materialien der ersten und der zweiten Metallfolie 12 und 15 die Metallmatrix 9 des Verbundmaterials 30. Das Metallmaterial der ersten Metallfolie 12 und das Metallmaterial der zweiten Metallfolie 15 sind das gleiche Material. Das Metallmaterial ist nicht begrenzt, aber es ist erwünscht, daß das Metallmaterial Aluminium oder Kupfer ist. Der Grund ist, daß diese Metalle eine hohe thermische Leitfähigkeit haben.
  • Die Dicken der ersten und der zweiten Metallfolie 12 und 15 sind nicht begrenzt und sind bevorzugt 5 bis 500 µm, mehr bevorzugt 10 bis 50 µm.
  • Wie in 2a gezeigt ist, kann als Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a beispielsweise ein Schüppchen-artiges Graphitpulver verwendet werden. Der Teilchendurchmesser und das Längenverhältnis des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a sind nicht beschränkt, und es ist bevorzugt, daß jedes möglichst groß ist. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a ist besonders bevorzugt 300 µm oder mehr, und das durchschnittliche Längenverhältnis des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a ist besonders bevorzugt 30 oder mehr. Die obere Grenze des durchschnittlichen Teilchendurchmessers ist nicht beschränkt, aber ist beispielsweise 1000 µm, und die obere Grenze des durchschnittlichen Längenverhältnisses ist nicht beschränkt und ist beispielsweise 100.
  • Der Teilchendurchmesser der Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a bedeutet den Kreis-Aquivalent-Durchmesser der Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a in der Planrichtung, beobachtet durch ein Beobachtungsmittel wie zum Beispiel ein Elektronenmikroskop. Das Längenverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a wird berechnet durch „Teilchendurchmesser/Dicke“ des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a. Die Ebenenrichtung des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a, das oben beschrieben ist, bedeutet eine Ebenenrichtung senkrecht zu der Dickenrichtung des Schüppchen-artigen Graphitteilchens 1a.
  • Wie in 3 gezeigt ist, können als Kohlenstoffaser 2a faserige Kohlenstoffteilchen verwendet werden, spezifisch können beispielsweise eine Art von Kohlenstoffaser oder eine gemischte Kohlenstoffaser von mehreren Arten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Kohlenstoffaser auf Pech-Basis, Kohlenstoffaser auf PAN-Basis, in der Dampfphase gewachsenen Kohlenstoffaser und einem Kohlenstoff-Nanorohr verwendet werden. Es ist besonders bevorzugt, daß die Kohlenstoffaser 2a eine Kohlenstoffaser auf Pech-Basis ist. Der Grund ist, daß die thermische Leitfähigkeit der Kohlenstoffaser auf Pechbasis größer ist als die der Kohlenstoffaser auf PAN-Basis.
  • Die Länge der Kohlenstoffaser 2a ist nicht begrenzt und es ist besonders bevorzugt, daß die durchschnittliche Faserlänge der Kohlenstoffaser 2a 1 mm oder weniger ist. Die untere Grenze der Durchschnittslänge der Kohlenstoffaser 2a ist nicht begrenzt und ist beispielsweise 10 µm.
  • Das Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a und die Kohlenstoffaser 2a können bei einer Temperatur von 2000 bis 3000°C in einer Inertatmosphäre Wärme-behandelt werden.
  • Im Schritt S1 für den Erhalt der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 wird die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 gemäß 2a erhalten durch Beschichten einer ersten Beschichtungslösung (nicht gezeigt), die Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a, ein erstes Bindemittel (nicht gezeigt) und ein erstes Lösungsmittel für das erste Bindemittel (nicht gezeigt) in einem gemischten Zustand aus der ersten Metallfolie 12 enthält, und Trocknen dieser. In der linken Seite von 2a ist das erste Bindemittel nicht dargestellt.
  • Im Schritt S2 für den Erhalt der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16 wird die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16, die in 3 gezeigt ist, erhalten durch Beschichten einer zweiten Beschichtungslösung (nicht gezeigt), die eine Kohlenstoffaser 2a, ein zweites Bindemittel (nicht gezeigt) und ein zweites Lösungsmittel für das zweite Bindemittel (nicht gezeigt) in einem gemischten Zustand enthält, auf die zweite Metallfolie 15 und durch Trocknen dieser. Auf der linken Seite von 3 ist das zweite Bindemittel nicht dargestellt.
  • Das erste Bindemittel ist zum Unterdrücken, daß das Schüppchen-artige Graphitteilchen 1a von der ersten Metallfolie 12 abfällt, indem eine Adhäsivkraft der ersten Metallfolie 12 in bezug auf das Schüppchen-förmige Graphitteilchen 1a verliehen wird.
  • Das zweite Bindemittel ist zum Unterdrücken, daß die Kohlenstoffaser 2a von der zweiten Metallfolie 15 abfällt, indem eine Adhäsivkraft der zweiten Metallfolie 15 in bezug auf die Kohlenstoffaser 2a verliehen wird.
  • Das erste und das zweite Bindemittel ist üblicherweise aus Harz erzeugt. Spezifisch kann als erstes und zweites Bindemittel ein Harz auf Acryl-Basis, ein Harz auf Polyethylenglykol-Basis, ein Butylen-Kautschuk-Harz, ein Phenolharz, ein Harz auf Cellulose-Basis, etc. verwendet werden. Diese Harz-Bindemittel sind allgemein bei Umgebungstemperatur fest.
  • Das erste Lösungsmittel löst das erste Bindemittel auf. Das zweite Lösungsmittel löst das zweite Bindemittel auf. Spezifisch können als erstes und zweites Lösungsmittel Wasser, ein Lösungsmittel auf Alkohol-Basis, ein Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoff-Basis, ein Lösungsmittel auf Ester-Basis, ein Lösungsmittel auf Ether-Basis, etc. verwendet werden. Diese Lösungsmittel können im allgemeinen ein Bindemittel bei Umgebungstemperatur auflösen.
  • Die erste Beschichtungslösung wird erhalten durch Mischen der Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a, des ersten Bindemittels und des ersten Lösungsmittels.
  • Das Verfahren zum Beschichten der ersten Beschichtungslösung auf die erste Metallfolie 12 ist nicht beschränkt. Bevorzugt wird das Beschichten der ersten Beschichtungslösung durch ein Walze-auf-Walze-Verfahren durchgeführt, wie es in den veröffentlichten japanischen ungeprüften Patentanmeldungen 2015-25158 und 2015-217655 offenbart ist. Das Beschichtungsverfahren der ersten Beschichtungslösung wird bevorzugt ausgewählt aus einem Drei-Walzen-Beschichtungsverfahren vom Offset-Typ (das heißt ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung eines Drei-Walzen-Beschichters vom Offset-Typ), eines Gravur-Druckverfahrens, eines Sprüh-Beschichtungsverfahrens, eines Vorhang-Beschichtungsverfahrens, etc. ausgewählt.
  • Ein Beispiel eines Beschichtungsverfahrens der ersten Beschichtungslösung wird unten unter Bezugnahme auf 2b erläutert.
  • Wie in der Figur beschrieben, ist die Beschichtungsanlage 50 zum Beschichten der ersten Beschichtungslösung auf die erste Metallfolie eine Anlage, die ein Walze-zu-Walze-System anwendet, und ist mit einer Applikator-Walze, einer Gegenwalze 52, einer Pickup-Walze 53, einer Pfanne 55, etc. versehen. In der Pfanne ist eine erste Beschichtungslösung 6 enthalten. Die erste Beschichtungslösung 6 enthält die Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a, das erste Bindemittel 4 und das erste Lösungsmittel in einem gemischten Zustand, und das erste Bindemittel 4 ist in dem ersten Lösungsmittel aufgelöst.
  • Die erste Metallfolie 12 wird in einer bestimmten Richtung F geführt, so daß sie zwischen der Applikator-Walze 51 und der Backup-Walze 52 geleitet wird. Die erste Beschichtungslösung 6 in der Pfanne 55 haftet an der Applikator-Walze 51 durch die Pickup-Walze 53 und ist auf die erste Metallfolie 12 durch die Applikator-Walze 51 in einer geschichteten Form beschichtet.
  • Im Schritt S1 für den Erhalt der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 wird spezifisch die erste Beschichtungslösung 6 im wesentlichen vollständig auf die gesamte Oberfläche 12a auf einer Seite der ersten Metallfolie 12 in der Dickenrichtung geschichtet. Dann wird die erste Beschichtungslösung 6 durch ein bestimmtes Trocknungsmittel (z.B. ein Trocknungsofen 59) getrocknet, so daß das erste Lösungsmittel in der ersten Beschichtungslösung 6 verdampft und entfernt wird. Danach wird je nach Bedarf die erste Metallfolie 12 zu einer bestimmten Form (z.B. Quadratform) geschnitten. Hierdurch wird eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13, die in 2a gezeigt ist, erhalten. Wie oben beschrieben, ist das erste Bindemittel 4 nicht auf der linken Seite von 2a gezeigt.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 12a der ersten Metallfolie 12, auf die die erste Beschichtungslösung 6 geschichtet ist, die obere Oberfläche der ersten Metallfolie 12 in einem Zustand, worin die erste Metallfolie 12 horizontal angeordnet ist. Daher wird spezifisch die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11 im wesentlichen vollständig auf der oberen Oberfläche 12a der ersten Metallfolie 12 gebildet.
  • Die zweite Beschichtungslösung wird erhalten durch Mischung der Kohlenstoffaser 2a, des zweiten Bindemittels und des zweiten Lösungsmittels.
  • Das Verfahren zum Beschichten der zweiten Beschichtungslösung auf die zweite Metallfolie 15 ist nicht beschränkt. Bevorzugt wird die Beschichtung der zweiten Beschichtungslösung durchgeführt durch ein Walzen-auf-Walzen-Verfahren, wie es in den veröffentlichten japanischen ungeprüften Patentanmeldungen 2015-25158 und 2015-217655 offenbart ist. Das Beschichtungsverfahren der zweiten Beschichtungslösung ist bevorzugt ausgewählt aus einem Gravur-Druckverfahren, Stangen-Beschichtungsverfahren, Messer-Beschichtungsverfahren, Streichmesser-Verfahren etc.
  • Das Beschichten der zweiten Beschichtungslösung wird beispielsweise durch das gleiche Verfahren wie das oben beschriebene Beschichtungsverfahren der ersten Beschichtungslösung 6, gezeigt in 2b, durchgeführt.
  • Im Schritt S2 für den Erhalt der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16 wird mehr spezifisch die zweite Beschichtungslösung im wesentlichen vollständig auf die gesamte Oberfläche 15a der zweiten Metallfolie 15 geschichtet, die eine Seite in der Dickenrichtung der zweiten Metallfolie 15 ist. Dann wird die zweite Beschichtungslösung durch ein bestimmtes Trocknungsmittel (z.B. Trocknungsofen) getrocknet, so daß das zweite Lösungsmittel in der zweiten Beschichtungslösung verdampft und entfernt wird. Danach wird nach Bedarf die zweite Metallfolie in eine bestimmte Form (z.B. Quadratform) geschnitten. Hierdurch wird die Kohlenstoffaser-beschichtete 16, die in 3 gezeigt ist, erhalten. Wie oben beschrieben, ist das zweite Bindemittel auf der linken Seite von 3 nicht dargestellt.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 15a der zweiten Metallfolie 15, auf die die zweite Beschichtungslösung geschichtet wird, die obere Oberfläche der zweiten Metallfolie 15 in einem Zustand, worin die zweite Metallfolie 15 horizontal angeordnet ist. Daher wird spezifisch die Kohlenstoffaser-Schicht 14 im wesentlichen vollständig auf der oberen Oberfläche 15a der zweiten Metallfolie 15 gebildet.
  • Im Schritt S3 zur Bildung des Laminates 20 ist, wie in 4 gezeigt, wie oben beschrieben, das Laminat 20 ein Laminat, worin eine oder mehrere Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folien 13 und eine oder mehrere Kohlenstoffaser-beschichtete Folien 16 laminiert sind. Mehr spezifisch ist das Laminat 20 ein Laminat in einem Zustand, worin eine Vielzahl von Schüppchen-artigen Graphitteilchen beschichteten Folien 13 und eine Vielzahl der Kohlenstoffaser-beschichteten Folien 16 in der vertikalen Richtung laminiert sind, so daß die erste Metallfolie 12 oder die zweite Metallfolie 15 notwendigerweise zwischen Kohlenstoffteilchen-Schichten (Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11, Kohlenstoffaser-Schicht 14) gelangt. Daher sind in dem gesamten Laminat 20 eine Vielzahl von Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folien 13 und eine Vielzahl von Kohlenstoffaser-beschichteten Folien 16 laminiert, so daß die Kohlenstoffteilchen-Schichten nicht übereinander gelagert sind.
  • Im Schritt S3 zur Bildung des Laminates 20 wird das Laminat 20 gebildet, so daß die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 20 (das heißt die vertikale Richtung des Laminates 20) in einer regulären Laminationsordnung laminiert sind. Mehr spezifisch sind die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 entsprechend der Laminationsregel laminiert, so daß die Einheit der Laminationsreihenfolge für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 20 wiederholt sind. Hierdurch wird das Laminat 20 gebildet.
  • Im Laminat 20 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Einheit 17 der Laminationsreihenfolge für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 eine Einheit aus „Schüppchen-förmiger Graphitteilchen-beschichteter Folie 13/Kohlenstoffaser-beschichteter Folie 16“. Die Schüppchen-förmige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 sind entsprechend der Laminationsregel laminiert, daß diese Laminationsreihenfolgeeinheit 17 vollständig in der gesamten Dickenrichtung des Laminates 20 wiederholt wird. Hierdurch wird das Laminat 20 gebildet.
  • Das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16, die in der Laminationsreihenfolgeeinheit 17 existieren, ist 1:1. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 sind vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 20 bei diesem Zahlverhältnis angeordnet.
  • Daher ist das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16 konstant unabhängig von der Position in der Dickenrichtung des Laminates 20. Mehr spezifisch ist es vollständig konstant 1:1 in der Dickenrichtung des Laminates 20.
  • Im Schritt S4 der integral bindenden Folien wird das Laminat 20 gesintert durch Erwärmen in einer bestimmten Sinteratmosphäre (z.B. nicht-oxidierenden Atmosphäre). Hierdurch wird eine Vielzahl von Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folien 13 und eine Vielzahl von Kohlenstoffaser-beschichteten Folien 16, die in dem gesamten Laminat 20 existieren, kollektiv integral gebunden (spezifisch integral gesintert). Hierdurch wird das oben erwähnte Verbundmaterial 30 erhalten.
  • Das Sinterverfahren des Laminates 20 wird ausgewählt aus einem Vakuum-Heißpreßverfahren, einem Pulsenergie-Sinterverfahren (SPS-Verfahren), einem Heiß-isostatischen-Preßverfahren (HIP-Verfahren), Extrusionsverfahren, Walzenverfahren und dergleichen.
  • Beim Erwärmen des Laminates 20 ist es erwünscht, das Laminat 20 zu erwärmen, während das Laminat 20 in der Dickenrichtung gepreßt wird (das heißt die Laminationsrichtung der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16). Denn hierdurch kann das Laminat 20 stark gesintert werden.
  • Die Erwärmungstemperatur (das heißt die Sintertemperatur des Laminates 20) des Laminates 20 zum Sintern des Laminates 20 ist nicht beschränkt. Üblicherweise ist die Erwärmungstemperatur gleich oder weniger als der Schmelzpunkt des metallischen Materials der ersten und der zweiten Metallfolien 12 und 15. Insbesondere ist es gewünscht, die Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des metallischen Materials und der Temperatur einzustellen, die etwa 50°C niedriger ist als der Schmelzpunkt. Denn hierdurch kann das Laminat sicher gesintert werden. Spezifisch ist, wenn das metallische Material beispielsweise Aluminium ist, die Erwärmungstemperatur (Sintertemperatur) des Laminates 20 bevorzugt innerhalb des Bereiches von 550 bis 620°C.
  • Das erste und zweite Bindemittel, die im Laminat 20 existieren, verschwinden durch Sublimation, Zersetzung, etc. und werden vom Laminat 20 während der Erwärmung des Laminates 20 entfernt, so daß die Temperatur des Laminates 20 sich von ungefähr Raumtemperatur auf die Temperatur erhöht, bei der das Laminat 20 im Schritt S4 zum integralen Binden dieser gesintert wird.
  • Im Schritt S4 zum integralen Binden dieser wird das Laminat 20 erwärmt. Hierdurch dringt etwas der metallischen Materialien der ersten und der zweiten Metallfolien 12 und 15 in die jeweilige Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11 und Kohlenstoffaser-Schicht 14, zum Füllen in feine Löcher, die in den jeweiligen Schichten 11 und 12 existieren (zum Beispiel ein Zwischenraum zwischen den Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a in der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Schicht 11 und ein Zwischenraum zwischen den Kohlenstoffasern 2a in der Kohlenstoffaser-Schicht 14), so daß die Löcher im wesentlichen eliminiert werden. Hierdurch erhöht sich die Bindefestigkeit (Sinterfestigkeit) zwischen der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 13 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 16 und die Dichte des Verbundmaterials 30 erhöht sich.
  • Weiterhin dringt etwas des metallischen Materials der ersten und der zweiten Metallfolie 12 und 15 in die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11, sodaß dies ein Zustand wird, worin die Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a in der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Schicht 11 in der Metallmatrix 9 des Verbundmaterials 30 dispergiert sind. Das heißt die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11 wird die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 des Verbundmaterials 30.
  • Einiges des metallischen Materials der ersten und der zweiten Metallfolie 12 und 14 dringt in die Kohlenstoffaser-Schicht 14 ein, so daß die Kohlenstoffaser 2a in der Kohlenstoffaser-Schicht 14 in der Metallmatrix 9 des Verbundmaterials 30 dispergiert ist. Das heißt die Kohlenstoffaser-Schicht 14 wird die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 des Verbundmaterials 30.
  • Weiterhin werden die erste und die zweite Metallfolie 12 und 15 die Metallschichten des Verbundmaterials 30.
  • In dem Verbundmaterial 3c sind daher, wie in 1 gezeigt, eine von der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und der Metallschicht 3 in einem Zustand angeordnet, so daß sie alternierend laminiert sind. Im ersten Ausführungsbeispiel ist mehr spezifisch die Metallschicht 3 notwendigerweise zwischen der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 angeordnet.
  • Im Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels sind, wie in 1 gezeigt ist, die Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a in der Metallmatrix 9 dispergiert, so daß das Verbundmaterial 30 eine hohe thermische Leitfähigkeit hat, und die Kohlenstoffasern 2a sind in der Metallmatrix 9 dispergiert, so daß das Verbundmaterial einen niedrigen linearen Expansionskoeffizienten hat.
  • Weil eine von der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und der Metallschicht 3 in einem Zustand angeordnet sind, daß sie alternierend laminiert sind, hat im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1 und die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 in einem Zustand angeordnet sind, daß sie laminiert sind, ohne daß die Metallschicht 3 zwischen den beiden Schichten 1 und 2 angeordnet ist, das Verbundmaterial 30 eine hohe Bindefestigkeit (hohe Sinterfestigkeit).
  • Weiterhin sind die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 1, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 2 und die Metallschicht 3 in einem Zustand angeordnet, daß sie in einer regulären Laminationsreihenfolge im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 laminiert sind. Vor der Erzeugung des Verbundmaterials 30 kann daher durch vorhergehendes Bestimmen des Volumenverhältnisses der Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a und der Kohlenstoffaser 2a, die in der Metallmatrix 9 enthalten sind, und durch Erzeugen des Verbundmaterials 30 mit diesen Schichten, die in einer regulären Laminationsreihenfolge laminiert sind, ein Verbundmaterial 30 mit einer thermischen Leitfähigkeit und einem linearen Expanionskoeffizienten, der eng bei einem gewünschten Wert liegt, leicht erhalten werden.
  • Das Verfahren zur Erzeugung des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels hat die folgenden Vorteile.
  • Das heißt es ist technisch schwierig, eine gemischte Schicht aus Schüppchen-artigen Graphitteilchen 1a und Kohlenstoffasern 2a auf einer Metallfolie zu bilden. Daher wird in dem ersten Ausführungsbeispiel die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11 auf der ersten Metallfolie 12 gebildet, und die Kohlenstoffaser-Schicht 14 wird auf der zweiten Metallfolie 15 gebildet, die von der ersten Metallfolie 12 verschieden ist. Hierdurch kann das Verbundmaterial 30 leicht erzeugt werden.
  • Weil eine Metallfolie als metallisches Material der Metallmatrix 9 verwendet wird, ist die Handhabung leichter und die Produktionskosten werden günstiger im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein Metallpulver verwendet wird. Weiterhin ist es leicht, die Dicke des Verbundmaterials 30 zu steuern und es ist leicht, ein dünnes Verbundmaterial zu erzeugen.
  • In der Kühlvorrichtung 40 für ein Energiemodul (siehe 10) hat, weil zumindest eine der Vielzahl der Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten 41 bis 44 aus dem Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels erzeugt ist, die Kühlvorrichtung 40 eine hohe Wärmeableitung und hohe Kaltwärmezuverlässigkeit.
  • Die 6 und 7 sind Ansichten für die Erläuterung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials 130 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung und eines Verfahrens zu dessen Erzeugung. In diesen Figuren ist ein Element mit der gleichen Funktion wie das Element des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels durch ein Bezugszeichen angegeben, das erhalten wird durch Addition von 100 zu dem Bezugszeichen, das dem Element des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels gegeben ist. Nachfolgend wird das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei auf die Punkte fokussiert wird, die von jenen des ersten Ausführungsbeispiels verschieden sind.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist in dem Verbundmaterial 130 des zweiten Ausführungsbeispiels die Einheit 107 der Laminationsreihenfolge für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102 und die Metallschicht 103 eine Einheit, die bezeichnet wird als Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 102/Metallschicht 103/Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101/Metallschicht 103/Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102/Metallschicht 103. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102 und die Metallschicht 103 sind in einem laminierten Zustand entsprechend der Laminationsregel angeordnet, so daß diese Laminationsordnungseinheit 107 vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 30 wiederholt wird.
  • Im Verbundmaterial 130 ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102, die in der Laminationsordnungseinheit 107 existieren, 2:1. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101 und die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102 sind bei diesem Schichtzahlverhältnis vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 130 angeordnet.
  • Daher ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 101 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 102 konstant unabhängig von der Position in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 130. Mehr spezifisch ist es 2:1 vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 130.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird beim Schritt S3 (siehe 5) zur Bildung des Laminates 120 im zweiten Ausführungsbeispiel das Laminat 120 so gebildet, daß die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 116 in einer regulären Laminationsordnung vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 120 laminiert sind.
  • Die Einheit 117 der Laminationsordnung für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 116 ist eine Einheit, die bezeichnet wird als Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113/Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113/Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 116. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 116 sind entsprechend der Laminationsregel laminiert, daß diese Laminationsordnungseinheit 117 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 120 wiederholt wird. Hierdurch wird das Laminat 120 gebildet.
  • Das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 113 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 116, die in der Laminationsordnungseinheit 117 existieren, ist 2:1. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 113 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 116 sind vollständig in der Dicke des Laminates 120 bei diesem Zahlverhältnis angeordnet.
  • Daher ist das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 113 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 116 konstant unabhängig von der Position in der Dickenrichtung des Laminates 120. Mehr spezifisch ist es konstant 2:1 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 120.
  • Auf gleiche Weise wie beim Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels kann das Verbundmaterial 130 des zweiten Ausführungsbeispiels geeignet als Material von zumindest einer Bestandteilsschicht unter der Vielzahl von Kühlvorrichtung-Bestandteilsschichten 41 bis 44 verwendet werden, die die Kühlvorrichtung 40 für ein Energiemodul konstituieren, wie in 10 gezeigt ist.
  • 8 und 9 sind Ansichten zur Erläuterung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials 230 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung und eines Verfahrens zu dessen Erzeugung. In diesen Figuren wird ein Element mit der gleichen Funktion wie das Element des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels durch ein Bezugszeichen angegeben, das durch Addition von 200 zu dem Bezugszeichen erhalten wird, das für das Element des Verbundmaterials 30 des ersten Ausführungsbeispiels gegeben ist. Das dritte Ausführungsbeispiel wird beschrieben, wobei auf die Punkte fokussiert wird, die von jenen des ersten Ausführungsbeispiels verschieden sind.
  • Wie in 8 gezeigt, ist in dem Verbundmaterial 230 des dritten Ausführungsbeispiels eine Einheit 207 der Laminationsreihenfolge für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202 und die Metallschicht 203 eine Einheit, die bezeichnet wird als Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202/Metallschicht 203/Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202/Metallschicht 203/Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201/Metallschicht 203. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201, die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202 und die Metallschicht 203 sind in einem laminierten Zustand entsprechend der Laminationsregel angeordnet, daß diese Laminationsordnungseinheit 207 vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 230 wiederholt wird.
  • Im Verbundmaterial 230 ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201 und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202, die in der Laminationsordnungseinheit 207 existieren, 1:2. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201 und die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht 202 sind bei diesem Schichtzahlverhältnis vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 230 angeordnet.
  • Daher ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht 201 und der Kohlenstoff-Dispersionsschicht 202 konstant, unabhängig von der Position in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 230. Mehr spezifisch ist es 1:2 vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials 230.
  • Wie in 9 gezeigt ist, wird beim Schritt S3 (siehe 5) zur Bildung des Laminates 220 in dem dritten Ausführungsbeispiel das Laminat 220 so gebildet, daß die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 213 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216 in einer regulären Laminationsreihenfolge vollständig in der Dickenrichtung des Laminates laminiert sind.
  • Die Einheit 217 der Laminationsreihenfolge für die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 213 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216 ist eine Einheit, die bezeichnet wird als Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216/Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216/Schüppchen-artige Teilchen-beschichtete Folie 213. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 213 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216 werden entsprechend der Laminationsregel laminiert, daß diese Laminationsordnungseinheit 217 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 220 wiederholt wird. Hierdurch wird das Laminat 220 gebildet.
  • Das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 213 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 216, die in der Laminationsordnungseinheit 217 existieren, ist 1:2. Die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 213 und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 216 sind vollständig in der Dicke des Laminates 220 bei diesem Zahlverhältnis angeordnet.
  • Daher ist das Zahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie 213 und der Kohlenstoffaser-beschichteten Folie 216 konstant, unabhängig von der Position in der Dickenrichtung des Laminates 220. Mehr spezifisch ist es konstant 1:2 vollständig in der Dickenrichtung des Laminates 220.
  • Auf gleiche Weise wie bei dem Verbundmaterial 30 des ersten Ausführungsbeispiels kann das Verbundmaterial 230 des dritten Ausführungsbeispiels geeignet als Material für zumindest eine Konstitutionsschicht unter der Vielzahl der Kühlvorrichtung-Konstitutionsschichten 41 bis 44 verwendet werden, die die Kühlvorrichtung 40 für ein Energiemodul gemäß 10 konstituieren.
  • Obwohl mehrere Ausführungsbeispiele dieser Erfindung oben beschrieben sind, ist diese Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifizierungen können innerhalb des Umfangs gemacht werden, ohne vom Ziel dieser Erfindung abzuweichen.
  • In dieser Erfindung ist das Schichtzahlverhältnis der Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht und der Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht, die in der Laminationsordnungseinheit in dem Verbundmaterial vorhanden sind, nicht auf 1:1 (erstes Ausführungsbeispiel), 2:1 (zweites Ausführungsbeispiel) und 1:2 (drittes Ausführungsbeispiel) beschränkt, sondern kann ein anderes Zahlschichtverhältnis sein. Es wird üblicherweise in dem Bereich von 1 bis 10:1 bis 10 eingestellt.
  • In dieser Erfindung kann im Schritt zur Bildung des Laminates das Laminat ein Laminat sein, erzeugt durch Laminieren einer langen Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie (zum Beispiel eines Streifens einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie) und einer langen Kohlenstoffaser-beschichteten Folie (zum Beispiel ein Streifen aus Kohlenstoffaser-beschichteter Folie) in einem Zustand, so daß mehrere Male in einem gerollten Zustand aufgewickelt wird.
  • Das Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial dieser Erfindung wird bevorzugt erzeugt durch das Produktionsverfahren, das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist (einschließlich dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel), so daß die Bindefestigkeit des Verbundmaterials (Sinterfestigkeit) leicht und zuverlässig erhöht werden kann, aber es kann durch das folgende Produktionsverfahren erzeugt werden.
  • Das heißt im Schritt für den Erhalt einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie wird durch Beschichten der ersten Beschichtungslösung auf beide Oberflächen der ersten Metallfolie in der Dickenrichtung und anschließendes Trocknen eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie (auch als „Schüppchen-artige Graphitteilchen-doppelseitig beschichtete Folie“ bezeichnet) mit Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Schichten, die auf den Oberflächen von beiden Seiten in der Dickenrichtung der ersten Metallfolie gebildet sind, erhalten. Weiterhin wird bei dem Schritt für den Erhalt einer Kohlenstoffaser-beschichteten Folie durch Beschichten der zweiten Beschichtungslösung auf beide Oberflächen in der Dickenrichtung der zweiten Metallfolie und Trocknen dieser eine Kohlenstoffaser-beschichtete Folie (auch als „Kohlenstoffaser-doppelseitig beschichtete Folie“ bezeichnet) mit Kohlenstoffaser-Schichten, die auf den Oberflächen von beiden Seiten in der Dickenrichtung der zweiten Metallfolie gebildet sind, erhalten.
  • Durch Beschichten der ersten Beschichtungslösung auf eine der Oberflächen von beiden Seiten in der Dickenrichtung der Metallfolie und der zweiten Beschichtungslösung auf die andere Oberfläche und Trocknen dieser kann eine beschichtete Folie erhalten werden, worin eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht auf einer der Oberflächen von beiden Seiten in der Dickenrichtung der Metallfolie gebildet ist und eine Kohlenstoffschicht auf der anderen Oberfläche gebildet ist (angemessen als „Schüppchen-artige Graphitteilchen/Kohlenstoffaser-doppelseitig beschichtete Folie“ bezeichnet).
  • Bei der Erzeugung des Verbundmaterials unter Verwendung der oben beschriebenen doppelseitig beschichteten Folie (das heißt „Schüppchen-artige Graphitteilchen-doppelseitig beschichtete Folie“, „Kohlenstoffaser-doppelseitig beschichtete Folie“ und „Schüppchen-artige Graphitteilchen/Kohlenstoffaser-doppelseitig beschichtete Folie“) in dem Schritt zur Bildung eines Laminates kann, wenn eine Vielzahl von doppelseitig beschichteten Folien in einem Zustand laminiert wird, worin Kohlenstoffteilchen-Schichten (Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schichten, Kohlenstoffaser-Schichten) miteinander laminiert werden, in dem Schritt des integralen Verbindens dieser eine Möglichkeit auftreten, daß ein schlechtes Binden (Sintermangel) bei der Laminationsgrenzfläche zwischen den Kohlenstoffteilchen-Schichten auftreten kann. Zum Unterdrücken dieser schlechten Bindung ist es gewünscht, eine Metallfolie zwischen jede doppelseitig beschichtete Folie zu legen, wenn eine Vielzahl von doppelseitig beschichteten Folien laminiert wird. Hierdurch dringt etwas des metallischen Materials der Metallfolie in die Kohlenstoffteilchen-Schichten, die auf beiden Seiten in der Dickenrichtung davon angeordnet sind, in dem Schritt zum integralen Binden dieser ein. Daher ist es möglich, die Bindefestigkeit (Sinterfestigkeit) des erhaltenen Verbundmaterials sicher zu erhöhen.
  • Wie im ersten Ausführungsbeispiel (einschließlich dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel) beschrieben ist, ist es bevorzugt, eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie 13 (diese wird bezeichnet als „Schüppchen-artige Graphitteilchen-einseitig beschichtete Folie 13“) mit einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Schicht 11, die auf der Oberfläche 12a von einer Seite in der Dickenrichtung der ersten Metallfolie 12 gebildet ist, zu erhalten, indem die erste Beschichtungslösung auf die Oberfläche 12a von einer Seite in der Dickenrichtung der ersten Metallfolie 12 geschichtet und diese getrocknet wird, und es ist ebenfalls bevorzugt, eine Kohlenstoffaser-beschichtete Folie 16 (diese wird als „Kohlenstoffaser-einseitig beschichtete Folie 16“ bezeichnet) mit einer Kohlenstoffaser-Schicht 14, die auf der Oberfläche 15a von einer Seite in der Dickenrichtung der zweiten Metallfolie 15 gebildet ist, zu erhalten, indem die zweite Beschichtungslösung auf die Oberfläche 15a von einer Seite in der Dickenrichtung der zweiten Metallfolie 15 geschichtet und diese getrocknet wird. Der Grund ist wie folgt.
  • Das heißt, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel (einschließlich dem zweiten und dritten Ausgangsmaterial) beschrieben ist, kann in dem Fall der Erzeugung des Verbundmaterials 30 durch Verwendung der oben erwähnten einseitig beschichteten Folie (das heißt „Schüppchen-artige Graphitteilchen-einseitig beschichtete Folie 13“, „Kohlenstoffaser-einseitig beschichtete Folie 16“) im Schritt S3 zur Bildung des Laminates 20 eine Vielzahl von einseitig beschichteten Folien 13 und 16 laminiert werden, so daß die Kohlenstoffteilchen-Schicht (Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht 11, Kohlenstoffaser-Schicht 14) nicht überlappen. Daher gibt es kein Bedürfnis, eine Metallfolie zwischen den einseitig beschichteten Folien 13 und 16 anzuordnen, wenn das Laminieren einer Vielzahl von einseitig beschichteten Folien 13 und 16 durchgeführt wird. Daher ist es möglich, leicht und sicher die Bindefestigkeit (Sinterfestigkeit) des erhaltenen Verbundmaterials zu erhöhen.
  • Weiterhin kann das Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial dieser Erfindung nicht nur als Material für eine Kühlvorrichtung für ein Energiemodul verwendet werden, sondern ebenfalls als Material für andere Verwendungen.
  • Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität für die japanische Patentanmeldung 2016-220386 , angemeldet am 11. November 2016, wobei deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollständig eingefügt wird.
  • Es ist zu verstehen, daß die Ausdrücke und Merkmale, die hierin verwendet werden, zur Erläuterung verwendet werden und keine Bedeutung haben, eine Beschränkung herbeizuführen, nicht irgendwelche Äquivalente von hierin gezeigten und erwähnten Merkmalen eliminieren und verschiedene Modifizierungen ermöglichen, die innerhalb des beanspruchten Umfangs dieser Erfindung fallen.
  • Während erläuternde Beispiele der Erfindung hierin beschrieben sind, ist diese Erfindung nicht auf die verschiedenen bevorzugten, hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern beinhaltet jegliche Ausführungsbeispiele mit äquivalenten Elementen, Modifizierungen, Weglassungen, Kombinationen (zum Beispiel von Aspekten entlang verschiedener Ausführungsbeispiele), Anpassungen und/oder Änderungen, wie es dem Fachmann auf der Basis dieser Offenbarung ersichtlich ist. Beschränkungen in den Ansprüchen sind breit zu interpretieren auf der Basis der Sprache, die in den Ansprüchen verwendet wird, und sind nicht auf die in dieser Beschreibung angegebenen oder während der Prüfung dieser Anmeldung eingereichten Beispiele beschränkt, wobei die Beispiele als nicht-exklusiv angesehen werden. Beispielsweise ist in dieser Offenbarung der Ausdruck „bevorzugt“ nicht exklusiv und bedeutet „bevorzugt, aber nicht beschränkt auf“. In dieser Offenbarung und während der Prüfung dieser Anmeldung werden Mittel-plus-Funktions- oder Schritt-plus-Funktions-Beschränkungen nur angewandt, wenn für eine spezifische Anspruchsbeschränkung alle der folgenden Bedingungen in dieser Beschränkung vorhanden sind: a) Mittel für“ oder „Schritt für“ wird ausdrücklich angegeben;; b) eine entsprechende Funktion wird explizit erwähnt; und c) Struktur, Materialien oder Handlungen, die diese Struktur unterstützen, werden nicht angegeben. In dieser Offenbarung und während der Prüfung dieser Anmeldung kann der Ausdruck „diese Erfindung“ oder „Erfindung“ als Referenz für einen oder mehrere Aspekte innerhalb dieser Offenbarung verwendet werden. Der Ausdruck „diese Erfindung“ oder „Erfindung“ sollte nicht unangemessen interpretiert werden als Identifizierung der wesentlichen Aspekte, sollte nicht unangemessen interpretiert werden, so daß dies für alle Aspekte oder Ausführungsbeispiele gilt (das heißt es sollte so verstanden werden, daß diese Erfindung eine Zahl von Aspekten und Ausführungsbeispielen hat) und sollte nicht unangemessen interpretiert werden, so daß der Umfang der Anmeldung oder der Patentansprüche beschränkt wird. In dieser Offenbarung während der Prüfung dieser Anmeldung kann der Ausdruck „Ausführungsbeispiel“ verwendet werden, um irgendeinen Aspekt, Merkmal, Schritt oder Verfahren, irgendeine Kombination davon und/oder irgendein Bereich davon, etc. zu beschreiben. In einigen Beispielen können verschiedene Ausführungsbeispiele überlappende Merkmale enthalten.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Diese Erfindung ist anwendbar auf ein Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, enthaltend eine Metallmatrix und Kohlenstoffteilchen (Schüppchen-artige Graphitteilchen und Kohlenstoffasern), die in der Metallmatrix dispergiert sind, ein Verfahren zu dessen Erzeugung und eine Kühlvorrichtung für ein Energiemodul.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 101, 201
    Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht
    1a, 101a, 201a,
    Schüppchen-artige Graphitteilchen
    2, 102, 202
    Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht
    2a, 102a, 202a
    Kohlenstoffaser
    3, 103, 203
    Metallschicht
    9, 109, 209
    Metallmatrix
    11
    Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht
    12
    erste Metallfolie
    13, 113, 213
    Schüppchen-artige Graphitteilchenbeschichtete Folie
    14
    Kohlenstoffaser-Schicht
    15
    zweite Metallfolie
    16, 116, 216
    Kohlenstoffaser-beschichtete Folie
    20, 120, 220
    Laminat
    30, 130, 230
    Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial
    40
    Kühlvorrichtung für ein Energiemodul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • JP 2015217655 [0009, 0056, 0063]
    • JP 2016220386 [0117]

Claims (5)

  1. Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, das mit einer oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten, worin Schüppchen-artige Graphitteilchen als Kohlenstoffteilchen in einer Metallmatrix dispergiert sind, einer oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten, worin Kohlenstoffasern als Kohlenstoffteilchen in der Metallmatrix dispergiert sind, und einer oder mehreren Metallschichten versehen ist, die auf der Metallmatrix in laminierter Weise gebildet sind, worin die eine oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschichten, die eine oder mehreren Kohlenstoffaser-Dispersionsschichten und die eine oder mehreren Metallschichten integral gebunden sind und worin die Schüppchen-artigen Graphitteilchen-Dispersionsschicht und die Kohlenstoffaser-Dispersionsschicht und die Metallschicht in einer alternativ laminierten Weise im wesentlichen vollständig in einer Dickenrichtung des Verbundmaterials angeordnet sind.
  2. Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß Anspruch 1, worin die Schüppchen-artige Graphitteilchen-Dispersionsschicht, die Kohlenstoff-Dispersionsschicht und die Metallschicht in einem Zustand angeordnet sind, so daß sie in einer regulären Laminationsordnung im wesentlichen vollständig in der Dickenrichtung des Verbundmaterials laminiert sind.
  3. Kühlvorrichtung für ein Energiemodul, enthaltend: eine Vielzahl von Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten, die integral auf laminierte Weise gebunden sind, worin zumindest eine der Vielzahl der Kühlvorrichtungs-Bestandteilsschichten aus dem Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial gemäß dem obigen Anspruch 1 oder 2 erzeugt ist.
  4. Verfahren zur Erzeugung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterial, enthaltend: einen Schritt für den Erhalt einer Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folie, worin eine Schüppchen-artige Graphitteilchen-Schicht auf einer ersten Metallfolie durch Beschichten einer ersten Beschichtungslösung mit Schüppchen-artigen Graphitteilchen als Kohlenstoffteilchen und einem ersten Bindemittel auf der ersten Metallfolie und durch Trocknen gebildet ist, einen Schritt für den Erhalt einer Kohlenstoffaser-beschichteten Folie, worin eine Kohlenstoffaser-Schicht auf einer zweiten Folie durch Beschichten einer zweiten Beschichtungslösung, die Kohlenstoffasern als Kohlenstoffteilchen enthält, und eines zweiten Bindemittels auf der zweiten Metallfolie und Trocknen dieser gebildet ist, einen Schritt der Bildung eines Laminates in einem Zustand, worin eine oder mehrere Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folien und eine oder mehrere Kohlenstoffaser-beschichtete Folien laminiert sind, und einen Schritt des integralen Bindens der einen oder mehreren Schüppchen-artigen Graphitteilchen-beschichteten Folien und der einen oder mehreren Kohlenstoffaser-beschichteten Folien kollektiv durch Erwärmen des Laminates.
  5. Verfahren zur Erzeugung eines Metall-Kohlenstoffteilchen-Verbundmaterials gemäß Anspruch 4, worin im Schritt der Bildung des Laminates das Laminat gebildet wird, so daß die Schüppchen-artige Graphitteilchen-beschichtete Folie und die Kohlenstoffaser-beschichtete Folie in einer regulären Laminationsreihenfolge im wesentlichen vollständig in einer Dickenrichtung des Laminates laminiert sind.
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