JP2008222912A - Radiating material and its manufacturing method - Google Patents

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Chihiro Kawai
千尋 河合
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiating material which has high heat conductivity and excels in flexibility and tensile elongation and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The radiating material contains a base at least whose surface portion is Al, Mg or Zn and a composite layer formed on at least one surface of the base, and the composite layer is constituted of a plurality of cylindrical or projecting materials formed from Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, MgO or ZnO on the surface of the base and a resin packed among the spaces of the above materials. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、放熱用材料に関し、詳しくは熱伝導率が高くかつ柔軟性に優れた放熱用材料及びその製法に関する。   The present invention relates to a heat radiating material, and more particularly to a heat radiating material having high thermal conductivity and excellent flexibility and a method for producing the same.

パーソナルコンピュータやモバイル電子機器の高機能化に伴い、CPU等の発熱源の発熱量が飛躍的に増大しており、放熱デバイスの高性能化が求められている。放熱手法の一つとして簡易でかつ効果的な方法として、発熱源の表面に放熱シートや接着剤を貼り付けて放熱する方法が挙げられる。そして、多くの電子機器の放熱においては、放熱シートや接着剤には非導電性が要求される場合が多い。   As the functions of personal computers and mobile electronic devices become higher, the amount of heat generated by a heat source such as a CPU has increased dramatically, and there is a need for higher performance heat dissipation devices. A simple and effective method for dissipating heat is to dissipate heat by attaching a heat dissipating sheet or adhesive to the surface of the heat source. And in heat dissipation of many electronic devices, non-conductivity is often required for the heat dissipation sheet and the adhesive.

これらの放熱材料は、一般的には樹脂中に高熱伝導率の粒子を分散した材料である。高熱伝導率粒子としては、熱伝導率が400W/mK程度あるAgやCuなどの金属粒子分散型(特許文献1)や、Al23やAlNなどのセラミックス粒子分散型複合材料が用いられることが多い(特許文献2)。
従来の高熱伝導率粒子には次のような問題があった。すなわち、これらの複合材料において高い熱伝導率を発現させるためには、高熱伝導率の分散粒子の体積含有率を高く設定しなければならない。すなわち、ある程度、分散粒子がお互いに接触し、金属相のネットワークを形成させることである程度の熱伝導率が発現する。例えば、Ag粒子を分散した場合は、9W/mK程度が得られる。しかし、熱伝導率は満足できるレベルにない、比重が大きく重い、導電性である、という課題がある。
These heat dissipation materials are generally materials in which particles having high thermal conductivity are dispersed in a resin. As the high thermal conductivity particles, a metal particle dispersion type such as Ag or Cu having a thermal conductivity of about 400 W / mK (Patent Document 1) or a ceramic particle dispersion type composite material such as Al 2 O 3 or AlN is used. There are many (patent document 2).
Conventional high thermal conductivity particles have the following problems. That is, in order to develop high thermal conductivity in these composite materials, the volume content of dispersed particles having high thermal conductivity must be set high. That is, to some extent, the dispersed particles come into contact with each other to form a metal phase network, so that a certain degree of thermal conductivity is exhibited. For example, when Ag particles are dispersed, about 9 W / mK is obtained. However, there are problems that the thermal conductivity is not satisfactory, the specific gravity is large and heavy, and the conductivity is high.

一方、セラミックス粒子分散型複合材料の場合は、セラミックス粒子自体の熱伝導率が低い。例えば、絶縁性材料である焼結Al23、AlNセラミックスの熱伝導率は、それぞれ30、170W/mK程度である。これらの値は、あくまで十分に焼結させて結晶性を高くし、かつ結晶中の不純物を減らした焼結体での値であり、これらのセラミックスを粒子にした場合の熱伝導率はこれらの値よりも遙かに低い。従って、上記金属粒子分散型複合材料と同様の構造体を作製した場合には、熱伝導率はずっと低いという課題がある。 On the other hand, in the case of a ceramic particle dispersed composite material, the thermal conductivity of the ceramic particles themselves is low. For example, the thermal conductivity of sintered Al 2 O 3 and AlN ceramics, which are insulating materials, is about 30 and 170 W / mK, respectively. These values are values for sintered bodies that have been sufficiently sintered to increase crystallinity and reduce impurities in the crystals, and the thermal conductivity when these ceramics are made into particles is these values. Much lower than the value. Therefore, when a structure similar to the metal particle-dispersed composite material is produced, there is a problem that the thermal conductivity is much lower.

特開2002−003829JP 2002-003829 A 特開2005−139267JP-A-2005-139267

本発明は、高熱伝導率を有し、かつ柔軟性と引張伸び率に優れた放熱材料及びその製造方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the thermal radiation material which has high thermal conductivity, and was excellent in the softness | flexibility and the tensile elongation rate, and its manufacturing method.

本発明はこの課題を解決すべくされたものであり、セラミックス−樹脂複合材料において、アルミナセラミックスの長さ方向を、熱伝導率が要求される方向にほぼ平行に配向させた構造を持つ放熱用材料やシート、およびその製法に関するもので、以下の特徴を持つ。   The present invention has been made to solve this problem, and in a ceramic-resin composite material, the length direction of alumina ceramic is oriented substantially parallel to the direction in which the thermal conductivity is required. It relates to materials, sheets, and their manufacturing methods, and has the following characteristics.

(1)少なくとも表面部がAl、Mg又はZnである基板と、その少なくとも一方の面に形成された複合層を含む放熱用材料であって、該複合層が、基板面にAl、MgO、またはZnOにより形成された複数の柱状または突起状形状物と、その隙間に充填された樹脂から構成されることを特徴とする放熱用材料。
(2)前記柱状または突起状形状物の先端部の長径が50μm以下であることを特徴とする上記(1)に記載の放熱用材料。
(3)前記柱状または突起状形状物の先端部の長径に対する高さの比であるアスペクト比が3以上であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の放熱用材料。
(4)前記複合層における前記柱状または突起状形状物の体積含有率が10〜60%であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか一に記載の放熱用材料。
(5)前記Alの結晶系がα型であることを特徴とする上記(4)に記載の放熱用材料。
(6)前記複合層の熱伝導率が10W/mK以上であることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれか一に記載の放熱用材料。
(7)前記基板がAlであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか一に記載の放熱用材料。
(8)前記基板の厚さが50μm以下であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか一に記載の放熱用材料。
(9)前記複合層の引っ張り伸び率が20%以上であることを特徴とする、上記(1)〜(8)のいずれか一に記載の放熱用材料。
(1) A heat dissipation material including a substrate having at least a surface portion made of Al, Mg, or Zn, and a composite layer formed on at least one surface thereof, wherein the composite layer has Al 2 O 3 on the substrate surface, A heat-dissipating material comprising a plurality of columnar or protrusion-shaped objects formed of MgO or ZnO and a resin filled in the gaps.
(2) The heat radiation material as described in (1) above, wherein a major axis of a tip portion of the columnar or protrusion-shaped object is 50 μm or less.
(3) The heat-dissipating material according to (1) or (2) above, wherein an aspect ratio, which is a ratio of a height to a major axis of the tip of the columnar or protrusion-shaped object, is 3 or more.
(4) The heat dissipation material as described in any one of (1) to (3) above, wherein a volume content of the columnar or protrusion-shaped object in the composite layer is 10 to 60%.
(5) The heat dissipation material as described in (4) above, wherein the Al 2 O 3 crystal system is α-type.
(6) The heat dissipation material according to any one of (1) to (5) above, wherein the composite layer has a thermal conductivity of 10 W / mK or more.
(7) The heat dissipation material according to any one of (1) to (6), wherein the substrate is Al.
(8) The material for heat dissipation as described in any one of (1) to (7) above, wherein the thickness of the substrate is 50 μm or less.
(9) The heat dissipation material according to any one of (1) to (8) above, wherein the tensile elongation of the composite layer is 20% or more.

(10)上記(1)に記載の放熱用材料の製法であって、少なくとも表面部がAl、Mg、またはZnである基板の一部をマスキングする工程、非マスキング部を陽極酸化処理して、基板の表面に柱状または突起状のアルミナを形成する工程、該アルミナの隙間に樹脂を充填させる工程を含むことを特徴とする放熱用材料の製造方法。
(11)前記陽極酸化処理が封孔処理を含むことを特徴とする上記(10)に記載の放熱用材料の製造方法。
(12)前記樹脂を充填する工程の前に、500℃以上で熱処理する工程を含むことを特徴とする上記(10)又は(11)に記載の放熱用材料の製造方法。
(13)前記基板がAlであることを特徴とする上記(10)〜(12)のいずれか一に記載の放熱用材料の製造方法。
(10) The method for producing a heat-dissipating material according to (1) above, wherein at least a part of the substrate whose surface portion is Al, Mg, or Zn is masked, and the non-masking portion is anodized. A method for producing a heat-dissipating material, comprising a step of forming columnar or protruding alumina on a surface of a substrate, and a step of filling a resin in a gap between the alumina.
(11) The method for manufacturing a heat-dissipating material as described in (10) above, wherein the anodizing treatment includes a sealing treatment.
(12) The method for producing a heat-dissipating material as described in (10) or (11) above, comprising a step of heat-treating at 500 ° C. or higher before the step of filling the resin.
(13) The method for manufacturing a heat radiation material according to any one of (10) to (12), wherein the substrate is Al.

本発明に係る放熱用材料は、熱伝導率の高い柱状又は突起状形状物が特定方向に配向しているため、高い熱伝導率と高い引っ張り伸び率を持つ樹脂系複合材料となる。   The heat-dissipating material according to the present invention is a resin-based composite material having high thermal conductivity and high tensile elongation because columnar or projecting shapes having high thermal conductivity are oriented in a specific direction.

次に、本発明の放熱用材料とその製法の一例について説明する。
本発明に係る放熱用材料は、基板表面に柱状または突起状形状物が形成され、その隙間に樹脂、特に柔軟性に優れた樹脂が充填された構造の複合層を有している。複合層は基板の片面のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。柱状または突起状形状物を形成するために、本発明では陽極酸化プロセスを用いる。柱状または突起状形状物はAl23、MgO又はZnOであることが好ましい。以下、特にアルミナセラミックス(Al23)を用いた場合について説明する。
Next, an example of the heat-dissipating material of the present invention and its manufacturing method will be described.
The heat-dissipating material according to the present invention has a composite layer having a structure in which a columnar or protrusion-shaped object is formed on the substrate surface, and a resin, particularly a resin excellent in flexibility, is filled in the gap. The composite layer may be formed only on one side of the substrate, or may be formed on both sides. In order to form a columnar or protruding shape, an anodic oxidation process is used in the present invention. The columnar or protruding shape is preferably Al 2 O 3 , MgO or ZnO. Hereinafter, a case where alumina ceramics (Al 2 O 3 ) is used will be described.

陽極酸化とは、アルミニウム板を電解液中で、数十ボルトの電界を印加することにより、その表面から多孔質アルミナに変質させていくプロセスである。電解液としては、シュウ酸、硼酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム等の水溶液がよく用いられる。
図1に示すように、アルミを陽極酸化した時に形成されるアルミナ柱の約1/3は元のアルミ位置よりも高い位置に、残りの2/3は、アルミ基材の内部に形成されることはよく知られている。本発明者は、この現象に注目し、アルミ表面の一部をマスキングして、酸化されない状態にしておくことにより、柱状アルミナの形成が可能であり、このアルミナの隙間に樹脂を充填する。陽極酸化により形成されたアルミナの熱伝導率は60W/m
K程度と高く、かつ電気絶縁性に優れるので、本複合材料は、絶縁性に優れ、熱伝導率が高く、柔軟性に優れた放熱材料となることを見いだした。
Anodization is a process in which an aluminum plate is transformed into porous alumina by applying an electric field of several tens of volts in an electrolytic solution. As the electrolytic solution, an aqueous solution of oxalic acid, ammonium borate, ammonium phosphate, ammonium adipate or the like is often used.
As shown in FIG. 1, about 1/3 of the alumina pillar formed when anodizing aluminum is formed at a position higher than the original aluminum position, and the remaining 2/3 is formed inside the aluminum base. That is well known. The inventor pays attention to this phenomenon, and by masking a part of the aluminum surface so as not to be oxidized, columnar alumina can be formed, and a resin is filled in the gap between the alumina. The thermal conductivity of alumina formed by anodization is 60 W / m
Since it is as high as about K and excellent in electrical insulation, the present composite material has been found to be a heat dissipation material with excellent insulation, high thermal conductivity and excellent flexibility.

まず、アルミ表面にマスキングを行う。マスキングの形状は例えば、ハニカム形状が考えられる。これにより、陽極酸化される各部位は孤立する。マスキング後の陽極酸化により、孤立した部分のみがアルミナに変質していくが、この時、アルミナに転化した先端面はアルミ面よりも高い位置になるので、陽極酸化の進行に伴い柱の高さが増大していく。陽極酸化は、通常のアルミの陽極酸化のプロセスがそのまま使える。陽極酸化処理の条件によってはアルミナが基材面に対してほぼ垂直な柱になる場合もあるし、また、先端面が底部よりも小さな突起状になる場合もある。本発明においてはどちらでもよいが、後者の場合、放熱させるために発熱源に接触させた時、樹脂が発熱源に接触する面積が大きくなるので、発熱源と放熱材との隙間が生じにくくなり、熱抵抗がより小さくなるという利点もある。   First, mask the aluminum surface. As the masking shape, for example, a honeycomb shape can be considered. Thereby, each part to be anodized is isolated. Due to the anodic oxidation after masking, only the isolated part is transformed into alumina. At this time, the tip surface converted to alumina is positioned higher than the aluminum surface. Will increase. For anodizing, the usual aluminum anodizing process can be used as it is. Depending on the conditions of the anodizing treatment, alumina may be a column that is substantially perpendicular to the substrate surface, and the tip surface may be a protrusion that is smaller than the bottom. In the case of the latter, in the latter case, when the heat source is brought into contact with the heat source in order to dissipate heat, the area where the resin contacts the heat source increases, so that a gap between the heat source and the heat radiation material is less likely to occur. There is also an advantage that the thermal resistance becomes smaller.

柱状または突起状アルミナの先端部の長径が小さいほど、発熱源と接触した時に複合材が変形しやすく、凹凸のある熱源部材表面にしっかりと接触するようになる。該長径は、50μm以下が好ましく、また、小さければ小さいほど該効果が発揮されるため好ましい。例えば、上記マスキングパターンをスクリーン印刷により形成すると30μm程度の、半導体露光プロセス等によりマスクすると100nm程度の長径のアルミナを作製することが可能となる。
柱状または突起状アルミナの先端部の長径に対する高さの比であるアスペクト比が大きいほど変形しやすく、3以上が好ましい。より好ましくは5以上である。
複合層中のアルミナの体積含有率が低いほど変形しやすいが、複合層の熱伝導率は小さくなるので、10〜60%が好ましい。20%を超えると、複合材料の熱伝導率は10W/mK以上となる。陽極酸化アルミナの結晶系は通常はアモルファス(非晶質)であるが、500℃以上で熱処理することにより、α型へ転化し始め、アルミナの熱伝導率はより高くなり、これに伴い複合材料の熱伝導率も増大する。
The smaller the major axis of the tip of the columnar or protruding alumina, the easier it is for the composite material to deform when it comes into contact with the heat source, and it comes into firm contact with the uneven heat source member surface. The major axis is preferably 50 μm or less, and the smaller the smaller the diameter, the better the effect. For example, when the masking pattern is formed by screen printing, it is possible to produce alumina having a long diameter of about 30 μm, and when masking is performed by a semiconductor exposure process or the like, about 100 nm.
The larger the aspect ratio, which is the ratio of the height of the tip or columnar alumina to the major axis, the easier it is to deform, and 3 or more is preferred. More preferably, it is 5 or more.
The lower the volume content of alumina in the composite layer, the easier it is to deform. However, the thermal conductivity of the composite layer is small, so 10 to 60% is preferable. When it exceeds 20%, the thermal conductivity of the composite material becomes 10 W / mK or more. The crystal system of anodized alumina is usually amorphous (amorphous), but when heat-treated at 500 ° C. or higher, it begins to convert to α-type, and the thermal conductivity of alumina becomes higher. The thermal conductivity of increases.

基板としては、樹脂、Cu箔、セラミックス、ガラス等種類を問わないが、基材には電気伝導性が高い材料が好ましい。これらの基材の表面に、CVDやその他の方法でアルミの厚膜を形成することで、アルミ基材の時と同様に陽極酸化することができる。基板にアルミニウム箔を使って陽極酸化し、アルミ箔の厚さ方向の途中で処理を終えると、アルミ箔表面にアルミナ柱が形成された構造体ができる。アルミナの結晶化を促進させたい場合は、熱処理温度を高くすればいいので、この場合は、耐熱性に優れるセラミックス等がよい。   The substrate is not limited to resin, Cu foil, ceramics, glass, or the like, but a material having high electrical conductivity is preferable for the substrate. By forming a thick aluminum film on the surface of these base materials by CVD or other methods, anodization can be performed in the same manner as in the case of an aluminum base material. When the substrate is anodized using an aluminum foil and the treatment is completed in the middle of the thickness direction of the aluminum foil, a structure in which alumina pillars are formed on the surface of the aluminum foil is obtained. In order to promote the crystallization of alumina, the heat treatment temperature may be increased. In this case, ceramics having excellent heat resistance are preferable.

AlやCuなどの金属基板を用いる場合、陽極酸化後の金属部の厚さが小さいほど、柔軟性に優れた放熱用材料になる。特に、厚さが50μm以下のシート状の基板であるとシートの柔軟性が高く好ましい。
尚、陽極酸化処理をするのは、基板の一表面でも良いし両面でも構わない。両面を陽極酸化する場合は、表裏のマスキングパターンを互いにずらしてマスクすることが好ましい。このように両面を陽極酸化処理すると、金属を挟むように両面に樹脂とアルミナの複合層が形成されるので(図2は表裏のマスキングパターンを互い違いに形成した場合を示す)、例えば、発熱源とヒートスプレッダーの間に挟むことにより、発熱源の熱を効率よくヒートスプレッダーに伝えることができる。一表面のみを処理する場合は、裏面はマスキングしておけばいい。
マスキング材は、一連の陽極酸化処理で曝される酸やアルカリに対して耐性がある材料ならなんでもよく、樹脂ならエポキシ等、あるいはSiO2等のセラミックス膜でもよい
When a metal substrate such as Al or Cu is used, the heat dissipation material becomes more flexible as the thickness of the metal portion after anodization is smaller. In particular, a sheet-like substrate having a thickness of 50 μm or less is preferable because the flexibility of the sheet is high.
The anodizing treatment may be performed on one surface or both surfaces of the substrate. When anodizing both surfaces, it is preferable to mask the masking patterns on the front and back sides that are shifted from each other. When both surfaces are anodized in this way, a composite layer of resin and alumina is formed on both surfaces so as to sandwich the metal (FIG. 2 shows a case where masking patterns on the front and back sides are alternately formed). Between the heat spreader and the heat spreader, the heat of the heat source can be efficiently transmitted to the heat spreader. When processing only one surface, the back surface should be masked.
The masking material may be any material that is resistant to acids and alkalis exposed by a series of anodizing treatments, and may be an epoxy or the like or a ceramic film such as SiO 2 if it is a resin.

次に、該多孔質層の隙間に樹脂を充填して複合層を形成するが手法は特に限定されない。例えば、紫外線硬化型樹脂を用いる場合、液体状の樹脂を多孔質層に含浸させる。含浸は、例えば、形成した柱状又は突起状形状物からなる多孔質層表面に樹脂を滴下し、デシケータ等の容器に装填した後、デシケータ内部を真空にすることで含浸がしやすくなる。次に、含浸した樹脂に紫外線を照射すると樹脂が硬化して複合材料ができる。
樹脂はできるだけ硬度が小さく、柔軟性に富む樹脂が好ましい。樹脂の柔軟性は、一般には引っ張り試験時の伸び率が目安になる。伸び率としては50%以上が好ましい。例えば、主鎖がポリイソプレンからなり、主鎖の両端にアクリル系二重結合を持つウレタンアクリレート系樹脂などがある。そのほかの樹脂でももちろんかまわない。このような樹脂を用いて複合材料にした場合の引っ張り伸び率は20%以上が好ましい。また粘着性樹脂を充填させれば、熱源への貼り付けが容易になるため好ましい。
なお熱源からの熱は、アルミナからアルミニウム基板へと伝わった後、赤外線の輻射や、アルミニウム基板の面内方向に伝達された熱が、アルミニウム基板と接触している他の部材へ伝達されて放熱されることになる。
Next, a resin is filled in the gap between the porous layers to form a composite layer, but the method is not particularly limited. For example, when an ultraviolet curable resin is used, a porous resin is impregnated with a liquid resin. The impregnation is facilitated by, for example, dropping the resin onto the surface of the formed porous layer made of a columnar or projecting shape and loading it in a container such as a desiccator and then evacuating the interior of the desiccator. Next, when the impregnated resin is irradiated with ultraviolet rays, the resin is cured to form a composite material.
The resin is preferably a resin having as little hardness as possible and having high flexibility. The flexibility of the resin is generally based on the elongation rate during the tensile test. The elongation is preferably 50% or more. For example, there is a urethane acrylate resin having a main chain made of polyisoprene and acrylic double bonds at both ends of the main chain. Of course, other resins may be used. The tensile elongation when such a resin is used for the composite material is preferably 20% or more. Moreover, it is preferable to fill the adhesive resin because it can be easily attached to a heat source.
After the heat from the heat source is transferred from alumina to the aluminum substrate, infrared radiation and heat transmitted in the in-plane direction of the aluminum substrate are transferred to other members in contact with the aluminum substrate to dissipate heat. Will be.

本発明に係る放熱用材料は、セラミックス−樹脂からなる複合層において、柱状又は突起状形状物(アルミナ)がシートの厚さ方向に沿って垂直に成長しているため、隣の柱状又は突起状形状物とは独立して存在している。そのため、樹脂を含浸した後も、シートの面内方向の伸びに対しての抵抗が小さいという特徴がある。すなわち、引っ張り伸び率の高いシートとなるのである。これに対して、通常のセラミックス多孔質体は三次元的に連結した構造になっているため、変形しにくく、複合材料とした場合に引っ張り伸び率が小さくなる。   In the composite layer made of ceramic-resin, the material for heat dissipation according to the present invention has a columnar or projecting shape (alumina) growing vertically along the thickness direction of the sheet. It exists independently of the shape. Therefore, even after impregnating the resin, there is a feature that resistance to elongation in the in-plane direction of the sheet is small. That is, the sheet has a high tensile elongation rate. On the other hand, since a normal ceramic porous body has a three-dimensionally connected structure, it is difficult to be deformed, and the tensile elongation is reduced when a composite material is used.

このような放熱用材料をシート形状にして熱源に貼り付けると、熱は熱伝導率の高い複合材料の厚み方向に沿って、熱伝導率の極めて高いAl箔に伝達された後、Al箔の厚み方向に加えて、Al箔の面内方向にも伝達されるので、放熱効果は極めて大きくなる。   When such a heat-dissipating material is formed into a sheet shape and attached to a heat source, heat is transferred to the Al foil with extremely high thermal conductivity along the thickness direction of the composite material with high thermal conductivity, and then the Al foil In addition to the thickness direction, it is also transmitted in the in-plane direction of the Al foil, so that the heat dissipation effect becomes extremely large.

陽極酸化される金属としては、アルミが一般的であるが、マグネシウム、または亜鉛でも構わない。これらを陽極酸化して転化するMgO,ZnOは共に熱伝導率が高く、本発明の構成部材となり得る。
なお、多孔質層の隙間に樹脂を充填する前に、耐食性を向上させるために柱状または突起状形状物に対して封孔処理を行っても良い。封孔処理には、例えば、95〜100℃に加熱した純水中に保持することで孔をふさぐ方法があるが、特にこれに限定されるものではない。
また、本発明品において、基材を除去してセラミックスと樹脂の複合材料のみとしたものでも構わないのは当然である。
The metal to be anodized is generally aluminum, but may be magnesium or zinc. Both MgO and ZnO, which are converted by anodizing these, have high thermal conductivity and can be a constituent member of the present invention.
Note that before the resin is filled in the gaps in the porous layer, the columnar or protrusion-shaped object may be subjected to a sealing treatment in order to improve the corrosion resistance. The sealing treatment includes, for example, a method of closing the holes by holding in pure water heated to 95 to 100 ° C., but is not particularly limited thereto.
Of course, in the product of the present invention, the base material may be removed to make only a composite material of ceramics and resin.

<パターンニング>
基材として、20×20mm、各種厚さのAl箔を用いた。
図3に示すように、フォトリソグラフィーでマスク材としてシリカ膜を0.5μmの厚さでコーティングした。アルミの露出部のサイズとピッチは変化させた。片面のみを陽極酸化する場合は、裏面は全てマスクした。両面を陽極酸化する場合は、表裏のマスキングパターンを、x軸、y軸ともにピッチ長さの1/2ずつずらしてマスクした。
<Patterning>
As the substrate, Al foil of 20 × 20 mm and various thicknesses was used.
As shown in FIG. 3, a silica film was coated with a thickness of 0.5 μm as a mask material by photolithography. The size and pitch of the exposed part of aluminum were changed. When anodizing only one side, the entire back side was masked. When both surfaces were anodized, the masking patterns on the front and back sides were masked by shifting the x-axis and y-axis by ½ the pitch length.

<陽極酸化>
図4に示す装置を用いて陽極酸化処理を行った。めっき浴として、硫酸、シュウ酸を用いた。正極には白金板を用いた。系全体が一定温度になるようチラーで温度調節した。
<Anodic oxidation>
Anodization was performed using the apparatus shown in FIG. Sulfuric acid and oxalic acid were used as the plating bath. A platinum plate was used for the positive electrode. The temperature was adjusted with a chiller so that the entire system was at a constant temperature.

<樹脂の含浸>
樹脂として2種を用いた。
i)昭和高分子製のビニルエステル樹脂:商品名:リポキシPH−300A(アクリル系)
ii)昭和高分子製のビニルエステル樹脂:商品名:リポキシPH−300A(スチレン系)
これらの樹脂に樹脂の1wt%の重合開始剤(IRGACRE184:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を添加、攪拌後、ウィスカーを成長させた第一基板表面に滴下した。これを真空オーブンに入れ、ロータリーポンプで真空にしながら室温で樹脂を含浸させた。複合材料のセラミックスの含有率は、複合材料の比重から計算した。
<Resin impregnation>
Two kinds of resins were used.
i) Showa Polymer vinyl ester resin: Trade name: Lipoxy PH-300A (acrylic)
ii) Showa High Polymer Vinyl Ester Resin: Product Name: Lipoxy PH-300A (Styrene)
A 1 wt% polymerization initiator (IRGACRE184: manufactured by Ciba Specialty Chemicals) of the resin was added to these resins, stirred, and then dropped onto the surface of the first substrate on which whiskers were grown. This was placed in a vacuum oven and impregnated with resin at room temperature while being evacuated with a rotary pump. The ceramic content of the composite material was calculated from the specific gravity of the composite material.

<樹脂の硬化>
波長が365nmの紫外線を50mW/cmの光強度で照射して樹脂を硬化させた。
<Curing of resin>
The resin was cured by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm with a light intensity of 50 mW / cm 2 .

<熱伝導率測定>
a)樹脂複合材料自体の熱伝導率の測定
加工により複合材料層のみを切り出し、周期加熱法により測定した。
b)引っ張り伸び率の測定
加工により複合材料層のみを切り出し、JIS K 6249準拠の方法で測定した。
結果を表1に示す。
<Measurement of thermal conductivity>
a) Measurement of thermal conductivity of resin composite material itself Only the composite material layer was cut out by processing and measured by a periodic heating method.
b) Measurement of tensile elongation rate Only the composite material layer was cut out by processing and measured by a method according to JIS K 6249.
The results are shown in Table 1.

Figure 2008222912
Figure 2008222912

陽極酸化によってアルミニウム基板にアルミナが形成された状態の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example in which the alumina was formed in the aluminum substrate by the anodic oxidation. 陽極酸化によってアルミニウム基板の表裏にアルミナが形成された状態の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example in the state in which the alumina was formed in the front and back of the aluminum substrate by the anodic oxidation. 陽極酸化を行なう際に使用するマスクの形状の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example of the shape of the mask used when performing anodization. 陽極酸化を行なう装置の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example of the apparatus which performs anodization.

Claims (13)

少なくとも表面部がAl、Mg又はZnである基板と、その少なくとも一方の面に形成された複合層を含む放熱用材料であって、該複合層が基板面にAl23、MgO、またはZnOにより形成された複数の柱状または突起状形状物と、その隙間に充填された樹脂から構成されることを特徴とする放熱用材料。 A heat dissipation material including a substrate having at least a surface portion made of Al, Mg, or Zn and a composite layer formed on at least one surface of the substrate, wherein the composite layer is formed on the substrate surface with Al 2 O 3 , MgO, or ZnO A heat-dissipating material comprising: a plurality of columnar or protrusion-shaped objects formed by the above-mentioned and a resin filled in the gaps. 前記柱状または突起状形状物の先端部の長径が、50μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の放熱用材料。   The material for heat dissipation according to claim 1, wherein a major axis of a tip part of the columnar or projecting shaped object is 50 µm or less. 前記柱状または突起状形状物の先端部の長径に対する高さの比であるアスペクト比が、3以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の放熱用材料。   The heat-dissipating material according to claim 1 or 2, wherein an aspect ratio, which is a ratio of a height to a major axis of a tip portion of the columnar or protrusion-shaped object, is 3 or more. 前記複合層における前記柱状または突起状形状物の体積含有率が、10〜60%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一に記載の放熱用材料。   The material for heat dissipation according to any one of claims 1 to 3, wherein a volume content of the columnar or protrusion-shaped object in the composite layer is 10 to 60%. 前記Al23の結晶系が、α型であることを特徴とする請求項4に記載の放熱用材料。 The heat dissipation material according to claim 4, wherein the crystal system of the Al 2 O 3 is α-type. 前記複合層の熱伝導率が、10W/mK以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一に記載の放熱用材料。   The heat dissipation material according to any one of claims 1 to 5, wherein the composite layer has a thermal conductivity of 10 W / mK or more. 前記基板が、Alであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一に記載の放熱用材料。   The heat dissipation material according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is Al. 前記基板の厚さが、50μm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一に記載の放熱用材料。   The thickness of the said board | substrate is 50 micrometers or less, The heat dissipation material as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記複合層の引っ張り伸び率が、20%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一に記載の放熱用材料。   The heat dissipation material according to claim 1, wherein the composite layer has a tensile elongation of 20% or more. 請求項1に記載の放熱用材料の製法であって、少なくとも表面部がAl、Mg、またはZnである基板の一部をマスキングする工程、非マスキング部を陽極酸化処理して、基板の表面に柱状または突起状のアルミナを形成する工程、該アルミナの隙間に樹脂を充填させる工程を含むことを特徴とする放熱用材料の製造方法。   It is a manufacturing method of the material for heat dissipation of Claim 1, Comprising: The process which masks a part of board | substrate whose surface part is Al, Mg, or Zn at least, anodizing a non-masking part, and on the surface of a board | substrate A method for producing a heat-dissipating material, comprising a step of forming columnar or protruding alumina and a step of filling a resin in a gap between the alumina. 前記陽極酸化処理が、封孔処理を含むことを特徴とする請求項10に記載の放熱用材料の製造方法。   The method for manufacturing a heat radiation material according to claim 10, wherein the anodizing treatment includes a sealing treatment. 前記樹脂を充填する工程の前に、500℃以上で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項10又は11に記載の放熱用材料の製造方法。   The method for producing a heat-dissipating material according to claim 10 or 11, further comprising a step of heat-treating at 500 ° C or higher before the step of filling the resin. 前記基板が、Alであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか一に記載の放熱用材料の製造方法。   The said board | substrate is Al, The manufacturing method of the material for heat dissipation as described in any one of Claims 10-12 characterized by the above-mentioned.
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