JP2010013340A - グラファイト複合体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高分子を熱分解して形成した熱分解グラファイトシートはシート間の接合が極めて弱いため、接着剤を介してシートを複数積層しグラファイト複合体を形成していたが、熱コンダクタンスを大きくできない課題があった。
【解決手段】芳香族高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシート1と黒鉛粉を含有する黒鉛体2とを直接重ね合わせ積層方向に加圧圧縮し、接した界面3の熱分解グラファイトシート1の凹部4に黒鉛粉を充填し熱分解グラファイトシートと黒鉛体2を接合する。これによってグラファイト複合体の熱コンダクタンスを大きくすることができる。
【選択図】図1
【解決手段】芳香族高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシート1と黒鉛粉を含有する黒鉛体2とを直接重ね合わせ積層方向に加圧圧縮し、接した界面3の熱分解グラファイトシート1の凹部4に黒鉛粉を充填し熱分解グラファイトシートと黒鉛体2を接合する。これによってグラファイト複合体の熱コンダクタンスを大きくすることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、発熱体が発生した熱を伝導、放散するためのグラファイト複合体及びその製造方法に関するものである。
近年、電子機器は、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表されるように高性能化、小型化、薄型化の要求に伴い、CPU、IC等の電子部品の高性能化、高密度化によって発熱量が著しく増大し、電子機器の温度上昇を抑制することが重要な課題になっている。
この熱対策として、電子部品の発熱体の熱をヒートシンク等の放熱体へ熱を伝達したり発熱体の熱を迅速に拡散しヒートスポットの温度を下げたりするために、熱伝導率が良好で薄膜、軽量であるグラファイトシートを介在させる方法が用いられている。
発熱体の発熱量の増大に伴い冷却能力を高めるため、グラファイトシートによる熱輸送量を向上させる必要がある。
これに用いるグラファイトシートには、熱分解グラファイトシート、膨張黒鉛シートがあり、熱分解グラファイトシートはポリイミド等の高分子フィルムを高温で熱分解したシートであり、膨張黒鉛シートはグラファイト粉末を酸処理後、加熱しフィルム状に加圧成形されたシートである。
また、グラファイトシートの熱輸送量は、熱コンダクタンスに比例し、熱コンダクタンスは、グラファイトシートのシートの長さ方向に熱が伝導する場合、熱コンダクタンス(W/K)=熱伝導率(W/mK)×シート断面積÷シート長さの関係があり、シート主面の形状が同じ場合、熱伝導率とシート厚みを大きくすることにより熱コンダクタンスを大きくすることができる。
図8は、従来のグラファイト複合体の斜視図である。
熱分解グラファイトシートを用いる場合は、熱コンダクタンスを大きくするためにシートを厚くしようとすると、これに対応して原料の高分子フィルムを厚くする必要があるが熱分解時にフィルム内部から発生するガスのため脆く粉状になり、シートを厚くすることができなかった。
そのため、熱分解グラファイトシートを厚くするために、図8に示すようにエポキシ樹脂やウレタン樹脂等の接着剤31を介して熱分解グラファイトシート32a、32bを複数積層しグラファイト複合体を形成し熱コンダクタンスを大きくしていた。
一方、膨張黒鉛シートを用いる場合は、熱分解グラファイトシートに比較すると主面方向の熱伝導率が低く熱分解グラファイトシートと同じ厚みの場合には熱コンダクタンスが劣っていた。また膨張黒鉛シートは厚くしていくと層間剥離を生じ易く取り扱いが難しく熱コンダクタンスを大きくできなかった。
そのため、膨張黒鉛シートの厚みを厚くするために、膨張黒鉛シートに金属の網状体を表裏面や中間に埋没させグラファイト複合体を形成していた。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献1、特許文献2に示すものが知られている。
しかしながら、このような従来のグラファイト複合体は、熱分解グラファイトシート間に樹脂接着剤の層を形成したものは、樹脂接着剤の熱伝導率が極めて低いため、熱コンダクタンスを大きくできない課題があった。
また、膨張黒鉛シートに金属の網状体を埋め込んだものは、金属の熱伝導率が膨張黒鉛シートより小さいため、熱コンダクタンスを大きくできない課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決し、熱コンダクタンスが大きいグラファイト複合体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシートと黒鉛粉を含有する黒鉛体とが接した界面で接合されたグラファイト複合体である。
また、高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシートと黒鉛粉を成形した黒鉛体とを接して重ね合わせた後、加圧して前記熱分解グラファイトシートと前記黒鉛体を接合するグラファイト複合体の製造方法である。
以上のように本発明のグラファイト複合体によれば、熱分解グラファイトシートと黒鉛体が直接接して接合されたものとすることにより、接した界面での熱伝導率の低下がないため、熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体を得ることができる。
また、接した界面において熱分解グラファイトシートに設けた凹部に黒鉛体の黒鉛粉を充填させたものとすることにより、熱分解グラファイトシートと黒鉛体とが緻密に重なり合うため界面での熱伝導率を大きくすることができ熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体を得ることができる。
また、グラファイト複合体の熱分解グラファイトシートの凹部は、高分子フィルムを焼成した後の熱分解グラファイトシートを圧延することによって形成されたものであることにより、熱分解グラファイトシートと黒鉛体との界面の接合強度を向上することができる。これによって、高温環境における熱分解グラファイトシートと黒鉛体の熱膨張の差による剥離がなく、またグラファイト複合体を電子機器に取り付ける際等の取り扱いを容易にすることができる。
(実施の形態)
本発明の実施の形態のグラファイト複合体について説明する。
本発明の実施の形態のグラファイト複合体について説明する。
図1は本発明の実施の形態におけるグラファイト複合体の側面図である。
グラファイト複合体は、図1に示すように熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2が1枚ずつ積層され、熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2とが直接接した界面3で接合されたものである。
グラファイト複合体の熱分解グラファイトシート1は、高分子フィルムを焼成して生成されたものであり、層状の結晶が大きいグラファイトが主面5方向に沿って配向し、この層状のグラファイトが積層されている。
高分子フィルムは、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性の芳香族高分子を用いることが好ましく、熱分解グラファイトシート1は熱伝導率が非常に高く、主面5方向の熱伝導率は400W/mK〜1800W/mKを有するものである。
熱分解グラファイトシート1の厚みは10μm〜150μmが好適に用いられ、熱伝導率が高くシート形状が確保できる。
グラファイト複合体の黒鉛体2は主成分として黒鉛粉を含有し、具体的には鱗片状の黒鉛粉が主面5に沿って配向するように堆積されたものである。黒鉛粉には、膨張黒鉛や、粉末コークスを温度3000℃程度で熱処理した熱分解黒鉛等の鱗片状又は球状の黒鉛粉を用いることができる。
黒鉛体2の強度を向上させるため樹脂等の微量の結合剤を添加してもよいが、膨張黒鉛は可塑性があるため結合剤を用いずに加圧成形でき熱伝導率の高い黒鉛体2を得ることができる。また高い熱伝導率とするために黒鉛体2に98重量%以上のカーボンを含有することが好ましい。
黒鉛体2は主面5方向の熱伝導率が100W/mK〜350W/mKを有するものである。黒鉛体2は、熱伝導率が200W/mK以下の場合はシート厚みが200μm〜1500μmであり、300W/mK以上の場合は50μm〜500μmが好ましく、層間剥離がなくシート形状が確保できる。
グラファイト複合体の熱伝導率は、見掛けの熱伝導率によって表すことができ、グラファイト複合体が図1に示すように熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2が1枚ずつ密着して接合したものは、界面3において熱伝導率の低下がないため、主面5方向の見掛けの熱伝導率λは、グラファイト複合体のシート厚みに対する熱分解グラファイトシート1の厚みの比をa、グラファイト複合体のシート厚みに対する黒鉛体2の厚みの比をb、熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2の熱伝導率を夫々λ1、λ2とすると、
である。
熱分解グラファイトシート1の熱伝導率が黒鉛体2より大きいので、グラファイト複合体の見掛けの熱伝導率は、熱分解グラファイトシート1の熱伝導率より小さく黒鉛体2の熱伝導率より大きい値を有する。このことからグラファイト複合体は、グラファイト複合体と同じシート厚みの黒鉛体2より主面方向の熱コンダクタンスを大きくすることができる。
また、グラファイト複合体は、単体の熱分解グラファイトシートに比べ厚みを厚くでき主面方向の熱コンダクタンスを大きくすることができ、シート厚みは単体の熱分解グラファイトシートより厚い100μm以上であることが好ましく、より好ましくは150μm以上である。
グラファイト複合体の熱分解グラファイトシート1は、高分子フィルムを焼成した後の熱分解グラファイトシート、又は焼成した後の熱分解グラファイトシートを圧延して形成された圧延した熱分解グラファイトシートを用いたものである。
熱分解グラファイトシート1は、圧延した熱分解グラファイトシートを用いることが好ましく、黒鉛体2との界面3の接合強度を大きくすることができる。
図2は本発明の実施の形態におけるグラファイト複合体の熱分解グラファイトシートと黒鉛体との界面の断面概略図、図3は同圧延した熱分解グラファイトシートの表面の電子顕微鏡写真である。
図2に示す熱分解グラファイトシート1は圧延した熱分解グラファイトシートを用いたものであり、界面3における熱分解グラファイトシート1の表面は凹部4が設けられ、黒鉛体2の黒鉛粉が、この凹部4に充填され、熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2とが界面3において緻密に連結している。
圧延した熱分解グラファイトシートの凹部4は、図3に示すように、グラファイト層の平坦状の領域D間の境界に形成されている。
焼成した後の熱分解グラファイトシートの表面は表面付近のグラファイト層が隆起した箇所が多数形成されていて、凹部4は、この隆起した箇所が圧延することによって折り畳まれて形成されたものである。
凹部4には、皴状の突起6が設けられ、突起6は熱分解グラファイトのグラファイト層が圧延によって折り畳まれた部分が、主面5方向に突き出ているものである。
凹部4が突起6を有することにより、黒鉛粉が凹部4に密着してアンカー効果が向上するため熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2の接合強度を向上できる。これによって高温環境における熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2との熱膨張の差による剥離がなく、またグラファイト複合体を電子機器に取り付ける際等の取り扱いを容易にすることができる。
また、このように界面3において熱分解グラファイトシート1の凹部4に黒鉛粉が充填されることにより、界面3の熱伝導率は充填された黒鉛粉の熱伝導率より小さくなることがないため、界面3の熱伝導率を大きくすることができグラファイト複合体の主面5方向の見掛けの熱伝導率を向上することができる。またグラファイト複合体の厚み方向の熱伝導性を損なうことがなく、厚み方向の熱伝導率を高くすることができる。このように熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2とが緻密に重なり合うため界面3での熱伝導率を大きくすることができ熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体を作製することができる。
図4は本発明の実施の形態の他のグラファイト複合体の側面図である。
グラファイト複合体は、図4(a)のように複数の熱分解グラファイトシート1a、1bと黒鉛体2a、2bが1枚ずつ交互にして夫々複数積層されたものでもよく、グラファイト複合体を厚くでき、主面5a方向に大きな熱コンダクタンスを得ることができる。
また、本発明のグラファイト複合体は熱分解グラファイトシートと黒鉛体との界面の接合強度が大きいため、図4(a)のように複数積層してグラファイト複合体を厚くできる。
図1、図4(a)に示すグラファイト複合体は、熱分解グラファイトシートと黒鉛体の主面の全面が接合しているものであるが、熱分解グラファイトシートが黒鉛体の主面の一部に接合したものでもよく、また黒鉛体が熱分解グラファイトシートの主面の一部に接合したものでもよい。
グラファイト複合体は、図4(b)に示すように黒鉛体2c、2d間に熱分解グラファイトシート1cが挟み込まれ埋設されているものでもよい。
また、グラファイト複合体は、図4(c)に示すように熱分解グラファイトシート1d、1e間に黒鉛体2eが挟み込まれているものでもよく、このようにグラファイト複合体の上下の主面5dに熱分解グラファイトシート1d、1eを設けることより、黒鉛体2eが両面の主面5dに露出しないため、電子機器に用いる際に黒鉛体2eから黒鉛粉が剥離し電子機器に電気的な不具合を生じることを防止することができる。
なお、グラファイト複合体は樹脂フィルム又は金属フィルムで被覆されてもよく、グラファイト複合体を保護したり取り扱いを向上したりすることができる。
次に、実施の形態のグラファイト複合体の製造方法について説明する。
グラファイト複合体は、図1に示すように熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2からなるシート状のものについて説明する。
まず、熱分解グラファイトシートの製造方法について説明する。
熱分解グラファイトシートの製造方法は、一定厚みを有する原料の高分子フィルムを真空やアルゴン・窒素等の不活性ガスの雰囲気中で1℃/min〜20℃/minの上昇速度で室温から昇温させて温度2500℃〜3100℃で焼成しグラファイト化する高温熱処理を行い、焼成した後の熱分解グラファイトシートを生成する。
焼成した後の熱分解グラファイトシートは、グラファイト層間に隙間が生じていて、焼成した後の熱分解グラファイトシートの表面にグラファイト層が隆起した箇所が生じている。
さらに、焼成した後の熱分解グラファイトシートを圧延する。
図5は本発明の実施の形態の熱分解グラファイトシートの圧延工程を示す概要図である。
図5に示すように、圧延工程において、焼成した後の熱分解グラファイトシート7は移動方向の前方に設けた制御ローラ21に挟み込まれ、後方に設けた圧延ローラ22に挿入され圧延した熱分解グラファイトシート8が形成される。
制御ローラ21により熱分解グラファイトシート7の移動速度を制御し、圧延ローラ22を前記移動速度より速く回転させながら熱分解グラファイトシート7を圧延する。これによって熱分解グラファイトシート7と圧延ローラ22との摩擦が大きくなり熱分解グラファイトシート7の表面が隆起した部分が折り畳まれ、熱分解グラファイトシート8の表面に突起6を有する凹部4の形成が効率良くできる。
圧延は、圧延を複数回に分けて熱分解グラファイトシート7の厚みを徐々に薄くすることが好ましく、これによって圧延ローラ22の回転を速くすることができ突起6を有する凹部4を形成し易くなる。
圧延した熱分解グラファイトシート8の凹部4の平均深さは、熱分解グラファイトシート8がポリイミドからなる高分子フィルムを焼成したものから形成した場合は、1〜4μmである。
また、熱分解グラファイトシート8の圧延における圧縮率は、20%以上から80%以下であることが好ましく、45%以上から80%以下がより好ましく、圧延により形成された凹部4によって界面3における接合強度を大きくすることができる。
また、圧延における圧縮率が20%以上から80%以下である熱分解グラファイトシートは、圧延後の厚みが50μm〜150μmであることが好ましく、圧延により形成された凹部4によって界面3における接合強度を大きくすることができる。
ここで、圧延における圧縮率をP、焼成した後の熱分解グラファイトシートの厚みをT1、圧延した熱分解グラファイトシートの厚みをT2とすると、圧延における圧縮率Pは、
である。
黒鉛体の製造方法は、膨張黒鉛体の製造方法について説明する。
膨張黒鉛体の製造方法は、天然グラファイトを粉砕し、グラファイト層間に濃硫酸と濃硝酸の混合液を添加して酸処理と、ガスバーナ等の高温中で加熱処理とを順次行い、天然グラファイトを発泡させて鱗片状の膨張黒鉛粉を生成させる。続いて膨張黒鉛粉をベルトコンベア上に供給し堆積させ、圧延ローラによりシート状にロール成形する。
この成形後の膨張黒鉛体の密度は0.7g/cm3以上から1.1g/cm3以下であることが好ましい。
膨張黒鉛体の密度が0.7g/cm3以上であることにより、グラファイト複合体の製造工程において膨張黒鉛体をシート形状に保持して取り扱うことができ、密度が1.1g/cm3以下であることにより、加圧工程における加圧により膨張黒鉛体10の圧縮を大きくすることができ、グラファイト複合体の熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2との接合強度を向上することができる。
図6は、本発明の実施の形態のグラファイト複合体の加圧工程を示す概要図である。
次に、所定の形状に切断した熱分解グラファイトシート9とシート状の黒鉛体10との主面を接して重ね合わせた後、これを図6に示すようにプレス金型の剛体板24で挟み込み主面に垂直な方向に加圧する。
この加圧により、黒鉛体10の黒鉛粉が変形して熱分解グラファイトシート9の表面の凹部4に充填され、熱分解グラファイトシート9と黒鉛体10とが圧着されて、シート状のグラファイト複合体が形成される。
加圧工程の加圧は、30MPa〜150MPaの圧力が好ましく、50MPa〜100MPaがより好ましく、グラファイト複合体の熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2との接合強度が確保できシート形状にすることができる。
圧力が、30MPaより小さいと使用時の高温環境や取り扱いにおいて熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2との剥離が生じ、150MPaより大きいと黒鉛体10の破砕が生じる。
また、加圧工程は、ローラ加圧にしてもよい。
このように、熱分解グラファイトシートと黒鉛体とを接着剤等を用いずに直接接して加圧することにより、熱分解グラファイトシートの表面の凹部4に黒鉛体の黒鉛粉末を充填でき、熱分解グラファイトシートと黒鉛体とが緻密に重なり合うため界面での熱伝導率を大きくすることができ、熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体を得ることができる顕著な作用効果を奏するものである。
また、圧延した熱分解グラファイトシートを用いることにより、界面の接合強度を高めることができ、これによって熱分解グラファイトシートと黒鉛体を複数積層してグラファイト複合体を厚く設けて熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体とすることができる。またグラファイト複合体の取り扱いを容易にすることができる。
以下、具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
実施例1のグラファイト複合体は、図1に示すように熱分解グラファイトシートと黒鉛体を1枚ずつ重ね合わせた後、加圧して形成したものである。
実施例1のグラファイト複合体は、図1に示すように熱分解グラファイトシートと黒鉛体を1枚ずつ重ね合わせた後、加圧して形成したものである。
熱分解グラファイトシートは、芳香族四塩基酸と芳香族ジアミンとの縮重合によって得られた芳香族ポリイミドフィルムを温度3000℃で焼成した後、圧延を行ったものである。
圧延した熱分解グラファイトシートは、厚み70μm、密度1.10g/cm3、圧延
における圧縮率が68%、主面方向の熱伝導率は905W/mKである。
における圧縮率が68%、主面方向の熱伝導率は905W/mKである。
黒鉛体は膨張黒鉛粉を成形したシートである。
黒鉛体は、密度が1.00g/cm3であり、主面方向の熱伝導率は200W/mKであり、厚みは加圧工程後にグラファイト複合体が所定の厚みとなるものを用いた。
この熱分解グラファイトシートと黒鉛体を重ねて圧力80MPaで加圧工程を行い、厚みが300μmであるシート状のグラファイト複合体を形成した。
加圧工程の加圧により、黒鉛体の厚みは加圧前の厚みに対し57%の厚みに圧縮され、熱分解グラファイトシートは圧縮されていない。
(実施例2)
実施例2は、実施例1と加圧工程の圧力が異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例2は、実施例1と加圧工程の圧力が異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例2は、熱分解グラファイトシートは実施例1と同じであり黒鉛体は厚みが異なる以外は実施例1と同じである。
この熱分解グラファイトシートと黒鉛体を重ねて、圧力30MPaで加圧工程を行い、厚みが300μmであるグラファイト複合体を形成した。
加圧工程の加圧により、黒鉛体の厚みは加圧前の厚みに対し59%の厚みに圧縮され、熱分解グラファイトシートは圧縮されていない。
(実施例3、実施例4)
実施例3、実施例4は実施例1と熱分解グラファイトシートが異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例3、実施例4は実施例1と熱分解グラファイトシートが異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例3、実施例4の熱分解グラファイトシートは、芳香族ポリイミドフィルムを温度3000℃で焼成した後、圧延を行ったものであり、黒鉛体は厚みが異なる以外は実施例1と同じである。この熱分解グラファイトシートと黒鉛体を重ねて、圧力80MPaで加圧工程を行い、厚みが300μmであるグラファイト複合体を形成した。
実施例3の圧延した熱分解グラファイトシートは、厚み100μm、密度が0.85g/cm3、圧延における圧縮率が23%、主面方向の熱伝導率は700W/mKである。
実施例3は加圧工程の加圧により、黒鉛体の厚みは加圧前の厚みに対し57%の厚みに圧縮され、熱分解グラファイトシートは、加圧前の圧延した熱分解グラファイトシートの厚みに対し75%の厚みに圧縮された。
実施例4は、圧延した熱分解グラファイトシートは、厚み50μm、密度が1.54g/cm3、圧延における圧縮率が77%、主面方向の熱伝導率は1260W/mKである。
また、加圧工程の加圧により、黒鉛体の厚みは加圧前の厚みに対し57%の厚みに圧縮され、熱分解グラファイトシートは圧縮されていない。
(比較例1)
比較例1は、実施例1で用いた圧延した熱分解グラファイトシートであり、厚み70μm、密度1.10g/cm3、主面方向の熱伝導率が905W/mKである。
比較例1は、実施例1で用いた圧延した熱分解グラファイトシートであり、厚み70μm、密度1.10g/cm3、主面方向の熱伝導率が905W/mKである。
(比較例2)
比較例2は、膨張黒鉛粉を成形した黒鉛体のシートであり、密度が1.00g/cm3
の黒鉛体のシートをさらに圧力80MPaで加圧して作製したものである。
比較例2は、膨張黒鉛粉を成形した黒鉛体のシートであり、密度が1.00g/cm3
の黒鉛体のシートをさらに圧力80MPaで加圧して作製したものである。
比較例2の黒鉛体のシートは、厚み300μm、密度1.75g/cm3、主面方向の熱伝導率は350W/mKである。
次に、実施例1〜実施例4のグラファイト複合体の熱分解グラファイトシートと黒鉛体の接合強度を測定した。
図7はグラファイト複合体の接合強度の測定方法を示す概要図である。
図7に示すように、接合強度の測定方法は、グラファイト複合体の主面が幅20mm×長さ20mmのものを用い、測定グラファイト複合体の熱分解グラファイトシート1と黒鉛体2とを両面粘着テープを介して夫々固定板26a、26bに接着し、グラファイト複合体の主面方向に垂直に速度1.0cm/minで引っ張る。このとき熱分解グラファイトシートと黒鉛体とが剥離した引っ張り強度をテンションゲージ27で測定し、引っ張り強度を接合強度とする。
この結果を(表1)に示す。
また、実施例1〜実施例4、及び比較例1、比較例2のシートの主面の長さ方向の熱伝導率と熱コンダクタンスを(表1)に示す。グラファイト複合体の熱伝導率は見掛けの熱伝導率である。
(表1)は、シートの主面が幅50mm×長さ100mmのものを示している。
(表1)に示すように、実施例1〜実施例4の熱伝導率は、夫々480W/mK、475W/mK、485W/mK、500W/mKである。
熱コンダクタンスは、実施例1〜実施例4は夫々0.072W/℃、0.071W/℃、0.073W/℃、0.075W/℃でほぼ同等であり、これに対し比較例1は0.032W/℃、比較例2は0.053W/℃である。
実施例と比較例とを比べると、実施例1〜実施例4の熱伝導率は、比較例1より小さいがシート厚みが比較例1より厚いため、熱コンダクタンスを著しく大きくすることができている。
また、実施例1〜実施例4は、シート厚みが比較例2と同じであるが、比較例2より熱伝導率が大きいため、熱コンダクタンスを著しく大きくすることができている。
このように、グラファイト複合体が、圧延した熱分解グラファイトシートと黒鉛体とを重ね合わせ加圧して接合させたものであることにより、熱コンダクタンスを大きくすることができる。
また、実施例1〜実施例4の接合強度は、夫々0.14MPa、0.07MPa、0.10MPa、0.16MPaであり、接合強度が0.01MPaより小さいとグラファイト複合体の取り扱いが難しくなるが、実施例1〜実施例4は取り扱いに問題はない。
また、実施例1と実施例2の結果から、同じ厚みの圧延した熱分解グラファイトシートを用いた場合、加圧工程の圧力を高くすることにより接合強度を大きくすることができるものである。
また、実施例1と実施例3、実施例4の結果から、圧延における圧縮率が大きい方が接合強度を大きくすることができるものである。
(実施例5)
実施例5のグラファイト複合体は、実施例1と熱分解グラファイトシートが異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例5のグラファイト複合体は、実施例1と熱分解グラファイトシートが異なる以外は、実施例1と同様に作製した。
実施例5の熱分解グラファイトシートは、実施例1の焼成後の熱分解グラファイトシートであり、圧延工程をしていないものである。
黒鉛体は実施例1の黒鉛体を用い、この熱分解グラファイトシートと黒鉛体を重ねて、実施例1と同じ圧力80MPaで加圧工程を行い、シート状のグラファイト複合体を形成した。
このグラファイト複合体の熱分解グラファイトシートと黒鉛体の接合強度は、0.06MPaであった。
実施例5と実施例1とを比較すると実施例1の方が接合強度は大きく、このことから圧延した熱分解グラファイトシートを用いることにより接合強度を著しく向上することができるものである。しかしながら実施例5の接合強度は0.01MPa以上であるため実用上大きな問題はない。
本発明にかかるグラファイト複合体およびその製造方法は、熱コンダクタンスの大きなグラファイト複合体を得ることができ、電子機器等の発熱体の熱を伝導、放散する放熱部材として有用である。
1 熱分解グラファイトシート
2 黒鉛体
3 界面
4 凹部
5 主面
6 突起
2 黒鉛体
3 界面
4 凹部
5 主面
6 突起
Claims (7)
- 高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシートと黒鉛粉を含有する黒鉛体とが接した界面で接合されたグラファイト複合体。
- 前記黒鉛粉が、前記界面において前記熱分解グラファイトシートの表面に設けた凹部に充填された請求項1に記載のグラファイト複合体。
- 前記熱分解グラファイトシートの凹部は、高分子フィルムを焼成した後の熱分解グラファイトシートを圧延することによって形成されたものである請求項2に記載のグラファイト複合体。
- 高分子フィルムを焼成して生成された熱分解グラファイトシートと黒鉛粉を成形した黒鉛体とを接して重ね合わせた後、加圧して前記熱分解グラファイトシートと前記黒鉛体を接合するグラファイト複合体の製造方法。
- 前記加圧の圧力は、30MPa以上から150MPa以下である請求項4に記載のグラファイト複合体の製造方法。
- 前記熱分解グラファイトシートは、高分子フィルムを焼成した後の熱分解グラファイトシートを圧延することによって形成されたものである請求項4に記載のグラファイト複合体の製造方法。
- 前記熱分解グラファイトシートは、前記圧延における圧縮率が20%以上から80%以下である請求項6に記載のグラファイト複合体の製造方法。
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