JP3213841B2

JP3213841B2 - 炭素繊維不織布

Info

Publication number: JP3213841B2
Application number: JP35213397A
Authority: JP
Inventors: 義朗草野; 圭太中西
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: JPH11172579A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維を用いた
不織布、特にプリフォーム用の炭素繊維不織布に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ａ１等の金属材料は、その加工性、価
格、熱伝導性等が良好なのを利用して、ＩＣの基板兼放
熱板等各種の電気、電子部品に用いられる。しかしなが
ら、金属材料は一般に熱膨張率が大きいため、温度変化
を受けた場合、他の電子部品との間に歪みを生じること
がある。その防止策として、比較的熱膨張率の小さい炭
素、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミニウム等の粒子あ
るいは繊維をフィラー（改質用充填材）として混入等し
た金属材料、いわゆる強化金属（ＲＭ）が種々検討され
てきた。

【０００３】さて、それらＲＭの中でも繊維をフィラー
とする繊維強化金属（ＦＲＭ）は、熱（線）膨張率の小
さい繊維が大きい金属の熱膨張を引っ張りにより阻害す
る効果が大きく、ひいては熱膨張率の低減効果が大きい
ため注目されている。そしてこの原理より、ＦＲＭとし
ての熱膨張率低減効果は繊維材質の熱膨張率が小さいほ
ど大きいと予想される。

【０００４】ところでこの場合、もし繊維材質の熱伝導
率が小さければ、ＦＲＭ全体としての熱伝導率をマトリ
ックスである金属材料の熱伝導率より小さくしてしまう
可能性があり、放熱板等としての使用に不都合が生じか
ねない。このためＦＲＭ用の繊維としては、熱膨張率が
小さくかつ熱伝導率が大きいものが望まれる。そして、
係る特性を満たす繊維としては、炭素、炭化珪素、窒化
アルミニウム等の繊維がある。その中でも炭素繊維は繊
維そのものの有する各種物性、価格等の面から有望な材
料とされている。

【０００５】さて、一般的にＦＲＭは、材料となる繊維
で所望の形態を作り（プリフォーム或いは予成形品と呼
ぶ。本明細書では以後一般的な「プリフォーム」を使用
する。）、そこに（マトリックスとしての）金属の溶湯
を注いで作製される。この際、プリフォームは、炭素繊
維等の材料を織り、この織った繊維でフェルトや紙状の
不織布を作る等によって形成されるが、ＦＲＭの熱膨張
率や熱伝導率には、プリフォームの素材としての繊維そ
のものが有する物性のみならず、プリフォーム中での繊
維の状態、特にその方向性（配向）及び繊維の接点が大
きく影響することが知られている。また、金属と繊維と
の化学的、ひいては熱的、機械的な結合も重要である。

【０００６】従って、プリフォームの素材としては熱膨
張率が小さいだけでなくその方向依存性が小さく、しか
も熱伝導率がマトリックスの金属より大きいことが望ま
れ、更に、プリフォーム中での繊維の状態が適切、しか
もマトリックスとしての金属との適合性も良好なことが
望まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて、目下かかるプリ
フォームの素材とし炭素繊維不織布が注目されている。
ところで、炭素繊維の熱膨張率を小さくし、熱伝導率を
大きくするには、炭素（黒鉛）の結晶性を高め、熱膨張
係数が小さく（負もあり得る）熱伝導性が良好な炭素網
面（ベンゼン環の並んだ面）が繊維の長手方向にできる
限り広くかつ多層的に並んだ繊維が望ましいことが知ら
れている。そして、このような繊維を得るには、次のよ
うな方法が知られている。

【０００８】第１の方法は、高配向性、そして光学的異
方性を高めたメソフェーズピッチを原料とし、溶融紡糸
した後酸化による架橋構造で熱可塑性を取り除く不融化
をし、その後高温での熱処理たる炭化をし、最後に黒鉛
化する方法である。第２の方法は、ポリアクリルニトリ
ル、レーヨン等の前駆体繊維を不融化し、その後炭化し
て得た炭素繊維に引っ張り力を加えながら黒鉛化する方
法である。

【０００９】しかしながら、このようにして低熱膨張率
かつ高熱伝導率の炭素繊維そのものは得ることができる
が、これらをマトリックスの金属と複合化して低熱膨張
率かつ高熱伝導率のＦＲＭを得る方法が知られていな
い。このため、かかる炭素繊維をマトリックスの金属と
複合化して、低熱膨張率かつ高熱伝導率のＦＲＭを得る
技術、あるいは、かかるＦＲＭ用のプリフォームとして
好適な炭素繊維不織布の開発が望まれている。

【００１０】本発明は、係る課題に鑑みなされたもので
あり、炭素繊維不織布を用いて低熱膨張率かつ高熱伝導
率のＦＲＭやその製造方法を提供することを目的とす
る、或いは、かかるＦＲＭ用の炭素繊維不織布やその製
造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願出願人は、鋭気研究した結果、炭素繊維の材料
やその繊維化や表面処理、更には容積含有率等に工夫を
凝らすと優れた結果が得られることを見出した。また同
じく、炭素繊維の表面処理に使用する物質やそれに伴う
処理に工夫を凝らすと優れた結果が得られることを見出
した。具体的には、以下の構成としている。

【００１２】請求項１記載の発明においては例えば、Ｃ
ｕ−Ｋα線を用いたＸ線回析法で求められるが格子面間
隔ｄ（００２）が３．４９Å以下である高配向性そして
高結晶性の綿状炭素繊維からなり、炭素繊維の表面が珪
素系化合物で被覆され、容積含有率が０．２〜０．５
（２０〜５０体積％）である不織布としている。

【００１３】上記構成により、ファンデルワールス力で
結びついている格子面間隔は３．４９Å以下であるた
め、炭素繊維の層方向の熱膨張率は小さくなる。また、
図１に概念的に示すように、炭素繊維１内でのベンゼン
環２の形成する面が大きい、すなわち炭素の結晶性が高
く、また高配向性を有する（炭素網面が繊維の長手方向
に並ぶ）ため、炭素繊維の熱伝導率が高くなる。また、
炭素繊維はフィラメント状、チョップドストランド状等
のものと異なり綿状であるため、個々の繊維の高配向
性、異方性は打ち消し合うため、繊維全体の熱膨張率及
び熱伝導率の方向依存性は小さくなる。

【００１４】更に、表面に被覆された珪素系化合物がマ
トリックスの金属と炭素繊維とを単に化学的に結びつけ
るだけでなく、その結果として機械的、熱的に結び付け
るため複合材としての熱膨張率、熱伝導率を一層改善す
る。更にまた、炭素繊維の容積含有率が０．２以上であ
るため、プリフォームとしてしっかりした物となり、
０．５以下であるためマトリックスとしての金属の溶液
が繊維間に充分に浸み込み、ひいてはフィラーとしての
効果が一層好ましくなる。

【００１５】請求項２記載の発明においては、請求項１
記載の炭素繊維不織布における綿状炭素繊維は、その直
径が５〜３０μｍであり、その長さは０．１５〜１ｍｍ
としている。上記構成により、炭素繊維の金属の熱膨張
阻止効果、その効果発揮のための金属との適切な接触面
積の確保、そして炭素繊維そのもののコストや焼成コス
トの面から好適なものとなる。

【００１６】請求項３記載の発明においては請求項１若
しくは請求項２記載の炭素繊維不織布の綿状炭素繊維
は、メソフェーズピッチを原料として製造されたものと
している。上記構成により、高配向性そして光学的異方
性を高めたメソフェーズピッチを原料としているため炭
素繊維もかかる性質を有することとなる。

【００１７】請求項４記載の発明においては、請求項１
から請求項３記載の発明の炭素繊維不織布において、珪
素化合物による炭素繊維表面の被覆は、珪素重合体溶液
によって炭素繊維表面に充分な珪素重合体が付着するよ
う表面処理し、表面処理後乾燥し、８００〜１５００℃
で焼成処理したものとしている。

【００１８】上記構成により、表面被覆作業は、ＣＶＤ
（化学蒸着）、スッパタリグ等と異なり、溶液へ浸した
後溶剤を除去する乾燥だけであるため、特殊な設備を必
要とせず、簡単である。また、８００〜１５００℃で焼
成するため、炭素繊維表面にＳｉＣの強固な膜が形成さ
れ、炭素繊維と金属の機械的、物理的接触が良好とな
る。ひいては、複合材の熱伝導性等も向上する。

【００１９】請求項５記載の発明においては、請求項１
から請求項４記載の発明の炭素繊維不織布において、炭
素繊維表面の珪素系化合物の被覆は焼成処理若しくは他
の方法による被覆後の珪素重合体が炭素繊維に対して
０．１〜５．０重量％であるものとしている。上記構成
により、珪素系化合物の被覆は、単に金属と炭素繊維の
結合材としてのみならず、複合材としての熱伝導性の向
上の効果等が良好となる。しかも、不純物として熱伝導
率を低下させる等の悪影響もない。

【００２０】請求項６記載の発明においては、請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４若しくは請求項５発
明の炭素繊維不織布の綿状炭素繊維は、炭素繊維相互が
からみあった部分での炭素繊維間の結合剤として、０．
１〜１０重量％の無機系ゾルを含有している。上記構成
により、綿状炭素繊維の各繊維間の接合部の熱伝導等が
良好となる。しかも、不純物として熱伝導率を低下させ
る等の悪影響もない。

【００２１】請求項７記載の発明においては、格子面間
隔ｄ（００２）が３．４３Å以下の綿状炭素繊維を基材
とする炭素繊維不織布の製造方法であって、上記綿状炭
素繊維を珪素重合体溶液に浸漬して表面処理する浸漬表
面処理ステップと、前記浸漬表面処理ステップ後に乾燥
させる乾燥ステップと、前記乾燥ステップ後８００〜１
５００℃で焼成処理する焼成処理ステップとを有してい
る。

【００２２】上記構成により、請求項１及び請求項４の
発明と同じ作用がなされることとなる。

【００２３】請求項８記載の発明においては、上記炭素
繊維不織布の製造方法は、綿状炭素繊維の原料として、
メソフェーズドピッチを選定する原料選定ステップを有
している。上記構成により、請求項３の発明と同じ作用
がなされることになる。請求項９から同１１記載の発明
においては、以上の各発明の結果、炭素繊維不織布は高
い熱伝導率と低い熱膨張率を有している。上記構成によ
り、この炭素繊維不織布を使用したＦＲＭはＩＣ基板等
の用途に優れたものとなる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態をもとに本発明
を説明する。まず、高配向性、高結晶性の炭素繊維の製
造であるが、これは本実施の形態では、光学的異方性の
ピッチたるメソフェーズピッチを原料として使用する。
なお、メソフェーズピッチそのものの原料、製造方法は
何も限定されない。例えば石油や石炭から得られるも
の、ナフタリン等を合成して得られるもの等を含む。

【００２５】また、高配向性、高結晶性の炭素繊維の製
造方法であるが、メソフェーズピッチを原料として紡糸
する一般的な方法を用いればよい。ただし、綿状の繊維
を得るには紡糸後繊維がカールする渦流遠心法が好まし
い。そして、得られたピッチ繊維を酸化雰囲気で不融化
し、揮発分等を除くため高温で炭化し、更に黒鉛化する
ことによって低熱膨張率かつ高熱伝導率の炭素繊維が得
られる。

【００２６】次に炭素繊維の長さ、容積含有率、配向等
に応じて異なるが、炭素繊維の中のベンゼン環の面から
なる格子面の間隔ｄ（００２）は３．４３Å以下として
いる。なお、これは本実施の形態ではＣｕ−Ｋα線を用
いたＸ線回析法で確認した。これは、本値が３．４３Å
を越えると、炭素の結晶性が悪くなるため熱膨張率が高
くなり、また熱伝導率が低くなる傾向があるので好まし
くないことによる。

【００２７】なお、このような炭素繊維は、原料のピッ
チや紡糸方法に応じて異なるが、不活性ガス雰囲気また
は真空状態で原則として１５００℃以上で焼成すること
により得られる。ここに、１５００℃以上としたのは、
これより低いと、上記の値が３．４３Åを越える危険性
が高くなるからである。

【００２８】次に、製造方法によって繊維の形態はフィ
ラメント状、綿状、チョップドストランド状と様々のも
のが得られるが、本実施の形態、そして本発明では綿状
の炭素繊維を用いる。ここに、綿状の炭素繊維としたの
は、繊維がランダムな方向を向いたＦＲＭが得られ、熱
膨張率及び熱伝導率の方向依存性が小さくなるからであ
る。なお、フィラメント状、チョップドストランド状等
の直状繊維を用いると、繊維の長さ方向への配向性が高
くなり、その結果熱膨張率及び熱伝導率の方向依存性が
大きくなる傾向がある。

【００２９】さて、ＦＲＭ中の炭素繊維の長さは特に限
定されないが、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ
以上がより好ましく、０．３ｍｍ以上が最も好ましい。
その理由であるが、繊維長が大きい程、マトソックス金
属の熱膨張を阻害する効果が増大するためＦＲＭの熱膨
張率が小さくなり、また熱伝導率が高くなるからであ
る。ただし、繊維長を１ｍｍ以上とするのは、繊維が嵩
高となり、焼成コストが高くなる。また、プリフォーム
形成が困難となるとともに、容積含有率が極端に低下す
る、あるいは高いものの製造が難しくなる等のため好ま
しくない。

【００３０】次に炭素繊維の径は特に限定されないが、
これも０．１μｍ〜５０μｍが好ましく、５〜３０μｍ
がより好ましい。その理由であるが、径が５０μｍより
大きくなると繊維のアスペクト比が小さくなり、マトリ
ックスの金属との接触面積も減少するためＦＲＭとして
の低熱膨張率化、高熱伝導率化の効果が小さくなり、こ
の一方、径が０．１μｍより小さくなると繊維そのもの
の製造や繊維を折らずにプリフォームを形成することが
困難となるからである。

【００３１】炭素繊維相互間に熱伝導に効果的な接点を
もたせるために、無機系のバインダーゾルを含有させる
ことが好ましい。このようなゾルとしては、本実施の形
態ではアルミナゾル、シリカゾル、水酸化マグネシウム
ゾル、チタニアゾル、ムライトゾルなどを用いるものと
している。プリフォーム中のゾルの含有量は０．１〜１
０重量％としている。その理由は、０．１重量％より小
さいと熱伝導率への効果が小さくなり、この一方１０重
量％を越えると逆に不純物として熱伝導率を低下させる
傾向が生じるからである。

【００３２】さて、プリフォームであるが、これは本実
施の形態では次のような手順で作製される。上述の炭素
繊維を水等の液体に分散させ、攪拌器で攪拌する。この
固液混合物にゾルを添加し、さらに攪拌を続ける。更
に、後工程の取り扱いに充分な強度を有し、均一な炭素
繊維プリフォームを得るため、この固液混合物に凝集剤
を添加するものとしている。

【００３３】ここに、凝集剤としては、硫酸バンド、塩
化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ酸化アルミニウムなどの無
機化合物；ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリ
ウム、アルギン酸ナトリウム、でんぷん、ゼラチン、カ
ルボキシメチルセルロース、水溶性尿素樹脂、ポリエチ
レンイミンなどの高分子を使用するものとしている。

【００３４】プリフォームの製造は以上の通りである
が、実際には複合材としての熱特性を更に良好にするた
めに、炭素繊維とマトリックスの金属との機械的、物理
的接触を高めるため両者の結合剤（バインダー）として
炭素繊維の表面を珪素化合物で被覆することが好まし
い。かかる珪素化合物として、本実施の形態では、Ｓｉ
Ｏ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＡＩＯＮ等及びこれら
の不定比化合物、これらの前駆体となる重合物であるポ
リシラン、ポリカルボシラン、シリコーン等を用いるも
のとしている。

【００３５】表面被覆の方法としては、化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）、スパッタリング（放電溶解粒子の吹き付け）、溶
液の被覆、溶液の被覆及び焼成等の方法を用いることが
できる。しかし、本実施の形態では、珪素重合体溶液に
浸けさせて炭素繊維表面に珪素重合体を固着させるとい
う表面処理をし、その後溶剤を除去すべく乾燥し、その
後珪素重合体と炭素繊維外表面の炭素を反応させてＳｉ
Ｃを炭素繊維の外表面に形成させるため８００℃〜１５
００℃で焼成処理する方法を採用している。簡便しかも
複合材の熱伝導率向上の効果が良好であるからである。
珪素化合物の被覆量は、化合物の種類にもよるが、０．
０１〜１０重量％が好ましく、０．１〜５重量％がより
好ましい。

【００３６】次に、ＦＲＭの製造であるが、これは以上
の方法で得られた、あるいは以上の技術的特徴（構成）
を有するプリフォームをマトリックスの金属の溶液中に
浸漬した後、冷却することによりなされる。なお、浸漬
は金属や炭素の酸化防止のため真空中、密閉容器中ある
いは不活性雰囲気中で行ない、また金属溶液をプリフォ
ームの繊維間に完全に浸漬させるため加圧下で行うのが
好ましい。本実施の形態では、密閉かつ真空の容器中に
プリフォームを置いておき、容器中へ溶融金属を流し込
み、更にピストンで加圧することとしている。

【００３７】

〔実施例〕

（第１実施例）Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線回析法で求め
た格子面間隔ｄ（００２）が３．３９５Å、加重平均繊
維長が０．１５ｍｍであるメソフェーズピッチ系炭素繊
維を、固形分が約５％となるように水に分散させた。こ
の分散液にアルミナゾル（日産化学工業（株）製、アル
ミナゾル−５２０）を固形分が約０．１％となるように
添加した。次にこの混合物に硫酸アンモニウムを濃度が
０．２％となるように添加した。さらに、アクリルアミ
ド系高分子凝集剤（荒川化学工業（株）製、ポリストロ
ン７０５）を１％となるように添加して炭化繊維を凝集
させた。

【００３８】次いで、以上の工程で形成された凝集物を
１００メッシュのステンレス鋼製金網で瀘過した後、加
圧して炭素繊維の容積含有率が０．３５となるように調
整した。そしてこの調整物を１２０℃で２時間乾燥した
後、ジメチルポリシラン（）を３重量％ヘキサンに溶解
させた溶液に浸漬した後真空乾燥し、窒素気流中で１２
００℃、３０分焼成して炭素繊維プリフォームを得た。

【００３９】この得られたプリフォームに、６５０℃で
融解させたアルミニウム合金（１１１０−０）を４０Ｍ
Ｐａで加圧しながら複合化した。以上の工程で得られた
炭素繊維強化アルミニウム（ＦＲＭ）の熱伝導率をレー
ザーフラッシュ法で、熱膨張率をＴＭＡ（熱機械分析）
法（ＪＩＳＫ７１９７）で測定した。また、本表の
珪素化合物の含有量は、重量増加を測定した。それらの
測定結果を表１に示す。なお、ここにレーザフラッシュ
法とは、試料の一端をレーザで瞬間加熱し、他端の温度
上昇を測定し、これより熱膨張率を求める方法である
（第１３回日本熱物性シンポジウム（１９９２）山
根他）。また、他の実施例等については、後に説明す
る。

【００４０】

【表１】

【００４１】（第２実施例）ジメチルポリシランの代わ
りにメチルポリカルボシランを用い、また焼成温度を９
００℃とする以外は、第１実施例と同様にして炭素繊維
プリフォーム及びＦＲＭを得た。次いで、第１実施例と
同様に評価すなわち各物性値の測定を行った。その結果
を表１に示す。

【００４２】（第３実施例）Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線
回析法で求めた格子面間隔ｄ（００２）が３．４２Å、
加重平均繊維長が０．４５ｍｍであるメソフェーズピッ
チ系炭素繊維を用い、炭素繊維の容積含有率が０．２７
となるように調整する以外は第２実施例と同様にして炭
素繊維プリフォーム及びＦＲＭを得た。次いで、第１実
施例と同様に評価を行った。その結果を表１に示す。

【００４３】（第４実施例）メチルポリカルボシランの
ヘキサン溶液濃度が２重量％であり、焼成温度が１２０
０℃である以外は、第２実施例と同様にして炭素繊維プ
リフォーム及びＦＲＭを得た。次いで第１実施例と同様
に評価を行った。その結果を表１に示す。

【００４４】（第５実施例）メチルポリカルボシランの
ヘキサン溶液濃度が５重量％である以外は第２実施例と
同様にして、炭素繊維プリフォーム及びＦＲＭを得た。
次いで、第１実施例と同様に評価を行った。その結果を
表１に示す。

【００４５】（第６実施例）シリコーン１０重量％ヘキ
サン溶液を用い、焼成温度を９５０℃とする以外は第２
実施例と同様にして炭素繊維プリフォーム及びＦＲＭを
得た。次いで、第１実施例と同様に評価を行った。その
結果を表１に示す。

【００４６】（第７実施例）アルミナゾルの代わりにシ
リカゾルを用い、さらに混合物にカーボンブラック（三
菱化学製）を混合液中に固形分が０．２重量％となるよ
うに添加し、１５００℃で焼成して炭素繊維プリフォー
ム及びＦＲＭを得た。次いで、第１実施例と同様に評価
を行った。その結果を表１に示す。

【００４７】実施例の性能の良好性を確認するため、条
件を変更して製造した比較例を幾つか製造し、その評価
を行った。（第１比較例）第１実施例で用いたのと同様のアルミニ
ウムの熱伝導率及び熱膨張率を第１実施例と同様に評価
した。

【００４８】（第２比較例）炭素繊維の容積含有率が
０．１５となるように調整する以外は、第１実施例と同
様にして炭素繊維プリフォーム及びＦＲＭを得た。次い
で、第１実施例と同様に評価を行った。その結果を表１
に示す。

【００４９】（第３比較例）炭素繊維の容積含有率を
０．２７とし、ジメチルポリシラン処理を行わない以外
は第１実施例と同様にして炭素繊維プリフォーム及びＦ
ＲＭを得た。また、第１実施例と同様に評価を行った。
その結果を表１に示す。

【００５０】（第４比較例）Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線
回析法で求めた格子面間隔ｄ（００２）が３．４７３Å
である炭素繊維を用い、焼成温度を１２００℃にする以
外は、第２実施例と同様にして炭素繊維プリフォーム及
びＦＲＭを得た。また、第１実施例と同様に評価を行っ
た。その結果を表１に示す。

【００５１】（第５比較例）焼成温度を７００℃とする
以外は実施例２と同様にして、炭素繊維プリフォーム及
びＦＲＭを得た。また、第１実施例と同様に評価を行っ
た。その結果を表１に示す。

【００５２】（第６比較例）メチルポリカルボシランの
ヘキサン溶液濃度が０．２重量％である以外は、第２実
施例と同様にして炭素繊維プリフォーム及びＦＲＭを得
た。また、第１実施例と同様に評価を行った。その結果
を表１に示す。

【００５３】（第７比較例）メチルポリカルボシランの
ヘキサン溶液濃度が１５重量％である以外は、第２実施
例と同様にして炭素繊維プリフォーム及びＦＲＭを得
た。また、第１実施例と同様に評価を行った。その結果
を表１に示す。表１で、容積含有率、珪素化合物の焼成
温度と含有量（第７実施例は除く）につき、全ての条件
を満たす各実施例は、熱伝導率が最低の第３実施例でも
１９０Ｗ／ｍ・Ｋあり、熱膨張率は全て９×１０^-6／Ｋ
に収まっているのがわかる。一方、何れかの条件を欠く
比較例は、熱伝導率は最大でも１５０Ｗ／ｍ・Ｋであ
り、熱膨張率も第７比較例を除き実施例より大であり、
容積含有率が０．２を切る第２比較例は１８×１０^-6、
格子面間隔が３．４３Åを越える第４比較例は１５×１
０^-6と著しく大きくなっているのがわかる。

【００５４】以上、本発明を実施の形態、幾つかの実施
例に基づいて説明してきたが、本発明は何もこれらに限
定されないのは勿論である。即ち、例えば以下のような
物も本発明に包含される。１．マトリックス金属として、Ｃｕ、マグネシウム等ア
ルミニウム以外の物を用いている。２．本発明の炭素繊維不織布をＩＣ基板兼放熱板として
のアルミニウム以外の物、例えばトランスの放熱用フィ
ンとして用いている。

【００５５】

【発明の効果】以上、説明してきたように本発明によれ
ば、簡単、容易な工程にて低熱膨張率かつ高熱伝導率の
炭素繊維不織布を製造しえ、提供し得る。また、これに
よって、優れたＦＲＭが得られる。またこれにより、Ｉ
Ｃ用の優れた基板兼放熱板を提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高配向性、高結晶性の炭素繊維を概念的に示
した図である。

【符合の説明】

１炭素繊維２ベンゼン環

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−157824（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−20937（ＪＰ，Ａ) 特開平４−316668（ＪＰ，Ａ) 特開平４−316667（ＪＰ，Ａ) 特開平４−254537（ＪＰ，Ａ) 特開平１−104879（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06M 15/643 D06M 11/78

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】格子面間隔ｄ（００２）が３．４３Ａ°
以下である高配向性、高結晶性の綿状炭素繊維からな
り、炭素繊維の表面が珪素系化合物で被覆され、容積含有率が０．２〜０．５であることを特徴とするＦ
ＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項２】前記綿状炭素繊維は、炭素繊維の直径が５〜３０μｍであり、炭素繊維の長さは、０．１５ｍｍ〜１ｍｍであることを
特徴とする請求項１記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項３】前記綿状炭素繊維は、メソフェーズピッチを原料として製造されたものである
ことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載のＦＲ
Ｍ用の炭素繊維不織布。
【請求項４】前記炭素繊維表面の珪素系化合物の被覆
は、珪素重合体溶液によって表面処理し、表面処理後乾燥し、乾燥後８００〜１５００℃で焼成処理したものであるこ
とを特徴とする請求項１、請求項２若しくは請求項３記
載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項５】上記炭素繊維表面の珪素系化合物の被覆
は、焼成処理若しくは他の方法による被覆後の珪素重合体が
炭素繊維に対して０．１〜５．０重量％であることを特
徴とする請求項１、請求項２、請求項３若しくは請求項
４記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項６】前記綿状炭素繊維は、炭素繊維間の結合剤として、０．１〜１０重量％の無機
系ゾルを含有しているものであることを特徴とする請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４若しくは請求項５
記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項７】格子面間隔ｄ（００２）が３．４３Ａ°
以下の綿状炭素繊維を基材とし、更に容積含有率が０．
２〜０．５であるＦＲＭ用の炭素繊維不織布の製造方法
であって、上記綿状炭素繊維を珪素重合体溶液に浸漬して表面処理
する浸漬表面処理ステップと、前記浸漬表面処理ステップ後に乾燥させる乾燥ステップ
と、前記乾燥ステップ後に８００〜１５００℃で焼成処理す
る焼成処理ステップとを有していることを特徴とするＦ
ＲＭ用の炭素繊維不織布の製造方法。
【請求項８】上記ＦＲＭ用の炭素繊維不織布の製造方
法は、綿状炭素繊維の原料として、メソフェーズピッチを選定
する原料選定ステップを有していることを特徴とする請
求項７記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布の製造方法。
【請求項９】熱伝導率が１９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ熱
膨張率が８×１０ ^-6 ／Ｋ以下、若しくは熱伝導率が２０
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ熱膨張率が９×１０ ^-6 ／Ｋ以下で
あることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか
に記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項１０】熱伝導率が２４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ
熱膨張率が８×１０ ^-6 ／Ｋ以下、若しくは熱伝導率が２
８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ熱膨張率が９×１０ ^-6 ／Ｋ以下
であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれ
かに記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。
【請求項１１】熱伝導率が２８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ
熱膨張率が７×１０ ^-6 ／Ｋ以下、若しくは熱伝導率が３
１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上かつ熱膨張率が８×１０ ^-6 ／Ｋ以下
であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれ
かに記載のＦＲＭ用の炭素繊維不織布。