JP5340637B2

JP5340637B2 - グラファイト複合フィルム

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Publication number: JP5340637B2
Application number: JP2008133325A
Authority: JP
Inventors: 卓稲田; 雄介太田; 典也金田; 泰司西川
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP2009280433A

Description

本発明は、電子機器、精密機器などで放熱部材として使用されるグラファイト複合フィルムに関し、特に放熱特性を損なわずグラファイトのグランド処理を可能としたグラファイト複合フィルムに関する。

近年、内部スペースが少ない電子機器や局所的に発熱量が高い部分を有する機器において、小スペース、小サイズで熱を拡散できる材料が必要とされ、その材料として面方向の熱伝導性に優れるグラファイトフィルムが注目されている。グラファイトはａ−ｂ面方向と、ｃ軸方向でその熱的・電気的性質が大きく異なり、ａ−ｂ面方向とｃ軸方向の熱伝導度の異方性は５０〜４００倍に達する。グラファイト放熱シートはこの様な性質を利用して、発生した熱をすばやく広範囲に拡散させる事を目的とするものである。このようなグラファイトフィルムとして、黒鉛粉末をバインダー樹脂と混合したシートや膨張黒鉛を圧延してシート状にするものが知られている。また、ポリイミドフィルムを原料として熱処理及び圧延処理によって柔軟性のあるグラファイトシートを直接的に得る方法が知られている（特許文献１）。この方法で得られるグラファイトフィルムは、高品質で折れ曲げに強く柔軟性に富んでおり、電気伝導性、熱伝導性といった特性に優れている。

一方、グラファイトフィルムを放熱部材として使用する場合、グラファイトの優れた熱伝導性を発揮させるためには、発熱源と十分密着させる必要がある。グラファイトフィルムを機器に組み込む場合、一般的な方法としてグラファイトフィルムと発熱源をエポキシ樹脂、アクリル樹脂またはポリイミド樹脂のような接着剤、粘着材等を用いて接合する事も知られている（特許文献２）。

グラファイトフィルムをそのまま電子機器の内部で熱伝導材として使用する際には、グラファイトフィルムが電気伝導性を有するために、電子部品間の直接的接触による電気的ショートを発生する可能性、また摩耗により表面から炭素粉が分散し、その炭素粉が同様に電気的に悪影響する可能性がある。さらに、機械的強度の点においても、使用方法によっては、破断強度、引っ張り強度などが十分でない場合がある。これらの不都合を防ぐために、グラファイトフィルムの表面に保護フィルムを形成した／または樹指でコーティングしたグラファイト複合フィルムが提案されている（特許文献３）。
特開昭６１−２７５１１６号公報特開平１１−３１７４８０号公報特開２００２−０１２４８５号広報

電子機器の小型化、軽量化と共に高機能化、高速化も進み電磁波ノイズ対策は必須となってきている。グラファイトは前述のように導電性を有しており、絶縁層でコーティングされたグラファイトは機器内部で言わば電気的に独立した状態となり、自体がノイズ発生源となってしまい機器の誤動作を起こしてしまう恐れがあった。例えば携帯電話の場合は電波障害や操作不良などの悪影響が、デジタルビデオカメラの場合はシリンダヘッド（磁気テープに画像を記録する部分）が電磁波ノイズの影響を受けやすく、画質の低下などデジタルビデオ自身の性能劣化に結びつく可能性があった。

この問題を解決する為にはコーティングされたグラファイトから外部にグランドを取る必要がある。例えば、絶縁層（ＰＥＴ層）／グラファイトフィルム／粘着層（アクリル層）の一般的なグラファイト複合フィルムにおいて、グラファイトのグランドを取るためには、ＰＥＴ層に穴を開けグラファイトを一部露出させる形が考えられる。しかし、グランドを取る接点がバネなどの場合は磨耗による表面からのグラファイト粉落ちは避けられない。

この問題点を回避する手段として、グラファイトの表面に金属層を設け、そこからグランドを取る事が考えられる。金属層を設ける事で、グラファイト表面からの粉落ちを防止する保護膜としての機能を果たすと同時に、グラファイトからの導通を保つ事が可能となる。グラファイトの表面に金属層を設ける手段として、例えば、特開平１０−３３０１７７号には、グラファイトにスパッタ蒸着・真空蒸着等の手法で金属薄膜を形成する方法がある。しかしこの方法では形成される金属薄膜の厚みは数百ｎｍオーダーと薄いため機械的強度も十分とは言えず、グランドを取るためにバネと接触した際に金属薄膜が破壊されグラファイトが露出してしまう恐れがあった。また、金属薄膜を蒸着する工程は手間がかかり、加工コストがかさんでしまうという難点もあった。

そこで本発明は上記課題を解決し、グラファイトの良好な放熱性を損なう事無く、簡便なグランド処理を可能としたグラファイト複合フィルムおよび電子機器を提供する事を目的とする。

本発明の第１は、グラファイトフィルムと導電性を有する粘着層を含むグラファイト複合フィルムであって、前記粘着層の表面抵抗が１０^１Ω／□以上、１０^１１Ω／□以下であり、前記グラファイトフィルムの表面の一部に前記粘着層として導電性を有する粘着材、または導電性を有する接着材が形成されており、前記グラファイトフィルムが、高分子フィルムを熱処理する事によって得られた高分子グラファイトフィルムであって、平面方向の熱伝導度が６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが５μｍ以上６５μｍ以下であり、前記粘着層がグランドに接続されている事を特徴とするグラファイト複合フィルムである。

本発明の第２は、グラファイトフィルムと導電性を有する粘着層を含むグラファイト複合フィルムであって、前記粘着層の表面抵抗が１０ ^１ Ω／□以上、１０ ^１１ Ω／□以下であり、前記グラファイトフィルムの表面の一部に前記粘着層として導電性を有する粘着材、または導電性を有する接着材が形成されており、更に、前記粘着層を介して、銅、アルミ、または銀の金属薄膜が接続されており、前記グラファイトフィルムが、高分子フィルムを熱処理する事によって得られた高分子グラファイトフィルムであって、平面方向の熱伝導度が６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが５μｍ以上６５μｍ以下であり、前記金属薄膜がグランドに接続されている事を特徴とするグラファイト複合フィルムである。

本発明の第３は、本発明に係るグラファイト複合フィルムを有する小型電子機器である。

放熱特性を損なわずにグラファイトのグランド処理を可能としたグラファイト複合フィルム、およびそれを含む小型電子機器を提供する事が出来る。

（グラファイトに関して）
グラファイトは抜群の耐熱性、耐薬品性、熱伝導性、電気伝導性、低ガス透過性のため熱拡散・放熱材料、耐熱シール材、ガスケット、燃料電池用セパレータ、等として広く使用されている。熱拡散・放熱用途として用いられるグラファイトフィルムの製造方法には以下に述べる２つの方法がある。

その一つは、一般に膨張グラファイト法と呼ばれる方法である。これは天然グラファイト鉛を硫酸などの強酸で処理することで層間化合物を形成させ、これを加熱・膨張させた際に生じる膨張グラファイトを圧延したシート状のグラファイトのフィルムの事である（以下本発明ではこの方法で作製されたグラファイトシートを膨張グラファイトフィルムと呼ぶ事にする）。

この様な膨張グラファイトフィルムは面状方向に１００〜４００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導度を示し、放熱材料として使用されている。放熱材料として見た膨張グラファイトフィルムには、（１）４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導度の実現は困難である、（２）５０μｍ以下の薄いフィルムの作製が困難である、（３）機械的な特性に劣る、と言う欠点がある。そのために熱輸送量を大きくするためには、どうしてもフィルムの厚さを厚くする必要があった。

熱拡散・放熱用途として用いられるグラファイトの第二の製造方法は高分子フィルムを原料として用い、これを炭素化、グラファイト化してグラファイトフィルムを作製する事である。この様な目的に使用される高分子としては、例えば熱硬化性の高分子フィルムがあり、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、ポリオキサゾ−ル、などを例示できる。

この様なグラファイトフィルム（以下本発明ではこの方法で作製されたグラファイトシートを高分子グラファイトフィルムと呼ぶ事にする）は面状方向に非常に高い熱伝導度を示し、放熱材料として使用される。放熱材料として見た高分子グラファイトフィルムには、（１）６００〜１８００Ｗ／ｍ・Ｋの非常に高い熱伝導度を示す、（２）薄いシートの作製が可能で、５０μｍ以下のシートも容易に作製できる、（３）機械的特性に優れる、と言う長所がある。

本発明に用いられるグラファイトフィルムは複合フィルム全体の厚みを薄くするという観点から出来るだけ薄い厚みである事が望ましく、その厚みは好ましくは６５μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下である事が望ましい。また、薄い厚みにおいて十分な熱輸送量を確保するためにも、平面方向の熱伝導度の値は、好ましくは６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらに好ましくは８００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、もっとも好ましくは１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である事が望ましい。かかる理由より、本発明で用いられるグラファイトフィルムとしては高分子グラファイトが好ましい。
（高分子グラファイトフィルムに関して）
高分子グラファイトフィルムの原料となる高分子フィルムとしては、熱分解後に炭素原子が炭素質フィルムとして残存し、熱分解と同時に再結合して炭素前駆体と呼ばれる高分子と炭素の中間的な状態を形成する必要がある。良好なグラファイトフィルムを得るためには、高分子フィルムが熱硬化性高分子である事が望ましい。例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、ポリオキサゾ−ル、などの熱硬化性フィルムでは良好なグラファイトフィルムを得る事ができる。特にポリイミドフィルムからは２４００℃以上の高温で処理する事により良質なグラファイトフィルムを得る事ができるために最も好ましい高分子原料の一つである。

本発明のポリイミドフィルムは、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の有機溶剤溶液を、エンドレスベルト、ステンレスドラムなどの支持体上に流延し、乾燥・イミド化させることにより製造される。本発明に用いられるポリアミド酸の製造方法としては公知の方法を用いることができ、通常、芳香族酸二無水物の少なくとも１種とジアミンの少なくとも１種を、実質的等モル量を有機溶媒中に溶解させて、得られたポリアミド酸有機溶媒溶液を、制御された温度条件下で、上記酸二無水物とジアミンの重合が完了するまで攪拌することによって製造される。重合方法としてはあらゆる公知の方法を用いることができる。

これらポリアミド酸溶液からポリイミドフィルムを製造する方法については公知の方法を用いることができる。この方法には熱イミド化法と化学イミド化法が挙げられる。化学キュア法は、ポリアミド酸有機溶媒溶液に、無水酢酸等の酸無水物に代表される脱水剤と、イソキノリン、β−ピコリン、ピリジン等の第三級アミン類等に代表されるイミド化触媒とを作用させる方法である。化学イミド化法に熱イミド化法を併用してもよい。

次に、本発明に用いられる高分子グラファイトフィルムの製造方法について述べる。高分子グラファイトフィルムは、高分子フィルムを加熱処理し、炭素化、グラファイト化の過程を経由する事で作製する事ができる。以下、具体的製造例を説明する。

まず、原料である高分子フィルムを、たとえば不活性ガス中、好ましくは窒素ガス中で予備加熱して炭素化し、炭素化フィルムを調製する。予備加熱は通常１０００℃程度の温度で行なう。予備加熱の段階では、原料である高分子フィルムの配向性が失われない様に、フィルムの破壊が起きない程度の面方向の圧力を加える事が有効である。

次に、上記の方法で得られた炭素化フィルムを、例えばグラファイトヒーターを用いた横型超高温炉内にセットし、グラファイト化を行なう。グラファイト化は好ましくは不活性ガス中で行なうが、不活性ガスとしてはアルゴンが最も適当であり、アルゴンに少量のヘリウムを加える事はさらに好ましい。より純粋なグラファイトフィルムが得られる点で処理温度は２４００℃以上である事が好ましく、２７００℃以上の温度で処理する事はより好ましい。２４００℃以上の超高温を作り出すためには、通常グラファイトヒーターに直接電流を流し、そのジュ−ル熱を利用して加熱を行なう。

グラファイト化は予備加熱による炭素化で作製した炭素化フィルムをグラファイト構造に転化する事によって起きるが、グラファイト化をスムーズに起こすためには、炭素−炭素結合の開裂・再結合が最小のエネルギーで起こるような条件を設定することが好ましい。原料である高分子フィルムの分子配向は炭素化フィルムの炭素配列に影響を与え、その炭素配列がグラファイト化の際の炭素−炭素結合の開裂・再結合のエネルギーを少なくする効果を持つ。従って、原料である高分子フィルムの分子が高度に配向するように分子設計を行なうことで低温でのグラファイト化と良質のグラファイトフィルムの作製が可能になる。

（本発明に使用される粘着層）
本発明に使用される粘着層を有する材料の構成は、粘着層からなるフィルム、粘着層／基材からなるフィルム、粘着層／基材／粘着層などが想定される。上述の一例としては、それぞれ、基材なしの両面テープ、片面のプラスチックテープ、基材ありの両面テープなどがある。ただし、ここに示した粘着層を有する材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
（粘着層の材質）
本発明の粘着層に用いられる樹脂の種類としては、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系、天然ゴム系、合成ゴム系等を挙げる事ができる。この中でもアクリル系の粘着材は汎用性やコストの面、また粘着剤としての物性の制御のしやすさからより好ましく用いられる。シリコーン系の粘着剤は、アクリル系の粘着剤と比較して高コストであること、また電子機器の短絡欠陥などを招くシロキサン問題で使用が難しい場合があるという欠点がある。またゴム系の粘着層は熱劣化しやすいことから、このような用途での使用はシリコーン系、アクリル系と比較して向いていない。ここに示した粘着層を有する材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
（導電性を付与するフィラーに関して）
本発明に使用される粘着層に添加される導電性フィラーの材質としては、酸化錫、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化アンチモン等の金属酸化物系フィラー、銅・アルミ・ニッケル・クロムなどの金属系フィラー、グラファイト粉末や・カーボン繊維・カーボン微粒子などのカーボン系フィラー、樹脂の微粒子に金属などを被覆したものなどが好適に用いられる。またイオン導電性高分子を粘着剤の主成分として用いる事でも所望の導電性を得る事が出来る。
（粘着層に添加する導電性フィラーの添加量）
本発明に使用される粘着層に添加される導電性フィラーの添加量は、１０％以上、２００％以下である事が好ましい。粘着層に添加される導電性フィラーの添加量が２００％より多いと、粘着層の粘着力が大きく劣化するために、粘着層の厚みを増加させなければならない。このような粘着層を用いたグラファイト複合フィルムでは、発熱体の熱をグラファイトにスムーズに伝えることができないために、放熱特性が劣化してしまう。また導電性のフィラーの添加量が１０％より少ないと十分な導電性を得る事は難しく、どちらの場合も導電性粘着層としては好ましくない。なお、「％」は「質量％」を示すものであり、粘着材のベースポリマーに対する導電性フィラーの割合である。
（粘着層の表面抵抗）
粘着層の表面抵抗は１０^１Ω／□以上、１０^１１Ω／□以下、好ましくは１０^２Ω／□以上、１０^１０Ω／□以下、より好ましくは１０^３Ω／□以上、１０^８Ω／□以下である。表面抵抗が１０^１２Ω／□より大きい場合、グラファイトとの導通が十分に取れずグランド効果が出ない恐れがある。また表面抵抗はより小さい方が好ましいが、通常１０^１Ω／□より小さい表面抵抗のものを得る為には導電性フィラーを高充填する必要性が出てくる。前述のように導電性フィラーの添加量が多い場合は粘着層の粘着力が大幅に低下する恐れがある。
（粘着層の厚み）
本発明に使用される粘着層の厚みは１μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上４０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下である。粘着層の厚みが５０μｍより厚い場合、グラファイトフィルムの熱輸送能力に対する粘着層を有する材料の厚みが増加するため、発熱体の熱をグラファイトにスムーズに伝えることができないために、グラファイト複合フィルムの放熱特性が劣化してしまう。また、粘着層の厚みが１μｍより薄い場合は、粘着力が十分でないため良くない。
（基材の材質）
本発明に使用される粘着層の基材は、導電性を損なわない為に基材自体が電気伝導性を有するものが好ましい。導電性を有する基材としては金属箔が好ましく用いられ、この中でも特に銅箔やアルミ箔等が好適に用いられる。基材の厚みは１μｍ以上８０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上６０μｍ以下である。基材の厚みが８０μｍより厚い場合、フィルム自体のコシが悪くなり作業性やリワーク性が低下するといった恐れがある。また基材が絶縁性の高分子フィルムであっても導通が取れていれば良いので、例えば高分子フィルム基材の一部に穴が開いていたり、メッシュや織布加工を施したりして導電性粘着材を貫通させれば導電性を得る事が出来る。また、高分子フィルムメッシュや織布自体を銅やアルミなどを金属で被服したものを基材として用いる事も効果的である。
（金属薄膜に関して）
本発明に使用される金属薄膜として、銅、アルミ、または銀の金属薄膜が好ましく用いられる。薄膜の厚みは１μｍ以上８０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上６０μｍ以下である。厚みが８０μｍより大きい場合、複合フィルム全体の厚みが増加してしまい、小型化が進む機器内部で用いるには厚みが厚すぎる場合がある。また厚みが１μｍより薄い場合、加工が難しいといった問題がある。ここに示した金属薄膜材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
（保護フィルムに関して）
グラファイトおよび金属薄膜が他部品と接触する事によって起こるショートを防ぐ目的で表面に保護フィルム層、すなわち絶縁層を形成しても良い。保護フィルムとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどのフィルムの片面にアクリル系、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系の粘着剤や接着剤が形成されたテープが好ましい。また、ポリエステル系などのホットメルトタイプ（熱可塑性）のテープであっても良い。ここに示した保護フィルム材料の構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
（グラファイト複合フィルムの主な構成）
本発明のグラファイト複合フィルムの構成の１例として、図１のようにグラファイトの片面に導電性粘着層を介してアルミ箔が積層されていて、もう片方の面にアクリル系粘着層が形成されている構成がある。さらにアルミ箔とグラファイトの露出を防ぐために全面がＰＥＴテープで覆われている。このＰＥＴテープには一部に穴が開いており、そこからグラファイトのグランドを取る事ができる。この場合、当然の事ながらアルミ箔はグラファイト全面を覆っている必要はなく、グランドをとる部分だけに導電性粘着層およびアルミ箔が形成されていても良い。また、図２に示すように金属箔がグラファイトをはみ出すような構造や、図３に示すようにグラファイトと金属箔が重なっていない構造でも同様にグラファイトのグランドを取る事ができる。他の１例として、図４に示すようにグラファイトの片面に導電性粘着層、もう一方の片面に保護フィルム層が形成された複合フィルムであって、導電性粘着層の一部がグランドに接続している構造であっても、同様にグラファイトのグランドを取る事が可能である。ただし、ここに示したグラファイト複合フィルムの主な構成は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
本発明は以下のように構成することも可能である。
（１）本発明に係るグラファイト複合フィルムは、グラファイトフィルムと導電性を有する粘着層を含むグラファイト複合フィルムであって、前記粘着層の表面抵抗が１０ ^１ Ω／□以上、１０ ^１１ Ω／□以下であり、前記グラファイトフィルムの表面の一部に導電性を有する粘着材、または導電性を有する接着材が形成されていてもよい。
（２）本発明に係るグラファイト複合フィルムは、（１）のグラファイト複合フィルムに、更に、粘着剤または接着剤を介して、銅、アルミ、または銀の金属薄膜が接続されている事を特徴とするグラファイト複合フィルムであってもよい。
（３）本発明に係るグラファイト複合フィルムは、前記グラファイトが、高分子フィルムを熱処理する事によって得られた高分子グラファイトフィルムであって、平面方向の熱伝導度が６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが５μｍ以上６５μｍ以下である事を特徴とする（１）および（２）に記載のグラファイト複合フィルムであってもよい。
（４）本発明に係る小型電子機器は、（１）〜（３）のいずれかに記載のグラファイト複合フィルムを有していてもよい。

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明していく。
（グラファイトフィルムＡの作製方法）
４，４’−オキシジアニリンの１当量を溶解したＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）溶液に、ビロメリット酸二無水物の１当量を溶解してポリアミド酸溶液（１８．５ｗｔ％）を得た。この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に所定の厚さになるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて１２０℃において２４０秒乾燥し、自己支持性を有するゲルフィルムにした。そのゲルフィルムをアルミ箔から引き剥がし、フレームに固定した。さらに、ゲルフィルムを、熱風オーブンにて１２０℃で３０秒、２７５℃で４０秒、４００℃で４３秒、４５０℃で５０秒、および遠赤外線ヒーターにて４６０℃で２３秒段階的に加熱して乾燥した。以上のようにして、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムＡ（弾性率３．１ＧＰａ、吸水率２．５％、複屈折０．１０、線膨張係数３．０×１０^−５／℃）を製造した。

次に、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムＡを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて窒素雰囲気下で、１０００℃まで昇温した後、１０００℃で１時間熱処理して炭化処理（炭素化処理）を行なった。この炭素化フィルムを炭素化フィルムＡとした。続いて得られた２００ｍｍ×２００ｍｍの炭素化フィルムＡを、２７０ｍｍ×２７０ｍｍ×３ｍｍの板状の平滑なグラファイトで上下から挟み、３００ｍｍ×３００ｍｍ×６０ｍｍの黒鉛容器内で３０００℃になるまで加熱し、グラファイトを作製した。熱処理後のグラファイトを、神藤金属工業所社製（製品番号ＮＳＦ−５０型）プレス機で厚み方向に圧縮して、厚み４０μｍのグラファイトフィルムＡを得た。
（グラファイトフィルムＢの作製方法）
厚み２５μｍのグラファイトフィルムＢは、出発フィルム材料として厚み７５μｍの代わりに厚み５０μｍのポリイミドフィルムを用いた事を除いて、グラファイトフィルムＡと同様の方法で作製された。
（グラファイトフィルムＣの作製方法）
グラファイトフィルムＣは、ジェルテック（株）製のグラファイトフィルム（λ７０μｍ品）である。
（グラファイトフィルムの熱伝導率測定）
以上のグラファイトフィルムＡ、Ｂの熱伝導率は、次の（１）式から算出した。

λ＝α×ｄ×Ｃｐ・・・（１）
式(１)において、λは熱伝導率を、αは熱拡散率を、ｄは密度を、Ｃｐは比熱容量をそれぞれ表わす。なお、グラファイトフィルムの熱拡散率、密度、比熱容量は以下に示す方法で求める事が出来る。
（光交流法によるフィルム面方向の熱拡散率測定）
グラファイト化の進行状況を、フィルム面方向の熱拡散率を測定することによって判定した。熱拡散率が高いほど、グラファイト化が顕著であることを意味している。熱拡散率は、光交流法によるアルバック理工（株）社製熱拡散率測定装置（ＬａｓｅｒＰｉｔ）を用いて、グラファイトフィルムを４×４０ｍｍのサンプル形状に切り取り、２０℃の雰囲気下、１０Ｈｚにおいて測定した。
（レーザーフラッシュ法によるフィルム厚み方向の熱拡散率測定）
グラファイトフィルムのレーザーフラッシュ法による厚さ方向の熱拡散率および熱伝導率測定には、ＪＩＳＲ１６１１−１９９７に準拠した京都電子工業（株）製のＬＦＡ−５０２を用いた。グラファイトフィルムを直径１０ｍｍにカットし、このフィルム両面を黒化処理した後、室温でレーザーフラッシュ法による厚さ方向の熱拡散率の測定を行なった。
（グラファイトフィルムの密度測定）
グラファイトフィルムの密度は、グラファイトフィルムの重量（ｇ）をグラファイトフィルムの縦、横、厚みの積で算出した体積（ｃｍ^３）で除する事により算出した。なお、グラファイトフィルムの厚みは、任意の１０点で測定した平均値を使用した。密度が高いほど、グラファイト化が顕著であることを意味している。
（グラファイトフィルムの厚み測定）
グラファイトフィルムの厚みの測定方法としては、５０ｍｍ×５０ｍｍのフィルムをハイデンハイン（株）社製厚みゲージ（ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ−ＣＥＲＴＯ）を用い、室温２５℃の恒温室にて、任意の１０点を測定し、平均して測定値とした。
（グラファイトフィルムの比熱測定）
グラファイトフィルムの比熱測定は、エスアイアイナノテクノロジー株式会社製の示差走査熱量計（ＤＳＣ２２０ＣＵ）を使用して、２０℃から２６０℃まで１０℃／ｍｉｎの昇温条件で測定を実施した。表に示す値は５０℃のときの比熱である。なお、グラファイトフィルムＣの比熱については、カタログ値を適用した。

以上の方法により求めたグラファイトフィルムＡ、Ｂ、Ｃの熱拡散率、密度、厚み、比熱および熱伝導率を表１にまとめた。

以下、実施例１〜５および比較例１〜５で使用したフィルムの表面抵抗（単位：Ω／□）はダイアインスツルメンツ製ロレスタＧＰを用いて測定を行なった。
（実施例１）
図５を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴ（基材：アルミ５０μｍ、アクリル系粘着材に金属粒子を分散、表面抵抗：１０^６Ω／□）をラミネートした。さらにその上に１０ｍｍ角の穴を開けた５０ｍｍ角のＰＥＴテープ（寺岡製作所製６３１Ｓ）をラミネートした。測定点Ｐ_１とＰ_２間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。
（比較例１）
図６を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に住友スリーエム社製４３１（基材：アルミ５０μｍ、アクリル系粘着材、表面抵抗：１０^１６Ω／□）をラミネートした。さらにその上に１０ｍｍ角の穴を開けた５０ｍｍ角のＰＥＴテープ（寺岡製作所製６３１Ｓ）をラミネートした。測定点Ｐ_３とＰ_４間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。

表面抵抗が１０^６Ω／□の粘着層を介してアルミ層を積層した場合、アルミとグラファイト間で良好な導通が取れている事が分かった。この結果より、アルミ層にグランドを接続する事でグラファイトのグランドも取れる事が示された。表面抵抗が１０^１６Ω／□の粘着層を介してアルミ層を積層した場合、アルミ層とグラファイト間は絶縁されてしまっている事が分かった。この状態ではアルミ層にグランドを接続しても、グラファイトのグランドは取る事ができない。
（実施例２）
図７を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に５０ｍｍ×６０ｍｍの住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴおよび寺岡製作所製ＰＥＴテープ６３１Ｓをラミネートし、５ｍｍ×２０ｍｍのアルミ箔を貼り付けた。測定点Ｐ_５とＰ_６間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。
（比較例２）
図８を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に５０ｍｍ×６０ｍｍの住友スリーエム社製４３１および寺岡製作所製ＰＥＴテープ６３１Ｓをラミネートし、５ｍｍ×２０ｍｍのアルミ箔を貼り付けた。測定点Ｐ_７とＰ_８間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。

表面抵抗が１０^６Ω／□の粘着層を介してアルミ層を接続した場合、アルミとグラファイト間で良好な導通が取れている事が分かった。アルミ層とグラファイトが積層されていなくても導電性の粘着層を介して接続さえしていれば、グラファイトのグランドが取れる事が示された。また表面抵抗が１０^１６Ω／□の粘着層を介してアルミ層を接続した場合はグラファイトのグランドは取る事ができなかった。
（実施例３）
図９を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に、１０ｍｍ角の穴を開けた５０ｍｍ角のＰＥＴテープ（寺岡製作所製６３１Ｓ）をラミネートした。さらにもう片方の面に５０ｍｍ角のスリオンテック社製５０６０（厚み８０μｍの基材なし導電性両面粘着フィルム、表面抵抗：１０^７Ω／□）を介して、厚さ１ｍｍ、６０ｍｍ角のアルミ板を取り付けた。測定点Ｐ_９とＰ_１０間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。
（比較例３）
図１０を参照して、５０ｍｍ角にカットしたグラファイトフィルムＡの片面に、１０ｍｍ角の穴を開けた５０ｍｍ角のＰＥＴテープ（寺岡製作所製６３１Ｓ）をラミネートした。さらにもう片方の面に５０ｍｍ角の住友スリーエム社製４６７ＭＰ（厚み５０μｍの基材なしアクリル系粘着材、表面抵抗：１０^１５Ω／□）を介して、厚さ１ｍｍ、６０ｍｍ角のアルミ板を取り付けた。測定点Ｐ_１１とＰ_１２間の抵抗をカスタム社製デジタルテスターにて測定した。結果を表２にまとめた。

表面抵抗が１０^７Ω／□の粘着層を介してグラファイトをアルミ板に接続した場合、アルミとグラファイト間で良好な導通が取れている事が分かった。また表面抵抗が１０^１５Ω／□の粘着層を介してアルミ板を接続した場合はグラファイトのグランドは取る事ができなかった。

（実施例４）
図１１を参照して、グラファイトフィルムＡの片面に住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴをラミネートし、５０ｍｍ角にカットした。フィルムの中央に１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの熱伝導性ゲル（ＧＥＬＴＥＣ社製αゲルＣＯＨ−４０００）を介在して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの発熱体を配置して、１．０Ｗの出力を与え定常状態になった時の発熱体温度を熱電対で測定した。結果を表３にまとめた。
（実施例５）
図１１を参照して、グラファイトフィルムＢの片面に住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴをラミネートし、５０ｍｍ角にカットした。フィルムの中央に１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの熱伝導性ゲル（ＧＥＬＴＥＣ社製αゲルＣＯＨ−４０００）を介在して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの発熱体を配置して、１．０Ｗの出力を与え定常状態になった時の発熱体温度を熱電対で測定した。結果を表３にまとめた。
（比較例４）
図１１を参照して、グラファイトフィルムＣの片面に住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴをラミネートし、５０ｍｍ角にカットした。フィルムの中央に１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの熱伝導性ゲル（ＧＥＬＴＥＣ社製αゲルＣＯＨ−４０００）を介在して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの発熱体を配置して、１．０Ｗの出力を与え定常状態になった時の発熱体温度を熱電対で測定した。結果を表３にまとめた。
（比較例５）
図１２を参照して、５０ｍｍ角にカットした住友スリーエム社製ＡＬ５０−ＢＴの中央に１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの熱伝導性ゲル（ＧＥＬＴＥＣ社製αゲルＣＯＨ−４０００）を介在して、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１．８ｍｍの発熱体を配置して、１．０Ｗの出力を与え定常状態になった時の発熱体温度を熱電対で測定した。結果を表３にまとめた。

熱伝導が１２００Ｗ／ｍ・ＫのグラファイトＡ・Ｂを使用した場合、本発明のグラファイト複合フィルムを使用する事でチップ温度の大幅な低下効果が確認された。しかし、熱伝導率が４００Ｗ／ｍ・ＫのグラファイトＣを使用した場合は十分な温度低下効果は確認できなかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

本発明にかかるグラファイト複合フィルムの一例を示す概略図である。本発明にかかるグラファイト複合フィルムの他の例を示す概略図である。本発明にかかるグラファイト複合フィルムの他の例を示す概略図である。本発明にかかるグラファイト複合フィルムの他の例を示す概略図である。本発明の実施例１におけるグラファイト複合フィルムを示す概略図である。比較例１におけるグラファイト複合フィルムを示す概略図である。本発明の実施例２におけるグラファイト複合フィルム示す概略図である。比較例２におけるグラファイト複合フィルムを示す概略図である。本発明の実施例３におけるグラファイト複合フィルムの概略図である。比較例３におけるグラファイト複合フィルムの概略図である。実施例４および実施例５および比較例４におけるヒーター／グラファイト複合フィルムを示す概略図である。比較例５の概略図である。本発明のグラファイト複合フィルムの一態様の断面図である。

符号の説明

１０グラファイト、１１グラファイトＡ、２０，２１導電性粘着層、３０金属薄膜、３１アルミ箔、４０，４１ＰＥＴ層、５０支持体、５１アルミ板、６０，６１アクリル系粘着層、７０熱伝導性ゲル、８０ヒーター。

Claims

グラファイトフィルムと導電性を有する粘着層を含むグラファイト複合フィルムであって、前記粘着層の表面抵抗が１０^１Ω／□以上、１０^１１Ω／□以下であり、前記グラファイトフィルムの表面の一部に前記粘着層として導電性を有する粘着材、または導電性を有する接着材が形成されており、
前記グラファイトフィルムが、高分子フィルムを熱処理する事によって得られた高分子グラファイトフィルムであって、平面方向の熱伝導度が６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが５μｍ以上６５μｍ以下であり、
前記粘着層がグランドに接続されている事を特徴とするグラファイト複合フィルム。
グラファイトフィルムと導電性を有する粘着層を含むグラファイト複合フィルムであって、前記粘着層の表面抵抗が１０ ^１ Ω／□以上、１０ ^１１ Ω／□以下であり、前記グラファイトフィルムの表面の一部に前記粘着層として導電性を有する粘着材、または導電性を有する接着材が形成されており、
更に、前記粘着層を介して、銅、アルミ、または銀の金属薄膜が接続されており、
前記グラファイトフィルムが、高分子フィルムを熱処理する事によって得られた高分子グラファイトフィルムであって、平面方向の熱伝導度が６００Ｗ／ｍ・Ｋ以上１８００Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが５μｍ以上６５μｍ以下であり、
前記金属薄膜がグランドに接続されている事を特徴とするグラファイト複合フィルム。
請求項１または２に記載のグラファイト複合フィルムを有する小型電子機器。