JP6840633B2 - Metallic fiber sheets, wiring members, and busbars - Google Patents

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Description

本発明は、金属繊維シート、配線部材、及びバスバーに関する。 The present invention relates to metal fiber sheets, wiring members, and bus bars.

電気回路における導電経路として、導電性を有する配線部材が、半導体、自動車、及び原子力等の幅広い産業分野で利用されている。配線部材には高い導電性が求められるので、アルミニウム、及び銅等の金属片が配線部材の材料として用いられている。
例えば、半導体分野におけるエッチング、及び薄膜形成等の処理を行うプラズマ処理装置は、電極に高電流で通電するための配線部材を備えている。プラズマ処理装置は、配線部材を介して電源から電極に高い電流値で通電することにより、プロセスガスからプラズマを発生させる。かかる配線部材は、アルミニウム、及び銅等の金属片等からなる。
As a conductive path in an electric circuit, a conductive wiring member is used in a wide range of industrial fields such as semiconductors, automobiles, and nuclear power. Since the wiring member is required to have high conductivity, metal pieces such as aluminum and copper are used as the material of the wiring member.
For example, a plasma processing apparatus that performs processing such as etching and thin film formation in the semiconductor field includes a wiring member for energizing an electrode with a high current. The plasma processing apparatus generates plasma from the process gas by energizing the electrodes from the power source with a high current value via the wiring member. Such a wiring member is made of aluminum, a metal piece such as copper, or the like.

アルミニウム、及び銅等の金属片の配線部材は、高い導電性を有するが、高い電流値で通電すると、金属片の配線部材は発熱する。かかる発熱が、配線部材の周囲にある電源等の熱の影響を受けやすい装置部分に伝熱すると、種々の不具合が生じるので、配線部材の発熱を放熱等する試みがなされている(特許文献1〜3)。 Wiring members of metal pieces such as aluminum and copper have high conductivity, but when energized with a high current value, the wiring members of metal pieces generate heat. When such heat is transferred to a device portion around the wiring member that is easily affected by heat such as a power supply, various problems occur. Therefore, an attempt has been made to dissipate the heat generated by the wiring member (Patent Document 1). ~ 3).

特許文献1は、原子力分野で使用される配線部材を開示している。特許文献1に記載の配線部材は、冷媒の流路となる中空部を有する導体を複数配置することにより、発熱した配線部材を冷却できるようにしている。
特許文献2は、プラズマ処理装置の給電棒に用いられる配線部材を開示している。特許文献2に記載の給電棒は、導電性の配線部材と、空気等の冷媒を流すための中空部とを備えている。特許文献1の給電棒は、中空部に突起物を設けることにより、冷媒による冷却効果を高め、配線部材の過熱を防止している。
特許文献3は、自動車分野で使用される配線部材であるバスバーを開示している。特許文献3に記載の配線部材は、傾斜角をもって取り付けられた通気孔を有している。かかるバスバーは、通気孔を有することにより、中空部に空気が入り込み、バスバーの中空部の内表面から放熱し得るようにされている。
Patent Document 1 discloses a wiring member used in the nuclear power field. In the wiring member described in Patent Document 1, a plurality of conductors having a hollow portion serving as a flow path for the refrigerant are arranged so that the heat-generating wiring member can be cooled.
Patent Document 2 discloses a wiring member used for a feeding rod of a plasma processing apparatus. The power feeding rod described in Patent Document 2 includes a conductive wiring member and a hollow portion for flowing a refrigerant such as air. The power feeding rod of Patent Document 1 is provided with a protrusion in the hollow portion to enhance the cooling effect by the refrigerant and prevent the wiring member from overheating.
Patent Document 3 discloses a bus bar which is a wiring member used in the automobile field. The wiring member described in Patent Document 3 has a vent hole attached with an inclination angle. Since the bus bar has ventilation holes, air can enter the hollow portion and dissipate heat from the inner surface of the hollow portion of the bus bar.

特開2000−12197号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-12197 特開2003−282544号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-282544 特開2004−80972号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-80972

しかしながら、特許文献1〜3に記載の配線部材は、伝熱性が高いソリッドな材料を用いているので、配線部材を介して伝わる熱が抑制されにくい。そのため高温の電極等と隣接する配線部材は、電極等の高熱を電源等の装置部分に伝熱してしまう。
例えば、半導体産業におけるプラズマ処理装置等では、薄膜形成等の生産性の観点から、より高い電流値で電極に通電することが望まれている。しかし、より高い電流値で電極に通電されることにより、電極はさらに発熱する。ところが、従来の配線部材は、伝熱性が高いソリッド材を材料として用いているため、電源等のその他の装置部分に伝熱する熱を抑制できない。そのため、従来の配線部材で電極と電源とが接続されたプラズマ処理装置では、望ましい電流値で通電することができず、生産性の向上を図ることができなかった。
However, since the wiring members described in Patent Documents 1 to 3 use a solid material having high heat transfer properties, it is difficult to suppress the heat transferred through the wiring members. Therefore, the wiring member adjacent to the high-temperature electrode or the like transfers the high heat of the electrode or the like to the device portion such as the power supply.
For example, in a plasma processing apparatus or the like in the semiconductor industry, it is desired to energize an electrode with a higher current value from the viewpoint of productivity such as thin film formation. However, when the electrode is energized with a higher current value, the electrode further generates heat. However, since the conventional wiring member uses a solid material having high heat transfer property as a material, it is not possible to suppress the heat transferred to other device parts such as a power supply. Therefore, in the plasma processing apparatus in which the electrode and the power supply are connected by the conventional wiring member, it is not possible to energize at a desirable current value, and it is not possible to improve the productivity.

また、例えば自動車産業における電気自動車等では、ヒューズと電池ユニットとの間にバスバーが設けられている。電気自動車の急速充電時、及び高出力走行時等は、ヒューズの温度上昇が大きいため、ヒューズより温度上昇が低い電池ユニットとの間に温度勾配が発生しやすい。この温度勾配によって、ヒューズから電池に熱が伝わってしまい、電池を早く劣化させてしまう。
このようにヒューズと電池ユニットとの間にバスバーが設けられる場合にあっては、バスバー自体の発熱量を上回る発熱量が、ヒューズからバスバーに加わるので、電気自動車等に用いられるバスバーにはより高い冷却効率が求められる。さらに、電池が早く劣化することで、電気自動車に用いられる場合に電気自動車の走行性低下等が生じてしまうことも考えられる。以上述べた、バスバー等の導電経路を介して伝わる熱に関する問題は、半導体産業、及び自動車産業で使用される電気回路に限らず、特に高電圧大電流が流れる電気回路や、高周波電源が使用される産業分野において共通の問題である。
Further, for example, in an electric vehicle in the automobile industry, a bus bar is provided between the fuse and the battery unit. Since the temperature of the fuse rises significantly during rapid charging of an electric vehicle and during high-power running, a temperature gradient is likely to occur between the fuse and the battery unit having a temperature rise lower than that of the fuse. Due to this temperature gradient, heat is transferred from the fuse to the battery, which causes the battery to deteriorate quickly.
When a bus bar is provided between the fuse and the battery unit in this way, a heat generation amount exceeding the heat generation amount of the bus bar itself is added to the bus bar from the fuse, so that the bus bar used for an electric vehicle or the like is higher. Cooling efficiency is required. Further, it is conceivable that the battery deteriorates quickly, resulting in a decrease in the running performance of the electric vehicle when it is used in the electric vehicle. The above-mentioned problems related to heat transmitted through conductive paths such as bus bars are not limited to electric circuits used in the semiconductor industry and the automobile industry, and in particular, electric circuits through which high voltage and large current flow and high frequency power supplies are used. This is a common problem in various industrial fields.

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、従来の配線部材と同等の導電性を有しながら、伝熱性が低い金属繊維シート、配線部材、及びバスバーを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a metal fiber sheet, a wiring member, and a bus bar which have the same conductivity as a conventional wiring member but have low heat conductivity.

本発明は、以下の態様を有する。
[1] 銅繊維、及びアルミニウム繊維の少なくとも一方を含む金属繊維シートであって、前記金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されており、前記金属繊維シートと同組成のソリッド材との伝送減衰率差が±5%以内であり、熱伝導率が150W/m・K以下である金属繊維シート。
[2] 前記繊維同士が、焼結により結着されている[1]に記載の金属繊維シート。
[3] [1]又は[2]に記載の金属繊維シートを用いた配線部材。
[4] [1]又は[2]に記載の金属繊維シートを用いたバスバー。
The present invention has the following aspects.
[1] A metal fiber sheet containing at least one of a copper fiber and an aluminum fiber, wherein the fibers contained in the metal fiber sheet are bonded to each other at least in part, and is the same as the metal fiber sheet. A metal fiber sheet having a transmission attenuation rate difference of ± 5% or less and a thermal conductivity of 150 W / m · K or less from a solid material having a composition.
[2] The metal fiber sheet according to [1], wherein the fibers are bonded to each other by sintering.
[3] A wiring member using the metal fiber sheet according to [1] or [2].
[4] A bus bar using the metal fiber sheet according to [1] or [2].

本発明によれば、従来の配線部材と同等の導電性を有しながら、伝熱性が低い金属繊維シート、配線部材、及びバスバーを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal fiber sheet, a wiring member, and a bus bar having low heat conductivity while having the same conductivity as a conventional wiring member.

本発明を適用した一実施形態に係る配線部材を説明するための構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure for demonstrating the wiring member which concerns on one Embodiment to which this invention is applied. 電気自動車の駆動系の電気回路の模式図である。It is a schematic diagram of the electric circuit of the drive system of an electric vehicle. 坪量の変動係数を計測するための、金属繊維シート裁断個片のマッピング図である。It is a mapping figure of the metal fiber sheet cut piece for measuring the coefficient of variation of the basis weight. 印加周波数と伝送減衰率の関係を表すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the applied frequency and the transmission attenuation rate. 空隙率と熱伝導率の関係を表すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the porosity and the thermal conductivity.

以下の用語の定義は、本明細書、及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「ソリッド材」とは、原則として銅からなる金属片、金属板、及び金属箔等の材を意味する。
「伝送減衰率(単位:%)」は、繊維シートをグラウンド側に接続したマイクロストリップ基板の伝送損失量で、ネットワークアナライザ(アジレント・テクノロジー社製「PNA−L N5230C」)により測定される、反射係数|S11|、及び透過係数|S21|から以下の式により算出される値である。
(伝送減衰率(%))=1−(|S11+|S21)×100
「熱伝導率(単位:(W/m・K)」は、光交流法(アドバンス理工社製「LaserPIT」)により測定される熱拡散率に、DSC(示差走査熱量測定)で測定した比熱と、繊維シートのカサ密度を乗じて算出される値である。
「銅繊維」とは、銅からなる繊維を意味するが、当該「銅繊維」は、発明の効果を妨げない限りにおいて不可避的不純物等のその他の成分を含んでいてもよい
「均質性」とは、繊維で構成されるシートの電気特性、物理特性、及び透気特性等のシートが有する特性のシート内におけるバラツキが少ないことを意味する。均質性の指標として、例えば、1cm当たりのJIS Z8101に規定する坪量の変動係数(CV値)を採用することができる。
「平均繊維径」とは、顕微鏡で撮像された金属繊維シートの任意の複数の箇所における垂直断面に基づいて、銅繊維の長手方向に垂直な断面積を公知の計算手法で算出し、当該断面積と同一面積を有する真円の直径を算出することにより導かれた面積径の相加平均値である。上記複数の箇所は、例えば、20箇所とすることができる。
「平均繊維長」とは、顕微鏡でランダムに選択した複数本の繊維について繊維の長手方向の長さを測定した値の相加平均値である。繊維が直線状でない場合には、繊維に沿った曲線の長さとする。上記複数本は、例えば、20本とすることができる。
「シートの厚み」とは、空気による端子落下方式の膜厚計(例えば、ミツトヨ社製「デジマチックインジケータID−C112X」等)で、例えば、金属繊維シートの任意の数測定点を測定した場合の相加平均値である。
「占積率」とは、繊維シートの体積に対して繊維が存在する部分の割合で、繊維シート の坪量、厚み、及び繊維の真密度から以下の式により算出される。繊維シートが複数の種 類の繊維を含む場合には、各繊維の組成比率を反映した真密度値を採用することで占積率 を算出することができる。
(占積率(%))=(繊維シートの坪量)/((繊維シートの厚み)×(真密度))×100
「空隙率」とは、繊維シートの体積に対して空隙が存在する部分の割合で、繊維シートの坪量、厚み、及び繊維の真密度から以下の式により算出される。繊維シートが複数の種類の繊維を含む場合には、各繊維の組成比率を反映した真密度値を採用することで占積率を算出することができる。
(空隙率(%))=(1−(繊維シートの坪量)/((繊維シートの厚み)×(真密度)))×100
The definitions of the following terms apply throughout the specification and claims.
The "solid material" means, in principle, a material such as a metal piece made of copper, a metal plate, and a metal foil.
"Transmission attenuation (unit:%)" is the amount of transmission loss of a microstrip substrate with a fiber sheet connected to the ground side, and is a reflection measured by a network analyzer ("PNA-L N5230C" manufactured by Agilent Technologies). It is a value calculated by the following formula from the coefficient | S 11 | and the transmission coefficient | S 21 |.
(Transmission attenuation rate (%)) = 1- (| S 11 | 2 + | S 21 | 2 ) x 100
"Thermal conductivity (unit: (W / m · K)" is the thermal diffusivity measured by the optical exchange method ("LaserPIT" manufactured by Advance Riko Co., Ltd.) and the specific heat measured by DSC (differential scanning calorimetry). , A value calculated by multiplying the bulk density of the fiber sheet.
The "copper fibers" means a fiber composed of copper, the "copper fibers" may include other components such as unavoidable impurities as long as this does not compromise the objects of the invention.
“Homogeneity” means that there is little variation in the sheet having characteristics such as electrical characteristics, physical characteristics, and air permeability characteristics of the sheet composed of fibers. As an index of homogeneity, for example, the coefficient of variation (CV value) of the basis weight specified in JIS Z8101 per 1 cm 2 can be adopted.
The "average fiber diameter" refers to the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the copper fiber calculated by a known calculation method based on the vertical cross sections of the metal fiber sheet imaged with a microscope at any plurality of points, and the cut. It is an additive average value of the area diameter derived by calculating the diameter of a perfect circle having the same area as the area. The plurality of locations may be, for example, 20 locations.
The "average fiber length" is an arithmetic mean value obtained by measuring the length of a plurality of fibers randomly selected by a microscope in the longitudinal direction of the fibers. If the fiber is not straight, it shall be the length of the curve along the fiber. The plurality of lines may be, for example, 20 lines.
The "sheet thickness" is, for example, when an arbitrary number of measurement points of a metal fiber sheet are measured with a film thickness meter of a terminal drop type by air (for example, "Digimatic Indicator ID-C112X" manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.). It is the arithmetic mean value of.
The "space factor" is the ratio of the portion where the fiber exists to the volume of the fiber sheet, and is calculated by the following formula from the basis weight, thickness, and true density of the fiber of the fiber sheet. When the fiber sheet contains multiple types of fibers, the space factor can be calculated by adopting the true density value that reflects the composition ratio of each fiber.
(Space factor (%)) = (Fiber sheet basis weight) / ((Fiber sheet thickness) x (True density)) x 100
The "porosity" is the ratio of the portion where the void exists to the volume of the fiber sheet, and is calculated by the following formula from the basis weight, the thickness, and the true density of the fiber of the fiber sheet. When the fiber sheet contains a plurality of types of fibers, the space factor can be calculated by adopting a true density value that reflects the composition ratio of each fiber.
(Porosity (%)) = (1- (Fiber sheet basis weight) / ((Fiber sheet thickness) x (True density))) x 100

[金属繊維シート]
以下、本発明を適用した一実施形態の金属繊維シートについて詳細に説明するが、本発明の金属繊維シートは、下記の記載に限定されない。なお、以下の説明で用いる図面において、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
[Metal fiber sheet]
Hereinafter, the metal fiber sheet of one embodiment to which the present invention is applied will be described in detail, but the metal fiber sheet of the present invention is not limited to the following description. In the drawings used in the following description, the dimensional ratios and the like of each component are not always the same as the actual ones.

本実施形態の金属繊維シートは、銅繊維、及びアルミニウム繊維の少なくとも一方を含む。本実施形態の金属繊維シートは、銅繊維のみを含んでいてもよく、アルミニウム繊維のみを含んでいてもよく、銅繊維とアルミニウム繊維とを含んでいてもよい。また、本実施形態の金属繊維シートは、導電性を損なわない範囲で、銅繊維、及びアルミニウム繊維以外の金属繊維、並びに金属繊維以外の繊維をさらに含んでいてもよい。以下、銅繊維を主体として構成されている金属繊維シートを銅繊維シートと記し、アルミニウム繊維を主体として構成されている金属繊維シートをアルミニウム繊維シートと記すことがある。
本実施形態の金属繊維シートは、任意のシート構造をとることができる。例えば、本実施形態の金属繊維シートは、繊維がランダムに交絡した不織布であってもよいし、規則性を有する織布であってもよい。
The metal fiber sheet of the present embodiment includes at least one of a copper fiber and an aluminum fiber. The metal fiber sheet of the present embodiment may contain only copper fibers, may contain only aluminum fibers, or may contain copper fibers and aluminum fibers. Further, the metal fiber sheet of the present embodiment may further contain copper fibers, metal fibers other than aluminum fibers, and fibers other than metal fibers as long as the conductivity is not impaired. Hereinafter, the metal fiber sheet mainly composed of copper fibers may be referred to as a copper fiber sheet, and the metal fiber sheet mainly composed of aluminum fibers may be referred to as an aluminum fiber sheet.
The metal fiber sheet of the present embodiment can have an arbitrary sheet structure. For example, the metal fiber sheet of the present embodiment may be a non-woven fabric in which fibers are randomly entangled, or may be a woven fabric having regularity.

本実施形態の金属繊維シートは、本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されている。本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が結着されているとは、例えば、本実施形態の金属繊維が銅繊維と、アルミニウム繊維とを含む場合においては、銅繊維同士、アルミニウム繊維同士、又は銅繊維とアルミニウム繊維とが物理的に固定され、結着部を形成していることを意味する。
本実施形態の金属繊維シートは、本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が結着部で直接的に固定されていてもよい。また、本実施形態の金属繊維シートは、本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が銅成分、若しくはアルミニウム成分、又は銅、及びアルミニウム以外の金属成分を介して間接的に固定されていてもよい。
In the metal fiber sheet of the present embodiment, the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are bonded to each other at least in part. The fact that the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are bonded to each other means that, for example, when the metal fibers of the present embodiment contain copper fibers and aluminum fibers, the copper fibers and aluminum are bound to each other. It means that the fibers or the copper fibers and the aluminum fibers are physically fixed to each other to form a binding portion.
In the metal fiber sheet of the present embodiment, the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment may be directly fixed at the binding portion. Further, in the metal fiber sheet of the present embodiment, the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are indirectly fixed to each other via a copper component, an aluminum component, or a metal component other than copper and aluminum. May be.

銅、及びアルミニウム以外の金属としては、ステンレス、鉄、ニッケル、及びクロム等が挙げられるが特に制限されない。銅、及びアルミニウム以外の金属としては、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、及びオスミウム等の貴金属であってもよい。
金属以外の成分としては、ポリエチレンテレフタラート(PET)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ナイロン、及びアクリル樹脂、並びにこれらの繊維状物等の結着性、及び担持性を有する有機物等が挙げられる。これらの有機物は、例えば金属繊維シート作製時の形態維持性を補助・向上させるため等に用いることができる。
Examples of metals other than copper and aluminum include stainless steel, iron, nickel, chromium, and the like, but are not particularly limited. The metal other than copper and aluminum may be a noble metal such as gold, platinum, silver, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, and osmium.
Ingredients other than metal include polyethylene terephthalate (PET) resin, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene, and polyolefins such as polypropylene, polyvinyl chloride resin, aramid resin, nylon, acrylic resin, and fibrous materials thereof. Examples thereof include organic substances having a binding property and a supporting property. These organic substances can be used, for example, to assist / improve the morphological maintainability at the time of producing a metal fiber sheet.

本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されていることにより、本実施形態の金属繊維シートは、導電性を具備することができる。
本実施形態の金属繊維シートと同組成のソリッド材との伝送減衰率差は、印加周波数10MHz〜10GHzまでの各周波数帯で、いずれも±5%以内であり、好ましくは、印加周波数1GHzにおいて±2%以内であり、他の態様では、好ましくは、印加周波数100MHzにおいて±1%以内であり、他の態様では、好ましくは、印加周波数10MHzにおいて±0.5%以内である。前記伝送減衰率差が、少なくとも±5%以内であれば、本実施形態の金属繊維シートは、ソリッド材と同等の導電性を具備することができる。もっとも、前記伝送減衰率差が少なければ少ないほど、ソリッド材と同じ導電性能を発揮できることとなり、より好ましい。前記伝送減衰率差は以下の式により算出することができる。
(伝送減衰率差)=(本実施形態の金属繊維シートの伝送減衰率)−(本実施形態の金属繊維シートと同組成のソリッド材の伝送減衰率)
Since the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are bonded to each other at least in part, the metal fiber sheet of the present embodiment can be provided with conductivity.
The difference in transmission attenuation between the metal fiber sheet of the present embodiment and the solid material having the same composition is within ± 5% in each frequency band from the applied frequency of 10 MHz to 10 GHz, preferably ± at the applied frequency of 1 GHz. It is within 2%, preferably within ± 1% at an applied frequency of 100 MHz, and preferably within ± 0.5% at an applied frequency of 10 MHz in other embodiments. The metal fiber sheet of the present embodiment can have the same conductivity as the solid material as long as the difference in transmission attenuation rate is at least ± 5% or less. However, the smaller the difference in transmission attenuation rate, the more preferable it is because the same conductive performance as that of the solid material can be exhibited. The transmission attenuation rate difference can be calculated by the following formula.
(Transmission attenuation rate difference) = (Transmission attenuation rate of the metal fiber sheet of the present embodiment)-(Transmission attenuation rate of a solid material having the same composition as the metal fiber sheet of the present embodiment)

例えば、本実施形態の金属繊維シートが銅繊維のみを含む銅繊維シートである場合、本実施形態の金属繊維シートと同組成のソリッド材としては、銅片、銅板、及び銅箔等が挙げられる。また、本実施形態の金属繊維シートがアルミニウム繊維のみを含むアルミニウム繊維シートである場合、本実施形態の金属繊維シートと同組成のソリッド材としては、アルミニウム片、アルミニウム板、及びアルミニウム箔等が挙げられる。また、本実施形態の金属繊維シートが、金属繊維シート100質量%に対して、50質量%の銅繊維と、50質量%のアルミニウム繊維とを含む場合、本実施形態の金属繊維シートと同組成のソリッド材は、ソリッド材100質量%に対して、50質量%の銅成分と、50質量%のアルミニウム成分とからなる金属片、金属板、及び金属箔等が挙げられる。
また、本実施形態の金属繊維シートが、樹脂等の金属以外の材料を含む場合には、樹脂等の金属以外の材料を除く金属材料と同組成のものをソリッド材として用いればよい。
For example, when the metal fiber sheet of the present embodiment is a copper fiber sheet containing only copper fibers, examples of the solid material having the same composition as the metal fiber sheet of the present embodiment include copper pieces, copper plates, and copper foils. .. When the metal fiber sheet of the present embodiment is an aluminum fiber sheet containing only aluminum fibers, examples of the solid material having the same composition as the metal fiber sheet of the present embodiment include an aluminum piece, an aluminum plate, and an aluminum foil. Be done. When the metal fiber sheet of the present embodiment contains 50% by mass of copper fibers and 50% by mass of aluminum fibers with respect to 100% by mass of the metal fiber sheet, it has the same composition as the metal fiber sheet of the present embodiment. Examples of the solid material include a metal piece, a metal plate, and a metal foil composed of 50% by mass of a copper component and 50% by mass of an aluminum component with respect to 100% by mass of the solid material.
When the metal fiber sheet of the present embodiment contains a material other than metal such as resin, a material having the same composition as the metal material excluding non-metal material such as resin may be used as the solid material.

本実施形態の金属繊維シートの熱伝導率は、150W/m・K以下であり、好ましくは100W/m・K以下である。熱伝導率の下限値については、本発明の効果を損なわない範囲であれば、特に定められるものではないが、10W/m・K以上を目安とすることができる。金属繊維シートの熱伝導率が、少なくとも150W/m・K以下であれば、本実施形態の金属繊維シートの伝熱性を低減することができる。
本実施形態の金属繊維シートは、本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されているので、銅繊維の間に空隙を有することができる。かかる空隙は、例えば銅繊維が交絡することにより形成されてもよい。かかる空隙の存在によって、金属繊維シートの伝熱性が低減し得る。本実施形態の金属繊維シートの空隙率は35%〜95%であることが好ましく、40%〜90%であることがさらに好ましい。空隙率が35%未満であると熱伝導率が上昇しやすくなり、本実施形態の金属繊維シートの伝熱性が高まる恐れがある。
The thermal conductivity of the metal fiber sheet of the present embodiment is 150 W / m · K or less, preferably 100 W / m · K or less. The lower limit of the thermal conductivity is not particularly defined as long as the effect of the present invention is not impaired, but 10 W / m · K or more can be used as a guide. When the thermal conductivity of the metal fiber sheet is at least 150 W / m · K or less, the heat transfer property of the metal fiber sheet of the present embodiment can be reduced.
In the metal fiber sheet of the present embodiment, since the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are bonded to each other at least in part, a gap can be provided between the copper fibers. Such voids may be formed, for example, by entanglement of copper fibers. The presence of such voids can reduce the heat transfer property of the metal fiber sheet. The porosity of the metal fiber sheet of the present embodiment is preferably 35% to 95%, more preferably 40% to 90%. If the porosity is less than 35%, the thermal conductivity tends to increase, and the heat transfer property of the metal fiber sheet of the present embodiment may increase.

本実施形態の金属繊維シートは、本実施形態の金属繊維シートに含まれている繊維同士が、焼結により結着されていることが好ましい。当該繊維同士が焼結により結着されていることにより、本実施形態の金属繊維シートの導電性、熱伝導性、及び均質性が安定しやすくなる。 In the metal fiber sheet of the present embodiment, it is preferable that the fibers contained in the metal fiber sheet of the present embodiment are bonded to each other by sintering. Since the fibers are bonded to each other by sintering, the conductivity, thermal conductivity, and homogeneity of the metal fiber sheet of the present embodiment can be easily stabilized.

本実施形態に係る銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維径は、金属繊維シートの伝送減衰率、及び熱伝導率を損なわない範囲で任意に設定することができる。銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維径は、1μm〜100μmであることが好ましく、15μm〜50μmであることが好ましい。銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維径が1μm未満であると、繊維の剛直性が低下して、金属繊維シートを作製する際に所謂ダマが生じやすくなる傾向がある。銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維径が100μmを超えると、繊維の剛直性が繊維交絡の妨げになる恐れがある。
銅繊維、又はアルミニウム繊維の長手方向に垂直な断面の形状は、任意の形状とすることができる。かかる断面の形状は、例えば、円形、楕円形、略四角形、及び不定形等のいずれの形状であってもよい。
The average fiber diameter of the copper fiber or the aluminum fiber according to the present embodiment can be arbitrarily set within a range that does not impair the transmission attenuation rate and the thermal conductivity of the metal fiber sheet. The average fiber diameter of the copper fiber or the aluminum fiber is preferably 1 μm to 100 μm, and preferably 15 μm to 50 μm. If the average fiber diameter of the copper fiber or the aluminum fiber is less than 1 μm, the rigidity of the fiber is lowered, and so-called lumps tend to occur when the metal fiber sheet is produced. If the average fiber diameter of the copper fiber or aluminum fiber exceeds 100 μm, the rigidity of the fiber may hinder the fiber entanglement.
The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the copper fiber or the aluminum fiber can be any shape. The shape of such a cross section may be any shape such as a circular shape, an elliptical shape, a substantially quadrangular shape, and an indeterminate shape.

本実施形態に係る銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維長は、金属繊維シートの伝送減衰率、及び熱伝導率を損なわない範囲で任意に設定することができるが、1mm〜30mmの範囲であることが好ましく、3mm〜10mmの範囲であることがさらに好ましい。銅繊維、又はアルミニウム繊維の平均繊維長が1mm〜30mmの範囲であれば、例えば、抄造によって本実施形態の金属繊維シートを作製する際に、繊維のダマが生じにくく、繊維の分散を高度に制御しやすくなるとともに、繊維同士の交絡により金属繊維シートのハンドリング強度が向上しやすい。 The average fiber length of the copper fiber or the aluminum fiber according to the present embodiment can be arbitrarily set within a range that does not impair the transmission attenuation rate and the thermal conductivity of the metal fiber sheet, but is in the range of 1 mm to 30 mm. It is preferably in the range of 3 mm to 10 mm, and more preferably in the range of 3 mm to 10 mm. If the average fiber length of the copper fiber or aluminum fiber is in the range of 1 mm to 30 mm, for example, when the metal fiber sheet of the present embodiment is produced by fabrication, fiber lumps are less likely to occur and the fibers are highly dispersed. In addition to being easy to control, the handling strength of the metal fiber sheet is likely to be improved by the entanglement of the fibers.

本実施形態に係る銅繊維、又はアルミニウム繊維は、溶融紡糸法、及び引抜き法等により製造された長銅繊維、又は長アルミニウム繊維を、所望の長さに切断する場合、長銅繊維、又は長アルミニウム繊維は微細であるため、繊維を一本一本切断することは、現実的でない。そのため、長銅繊維、又は長アルミニウム繊維を束ねて切断する方法を採用することが好ましい。長銅繊維、又は長アルミニウム繊維を束ねて切断する際には、長銅繊維、又は長アルミニウム繊維の束を予め充分にほぐした後に切断することが好ましい。繊維の束を充分にほぐすことにより、切断時に繊維間の切断面同士が固着する現象を抑制しやすくなる。繊維同士の切断面での固着がなく、銅繊維、又はアルミニウム繊維の一本一本が独立した挙動を示していることが好ましい。これにより、金属繊維シートの均質性、低伝送減衰性、及び低伝熱性が優れやすくなる。特に銅繊維、及びアルミニウム繊維は、硬度が低いため、上述した手法を採用することが効果的である。 The copper fiber or aluminum fiber according to the present embodiment is a long copper fiber or a long copper fiber when the long copper fiber or the long aluminum fiber produced by a melt spinning method, a drawing method or the like is cut to a desired length. Since aluminum fibers are fine, it is not realistic to cut the fibers one by one. Therefore, it is preferable to adopt a method of bundling and cutting long copper fibers or long aluminum fibers. When the long copper fibers or the long aluminum fibers are bundled and cut, it is preferable to sufficiently loosen the bundle of the long copper fibers or the long aluminum fibers before cutting. By sufficiently loosening the bundle of fibers, it becomes easy to suppress the phenomenon that the cut surfaces between the fibers stick to each other at the time of cutting. It is preferable that the fibers do not stick to each other on the cut surface and each of the copper fibers or aluminum fibers behaves independently. This facilitates excellent homogeneity, low transmission attenuation, and low heat transfer of the metal fiber sheet. In particular, copper fibers and aluminum fibers have low hardness, so it is effective to adopt the above-mentioned method.

本実施形態に係る銅繊維、又はアルミニウム繊維のアスペクト比は、33〜10000であることが好ましい。アスペクト比が33未満である場合には、所謂ダマは生じにくいが、繊維の交絡が生じにくくなるため、導電性が低下する恐れがある。アスペクト比が10000を超えると、ハンドリング強度は、充分に保たれるが、ダマが生じやすくなり、金属繊維シートの均質性が低下する恐れがある。 The aspect ratio of the copper fiber or aluminum fiber according to this embodiment is preferably 33 to 10,000. When the aspect ratio is less than 33, so-called lumps are unlikely to occur, but fiber entanglement is unlikely to occur, so that the conductivity may decrease. When the aspect ratio exceeds 10,000, the handling strength is sufficiently maintained, but lumps are likely to occur, and the homogeneity of the metal fiber sheet may decrease.

本実施形態の金属繊維シートの占積率は、5%〜65%の範囲が好ましく、10%〜60%がより好ましい。占積率が5%未満の場合には、繊維量が不足するため、均質性の低下や、伝送減衰率が上昇する恐れがある。占積率が65%を超えると金属繊維シートの可撓性が低下するとともに、伝熱性が上昇する恐れがある。
本実施形態の金属繊維シートの厚みは、任意の厚さに調整することができるが、例えば、20μm〜5mmの範囲であることが好ましい。
The space factor of the metal fiber sheet of the present embodiment is preferably in the range of 5% to 65%, more preferably 10% to 60%. If the space factor is less than 5%, the amount of fibers is insufficient, so that the homogeneity may decrease and the transmission attenuation rate may increase. If the space factor exceeds 65%, the flexibility of the metal fiber sheet may decrease and the heat transfer property may increase.
The thickness of the metal fiber sheet of the present embodiment can be adjusted to any thickness, but is preferably in the range of, for example, 20 μm to 5 mm.

本実施形態の金属繊維シートは、1cm当たりのJIS Z8101に規定する坪量の変動係数(CV値)が10%以下であることが好ましい。坪量は、単位面積当たりの重量を示す指標であるから、坪量の変動係数が一定の値以下であることは、各個片の占積率、伝送減衰率(導電性)、及び熱伝導性についても安定した値であるといえる。すなわち、本実施形態の金属繊維シートの坪量の変動係数が10%以下であれば、金属繊維シートに極端なサイズのダマ、及び空隙が存在せず、金属繊維シートの占積率、導電性、及び熱伝導性の値も充分に均質となりやすい。 The metal fiber sheet of the present embodiment preferably has a coefficient of variation (CV value) of the basis weight specified in JIS Z8101 per cm 2 of 10% or less. Since the basis weight is an index showing the weight per unit area, the coefficient of variation of the basis weight is less than a certain value, that is, the space factor, the transmission attenuation factor (conductivity), and the thermal conductivity of each piece. It can be said that is also a stable value. That is, when the fluctuation coefficient of the basis weight of the metal fiber sheet of the present embodiment is 10% or less, there are no lumps or voids of extreme size in the metal fiber sheet, and the space factor and conductivity of the metal fiber sheet are not present. , And the value of thermal conductivity also tends to be sufficiently homogeneous.

坪量の変動係数は、例えば、下記に示す方法によって求めることができる。
1.計測対象の金属繊維シートを1cm角に切断して、金属繊維シート個片を得る。
2.上記各個片を高精度分析天秤(例えば、エー・アンド・アイ社製「BM−252」)で秤量し、各個片の質量を測定する。
3.個片が厳密な正方形に切断されていない可能性を考慮して、平行する2辺の中央付近の距離を測定し、その測定値を縦長、横長とする。
4.上記縦長、及び横長から各個片の面積を算出する。
5.上記質量を、上記面積で割ることによって各個片の坪量を算出する。
6.全個片の坪量の標準偏差を平均値で割り、100を乗じて、金属繊維シート個片の坪量の変動係数(CV値)を算出する。
なお、個片数は例えば100個以上を測定することによって、変動係数の安定化を図ることができる。また、計測対象の金属繊維シートが1cmに満たない場合には、1cmに換算した値を変動係数(CV値)とすることができる。
The coefficient of variation of the basis weight can be obtained by, for example, the method shown below.
1. 1. By cutting the metal fiber sheet to be measured in two corners 1 cm, to obtain a metal fiber sheet pieces.
2. 2. Each of the above pieces is weighed with a high-precision analytical balance (for example, "BM-252" manufactured by A & I Co., Ltd.), and the mass of each piece is measured.
3. 3. Considering the possibility that the individual pieces are not cut into strict squares, the distance near the center of two parallel sides is measured, and the measured values are vertically long and horizontally long.
4. The area of each piece is calculated from the vertically long and horizontally long pieces.
5. The basis weight of each piece is calculated by dividing the mass by the area.
6. Divide the standard deviation of the basis weight of all pieces by the average value and multiply by 100 to calculate the coefficient of variation (CV value) of the basis weight of each piece of metal fiber sheet.
The coefficient of variation can be stabilized by measuring, for example, 100 or more pieces. Further, when the metal fiber sheet to be measured is less than 1 cm 2 can be a varying value converted to 1 cm 2 coefficient (CV value).

本実施形態の金属繊維シートは、厚みや面積等に制限はなく、使用される用途に応じて適宜変更することができる。また、本実施形態の金属繊維シートは、例えば複数枚重ね合わせた態様とすることもできるし、複数枚を重ね合わせて焼結した態様とすることもできる。更には、必要に応じて絶縁被覆を施すこともできる。 The metal fiber sheet of the present embodiment is not limited in thickness, area, etc., and can be appropriately changed depending on the intended use. Further, the metal fiber sheet of the present embodiment may be, for example, a form in which a plurality of sheets are stacked or a form in which a plurality of sheets are laminated and sintered. Furthermore, an insulating coating can be applied if necessary.

以下、本実施形態の金属繊維シートの製造方法の一例について説明する。
本実施形態の金属繊維シートを得る方法としては、銅繊維若しくはアルミニウム繊維、又は銅繊維若しくはアルミニウム繊維を主体とするウェブを圧縮成形する乾式法、及び銅繊維若しくはアルミニウム繊維、又は銅繊維若しくはアルミニウム繊維を主体とする原料を湿式抄造法で抄紙する方法等が挙げられる。
乾式法により、本実施形態の金属繊維シートを得る場合には、カード法、エアレイド法等により得られた銅繊維若しくはアルミニウム繊維、又は銅繊維若しくはアルミニウム繊維を主体とするウェブを圧縮成形することができる。このとき、繊維間を結合させるために、銅繊維、又はアルミニウム繊維にバインダーを含浸させてもよい。かかるバインダーとしては、特に制限されないが、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、及びウレタン系接着剤等の有機バインダー等、並びにコロイダルシリカ、水ガラス、及びケイ酸ソーダ等の無機質接着剤を用いることができる。なお、バインダーを含浸させる代わりに、繊維の表面に熱接着性樹脂を予め被覆しておき、銅繊維若しくはアルミニウム繊維、又は銅繊維若しくはアルミニウム繊維を主体とする集合体を積層し、積層してできた積層体を加圧・加熱圧縮してもよい。
Hereinafter, an example of the method for manufacturing the metal fiber sheet of the present embodiment will be described.
Examples of the method for obtaining the metal fiber sheet of the present embodiment include a dry method of compression-molding a web mainly composed of copper fiber or aluminum fiber, copper fiber or aluminum fiber, and copper fiber or aluminum fiber, or copper fiber or aluminum fiber. Examples thereof include a method of making paper by a wet making method for a raw material mainly composed of.
When the metal fiber sheet of the present embodiment is obtained by the dry method, the copper fiber or aluminum fiber obtained by the card method, the airlaid method, or the like, or the web mainly composed of copper fiber or aluminum fiber can be compression-molded. it can. At this time, the copper fiber or the aluminum fiber may be impregnated with the binder in order to bond the fibers. The binder is not particularly limited, and examples thereof include organic binders such as acrylic adhesives, epoxy adhesives, and urethane adhesives, and inorganic adhesives such as colloidal silica, water glass, and sodium silicate. Can be used. Instead of impregnating the binder, the surface of the fiber is coated with a heat-adhesive resin in advance, and copper fiber or aluminum fiber, or an aggregate mainly composed of copper fiber or aluminum fiber is laminated and laminated. The laminated body may be pressurized and compressed by heating.

本実施形態の金属繊維シートは、銅繊維、又はアルミニウム繊維等を水中に分散させて、水中に分散した銅繊維、又はアルミニウム繊維等を抄き上げる湿式抄造法により作製することもできる。具体的には、例えば、まず撹拌ミキサーを用い、銅繊維、又はアルミニウム繊維を主体とするスラリーを作製する。次に、当該スラリーに、填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤、及び定着剤等の公知の添加剤を適宜添加することができる。 The metal fiber sheet of the present embodiment can also be produced by a wet manufacturing method in which copper fibers, aluminum fibers, or the like are dispersed in water, and the copper fibers, aluminum fibers, or the like dispersed in water are produced. Specifically, for example, first, a stirring mixer is used to prepare a slurry mainly composed of copper fibers or aluminum fibers. Next, known additives such as fillers, dispersants, thickeners, defoamers, paper strength enhancers, sizing agents, coagulants, colorants, and fixing agents can be appropriately added to the slurry. ..

銅繊維、及びアルミニウム繊維以外の繊維状物として、ポリエチレンテレフタラート(PET)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ナイロン、及びアクリル樹脂をスラリーに添加することもできる。これらの銅繊維、及びアルミニウム繊維以外の有機繊維は、加熱溶融により結着性を発揮し、金属繊維シートの形態維持性を補助等することができる。ただし、焼結によって繊維間に結着部を設ける場合においては、有機繊維等の非存在下で焼結し、確実に結着部を設けることが好ましい。 Slurries of polyethylene terephthalate (PET) resin, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene, and polyolefins such as polypropylene, polyvinyl chloride resin, aramid resin, nylon, and acrylic resin as fibrous materials other than copper fiber and aluminum fiber. It can also be added to. These copper fibers and organic fibers other than aluminum fibers exhibit binding properties by heating and melting, and can assist the morphological maintenance of the metal fiber sheet. However, when a binding portion is provided between the fibers by sintering, it is preferable to perform sintering in the absence of organic fibers or the like to surely provide the binding portion.

上記のように有機繊維等の非存在下で、銅繊維、又はアルミニウム繊維等を抄造する場合、水と繊維等との真密度の差、及び繊維の過交絡により、いわゆるダマ等の凝集物が生じやすい。そのため、適宜増粘剤等を使用することが好ましい。また、撹拌ミキサー中のスラリーは、真密度の大きな銅繊維、又はアルミニウム繊維がミキサーの底面に沈降しやすい傾向にある。そのため、底面付近を除いたスラリーを抄造スラリーとして用いることが好ましい。 When making copper fibers or aluminum fibers in the absence of organic fibers as described above, agglomerates such as so-called lumps are formed due to the difference in true density between water and fibers and the over-entanglement of fibers. It is easy to occur. Therefore, it is preferable to use a thickener or the like as appropriate. Further, in the slurry in the stirring mixer, copper fibers or aluminum fibers having a high true density tend to settle on the bottom surface of the mixer. Therefore, it is preferable to use the slurry excluding the vicinity of the bottom surface as the papermaking slurry.

次に、上記スラリーを用いて、抄紙機にて湿式抄造を実施する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、及び傾斜型抄紙機、並びにこれらの中から同種又は異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機等を用いることができる。次に、抄紙後の湿紙を、エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラムドライヤー、及び赤外方式ドライヤー等を用いて乾燥し、本実施形態のシートを得ることができる。 Next, using the above slurry, wet papermaking is carried out with a paper machine. As the paper machine, a circular net paper machine, a long net paper machine, a short net paper machine, an inclined paper machine, and a combination paper machine obtained by combining the same type or different types of paper machines can be used. .. Next, the wet paper after papermaking is dried using an air dryer, a cylinder dryer, a suction drum dryer, an infrared dryer, or the like to obtain the sheet of the present embodiment.

本実施形態の金属繊維シートを湿式抄造法により製造する場合には、抄造網上の水分を含んだ湿体シートを形成する銅繊維若しくはアルミニウム繊維、又は銅繊維若しくはアルミニウム繊維を主体とする成分を互いに交絡させる繊維交絡処理工程を実施してもよい。繊維交絡処理工程としては、例えば、湿体シート面に高圧ジェット水流を噴射する繊維交絡処理工程を採用することが好ましく、具体的には、シートの流れ方向に直交する方向に複数のノズルを配列し、当該複数のノズルから同時に高圧ジェット水流を噴射することにより、シート全体に亘って繊維同士を交絡させることができる。当該工程を経た後は、湿体シートは、ドライヤー工程を経て巻取り等される。 When the metal fiber sheet of the present embodiment is manufactured by a wet papermaking method, copper fibers or aluminum fibers that form a wet body sheet containing moisture on the papermaking net, or components mainly composed of copper fibers or aluminum fibers are used. A fiber entanglement treatment step of entwining with each other may be carried out. As the fiber entanglement treatment step, for example, it is preferable to adopt a fiber entanglement treatment step of injecting a high-pressure jet water flow onto the wet body sheet surface. Specifically, a plurality of nozzles are arranged in a direction orthogonal to the sheet flow direction. Then, by injecting a high-pressure jet water stream from the plurality of nozzles at the same time, the fibers can be entangled with each other over the entire sheet. After passing through this step, the wet body sheet is wound up through a dryer step and the like.

上述した繊維交絡処理工程を経て製造される本実施形態の金属繊維シートは、例えば、繊維同士を結着させる前に、プレス(加圧)工程を実施してもよい。結着前にプレス工程を実施することによって、その後の結着工程において、繊維間に結着部を確実に設けることができ、金属繊維シートの導電性、及び均質性が向上しやすくなる。
プレス工程は加熱下で実施してもよく、非加熱下で実施してもよい。本実施形態の金属繊維シートが、加熱溶融により結着性を発揮する有機繊維等を含む場合には、当該有機繊維等の溶融開始温度以上の温度で加熱することが有効である。本実施形態の金属繊維シートが、金属繊維のみを含む場合には、加圧のみでもよい。
プレス工程における圧力は、金属繊維シートの厚みを考慮して適宜設定することができる。例えば、厚み170μm程度の金属繊維シートにプレス工程を実施する場合、線圧300kg/cm未満、好ましくは、250kg/cm未満でプレス工程を実施することにより、本実施形態の金属繊維シートに低伝送減衰率、及び均質性を付与しやすくすることができる。当該プレス工程により、本実施形態の金属繊維シートの占積率、及び空隙率を調整することもできる。
The metal fiber sheet of the present embodiment produced through the above-mentioned fiber entanglement treatment step may be subjected to a press (pressurization) step before binding the fibers to each other, for example. By carrying out the pressing step before the binding, the binding portion can be surely provided between the fibers in the subsequent binding step, and the conductivity and homogeneity of the metal fiber sheet can be easily improved.
The pressing step may be carried out under heating or under non-heating. When the metal fiber sheet of the present embodiment contains an organic fiber or the like that exhibits binding properties by heating and melting, it is effective to heat the organic fiber or the like at a temperature equal to or higher than the melting start temperature. When the metal fiber sheet of the present embodiment contains only metal fibers, only pressurization may be performed.
The pressure in the pressing process can be appropriately set in consideration of the thickness of the metal fiber sheet. For example, when the pressing process is performed on a metal fiber sheet having a thickness of about 170 μm, the pressing process is performed at a linear pressure of less than 300 kg / cm, preferably less than 250 kg / cm, so that low transmission to the metal fiber sheet of the present embodiment is performed. It is possible to easily impart the attenuation rate and homogeneity. By the pressing process, the space factor and the porosity of the metal fiber sheet of the present embodiment can be adjusted.

本実施形態の金属繊維シートの繊維同士を結着させる方法としては、金属繊維シートを焼結する方法、化学エッチングにより結着する方法、レーザー溶着する方法、IH加熱を利用して結着する方法、ケミカルボンド法、及びその他公知のサーマルボンド法等を用いることができる。これらの中でも、金属繊維シートを焼結する方法は、金属繊維シートに含まれている繊維同士を確実に結着し、繊維間を固定することができ、金属繊維シートの伝送減衰率、熱伝導率、及び坪量の変動係数(CV値)が安定しやすくなるため好ましい。 As a method of binding the fibers of the metal fiber sheet of the present embodiment, a method of sintering the metal fiber sheet, a method of binding by chemical etching, a method of laser welding, and a method of binding using IH heating are used. , Chemical bond method, and other known thermal bond methods can be used. Among these, the method of sintering the metal fiber sheet can surely bind the fibers contained in the metal fiber sheet to each other and fix the fibers between the fibers, and the transmission attenuation rate and heat conduction of the metal fiber sheet can be fixed. It is preferable because the fluctuation coefficient (CV value) of the rate and the basis weight becomes stable easily.

金属繊維シートを焼結させるには、真空中又は非酸化雰囲気中で金属繊維の融点以下の温度で焼結する焼結工程を経ることが好ましい。焼結工程を経た金属繊維シートは、金属繊維シートに含まれている繊維同士が、焼結により結着されている。上述したように、焼結によって金属繊維間に結着部を設ける場合には、有機繊維等の非存在下で焼結することが好ましい。焼結工程を実施することにより、金属繊維のみで構成されるシートであっても、金属繊維同士の接点が結着し、確実に結着部を設けることができ、低伝送減衰率(導電性)、及び均質性が安定しやすい。 In order to sinter the metal fiber sheet, it is preferable to go through a sintering step of sintering at a temperature equal to or lower than the melting point of the metal fiber in a vacuum or a non-oxidizing atmosphere. In the metal fiber sheet that has undergone the sintering process, the fibers contained in the metal fiber sheet are bonded to each other by sintering. As described above, when a binding portion is provided between the metal fibers by sintering, it is preferable to sinter in the absence of organic fibers or the like. By carrying out the sintering process, even if the sheet is composed of only metal fibers, the contacts of the metal fibers are bonded to each other, and the bonded portion can be surely provided, and the transmission damping factor (conductivity) is low. ), And the homogeneity is easy to stabilize.

焼結工程を経た金属繊維シートは、さらにプレス工程を経ることが好ましい。焼結工程の後、プレス工程を経ることで、金属繊維シートの導電性、及び均質性がさらに向上しやすくなる。例えば、金属繊維シートが、金属繊維の不織布である場合、金属繊維がランダムに交絡した不織布は、プレスによって、厚み方向だけでなく、面方向にも繊維のシフトが生じる。これにより焼結時には空隙であった箇所にも繊維が配置されやすくなり、かかる状態が銅繊維、及びアルミニウム繊維等が具備する塑性変形特性によって維持される。
焼結工程の後に実施されるプレス工程の圧力は、金属繊維シートの厚みを考慮して適宜設定することができる。
The metal fiber sheet that has undergone the sintering step is preferably further subjected to the pressing step. By going through the pressing process after the sintering process, the conductivity and homogeneity of the metal fiber sheet can be further improved. For example, when the metal fiber sheet is a non-woven fabric of metal fibers, the non-woven fabric in which the metal fibers are randomly entangled causes a fiber shift not only in the thickness direction but also in the surface direction by pressing. As a result, the fibers are easily arranged even in the places that were voids at the time of sintering, and such a state is maintained by the plastic deformation characteristics of the copper fibers, the aluminum fibers, and the like.
The pressure in the pressing step performed after the sintering step can be appropriately set in consideration of the thickness of the metal fiber sheet.

本実施形態の金属繊維シートは、上述の方法によって製造することができる。かかる金属繊維シートの伝送減衰率、及び熱伝導率は、金属繊維シートの占積率、空隙率、金属繊維シートの厚み、及び銅繊維、又はアルミニウム繊維のカサ密度等を調整することによって所定の値に調整することができる。 The metal fiber sheet of the present embodiment can be produced by the above-mentioned method. The transmission attenuation rate and the thermal conductivity of the metal fiber sheet are determined by adjusting the space factor, the void ratio, the thickness of the metal fiber sheet, the bulk density of the copper fiber or the aluminum fiber, and the like. Can be adjusted to a value.

以上説明した本実施形態の金属繊維シートは、金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されており、ソリッド材との伝送減衰率差が±5%以内であるから、従来のソリッド材と同等の導電性を有する。さらに、本実施形態の金属繊維シートには、銅繊維間に空隙があり、熱伝導率が150W/m・K以下であるから、伝熱性が低い。 In the metal fiber sheet of the present embodiment described above, the fibers contained in the metal fiber sheet are bonded to each other at least in part, and the difference in transmission attenuation rate from the solid material is within ± 5%. , Has the same conductivity as conventional solid materials. Further, the metal fiber sheet of the present embodiment has voids between the copper fibers and has a thermal conductivity of 150 W / m · K or less, so that the heat transfer property is low.

[配線部材]
以下、本実施形態の配線部材について説明するが、本発明の配線部材は、下記の記載に限定されない。
本実施形態の配線部材は、本実施形態の金属繊維シートを用いた配線部材である。すなわち、本実施形態の配線部材は、本実施形態の金属繊維シートを導体の材料として用いて製造された配線部材である。
[Wiring member]
Hereinafter, the wiring member of the present embodiment will be described, but the wiring member of the present invention is not limited to the following description.
The wiring member of this embodiment is a wiring member using the metal fiber sheet of this embodiment. That is, the wiring member of the present embodiment is a wiring member manufactured by using the metal fiber sheet of the present embodiment as the material of the conductor.

本実施形態の配線部材は、電気回路における導電経路として使用することができる。例えば、本実施形態の配線部材は、素子、端子、被覆材、及び絶縁体等の公知の構成を付加して使用することができるほか、配線部材で用いられる公知の冷却機構を備えることもできる。 The wiring member of this embodiment can be used as a conductive path in an electric circuit. For example, the wiring member of the present embodiment can be used by adding a known configuration such as an element, a terminal, a covering material, and an insulator, and can also be provided with a known cooling mechanism used in the wiring member. ..

本実施形態の配線部材は、例えば、原子力分野におけるガラス溶融炉で使用される高周波加熱コイルに使用することができる。一般に、高周波電流が配線部材に通電されると、表皮効果によって導体表面の電流密度が高くなり、周波数が高いほど、電流が導体表面に集中し、導体の交流抵抗が高くなりやすい。
本実施形態の配線部材は、導体が金属繊維シートで構成されているため、ソリッド材を用いた配線部材と比べて、金属繊維の表面部分と中心部分とで電流密度の差が生じにくく、導体の交流抵抗が高くなりにくい。
The wiring member of this embodiment can be used, for example, in a high frequency heating coil used in a glass melting furnace in the nuclear power field. Generally, when a high-frequency current is applied to a wiring member, the current density on the surface of the conductor increases due to the skin effect, and the higher the frequency, the more the current concentrates on the surface of the conductor, and the AC resistance of the conductor tends to increase.
In the wiring member of the present embodiment, since the conductor is made of a metal fiber sheet, a difference in current density is less likely to occur between the surface portion and the central portion of the metal fiber as compared with the wiring member using a solid material, and the conductor. AC resistance is unlikely to increase.

上記の例示の他にも、本実施形態の配線部材は、例えば、半導体分野におけるプラズマ処理装置の給電用の配線部材として用いることができ、自動車分野におけるバスバー等に使用することができる。以下、半導体分野におけるプラズマ処理装置の給電用の配線部材について説明し、自動車分野におけるバスバーについては後述する本実施形態の「[バスバー]」の項で説明する。 In addition to the above examples, the wiring member of the present embodiment can be used, for example, as a wiring member for supplying power to a plasma processing apparatus in the semiconductor field, and can be used for a bus bar or the like in the automobile field. Hereinafter, the wiring member for supplying power to the plasma processing apparatus in the semiconductor field will be described, and the bus bar in the automobile field will be described in the section “[Bus bar]” of the present embodiment described later.

[プラズマ処理装置の給電用の配線部材]
本実施形態の配線部材は、高周波電源を用いるプラズマ処理装置の給電用の配線部材として利用することができる。
図1は、本発明を適用した一実施形態に係る配線部材2a,2bを備えるプラズマ処理装置10の一例を示す断面図である。図1に示すように、プラズマ処理装置10は、電極1a(1b)と、配線部材2a(2b)と、交流電源3a(3b)と、真空容器4とを備えて構成されている。
[Wiring member for power supply of plasma processing device]
The wiring member of this embodiment can be used as a wiring member for supplying power to a plasma processing apparatus using a high frequency power supply.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus 10 including wiring members 2a and 2b according to an embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 10 includes an electrode 1a (1b), a wiring member 2a (2b), an AC power supply 3a (3b), and a vacuum vessel 4.

電極1aと、電極1bとは、真空容器4に収容されている。電極1a(1b)は、配線部材2a(2b)を介して、交流電源3a(3b)と接続されている。
電極1bは、高周波電流を通電されることにより、真空容器4に供給されるプロセスガスを原料として、ウエハW等の薄膜を形成することができる。
The electrode 1a and the electrode 1b are housed in the vacuum container 4. The electrodes 1a (1b) are connected to the AC power supply 3a (3b) via the wiring member 2a (2b).
By energizing the electrode 1b with a high-frequency current, a thin film such as a wafer W can be formed from the process gas supplied to the vacuum vessel 4.

配線部材2a(2b)は、電極1a(1b)と交流電源3a(3b)との間に設けられている。配線部材2a(2b)は、電極1a(1b)と交流電源3a(3b)とを電気的に接続している。 The wiring member 2a (2b) is provided between the electrode 1a (1b) and the AC power supply 3a (3b). The wiring member 2a (2b) electrically connects the electrodes 1a (1b) and the AC power supply 3a (3b).

配線部材2a(2b)は、棒体6a(6b)の表面を被覆するように設けられている。
棒体6a(6b)は、第1の端部が電極1a(1b)と接続されており、第2の端部が交流電源3a(3b)と接続されている。棒体6a(6b)は、交流電源3a(3b)に支持されている。
配線部材2a(2b)は、電極1a(1b)と交流電源3a(3b)とを電気的に接続し、電極1a(1b)に交流電源3a(3b)から電力を供給することができる。
The wiring member 2a (2b) is provided so as to cover the surface of the rod body 6a (6b).
The rod body 6a (6b) has a first end connected to the electrode 1a (1b) and a second end connected to the AC power supply 3a (3b). The rod body 6a (6b) is supported by the AC power supply 3a (3b).
The wiring member 2a (2b) can electrically connect the electrodes 1a (1b) and the AC power supply 3a (3b), and supply electric power to the electrodes 1a (1b) from the AC power supply 3a (3b).

上記のように構成されたプラズマ処理装置の電極1a(1b)は、ウエハW等の薄膜を形成する処理を行う際に、300℃以上の高温となることがある。交流電源3a(3b)は、熱の影響を受けやすく、かかる熱により故障等の不具合が生じやすくなる。そのため、プラズマ処理装置10は、配線部材2a(2b)を介して、交流電源3a(3b)から電極1a(1b)に電力を供給している。
棒体6a(6b)は、空気等の冷媒が流れる中空状の流路5a(5b)が、棒体6a(6b)の内部に設けられている。流路5a(5b)は、通電により発熱した配線部材2a(2b)、及び電極1a(1b)を冷却すること等を目的として設けられている。
The electrodes 1a (1b) of the plasma processing apparatus configured as described above may have a high temperature of 300 ° C. or higher when forming a thin film such as a wafer W. The AC power supply 3a (3b) is easily affected by heat, and the heat is likely to cause problems such as failure. Therefore, the plasma processing device 10 supplies electric power from the AC power supply 3a (3b) to the electrodes 1a (1b) via the wiring members 2a (2b).
The rod body 6a (6b) is provided with a hollow flow path 5a (5b) through which a refrigerant such as air flows, inside the rod body 6a (6b). The flow path 5a (5b) is provided for the purpose of cooling the wiring member 2a (2b) and the electrode 1a (1b) that generate heat by energization.

配線部材2a(2b)は、本実施形態の金属繊維シートを用いて製造されているので、熱伝導率が、ソリッド材を用いて製造された配線部材と比べて低い。そのため、例えば電極1a(1b)等の高温部分で発生した熱が、交流電源3a(3b)等の周囲の機器装置に伝熱しにくい。また、本実施形態の配線部材は、本実施形態の金属繊維シートを用いて製造されているので、ソリッド材を用いた配線部材と同等の導電性を具備することができる。 Since the wiring member 2a (2b) is manufactured by using the metal fiber sheet of the present embodiment, the thermal conductivity is lower than that of the wiring member manufactured by using the solid material. Therefore, for example, the heat generated in the high temperature portion such as the electrodes 1a (1b) is unlikely to be transferred to the surrounding equipment such as the AC power supply 3a (3b). Further, since the wiring member of the present embodiment is manufactured by using the metal fiber sheet of the present embodiment, it can have the same conductivity as the wiring member using the solid material.

配線部材2a(2b)は、本実施形態の金属繊維シートを用いているので、高温の電極で発生した熱を、周囲の機器装置に伝熱しにくい。そのため、高い電流値や、高周波を用いて電極に通電し、電極がさらに発熱しても、電源等の周囲の装置部分に伝熱しにくい。また、配線部材2a(2b)は、本実施形態の金属繊維シートを用いているので、ソリッド材を用いた配線部材と同等の電力を電極1a(1b)に供給することができる。
よって、本実施形態の配線部材によれば、ソリッド材では達成できなかったような高い電流値や、高周波を用いて電極に通電することができる。
Since the wiring member 2a (2b) uses the metal fiber sheet of the present embodiment, it is difficult to transfer the heat generated by the high-temperature electrode to the surrounding equipment. Therefore, even if the electrode is energized using a high current value or high frequency and the electrode further generates heat, it is difficult to transfer heat to the surrounding device portion such as the power supply. Further, since the wiring member 2a (2b) uses the metal fiber sheet of the present embodiment, the same electric power as that of the wiring member using the solid material can be supplied to the electrodes 1a (1b).
Therefore, according to the wiring member of the present embodiment, it is possible to energize the electrode by using a high current value or a high frequency that cannot be achieved by the solid material.

なお、プラズマ処理装置10は、上述した構成の他に、真空容器4にプロセスガスを供給する供給配管、真空容器4からプロセスガスを排出する排出配管等の公知の構成を付加することができる。 In addition to the above-described configuration, the plasma processing apparatus 10 can be provided with known configurations such as a supply pipe for supplying the process gas to the vacuum vessel 4 and a discharge pipe for discharging the process gas from the vacuum vessel 4.

供給配管から真空容器に供給されたプロセスガスは、ウエハWの形成反応に使用され、排気配管から排出される。かかるウエハWの生産性は、例えば、電極1bの面積が大きいほど向上しやすい。ここで電極1bの面積を大きくすると、より高い電流値で電極1b(1a)に通電する必要がある。 The process gas supplied from the supply pipe to the vacuum vessel is used for the formation reaction of the wafer W and is discharged from the exhaust pipe. For example, the larger the area of the electrode 1b, the easier it is for the productivity of the wafer W to improve. If the area of the electrode 1b is increased here, it is necessary to energize the electrode 1b (1a) with a higher current value.

プラズマ処理装置10は、配線部材2a(2b)を備えるので、より高い電流値で電極に通電することができる。よって、プラズマ処理装置10によれば、薄膜形成等のプラズマ処理の生産性の向上を図ることができる。 Since the plasma processing device 10 includes the wiring members 2a (2b), the electrodes can be energized with a higher current value. Therefore, according to the plasma processing apparatus 10, it is possible to improve the productivity of plasma processing such as thin film formation.

なお、本実施形態の配線部材においては、例えば本実施形態の金属繊維シートを複数枚重ね合わせた態様とすることもできるし、複数枚を重ね合わせて焼結した態様とすることもできる。更には、必要に応じて絶縁被覆を施すこともできる。 In the wiring member of the present embodiment, for example, a plurality of metal fiber sheets of the present embodiment may be laminated, or a plurality of metal fiber sheets may be laminated and sintered. Furthermore, an insulating coating can be applied if necessary.

[バスバー]
図2は、自動車分野におけるバスバーについて説明するための図である。具体的に、図2は、電気自動車の駆動系の電気回路の一例を示す模式図である。図2に示すように電気回路20は、電池ユニット11と、冷媒流路15と、チラー16とを備えて概略構成されている。
[Busbar]
FIG. 2 is a diagram for explaining a bus bar in the automobile field. Specifically, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an electric circuit of a drive system of an electric vehicle. As shown in FIG. 2, the electric circuit 20 is roughly configured with a battery unit 11, a refrigerant flow path 15, and a chiller 16.

図2に示すように、電池ユニット11は、電池12と、本実施形態のバスバー13と、ヒューズ14とを備えて概略構成されている。
電池ユニット11は、電気自動車が備える駆動用モーター等(図示略)に電力を供給するためのものである。電池ユニット11は、図示せぬコンタクタを介して、駆動用モーター等と接続されている。電池ユニット11においては、電池12と、バスバー13と、ヒューズ14と、コンタクタ(図示略)とがこの順に接続されている。すなわち、電池ユニット11においては、バスバー13が、電池12とヒューズ14との間に設けられている。なお、図2中、電池12は、1つのみ図示されているが、電池ユニット11は、電池12を複数備えてもよい。
As shown in FIG. 2, the battery unit 11 is roughly configured with a battery 12, a bus bar 13 of the present embodiment, and a fuse 14.
The battery unit 11 is for supplying electric power to a drive motor or the like (not shown) included in an electric vehicle. The battery unit 11 is connected to a drive motor or the like via a contactor (not shown). In the battery unit 11, the battery 12, the bus bar 13, the fuse 14, and the contactor (not shown) are connected in this order. That is, in the battery unit 11, the bus bar 13 is provided between the battery 12 and the fuse 14. Although only one battery 12 is shown in FIG. 2, the battery unit 11 may include a plurality of batteries 12.

電池ユニット11は、本実施形態のバスバー13を導電経路として備えている。
本実施形態のバスバー13は、本実施形態の金属繊維シートを用いているので、従来のバスバーと同等の導電性を具備している。よって、電池ユニット11は、従来のバスバーと同等の電力を供給することができる。
本実施形態のバスバー13は、本実施形態の金属繊維シートを用いているので、熱伝導率がソリッド材を用いた従来のバスバーと比べて低い。そのため、例えばヒューズ14等で発生した熱が、バスバー13を介して電池12等の周囲の部材に伝熱しにくい。よって、電池ユニット11は、ヒューズ14で発生する熱に起因する電池12の劣化等を防止することができる。
したがって、以上より、本実施形態のバスバーによれば、電池ユニット11が発熱による電流値の制限を受けにくくなるので、ソリッド材では達成できなかったような高い電流値で通電することができる。
The battery unit 11 includes the bus bar 13 of the present embodiment as a conductive path.
Since the bus bar 13 of the present embodiment uses the metal fiber sheet of the present embodiment, it has the same conductivity as the conventional bus bar. Therefore, the battery unit 11 can supply electric power equivalent to that of the conventional bus bar.
Since the bus bar 13 of the present embodiment uses the metal fiber sheet of the present embodiment, the thermal conductivity is lower than that of the conventional bus bar using a solid material. Therefore, for example, the heat generated by the fuse 14 or the like is unlikely to be transferred to the surrounding members such as the battery 12 via the bus bar 13. Therefore, the battery unit 11 can prevent deterioration of the battery 12 due to heat generated by the fuse 14.
Therefore, from the above, according to the bus bar of the present embodiment, the battery unit 11 is less likely to be limited by the current value due to heat generation, so that the battery unit 11 can be energized with a high current value that cannot be achieved by the solid material.

チラー16は、冷媒流路15を介して電池ユニット11を冷却することができる。
冷媒流路15は、チラー16と接続されている。電気回路20においては、冷媒流路15を流れる冷媒が、電池12の周囲と、バスバー13の周囲、又はバスバー13の内部とを循環することができる。冷媒流路15内に冷媒を導入、又は循環させる際には、例えば、ポンプ(図示略)を使用してもよい。本実施形態で用いられる冷媒は、例えば、フッ素系不活性液体、及び絶縁性オイル等の絶縁性液体等の公知の冷媒であってもよいし、空気等の気体であってもよい。
The chiller 16 can cool the battery unit 11 via the refrigerant flow path 15.
The refrigerant flow path 15 is connected to the chiller 16. In the electric circuit 20, the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 15 can circulate around the battery 12, around the bus bar 13, or inside the bus bar 13. When introducing or circulating the refrigerant in the refrigerant flow path 15, for example, a pump (not shown) may be used. The refrigerant used in the present embodiment may be, for example, a known refrigerant such as a fluorine-based inert liquid and an insulating liquid such as insulating oil, or a gas such as air.

バスバー13は、本実施形態の金属繊維シートを用いている。本実施形態の金属繊維シートは、シートの内面に金属繊維によって形成される空隙を有することができる。よって金属繊維シートは、外面の表面積と内面の表面積とを広くとることができ、冷媒による冷却効果が高まりやすい。よって、電気回路20においては、バスバー13の内部に冷媒流路15を形成することができる。冷媒流路15がバスバー13の内部に形成されることより、バスバー13の内部が効果的に冷却され得る。 The bus bar 13 uses the metal fiber sheet of the present embodiment. The metal fiber sheet of the present embodiment can have voids formed by the metal fibers on the inner surface of the sheet. Therefore, the surface area of the outer surface and the surface area of the inner surface of the metal fiber sheet can be widened, and the cooling effect of the refrigerant tends to be enhanced. Therefore, in the electric circuit 20, the refrigerant flow path 15 can be formed inside the bus bar 13. Since the refrigerant flow path 15 is formed inside the bus bar 13, the inside of the bus bar 13 can be effectively cooled.

なお、バスバー13の内部に冷媒流路15を形成せずとも、バスバー13の内部には、金属線シートが備える空隙によって空気等の流路が確保される。よって、電気回路20においては、バスバー13の内部に冷媒流路15が形成されるか否かに関わらず、冷媒によるバスバー13の冷却効果が高まりやすい。 Even if the refrigerant flow path 15 is not formed inside the bus bar 13, a flow path for air or the like is secured inside the bus bar 13 by the voids provided in the metal wire sheet. Therefore, in the electric circuit 20, the cooling effect of the refrigerant bar 13 is likely to be enhanced regardless of whether or not the refrigerant flow path 15 is formed inside the bus bar 13.

以上説明したように、電気回路20は、冷媒流路15とチラー16とを備えているので、バスバー13の冷却効果を高めることができる。そのため、電気回路20は、バスバー13が備える低伝熱性をより良好なものとすることができる。さらに、電気回路20は、バスバー13の低伝熱性をより良好なものとすることで、バスバー13にさらに高い電流値で通電することができる。 As described above, since the electric circuit 20 includes the refrigerant flow path 15 and the chiller 16, the cooling effect of the bus bar 13 can be enhanced. Therefore, the electric circuit 20 can improve the low heat transfer property of the bus bar 13. Further, the electric circuit 20 can energize the bus bar 13 with a higher current value by making the low heat transfer property of the bus bar 13 better.

なお、本実施形態のバスバーは、例えば本実施形態の金属繊維シートを複数枚重ね合わせた態様とすることもできるし、複数枚を重ね合わせて焼結した態様とすることもできる。更には、必要に応じて絶縁被覆を施すこともできる。 The bus bar of the present embodiment may be, for example, a mode in which a plurality of metal fiber sheets of the present embodiment are stacked, or a mode in which a plurality of sheets are laminated and sintered. Furthermore, an insulating coating can be applied if necessary.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following description.

(実施例1)
繊維の直径が18.5μm、平均繊維長が3mm、断面形状が略円環状の銅繊維を水中で分散し、増粘剤を適宜添加してミキサーで撹拌し、抄造スラリーとした。この抄造スラリーからミキサー底部の銅繊維濃度の高い部分を取り除いた。その後、抄造スラリーを用いて、坪量300g/mを目安に抄造網上に投入し、脱水・乾燥を経て銅繊維不織布を得た。その後、同不織布を、常温で線圧80kg/cmでプレス後、水素ガス75質量%、窒素ガス25質量%の雰囲気中で1020℃、40分間加熱して銅繊維間を焼結させて、実施例1の銅繊維シートを得た。得られた銅繊維不織布の厚みは240μmであった。
次に、得られた銅繊維シートを24cm×18cmに裁断し、図3のマッピング図の点線部で1cmに裁断し、1〜24、A〜S(Iを除く)で区画される計432個の個片を得た。この個片の質量と、面積の測定値から、各個片の坪量等を算出した。全個片の標準偏差と平均値から算出した坪量の変動係数は、4.5、平均空隙率は86.0%であった。
(Example 1)
Copper fibers having a fiber diameter of 18.5 μm, an average fiber length of 3 mm, and a substantially annular cross-sectional shape were dispersed in water, a thickener was appropriately added, and the mixture was stirred with a mixer to prepare a papermaking slurry. The portion of the bottom of the mixer having a high copper fiber concentration was removed from this papermaking slurry. Then, using the papermaking slurry, the paper was put on a papermaking net with a basis weight of 300 g / m 2 as a guide, and dehydrated and dried to obtain a copper fiber non-woven fabric. Then, the non-woven fabric is pressed at a linear pressure of 80 kg / cm at room temperature and then heated at 1020 ° C. for 40 minutes in an atmosphere of 75% by mass of hydrogen gas and 25% by mass of nitrogen gas to sinter the copper fibers. The copper fiber sheet of Example 1 was obtained. The thickness of the obtained copper fiber non-woven fabric was 240 μm.
Next, the obtained copper fiber sheet was cut into 24 cm × 18 cm, cut into 1 cm 2 at the dotted line portion in the mapping diagram of FIG. 3, and divided into 1 to 24 and A to S (excluding I), for a total of 432. Obtained pieces. From the mass of this piece and the measured value of the area, the basis weight of each piece was calculated. The coefficient of variation of the basis weight calculated from the standard deviation and the average value of all the pieces was 4.5, and the average void ratio was 86.0%.

(実施例2)
坪量の目安を、600g/mを目安としたこと、及び焼結後に厚み方向に700kg/cmの荷重でプレスしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚み124μm、平均空隙率45.9%の実施例2の銅繊維シートを得た。実施例1と同様の方法で算出した坪量の変動係数は5.9であった。
(Example 2)
Similar to Example 1, the thickness is 124 μm and the average porosity is 45, except that the basis weight is 600 g / m 2 and the thickness is pressed with a load of 700 kg / cm after sintering. A 9.9% copper fiber sheet of Example 2 was obtained. The coefficient of variation of the basis weight calculated by the same method as in Example 1 was 5.9.

(実施例3)
焼結後に厚み方向にプレスしなかったこと以外は、実施例2と同様にして、厚み496μm、平均空隙率85.7%の実施例3の銅繊維シートを得た。実施例1と同様の方法で算出した坪量の変動係数は6.8であった。
(Example 3)
A copper fiber sheet of Example 3 having a thickness of 496 μm and an average porosity of 85.7% was obtained in the same manner as in Example 2 except that the copper fiber sheet was not pressed in the thickness direction after sintering. The coefficient of variation of the basis weight calculated by the same method as in Example 1 was 6.8.

(実施例4)
焼結後に厚み方向に220kg/cmの荷重でプレスしたこと以外は、実施例1と同様にして、厚み104μm、平均空隙率67.7%の実施例4の銅繊維シートを得た。実施例1と同様の方法で算出した坪量の変動係数は4.1であった。
(Example 4)
A copper fiber sheet of Example 4 having a thickness of 104 μm and an average porosity of 67.7% was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was pressed with a load of 220 kg / cm in the thickness direction after sintering. The coefficient of variation of the basis weight calculated by the same method as in Example 1 was 4.1.

(比較例1)
100μmtの銅箔を比較例1とした。なお、銅箔は、ソリッド材である。
(Comparative Example 1)
A 100 μmt copper foil was used as Comparative Example 1. The copper foil is a solid material.

(比較例2)
100μmtのアルミニウム箔を比較例2とした。なお、アルミニウム箔は、ソリッド材である。
(Comparative Example 2)
A 100 μmt aluminum foil was used as Comparative Example 2. The aluminum foil is a solid material.

各例で得られた銅繊維シートの伝送減衰率、及び熱伝導率を下記の記載にしたがって測定した。測定結果を表1に示す。 The transmission attenuation and thermal conductivity of the copper fiber sheets obtained in each example were measured according to the following description. The measurement results are shown in Table 1.

(伝送減衰率)
IEC−62333に規定されているノイズ抑制シートの評価方法を基に、伝送減衰率を測定した。具体的には、グランド面付きの基板材料(中興化成工業社製「CGP−500A」)に、特性インピーダンスが50Ωの伝送線路を銅箔で作製し、これをネットワークアナライザ(アジレント・テクノロジー社製「PNA−L N5230C」)にコネクタで接続し、10MHz〜10GHzの周波数範囲でSパラメーターを測定し、反射係数|S11|および透過係数|S21|から以下の式により算出した。
(伝送減衰率(%))=1−(|S11+|S21)×100
ここで、|S11|は反射係数(反射電力/伝送線路への入力電力)、|S22|は透過係数(出力電力/伝送線路への入力電力)である。グランド面の金属を、実施例および比較例に示す各金属シートに変え、伝送減衰率への影響を評価した。
印加周波数と伝送減衰率の関係を図4に示す。
(Transmission attenuation rate)
The transmission attenuation factor was measured based on the evaluation method of the noise suppression sheet specified in IEC-62333. Specifically, a transmission line with a characteristic impedance of 50Ω is made of copper foil on a substrate material with a ground surface (“CGP-500A” manufactured by Chuko Kasei Kogyo Co., Ltd.), and this is manufactured by a network analyzer (Agilent Technology Co., Ltd. “CGP-500A”). It was connected to PNA-L N5230C) with a connector, the S parameter was measured in the frequency range of 10 MHz to 10 GHz, and it was calculated from the reflection coefficient | S 11 | and the transmission coefficient | S 21 | by the following formula.
(Transmission attenuation rate (%)) = 1- (| S 11 | 2 + | S 21 | 2 ) x 100
Here, | S 11 | is a reflection coefficient (reflected power / input power to the transmission line), and | S 22 | is a transmission coefficient (output power / input power to the transmission line). The metal on the ground surface was changed to each metal sheet shown in Examples and Comparative Examples, and the effect on the transmission attenuation rate was evaluated.
The relationship between the applied frequency and the transmission attenuation factor is shown in FIG.

(カサ密度)
試料の坪量と厚みから以下の式により算出した。
(カサ密度(kg/m))=(坪量(g/m)/厚み(μm)×1000)
得られた熱拡散率、比熱容量、およびカサ密度から、熱伝導率は以下の式により算出される。
(熱伝導率(W/(m・K)))=(熱拡散率(m/sec))×(比熱容量(J/(K・kg))×(カサ密度(kg/m))
(Casa density)
It was calculated from the basis weight and thickness of the sample by the following formula.
(Casa density (kg / m 3 )) = (Basis weight (g / m 2 ) / Thickness (μm) x 1000)
From the obtained thermal diffusivity, specific heat capacity, and bulk density, the thermal conductivity is calculated by the following formula.
(Thermal conductivity (W / (m · K))) = (Thermal diffusivity (m 2 / sec)) × (Specific heat capacity (J / (K · kg)) × (Bass density (kg / m 2 )))

(熱伝導率)
光交流法により、各例の金属シートの面内方向の熱拡散率を測定し、金属シートの比熱容量およびカサ密度を乗じて熱伝導率を算出した。具体的には、試料となる各例の金属シートにカーボンスプレーを塗布して黒色化し、光交流法熱拡散率測定装置(アドバンス理工社製「LaserPIT」)にセットして、室温、0.01Pa以下の減圧雰囲気下、レーザー加熱光の周波数2.5Hzで熱拡散率を測定した。
次に、空容器、秤量した試料、および重量と比熱容量が既知の標準試料(サファイア)を、DSC(セイコーインスツルメンツ社製「DSC6200」)で、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minにて10℃〜250℃の範囲で測定した吸発熱量から、試料の比熱容量を算出した。
空隙率と熱伝導率の関係を図5に示す。
(Thermal conductivity)
The thermal diffusivity in the in-plane direction of the metal sheet of each example was measured by the optical exchange method, and the thermal conductivity was calculated by multiplying the specific heat capacity and bulk density of the metal sheet. Specifically, a carbon spray is applied to the metal sheet of each example as a sample to blacken it, and it is set in an optical diffusivity measuring device (“LaserPIT” manufactured by Advance Riko Co., Ltd.) at room temperature, 0.01 Pa. The thermal diffusivity was measured at a frequency of 2.5 Hz of laser heating light under the following reduced pressure atmosphere.
Next, an empty container, a weighed sample, and a standard sample (sapphire) having a known weight and specific heat capacity are placed in a DSC (“DSC6200” manufactured by Seiko Instruments) in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 10 ° C./min. The specific heat capacity of the sample was calculated from the calorific value absorbed and generated in the range of 10 ° C. to 250 ° C.
The relationship between the porosity and the thermal conductivity is shown in FIG.

Figure 0006840633
Figure 0006840633

表1に示すように、実施例1〜3の銅繊維シートのソリッド材との伝送減衰率差は、各印加周波数(10MHz,100MHz,1GHz,10GHz)で、それぞれ5%以下であった。また、図4に示すように、実施例1〜3の銅繊維シートの伝送減衰率が、印加周波数に対して示す挙動は、比較例1,2の金属シートの伝送減衰率の挙動とほとんど一致することが判った。以上より、実施例1〜3の銅繊維シートは、ソリッド材と同等又は同等以上の導電性を具備することが判った。 As shown in Table 1, the difference in transmission attenuation of the copper fiber sheets of Examples 1 to 3 from the solid material was 5% or less at each applied frequency (10 MHz, 100 MHz, 1 GHz, 10 GHz). Further, as shown in FIG. 4, the behavior of the transmission attenuation of the copper fiber sheets of Examples 1 to 3 with respect to the applied frequency is almost the same as the behavior of the transmission attenuation of the metal sheets of Comparative Examples 1 and 2. It turned out to do. From the above, it was found that the copper fiber sheets of Examples 1 to 3 have the same or higher conductivity than the solid material.

表1に示すように、実施例1,2の銅繊維シートの熱伝導率は、それぞれ150W/m・K以下であった。これに対して比較例1,2の熱伝導率は、いずれも150W/m・Kを超えていた。また、図5に示すように、実施例の銅繊維シートの空隙率が高いほど、熱伝導率が低下することが判った。以上より、実施例1,2の銅繊維シートは、ソリッド材より伝熱性が低いことが判った。 As shown in Table 1, the thermal conductivity of the copper fiber sheets of Examples 1 and 2 was 150 W / m · K or less, respectively. On the other hand, the thermal conductivity of Comparative Examples 1 and 2 exceeded 150 W / m · K. Further, as shown in FIG. 5, it was found that the higher the porosity of the copper fiber sheet of the example, the lower the thermal conductivity. From the above, it was found that the copper fiber sheets of Examples 1 and 2 had lower heat transfer properties than the solid material.

1 電極
2 配線部材
3 交流電源
4 真空容器
5 流路
6 棒体
10 プラズマ処理装置
11 電池ユニット
12 電池
13 バスバー
14 ヒューズ
15 冷媒流路
16 チラー
20 電気回路
1 Electrode 2 Wiring member 3 AC power supply 4 Vacuum vessel 5 Flow path 6 Rod body 10 Plasma processing device 11 Battery unit 12 Battery 13 Bus bar 14 Fuse 15 Refrigerant flow path 16 Chiller 20 Electric circuit

Claims (4)

銅繊維からなる金属繊維シートであ
前記金属繊維シートに含まれている繊維同士が、少なくとも一部で結着されており、
前記金属繊維シートと同組成のソリッド材との下記方法で算出される伝送減衰率差が±5%以内であり、
熱伝導率が150W/m・K以下である金属繊維シート。
伝送減衰率差の算出方法:100mm×50mmの寸法の金属繊維シート、100mm×50mmの寸法の前記ソリッド材のそれぞれについて、10MHz〜10GHzの周波数範囲内で伝送減衰率(%)を測定し、前記伝送減衰率差(%)を算出する。
Metal fiber sheet der consisting of a copper fiber is,
The fibers contained in the metal fiber sheet are bonded to each other at least in part.
The difference in transmission attenuation calculated by the following method between the metal fiber sheet and the solid material having the same composition is within ± 5%.
A metal fiber sheet having a thermal conductivity of 150 W / m · K or less.
Calculation method of transmission attenuation factor difference: The transmission attenuation factor (%) is measured within a frequency range of 10 MHz to 10 GHz for each of the metal fiber sheet having a size of 100 mm × 50 mm and the solid material having a size of 100 mm × 50 mm. Calculate the transmission attenuation factor difference (%).
前記繊維同士が、焼結により結着されている請求項1に記載の金属繊維シート。 The metal fiber sheet according to claim 1, wherein the fibers are bonded to each other by sintering. 請求項1又は2に記載の金属繊維シートを用いた配線部材。 A wiring member using the metal fiber sheet according to claim 1 or 2. 請求項1又は2に記載の金属繊維シートを用いたバスバー。 A bus bar using the metal fiber sheet according to claim 1 or 2.
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