JP7187069B1 - 柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法を提供する。【解決手段】（１）グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄し、（２）活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１０～２０％、ＯＰ－１０界面活性剤０．０５～１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～１％、残りに水を取り、（３）前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続け、（４）前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄し、（５）前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を行い、銅膜層を形成させ、（６）続いて、前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄し、（７）浸漬により、前記グラファイト又はグラフェン原料に保護膜を形成させ、（８）前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥することを備える。【選択図】なし
Description
本発明は、グラファイト材料又はグラフェン材料のコンポーネントの製造分野に関し、特に柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法に関するものである。
グラファイトは、炭素原子よりｓｐ2混成軌道で構成される六角形のハニカム結晶格子を持つ２次元カーボンナノ材料である。グラファイトは非常に優れた熱伝導率を持っていて、純粋で欠陥のない単層グラファイトは、熱伝導率が５３００Ｗ／ｍＫと高く、これまで最も高い熱伝導率を持つ炭素材料であり、単層カーボンナノチューブ（３５００Ｗ／ｍＫ）及び多層カーボンナノチューブ（３０００Ｗ／ｍＫ）よも高い。これを担体として用いる場合、熱伝導率が６００Ｗ／ｍＫに達することもできる。さらに、グラファイトの弾道的熱伝導率が、カーボンナノチューブの単位円周及び長さあたりの弾道的熱伝導率の下限を下げることができる。
電子製品において、様々な電子コンポーネントにとって熱放散が必要である。従来のグラファイト又はグラフェンを電子コンポーネントの熱放散に用いる時、主に一つの金属層をグラファイト又はグラフェンの表面に固定させる。具体的には、接着又は電気めっきの手段によって、金属層をグラファイト又はグラフェンに固定される。熱伝達効率の点から見ると、電気めっきは、接着の手段より優れている。
グラファイト又はグラフェン材料の表面の金属層の電気めっき品質を保証するために、通常、電気めっきの前に、グラファイト又はグラフェンの表面に対して複数の洗浄工程を行う。洗浄工程において、グラファイト又はグラフェンの表面をオクトキシノール－１０（以下、単にＯＰ－１０ともいう。）界面活性剤で処理した後、グラファイト又はグラフェンの表面の滑らかさが普通であるため、グラファイト又はグラフェンの表面に電気めっきされた金属層の結合効果が低く、厚さが不均一であり、製造された熱放散コンポーネントの柔軟性に影響を与え、熱放散コンポーネントの表面に折り目がつきやすい。
本発明の目的は、柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法を提供することである。まず、グラファイト又はグラフェンの表面にプラズマ洗浄を行い、次に、硫酸、ＯＰ－１０界面活性剤、ラウリル硫酸ナトリウムから配合された活性剤で、グラファイト又はグラフェンの表面を処理することにより、材料の表面が滑らかになり、グラファイト又はグラフェンの表面に電気めっきされた銅膜層の結合が質高く均一であることを保証し、製造された熱放散コンポーネントの柔軟性を高め、熱放散コンポーネントの表面に折り目がつきにくい。
上記の目的を実現するために、本発明に係る態様によれば、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄するステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１０～２０％、ＯＰ－１０界面活性剤０．０５～１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～１％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
浸漬により、前記グラファイト又はグラフェン原料に保護膜を形成させるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）と、を備える柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法が提供される。
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄するステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１０～２０％、ＯＰ－１０界面活性剤０．０５～１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～１％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
浸漬により、前記グラファイト又はグラフェン原料に保護膜を形成させるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）と、を備える柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法が提供される。
上記の技術案のより詳細な説明として、前記ステップ（１）において、前記グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れ洗浄する。
上記の技術案のより詳細な説明として、前記ステップ（２）において、前記活性剤は、重量パーセントで、硫酸１２～１６％、ＯＰ－１０界面活性剤０．０５～０．５％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～０．５％、残りに水を含む。
上記の技術案のより詳細な説明として、前記ステップ（２）において、前記活性剤は、重量パーセントで、硫酸１５％、ＯＰ－１０界面活性剤０．１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．１％、残りに水を含む。
上記の技術案のより詳細な説明として、前記ステップ（５）において、重量パーセントで、銅イオン５％、硫酸１４％、光沢剤０．８％、助剤０．０６％、レベリング剤０．０６％、残りに水を含む電気めっき液により、前記グラファイト又はグラフェン原料に２回の電気めっき加工を行う。
上記の技術案のより詳細な説明として、１回目で、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記電気めっき液により電気めっきする時、温度は４０度、時間は２０分間であり、
２回目で、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記電気めっき液により電気めっきする時、温度は４０度、時間は１５分間である。
２回目で、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記電気めっき液により電気めっきする時、温度は４０度、時間は１５分間である。
上記の技術案のより詳細な説明として、前記ステップ（６）において、前記グラファイト又はグラフェンの原材料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬して第１の保護膜を形成させ、次に０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒浸漬して第２の保護膜を形成させる。
ここで、上記の技術案を採用することにより、本発明は以下の有益な効果を有する。
１．本発明において、グラファイト又はグラフェン原料をまずプラズマ洗浄機に入れプラズマ洗浄し、次に、硫酸、ＯＰ－１０界面活性剤及びラウリル硫酸ナトリウムから配合された活性剤で前記グラファイト又はグラフェンの表面を処理する。前記グラファイト又はグラフェン原料の油汚れを硫酸で洗い流し、前記グラファイト又はグラフェン原料の表面の滑らかさをＯＰ－１０界面活性剤で向上させ、前記グラファイト又はグラフェンの分散性をラウリル硫酸ナトリウムで高めることができることにより、前記グラファイト又はグラファイト原料の表面の滑らかさをさらに高め、電気めっきされた銅膜層の結合が質高く均一であり、製造された熱放散コンポーネントの柔軟性が向上され、熱放散コンポーネントの表面に折り目がつきにくくなることともに、熱放散コンポーネントの熱放散及び耐酸性又は耐アルカリ性を向上させることができる。
２．本発明において、グラファイト又はグラフェン原料に銅膜層を電気めっきした後、前記銅膜層をめっきされたグラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、前記銅膜層の変色を防ぐことに効果的である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は例示的な実施例で示されているが、本発明を様々な形態で実施することができ、以下の実施例が本発明を限定するものではない。あくまでも本発明をより理解しやすく、本発明の範囲を当業者に詳細に伝えるためのものにすぎない。
＜実施例１＞
本発明に係る実施例で提供された柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法は、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れ、気圧２ＭＰａ、電力５５０～６００Ｗの条件で、プラズマ洗浄を３０分間行うステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１５％、ＯＰ－１０界面活性剤０．１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．１％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を２回行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
前記銅膜層をめっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、銅膜層の変色を防ぐことに効果的であるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）を備える。
本発明に係る実施例で提供された柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法は、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れ、気圧２ＭＰａ、電力５５０～６００Ｗの条件で、プラズマ洗浄を３０分間行うステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１５％、ＯＰ－１０界面活性剤０．１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．１％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を２回行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
前記銅膜層をめっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、銅膜層の変色を防ぐことに効果的であるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）を備える。
前記ステップ（５）において、２回の電気めっき加工を含んだ。まず、前記グラファイト又はグラフェン原料に電気めっき液によって１次電気めっきを行い、次に、前記グラファイト又はグラフェン原料に電気めっき液によって２次電気めっきを行った。電気めっき液として、重量パーセントで、銅イオン５％、硫酸１４％、光沢剤０．８％、助剤０．０６％、レベリング剤０．０６％、残りに水を含んだ。電気めっき工程と同時に、酸洗いを行うことにより、熱放散コンポーネントに優れた平坦度を得ることができる。
実施例１の工程パラメータは、以下の表１に示されている。
＜実施例２＞
本発明に係る実施例で提供された柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法は、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れ、気圧２ＭＰａ、電力５５０～６００Ｗの条件で、プラズマ洗浄を３０分間行うステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１６％、ＯＰ－１０界面活性剤０．２％、ラウリル硫酸ナトリウム０．２％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を２回行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
前記銅膜層をめっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、前記銅膜層の変色を防ぐことに効果的であるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）とを備える。
本発明に係る実施例で提供された柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法は、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れ、気圧２ＭＰａ、電力５５０～６００Ｗの条件で、プラズマ洗浄を３０分間行うステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１６％、ＯＰ－１０界面活性剤０．２％、ラウリル硫酸ナトリウム０．２％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を２回行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
前記銅膜層をめっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、前記銅膜層の変色を防ぐことに効果的であるステップ（７）と、
前記銅膜層を電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）とを備える。
ここで、前述の実施例によって提供された柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法は、従来技術と比べ、以下の利点を有する。銅膜層を電気めっきする時、まず、グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れプラズマ洗浄し、次に、硫酸、ＯＰ－１０界面活性剤及びラウリル硫酸ナトリウムから配合された活性剤で前記グラファイト又はグラフェンの表面を処理する。前記グラファイト又はグラフェン原料の油汚れを硫酸で洗い流し、前記グラファイト又はグラフェン原料の表面の滑らかさをＯＰ－１０界面活性剤で向上させ、前記グラファイト又はグラフェンの分散性をラウリル硫酸ナトリウムで高めることができることにより、前記グラファイト又はグラファイト原料の表面の滑らかさをさらに高め、電気めっきされた前記銅膜層の結合が質高く均一であり、製造された熱放散コンポーネントの柔軟性が向上され、熱放散コンポーネントの表面に折り目がつきにくくなることともに、熱放散コンポーネントの熱放散及び耐酸性又は耐アルカリ性を向上させることができる。グラファイト又はグラフェン原料に銅膜層を電気めっきした後、前記銅膜層をめっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬し、前記銅膜層に第１の保護膜を形成させ、次に、０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒置いて、前記銅膜層に第２の保護膜を形成させることにより、前記銅膜層の変色を防ぐことに効果的である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
Claims (7)
- 柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法であって、
グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄するステップ（１）と、
活性剤を調製する材料として、重量パーセントで、硫酸１０～２０％、オクトキシノール－１０界面活性剤０．０５～１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～１％、残りに水を取るステップ（２）と、
前記活性剤の成分を混合して活性剤を調製し、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記活性剤で洗浄し続けるステップ（３）と、
続いて、前記グラファイト又はグラフェンの原料を脱イオン水で洗浄するステップ（４）と、
前記グラファイト又はグラフェン原料の表面に電気めっき加工を行い、銅膜層を形成させるステップ（５）と、
続いて、表面に前記銅膜層が電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を脱イオン水で洗浄するステップ（６）と、
浸漬により、前記グラファイト又はグラフェン原料に保護膜を形成させるステップ（７）と、
前記銅膜層が電気めっきされた前記グラファイト又はグラフェン原料を乾燥するステップ（８）と、を備えることを特徴とする、
柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（１）において、前記グラファイト又はグラフェン原料をプラズマ洗浄機に入れて洗浄することを特徴とする、
請求項１に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（２）において、前記活性剤は、重量パーセントで、硫酸１２～１６％、オクトキシノール－１０界面活性剤０．０５～０．５％、ラウリル硫酸ナトリウム０．０５～０．５％、残りに水を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（２）において、前記活性剤は、重量パーセントで、硫酸１５％、オクトキシノール－１０界面活性剤０．１％、ラウリル硫酸ナトリウム０．１％、残りに水を含むことを特徴とする、
請求項３に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（５）において、重量パーセントで、銅イオン５％、硫酸１４％、光沢剤０．８％、助剤０．０６％、レベリング剤０．０６％、残りに水を含む電気めっき液により、前記グラファイト又はグラフェン原料に電気めっき加工を２回行うことを特徴とする、
請求項１に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（５）で、１回目で、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記電気めっき液により電気めっきする時、温度は４０度、時間は２０分間であり、
２回目で、前記グラファイト又はグラフェン原料を前記電気めっき液により電気めっきする時、温度は４０度、時間は１５分間であることを特徴とする、
請求項５に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。 - 前記ステップ（６）において、前記グラファイト又はグラフェンの原材料をまず５ｇ／Ｌのメチルベンゾトリアゾール溶液に２０～３０秒浸漬して第１の保護膜を形成させ、次に０．５ｇ／Ｌの臭化セチルピリジニウム溶液に２０～３０秒浸漬して第２の保護膜を形成させることを特徴とする、
請求項１に記載の柔軟性の高いグラファイト材料又はグラフェン材料の熱放散コンポーネントを製造する方法。
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