JPH11268976A - グラファイトシートの製造方法 - Google Patents
グラファイトシートの製造方法Info
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- JPH11268976A JPH11268976A JP10357499A JP35749998A JPH11268976A JP H11268976 A JPH11268976 A JP H11268976A JP 10357499 A JP10357499 A JP 10357499A JP 35749998 A JP35749998 A JP 35749998A JP H11268976 A JPH11268976 A JP H11268976A
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Abstract
を向上させ、表面からのグラファイト粉末の脱離を防止
し、表面の電気的な絶縁性を持たせたグラファイトシー
トを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、膜厚300μm以下のグラフ
ァイト化可能なフィルムを不活性ガス中で室温から昇温
して1000℃から1600℃の温度範囲までで焼成す
る予備処理工程と、前記予備処理工程後室温から昇温し
て温度2500℃以上の温度までで焼成しグラファイト
シートを得る本処理工程と、前記本処理工程で得られた
グラファイトシートを圧延処理する圧延処理工程と、前
記圧延処理工程後グラファイトシートの表面に絶縁材料
層を設ける行程とを有するグラファイトシートの製造方
法である。
Description
トの製造方法に関し、特に表面に絶縁層を有するグラフ
ァイトシートの製造方法に関する。
し、その後圧延処理することによって柔軟性のあるグラ
ファイトフイルムを直接的に得ることは公知である。
ファイトと同様なものを呈し、かつ鱗片状の剥離や、残
留酸などの現象が生ぜず、高品質で折れ曲げに強く柔軟
性富む熱伝導性に優れたグラファイトフィルムが得られ
るものである。
が進むにつれて、高密度に集積されたCPUなどから発
生する熱をいかにして放出するかが重要な検討項目にな
ってきている。また、放熱性のみならず、いかに場所に
よる温度ばらつきを低減するかも重要である。
銅板などの金属板が適当に加工されたり、冷却ファンと
組み合わせたりして放熱対策がなされているのが現状で
ある。
金属板と比較すると熱伝導性がよく、軽く柔軟性がある
などの特長を有するために、電子機器や装置、設備の熱
伝導材として期待され始めてきている。
ァイトシートをそのまま電子機器の内部の熱伝導材とし
て使用する際には、電気伝導性が優れているために、電
子部品間の電気的ショートを発生する場合がある。
発生し、変質などが生じる場合もある。
トシートの表面を機械的にこすると、グラファイト粉末
が生じて好ましくなく、もちろん破断強度、引っ張り強
度などにも課題が生じる。
グラファイトシートの実現が待望されている状況にあ
る。
に、本発明は、膜厚300μm以下のグラファイト化可
能なファイルムを不活性ガス中で室温から昇温して10
00℃から1600℃の温度範囲までで焼成する予備処
理工程と、前記予備処理工程後室温から昇温して温度2
500℃以上の温度までで焼成しグラファイトシートを
得る本処理工程と、前記本処理工程で得られたグラファ
イトシートを圧延処理する圧延処理工程と、前記圧延処
理工程後グラファイトシートの表面に絶縁材料層を設け
る行程とを有するグラファイトシートの製造方法であ
る。
機械的に耐力のあるグラファイトシートが実現される。
00μm以下のグラファイト化可能なフィルムを不活性
ガス中で室温から昇温して1000℃から1600℃の
温度範囲までで焼成する予備処理工程と、前記予備処理
工程後室温から昇温して温度2500℃以上の温度まで
で焼成しグラファイトシートを得る本処理工程と、前記
本処理工程で得られたグラファイトシートを圧延処理す
る圧延処理工程と、前記圧延処理工程後グラファイトシ
ートの表面に絶縁材料層を設ける行程とを有するグラフ
ァイトシートの製造方法である。
ートの表面の絶縁化、機械的強度の向上、及びグラファ
イト粉末の脱離防止の作用を呈する。
ては、ポリフェニレンオキサジアゾール、ポリベンゾチ
アゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキ
サゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリチアゾー
ル、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミドから適宜選択
され得るものである。
層を設ける行程は、グラファイトシートの表面に高分子
フィルムを設ける行程であってもよい。
ファイトシート一枚でまかないきれない場合は、何枚か
重ねて使用する必要があるが、グラファイトシートを重
ね合わせた後、例えば両面を高分子フィルムではさみ込
むことにより、熱接触も保てた良好な状態で固定でき、
シートの重ね合わせの容易さをも実現する。
は、グラファイトシートの用途に合った特性が維持でき
る範囲のものであれば限定なく使用できるものである。
フィルムを固定するためには、熱溶着が有効であるが、
フィルムに熱溶融性がない場合は、ゴム状接着剤を介し
て固定する、いわゆるラミネータ方式が有効である。
固定したい場合には、高分子フィルム側の加工で固定で
きるという利点もある。
ィルムの膜厚が10μmから100μmの範囲にあるこ
とが好ましい。
性を発現させるためには、高分子フィルムは薄いものが
好ましく、かかる範囲より厚いと熱伝導特性の良さを発
現させるのに長時間かかってしまうが、その一方で薄過
ぎると機械的強度などの観点から好ましくないためであ
る。
ィルムはポリエステルフィルムであることが、耐熱性、
機械的強度、絶縁性など用途の多く使われる条件からす
ると好適である。
レンテレフタレートフィルムが代表的であり、更に、ポ
リイミドフィルムなどの縮合高分子フィルム、芳香族高
分子フィルム、ポリプロピレンのような鎖状高分子フィ
ルムでも使用が可能である。
層を設ける行程は、グラファイトシートの表面に無機材
料薄膜、または無機材料及び有機材料からなる複合薄膜
を設ける行程であるであってもよい。
により、グラファイトシートの絶縁性及び耐磨耗性を向
上させ得るし、高分子フィルムのみの付加では薄膜が厚
くなり過ぎるときや接着性を向上させたいときには、無
機材料との複合薄膜などが用い得る。
スパッタ法や蒸着法で形成することが好適である。
種の表面改質ともなる。また、一層塗りで表面に塗布を
したい場合、高分子溶液に無機系粉末、例えばアルミ
ナ、二酸化ケイ素などを混合して塗布すると所望の絶縁
膜が確実に付着できる。
的に高分子フィルムを設けることもできる。
あり、溶媒に可溶な高分子を溶液とすれば、容易に塗布
することができ、この場合は、厚みとしては、1μmか
ら10μmの間が適当である。
性はあまりよくないものが多いので、予め表面処理など
行うことが望ましいが、かかる観点からも下地に無機薄
膜を設けることは好適である。
層を設ける行程は、複合ペロブスカイト型酸化物で誘電
性を示すものの中から選択された材料を含む薄膜を設け
る行程であってもよく、具体的には、請求項7記載のよ
うに、複合ペロブスカイト型酸化物は、アルミナ(Al
2O3)、炭化ケイ素(SiC)、二酸化ケイ素(Si
O2)、窒化ケイ素(Si3N4)またはチタン酸バリ
ウム(BaTiO3)であることが、絶縁性を確実に発
現する点で好ましい。
度や粉末の剥離などを防止するのみであれば金属や導電
性のあるセラミックを、スパッタ法や蒸着法で設けるこ
ともできる。
厚が0.05〜50μmの範囲であることが、確実に絶
縁性や機械的強度を向上させる点からは好ましい。
スパッタ法により形成されることがその付着の確実かつ
簡便性故に好ましい。
料層を設ける行程は、シリコーン化合物を含む層を設け
る行程であってもよく、具体的には、請求項11記載の
ように、シリコーン化合物は、以下の(化2)により示
されるポリシロキサンであることが塗布により層形成が
容易にできるため好ましい。
れらの共重合体とか混合体でも同様の膜が得られる。
圧延処理工程後グラファイトシートの表面に絶縁材料層
を設ける行程前に、グラファイトシートの表面をシラン
カップリング材により表面処理する行程を有することが
好ましい。
ップリング材を用いると非常に効果的であり、シランカ
ップリング材を塗布後、高分子溶液を塗布すると、接着
性の良好な高分子膜をグラファイト表面に設けることが
できるからである。
のように、絶縁材料層を設ける行程は、グラファイトシ
ートの表裏の両面に絶縁材料層を設ける行程であっても
かまわない。
り詳細に説明をしていく。 (実施の形態1)本実施の形態では、ポリイミドフィル
ムとして、東レ・デュポン製(商品名カプトン)の膜厚
50μmのものを用いた。
かかるポリイミドフィルムを用いた予備焼成を、窒素中
で、昇温速度5℃/minで昇温し、最高処理温度を1
200℃として行った。
昇温速度20℃/minで昇温し、最高処理温度を28
00℃として行った。
シートとなっており、発泡状態にあり、膜厚は220μ
mで、柔軟性はなく、固くてもろいものであった。
たせるために、ローラーにより圧延を行った。
膜厚125μmのポリイミドフィルムで挟み、ローラー
間隔50μmに設定した圧延ローラーで圧延を行った。
な可撓性及び柔軟性を持っていた。以上のグラファイト
化の条件及び圧延処理の条件は、代表例であり、確実に
グラファイト化され圧延処理が実行されるのであれば、
かかる条件に限定されるものでないことはもちろんであ
る。
面を、膜厚25μmのポリエステルフィルムで覆い、端
の部分を熱溶着させて結合し、ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムで両面が覆われたグラファイトシートを完
成した。
ァイトを多数枚重ね合わせた後、高分子フィルムで挟む
場合では、グラファイトシート10枚程度までは容易に
高分子フィルムで両面を挟むことができる。
100℃に設定し、5cm角のグラファイトシートのみ
用いたもの、その両面を上記したと同様にポリエチレン
テレフタレートフィルムで挟んだものであって、グラフ
ァイトシートを1枚のみ用いたもの、2枚重ねて用いた
もの及び3枚重ねて用いたものを各々用意し、発熱源に
接触させて定常状態になった時点での温度を測定した。
87℃、ポリエチレンテレフタレートフィルムを設けた
場合、グラファイトシートの枚数に応じて各々89℃、
83℃、83℃の温度となったことが確認された。
れたグラファイトシートは、単独のグラファイトシート
と同様な可撓性及び柔軟性を保っており、更に鉄板と軽
く接触させ相対移動してもグラファイト粉末は発生しな
かった。
れたグラファイトシートは、面方向の引っ張り強度も明
らかに向上していた。
たグラファイトシートは、表及び裏方向に各々100回
湾曲させた場合ても剥離や亀裂などの破損は全く発生し
なかった。
の膜厚が300μm以下の入手可能なもので作製された
グラファイトシートでも同様に確認された。
膜厚について種々のポリエステルフィルムで確認したと
ころ、10μmから100μmの範囲にあることが、グ
ラファイトシート本来の熱伝導性と付加される機械的強
度のかねあいから好ましいことが確認された。
ムで両面が覆われたグラファイトシートは、グラファイ
トシート本来の熱伝導性、可撓性及び柔軟性を保ったま
ま、機械的強度の向上、グラファイト粉末の脱離の防
止、表面の絶縁化を実現したものであるといえる。
を電子機器装置内に取り付けるために、取り付け穴をあ
ける等の加工をする場合には、端部の高分子フィルム熱
溶着部を加工すれば良く、グラファイトシートに加工す
る必要がないため、グラファイトシート自身の特性を妨
げることはないことはもちろんである。
の形態1と同様の単独のグラファイトシートを作製した
後、このシートの両面にスパッタ法により膜厚0.5μ
mのチタン酸バリウム薄膜を設けたこと以外は同様にし
て、グラファイトシートを作製した。
いては、グラファイトシート本来の熱伝導性を維持しな
がらの機械的強度の向上、グラファイト粉末の脱離の防
止及び表面の絶縁化について、実施の形態1と同様の結
果が確認された。
膜でグラファイトシート表面を覆ったものは、セラミッ
ク薄膜が柔軟性を持たないため、実施の形態1のものと
比較すると、グラファイトシート本来の可撓性及び柔軟
性を十分に利用することはできないという制限が存在す
る。
ック薄膜上に高分子膜を設けたところ、シートの折れ曲
がりなどを十分許容する柔軟性を呈するものを得た。
をテトラヒドロブルバレン溶媒に溶かした溶液を用いて
シート表面に塗布して、厚さ10μm程度の高分子膜を
設けた。
ファイトシートは、グラファイトシート本来のものと同
様の可撓性及び柔軟性を呈していた。
素、アルミナ、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはチタ
ン酸バリウムなどの複合ペロブスカイト型酸化物で誘電
性を示す材料を用いて確認したところ同様の結果を得
た。
囲であれば同様の結果となった。従って、本実施の形態
によるセラミック薄膜で両面が覆われたグラファイトシ
ートは、グラファイトシート本来の熱伝導性を保ったま
ま、機械的強度の向上、グラファイト粉末の脱離の防
止、表面の絶縁化を実現したものであるといえ、更にそ
の上を高分子薄膜で覆ったものは、グラファイトシート
本来の可撓性及び柔軟性をも呈し得るものである。
は、スパッタ法に限定されるものではなく、CVD法、
ゾルーゲル法であってももちろんかまわない。
の形態1と同様の単独のグラファイトシートを作製した
後、グラファイトシートの両面に高分子に無機粉末を分
散した複合膜を設けたこと以外は同様にして、グラファ
イトシートを作製した。
をシクロヘキサノン溶媒に溶解した溶液に、二酸化ケイ
素粉末をポリエチレンテレフタレートに対して20wt
%の割合で混合した溶液を、グラファイトシートの表面
に塗布した。
トを用いて、実施の形態1のものと同様に物性を確認し
比較したところ、特に接着性が改善されており、過度に
折り曲げたりした場合でも、高分子膜がシート表面より
剥離するような現象は全く発生しなかった。
が覆われたグラファイトシートは、グラファイトシート
本来の熱伝導性、可撓性及び柔軟性を保ったまま、一層
の機械的強度の向上、グラファイト粉末の脱離の防止、
表面の絶縁化を実現したものであるといえる。
の形態1と同様の単独のグラファイトシートを作製した
後、グラファイトシートの両面にシランカッップリング
材の塗布を行ったこと以外は同様にして、グラファイト
シートを作製した。
しては、末端にエポキシ基を有するものを用いた。
いては、グラファイトシート本来の熱伝導性、可撓性及
び柔軟性を維持し、グラファイト粉末の脱離の防止効果
も実施の形態1のものと同様に実現していたが、機械的
強度の向上及び表面の絶縁化については、実施の形態1
よりも劣っていた。
タレート溶液を塗布して高分子膜を形成したところ、機
械的強度及び表面の絶縁性が改善でき、実施の形態1に
おけるものと同様の結果が得られた。
代えてポリスチレン溶液を用いて高分子膜を形成したと
ころ同様の結果が得られた。
ポキシ基以外の官能基として、アミノ基、クロロ基、ビ
ニル基、メトキシ基などを有するものでも同様な効果が
得られた。
プリング材の塗布を行ったグラファイトシートは、グラ
ファイトシート本来の熱伝導性、可撓性及び柔軟性を維
持し、グラファイト粉末の脱離の防止効果も実現するも
のであり、更に高分子膜を付加したものは、機械的強度
及び表面の絶縁性をも向上させるものである。
の形態1と同様の単独のグラファイトシートを作製した
後、このシートの両面にポリシロキサンを塗布した薄膜
を設けたこと以外は同様にして、グラファイトシートを
作製した。
ンをテトラヒドロブルバレン溶媒に溶解した溶液を用い
て、高分子膜を設けたものである。
いては、グラファイトシート本来の熱伝導性、可撓性及
び柔軟性を維持し、グラファイト粉末の脱離の防止、機
械的強度の向上及び表面の絶縁化についても、実施の形
態1のものと同様の結果であった。
ランカップリング材の処理を予め施しておくことによ
り、ポリメチルフェニルシロキサン膜とグラファイトシ
ートとの接着性が改善され、剥離や亀裂などの現象が全
く発生しなかった。
与している基としては、水素、メチル、フェニルが適当
で、その比率を適当に選ぶことにより、機械的強度、特
に硬さが調整できることも確認された。
反応が生じ、塗布後に熱処理などにより機械的強度の向
上が図られることになる。
ン薄膜を設けたグラファイトシートは、グラファイトシ
ート本来の熱伝導性、可撓性及び柔軟性を維持し、グラ
ファイト粉末の脱離の防止、機械的強度の向上及び表面
の絶縁化も実現するものであり、更にシランカップリン
グ材の前処理を施したものは、接着性を向上させるもの
である。
設けるのは、グラファイトシートの片面であっても良
く、この場合には、セラミック薄膜のない側は、電気伝
導性をもたせることができる。 (実施の形態6)本実施の形態では、グラファイトシー
トの作製方法として、ポリイミドフィルムを用いた予備
焼成を、窒素中で、昇温速度5℃/minで昇温し、最
高処理温度を1600℃として行った以外は実施の形態
1と同様にして熱処理を行った。
トとなっており、発泡状態にあり、膜厚は200μm
で、柔軟性はなく、固くてもろいものであった。
たせるために、ローラーにより圧延を行った。
膜厚125μmのポリイミドフィルムで挟み、ローラー
間隔50μmに設定した圧延ローラーで圧延を行った。
あり、十分な可撓性及び柔軟性を持っていた。
について、実施の形態1から5の方法と同様にして絶縁
材料層を設けたところ、いずれも良好な特性を示した。
℃として、上記と同様な実験を行った時も、上記と同様
な結果が得られた。
ドフィルムを予備焼成と本焼成からなる焼成を行い、焼
成後圧延ロ−ラーを用いて圧延を行ったグラファイトシ
ートの表面に絶縁材料を設けることにより、柔軟性、機
械的強度、電気的絶縁性に優れ、グラファイト粉末が脱
離しにくいといった特性の改善が図られた良品質のグラ
ファイトシ−トが得られるものである。
Claims (13)
- 【請求項1】 膜厚300μm以下のグラファイト化可
能なフィルムを不活性ガス中で室温から昇温して100
0℃から1600℃の温度範囲までで焼成する予備処理
工程と、前記予備処理工程後室温から昇温して温度25
00℃以上の温度まで焼成しグラファイトシートを得る
本処理工程と、前記本処理工程で得られたグラファイト
シートを圧延処理する圧延処理工程と、前記圧延処理工
程後グラファイトシートの表面に絶縁材料層を設ける行
程とを有するグラファイトシートの製造方法。 - 【請求項2】 絶縁材料層を設ける行程は、グラファイ
トシートの表面に高分子フィルムを設ける行程である請
求項1記載のグラファイトシートの製造方法。 - 【請求項3】 高分子フィルムの膜厚が10μmから1
00μmの範囲にある請求項2記載のグラファイトシー
トの製造方法。 - 【請求項4】 高分子フィルムはポリエステルフィルム
である請求項2または3記載のグラファイトシートの製
造方法。 - 【請求項5】 絶縁材料層を設ける行程は、グラファイ
トシートの表面に無機材料薄膜または無機材料及び有機
材料からなる複合薄膜を設ける行程である請求項1記載
のグラファイトシートの製造方法。 - 【請求項6】 絶縁材料層を設ける行程は、複合ペロブ
スカイト型酸化物で誘電性を示すものの中から選択され
た材料を含む薄膜を設ける行程である請求項1記載のグ
ラファイトシートの製造方法。 - 【請求項7】 複合ペロブスカイト型酸化物は、アルミ
ナ(Al2O3)、炭化ケイ素(SiC)、二酸化ケイ
素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)または チ
タン酸バリウム(BaTiO3)である請求項6記載の
グラファイトシートの 製造方法。 - 【請求項8】 薄膜の膜厚が0.05〜50μmの範囲
である請求項6または7記載のグラファイトシートの製
造方法。 - 【請求項9】 薄膜が、スパッタ法により形成される請
求項6から8のいずれかに記載のグラファイトシートの
製造方法。 - 【請求項10】 絶縁材料層を設ける行程は、シリコー
ン化合物を含む層を設ける行程である請求項1記載のグ
ラファイトシートの製造方法。 - 【請求項11】 シリコーン化合物は、以下の(化1)
により示される化合物である請求項10記載のグラファ
イトシートの製造方法。 【化1】 - 【請求項12】 更に、圧延処理工程後グラファイトシ
ートの表面に絶縁材料層を設ける行程前に、グラファイ
トシートの表面をシランカップリング材により表面処理
する行程を有する請求項1から11のいずれかに記載の
グラファイトシートの製造方法。 - 【請求項13】 絶縁材料層を設ける行程は、グラファ
イトシートの表裏の両面に絶縁材料層を設ける行程であ
る請求項1から12のいずれかに記載のグラファイトシ
ートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10357499A JPH11268976A (ja) | 1997-12-18 | 1998-12-16 | グラファイトシートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-348930 | 1997-12-18 | ||
JP34893097 | 1997-12-18 | ||
JP10357499A JPH11268976A (ja) | 1997-12-18 | 1998-12-16 | グラファイトシートの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11268976A true JPH11268976A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=26578845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10357499A Withdrawn JPH11268976A (ja) | 1997-12-18 | 1998-12-16 | グラファイトシートの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11268976A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-12-16 JP JP10357499A patent/JPH11268976A/ja not_active Withdrawn
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