JPWO2011096432A1 - 放熱性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実施例1の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表1に示す組成からなるニッケルめっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度8A/dm2、めっき処理時間300分とし、所定の総めっき皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を500rpmから150rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜表面側に向けて0vol%から35vol%に漸次増加した傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)が基材表面に形成された実施例1の放熱性材料を得た。この放熱性材料を縦方向に、即ち、膜厚方向に沿って切断し、その断面(膜の縦断面)を電子顕微鏡を用いて観察したところ、膜厚方向(膜の高さ方向)及び膜の幅方向(膜の横方向)でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められ、その接触状態を画像処理にて確認観測したところ、面積比率にして複合電気めっき皮膜全体の1/5程度(約20%)の部分において、ダイヤモンド粒子が接触していることが認められた。この実施例1の傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)の熱伝導率を評価するために(以下の実施例も同様)、この放熱性材料から基材を取り除き、その熱伝導率を、熱伝導率測定器(ULVAC社製、TC−7000型)を用いて、室温22〜24℃、湿度38〜45%で測定した。結果を表1に併記する。なお、以下の表において、平均値は、5点の測定値の下限値と上限値を除く3点の測定値の平均値である。また、実施例1の放熱性材料の放熱状態を評価するために(以下の実施例も同様)、赤外線サーモグラフィ測定器(アビステ社製、FSV−1100−L8)を用いて、実施例1の放熱性材料が加熱ヒータ温度210℃、室温21〜25℃、湿度35〜41%で表1に示す一定温度に達するまでの時間を測定した。結果を表1に併記する。
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解銅板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実施例2の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表2に示す組成からなる銅めっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度0.1〜6A/dm2、めっき処理時間540分とし、所定の総めっき皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を600rpmから50rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜表面側に向けて0vol%から25vol%に漸次増加した傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)が基材表面に形成された実施例2の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様にして観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/4程度(約25%)の部分において、膜厚方向及び膜の幅方向でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。この放熱性材料から基材を取り除き、その熱伝導率を、熱伝導率測定器(ULVAC社製、TC−7000型)を用いて、室温22〜24℃、湿度38〜45%で測定した。結果を表2に併記する。また、赤外線サーモグラフィ測定器(アビステ社製、FSV−1100−L8)を用いて、実施例2の放熱性材料が加熱ヒータ温度210℃、室温21〜25℃、湿度35〜41%で表2に示す一定温度に達するまでの時間を測定した。結果を表2に併記する。
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実施例3の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表3に示す組成からなるニッケルめっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度8A/dm2、めっき処理時間290分とし、所定のめっき皮膜厚み490μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を500rpmから150rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜表面側に向けて0vol%から35vol%に漸次増加した傾斜機能皮膜(ダイヤモンド共析皮膜)を基材表面に形成した。次に、この傾斜機能皮膜(ダイヤモンド共析皮膜)から露出したダイヤモンド粒子間に、下記表3に示す組成からなる銅めっき浴を用いて、電流密度2A/dm2、めっき処理時間20分において銅めっきを行い、所定の皮膜厚み10μmの表面銅めっき皮膜を形成して実施例3の放熱性材料を得た。総めっき皮膜厚みは所定の500μmとなった。この放熱性材料を実施例1と同様にして観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/4程度(約25%)の部分において、膜厚方向及び膜の幅方向でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。実施例3の放熱性材料から基材を取り除き、熱伝導率を上記実施例1と同様に測定した。また、実施例3の放熱性材料が表3に示す一定温度に達するまでの時間を上記実施例1と同様に測定した。結果を表3に併記する。
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実施例4の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表3に示す組成からなるニッケルめっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度8A/dm2、めっき処理時間300分とし、所定の総めっき皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を150rpmから500rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜表面側に向けて35vol%から0vol%に漸次減少した傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)が基材表面に形成された実施例4の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様にして観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/4程度(約25%)の部分において、膜厚方向及び膜の幅方向でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。実施例4の放熱性材料から基材を取り除き、熱伝導率を上記実施例1と同様に測定した。また、実施例4の放熱性材料が表4に示す一定温度に達するまでの時間を上記実施例1と同様に測定した。結果を表4に併記する。
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実施例5の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表5に示す組成からなるニッケルめっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度8A/dm2、めっき処理時間300分とし、所定の総めっき皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を500rpmから150rpmに徐々に変化させ、そこから再び500rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜中間部に向けて0vol%から35vol%、それから皮膜中間部から皮膜表面側に向けて35vol%から0vol%へと漸次変動した傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)が基材表面に形成された実施例5の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様にして観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/5程度(約20%)の部分において、膜厚方向及び膜の幅方向でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。実施例5の放熱性材料から基材を取り除き、熱伝導率を上記実施例1と同様に測定した。また、実施例5の放熱性材料が表5に示す一定温度に達するまでの時間を上記実施例1と同様に測定した。結果を表5に併記する。
ニッケルめっき浴中にダイヤモンド粒子を分散させず、電流密度8A/dm2、撹拌速度400rpm一定、めっき処理時間310分として、実施例1の基材にめっき皮膜厚み500μmのニッケルめっき皮膜を形成し、比較例1の放熱性材料とした。更に、上記実施例2おいて、銅めっき浴中にダイヤモンド粒子を分散させず、電流密度4A/dm2、撹拌速度400rpm一定、めっき処理時間530分として、実施例1の基材にめっき皮膜厚み500μmの銅めっき皮膜を形成し、比較例2の放熱性材料とした。比較例1、比較例2の放熱性材料からそれぞれ基材を取り除き、熱伝導率を上記実施例1と同様に測定した。また、比較例1及び比較例2の放熱性材料が、それぞれ表6に示す一定温度に達するまでの時間を上記実施例1と同様に測定した。これらの結果を下記表6に示す。
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、実験例1、2の放熱性材料を得た。
実施例1において、撹拌速度を300rpm一定とし、めっき処理時間を270分、平均粒径25μmのダイヤモンド粒子をニッケルめっき液中に分散量100g/リットルとなるように分散させた以外は、実施例1と同様にしてダイヤモンド粒子の共析密度が30vol%一定(皮膜全体における共析量が30vol%)で基材表面側から皮膜表面側に向けて変化しない皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜が基材表面に形成された実験例1の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様に観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/5程度(約20%)の部分において、膜厚方向(膜の高さ方向)及び膜の幅方向(膜の横方向)でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。この実験例1の放熱性材料から基材が一定温度(195℃)に達するまでの時間を実施例1と同様に測定したところ、達成時間は238秒であった。次に、実験例1において、攪拌速度を500rpm一定とした以外は実験例1と同様にして、ダイヤモンド粒子の共析密度が35vol%一定(皮膜全体における共析量が35vol%)で基材表面側から皮膜表面側に向けて変化しない皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜が基材表面に形成された実験例2の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様に観察したところ、ダイヤモンド粒子同士の接触は認められなかった。この実験例2の放熱性材料から基材が一定温度(193℃)に達するまでの時間を実施例1と同様に測定したところ、達成時間は256秒であった。
11,12,13,14,15 複合電気めっき皮膜
12a ダイヤモンド共析皮膜
12b (ダイヤモンド共析)皮膜表面
2 金属めっき皮膜(金属マトリックス)
3 ダイヤモンド粒子
4 基材
5,6 表面金属めっき皮膜
a 膜厚方向
b 膜の横方向
図7に示した電気めっき装置(陽極材料は、電解ニッケル板)を使用し、基材としてステンレス板(20mm×20mm×0.5mm)を使用して、下記操作方法によって、参考例1の放熱性材料を得た。
エレメントシックス社製の平均粒径25μmのダイヤモンド粒子を下記表5に示す組成からなるニッケルめっき液中に分散量50g/リットルとなるように分散させた。電流密度8A/dm2、めっき処理時間300分とし、所定の総めっき皮膜厚み500μmの複合電気めっき皮膜を得た。複合電気めっき皮膜形成過程において撹拌速度を500rpmから150rpmに徐々に変化させ、そこから再び500rpmに徐々に変化させ、ダイヤモンド粒子の共析密度が基材表面側から皮膜中間部に向けて0vol%から35vol%、それから皮膜中間部から皮膜表面側に向けて35vol%から0vol%へと漸次変動した傾斜機能皮膜(複合電気めっき皮膜)が基材表面に形成された参考例1の放熱性材料を得た。この放熱性材料を実施例1と同様にして観察したところ、複合電気めっき皮膜全体(面積比率)の1/5程度(約20%)の部分において、膜厚方向及び膜の幅方向でダイヤモンド粒子同士が接触していることが認められた。参考例1の放熱性材料から基材を取り除き、熱伝導率を上記実施例1と同様に測定した。また、参考例1の放熱性材料が表5に示す一定温度に達するまでの時間を上記実施例1と同様に測定した。結果を表5に併記する。
Claims (17)
- 金属めっき皮膜をマトリックスとし、該マトリックス中にダイヤモンド粒子が上記金属めっき皮膜の膜厚方向に対してその共析量が漸次変化するように共析した複合電気めっき皮膜を備えたことを特徴とする放熱性材料。
- 上記マトリックス中の上記ダイヤモンド粒子の共析量が、上記複合電気めっき皮膜が形成された基材側から皮膜表面側に向けて漸次増加した請求項1に記載の放熱性材料。
- 上記複合電気めっき皮膜が、上記マトリックス中の上記ダイヤモンド粒子の共析量が上記複合電気めっき皮膜が形成される基材側から皮膜表面側に向けて漸次増加すると共に、上記ダイヤモンド粒子が皮膜表面に露出してなるダイヤモンド共析皮膜の上記皮膜表面に、更に、上記金属めっき皮膜を形成する金属源とは異なる金属源による表面金属めっき皮膜を備えた請求項1又は2に記載の放熱性材料。
- 上記表面金属めっき皮膜の厚みが、上記ダイヤモンド粒子の平均粒径の4/5以下である請求項3に記載の放熱性材料。
- 上記表面金属めっき皮膜を形成する金属源が、銅、銀、金又は鉄である請求項3又は4に記載の放熱性材料。
- 上記マトリックス中の上記ダイヤモンド粒子の共析量が、上記複合電気めっき皮膜で被覆された基材側から皮膜表面側に向けて漸次減少した請求項1に記載の放熱性材料。
- 上記マトリックス中の上記ダイヤモンド粒子の共析量が、上記複合電気めっき皮膜で被覆された基材側から皮膜の膜厚方向の中間部に向けて漸次増加し、該中間部から皮膜表面側に向けて漸次減少した請求項1に記載の放熱性材料。
- 上記金属めっき皮膜中の少なくとも一部において上記ダイヤモンド粒子が互いに接触した状態で共析した請求項1乃至7のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 上記ダイヤモンド粒子のレーザー回析式粒度分布測定法による平均粒径が、0.01〜350μmである請求項1乃至8のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 上記複合電気めっき皮膜の膜厚が1〜5000μmである請求項1乃至9のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 上記金属めっき皮膜を形成する金属源が、銅、ニッケル、金、銀、錫、コバルト、鉄、亜鉛、クロムから選ばれる1種又は2種以上である請求項1乃至10のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- ガラス製成形品を上記複合電気めっき皮膜で被覆される基材とした請求項1乃至11のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- プラスチック製成形品を上記複合電気めっき皮膜で被覆される基材とした請求項1乃至11のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 半導体装置の放熱性材料として使用された請求項1乃至13のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 携帯電話機又はパーソナルコンピュータの放熱性材料として使用された請求項14に記載の放熱性材料。
- 光学装置の放熱性材料として使用された請求項1乃至13のいずれか1項に記載の放熱性材料。
- 上記金属めっき皮膜中の上記ダイヤモンド粒子の共析量を上記金属めっき皮膜の膜厚方向に対して漸次変化させることによって、ダイヤモンド粒子が共析した複合電気めっき皮膜による放熱性が向上した請求項1乃至16のいずれか1項に記載の放熱性材料。
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