JPWO2014013711A1 - グラファイト複合材料 - Google Patents
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Abstract
グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層のグラファイトフィルムからの剥離が抑制されたグラファイト複合材料を提供することを課題とする。グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔は１００〜１０００個／ｃｍ２で、かつ直径が０．１０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料である。
Description
本発明は、樹脂層とグラファイトフィルム層とを含むグラファイト複合材料に関する。
グラファイトフィルムは、その高い熱伝導率から、高い放熱性を発揮するが、表面活性が低く、樹脂やその他材料との密着性が低い傾向がある。例えば、グラファイトフィルムを回路基板用の放熱材料として使用する場合（特許文献１）、グラファイトフィルムを樹脂と複合させる必要がある。しかし、グラファイトフィルム表面にそのまま樹脂層を形成した場合、グラファイトフィルムと樹脂層との層間強度が低いために、機械強度の弱いグラファイト複合材料しか得ることができなかった。特に、材料内の揮発分が系外へ排出されにくい金属層を有する回路基板のような構成においては、はんだ接合工程のような高温状態において樹脂中から発生する揮発分の膨張により、層間強度の弱いグラファイトフィルムと樹脂層の層間が剥離する場合があった。
本発明は、グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層とグラファイトフィルムの層間の剥離が抑制されたグラファイト複合材料を提供することを課題とする。
本発明は、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は１００〜１０００個／ｃｍ２で、かつ直径が０．１０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料に関する。
前記グラファイト複合材料の層間強度が０．１５Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましい。
前記貫通孔の外径間の距離が０．８０ｍｍ以下であることが好ましい。
前記グラファイトフィルムが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも１つのフィルム表面処理が施されていることが好ましい。
また本発明は、前記に記載のグラファイト複合材料を有することを特徴とする回路基板に関する。
本発明によれば、グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層とグラファイトフィルムの層間の剥離が抑制されたグラファイト複合材料を得ることができる。
本発明は、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は１００〜１０００個／ｃｍ２で、かつ直径が０．１０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料である。
本発明のグラファイトフィルムには厚み方向に貫通孔が複数形成されている。グラファイトフィルムに貫通孔が形成されていることで、貫通孔内に樹脂層を形成することができ、グラファイトフィルム表面に形成された樹脂層がグラファイトフィルム表面から剥がれるのを防ぐことができる。
本発明のグラファイトフィルムの貫通孔の数は１００〜１０００個／ｃｍ２（グラファイトフィルムの面積）である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数は、好ましくは１００個／ｃｍ２、より好ましくは１５０個／ｃｍ２、更に好ましくは２００個／ｃｍ２、最も好ましくは３００個／ｃｍ２以上である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数が１００個／ｃｍ２以上であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。また、グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数は、好ましくは１０００個／ｃｍ２以下、より好ましくは８００個／ｃｍ２以下、更に好ましくは６００個／ｃｍ２以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数が１０００個／ｃｍ２以下であれば、温度分布がより均一になり、局所的な温度上昇を低減することができるため良い。
本発明のグラファイトフィルムの貫通孔の直径は０．１０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径は、好ましくは０．１０ｍｍ以上、より好ましくは０．１５ｍｍ以上、更に好ましくは０．２０ｍｍ以上である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径が０．１０ｍｍ以上であれば、該貫通孔内に形成される樹脂層が十分に大きく引き抜かれにくくなるため、グラファイトフィルムの表層の樹脂層が引っ張られても、該貫通孔内の樹脂層により剥離を抑制することができる。また、グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径は、好ましくは１．００ｍｍ以下、より好ましくは０．８０ｍｍ以下、更に好ましくは０．６０ｍｍ以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径が１．００ｍｍ以下であれば、温度分布がより均一になり、局所的な温度上昇を低減することができるため良い。
ここで、貫通孔直径とは、図１を参照して、貫通孔１の中心と貫通孔１の最外端を通る直線上の線分と、これに直交する直線上の線分の平均値のことである。本発明のグラファイト複合材料には、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されている。
樹脂層としては、特に限定はないが、本発明のグラファイト複合材料をはんだ接合工程を有するような回路基板として使う場合には、例えば２６０℃以上の耐熱性を有するエポキシ樹脂やフェノール樹脂、ポリイミド樹脂を選定するのが好ましい。また、はんだ接合工程のような高温においては、樹脂中から発生する揮発分によって層間の剥離が起こる場合もあるので、使用する温度での揮発分の発生の少ない樹脂を選定するのが好ましい。
また、樹脂層の形成方法としては、特に限定はないが、グラファイトフィルムに形成されている貫通孔内にも樹脂層を形成できる方法を選定する必要がある。例えば、樹脂が半硬化したプリプレグシートとグラファイトフィルムを積層し、樹脂が軟化する温度まで予備加熱を行った後、熱プレスやオートクレーブを用いて、加圧しながら加熱することで、グラファイトフィルムの表面および貫通孔内へ樹脂層を形成することができる。また、液状の樹脂をグラファイトフィルムに塗工した後、ロールプレスを通す方法も挙げられる。本発明では、樹脂層の一部がグラファイトフィルムの貫通孔内にも形成されている。グラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の一部が貫通孔内にも形成されていることで、グラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層がグラファイトフィルムから剥離するのを抑制することができる。グラファイトフィルムの表面に形成される樹脂層がグラファイトフィルムの両面に形成されている場合にはグラファイトフィルムの片面に形成されている場合に比べて、より剥離を抑制することができる。
本発明のグラファイト複合材料の層間強度（ピール強度）は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の層間強度は、好ましくは０．１５Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは０．２０Ｎ／ｍｍ以上、更に好ましくは０．３０Ｎ／ｍｍ以上である。グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の層間強度が、０．１５Ｎ／ｍｍ以上であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。
本発明のグラファイト複合材料の貫通孔の外径間の距離は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムに形成する貫通孔の貫通孔外径間距離は、好ましくは０．８０ｍｍ以下、より好ましくは０．６０ｍｍ以下、更に好ましくは０．５０ｍｍ以下、最も好ましくは０．４０ｍｍ以下である。貫通孔外径間距離が０．４０ｍｍ以下であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。
ここで、貫通孔外径間距離とは、図２を参照して、ある貫通孔１の外径からとなりの貫通孔（ある貫通孔１の最近傍に位置する貫通孔）１′の外径までの距離３のことを言う。例えば、貫通孔外径（貫通孔直径）４が５０μｍで、貫通孔ピッチ２が１００μｍの場合、貫通孔外径間距離３は５０μｍとなる。なお、図２では、各貫通孔の貫通孔外径は同一である。
本発明のグラファイト複合材料のグラファイトフィルムの開孔率は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムの開孔率は、好ましくは４０％以下、より好ましくは２０％以下、更に好ましくは１０％以下である。グラファイトフィルムの開孔率が４０％以下であれば、高い放熱性を保つことができる。
本発明のグラファイト複合材料に使用されるグラファイトフィルムは本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも１つのフィルム表面処理が施されていることが好ましい。該表面処理を行うことで、樹脂層との層間強度の弱い貫通孔の形成されていない部分においてもグラファイトフィルムと樹脂層との層間強度を補うことができる。つまり、貫通孔内の樹脂で大きな剥離を抑制し、貫通孔間で発生する小さな剥離を表面処理によって抑制できる。
本発明のグラファイト複合材料を有する回路基板は、熱伝導性に優れるため、放熱用の基板として好適に用いることができる。例えば、部品内蔵基板、ＬＥＤ用基板などの放熱がより必要とされる回路基板などが挙げられる。また、本発明のグラファイト複合材料は、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。例えば、回路基板の他にパワー半導体などが挙げられる。
本発明で使用するグラファイトフィルムは特に制限はなく、高分子フィルムを熱処理して得られるグラファイトフィルムや、天然黒鉛を原料とするエキスパンドして得られるグラファイトフィルムを用いることができる。高分子を熱処理して得られるグラファイトフィルムの場合には、高い放熱性を有するがグラファイトの結晶構造が良好で、表面活性が低く、他材料との複合が難しいため、本発明の構成とすることで、放熱性、表面活性ともに優れたグラファイト複合材料を得ることができる。
本発明で用いられるグラファイトフィルムの第一の製法は天然黒鉛を原料とするエキスパンドして得られるグラファイトフィルムである。これはグラファイトを硫酸などの酸に浸漬し、グラファイト層間化合物を作製した後にこれを熱処理、発泡させてグラファイト層間を剥離するものである。剥離後、グラファイト粉末を洗浄して酸を除去し、薄膜のグラファイト粉末を得る。この様な方法で得られたグラファイト粉末をさらに圧延ロール成型してグラファイトフィルムを得ることができる。
本発明の目的に好ましく用いられるグラファイトフィルムの第二の製造方法は、グラファイトフィルムがポリイミド樹脂などの高分子フィルムの熱処理によって作製されたものである。
高分子フィルムからグラファイトフィルムを得るには、まず、出発物質である高分子フィルムを減圧下もしくは不活性ガス中で１０００℃程度の温度まで予備加熱処理して炭素化し、炭素化フィルムとする。その後、この炭素化フィルムを不活性ガス雰囲気下、２８００℃以上の温度まで熱処理することによりグラファイト化させることで、良好なグラファイト結晶構造を形成することができ、熱伝導性に優れたグラファイトフィルムを得ることができる。本第二の製造方法によって製造されたグラファイトフィルムは、ほとんど吸水しないため、回路基板などに用いた場合にも、はんだ接合工程などの高温状態においても揮発分が発生しないため、樹脂との剥がれが発生しづらく、好適に用いることができる。
（用途）
本発明のグラファイト複合材料は、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。例えば、部品内蔵基板、ＬＥＤ用基板などの回路基板やパワー半導体などが挙げられる。
本発明のグラファイト複合材料は、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。例えば、部品内蔵基板、ＬＥＤ用基板などの回路基板やパワー半導体などが挙げられる。
（グラファイトフィルム）
４，４’−オキシジアニリンの１当量を溶解したＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）溶液に、ビロメリット酸二無水物の１当量を溶解してポリアミド酸溶液（１８．５ｗｔ％）を得た。この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に予め定められた厚さ（７５μｍ）になるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて乾燥した。以上により、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを作製した。
４，４’−オキシジアニリンの１当量を溶解したＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）溶液に、ビロメリット酸二無水物の１当量を溶解してポリアミド酸溶液（１８．５ｗｔ％）を得た。この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、１当量の無水酢酸、１当量のイソキノリン、およびＤＭＦを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に予め定められた厚さ（７５μｍ）になるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて乾燥した。以上により、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを作製した。
このように作製されたポリイミドフィルムを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて、１℃／ｍｉｎで１４００℃まで昇温して炭素化処理を行った。炭素化処理により得られた炭素化フィルムを黒鉛板に挟み、黒鉛化炉を用いて昇温速度１℃／ｍｉｎで２９００℃まで昇温して黒鉛化処理を行った後、単板プレスにて２０ＭＰａの圧力で圧縮処理を行い、グラファイトフィルム（厚さ４０μｍ）を得た。以下の実施例、比較例ではこのグラファイトフィルムを使用した。
（評価）
＜層間強度＞
１．はんだ耐熱性
グラファイトフィルムと樹脂層の層間強度の評価は、下記に示すはんだ耐熱性を評価することで行った。はんだ耐熱試験においては、樹脂中から発生する揮発分が膨張し、層間強度の弱い部分があると剥がれが発生するため、はんだ耐熱試験を行うことで、層間強度を評価した。
＜層間強度＞
１．はんだ耐熱性
グラファイトフィルムと樹脂層の層間強度の評価は、下記に示すはんだ耐熱性を評価することで行った。はんだ耐熱試験においては、樹脂中から発生する揮発分が膨張し、層間強度の弱い部分があると剥がれが発生するため、はんだ耐熱試験を行うことで、層間強度を評価した。
グラファイト複合材料を５０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、２６０℃のはんだ浴に１０秒間浸漬し、評価を行った。実施例１〜１３、比較例１〜４においては、はんだ浴に浸漬後、硫酸アンモニウム溶液で表面の銅箔をエッチングし、目視によって評価した。実施例１４〜１８、比較例５は、はんだ浴に浸漬後、そのまま目視によって評価した。
樹脂層とグラファイトフィルム間の剥がれや浮きが生じた領域の面積がグラファイト複合材料の全面積に占める割合が、１．０％未満の場合を「Ａ」、１．０％以上１０％未満の場合を「Ｂ」、１０％以上２５％未満の場合を「Ｃ」、２５％以上５０％未満の場合を「Ｄ」、５０％以上の場合を「Ｅ」とした。
２．ピール強度
図３を参照して、グラファイト複合材料２０の片面に両面テープ９（寺岡製作所製７０７）をラミネータを用いて貼り合わせた後、この両面テープ９を介してＡＢＳ板１０に貼り合わせた。その後、グラファイト複合材料２０および両面テープ９を１５ｍｍ幅にカットし、カバーレイ５とグラファイトフィルム６の層間を僅かに剥がし、剥がしたカバーレイ５をピール試験機のチャックで挟み、角度９０°、ピール速度１００ｍｍ／ｓｅｃで試験を行った。試験スタートから１０ｍｍの位置から６０ｍｍの位置までの測定値の平均値をサンプル幅である１５ｍｍで割った値をピール強度とした。なお、カバーレイ５が本発明でいう樹脂層に相当する。
図３を参照して、グラファイト複合材料２０の片面に両面テープ９（寺岡製作所製７０７）をラミネータを用いて貼り合わせた後、この両面テープ９を介してＡＢＳ板１０に貼り合わせた。その後、グラファイト複合材料２０および両面テープ９を１５ｍｍ幅にカットし、カバーレイ５とグラファイトフィルム６の層間を僅かに剥がし、剥がしたカバーレイ５をピール試験機のチャックで挟み、角度９０°、ピール速度１００ｍｍ／ｓｅｃで試験を行った。試験スタートから１０ｍｍの位置から６０ｍｍの位置までの測定値の平均値をサンプル幅である１５ｍｍで割った値をピール強度とした。なお、カバーレイ５が本発明でいう樹脂層に相当する。
（実施例１）
グラファイトフィルム（厚み４０μｍ）にキーエンス製レーザーマーカＭＤ−Ｔ１０１０にて、レーザー波長５３２ｎｍ、レーザーパワー８０％、周波数５０ｋＨｚ、速度５０ｍｍ／ｍｉｎで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径０．１０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率１．６％）。その後、図４のようにガラスエポキシプリプレグ３１（パナソニック製Ｒ１６６１（１００μｍ）、本発明でいう樹脂層に相当）をグラファイトフィルム６の両面に積層し、さらにその外側に圧延銅箔３２（３５μｍ）を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、１００℃、１．０ＭＰａにて１０分間予備加熱した後、１７０℃まで昇温し、１７０℃、３．４ＭＰａにて１時間保持して、エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂層が形成されたグラファイト複合材料を作成した。結果を表１に示す。
グラファイトフィルム（厚み４０μｍ）にキーエンス製レーザーマーカＭＤ−Ｔ１０１０にて、レーザー波長５３２ｎｍ、レーザーパワー８０％、周波数５０ｋＨｚ、速度５０ｍｍ／ｍｉｎで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径０．１０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率１．６％）。その後、図４のようにガラスエポキシプリプレグ３１（パナソニック製Ｒ１６６１（１００μｍ）、本発明でいう樹脂層に相当）をグラファイトフィルム６の両面に積層し、さらにその外側に圧延銅箔３２（３５μｍ）を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、１００℃、１．０ＭＰａにて１０分間予備加熱した後、１７０℃まで昇温し、１７０℃、３．４ＭＰａにて１時間保持して、エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂層が形成されたグラファイト複合材料を作成した。結果を表１に示す。
（実施例２）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５５ｍｍ、開孔率３．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５５ｍｍ、開孔率３．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
（実施例３）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５０ｍｍ、開孔率６．４％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５０ｍｍ、開孔率６．４％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
（実施例４）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４５ｍｍ、開孔率１０．０％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍ（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４５ｍｍ、開孔率１０．０％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
（比較例１）
グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
（比較例２）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．０５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６５ｍｍ、開孔率０．４％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．０５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６５ｍｍ、開孔率０．４％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表１に示す。
表１では、貫通孔の数を２０４個／ｃｍ２として比較を行った。表１の結果からグラファイトフィルムに貫通孔が形成されていない比較例１では、はんだ耐熱試験を行うと、グラファイトフィルムとエポキシ樹脂との層間で剥離が発生し、完全に剥がれてしまった。また、貫通孔は形成しているが、直径０．０５ｍｍと小さい貫通孔を形成した比較例２でも大きな剥がれが発生してしまった。一方、実施例１〜実施例４のように貫通孔の直径を０．１０ｍｍ以上と大きくすることで剥がれが抑制された。つまり、０．０５ｍｍと貫通孔直径が小さすぎる場合には、貫通孔内に形成されている樹脂層が十分な大きさを有さず引き抜かれやすくなるために、２６０℃といった高温で樹脂中から発生する揮発分の膨張に耐えることができず、グラファイトフィルムの表面に形成されている樹脂層の剥がれを抑制できなかったものである。
また、実施例１〜４の比較から貫通孔直径が０．１０ｍｍ以上であると剥がれが抑制され、さらに貫通孔直径が大きくなると剥がれを抑制する効果が高くなっており、０．２０ｍｍ以上であるとより効果が高いことがわかる。
（実施例５）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７５ｍｍ（貫通孔数は１７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率３．１％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７５ｍｍ（貫通孔数は１７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率３．１％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
（実施例６）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．８０ｍｍ（貫通孔数は１５６個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率４．９％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．８０ｍｍ（貫通孔数は１５６個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率４．９％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
（実施例７）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．８５ｍｍ（貫通孔数は１３８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率６．８％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．８５ｍｍ（貫通孔数は１３８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率６．８％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
（比較例３）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．０５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６５ｍｍ（貫通孔数は２３７個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率０．５％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．０５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６５ｍｍ（貫通孔数は２３７個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．６０ｍｍ、開孔率０．５％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表２に示す。
表２では、貫通孔外径間距離を同じにして比較を行った。この結果から、表１の結果と同様、貫通孔の直径は、０．１０ｍｍ以上だと剥がれを抑制できることがわかる。
（実施例８）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ１．００ｍｍ（貫通孔数は１００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．８０ｍｍ、開孔率３．１％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ１．００ｍｍ（貫通孔数は１００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．８０ｍｍ、開孔率３．１％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
（実施例９）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．９０ｍｍ（貫通孔数は１２３個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．７０ｍｍ、開孔率３．９％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．９０ｍｍ（貫通孔数は１２３個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．７０ｍｍ、開孔率３．９％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
（実施例１０）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６０ｍｍ（貫通孔数は２７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６０ｍｍ（貫通孔数は２７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
（実施例１１）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．５０ｍｍ（貫通孔数は４００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率１２．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．５０ｍｍ（貫通孔数は４００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率１２．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
（実施例１２）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．４０ｍｍ（貫通孔数は６２５個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．２０ｍｍ、開孔率１９．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．４０ｍｍ（貫通孔数は６２５個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．２０ｍｍ、開孔率１９．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
（比較例４）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ１．１０ｍｍ（貫通孔数は８３個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．９０ｍｍ、開孔率２．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ１．１０ｍｍ（貫通孔数は８３個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．９０ｍｍ、開孔率２．６％）であること以外は、実施例１と同様である。結果を表３に示す。
表３では、貫通孔直径を０．２０ｍｍと同じにして比較を行った。比較例４のように貫通孔の数が８３個／ｃｍ２と少ない場合は、大きな剥がれが発生した。これは、貫通孔の数が８３個／ｃｍ２と少ない場合、貫通孔同士の間の隙間が大きくなるため、貫通孔と貫通孔の間の部分では剥がれが発生しやすいために発生したものである。一方、実施例８〜１２のように貫通孔の数が１００個／ｃｍ２以上の場合は、貫通孔と貫通孔の間での剥がれも抑制されてきていることがわかる。貫通孔の数は、多くなっているほど剥がれを抑制する効果が高くなっていることがわかり、実施例１０や実施例１１のように２７８個／ｃｍ２以上貫通孔を形成した場合は、剥がれが発生しなかった。
（実施例１３）
グラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、（株）信光電気計装から入手できるコロナマスターＰＳ−１０Ｓを用いて、コロナ放電密度が３０００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2のコロナ放電処理を行ったこと以外は、実施例３と同様である。結果を表４に示す。
グラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、（株）信光電気計装から入手できるコロナマスターＰＳ−１０Ｓを用いて、コロナ放電密度が３０００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2のコロナ放電処理を行ったこと以外は、実施例３と同様である。結果を表４に示す。
グラファイトフィルムに貫通孔を形成することに加えて、コロナ放電処理を行うことで、剥がれが発生しやすい貫通孔と貫通孔の間においても剥がれを抑制することができるため、コロナ放電処理を実施していない実施例３に比べて、コロナ放電処理を実施している実施例１３のほうが剥がれが抑制された。
（実施例１４）
グラファイトフィルム（４０μｍ）にキーエンス製レーザーマーカＭＤ−Ｔ１０１０にて、レーザー波長５３２ｎｍ、レーザーパワー８０％、周波数５０ｋＨｚ、速度５０ｍｍ／ｍｉｎで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５０ｍｍ、開孔率６．４％）。次にグラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、（株）信光電気計装から入手できるコロナマスターＰＳ−１０Ｓを用いて、コロナ放電密度が３０００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2のコロナ放電処理を行った。その後、図５のように、グラファイトフィルム６（４０μｍ）、カバーレイ５（ニッカン工業製ＣＩＳＶ−１２２５（エポキシ樹脂２５μｍ、ポリイミドフィルム（ＰＩ）１２．５μｍ））、銅貼りポリイミドフィルム８（パナソニック製Ｒ−Ｆ７７０（銅箔３５μｍ、ポリイミドフィルム（ＰＩ）２５μｍ））、ボンディングシート７（有沢製作所ＡＹ−２５ＫＡ（エポキシ樹脂２５μｍ））を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料２０を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、１００℃、３．０ＭＰａにて１０分間予備加熱した後、１６０℃まで昇温し、１６０℃、３．０ＭＰａにて１時間保持して、樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂が形成されたグラファイト複合材料２０を作成した。結果を表５に示す。
グラファイトフィルム（４０μｍ）にキーエンス製レーザーマーカＭＤ−Ｔ１０１０にて、レーザー波長５３２ｎｍ、レーザーパワー８０％、周波数５０ｋＨｚ、速度５０ｍｍ／ｍｉｎで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．７０ｍｍとした（貫通孔数は２０４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．５０ｍｍ、開孔率６．４％）。次にグラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、（株）信光電気計装から入手できるコロナマスターＰＳ−１０Ｓを用いて、コロナ放電密度が３０００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2のコロナ放電処理を行った。その後、図５のように、グラファイトフィルム６（４０μｍ）、カバーレイ５（ニッカン工業製ＣＩＳＶ−１２２５（エポキシ樹脂２５μｍ、ポリイミドフィルム（ＰＩ）１２．５μｍ））、銅貼りポリイミドフィルム８（パナソニック製Ｒ−Ｆ７７０（銅箔３５μｍ、ポリイミドフィルム（ＰＩ）２５μｍ））、ボンディングシート７（有沢製作所ＡＹ−２５ＫＡ（エポキシ樹脂２５μｍ））を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料２０を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、１００℃、３．０ＭＰａにて１０分間予備加熱した後、１６０℃まで昇温し、１６０℃、３．０ＭＰａにて１時間保持して、樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂が形成されたグラファイト複合材料２０を作成した。結果を表５に示す。
（実施例１５）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．５０ｍｍ（貫通孔数は４００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率１２．６％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表５に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．５０ｍｍ（貫通孔数は４００個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率１２．６％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表５に示す。
（比較例５）
グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例１４と同様である。結果を表５に示す。
グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例１４と同様である。結果を表５に示す。
（実施例１６）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．３５ｍｍ（貫通孔数は８１６個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．２５ｍｍ、開孔率６．４％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．３５ｍｍ（貫通孔数は８１６個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．２５ｍｍ、開孔率６．４％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
（実施例１７）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．４５ｍｍ（貫通孔数は４９４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．１５ｍｍ、貫通孔ピッチ０．４５ｍｍ（貫通孔数は４９４個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．３０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
（実施例１８）
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６０ｍｍ（貫通孔数は２７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径０．２０ｍｍ、貫通孔ピッチ０．６０ｍｍ（貫通孔数は２７８個／ｃｍ２、貫通孔外径間距離０．４０ｍｍ、開孔率８．７％）であること以外は、実施例１４と同様である。結果を表６に示す。
グラファイトフィルムに貫通孔が形成されておらず、はんだ耐熱試験で剥がれが大きく発生した比較例５では、ピール強度が０．０２Ｎ／ｍｍであった。一方、はんだ耐熱試験で剥がれが改善された実施例１６〜実施例１８ではピール強度も向上しており、０．１５Ｎ／ｍｍ以上であった。また、実施例１６〜実施例１８の比較からはんだ耐熱性が向上するとピール強度も向上していることがわかる。
１ 貫通孔
２ 貫通孔ピッチ
３ 貫通孔外径間距離
４ 貫通孔直径
５ カバーレイ
６ グラファイトフィルム
７ ボンディングシート
８ 銅貼りポリイミドフィルム
９ 両面テープ
１０ ＡＢＳ板
２０ グラファイト複合材料
３１ ガラスエポキシプリプレグ
３２ 銅箔
２ 貫通孔ピッチ
３ 貫通孔外径間距離
４ 貫通孔直径
５ カバーレイ
６ グラファイトフィルム
７ ボンディングシート
８ 銅貼りポリイミドフィルム
９ 両面テープ
１０ ＡＢＳ板
２０ グラファイト複合材料
３１ ガラスエポキシプリプレグ
３２ 銅箔
Claims (5)
- グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は１００〜１０００個／ｃｍ２で、かつ直径が０．１０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料。
- 前記グラファイト複合材料の層間強度が０．１５Ｎ／ｍｍ以上である請求項１に記載のグラファイト複合材料。
- 前記貫通孔の外径間の距離が０．８０ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のグラファイト複合材料。
- 前記グラファイトフィルムが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも１つのフィルム表面処理が施されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のグラファイト複合材料。
- 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のグラファイト複合材料を有することを特徴とする回路基板。
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