KR102570247B1 - 카본나노튜브 복합재 및 카본나노튜브 복합재의 제조방법 - Google Patents

카본나노튜브 복합재 및 카본나노튜브 복합재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 카본나노튜브 복합재는, 표면 및 이면을 구비하는 고정시트와, 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입 또는 접합되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하고 있다.

Description

카본나노튜브 복합재 및 카본나노튜브 복합재의 제조방법
본 발명은, 카본나노튜브 복합재 및 카본나노튜브 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
전자부품과 히트싱크의 사이에 열전도성 재료(Thermal　Interface　Material : 이하, TIM이라고 한다)를 배치하여, 전자부품과 히트싱크 사이의 틈을 저감시켜, 전자부품에서 발생하는 열을 효율적으로 히트싱크에 전도하는 것이 알려져 있다. 이와 같은 TIM으로서, 고분자재료로 이루어지는 고분자 시트나 실리콘 그리스 등이 알려져 있다.
그러나 고분자 시트는, 전자부품 및 히트싱크 표면의 미세한 요철(표면조도)에 충분히 추종할 수 없어, 그 미세한 요철에 의하여 전자부품과 히트싱크 사이에 공극이 생기는 경우가 있기 때문에, 열전도율의 향상을 도모하는 데에는 한계가 있다.
또한 실리콘 그리스는, 전자부품 및 히트싱크 표면의 미세한 요철에 추종할 수 있지만, 온도변화가 반복됨으로써 펌프 아웃(pump out ; 전자부품과 히트싱크 사이에서 유출)하는 경우가 있어, 장기간에 걸쳐 TIM의 열전도성능을 확보하는 것은 곤란하다.
그래서 전자부품 및 히트싱크 표면의 미세한 요철에 추종시킬 수 있으면서 장기간에 걸쳐 열전도성능을 확보할 수 있는 TIM이 요청되고 있고, TIM에 카본나노튜브(이하, CNT라고 한다)를 이용하는 것이 검토되고 있다.
예를 들면 기판과, 기판의 양면(兩面)에 어레이상(array狀)으로 배치되는 CNT를 구비하는 열계면 패드가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
그와 같은 열계면 패드는, 화학기상증착에 의하여 기판의 양면에 CNT를 성장시켜 제조된다. 그리고 그와 같은 열계면 패드에서는, CNT가 기판의 양면에 배치되어 있기 때문에, 그 CNT를 전자부품 및 히트싱크 표면의 미세한 요철에 추종시킬 수 있다.
특허문헌1 : 일본국 공표특허 특표2015-526904호 공보
특허문헌1에 기재되어 있는 열계면 패드는, 화학기상증착에 의하여 CNT를 기판의 양면에 성장시켜 제조되고 있기 때문에, 기판과 CNT의 접착강도를 충분히 확보할 수 없다. 그 때문에 열계면 패드를 TIM으로서 사용하면, CNT가 기판으로부터 탈락하여 버리는 경우가 있다. 이 경우에, 열계면 패드의 열전도성능을 확보하는 것은 곤란하고, 또한 탈락한 CNT가 전자부품 등의 단락(短絡)을 야기하는 경우가 있다.
그래서 본 발명의 제1목적은, 대상물 표면의 미세한 요철에 추종시킬 수 있으면서 카본나노튜브가 탈락하는 것을 억제할 수 있는 카본나노튜브 복합재 및 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
〈제1발명〉
본 발명[1]은, 표면 및 이면을 구비하는 고정시트(固定 sheet)와, 상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면(兩面)에 삽입 또는 접합되는 카본나노튜브 어레이시트(carbon nanotube array sheet)를 구비하고 있는 카본나노튜브 복합재(carbon nanotube 複合材)를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 카본나노튜브 복합재가 카본나노튜브 어레이시트를 구비하고 있기 때문에, 카본나노튜브 복합재를 대상물에 접촉시켰을 때에, 카본나노튜브 어레이시트의 복수의 CNT를 대상물 표면의 미세한 요철에 추종시킬 수 있다.
또한 카본나노튜브 어레이시트가 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입 또는 접합되어 있기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트가 구비하는 CNT가 고정시트로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명[2]는, 상기 카본나노튜브 어레이시트의 평균부피밀도는, 50㎎/㎤ 이상인 상기 [1]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 카본나노튜브 어레이시트의 평균부피밀도가 상기 하한 이상이기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트의 열전도율의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는 카본나노튜브 복합재의 열전도율의 향상을 도모할 수 있다.
그런데 카본나노튜브 어레이를 화학기상증착에 의하여 기판의 양면에 성장시키는 경우에, 카본나노튜브 어레이의 평균부피밀도를 상기 하한 이상으로 하는 것은 곤란하다.
한편 상기의 구성에 의하면, 성장기판으로부터 박리된 카본나노튜브 어레이시트가 고정시트에 삽입 또는 접합되어 있기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트를 성장기판으로부터 박리한 후에 고밀도화 처리할 수 있다. 그 때문에, 카본나노튜브 어레이시트의 평균부피밀도를 상기 하한 이상으로 할 수 있다.
본 발명[3]은, 상기 고정시트는, 기재(基材)와, 상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 수지층(樹脂層)을 구비하고, 상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부(端部)는, 대응하는 상기 수지층에 삽입되어, 상기 기재와 접촉하고 있는 상기 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 기재측의 단부가 대응하는 수지층에 삽입되어 기재와 접촉하고 있기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트가 구비하는 CNT가 고정시트로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 카본나노튜브 복합재의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있다.
본 발명[4]는, 상기 기재는, 전기전도성을 갖는 상기 [3]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 전기전도성을 갖는 카본나노튜브 어레이시트가 전기전도성을 갖는 기재와 접촉하고 있기 때문에, 카본나노튜브 복합재에 전기전도성을 부여할 수 있다.
본 발명[5]는, 상기 기재는, 무기물(無機物)의 소결체(燒結體)로 형성되는 상기 [3]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 카본나노튜브 어레이시트가 무기물의 소결체로 형성되는 기재와 접촉하고 있기 때문에, 카본나노튜브 복합재에 전기절연성을 부여할 수 있다.
본 발명[6]은, 상기 고정시트는, 전기전도성을 갖는 도전층(導電層)을 구비하고, 상기 카본나노튜브 어레이시트의 상기 도전층측의 단부는, 상기 도전층의 계면(界面)에 접합되어 있는 상기 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 카본나노튜브 어레이시트의 도전층측의 단부가 전기전도성을 갖는 도전층에 접합되어 있기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트가 구비하는 CNT가 고정시트로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 카본나노튜브 복합재의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있고, 또한 카본나노튜브 복합재에 전기전도성을 부여할 수 있다.
본 발명[7]은, 상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트 및 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트는, 상기 고정시트에 삽입되고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉하고 있는 상기 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 표면측의 카본나노튜브 어레이시트 및 이면측의 카본나노튜브 어레이시트가 고정시트에 삽입되고, 고정시트 중에 있어서 서로 접촉하고 있기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트가 구비하는 카본나노튜브가 고정시트로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 카본나노튜브 복합재의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있다.
본 발명[8]은, 기재와, 상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 수지층을 구비하는 고정시트를 준비하는 공정과, 성장기판(成長基板) 상에 수직배향 카본나노튜브(垂直配向 carbon nanotube)를 성장시키는 공정과, 상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 상기 표면측 및 상기 이면측의 양방의 수지층 상에 배치하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트가 배치된 상기 고정시트를 가열하여, 상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부를 대응하는 상기 수지층에 삽입하고 상기 기재와 접촉시키는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 성장기판으로부터 박리한 카본나노튜브 어레이시트를 기재의 양면에 배치되는 수지층 상에 배치한 후에 가열함으로써, 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 기재측의 단부를 대응하는 수지층에 삽입하고 기재와 접촉시킨다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 수지층에 삽입되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하는 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명[9]는, 수지조성물(樹脂組成物)을 기재의 표면 및 이면의 양면에 도포하여, 상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 수지조성물층을 형성하는 공정과, 성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과, 상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 상기 표면측 및 상기 이면측의 양방의 수지조성물층에 삽입하고, 상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부를 상기 기재에 접촉시키는 공정과, 상기 수지조성물층을 가열하고 경화시켜서 수지층으로 하는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 성장기판으로부터 박리한 카본나노튜브 어레이시트를 기재의 양면에 배치되는 수지조성물층에 삽입하고, 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 기재측의 단부를 기재에 접촉시킨 후에 수지조성물층을 경화시켜 수지층으로 한다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 수지층에 삽입되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하는 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명[10]은, 전기전도성을 갖는 도전층을 구비하는 고정시트를 준비하는 공정과, 성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과, 상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트가 배치된 상기 고정시트를 가열하여, 상기 카본나노튜브 어레이시트의 상기 도전층측의 단부를 상기 도전층의 계면에 접합시키는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 성장기판으로부터 박리한 카본나노튜브 어레이시트를 고정시트의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 도전층측의 단부를 도전층의 계면에 접합시킨다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 도전층의 계면에 접합되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하는 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명[11]은, 성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과, 상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 금속입자(金屬粒子)를 함유하는 입자함유층의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정과, 상기 입자함유층을 가열하여, 상기 금속입자를 용융시켜 고정시트로 형성하고, 상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를 상기 고정시트에 삽입하고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시키는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 성장기판으로부터 박리한 카본나노튜브 어레이시트를 입자함유층의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를 고정시트에 삽입하고, 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시킨다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 표면측의 카본나노튜브 어레이시트 및 이면측의 카본나노튜브 어레이시트가 고정시트 중에 있어서 서로 접촉하는 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명[12]는, 수지재료로 형성되는 고정시트를 준비하는 공정과, 성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과, 상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트가 배치된 상기 고정시트를 가열하여, 상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를 상기 고정시트에 삽입하고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시키는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 성장기판으로부터 박리한 카본나노튜브 어레이시트를 수지재료로 형성되는 고정시트의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를 고정시트에 삽입하고, 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시킨다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 표면측의 카본나노튜브 어레이시트 및 이면측의 카본나노튜브 어레이시트가 고정시트 중에 있어서 서로 접촉하는 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
〈제2발명〉
본 발명[13]은, 기재와, 상기 기재 상에 배치되는 수직배향 카본나노튜브와, 기재와 상기 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 접착층(接着層)을 구비하는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 접착층이 기재와 수직배향 카본나노튜브를 접착하기 때문에, 수직배향 카본나노튜브가 구비하는 CNT가 기재로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명[14]는, 상기 접착층은, 열경화성 수지로 형성되는 상기 [13]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 접착층이 열경화성 수지로 형성되어 있기 때문에, 기재 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지의 수지조성물층을 형성한 후에, 수직배향 카본나노튜브를 수지조성물층에 삽입하고, 수지조성물층을 가열하여 경화시킴으로써, 수직배향 카본나노튜브를 기재에 접착할 수 있다.
즉 수직배향 카본나노튜브는, A스테이지 또는 B스테이지의 수지조성물층에 삽입되기 때문에, 수직배향 카본나노튜브를 수지조성물층에 삽입할 때에 열처리를 할 필요가 없다. 그 때문에 열처리에 의하여 용해된 열가소성 수지층에 수직배향 카본나노튜브를 삽입하는 경우와 비교하여, 수직배향 카본나노튜브의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 기재의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
본 발명[15]는, 상기 접착층은, 불소계 폴리머로 형성되는 상기 [13]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 접착층이 불소계 폴리머로 형성되기 때문에, 기재와 수직배향 카본나노튜브를 안정하게 접착할 수 있으면서, 접착층의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명[16]은, 상기 수직배향 카본나노튜브에 대하여 상기 기재의 반대측에 배치되는 제2기재와, 상기 제2기재와 상기 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 제2접착층을 더 구비하는 상기 [13]∼[15] 중의 어느 하나의 항에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 수직배향 카본나노튜브가 접착층(이하, 제1접착층이라고 한다)에 의하여 기재(이하, 제1기재라고 한다)에 접착됨과 아울러 제2접착층에 의하여 제2기재에 접착되기 때문에, 수직배향 카본나노튜브가 제1기재와 제2기재의 사이에 배치되는 구조체를 구성할 수 있다.
본 발명[17]은, 상기 제2접착층은, 열경화성 수지로 형성되어 있는 상기 [16]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제2접착층이 열경화성 수지로 형성되어 있기 때문에, 제2기재 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지의 제2수지조성물층을 형성한 후에, 제2기재와 접촉하도록 수직배향 카본나노튜브를 제2수지조성물층에 삽입하고, 제2수지조성물층을 가열하여 경화시킴으로써, 수직배향 카본나노튜브를 제2기재에 접착할 수 있다.
그 때문에 수직배향 카본나노튜브의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 제2기재의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다. 그 결과, 수직배향 카본나노튜브를 제1기재와 제2기재의 사이에 위치시킬 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 제1기재 및 제2기재와의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
본 발명[18]은, 상기 제2접착층은, 불소계 폴리머로 형성되는 상기 [16]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제2접착층이 불소계 폴리머로 형성되기 때문에, 제2기재와 수직배향 카본나노튜브를 안정하게 접착할 수 있으면서, 제2접착층의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명[19]는, 상기 기재와 상기 제2기재 사이의 간격을 유지하도록, 상기 제1기재와 상기 제2기재를 고정하는 고정부재를 더 구비하는 상기 [16]∼[18] 중의 어느 하나의 항에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 고정부재가 제1기재와 제2기재를 고정하기 때문에, 카본나노튜브 복합재에 외부로부터 힘이 가해졌을 때에 카본나노튜브 복합재가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또한 고정부재가 제1기재와 제2기재 사이의 간격을 유지하기 때문에, 수직배향 카본나노튜브가 제1접착층 및 제2접착층 각각에 매설된 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
본 발명[20]은, 상기 [13]∼[19] 중의 어느 하나의 항에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재를 구비하는 방진재(防振材)를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 수직배향 카본나노튜브가 제1접착층에 의하여 제1기재에 접착되어 있기 때문에, 카본나노튜브 복합재에 외부로부터 진동이 가해지면, 그 진동이 제1기재를 통하여 수직배향 카본나노튜브에 전달된다.
그러면 수직배향 카본나노튜브가 구비하는 복수의 카본나노튜브는, 진동에너지에 의하여 배향방향으로 신축(伸縮)된다. 이때에 복수의 카본나노튜브 사이에는 공기가 존재하기 때문에, 카본나노튜브의 신축에너지(운동에너지)가 공기와의 마찰에 의하여 열에너지로 변환된다. 이에 따라 외부로부터의 진동이 저감된다.
그 때문에 카본나노튜브 복합재를 구비하는 방진재는, 효율적으로 진동을 저감시킬 수 있다.
본 발명[21]은, 제1기재 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지의 제1수지조성물층을 형성하는 공정과, 수직배향 카본나노튜브를 상기 제1수지조성물층에 삽입하는 공정과, 상기 제1수지조성물층을 가열하여 경화시켜서, 상기 제1기재와 상기 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 제1접착층으로 하는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 수직배향 카본나노튜브를 A스테이지 또는 B스테이지의 제1수지조성물층에 삽입한 후에 제1수지조성물층을 가열하여 경화시키기 때문에, 수직배향 카본나노튜브의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 제1기재의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
본 발명[22]는, 제1기재 상에, 불소계 폴리머로 형성되는 제1접착층을 형성하는 공정과, 상기 제1접착층을 가열하여, 수직배향 카본나노튜브를 상기 제1접착층에 삽입하는 공정을 포함하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 수직배향 카본나노튜브를 불소계 폴리머로 형성되는 제1접착층에 삽입하기 때문에, 제1기재와 수직배향 카본나노튜브를 안정하게 접착할 수 있으면서, 제1접착층의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명[23]은, 제2기재 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지의 제2수지조성물층을 형성하는 공정과, 상기 수직배향 카본나노튜브에 대하여 상기 제1기재의 반대측에 상기 제2기재가 위치하도록, 상기 수직배향 카본나노튜브를 상기 제2수지조성물층에 삽입하는 공정과, 상기 제2수지조성물층을 가열하여 경화시켜서, 상기 제2기재와 상기 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 제2접착층으로 하는 공정을 더 포함하는 상기 [21] 또는 [22]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 수직배향 카본나노튜브에 대하여 제1기재의 반대측에 제2기재가 위치하도록, 수직배향 카본나노튜브를 제2수지조성물층에 삽입한 후에 제2수지조성물층을 가열하여 경화시켜서 제2접착층으로 하기 때문에, 수직배향 카본나노튜브가 제1기재와 제2기재의 사이에 배치되는 구조체를 구성할 수 있다.
또한 수직배향 카본나노튜브를 A스테이지 또는 B스테이지의 제2수지조성물층에 삽입한 후에 제2수지조성물층을 가열하여 경화시키기 때문에, 수직배향 카본나노튜브의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 제2기재의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
그 결과, 수직배향 카본나노튜브를 제1기재와 제2기재의 사이에 위치시킬 수 있으면서, 수직배향 카본나노튜브와 제1기재 및 제2기재와의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
본 발명[24]는, 제2기재 상에, 불소계 폴리머로 형성되는 제2접착층을 형성하는 공정과, 상기 제2접착층을 가열하여, 상기 수직배향 카본나노튜브에 대하여 상기 제1기재의 반대측에 상기 제2기재가 위치하도록, 상기 수직배향 카본나노튜브를 상기 제2접착층에 삽입하는 공정을 포함하는 상기 [21] 또는 [22]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 수직배향 카본나노튜브를 불소계 폴리머로 형성되는 제2접착층에 삽입하기 때문에, 제2기재와 수직배향 카본나노튜브를 안정하게 접착할 수 있으면서, 제2접착층의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명[25]는, 상기 수직배향 카본나노튜브를 성장기판으로부터 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과, 상기 카본나노튜브 어레이시트를 고밀도화 처리하는 공정을 더 포함하는 상기 [21]∼[24] 중의 어느 하나의 항에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 수직배향 카본나노튜브를 성장기판으로부터 박리하여 카본나노튜브 어레이시트로 한 후에 고밀도화 처리하기 때문에, 카본나노튜브 어레이시트의 특성(예를 들면, 열전도성 등)의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는 카본나노튜브 복합재의 성능의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명[26]은, 상기 제1기재와 상기 제2기재 사이의 간격을 유지하도록, 상기 제1기재와 상기 제2기재를 고정하는 고정부재를 설치하는 공정을 더 포함하는 상기 [23] 또는 [24]에 기재되어 있는 카본나노튜브 복합재의 제조방법을 포함하고 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 고정부재가 제1기재와 제2기재 사이의 간격을 유지하기 때문에, 수직배향 카본나노튜브가 제1접착층 및 제2접착층 각각에 매설된 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 카본나노튜브 복합재는, CNT가 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제조방법은, 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서 상기의 카본나노튜브 복합재를 효율적으로 제조할 수 있다.
도1에 있어서, 도1A는 본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제1실시형태로서의 열전도성 시트의 측면도이다. 도1B는 도1A에 나타내는 열전도성 시트가 전자부품과 히트싱크의 사이에 배치된 상태의 개략적인 구성도이다.
도2에 있어서, 도2A는 성장기판에 수직배향 카본나노튜브(VACNTs)를 성장시키는 공정의 1실시형태를 설명하기 위한 설명도로서, 기판 상에 촉매층을 형성하는 공정을 나타낸다. 도2B는 도2A에 연속하는 것으로서, 기판을 가열하여 촉매층을 복수의 입상체로 응집시키는 공정을 나타낸다. 도2C는 도2B에 연속하는 것으로서, 복수의 입상체에 원료가스를 공급하고 복수의 카본나노튜브를 성장시켜 VACNTs를 조제하는 공정을 나타낸다.
도3에 있어서, 도3A는 VACNTs를 박리하는 공정을 설명하기 위한 설명도로서, VACNTs를 성장기판으로부터 절단하는 공정을 나타낸다. 도3B는 도3A에 연속하는 것으로서, VACNTs를 성장기판으로부터 박리하여 카본나노튜브 어레이시트(CNT 어레이시트)로 하는 공정을 나타낸다. 도3C는 도3B에 나타내는 CNT 어레이시트의 사시도이다.
도4에 있어서, 도4A는 도3C에 나타내는 CNT 어레이시트를 고밀도화하는 공정을 설명하기 위한 설명도로서, CNT 어레이시트를 내열용기 내에 수용하는 공정을 나타낸다. 도4B는 도4A에 연속하는 것으로서, CNT 어레이시트를 가열처리하여 CNT 어레이시트를 고밀도화하는 공정을 나타낸다. 도4C는 도4B에 나타내는 고밀도화된 CNT 어레이시트를 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정을 나타낸다.
도5는, 본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제2실시형태로서의 열전도성 시트의 측면도이다.
도6에 있어서, 도6A는 도5에 나타내는 웹 적층시트의 제조공정의 1실시형태를 설명하기 위한 설명도로서, VACNTs로부터 카본나노튜브 웹(CNT 웹)을 인출하는 공정을 나타낸다. 도6B는 도6A에 연속하는 것으로서, CNT 웹을 적층하는 공정을 나타낸다. 도6C는 도6B에 연속하는 것으로서, 적층된 CNT 웹을 전개하여 웹 적층시트로 하는 공정을 나타낸다.
도7에 있어서, 도7A는 본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제3실시형태로서의 열전도성 시트의 측면도이다. 도7B는 도7A에 나타내는 열전도성 시트의 제조공정의 1실시형태를 설명하기 위한 설명도이다.
도8에 있어서, 도8A는 본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제4실시형태로서의 열전도성 시트의 측면도이다. 도8B는 도8A에 나타내는 열전도성 시트의 제조공정의 1실시형태를 설명하기 위한 설명도로서, CNT 어레이시트에 입자함유층을 형성하는 공정을 나타낸다. 도8C는 도8B에 연속하는 것으로서, CNT 어레이시트를 입자함유층의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정을 나타낸다.
도9에 있어서, 도9A는 본 발명의 카본나노튜브 복합재의 제4실시형태의 변형예로서의 열전도성 시트의 측면도이다. 도9B는 도9A에 나타내는 열전도성 시트의 제조공정의 1실시형태를 설명하기 위한 설명도이다.
도10에 있어서, 도10A는 도2C에 나타내는 VACNTs를 기계적으로 고밀도화하는 공정을 설명하기 위한 설명도로서, VACNTs가 사이에 끼워지도록 가압판을 배치하는 공정을 나타낸다. 도10B는 도10A에 연속하는 것으로서, 가압판에 의하여 VACNTs를 압축하는 공정을 나타낸다.
도11은, 제2발명의 카본나노튜브 복합재(CNT 복합재)의 제5실시형태의 측면도이다.
도12에 있어서, 도12A는 제2발명의 CNT 복합재의 제5실시형태의 제조방법을 설명하기 위한 설명도로서, VACNTs를 제1수지조성물층에 삽입하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도12B는 도12A에 연속하는 것으로서, 제1수지조성물층을 경화시켜 제1접착층으로 하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도12C는 도12B에 연속하는 것으로서, 성장기판을 VACNTs로부터 박리하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도13은, 제2발명의 CNT 복합재의 제6실시형태의 측면도이다.
도14는, 도13에 나타내는 CNT 복합재의 사시도이다.
도15에 있어서, 도15A는 제2발명의 CNT 복합재의 제6실시형태의 제조방법을 설명하기 위한 설명도로서, CNT 어레이시트를 제2수지조성물층에 삽입하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도15B는 도15A에 연속하는 것으로서, 제2수지조성물층을 경화시켜 제2접착층으로 하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도16은, 제2발명의 CNT 복합재의 제7실시형태의 측면도이다.
도17에 있어서, 도17A는 제2발명의 CNT 복합재의 제8실시형태의 제조방법을 설명하기 위한 설명도로서, CNT 어레이시트를 제1수지조성물층에 삽입하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도17B는 도17A에 연속하는 것으로서, 제1수지조성물층을 경화시켜 제1접착층으로 하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도18에 있어서, 도18A는 제2발명의 CNT 복합재의 제9실시형태의 제조방법을 설명하기 위한 설명도로서, VACNTs를 제2수지조성물층에 삽입하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도18B는 도18A에 연속하는 것으로서, 제2수지조성물층을 경화시켜 제2접착층으로 하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다. 도18C는 도18B에 연속하는 것으로서, VACNTs로부터 성장기판을 박리하는 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
〈제1발명〉
제1발명의 카본나노튜브 복합재(carbon nanotube 複合材)(이하, CNT 복합재라고 한다)는, 고정시트(固定 sheet)와, 고정시트에 고정되는 카본나노튜브 어레이시트(carbon nanotube array sheet)를 구비하고 있다. 카본나노튜브 어레이시트는, 고정시트의 표면(表面) 및 이면(裏面)의 양면(兩面)에 삽입 또는 접합된다.
이하에, 제1발명의 CNT 복합재의 제1실시형태로서의 열전도성 시트(1)에 대하여 설명한다.
(제1실시형태)
(1) 카본나노튜브 복합재의 구성
열전도성 시트(1)(CNT 복합재의 일례)는, 도1A에 나타내는 바와 같이, 고정시트(2)와 2개의 카본나노튜브 어레이시트(3)(이하, CNT 어레이시트(3)라고 한다)를 구비하고 있다.
고정시트(2)는, 2개의 CNT 어레이시트(3)를 고정시킬 수 있고, 제1실시형태에 있어서 기재(基材)(4)와 2개의 수지층(樹脂層)(5)을 구비하고 있다.
기재(4)는 시트형상(필름형상)을 하고 있고, 구체적으로는 기재(4)는, 소정의 두께를 가지며 그 두께방향과 직교하는 면방향(面方向)(세로방향 및 가로방향)으로 연장되고 있고, 평탄한 표면(4A)(두께방향에 있어서의 일방(一方)의 면) 및 평탄한 이면(4B)(두께방향에 있어서의 타방(他方)의 면)을 구비하고 있다.
또한 기재(4)는, 바람직하게는 가요성(可撓性)을 갖고 있다. 기재(4)의 두께는, 예를 들면 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 50㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 300㎛ 이하인 것이 바람직하고, 150㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
기재(4)로서는, 예를 들면 도전성기재(導電性基材), 절연성기재(絶緣性基材)를 들 수 있다.
도전성기재는 전기전도성을 갖고 있고, 예를 들면 금속시트, 그래파이트 시트, 카본나노튜브 집합체, 도전성입자(예를 들면, 금속입자 등)를 함유하는 수지시트 등을 들 수 있고, 바람직하게는 금속시트 및 카본나노튜브 집합체를 들 수 있다.
금속시트는 금속으로 형성되는 시트이다. 금속으로서는, 예를 들면 금, 은, 구리, 철, 알루미늄, 티탄, 텅스텐, 그들의 합금 등을 들 수 있고, 바람직하게는 구리 및 알루미늄을 들 수 있다.
또한 기재(4)가 카본나노튜브 집합체인 경우에 대해서는, 이후 제2실시형태에 있어서 상세하게 설명한다.
절연성기재는 전기절연성을 갖고 있고, 예를 들면 세라믹스 시트, 플라스틱 플레이트 등을 들 수 있다.
세라믹스 시트는 무기물(無機物)의 소결체(燒結體)로 형성되는 시트이다. 무기물로서는, 예를 들면 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 산화아연 등을 들 수 있다.
플라스틱 플레이트는 플라스틱(경질수지)으로 형성되는 플레이트이다. 플라스틱으로서는, 예를 들면 내열성이 100℃ 미만인 플라스틱(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 염화비닐수지 등), 내열성이 100℃ 이상인 엔지니어링 플라스틱(예를 들면 폴리에테르에테르케톤, 액정 폴리머, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등) 등을 들 수 있다.
이와 같은 기재(4)는, 열전도성 시트(1)의 용도에 따라 적당하게 선택된다. 기재(4)로서 도전성기재가 선택되는 경우에 열전도성 시트(1)에 전기전도성을 부여할 수 있어, 열전도성 시트(1)는 전기 열전도성 시트로서 구성된다. 기재(4)로서 절연성기재가 선택되는 경우에 열전도성 시트(1)에 전기절연성을 부여할 수 있어, 열전도성 시트(1)는 절연성 열전도성 시트로서 구성된다.
수지층(5)은, 기재(4)의 표면(4A) 및 이면(4B)의 양면에 배치되어 있다. 또한 2개의 수지층(5)을 서로 구별하는 경우에, 기재(4)의 표면(4A)에 배치되는 수지층(5)을 제1수지층(5A)으로 하고, 기재(4)의 이면(4B)에 배치되는 수지층(5)을 제2수지층(5B)으로 한다.
그리고 제1수지층(5A)의 두께방향의 일방측의 표면이 고정시트(2)의 표면(2A)에 　대응하고, 제2수지층(5B)의 두께방향의 타방측의 표면이 고정시트(2)의 이면(2B)에　 대응한다. 즉 고정시트(2)는, 표면(2A)(제1수지층(5A)의 두께방향에 있어서의 일방의 면) 및 이면(2B)(제2수지층(5B)의 두께방향에 있어서의 타방의 면)을 구비하고 있다.
수지층(5)은 수지재료로 형성되어 있다. 수지재료로서는, 천연수지, 합성수지(예를 들면 열경화성 수지, 열가소성 수지 등) 등을 들 수 있고, 바람직하게는 합성수지를 들 수 있다.
열경화성 수지는 경화체(硬化體)(완전경화 후(C스테이지)의 열경화성 수지)로서, 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀수지, 요소수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 열경화성 엘라스토머(예를 들면 우레탄 고무, 부틸고무, 불소계 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무 등) 등을 들 수 있다.
열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리에스테르(예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트 등), 폴리올레핀(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리염화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 불소계 폴리머(예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴 등), 열가소성 엘라스토머(예를 들면 올레핀계 엘라스토머(예를 들면 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔고무 등), 스티렌계 엘라스토머, 염화비닐계 엘라스토머 등) 등을 들 수 있다.
이와 같은 수지재료 중에서는, 바람직하게는 열가소성 수지, 더 바람직하게는 불소계 폴리머, 특히 바람직하게는 PTFE 및 PFA를 들 수 있다. 이와 같은 수지재료는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다.
수지층(5)의 두께(T)는, 예를 들면 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 20㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 40㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 수지층(5)의 두께(T)는, 기재(4)의 두께를 100으로 하였을 때에, 예를 들면 10 이상인 것이 바람직하고, 20 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50 이하인 것이 바람직하고, 40 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 수지층(5)은, 필요에 따라 공지의 첨가재(添加材)를 함유할 수 있다. 첨가재로서는, 예를 들면 금속입자(예를 들면 구리입자, 티탄 입자, 알루미늄 입자 등), 무기산화물(예를 들면 실리카 입자, 알루미나 입자 등), 무기질화물(예를 들면 질화알루미늄, 질화붕소 등), 탄소재료(예를 들면 카본나노튜브, 그래파이트, 풀러린 등) 등을 들 수 있다. 이와 같은 첨가재는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다.
CNT 어레이시트(3)는, 도3C에 나타내는 바와 같이 성장기판(成長基板)(15)(후술하는 도3B를 참조)으로부터 박리되어 있고, 복수의 카본나노튜브(6)(이하, CNT(6)라고 한다)에 의하여 시트형상으로 형성되는 카본나노튜브 집합체이다.
더 상세하게는, CNT 어레이시트(3)에 있어서 복수의 CNT(6)는, CNT 어레이시트(3)의 두께방향으로 배향되어 있고, 두께방향으로 서로 연속하지 않고 면방향(세로방향 및 가로방향)으로 서로 연속하여 시트형상이 되도록 배열되어 있다.
즉 카본나노튜브 어레이시트(3)(CNT 어레이시트(3))는, 소정의 방향으로 배향되는 복수의 카본나노튜브(6)(CNT(6))가 카본나노튜브(6)의 배향방향과 직교하는 방향으로 서로 연속하여 시트형상이 되도록 형성되어 있다.
이에 따라 CNT 어레이시트(3)는, 성장기판(15)(후술)으로부터 박리된 상태로, 복수의 CNT(6)가 면방향으로 서로 접촉하는 것과 같은 형상을 유지하고 있다. 또한 CNT 어레이시트(3)는 가요성을 갖고 있다. 또한 복수의 CNT(6) 중에서 서로 인접하는 CNT(6) 사이에는, 반데르발스의 힘이 작용하고 있다.
CNT(6)는 단층 카본나노튜브, 이층 카본나노튜브 및 다층 카본나노튜브 중의 어느 것이어도 좋고, 다층 카본나노튜브인 것이 바람직하다. 복수의 CNT(6)는 단층 카본나노튜브, 이층 카본나노튜브 및 다층 카본나노튜브 중의 어느 1종류만을 포함하고 있어도 좋고, 단층 카본나노튜브, 이층 카본나노튜브 및 다층 카본나노튜브 중의 어느 2종류 이상을 포함하고 있어도 좋다.
CNT(6)의 평균외경은, 예를 들면 1㎚ 이상인 것이 바람직하고, 5㎚ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 100㎚ 이하인 것이 바람직하고, 50㎚ 이하인 것이 더 바람직하고, 20㎚ 이하인 것이 특히 바람직하다.
CNT(6)의 평균길이(L)(평균배향방향의 치수)는, 도1A에 나타내는 바와 같이 수지층(5)의 두께(T)보다 길고, 구체적으로는 예를 들면 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 50㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 1000㎛ 이하인 것이 바람직하고, 500㎛ 이하인 것이 더 바람직하고, 200㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한 CNT의 평균외경 및 평균길이는, 예를 들면 전자현미경관찰 등의 공지의 방법에 의하여 측정된다.
또한 CNT(6)의 평균길이(L)는, 수지층(5)의 두께(T)에 대하여, 예를 들면 1배를 초과하는 것이 바람직하고, 1.5배 이상인 것이 더 바람직하고, 2.0배 이상인 것이 특히 바람직하고, 예를 들면 5.0배 이하인 것이 바람직하고, 4.0배 이하인 것이 더 바람직하고, 3.0배 이하인 것이 특히 바람직하다.
CNT 어레이시트(3)에 있어서 복수의 CNT(6)의 평균부피밀도(average bulk density)는, 예를 들면 10㎎/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 50㎎/㎤ 이상인 것이 더 바람직하고, 100㎎/㎤ 이상인 것이 특히 바람직하고, 예를 들면 500㎎/㎤ 이하인 것이 바람직하고, 300㎎/㎤ 이하인 것이 더 바람직하고, 200㎎/㎤ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한 CNT(6)의 평균부피밀도는, 예를 들면 단위면적당 질량(평량(basis weight) : 단위　㎎/㎠)과, 카본나노튜브의 평균길이(SEM(니혼덴시 가부시키가이샤(JEOL Ltd) 제품) 또는 비접촉 막두께측정기(가부시키가이샤 키엔스(KEYENCE CORPORATION) 제품)에 의하여 측정)로부터 산출된다.
CNT 어레이시트(3)의 G/D비는, 예를 들면 1 이상인 것이 바람직하고, 2 이상인 것이 더 바람직하고, 5 이상인 것이 특히 바람직하고, 10 이상인 것이 특히 더 바람직하고, 예를 들면 20 이하인 것이 바람직하고, 15 이하인 것이 더 바람직하다.
G/D비는, 카본나노튜브의 라만 스펙트럼에 있어서, 1350㎝-1 부근에서 관측되며 D밴드라고 불리는 피크의 스펙트럼 강도에 대한 1590㎝-1 부근에서 관측되며 G밴드라고 불리는 피크의 스펙트럼 강도의 비이다.
또한 D밴드의 스펙트럼은 카본나노튜브의 결함으로부터 유래하고, G밴드의 스펙트럼은 탄소의 6원자 고리의 면내진동(面內振動)으로부터 유래한다.
CNT 어레이시트(3)의 두께방향의 전기저항(도전저항)은 25℃에 있어서, 예를 들면 1Ω 이하인 것이 바람직하고, 0.1Ω 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 전기저항은, 공지의 전기저항 측정장치에 의하여 측정된다.
CNT 어레이시트(3)의 열전도율은 두께방향에 있어서, 예를 들면 1W/(m·K) 이상인 것이 바람직하고, 2W/(m·K) 이상인 것이 더 바람직하고, 10W/(m·K) 이상인 것이 특히 바람직하고, 30W/(m·K) 이상인 것이 특히 더 바람직하고, 예를 들면 60W/(m·K) 이하인 것이 바람직하고, 40W/(m·K) 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 열전도율은, 공지의 열전도율 측정장치에 의하여 측정된다.
그리고 CNT 어레이시트(3)는, 도1A에 나타내는 바와 같이 고정시트(2)의 표면(2A) 및 이면(2B)의 양면에 삽입되어, 고정시트(2)로 지지되고 있다.
더 상세하게는 2개의 CNT 어레이시트(3)는, 제1수지층(5A) 및 제2수지층(5B)의 각각에 1개씩 삽입되어 있고, 두께방향에 있어서 기재(4)를 사이에 두도록 배치되어 있다.
또한 2개의 CNT 어레이시트(3)를 서로 구별하는 경우에, 제1수지층(5A)에 삽입되는 CNT 어레이시트(3)를 제1CNT 어레이시트(3A)로 하고, 제2수지층(5B)에 삽입되는 CNT 어레이시트(3)를 제2CNT 어레이시트(3B)로 한다.
또한 CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부(端部)는, 대응하는 수지층(5)에 삽입되어 기재(4)와 접촉하고, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4)와는 반대측의 단부가, 대응하는 수지층(5)으로부터 돌출되어 있다.
즉 제1CNT 어레이시트(3A)에 있어서의 타방측 단부가, 제1수지층(5A)에 삽입되어 기재(4)의 표면(4A)과 접촉하고, 제1CNT 어레이시트(3A)에 있어서의 일방측 단부가, 제1수지층(5A)의 표면(고정시트(2)의 표면(2A))으로부터 두께방향에 있어서의 일방측으로 돌출하여 자유단(自由端)으로 되어 있다. 또한 제2CNT 어레이시트(3B)에 있어서의 일방측 단부가, 제2수지층(5B)에 삽입되어 기재(4)의 이면(4B)과 접촉하고, 제2CNT 어레이시트(3B)에 있어서의 타방측 단부가, 제2수지층(5B)의 표면(고정시트(2)의 이면(2B))으로부터 두께방향에 있어서의 타방측으로 돌출하여 자유단으로 되어 있다.
그 때문에 각 CNT 어레이시트(3)에 있어서 CNT(6)는, 대응하는 수지층(5)에 매설되는 매설부분(6A)과, 대응하는 수지층(5)으로부터 돌출하는 돌출부분(6B)을 구비하고 있다. 또한 CNT 어레이시트(3)의 두께방향과 기재(4)의 두께방향은 서로 일치하고 있어, 각 CNT 어레이시트(3)의 CNT(6)는, 기재(4)의 두께방향을 따라 연장되고 있다.
매설부분(6A)은 대응하는 수지층(5)을 관통하고 있다. 매설부분(6A)의 길이(L1)는, 예를 들면 상기 수지층(5)의 두께(T)의 범위와 동일하다. 또한 매설부분(6A)의 길이(L1)의 비율은 CNT(6)의 길이(L) 100％에 대하여, 예를 들면 20％ 이상인 것이 바람직하고, 30％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 70％ 이하인 것이 바람직하고, 50％ 이하인 것이 더 바람직하다.
돌출부분(6B)의 길이(L2)는, 예를 들면 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 10㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 100㎛ 이하인 것이 바람직하고, 70㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 돌출부분(6B)의 길이(L2)의 비율은 CNT(6)의 길이(L) 100％에 대하여, 예를 들면 30％ 이상인 것이 바람직하고, 50％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 80％ 이하인 것이 바람직하고, 70％ 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 매설부분(6A)의 길이(L1)에 대한 돌출부분(6B)의 길이(L2)의 비율(L2/L1)은, 예를 들면 0.4 이상인 것이 바람직하고, 1 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 4 이하인 것이 바람직하고, 2.5 이하인 것이 더 바람직하다.
매설부분(6A)의 길이(L1)의 비율이 상기 하한 이상(돌출부분(6B)의 길이(L2)의 비율이 상기 상한 이하)이면, 수지층(5)이 CNT 어레이시트(3)를 확실하게 지지할 수 있고, 돌출부분(6B)의 길이(L2)의 비율이 상기 하한 이상(매설부분(6A)의 길이(L1)의 비율이 상기 상한 이하)이면, 대상물의 표면에 대한 CNT 어레이시트(3)의 추종성(追從性)의 향상을 도모할 수 있다.
이와 같은 열전도성 시트(1)는, 바람직하게는 가요성을 갖고 있다.
또한 열전도성 시트(1)의 두께방향의 전기저항(도전저항)은, 기재(4)가 도전성기재인 경우에 25℃에 있어서, 예를 들면 10Ω 이하인 것이 바람직하고, 1Ω 이하인 것이 더 바람직하고, 0.1Ω 이하인 것이 특히 바람직하고, 기재(4)가 절연성기재인 경우에 25℃에 있어서, 예를 들면 103Ω 이상인 것이 바람직하고, 104Ω 이상인 것이 더 바람직하다.
열전도성 시트(1)의 열전도율은 두께방향에 있어서, 예를 들면 1W/(m·K) 이상인 것이 바람직하고, 2W/(m·K) 이상인 것이 더 바람직하고, 10W/(m·K) 이상인 것이 더욱 바람직하고, 25W/(m·K) 이상인 것이 특히 바람직하고, 50W/(m·K) 이상인 것이 특히 더 바람직하고, 예를 들면 300W/(m·K) 이하인 것이 바람직하고, 100W/(m·K) 이하인 것이 더 바람직하다.
(2) CNT 복합재의 제조방법
다음에 열전도성 시트(1)(CNT 복합재의 일례)의 제조방법에 대하여 설명한다. 또한 수지층(5)이 열가소성 수지로 형성되는 경우에 대하여 상세하게 설명한다.
열전도성 시트(1)를 제조하기 위해서는, 도4C에 나타내는 바와 같이, 먼저 고정시트(2) 및 CNT 어레이시트(3)를 준비한다.
고정시트(2)를 준비하기 위해서는, 기재(4)의 표면(4A) 및 이면(4B)의 양면에 상기 열가소성 수지로 형성되는 수지층(5)을 배치한다(고정시트 준비공정).
수지층(5)을 기재(4)의 양면에 배치하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 상기의 열가소성 수지를 기재(4)의 양면에 도포하여 수지층(5)을 형성하는 방법이나, 상기의 열가소성 수지로 형성되는 수지시트를 준비하여 기재(4)의 양면에 배치하는 방법 등을 들 수 있다. 이와 같은 방법 중에서는, 열가소성 수지로 형성되는 수지시트를 준비하여 기재(4)의 양면에 배치하는 방법이 바람직하다.
이에 따라 기재(4)와, 기재(4)의 표면(4A) 및 이면(4B)의 양면에 배치되는 수지층(5)을 구비하는 고정시트(2), 더 구체적으로는 기재(4)와, 기재(4)의 표면(4A)에 배치되는 제1수지층(5A)과, 기재(4)의 이면(4B)에 배치되는 제2수지층(5B)을 구비하는 고정시트(2)가 준비된다.
CNT 어레이시트(3)를 준비하기 위해서는, 도2A∼도2C에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 화학기상성장법(CVD법)에 의하여 성장기판(15) 상에 수직배향 카본나노튜브(19)(Vertically　Aligned　carbon　nanotubes ; 이하, VACNTs(19)라고 한다)를 성장시킨다(CNT 성장공정).
상세하게는 도2A에 나타내는 바와 같이, 먼저 성장기판(15)을 준비한다. 성장기판(15)은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 CVD법에 사용되는 공지의 기판을 들 수 있고, 시판품을 사용할 수 있다.
성장기판(15)으로서는, 예를 들면 실리콘 기판이나 이산화규소막(17)이 적층되는 스테인레스 기판(16) 등을 들 수 있고, 바람직하게는 이산화규소막(17)이 적층되는 스테인레스 기판(16)을 들 수 있다. 또한 도2A∼도3C에서는, 성장기판(15)이 이산화규소막(17)이 적층되는 스테인레스 기판(16)인 경우를 나타낸다.
그리고 도2A에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15) 상, 바람직하게는 이산화규소막(17) 상에 촉매층(18)을 형성한다. 성장기판(15) 상에 촉매층(18)을 형성하기 위해서는, 공지의 성막방법에 의하여 성장기판(15)(바람직하게는, 이산화규소막(17)) 상에 금속촉매를 성막한다.
금속촉매로서는, 예를 들면 철, 코발트, 니켈 등을 들 수 있고, 바람직하게는 철을 들 수 있다. 이와 같은 금속촉매는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다. 성막방법으로서는, 예를 들면 진공증착 및 스퍼터링을 들 수 있고, 바람직하게는 진공증착을 들 수 있다.
이에 따라, 성장기판(15) 상에 촉매층(18)이 배치된다. 또한 성장기판(15)이 이산화규소막(17)이 적층되는 스테인레스 기판(16)인 경우에, 이산화규소막(17) 및 촉매층(18)은, 예를 들면 일본국 공개특허 특개2014-94856호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 이산화규소 전구체 용액과 금속촉매 전구체 용액이 혼합된 혼합용액을 스테인레스 기판(16)에 도포한 후에, 그 혼합액을 상분리시키고, 그 다음에 건조함으로써, 동시에 형성할 수도 있다.
계속하여 촉매층(18)이 배치된 성장기판(15)을, 도2B에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 700℃ 이상 900℃ 이하에서 가열한다. 이에 따라 촉매층(18)이 응집하여, 복수의 입상체(粒狀體)(18A)가 된다.
그리고 가열된 성장기판(15)에, 도2C에 나타내는 바와 같이 원료가스를 공급한다. 원료가스는, 탄소수가 1∼4인 탄화수소가스(저급 탄화수소가스)를 포함하고 있다. 탄소수가 1∼4인 탄화수소가스로서는, 예를 들면 메탄가스, 에탄가스, 프로판가스, 부탄가스, 에틸렌 가스, 아세틸렌 가스 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아세틸렌 가스를 들 수 있다.
또한 원료가스는, 필요에 따라 수소가스나 불활성가스(예를 들면 헬륨, 아르곤 등), 수증기 등을 포함할 수도 있다.
원료가스의 공급시간으로서는, 예를 들면 1분 이상인 것이 바람직하고, 5분 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 60분 이하인 것이 바람직하고, 30분 이하인 것이 더 바람직하다.
이에 따라 복수의 입상체(18A) 각각을 기점(起點)으로 하여, 복수의 CNT(6)가 성장한다. 또한 도2C에서는, 편의상 1개의 입상체(18A)로부터 1개의 CNT(6)가 성장하도록 기재되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 1개의 입상체(18A)로부터 복수의 CNT(6)가 성장하더라도 좋다.
이와 같은 복수의 CNT(6)는, 성장기판(15) 상에 있어서 서로 대략 평행하게 되도록 성장기판(15)의 두께방향(상하방향)으로 연장되어 있다. 즉 복수의 CNT(6)는, 성장기판(15)에 대하여 직교하도록 배향(수직으로 배향)되어 있다.
이에 따라 VACNTs(19)가 성장기판(15) 상에 성장된다.
VACNTs(19)는, 도6A에 나타내는 바와 같이, 복수의 CNT(6)가 세로방향에 있어서 직선적으로 배열되는 열(19A)을 가로방향으로 복수 구비하고 있다. VACNTs(19)에 있어서 복수의 CNT(6)는, 면방향(세로방향 및 가로방향)으로 밀집되어 있다.
계속하여 도3A 및 도3B에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15)으로부터 VACNTs(19)를 박리한다(박리공정).
VACNTs(19)를 성장기판(15)으로부터 박리하기 위해서는, 예를 들면 절단칼날(20)을 성장기판(15)의 상면(上面)을 따라 슬라이드 이동시켜, 복수의 CNT(6)의 기단부(基端部)(성장기판(15)측 단부)를 일괄하여 절단한다. 이에 따라 VACNTs(19)가 성장기판(15)으로부터 분리된다.
절단칼날(20)로서는, 예를 들면 커터칼날, 면도칼 등의 공지의 금속칼날을 들 수 있고, 바람직하게는 커터칼날을 들 수 있다.
계속하여 도3B에 나타내는 바와 같이, 분리된 VACNTs(19)를 성장기판(15)으로부터 들어 올린다. 이에 따라 VACNTs(19)가 성장기판(15)으로부터 박리되어, CNT 어레이시트(3)가 된다. 또한 상기의 공정을 반복함으로써, 2개의 CNT 어레이시트(3), 구체적으로는 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가 준비된다.
이와 같은 CNT 어레이시트(3)는, 그 자체로 열전도성 시트(1)에 이용할 수 있지만, 평균부피밀도가 상대적으로 낮기 때문에, 열전도율 향상의 관점에서 바람직하게는 고밀도화 처리된다(고밀도화 공정).
고밀도화 처리로서, 예를 들면 CNT 어레이시트(3)를 가열처리하는 방법(도4A 및 도4B 참조)이나, CNT 어레이시트(3)에 휘발성의 액체를 공급하는 방법을 들 수 있다.
CNT 어레이시트(3)를 가열처리하기 위해서는, 예를 들면 도4A에 나타내는 바와 같이 CNT 어레이시트(3)를 내열용기(45)에 수용하여 가열로(加熱爐) 내에 배치한다.
내열용기(45)는, 내열온도가 2600℃를 초과하는 내열용기로서, 예를 들면 탄소로 형성되는 탄소용기, 세라믹스로 형성되는 세라믹스 용기 등의 공지의 내열용기를 들 수 있다. 이와 같은 내열용기 중에서는, 바람직하게는 탄소용기를 들 수 있다.
가열로로서는, 예를 들면 저항가열로, 유도가열로, 직접통전형 전기로 등을 들 수 있고, 바람직하게는 저항가열로를 들 수 있다. 또한 가열로는 배치식이어도 좋고, 연속식이어도 좋다.
그 다음에 가열로 내에 불활성가스를 유입하여, 가열로 내를 불활성가스 분위기로 치환한다. 불활성가스로서는, 예를 들면 질소, 아르곤 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아르곤을 들 수 있다.
계속하여 가열로 내의 온도를 소정의 승온속도로 가열온도까지 상승시킨 후에, 온도를 유지한 채로 소정 시간 방치한다.
승온속도로서는, 예를 들면 1℃/분 이상인 것이 바람직하고, 5℃/분 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 40℃/분 이하인 것이 바람직하고, 20℃/분 이하인 것이 더 바람직하다.
가열온도로서는, 예를 들면 2600℃ 이상인 것이 바람직하고, 2700℃ 이상인 것이 더 바람직하고, 2800℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 가열온도가 상기 하한 이상이면, CNT 어레이시트(3)에 있어서 복수의 CNT(6)를 확실하게 고밀도로 밀집시킬 수 있다.
또한 가열온도로서는, CNT(6)의 승화온도 미만이면 좋고, 3000℃ 이하인 것이 바람직하다. 가열온도가 상기 상한 이하이면, CNT(6)가 승화되는 것을 억제할 수 있다.
소정 시간으로서는, 예를 들면 10분 이상인 것이 바람직하고, 1시간 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 5시간 이하인 것이 바람직하고, 3시간 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 CNT 어레이시트(3)는, 바람직하게는 무부하(無負荷)의 상태(CNT 어레이시트(3)에 하중이 걸리지 않은 상태, 즉 대기압하)에서 가열처리된다. CNT 어레이시트(3)를 무부하의 상태에서 가열처리하기 위해서는, 도4A에 나타내는 바와 같이, CNT 어레이시트(3)를 내열용기(45)의 뚜껑부 및 측벽에 대하여 간격을 두도록 하여 내열용기(45) 내에 수용한다.
이상에 의하여, CNT 어레이시트(3)가 가열처리된다. CNT 어레이시트(3)가 가열처리되면, CNT 어레이시트(3)에 있어서 복수의 CNT(6)를 구성하는 그래핀(graphene)의 결정성이 향상되어, CNT(6)의 배향성(직선성)이 향상된다. 그러면 CNT 어레이시트(3)에 있어서 서로 인접하는 CNT(6)는, 그들 사이에 작용하는 반데르발스의 힘 등에 의하여, 배향성(직선성)을 유지한 채로 다발모양(束狀)이 되도록 밀집된다.
이에 따라 CNT 어레이시트(3)의 전체가 균일하게 밀집되어, CNT 어레이시트(3)가 고밀도화된다. 그 후에 CNT 어레이시트(3)를 필요에 따라 냉각(예를 들면, 자연냉각)한다.
가열처리 후의 CNT 어레이시트(3)의 두께는, 복수의 CNT(6)가 배향성(직선성)을 유지한 채로 밀집하기 때문에, 가열처리 전의 CNT 어레이시트(3)의 두께와 대략 동일하다. 더 구체적으로는, 가열처리 후의 CNT 어레이시트(3)의 두께는 가열처리 전의 CNT 어레이시트(3)의 두께에 대하여, 예를 들면 95％ 이상 105％ 이하인 것이 바람직하고, 100％인 것이 더 바람직하다.
또한 가열처리 후의 CNT 어레이시트(3)의 부피는 가열처리 전의 CNT 어레이시트(3)의 부피에 대하여, 예를 들면 10％ 이상인 것이 바람직하고, 30％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 70％ 이하인 것이 바람직하고, 50％ 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 가열처리 후의 CNT 어레이시트(3)의 G/D비는, 예를 들면 2 이상인 것이 바람직하다.
CNT 어레이시트(3)에 휘발성의 액체를 공급하기 위해서는, 예를 들면 CNT 어레이시트(3)에 휘발성의 액체를 스프레이하거나, CNT 어레이시트(3)를 휘발성의 액체에 침지(浸漬)시킨다.
휘발성의 액체로서는, 예를 들면 물, 유기용매 등을 들 수 있다. 유기용매로서는, 예를 들면 저급(C1∼3) 알코올류(예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올 등), 케톤류(예를 들면 아세톤 등), 에테르류(예를 들면 디에틸에테르, 테트라하이드로퓨란 등), 알킬에스테르류(예를 들면 아세트산에틸 등), 할로겐화 지방족 탄화수소류(예를 들면 클로로포름, 디클로로메탄 등), 극성 비프로톤류(예를 들면 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등) 등을 들 수 있다.
이와 같은 휘발성의 액체 중에서는, 바람직하게는 물을 들 수 있다. 이와 같은 휘발성의 액체는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다.
CNT 어레이시트(3)에 휘발성의 액체가 공급되면, 휘발성의 액체가 기화됨으로써 복수의 CNT(6)가 서로 밀집되어, CNT 어레이시트(3)의 밀도가 향상된다.
또한 이와 같은 고밀도화 처리는, 적어도 1회 실시되고, 복수 회 반복할 수도 있다. 동일한 고밀도화 처리를 복수 회 반복하여도 좋고, 복수 종류의 고밀도화 처리를 조합하여 실시하여도 좋다. 예를 들면 상기의 가열처리만을 복수 회 반복할 수도 있고, 상기의 가열처리와 상기의 액체공급처리를 조합하여 실시할 수도 있다.
고밀도화 처리 후의 CNT 어레이시트(3)에 있어서, 복수의 CNT(6)의 평균부피밀도는, 예를 들면 50㎎/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 두께방향의 전기저항(도전저항)은 25℃에 있어서, 예를 들면 1Ω 이하인 것이 바람직하고, 열전도율은 두께방향에 있어서, 예를 들면 10W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다.
이상에 의하여, 기재(4) 및 2개의 수지층(5)을 구비하는 고정시트(2)와, 2개의 CNT 어레이시트(3)가 준비된다.
그 다음에 도4C에 나타내는 바와 같이, 제1수지층(5A)(표면측의 수지층(5)) 및 제2수지층(5B)(이면측의 수지층(5)) 상에, CNT 어레이시트(3)를 1개씩 배치한다(배치공정).
더 구체적으로는, 제1수지층(5A)의 두께방향에 있어서의 일방의 면(고정시트(2)의 표면(2A))에 제1CNT 어레이시트(3A)를 배치하고, 제2수지층(5B)의 두께방향에 있어서의 타방의 면(고정시트(2)의 이면(2B))에 제2CNT 어레이시트(3B)를 배치한다. 이에 따라 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가, 두께방향에 있어서 고정시트(2)를 사이에 두도록 배치된다.
그리고 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가 배치된 고정시트(2)를 가열한다(가열공정).
가열온도는, 수지층(5)(열가소성 수지)이 용융(연화)하는 온도 이상 수지층(5)(열가소성 수지)이 소실(燒失)하는 온도 미만으로, 예를 들면 300℃ 이상 400℃ 이하인 것이 바람직하다. 가열시간은, 예를 들면 1분 이상인 것이 바람직하고, 예를 들면 30분 이하인 것이 바람직하고, 10분 이하인 것이 더 바람직하다.
이에 따라 수지층(5)이 용융되고, 도1A에 나타내는 바와 같이 CNT 어레이시트(3)가 대응하는 수지층(5)에 삽입되어, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부가 대응하는 수지층(5)을 관통하여, 기재(4)와 접촉한다.
더 구체적으로는 제1수지층(5A)이 용융되고, 제1CNT 어레이시트(3A)가 제1수지층(5A)에 삽입되어, 제1CNT 어레이시트(3A)의 타방측 단부가 기재(4)의 표면(4A)에 접촉한다. 또한 제2수지층(5B)이 용융되고, 제2CNT 어레이시트(3B)가 제2수지층(5B)에 삽입되어, 제2CNT 어레이시트(3B)의 일방측 단부가 기재(4)의 이면(4B)에 접촉한다.
또한 용융상태의 수지층(5)이, 기재(4) 및 CNT 어레이시트(3)와 밀착함과 아울러 복수의 CNT(6) 사이로 침투한다.
또한 가열공정에서는, 필요에 따라 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)를, 기재(4)를 향하도록 두께방향의 외측에서 내측을 향하여 가압한다.
압력으로서는, 예를 들면 0.1MPa 이상인 것이 바람직하고, 0.5MPa 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 1.0MPa 이하인 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1CNT 어레이시트(3A)의 타방측 단부 및 제2CNT 어레이시트(3B)의 일방측 단부 각각이 확실하게 기재(4)와 접촉한다.
그 후에 냉각함으로써, 용융상태의 수지층(5)이 기재(4) 및 CNT 어레이시트(3)에 밀착한 상태로 경화된다. 이에 따라 CNT 어레이시트(3)는, CNT 어레이시트(3)의 단부가 기재(4)에 접촉한 상태로 대응하는 수지층(5)에 고정되어, 고정시트(2)에 지지된다.
이상에 의하여 열전도성 시트(1)가 제조된다.
또한 상기한 열전도성 시트의 제조방법에서는, 수지층(5)이 열가소성 수지로 형성되는 경우에 대하여 상세하게 설명하였지만, 수지층(5)이 열경화성 수지로 형성되는 경우, 먼저 상기한 열경화성 수지에 대응하는 미경화의 수지조성물을 준비한다. 미경화의 수지조성물은, 액상(液狀)의 A스테이지 상태이다.
그리고 그 수지조성물을 기재(4)의 표면(4A) 및 이면(4B)의 양면에 도포하여, 기재(4)의 표면(4A) 및 이면(4B)의 양면에 수지조성물층을 형성한다. 그 후에 수지조성물층의 A스테이지 상태를 유지하거나, 수지조성물층을 반경화의 B스테이지 상태로 한다.
그 다음에 CNT 어레이시트(3)를 표면측 및 이면측의 양방의 수지조성물층에 삽입하고, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부를 기재(4)에 접촉시킨다. 그 후에 소정의 경화온도로 가열하여, 수지조성물층을 경화(완전경화)시켜, C스테이지 상태의 수지층(5)으로 한다. 이에 의해서도, 열전도성 시트(1)를 제조할 수 있다.
(3) 열전도성 시트의 사용태양
이와 같은 열전도성 시트(1)는 TIM으로서, 도1B에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 전자부품(11)(대상물)과 방열부재(10)(대상물)의 사이에 두께방향으로 끼워지도록 배치되어 사용된다.
전자부품(11)으로서는, 예를 들면 반도체소자(IC(집적회로) 칩 등), 발광 다이오드(LED), 고출력 레이저 발진소자, 고출력 램프, 파워 반도체소자 등을 들 수 있다.
또한 전자부품(11)이 예를 들면 반도체소자 등인 경우에, 열전도성 시트(1)로서, 기재(4)가 도전성기재인 전기열전도성 시트가 적합하게 선택된다. 또한 전자부품(11)이 예를 들면 LED 등인 경우에, 열전도성 시트(1)로서, 기재(4)가 절연성기재인 절연성 열전도성 시트가 적합하게 선택된다.
방열부재(10)로서는, 예를 들면 히트싱크, 히트 스프레더 등을 들 수 있다.
또한 전자부품(11)의 표면(11B) 및 방열부재(10)의 표면(10A)에는, 미세한 요철(표면조도)이 형성되어 있다. 그들의 표면조도(Rz)(JIS B0601-2013에 준거한 10점평균조도)는, 예를 들면 1㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
그리고 열전도성 시트(1)에 있어서, 제1CNT 어레이시트(3A)의 복수의 CNT(6)는, 방열부재(10)의 표면(10A)의 미세한 요철을 추종하여, 방열부재(10)의 표면(10A)과 안정하게 접촉하고 있다. 또한 제2CNT 어레이시트(3B)의 복수의 CNT(6)는, 전자부품(11)의 표면(11B)의 미세한 요철을 추종하여, 전자부품(11)의 표면(11B)과 안정하게 접촉하고 있다.
그 때문에 전자부품(11)이 발열하면, 전자부품(11)으로부터의 열이 제2CNT 어레이시트(3B), 기재(4) 및 제1CNT 어레이시트(3A)를 순차적으로 지나 방열부재(10)에 전달된다.
(4) 작용효과
열전도성 시트(1)는, 도1A에 나타내는 바와 같이, 고정시트(2)에 수지를 사이에 두고 CNT 어레이시트(3)를 구비하고 있다. CNT 어레이시트(3)는, 두께방향으로 배향되고 면방향으로 서로 연속하여 시트형상이 되도록 배열되는 복수의 CNT(6)를 구비하고 있다.
그 때문에 도1B에 나타내는 바와 같이, 열전도성 시트(1)를 대상물(방열부재(10) 및 전자부품(11))에 접촉시켰을 때에, CNT 어레이시트(3)의 복수의 CNT(6)를 대상물 표면의 미세한 요철에 추종시킬 수 있다.
또한 CNT 어레이시트(3)가, 도1A에 나타내는 바와 같이 고정시트(2)의 표면(2A) 및 이면(2B)의 양면에 삽입되어 있기 때문에, CNT 어레이시트(3)가 구비하는 CNT(6)가 고정시트(2)로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
또한 CNT 어레이시트(3)의 평균부피밀도가 50㎎/㎤ 이상이면, CNT 어레이시트(3)의 열전도율의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는 열전도성 시트(1)의 열전도율의 향상을 도모할 수 있다.
또한 CNT 어레이시트(3)는, 도4C에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15)으로부터 박리된 후에 고정시트(2)에 삽입되어 있다. 그 때문에 CNT 어레이시트(3)를, 성장기판(15)으로부터 박리하여 고밀도화 처리한 후에 고정시트(2)에 삽입할 수 있다.
또한 CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부는, 도1A에 나타내는 바와 같이 대응하는 수지층(5)에 삽입되어, 기재(4)와 접촉하고 있다. 그 때문에 CNT 어레이시트(3)가 구비하는 CNT(6)가, 고정시트(2)로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 열전도성 시트(1)의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있다.
또한 기재(4)가 전기전도성을 갖는 도전성기재인 경우에, 전기전도성을 갖는 CNT 어레이시트(3)가 전기전도성을 갖는 기재(4)와 접촉하기 때문에, 열전도성 시트(1)에 전기전도성을 부여할 수 있다.
또한 기재(4)가 무기물의 소결체로 형성되는 세라믹스 시트인 경우에, CNT 어레이시트(3)가 전기절연성을 갖는 기재(4)와 접촉하기 때문에, 열전도성 시트(1)에 전기절연성을 부여할 수 있다.
또한 도1A에 나타내는 바와 같이 수지층(5)이 열가소성 수지로 형성되는 경우에, 성장기판(15)으로부터 박리한 CNT 어레이시트(3)를 기재(4)의 양면에 배치되는 수지층(5) 상에 배치한 후에 가열함으로써, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부를 대응하는 수지층(5)에 삽입하여, 기재(4)와 접촉시킨다.
또한 수지층(5)이 열경화성 수지로 형성되는 경우에, 성장기판(15)으로부터 박리한 CNT 어레이시트(3)를 기재(4)의 양면에 배치되는 수지조성물층에 삽입하고, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 기재(4) 측의 단부를 기재(4)에 접촉시킨 후에, 수지조성물층을 경화시켜 수지층(5)으로 한다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 대응하는 수지층(5)에 삽입되는 CNT 어레이시트(3)를 구비하는 열전도성 시트(1)를 효율적으로 제조할 수 있다.
(제2실시형태)
다음에 도5∼도6C를 참조하여, 본 발명의 제2실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제2실시형태에서는, 상기한 제1실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제2실시형태에서는, 도5에 나타내는 바와 같이 기재(4)가 카본나노튜브 집합체이다. 카본나노튜브 집합체는, 복수의 CNT의 집합체로서, 예를 들면 프레스 성형시트, 상기한 CNT 어레이시트(3), 카본나노튜브 웹 적층시트(이하, 웹 적층시트라고 한다) 등을 들 수 있고, 바람직하게는 CNT 어레이시트(3) 및 웹 적층시트를 들 수 있다. 또한 도5에서는, 기재(4)가 웹 적층시트(23)인 경우를 나타낸다.
프레스 성형시트는, 공지의 프레스 성형에 의하여 복수의 CNT가 시트형상으로 형성된 것으로서, 복수의 CNT가 랜덤하게 배치되어 있다.
웹 적층시트(23)는, 두께방향으로 적층되는 복수의 카본나노튜브 웹(24)(이하, CNT 웹(24)이라고 한다)을 구비하고 있다.
CNT 웹(24)은, 도6A에 나타내는 바와 같이, 복수의 카본나노튜브 단사(carbon　nanotube 單絲)(25)(이하, CNT 단사(25)라고 한다)이지만, CNT 단사(25)의 연장방향과 교차하는 방향으로 병렬되어, 시트상이 되도록 형성되어 있다.
CNT 단사(25)는, 복수의 CNT(6)로 이루어지는 다발(번들(bundle))이 직선상으로 연속적으로 이어져 형성되어 있다. CNT 단사(25)는 꼬임이 없는 무연사(無撚絲)이고, CNT 단사(25)의 외경은, 예를 들면 5㎚ 이상 100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 웹 적층시트(23)를 조제(調製)하기 위해서는, 도6A에 나타내는 바와 같이, 먼저 상기의 제1실시형태와 마찬가지로 하여 VACNTs(19)가 배치되는 성장기판(15)을 준비한다.
또한 도6B에 나타내는 바와 같이, 롤러(26)를 성장기판(15)에 대하여 간격을 두고 배치한다. 롤러(26)는, 원기둥형상을 하고 있고, 그 축선을 회전중심으로 하여 회전가능하다. 또한 롤러(26)의 둘레면에는, 바람직하게는 수지필름이 형성되어 있다.
계속하여 CNT 웹(24)을, 도6A에 나타내는 바와 같이 VACNTs(19)로부터 인출한다.
CNT 웹(24)을 VACNTs(19)로부터 인출하기 위해서는, VACNTs(19) 중에서 각 열(19A)의 단부에 위치하는 CNT(6)를, 도면에 나타내지 않은 인출도구에 의하여 일괄하여 지지하고, 잡아당긴다.
그러면 잡아당겨진 CNT(6)는, 대응하는 입상체(18A)로부터 뽑힌다(도3A 참조). 이때에 뽑히는 CNT(6)에 인접하는 CNT(6)는, 뽑히는 CNT(6)와의 마찰력 및 반데르발스의 힘 등에 의하여 그 CNT(6)에 부착되어, 대응하는 입상체(18A)로부터 뽑힌다.
이에 따라 복수의 CNT(6)가 순차적으로 연속하여 VACNTs(19)로부터 인출되고, 복수의 CNT(6)가 직선상으로 연속적으로 이어지는 CNT 단사(25)를 형성한다.
이와 같은 CNT 단사(25)는, 도6A의 확대도에 나타내는 바와 같이, 각 열(19A)의 CNT(6)가 동시에 또한 평행하게 일괄하여 인출되기 때문에, CNT 단사(25)의 연장방향과 교차하는(엇갈리는) 방향으로 복수 병렬배치되고 있다.
그리고 병렬배치되는 복수의 CNT 단사(25)는, 대략 시트형상을 하고 있고, CNT 웹(24)으로서 형성된다. 즉 CNT 웹(24)은, 복수의 CNT 단사(25)가 병렬배치되도록 인출되어 이루어진다.
다음에 도6B에 나타내는 바와 같이, CNT 웹(24)의 인출방향에 있어서의 하류(下流)의 단부를 롤러(26)에 고정하고, 롤러(26)를 회전시킨다. 이에 따라 CNT 웹(24)을 롤러(26)의 둘레면에 복수 회 감는다.
그리고 롤러(26)에 감긴 CNT 웹(24)을, 절단칼날(예를 들면 면도칼, 커터칼날 등)에 의하여 롤러(26)의 축선방향으로 절단하여, 롤러(26)로부터 이탈시킨다.
이에 따라 도6C에 나타내는 바와 같이, 시트형상을 구비하는 웹 적층시트(23)가 제조된다. 웹 적층시트(23)의 적층수는, 예를 들면 5층 이상인 것이 바람직하고, 10층 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 1000층 이하인 것이 바람직하고, 500층 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 웹 적층시트(23)의 두께는, 예를 들면 0.01㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 500㎛ 이하인 것이 바람직하고, 200㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 CNT 웹(24) 및/또는 웹 적층시트(23)에는, 바람직하게는 상기 휘발성의 액체가 공급된다.
휘발성의 액체로서, 바람직하게는 유기용매를 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 저급 알코올류, 특히 바람직하게는 에탄올을 들 수 있다. 이와 같은 휘발성의 액체는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다. 또한 휘발성의 액체에는, 금속입자가 포함되어 있어도 좋다.
CNT 웹(24)에 휘발성의 액체를 공급하기 위해서는, 예를 들면 도6B에 나타내는 바와 같이, 롤러(26)를 회전시키면서, 롤러(26)의 둘레면에 권취(捲取)되는 CNT 웹(24)에 휘발성의 액체를 분무기(27)로 순차적으로 스프레이한다. 또한 성장기판(15)과 롤러(26) 사이에 있어서, CNT 웹(24)을 휘발성의 액체에 통과시킬 수도 있다.
또한 웹 적층시트(23)에 휘발성의 액체를 공급하기 위해서는, 웹 적층시트(23)에 휘발성의 액체를 스프레이하여도 좋고, 웹 적층시트(23)를 휘발성의 액체에 침지시켜도 좋다.
그리고 휘발성의 액체가 기화함으로써, 각 CNT 단사(25)의 밀도가 향상된다. 또한 웹 적층시트(23)에서는, 적층되는 CNT 웹(24)이 두께방향으로 서로 밀집한다.
이와 같은 제2실시형태에 의해서도, 상기의 제1실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다.
(제3실시형태)
다음에 도7A 및 도7B를 참조하여, 본 발명의 제3실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제3실시형태에서는, 상기한 제1실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제3실시형태에서는, 도7A에 나타내는 바와 같이, 고정시트(2)는 전기전도성을 갖는 도전층(32)을 구비하고 있다. 더 구체적으로는, 고정시트(2)는 도전층(32)만으로 이루어지고, 열전도성 시트(1)는 도전층(32)(고정시트(2))과 2개의 CNT 어레이시트(3)를 구비하고 있다.
도전층(32)으로서는, 예를 들면 상기 기재(4)의 금속시트 등을 들 수 있고, 바람직하게는 철로 형성되는 철시트 및 티탄으로 형성되는 티탄시트를 들 수 있다. 또한 도전층(32)은, 바람직하게는 가요성을 갖고 있다. 도전층(32)의 두께의 범위로서는, 예를 들면 상기 기재(4)의 두께의 범위와 동일하다.
2개의 CNT 어레이시트(3)는, 두께방향에 있어서 도전층(32)을 사이에 두도록, 도전층(32)의 표면(32A) 및 이면(32B)의 각각에 1개씩 배치되어 있다. 그리고 CNT 어레이시트(3)에 있어서의 도전층(32) 측의 단부는, 도전층(32)의 계면에 접합되어 있다.
더 상세하게는, 제1CNT 어레이시트(3A)가 도전층(32)의 표면(32A)에 배치되고, 제1CNT 어레이시트(3A)에 있어서의 타방측 단부가 도전층(32)의 표면(32A)에 접합되어 있다. 또한 제2CNT 어레이시트(3B)가 도전층(32)의 이면(32B)에 배치되고, 제2CNT 어레이시트(3B)에 있어서의 일방측 단부가 도전층(32)의 이면(32B)에 접합되어 있다.
또한 제3실시형태에서는, 고정시트(2)가 도전층(32)만으로 이루어지기 때문에, 도전층(32)의 표면(32A)이 고정시트(2)의 표면(2A)에 대응하고, 도전층(32)의 이면(32B)이 고정시트(2)의 이면(2B)에 대응한다.
이와 같은 열전도성 시트(1)를 제조하기 위해서는, 도7B에 나타내는 바와 같이, 먼저 도전층(32)을 준비한다(도전층 준비공정).
다음에 상기의 제1실시형태와 마찬가지로 하여 준비된 CNT 어레이시트(3)의 어느 일방의 면에, 도전층(32)을 형성하는 금속과 동일한 금속을 공지의 방법에 의하여 증착한다.
그리고 CNT 어레이시트(3)를, CNT 어레이시트(3)의 금속의 증착면이 도전층(32)과 접촉하도록, 도전층(32)의 표면(32A) 및 이면(32B)의 양면에 배치한다(배치공정).
계속하여 CNT 어레이시트(3)가 배치된 도전층(32)을 가열한다(가열공정).
가열온도는, 예를 들면 300℃ 이상인 것이 바람직하고, 500℃ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 2500℃ 이하인 것이 바람직하고, 2000℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 가열시간은, 예를 들면 1분 이상인 것이 바람직하고, 예를 들면 60분 이하인 것이 바람직하고, 30분 이하인 것이 더 바람직하다.
이에 따라 CNT 어레이시트(3)의 CNT(6)와 도전층(32)이 확산접합(擴散接合)한다.
이와 같은 가열공정은, 바람직하게는 진공 또는 불활성가스 분위기 중에 있어서 실시된다.
또한 가열공정에서는, 필요에 따라 CNT 어레이시트(3)를, 도전층(32)을 향하도록 두께방향의 외측에서 내측을 향하여 가압한다. 압력의 범위는, 상기한 압력의 범위와 동일하다. 이에 따라 CNT 어레이시트(3)의 CNT(6)가 도전층(32)의 계면과 확실하게 밀착하여, CNT(6)와 도전층(32)이 확실하게 접합한다.
이상에 의하여 CNT 어레이시트(3)는, CNT 어레이시트(3)(CNT(6))의 단부가 도전층(32)의 계면에 접합되어, 도전층(32)에 지지된다.
이와 같은 열전도성 시트(1)의 두께방향의 전기저항(도전저항)의 범위는, 상기한 기재(4)가 도전성기재인 경우의 열전도성 시트(1)의 전기저항의 범위와 동일하다. 또한 열전도성 시트(1)의 열전도율의 범위는, 상기한 열전도성 시트(1)의 열전도율의 범위와 동일하다.
이와 같은 제3실시형태에 의하면, CNT 어레이시트(3)(CNT(6))의 단부가 도전층(32)의 계면에 접합되어 있기 때문에, CNT 어레이시트(3)가 구비하는 CNT(6)가 도전층(32)으로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 열전도성 시트(1)의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있고, 또한 열전도성 시트(1)에 전기전도성을 부여할 수 있다.
또한 성장기판(15)으로부터 박리한 CNT 어레이시트(3)를, 고정시트(2)의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 도전층(32) 측의 단부를 도전층(32)의 계면에 접합시킨다. 그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)의 도전층(32) 측의 단부가 도전층(32)의 계면에 접합되어 있는 열전도성 시트(1)를 제조할 수 있다.
이와 같은 제3실시형태에 의해서도, 상기의 제1실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다.
(제4실시형태)
다음에 도8A∼도9B를 참조하여, 본 발명의 제4실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제4실시형태에서는, 상기한 제1실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제4실시형태에서는, 도8A 및 도9A에 나타내는 바와 같이, 제1CNT 어레이시트(3A)(표면측의 CNT 어레이시트(3)) 및 제2CNT 어레이시트(3B)(이면측의 CNT 어레이시트(3))가 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉하고 있다.
고정시트(2)는, 금속 또는 수지재료로 형성되어 있다.
금속으로서는, 예를 들면 상기 기재(4)의 금속시트를 형성하는 금속을 들 수 있고, 바람직하게는 철 및 티탄을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 CNT와의 상용성의 관점에서 티탄을 들 수 있다. 수지재료로서는, 예를 들면 상기의 수지층(5)을 형성하는 수지재료를 들 수 있고, 바람직하게는 열가소성 수지를 들 수 있다.
또한 고정시트(2)는, 바람직하게는 가요성을 갖고 있다. 고정시트(2)의 두께의 범위로서는, 예를 들면 상기 기재(4)의 두께의 범위와 동일하다.
제1CNT 어레이시트(3A)는, 제1CNT 어레이시트(3A)에 있어서의 타방측 단부가 고정시트(2)의 표면(2A)에 삽입되어, 고정시트(2)에 지지되어 있다. 제2CNT 어레이시트(3B)는, 제2CNT 어레이시트(3B)에 있어서의 일방측 단부가 고정시트(2)의 이면(2B)에 삽입되어, 고정시트(2)에 지지되어 있다. 그리고 제1CNT 어레이시트(3A)의 타방측 단부와 제2CNT 어레이시트(3B)의 일방측 단부는, 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉하고 있다.
이와 같은 열전도성 시트(1)를 제조하기 위해서는, 예를 들면 고정시트(2)가 금속으로 형성되는 경우에, 먼저 금속입자를 함유하는 페이스트를 준비한다(페이스트 준비공정).
페이스트를 준비하기 위해서는, 금속입자를 수지용액에 분산시킨다.
금속입자는 상기의 금속으로 형성되는 입자로서, 그 평균일차입자지름은, 예를 들면 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 30㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 금속입자의 함유비율은 페이스트 전량에 대하여, 예를 들면 5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 10질량％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50질량％ 이하인 것이 바람직하고, 30질량％ 이하인 것이 더 바람직하다.
수지용액은, 상기의 수지재료가 용매(예를 들면 물, 유기용매 등)에 용해된 용액이다. 수지재료로서는, 바람직하게는 열가소성 수지, 더욱 바람직하게는 PVA를 들 수 있다.
다음에 도8B에 나타내는 바와 같이, 상기의 제1실시형태와 마찬가지로 하여 준비된 제2CNT 어레이시트(3B)(CNT 어레이시트(3))의 두께방향에 있어서의 일방의 면에, 페이스트를 도포하여 입자함유층(40)을 형성한다. 그 때문에 입자함유층(40)은, 금속입자를 함유하고 있다. 또한 도8B에서는, 입자함유층(40)이 함유하는 금속입자를 금속입자(42)로 하여 나타낸다.
입자함유층(40)의 두께는, 예를 들면 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 20㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 40㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
그리고 도8C에 나타내는 바와 같이, 제1CNT 어레이시트(3A)(CNT 어레이시트(3))를 입자함유층(40)의 표면(40A)(두께방향에 있어서의 일방측의 면)에 배치한다.
이에 따라 입자함유층(40)이, 제1CNT 어레이시트(3A)와 제2CNT 어레이시트(3B)의 사이에 끼워진다. 바꾸어 말하면 CNT 어레이시트(3)(제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B))가, 입자함유층(40)의 표면(40A) 및 이면(40B)의 양면에 배치된다.
그리고 CNT 어레이시트(3)가 배치된 입자함유층(40)을 가열한다(가열공정).
가열온도는, 금속입자의 융점 이상 CNT(6)의 승화온도 미만으로서, 예를 들면 1000℃ 이상인 것이 바람직하고, 1500℃ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 2500℃ 이하인 것이 바람직하고, 2000℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 가열시간은, 예를 들면 1분 이상인 것이 바람직하고, 10분 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 60분 이하인 것이 바람직하고, 30분 이하인 것이 더 바람직하다.
그러면 입자함유층(40)이 함유하는 수지재료가 소실됨과 아울러, 금속입자(42)가 용융하여 CNT 어레이시트(3)의 복수의 CNT(6) 사이로 침투한다.
이에 따라 금속으로 이루어지는 고정시트(2)가 형성되고, 제1CNT 어레이시트(3A)(표면측의 CNT 어레이시트(3))와 제2CNT 어레이시트(3B)(이면측의 CNT 어레이시트(3))가 고정시트(2)에 삽입되어, 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉한다.
이와 같은 가열공정은, 바람직하게는 진공 또는 불활성가스 분위기 중에 있어서 실시된다.
또한 가열공정에서는, 필요에 따라 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가 서로 근접하도록, 두께방향의 외측에서 내측을 향하여 가압한다. 압력의 범위는, 상기한 압력의 범위와 동일하다. 이에 따라, 제1CNT 어레이시트(3A)와 제2CNT 어레이시트(3B)를 고정시트(2) 중에 있어서 확실하게 서로 접촉시킬 수 있다.
또한 고정시트(2)가 수지재료, 특히 열가소성 수지로 형성되는 경우에, 열전도성 시트(1)를 제조하기 위해서는, 예를 들면 상기의 제1실시형태와 마찬가지로 하여 준비된 CNT 어레이시트(3)를, 고정시트(2)의 표면(2A) 및 이면(2B)의 양면에 배치한다(배치공정). 그리고 CNT 어레이시트(3)가 배치된 고정시트(2)를 가열한다(가열공정).
가열온도는, 열가소성 수지의 연화점 이상 또한 열가소성 수지가 소실되는 온도 미만으로서, 예를 들면 300℃ 이상 400℃ 이하인 것이 바람직하다. 가열시간은, 예를 들면 1분 이상인 것이 바람직하고, 예를 들면 30분 이하인 것이 바람직하고, 10분 이하인 것이 더 바람직하다.
이에 따라 고정시트(2)가 용융하여, 열가소성 수지가 CNT 어레이시트(3)의 복수의 CNT(6) 사이로 침투한다.
이에 따라 제1CNT 어레이시트(3A)(표면측의 CNT 어레이시트(3))와 제2CNT 어레이시트(3B)(이면측의 CNT 어레이시트(3))가 고정시트(2)에 삽입되어, 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉한다.
이와 같은 열전도성 시트(1)의 두께방향의 전기저항(도전저항)의 범위는, 상기한 기재(4)가 도전성기재인 경우의 열전도성 시트(1)의 전기저항의 범위와 동일하다. 또한 열전도성 시트(1)의 열전도율의 범위는, 상기한 열전도성 시트(1)의 열전도율의 범위와 동일하다.
제4실시형태에 의하면, 도8A 및 도9A에 나타내는 바와 같이, 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉하고 있기 때문에, CNT 어레이시트(3)가 구비하는 CNT(6)가 고정시트(2)로부터 탈락하는 것을 확실하게 억제할 수 있으면서, 열전도성 시트(1)의 열전도율의 향상을 확실하게 도모할 수 있다.
또한 고정시트(2)가 금속으로 형성되는 경우에, 성장기판(15)으로부터 박리한 CNT 어레이시트(3)를 입자함유층(40)의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, 제1CNT 어레이시트(3A)와 제2CNT 어레이시트(3B)를 고정시트(2)에 삽입하고, 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉시킨다.
또한 고정시트(2)가 열가소성 수지로 형성되는 경우에, 성장기판(15)으로부터 박리한 CNT 어레이시트(3)를 고정시트(2)의 양면에 배치한 후에 가열함으로써, 제1CNT 어레이시트(3A)와 제2CNT 어레이시트(3B)를 고정시트(2)에 삽입하고, 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉시킨다.
그 때문에 간이한 방법으로 제조할 수 있으면서, 제1CNT 어레이시트(3A) 및 제2CNT 어레이시트(3B)가 고정시트(2) 중에 있어서 서로 접촉하고 있는 열전도성 시트(1)를 제조할 수 있다.
이와 같은 제4실시형태에 의해서도, 상기의 제1실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다. 또한 상기에서는 입자함유층(40)은 페이스트의 도포에 의하여 형성되지만, 이에 한정되지 않고, 입자함유층(40)은 금속입자가 분산된 수지시트이어도 좋다.
(변형예)
상기의 실시형태에서는 CNT 어레이시트(3)의 고밀도화 처리로서, 가열처리 및 액체공급처리를 들 수 있지만, CNT 어레이시트(3)의 고밀도화 처리는 이에 한정되지 않고, 기계적인 압축에 의하여 CNT 어레이시트(3)를 고밀도화할 수도 있다.
예를 들면 도10A 및 도10B에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15) 상의 VACNTs(19)를 2매(枚)의 가압판(46)에 의하여 압축하여, 고밀도화된 CNT 어레이시트(3)를 조제한다.
더 상세하게는, 2매의 가압판(46)을 VACNTs(19)가 사이에 오도록 배치한 후에, 서로 근접하도록 슬라이드시켜 VACNTs(19)를 압축한다. 그러면 VACNTs(19)의 복수의 CNT(6)는, 대응하는 입상체(18A)로부터 이탈되어, 서로 접촉하도록 압축된다.
이에 의해서도, VACNTs(19)를 성장기판(15)으로부터 분리할 수 있고, 고밀도화된 CNT 어레이시트(3)를 준비할 수 있다.
상기의 실시형태에서는, 기재(4)는 시트형상(필름형상)을 하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 평판형상을 하고 있어도 좋다. 평판형상의 기재(4)로서, 예를 들면 금속 플레이트, 세라믹스 플레이트, 그래파이트 플레이트, 카본나노튜브 집합체, 도전성입자를 함유하는 수지시트 등을 들 수 있다.
이들 제1실시형태∼제4실시형태 및 변형예는, 적당히 조합시킬 수 있다.
〈제2발명〉
다음에 도11∼도18C를 참조하여 제2발명에 대하여 설명한다. 또한 제2발명에서는, 상기한 제1발명과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제2발명의 카본나노튜브 복합재는, 기재와, 기재 상에 배치되는 수직배향 카본나노튜브와, 기재와 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 접착층을 구비하고 있다.
이하에, 제2발명의 카본나노튜브 복합재의 제5실시형태로서의 카본나노튜브 복합재(50)(이하, CNT 복합재(50)라고 한다)에 대하여 설명한다.
(제5실시형태)
(1) 카본나노튜브 복합재의 구성
도11에 나타내는 바와 같이 CNT 복합재(50)는, 기재(51)와, CNT 어레이시트(3)와, 접착층(52)을 구비하고 있다.
기재(51)는 시트형상(필름형상)을 하고 있다. 기재(51)는, 소정의 두께를 가지며 그 두께방향과 직교하는 면방향(세로방향 및 가로방향)으로 연장되고 있고, 평탄한 표면(두께방향에 있어서의 일방의 면) 및 평탄한 이면(두께방향에 있어서의 타방의 면)을 구비하고 있다. 기재(51)의 두께의 범위는, 상기한 기재(4)의 두께의 범위와 같다.
기재(51)로서는, 예를 들면 상기한 기재(4)로서 예시되는 도전성기재 및 절연성기재 등을 들 수 있다. 기재(51) 중에서는, 바람직하게는 상기의 금속시트 및 상기의 플라스틱 플레이트를 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 알루미늄으로 형성되는 금속시트 및 엔지니어링 플라스틱으로 형성되는 플라스틱 플레이트를 들 수 있고, 특히 바람직하게는 알루미늄으로 형성되는 금속시트를 들 수 있다.
CNT 어레이시트(3)는, 기재(51) 상에, 상세하게는 기재(51)의 표면(두께방향에 있어서의 일방의 면) 상에 배치되어 있다. CNT 어레이시트(3)는, 도3A 및 도3B에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15)으로부터 박리된 VACNTs(19)이다. CNT 어레이시트(3)는, 복수의 CNT(6)에 의하여 시트형상으로 형성되어 있다. 도11에 나타내는 바와 같이, CNT 어레이시트(3)에 있어서의 복수의 CNT(6)는, 기재(51)에 대하여 직교하도록 배향(수직으로 배향)되어 있다. CNT 어레이시트(3)는, CNT 어레이시트(3)의 두께방향(이하, 두께방향이라고 한다)에 있어서, 일단부(一端部)(30A)와, 일단부(30A)와는 반대측의 타단부(他端部)(30B)를 구비하고 있다.
접착층(52)은, 기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하고 있다. 상세하게는 접착층(52)은, CNT 어레이시트(3)의 타단부(30B)를 삽입하여, 기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하고 있다. 즉 접착층(52)은, CNT 어레이시트(3)의 타단부(30B)가 삽입된 상태에서, 기재(51)의 표면 상에 배치되어 있다. CNT 어레이시트(3)의 타단부(30B)는, 바람직하게는 기재(51)와 접촉하고 있다.
접착층(52)의 두께는, 예를 들면 5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 20㎛ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 30㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 접착층(52)의 두께는, CNT 어레이시트(3)의 두께를 100으로 하였을 때에, 예를 들면 10 이상인 것이 바람직하고, 25 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50 이하인 것이 바람직하고, 30 이하인 것이 더 바람직하다.
접착층(52)은, 예를 들면 상기한 수지층(5)의 재료로서 예시되는 수지재료 등으로 형성되어 있다. 수지재료로서, 바람직하게는 상기한 열경화성 수지 및 상기한 열가소성 수지를 들 수 있다.
(2) 열경화성 수지로 형성되는 접착층을 구비하는 CNT 복합재의 제조방법
다음에 열경화성 수지로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)의 제조방법에 대해서, 도12A∼도12C를 참조하여 설명한다.
접착층(52)을 형성하는 열경화성 수지 중에서는, 바람직하게는 에폭시 수지 및 불소계 고무를 들 수 있다.
접착층(52)을 열경화성 수지로 형성하면, CNT 어레이시트(3)를 기재(51)에 열가소성 수지에 의하여 접착하는 경우와 비교하여, CNT 어레이시트(3)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)와 기재(51)의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
열경화성 수지로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)를 제조하기 위해서는, 도12A에 나타내는 바와 같이, 먼저 기재(51)를 준비한다. 그리고 필요에 따라 기재(51)의 표면(상면)을, 예를 들면 UV 조사나 표면연마 등에 의하여 표면처리한다.
계속하여 기재(51) 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지며 A스테이지 또는 B스테이지인 수지조성물층(56)을 형성한다. 열경화성 수지조성물은, 완전경화함으로써 상기의 열경화성 수지가 되는 수지조성물이다.
기재(51) 상에 A스테이지의 수지조성물층(56)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 A스테이지(액상)의 열경화성 수지조성물로 이루어지는 바니시(varnish)를 기재(51)의 상면에 공지의 방법으로 도포하여, A스테이지의 수지조성물층(56)을 형성한다.
A스테이지의 열경화성 수지조성물로 이루어지는 바니시는, 예를 들면 중합에 의하여 상기의 열경화성 수지를 형성하는 중합성분과, 중합성분을 용해하는 유기용매를 함유하고 있다.
유기용매로서는, 예를 들면 상기한 휘발성의 액체로서 예시되는 유기용매를 들 수 있다. 유기용매는, 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용할 수 있다. 유기용매 중에서는, 바람직하게는 극성 비프로톤류, 더욱 바람직하게는 N-메틸피롤리돈을 들 수 있다.
또한 기재(51)의 상면에 B스테이지의 수지조성물층(56)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 먼저 B스테이지(반경화상태)의 열경화성 수지조성물로 이루어지는 프리프레그 시트(prepreg sheet)를 준비한다.
프리프레그 시트로서는, 예를 들면 시판품을 사용할 수 있다.
다음에 그 프리프레그 시트를 기재(51)의 상면에 부착하여, B스테이지의 수지조성물층(56)을 형성한다.
이들에 의하여, 기재(51)의 상면에 수지조성물층(56)이 형성된다. 수지조성물층(56)의 두께는, CNT(6)의 길이에 따라 적당하게 변경된다.
계속하여 도2A∼도2C에 나타내는 바와 같이, 상기의 CNT 성장공정과 마찬가지로 하여 성장기판(15) 상에 VACNTs(19)를 성장시킨다.
이어서 도12A에 나타내는 바와 같이, VACNTs(19)가 성장된 성장기판(15)을, VACNTs(19)가 하측이고 또한 성장기판(15)이 상측이 되도록 배치한다. 그리고 VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 대하여 상측으로 간격을 두고 대향(對向)시킨다.
계속하여 도12B에 나타내는 바와 같이, VACNTs(19)가 성장된 성장기판(15)을 하강시켜, VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 삽입한다. 즉 성장기판(15)을 박리하지 않고, VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 삽입한다. 이에 따라 성장기판(15)으로부터 박리된 VACNTs(19)(CNT 어레이시트(3))를 수지조성물층(56)에 삽입하는 경우와 비교하여, VACNTs(19)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있다.
또한 VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 삽입할 때에, 바람직하게는 VACNTs(19)와 기재(51)를 접촉시킨다.
VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 삽입할 때의 온도는, 예를 들면 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 예를 들면 100℃ 이하인 것이 바람직하고, 70℃ 이하인 것이 더 바람직하다.
계속하여 수지조성물층(56)을 가열하여 경화시킨다.
수지조성물층(56)의 가열온도는, 선택되는 열경화성 수지의 종류에 따라 적당하게 변경되지만, 예를 들면 120℃ 이상인 것이 바람직하고, 150℃ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 400℃ 이하인 것이 바람직하고, 200℃ 이하인 것이 더 바람직하다.
수지조성물층(56)의 가열시간은, 예를 들면 20분 이상인 것이 바람직하고, 1시간 이상인 것이 더 바람직하다.
또한 수지조성물층(56)을 경화시키는 공정에서는, 바람직하게는 VACNTs(19)가 기재(51)를 향하도록, VACNTs(19)를 성장기판(15)을 통하여 하측으로 가압한다.
VACNTs(19)에 대한 압력으로서는, 예를 들면 1kPa 이상인 것이 바람직하고, 4kPa 이상인 것이 더 바람직하고, 10kPa 이상인 것이 특히 바람직하다.
제5실시형태에서는, 도12A 및 도12B에 나타내는 바와 같이, 수지조성물층(56)이 경화될 때에 수지조성물층(56)이 기재(51)에 대하여 상측에 위치하고 있고, VACNTs(19)가 수지조성물층(56)에 대하여 상측으로부터 삽입되어 있다. 그 때문에 수지조성물층(56)은, 자체중량에 의하여 기재(51)와 밀착되어 있다. 그 결과, 수지조성물층(56)이 기재(51)로부터 떨어지는 것을 억제할 수 있어, VACNTs(19)와 기재(51)의 접착불량을 억제할 수 있다.
이상에 의하여, 수지조성물층(56)이 완전경화하여 기재(51)와 VACNTs(19)를 접착하는 접착층(52)이 된다.
다음에 도12B에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리한다.
성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리하기 위해서는, 예를 들면 상기의 절단칼날(20)을 성장기판(15)을 따라 슬라이드 이동시켜, 복수의 CNT(6)의 상단부(上端部)(성장기판(15)측 단부)를 일괄하여 절단한다. 그 후에 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리한다. VACNTs(19)는, 성장기판(15)으로부터 박리되어 CNT 어레이시트(3)가 된다.
이와 같이 수지조성물층(56)의 경화 후에 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리하면, 수지조성물층(56)의 경화 전에 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리하는 경우와 비교하여, VACNTs(19)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있다.
이상에 의하여, 열경화성 수지로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)가 제조된다.
(3) 열가소성 수지로 형성되는 접착층을 구비하는 CNT 복합재의 제조방법
다음에 열가소성 수지로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)의 제조방법에 대하여 설명한다.
접착층(52)을 형성하는 열가소성 수지 중에서는, 바람직하게는 불소계 폴리머(예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴 등)를 들 수 있다.
접착층(52)을 열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성하면, 기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 안정하게 접착할 수 있으면서, 접착층(52)의 내열성, 내유성(耐油性) 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)를 제조하기 위해서는, 먼저 상기한 바와 마찬가지로 하여 기재(51)를 준비하고, 기재(51) 상에 열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성되는 접착층(52)을 형성한다.
접착층(52)을 기재(51) 상에 형성하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 상기의 열가소성 수지를 기재(51) 상에 도포하여 접착층(52)을 형성하는 방법이나, 상기의 열가소성 수지로 형성되는 수지시트를 준비하여 기재(51) 상에 배치하는 방법 등을 들 수 있다.
계속하여 VACNTs(19)가 성장된 성장기판(15)을, VACNTs(19)가 하측 또한 성장기판(15)이 상측이 되도록 배치한다. 그리고 VACNTs(19)를 접착층(52)에 대하여 상측으로 간격을 두고 대향시킨다.
다음에 접착층(52)을 가열하여, 접착층(52)을 용융시킨다. 접착층(52)의 가열온도의 범위로서는, 상기 수지층(5)의 가열온도의 범위와 같다.
그리고 성장기판(15)을 하강시켜, VACNTs(19)를 접착층(52)에 삽입한다. 이때에, 바람직하게는 VACNTs(19)가 기재(51)를 향하도록, VACNTs(19)를 상기한 압력의 범위에서 하측을 향하여 가압한다. 또한 VACNTs(19)는, 바람직하게는 접착층(52)을 관통하여 기재(51)와 접촉한다.
그 후에 냉각함으로써, 용융상태의 접착층(52)이 기재(51) 및 VACNTs(19)에 밀착한 상태로 경화된다. 이에 따라 접착층(52)은, 기재(51)와 VACNTs(19)를 접착한다.
이어서 상기한 바와 마찬가지로 하여 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리하여, VACNTs(19)를 CNT 어레이시트(3)로 한다.
이상에 의하여, 열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성되는 접착층(52)을 구비하는 CNT 복합재(50)가 제조된다.
(4) CNT 복합재의 성능 및 용도
접착층(52)이 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중의 어느 수지재료로 형성되는 경우에 있어서도, CNT 복합재(50)의 두께방향의 전기저항(도전저항)은, 상기한 열전도성 시트(1)의 두께방향의 전기저항(도전저항)의 범위와 같다. 또한 CNT 복합재(50)의 두께방향의 열전도율은, 상기한 열전도성 시트(1)의 두께방향의 열전도율의 범위와 같다.
이와 같은 CNT 복합재(50)는, 예를 들면 방진재, 단열재, 열전도성 시트 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.
(5) 작용효과
제5실시형태에서는, 도11에 나타내는 바와 같이, 접착층(52)이 기재(51)와 CNT 어레이시트(3)(VACNTs(19))를 접착하기 때문에, CNT 어레이시트(3)가 구비하는 CNT(6)가 기재(51)로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
또한 접착층(52)이 열경화성 수지로 형성되는 경우에, CNT 어레이시트(3)를 기재(51)에 열가소성 수지로 접착하는 경우와 비교하여, CNT 어레이시트(3)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)와 기재(51)의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
예를 들면 일본국 공개특허 특개2011-222746호 공보에는, TIM과, 발열체와, 방열체를 구비하고, TIM이, 복수의 카본나노튜브와, 카본나노튜브와 발열체를 접착하는 제1열가소성 수지층과, 카본나노튜브와 방열체를 접착하는 제2열가소성 수지층을 구비하는 전자기기가 개시되어 있다.
그리고 그와 같은 전자기기를 제조하기 위해서는, 먼저 발열체의 표면 상에 제1열가소성 수지층을 형성한 후에, 제1열가소성 수지층이 카본나노튜브와 대향하도록 발열체를 배치한다. 계속하여 방열체의 표면 상에 제2열가소성 수지층을 형성하고, 제2열가소성 수지층이 카본나노튜브와 대향하도록 방열체를 배치한다. 그리고 발열체와 방열체의 사이에 하중을 건 상태에서 열처리하여 2개의 열가소성 수지층을 용해시킨 후에, 냉각하여 카본나노튜브를 발열체 및 방열체에 접착고정한다. 이에 따라 전자기기가 제조된다.
그러나 일본국 공개특허 특개2011-222746호 공보에 기재되어 있는 전자기기에서는, 카본나노튜브와 발열체 및 방열체가, 2개의 열가소성 수지층을 열처리하여 용해시킨 후에 냉각함으로써 접착되어 있기 때문에, 열가소성 수지층의 용해가 불충분하면, 카본나노튜브와 발열체 및 방열체의 접촉을 안정하게 확보할 수 없는 경우가 있다.
한편 열가소성 수지층을 충분히 용해시키기 위하여 열처리의 온도를 상승시키면, 카본나노튜브가 부분적으로 밀집하는 등에 의하여, 카본나노튜브의 배향에 흐트러짐이 생기는 경우가 있다.
이들의 경우에 카본나노튜브의 특성(예를 들면, 열전도성 등)을 충분하게 발현시킬 수 없어, TIM의 열전도성능이 저하된다고 하는 불량이 있다.
이에 대하여 접착층(52)이 열경화성 수지로 형성되는 경우, 도12A∼도12C에 나타내는 바와 같이, 기재(51) 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지인 수지조성물층(56)을 형성한 후에, CNT 어레이시트(3)를 수지조성물층에 삽입하고, 수지조성물층을 가열하여 경화시킴으로써, CNT 어레이시트(3)를 기재(51)에 접착할 수 있다.
즉 CNT 어레이시트(3)는 A스테이지 또는 B스테이지의 수지조성물층(56)에 삽입되기 때문에, CNT 어레이시트(3)를 수지조성물층(56)에 삽입할 때에 열처리를 할 필요가 없다. 그 때문에 CNT 어레이시트(3)를 열처리에 의하여 용해된 열가소성 수지층에 삽입하는 경우와 비교하여, CNT 어레이시트(3)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)와 기재(51)의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
또한 접착층(52)이 불소계 폴리머로 형성되는 경우에, 기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 안정하게 접착할 수 있으면서, 접착층(52)의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
또한 CNT 복합재(50)에 있어서는, 도12C에 나타내는 바와 같이, 성장기판(15)이 VACNTs(19)로부터 박리되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 성장기판(15)은 VACNTs(19)로부터 박리되지 않아도 좋다. 즉 도12B에 나타내는 구성을 CNT 복합재(50)로 할 수도 있다. 이 경우에 CNT 복합재(50)는, VACNTs(19)와, 성장기판(15)과, 제1기재(51)와, 제1접착층(52)을 구비하고 있다.
(제6실시형태)
다음에 도13∼도15B를 참조하여, 제2발명의 제6실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제6실시형태에서는, 상기한 제5실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
(1) 카본나노튜브 복합재의 구성
도13 및 도14에 나타내는 바와 같이 제2발명의 제6실시형태로서의 카본나노튜브 복합재(70)(이하, CNT 복합재(70)라고 한다)는, CNT 어레이시트(3)와, 기재(51)와, 접착층(52)과, 제2기재(53)와, 제2접착층(54)과, 고정부재(제1고정부재)의 일례로서의 복수의 리벳(55)을 구비하고 있다. 또한 이하에 있어서, 기재(51)를 제1기재(51)로 하고, 접착층(52)을 제1접착층(52)으로 한다.
도13에 나타내는 바와 같이 제1기재(51)는, 복수의 개구(開口)(51A)를 구비하고 있다. 개구(51A)는, 리벳(55)을 넣기 위한 개구이다. 복수의 개구(51A)의 개수는, 복수의 리벳(55)의 개수와 같다. 개구(51A)는, 제1기재(51)의 두께방향으로 제1기재(51)를 관통하고 있다. 복수의 개구(51A)는, 제1기재(51)의 주연부(周緣部)에 배치되어 있고, 두께방향으로 투영하였을 때에 CNT 어레이시트(3)와 겹치지 않도록 위치하고 있다.
제2기재(53)는, CNT 어레이시트(3)에 대하여 제1기재(51)의 반대측에 배치되어 있다. 즉 CNT 어레이시트(3)는, 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에 배치되어 있고, 제2기재(53) 상에, 상세하게는 두께방향에 있어서의 제2기재(53)의 타방면 상에 배치되어 있다.
또한 제2기재(53)는, 제1기재(51)에 대하여 두께방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 제1기재(51)와 제2기재(53) 사이의 간격의 범위는, 상기한 CNT(6)의 평균길이의 범위와 동일하다.
제2기재(53)는, 제1기재(51)와 동일한 구성을 구비하고 있고, 제6실시형태에서는 시트형상(필름형상)을 하고 있다.
제2기재(53)로서는, 예를 들면 제1기재(51)와 마찬가지로, 상기의 도전성기재 및 절연성기재 등을 들 수 있다. 제2기재(53)는, 제1기재(51)와 다른 기재를 선택할 수도 있지만, 바람직하게는 제1기재(51)와 동일한 기재가 선택된다. 예를 들면 제1기재(51)가 금속시트인 경우에, 바람직하게는 제2기재(53)로서 금속시트가 선택된다.
제2기재(53)는, 복수의 개구(53A)를 구비하고 있다. 개구(53A)는, 리벳(55)을 넣기 위한 개구이다. 복수의 개구(53A)의 개수는, 복수의 리벳(55)의 개수와 같다. 개구(53A)는, 두께방향으로 제2기재(53)를 관통하고 있다. 개구(53A)의 지름은, 개구(51A)의 지름과 같다. 복수의 개구(53A)는, 제2기재(53)의 주연부에 배치되어 있고, 두께방향으로 투영하였을 때에 복수의 개구(51A)와 겹치도록 배치되어 있다.
제2접착층(54)은, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하고 있다. 상세하게는 제2접착층(54)은, CNT 어레이시트(3)의 일단부(30A)를 삽입하여, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하고 있다. 제2접착층(54)은, CNT 어레이시트(3)의 일단부(30A)를 삽입한 상태에서 제2기재(53)의 이면(두께방향에 있어서의 타방의 면) 상에 배치되어 있다.
제2접착층(54)은, 예를 들면 제1접착층(52)과 마찬가지로 상기의 수지재료로 형성된다. 제2접착층(54)을 형성하는 수지재료 중에서는, 바람직하게는 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 들 수 있다. 열경화성 수지 중에서는, 에폭시 수지 및 불소계 고무를 들 수 있다. 열가소성 수지 중에서는, 바람직하게는 불소계 폴리머를 들 수 있다.
제2접착층(54)의 수지재료는, 제1접착층(52)과 다른 수지재료를 선택할 수도 있지만, 바람직하게는 제1접착층(52)과 동일한 수지재료가 선택된다. 예를 들면 제1접착층(52)이 열경화성 수지로 형성되는 경우 제2접착층(54)의 수지재료로서 열경화성 수지가 선택되고, 제1접착층(52)이 불소계 폴리머로 형성되는 경우 제2접착층(54)의 수지재료로서 불소계 폴리머가 선택된다. 제2접착층(54)의 두께의 범위는, 제1접착층(52)의 두께의 범위와 동일하다.
CNT 어레이시트(3)의 일단부(30A)는 제2접착층(54)에 삽입되고, CNT 어레이시트(3)의 타단부(30B)는 제1접착층(52)에 삽입되어 있다. CNT 어레이시트(3)의 일단부(30A)는, 바람직하게는 제2기재(53)와 접촉하고, CNT 어레이시트(3)의 타단부(30B)는, 바람직하게는 제1기재(51)와 접촉하고 있다.
CNT 어레이시트(3)에 있어서 각 CNT(6)는, 제1접착층(52)에 매설되는 제1매설부분(60A)과, 제2접착층(54)에 매설되는 제2매설부분(60B)과, 제1매설부분(60A)과 제2매설부분(60B) 사이의 부분인 노출부분(60C)을 구비하고 있다.
제1매설부분(60A)은, 바람직하게는 제1접착층(52)을 관통하고 있다. 제1매설부분(60A)의 길이의 범위는, 예를 들면 제1접착층(52)의 두께의 범위와 동일하다. 또한 제1매설부분(60A)의 길이의 비율은, CNT(6)의 길이 100％에 대하여, 예를 들면 10％ 이상인 것이 바람직하고, 25％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 40％ 이하인 것이 바람직하고, 30％ 이하인 것이 더 바람직하다.
제2매설부분(60B)은, 바람직하게는 제2접착층(54)을 관통하고 있다. 제2매설부분(60B)의 길이의 범위는, 예를 들면 제2접착층(54)의 두께의 범위와 동일하다. 또한 제2매설부분(60B)의 길이의 비율은, CNT(6)의 길이 100％에 대하여, 예를 들면 10％ 이상인 것이 바람직하고, 25％ 이상인 것이 더 바람직하고, 예를 들면 50％ 이하인 것이 바람직하고, 30％ 이하인 것이 더 바람직하다.
복수의 리벳(55)은, 제1기재(51)와 제2기재(53) 사이의 간격이 유지되도록, 제1기재(51)와 제2기재(53)를 서로 고정하고 있다. 리벳(55)은, 두부(55A)와, 몸통부(55B)와, 코킹부(55C)를 구비하고 있다.
두부(55A)는, 두께방향에 있어서의 리벳(55)의 타단부에 형성되어 있다. 두부(55A)는, 제1기재(51)에 대하여 CNT 어레이시트(3)의 반대측(두께방향에 있어서의 타방측)에 배치되어 있다. 두부(55A)는, 평면에서 볼 때에 원형상을 하고 있다. 두부(55A)의 외경은, 개구(51A)의 지름보다도 크다.
몸통부(55B)는, 리벳(55)에 있어서의 두부(55A)와 코킹부(55C) 사이의 부분이다. 몸통부(55B)는, 두께방향으로 연장되는 원기둥형상을 하고 있다. 몸통부(55B)는, 제1기재(51)의 개구(51A)에 삽입됨과 아울러 제2기재(53)의 개구(53A)에 삽입되어 있다. 몸통부(55B)의 외경은, 개구(51A)의 지름과 대략 동일하다(약간 작다).
코킹부(55C)는, 두께방향에 있어서의 리벳(55)의 일단부에 형성되어 있다. 코킹부(55C)는, 제2기재(53)에 대하여 CNT 어레이시트(3)의 반대측(두께방향에 있어서의 일방측)에 배치되어 있다. 코킹부(55C)는, 평면에서 볼 때에 원형상을 하고 있다. 코킹부(55C)의 외경은, 개구(53A)의 지름보다도 크다.
이와 같은 CNT 복합재(70)의 두께방향의 전기저항(도전저항)의 범위는, 예를 들면 상기한 CNT 복합재(50)의 두께방향의 전기저항의 범위와 같다. CNT 복합재(70)의 두께방향의 열전도율의 범위는, 예를 들면 상기한 CNT 복합재(50)의 두께방향의 열전도율의 범위와 같다.
이와 같은 CNT 복합재(70)는, 상기한 CNT 복합재(50)와 동일한 용도로 이용할 수 있지만, 바람직하게는 방진재로서 이용된다. 즉 방진재는 CNT 복합재(70)를 포함하고 있고, 바람직하게는 CNT 복합재(70)로 이루어진다.
CNT 복합재(70)를 포함하는 방진재에서는, CNT 어레이시트(3)가, 제1접착층(52)에 의하여 제1기재(51)에 접착되어 있음과 아울러 제2접착층(54)에 의하여 제2기재(53)에 접착되어 있기 때문에, CNT 복합재(70)에 대하여 두께방향의 외측으로부터 진동이 가해지면, 그 진동이 제1기재(51) 및/또는 제2기재(53)를 통하여 CNT 어레이시트(3)에 전달된다.
그러면 CNT 어레이시트(3)가 구비하는 복수의 CNT(6)는, 진동에너지에 의하여 배향방향으로 신축된다. 이때에 복수의 CNT(6) 사이에는 공기가 존재하기 때문에, CNT(6)의 신축에너지(운동에너지)가 공기와의 마찰에 의하여 열에너지로 변환된다. 이에 따라, 외부로부터의 진동을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
(2) CNT 복합재(70)의 제조방법
다음에 도15A 및 도15B를 참조하여, CNT 복합재(70)의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저 도12A∼도12C에 나타내는 바와 같이, 제5실시형태와 마찬가지로 하여 제1기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 제1접착층(52)에 의하여 접착한다.
또한 도15A에 나타내는 바와 같이, 제2기재(53)를 준비한다. 그리고 필요에 따라 제2기재(53)의 상면을, 예를 들면 UV조사나 표면연마 등에 의하여 표면처리한다.
계속하여 제2접착층(54)이 열경화성 수지로 형성되는 경우에, 제2기재(53) 상에, 상세하게는 제2기재(53)의 상면에 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지인 제2수지조성물층(57)을 형성한다.
제2기재(53)의 상면에 제2수지조성물층(57)을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 제1기재(51)의 상면에 수지조성물층(56)(이하, 제1수지조성물층(56)이라고 한다)을 형성하는 방법과 동일한 방법을 들 수 있다. 제2수지조성물층(57)의 두께의 범위는, 제1수지조성물층(56)의 두께의 범위와 같다.
다음에 도15A에 나타내는 바와 같이, CNT 어레이시트(3)가 접착된 제1기재(51)를, CNT 어레이시트(3)가 하측이고 또한 제1기재(51)가 상측이 되도록 상하의 방향을 반대로 하여 배치한다. 그리고 CNT 어레이시트(3)를 제2수지조성물층(57)에 대하여 상측으로 간격을 두고 대향시킨다.
이어서 도15A 및 도15B에 나타내는 바와 같이, CNT 어레이시트(3)가 접착된 제1기재(51)를 하강시켜, CNT 어레이시트(3)에 대하여 제1기재(51)의 반대측에 제2기재(53)가 위치하도록, CNT 어레이시트(3)를 제2수지조성물층(57)에 삽입한다.
CNT 어레이시트(3)를 제2수지조성물층(57)에 삽입할 때의 온도범위는, VACNTs(19)를 제1수지조성물층(56)에 삽입할 때의 온도범위와 같다.
이때에 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에는, 바람직하게는 고정부재(제2고정부재)의 일례로서의 스페이서(58)가 설치된다. 즉 제6실시형태는, 스페이서(58)를 설치하는 공정을 더 포함하고 있다.
상세하게는 스페이서(58)는, 제1기재(51)와 제2기재(53) 사이의 간격이 유지되도록, 제1기재(51)와 제2기재(53)를 고정하는 것으로서, 제1기재(51)의 주연부와 제2기재(53)의 주연부의 사이에 끼워진다. 스페이서(58)는, 상하방향으로 투영하였을 때에 개구(51A) 및 개구(53A)와 겹치지 않는 위치에 설치된다. 스페이서(58)의 개수는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2개 이상이다. 이에 따라, 제1기재(51)와 제2기재(53) 사이의 스페이스를 높은 정밀도로 확보할 수 있다.
계속하여 제2수지조성물층(57)을 가열하여 경화시킨다.
제2수지조성물층(57)의 가열온도의 범위는, 제1수지조성물층(56)의 가열온도의 범위와 같다. 제2수지조성물층(57)의 가열시간의 범위는, 제1수지조성물층(56)의 가열시간의 범위와 같다.
또한 제2수지조성물층(57)을 경화시키는 공정에서는, 바람직하게는 CNT 어레이시트(3)가 제2기재(53)를 향하도록, CNT 어레이시트(3)를 상기의 압력으로 하측을 향하여 가압한다.
제6실시형태에서는 제2수지조성물층(57)이 경화될 때에, 제2수지조성물층(57)이 제2기재(53)에 대하여 상측에 위치하고 있고, CNT 어레이시트(3)가 제2수지조성물층(57)에 대하여 상측으로부터 삽입되어 있다. 그 때문에 제2수지조성물층(57)은, 자체중량에 의하여 제2기재(53)와 밀착하고 있다. 그 결과, 제2수지조성물층(57)이 제2기재(53)로부터 떨어지는 것을 억제할 수 있어, CNT 어레이시트(3)와 제2기재(53)의 접착불량을 억제할 수 있다.
이상에 의하여 제2수지조성물층(57)이 완전경화하여, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하는 제2접착층(54)이 된다.
또한 제2접착층(54)이 열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성되는 경우에, 제1접착층(52)을 제1기재(51) 상에 형성하는 방법과 마찬가지로 하여, 제2기재(53) 상에 열가소성 수지(특히, 불소계 폴리머)로 형성되는 제2접착층(54)을 형성한다.
다음에 제2접착층(54)을 가열하여, 제2접착층(54)을 용융시킨다. 제2접착층(54)의 가열온도의 범위로서는, 상기의 제1접착층(52)의 가열온도와 같다.
그리고 상기한 바와 마찬가지로, CNT 어레이시트(3)에 대하여 제1기재(51)의 반대측에 제2기재(53)가 위치하도록, CNT 어레이시트(3)를 제2접착층(54)에 삽입한다. 그 후에 냉각함으로써, 용융상태의 제2접착층(54)이 제2기재(53) 및 CNT 어레이시트(3)에 밀착한 상태로 경화된다. 이에 따라 제2접착층(54)은, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 접착한다.
그 후에 도15B에 나타내는 바와 같이, 제1기재(51)와 제2기재(53)를 복수의 리벳(55)에 의하여 고정한다. 즉 제6실시형태는, 리벳(55)을 설치하는 공정을 더 포함하고 있다.
제1기재(51)와 제2기재(53)를 고정하기 전의 리벳(55)은, 두부(55A) 및 몸통부(55B)만으로 이루어진다. 그리고 리벳(55)의 몸통부(55B)를, 개구(51A) 및 개구(53A)에 대하여 상측으로부터 넣는다. 이때에 몸통부(55B)의 유단부(遊端部)(두부(55A)와는 반대측의 단부)는, 제2기재(53)보다도 하측으로 돌출한다. 그 후에 도13에 나타내는 바와 같이, 몸통부(55B)의 유단부를 코킹하여 코킹부(55C)를 형성한다.
이상에 의하여, CNT 복합재(50)가 제조된다.
(3) 작용효과
도13에 나타내는 바와 같이 CNT 복합재(70)는, CNT 어레이시트(3)에 대하여 제1기재(51)의 반대측에 배치되는 제2기재(53)와, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하는 제2접착층(54)을 더 구비하고 있다.
그 때문에, CNT 어레이시트(3)가 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에 배치되는 구조체를 구성할 수 있다.
또한 제2접착층(54)이 열경화성 수지로 형성되는 경우에, 도15A 및 도15B에 나타내는 바와 같이, 제2기재(53) 상에, 열경화성 수지조성물로 이루어지고 A스테이지 또는 B스테이지인 제2수지조성물층(57)을 형성한 후에, 제2기재(53)와 접촉하도록 CNT 어레이시트(3)를 제2수지조성물층(57)에 삽입하고, 제2수지조성물층(57)을 가열하여 경화시킴으로써, CNT 어레이시트(3)를 제2기재(53)에 접착할 수 있다.
그 때문에 CNT 어레이시트(3)의 배향의 흐트러짐을 억제할 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)와 제2기재(53)의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다. 그 결과, CNT 어레이시트(3)를 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에 위치시킬 수 있으면서, CNT 어레이시트(3)와 제1기재(51) 및 제2기재(53)와의 접촉을 안정하게 확보할 수 있다.
또한 제2접착층(54)이 불소계 폴리머로 형성되는 경우에, 제2기재(53)와 CNT 어레이시트(3)를 안정하게 접착할 수 있으면서, 제2접착층(54)의 내열성, 내유성 및 내약품성의 향상을 도모할 수 있다.
도13에 나타내는 바와 같이, 리벳(55)은 제1기재(51)와 제2기재(53)를 고정한다. 그 때문에 CNT 복합재(70)에 외부로부터 힘이 가해졌을 때에, CNT 복합재(70)가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또한 리벳(55)은, 제1기재(51)와 제2기재(53)가 두께방향의 외측을 향하여 서로 멀어지도록 이동하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, CNT 어레이시트(3)가 제1접착층(52) 및 제2접착층(54)의 각각에 매설된 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
도15B에 나타내는 바와 같이, CNT 복합재(70)에는 스페이서(58)가 설치된다. 스페이서(58)는, 제1기재(51)와 제2기재(53)가 두께방향의 내측을 향하여 서로 근접하도록 이동하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에 제1기재(51)와 제2기재(53) 사이의 스페이스를 높은 정밀도로 확보할 수 있다.
그 결과, 리벳(55) 및 스페이서(58)는, 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이의 간격을 유지할 수 있다. 이에 따라 CNT 어레이시트(3)가, 제1접착층(52) 및 제2접착층(54)의 각각에 매설된 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
도13에 나타내는 바와 같이, CNT 복합재(70)는 방진재에 적합하게 이용할 수 있다. CNT 복합재(70)에서는 CNT 어레이시트(3)가, 제1접착층(52)에 의하여 제1기재(51)에 접착되어 있음과 아울러 제2접착층(54)에 의하여 제2기재(53)에 접착되어 있다.
그 때문에 CNT 복합재(70)에 대하여 두께방향의 외측으로부터 진동이 가해지면, 그 진동이 제1기재(51) 및/또는 제2기재(53)를 통하여 CNT 어레이시트(3)에 전달된다.
그러면 CNT 어레이시트(3)가 구비하는 복수의 CNT(6)는, 진동에너지에 의하여 배향방향(두께방향)으로 신축된다. 이때에 복수의 CNT(6) 사이에는 공기가 존재하기 때문에, CNT(6)의 신축에너지(운동에너지)를 공기와의 마찰에 의하여 열에너지로 변환할 수 있다. 그 결과, 외부로부터의 진동을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
이와 같은 제6실시형태에 의해서도, 제5실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다.
(제7실시형태)
다음에 도16을 참조하여, 제2발명의 제7실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제7실시형태에서는, 상기한 제5실시형태 및 제6실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제6실시형태에서는, 도13에 나타내는 바와 같이 제1기재(51) 및 제2기재(53) 각각이 시트형상을 하고 있지만, 제1기재(51) 및 제2기재(53) 각각의 형상은 특별히 제한되지 않는다.
제7실시형태에서는, 도16에 나타내는 바와 같이 제2기재(53)가 상기한 방열부재(10)이다. 구체적으로는 CNT 복합재(80)는, CNT 어레이시트(3)와, 제1기재(51)와, 제1접착층(52)과, 방열부재(10)와, 제2접착층(54)을 구비하고 있다. 그리고 제2접착층(54)이, 방열부재(10)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하고 있다.
또한 CNT 복합재(80)는 제1기재(51) 및 제1접착층(52)을 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않고, CNT 복합재(80)는 제1기재(51) 및 제1접착층(52)을 구비하고 있지 않아도 좋다.
(제8실시형태)
다음에 도17A 및 도17B를 참조하여, 제2발명의 제8실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제8실시형태에서는, 상기한 제5실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제5실시형태에서는, 도12A∼도12C에 나타내는 바와 같이 성장기판(15) 상에 성장되는 VACNTs(19)가, 성장기판(15)으로부터 박리되지 않고 수지조성물층(56)(또는 열가소성 수지로 형성되는 접착층(52))에 삽입되지만, 이에 한정되지 않는다.
제8실시형태에서는, 도17A 및 도17B에 나타내는 바와 같이 성장기판(15)으로부터 박리된 CNT 어레이시트(3)가, 수지조성물층(56)(또는 열가소성 수지로 형성되는 접착층(52))에 삽입된다.
제8실시형태에서는, 도2A∼도2C에 나타내는 바와 같이 VACNTs(19)를 성장기판(15) 상에 성장시킨 후에, 도3A 및 도3B에 나타내는 바와 같이 VACNTs(19)를 성장기판(15)으로부터 박리하여, CNT 어레이시트(3)로 한다.
그 후에 CNT 어레이시트(3)를, 도4A 및 도4B에 나타내는 바와 같이 상기의 고밀도화 처리, 바람직하게는 가열처리한다. 즉 제8실시형태는, VACNTs(19)를 성장기판(15)으로부터 박리하여 CNT 어레이시트(3)로 하는 공정과, CNT 어레이시트(3)를 고밀도화 처리하는 공정을 더 포함하고 있다.
그 후에 도17A 및 도17B에 나타내는 바와 같이, 고밀도화 처리된 CNT 어레이시트(3)를 상기한 바와 마찬가지로 하여 제1기재(51) 상의 수지조성물층(56)(또는 열가소성 수지로 형성되는 접착층(52))에 삽입한다. 계속하여 수지조성물층(56)을 상기한 바와 마찬가지로 가열경화하여, 제1기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하는 제1접착층(52)으로 한다. 이에 따라, CNT 복합재(90)를 제조할 수 있다.
제8실시형태에 의하면, CNT 어레이시트(3)가 성장기판(15)으로부터 박리되어 CNT 어레이시트(3)가 된 후에 고밀도화 처리되기 때문에, CNT 어레이시트(3)의 특성(예를 들면, 열전도성 등)의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는 CNT 복합재(90)의 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한 제8실시형태에 의해서도, 제5실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다.
(제9실시형태)
다음에 도18A 및 도18B를 참조하여, 제2발명의 제9실시형태에 대하여 설명한다. 또한 제9실시형태에서는, 상기한 제5실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제5실시형태에서는, 도11에 나타내는 바와 같이 CNT 어레이시트(3)가 두께방향에 있어서의 제1기재(51)의 일방의 면에만 배치되지만, 이에 한정되지 않는다.
제9실시형태에서는, 제1발명과 마찬가지로 CNT 어레이시트(3)가 두께방향에 있어서의 제1기재(51)의 양면에 배치된다.
제9실시형태에서는, 도12C에 나타내는 바와 같이, 상기한 바와 마찬가지로 하여 CNT 어레이시트(3)가 제1접착층(52)에 의하여 접착된 제1기재(51)를 준비한다.
다음에 도18A에 나타내는 바와 같이, 제1기재(51)에 있어서의 제1접착층(52)과는 반대측의 면에, 상기한 바와 마찬가지로 하여 제2수지조성물층(57)을 형성한다.
이어서 VACNTs(19)가 성장된 성장기판(15)을 준비하고, VACNTs(19)가 제1기재(51)와 접촉하도록 VACNTs(19)를 제2수지조성물층(57)에 삽입한다.
계속하여 도18B에 나타내는 바와 같이, 제2수지조성물층(57)을 상기한 바와 마찬가지로 가열하여 경화시켜, 제2접착층(54)으로 한다.
그리고 상기한 바와 마찬가지로 하여, 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리한다. 이에 따라, VACNTs(19)가 CNT 어레이시트(3)가 된다.
이상에 의해서, 도18C에 나타내는 바와 같이 CNT 복합재(100)가 제조된다.
CNT 복합재(100)는, 제1기재(51)와, 두께방향에 있어서의 제1기재(51)의 양면(일방의 면 및 타방의 면)에 배치되는 2개의 CNT 어레이시트(3)와, CNT 어레이시트(3)가 두께방향에 있어서의 제1기재(51)의 타방의 면과 접촉하도록 제1기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하는 제1접착층(52)과, CNT 어레이시트(3)가 두께방향에 있어서의 제1기재(51)의 일방의 면과 접촉하도록 제1기재(51)와 CNT 어레이시트(3)를 접착하는 제2접착층(54)을 구비하고 있다.
또한 CNT 복합재(100)는, 제1발명에 있어서의 열전도성 시트의 일례로서, 제1기재(51)와, 제1접착층(52)과, 제2접착층(54)은, 제1발명에 있어서의 고정시트의 일례를 구성한다. 또한 2개의 CNT 어레이시트(3)는, 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입되어 있다.
또한 제1기재(51)는, 제1발명에 있어서의 기재의 일례이고, 제1접착층(52) 및 제2접착층(54)은, 제1발명에 있어서의 기재의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 수지층의 일례이다. 그리고 CNT 어레이시트(3)에 있어서의 제1기재(51) 측의 단부는, 대응하는 수지층에 삽입되어 제1기재(51)와 접촉하고 있다.
이와 같은 제9실시형태에 의해서도, 제5실시형태와 동일한 작용효과를 발휘할 수 있다.
(변형예)
제5실시형태에서는, 도12B에 나타내는 바와 같이 VACNTs(19)가 수지조성물층(56)에 삽입되고, 수지조성물층(56)이 가열경화된 후에 성장기판(15)이 VACNTs(19)로부터 박리되지만, 이에 한정되지 않는다. VACNTs(19)를 수지조성물층(56)에 삽입한 후 수지조성물층(56)을 가열경화하기 전에, 성장기판(15)을 VACNTs(19)로부터 박리하여도 좋다.
제5실시형태에서는, 수지조성물층(56)이 경화될 때에 수지조성물층(56)이 제1기재(51)에 대하여 상측에 위치하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 수지조성물층(56)은, 경화될 때에 제1기재(51)에 대하여 하측에 위치하여도 좋다.
제6실시형태에서는, 도13에 나타내는 바와 같이 복수의 리벳(55)을 구비하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. CNT 복합재(50)는, 복수의 리벳(55)을 구비하지 않아도 좋다.
제6실시형태에서는, 도15B에 나타내는 바와 같이 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에는 스페이서(58)가 설치되지만, 이에 한정되지 않는다. 스페이서(58)는, 제1기재(51)와 제2기재(53)의 사이에 설치되지 않아도 좋다.
제6실시형태에서는, VACNTs(19)가 삽입된 제1수지조성물층(56)을 가열하여 경화하고, 제1접착층(52)으로 한 후에, VACNTs(19)(CNT 어레이시트(3))를 제2수지조성물층(57)에 삽입하고, 제2수지조성물층(57)을 가열하여 경화하고, 제2접착층(54)으로 하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.
예를 들면 CNT 어레이시트(3)를 제1수지조성물층(56) 및 제2수지조성물층(57)에 삽입한 후에, 제1수지조성물층(56) 및 제2수지조성물층(57)을 일괄하여 가열하고, 제1접착층(52) 및 제2접착층(54)으로 할 수도 있다.
제6실시형태에서는, 제2수지조성물층(57)이 경화될 때에 제2수지조성물층(57)이 제2기재(53)에 대하여 상측에 위치하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 제2수지조성물층(57)은, 경화될 때에 제2기재(53)에 대하여 하측에 위치하여도 좋다.
제5실시형태 및 제6실시형태에서는, 도11 및 도13에 나타내는 바와 같이 CNT 어레이시트(3)가, 바람직하게는 제1기재(51) 및 제2기재(53)와 접촉하고 있지만, 이에 한정되지 않고, CNT 어레이시트(3)는 제1기재(51) 및 제2기재(53)와 접촉하고 있지 않아도 좋다. 이 경우에 제1접착층(52) 및 제2접착층(54)은, 바람직하게는 상기한 첨가재를 함유한다. 제1접착층(52) 및 제2접착층(54) 내에서 CNT 어레이시트(3)와 첨가재가 접촉함으로써, CNT 복합재의 전기절연성 및 열전도성을 확보할 수 있다.
이들 제5실시형태∼제9실시형태 및 변형예는, 적당히 조합시킬 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 나타내어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그들에 한정되지 않는다. 이하의 기재에 있어서 사용되는 배합비율(함유비율), 물성값, 파라미터 등의 구체적인 수치는, 상기의 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」에 기재되어 있는 것에 대응하는 배합비율(함유비율), 물성값, 파라미터 등 해당 기재의 상한값(「이하」, 「미만」으로 정의되어 있는 수치) 또는 하한값(「이상」, 「초과」로 정의되어 있는 수치)으로 대체할 수 있다.
(실시예1)
스테인레스제의 성장기판(스테인레스 기판)의 표면에 이산화규소막을 적층한 후에, 이산화규소막 상에 촉매층으로서 철을 증착하였다.
다음에 성장기판을 소정의 온도로 가열하여, 촉매층에 원료가스(아세틸렌 가스)를 공급하였다. 이에 따라 성장기판 상에 있어서, 평면에서 볼 때에 대략 직사각형 형상인 VACNTs를 형성하였다.
VACNTs에 있어서 복수의 CNT는, 서로 대략 평행하게 되도록 연장되고, 성장기판에 대하여 직교하도록 배향(수직배향)되어 있었다. CNT는 다층 카본나노튜브이며, CNT의 평균외경은 약 12㎚, CNT의 평균길이는 약 80㎛, VACNTs의 부피밀도는 약 50㎎/㎤이었다.
계속하여 커터칼날(절단칼날)을 성장기판을 따라 이동시켜 VACNTs를 성장기판으로부터 분리하여, CNT 어레이시트를 준비하였다.
이어서 CNT 어레이시트를 내열용기인 탄소용기에 수용하고, 그 탄소용기를 저항가열로 내에 배치하였다.
다음에 저항가열로 내를, 아르곤 분위기로 치환한 후에 10℃/분으로 2800℃까지 승온하고, 2800℃로 2시간 유지하였다. 이에 따라 CNT 어레이시트가 고밀도화되고, 그 후에 자연냉각에 의하여 실온까지 냉각하였다.
고밀도화된 CNT 어레이시트의 부피밀도는 약 100㎎/㎤이고, 그 CNT 어레이시트의 두께방향의 전기저항(도전저항)은, 25℃에 있어서 0.1Ω이며, 그 CNT 어레이시트의 열전도율은, 두께방향에 있어서 약 30W/(m·K)이었다.
그리고 상기한 바와 마찬가지로 하여, 고밀도화된 CNT 어레이시트를 2개 준비하였다.
계속하여 두께가 100㎛인 구리시트(기재)를 준비함과 아울러, 두께가 약 30㎛이고 PTFE로 형성되는 수지시트를 2매 준비하였다.
그리고 수지시트를 구리시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하여, 고정시트를 준비하였다.
다음에 상기의 CNT 어레이시트를, 표면측 및 이면측의 양방의 수지시트 상에 배치하였다. 이어서 2개의 CNT 어레이시트가 구리시트를 향하도록, 두께방향의 외측으로부터 0.8MPa의 힘으로 가압함과 아울러 380℃로 5분간 가열하였다.
그 후에 냉각하여, 열전도성 시트를 얻었다.
(실시예2)
PVA가 물(용매)에 용해된 PVA 용액(수지용액, PVA 농도 : 10질량％)에 티탄 입자(금속입자)을 분산시켜, 페이스트를 준비하였다.
또한 티탄 입자의 평균일차입자지름은 2∼3㎛이며, 티탄 입자의 함유비율은, 페이스트 전량에 대하여 20질량％이었다.
다음에 실시예1과 마찬가지로 하여 준비된 2개의 CNT 어레이시트 중 일방의 CNT 어레이시트에 페이스트를 도포하여, 두께 약 30㎛의 입자함유층을 형성하였다. 그리고 타방의 CNT 어레이시트를, 입자함유층이 2개의 CNT 어레이시트 사이에 끼워지도록, 입자함유층 상에 배치하였다.
그 후에 CNT 어레이시트가 배치된 입자함유층을, 불활성가스 분위기 중에 있어서 2개의 CNT 어레이시트가 서로 근접하도록 두께방향의 외측으로부터 0.8MPa의 힘으로 가압하면서 약 1700℃로 5분간 가열하였다.
그 후에 냉각하여, 열전도성 시트를 얻었다.
(실시예3)
두께가 30㎛이고 PFA로 형성되는 수지시트(고정시트)를 준비하였다.
다음에 실시예1과 마찬가지로 하여 준비된 CNT 어레이시트를, 수지시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하였다.
그 후에 CNT 어레이시트가 배치된 수지시트를, 2개의 CNT 어레이시트가 서로 근접하도록 두께방향의 외측으로부터 0.8MPa의 힘으로 가압하면서, 약 380℃로 5분간 가열하였다.
그 후에 냉각하여, 열전도성 시트를 얻었다.
(비교예1)
스테인레스제의 성장기판의 표면 및 이면의 양면에 이산화규소막을 적층한 후에, 이산화규소막 상에 촉매층으로서 철을 증착하였다.
다음에 성장기판을 소정의 온도로 가열하여, 촉매층에 원료가스(아세틸렌 가스)를 공급하였다. 이에 따라 기판의 표면 및 이면의 양면에, 평면에서 볼 때에 대략 직사각형 형상인 VACNTs를 형성하였다. 각 VACNTs에 있어서의 CNT의 평균외경, CNT의 평균길이 및 부피밀도는, 실시예1과 동일하였다.
그리고 양면에 VACNTs가 배치되는 성장기판을, 열전도성 시트로 하였다.
〈평가〉
(1) 열전도율
각 실시예 및 비교예에서 얻은 열전도성 시트에 대해서, 열저항을 열저항 측정장치(상품명 : T3Ster DynTIM Tester, 멘토 그래픽스(Mentor Graphics Corporation) 제품)로 측정하였다. 그리고 열전도성 시트의 두께를 변경하여, 열저항을 복수 점(点)(예를 들면, 3점) 측정하고, 열전도성 시트의 두께 및 측정된 열저항을 플롯하였다. 그 플롯결과로부터 열전도성 시트의 열전도율을 산출하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다.
(2) 전기저항
각 실시예 및 비교예에서 얻은 열전도성 시트에 대해서, 두께방향의 전기저항을 전기저항 측정장치(상품명 : 레지스티비티 체임버(Resistivity Chamber), 가부시키가이샤 ADC(ADC CORPORATION) 제품)로 측정하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다.
(3) 접착강도시험
각 실시예에서 얻은 열전도성 시트에 대해서, 점착테이프를 CNT 어레이시트에 대하여 고정시트와는 반대측에 점착한 후에, 점착테이프를 박리하였다.
또한 비교예에서 얻은 열전도성 시트에 대해서, 점착테이프를 VACNTs에 대하여 성장기판과는 반대측에 점착한 후에, 점착테이프를 박리하였다.
그리고 접착강도를 이하의 기준에 의하여 평가하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다.
○ : CNT 어레이시트(VACNTs)의 고정시트(성장기판)로부터의 현저한 박리가 보이지 않았다.
× : CNT 어레이시트(VACNTs)의 고정시트(성장기판)로부터의 현저한 박리가 보였다.
(실시예4)
실시예1과 마찬가지로 하여, 성장기판 상에 VACNTs를 성장시켰다.
다음에 두께가 10㎛인 알루미늄박을 제1기재로서 준비하고, 제1기재(알루미늄박)의 표면을 UV 조사에 의하여 표면처리하였다.
이어서 제1기재의 표면(상면)에 에폭시 수지계 프리프레그 시트(두께 30㎛)를 부착하여, 제1수지조성물층을 형성하였다. 제1수지조성물층은, B스테이지의 에폭시 수지조성물로 형성되어 있었다.
계속하여 VACNTs가 성장한 성장기판을, VACNTs가 하측 또한 성장기판이 상측이 되도록 배치하였다. 그리고 VACNTs를 제1수지조성물층에 대하여 상측에 간격을 두고 대향하도록 배치하였다.
그리고 성장기판을 박리하지 않고, 55℃에 있어서 VACNTs가 제1기재와 접촉하도록 VACNTs를 제1수지조성물층에 삽입하였다.
다음에 VACNTs가 제1기재를 향하도록 4kPa의 힘으로 가압하면서, 160℃(제1수지조성물층의 가열온도)로 1시간 가열하였다.
이에 따라 VACNTs가 제1기재에 접촉한 상태에서 제1수지조성물층이 완전경화하여(C스테이지가 되어), 제1접착층이 되었다. 제1접착층은, 완전경화 후(C스테이지)의 에폭시 수지로 이루어지고, VACNTs와 제1기재를 접착하고 있었다. 그 후에 VACNTs로부터 성장기판을 박리하였다. 이에 따라 VACNTs는 CNT 어레이시트가 되었다.
계속하여 상기와 동일한 알루미늄박을 제2기재로서 준비하고, 그 제2기재의 표면에 별도로 준비한 에폭시 수지계 프리프레그 시트를 부착하여, 제2수지조성물층을 형성하였다. 제2수지조성물층은, B스테이지의 에폭시 수지조성물로 형성되어 있었다.
다음에 CNT 어레이시트가 접착된 제1기재를, CNT 어레이시트가 하측 또한 제1기재가 상측이 되도록 상하의 방향을 반대로 하여, CNT 어레이시트가 제2수지조성물층에 대하여 상측에 간격을 두고 대향하도록 배치하였다.
이어서 CNT 어레이시트가 제2기재에 접촉하도록, CNT 어레이시트를 제2수지조성물층에 삽입하였다.
그리고 CNT 어레이시트가 제2기재를 향하도록 4kPa의 힘으로 가압하면서, 160℃로 1시간 가열하였다.
이에 따라 CNT 어레이시트가 제2기재에 접촉한 상태에서 제2수지조성물층이 완전경화하여(C스테이지가 되어), 제2접착층이 되었다. 제2접착층은, 완전경화 후(C스테이지)의 에폭시 수지로 이루어지고, CNT 어레이시트와 제2기재를 접착하고 있었다.
이상에 의하여, CNT 복합재를 얻었다.
(실시예5)
제1기재에 에폭시 수지조성물로 이루어지는 바니시를 도포하여 제1수지조성물층을 형성한 것, 제1수지조성물층의 경화온도를 110℃로 변경한 것, 제2기재에 에폭시 수지조성물로 이루어지는 바니시를 도포하여 제2수지조성물층을 형성한 것, 및 제2수지조성물층의 경화온도를 110℃로 변경한 것 이외에는 실시예4와 동일하게 하여, CNT 복합재를 얻었다. 제1수지조성물층 및 제2수지조성물층 각각은, A스테이지의 에폭시 수지조성물로 형성되어 있었다.
(실시예6)
제1기재에 불소계 고무 조성물로 이루어지는 바니시(N-메틸피롤리돈 용액)를 도포하여 제1수지조성물층을 형성한 것, 제1수지조성물층의 경화온도를 200℃로 변경한 것, 제2기재에 불소계 고무 조성물로 이루어지는 바니시(N-메틸피롤리돈 용액)를 도포하여 제2수지조성물층을 형성한 것, 및 제2수지조성물층의 경화온도를 200℃로 변경한 것 이외에는 실시예4와 동일하게 하여, CNT 복합재를 얻었다. 제1수지조성물층 및 제2수지조성물층 각각은, A스테이지의 불소계 고무 조성물로 형성되어 있었다.
(실시예7∼9)
실시예4∼6의 CNT 복합재 각각에, 복수(4개)의 리벳을 더 설치하였다.
(실시예10)
실시예4와 동일하게 하여, CNT 어레이시트가 제1접착층에 의하여 접착된 제1기재를 준비하였다.
계속하여 CNT 어레이시트가 접착된 제1기재를, VACNTs가 하측 또한 제1기재가 상측이 되도록 상하의 방향을 반대로 하여 배치하였다.
다음에 제1기재에 있어서의 제1접착층과는 반대측의 면에, 에폭시 수지계 프리프레그 시트를 부착하여, 제2수지조성물층을 형성하였다. 제2수지조성물층은, B스테이지의 에폭시 수지조성물로 형성되어 있었다.
이어서 별도로 VACNTs를 성장기판 상에 성장시킨 후에, 55℃에 있어서 성장기판 상의 VACNTs가 제1기재와 접촉하도록 VACNTs를 제2수지조성물층에 삽입하였다.
그리고 VACNTs가 제1기재를 향하도록 4kPa의 힘으로 가압하면서, 160℃로 1시간 가열하였다.
이에 따라 VACNTs가 제1기재에 접촉한 상태에서 제2수지조성물층이 완전경화하여(C스테이지가 되어), 제2접착층(제2수지층)이 되었다. 제2접착층(제2수지층)은, 완전경화 후(C스테이지)의 에폭시 수지로 이루어지고, VACNTs와 제1기재를 접착하고 있었다.
이상에 의하여 CNT 복합재(열전도성 시트)를 얻었다. CNT 복합재(열전도성 시트)는, 제1기재(기재)와, 제1기재(기재)의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 제1접착층(제1수지층) 및 제2접착층(제2수지층)을 구비하는 고정시트와, 성장기판으로부터 박리되며 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입되는 CNT 어레이시트를 구비하고, CNT 어레이시트에 있어서의 제1기재측의 단부는, 대응하는 수지층에 삽입되어 제1기재측과 접촉하고 있었다.
(실시예11)
제1기재의 표면에 에폭시 수지조성물로 이루어지는 바니시를 도포하여 제1수지조성물층을 형성한 것, 제1수지조성물층의 경화온도를 110℃로 변경한 것, 제1기재의 이면에 에폭시 수지조성물로 이루어지는 바니시를 도포하여 제2수지조성물층을 형성한 것, 및 제2수지조성물층의 경화온도를 110℃로 변경한 것 이외에는 실시예10과 동일하게 하여, CNT 복합재(열전도성 시트)를 얻었다. 제1수지조성물층 및 제2수지조성물층 각각은, A스테이지의 에폭시 수지조성물로 형성되어 있었다.
(실시예12)
제1기재의 표면에 불소계 고무 조성물로 이루어지는 바니시(N-메틸피롤리돈 용액)를 도포하여 제1수지조성물층을 형성한 것, 제1수지조성물층의 경화온도를 200℃로 변경한 것, 제1기재의 이면에 불소계 고무 조성물로 이루어지는 바니시(N-메틸피롤리돈 용액)를 도포하여 제2수지조성물층을 형성한 것, 및 제2수지조성물층의 경화온도를 200℃로 변경한 것 이외에는 실시예10과 동일하게 하여, CNT 복합재(열전도성 시트)를 얻었다. 제1수지조성물층 및 제2수지조성물층 각각은, A스테이지의 불소계 고무 조성물로 형성되어 있었다.
(실시예13)
PTFE로 형성되는 수지시트(접착층)를 구리시트(기재)의 표면에만 배치하고, 1개의 CNT 어레이를 수지시트에 삽입하는 것 이외에는 실시예1과 동일하게 하여, CNT 복합재(열전도성 시트)를 얻었다.
(실시예14)
PFA로 형성되는 수지시트(접착층)를 구리시트(기재)의 표면에만 배치하고, 1개의 CNT 어레이를 수지시트에 삽입하는 것 이외에는 실시예3과 동일하게 하여, CNT 복합재(열전도성 시트)를 얻었다.
또한 상기 발명은 본 발명의 예시인 실시형태로서 제공하였지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석하여서는 안된다. 당해 기술분야의 당업자에 의하여 명백한 본 발명의 변형예는, 후술하는 청구범위에 포함된다.
CNT 복합재는 각종 산업제품에 적용할 수 있고, 예를 들면 열전도성 재료, 방진재, 단열재 등으로서 사용할 수 있다. CNT 복합재의 제조방법은, 각종 산업제품에 사용되는 CNT 복합재의 제조에 적합하게 이용할 수 있다.
1 : 열전도성 시트
2 : 고정시트
2A : 고정시트의 표면
2B : 고정시트의 이면
3 : CNT 어레이시트
4 : 기재
4A : 기재의 표면
4B : 기재의 이면
5 : 수지층
5A : 제1수지층
5B : 제2수지층
6 : CNT
15 : 성장기판
19 : VACNTs
23 : 웹 적층시트
32 : 도전층
40 : 입자함유층
42 : 금속입자

Claims (15)

  1. 표면 및 이면을 구비하는 고정시트(固定 sheet)와,
    상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면(兩面)에 삽입 또는 접합되는 카본나노튜브 어레이시트(carbon nanotube array sheet)를 구비하고,
    상기 카본나노튜브 어레이시트의 평균부피밀도는, 50㎎/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재(carbon nanotube 複合材).
  2. 삭제
  3. 표면 및 이면을 구비하는 고정시트와,
    상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입 또는 접합되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하고,
    상기 고정시트는,
    기재(基材)와,
    상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 수지층(樹脂層)을
    구비하고,
    상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부(端部)는, 대응하는 상기 수지층에 삽입되어, 상기 기재와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기재는, 전기전도성을 갖는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기재는, 무기물(無機物)의 소결체(燒結體)로 형성되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정시트는, 전기전도성을 갖는 도전층(導電層)을 구비하고,
    상기 카본나노튜브 어레이시트의 상기 도전층측의 단부는, 상기 도전층의 계면(界面)에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  7. 표면 및 이면을 구비하는 고정시트와,
    상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 삽입 또는 접합되는 카본나노튜브 어레이시트를 구비하고,
    상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트 및 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트는, 상기 고정시트에 삽입되고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  8. 기재와, 상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 배치되는 수지층을 구비하는 고정시트를 준비하는 공정과,
    성장기판(成長基板) 상에 수직배향 카본나노튜브(垂直配向 carbon nanotube)를 성장시키는 공정과,
    상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여, 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트를, 상기 표면측 및 상기 이면측의 양방의 수지층 상에 배치하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트가 배치된 상기 고정시트를 가열하여, 상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부를, 대응하는 상기 수지층에 삽입하고, 상기 기재와 접촉시키는 공정을
    포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법.
  9. 수지조성물(樹脂組成物)을 기재의 표면 및 이면의 양면에 도포하여, 상기 기재의 표면 및 이면의 양면에 수지조성물층을 형성하는 공정과,
    성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과,
    상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여, 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트를, 상기 표면측 및 상기 이면측의 양방의 수지조성물층에 삽입하고, 상기 카본나노튜브 어레이시트에 있어서의 상기 기재측의 단부를, 상기 기재에 접촉시키는 공정과,
    상기 수지조성물층을 가열하고 경화시켜서 수지층으로 하는 공정을
    포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과,
    상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여, 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트를, 금속입자(金屬粒子)를 함유하는 입자함유층의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정과,
    상기 입자함유층을 가열하여, 상기 금속입자를 용융시켜 고정시트로 형성하고, 상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를, 상기 고정시트에 삽입하고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시키는 공정을
    포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법.
  12. 수지재료로 형성되는 고정시트를 준비하는 공정과,
    성장기판 상에 수직배향 카본나노튜브를 성장시키는 공정과,
    상기 성장기판으로부터 상기 수직배향 카본나노튜브를 박리하여, 카본나노튜브 어레이시트로 하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트를, 상기 고정시트의 표면 및 이면의 양면에 배치하는 공정과,
    상기 카본나노튜브 어레이시트가 배치된 상기 고정시트를 가열하여, 상기 표면측의 카본나노튜브 어레이시트와 상기 이면측의 카본나노튜브 어레이시트를, 상기 고정시트에 삽입하고, 상기 고정시트 중에 있어서 서로 접촉시키는 공정을
    포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재의 제조방법.
  13. 기재와,
    상기 기재 상에 배치되는 수직배향 카본나노튜브와,
    상기 기재와 상기 수직배향 카본나노튜브를 접착하는 접착층(接着層)을 구비하고,
    상기 접착층은, 열경화성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 접착층은, 불소계 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 복합재.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10791651B2 (en) * 2016-05-31 2020-09-29 Carbice Corporation Carbon nanotube-based thermal interface materials and methods of making and using thereof
JP2018067483A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 ヤマハ株式会社 異方導電性シート、電気検査ヘッド、電気検査装置及び異方導電性シートの製造方法
JP6826289B2 (ja) * 2017-01-17 2021-02-03 富士通株式会社 熱伝導構造体、その製造方法及び電子装置
TWI755492B (zh) 2017-03-06 2022-02-21 美商卡爾拜斯有限公司 基於碳納米管的熱界面材料及其製造和使用方法
US11541648B2 (en) 2017-05-02 2023-01-03 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology VACNT-based flexible electronics for sensing and capacitance applications
WO2018204551A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Stretchable supercapacitors with vertically-aligned embedded carbon nanotubes
JP6800108B2 (ja) * 2017-08-10 2020-12-16 日立造船株式会社 フィラー・樹脂複合体、および、フィラー・樹脂複合体の製造方法
JP6951149B2 (ja) * 2017-08-10 2021-10-20 日立造船株式会社 フィラー・樹脂複合体の製造方法
JP6879119B2 (ja) * 2017-08-21 2021-06-02 富士通株式会社 放熱シート及びその製造方法、電子装置
JP6951164B2 (ja) * 2017-09-11 2021-10-20 日立造船株式会社 カーボンナノチューブ成形体の製造方法およびカーボンナノチューブ成形体製造装置
WO2020000376A1 (zh) * 2018-06-29 2020-01-02 长江存储科技有限责任公司 半导体结构及其形成方法
CN109749107B (zh) * 2019-02-26 2021-07-30 中国人民解放军国防科技大学 一种定向取向的碳纳米管/树脂膜及其制备方法
JP2021019144A (ja) * 2019-07-23 2021-02-15 日立造船株式会社 電気デバイスユニット
JP2021034581A (ja) * 2019-08-26 2021-03-01 日立造船株式会社 カーボンナノチューブ構造体およびカーボンナノチューブ構造体の製造方法
JP7348515B2 (ja) * 2019-12-05 2023-09-21 富士通株式会社 放熱シート及び放熱シートの製造方法
KR102440998B1 (ko) * 2020-04-16 2022-09-13 주식회사 글린트머티리얼즈 양면 패턴부를 포함하는 템포러리 본딩용 미끄럼 방지 패드
CN214176013U (zh) 2020-12-23 2021-09-10 迪科特测试科技(苏州)有限公司 半导体结构
KR102273440B1 (ko) * 2020-12-24 2021-07-06 한라대학교 산학협력단 스팀제초기
US11653475B2 (en) * 2021-02-01 2023-05-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Thermally conductive microtubes for evenly distributing heat flux on a cooling system
US20220384307A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-01 Nxp Usa, Inc. Thermal interface structures, electrical systems with thermal interface structures, and methods of manufacture thereof
KR102491542B1 (ko) * 2021-06-25 2023-01-26 실리콘밸리(주) 탄소나노튜브의 입자 진동을 이용한 방열 챔버
CN116705726B (zh) * 2023-08-08 2023-10-27 合肥阿基米德电子科技有限公司 一种免焊模块封装结构及其双面散热模块封装结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080292840A1 (en) 2004-05-19 2008-11-27 The Regents Of The University Of California Electrically and thermally conductive carbon nanotube or nanofiber array dry adhesive
US20100200208A1 (en) 2007-10-17 2010-08-12 Cola Baratunde A Methods for attaching carbon nanotubes to a carbon substrate
JP2014033104A (ja) 2012-08-03 2014-02-20 Shinko Electric Ind Co Ltd 放熱部品及びその製造方法
JP2015526904A (ja) * 2013-07-10 2015-09-10 ▲ホア▼▲ウェイ▼技術有限公司 熱界面パッド及びその製造方法並びに放熱システム

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4375526B2 (ja) 2003-05-14 2009-12-02 三菱瓦斯化学株式会社 先端開口配向性カーボンナノチューブ膜の製造方法
TW200519346A (en) * 2003-09-16 2005-06-16 Koila Inc Nanostructure augmentation of surfaces for enhanced thermal transfer
US20050116336A1 (en) * 2003-09-16 2005-06-02 Koila, Inc. Nano-composite materials for thermal management applications
CN100383213C (zh) * 2004-04-02 2008-04-23 清华大学 一种热界面材料及其制造方法
WO2006030981A1 (ja) * 2004-09-17 2006-03-23 National Institute Of Advanced Industrial Scienceand Technology 透明導電性カーボンナノチューブフィルムとその製造方法
JP2006147801A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Seiko Precision Inc 放熱シート、インターフェース、電子部品及び放熱シートの製造方法
CN100454526C (zh) 2005-06-30 2009-01-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热界面材料制造方法
CN1897205B (zh) * 2005-07-15 2010-07-28 清华大学 碳纳米管阵列发射元件及其制作方法
US8093715B2 (en) * 2005-08-05 2012-01-10 Purdue Research Foundation Enhancement of thermal interface conductivities with carbon nanotube arrays
US8617650B2 (en) 2006-09-28 2013-12-31 The Hong Kong University Of Science And Technology Synthesis of aligned carbon nanotubes on double-sided metallic substrate by chemical vapor depositon
WO2008049015A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Purdue Research Foundation Electrothermal interface material enhancer
JP2008169267A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 放熱材とその製造方法
JP5364978B2 (ja) 2007-03-28 2013-12-11 富士通セミコンダクター株式会社 表面改質カーボンナノチューブ系材料、その製造方法、電子部材および電子装置
TWI476927B (zh) 2007-05-18 2015-03-11 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置的製造方法
CN100569509C (zh) 2007-06-15 2009-12-16 清华大学 一种碳纳米管阵列/层状材料复合物及其制备方法
JP2009004576A (ja) 2007-06-21 2009-01-08 Shimane Pref Gov 冷却装置
JP5146371B2 (ja) 2008-07-11 2013-02-20 株式会社豊田中央研究所 カーボンナノ複合体、それを含む分散液及び樹脂組成物、並びにカーボンナノ複合体の製造方法
CN101662894B (zh) * 2008-08-27 2011-09-21 富葵精密组件(深圳)有限公司 封装基板以及封装结构
JP5463674B2 (ja) 2009-01-28 2014-04-09 株式会社豊田中央研究所 カーボンナノ複合体、それを含む分散液および樹脂組成物、ならびにカーボンナノ複合体の製造方法
CN101899288B (zh) 2009-05-27 2012-11-21 清华大学 热界面材料及其制备方法
US8106510B2 (en) 2009-08-04 2012-01-31 Raytheon Company Nano-tube thermal interface structure
GB0914816D0 (en) 2009-08-25 2009-09-30 Isis Innovation Method of fabrication of aligned nanotube-containing composites
JP5293561B2 (ja) 2009-10-29 2013-09-18 富士通株式会社 熱伝導性シート及び電子機器
WO2011099617A1 (ja) * 2010-02-15 2011-08-18 国立大学法人北海道大学 カーボンナノチューブシート及びその製造方法
WO2011111112A1 (ja) 2010-03-12 2011-09-15 富士通株式会社 放熱構造体およびその製造方法
JP5447117B2 (ja) 2010-04-09 2014-03-19 富士通株式会社 電子機器の製造方法
US9096784B2 (en) 2010-07-23 2015-08-04 International Business Machines Corporation Method and system for allignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
US9095821B1 (en) * 2010-10-26 2015-08-04 Nagare Membranes, Llc Non-reactive process for fixing nanotubes in a membrane in through-passage orientation
JP5673325B2 (ja) * 2011-04-20 2015-02-18 富士通株式会社 カーボンナノチューブの形成方法及び熱拡散装置
JP5780546B2 (ja) * 2011-10-12 2015-09-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 カーボンナノチューブ複合材料および導電材料
WO2013128841A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 住友ベークライト株式会社 プリプレグおよびプリプレグの製造方法
JP5928181B2 (ja) * 2012-06-18 2016-06-01 富士通株式会社 電子機器の製造方法及び電子機器
JP2014002273A (ja) 2012-06-19 2014-01-09 Nec Corp 情報表示装置、その制御方法及びプログラム
US9656246B2 (en) 2012-07-11 2017-05-23 Carbice Corporation Vertically aligned arrays of carbon nanotubes formed on multilayer substrates
JP6127417B2 (ja) * 2012-09-18 2017-05-17 富士通株式会社 放熱材料の製造方法
JP2014094856A (ja) 2012-11-09 2014-05-22 Hitachi Zosen Corp カーボンナノチューブ生成用基板の製造方法および連続製造装置
JP2014227331A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 日立造船株式会社 カーボンナノチューブシートおよびその製造方法
JP2014234339A (ja) 2013-06-05 2014-12-15 日立造船株式会社 カーボンナノチューブシートおよびカーボンナノチューブシートの製造方法
JP2015001180A (ja) 2013-06-14 2015-01-05 株式会社東芝 軸流タービン
JP6186933B2 (ja) * 2013-06-21 2017-08-30 富士通株式会社 接合シート及びその製造方法、並びに放熱機構及びその製造方法
JP6057877B2 (ja) * 2013-11-20 2017-01-11 日立造船株式会社 カーボンナノチューブシートの製造方法
CN104973583B (zh) 2014-04-14 2017-04-05 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
CN104973584B (zh) 2014-04-14 2018-03-02 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080292840A1 (en) 2004-05-19 2008-11-27 The Regents Of The University Of California Electrically and thermally conductive carbon nanotube or nanofiber array dry adhesive
US20100200208A1 (en) 2007-10-17 2010-08-12 Cola Baratunde A Methods for attaching carbon nanotubes to a carbon substrate
JP2014033104A (ja) 2012-08-03 2014-02-20 Shinko Electric Ind Co Ltd 放熱部品及びその製造方法
JP2015526904A (ja) * 2013-07-10 2015-09-10 ▲ホア▼▲ウェイ▼技術有限公司 熱界面パッド及びその製造方法並びに放熱システム

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