KR20180116259A

KR20180116259A - 적층체 및 그 제조 방법, 그리고 2차 시트 및 2차 시트의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180116259A
Application number: KR1020187023310A
Authority: KR
Inventors: 토요카즈 이토; 케이스케 이토
Original assignee: 니폰 제온 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2018-10-24
Also published as: JP6881429B2; EP3422832A1; CN108702857A; WO2017145956A1; JPWO2017145956A1; EP3422832A4; US20190054718A1; CN108702857B; EP3422832B1; US20200101701A1

Abstract

본 발명은, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하의 1차 시트를, 2층 이상 적층하여 이루어지는, 적층체 및 그 제조 방법, 그리고, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 그 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 컬 지수가 0.33 이하인, 2차 시트 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

적층체 및 그 제조 방법, 그리고 2차 시트 및 2차 시트의 제조 방법

본 발명은, 적층체 및 그 제조 방법, 그리고 2차 시트 및 2차 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이나 집적 회로(IC) 칩 등의 전자 부품은, 고성능화에 수반하여 발열량이 증대하고 있다. 그 결과, 전자 부품을 사용한 전자 기기에서는, 전자 부품의 온도 상승에 의한 기능 장해 대책을 강구할 필요가 생기고 있다.

전자 부품의 온도 상승에 의한 기능 장해 대책으로서는, 일반적으로, 전자 부품 등의 발열체에 대해, 금속제의 히트싱크, 방열판, 방열핀 등의 방열체를 설치함으로써, 방열을 촉진시키는 방법이 채용되고 있다. 그리고, 방열체를 사용할 때에는, 발열체로부터 방열체로 열을 효율적으로 전달하기 위해서, 열전도율이 높은 시트상의 부재(열전도 시트)를 개재시켜, 이 열전도 시트에 대해 소정의 압력을 가하는 것으로 발열체와 방열체를 밀착시키고 있다. 당해 열전도 시트로서는, 열전도성이 우수한 복합 재료 시트를 사용하여 성형한 시트가 사용되고 있다. 그리고, 발열체와 방열체 사이에 끼워서 사용되는 열전도 시트에는, 높은 열전도율에 더하여 높은 유연성을 갖는 것이 요구되어 왔다.

열전도 시트는, 일반적으로, 유연성이 우수한 수지 재료와 열전도성이 우수한 탄소 재료를 포함하는 조성물로부터 제조되고 있다. 그리고, 열전도 시트의 열전도율을 높이는 목적으로, 열전도 시트에 함유되는 탄소 재료로서 이방형상의 탄소 재료를 사용하고, 당해 탄소 재료를 시트의 두께 방향으로 배향하여 함유하는 열전도 시트를 제조하는 것이 고려되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 특정한 유리 전이 온도를 갖는 유기 고분자 화합물과, 소정의 형상과 6원자 고리가 소정의 방향으로 배향한 결정 구조를 갖는 흑연 입자를 포함하는 조성물을 압연하여, 흑연 입자가 면 방향과 평행으로 배향한 1차 시트(프리 열전도 시트)를 제작하고, 그 1차 시트를 적층하여 얻어진 적층체를, 대패로 적층 방향에 대해 수직으로 슬라이스함으로써, 흑연 입자가 시트의 두께 방향으로 배향한 2차 시트(열전도 시트)를 얻고 있다.

여기서, 열전도 시트의 열저항에 영향을 주는 인자는, 열전도 시트 자체의 열전도율, 발열체 및 방열체(예를 들어, 히트싱크)의 계면 열저항, 그리고 열전도 시트의 두께가 되는데, 적층체를 균일하게 얇게 슬라이스해서 2차 시트를 얻는 것은 종래부터 어려웠다. 또, 적층체를 슬라이스하는 방법은 다양하며, 얇게 자르는 것과 면 정밀도의 관점에서, 그 중에서도 대패법이 우수하지만, 슬라이스해서 얻어진 2차 시트가 컬한다고 하는 과제가 있었다. 이 과제를 해결하기 위해, 적층체의 슬라이스 방법이 검토되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 2에서는, 수지 시트를 적층하여 이루어지는 적층체를 2매 날(1 쌍의 날)의 대패가 아니라 1매 날의 대패로 슬라이스함으로써, 균일한 두께를 갖는 2차 시트를 얻는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 2매 날의 대패를 사용한 경우에, 1 쌍의 날(즉, 2매의 날) 중 일방의 날로 슬라이스되어 얻어진 2차 시트가 타방의 날에 접촉해서, 당해 2차 시트가 흠집이 생기거나 컬하거나 하는 것을 억제하고 있다.

예를 들어, 특허문헌 3에서는, 경화성 수지와 탄소섬유를 포함하는 조성물을 압출기로 압출하여, 압출 방향을 따라 탄소섬유가 배향한 가늘고 긴 기둥형상의 가성형체를 성형하고, 당해 가성형체를 정렬시켜 적층한 적층체를 경화시켜 이루어지는 본 성형체를, 초음파 커터를 사용하여, 가성형체의 길이 방향과 직교하는 방향으로 슬라이스해서 열전도 시트를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 초음파 커터를 사용하여 슬라이스함으로써, 탄소섬유의 배향의 흐트러짐을 억제하여, 열전도 시트의 두께 방향의 열전도성을 향상시키고 있다.

재공표 일본특허 제2008-053843호 일본 공개특허공보 2011-218504호 일본 공개특허공보 2013-131562호

그러나, 특허문헌 1 ~ 3에 개시된 어느 슬라이스 방법을 사용하여도, 1차 시트의 적층체를 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 충분히 억제할 수 없다.

즉, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트를 얻을 수 있는 적층체 및 그 제조 방법, 그리고, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트의 제조 방법은 존재하고 있지 않았다.

그래서, 본 발명은, 1차 시트의 적층체로서, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 억제할 수 있는 적층체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 억제된 2차 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 행했다. 그리고, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하는 조성물을 사용하여 형성되며, 또한, 소정의 입자상 탄소 재료 함유량과 소정의 인장 강도를 갖는 1차 시트를 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체에서는, 내부 응력이 충분히 저감됨으로써 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 이 발명은, 상기 과제를 유리하게 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 적층체는, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를, 2층 이상 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를, 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체는, 적층체의 내부 응력을 충분히 저감할 수 있고, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 억제할 수 있다.

본 발명의 적층체에서는, 상기 수지가 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 수지가 열가소성 수지이면, 입자상 탄소 재료의 분산성 및 1차 시트의 성형성을 향상시킬 수 있고, 또 적층한 2층 이상의 1차 시트끼리를 접착제나 용제를 사용하지 않고, 열압착에 의해 접착할 수 있다.

본 발명의 적층체에서는, 상기 열가소성 수지가 상온 액체의 열가소성 수지인 것이 바람직하다. 열가소성 수지가 상온 액체의 열가소성 수지이면, 적층체의 내부 응력을 보다 저감할 수 있고, 2차 시트의 컬을 더욱 억제할 수 있다.

본 발명의 적층체의 제조 방법은, 수지와, 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하인 조성물을 가압하여 시트상으로 성형하여 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를 얻는 공정과, 그 1차 시트를 복수매 적층하거나, 혹은 그 1차 시트를 절첩 또는 권회하여, 그 1차 시트가 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 2차 시트의 제조 방법은, 상기 적층체를, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서, 2차 시트를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 적층체를, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스함으로써, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 억제된 2차 시트를 제조할 수 있다.

본 발명의 2차 시트의 제조 방법에서는, 2차 시트를 50 mm×50 mm의 정방형으로 하고, 그 평면 상에 55 mm×55 mm, 65 g의 추를 10초간 싣고, 그 추를 제거한 후, 그 2차 시트의 평면으로부터 수직 방향에 대한 컬 높이를 측정하여, 그 컬 높이(mm)를 그 2차 시트의 한 변의 길이(50 mm)로 나누어 얻어지는 컬 지수가, 0.33 이하인 것이 바람직하다. 상기 컬 지수가 0.33 이하이면, 컬이 충분히 억제된 2차 시트를 제조할 수 있다.

본 발명의 2차 시트는, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 그 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 그 2차 시트를 50 mm×50 mm의 정방형으로 하고, 그 평면상에 55 mm×55 mm, 65 g의 추를 10초간 싣고, 그 추를 제거한 후, 그 2차 시트의 평면으로부터 수직 방향에 대한 컬 높이를 측정하여, 그 컬 높이(mm)를 그 2차 시트의 한 변의 길이(50 mm)로 나누어 얻어지는 컬 지수가, 0.33 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 컬 지수가 0.33 이하이면, 2차 시트의 컬이 충분히 억제되어 있고, 사용시 취급성이 우수하며, 나아가서는, 당해 2차 시트로 이루어지는 제품이나 당해 2차 시트를 포함하는 제품의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 1차 시트의 적층체로서, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 억제할 수 있는 적층체 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 억제된 2차 시트의 제조 방법 및 2차 시트를 제공할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 날끝의 단면을 나타내는 개념도이다.
[도 2] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태인 양날의 대칭 날의 날끝의 단면을 나타내는 개념도이다.
[도 3] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태인 양날의 비대칭 날의 날끝의 단면을 나타내는 개념도이다.
[도 4] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태인 외날의 날끝의 단면을 나타내는 개념도이다.
[도 5] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 날 전체를 옆에서부터 본 개념도 (a) 및, 날 전체를 앞측에서부터 본 개념도 (b)이다.
[도 6] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 외날에 있어서의 중심축의 규정 방식을 설명하는 개념도이다.
[도 7] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 양날에 있어서의 중심축의 규정 방식을 설명하는 개념도이다.
[도 8] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 2단 날의 날끝의 단면을 나타내는 개념도이다.
[도 9] 본 발명의 적층체를 슬라이스하는 공정에서 사용할 수 있는 날의 일 실시형태에 대해, 2매 날의 날 전체를 옆에서부터 본 개념도의 예이다.

이하, 본 발명을 그 실시형태에 근거하여 상세하게 예시 설명한다.

(적층체)

본 발명의 적층체는, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를 2층 이상 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 적층체는, 2차 시트의 제조에 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 적층체는, 예를 들어 본 발명의 적층체의 제조 방법을 사용하여 제조할 수 있다.

(1차 시트)

본 발명의 적층체를 형성하는 1차 시트는, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 것을 특징으로 한다. 1차 시트가 입자상 탄소 재료를 함유하지 않는 경우에는, 충분한 열전도성을 얻을 수 없다. 또, 1차 시트가 수지를 함유하지 않는 경우에는, 충분한 유연성이 얻어지지 않는다.

［수지］

여기서, 수지로서는, 특별히 한정되지 않고, 적층체의 형성에 사용될 수 있는 기지의 수지를 사용할 수 있으나, 그 중에서도 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지를 사용하면, 입자상 탄소 재료의 분산성 및 1차 시트의 성형성을 향상시킬 수 있으며, 또 적층한 2층 이상의 1차 시트끼리를, 접착제나 용제를 사용하는 일 없이, 열압착에 의해 접착할 수 있다. 또, 1차 시트 및 적층체의 특성 및 효과를 해치지 않는 것을 조건으로 하여, 열경화성 수지를 병용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 고무 및 엘라스토머는, 「수지」에 포함되는 것으로 한다.

［［열가소성 수지］］

1차 시트에 함유될 수 있는 기지의 열가소성 수지로서는, 상온 고체의 열가소성 수지, 상온 액체의 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 1차 시트에 함유되는 열가소성 수지로서 특별히 한정되지 않지만, 상온 액체의 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 「상온」이란, 23℃을 가리킨다. 열가소성 수지로서 상온 액체의 열가소성 수지를 사용하면, 적층체의 내부 응력을 보다 저감할 수 있고, 2차 시트의 컬을 더욱 억제할 수 있다. 또, 비교적 낮은 압력 하(예를 들어, 0.1 MPa 이하)에서도, 계면 밀착성을 높여 계면 열저항을 저하시킬 수 있으며, 2차 시트의 열전도성(즉, 방열 특성)을 향상시킬 수 있다.

상온 액체의 열가소성 수지로서는, 예를 들어, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

또, 1차 시트 및 적층체의 특성 및 효과를 해치지 않는 것을 조건으로 하여, 상온 고체의 열가소성 수지를 병용할 수도 있다. 상온 고체의 열가소성 수지로서는, 예를 들어, 폴리(아크릴산2-에틸헥실), 아크릴산과 아크릴산2-에틸헥실의 공중합체, 폴리메타크릴산 또는 그 에스테르, 폴리아크릴산 또는 그 에스테르 등의 아크릴 수지; 실리콘 수지; 불소 수지; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌-프로필렌 공중합체; 폴리메틸펜텐; 폴리염화비닐; 폴리염화비닐리덴; 폴리아세트산비닐; 에틸렌-아세트산비닐 공중합체; 폴리비닐알코올; 폴리아세탈; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리부틸렌테레프탈레이트; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리스티렌; 폴리아크릴로니트릴; 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지); 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 또는 그 수소 첨가물; 스티렌-이소프렌 블록 공중합체 또는 그 수소 첨가물; 폴리페닐렌에테르; 변성 폴리페닐렌에테르; 지방족 폴리아미드류; 방향족 폴리아미드류; 폴리아미드이미드; 폴리카보네이트; 폴리페닐렌술파이드; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르니트릴; 폴리에테르케톤; 폴리케톤; 폴리우레탄; 액정 폴리머; 이오노머; 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

［［열가소성 불소 수지］］

본 발명의 1차 시트에 함유되는 열가소성 수지는, 열가소성 불소 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 열가소성 불소 수지로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 열가소성 수지로서 열가소성 불소 수지를 사용함으로써, 적층체 및 2차 시트의 내열성, 내유성, 및 내약품성을 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명의 1차 시트에 함유되는 열가소성 수지는, 상온 액체의 열가소성 불소 수지인 것이 더욱 바람직하다. 열가소성 수지로서 상온 액체의 열가소성 불소 수지를 사용함으로써, 적층체 및 2차 시트의 내열성, 내유성, 및 내약품성을 향상시키는 것에 더하여 적층체의 내부 응력을 보다 저감할 수 있고, 2차 시트의 컬을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 비교적 낮은 압력 하에서도, 계면 밀착성을 높여 계면 열저항을 저하시킬 수 있으며, 2차 시트의 열전도성(즉, 방열 특성)을 향상시킬 수 있다.

상온 액체의 열가소성 불소 수지는, 상온(23℃)에서 액체상의 불소 수지이면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로펜텐-테트라플루오로에틸렌 3원 공중합체, 퍼플루오로프로펜옥사이드 중합체, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌-불화비닐리덴 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 상온 액상의 열가소성 불소 수지로서, 예를 들어, 바이톤(등록상표) LM(듀퐁 주식회사 제조), 다이엘(등록상표) G101(다이킨공업 주식회사 제조), 다이니온 FC2210(스리엠 주식회사 제조), SIFEL 시리즈(신에츠 화학공업 주식회사 제조) 등의 시판품을 사용할 수도 있다.

상온 액체의 열가소성 불소 수지의 점도는, 특별히는 한정되지 않지만, 혼련성, 유동성, 가교 반응성이 양호하며, 성형성도 우수하다고 하는 점에서, 105℃에 있어서의 점도가, 500 ~ 30,000 cps인 것이 바람직하고, 550 ~ 25,000 cps인 것이 보다 바람직하다.

또, 1차 시트 및 적층체의 특성 및 효과를 해치지 않는 것을 조건으로 하여, 상온 고체의 열가소성 불소 수지를 병용할 수도 있다. 상온 고체의 열가소성 불소 수지로서는, 예를 들어, 불화비닐리덴계, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로비닐에테르계 등, 불소 함유 모노머를 중합하여 얻어지는 엘라스토머 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌-클로로플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로디옥솔 공중합체, 폴리비닐플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌의 아크릴 변성물, 폴리테트라플루오로에틸렌의 에스테르 변성물, 폴리테트라플루오로에틸렌의 에폭시 변성물 및 폴리테트라플루오로에틸렌의 실란 변성물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 가공성의 관점에서, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌의 아크릴 변성물, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체가 바람직하다.

［［열경화성 수지］］

본 발명의 1차 시트 및 적층체의 특성 및 효과를 잃지 않는 것을 조건으로 하여, 수지로서 임의로 사용할 수 있는 열경화성 수지로서는, 예를 들어, 천연 고무; 부타디엔 고무; 이소프렌 고무; 니트릴 고무; 수소화 니트릴 고무; 클로로프렌 고무; 에틸렌프로필렌 고무; 염소화 폴리에틸렌; 클로로술폰화 폴리에틸렌; 부틸 고무; 할로겐화 부틸 고무; 폴리이소부틸렌 고무; 에폭시 수지; 폴리이미드 수지; 비스말레이미드 수지; 벤조시클로부텐 수지; 페놀 수지; 불포화 폴리에스테르; 디알릴프탈레이트 수지; 폴리이미드실리콘 수지; 폴리우레탄; 열경화형 폴리페닐렌에테르; 열경화형 변성 폴리페닐렌에테르; 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

［입자상 탄소 재료］

입자상 탄소 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 인조 흑연, 인편상 흑연, 박편화 흑연, 천연 흑연, 산 처리 흑연, 팽창성 흑연, 팽창화 흑연 등의 흑연; 카본 블랙; 등을 사용할 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

그 중에서도, 입자상 탄소 재료로서는, 팽창화 흑연을 사용하는 것이 바람직하다. 팽창화 흑연을 사용하면, 1차 시트의 면 방향으로 배향하기 쉽고, 2차 시트의 열전도성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

［［팽창화 흑연］］

여기서, 입자상 탄소 재료로서 호적하게 사용할 수 있는 팽창화 흑연은, 예를 들어, 인편상 흑연 등의 흑연을 황산 등으로 화학 처리해서 얻은 팽창성 흑연을, 열처리해서 팽창시킨 후, 미세화함으로써 얻을 수 있다. 그리고, 팽창화 흑연으로서는, 예를 들어, 이토 흑연 공업 주식회사 제조의 EC1500, EC1000, EC500, EC300, EC100, EC50(모두 상품명) 등을 들 수 있다.

［［입자상 탄소 재료의 성상］］

여기서, 본 발명의 1차 시트에 함유되어 있는 입자상 탄소 재료의 평균 입자경은, 0.1 μm 이상인 것이 바람직하고, 1 μm 이상인 것이 보다 바람직하고, 10 μm 이상인 것이 더 바람직하며, 50 μm 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 또, 입자상 탄소 재료의 평균 입자경은, 300 μm 이하인 것이 바람직하고, 250 μm 이하인 것이 보다 바람직하고, 200 μm 이하인 것이 더 바람직하다. 입자상 탄소 재료의 평균 입자경이 상기 범위 내이면, 2차 시트의 경도 및 점착성의 밸런스를 보다 향상시켜 취급성을 향상시킬 수 있는 동시에, 2차 시트의 열저항을 보다 저하시켜 열전도성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

또, 본 발명의 1차 시트에 함유되어 있는 입자상 탄소 재료의 애스펙트비(장경/단경)는, 1 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 1 이상 5 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 「평균 입자경」은, 2차 시트의 두께 방향에 있어서의 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)로 관찰하여, 임의의 50개의 입자상 탄소 재료에 대해 최대 직경(장경)을 측정하고, 측정한 장경의 개수 평균치를 산출함으로써 구할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서, 「애스펙트비」는, 2차 시트의 두께 방향에 있어서의 단면을 SEM(주사형 전자 현미경)로 관찰하여, 임의의 50개의 입자상 탄소 재료에 대해, 최대 직경(장경)과, 최대 직경과 직교하는 방향의 입자경(단경)을 측정하고, 장경과 단경의 비(장경/단경)의 평균치를 산출함으로써 구할 수 있다.

［［입자상 탄소 재료의 함유 비율］］

1차 시트 중의 입자상 탄소 재료의 함유 비율은, 50 질량% 이하이며, 45 질량% 이하인 것이 바람직하고, 40 질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 35 질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 또 5 질량% 이상인 것이 바람직하고, 10 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 1차 시트 중의 입자상 탄소 재료의 함유 비율이 50 질량% 이하이면, 1차 시트의 인장 강도를 소정의 범위로 하는 것과 조합하는 것에 의해, 적층체의 내부 응력을 충분히 저감할 수 있고, 적층체를 적층 방향으로 45° 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 충분히 억제할 수 있다. 또, 1차 시트 중의 입자상 탄소 재료의 함유 비율이 5 질량% 이상이면, 2차 시트에 충분한 열전도율을 부여할 수 있다.

［섬유상 탄소 재료］

1차 시트는, 임의로 섬유상 탄소 재료를 함유해도 된다. 임의로 함유되는 섬유상 탄소 재료로서는, 특별히 한정되는 일 없이, 예를 들어, 카본 나노 튜브, 기상 성장 탄소섬유, 유기 섬유를 탄화해서 얻어지는 탄소섬유, 및 그들의 절단물 등을 사용할 수 있다. 이들은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

그리고, 1차 시트에 섬유상 탄소 재료를 함유시키면, 2차 시트의 열전도성을 더욱 향상시킬 수 있는 동시에, 입자상 탄소 재료의 가루 떨어짐을 방지할 수도 있다. 또한, 섬유상 탄소 재료를 배합하는 것으로 입자상 탄소 재료의 가루 떨어짐을 방지할 수 있는 이유는, 분명하지는 않지만, 섬유상 탄소 재료가 3차원 망목 구조를 형성함으로써, 열전도성이나 강도를 높이면서 입자상 탄소 재료의 탈리를 방지하고 있기 때문이라고 추찰된다.

상술한 중에서도, 섬유상 탄소 재료로서는, 카본 나노 튜브 등의 섬유상의 탄소 나노 구조체를 사용하는 것이 바람직하고, 카본 나노 튜브를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 카본 나노 튜브 등의 섬유상의 탄소 나노 구조체를 사용하면, 2차 시트의 열전도성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.

［［카본 나노 튜브를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체］］

여기서, 섬유상 탄소 재료로서 호적하게 사용할 수 있는, 카본 나노 튜브를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 카본 나노 튜브(이하, 「CNT」라고 칭하는 경우가 있다.)만으로 이루어지는 것이어도 되고, CNT와 CNT 이외의 섬유상의 탄소 나노 구조체의 혼합물이어도 된다.

또한, 섬유상의 탄소 나노 구조체 중의 CNT로서는, 특별히 한정되지 않고, 단층 카본 나노 튜브 및/또는 다층 카본 나노 튜브를 사용할 수 있으나, CNT는, 단층에서부터 5층까지의 카본 나노 튜브인 것이 바람직하고, 단층 카본 나노 튜브인 것이 보다 바람직하다. 단층 카본 나노 튜브를 사용하면, 다층 카본 나노 튜브를 사용한 경우와 비교하여, 2차 시트의 열전도성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.

또, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체로서는, 평균 직경(Av)에 대한, 직경의 표준 편차(σ)에 3을 곱한 값(3σ)의 비(3σ／Av)가 0.20 초과 0.60 미만의 탄소 나노 구조체를 사용하는 것이 바람직하고, 3σ／Av가 0.25 초과의 탄소 나노 구조체를 사용하는 것이 보다 바람직하며, 3σ／Av가 0.50 초과의 탄소 나노 구조체를 사용하는 것이 더 바람직하다. 3σ／Av가 0.20 초과 0.60 미만의 CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체를 사용하면, 탄소 나노 구조체의 배합량이 소량이어도 2차 시트의 열전도성 및 강도를 충분히 높일 수 있다. 따라서, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 배합에 의해 2차 시트의 경도가 상승하는(즉, 유연성이 저하하는) 것을 억제하여, 2차 시트의 열전도성 및 유연성을 충분히 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

또한, 「섬유상의 탄소 나노 구조체의 평균 직경(Av)」 및 「섬유상의 탄소 나노 구조체의 직경의 표준 편차(σ： 표본 표준 편차)」는, 각각 투과형 전자 현미경을 사용하여 무작위로 선택한 섬유상의 탄소 나노 구조체 100개의 직경(외경)을 측정하여 구할 수 있다. 그리고, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 평균 직경(Av) 및 표준 편차(σ)는, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 제조 방법이나 제조 조건을 변경함으로써 조정해도 되고, 상이한 제법으로 얻어진 CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체를 복수 종류 조합함으로써 조정해도 된다.

그리고, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체로서는, 전술한 바와 같이 해서 측정한 직경을 가로축으로, 그 빈도를 세로축으로 취하여 플롯하고, 가우시안으로 근사했을 때에, 정규 분포를 취하는 것이 통상 사용된다.

나아가, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 라먼 분광법을 사용하여 평가했을 때에, Radial Breathing Mode(RBM)의 피크를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 3층 이상의 다층 카본 나노 튜브만으로 이루어지는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 라먼 스펙트럼에는, RBM이 존재하지 않는다.

또, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 라먼 스펙트럼에 있어서의 D밴드 피크 강도에 대한 G밴드 피크 강도의 비(G/D 비)가 1 이상 20 이하인 것이 바람직하다. G/D 비가 1 이상 20 이하이면, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 배합량이 소량이어도 2차 시트의 열전도성 및 강도를 충분히 높일 수 있다. 따라서, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 배합에 의해 2차 시트의 경도가 상승하는(즉, 유연성이 저하하는) 것을 억제하여, 2차 시트의 열전도성 및 유연성을 충분히 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

나아가, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 평균 직경(Av)은, 0.5 nm 이상인 것이 바람직하고, 1 nm 이상인 것이 더 바람직하며, 15 nm 이하인 것이 바람직하고, 10 nm 이하인 것이 더 바람직하다. 섬유상의 탄소 나노 구조체의 평균 직경(Av)이 0.5 nm 이상이면, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 응집을 억제하여 탄소 나노 구조체의 분산성을 높일 수 있다. 또, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 평균 직경(Av)이 15 nm 이하이면, 2차 시트의 열전도성 및 강도를 충분히 높일 수 있다.

또, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 합성시에 있어서의 구조체의 평균 길이가 100 μm 이상 5000 μm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 합성시의 구조체의 길이가 길수록, 분산시에 CNT에 파단이나 절단 등의 손상이 발생하기 쉽기 때문에, 합성시의 구조체의 평균 길이는 5000 μm 이하인 것이 바람직하다.

또한, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 BET 비표면적은, 600 m²/g 이상인 것이 바람직하고, 800 m²/g 이상인 것이 더 바람직하고, 2500 m²/g 이하인 것이 바람직하며, 1200 m²/g 이하인 것이 더 바람직하다. 나아가, 섬유상의 탄소 나노 구조체 중의 CNT가 주로 개구한 것에 있어서는, BET 비표면적이 1300 m²/g 이상인 것이 바람직하다. CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 BET 비표면적이 600 m²/g 이상이면, 2차 시트의 열전도성 및 강도를 충분히 높일 수 있다. 또, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체의 BET 비표면적이 2500 m²/g 이하이면, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 응집을 억제하여 2차 시트 중의 CNT의 분산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 「BET 비표면적」이란, BET법을 사용하여 측정한 질소 흡착 비표면적을 가리킨다.

나아가, CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 후술하는 슈퍼 성장법에 의하면, 카본 나노 튜브 성장용의 촉매층을 표면에 갖는 기재 상에, 기재에 대략 수직인 방향으로 배향한 집합체(배향 집합체)로서 얻어지나, 당해 집합체로서의, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 질량 밀도는, 0.002 g/cm³ 이상 0.2 g/cm³ 이하인 것이 바람직하다. 질량 밀도가 0.2 g/cm³ 이하이면, 섬유상의 탄소 나노 구조체끼리의 결속이 약해지므로, 2차 시트 중에서 섬유상의 탄소 나노 구조체를 균질하게 분산시킬 수 있다. 또, 질량 밀도가 0.002 g/cm³ 이상이면, 섬유상의 탄소 나노 구조체의 일체성을 향상시켜, 흩어지는 것을 억제할 수 있기 때문에 취급이 용이해진다.

그리고, 상술한 성상을 갖는 CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, 예를 들어, 카본 나노 튜브 제조용의 촉매층을 표면에 갖는 기재 상에, 원료 화합물 및 캐리어 가스를 공급하고, 화학적 기상 성장법(CVD법)에 의해 CNT를 합성할 때에, 계내에 미량의 산화제(촉매 부활 물질)를 존재시킴으로써, 촉매층의 촉매 활성을 비약적으로 향상시킨다고 하는 방법(슈퍼 성장법; 국제 공개 제2006/011655호 참조)에 준해, 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 이하에서는, 슈퍼 성장법에 의해 얻어지는 카본 나노 튜브를 「SGCNT」라고 칭하는 경우가 있다.

여기서, 슈퍼 성장법에 의해 제조한 CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체는, SGCNT만으로 구성되어 있어도 되고, SGCNT에 더하여 예를 들어, 비원통 형상의 탄소 나노 구조체 등의 다른 탄소 나노 구조체가 포함되어 있어도 된다.

［［섬유상 탄소 재료의 성상］］

그리고, 1차 시트에 포함될 수 있는 섬유상 탄소 재료의 평균 섬유 직경은, 1 nm 이상인 것이 바람직하고, 3 nm 이상인 것이 보다 바람직하고, 2 μm 이하인 것이 바람직하고, 1 μm 이하인 것이 보다 바람직하다. 섬유상 탄소 재료의 평균 섬유 직경이 상기 범위 내이면, 열전도 시트의 열전도성, 유연성 및 강도를 충분히 높은 레벨로 양립시킬 수 있기 때문이다. 여기서, 섬유상 탄소 재료의 애스펙트비는, 10을 초과하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 「평균 섬유 직경」은, 2차 시트의 두께 방향에 있어서의 단면을 SEM(주사형 전자 현미경) 또는 TEM(투과형 전자 현미경)으로 관찰하여, 임의의 50개의 섬유상 탄소 재료에 대해 섬유 직경을 측정하고, 측정한 섬유 직경의 개수 평균치를 산출함으로써 구할 수 있다. 특히, 섬유 직경이 작은 경우에는, 동일한 단면을 TEM(투과형 전자 현미경)으로 관찰하는 것이 호적하다.

［［섬유상 탄소 재료의 함유 비율］］

그리고, 1차 시트 중의 섬유상 탄소 재료의 함유 비율은, 0.05 질량% 이상인 것이 바람직하고, 0.2 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5 질량% 이하인 것이 바람직하고, 3 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 1차 시트 중의 섬유상 탄소 재료의 함유 비율이 0.05 질량% 이상이면, 2차 시트의 열전도성 및 강도를 충분히 향상시킬 수 있는 동시에, 입자상 탄소 재료의 가루 떨어짐을 충분히 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 1차 시트 중의 섬유상 탄소 재료의 함유 비율이 5 질량% 이하이면, 섬유상 탄소 재료의 배합에 의해 2차 시트의 경도가 상승하는(즉, 유연성이 저하하는) 것을 억제하여, 본 발명의 2차 시트의 열전도성 및 유연성을 충분히 높은 레벨로 양립시킬 수 있기 때문이다.

［첨가제］

1차 시트에는, 필요에 따라, 1차 시트의 형성에 사용될 수 있는 기지의 첨가제를 배합할 수 있다. 그리고, 1차 시트에 배합할 수 있는 첨가제로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 지방산 에스테르 등의 가소제; 적인계 난연제, 인산에스테르계 난연제 등의 난연제; 우레탄아크릴레이트 등의 인성 개량제; 산화칼슘, 산화마그네슘 등의 흡습제; 실란 커플링제, 티탄 커플링제, 산무수물 등의 접착력 향상제; 비이온계 계면 활성제, 불소계 계면 활성제 등의 젖음성 향상제; 무기 이온 교환체 등의 이온 트랩제; 등을 들 수 있다.

［1차 시트의 인장 강도］

그리고, 본 발명의 적층체를 형성하는 1차 시트의 인장 강도는, 1.5 MPa 이하이며, 1.0 MPa 이하인 것이 바람직하고, 0.7 MPa 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3 MPa 이상인 것이 바람직하며, 0.4 MPa 이상인 것이 보다 바람직하다. 1차 시트의 인장 강도가 1.5 MPa 이하이면, 1차 시트 중의 입자상 탄소 재료의 함유 비율이 50 질량% 이하인 것과 조합하여, 적층체의 내부 응력을 충분히 저감할 수 있고, 적층체를 적층 방향으로 45° 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어지는 2차 시트의 컬을 충분히 억제할 수 있다. 또, 1차 시트의 인장 강도가 0.3 MPa 이상이면, 1차 시트 자체 및 적층체의 취급에 충분한 강도를 부여할 수 있다.

1차 시트의 인장 강도는, JIS K6251에 준거하여 측정할 수 있고, 인장 시험기(예를 들어, 주식회사 시마즈제작소 제조, 상품명 「AG-IS20kN」) 등으로 측정할 수 있다.

［2차 시트의 성상］

그리고, 본 발명의 적층체를 사용하여 제조되는 2차 시트는, 특별히 한정되지 않고, 이하의 성상을 가지고 있는 것이 바람직하다.

［［2차 시트의 컬］］

본 발명의 2차 시트의 컬의 정도는, 다음의 컬 시험을 행하여 구해지는 컬 지수에 의해 평가할 수 있다. 적층체를 적층 방향으로 45도 이하의 각도로 슬라이스해서 얻어진 2차 시트를 정방형(50 mm×50 mm)으로 하고, 그 평면 상에 추(55 mm×55 mm, 65 g)를 10초간 싣고, 당해 추를 제거한 후, 2차 시트 평면으로부터 수직 방향에 대한 컬 높이를 측정하고, 측정한 컬 높이(mm)를 2차 시트 한 변의 길이(50 mm)로 나누어 얻어진 수치에 의해, 평가할 수 있다. 컬의 정도를 나타내는 당해 수치를, 본 명세서 중에서는 「컬 지수」라고 칭한다. 컬 지수는, 0보다 크고, 1보다 작은 수치로서 나타내어진다. 컬 높이는, 디지털 노기스(예를 들어, 주식회사 미트토요 제조, 상품명 「ABS 인사이드디지마틱캘리퍼」) 등을 사용하여 측정할 수 있다.

2차 시트의 컬 지수는, 0.33 이하인 것이 바람직하고, 0.25 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.15 이하인 것이 더 바람직하다. 2차 시트의 컬 지수가 0.33 이하이면, 2차 시트의 컬이 충분히 억제되어 있다고 말할 수 있다.

2차 시트의 컬이 충분히 억제되어 있으면, 사용시의 취급성이 우수하고, 나아가서는, 당해 2차 시트로 이루어지는 제품이나 당해 2차 시트를 포함하는 제품의 성능을 향상시킬 수 있다.

［［2차 시트의 열저항］］

2차 시트는, 0.05 MPa 가압하의 열저항의 값이 0.20℃／W 이하인 것이 바람직하다. 0.05 MPa 가압하의 열저항의 값이 0.20℃／W 이하이면, 비교적 낮은 압력이 가해지는 사용 환경하에서, 우수한 열전도성을 가질 수 있다.

여기서, 열저항의 값은, 열전도성 시트의 열저항을 측정하는데 통상 사용되는 기지의 측정 방법을 사용하여 측정할 수 있고, 수지 재료 열저항 시험기(예를 들어, 히타치 테크놀로지앤서비스사 제조, 상품명 「C47108」) 등으로 측정할 수 있다.

또, 2차 시트는, 가압력을 0.50 MPa에서 0.05 MPa로 변화시켰을 때의 열저항 값의 변화율이 ＋150.0% 이하인 것이 바람직하다. 가압력을 0.50 MPa에서 0.05 MPa로 변화시켰을 때의 열저항 값의 변화율이 ＋150.0% 이하이면, 가압력의 저하에 수반하는 열저항 값의 증가 폭이 작고, 일정 이상의 경도를 갖는다. 그 때문에, 경도와 점착성의 밸런스를 향상시켜, 취급성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가압력을 0.5 MPa에서 0.05 MPa로 저하시켰을 때의 열저항 값의 변화율은, 다음 식으로 산출할 수 있다： 100×(0.05 MPa 가압하에서의 열저항 값 - 0.5 MPa 가압하에서의 열저항 값)/0.5 MPa 가압하에서의 열저항 값(%).

［[2차 시트의 택]］

2차 시트는, 프로브 택 시험으로 측정한 택이 0.80 N 이하인 것이 바람직하다. 「택」이란, JIS Z0109：2015에 규정되는 바와 같이, 가벼운 힘으로 단시간에 피착체에 접착하는 특성을 의미하며, 본 명세서 중에서는 「접착성」이라고도 칭한다. 2차 시트의 택은, 프로브 택 시험으로 측정된다. 구체적으로는, 25℃의 온도 조건에서, φ10 mm의 평평한 프로브를 하중 0.5 N의 압력을 가하면서 측정 대상인 2차 시트에 10초간 꽉 누른 후, 프로브를 그 2차 시트로부터 떼어 놓을 때 필요로 하는 힘으로서 측정된다. 프로브 택 시험으로 측정한 택이 0.80 N 이하이면, 사용시에는 양호한 밀착성을 나타내면서, 설치시 및 교환시에 양호한 박리성을 가지며, 발열체나 방열체 등의 설치물로부터 2차 시트를 파괴하는 일 없이, 즉 당해 설치물에 2차 시트 성분을 잔존시키는 일 없이, 2차 시트를 떼어낼 수 있다.

또한, 2차 시트의 택은, 프로브 택 시험기(예를 들어, 주식회사 레스카 제조, 상품명 「TAC1000」) 등으로 측정할 수 있다.

［［2차 시트의 경도］］

2차 시트는, 25℃에서의 아스카 C경도가, 60 이상이며, 65 이상인 것이 바람직하고, 70 이상인 것이 보다 바람직하다. 25℃에서의 아스카 C경도가 60 이상이면, 실온에서 적당한 정도의 경도를 가질 수 있으며, 설치시 및 교환시의 작업성을 양호한 것으로 할 수 있다.

또, 2차 시트는, 25℃에서의 아스카 C경도가, 90 이하인 것이 바람직하고, 80 이하인 것이 보다 바람직하다. 25℃에서의 아스카 C경도가 90 이하이면, 실온 환경하에서 충분한 점착성을 가질 수 있고, 설치시 및 교환시의 작업성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 「아스카 C경도」는, 일본 고무 협회 규격(SRIS)의 아스카 C법에 준거하여, 경도계를 사용하여 소정의 온도에서 측정할 수 있다.

［［2차 시트의 열전도율］］

2차 시트는, 두께 방향의 열전도율이, 25℃에 있어서, 20 W/m·K 이상인 것이 바람직하고, 30 W/m·K 이상인 것이 보다 바람직하고, 40 W/m·K 이상인 것이 더 바람직하다. 열전도율이 20 W/m·K 이상이면, 예를 들어 열전도 시트를 발열체와 방열체 사이에 끼워서 사용한 경우에, 발열체에서 방열체로 열을 효율적으로 전달할 수 있다.

［［2차 시트의 두께］］

2차 시트의 두께는, 바람직하게는 0.05 mm(50 μm) 이상 10 mm 이하이며, 보다 바람직하게는 0.2 mm(200 μm) 이상 5 mm 이하이다. 2차 시트는, 취급성을 해치지 않는 한에서, 두께를 얇게 할수록, 2차 시트의 벌크 열저항을 작게 할 수 있고, 열전도성 및 방열 장치에 사용한 경우의 방열 특성을 향상시킬 수 있다.

［［2차 시트의 밀도］］

또한, 2차 시트는, 밀도가 1.8 g/cm³ 이하인 것이 바람직하고, 1.6 g/cm³ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 2차 시트는, 범용성이 높고, 예를 들어 전자 부품 등의 제품에 실장했을 때에, 이러한 전자 부품의 경량화에 기여할 수 있기 때문이다.

＜적층체의 제조 방법＞

본 발명의 적층체의 제조 방법은, 수지와, 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하인 조성물을 가압하여 시트상으로 성형하여, 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를 얻는 공정(이하, 「1차 시트 성형 공정」이라고도 칭한다.)과, 그 1차 시트를 두께 방향으로 복수매 적층하거나, 혹은, 그 1차 시트를 절첩 또는 권회하여, 그 1차 시트가 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체를 얻는 공정(이하, 「적층체 형성 공정」이라고도 칭한다.)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

［1차 시트 성형 공정］

1차 시트 성형 공정에서는, 수지 및 입자상 탄소 재료를 포함하고, 임의로 섬유상 탄소 재료 및/또는 첨가제를 더 함유하는 조성물을 가압하여 시트상으로 성형하여, 1차 시트를 얻는다.

［［조성물］］

여기서, 조성물은, 수지 및 입자상 탄소 재료와, 임의의 섬유상 탄소 재료 및/또는 첨가제를 혼합하여 조제할 수 있다. 그리고, 수지, 입자상 탄소 재료, 섬유상 탄소 재료 및 첨가제로서는, 본 발명의 적층체를 형성하는 1차 시트에 포함될 수 있는 수지, 입자상 탄소 재료, 섬유상 탄소 재료 및 첨가제로서 상술한 것을 사용할 수 있다. 덧붙여서, 2차 시트의 수지를 가교형 수지로 하는 경우에는, 가교형 수지를 포함하는 조성물을 사용하여 1차 시트를 형성해도 되고, 가교 가능한 수지와 경화제를 함유하는 조성물을 사용하여 1차 시트를 형성하고, 1차 시트 성형 공정 후에 가교 가능한 수지를 가교시킴으로써, 2차 시트에 가교형 수지를 함유시켜도 된다.

또한, 혼합은, 특별히 한정되지 않고, 니더, 롤, 헨셸 믹서, 호바트 믹서 등의 기지의 혼합 장치를 사용하여 행할 수 있다. 또, 혼합은, 아세트산에틸 등의 용매의 존재하에서 행해도 된다. 용매에 미리 수지를 용해 또는 분산시켜 수지 용액으로 하고, 다른 탄소 재료 및 임의의 첨가제와 혼합해도 된다. 혼합 시간은, 예를 들어 5분 이상 6시간 이하로 할 수 있다. 또, 혼합 온도는, 예를 들어 5℃ 이상 150℃ 이하로 할 수 있다.

또한, 상술한 성분 가운데, 특히 섬유상 탄소 재료는, 응집하기 쉽고, 분산성이 낮기 때문에, 그대로의 상태로 수지나 팽창화 흑연 등의 다른 성분과 혼합하면, 조성물 중에서 양호하게 분산되기 어렵다. 한편, 섬유상 탄소 재료는, 용매(분산매)에 분산시킨 분산액 상태로 수지나 팽창화 흑연 등의 다른 성분과 혼합하면 응집의 발생을 억제할 수 있지만, 분산액 상태로 혼합한 경우에는 혼합 후에 고형분을 응고시켜 조성물을 얻을 때 등에서 다량의 용매를 사용하기 때문에, 조성물의 조제에 사용하는 용매의 양이 많아질 우려가 생긴다. 그 때문에, 1차 시트의 형성에 사용하는 조성물에 섬유상 탄소 재료를 배합하는 경우에는, 섬유상 탄소 재료는, 용매(분산매)에 섬유상 탄소 재료를 분산시켜 얻은 분산액으로부터 용매를 제거하여 얻은 섬유상 탄소 재료의 집합체(이(易)분산성 집합체) 상태로 다른 성분과 혼합하는 것이 바람직하다. 섬유상 탄소 재료의 분산액으로부터 용매를 제거하여 얻은 섬유상 탄소 재료의 집합체는, 한 번 용매에 분산시킨 섬유상 탄소 재료로 구성되어 있고, 용매에 분산시키기 전의 섬유상 탄소 재료의 집합체보다 분산성이 우수하기 때문에, 분산성이 높은 이분산성 집합체가 된다. 따라서, 이분산성 집합체와, 수지나 팽창화 흑연 등의 다른 성분을 혼합하면, 다량의 용매를 사용하는 일 없이 효율적으로, 조성물 중에서 섬유상 탄소 재료를 양호하게 분산시킬 수 있다.

여기서, 섬유상 탄소 재료의 분산액은, 예를 들어, 용매에 대해 섬유상 탄소 재료를 첨가하여 이루어지는 조분산액을, 캐비테이션 효과가 얻어지는 분산 처리 또는 해쇄 효과가 얻어지는 분산 처리에 제공하여 얻을 수 있다. 또한, 캐비테이션 효과가 얻어지는 분산 처리는, 액체에 고에너지를 부여했을 때, 물에 발생한 진공의 기포가 파열함으로써 생기는 충격파를 이용한 분산 방법이다. 그리고, 캐비테이션 효과가 얻어지는 분산 처리의 구체예로서는, 초음파 호모게나이저에 의한 분산 처리, 제트 밀에 의한 분산 처리 및 고전단 교반 장치에 의한 분산 처리를 들 수 있다. 또, 해쇄 효과가 얻어지는 분산 처리는, 조분산액에 전단력을 주어 섬유상 탄소 재료의 응집체를 해쇄·분산시키고, 나아가 조분산액에 배압을 부하하는 것으로, 기포의 발생을 억제하면서, 섬유상 탄소 재료를 용매 중에 균일하게 분산시키는 분산 방법이다. 그리고, 해쇄 효과가 얻어지는 분산 처리는, 시판되는 분산 시스템(예를 들어, 상품명 「BERYU SYSTEM PRO」(주식회사비류 제조) 등)을 사용하여 행할 수 있다.

또, 분산액으로부터의 용매의 제거는, 건조나 여과 등의 기지의 용매 제거 방법을 사용하여 행할 수 있지만, 신속하고 효율적으로 용매를 제거하는 관점에서는, 감압 여과 등의 여과를 사용하여 행하는 것이 바람직하다.

［［조성물의 성형］］

그리고, 상술한 바와 같이 하여 조제한 조성물은, 임의로 탈포 및 해쇄한 후에, 가압하여 시트상으로 성형할 수 있다. 또한, 혼합시에 용매를 사용하고 있는 경우에는, 용매를 제거하고 나서 시트상으로 성형하는 것이 바람직하고, 예를 들어 진공 탈포를 사용하여 탈포를 행하면, 탈포시에 용매의 제거도 동시에 행할 수 있다.

여기서, 조성물은, 압력이 부하되는 성형 방법이면 특별히 한정되지 않고, 프레스 성형, 압연 성형 또는 압출 성형 등의 기지의 성형 방법을 사용하여 시트상으로 성형할 수 있다. 그 중에서도, 조성물은, 압연 성형에 의해 시트상으로 형성하는 것이 바람직하고, 보호 필름에 끼운 상태로 롤 사이를 통과시켜 시트상으로 성형하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 보호 필름으로서는, 특별히 한정되지 않고, 샌드 블라스트 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등을 사용할 수 있다. 또, 롤 온도는 5℃ 이상 150℃로 할 수 있다.

［［1차 시트］］

그리고, 조성물을 가압하여 시트상으로 성형하여 이루어지는 1차 시트에서는, 입자상 탄소 재료가 주로 면내방향으로 배열하여, 특히 1차 시트의 면내방향의 열전도성이 향상된다고 추찰된다.

또한, 1차 시트의 두께는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 0.05 mm 이상 2 mm 이하로 할 수 있다. 또, 2차 시트의 열전도성을 더욱 향상시키는 관점에서는, 1차 시트의 두께는, 입자상 탄소 재료의 평균 입자경의 20배 초과 5000배 이하인 것이 바람직하다.

［적층체 형성 공정］

적층체 형성 공정에서는, 1차 시트 성형 공정에서 얻어진 1차 시트를 두께 방향으로 복수매 적층하거나, 혹은, 1차 시트를 절첩 또는 권회하여, 1차 시트가 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체를 얻는다. 여기서, 1차 시트의 절첩에 의한 적층체의 형성은, 특별히 한정되지 않고, 절첩기를 사용하여 1차 시트를 일정 폭으로 작게 접음으로써 행할 수 있다. 또, 1차 시트의 권회에 의한 적층체의 형성은, 특별히 한정되지 않고, 1차 시트의 폭 방향 또는 길이 방향과 평행한 축의 둘레에 1차 시트를 권회함으로써 행할 수 있다.

여기서, 통상, 적층체 형성 공정에서 얻어지는 적층체에 있어서, 1차 시트의 표면끼리의 접착력은, 1차 시트를 적층할 때의 압력이나 절첩 또는 권회할 때의 압력에 의해 충분히 얻어진다. 그러나, 접착력이 부족한 경우나, 적층체의 층간 박리를 충분히 억제할 필요가 있는 경우에는, 1차 시트의 표면을 용제로 약간 용해시킨 상태로 적층체 형성 공정을 행해도 되고, 1차 시트의 표면에 접착제를 도포한 상태 또는 1차 시트의 표면에 접착층을 형성한 상태로 적층체 형성 공정을 행해도 된다.

또한, 1차 시트의 표면을 용해시킬 때에 사용하는 용제로서는, 특별히 한정되지 않고, 1차 시트 중에 포함되어 있는 수지 성분을 용해 가능한 기지의 용제를 사용할 수 있다.

또, 1차 시트의 표면에 도포하는 접착제로서는, 특별히 한정되지 않고, 시판되는 접착제나 점착성의 수지를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 접착제로서는, 1차 시트 중에 포함되어 있는 수지 성분과 동일한 조성의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 1차 시트의 표면에 도포하는 접착제의 두께는, 예를 들어, 10 μm 이상 1000 μm 이하로 할 수 있다.

또한, 1차 시트의 표면에 형성하는 접착층으로서는, 특별히 한정되지 않고, 양면 테이프 등을 사용할 수 있다.

또한, 층간 박리를 억제하는 관점에서는, 얻어진 적층체는, 적층 방향으로 0.05 MPa 이상 1.0 MPa 이하의 압력으로 꽉 누르면서, 20℃ 이상 200℃ 이하에서 1 ~ 30분 프레스하는 것이 바람직하다.

또한, 조성물에 섬유상 탄소 재료를 더한 경우, 혹은 입자상 탄소 재료로서 팽창화 흑연을 사용한 경우에는, 1차 시트를 적층, 절첩 또는 권회하여 얻어지는 적층체에서, 팽창화 흑연이나 섬유상 탄소 재료가 적층 방향과 대략 직교하는 방향으로 배열하고 있다고 추찰된다.

＜2차 시트의 제조 방법＞

본 발명의 적층체의 제조 방법은, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 적층체를, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서, 2차 시트를 얻는 공정(이하, 「슬라이스 공정」이라고도 칭한다.)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

［슬라이스 공정］

슬라이스 공정에서는, 적층체 형성 공정에서 얻어진 적층체를, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서, 적층체의 슬라이스편으로 이루어지는 2차 시트를 얻는다. 여기서, 적층체를 슬라이스하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 멀티 블레이드법, 레이저 가공법, 워터 제트법, 나이프 가공법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 2차 시트의 두께를 균일하게 하기 쉬운 점에서, 나이프 가공법이 바람직하다. 또, 적층체를 슬라이스할 때의 절단도구로서는, 특별히 한정되지 않고, 슬릿을 갖는 평활한 반면과, 이 슬릿부보다 돌출된 날부를 구비한 슬라이스 부재(예를 들어, 예리한 날을 구비한 대패나 슬라이서)를 사용할 수 있다.

여기서, 상기 날부로서 사용할 수 있는 날의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

날부를 구비하는 1매의 날은, 날끝의 표리 양측이 절삭날로 되어 있는 「양날」이어도 되고, 날의 앞측만이 절삭날로 되어 있는 「외날」이어도 된다. 날끝(1)의 단면도인 도 1 ~ 4를 참조하면, 양날은 좌우 양측이 절삭날(2, 3)로 되어 있고(도 1 ~ 3), 외날은 좌우 가운데 앞측에 상당하는 편측만이 절삭날(2)로 되어 있다(도 4).

또, 날끝(1)의 단면 형상은, 특별히 한정되지 않고, 날끝(1)의 최선단을 통과하는 중심축(4)에 대해, 비대칭이어도 대칭이어도 된다. 여기서, 날끝의 형상이 중심축에 대해 대칭인 날을 「대칭 날」(도 2), 날끝의 형상이 중심축에 대해 비대칭인 날을 「비대칭 날」(도 3)이라고 칭한다. 날끝의 단면도에 있어서, 중심축에 대해 좌우 양측의 절삭날이 각각 구성하는 각도를, 각각, 「중심각」이라고 칭하고, 그것들 중심각의 합이, 날끝의 각도(이하, 「날각」이라고도 칭한다.)이다. 예를 들어, 양날의 날끝의 단면도인 도 1 ~ 3에 있어서, 중심축(4)에 대해 좌측의 절삭날(2)이 구성하는 각도가 중심각 a이며, 중심축(4)에 대해 우측의 절삭날(3)이 구성하는 각도가 중심각 b이다. 날각은 60도 이하인 것이 바람직하다. 중심각 a, b의 각도는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 날각이 60도 이하가 되도록, 각각 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같은 양날이 대칭 날이며, 양측의 중심각 a, b가 각각 20도인 경우, 날각은 a와 b의 합인 40도가 된다. 도 3과 같은 양날이 비대칭 날인 경우, 중심각 a, b는, 각각 0도보다 크고 서로 상이한 각도를 가지며, 바람직하게는, a와 b의 합(날각)이 60도 이하가 되도록 선택할 수 있다. 또, 도 4와 같이, 비대칭 날이며 편측의 중심각 a가 0도보다 크고, 타방의 중심각 b가 0도인 경우에는, 1개의 절삭날(2)과 1개의 칼등(6)을 갖는 외날이 된다.

또한, 중심축(4)은, 다음과 같이 설정된다. 날 전체(7)를 옆에서부터 본 도 5(a)에 있어서, 날끝의 최선단에서부터 날의 근원까지를 「날 높이」(10)로 하고, 날의 앞측(8)에서부터 뒤측(9)까지를 「날 두께」(11)로 한다. 도 5(b)는, 도 5(a)에 나타내는 날 전체(7)를, 날의 앞측(8)에서부터 본 도이다. 날 전체를 옆에서부터 본 도 6 및 7에 있어서, 날 높이(10)에 대해 수직인 면에서 날을 절단한 단면에 있어서, 날 높이(10)로부터 날 두께(11)의 방향으로 수선(13)을 긋고, 수선(13)의 길이가 최장이 되는 수선을 「기준선」(14)이라고 한다(도 6(a), 7(a)). 이 기준선(14)으로부터 날의 선단 방향으로 수선(15)를 긋고, 수선(15)의 길이가 최장이 되는 수선 및 그 연장선을 「중심축」(4)이라고 한다(도 6(b), 7(b)). 상술하는 바와 같이, 중심축(4)은 날끝의 최선단을 지난다.

또, 날은, 도 1 ~ 7에 나타내는 바와 같은, 1개의 절삭날(2 또는 3)이 날의 중심축(4)에 대해 1개의 면을 갖는 1단 날이어도 되고, 도 8에 나타내는 바와 같은, 1개의 절삭날(2 또는 3)이 날의 중심축(4)에 대해 경사 각도가 상이한 2개의 면을 갖는 2단 날이어도 상관없다. 2단 날인 경우, 날끝의 최선단(2단째)을 구성하는 중심각 a, b의 합이 날각(5)이다. 여기서, 2단 날의 날각을 편의적으로 「날각 α」라고 칭한다. 또, 날의 중심축(4)에 대해, 날끝의 근원측(1단째)의 경사 각도의 면을 날끝의 최선단 방향으로 연장시킨 2점 쇄선으로 구성되는 중심각을 c, d라고 하고, c, d의 합인 날각(16)을 편의적으로 「날각 β」라고 칭한다. 2단 날에 있어서, 날각 α와 날각 β의 각도는, 서로 상이하고, 바람직하게는 0도보다 크고 60도 이하이다(0도＜날각 α, 날각 β≤60도). 특별히 한정되지 않지만, 날각 α가 날각 β보다 큰(날각 α＞날각 β) 것이 바람직하다. 이로써 컬을 억제하는 효과가 있기 때문이다. 한편, 날각 α가 날각 β보다 작은(날각 α＜날각 β) 경우, 선단이 예리해지는 반면, 국소적으로 힘이 걸리기 때문에 날이 부러지기 쉬워진다는 결점이 있다. 따라서, 날각 α 및 날각 β는, 0도＜날각 β＜날각 α≤60도인 것이 바람직하다.

당해 날부를 구성하는 날의 매 수는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 1매의 날로 이루어지는 1매 날로 구성되어 있어도 되고, 2매의 날로 이루어지는 2매 날로 구성되어 있어도 된다.

도 9(a), 9(b)에 예시하고 있는 바와 같이, 2매 날은, 1매의 겉날(17)과 1매의 안날(18)로 구성되고, 겉날(17)과 안날(18)은 날의 몸체끼리가 접촉하여 배치된다. 절삭시에, 절삭 대상물에 가까운 쪽에 위치하는 날이 겉날(17)이며, 절삭 대상물에서 먼 쪽의 날이 안날(18)이다. 겉날과 안날은, 당해 2매 날이 날로서 기능을 달성하는(즉, 절삭 기능을 갖는) 한에 있어서, 슬릿부로부터 돌출된 날끝의 최선단끼리의 높이가, 동일해도 상이해도 된다(즉, 맞춰져 있어도, 상하로 어긋나 있어도 된다).

또, 2매의 날은, 각각, 외날이어도 양날이어도 된다. 예를 들어, 겉날과 안날의 쌍방이 외날이어도 되고(도 9(a)), 겉날과 안날의 쌍방이 양날이어도 되며, 겉날과 안날의 어느 일방이 외날이며 타방이 양날이어도 된다(도 9(b)). 겉날과 안날의 일방 또는 양방이 외날인 경우, 당해 2매 날이 날로서 기능을 달성하는(즉, 절삭 기능을 갖는) 한에 있어서, 타방의 날이 날의 몸체와 접촉하는 쪽은, 절삭날(앞)측과 칼등(뒤)측의 어느 쪽으로도 한정되지 않는다.

예를 들어, 도 9(a)는, 겉날(17)과 안날(18) 쌍방이 외날로, 서로 칼등측끼리로 접촉하며, 안날의 날끝의 최선단이 겉날의 날끝의 최선단보다 낮게(즉, 아래로) 어긋나서 배치된 2매 날의 일 실시형태이다. 또, 도 9(b)는, 겉날(17)이 외날이고 안날(18)이 양날이며, 겉날이 칼등측으로 안날과 접촉하여, 안날의 날끝의 최선단이 겉날의 날끝의 최선단보다 낮게(즉, 아래로) 어긋나서 배치된 2매 날의 일 실시형태이다.

또한, 2매의 날 중 일방 또는 양방의 날이 양날인 경우, 당해 양날은, 대칭 날이어도 비대칭 날이어도 된다.

또, 2매의 날은, 각각, 1단 날이어도 2단 날이어도 된다.

또한, 날의 재질은 특별히 특정되지 않고, 금속, 세라믹, 플라스틱 중 어느 것이어도 되나, 특히 충격에 견디는 관점에서 초경합금이 바람직하다. 미끄러짐성 향상, 절삭성 향상의 목적으로, 날의 표면에 실리콘, 불소 등을 코팅해도 된다.

한편, 2차 시트의 열전도성을 높이는 관점에서는, 적층체를 슬라이스하는 각도는, 적층 방향에 대해 30° 이하인 것이 바람직하고, 적층 방향에 대해 15° 이하인 것이 보다 바람직하고, 적층 방향에 대해 대략 0°인(즉, 적층 방향에 따른 방향인) 것이 바람직하다.

또, 적층체를 용이하게 슬라이스하는 관점에서는, 슬라이스할 때의 적층체의 온도는 -20℃ 이상 40℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 10℃ 이상 30℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 같은 이유에 의해, 슬라이스하는 적층체는, 적층 방향과는 수직인 방향으로 압력을 부하하면서 슬라이스하는 것이 바람직하고, 적층 방향과는 수직인 방향으로 0.1 MPa 이상 0.5 MPa 이하의 압력을 부하하면서 슬라이스하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 하여 얻어진 2차 시트 내에서는, 입자상 탄소 재료나 섬유상 탄소 재료가 두께 방향으로 배열하고 있다고 추찰된다. 따라서, 상술한 공정을 거쳐 조제된 2차 시트는, 두께 방향의 열전도성뿐만 아니라, 도전성도 높다.

또, 상술한 바와 같이 조제한 2차 시트를 두께 방향으로 복수매 겹치고, 소정 시간 정치함으로써 일체화시킨 것을, 2차 시트로서 사용해도 된다. 이와 같이 하여 얻어진 2차 시트 내에서는, 입자상 탄소 재료나 섬유상 탄소 재료가 두께 방향으로 배열한 채라고 추찰된다. 따라서, 상술한 바와 같이 조제한 2차 시트를 두께 방향으로 복수매 겹쳐서 일체화시킴으로써, 두께 방향의 열전도성이나 도전성을 해치는 일 없이, 사용 목적에 따라 원하는 두께의 2차 시트를 얻을 수 있다.

(2차 시트의 용도)

본 발명의 적층체를 사용하여 제조된 2차 시트는, 열전도성, 강도, 도전성이 우수하고, 컬(휘어짐)이 작기 때문에, 복합 재료 시트나 열전도 시트 등으로서 호적하게 사용할 수 있다. 당해 2차 시트를 사용한 복합 재료 시트 및 열전도 시트는, 예를 들어, 각종 기기 및 장치 등에 있어서 사용되는 방열 재료, 방열 부품, 냉각 부품, 온도 조절 부품, 전자파 실드 부재, 전자파 흡수 부재, 피압착물을 가열 압착하는 경우에 피압착물과 가열 압착 장치의 사이에 개재시키는 열압착용 고무 시트로서 호적하다.

여기서, 각종 기기 및 장치 등으로서는, 특별히 한정되지 않고, 서버, 서버용 PC, 데스크탑 PC 등의 전자기기; 노트 PC, 전자 사전, PDA, 휴대전화, 포터블 음악 플레이어 등의 휴대 전자기기; 액정 디스플레이(백라이트를 포함한다.), 플라즈마 디스플레이, LED, 유기 EL, 무기 EL, 액정 프로젝터, 시계 등의 표시 기기; 잉크젯 프린터(잉크 헤드), 전자 사진 장치(현상 장치, 정착 장치, 히트 롤러, 히트 벨트) 등의 화상 형성 장치; 반도체 소자, 반도체 패키지, 반도체 봉지 케이스, 반도체 다이 본딩, CPU, 메모리, 파워트랜지스터, 파워트랜지스터 케이스 등의 반도체 관련 부품; 리지드 배선판, 플렉시블 배선판, 세라믹 배선판, 빌드업 배선판, 다층 기판 등의 배선 기판(배선판에는 프린트 배선판 등도 포함된다.); 진공 처리 장치, 반도체 제조 장치, 표시 기기 제조 장치 등의 제조 장치; 단열재, 진공 단열재, 복사 단열재 등의 단열 장치; DVD(광 픽업, 레이저 발생 장치, 레이저 수광 장치), 하드 디스크 드라이브 등의 데이터 기록 기기; 카메라, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 현미경, CCD 등의 화상 기록 장치; 충전 장치, 리튬 이온 전지, 연료 전지 등의 배터리 기기 등을 들 수 있다.

(방열 장치)

본 발명의 적층체를 사용하여 제조된 2차 시트를 열전도 시트로서 사용하는 경우에는, 발열체와 히트싱크, 방열판, 방열핀 등의 방열체의 사이에 개재시켜서 함께 방열 장치를 구성할 수 있다. 방열 장치의 사용 온도는, 250℃을 넘지 않는 것이 바람직하고, -20 ~ 200℃의 범위인 것이 보다 바람직하다. 사용 온도가 250℃를 초과하면, 수지 성분의 유연성이 급격하게 저하해서, 방열 특성이 저하되는 경우가 있기 때문이다. 당해 사용 온도의 발열체로서는, 예를 들어, 반도체 패키지, 디스플레이, LED, 전등 등을 들 수 있다.

한편, 방열체로서는, 예를 들어, 알루미늄, 구리의 핀·판 등을 이용한 히트싱크, 히트 파이프에 접속되어 있는 알루미늄이나 구리의 블록, 내부에 냉각 액체를 펌프로 순환시키고 있는 알루미늄이나 구리의 블록, 페르체 소자 및 이것을 구비한 알루미늄이나 구리의 블록 등을 들 수 있다.

방열 장치는, 발열체와 방열체의 사이에, 2차 시트를 개재시키고, 그 각각의 면을 접촉시킴으로써 얻을 수 있다. 발열체와 방열체의 사이에 2차 시트를 개재시키고, 그것들을 충분히 밀착시킨 상태로 고정할 수 있는 방법이면, 접촉시키는 방법에 특별히 제한은 없지만, 밀착을 지속시키는 관점에서, 스프링을 개재하여 나사 고정하는 방법, 클립으로 사이에 끼우는 방법 등과 같이 꽉 누르는 힘이 지속되는 접촉 방법이 바람직하다.

실시예

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 양을 나타내는 「%」 및 「부」는, 특별히 언급하지 않는 이상 질량 기준이다.

실시예 및 비교예에 있어서, 1차 시트로서의 프리 열전도 시트와, 적층체와, 2차 시트로서의 열전도 시트를 제작하여, 프리 열전도 시트(1차 시트)의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트(2차 시트)의 컬의 정도를 평가했다. 측정 및 평가는, 각각 이하의 방법을 사용했다.

(평가방법)

＜인장 강도＞

프리 열전도 시트를, JIS K6251에 준거해 덤벨 2호로 블랭킹 성형하여, 시료편을 제작했다. 인장 시험기(주식회사 시마즈제작소 제조, 상품명 「AG-IS20kN」)를 사용하여, 시료편의 양말단으로부터 1 cm의 개소를 잡고, 온도 23℃에서, 시료편의 표면으로부터 나오는 법선에 대해 수직인 방향으로, 500 mm/분의 인장 속도로 잡아 당겨, 파단 강도(인장 강도)를 측정했다.

＜컬 평가＞

슬라이스해서 얻어진 50 mm×50 mm의 열전도 시트에 대해 추(55 mm×55 mm, 65 g)를 10초간 실었다. 추를 제거한 후, 디지털 노기스(주식회사 미트토요 제조, 상품명 「ABS 인사이드디지마틱캘리퍼」)로 컬 높이를 측정하고, 얻어진 값(mm)을 열전도 시트 한 변의 길이인 50 mm로 나눈 값을 평가했다. 또한, 추를 제거한 후에 1바퀴 이상 컬하고 있는 열전도 시트는 「평가 불능」이라고 표기한다.

＜막두께＞

막두께계(주식회사 미트토요 제조, 상품명 「디지마틱 씨크니스」)를 사용하여, 10점 측정했을 때의 평균치를 기재했다.

(CNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체 A의 조제)

국제 공개 제2006/011655호의 기재에 따라, 슈퍼 성장법에 의해 SGCNT를 포함하는 섬유상의 탄소 나노 구조체 A를 얻었다.

얻어진 섬유상의 탄소 나노 구조체 A는, G/D 비가 3.0, BET 비표면적이 800 m²/g, 질량 밀도가 0.03 g/cm³였다. 또, 투과형 전자 현미경을 사용하여 무작위로 선택한 100개의 섬유상의 탄소 나노 구조체 A의 직경을 측정한 결과, 평균 직경(Av)이 3.3 nm, 직경의 표본 표준 편차(σ)에 3을 곱한 값(3σ)이 1.9 nm, 그들의 비(3σ／Av)가 0.58, 평균 길이가 100 μm였다. 또, 얻어진 섬유상의 탄소 나노 구조체 A는, 주로 단층 CNT(「SGCNT」라고도 칭한다.)에 의해 구성 되어 있었다.

(섬유상의 탄소 나노 구조체 A의 이분산성 집합체의 조제)

＜분산액의 조제＞

섬유상 탄소 재료로서의 섬유상의 탄소 나노 구조체 A를 400 mg 양을 재어 취하고, 용매로서의 메틸에틸케톤 2 L 중에 혼합하여, 호모게나이저에 의해 2분간 교반하여, 조분산액을 얻었다. 습식 제트 밀(주식회사 츠네미츠 제조, 상품명 「JN-20」)을 사용하여, 얻어진 조분산액을 습식 제트 밀의 0.5 mm의 유로에 100 MPa의 압력으로 2 사이클 통과시켜, 섬유상 탄소 나노 구조체 A를 메틸에틸케톤에 분산시켰다. 그리고, 고형분 농도 0.20 질량%의 분산액 A를 얻었다.

＜용매의 제거＞

그 후, 얻어진 분산액 A를 키리야마 여과지(No. 5A)를 사용하여 감압 여과하여, 시트상의 이분산성 집합체를 얻었다.

(실시예 1)

＜조성물의 조제＞

섬유상 탄소 재료로서의 탄소 나노 구조체 A의 이분산성 집합체를 0.1 질량부와, 입자상 탄소 재료로서의 팽창화 흑연(이토 흑연 공업 주식회사 제조, 상품명 「EC-100」, 평균 입자경： 190 μm)을 50 질량부와, 수지로서의 상온 액체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-101」) 100 질량부를 호바트 믹서(주식회사 코다이라 제작소 제조, 상품명 「ACM-5 LVT형」, 용량： 5 L)에서 80℃로 가온하여, 30분간 혼합했다. 혼합된 조성물을 원더 크래쉬 밀(오사카 케미컬 주식회사 제조, 상품명 「D3V-10」)에서 1분간 해쇄했다.

＜프리 열전도 시트의 제작＞

이어서, 해쇄한 조성물 5 g을, 샌드 블라스트 처리를 실시한 두께 50 μm의 PET 필름(보호 필름)에 끼우고, 롤 간극 550 μm, 롤 온도 50℃, 롤 선압 50 kg/cm, 롤 속도 1 m/분의 조건으로 압연 성형하여, 두께 500 μm의 프리 열전도 시트를 얻었다. 얻어진 프리 열전도 시트의 인장 강도를 상기 평가방법에 따라 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

＜적층체의 제작＞

얻어진 프리 열전도 시트를 6 cm×6 cm×500 μm로 재단하고, 두께 방향으로 120매 적층하여, 120℃에서 3분간, 0.1 MPa로 프레스해서 열압착시켜, 두께 약 6 cm의 적층체를 얻었다.

＜열전도 시트의 제작＞

그 후, 프리 열전도 시트의 적층체의 6 cm×6 cm의 적층 단면을, 목공용 슬라이서(주식회사 마루나카철공소 제조, 상품명 「슈퍼피니싱 대패반 슈퍼메카 S」)를 사용하여 슬라이스해서, 두께가 250 μm와 500 μm인 슬라이스 시트(2차 시트)를 얻었다. 2차 시트의 두께는, 목공용 슬라이서의 나이프의 돌출량을 조정함으로써 제어했다. 나이프는, 2매의 외날이, 절삭날의 반대측(칼등)끼리로 접촉하고, 겉날의 날끝의 최선단이 안날의 날끝의 최선단보다 0.5 mm 높게 배치된, 2매 날의 것을 사용했다. 슬라이스는, 적층체 온도 10℃, 가공 속도 54 m/분, 겉날의 날각 21°, 여유각 3°의 조건으로, 나이프를 고정하고, 수지 성형체에 수직 방향으로부터 0.3 MPa의 압축력을 걸어 수평 방향으로 이동시킴으로써 행하였다.

얻어진 열전도 시트에 대해, 상기 평가방법에 따라, 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

목공용 슬라이서의 나이프를 외날의 1매 날(날각 21°)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3)

프리 열전도 시트의 압착 방법을 열압착이 아니라, 1매씩 양면 테이프(니치에이 화공 주식회사 제조, 상품명 「NeoFix-10」)로 첩합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 4)

수지로서, 상온 액체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-101」) 90 질량부와, 상온 고체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-704BP」) 10 질량부를 메틸에틸케톤(MEK)으로 고형분 30%로 희석한 것을 사용하고, 프리 열전도 시트 성형 전에 MEK를 진공 탈포에 의해 제거한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 5)

입자상 탄소 재료의 양을 70 질량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 6)

수지로서, 상온 액체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-101」) 70 질량부와, 상온 고체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-704BP」) 30 질량부를 메틸에틸케톤(MEK)으로 고형분 30%로 희석한 것을 사용하고, 입자경 탄소 재료의 양을 70 질량부로 변경하고, 프리 열전도 시트 성형 전에 MEK를 진공 탈포에 의해 제거한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 7)

열전도 시트의 제작 공정에 있어서, 대패 장치 대신에, 작두 장치(주식회사 파인택 제조)를 사용하여 외날의 1매 날(선단각 = 30°)을 3 mm/s의 속도로 수직으로 쳐내리는 것으로 적층체를 슬라이스한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 1)

＜조성물의 조제＞

섬유상 탄소 재료로서의 탄소 나노 구조체 A의 이분산성 집합체를 0.1 질량부와, 입자상 탄소 재료로서의 팽창화 흑연(이토 흑연 공업 주식회사 제조, 상품명 「EC-50」, 평균 입자경： 250 μm)을 85 질량부와, 수지로서 상온 고체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-704BP」) 40 질량부와, 수지로서 상온 액체의 열가소성 불소 고무(다이킨공업 주식회사 제조, 상품명 「다이엘 G-101」) 45 질량부와, 가소제로서의 세바신산에스테르(다이하치화학공업 주식회사 제조, 상품명 「DOS」) 5 질량부를, 용매로서의 아세트산에틸 100 질량부의 존재하에서 호바트 믹서(주식회사 코다이라 제작소 제조, 상품명 「ACM-5 LVT형」)를 사용하여 5분 교반 혼합했다. 그리고, 얻어진 혼합물을 30분 진공 탈포하고, 탈포와 동시에 아세트산에틸의 제거를 행하여 조성물을 얻었다. 그리고, 얻어진 조성물을 해쇄기에 투입하여, 10초간 해쇄했다.

＜프리 열전도 시트·적층체·열전도 시트의 제작＞

이후의 순서는, 열전도 시트의 제작 공정에 있어서 목공용 슬라이서의 나이프를 외날의 1매 날인 것으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 2)

목공용 슬라이서의 나이프를 외날의 2매 날인 것으로 변경한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여 프리 열전도 시트 및 열전도 시트를 제조하고, 프리 열전도 시트의 인장 강도를 측정하고, 열전도 시트의 컬의 정도를 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트(프리 열전도 시트)로 형성된 실시예 1 ~ 7의 적층체는, 얻어진 2차 시트(열전도 시트)의 컬이, 슬라이스 방법이나 두께와 상관없이, 충분히 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량%이지만, 인장 강도가 1.5 MPa 초과인 1차 시트(프리 열전도 시트)로 형성된 비교예 1 및 2의 적층체는, 얻어진 2차 시트(열전도 시트)의 컬이, 슬라이스 방법이나 두께와 상관없이 억제되어 있지 않으며, 추를 제거한 후에도 1바퀴 이상 컬하고 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 적층체는, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트의 제조에 호적하게 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 적층체의 제조 방법은, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트의 제조에 호적하게 사용할 수 있는 적층체를 제공할 수 있다. 또함, 본 발명의 2차 시트의 제조 방법은, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트를 제공할 수 있다. 본 발명의 적층체를 사용하여 제조된, 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되고, 또한 컬이 충분히 억제된 2차 시트는, 예를 들어, 열전도 시트로서 호적하게 사용할 수 있다.

1. 날끝
2. 절삭날
3. 절삭날
4. 중심축
5. 날각
6. 칼등
7. 날 전체
8. 앞
9. 뒤
10. 날 높이
11. 날 두께
12. 날 폭
13. 수선
14. 기준선
15. 수선
16. 날각
17. 겉날
18. 안날

Claims

수지와 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 또한 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를, 2층 이상 적층하여 이루어지는, 적층체.
제 1 항에 있어서,
상기 수지가 열가소성 수지인, 적층체.
제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 수지가 상온 액체의 열가소성 수지인, 적층체.
수지와, 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하인 조성물을 가압하여 시트상으로 성형하여, 인장 강도가 1.5 MPa 이하인 1차 시트를 얻는 공정과,
그 1차 시트를 두께 방향으로 복수매 적층하거나, 혹은, 그 1차 시트를 절첩 또는 권회하여, 그 1차 시트가 2층 이상 적층하여 이루어지는 적층체를 얻는 공정
을 포함하는, 적층체의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 적층체를, 적층 방향에 대해 45° 이하의 각도로 슬라이스해서, 2차 시트를 얻는 공정을 포함하는, 2차 시트의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 2차 시트를 50 mm×50 mm의 정방형으로 하고, 그 평면 상에 55 mm×55 mm, 65 g의 추를 10초간 싣고, 그 추를 제거한 후, 그 2차 시트의 평면으로부터 수직 방향에 대한 컬 높이를 측정하고, 그 컬 높이(mm)를 그 2차 시트의 한 변의 길이(50 mm)로 나누어 얻어지는 컬 지수가, 0.33 이하인, 2차 시트의 제조 방법.
수지와, 입자상 탄소 재료를 포함하고, 그 입자상 탄소 재료의 함유량이 50 질량% 이하이며, 그 입자상 탄소 재료가 두께 방향으로 배향하여 포함되는 2차 시트로서,
그 2차 시트를 50 mm×50 mm의 정방형으로 하고, 그 평면 상에 55 mm×55 mm, 65 g의 추를 10초간 싣고, 그 추를 제거한 후, 그 2차 시트의 평면으로부터 수직 방향에 대한 컬 높이를 측정하고, 그 컬 높이(mm)를 그 2차 시트의 한 변의 길이(50 mm)로 나누어 얻어지는 컬 지수가, 0.33 이하인, 2차 시트.