WO2014013711A1 - グラファイト複合材料 - Google Patents

グラファイト複合材料 Download PDF

Info

Publication number
WO2014013711A1
WO2014013711A1 PCT/JP2013/004318 JP2013004318W WO2014013711A1 WO 2014013711 A1 WO2014013711 A1 WO 2014013711A1 JP 2013004318 W JP2013004318 W JP 2013004318W WO 2014013711 A1 WO2014013711 A1 WO 2014013711A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
graphite film
graphite
holes
hole
composite material
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/004318
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真琴 沓水
西川 泰司
太田 雄介
覚嗣 片山
敬 稲田
幹明 小林
Original Assignee
株式会社カネカ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社カネカ filed Critical 株式会社カネカ
Priority to JP2014525713A priority Critical patent/JPWO2014013711A1/ja
Priority to US14/413,734 priority patent/US20150190982A1/en
Publication of WO2014013711A1 publication Critical patent/WO2014013711A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/02Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments
    • B32B17/04Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments bonded with or embedded in a plastic substance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B32B9/007Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/045Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/047Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material made of fibres or filaments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20Graphite
    • C01B32/21After-treatment
    • C01B32/22Intercalation
    • C01B32/225Expansion; Exfoliation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/022Processes for manufacturing precursors of printed circuits, i.e. copper-clad substrates
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/44Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2313/00Elements other than metals
    • B32B2313/04Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/08PCBs, i.e. printed circuit boards
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0207Cooling of mounted components using internal conductor planes parallel to the surface for thermal conduction, e.g. power planes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03Conductive materials
    • H05K2201/032Materials
    • H05K2201/0323Carbon
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10106Light emitting diode [LED]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/20Details of printed circuits not provided for in H05K2201/01 - H05K2201/10
    • H05K2201/2072Anchoring, i.e. one structure gripping into another
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y10T428/24322Composite web or sheet
    • Y10T428/24331Composite web or sheet including nonapertured component
    • Y10T428/24339Keyed
    • Y10T428/24347From both sides

Definitions

  • the present invention relates to a graphite composite material including a resin layer and a graphite film layer.
  • Graphite film exhibits high heat dissipation due to its high thermal conductivity, but has low surface activity and low adhesion to resins and other materials.
  • a graphite film is used as a heat dissipation material for a circuit board (Patent Document 1)
  • it is necessary to combine the graphite film with a resin when the resin layer is formed as it is on the surface of the graphite film, only the graphite composite material having low mechanical strength can be obtained because the interlayer strength between the graphite film and the resin layer is low.
  • the interlayer strength is increased due to the expansion of the volatile matter generated from the resin in a high temperature state such as a solder bonding process.
  • the weak graphite film and the resin layer were separated from each other.
  • An object of the present invention is to provide a graphite composite material including a graphite film and a resin layer, in which delamination between the resin layer and the graphite film is suppressed.
  • the present invention is a graphite composite material in which a resin layer is formed on at least one side of a graphite film, wherein the graphite film has through holes, and the number of through holes is 100 to 1000 / cm 2 .
  • the present invention relates to a graphite composite material having a diameter of 0.10 mm or more and 1.00 mm or less, and a part of the resin layer is also formed in the through hole.
  • the interlayer strength of the graphite composite material is preferably 0.15 N / mm or more.
  • the distance between the outer diameters of the through holes is preferably 0.80 mm or less.
  • the graphite film is preferably subjected to at least one film surface treatment selected from the group consisting of corona treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, alkali treatment, primer treatment, sandblast treatment, and plasma treatment.
  • the present invention also relates to a circuit board comprising the graphite composite material described above.
  • the present invention it is possible to obtain a graphite composite material including a graphite film and a resin layer, in which delamination between the resin layer and the graphite film is suppressed.
  • the present invention is a graphite composite material in which a resin layer is formed on at least one side of a graphite film, wherein the graphite film has through holes, and the number of through holes is 100 to 1000 / cm 2 .
  • the graphite composite material has a diameter of 0.10 mm or more and 1.00 mm or less, and a part of the resin layer is also formed in the through hole.
  • the graphite film of the present invention has a plurality of through holes formed in the thickness direction.
  • a resin layer can be formed in the through hole, and the resin layer formed on the surface of the graphite film can be prevented from peeling off from the surface of the graphite film.
  • the number of through holes in the graphite film of the present invention is 100 to 1000 / cm 2 (area of the graphite film).
  • the number of through holes formed in the graphite film is preferably 100 / cm 2 , more preferably 150 / cm 2 , still more preferably 200 / cm 2 , and most preferably 300 / cm 2 or more. If the number of through holes formed in the graphite film is 100 / cm 2 or more, peeling between the graphite film and the resin layer formed on the surface of the graphite film is suppressed.
  • the number of through-holes formed in the graphite film is preferably 1000 / cm 2 or less, more preferably 800 / cm 2 or less, more preferably 600 / cm 2 or less. If the number of through-holes formed in the graphite film is 1000 / cm 2 or less, the temperature distribution becomes more uniform and local temperature rise can be reduced.
  • the diameter of the through hole of the graphite film of the present invention is 0.10 mm or more and 1.00 mm or less.
  • the diameter of the through-hole formed in the graphite film is preferably 0.10 mm or more, more preferably 0.15 mm or more, and further preferably 0.20 mm or more. If the diameter of the through-hole formed in the graphite film is 0.10 mm or more, the resin layer formed in the through-hole is not sufficiently pulled out, so that the resin layer on the surface layer of the graphite film is pulled. Moreover, peeling can be suppressed by the resin layer in the through hole. Moreover, the diameter of the through-hole formed in a graphite film becomes like this.
  • it is 1.00 mm or less, More preferably, it is 0.80 mm or less, More preferably, it is 0.60 mm or less. If the diameter of the through-hole formed in the graphite film is 1.00 mm or less, the temperature distribution becomes more uniform and local temperature rise can be reduced.
  • the through-hole diameter is an average value of a line segment on a straight line passing through the center of the through-hole 1 and the outermost end of the through-hole 1, and a line segment on a straight line orthogonal thereto. That is.
  • a resin layer is formed on at least one surface of the graphite film.
  • the resin layer is not particularly limited, but when the graphite composite material of the present invention is used as a circuit board having a soldering step, for example, an epoxy resin, a phenol resin, or a polyimide resin having a heat resistance of 260 ° C. or higher. Is preferably selected. Further, at a high temperature such as a solder bonding step, delamination may occur due to volatile matter generated from the resin, and therefore it is preferable to select a resin that generates little volatile matter at the temperature to be used.
  • the method for forming the resin layer is not particularly limited, but it is necessary to select a method capable of forming the resin layer also in the through holes formed in the graphite film.
  • a prepreg sheet with a semi-cured resin and a graphite film are laminated, preheated to a temperature at which the resin is softened, and then heated with pressure using a hot press or an autoclave, whereby the surface of the graphite film and A resin layer can be formed in the through hole.
  • the method of letting a roll press pass is also mentioned.
  • a part of the resin layer is also formed in the through hole of the graphite film.
  • the resin layer formed on the surface of the graphite film can be prevented from peeling from the graphite film.
  • the peeling can be further suppressed as compared with the case where the resin layer is formed on one side of the graphite film.
  • the interlayer strength (peel strength) of the graphite composite material of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved, but the interlayer strength between the graphite film and the resin layer formed on the surface of the graphite film is preferably 0. .15 N / mm or more, more preferably 0.20 N / mm or more, still more preferably 0.30 N / mm or more. If the interlayer strength between the graphite film and the resin layer formed on the surface of the graphite film is 0.15 N / mm or more, peeling between the graphite film and the resin layer formed on the surface of the graphite film is suppressed.
  • the distance between the outer diameters of the through holes of the graphite composite material of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is achieved, but the distance between the outer diameters of the through holes formed in the graphite film is preferably 0. .80 mm or less, more preferably 0.60 mm or less, still more preferably 0.50 mm or less, and most preferably 0.40 mm or less. If the distance between the through-hole outer diameters is 0.40 mm or less, peeling between the graphite film and the resin layer formed on the surface of the graphite film is suppressed.
  • the distance between the outer diameters of the through-holes refers to the outer diameter of a through-hole (a through-hole located in the vicinity of a certain through-hole 1) 1 ′ from the outer diameter of a certain through-hole 1 with reference to FIG. It means the distance 3 until.
  • the through-hole outer diameter (through-hole diameter) 4 is 50 ⁇ m and the through-hole pitch 2 is 100 ⁇ m
  • the distance 3 between the through-hole outer diameters is 50 ⁇ m.
  • the through-hole outer diameter of each through-hole is the same.
  • the porosity of the graphite film of the graphite composite material of the present invention is not particularly limited as long as it achieves the object of the present invention, but the porosity of the graphite film is preferably 40% or less, more preferably 20% or less, More preferably, it is 10% or less. If the aperture ratio of a graphite film is 40% or less, high heat dissipation can be maintained.
  • the graphite film used in the graphite composite material of the present invention is not particularly limited as long as it has the object of the present invention, but from corona treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, alkali treatment, primer treatment, sandblast treatment, and plasma treatment. It is preferable that at least one film surface treatment selected from the group consisting of: By performing the surface treatment, the interlayer strength between the graphite film and the resin layer can be supplemented even in a portion where a through hole having a weak interlayer strength with the resin layer is not formed. That is, large peeling can be suppressed by the resin in the through hole, and small peeling occurring between the through holes can be suppressed by the surface treatment.
  • the circuit board having the graphite composite material of the present invention is excellent in thermal conductivity, it can be suitably used as a heat dissipation board.
  • circuit boards that require more heat dissipation such as component-embedded boards and LED boards, can be mentioned.
  • the graphite composite material of the present invention is excellent in thermal conductivity, it can be used for any heat-related applications.
  • a power semiconductor may be used in addition to a circuit board.
  • the graphite film used in the present invention is not particularly limited, and a graphite film obtained by heat-treating a polymer film or a graphite film obtained by expanding natural graphite as a raw material can be used.
  • a graphite film obtained by heat-treating a polymer it has a high heat dissipation property, but the crystal structure of graphite is good, the surface activity is low, and it is difficult to combine with other materials.
  • the first production method of the graphite film used in the present invention is a graphite film obtained by expanding using natural graphite as a raw material.
  • graphite is immersed in an acid such as sulfuric acid to prepare a graphite intercalation compound, which is then heat-treated and foamed to separate the graphite layers. After peeling, the graphite powder is washed to remove the acid to obtain a thin graphite powder.
  • the graphite powder obtained by such a method can be further subjected to rolling roll molding to obtain a graphite film.
  • the second method for producing a graphite film preferably used for the purpose of the present invention is that the graphite film is produced by heat treatment of a polymer film such as polyimide resin.
  • the polymer film as a starting material is preheated to a temperature of about 1000 ° C. under reduced pressure or in an inert gas to be carbonized to obtain a carbonized film. Thereafter, this carbonized film is graphitized by heat-treating to a temperature of 2800 ° C. or higher in an inert gas atmosphere, whereby a good graphite crystal structure can be formed, and a graphite film having excellent thermal conductivity is obtained. Obtainable.
  • the graphite film produced by the second production method hardly absorbs water, volatile matter does not occur even when used for a circuit board or the like in a high temperature state such as a solder bonding process, and thus the film is not peeled off from the resin. It is hard to generate and can be used suitably.
  • the graphite composite material of the present invention is excellent in thermal conductivity, it can be used for any heat-related applications.
  • circuit boards, power semiconductors, etc. such as a component built-in board and an LED board.
  • the thus produced polyimide film was sandwiched between graphite plates, and carbonized by heating to 1400 ° C. at 1 ° C./min using an electric furnace.
  • the carbonized film obtained by the carbonization treatment is sandwiched between graphite plates, subjected to graphitization treatment by heating up to 2900 ° C. at a rate of temperature rise of 1 ° C./min using a graphitization furnace, and then with a single plate press
  • a compression treatment was performed at a pressure of 20 MPa to obtain a graphite film (thickness: 40 ⁇ m).
  • This graphite film was used in the following examples and comparative examples.
  • the graphite composite material was cut into 50 mm ⁇ 50 mm and immersed in a solder bath at 260 ° C. for 10 seconds for evaluation.
  • the copper foil on the surface was etched with an ammonium sulfate solution after immersion in a solder bath and evaluated by visual observation.
  • Examples 14 to 18 and Comparative Example 5 were evaluated by visual observation after being immersed in a solder bath.
  • double-sided tape 9 (707 manufactured by Teraoka Seisakusho) was bonded to one side of graphite composite material 20 using a laminator, and then bonded to ABS plate 10 via double-sided tape 9. After that, the graphite composite material 20 and the double-sided tape 9 are cut to a width of 15 mm, the interlayer between the cover lay 5 and the graphite film 6 is slightly peeled off, and the peeled cover lay 5 is sandwiched between chucks of a peel tester, angle 90 °, peel The test was performed at a speed of 100 mm / sec. Peel strength was obtained by dividing the average value of the measured values from the 10 mm position to the 60 mm position from the start of the test by the sample width of 15 mm.
  • the coverlay 5 corresponds to the resin layer in the present invention.
  • Example 1 Through holes were formed in a graphite film (thickness 40 ⁇ m) using a Keyence laser marker MD-T1010 so as to be cut into a circle at a laser wavelength of 532 nm, a laser power of 80%, a frequency of 50 kHz, and a speed of 50 mm / min. Thereafter, graphite powder generated by laser processing was removed with an ultrasonic cleaner.
  • the through-holes had a diameter of 0.10 mm and a through-hole pitch of 0.70 mm (the number of through-holes was 204 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters was 0.60 mm, and the open area ratio was 1.6%). Thereafter, as shown in FIG.
  • glass epoxy prepreg 31 (Panasonic R1661 (100 ⁇ m), corresponding to the resin layer in the present invention) is laminated on both surfaces of the graphite film 6, and rolled copper foil 32 (35 ⁇ m) is further formed on the outside thereof. Laminated. Thereafter, this laminate was subjected to hot pressing to prepare a graphite composite material. In the hot press, buffer materials are arranged on both sides of the laminate, preheated at 100 ° C. and 1.0 MPa for 10 minutes, then heated to 170 ° C. and held at 170 ° C. and 3.4 MPa for 1 hour. The epoxy resin was cured. In this way, a graphite composite material in which a resin layer was also formed in the through hole was produced. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.15 mm and a through-hole pitch of 0.70 mm (the number of through-holes is 204 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.55 mm, the open area ratio is 3.6%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 The through holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through hole pitch of 0.70 mm (the number of through holes is 204 / cm 2 , the distance between the through hole outer diameters is 0.50 mm, the open area ratio is 6.4%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.25 mm and a pitch of through-holes of 0.70 mm (the number of through-holes is 204 / cm 2 , the distance between the outer diameters of the through-holes is 0.45 mm, the opening ratio is 10.0%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 The same as Example 1 except that no through-hole was formed in the graphite film. The results are shown in Table 1.
  • the through-holes formed in the graphite film had a diameter of 0.05 mm and a through-hole pitch of 0.70 mm (the number of through-holes was 204 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters was 0.65 mm, and the open area ratio was 0.4%. ), Except for the above.
  • the results are shown in Table 1.
  • the resin layer formed in the through hole does not have a sufficient size and is easily pulled out. It could not withstand the expansion of the generated volatile matter, and could not suppress the peeling of the resin layer formed on the surface of the graphite film.
  • Example 5 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.15 mm, a through-hole pitch of 0.75 mm (the number of through-holes is 178 / cm 2 , a distance between through-hole outer diameters of 0.60 mm, an open area ratio of 3.1%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 2.
  • Example 6 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.80 mm (the number of through-holes is 156 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.60 mm, and the open area ratio is 4.9%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 2.
  • Example 7 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.25 mm and a through-hole pitch of 0.85 mm (the number of through-holes is 138 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.60 mm, and the opening ratio is 6.8%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 2.
  • the through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.05 mm, a through-hole pitch of 0.65 mm (the number of through-holes is 237 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.60 mm, and the open area ratio is 0.5%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 2.
  • Example 8 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 1.00 mm (the number of through-holes is 100 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.80 mm, the open area ratio is 3.1%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • Example 9 The through holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through hole pitch of 0.90 mm (the number of through holes is 123 / cm 2 , the distance between the outer diameters of the through holes is 0.70 mm, and the open area ratio is 3.9%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • Example 10 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.60 mm (the number of through-holes is 278 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.40 mm, the open area ratio is 8.7%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • Example 11 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.50 mm (the number of through-holes is 400 / cm 2 , the distance between through-hole outer diameters is 0.30 mm, and the opening ratio is 12.6%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • Example 12 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.40 mm (the number of through-holes is 625 / cm 2 , the distance between through-hole outer diameters is 0.20 mm, and the opening ratio is 19.6%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • the through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 1.10 mm (the number of through-holes is 83 / cm 2 , a distance between through-hole outer diameters of 0.90 mm, an open area ratio of 2.6%). It is the same as that of Example 1 except being. The results are shown in Table 3.
  • the diameter of the through hole was made the same as 0.20 mm for comparison.
  • the number of through holes was as small as 83 / cm 2 as in Comparative Example 4, large peeling occurred. This is because when the number of through-holes is as small as 83 / cm 2 , the gap between the through-holes becomes large, and peeling is likely to occur in the portion between the through-holes. is there.
  • the number of through holes is 100 / cm 2 or more as in Examples 8 to 12, it can be seen that peeling between the through holes is also suppressed. It turns out that the effect which suppresses peeling becomes high, so that the number of through-holes increases, and when 278 pieces / cm ⁇ 2 > or more is formed like Example 10 or Example 11, it peels off. Did not occur.
  • Example 13 After forming the through holes in the graphite film, corona discharge treatment with a corona discharge density of 3000 W ⁇ min / m 2 was performed on both sides of the graphite film using a Corona Master PS-10S available from Shinko Electric Instrument Co., Ltd. Except for what was done, the procedure was the same as in Example 3. The results are shown in Table 4.
  • corona discharge treatment can be used to prevent peeling even between through-holes where peeling is likely to occur. Peeling was suppressed in Example 13 in which the corona discharge treatment was performed, compared to Example 3 in which it was not.
  • Through holes were formed in a graphite film (40 ⁇ m) using a Keyence laser marker MD-T1010 so as to be cut out in a circle at a laser wavelength of 532 nm, a laser power of 80%, a frequency of 50 kHz, and a speed of 50 mm / min. Thereafter, graphite powder generated by laser processing was removed with an ultrasonic cleaner.
  • the through holes had a diameter of 0.20 mm and a through hole pitch of 0.70 mm (the number of through holes was 204 / cm 2 , the distance between the outer diameters of the through holes was 0.50 mm, and the opening ratio was 6.4%).
  • corona discharge with a corona discharge density of 3000 W ⁇ min / m 2 was performed on both sides of the graphite film using a corona master PS-10S available from Shinko Electric Instrument Co., Ltd. Processed. Then, as shown in FIG.
  • Example 15 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.50 mm (the number of through-holes is 400 / cm 2 , the distance between through-hole outer diameters is 0.30 mm, and the opening ratio is 12.6%). Except for this, it is the same as Example 14. The results are shown in Table 5.
  • Example 14 is the same as Example 14 except that no through-hole was formed in the graphite film. The results are shown in Table 5.
  • Example 16 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.10 mm, a through-hole pitch of 0.35 mm (the number of through-holes is 816 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.25 mm, the open area ratio is 6.4%). Except for this, it is the same as Example 14. The results are shown in Table 6.
  • Example 17 The through holes formed in the graphite film have a diameter of 0.15 mm and a pitch of through holes of 0.45 mm (the number of through holes is 494 / cm 2 , the distance between the outer diameters of the through holes is 0.30 mm, and the opening ratio is 8.7%). Except for this, it is the same as Example 14. The results are shown in Table 6.
  • Example 18 The through-holes formed in the graphite film have a diameter of 0.20 mm, a through-hole pitch of 0.60 mm (the number of through-holes is 278 / cm 2 , the distance between the through-hole outer diameters is 0.40 mm, the open area ratio is 8.7%). Except for this, it is the same as Example 14. The results are shown in Table 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層のグラファイトフィルムからの剥離が抑制されたグラファイト複合材料を提供することを課題とする。グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔は100~1000個/cmで、かつ直径が0.10mm以上1.00mm以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料である。

Description

グラファイト複合材料
 本発明は、樹脂層とグラファイトフィルム層とを含むグラファイト複合材料に関する。
 グラファイトフィルムは、その高い熱伝導率から、高い放熱性を発揮するが、表面活性が低く、樹脂やその他材料との密着性が低い傾向がある。例えば、グラファイトフィルムを回路基板用の放熱材料として使用する場合(特許文献1)、グラファイトフィルムを樹脂と複合させる必要がある。しかし、グラファイトフィルム表面にそのまま樹脂層を形成した場合、グラファイトフィルムと樹脂層との層間強度が低いために、機械強度の弱いグラファイト複合材料しか得ることができなかった。特に、材料内の揮発分が系外へ排出されにくい金属層を有する回路基板のような構成においては、はんだ接合工程のような高温状態において樹脂中から発生する揮発分の膨張により、層間強度の弱いグラファイトフィルムと樹脂層の層間が剥離する場合があった。
特開2010-80572号公報
 本発明は、グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層とグラファイトフィルムの層間の剥離が抑制されたグラファイト複合材料を提供することを課題とする。
 本発明は、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は100~1000個/cmで、かつ直径が0.10mm以上1.00mm以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料に関する。
 前記グラファイト複合材料の層間強度が0.15N/mm以上であることが好ましい。
 前記貫通孔の外径間の距離が0.80mm以下であることが好ましい。
 前記グラファイトフィルムが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つのフィルム表面処理が施されていることが好ましい。
 また本発明は、前記に記載のグラファイト複合材料を有することを特徴とする回路基板に関する。
 本発明によれば、グラファイトフィルムと樹脂層を含むグラファイト複合材料であって、樹脂層とグラファイトフィルムの層間の剥離が抑制されたグラファイト複合材料を得ることができる。
本発明の貫通孔を示す上面図である。 本発明の貫通孔の配置を示す上面図である。 本発明のピール試験のサンプル構成を示す図である。 本発明の実施例1のサンプル構成を示す図である。 本発明の実施例14のサンプル構成を示す図である。
 本発明は、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は100~1000個/cmで、かつ直径が0.10mm以上1.00mm以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料である。
 本発明のグラファイトフィルムには厚み方向に貫通孔が複数形成されている。グラファイトフィルムに貫通孔が形成されていることで、貫通孔内に樹脂層を形成することができ、グラファイトフィルム表面に形成された樹脂層がグラファイトフィルム表面から剥がれるのを防ぐことができる。
 本発明のグラファイトフィルムの貫通孔の数は100~1000個/cm(グラファイトフィルムの面積)である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数は、好ましくは100個/cm、より好ましくは150個/cm、更に好ましくは200個/cm、最も好ましくは300個/cm以上である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数が100個/cm以上であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。また、グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数は、好ましくは1000個/cm以下、より好ましくは800個/cm以下、更に好ましくは600個/cm以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の数が1000個/cm以下であれば、温度分布がより均一になり、局所的な温度上昇を低減することができるため良い。
 本発明のグラファイトフィルムの貫通孔の直径は0.10mm以上1.00mm以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径は、好ましくは0.10mm以上、より好ましくは0.15mm以上、更に好ましくは0.20mm以上である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径が0.10mm以上であれば、該貫通孔内に形成される樹脂層が十分に大きく引き抜かれにくくなるため、グラファイトフィルムの表層の樹脂層が引っ張られても、該貫通孔内の樹脂層により剥離を抑制することができる。また、グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径は、好ましくは1.00mm以下、より好ましくは0.80mm以下、更に好ましくは0.60mm以下である。グラファイトフィルムに形成される貫通孔の直径が1.00mm以下であれば、温度分布がより均一になり、局所的な温度上昇を低減することができるため良い。
 ここで、貫通孔直径とは、図1を参照して、貫通孔1の中心と貫通孔1の最外端を通る直線上の線分と、これに直交する直線上の線分の平均値のことである。本発明のグラファイト複合材料には、グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されている。
 樹脂層としては、特に限定はないが、本発明のグラファイト複合材料をはんだ接合工程を有するような回路基板として使う場合には、例えば260℃以上の耐熱性を有するエポキシ樹脂やフェノール樹脂、ポリイミド樹脂を選定するのが好ましい。また、はんだ接合工程のような高温においては、樹脂中から発生する揮発分によって層間の剥離が起こる場合もあるので、使用する温度での揮発分の発生の少ない樹脂を選定するのが好ましい。
 また、樹脂層の形成方法としては、特に限定はないが、グラファイトフィルムに形成されている貫通孔内にも樹脂層を形成できる方法を選定する必要がある。例えば、樹脂が半硬化したプリプレグシートとグラファイトフィルムを積層し、樹脂が軟化する温度まで予備加熱を行った後、熱プレスやオートクレーブを用いて、加圧しながら加熱することで、グラファイトフィルムの表面および貫通孔内へ樹脂層を形成することができる。また、液状の樹脂をグラファイトフィルムに塗工した後、ロールプレスを通す方法も挙げられる。本発明では、樹脂層の一部がグラファイトフィルムの貫通孔内にも形成されている。グラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の一部が貫通孔内にも形成されていることで、グラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層がグラファイトフィルムから剥離するのを抑制することができる。グラファイトフィルムの表面に形成される樹脂層がグラファイトフィルムの両面に形成されている場合にはグラファイトフィルムの片面に形成されている場合に比べて、より剥離を抑制することができる。
 本発明のグラファイト複合材料の層間強度(ピール強度)は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の層間強度は、好ましくは0.15N/mm以上、より好ましくは0.20N/mm以上、更に好ましくは0.30N/mm以上である。グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層の層間強度が、0.15N/mm以上であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。
 本発明のグラファイト複合材料の貫通孔の外径間の距離は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムに形成する貫通孔の貫通孔外径間距離は、好ましくは0.80mm以下、より好ましくは0.60mm以下、更に好ましくは0.50mm以下、最も好ましくは0.40mm以下である。貫通孔外径間距離が0.40mm以下であれば、グラファイトフィルムとグラファイトフィルムの表面に形成された樹脂層間の剥離が抑制されるため良い。
 ここで、貫通孔外径間距離とは、図2を参照して、ある貫通孔1の外径からとなりの貫通孔(ある貫通孔1の最近傍に位置する貫通孔)1′の外径までの距離3のことを言う。例えば、貫通孔外径(貫通孔直径)4が50μmで、貫通孔ピッチ2が100μmの場合、貫通孔外径間距離3は50μmとなる。なお、図2では、各貫通孔の貫通孔外径は同一である。
 本発明のグラファイト複合材料のグラファイトフィルムの開孔率は本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、グラファイトフィルムの開孔率は、好ましくは40%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは10%以下である。グラファイトフィルムの開孔率が40%以下であれば、高い放熱性を保つことができる。
 本発明のグラファイト複合材料に使用されるグラファイトフィルムは本発明の目的を奏するものであれば特に制限されないが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つのフィルム表面処理が施されていることが好ましい。該表面処理を行うことで、樹脂層との層間強度の弱い貫通孔の形成されていない部分においてもグラファイトフィルムと樹脂層との層間強度を補うことができる。つまり、貫通孔内の樹脂で大きな剥離を抑制し、貫通孔間で発生する小さな剥離を表面処理によって抑制できる。
 本発明のグラファイト複合材料を有する回路基板は、熱伝導性に優れるため、放熱用の基板として好適に用いることができる。例えば、部品内蔵基板、LED用基板などの放熱がより必要とされる回路基板などが挙げられる。また、本発明のグラファイト複合材料は、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。例えば、回路基板の他にパワー半導体などが挙げられる。
 本発明で使用するグラファイトフィルムは特に制限はなく、高分子フィルムを熱処理して得られるグラファイトフィルムや、天然黒鉛を原料とするエキスパンドして得られるグラファイトフィルムを用いることができる。高分子を熱処理して得られるグラファイトフィルムの場合には、高い放熱性を有するがグラファイトの結晶構造が良好で、表面活性が低く、他材料との複合が難しいため、本発明の構成とすることで、放熱性、表面活性ともに優れたグラファイト複合材料を得ることができる。
 本発明で用いられるグラファイトフィルムの第一の製法は天然黒鉛を原料とするエキスパンドして得られるグラファイトフィルムである。これはグラファイトを硫酸などの酸に浸漬し、グラファイト層間化合物を作製した後にこれを熱処理、発泡させてグラファイト層間を剥離するものである。剥離後、グラファイト粉末を洗浄して酸を除去し、薄膜のグラファイト粉末を得る。この様な方法で得られたグラファイト粉末をさらに圧延ロール成型してグラファイトフィルムを得ることができる。
 本発明の目的に好ましく用いられるグラファイトフィルムの第二の製造方法は、グラファイトフィルムがポリイミド樹脂などの高分子フィルムの熱処理によって作製されたものである。
 高分子フィルムからグラファイトフィルムを得るには、まず、出発物質である高分子フィルムを減圧下もしくは不活性ガス中で1000℃程度の温度まで予備加熱処理して炭素化し、炭素化フィルムとする。その後、この炭素化フィルムを不活性ガス雰囲気下、2800℃以上の温度まで熱処理することによりグラファイト化させることで、良好なグラファイト結晶構造を形成することができ、熱伝導性に優れたグラファイトフィルムを得ることができる。本第二の製造方法によって製造されたグラファイトフィルムは、ほとんど吸水しないため、回路基板などに用いた場合にも、はんだ接合工程などの高温状態においても揮発分が発生しないため、樹脂との剥がれが発生しづらく、好適に用いることができる。
 (用途)
 本発明のグラファイト複合材料は、熱伝導性に優れるため、あらゆる熱に関わる用途に使用することが可能である。例えば、部品内蔵基板、LED用基板などの回路基板やパワー半導体などが挙げられる。
 (グラファイトフィルム)
 4,4’-オキシジアニリンの1当量を溶解したDMF(ジメチルフォルムアミド)溶液に、ビロメリット酸二無水物の1当量を溶解してポリアミド酸溶液(18.5wt%)を得た。この溶液を冷却しながら、ポリアミド酸に含まれるカルボン酸基に対して、1当量の無水酢酸、1当量のイソキノリン、およびDMFを含むイミド化触媒を添加し脱泡した。次にこの混合溶液が、乾燥後に予め定められた厚さ(75μm)になるようにアルミ箔上に塗布した。アルミ箔上の混合溶液層を、熱風オーブン、遠赤外線ヒーターを用いて乾燥した。以上により、厚さ75μmのポリイミドフィルムを作製した。
 このように作製されたポリイミドフィルムを黒鉛板に挟み、電気炉を用いて、1℃/minで1400℃まで昇温して炭素化処理を行った。炭素化処理により得られた炭素化フィルムを黒鉛板に挟み、黒鉛化炉を用いて昇温速度1℃/minで2900℃まで昇温して黒鉛化処理を行った後、単板プレスにて20MPaの圧力で圧縮処理を行い、グラファイトフィルム(厚さ40μm)を得た。以下の実施例、比較例ではこのグラファイトフィルムを使用した。
 (評価)
 <層間強度>
 1.はんだ耐熱性
 グラファイトフィルムと樹脂層の層間強度の評価は、下記に示すはんだ耐熱性を評価することで行った。はんだ耐熱試験においては、樹脂中から発生する揮発分が膨張し、層間強度の弱い部分があると剥がれが発生するため、はんだ耐熱試験を行うことで、層間強度を評価した。
 グラファイト複合材料を50mm×50mmにカットし、260℃のはんだ浴に10秒間浸漬し、評価を行った。実施例1~13、比較例1~4においては、はんだ浴に浸漬後、硫酸アンモニウム溶液で表面の銅箔をエッチングし、目視によって評価した。実施例14~18、比較例5は、はんだ浴に浸漬後、そのまま目視によって評価した。
 樹脂層とグラファイトフィルム間の剥がれや浮きが生じた領域の面積がグラファイト複合材料の全面積に占める割合が、1.0%未満の場合を「A」、1.0%以上10%未満の場合を「B」、10%以上25%未満の場合を「C」、25%以上50%未満の場合を「D」、50%以上の場合を「E」とした。
 2.ピール強度
 図3を参照して、グラファイト複合材料20の片面に両面テープ9(寺岡製作所製707)をラミネータを用いて貼り合わせた後、この両面テープ9を介してABS板10に貼り合わせた。その後、グラファイト複合材料20および両面テープ9を15mm幅にカットし、カバーレイ5とグラファイトフィルム6の層間を僅かに剥がし、剥がしたカバーレイ5をピール試験機のチャックで挟み、角度90°、ピール速度100mm/secで試験を行った。試験スタートから10mmの位置から60mmの位置までの測定値の平均値をサンプル幅である15mmで割った値をピール強度とした。なお、カバーレイ5が本発明でいう樹脂層に相当する。
 (実施例1)
 グラファイトフィルム(厚み40μm)にキーエンス製レーザーマーカMD-T1010にて、レーザー波長532nm、レーザーパワー80%、周波数50kHz、速度50mm/minで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径0.10mm、貫通孔ピッチ0.70mmとした(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.60mm、開孔率1.6%)。その後、図4のようにガラスエポキシプリプレグ31(パナソニック製R1661(100μm)、本発明でいう樹脂層に相当)をグラファイトフィルム6の両面に積層し、さらにその外側に圧延銅箔32(35μm)を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、100℃、1.0MPaにて10分間予備加熱した後、170℃まで昇温し、170℃、3.4MPaにて1時間保持して、エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂層が形成されたグラファイト複合材料を作成した。結果を表1に示す。
 (実施例2)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.15mm、貫通孔ピッチ0.70mm(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.55mm、開孔率3.6%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表1に示す。
 (実施例3)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.70mm(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.50mm、開孔率6.4%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表1に示す。
 (実施例4)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.25mm、貫通孔ピッチ0.70mm(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.45mm、開孔率10.0%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表1に示す。
 (比較例1)
 グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様である。結果を表1に示す。
 (比較例2)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.05mm、貫通孔ピッチ0.70mmとした(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.65mm、開孔率0.4%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 表1では、貫通孔の数を204個/cmとして比較を行った。表1の結果からグラファイトフィルムに貫通孔が形成されていない比較例1では、はんだ耐熱試験を行うと、グラファイトフィルムとエポキシ樹脂との層間で剥離が発生し、完全に剥がれてしまった。また、貫通孔は形成しているが、直径0.05mmと小さい貫通孔を形成した比較例2でも大きな剥がれが発生してしまった。一方、実施例1~実施例4のように貫通孔の直径を0.10mm以上と大きくすることで剥がれが抑制された。つまり、0.05mmと貫通孔直径が小さすぎる場合には、貫通孔内に形成されている樹脂層が十分な大きさを有さず引き抜かれやすくなるために、260℃といった高温で樹脂中から発生する揮発分の膨張に耐えることができず、グラファイトフィルムの表面に形成されている樹脂層の剥がれを抑制できなかったものである。
 また、実施例1~4の比較から貫通孔直径が0.10mm以上であると剥がれが抑制され、さらに貫通孔直径が大きくなると剥がれを抑制する効果が高くなっており、0.20mm以上であるとより効果が高いことがわかる。
 (実施例5)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.15mm、貫通孔ピッチ0.75mm(貫通孔数は178個/cm、貫通孔外径間距離0.60mm、開孔率3.1%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表2に示す。
 (実施例6)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.80mm(貫通孔数は156個/cm、貫通孔外径間距離0.60mm、開孔率4.9%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表2に示す。
 (実施例7)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.25mm、貫通孔ピッチ0.85mm(貫通孔数は138個/cm、貫通孔外径間距離0.60mm、開孔率6.8%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表2に示す。
 (比較例3)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.05mm、貫通孔ピッチ0.65mm(貫通孔数は237個/cm、貫通孔外径間距離0.60mm、開孔率0.5%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 表2では、貫通孔外径間距離を同じにして比較を行った。この結果から、表1の結果と同様、貫通孔の直径は、0.10mm以上だと剥がれを抑制できることがわかる。
 (実施例8)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ1.00mm(貫通孔数は100個/cm、貫通孔外径間距離0.80mm、開孔率3.1%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
 (実施例9)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.90mm(貫通孔数は123個/cm、貫通孔外径間距離0.70mm、開孔率3.9%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
 (実施例10)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.60mm(貫通孔数は278個/cm、貫通孔外径間距離0.40mm、開孔率8.7%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
 (実施例11)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.50mm(貫通孔数は400個/cm、貫通孔外径間距離0.30mm、開孔率12.6%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
 (実施例12)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.40mm(貫通孔数は625個/cm、貫通孔外径間距離0.20mm、開孔率19.6%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
 (比較例4)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ1.10mm(貫通孔数は83個/cm、貫通孔外径間距離0.90mm、開孔率2.6%)であること以外は、実施例1と同様である。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 表3では、貫通孔直径を0.20mmと同じにして比較を行った。比較例4のように貫通孔の数が83個/cmと少ない場合は、大きな剥がれが発生した。これは、貫通孔の数が83個/cmと少ない場合、貫通孔同士の間の隙間が大きくなるため、貫通孔と貫通孔の間の部分では剥がれが発生しやすいために発生したものである。一方、実施例8~12のように貫通孔の数が100個/cm以上の場合は、貫通孔と貫通孔の間での剥がれも抑制されてきていることがわかる。貫通孔の数は、多くなっているほど剥がれを抑制する効果が高くなっていることがわかり、実施例10や実施例11のように278個/cm以上貫通孔を形成した場合は、剥がれが発生しなかった。
 (実施例13)
 グラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、(株)信光電気計装から入手できるコロナマスターPS-10Sを用いて、コロナ放電密度が3000W・min/m2のコロナ放電処理を行ったこと以外は、実施例3と同様である。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 グラファイトフィルムに貫通孔を形成することに加えて、コロナ放電処理を行うことで、剥がれが発生しやすい貫通孔と貫通孔の間においても剥がれを抑制することができるため、コロナ放電処理を実施していない実施例3に比べて、コロナ放電処理を実施している実施例13のほうが剥がれが抑制された。
 (実施例14)
 グラファイトフィルム(40μm)にキーエンス製レーザーマーカMD-T1010にて、レーザー波長532nm、レーザーパワー80%、周波数50kHz、速度50mm/minで円形にくり抜くように貫通孔を形成した。その後、超音波洗浄機にてレーザー加工にて発生したグラファイトの粉を除去した。貫通孔は、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.70mmとした(貫通孔数は204個/cm、貫通孔外径間距離0.50mm、開孔率6.4%)。次にグラファイトフィルムに貫通孔を形成した後、グラファイトフィルムの両面に、(株)信光電気計装から入手できるコロナマスターPS-10Sを用いて、コロナ放電密度が3000W・min/m2のコロナ放電処理を行った。その後、図5のように、グラファイトフィルム6(40μm)、カバーレイ5(ニッカン工業製CISV-1225(エポキシ樹脂25μm、ポリイミドフィルム(PI)12.5μm))、銅貼りポリイミドフィルム8(パナソニック製R-F770(銅箔35μm、ポリイミドフィルム(PI)25μm))、ボンディングシート7(有沢製作所AY-25KA(エポキシ樹脂25μm))を積層した。その後、この積層体は、熱プレスを行って、グラファイト複合材料20を作成した。熱プレスは、前記積層体の両面に緩衝材を配置し、100℃、3.0MPaにて10分間予備加熱した後、160℃まで昇温し、160℃、3.0MPaにて1時間保持して、樹脂を硬化させた。このようにして、貫通孔内にも樹脂が形成されたグラファイト複合材料20を作成した。結果を表5に示す。
 (実施例15)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.50mm(貫通孔数は400個/cm、貫通孔外径間距離0.30mm、開孔率12.6%)であること以外は、実施例14と同様である。結果を表5に示す。
 (比較例5)
 グラファイトフィルムに貫通孔を形成しなかったこと以外は、実施例14と同様である。結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
 (実施例16)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.10mm、貫通孔ピッチ0.35mm(貫通孔数は816個/cm、貫通孔外径間距離0.25mm、開孔率6.4%)であること以外は、実施例14と同様である。結果を表6に示す。
 (実施例17)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.15mm、貫通孔ピッチ0.45mm(貫通孔数は494個/cm、貫通孔外径間距離0.30mm、開孔率8.7%)であること以外は、実施例14と同様である。結果を表6に示す。
 (実施例18)
 グラファイトフィルムに形成した貫通孔が、直径0.20mm、貫通孔ピッチ0.60mm(貫通孔数は278個/cm、貫通孔外径間距離0.40mm、開孔率8.7%)であること以外は、実施例14と同様である。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
 グラファイトフィルムに貫通孔が形成されておらず、はんだ耐熱試験で剥がれが大きく発生した比較例5では、ピール強度が0.02N/mmであった。一方、はんだ耐熱試験で剥がれが改善された実施例16~実施例18ではピール強度も向上しており、0.15N/mm以上であった。また、実施例16~実施例18の比較からはんだ耐熱性が向上するとピール強度も向上していることがわかる。
 1  貫通孔
 2  貫通孔ピッチ
 3  貫通孔外径間距離
 4  貫通孔直径
 5  カバーレイ
 6  グラファイトフィルム
 7  ボンディングシート
 8  銅貼りポリイミドフィルム
 9  両面テープ
 10 ABS板
 20 グラファイト複合材料
 31 ガラスエポキシプリプレグ
 32 銅箔
 

Claims (5)

  1.  グラファイトフィルムの少なくとも片面に樹脂層が形成されたグラファイト複合材料であって、該グラファイトフィルムに貫通孔が形成されており、該貫通孔の数は100~1000個/cmで、かつ直径が0.10mm以上1.00mm以下であり、該樹脂層の一部が該貫通孔内にも形成されていることを特徴とするグラファイト複合材料。
  2.  前記グラファイト複合材料の層間強度が0.15N/mm以上である請求項1に記載のグラファイト複合材料。
  3.  前記貫通孔の外径間の距離が0.80mm以下である請求項1又は請求項2に記載のグラファイト複合材料。
  4.  前記グラファイトフィルムが、コロナ処理、火炎処理、紫外線処理、アルカリ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理、及びプラズマ処理からなる群より選択される少なくとも1つのフィルム表面処理が施されていることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれかに記載のグラファイト複合材料。
  5.  請求項1~請求項4のいずれかに記載のグラファイト複合材料を有することを特徴とする回路基板。
     
PCT/JP2013/004318 2012-07-19 2013-07-12 グラファイト複合材料 WO2014013711A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014525713A JPWO2014013711A1 (ja) 2012-07-19 2013-07-12 グラファイト複合材料
US14/413,734 US20150190982A1 (en) 2012-07-19 2013-07-12 Graphite composite material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-160742 2012-07-19
JP2012160742 2012-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014013711A1 true WO2014013711A1 (ja) 2014-01-23

Family

ID=49948554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/004318 WO2014013711A1 (ja) 2012-07-19 2013-07-12 グラファイト複合材料

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150190982A1 (ja)
JP (1) JPWO2014013711A1 (ja)
TW (1) TW201404714A (ja)
WO (1) WO2014013711A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018002571A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 品▲ユ▼ ▲コ▼ 人工グラファイトシートの製造方法及びその製品
WO2018012445A1 (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 金属張積層板及びプリント配線板
WO2020066634A1 (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 株式会社カネカ 異方性グラファイトおよび異方性グラファイト複合体

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107846810A (zh) * 2016-09-18 2018-03-27 鹏鼎控股(深圳)股份有限公司 散热结构及其制作方法及电子设备
US20210385984A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-09 Dupont Electronics, Inc. Multifunctional flexible laminates, related articles, and methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05154057A (ja) * 1991-12-09 1993-06-22 Tokai Carbon Co Ltd 調理用プレート
JP2008042120A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱伝導基板とその製造方法及びこれを用いた電子機器
JP2008214171A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Kaneka Corp グラファイトフィルムおよびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05154057A (ja) * 1991-12-09 1993-06-22 Tokai Carbon Co Ltd 調理用プレート
JP2008042120A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱伝導基板とその製造方法及びこれを用いた電子機器
JP2008214171A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Kaneka Corp グラファイトフィルムおよびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018002571A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 品▲ユ▼ ▲コ▼ 人工グラファイトシートの製造方法及びその製品
WO2018012445A1 (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 金属張積層板及びプリント配線板
WO2020066634A1 (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 株式会社カネカ 異方性グラファイトおよび異方性グラファイト複合体
JPWO2020066634A1 (ja) * 2018-09-27 2021-09-09 株式会社カネカ 異方性グラファイトおよび異方性グラファイト複合体
JP7232257B2 (ja) 2018-09-27 2023-03-02 株式会社カネカ 異方性グラファイトおよび異方性グラファイト複合体

Also Published As

Publication number Publication date
TW201404714A (zh) 2014-02-01
JPWO2014013711A1 (ja) 2016-06-30
US20150190982A1 (en) 2015-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI525037B (zh) Graphite composite film
WO2014013711A1 (ja) グラファイト複合材料
JP6322885B2 (ja) プリント配線板の製造方法
KR100973392B1 (ko) 폴리이미드 필름 및 그것을 이용한 폴리이미드 금속적층체와 그 제조 방법
JP5615253B2 (ja) 厚膜ポリイミドフレキシブル金属積層板の製造方法
JP5556416B2 (ja) ポリイミドボード、金属積層ポリイミドボード、およびプリント配線板
JP2006068920A (ja) フレキシブル銅箔ポリイミド積層板の製造方法
JP6793232B2 (ja) リジッドフレキシブル基板
JP2008091463A (ja) 両面フレキシブル銅張積層基板及びキャリア付両面フレキシブル銅張積層基板の製造方法
JP2007098791A (ja) フレキシブル片面銅張ポリイミド積層板
JP4757645B2 (ja) 両面金属張積層板の製造方法
JP6412012B2 (ja) 多層フレキシブル金属張積層体及びその製造方法
JP4231511B2 (ja) ポリイミドフィルム、ポリイミド金属積層体及びその製造方法
JP2015211085A (ja) 回路基板の製造方法
JP6774285B2 (ja) 金属張積層板
JP2019016811A (ja) 回路基板の製造方法
JP2004276401A (ja) 樹脂フィルム、積層体及び、それを用いてなるプリント配線板とその製造方法
JP2005135985A (ja) プリント配線板の製造方法
JPS6361030A (ja) ポリイミドフイルム及びその製造法
TWI614108B (zh) 製造厚的聚醯亞胺撓性金屬披覆積層板的方法
JP6476901B2 (ja) 多層配線基板の製造方法
JP2002185093A (ja) 両面配線基板用積層体および両面配線基板
KR20120134666A (ko) 후막 폴리이미드 금속박 적층체의 제조방법
JP2018126887A (ja) 多層ポリイミドフィルムの製造方法
CN117484977A (zh) 高剥离聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13819655

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014525713

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14413734

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13819655

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1