本發(fā)明涉及石墨層疊體、石墨層疊體的制造方法、熱傳輸用構(gòu)造物以及棒狀熱傳輸體。
背景技術(shù):
近年,為解決電子設(shè)備的發(fā)熱問題,要求提供能夠有效地將熱源所產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)移至溫度低的部位,從而抑制電子設(shè)備溫度上升的散熱部件。作為這樣的散熱部件,采用了石墨片(例如,參照專利文獻(xiàn)1~3)、熱管(例如,參照專利文獻(xiàn)4以及5)。
高分子煅燒型的石墨片具有優(yōu)越的散熱特性,作為散熱元件用于搭載在電腦等電子設(shè)備或者電氣設(shè)備上的半導(dǎo)體元件及其他發(fā)熱元件等上。石墨片作為散熱元件使用時(shí)大多例如貼在電腦設(shè)備的液晶顯示器的整個(gè)背面。
但是,由于近年半導(dǎo)體元件的高性能化,出現(xiàn)了cpu的小型化以及高功率化,從而使元件局部發(fā)熱量增加。雖然使用石墨片能夠?qū)崿F(xiàn)散熱,但是在將發(fā)熱體發(fā)出的熱傳送至低溫部位方面還存在不足,因此智能手機(jī)等cpu大量發(fā)熱的電子設(shè)備中需要進(jìn)一步的散熱方法。
例如,在個(gè)人電腦等大型電子設(shè)備中,將熱管用作傳輸cpu所產(chǎn)生的大量熱的元件。熱管具有在銅制的管中封入液體的結(jié)構(gòu),該液體在加熱部被加熱氣化時(shí)從電子設(shè)備獲得氣化熱,由此使電子設(shè)備冷卻。氣化的氣體移動(dòng)至冷卻部并發(fā)生液化,然后,該液體再次返回加熱部,對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻。即在熱管中反復(fù)發(fā)生氣化與液化,由此能夠有效地對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻。另外,針對(duì)智能手機(jī)等小型化、高功率化的設(shè)備,技術(shù)人員也致力于改進(jìn)熱管的管截面形狀及尺寸、管的材質(zhì)及工作液的材質(zhì)。
另外,專利文獻(xiàn)1記載了將利用粘合材使石墨薄膜層疊而形成的石墨塊切片加工而得到的散熱板。與本發(fā)明不同,專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)是先將沿面方向進(jìn)行取向的石墨薄膜層疊形成石墨塊,將該石墨塊沿層疊方向切成薄片,從而得到沿厚度方向進(jìn)行取向的柔軟的散熱板。
(現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))
(專利文獻(xiàn))
專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報(bào)“特開2009-295921號(hào)公報(bào)(2009年12月17日公開)”
專利文獻(xiàn)2:日本公開專利公報(bào)“特開平7-109171號(hào)公報(bào)(1995年4月25日公開)”
專利文獻(xiàn)3:日本公開專利公報(bào)“特開2008-305917號(hào)公報(bào)(2008年12月18日公開)”
專利文獻(xiàn)4:國(guó)際公布wo2012/147217號(hào)公報(bào)(2012年11月1日公開)
專利文獻(xiàn)5:國(guó)際公布wo2014/077081號(hào)公報(bào)(2014年5月22日公開)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
(本發(fā)明所要解決的課題)
熱管的工作原理是通過如上所述的循環(huán)來傳輸熱,即,在高溫部位工作液吸熱蒸發(fā),氣化的氣體經(jīng)過中空部向低溫部位移動(dòng),凝集成液狀,再返回高溫部。
因此,當(dāng)cpu等發(fā)熱部的功率高,與發(fā)熱部接觸的熱管的溫度升高時(shí),由于急速蒸發(fā),導(dǎo)致工作液消失,無法進(jìn)行冷卻,會(huì)發(fā)生所謂的“干透”。也就是說熱管即使暫時(shí)處于高溫,也可能一瞬間就無法使用。所以,熱管存在著在特定溫度下熱傳輸能力急劇下降,因而無法穩(wěn)定使用以及使用溫度受到限制的課題。
由此,需要開發(fā)以與熱管不同的材料制作的、且以與熱管不同的原理工作的、能夠防止發(fā)生干透的新的熱傳輸體。
本發(fā)明人在為了解決上述課題而銳意研究的過程中發(fā)現(xiàn)在制作熱傳輸體時(shí)將石墨片的層疊體用于熱管的原料是解決上述課題的方法之一。石墨片的優(yōu)勢(shì)在于:i)能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、薄型化以及輕量化,ii)不易受重力影響。由此,迄今為止,將不層疊的一張石墨片用作散熱部件是技術(shù)常識(shí),本領(lǐng)域的技術(shù)人員沒有將石墨片層疊以用作熱傳輸體的概念,并且,也沒有將該層疊體成形為預(yù)期形狀以用作熱傳輸體原料的概念。
但是,本發(fā)明人在將石墨片的層疊體用作熱傳輸體的原料時(shí),還面臨了其他課題。
例如,將石墨片與粘接層單純層疊以用作熱傳輸體的原料,只能實(shí)現(xiàn)比預(yù)期導(dǎo)熱率(理論導(dǎo)熱率=石墨片的導(dǎo)熱率×石墨片的合計(jì)厚度÷石墨片與粘接層的層疊體的厚度)低很多的導(dǎo)熱率。
另外,以高分子薄膜作為原料制作的石墨片氣體透過性低,氣體會(huì)進(jìn)入石墨片與粘接層之間形成空隙,該空隙會(huì)導(dǎo)致最終得到的熱傳輸體的強(qiáng)度下降且最終得到的熱傳輸體的導(dǎo)熱特性下降。
作為氣體進(jìn)入的主要原因,可以舉出(i)在石墨片與粘接層的層疊工序中氣體進(jìn)入,(ii)從粘接層產(chǎn)生氣體。例如,如果將丙烯系粘接劑、橡膠片等玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以下的材料用于粘接層,則層疊時(shí)氣體容易進(jìn)入石墨片與粘接層之間。特別是粘接層的厚度薄,則粘接層的自支持性低,操作的難度大,石墨片與粘接層之間容易進(jìn)入氣體。另外,在石墨片與粘接層的層疊工序中,如果粘接層產(chǎn)生氣體,或者如果具備石墨片與粘接層的層疊體的電子設(shè)備發(fā)熱,而該熱導(dǎo)致粘接層產(chǎn)生氣體,則氣體會(huì)進(jìn)入石墨片與粘接層之間。進(jìn)入了氣體的石墨層疊體的易傳熱性及剝離強(qiáng)度會(huì)下降。
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有課題而進(jìn)行的,第一發(fā)明的目的是提供不受使用溫度限制、可穩(wěn)定使用的棒狀熱傳輸體、以及具備該棒狀熱傳輸體的電子設(shè)備。第二發(fā)明的目的是提供導(dǎo)熱率高且內(nèi)部難以產(chǎn)生空隙的石墨層疊體、該石墨層疊體的制造方法、以及含有該石墨層疊體的熱傳輸用構(gòu)造物。第三發(fā)明的目的是提供易傳熱性及剝離強(qiáng)度好的石墨層疊體以及該石墨層疊體的制造方法。
(用以解決課題的方案)
以下的(1)~(10)與上述第一發(fā)明對(duì)應(yīng)。
(1)為解決上述課題,本發(fā)明的熱傳輸體是一種棒狀熱傳輸體,其特征在于:在該棒狀熱傳輸體的一端部與高溫部位接觸且另一端部與保持20℃的低溫部位接觸的條件下測(cè)定的該棒狀熱傳輸體的導(dǎo)熱率滿足式(1)的關(guān)系,
λa/λb>0.7式(1)
式(1)中,λa表示上述高溫部位的溫度是100℃時(shí)的導(dǎo)熱率,λb表示上述高溫部位的溫度是50℃時(shí)的導(dǎo)熱率。
(2)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體優(yōu)選含有石墨。
(3)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體優(yōu)選具有層狀結(jié)構(gòu)。
(4)為解決上述課題,本發(fā)明的熱傳輸體是棒狀熱傳輸體,該棒狀熱傳輸體的特征在于:其由石墨片與粘接層交互層疊而成,上述石墨片的層疊數(shù)為3層以上且500層以下。
(5)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的截面的短軸a與長(zhǎng)軸b的比a/b優(yōu)選為1/500以上。
(6)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的棒長(zhǎng)l優(yōu)選為4cm以上。
(7)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體優(yōu)選為:在以該棒狀熱傳輸體與地面呈水平的方式保持該棒狀熱傳輸體的兩端部,然后松開對(duì)一端部的保持的情況下,松開保持后的端部的中心位置從松開保持前的位置垂直向下變化的距離為棒長(zhǎng)l的10%以下。
(8)本發(fā)明的棒狀熱傳輸體優(yōu)選被用作熱管。
(9)為解決上述課題,本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的特征在于:該棒狀熱傳輸體被安裝在電子設(shè)備內(nèi)部使用,該棒狀熱傳輸體含有石墨成分,并且,該棒狀熱傳輸體的一端部與發(fā)熱體連接且另一端部與溫度比發(fā)熱體低的低溫部位連接,從而該棒狀熱傳輸體被用作高速散熱路(thermalhighway)。
(10)為解決上述課題,本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于:具備發(fā)熱體、溫度比發(fā)熱體低的低溫部、以及高速散熱路,上述高速散熱路是本發(fā)明的棒狀熱傳輸體。
以下的(11)~(25)與上述第二發(fā)明對(duì)應(yīng)。
(11)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的特征在于:該石墨層疊體含有交互層疊的石墨片與粘接層,上述粘接層含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,上述粘接層的吸水率為2%以下且上述粘接層的厚度低于15μm,該石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)為3層以上。
(12)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的特征在于:該石墨層疊體含有交互層疊的石墨片與粘接層,上述粘接層含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,上述粘接層的厚度低于15μm,該石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)為3層以上,該石墨層疊體的吸水率為0.25%以下。
(13)本發(fā)明的石墨層疊體中,優(yōu)選上述熱塑性樹脂以及上述熱固化性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上。
(14)本發(fā)明的石墨層疊體中,優(yōu)選上述石墨片在其面方向上的導(dǎo)熱率為1000w/(m·k)以上。
(15)本發(fā)明的石墨層疊體優(yōu)選具有在其至少一個(gè)以上的彎曲部被彎折了的形狀。
(16)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的特征在于:該石墨層疊體由具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的石墨片以及具有該表面的粘接層在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與上述表面垂直相交的z軸方向交互層疊而成,該石墨層疊體具有在其至少兩個(gè)以上的彎曲部被彎折了的形狀,上述彎曲部分別為以下(a)~(c)中的任一種:
(a)將該石墨層疊體向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲而成的第一彎曲部、
(b)將上述石墨層疊體向上述z軸方向彎曲而成的第二彎曲部、
(c)將上述石墨層疊體向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲而成的第三彎曲部。
(17)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的特征在于:
該石墨層疊體由具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的石墨片以及具有該表面的粘接層在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與該表面垂直相交的z軸方向交互層疊而成,該石墨層疊體具有在其至少一個(gè)以上的彎曲部被彎折了的形狀,上述彎曲部分別為以下的(c)。
(c)將該石墨層疊體向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲而成的第三彎曲部。
(18)本發(fā)明的石墨層疊體優(yōu)選為:以該石墨層疊體與地面呈水平的方式將該石墨層疊體的一端部固定,然后相對(duì)于該石墨層疊體中的與被固定的上述端部相距4cm的位置上的截面施加每1mm2為0.7g的負(fù)荷時(shí),上述截面的位移為15mm以下。
(19)為解決上述課題,本發(fā)明的熱傳輸用構(gòu)造物的特征在于:具備發(fā)熱元件以及本發(fā)明的石墨層疊體,上述石墨層疊體與由于上述發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分、以及溫度比上述高溫部位低的部位即低溫部位連接在一起。
(20)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法的特征在于:上述石墨層疊體含有交互層疊的石墨片及粘接層,該制造方法具有:層疊工序,將上述石墨片與上述粘接層交互層疊,從而形成層疊物;以及粘接工序,通過對(duì)上述層疊物進(jìn)行加壓或者進(jìn)行加熱以及加壓,使上述石墨片與粘接層粘接,從而形成上述石墨層疊體。
(21)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,作為優(yōu)選,上述粘接層含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,并且上述粘接層的吸水率為2%以下。
(22)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,作為優(yōu)選,上述粘接層在25℃下的粘接力為1n/25mm以下。
(23)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,上述粘接工序優(yōu)選包含:彎曲部形成工序,形成具有至少一個(gè)以上用以將上述石墨層疊體彎曲的彎曲部的石墨層疊體。
(24)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,上述層疊工序優(yōu)選包括如下工序:將具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的上述石墨片以及具有該表面的上述粘接層,在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與上述表面垂直相交的z軸方向交互層疊,從而形成上述層疊物;
上述彎曲部形成工序優(yōu)選包括形成具有兩個(gè)以上彎曲部的石墨層疊體的、以下彎曲部形成工序(d)~(h)中的至少一方:
(d)第一彎曲部形成工序,沿著上述z軸方向?qū)⒓訜嵋约凹訅汉蟮纳鲜鰧盈B物切斷來從上述層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲的第一彎曲部;
(e)第二彎曲部形成工序,利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的第二彎曲部;
(f)第三彎曲部形成工序,利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓來使該層疊物向z軸方向彎曲,然后沿著上述z軸方向?qū)⒃搶盈B物切斷來從該層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的第二彎曲部;
(g)第四彎曲部形成工序,沿著上述z軸方向?qū)⒓訜嵋约凹訅汉蟮纳鲜鰧盈B物切斷來從上述層疊物上切下向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲的石墨層疊體半成品,然后利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)該石墨層疊體半成品進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部;
(h)第五彎曲部形成工序,利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓來使該層疊物向z軸方向彎曲,然后相對(duì)于上述z軸方向斜著切斷該層疊物來從該層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部。
(25)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,上述層疊工序優(yōu)選包括如下工序:將具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的上述石墨片以及具有該表面上述粘接層,在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與上述表面垂直相交的z軸方向交互層疊,從而形成上述層疊物;
上述彎曲部形成工序優(yōu)選包括用以形成具有一個(gè)以上彎曲部的石墨層疊體的、以下彎曲部形成工序(g)以及(h)中中的至少一方:
(g)第四彎曲部形成工序,沿著上述z軸方向?qū)⒓訜嵋约凹訅汉蟮纳鲜鰧盈B物切斷來從上述層疊物上切下向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲的石墨層疊體半成品,然后利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)該石墨層疊體半成品進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部;
(h)第五彎曲部形成工序,利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓來使該層疊物向z軸方向彎曲,然后相對(duì)于上述z軸方向斜著切斷該層疊物來從該層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部。
以下(26)~(31)與上述第三發(fā)明對(duì)應(yīng)。
(26)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的特征在于:該石墨層疊體含有交互層疊的石墨片與粘接層,上述粘接層含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,該石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)為3層以上,上述石墨片與上述粘接層相互密接且密接的面積占界面的50%以上。
(27)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法的特征在于:該制造方法具備:層疊工序,將作為粘接層的材料的粘接層材料與石墨片交互地多層層疊,從而得到層疊物;以及粘接工序,對(duì)上述層疊物進(jìn)行加熱來使上述粘接層材料熱熔融在上述石墨片上,從而得到上述粘接層與該石墨片交互層疊著的石墨層疊體,并且,上述粘接層材料含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,上述粘接工序中,至少進(jìn)行對(duì)上述層疊物加壓的第一加壓,直至上述粘接層材料的溫度達(dá)到[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]為止,上述第一加壓中,以不使上述粘接層材料熱熔融在上述石墨片上的方式,對(duì)上述層疊物進(jìn)行加壓,上述粘接工序中,在上述粘接層材料的溫度達(dá)到[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]后,進(jìn)一步至少進(jìn)行對(duì)上述層疊物加壓的第二加壓,上述第二加壓中,以使上述粘接層材料熱熔融在上述石墨片上的方式,對(duì)上述層疊物進(jìn)行加壓。
(28)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,優(yōu)選在上述第二加壓中,以比上述第一加壓時(shí)高的壓力對(duì)上述層疊物進(jìn)行加壓。
(29)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,優(yōu)選在上述第二加壓中,以比上述第一加壓時(shí)高的壓力及溫度對(duì)上述層疊物進(jìn)行加壓。
(30)本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法中,優(yōu)選從上述粘接工序開始時(shí)起,進(jìn)行上述第一加壓。
(31)為解決上述課題,本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法的特征在于:該制造方法具備:層疊工序,將作為粘接層的材料的粘接層材料與石墨片交互地多層層疊,從而得到層疊物;以及粘接工序,對(duì)上述層疊物進(jìn)行加熱來使上述粘接層材料熱熔融在上述石墨片上,從而得到上述粘接層與該石墨片交互層疊著的石墨層疊體,并且,上述粘接層材料含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,在上述層疊工序中將上述層疊物多層層疊。
(本發(fā)明的效果)
本發(fā)明(第一發(fā)明)的棒狀熱傳輸體的效果在于能夠在廣泛的溫度范圍下使用。
本發(fā)明(第二發(fā)明)的效果在于能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)熱率高且內(nèi)部難以產(chǎn)生空隙的石墨層疊體、以及該石墨層疊體的制造方法。本發(fā)明(第一發(fā)明)的效果在于在制造石墨層疊體時(shí)能夠在使各層較好地層疊的同時(shí)對(duì)各層較好地進(jìn)行切斷。
本發(fā)明(第三發(fā)明)的效果在于能夠?qū)崿F(xiàn)易傳熱性及剝離強(qiáng)度好的石墨層疊體以及該石墨層疊體的制造方法。
附圖說明
圖1示出石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)。
圖2示出具有彎曲部的石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式。
圖3示出具有彎曲部的石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式。
圖4示出具有彎曲部的石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式。
圖5示出具有彎曲部的石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式。
圖6示出具有彎曲部的石墨層疊體的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。
圖7示出具有彎曲部的石墨層疊體的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。
圖8示出具有彎曲部的石墨層疊體的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。
圖9示出具有未粘接部的彎曲部的一個(gè)實(shí)施方式。
圖10示出具有未粘接部的彎曲部的一個(gè)實(shí)施方式。
圖11示出熱傳輸用構(gòu)造物的一個(gè)實(shí)施方式。
圖12示出熱傳輸用構(gòu)造物的一個(gè)實(shí)施方式。
圖13示出熱傳輸用構(gòu)造物的一個(gè)實(shí)施方式。
圖14示出石墨層疊體相對(duì)于高溫部位的設(shè)置的一個(gè)實(shí)施方式。
圖15示出石墨層疊體相對(duì)于高溫部位的設(shè)置的一個(gè)實(shí)施方式。
圖16示出層疊面與高溫部位對(duì)置時(shí)的石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式。
圖17示出石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式的尺寸。
圖18示出石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式的尺寸。
圖19示出具有彎曲部的石墨層疊體的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。
圖20示出石墨層疊體的一個(gè)實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)。
圖21示出具有彎曲部的石墨層疊體的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式。
圖22示出測(cè)定易傳熱性的裝置。
圖23示出本發(fā)明測(cè)定導(dǎo)熱率的裝置。
圖24示出將本發(fā)明的棒狀熱傳輸體作為高速散熱路(thermalhighway)設(shè)置在智能手機(jī)上。
圖25是本發(fā)明的實(shí)施例以及比較例的λa/λb坐標(biāo)圖。
圖26示出本發(fā)明中變形率的測(cè)定方法。
圖27示出一例通過貼合加工制作石墨復(fù)合薄膜的制作工序。
圖28的(a)以及(b)示出具有彎曲部的石墨層疊體在各種設(shè)備的內(nèi)部中的設(shè)置例,是具備石墨層疊體的設(shè)備的側(cè)視圖。
圖29的(a)是棒狀熱傳輸體的側(cè)視圖,(b)是棒狀熱傳輸體的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下,對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明,但本發(fā)明并不限定于此。本發(fā)明不限定為以下說明的各方案,本發(fā)明可在權(quán)利要求書所示的范圍進(jìn)行各種變更,對(duì)不同實(shí)施方式及實(shí)施例中分別公開的技術(shù)手段進(jìn)行適當(dāng)組合而得到的實(shí)施方式及實(shí)施例也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。另外,本說明書中記載的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)及專利文獻(xiàn)均作為本說明書的參考文獻(xiàn)進(jìn)行援用。此外,除特別說明外,本說明書中表示數(shù)值范圍的“a~b”意指“a以上b以下”。
通過后述[實(shí)施方式a]及<實(shí)施例a>對(duì)上述第一發(fā)明進(jìn)行說明,通過后述[實(shí)施方式b]及<實(shí)施例b>對(duì)上述第二發(fā)明進(jìn)行說明,通過后述[實(shí)施方式c]及<實(shí)施例c>對(duì)上述第三發(fā)明進(jìn)行說明。此外,后述[實(shí)施方式d]是第一發(fā)明、第二發(fā)明及第三發(fā)明中均包含的實(shí)施方式。
[實(shí)施方式a]
本發(fā)明是棒狀熱傳輸體,在該棒狀熱傳輸體的一端部與高溫部位接觸且另一端部與保持20℃的低溫部位接觸的條件下測(cè)定的該棒狀熱傳輸體的導(dǎo)熱率滿足式(1)的關(guān)系。
λa/λb>0.7式(1)
式(1)中,λa表示上述高溫部位的溫度是100℃時(shí)的導(dǎo)熱率,λb表示上述高溫部位的溫度是50℃時(shí)的導(dǎo)熱率。
在智能手機(jī)及平板電腦等小型化、高功率化的電子設(shè)備中,由于cpu的發(fā)熱量大而采用熱管作為將上述熱盡量向遠(yuǎn)離cpu的部位有效轉(zhuǎn)移的手段。熱管能夠?qū)㈦娮釉O(shè)備的高溫部位(cpu等發(fā)熱部或者發(fā)熱部附近)與電子設(shè)備的低溫部位(比高溫部位溫度低的部位)直接連接從而傳輸熱,因此熱管被用作電子設(shè)備的內(nèi)置高速散熱路(thermalhighway)。將熱管用作高速散熱路時(shí)存在如下的問題,當(dāng)cpu的發(fā)熱量急速增加,電子設(shè)備的溫度急速上升時(shí),熱管中空部?jī)?nèi)的工作液蒸發(fā)消失,無法對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻。這被稱為“干透”,只要使用熱管進(jìn)行熱傳輸,就無法避免這個(gè)問題。
于是,本發(fā)明人認(rèn)為只要提供不需要工作液的、原理不同的高速散熱路,就能夠避免干透的問題。使用不具有中空部及工作液的棒狀材料作為高速散熱路,能夠避免干透的問題。另外,棒狀材料本身需要具備能夠傳輸熱的能力。于是,本發(fā)明人關(guān)注石墨材料,將石墨材料成形為棒狀,代替熱管用作高速散熱路,并對(duì)其熱傳輸能力進(jìn)行了評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)其不僅能夠避免干透,并且熱傳輸能力優(yōu)越。
石墨材料可用于鋰離子電池的負(fù)極材料以及潤(rùn)滑劑。另外,石墨材料可用于電子設(shè)備的散熱板。用于散熱板的石墨材料薄而剛度小。本發(fā)明人專門將作為散熱材直接使用的該薄且柔軟的散熱板多層層疊(層狀結(jié)構(gòu))。并且,將該層疊體成形為適用于高速散熱路的各種形狀、硬度及大小的棒,并評(píng)價(jià)了該棒的熱傳輸能力。其結(jié)果是本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述棒在顯示出極優(yōu)越的熱傳輸能力的同時(shí),完全不會(huì)發(fā)生干透,將上述棒作為高速散熱路使用時(shí),能不受發(fā)熱部溫度的影響,總是維持恒定的熱傳輸。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),發(fā)現(xiàn)石墨能夠較好地用作高速散熱路的材料。
如圖24所示的例子,本發(fā)明的熱傳輸體能夠用作電子設(shè)備的高速散熱路,通過本發(fā)明的熱傳輸體,能夠如上所述,將cpu等高溫部位與對(duì)其散熱的低溫部位直接連接而有效地傳輸熱。圖24中,在智能手機(jī)的外殼304內(nèi)部的板303上,設(shè)置了本發(fā)明的棒狀熱傳輸體301用作高速散熱路。將棒狀熱傳輸體301用作高速散熱路時(shí),能夠避免第1cpu302等發(fā)熱部發(fā)出的熱傳給耐熱性小的第2cpu305,并且,通過將棒成形為能夠從發(fā)熱體直接向低溫部傳熱的預(yù)期形狀及大小,能夠具有防止電子設(shè)備內(nèi)的芯片等其他元件劣化的優(yōu)點(diǎn)。因此,本發(fā)明的熱傳輸體需要為棒狀。棒狀是指所謂的單軸方向上細(xì)長(zhǎng)的棒狀形狀,棒的截面形狀并無特別限定,例如可以是長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形或者多角形。
為了更具體地說明本發(fā)明的熱傳輸體是能夠用作高速散熱路的棒狀,以下對(duì)優(yōu)選的棒的截面(與棒的長(zhǎng)軸方向垂直的截面)的大小(長(zhǎng)軸與短軸的比)及棒的長(zhǎng)度進(jìn)行說明。
圖29的(a)是棒狀熱傳輸體601的側(cè)視圖,圖29的(b)是圖29的(a)的虛線處的棒狀熱傳輸體601的截面圖。如圖29的(a)所示,棒狀熱傳輸體601沿長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度為l。另外,如圖29的(b)所示,棒狀熱傳輸體601的截面的短軸長(zhǎng)度為a,長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為b。
在將棒的截面的短軸設(shè)為a,將長(zhǎng)軸設(shè)為b的情況下,優(yōu)選a/b為1/500以上。a/b為1/200以上,則棒的截面內(nèi)任意地點(diǎn)之間的溫度差小,熱傳輸效率高,因此更優(yōu)選,更優(yōu)選a/b為1/100以上。如果截面的大小在長(zhǎng)邊方向上發(fā)生變化,則以a與b的差最大時(shí)的點(diǎn)來規(guī)定a/b。棒的長(zhǎng)度l優(yōu)選為4cm以上。盡管棒的長(zhǎng)度取決于所使用的智能手機(jī)及平板電腦的大小,從熱傳輸?shù)挠^點(diǎn)來看,優(yōu)選從發(fā)熱部將熱向更遠(yuǎn)的地方傳輸,因此,在使用的電子設(shè)備中,棒的長(zhǎng)度l優(yōu)選為充分長(zhǎng)度從而能夠直接連接距離發(fā)熱部很遠(yuǎn)的低溫部。
另外,關(guān)于長(zhǎng)軸b與棒的長(zhǎng)度l的比l/b,當(dāng)要將熱傳輸?shù)教囟ǖ膱?chǎng)所(例如,電子設(shè)備(例如筆記本電腦)中的石墨片、金屬或者散熱片)時(shí),或者將棒狀熱傳輸體與石墨片及金屬板等并用時(shí),l/b優(yōu)選為5以上。l/b為10以上,則能縮減熱管在電子設(shè)備內(nèi)所占的區(qū)域,因此更優(yōu)選,更優(yōu)選l/b為20以上。l/b的上限值并無特別限定,在智能手機(jī)及平板電腦設(shè)備等以面散熱方式將熱傳向空氣等的情況下,l/b優(yōu)選為100以下(更具體地為1~100),l/b更優(yōu)選為10以下(更具體地為1~10),l/b進(jìn)而優(yōu)選為5以下(更具體地為1.2~5)。長(zhǎng)軸b的長(zhǎng)度并無特別限定,優(yōu)選與熱源的短邊長(zhǎng)度相同,或者比熱源的短邊長(zhǎng)度長(zhǎng)。該方案能夠有效地從熱源傳輸熱。
另外,為了具體地表示本發(fā)明的熱傳輸體為與片狀不同的棒狀,可以用難變形性(變形率)來表述本發(fā)明的熱傳輸體。通過以下方法測(cè)定變形率。如圖26的(1)所示,以使棒狀熱傳輸體301與地面平行(水平)的方式,通過第1夾板312、第2夾板313分別保持棒狀熱傳輸體301的兩端部,然后,如圖26的(2)所示,松開第2夾板313的保持。設(shè)保持松開前與松開后間的、棒狀熱傳輸體301的端部中心的下垂距離為x,設(shè)棒狀熱傳輸體301的長(zhǎng)度為l,用x/l來定義棒狀熱傳輸體301的變形率。本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的變形率為10%以下,因此本發(fā)明的棒狀熱傳輸體較硬。如上所述,從能夠確保熱傳輸體本身的強(qiáng)度的方面看,本發(fā)明的棒狀熱傳輸體優(yōu)選為較硬的棒狀。
本發(fā)明人發(fā)明的棒狀熱傳輸體與現(xiàn)有的熱管不同,不會(huì)發(fā)生干透。對(duì)此,可以用熱傳輸體的導(dǎo)熱率來表述這一點(diǎn)。即,在本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的一端部與高溫部位接觸且另一端部與保持20℃的低溫部位接觸的條件下測(cè)定的該棒狀熱傳輸體的導(dǎo)熱率滿足式(1)的關(guān)系。
λa/λb>0.7式(1)
式(1)中,λa表示上述高溫部位的溫度是100℃時(shí)的導(dǎo)熱率,λb表示上述高溫部位的溫度是50℃時(shí)的導(dǎo)熱率。
可以使用圖23所示的測(cè)定裝置測(cè)定導(dǎo)熱率。圖23中,
1)使棒狀熱傳輸體301的端部328與流水323(低溫部位)接觸,將端部328的溫度保持為20℃。
2)將加熱器322(高溫部位)安裝在棒狀熱傳輸體301的端部327(換言之,使端部327與加熱器322(高溫部位)接觸)。將熱電偶325安裝在端部327與棒狀熱傳輸體301接觸的地方,將熱電偶326安裝在流水323與端部328接觸的地方。熱電偶325測(cè)定的溫度是高溫部位的溫度t,熱電偶326測(cè)定的溫度是低溫部位的溫度(20℃)。
3)用隔熱材料324包覆棒狀熱傳輸體301中除低溫部位之外的其他部位。
4)調(diào)整加熱器322的功率q,使高溫部位達(dá)到一定溫度。
此時(shí),可以根據(jù)截面s與軸向長(zhǎng)度l,基于下式來計(jì)算導(dǎo)熱率λ。
λ=q×l/[s(t-20℃)]
分別求取為使高溫部位達(dá)到100℃而調(diào)整的加熱器322的功率q、以及為使高溫部位達(dá)到50℃而調(diào)整的加熱器322的功率q,并求取高溫部位為100℃時(shí)的λa、以及高溫部位為50℃時(shí)的λb。采用高溫部位的溫度為100℃時(shí)的導(dǎo)熱率λa的理由在于:就現(xiàn)有的熱管而言,在調(diào)整加熱器功率以使高溫部達(dá)到100℃的情況下,工作液會(huì)被加熱至接近沸點(diǎn),在高溫部位容易發(fā)生干透,出現(xiàn)熱傳輸量急劇下降的現(xiàn)象。另一方面,采用高溫部位的溫度為50℃時(shí)的導(dǎo)熱率λb的理由在于:就現(xiàn)有的熱管而言,在調(diào)整加熱器功率以使高溫部達(dá)到50℃的情況下,是不會(huì)發(fā)生干透的。
這樣測(cè)定的導(dǎo)熱率的比λa/λb為:λa/λb>0.7。本發(fā)明的熱傳輸體不會(huì)發(fā)生干透。換言之,本發(fā)明的熱傳輸體能夠不受加熱器輸出的影響而維持恒定的熱傳輸,但是考慮到由干透以外的原因而引起的熱傳輸能力降低,優(yōu)選對(duì)λa/λb進(jìn)行規(guī)定。更優(yōu)選λa/λb>0.8,進(jìn)而優(yōu)選λa/λb>0.9。λa/λb>0.8,由此能夠用于傳輸引起高溫的高功率cpu的熱量,因此優(yōu)選。
本發(fā)明的熱傳輸體的λa優(yōu)選為320w/mk以上,更優(yōu)選為400w/mk以上。熱傳輸體的λb優(yōu)選為400w/mk以上,更優(yōu)選為500w/mk以上。
作為得到滿足上述式(1)的關(guān)系的棒狀熱傳輸體的方法,可舉出用石墨(石墨成分)作為材料的方法。作為使用石墨材料來成形為棒狀的方法,例如可舉出:
a)將石墨片粉碎,填充入模具內(nèi),然后進(jìn)行壓制加工的方法;
b)將石墨片以及根據(jù)需要所用的粘接層一邊以任意形狀彎折,一邊壓入盒型模子,然后進(jìn)行壓制的方法;
c)將石墨片與粘接層交互層疊,進(jìn)行加熱以及/或者加壓等,以使石墨片與粘接層粘接,然后將該層疊體切斷為棒狀的方法等,但是不限定于此。其中,考慮到能夠自由地設(shè)計(jì)棒的大小及形狀并且容易得到導(dǎo)熱率優(yōu)越的棒狀熱傳輸體,優(yōu)選c)的方法。通過c)的方法能夠得到層狀結(jié)構(gòu)的棒狀熱傳輸體。
以下,對(duì)通過c)的方法制造棒狀熱傳輸體的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。作為使用的石墨片,并無特別限定,可以使用高分子系石墨片,或者使用使作為原料的天然黑鉛膨脹而得到的石墨片等。高分子系石墨片強(qiáng)度高且具有高導(dǎo)熱性,能夠在棒狀熱傳輸體中實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度以及更高的熱傳輸能力,因此優(yōu)選。
本發(fā)明的石墨片的制造方法并無特別限定。作為本發(fā)明的石墨片的第一制造方法,可舉出使作為原料的天然黑鉛膨脹的方法。具體來說,將石墨粉末浸漬在酸(例如硫酸)中制作石墨層間化合物,然后對(duì)該石墨層間化合物進(jìn)行熱處理及發(fā)泡,以使石墨層剝離。石墨層剝離后,對(duì)該石墨層進(jìn)行清洗來除去酸,得到由石墨粉末形成的薄膜。進(jìn)一步對(duì)通過該方法得到的薄膜進(jìn)行輥壓成形從而得到石墨片。
作為本發(fā)明的石墨片的第二制造方法,可舉出通過對(duì)高分子薄膜(例如聚酰亞胺樹脂)進(jìn)行熱處理來制作高分子系石墨片的方法。具體來說,首先,將作為起始物料的高分子薄膜在減壓下或者在非活性氣體氣氛下預(yù)加熱處理至1000℃左右的溫度以使其碳化,從而形成碳化薄膜。然后,在非活性氣體氣氛下以2800℃以上的溫度對(duì)該碳化薄膜進(jìn)行熱處理以使其石墨化,能夠得到具有較好的石墨結(jié)晶結(jié)構(gòu)并且導(dǎo)熱性優(yōu)越的石墨片。
本發(fā)明的石墨片的面方向的導(dǎo)熱率優(yōu)選為1000w/(m·k)以上,更優(yōu)選為1100w/(m·k)以上,進(jìn)而優(yōu)選為1200w/(m·k)以上,進(jìn)而優(yōu)選為1300w/(m·k)以上。
使用面方向的導(dǎo)熱率為1000w/(m·k)以上石墨片,則能夠得到具有更高熱傳輸能力的棒狀熱傳輸體。
其次,粘接層可以使用熱固化性樹脂或者熱塑性樹脂。
作為熱固化性樹脂,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(粘接層的種類)”項(xiàng)目中所述的熱固化性樹脂相同的樹脂。
作為熱塑性樹脂,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(粘接層的種類)”項(xiàng)目中所述的熱塑性樹脂相同的樹脂。
優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上的熱塑性樹脂及熱固化性樹脂,更優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為60℃以上的,進(jìn)而優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為70℃以上的,進(jìn)而優(yōu)選玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為80℃以上的熱塑性樹脂及熱固化性樹脂。玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上,則能夠較好地防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中。此外,如果使用丙烯系粘接劑或者橡膠片等玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上的材料,則存在粘接層強(qiáng)度大并且粘接層不易發(fā)生特性不均的傾向,因此優(yōu)選。作為具有上述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的材料,可舉出pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、ps(聚苯乙烯)以及pc(聚碳酸酯)等。使用上述石墨片以及粘接層,形成表面交互重疊的狀態(tài)。作為具體的方法,可舉出:(i)將石墨片與粘接層交互層疊的方法;(ii)在石墨片的至少一面上形成粘接層來制作石墨粘接片,然后將該石墨粘接片多層層疊的方法。
上述(ii)的方法中首先制作石墨粘接片??赏ㄟ^粘接樹脂的涂敷或者粘接薄膜的層壓來制作石墨粘接片。
若采用在墨板上涂布粘接層材料(清漆)的方法,則從防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選涂布后不留有黏性的粘接層材料(清漆)。另一方面,當(dāng)采用將粘接層與石墨片交互層疊的方法時(shí),如果粘接層的介電常數(shù)低,則粘接層難以帶電,因此可利用靜電力使粘接層能夠被穩(wěn)定地固定在搬運(yùn)機(jī)上。粘接層的介電常數(shù)并無特別限定,優(yōu)選為1.0~5.0,更優(yōu)選為2.0~4.0,更優(yōu)選為2.5~3.6。粘接層的介電常數(shù)為1.0~5.0,則粘接層可發(fā)生靜電斥力,容易分離,因此作為用于高速散熱路的粘接層的介電常數(shù)優(yōu)選為1.0~5.0。
另外,如果石墨片的導(dǎo)電性高,則石墨片與粘接層密接時(shí),粘接層的靜電向石墨片傳遞,使得石墨片與粘接層之間的滑性好,從而粘接層不易產(chǎn)生褶皺。本發(fā)明的石墨片的導(dǎo)電率并無特別限定,優(yōu)選為1000~25000s/cm,更優(yōu)選為2000~20000s/cm,更優(yōu)選為5000~18000s/cm,更優(yōu)選為10000~17000s/cm。石墨片的導(dǎo)電率為1000~25000s/cm,則能夠確保石墨片與粘接層之間適當(dāng)?shù)拿芙有约盎裕瑥亩辰訉优c石墨片的重疊性(特別是石墨片與薄的粘接層的重疊性)優(yōu)越,因此,用于高速散熱路的石墨片的導(dǎo)電率優(yōu)選為1000~25000s/cm。
這樣將層疊對(duì)象物重疊后,通過加熱以及加壓(換言之即壓縮),使石墨片與粘接層粘接,從而形成石墨層疊體。作為加熱·加壓的具體方法,可舉出層壓以及壓制等,本發(fā)明中優(yōu)選通過壓制來進(jìn)行粘接。采用壓制,則能夠一次性粘接10層以上的多層層疊物。另外,一邊加熱一邊進(jìn)行數(shù)秒以上的加壓,就能通過粘接層的軟化以及加壓的效果來抑制空氣進(jìn)入石墨層疊體內(nèi),由此能夠降低石墨片之間的接觸熱阻。
加熱溫度以及加壓壓力并無特別限定,可以根據(jù)構(gòu)成粘接層的材料來適當(dāng)選擇。
加熱·加壓下的層疊體的壓縮比例并無特別限定,優(yōu)選小于1,更優(yōu)選為0.97以下,更優(yōu)選為0.96以下,更優(yōu)選為0.95以下,更優(yōu)選為0.92以下,更優(yōu)選為0.90以下。若壓縮比例(石墨層疊體的厚度/作為原料的層疊物的厚度)小于1,則層疊時(shí)粘接層變形而使得石墨片之間易接觸,能夠得到接近理論導(dǎo)熱率的石墨層疊體。
石墨層疊體中含有的石墨片的層疊數(shù)為3層以上且500層以下,優(yōu)選為5層以上且400層以下。
專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)是將多達(dá)1000層以上的石墨片層疊,將其縱向切片,從而再次得到片狀的石墨,本發(fā)明中使用的石墨層疊體與該技術(shù)不同,本發(fā)明中先制造該層疊體的目的是為了得到具備能夠在面內(nèi)的預(yù)期方向上傳輸熱的形狀、強(qiáng)度以及大小的棒狀熱傳輸體。因此,本發(fā)明中使用的石墨層疊體與意圖在上下方向取向的專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)不同。并且,與最終得到片狀品的專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)不同,本發(fā)明中使用的石墨層疊體不需要過多的石墨片層疊張數(shù)。
接著,從該層疊體切割出適用于高速散熱路的預(yù)期形狀·大小的棒狀熱傳輸體。該方法能夠容易地形成具有后述彎曲部的棒。即可以通過對(duì)得到的層疊體進(jìn)行沖壓來制造具有彎曲部的棒狀??墒褂们械?、外周刃式等片鋸、激光、水刀、鋼絲鋸等來進(jìn)行切斷。
或者,作為其他方法,可通過以下方法進(jìn)行制造:使用具有成對(duì)的凸部件與凹部件的加壓夾具,將對(duì)層疊對(duì)象物進(jìn)行加熱·加壓而得到的石墨層疊體設(shè)置在上述部件之間后,通過加壓得到具有彎曲部的石墨層疊體,然后將其切斷為棒狀。
本發(fā)明的棒狀熱傳輸體可為具有至少一個(gè)彎曲部的彎折形狀。具有彎曲部,則能夠形成將電子設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱體產(chǎn)生的熱直接高效地傳輸至熱傳輸目的地即低溫部的棒狀,因此棒的形狀設(shè)計(jì)自由度得以增加。在電子設(shè)備的規(guī)格使得溫度低的部分與熱源之間并不一定能夠直線連接的情況下,上述彎曲部特別有效。也就是說熱源與溫度低的部分之間的設(shè)置關(guān)系更加自由。
這樣,使用石墨作為熱傳輸體的材料,就具有能夠?qū)醾鬏旙w自由設(shè)計(jì)為適用于高速散熱路的棒狀的優(yōu)點(diǎn)。
棒狀熱傳輸體上形成的彎曲部的數(shù)量并無特別限定,可以形成預(yù)期的數(shù)量。
彎曲部彎曲的角度并無特別限定。彎曲部可以以2mm以上的曲率半徑、5mm以上的曲率半徑、8mm以上的曲率半徑、10mm以上的曲率半徑、20mm以上的曲率半徑進(jìn)行彎曲。此外,曲率半徑的最大值并無特別限定,例如可為100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm、30mm或者20mm。當(dāng)然,曲率半徑的最大值也可為比100mm大的值。
棒狀熱傳輸體優(yōu)選被樹脂(例如,pet(polyethyleneterephthalate)、pe(polyethylene)或pi(polyimide)等)或者金屬(例如,銅、鎳或金等)包覆。石墨片由于為層狀化合物,易發(fā)生由摩擦等引起的落粉。并且,石墨片由于具有導(dǎo)電性,一旦發(fā)生落粉,會(huì)引起電子設(shè)備的短路。
由此,通過對(duì)棒狀熱傳輸體進(jìn)行包覆,能夠抑制石墨片落粉,從而能夠防止電氣設(shè)備發(fā)生短路。另外,通過對(duì)棒狀熱傳輸體進(jìn)行包覆,能夠提高棒狀熱傳輸體的強(qiáng)度,并抑制層間剝離的發(fā)生。
作為包覆材料,從提高導(dǎo)熱性及提高強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選金屬。利用金屬對(duì)棒狀熱傳輸體進(jìn)行包覆的方法并無特別限定,可舉出蒸鍍、濺鍍或電鍍處理等,從形成具有高密接性的金屬層的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選電鍍處理。
包覆棒狀熱傳輸體的包覆膜的厚度并無特別限定,優(yōu)選為0.5μm以上且15μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且10μm以下,更優(yōu)選為2μm以上且7μm以下。包覆膜的厚度為0.5μm以上,則對(duì)棒狀熱傳輸體的保護(hù)性可提高,使棒狀熱傳輸體能夠耐受機(jī)械性刮擦、摩擦等。包覆膜的厚度為15μm以下,則能夠提高棒狀熱傳輸體的導(dǎo)熱性。
本發(fā)明的熱傳輸體可以用來替代現(xiàn)有熱管,可以用作電子設(shè)備內(nèi)的高速散熱路。將棒狀熱傳輸體的一端與cpu等發(fā)熱體連接,另一端與冷卻部連接。本發(fā)明中述及的發(fā)熱體指的不僅是cpu等發(fā)熱主體,發(fā)熱主體附近的部位也受到cpu所發(fā)出的熱的影響,因此發(fā)熱主體附近也屬于發(fā)熱體。低溫部位是溫度比上述高溫部位低的部位。優(yōu)選將熱傳輸至更遠(yuǎn)離發(fā)熱體的地方,換言之,優(yōu)選低溫部位在遠(yuǎn)離高溫部位的位置。
這樣,本發(fā)明的熱傳輸體能夠較好地適用于將熱從同一平面內(nèi)的某一地點(diǎn)傳輸至其他地點(diǎn)。
本實(shí)施方式的棒狀熱傳輸體不受發(fā)熱體的溫度變化影響,能夠傳輸恒定的熱量,因此熱傳輸?shù)姆€(wěn)定性優(yōu)越,不受使用溫度環(huán)境的限制。另外,一次能夠傳輸?shù)臒崃看?,因此能集中向低溫部位傳熱,冷卻效果高。所以,本實(shí)施方式的棒狀熱傳輸體能較好地適用于由于小型化及高性能化而cpu的發(fā)熱量大的智能手機(jī)、平板電腦、無風(fēng)扇筆記本電腦等的熱傳輸體。另外,本實(shí)施方式的棒狀熱傳輸體用來替代現(xiàn)有熱管,不僅熱傳輸能力優(yōu)越,而且不會(huì)發(fā)生由使用條件變化而引起的干透。
[實(shí)施方式b]
[b-1.石墨層疊體]
本實(shí)施方式的石墨層疊體是含有交互層疊的石墨片以及粘接層的石墨層疊體(或者是石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體)。上述粘接層可以含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂。并且,上述粘接層的吸水率可以為2%以下,且厚度可以低于15μm。上述石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)可以為3層以上。該石墨層疊體可以是進(jìn)一步將上述石墨片與上述粘接層交互層疊而形成的層疊物壓縮而得到的。上述粘接層的厚度意指成品狀態(tài)的石墨層疊體中含的粘接層的厚度,而不是指成為成品前的石墨層疊體中含的粘接層的厚度。但是,成品狀態(tài)的石墨層疊體中含的粘接層的厚度與成為成品前的石墨層疊體中含的粘接層的厚度基本相同。
此外,本實(shí)施方式的石墨層疊體是含有交互層疊的石墨片以及粘接層的石墨層疊體(或者是石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體)。上述粘接層可以含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂。并且,上述粘接層的吸水率可以為2%以下。上述石墨層疊體可以是進(jìn)一步將上述石墨片與上述粘接層交互層疊而形成的層疊物壓縮而得到的。上述石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)可以為3層以上。并且,該石墨層疊體中上述粘接層的厚度可以低于15μm。
此外,本實(shí)施方式的石墨層疊體是含有交互層疊的石墨片以及粘接層的石墨層疊體(或者是石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體)。上述粘接層可以含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂。并且,上述粘接層的厚度可以低于15μm。上述石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)可以為3層以上。上述石墨層疊體的吸水率可以為0.25%以下(優(yōu)選為0.2%以下,更優(yōu)選為0.1%以下)。
在此,“壓縮而得到的”意指:與壓縮前的材料的合計(jì)厚度相比,壓縮后的材料的合計(jì)厚度變薄。此時(shí),粘接層的成分侵潤(rùn)到了石墨片表面中的石墨層疊體也屬于“壓縮而得到的”??梢酝ㄟ^i)或ii)等來確認(rèn)石墨層疊體是否為壓縮而得到的。i)比較壓縮處理前后的石墨層疊體的厚度,ii)利用sem(scanningelectronmicroscope)來觀察石墨層疊體內(nèi)的層間界面。例如,上述ii)的方法中,利用sem來觀察石墨層疊體中石墨片與粘接層的層間界面,如果該界面不是直線,則可以判定該石墨層疊體為壓縮而得到的。
此外,本發(fā)明的石墨層疊體可以具有在其至少一個(gè)以上的彎曲部被彎折后的形狀。即本發(fā)明的石墨層疊體可以是將彎曲前的本發(fā)明的石墨層疊體在其彎曲部進(jìn)行彎折而得到的層疊體。
以下,對(duì)石墨層疊體以及構(gòu)成該石墨層疊體的石墨片及粘接層進(jìn)行說明。
[b-1-1.石墨層疊體]
(石墨層疊體的基本結(jié)構(gòu))
石墨層疊體是由石墨片與粘接層交互層疊而成的。石墨片與粘接層之間可以夾有其他結(jié)構(gòu),也可以不夾有其他結(jié)構(gòu)。
圖1示出石墨層疊體的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示,構(gòu)成石墨層疊體1的石墨片5以及粘接層6分別具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面。并且,石墨片5與粘接層6在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與該表面垂直相交的z軸方向交互層疊,由此,形成石墨層疊體1。如上所述,x軸與y軸相交的角度為90°。
本說明書中的“表面重疊的狀態(tài)”意指:如圖1所示,沿著z軸方向看層疊體1時(shí),石墨片5的表面的至少一部分與粘接層6的表面的至少一部分重疊的狀態(tài)。
石墨片5的上述表面形狀與粘接層6的上述表面形狀既可相同也可不同,從更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選石墨片5的上述表面形狀與粘接層6的上述表面形狀相同。
例如,石墨片5的表面形狀與粘接層6的表面形狀可以為正方形。這種情況下,可以以規(guī)定該表面的1個(gè)邊的延伸方向?yàn)閤軸方向,以與該邊相交的另一邊的延伸方向?yàn)閥軸方向。
此外,石墨片5的表面形狀與粘接層6的表面形狀可以為長(zhǎng)方形。這種情況下,可以以該長(zhǎng)方形的短邊的延伸方向?yàn)閤軸方向,以該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊的延伸方向?yàn)閥軸方向。
此外,石墨片5的表面形狀與粘接層6的表面形狀可以為除正方形、長(zhǎng)方形以外的形狀。這種情況下,可以以該表面的最長(zhǎng)邊方向?yàn)閥軸方向,以與該y軸正交的方向?yàn)閤軸方向。
石墨層疊體中包含的石墨片的層疊數(shù)可為3層以上,更優(yōu)選為5層以上,更優(yōu)選為10層以上,更優(yōu)選為15層以上,更優(yōu)選為20層以上。層疊數(shù)的上限值并無特別限定,可以為1000層、500層、200層、100層、80層或者50層。
層疊數(shù)為3層以上,則能夠得到熱傳輸能力高并且機(jī)械性強(qiáng)度優(yōu)越的石墨層疊體,因此優(yōu)選。
石墨層疊體中包含的粘接層的層疊數(shù)并無特別限定,可根據(jù)石墨片的層疊數(shù)來適當(dāng)設(shè)定。例如,石墨層疊體中,(i)相鄰的石墨片之間可設(shè)置1張粘接層,也可設(shè)置2張以上的粘接層;(ii)石墨片可以只設(shè)置在石墨層疊體的最頂面,也可以只設(shè)置在石墨層疊體的最底面,或者也可以設(shè)置在石墨層疊體的最頂面及最底面這兩處;(iii)粘接層可以只設(shè)置在石墨層疊體的最頂面,也可以只設(shè)置在石墨層疊體的最底面,或者也可以設(shè)置在石墨層疊體的最頂面及最底面這兩處。本說明書中的“石墨片與粘接層交互層疊”包括(a)在相鄰的石墨片之間設(shè)置1張粘接層的情況、以及(b)在相鄰的石墨片之間設(shè)置2張以上的粘接層的情況。即本發(fā)明中粘接層可以是由多層粘接層層疊的。
(石墨層疊體的厚度)
石墨層疊體的厚度(換言之,即圖1的z軸方向上的長(zhǎng)度)并無特別限定,優(yōu)選為0.5mm以上,更優(yōu)選為0.6mm以上,更優(yōu)選為0.7mm以上,更優(yōu)選為0.8mm以上。石墨層疊體的厚度為0.5mm以上,則能夠傳輸?shù)臒崃慷?,能夠適用于發(fā)熱量大的電子設(shè)備。石墨層疊體的厚度上限值并無特別限定,從電子設(shè)備的薄型化的觀點(diǎn)來看,可以為10mm、7.5mm、5mm、2.5mm、1mm。
此外,各石墨片的合計(jì)厚度(tg)除以各粘接層的合計(jì)厚度(ta)的值(tg/ta)優(yōu)選為4.1以上且40以下(更優(yōu)選為8.0以上且40以下、4.1以上且27以下或者8.0以上且27以下),并且,石墨層疊體的厚度優(yōu)選為0.5mm以上。石墨片具有高導(dǎo)熱性,但是厚度較薄為80μm以下左右,一次能夠傳輸?shù)臒崃坎欢?。因此,為了一次傳輸大量的熱量,?yōu)選將石墨片層疊,從而提高熱傳輸能力。關(guān)于石墨片的層疊方法,為了能夠吸收石墨片表面的凹凸并且能夠降低石墨片相互之間的接觸熱阻,有效的方案是介由粘接層進(jìn)行層疊。
tg/ta優(yōu)選為4.1以上,更優(yōu)選為8.0以上。tg/ta為4.1以上,則能夠抑制導(dǎo)熱率比石墨片低的粘接層在石墨層疊體內(nèi)的存在比率,實(shí)現(xiàn)石墨層疊體的高導(dǎo)熱性。
tg/ta優(yōu)選為40以下,更優(yōu)選為27以下。tg/ta為40以下,則粘接層能夠吸收石墨片表面的凹凸,能夠降低石墨片相互之間的接觸熱阻,從而實(shí)現(xiàn)石墨層疊體的高導(dǎo)熱性。并且,tg/ta為40以下,則石墨片相互之間的粘接力好,能得到能夠耐受切斷、彎曲等加工的石墨層疊體。
此外,從使切斷中的力適當(dāng)分散到粘接層中及控制切斷處的厚度不均的觀點(diǎn)來看,tg/ta優(yōu)選在1以上50以下的范圍內(nèi)。
(彎曲部)
石墨層疊體可以具有:在設(shè)置在該石墨層疊體上的至少一個(gè)(例如1個(gè)以上或者2個(gè)以上)彎曲部被彎折后的形狀。即本實(shí)施方式的石墨層疊體可以是通過將彎曲前的石墨層疊體在其彎曲部進(jìn)行彎折而得到的層疊體。在電子設(shè)備的內(nèi)部使熱源產(chǎn)生的熱向溫度低的部分轉(zhuǎn)移,就能夠?qū)崿F(xiàn)熱傳輸。但是,溫度低的部分與熱源不一定能夠直線連接。對(duì)此,通過在石墨層疊體形成彎曲部,能夠更易于使熱源產(chǎn)生的熱向溫度低的部分轉(zhuǎn)移,由此,能夠進(jìn)一步提高熱傳輸能力。也就是說熱源與溫度低的部分之間的設(shè)置關(guān)系更加自由。
石墨層疊體上形成的彎曲部的數(shù)量并無特別限定,可以形成預(yù)期的數(shù)量。
上述彎曲部?jī)?yōu)選沒有接縫。彎曲部不形成接縫,則熱轉(zhuǎn)移性好,能夠提高石墨層疊體的熱傳輸能力。本說明書中的“接縫”是指分?jǐn)嘁粡埵慕Y(jié)構(gòu)上的連續(xù)性的接縫。另一方面,夾在石墨片與鄰接于該石墨片的其他石墨片之間的粘接層所可能產(chǎn)生的分?jǐn)嗖粚儆诒菊f明書中的“接縫”。
彎曲部的具體形狀并無特別限定,例如,可為以下(a)~(c)的任一種。
(a)將上述石墨層疊體向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲而成的第一彎曲部、
(b)將上述石墨層疊體向上述z軸方向彎曲而成的第二彎曲部、
(c)將上述石墨層疊體向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲,并且向上述z軸方向彎曲而成的第三彎曲部。
更具體地來說,關(guān)于本實(shí)施方式的石墨層疊體,(i)可以形成有2個(gè)以上的彎曲部,該彎曲部可以分別為上述第一彎曲部、第二彎曲部或者第三彎曲部的任一種,(ii)也可以形成有1個(gè)以上的彎曲部,該彎曲部可以分別為上述第三彎曲部。當(dāng)然,本實(shí)施方式的石墨層疊體的方案不限定為(i)、(ii)。
此外,第一彎曲部以及第二彎曲部是將彎曲前的石墨層疊體平面式地(換言之即二維地)彎曲為預(yù)期角度后的結(jié)構(gòu),第三彎曲部是將彎曲前的石墨層疊體立體式地(換言之即三維地)彎曲為預(yù)期角度后的結(jié)構(gòu)。
圖2示出具有第一彎曲部的石墨層疊體的例子。圖2所示的石墨層疊體1在其彎曲部10(第一彎曲部)處向x軸以及/或者y軸方向彎曲。石墨層疊體1彎曲的角度并無限定,可彎曲為預(yù)期角度。
圖3示出具有第二具有彎曲部的石墨層疊體的例子。圖3所示的石墨層疊體1在其彎曲部11(第二彎曲部)處向z軸方向彎曲。石墨層疊體1彎曲的角度并無限定,可彎曲為預(yù)期角度。
圖4示出具有第三彎曲部的石墨層疊體的例子。圖4所示的石墨層疊體1在其彎曲部12(第三彎曲部)處向x軸以及/或者y軸方向彎曲,并且還向z軸方向彎曲。石墨層疊體1彎曲的角度并無限定,可彎曲為預(yù)期角度。
圖5示出具有多個(gè)彎曲部的石墨層疊體的例子。圖5所示的石墨層疊體1在其彎曲部11(第二彎曲部)處向z軸方向彎曲,并且在其彎曲部10(第一彎曲部)處向x軸方向彎曲。更具體地來說,圖5所示的石墨層疊體具備沿y軸方向延伸的區(qū)域15、沿z軸方向延伸的區(qū)域16、以及沿x軸方向延伸的區(qū)域17。此時(shí),第二彎曲部設(shè)置在區(qū)域15與區(qū)域16的交界處,第一彎曲部設(shè)置在區(qū)域16與區(qū)域17的交界處。石墨層疊體1彎曲的角度并無限定,可彎曲為預(yù)期角度。另外,圖5中,x軸、y軸以及z軸是以彎曲前的平面狀的石墨層疊體為基準(zhǔn)來規(guī)定的。即使石墨層疊體彎曲后,也可以將最初規(guī)定的x軸、y軸以及z軸與彎曲前同等看待。即,將石墨片的層疊方向視為z軸即可。例如,就區(qū)域16而言,圖5上記載為“y”的軸是與石墨片的層疊方向即z軸對(duì)應(yīng)的,就區(qū)域17而言,圖5上記載為“y”的軸也是與石墨片的層疊方向即z軸對(duì)應(yīng)的。
本說明書中,“向x軸方向彎曲”意指:將在x-y平面內(nèi)延展的彎曲前的平面狀石墨層疊體,以不離開x-y平面內(nèi)的方式以預(yù)期角度向x軸方向彎曲;“向y軸方向彎曲”意指:將在x-y平面內(nèi)延展的彎曲前的平面狀石墨層疊體,以不離開x-y平面內(nèi)的方式以預(yù)期角度向y軸方向彎曲;“向z軸方向彎曲”意指:將在x-y平面內(nèi)延展的彎曲前的平面狀石墨層疊體,以預(yù)期角度向與x-y平面正交的z軸方向彎曲;“向x軸方向或者y軸方向彎曲,并且向z軸方向彎曲”意指:將在x-y平面內(nèi)延展的彎曲前的平面狀石墨層疊體,以不離開x-y平面內(nèi)的方式以預(yù)期角度向x軸方向或者y軸方向彎曲,并且將該在x-y平面內(nèi)延展的彎曲了的平面狀石墨層疊體,以預(yù)期角度向與x-y平面正交的z軸方向彎曲。
第一彎曲部、第二彎曲部以及第三彎曲部中,可形成有相鄰石墨片之間未被粘接層粘接的未粘接部。關(guān)于該未粘接部將詳細(xì)后述。
彎曲部彎曲的角度并無特別限定。彎曲部可以以2mm以上的曲率半徑、5mm以上的曲率半徑、8mm以上的曲率半徑、10mm以上的曲率半徑、20mm以上的曲率半徑進(jìn)行彎曲。此外,曲率半徑的最大值并無特別限定,例如可為100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm、30mm或者20mm。當(dāng)然,曲率半徑的最大值也可為比100mm大的值。
(石墨層疊體的包覆)
石墨層疊體優(yōu)選被樹脂(例如,pet(polyethyleneterephthalate)、pe(polyethylene)或pi(polyimide)等)或者金屬(例如,銅、鎳或金等)包覆。石墨片由于為層狀化合物,易發(fā)生由摩擦等引起的落粉。并且,石墨片由于具有導(dǎo)電性,一旦發(fā)生落粉,會(huì)引起電子設(shè)備的短路。
由此,通過對(duì)石墨層疊體進(jìn)行包覆,能夠抑制石墨片落粉,從而能夠防止電氣設(shè)備發(fā)生短路。另外,通過對(duì)石墨層疊體進(jìn)行包覆,能夠提石墨層疊體的強(qiáng)度,并抑制層間剝離的發(fā)生。
作為包覆材料,從提高導(dǎo)熱性及提高強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選金屬。利用金屬對(duì)石墨層疊體進(jìn)行包覆的方法并無特別限定,可舉出蒸鍍、濺鍍或者電鍍處理等,從形成具有高密接性的金屬層的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選電鍍處理。
包覆石墨層疊體的包覆膜的厚度并無特別限定,優(yōu)選為0.5μm以上且15μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且10μm以下,更優(yōu)選為2μm以上且7μm以下。包覆膜的厚度為0.5μm以上,則對(duì)石墨層疊體的保護(hù)性可提高,石墨層疊體能夠更加耐受機(jī)械性刮擦、摩擦等。此外,包覆膜的厚度為15μm以下,則能夠提高石墨層疊體的導(dǎo)熱性。
(石墨層疊體的吸水率)
石墨層疊體的吸水率并無特別限定,優(yōu)選為0.25%以下,進(jìn)而優(yōu)選為0.20%以下,最優(yōu)選為0.10%以下。石墨層疊體的吸水率為0.25%以下,則制造石墨層疊體時(shí)以及將石墨層疊體用作熱傳輸構(gòu)造時(shí),石墨層疊體內(nèi)的水所氣化成的氣體(產(chǎn)生的氣體)量少,能夠防止石墨層疊體的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。石墨層疊體的吸水率可通過下式計(jì)算。即,
(石墨層疊體的吸水率)=(粘接層的吸水率)×(粘接層的厚度)/[(粘接層的厚度)+(石墨片的厚度)](式)。
(石墨層疊體的硬度)
以上述石墨層疊體與地面呈水平的方式將上述石墨層疊體的一端部固定,然后,對(duì)著該石墨層疊體中的與被固定的上述端部相距4cm位置處的截面,施加每1mm2為0.7g的負(fù)荷時(shí),上述截面的位移為15mm以下,優(yōu)選為14mm以下,更優(yōu)選為13mm以下,更優(yōu)選為12mm以下,更優(yōu)選為11mm以下,更優(yōu)選為10mm以下,更優(yōu)選為9mm以下,更優(yōu)選為8mm以下,更優(yōu)選為7mm以下,更優(yōu)選為6mm以下,更優(yōu)選為5mm以下,更優(yōu)選為4mm以下,更優(yōu)選為3mm以下,更優(yōu)選為2mm以下,最優(yōu)選為1mm以下。石墨層疊體越硬,換言之,石墨層疊體的形狀變化越小,則石墨層疊體越易處理,因此優(yōu)選。
[b-1-2.石墨片]
(石墨片的種類)
本發(fā)明的石墨片并無特別限定,可以使用高分子系石墨片、或者使作為原料的天然黑鉛膨脹而得到石墨片等。高分子系石墨片由于強(qiáng)度高且具有高導(dǎo)熱性,能夠在石墨層疊體中實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度以及更高的熱傳輸能力,因此優(yōu)選。
(石墨片的制造方法)
本發(fā)明的石墨片的制造方法并無特別限定。
作為本發(fā)明的石墨片的第一制造方法,可舉出使作為原料的天然黑鉛膨脹的方法。具體地,將石墨粉末浸漬在酸(例如硫酸)中制作石墨層間化合物,然后對(duì)該石墨層間化合物進(jìn)行熱處理及發(fā)泡,以使石墨層剝離。石墨層剝離后,對(duì)該石墨層進(jìn)行清洗來除去酸,得到由石墨粉末形成的薄膜。進(jìn)一步對(duì)通過該方法得到的薄膜進(jìn)行輥壓成形從而得到石墨片。
作為本發(fā)明的石墨片的第二制造方法,可舉出通過對(duì)高分子薄膜(例如聚酰亞胺樹脂)進(jìn)行熱處理來制作高分子系石墨片的方法。具體地,首先,將作為起始物料的高分子薄膜在減壓下或者在非活性氣體氣氛下預(yù)加熱處理至1000℃左右的溫度以使其碳化,從而形成碳化薄膜。然后,在非活性氣體氣氛下以2800℃以上的溫度對(duì)該碳化薄膜進(jìn)行熱處理以使其石墨化,從而能夠得到具有較好的石墨結(jié)晶結(jié)構(gòu)并且導(dǎo)熱性優(yōu)越的石墨片。
(石墨片的面方向的導(dǎo)熱率)
本發(fā)明的石墨片的面方向的導(dǎo)熱率優(yōu)選為1000w/(m·k)以上,更優(yōu)選為1100w/(m·k)以上,進(jìn)而優(yōu)選為1200w/(m·k)以上,進(jìn)而優(yōu)選為1300w/(m·k)以上。
使用面方向的導(dǎo)熱率為1000w/(m·k)以上的石墨片,就能夠得到具有更高熱傳輸能力的石墨層疊體。并且,相比于金屬材料(例如,銅、鋁等),面方向的導(dǎo)熱率為1000w/(m·k)以上的石墨片具有3倍以上的導(dǎo)熱性。由此,若設(shè)定石墨層疊體中包含的石墨片的張數(shù)來使石墨層疊體具備與使用銅、鋁等的方案相同的熱傳輸能力,就能夠大幅度減輕石墨層疊體的重量,其結(jié)果是對(duì)電子設(shè)備的輕量化做出貢獻(xiàn)。
石墨片面方向的導(dǎo)熱率的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(石墨片的厚度)
本發(fā)明的石墨片的厚度并無特別限定,優(yōu)選為10μm以上且200μm以下,更優(yōu)選為12μm以上且150μm以下,更優(yōu)選為15μm以上且100μm以下,更優(yōu)選為20μm以上且80μm以下。石墨片的厚度為10μm以上,則能夠減少石墨層疊體中包含的石墨片的層疊張數(shù),減少導(dǎo)熱率低的粘接層的層疊張數(shù)。另外,石墨片的厚度為200μm以下,則能夠?qū)崿F(xiàn)石墨層疊體的高導(dǎo)熱率。
石墨片的厚度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(石墨片的導(dǎo)電率)
本發(fā)明的石墨片的導(dǎo)電率并無特別限定,優(yōu)選為1000~25000s/cm,更優(yōu)選為2000~20000s/cm,更優(yōu)選為5000~18000s/cm,更優(yōu)選為10000~17000s/cm。石墨片的導(dǎo)電率為1000~25000s/cm,則能夠確保石墨片與粘接層之間的適當(dāng)?shù)拿芙有约斑m當(dāng)?shù)幕?,粘接層與石墨片的重疊性(特別是石墨片與薄的粘接層的重疊性)優(yōu)越,因此優(yōu)選。
石墨片的導(dǎo)電率的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(石墨片的密度)
本發(fā)明的石墨片的密度并無特別限定,優(yōu)選為0.8g/cm3以上,優(yōu)選為1.0g/cm3以上,更優(yōu)選為1.5g/cm3以上,更優(yōu)選為2.0g/cm3以上,更優(yōu)選為2.5g/cm3以上。石墨片的密度為0.8g/cm3以上,則石墨片自身的自我支持性優(yōu)越,因此優(yōu)選。
石墨片的密度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(石墨片的表面粗糙度)
本發(fā)明的石墨片的表面粗糙度并無特別限定,優(yōu)選為5μm以下,更優(yōu)選低于2.0μm,更優(yōu)選為1.5μm以下,更優(yōu)選低于1.0μm。石墨片的表面粗糙度為5μm以下,則能夠確保石墨片與粘接層之間的適當(dāng)?shù)拿芙有约斑m當(dāng)?shù)幕?,粘接層與石墨片的重疊性(特別是石墨片與薄的粘接層的重疊性)優(yōu)越,因此優(yōu)選。
石墨片的表面粗糙度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(石墨片的孔)
對(duì)10層以上的多層石墨片進(jìn)行層疊時(shí),或者對(duì)100mm見方以上的大面積的石墨片進(jìn)行層疊時(shí),在伴隨加熱以及加壓的粘接中,可能會(huì)由于粘接層產(chǎn)生的少量氣體以及混入各層間的少量空氣的膨脹而導(dǎo)致局部鼓脹。這是由石墨片的高阻氣性引起的。
由此,優(yōu)選在石墨片上事先形成有使氣體通過的孔。關(guān)于孔的形成比例,優(yōu)選以占石墨片表面積的0.5%以上的方式形成孔,更優(yōu)選以占石墨片表面積的1%以上的方式形成孔。孔的形狀并無特別限定,可適當(dāng)選擇正圓、橢圓、三角形、四角形等。
[b-1-3.粘接層]
(粘接層的種類)
本發(fā)明中的粘接層可使用熱固化性樹脂或者熱塑性樹脂。作為粘接層的材料,可使用薄膜狀的材料,也可以使用清漆狀的材料。
作為熱固化性樹脂,可舉出pu(聚氨酯)、苯酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺系樹脂、三聚氰二胺樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯、低聚丙烯酸酯、二烯丙基鄰苯二甲酸酯、dkf樹脂(間苯二酚系樹脂的一種)、二甲苯樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、pi(聚酰亞胺系)樹脂、pei(聚醚酰亞胺)樹脂、pai(聚酰胺酰亞胺)樹脂、ppe(聚亞苯基醚)等。其中,環(huán)氧樹脂、氨酯樹脂、ppe(聚亞苯基醚)由于材料選擇范圍廣,與石墨片的密接性優(yōu)越,因此優(yōu)選。
作為熱塑性樹脂,可舉出丙烯樹脂、離聚物、異丁烯馬來酐共聚物、aas(丙烯腈-丙烯-苯乙烯共聚物)、aes(丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物)、as(丙烯腈-苯乙烯共聚物)、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、acs(丙烯腈-氯代聚乙烯-苯乙烯共聚物)、mbs(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、乙烯-氯乙烯共聚物、eva(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、eva系(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系)樹脂、evoh(乙烯-乙烯醇共聚物)、聚乙酸乙烯酯、氯代氯乙烯、氯代聚乙烯、氯代聚丙稀、羧基乙烯基聚合物、酮樹脂、降冰片烯樹脂、丙酸乙烯酯、pe(聚乙烯)、pp(聚丙稀)、tpx(聚甲基戊烯)、聚丁二烯、ps(聚苯乙烯)、苯乙烯-馬來酐共聚物、異丁烯、emaa(乙烯-異丁烯酸共聚物)、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、pvc(聚氯乙烯)、聚氯亞乙烯、pva(聚乙烯醇)、聚乙烯醚、聚乙烯丁縮醛、聚乙烯甲縮醛、纖維素系、尼龍6、尼龍6共聚物、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、共聚尼龍、尼龍mxd、尼龍46、甲氧甲基化尼龍、芳香族聚酰胺、pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、pbt(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、pc(聚碳酸酯)、pom(聚縮醛)、聚環(huán)氧乙烷、ppe(聚亞苯基醚)、改性ppe(聚亞苯基醚)、peek(聚醚醚酮)、pes(聚醚砜)、pso(聚砜)、聚胺砜、pps(聚亞苯基硫醚)、par(聚芳酯)、聚對(duì)乙烯基苯酚、聚對(duì)亞甲基苯乙烯、聚烯丙基胺、芳香族聚酯、液晶聚合物、ptfe(聚四氟乙烯)、etfe(四氟乙烯-乙烯共聚物)、fep(四氟乙烯-六氟丙稀共聚物)、epe(四氟乙烯-六氟丙稀-全氟烷基乙烯醚共聚物)、pfa(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、pctfe(聚氯三氟乙烯共聚物)、ectfe(乙烯-氯三氟乙烯共聚物)、pvdf(聚偏氟乙烯系)、pvf(聚氟乙烯)、聚萘二甲酸乙二酯(pen)、聚酯系樹脂等。
作為粘接層,優(yōu)選使用含有芳香族樹脂的材料(例如,聚酯粘接劑以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等)。采用該方案,則在對(duì)粘接層進(jìn)行層疊時(shí),粘接層與石墨片的平面排列為基本平行,層疊時(shí)石墨片的層不易被打亂,能夠得到具有接近理論值的導(dǎo)熱率的石墨層疊體。
熱塑性樹脂以及熱固化性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)優(yōu)選為50℃以上,更優(yōu)選為60℃以上,更優(yōu)選為70℃以上,更優(yōu)選為80℃以上。玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上,則能夠更好地防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中。另外,使用丙烯系粘接劑或者橡膠片等玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上的材料,則存在粘接層強(qiáng)度大并且粘接層不易發(fā)生特性不均的傾向,因此優(yōu)選。作為具有上述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的材料,可舉出pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、ps(聚苯乙烯)以及pc(聚碳酸酯)等。
粘接層的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
粘接層的彈性模量并無特別限定,從抑制切斷時(shí)的厚度不均的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選高彈性模量(例如,彈性模量為100mpa以上)。
(粘接層的厚度)
本發(fā)明中的粘接層的厚度可以低于15μm。具體地,本發(fā)明中的粘接層的厚度優(yōu)選為0.1μm以上且低于15μm,更優(yōu)選為1μm以上且低于15μm。更具體地,本發(fā)明中的粘接層的厚度優(yōu)選為0.1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且9μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且7μm以下。粘接層的厚度低于15μm(更優(yōu)選低于10μm),則粘接層的總體導(dǎo)熱率會(huì)比石墨片的總體導(dǎo)熱率小很多。因此,通過將粘接層的厚度控制為低于15μm(更優(yōu)選低于10μm),石墨片相互之間傳熱能在不受到影響情況較好地傳熱。粘接層的厚度為1μm以上,則粘接層能夠吸收石墨片表面的凹凸,降低石墨片與粘接層之間的接觸熱阻,從而有效地傳熱。另外,粘接層為1μm以上,則粘接層能夠顯示出較好的粘接性。此外,采用上述粘接層的厚度,就能夠使石墨層疊體的導(dǎo)熱率接近理論值。
粘接層的厚度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(粘接層的吸水率·產(chǎn)生的氣體)
本發(fā)明中的粘接層的吸水率為2%以下。更具體地,本發(fā)明中的粘接層的吸水率更優(yōu)選為1.5%以下,更優(yōu)選為1.0%以下,更優(yōu)選為0.4%以下,更優(yōu)選為0.1%以下。粘接層的吸水率為2%以下,則制造石墨層疊體時(shí)或者將石墨層疊體用作熱傳輸構(gòu)造時(shí),粘接層中包含的水所氣化成的氣體(產(chǎn)生的氣體)量少,能夠防止石墨層疊體的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。
粘接層的吸水率的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(粘接層的介電常數(shù))
本發(fā)明中的粘接層的介電常數(shù)并無特別限定,優(yōu)選為1.0~5.0,更優(yōu)選為2.0~4.0,更優(yōu)選為2.5~3.6。粘接層的介電常數(shù)為1.0~5.0,則粘接層可發(fā)生靜電斥力,容易分離,因此優(yōu)選。
粘接層的介電常數(shù)的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(粘接層的粘接力)
粘接層優(yōu)選通過加熱而表現(xiàn)出粘接性并在粘接工序中具有粘接性。由此,作為粘接層,可以使用粘合劑、粘接劑或者高分子薄膜等,25℃下的粘接力優(yōu)選為1n/25mm以下,25℃下的粘接力更優(yōu)選為0.5n/25mm以下。更具體地,粘接層優(yōu)選在25℃下的粘接力為1n/25mm以下,或者,在25℃下的粘接力為0.5n/25mm以下并且能通過加熱表現(xiàn)出粘接性。
在對(duì)石墨進(jìn)行多層層疊的情況下,空氣進(jìn)入各層或產(chǎn)生褶皺的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。因此,通過使粘接層在室溫下基本沒有粘接性,就能夠在不產(chǎn)生褶皺的情況下一次性重疊多張石墨片,然后,通過加熱使粘接層溶融,進(jìn)一步通過加壓使樹脂浸透到石墨片的凹凸中,由此可制得抑制了空氣進(jìn)入的石墨層疊體。
粘接層的粘接力的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(粘接層的斷裂強(qiáng)度)
本發(fā)明中的粘接層的斷裂強(qiáng)度并無特別限定,優(yōu)選為0.1~10gpa,更優(yōu)選為0.2~5.0gpa,更優(yōu)選為0.2~4.7gpa,更優(yōu)選為1.0~4.7gpa。粘接層的斷裂強(qiáng)度為0.1gpa以上,則薄膜層疊時(shí)不易發(fā)生破裂,因此優(yōu)選。
粘接層的斷裂強(qiáng)度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
[b-2.石墨層疊體的制造方法]
(石墨層疊體的制造方法的基本構(gòu)成)
石墨層疊體的層疊方向上的厚度較厚(例如,0.5mm以上),則石墨層疊體的柔軟性降低,形成石墨層疊體后,該石墨層疊體難以彎曲。
因此,作為石墨層疊體的一例制造方法,可舉出形成預(yù)先形成了彎曲部的石墨層疊體的方法。通過在石墨層疊體的制作工序中形成預(yù)先形成了彎曲部的石墨層疊體,就能夠使該石墨層疊體與低溫部位更容易連接,從而提高熱傳輸能力。
作為石墨層疊體的制造方法的其他的例子,可舉出如下方法:制作形成有石墨片相互之間的一部分未被粘接層粘接的未粘接部的石墨層疊體,然后,在未粘接部將該石墨層疊體彎曲。石墨片之間未被粘接層粘接,所以石墨層疊體能夠保持柔軟性。
此外,在需要形成未粘接部的情況下,對(duì)于發(fā)熱源發(fā)熱而升溫的部位即高溫部位與石墨層疊體連接的連接部、以及溫度比高溫部位低的部位即低溫部位與石墨層疊體連接的連接部而言,石墨層疊體中的石墨片需要通過粘接層來相互粘接在一起。因此,未粘接部?jī)?yōu)選形成在與高溫部位以及低溫部位連接的連接部以外的部位,即石墨層疊體的兩端部以外(例如,長(zhǎng)邊方向的兩端部以外)的部位。另外,如果形成未粘接層,則石墨片相互之間會(huì)稍微形成縫隙,而該縫隙中會(huì)發(fā)生空氣對(duì)流,因此未粘接部能夠起到散熱片的作用,結(jié)果是能提高石墨層疊體的冷卻性能。連接部是指石墨層疊體中與高溫部位或者低溫部位連接的部分。
考慮到以上情況,本實(shí)施方式的石墨層疊體的制造方法是由石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體的制造方法,其包括:將石墨片與粘接層交互層疊從而形成層疊物的層疊工序;通過對(duì)層疊物進(jìn)行加熱以及加壓,使石墨片與粘接層粘接從而形成石墨層疊體的粘接工序。并且,上述粘接工序可以包括:形成具有至少一個(gè)彎曲部的石墨層疊體的彎曲部形成工序。
以下,對(duì)各構(gòu)成進(jìn)行說明。
(層疊工序)
層疊工序是將石墨片與粘接層交互層疊從而形成層疊物的工序。
更具體地,層疊工序是:將具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的石墨片以及就有該表面的粘接層,在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與上述表面垂直相交的z軸方向交互層疊而形成層疊物的工序。
作為層疊工序的具體方法,可舉出:(i)將石墨片與高分子薄膜交互層疊的方法;(ii)在石墨片的至少一面上形成粘接層來制作石墨粘接片,然后將該石墨粘接片多層層疊的方法。
作為上述方法(i),可舉出:將石墨片與高分子薄膜一張張交互層疊的方法;以及,將石墨片與高分子薄膜同時(shí)纏在芯上形成卷筒,然后將該卷筒切斷及劈開,從而得到石墨片與高分子薄膜的層疊體的方法。
上述方法(ii)中可首先制作石墨粘接片。石墨粘接片可通過涂敷清漆或者層壓粘接薄膜來制作。作為石墨片與高分子薄膜層疊的方法,可舉出:將制作的石墨粘接片切割為單片狀,然后將該石墨粘接片多層層疊的方法;以及,將制作的石墨粘接片纏在芯上形成卷筒,然后將該卷筒切斷及劈開的方法。
作為粘接層的形成方法,可舉出:在石墨片上涂布清漆的方法、以及將薄膜狀的粘接層與石墨片交互層疊的方法。如果采用在石墨片上涂布清漆的方法,則從防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中的觀點(diǎn)來看,清漆優(yōu)選涂布后不留黏性。另一方面,在采用將薄膜狀的粘接層與石墨片交互層疊的方法的情況下,如果薄膜狀的粘接層的介電常數(shù)低,則薄膜狀的粘接層難以帶電,因此可利用靜電力使薄膜狀的粘接層能夠被穩(wěn)定地固定在搬運(yùn)機(jī)上。另外,如果石墨片的導(dǎo)電性高,則石墨片與薄膜狀的粘接層密接時(shí),該粘接層的靜電會(huì)向石墨片傳遞,使得石墨片與薄膜狀的粘接層之間的滑性好,從而該粘接層不易產(chǎn)生褶皺。
(粘接工序)
粘接工序是:通過對(duì)層疊工序中形成的層疊物(i)進(jìn)行加壓(換言之即壓縮),優(yōu)選(ii)通過進(jìn)行加熱以及加壓(換言之即壓縮),使石墨片與粘接層粘接,從而形成石墨層疊體的工序。
作為粘接工序的具體方法,可舉出層壓以及壓制等,本發(fā)明中優(yōu)選通過壓制來進(jìn)行粘接。采用壓制,則能夠一次性粘接10層以上的多層層疊物。另外,一邊加熱一邊進(jìn)行數(shù)秒以上的加壓,就能通過粘接層的軟化以及加壓的效果來抑制空氣進(jìn)入石墨層疊體內(nèi),由此,能夠降低石墨片之間的接觸熱阻。
加熱溫度以及加壓壓力并無特別限定,可以根據(jù)構(gòu)成粘接層的材料來適當(dāng)選擇。
如上所述,粘接工序中對(duì)層疊工序中形成的層疊物進(jìn)行加熱以及加壓(換言之壓縮)。此時(shí),層疊物的壓縮比例并無特別限定,優(yōu)選小于1,更優(yōu)選為0.97以下,更優(yōu)選為0.96以下,更優(yōu)選為0.95以下,更優(yōu)選為0.92以下,更優(yōu)選為0.90以下。壓縮比例(石墨層疊體的厚度/作為原料的層疊物的厚度)小于1,則層疊時(shí)粘接層變形而使得石墨片之間易接觸,能夠得到接近理論導(dǎo)熱率的石墨層疊體。
(彎曲部形成工序)
可以在制造石墨層疊體的過程中,將石墨層疊體的半成品彎折形成彎曲部,也可以在制造石墨層疊體后,將該石墨層疊體彎折形成彎曲部。例如,將石墨片與粘接層層疊后,可以對(duì)該層疊物進(jìn)行加熱以及加壓,通過該加壓將形成過程中的石墨層疊體(換言之石墨層疊體的半成品)彎折,由此形成彎曲部?;蛘撸瑢⑹c粘接層層疊后,可以對(duì)該層疊物進(jìn)行加熱以及加壓從而形成石墨層疊體,然后對(duì)形成的石墨層疊體另行加壓,將形成的石墨層疊體彎折,由此形成彎曲部。
彎曲部形成工序包括用以形成具有至少一個(gè)(例如,1個(gè)以上或者2個(gè)以上)彎曲部的石墨層疊體的、以下彎曲部形成工序(d)~(h)中的至少一方。
(d)第一彎曲部形成工序:沿著上述z軸方向?qū)⒓訜嵋约凹訅汉蟮纳鲜鰧盈B物切斷來從上述層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲的第一彎曲部;(e)第二彎曲部形成工序:利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的第二彎曲部;
(f)第三彎曲部形成工序:利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓來使該層疊物向z軸方向彎曲,然后,沿著上述z軸方向?qū)⒃搶盈B物切斷來從該層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的第二彎曲部;(g)第四彎曲部形成工序:沿著上述z軸方向?qū)⒓訜嵋约凹訅汉蟮纳鲜鰧盈B物切斷來從上述層疊物上切下向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲的石墨層疊體半成品,然后,利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)該石墨層疊體半成品進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部;、(h)第五彎曲部形成工序:利用具有彎曲形狀的加壓夾具對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓來使該層疊物向z軸方向彎曲,然后,相對(duì)于上述z軸方向斜著切斷該層疊物來從該層疊物上切下上述石墨層疊體,由此在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部。
上述彎曲部形成工序(e)更具體地可以為下列彎曲部形成工序(e’)。
第六彎曲部形成工序(e’):利用具有2處彎曲形狀的加壓夾具(換言之,即具有階梯狀彎曲形狀的加壓夾具),對(duì)加熱以及加壓后的上述層疊物進(jìn)行加壓,由此在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的2個(gè)第二彎曲部(換言之,即彼此向相反方向彎折的2個(gè)第二彎曲部)。
經(jīng)上述彎曲部形成工序(e)而形成的石墨層疊體具有階梯狀彎折的形狀(例如,參照?qǐng)D28(a))。該石墨層疊體能夠與具有階梯狀彎折的形狀的結(jié)構(gòu)密接設(shè)置,能夠有效地傳遞熱,因此優(yōu)選石墨層疊體具有階梯狀彎折的形狀。階梯狀的石墨層疊體的階梯高度并無特別限定,優(yōu)選為0.05mm~5.0mm,更優(yōu)選為0.10mm~3.0mm,最優(yōu)選為0.20mm~1.0mm。
更具體地,上述彎曲部形成工序在形成具有2個(gè)以上彎曲部的石墨層疊體的情況(i)下,包含上述第一彎曲部形成工序、第二彎曲部形成工序、第三彎曲部形成工序、第四彎曲部形成工序以及第五彎曲部形成工序中的至少一個(gè),而在形成具有1個(gè)以上彎曲部的石墨層疊體的情況(ii)下,包括第四彎曲部形成工序以及第五彎曲部形成工序中的至少一個(gè)。當(dāng)然,本發(fā)明不限定針對(duì)情況(i)、(ii)。
簡(jiǎn)而言之,彎曲部形成工序中可以出現(xiàn)切斷處理以及/或者加壓處理。
上述彎曲部形成工序的2種處理(切斷處理、加壓處理)均不易產(chǎn)生使層疊體中各層之間的粘接發(fā)生剝離的力。由此,采用上述2種處理,則能夠防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中,結(jié)果是易于制作導(dǎo)熱率高且內(nèi)部沒有空隙的石墨層疊體。
圖6示出加壓處理的例子。如圖6所示,使用具有成對(duì)的凸部件與凹部件的加壓夾具30進(jìn)行加壓,能夠制作在彎曲部11向z軸方向彎曲的石墨層疊體1。如果使用刀具或模具等將石墨層疊體切下,切斷時(shí)會(huì)發(fā)生材料的浪費(fèi)。而該方法能夠防止發(fā)生材料的浪費(fèi)。
圖7示出了切斷處理的例子。如圖7所示,通過沿著虛線35向z軸方向切斷,能夠制作在彎曲部10向x軸(或者y軸)方向彎曲的石墨層疊體1。切斷處理可使用切刀、外周刃式等片鋸、激光、水刀、鋼絲鋸等來進(jìn)行,從防止石墨層疊體的層間剝離,一次進(jìn)行大量切斷,以及提高生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選使用鋼絲鋸進(jìn)行切斷。采用切斷處理,則能夠使石墨層疊體1彎曲為銳利的角度(例如直角)。
圖8示出在加壓處理后進(jìn)行切斷處理的例子。圖8中,首先,使用具有成對(duì)的凸部件與凹部件的加壓夾具(圖中未示出)進(jìn)行加壓,從而形成向z軸方向彎曲的彎曲部11。接著,通過沿著虛線35向z軸方向切斷,能夠制造在彎曲部11向z軸方向彎曲的石墨層疊體1。該方法能夠得到薄的石墨層疊體。另外,這樣得到的石墨層疊體熱傳輸能力優(yōu)越。采用加壓處理,則能夠石墨層疊體使弧狀彎曲(例如,優(yōu)選曲率半徑為8mm以上)。
另外,圖8中沿著y軸方向設(shè)定了呈直線狀的虛線35,通過沿著該虛線35切斷,能夠在上述石墨層疊體形成向上述z軸方向彎曲的第二彎曲部(對(duì)應(yīng)于第三彎曲部形成工序)。
另一方面,圖19中,在石墨層疊體1中的向z軸方向彎曲的一部分處,虛線35相對(duì)于z軸方向傾斜設(shè)定。z軸方向與虛線35的夾角并無限定,能夠設(shè)定為預(yù)期角度。通過沿著該虛線35切斷,能夠在上述石墨層疊體形成向上述x軸方向或者上述y軸方向彎曲并且向上述z軸方向彎曲的第三彎曲部(對(duì)應(yīng)于第五彎曲部形成工序)。
通過圖7所示的方法,制作在彎曲部10向x軸(或者y軸)方向彎曲的石墨層疊體1,接著,通過圖6所示的方法,對(duì)彎曲部10的部位進(jìn)行彎折,則能在如圖4所示的石墨層疊體1上形成如圖4所示的向x軸方向或者y軸方向彎曲并且向z軸方向彎曲的彎曲部12,這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,能容易地通過本說明書理解。
上述第一彎曲部、第二彎曲部以及第三彎曲部中可以形成有相鄰的石墨片之間未被粘接層粘接的未粘接部。采用該方案,則易于使石墨層疊體彎曲。
以下是未粘接部的較佳形成方法的2個(gè)示例,但是本發(fā)明并不限定于此。
第一方法是在作為未粘接部的部位不設(shè)置粘接層,只在作為粘接部的部分設(shè)置粘接層,將石墨片與粘接層重疊后,對(duì)該層疊體的整個(gè)面進(jìn)行加壓。
若采用該方法,如圖9所示,形成有粘接層6的部分則成為粘接部50,未形成粘接層6的部分則成為未粘接部51,因此易于得到具有未粘接部51的石墨層疊體。
另外,由于未粘接部51處未設(shè)置粘接層6,石墨片5相互之間形成了縫隙,因此在該縫隙中會(huì)發(fā)生空氣流動(dòng),能夠發(fā)揮類似散熱片的效果,從而提高冷卻性能。并且,由于未粘接部51處未形成粘接層6,彎曲部的柔軟性也可提高。
第二方法是將粘接層設(shè)置在石墨片的整個(gè)面上并進(jìn)行多層重疊后,對(duì)該層疊體的一部分進(jìn)行加壓(優(yōu)選對(duì)該層疊體的一部分進(jìn)行加熱以及加壓),通過部分粘接層使石墨片彼此粘接。具體地,使用夾具等只對(duì)作為粘接部的部分進(jìn)行加壓(優(yōu)選只對(duì)作為粘接部的部分一邊進(jìn)行加熱一邊使用夾具等進(jìn)行加壓),由此能夠得到具有粘接部及未粘接部的石墨層疊體。
該方法中,如圖10所示,盡管在未粘接部51處也設(shè)置了未將石墨片5彼此粘接的粘接層6,由此能夠提高彎曲部的強(qiáng)度。并且,能夠得到可耐受反復(fù)彎曲的石墨層疊體。圖10的未粘接部51的虛線所示的部分表示的是石墨片5與粘接層6未粘接的部位,換言之即石墨片5彼此未粘接的部位。
[b-3.熱傳輸用構(gòu)造物]
(熱傳輸用構(gòu)造物的基本構(gòu)成)
上述本發(fā)明的石墨層疊體主要能用作電子設(shè)備的熱傳輸用材料。
具體地,本實(shí)施方式的熱傳輸用構(gòu)造物是具備本發(fā)明的石墨層疊體及發(fā)熱元件的熱傳輸用構(gòu)造物,石墨層疊體與因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分、以及溫度比高溫部位低的部位即低溫部位連接在一起。
本說明書中“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”是指受到發(fā)熱元件發(fā)熱影響的部位。例如,如圖11所示,將發(fā)熱元件100可以設(shè)置為與石墨層疊體1連接。圖11中,通過側(cè)視圖110以及俯視圖120示出了發(fā)熱元件100與石墨層疊體1的復(fù)合體。此時(shí),與石墨層疊體1連接的發(fā)熱元件100的表面及其附近屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。發(fā)熱元件100與石墨層疊體100之間可設(shè)置其他結(jié)構(gòu)或設(shè)置中空的空間。上述“附近”可以包括其他結(jié)構(gòu)以及中空的空間。
與發(fā)熱元件連接的部位及其附近只要是受到發(fā)熱元件發(fā)熱影響的部位,就屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。例如,如圖12所示,可以在石墨層疊體1上設(shè)置金屬板101,并將發(fā)熱元件100設(shè)置為與金屬板101連接。如圖12所示,在石墨層疊體1與發(fā)熱元件100之間設(shè)置有金屬板101等的情況下,與發(fā)熱元件10接觸的金屬板101的表面及其附近屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。構(gòu)成金屬板101的金屬并無特別限定,可舉出例如銅、鋁及鎳等。
即使不是與發(fā)熱元件連接的部位及其附近,只要是受到發(fā)熱元件發(fā)熱影響的部位,就屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。即“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”不限定為與發(fā)熱元件連接的部位及其附近,也不限定為發(fā)熱元件的發(fā)熱集中蓄積的部位。如圖13所示,可以在石墨層疊體1上設(shè)置金屬板101,在該金屬板101上設(shè)置傳熱材料102(例如,石墨片、銅等金屬、熱管),發(fā)熱元件100可以設(shè)置為與傳熱材料102連接。這種情況下,受到發(fā)熱元件100發(fā)熱影響的金屬板101的表面及其附近也屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。
相反,與發(fā)熱元件100連接但由于隔熱等理由不受發(fā)熱元件100發(fā)熱影響的部位及其附近不屬于“因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部分”。
低溫部位是溫度比上述高溫部位低的部位。其具體的構(gòu)成并無特別限定,可以是溫度比高溫部位低的任何部位。
本實(shí)施方式的熱傳輸用構(gòu)造物發(fā)揮本發(fā)明的石墨層疊體所具有的高導(dǎo)熱性,能夠大范圍擴(kuò)散發(fā)熱元件發(fā)出的熱。并且,本實(shí)施方式的熱傳輸用構(gòu)造物使用本發(fā)明的石墨層疊體作為層疊體,一次能夠傳輸?shù)臒崃看?,因此能夠向低溫部位集中傳熱,冷卻效果高。
(石墨層疊體相對(duì)于高溫部位的設(shè)置)
以下說明石墨層疊體相對(duì)于高溫部位的設(shè)置。
石墨層疊體相對(duì)于高溫部位的設(shè)置可舉出:(i)如圖14所示,石墨層疊體1的表面與高溫部位對(duì)置設(shè)置;以及(ii)如圖15或者16所示,石墨層疊體1的層疊面與高溫部位對(duì)置設(shè)置。優(yōu)選石墨層疊體1的層疊面與高溫部位對(duì)置設(shè)置。
圖15以及16示出層疊面7。本說明書的“層疊面”意指:在石墨片5與粘接層6呈條紋狀排列的狀態(tài)下,以暴露在石墨層疊體1表面的方式形成的面。雖然圖15以及16中將在y-z平面延展的面描繪成層疊面,但是在x-z平面延展的面也可屬于層疊面。
石墨片在其厚度方向的導(dǎo)熱率是5w/(m·k),且厚度方向的導(dǎo)熱率比面方向的導(dǎo)熱率低。特別是石墨層疊體,其由于是介由導(dǎo)熱率較低的粘接層(具體地是1w/(m·k))來將石墨片層疊,因此層疊方向的導(dǎo)熱率為5w/(m·k)以下。并且,石墨層疊體是將石墨片多層層疊,層疊方向上的厚度厚,所以重要的是使發(fā)熱元件發(fā)出的熱能夠充分傳遞到與石墨層疊體的受熱面相反的面,以能夠有效地利用整個(gè)石墨層疊體來向低溫部位傳熱。
石墨片在其面方向上的導(dǎo)熱率為較高的1500w/(m·k),因此通過使石墨層疊體的層疊面與高溫部位對(duì)置,能夠向與石墨層疊體的受熱面相反的面充分傳熱,并且能夠有效利用整個(gè)石墨層疊體來向低溫部位傳熱,因此優(yōu)選。
(在使層疊面與高溫部位對(duì)置的情況下的石墨層疊體的形態(tài))
在使石墨層疊體的層疊面與高溫部位對(duì)置的情況下,優(yōu)選石墨層疊體的層疊方向上的長(zhǎng)度比與石墨層疊體的層疊方向垂直的面(該面的形狀例如為長(zhǎng)方形)的短邊長(zhǎng)度長(zhǎng)。更具體地,在圖15以及16中,優(yōu)選石墨層疊體1的z軸方向上的長(zhǎng)度比石墨層疊體1的x軸方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)。層疊方向上的長(zhǎng)度比與層疊方向垂直的面的短邊長(zhǎng)度長(zhǎng),則從石墨層疊體的受熱面向與該受熱面相反的面的熱轉(zhuǎn)移性好,由此能夠更有效地向低溫部位進(jìn)行熱傳輸。
另外,在使石墨層疊體的層疊面與高溫部位對(duì)置的情況下,石墨層疊體的層疊方向上的長(zhǎng)度優(yōu)選為2mm以上,更優(yōu)選為2.5mm以上。層疊方向上的長(zhǎng)度為2mm以上,則石墨層疊體相對(duì)于發(fā)熱元件的受熱面增大,石墨層疊體能夠更有效受熱。
另外,無論在使石墨層疊體的層疊面與高溫部位對(duì)置的情況下,還是在使石墨層疊體的表面與高溫部位對(duì)置的情況下,均同樣優(yōu)選如圖16所示那樣在石墨層疊體1設(shè)置彎曲部。這樣,通過使石墨層疊體的層疊面與高溫部位對(duì)置,可提高石墨層疊體1的受熱效率,進(jìn)一步通過設(shè)置彎曲部,能夠?qū)⑹珜盈B體1與溫度低的低溫部位更好地連接,結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)熱傳輸用構(gòu)造物的高熱傳輸能力。
圖17以及圖18示出了石墨層疊體的尺寸例,但是本發(fā)明并不限定為該方案。
本發(fā)明也可為以下方案。
<1>一種石墨層疊體,其特征在于:是石墨片與粘接層交互地多張層疊而成的石墨層疊體,上述粘接層含有熱塑性樹脂以及/或者熱固化性樹脂,上述粘接層的吸水率為2%以下并且厚度低于10μm以下,上述石墨片的層疊數(shù)為5層以上。
<2>一種石墨層疊體,其特征在于:是石墨片與粘接層交互地多張層疊而成的石墨層疊體,上述粘接層含有熱塑性樹脂以及/或者熱固化性樹脂,上述粘接層的吸水率為2%以下,上述石墨層疊體的厚度比石墨片的原料片與粘接層的合計(jì)厚度小,上述石墨片的層疊數(shù)為5層以上。
<3>根據(jù)<2>或者<3>所述的石墨層疊體,其特征在于:上述熱塑性樹脂以及/或者熱固化性樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃以上。
<4>根據(jù)<1>~<3>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨片的面方向的導(dǎo)熱率為1000w/(m·k)以上。
<5>根據(jù)<1>~<4>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述各石墨片的合計(jì)厚度(tg)除以上述各粘接層的合計(jì)厚度(ta)的值(tg/ta)為4.1以上且40以下,并且,上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)上的長(zhǎng)度為0.5mm以上。
<6>根據(jù)<1>~<5>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體的、與層疊方向(具體地是z軸方向)垂直的面(具體地是由x軸及與該x軸相交的y軸所規(guī)定的、石墨層疊體的表面)的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為短邊的長(zhǎng)度的5倍以上。
<7>根據(jù)<1>~<6>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體具有至少一個(gè)彎曲部。
<8>根據(jù)<7>所述的石墨層疊體,其特征在于:上述彎曲部沒有接縫。
<9>根據(jù)<7>或者<8>所述的石墨層疊體,其特征在于:至少一個(gè)上述彎曲部向與上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)垂直的方向(具體地是x軸方向或者y軸方向)彎曲。
<10>根據(jù)<7>或者<8>所述的石墨層疊體,其特征在于:至少一個(gè)上述彎曲部向上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)彎曲。
<11>根據(jù)<7>或者<8>所述的石墨層疊體,其特征在于:至少一個(gè)上述彎曲部向與上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)垂直的方向(具體地是x軸方向或者y軸方向)彎曲,并且向上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)彎曲。
<12>根據(jù)<7>~<11>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體具有上述石墨片彼此未被上述粘接層粘接的未粘接部,上述未粘接部形成在上述石墨層疊體的長(zhǎng)邊方向上的兩端部以外。
<13>根據(jù)<12>所述的石墨層疊體,其特征在于:上述未粘接部形成在上述彎曲部。
<14>根據(jù)<1>~<13>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體被樹脂或者金屬包覆。
<15>根據(jù)<1>~<14>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)上的長(zhǎng)度比與層疊方向垂直的面(具體地是由x軸及與該x軸相交的y軸所規(guī)定的、石墨層疊體的表面)的短邊長(zhǎng)度長(zhǎng)。
<16>根據(jù)<15>所述的石墨層疊體,其特征在于:上述石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)上的長(zhǎng)度為2mm以上。
<17>一種散熱結(jié)構(gòu)體,其特征在于:是具備上述<1>~<16>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體及發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)體,上述石墨層疊體的一端部設(shè)置在由于上述發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部位,上述石墨層疊體的另一端部設(shè)置在比上述高溫部位溫度低的部位即低溫部位。
<18>根據(jù)<17>所述的散熱結(jié)構(gòu)體,其特征在于:上述石墨層疊體的層疊面(具體地是與z軸方向平行的、石墨層疊體的表面)與上述高溫部位對(duì)置設(shè)置。
<19>一種石墨層疊體的制造方法,其特征在于:包括將石墨片與粘接層交互地層疊的層疊工序、以及、通過加熱以及加壓使各層粘接的粘接工序。
<20>根據(jù)<19>所述的石墨層疊體的制造方法,其特征在于:上述粘接層通過加熱表現(xiàn)出粘接性,上述粘接工序中通過加熱以及加壓一次性使各層粘接。
<21>根據(jù)<19>或者<20>所述的石墨層疊體的制造方法,其特征在于:上述粘接層在25℃下的粘接力為1n/25mm以下。
<22>根據(jù)<19>~<21>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體的制造方法,其特征在于:上述粘接工序中,利用具有彎曲形狀的加壓夾具進(jìn)行加壓,以使上述石墨層疊體向該石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)彎曲。
<23>根據(jù)<19>~<21>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體的制造方法,其特征在于:上述粘接工序中,沿著層疊方向(具體地是z軸方向)將石墨層疊體半成品切斷,從而將上述石墨層疊體切下。
<24>根據(jù)<19>~<21>的任一項(xiàng)所述的石墨層疊體的制造方法,其特征在于:上述粘接工序中,利用具有彎曲形狀的加壓夾具進(jìn)行加壓,以使上述石墨層疊體向該石墨層疊體的層疊方向(具體地是z軸方向)彎曲,然后,沿著層疊方向(具體地是z軸方向)將該石墨層疊體切斷。
另外,本發(fā)明還可以為以下方案。
<25>本發(fā)明的石墨層疊體是由石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體,其特征在于:上述粘接層含有熱塑性樹脂及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂,上述粘接層的吸水率為2%以下,上述石墨層疊體是對(duì)上述石墨片與上述粘接層交互層疊而形成的層疊物進(jìn)行壓縮而得到的,上述石墨層疊體中包含的上述石墨片的層疊數(shù)為3層以上(或者5層以上)。
[實(shí)施方式c]
[c-1.石墨層疊體]
本實(shí)施方式的石墨層疊體是含有交互層疊的石墨片及粘接層的石墨層疊體(或者是由石墨片與粘接層交互層疊而成的石墨層疊體),其中,作為粘接層的材料的粘接層材料或者粘接層含有熱塑性樹脂以及熱固化性樹脂中的至少一種樹脂。
石墨層疊體中包含的石墨片的層疊數(shù)為3層以上。如下所述,石墨層疊體是對(duì)石墨片與粘接層材料交互層疊而形成的層疊物進(jìn)行加熱以及加壓而得到的。
另外,本發(fā)明的石墨層疊體可以具有在其至少一個(gè)以上的彎曲部被彎折后的形狀。該石墨層疊體可以通過彎折層疊物來形成,也可以通過彎折石墨層疊體來形成。
以下,對(duì)石墨層疊體以及構(gòu)成該石墨層疊體的石墨片以及粘接層進(jìn)行說明。
[c-1-1.石墨層疊體]
(石墨層疊體的基本結(jié)構(gòu))
石墨層疊體由石墨片與粘接層交互層疊而成。石墨片與粘接層之間可以夾有其他結(jié)構(gòu)也可以不夾有其他結(jié)構(gòu)。
圖20示出石墨層疊體的基本結(jié)構(gòu)。如圖20所示,構(gòu)成石墨層疊體201的石墨片205以及粘接層206分別具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面。并且,石墨片205與粘接層206在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與該表面垂直相交的z軸方向交互層疊,由此,形成石墨層疊體201。如上所述,x軸與y軸的夾角為90°。
石墨片與粘接層相互密接(例如熱融接),且密接面積占界面的50%以上。從接觸熱阻(易傳熱性)的觀點(diǎn)來看,石墨片與粘接層密接的面積優(yōu)選占界面的70%以上,更優(yōu)選占界面的80%以上,進(jìn)而優(yōu)選占界面的95%以上。在后述實(shí)施例中將說明易傳熱性,故在此省略其說明。
本說明書的“表面重疊的狀態(tài)“是指:圖20中沿著z軸方向看層疊體201時(shí),石墨片205的至少一部分與粘接層206的至少一部分重疊的狀態(tài)。
石墨片205與粘接層206的形狀及大小既可相同也可不同。從更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果的觀點(diǎn)來看,石墨片205與粘接層206優(yōu)選形狀及大小相同。
例如,石墨片205的形狀以及粘接層206的形狀可以為正方形。這種情況下,可以以該正方形的1個(gè)邊的延伸方向?yàn)閤軸方向,以與該邊相交的另一邊的延伸方向?yàn)閥軸方向。
此外,石墨片205的形狀以及粘接層206的形狀可以為長(zhǎng)方形。這種情況下,可以以該長(zhǎng)方形的短邊的延伸方向?yàn)閤軸方向,以該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊的延伸方向?yàn)閥軸方向。
此外,石墨片205與粘接層206也可以為除正方形及長(zhǎng)方形以外的形狀。這種情況下,可以以石墨片205以及粘接層206的最長(zhǎng)邊方向?yàn)閥軸方向,以與該y軸正交的方向?yàn)閤軸方向。
石墨層疊體中包含的石墨片的層疊數(shù)可以為3層以上,從熱容量的觀點(diǎn)來看,更優(yōu)選為5層以上,更優(yōu)選為10層以上,更優(yōu)選為15層以上,更優(yōu)選為20層以上。層疊數(shù)的上限值并無特別限定,可以為1000層、500層、200層、100層、80層或者50層。
石墨片的層疊數(shù)為3層以上,則能夠得到熱傳輸能力高,并且機(jī)械性強(qiáng)度優(yōu)越的石墨層疊體,因此優(yōu)選。
石墨層疊體中包含的粘接層的層疊數(shù)并無特別限定,可根據(jù)石墨片的層疊數(shù)來適當(dāng)設(shè)定。例如,石墨層疊體中,(i)相鄰的石墨片之間可設(shè)置1張粘接層,也可設(shè)置2張以上的粘接層;(ii)石墨片可以只設(shè)置在石墨層疊體的最頂面,也可以只設(shè)置在石墨層疊體的最底面,或者也可以設(shè)置在石墨層疊體的最頂面及最底面這兩處;(iii)粘接層可以只設(shè)置在石墨層疊體的最頂面,也可以只設(shè)置在石墨層疊體的最底面,或者也可以設(shè)置在石墨層疊體的最頂面及最底面這兩處。本說明書中的“石墨片與粘接層交互層疊”包括(a)在相鄰的石墨片之間設(shè)置1張粘接層的情況、以及(b)在相鄰的石墨片之間設(shè)置2張以上的粘接層的情況。即本發(fā)明中粘接層可以是由多層粘接層層疊的。
(石墨層疊體的厚度)
石墨層疊體的厚度(換言之即圖20的z軸方向上的長(zhǎng)度)并無特別限定,優(yōu)選為0.1mm以上,更優(yōu)選為0.4mm以上,更優(yōu)選為0.6mm以上,更優(yōu)選為0.8mm以上。石墨層疊體的厚度為0.1mm以上,則能夠傳輸?shù)臒崃慷?,能夠適用于發(fā)熱量大的電子設(shè)備。石墨層疊體的厚度上限值并無特別限定,從電子設(shè)備的薄型化的觀點(diǎn)來看,可以為10mm、7.5mm、5mm、2.5mm、1mm。
關(guān)于石墨片的層疊方法,為了能夠吸收石墨片表面的凹凸,并且能夠降低石墨片相互之間的接觸熱阻,有效的方案是介由粘接層進(jìn)行層疊。
(彎曲部)
石墨層疊體可以具有:在設(shè)置在該石墨層疊體上的至少一個(gè)(例如1個(gè)以上或者2個(gè)以上)彎曲部被彎折后的形狀。即石墨層疊體可以是通過將彎曲前的石墨層疊體在其彎曲部進(jìn)行彎折而得到的層疊體。在電子設(shè)備的內(nèi)部使熱源產(chǎn)生的熱向溫度低的部分轉(zhuǎn)移,就能夠防止溫度的上升。但是,溫度低的部分與熱源不一定能夠直線連接。對(duì)此,通過在石墨層疊體形成彎曲部,能夠更易于使熱源產(chǎn)生的熱向溫度低的部分轉(zhuǎn)移,由此,能夠進(jìn)一步提高熱傳輸能力。也就是說熱源與溫度低的部分之間的設(shè)置關(guān)系更加自由。作為彎曲部的具體構(gòu)成,可以采用實(shí)施方式b中說明的彎曲部的構(gòu)成。
彎曲部彎曲的角度并無特別限定。彎曲部可以以2mm以上的曲率半徑、5mm以上的曲率半徑、8mm以上的曲率半徑、10mm以上的曲率半徑、20mm以上的曲率半徑進(jìn)行彎曲。此外,曲率半徑的最大值并無特別限定,例如可為100mm、90mm、80mm、70mm、60mm、50mm、40mm、30mm或者20mm。當(dāng)然,曲率半徑的最大值也可為比100mm大的值。
(石墨層疊體的包覆)
關(guān)于[實(shí)施方式c]的石墨層疊體的包覆,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(石墨層疊體的包覆)”欄目所述的方案相同的方案。
(石墨復(fù)合品)
石墨復(fù)合品是在石墨層疊體的至少一面上膠合至少具有粘合材或者粘接材的貼片而成的制品。通過該具有粘合材或者粘接材的貼片,能夠?qū)醾鬏斢玫氖珜盈B體安裝在電腦等各種電子·電氣設(shè)備所內(nèi)置的半導(dǎo)體元件及其他發(fā)熱元件等上。
具有粘合材的貼片的構(gòu)成并無特別限定,例如可舉出由粘合材構(gòu)成的貼片、包含“粘合材/基材”這種二層結(jié)構(gòu)的貼片、包含“粘合材/基材/粘合材”這種三層結(jié)構(gòu)的貼片。粘合材并無特別限定,能夠使用硅酮系粘合材、丙烯系粘合材、或者、合成橡膠系粘合材等。基材并無特別限定,能夠使用聚酰亞胺系樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)系樹脂、聚亞苯基硫醚(pps)系樹脂、聚萘二甲酸乙二酯(pen)系樹脂、聚酯系樹脂、或者、金屬片(例如鋁箔及銅箔等)等。
具有粘接材的貼片的構(gòu)成并無特別限定,例如可舉出由粘接材構(gòu)成的薄膜、包含“粘接材/基材”這種二層結(jié)構(gòu)的貼片、包含“粘接層/基材/粘接層”這種三層結(jié)構(gòu)的貼片等。粘接材并無特別限定,可使用聚酰亞胺系或者環(huán)氧系等熱固化型樹脂粘接材。另外作為粘接材也可以使用在溶融狀態(tài)下實(shí)施粘接的熱塑性樹脂等。基材并無特別限定,能夠使用聚酰亞胺系樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)系樹脂、聚亞苯基硫醚(pps)系樹脂、聚萘二甲酸乙二酯(pen)系樹脂、聚酯系樹脂、金屬片(例如鋁箔、銅箔等)、cfrp(碳素纖維強(qiáng)化材料)、碳素纖維氈、或者、其他碳素材料等。
(熱傳輸用構(gòu)造物)
上述本發(fā)明的石墨層疊體以及石墨復(fù)合品主要能夠作為電子設(shè)備的熱傳輸用材料來用于熱傳輸用構(gòu)造物。熱傳輸用構(gòu)造物具備發(fā)熱元件以及石墨層疊體或石墨復(fù)合品,其中,石墨層疊體或石墨復(fù)合品與因發(fā)熱元件發(fā)熱而升溫的部位即高溫部位、以及溫度比高溫部位低的部位即低溫部位連接在一起。
[c-1-2.石墨片]
(石墨片的種類)
關(guān)于[實(shí)施方式c]的石墨片的種類,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(石墨片的種類)”欄目所述的方案相同的方案。
(石墨片的制造方法)
關(guān)于[實(shí)施方式c]的石墨片的制造方法,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(石墨片的制造方法)”欄目所述的方案相同的方案。
(石墨片面方向的導(dǎo)熱率)
關(guān)于[實(shí)施方式c]的石墨片面方向的導(dǎo)熱率,可以使用與[實(shí)施方式b]的“(石墨片的面方向的導(dǎo)熱率)”欄目所述的方案相同的方案。
(石墨片的導(dǎo)熱率)
石墨片面方向的導(dǎo)熱率根據(jù)下式(1)計(jì)算。
a=α×d×cp····(1)
此處,a是石墨片的導(dǎo)熱率,α是石墨片的熱擴(kuò)散率,d是石墨片的密度、cp是石墨片的比熱容。石墨片的熱擴(kuò)散率、密度、以及比熱容是根據(jù)以下所述方法求取的。
使用基于光交流法的熱擴(kuò)散率測(cè)定裝置(例如ulvac理工株式會(huì)社的“l(fā)aserpit”),對(duì)切取為4mm×40mm形狀的石墨片樣本在20℃的氣氛下、10hz交流的條件下測(cè)定了石墨片的熱擴(kuò)散率。
(石墨片的厚度)
關(guān)于[實(shí)施方式c]的石墨片的厚度,可以采用與[實(shí)施方式b]的“(石墨片的厚度)”欄目所述的方案相同的方案。
[c-1-3.粘接層]
(粘接層材料的種類)
本發(fā)明中的粘接層的材料即粘接層材料優(yōu)選為通過加熱而表現(xiàn)出粘接性的材料,可以采用熱固化性樹脂或者熱塑性樹脂。
作為熱固化性樹脂,可以使用與[實(shí)施方式b]的“(粘接層的種類)”欄目所述的熱固化性樹脂相同的樹脂。
作為熱塑性樹脂,可以使用與[實(shí)施方式b]的“(粘接層的種類)”欄目所述的熱塑性樹脂相同的樹脂。
作為粘接層材料,優(yōu)選使用含有芳香族的材料(例如,聚酯粘接劑、以及、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等)。采用該方案,則在對(duì)粘接層進(jìn)行層疊時(shí),粘接層與石墨片排列為基本平行,層疊時(shí)石墨片的層不易被打亂,能夠得到具有接近理論值的導(dǎo)熱率的石墨層疊體。
熱塑性樹脂以及熱固化性樹脂優(yōu)選熔解溫度為50℃以上,更優(yōu)選為60℃以上,更優(yōu)選為70℃以上,更優(yōu)選為80℃以上。熔解溫度為50℃以上,則能夠更好地防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中。另外,使用丙烯系粘接劑或者使用橡膠片等熔解溫度為50℃以上的材料,則存在粘接層的強(qiáng)度大并且粘接層特性不易發(fā)生特性不均的傾向,因此優(yōu)選。作為具有上述熔解溫度的材料,可舉出pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、ps(聚苯乙烯)以及pc(聚碳酸酯)等。
粘接層材料的熔解溫度可依準(zhǔn)于jisk7121,使用差示掃描熱量分析裝置(株式會(huì)社島津制作所制造的dsc-50)進(jìn)行測(cè)定。
粘接層材料的彈性模量并無特別限定,從切斷石墨層疊體時(shí)抑制粘接層的厚度不均的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選高彈性模量(例如,彈性模量為100mpa以上)。
(粘接層材料的厚度)
本發(fā)明中的粘接層材料的厚度并無特別限定,優(yōu)選低于10μm。更具體地,粘接層材料的厚度優(yōu)選為0.1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且9μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且7μm以下。粘接層材料的厚度為10μm以下,則粘接層的總體導(dǎo)熱率會(huì)比石墨片的總體導(dǎo)熱率小很多。因此,通過將粘接層材料的厚度控制為低于10μm,能夠使石墨片相互之間的傳熱不受粘接層的影響,從而能夠較好地傳熱。粘接層材料的厚度為0.1μm以上(更優(yōu)選為1μm以上),則粘接層易于吸收石墨片表面的凹凸,能夠降低石墨片與粘接層之間的接觸熱阻,從而有效地傳熱。另外,粘接層材料的厚度為0.1μm以上(更優(yōu)選為1μm以上),則粘接層能夠顯示出較好的粘接性。此外,采用上述粘接層材料的厚度,就能夠使石墨層疊體的導(dǎo)熱率接近理論值。粘接層材料的厚度的計(jì)算方法將在后述實(shí)施例中說明,故在此省略其說明。
(粘接層的厚度)
本發(fā)明中的粘接層的厚度與粘接層材料的厚度相同或者比粘接層材料的厚度薄。粘接層比粘接層材料薄的原因可以認(rèn)為是粘接層材料浸潤(rùn)進(jìn)了石墨片的表面(吸收了石墨片表面的凹凸)的緣故。具體的粘接層的厚度并無特別限定,優(yōu)選為低于10μm。更具體地,粘接層的厚度優(yōu)選為0.1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且低于10μm,更優(yōu)選為1μm以上且9μm以下,更優(yōu)選為1μm以上且7μm以下。粘接層的厚度低于10μm,則粘接層的總體導(dǎo)熱率會(huì)比石墨片的總體導(dǎo)熱率小很多。因此,通過將粘接層的厚度控制為低于10μm,能夠使石墨片相互之間的傳熱不受粘接層的影響,從而能夠較好地傳熱。粘接層的厚度為0.1μm以上(更優(yōu)選為1μm以上),則粘接層易于吸收石墨片表面的凹凸,能夠降低石墨片與粘接層之間的接觸熱阻,從而有效地傳熱。另外,粘接層材料的厚度為0.1μm以上(更優(yōu)選為1μm以上),則粘接層能夠顯示出較好的粘接性。此外,采用上述粘接層材料的厚度,就能夠使石墨層疊體的導(dǎo)熱率接近理論值。
作為粘接層的厚度的計(jì)算方法,可舉出后述方法,具體地可以通過sem圖像觀察任意粘接層的截面,測(cè)定在粘接層的任意9處的厚度,計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為粘接層的厚度。
[c-2.石墨層疊體的制造方法]
(石墨層疊體的制造方法的基本構(gòu)成)
本發(fā)明的石墨層疊體的制造方法具有將石墨片與粘接層材料交互層疊而形成層疊物的層疊工序、以及、通過使石墨片與粘接層熱熔融而形成石墨層疊體的粘接工序。并且,石墨層疊體的制造方法可以具有對(duì)石墨層疊體進(jìn)行切斷處理的切斷工序。本說明書中的“熱熔融”意指樹脂或者蠟由于加熱而軟化從而與其他物質(zhì)粘接。
以下,對(duì)各構(gòu)成進(jìn)行說明。
(層疊工序)
層疊工序是將作為粘接層的材料的粘接層材料與石墨片交互地多層層疊而形成層疊物的工序。
更具體地,層疊工序是:將具有由x軸及與該x軸正交的y軸所規(guī)定的表面的石墨片以及具有該表面的粘接層材料,在該表面重疊的狀態(tài)下沿著與該表面垂直相交的z軸方向交互層疊而形成層疊物的工序。
作為層疊工序的具體方法,可舉出:(i)將石墨片與粘接層材料交互層疊的方法;(ii)在石墨片的至少一面上設(shè)置粘接層材料來制作石墨粘接片,然后將該石墨粘接片多層層疊的方法。
作為上述(i)的方法,可舉出:將石墨片與粘接層材料一張張交互層疊的方法;以及,將石墨片與粘接層材料同時(shí)纏在芯上形成卷筒,然后將該卷筒切斷及劈開,從而得到石墨片與粘接層材料的層疊體的方法。
上述方法(ii)中,可首先制作石墨粘接片。石墨粘接片可通過向石墨片涂敷粘接層材料(例如,粘接性樹脂片等),或者向石墨片層壓粘接層材料(例如,粘接性薄膜等)來制作。作為石墨片與粘接層材料層疊的方法,可舉出:將制作的石墨粘接片切割為單片狀,然后將該石墨粘接片多層層疊的方法;以及,將制作的石墨粘接片纏在芯上形成卷筒,然后將該卷筒切斷及劈開的方法。
如果是向石墨片上涂布粘接層材料,則從防止空氣進(jìn)入石墨層疊體中的觀點(diǎn)來看,粘接層材料優(yōu)選涂布后不留黏性。
在將粘接層材料與石墨片交互層疊的情況下,或者,在向石墨片層壓粘接層材料的情況下,如果粘接層材料的介電常數(shù)低,則粘接層材料難以帶電,因此可利用靜電力使粘接層材料能夠被穩(wěn)定地固定在搬運(yùn)機(jī)上。另外,如果石墨片的導(dǎo)電性高,則石墨片與粘接層材料密接時(shí),粘接層材料的靜電會(huì)向石墨片傳遞,使得石墨片與粘接層材料之間的滑性好,從而粘接層材料不易產(chǎn)生褶皺。
從熱熔融后的石墨層疊體之間能夠剝開從而能夠同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)石墨層疊體的觀點(diǎn)來看,層疊工序中優(yōu)選將層疊物多層層疊。從批量生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看,層疊物的層疊節(jié)段數(shù)優(yōu)選為100段以上,更優(yōu)選為200段以上。層疊物的層疊節(jié)段數(shù)的上限值并無特別限定,例如可以為1000段、900段、800段、700段、600段、500段、400段、或者300段。本發(fā)明的制造方法中,在將層疊物以多節(jié)段方式層疊來進(jìn)行粘接工序的情況下,一個(gè)批次中無論是層疊位置位于上部、中部及下部的石墨層疊體,粘接比例值均良好。
(粘接工序)
粘接工序是:將層疊工序中形成的層疊物加熱,使粘接層材料熱熔融在石墨片上,從而得到粘接層與該石墨片交互層疊著的石墨層疊體的工序。加熱溫度并無特別限定,可以根據(jù)粘接層材料適當(dāng)選擇。本工序中進(jìn)行第一加壓以及第二加壓。通過第一加壓與第二加壓的兩階段加壓,層疊物中的氣體能夠很好地排出,能夠得到平滑性、易傳熱性及剝離強(qiáng)度好的石墨層疊體。加熱溫度、第一加壓的壓力、第二加壓的壓力并無特別限定,可以根據(jù)粘接層材料適當(dāng)進(jìn)行選擇。粘接工序中,可以在第二加壓后進(jìn)一步進(jìn)行1次以上的第三加壓、第四加壓等加壓。此外,粘接工序中,可以在第一加壓與第二加壓之間進(jìn)一步進(jìn)行1次以上的第三加壓、第四加壓等加壓。另外,粘接工序中,可以在第一加壓前,進(jìn)行1次以上的預(yù)加壓。但是,該預(yù)加壓中對(duì)層疊物施加的壓力優(yōu)選比第一加壓中對(duì)層疊物施加的壓力以及第二加壓中對(duì)層疊物施加的壓力低。通過采用該方案,層疊物中的氣體能夠更好地排出。第三加壓、第四加壓、以及預(yù)加壓也可以在粘接工序以外的工序中進(jìn)行。
第一加壓是指:直至受加熱的粘接層材料的溫度達(dá)到“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”的溫度為止,至少進(jìn)行對(duì)層疊物的加壓?!癧(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”是指:在層疊物與熱電偶接觸的狀態(tài)下所測(cè)定的粘接層材料的溫度達(dá)到比粘接層材料的熔解溫度低20℃的溫度時(shí)。即本實(shí)施方式中可以進(jìn)行第一加壓,直至在層疊物與熱電偶連接的狀態(tài)下所測(cè)定的粘接層材料的溫度達(dá)到比粘接層材料的熔解溫度低20℃的溫度為止。第一加壓的壓力只要是以不使粘接層材料熱熔融在石墨片上的方式進(jìn)行加壓的壓力即可,并無特別限定,可以根據(jù)粘接層材料適當(dāng)進(jìn)行選擇。第一加壓時(shí)間并無特別限定,從能夠得到平滑性、易傳熱性及剝離強(qiáng)度好的石墨層疊體的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選從粘接工序開始時(shí)起進(jìn)行第一加壓。
第二加壓是指:在受加熱的粘接層材料的溫度達(dá)到“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”的溫度以上后,至少對(duì)層疊物進(jìn)行加壓。達(dá)到“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”的溫度以上后是指:在層疊物與熱電偶接觸的狀態(tài)下所測(cè)定的粘接層材料的溫度達(dá)到“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”的溫度以上后。即本實(shí)施方式中在層疊物與熱電偶接觸的狀態(tài)下測(cè)定粘接層材料的溫度,所測(cè)定的溫度達(dá)到“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”的溫度以上后,可以進(jìn)行第二加壓。第二加壓的壓力只要是以使粘接層材料熱熔融在石墨片上的方式進(jìn)行加壓的壓力即可,并無特別限定,可以根據(jù)粘接層材料適當(dāng)進(jìn)行選擇。第二加壓時(shí)間并無特別限定,從提高石墨片與粘接層的密接性的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選為1分以上且10分以下,進(jìn)而優(yōu)選為3分以上且8分以下,特別優(yōu)選為4分以上且6分以下。
第二加壓優(yōu)選緊接在第一加壓后進(jìn)行。這種情況下,可以采用以下方案:(i)第二加壓中,可以以比第一加壓時(shí)高的壓力對(duì)層疊物進(jìn)行加壓;(ii)第二加壓中,可以以比第一加壓時(shí)高的壓力及溫度對(duì)層疊物進(jìn)行加壓;(iii)第一加壓中,對(duì)層疊物施加的壓力可以緩慢上升;(iv)第二加壓中,對(duì)層疊物施加的壓力可以緩慢上升;(v)可以在第一加壓中使對(duì)層疊物施加的壓力緩慢上升后,在第二加壓中也使對(duì)層疊物施加的壓力緩慢上升。由于石墨片的表面存在凹凸并且石墨片易變形,因此通過逐漸提高對(duì)層疊物施加的壓力,能夠調(diào)整粘接層與石墨片的表面的凹凸形狀相吻合的形變時(shí)機(jī)、以及石墨片的形變時(shí)機(jī),從而能夠提高石墨片與粘接層之間的粘接強(qiáng)度。
作為粘接工序的具體方法,可舉出層壓以及壓制等,本發(fā)明中優(yōu)選通過壓制來進(jìn)行粘接。通過采用壓制,即使是10層以上的多層層疊物,也能夠?qū)盈B物中的各層彼此一次性地進(jìn)行粘接。另外,一邊對(duì)層疊物進(jìn)行加熱,一邊對(duì)該層疊物進(jìn)行數(shù)秒以上的加壓,就能通過粘接層的軟化以及加壓的效果來抑制空氣進(jìn)入石墨層疊體內(nèi),由此,能夠降低石墨片之間的接觸熱阻。
如上所述,粘接工序中對(duì)層疊工序中形成的層疊物進(jìn)行加熱以及加壓(換言之即壓縮)。此時(shí),層疊物的壓縮比例并無特別限定,優(yōu)選小于1,更優(yōu)選為0.97以下,更優(yōu)選為0.96以下,更優(yōu)選為0.95以下,更優(yōu)選為0.92以下,更優(yōu)選為0.90以下。壓縮比例(石墨層疊體的厚度/作為原料的層疊物的厚度)小于1,則層疊的粘接層變形而使得石墨片之間易接觸,能夠得到接近理論導(dǎo)熱率的石墨層疊體。
圖21示出了切斷處理的例子。如圖21所示,通過沿著虛線所示的切斷處235向z軸方向切斷,能夠制作在彎曲部210向x軸(或者y軸)方向彎曲的石墨層疊體201。切斷處理可使用切刀、外周刃式等片鋸、激光、水刀、鋼絲鋸等來進(jìn)行,從防止石墨層疊體的層間剝離,一次進(jìn)行大量切斷,以及提高生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選使用鋼絲鋸進(jìn)行切斷。采用切斷處理,則能夠使石墨層疊體201彎曲為銳利的角度(例如直角)。
[實(shí)施方式d]
實(shí)施方式a~實(shí)施方式c中說明的石墨層疊體的結(jié)構(gòu)可以是由石墨層疊體、保護(hù)層、粘合層構(gòu)成的石墨復(fù)合薄膜。
這種情況下,石墨復(fù)合薄膜優(yōu)選是由石墨層疊體、保護(hù)層、以及、粘合層構(gòu)成的石墨復(fù)合薄膜,且石墨層疊體的端部的至少一部分被保護(hù)層及粘合層包覆。
石墨復(fù)合薄膜可以按照日本公開專利公報(bào)“特開2008-80672號(hào)(2008年4月10日公開)”來構(gòu)成。這里,該日本公開專利公報(bào)在本說明書中作為參考文獻(xiàn)援引。以下,具體地說明石墨復(fù)合薄膜。
上述石墨復(fù)合薄膜中,優(yōu)選石墨層疊體的端部的至少一部分被保護(hù)層及粘合層包覆。更具體地,上述石墨復(fù)合薄膜可以具有(i)石墨層疊體的端部全部被保護(hù)層及粘合層包覆的結(jié)構(gòu)、(ii)石墨層疊體的端部的一部分被保護(hù)層及粘合層包覆的結(jié)構(gòu)、或者、(iii)石墨層疊體的整體被保護(hù)層及粘合層包覆的結(jié)構(gòu)。
若采用石墨層疊體的端部的至少一部分被保護(hù)層及粘合層包覆的石墨復(fù)合薄膜,則能夠防止將石墨復(fù)合薄膜從剝離襯上撕下或者返工時(shí)的石墨層間脫膠。另外,在手機(jī)、筆記本電腦、手持?jǐn)z像機(jī)、汽車頭燈等小型電子設(shè)備中,設(shè)備內(nèi)部空間小,從而散熱空間小。因此,將熱傳輸用薄膜粘貼在鉸鏈部及柔性基板等的可動(dòng)部,或者在設(shè)備內(nèi)使熱傳輸用薄膜彎曲等情況急速增加。即使在這樣被彎折的狀態(tài)下以及在被反復(fù)彎曲的狀態(tài)下使用石墨復(fù)合薄膜,本發(fā)明的石墨復(fù)合薄膜也不會(huì)從端部發(fā)生層間剝離,也不會(huì)從保護(hù)層與石墨層疊體之間的界面以及粘合層與石墨薄膜之間的界面發(fā)生界面剝離,是能夠耐受彎折及反復(fù)彎曲的熱傳輸用薄膜。
<保護(hù)層的突出寬度>
在石墨層疊體周圍的端部被保護(hù)層以及粘合層包覆的情況下,保護(hù)層及粘合層的結(jié)構(gòu)是從石墨層疊體向外突出的結(jié)構(gòu)。保護(hù)層的突出寬度為2mm以下,優(yōu)選為1mm以下。突出寬度為2mm以下,則能夠縮小石墨層疊體周圍的不參與熱擴(kuò)散的突出部分,在小空間的電子設(shè)備上,能夠?qū)⑹珜盈B體的面積設(shè)計(jì)得更大,從而實(shí)現(xiàn)散熱特性優(yōu)越的電子設(shè)備。
<突出面積的比例>
用(保護(hù)層的面積-石墨層疊體的面積)/(石墨層疊體的面積)來定義的突出面積的比例為50%以下,優(yōu)選為30%以下,進(jìn)而優(yōu)選為10%以下。突出面積的比例為50%以下,則能夠縮小石墨層疊體周圍的不參與熱擴(kuò)散的突出部分,在小空間的電子設(shè)備上,能夠?qū)⑹珜盈B體的面積設(shè)計(jì)得更大,從而實(shí)現(xiàn)散熱特性優(yōu)越的電子設(shè)備。
<包覆比例>
用(石墨層疊體的端部被包覆的長(zhǎng)度)/(石墨層疊體的端部長(zhǎng)度)來定義的包覆比例為10%以上,優(yōu)選為20%以上,進(jìn)而優(yōu)選為30%以上。若采用石墨層疊體的端部的至少一部分被保護(hù)層及粘合層以10%以上的包覆比例所包覆的石墨復(fù)合薄膜,則能夠防止將石墨復(fù)合薄膜從剝離襯上撕下或者返工時(shí)的石墨層間脫膠。并且,即使在被彎折的狀態(tài)下以及在被反復(fù)彎曲的狀態(tài)下使用石墨復(fù)合薄膜,石墨復(fù)合薄膜也不會(huì)從端部發(fā)生層間剝離,也不會(huì)從石墨層疊體與保護(hù)層、粘合層之間的界面發(fā)生界面剝離,是能夠耐受彎折及反復(fù)彎曲的熱傳輸用薄膜。
<石墨復(fù)合薄膜的厚度>
石墨復(fù)合薄膜的厚度為100μm以下,優(yōu)選為90μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為80μm以下。若采用厚度100μm以下的石墨復(fù)合薄膜,則將石墨復(fù)合薄膜撕下時(shí)、返工時(shí)、用作彎折及反復(fù)彎曲部時(shí),即使向石墨復(fù)合薄膜以較大的曲率施加彎曲力,石墨層也不易受到額外的力,不易發(fā)生石墨的層剝離。
<石墨復(fù)合薄膜的導(dǎo)熱率>
石墨復(fù)合薄膜的導(dǎo)熱率為400w/mk以上,優(yōu)選為500w/mk以上,進(jìn)而優(yōu)選為600w/mk以上。導(dǎo)熱率為400w/mk以上,則導(dǎo)熱性高,因此熱易從發(fā)熱設(shè)備被排出,能夠抑制發(fā)熱設(shè)備的溫度上升。此處所指的導(dǎo)熱率是根據(jù)熱擴(kuò)散率、熱容量與密度的積而計(jì)算出來的值。
<石墨復(fù)合薄膜的mit(r1mm)>
石墨復(fù)合薄膜的mit(r1mm)為100000次以上,優(yōu)選為200000次以上,進(jìn)而優(yōu)選為300000次以上。mit(r1mm)為100000次以上,則石墨復(fù)合薄膜能夠較好地適用于手機(jī)的鉸鏈及小型電子設(shè)備的彎折部分。
在mit測(cè)定中,可以選擇彎折角度,r可以選擇為5mm、2mm、1mm等。r越小,則彎折角度越大,試驗(yàn)條件越苛刻。特別是在手機(jī)、游戲機(jī)、液晶電視、pdf等空間小的電子設(shè)備中,r1mm條件下的彎折性優(yōu)越,則能夠在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)節(jié)省設(shè)備空間,因此非常重要。mit(r1mm)的測(cè)定方法依照日本公開專利公報(bào)“特開2008-80672號(hào)(2008年4月10日公開)”所述的測(cè)定方法。
<保護(hù)層·粘合層>
在對(duì)石墨層疊體進(jìn)行操作或者將石墨層疊體安裝在電子設(shè)備時(shí),保護(hù)層用于保護(hù)石墨層疊體表面不形成劃傷或褶皺。另外,石墨有時(shí)會(huì)發(fā)生表面石墨粉末脫落的現(xiàn)象,為防止這種落粉而形成了保護(hù)層。此外,粘合層能夠用于保持石墨層疊體與發(fā)熱元件、散熱元件或者機(jī)箱等的密接。
<保護(hù)層·粘合層的厚度>
保護(hù)層以及粘合層的厚度分別為40μm以下,優(yōu)選為30μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為20μm以下。使用厚度分別為40μm以下的保護(hù)層以及粘合層,則將石墨復(fù)合薄膜撕下時(shí)、返工時(shí)、用作彎折及反復(fù)彎曲部時(shí),即使向石墨復(fù)合薄膜以較大的曲率施加彎曲力,石墨層也不易受到額外的力,不易發(fā)生薄膜的層剝離。
<保護(hù)層>
保護(hù)層的具體例可舉出絕緣層以及導(dǎo)電層。作為絕緣層的材料,可舉出聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯以及環(huán)氧樹脂等,上述材料耐熱性優(yōu)越,在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合使用的情況下,也具有充分的長(zhǎng)期信賴性。
絕緣層的厚度為40μm以下,優(yōu)選為30μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為20μm以下。厚度為40μm以下,則與石墨層疊體復(fù)合化時(shí),能夠發(fā)揮石墨層疊體所具有的優(yōu)越的導(dǎo)熱性。并且,絕緣層的厚度為10μm以上即可。絕緣層的厚度為10μm以上,則在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合使用的情況下,能夠保持充分的粘合性,長(zhǎng)期信賴性優(yōu)越。
上述絕緣層可以通過涂布、印刷、浸漬、或者、蒸著等直接形成在石墨層疊體上,也可以介由粘合材及粘接材來形成在石墨層疊體上。
<導(dǎo)電層>
作為導(dǎo)電層的材料,可舉出銅、以及、鋁等,上述材料耐熱性優(yōu)越,在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合使用的情況下,能夠得到充分的長(zhǎng)期信賴性。
導(dǎo)電層的厚度為40μm以下,優(yōu)選為30μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為20μm以下。厚度為40μm以下,則在與石墨層疊體復(fù)合化時(shí),能夠發(fā)揮石墨層疊體所具有的優(yōu)越的導(dǎo)熱性。并且,導(dǎo)電層的厚度為10μm以上即可。導(dǎo)電層的厚度為10μm以上,則在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合化使用的情況下,能夠保持充分的粘合性,長(zhǎng)期信賴性優(yōu)越。
上述導(dǎo)電層可以通過涂布、電鍍、濺鍍、或者、蒸鍍等直接形成在石墨層疊體上,也可以介由粘合材及粘接材來形成在石墨層疊體上。
<粘合層>
作為粘合層的材料,可舉出丙烯系粘合材、以及、硅酮系粘合材等,這些材料耐熱性優(yōu)越,在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合使用的情況下,也具有充分的長(zhǎng)期信賴性。另外,由于安裝位置錯(cuò)誤以及在使用后的修理中,有時(shí)需要將已經(jīng)安裝的石墨復(fù)合薄膜揭下。而丙烯系粘合材以及硅酮系粘合材由于反復(fù)使用性及長(zhǎng)期信賴性優(yōu)越,因此上述情況下的再利用性以及再剝離性也優(yōu)越。
粘合層的厚度為40μm以下,優(yōu)選為30μm以下,進(jìn)而優(yōu)選為20μm以下。粘合層的厚度為40μm以下,則與石墨層疊體復(fù)合時(shí),能夠發(fā)揮石墨層疊體所具有的優(yōu)越的導(dǎo)熱性。并且,粘合層的厚度為10μm以上即可。粘合層的厚度為10μm以上,則在將石墨復(fù)合薄膜與發(fā)熱元件及散熱元件復(fù)合使用的情況下,能夠保持充分的粘合性,長(zhǎng)期信賴性優(yōu)越。
另外,粘合層優(yōu)選為含有基材的材料。粘合層含有基材,則石墨復(fù)合薄膜的韌度增加,因此從剝離襯上撕下時(shí)或者將已經(jīng)安裝的石墨復(fù)合薄膜再剝離時(shí),能夠抑制石墨層疊體的層剝離。特別是關(guān)于結(jié)晶性以及熱擴(kuò)散性非常優(yōu)越的石墨層疊體,構(gòu)成石墨層疊體的各薄膜有時(shí)容易發(fā)生層狀剝離,而通過使粘合層含有基材,能夠改善剝離性。另外,通過含有基材,石墨復(fù)合薄膜的強(qiáng)度可增加,安裝時(shí)、進(jìn)行機(jī)械性鉚接固定時(shí)、或者返工時(shí),能夠防止石墨層疊體的損傷。
作為粘合層的基材,優(yōu)選含有聚酰亞胺或者聚對(duì)苯二甲酸乙二醇的材料。聚酰亞胺以及聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯由于耐熱性、強(qiáng)度、以及尺寸穩(wěn)定性優(yōu)越,因此在與石墨層疊體復(fù)合化時(shí),能在不降低石墨層疊體的導(dǎo)熱性的情況下,實(shí)現(xiàn)剝離性以及防損傷性優(yōu)越的石墨復(fù)合薄膜。
基材的厚度優(yōu)選為6μm以下?;牡暮穸缺?,則能夠在不影響石墨層疊體所具有的優(yōu)越熱擴(kuò)散性的情況下,與石墨復(fù)合體復(fù)合化。另外,基材的厚度厚,那么當(dāng)從剝離襯上撕下時(shí)以及彎折使用時(shí),粘合層的基材容易受力。一般而言,基材的拉伸性大,能夠隨著彎曲變化,但是石墨層疊體不耐彎折,其如果進(jìn)行與基材相同程度的彎折,則石墨層疊體上容易產(chǎn)生褶皺。因此,通過不使粘合層的基材受力,而是主要使石墨層疊體受力,也就是通過采用薄的粘合層基材,就能在從剝離襯上撕下時(shí)或者彎折使用時(shí),抑制石墨層疊體產(chǎn)生褶皺,因此優(yōu)選。
絕緣層可以功過涂布、印刷、浸漬、或者、蒸著等直接形成在石墨薄膜上,也可以利用層壓來轉(zhuǎn)印形成于石墨薄膜上。
[本發(fā)明的用途例]
如上所述,本發(fā)明的石墨層疊體、熱傳輸用構(gòu)造物以及棒狀熱傳輸體可以具有彎曲的形狀。通過具有該形狀,將本發(fā)明的石墨層疊體、熱傳輸用構(gòu)造物以及棒狀熱傳輸體搭載在各種設(shè)備(例如電子設(shè)備或者電氣設(shè)備)上時(shí),從實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的小型化并且實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的高效散熱的觀點(diǎn)來看是有利的。通過圖28對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行說明。
圖28的(a)以及(b)示出具有彎曲部的石墨層疊體在各種設(shè)備的內(nèi)部中設(shè)置例,是具有石墨層疊體的設(shè)備的側(cè)視圖。
例如,圖28的(a)中,在設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置了2個(gè)電子元件550,在一個(gè)電子元件550的上側(cè)設(shè)置了高溫部位540,在另一個(gè)電子元件550的下側(cè)設(shè)置了低溫部位541。此時(shí),石墨層疊體501具有階梯狀的形狀,因此能夠?qū)⑹珜盈B體501、高溫部位540、低溫部位541以及電子元件550設(shè)置在狹窄的空間內(nèi),并且,能夠確實(shí)地通過石墨層疊體501將高溫部位540與低溫部位541連接起來。
優(yōu)選石墨層疊體501與高溫部位540相互密接設(shè)置。進(jìn)一步,優(yōu)選石墨層疊體501與低溫部位541相互密接設(shè)置。上述方案能夠?qū)岣咝У貜母邷夭课?40向低溫部位541傳輸。
石墨層疊體501與電子元件550可以相互密接設(shè)置,也可以以間隔預(yù)期距離的方式設(shè)置。從防止熱從石墨層疊體501向電子元件550轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選石墨層疊體501與電子元件550以間隔預(yù)期距離的方式設(shè)置。
圖28的(b)中,設(shè)備的內(nèi)部設(shè)置了1個(gè)電子元件550,電子元件550的一個(gè)側(cè)面的旁邊設(shè)置了高溫部位540,電子元件550的另一個(gè)側(cè)面的旁邊設(shè)置了低溫部位541。此時(shí),由于石墨層疊體501具有凹狀的形狀,所以能夠?qū)⑹珜盈B體501、高溫部位540、低溫部位541以及電子元件550設(shè)置在狹窄的空間內(nèi),并且,能夠確實(shí)地通過石墨層疊體501將高溫部位540與低溫部位541連接起來。
優(yōu)選石墨層疊體501與高溫部位540相互密接設(shè)置。進(jìn)一步,優(yōu)選石墨層疊體501與低溫部位541相互密接設(shè)置。上述方案能夠?qū)岣咝У貜母邷夭课?40向低溫部位541傳輸。
石墨層疊體501與電子元件550可以相互密接設(shè)置,也可以以間隔預(yù)期距離的方式設(shè)置。從防止熱從石墨層疊體501向電子元件550轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來看,優(yōu)選石墨層疊體501與電子元件550以間隔預(yù)期距離的方式設(shè)置。
〔實(shí)施例〕
<實(shí)施例a>
<導(dǎo)熱率的測(cè)定>
使用圖23所示的測(cè)定裝置進(jìn)行下述的測(cè)定,算出導(dǎo)熱率。
1)使棒狀熱傳輸體301的端部328與流水323(低溫部位)接觸,保持在20℃。
2)將加熱器322(高溫部位)安裝于棒狀熱傳輸體301的端部327。將熱電偶325安裝于端部327與棒狀熱傳輸體301接觸的部位,將熱電偶326安裝于流水323與端部328接觸的部位。熱電偶325所測(cè)定的溫度為高溫部位的溫度t,熱電偶326所測(cè)定的溫度為低溫部位的溫度(20℃)。
3)用隔熱材料324包覆棒狀熱傳輸體301中除低溫部分以外的部位。
4)調(diào)整加熱器322的功率q,以使高溫部位達(dá)到一定溫度。此時(shí),根據(jù)棒狀熱傳輸體301的截面s和軸方向長(zhǎng)度l,基于λ=q×l/s(t-20℃)的式子算出導(dǎo)熱率λ。這里,分別求出以高溫部位成為100℃的方式調(diào)整后的加熱器322的功率q、和以高溫部位成為50℃的方式調(diào)整后的加熱器322的功率q,并求出高溫部位為100℃時(shí)的導(dǎo)熱率λa、以及高溫部位為50℃時(shí)的導(dǎo)熱率λb。
<變形率>
通過下述方法算出變形率。如圖26的(1)所示,使棒狀熱傳輸體301平行于地面,分別用第1夾板312、第2夾板313保持棒狀熱傳輸體301的兩端部后,如圖26的(2)所示,松開第2夾板313的保持。測(cè)定松開保持前的棒狀熱傳輸體的端部的中心位置與松開保持后下垂的棒狀熱傳輸體的端部的中心位置之間的垂直距離x、以及棒狀熱傳輸體的長(zhǎng)度l。然后,將x/l作為棒狀熱傳輸體的變形率。
需要說明的是,如圖26的(1)所示,將棒狀熱傳輸體中不被第1夾板312以及第2夾板313保持的部分的長(zhǎng)度規(guī)定為棒狀傳輸體的長(zhǎng)度l。換言之,將從棒狀熱傳輸體的全長(zhǎng)減去棒狀熱傳輸體中被第1夾板312以及第2夾板313保持的部分的長(zhǎng)度后的值規(guī)定為棒狀傳輸體的長(zhǎng)度l。
<石墨片>
使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚40μm、面方向?qū)崧?450w/mk、密度2.1g/cm3、導(dǎo)電率14000s/cm的石墨片(稱為gs1)。
<實(shí)施例1a>
將200mm×200mm尺寸的石墨片gs1和pet薄膜(厚度5μm、介電常數(shù)3.2、熔點(diǎn)260℃)交互層疊20片,使用加熱至250℃的加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,得到層疊體(厚度0.8mm)。切斷該層疊體,制作了2.7×0.8×90mm的棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=1100w/m·k、λb=1200w/m·k,λa/λb=0.92。變形率為1%以下。
<實(shí)施例2a>
將200mm×200mm尺寸的石墨片gs1和pet薄膜(厚度5μm、介電常數(shù)3.2、熔點(diǎn)260℃)交互層疊68片,使用加熱至250℃的加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,得到層疊體(厚度2.7mm)。切斷該層疊體,制作了2.7×0.8×90mm的棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=1150w/m·k、λb=1250w/m·k,λa/λb=0.92。變形率為1%以下。
<實(shí)施例3a>
將200mm×200mm尺寸的石墨片gs1和pet薄膜(厚度5μm、介電常數(shù)3.2、熔點(diǎn)260℃)交互層疊68片,使用加熱至250℃的加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,得到層疊體(厚度2.7mm)。切斷該層疊體,制作了2.7×2.7×90mm的棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=1140w/m·k、λb=1240w/m·k,λa/λb=0.92。變形率為1%以下。
<實(shí)施例4a>
對(duì)實(shí)施例3a所得的棒狀熱傳輸體進(jìn)行拋光,將該熱傳輸體的截面加工為直徑2mm的圓形(短軸和長(zhǎng)軸都為2mm),由此制作了棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=1100w/m·k、λb=1200w/m·k,λa/λb=0.92。變形率為1%以下。
<實(shí)施例5a>
將200mm×200mm尺寸的石墨片gs1和pet薄膜(厚度5μm、介電常數(shù)3.2、熔點(diǎn)260℃)交互層疊20片,使用加熱至250℃的加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,得到層疊體(厚度0.8mm)。切斷該層疊體,由此制作了2.7×0.8×180mm的棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=1100w/m·k、λb=1200w/m·k,λa/λb=0.92。變形率為1%以下。
<實(shí)施例6a>
用層壓機(jī),在石墨片gs1的單面上貼合丙烯系雙面膠帶1(寺岡制作所株式會(huì)社的商品707;丙烯系膜13μm/pet膜4μm/丙烯系膜13μm)。通過邊向同一方向?qū)⒌玫降膸д澈蟿┑氖∧澱蹫殡S意形狀,邊將其壓入方盒型模子來逐步貼合的方法,進(jìn)行多片層疊,并利用加壓機(jī)賦予0.5mpa的壓力1分鐘,由此制作了300mm×100mm×100mm的長(zhǎng)方體石墨塊。切斷該層疊體,由此制作了2.7×2.7×90mm的棒狀熱傳輸體。
導(dǎo)熱率為λa=900w/m·k、λb=1000w/m·k,λa/λb=0.90。變形率為1%以下。
<比較例1a>
拆下nec公司制造的制智能手機(jī)mediasxn-06e中使用的熱管(2.7×0.8×9.0mm),進(jìn)行了導(dǎo)熱率的測(cè)定。
導(dǎo)熱率為λa=660w/m·k、λb=1100w/m·k,λa/λb=0.6。變形率為1%以下。
由此,明確可知即使溫度上升,本發(fā)明的棒狀熱傳輸體的導(dǎo)熱率也大致恒定,與熱管相比,使用溫度范圍廣。
<實(shí)施例b>
<b-1.石墨片>
(石墨片的基本構(gòu)成)
在表1、以及下文中披露實(shí)施例中使用的石墨片的構(gòu)成。
使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚40μm、面方向?qū)崧?300w/mk、密度2.0g/cm3、表面粗糙度ra=1.5μm、導(dǎo)電率12000s/cm的石墨片(稱為gs1)。
使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚40μm、面方向?qū)崧?450w/mk、密度2.1g/cm3、表面粗糙度ra=1.5μm、導(dǎo)電率14000s/cm的石墨片(稱為gs2)。
使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚40μm、面方向?qū)崧?300w/mk、密度2.0g/cm3、表面粗糙度ra=0.7μm、導(dǎo)電率12000s/cm的石墨片(稱為gs3)。
使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚40μm、面方向?qū)崧?00w/mk、密度1.25g/cm3、表面粗糙度ra=1.5μm、導(dǎo)電率7500s/cm的石墨片(稱為gs4)。
在實(shí)施例中使用了將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚100μm、面方向?qū)崧?00w/mk,密度1.0g/cm3、表面粗糙度ra=1.5μm、導(dǎo)電率5000s/cm的石墨片(稱為gs5)。
使用厚240μm、面方向?qū)崧?00w/mk、密度1.0g/cm3、表面粗糙度ra=3μm、導(dǎo)電率1500s/cm的天然石墨片(稱為gs6)。
(石墨片的厚度)
使用厚度計(jì)(heidenhain株式會(huì)社制造的heldenh:ain-certo),對(duì)被切為50mm×50mm狀的石墨片樣品,在25℃的恒溫室中測(cè)定了任意10處的厚度,并計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為石墨片的厚度。
(石墨片的密度)
對(duì)被切為100mm×100mm狀的石墨片的樣品,測(cè)定重量以及厚度,將測(cè)定的重量值除以算出的體積值(100mm×100mm×厚度),由此算出了石墨片的密度。
(石墨片的導(dǎo)電率)
通過利用4探針法施加恒定電流(例如,株式會(huì)社三菱化學(xué)analytech制造的lorestagp)來測(cè)定了石墨片的導(dǎo)電率。
(石墨片的導(dǎo)熱率)
通過下式(1)算出石墨片的面方向的導(dǎo)熱率。
a=α×d×cp····(1)
此處,a表示石墨片的導(dǎo)熱率,α表示石墨片的熱擴(kuò)散率,d表示石墨片的密度,cp表示石墨片的比熱容。需要說明的是,石墨片的熱擴(kuò)散率、密度以及比熱容是通過以下所述的方法求出的。
使用基于光交流法的熱擴(kuò)散率測(cè)定裝置(例如,ulvac理工株式會(huì)社的“l(fā)aserpit”),對(duì)被切為4mm×40mm狀的石墨片的樣品,在20℃的氣氛下、10hz的交流條件下測(cè)定了石墨片的熱擴(kuò)散率。
對(duì)被切為100mm×100mm狀的石墨片的樣品,測(cè)定重量以及厚度,將測(cè)定的重量值除以算出的體積值(100mm×100mm×厚度),由此算出了石墨片的密度。
使用siinanotechnology株式會(huì)社制造的熱分析系統(tǒng)、即差示掃描熱量?jī)xdsc220cu,在以10℃/min的速度從20℃升溫到260℃的升溫條件下測(cè)定了石墨片的比熱容。
(石墨片的表面粗糙度)
使用株式會(huì)社mitutoyo制造的小型表面粗糙度測(cè)定器surftestsj-210,測(cè)定了石墨片的表面粗糙度。
需要說明的是,表1中,若測(cè)定的ra為1.0μm以上,則將測(cè)定結(jié)果記載為“b”,若測(cè)定的ra低于1.0μm,則將測(cè)定結(jié)果記載為“a”。
<b-2.粘接層>
(粘接層的基本構(gòu)成)
在表2、以及下文中披露實(shí)施例中使用的粘接層的構(gòu)成。
使用聚酯系粘接劑、pet(polyethyleneterephthalate;熔點(diǎn)260°)、pe(polyethylene)、丙烯系雙面膠帶、聚酰亞胺前體、硅酮橡膠片中的任一種作為粘接層。表2中記載有各粘接層的物性的詳細(xì)情況。另外,以下說明各物性的測(cè)定方法。
(粘接層的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn))
通過差示掃描熱量分析儀(株式會(huì)社島津制作所制造的dsc-50,升溫速度1℃/min)測(cè)定了粘接層的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
(粘接層的厚度)
使用厚度計(jì)(heidenhain株式會(huì)社制造的heldenh:ain-certo),對(duì)被切為50mm×50mm狀的粘接層的樣品,在25℃的恒溫室中測(cè)定了任意10處的厚度,并計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為粘接層的厚度。
(粘接層的介電常數(shù))
在溫度20℃以及濕度60%的條件下放置24小時(shí)后,使用安藤電氣株式會(huì)社制造的as-4245,在頻率1khz下測(cè)定了粘接層的介電常數(shù)。
(粘接層的吸水率)
依照jisk7209,對(duì)干燥狀態(tài)的粘接層的質(zhì)量和在水中浸漬24小時(shí)后的粘接層的質(zhì)量進(jìn)行比較,由此測(cè)定了粘接層的吸水率。
(氣體產(chǎn)生)
利用氣相色譜法確認(rèn)將試樣加熱至150℃時(shí)的氣體,由此確認(rèn)了粘接層有無氣體產(chǎn)生。
(粘接層的斷裂強(qiáng)度)
使用tensilonutm-2(a&d公司制),將薄膜切為3mm×35mm,將該薄膜固定于夾具,以夾盤間距為20mm且薄膜的中心與拉伸試驗(yàn)機(jī)的中心重疊的方式,將上述夾具安裝于拉伸試驗(yàn)機(jī)上,以十字頭速度8mm/min進(jìn)行拉伸試驗(yàn),由此進(jìn)行了粘接層的斷裂強(qiáng)度的測(cè)定。
(粘接層的粘接力)
依照jis-z0237記載的方法1的“試驗(yàn)板180度剝離時(shí)粘合力的試驗(yàn)方法”求出了粘接層的粘接力。即,用甲醇洗滌jis-z0237記載的寬度50mm×長(zhǎng)度125mm×厚度1.1mm、表面粗糙度ra為50nm的sus板。在環(huán)境溫度23℃、濕度50%的條件下,用2kg的輥,以無空氣侵入的方式對(duì)洗滌后的sus板往返2次地加壓貼附了20mm×300mm的保護(hù)層。放置1小時(shí)后,使用株式會(huì)社島津制作所制造的商品autograph(型號(hào):ag-10tb)、50n的測(cè)壓元件(型號(hào):sbl-50n),在同一溫度濕度條件下以300mm/min的速度拉伸,由此測(cè)定了180度剝離粘合力。算出了3次測(cè)得的值的平均值,其中,數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后第3位四舍五入至小數(shù)點(diǎn)后第2位,數(shù)值單位為n/25mm。
<3.石墨層疊體>
(比較例1b、3b、5b、7b、參考例1b、2b的石墨層疊體的制造方法)
使用層壓機(jī),在200mm×300mm尺寸(表1中記載有厚度)的表1所示石墨片的單面上貼合表2所示的粘接層。
按照表3中記載的數(shù)量,將得到的帶粘接層的石墨片層疊,使用加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,由此,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨塊。
使用片鋸(chipsaw),以相對(duì)于石墨的結(jié)晶面為90°的角度,切割得到的石墨塊,得到了表3中記載的石墨層疊體。需要說明的是,本實(shí)施例中,將通過株式會(huì)社理學(xué)制造的x射線衍射裝置觀察到的結(jié)晶面作為石墨的結(jié)晶面。
(實(shí)施例4b、比較例2b、4b、6b、參考例3b的石墨層疊體的制造方法)
按照表3中記載的數(shù)量,將200mm×300mm尺寸(表1中記載厚度)的表1中記載的石墨片和表2中記載的粘接層交互層疊,使用加熱至180℃的加壓機(jī)對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,由此,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨塊。
使用片鋸,以相對(duì)于石墨的結(jié)晶面為90°的角度,切割得到的石墨塊,得到了表3中記載的石墨層疊體。
(實(shí)施例1b、5b、7b、9b、11b、13b的石墨層疊體的制造方法)
在表1中記載的石墨片的單面,以干燥后的厚度成為3μm的方式涂布jujochemical株式會(huì)社制造的聚酯系粘接劑,由此制作了帶粘接層的石墨片。
按照表3中記載的數(shù)量,將得到的帶粘接層的石墨片層疊,使用熱壓機(jī),對(duì)該層疊體賦予100℃、0.5mpa的壓力10分鐘,由此,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨塊。
以相對(duì)于石墨的結(jié)晶面為90°的角度,切割得到的石墨塊,得到了表3中記載的石墨層疊體。
(實(shí)施例2b、3b、6b、8b、10b、12b、14b~17b的石墨層疊體的制造方法)
按照表3中記載的數(shù)量,將表1中記載的石墨片和表2中記載的粘接層交互層疊使用加熱至250℃的加壓機(jī),對(duì)該層疊體賦予0.5mpa的壓力1分鐘,由此,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨塊。
以相對(duì)于石墨的結(jié)晶面為90°的角度,切割得到的石墨塊,得到了表3中記載的石墨層疊體。
(參考例4b的石墨層疊體的制造方法)
將溶液狀的聚酰亞胺前體(toray株式會(huì)社制造的商品“torayneece”)以10μm的厚度涂布于石墨薄膜。然后,減壓干燥后,將還未充分進(jìn)行酰亞胺化的薄膜20片層疊,進(jìn)行加熱壓接,得到了石墨層疊體。在加熱壓接中,溫度為300℃,壓力為10kg/cm2。
(參考例5b的石墨層疊體的制造方法)
使用縱橫約50mm、厚度約0.1mm、面內(nèi)方向?qū)崧?00w/mk的石墨片和縱橫約50mm、厚度約0.4mm的橡膠片(包含epdm的橡膠片,彈性模量1.7mpa),制作了石墨層疊體。
具體地,在石墨片的兩面以約0.5mm的厚度涂布硅酮系粘接劑,然后將石墨片17片、橡膠片18片交互重疊。相對(duì)于該層疊物從上下方向(相對(duì)于石墨片的板面大致垂直的方向)加壓而使石墨片彼此粘接,得到了厚度約10mm的層疊體(該層疊體中的石墨片的石墨結(jié)晶的a-b面與石墨片的板面大致平行)。切斷該層疊體,得到了厚度1mm的石墨層疊體。
(實(shí)施例18b的石墨層疊體的制造方法)
實(shí)施例2中,將熱壓后的層疊體用nc刀具切斷為圖17的形狀,得到了90mm(與層疊方向垂直的面的長(zhǎng)邊方向)×2.75mm(與層疊方向垂直的面的短邊方向)×0.8mm(層疊方向)的具有彎曲部的石墨層疊體。
(實(shí)施例19b的石墨層疊體的制造方法)
實(shí)施例2中,熱壓時(shí)如圖6所示那樣使用具有彎曲的模具進(jìn)行熱壓后,用單線鋸沿層疊方向垂直切斷,如圖18所示,得到了90mm(與層疊方向垂直的面的長(zhǎng)邊方向)×0.8mm(與層疊方向垂直的面的短邊方向)×2.75mm(層疊方向)的具有彎曲部的石墨層疊體。
(石墨層疊體的厚度)
使用厚度計(jì)(heidenhain株式會(huì)社制造的heldenh:ain-certo),對(duì)于被切為50mm×50mm形狀的石墨片的樣品,在25℃的恒溫室中測(cè)定了任意10處的厚度,并計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為石墨層疊體的厚度。
(石墨層疊體的壓縮比例)
將作為石墨層疊體的材料的石墨片的厚度設(shè)為a1[μm],將層疊數(shù)設(shè)為b1[片]。另一方面,將作為石墨層疊體的材料的粘接層的厚度設(shè)為a2[μm],將層疊數(shù)設(shè)為b2[片]。
將石墨層疊體的厚度的實(shí)測(cè)值設(shè)為x[μm],將石墨層疊體的壓縮比例設(shè)為y,
y=x÷(a1×b1+a2×b2)
根據(jù)上述式,算出了y。
(石墨層疊體的導(dǎo)熱率(測(cè)定值))
可以通過下式(2)算出石墨層疊體的面方向的導(dǎo)熱率。
a1=α1×d1×cp1···(2)
此處,a1表示石墨層疊體的導(dǎo)熱率,α1表示石墨層疊體的熱擴(kuò)散率,d1表示石墨層疊體的密度,cp1表示石墨層疊體的比熱容。需要說明的是,石墨層疊體的熱擴(kuò)散率、密度、以及比熱容可以通過以下所述的方法求出。
可以使用基于光交流法的熱擴(kuò)散率測(cè)定裝置(例如,ulvac理工株式會(huì)社的“l(fā)aserpit”),對(duì)被切為4mm×40mm形狀的石墨片的樣品,在20℃的氣氛下、10hz的交流條件下測(cè)定石墨層疊體的熱擴(kuò)散率。
可以對(duì)被切為100mm×100mm形狀的石墨層疊體的樣品,測(cè)定重量以及厚度,將測(cè)定的重量值除以算出的體積值(100mm×100mm×厚度),由此算出石墨層疊體的密度。
可以使用siinanotechnology株式會(huì)社制造的熱分析系統(tǒng)、即差示掃描熱量?jī)xdsc220cu,在10℃/min的速度從20℃升溫到260℃的升溫條件下測(cè)定石墨層疊體的比熱容。
(石墨層疊體的導(dǎo)熱率(理論值))
通過“石墨片的導(dǎo)熱率×石墨片的合計(jì)厚度÷層疊體的厚度”算出了石墨層疊體的導(dǎo)熱率(理論值)。
(石墨層疊體的導(dǎo)熱率(與理論值的相近程度))
通過“導(dǎo)熱率的實(shí)測(cè)值÷導(dǎo)熱率(理論值)”算出了石墨層疊體的導(dǎo)熱率(與理論值的相近程度)。
(石墨層疊體的層疊操作性)
通過目視,判定了石墨層疊體的層疊操作性。
將石墨片與粘接層層疊后在粘接層的全體產(chǎn)生皺紋的情況判定為“d”,將石墨片與粘接層層疊后在粘接層的一部分產(chǎn)生皺紋的情況判定為“c”,將石墨片與粘接層層疊后在粘接層不大產(chǎn)生皺紋的情況判定為“b”,將石墨片與粘接層層疊后在粘接層不產(chǎn)生皺紋的情況判定為“a”。
(石墨層疊體的氣泡混入)
通過目視,判定了氣泡向石墨層疊體的混入情況。
將氣泡導(dǎo)致石墨層疊體變形的情況判定為“d”,將在石墨層疊體的內(nèi)部全體進(jìn)入有氣泡的情況判定為“c”,將在石墨層疊體的內(nèi)部的一部分進(jìn)入有氣泡的情況判定為“b”,將在石墨層疊體的內(nèi)部沒有進(jìn)入氣泡的情況判定為“a”。
(石墨層疊體的切斷性)
通過目視,判定了石墨層疊體的切斷性。
在以2mm厚度切斷的情況下,將石墨片發(fā)生層剝離的情況判定為“f”,將石墨片發(fā)生部分性層剝離的情況判定為“e”,將雖然石墨片無剝離,但石墨層疊體變形的情況判定為“d”,將雖然石墨片無剝離,但石墨層疊體稍微變形的情況判定為“c”,將石墨片無剝離且石墨層疊體不變形的情況判定為“b”。進(jìn)一步,在以1.5mm厚度切斷的情況下,將石墨片無剝離且石墨層疊體不變形的情況判定為“a”。
(石墨層疊體的硬度)
以石墨層疊體相對(duì)于地面呈水平的方式將石墨層疊體的端部之一固定后,對(duì)石墨層疊體上的與固定的端部相距4cm處的表面畫上標(biāo)記。對(duì)畫有該標(biāo)記的部位,施加了相對(duì)于石墨層疊體標(biāo)記部位的截面每1mm2為0.7g的負(fù)荷。測(cè)定了施加負(fù)荷前的標(biāo)記位置與施加負(fù)荷后的標(biāo)記位置之間的距離(位移)。
更具體地,將表面形狀為16mm(短邊方向)×65mm(長(zhǎng)邊方向)的四邊形樣品的、自長(zhǎng)邊方向的端部起10mm長(zhǎng)的部分通過膠帶固定,在該樣品的與固定的端部相距4cm處的表面上載置直徑20mm的圓形砝碼。需要說明的是,砝碼與樣品通過膠帶彼此固定,使得砝碼不會(huì)從樣品上滑落。另外,以砝碼的中心與樣品的中心重合的方式,配置了砝碼和樣品。
若將上述砝碼的重量設(shè)為w(g),將樣品的厚度設(shè)為t(mm),將樣品的寬度設(shè)為l(mm),則這里說的樣品的寬度l(mm)就是上述樣品的短邊方向的長(zhǎng)度16(mm),樣品的厚度t(mm)為表3中記載的“厚度(mm)”。此時(shí),可以通過以下的式子計(jì)算上述砝碼的重量。即,
w(g)=[樣品的寬度(mm)]×[樣品的厚度(mm)]×0.7(g)
=16×l×0.7
需要說明的是,將表3中記載的“厚度(mm)”的值代入上式的“l(fā)”即可。
實(shí)施例1b~4b以及9b~19b中,觀察到了12mm的位移。實(shí)施例5b以及6b中,觀察到了14mm的位移。實(shí)施例7b以及8b中,觀察到了10mm的位移。另一方面,比較例1b~6b中,觀察到了22mm的位移。比較例7b中,觀察到了18mm的位移。如上所述,相比于比較例,實(shí)施例的位移值小,其意味著實(shí)施例相比于比較例而言,石墨層疊體更硬。石墨層疊體越硬,石墨層疊體的處理就得更容易,可以稱為優(yōu)選。
[表1]
[表2]
[表3]
(試驗(yàn)結(jié)果)
實(shí)施例中,明顯可知“導(dǎo)熱率(與理論值的相近程度)”、“層疊操作性”、“氣泡混入性”以及“切斷性”皆優(yōu)異。
即,“導(dǎo)熱率(與理論值的相近程度)”接近“1.00”,則意味著石墨層疊體的導(dǎo)熱率高。
另外,“層疊操作性”、“氣泡混入性”以及“切斷性”優(yōu)異是指,在石墨層疊體的制造時(shí),能將各層良好地層疊,同時(shí)能將各層良好地切斷,其結(jié)果是可以實(shí)現(xiàn)在內(nèi)部不易產(chǎn)生空隙的石墨層疊體。
另外,實(shí)施例1b~實(shí)施例19b與比較例1b~比較例7b相比,粘接層的吸水率低且粘接層的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)高,因此氣泡混入少。
<實(shí)施例c>
<c-1.石墨片>
(石墨片的基本構(gòu)成)
實(shí)施例中使用的石墨片為將高分子薄膜(聚酰亞胺薄膜)熱處理而得的厚度40μm、寬度210mm、長(zhǎng)度260mm、面方向?qū)崧?300w/mk的石墨片。
(石墨片的厚度)
使用厚度計(jì)(heidenhain株式會(huì)社制造的heldenh:ain-certo),對(duì)被切為50mm×50mm形狀的石墨片的樣品,在25℃的恒溫室內(nèi)測(cè)定了任意10處的厚度,并計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為石墨片的厚度。
<c-2.粘接層>
(粘接層的基本構(gòu)成)
實(shí)施例中使用的粘接層材料為pet(polyethyleneterephthalate;熔點(diǎn)260℃)。另外,以下說明各物性的測(cè)定方法。
(粘接層材料的熔解溫度)
依照jisk7121,通過差示掃描熱量分析裝置(株式會(huì)社島津制作所制造的dsc-50)測(cè)定了粘接層的熔解溫度。
<c-3.石墨層疊體>
(實(shí)施例1c~11c、參考例1c~11c的石墨層疊體的制造方法)
按照表4中記載的數(shù)量,將石墨片與粘接層材料交互層疊而制作了層疊物。接著,在表4中記載的規(guī)定溫度下對(duì)層疊物賦予規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度的規(guī)定壓力,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨層疊體。需要說明的是,若進(jìn)行第二加壓,則是在第一加壓后進(jìn)行第二加壓。
(實(shí)施例12c~23c、參考例12c~22c的石墨層疊體的制造方法)
按照表5中記載的數(shù)量,將石墨片與粘接層材料交互層疊而制作了層疊物。按照表5中記載的節(jié)段數(shù),進(jìn)而將該層疊物層疊。接著,在表5中記載的規(guī)定溫度下對(duì)層疊物賦予規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度的規(guī)定壓力,得到了石墨結(jié)晶在二軸方向上取向的石墨層疊體。需要說明的是,若第二加壓,則是在第一加壓后進(jìn)行第二加壓。
如表4以及表5中記載那樣,本實(shí)施例中,在“20℃~低于250℃”的溫度范圍中,對(duì)層疊物持續(xù)賦予第一加壓,在“250℃~260℃”的溫度之間,對(duì)層疊物持續(xù)賦予第二加壓。使用pet(polyethyleneterephthalate;熔點(diǎn)260℃)作為粘接層材料時(shí),則“[(粘接層材料的熔解溫度)-20℃]”為240℃。此時(shí),可以將與包含于表4以及表5的“第一加壓(℃)”范圍中的“240℃~低于250℃”相對(duì)應(yīng)的加壓認(rèn)為是除第一加壓以及第二加壓以外的加壓(例如,第三加壓)。
(石墨層疊體的剝離強(qiáng)度)
判定石墨層疊體的剝離強(qiáng)度時(shí),首先,利用刃角為30度的中心刃即湯姆森切割刃、和50噸加壓機(jī),在寬度210mm、長(zhǎng)度260mm的石墨層疊體的面內(nèi)5處(左上、左下、正中、右上、右下)進(jìn)行沖裁加工,得到了寬度210mm、長(zhǎng)度64mm的5個(gè)石墨層疊體。對(duì)于得到的石墨層疊體,目視確認(rèn)了有無石墨片與粘接層的層間剝離情況。關(guān)于得到的5個(gè)石墨層疊體,將均無剝離的情況判定為“3”,將有1~2個(gè)層疊體發(fā)生剝離的情況判定為“2”,將3個(gè)以上層疊體發(fā)生剝離的情況判定為“1”。
(石墨層疊體的粘接比例)
根據(jù)石墨層疊體的sem圖像,從截面上確認(rèn)粘接層與石墨片的界面,將粘接層與石墨片粘接的部分的長(zhǎng)度除以界面全體的長(zhǎng)度,算出了粘接比例。sem圖像是用超高分辨率掃描電子顯微鏡觀察(fe-sem)進(jìn)行觀察的,所用的裝置為ultraplus(carlzeiss公司制造),在加速電壓為5.0kv的條件下,用二次電子檢測(cè)器se2觀察了試樣。另外,將石墨層疊體包埋入樹脂中后,利用cp(截面拋光機(jī))對(duì)該包埋物進(jìn)行處理,由此制作了具有觀察對(duì)象截面的試樣。
對(duì)于將層疊物以多節(jié)段方式層疊的實(shí)施例12c~23c、參考例12c~22c,從1個(gè)批次中,分別抽取出了相當(dāng)于處于上部、中部、下部層疊位置的層疊物的石墨層疊體,對(duì)該石墨層疊體進(jìn)行sem圖像的觀察,判定了石墨層疊體的密合性。上部是指從上開始第1個(gè)節(jié)段位置的層疊物,中部是指中央附近位置,下部是指從下開始第1個(gè)節(jié)段位置的層疊物。
(石墨層疊體的易傳熱性)
使用圖22所示的測(cè)定裝置進(jìn)行下述的測(cè)定,算出了易傳熱性(加熱器部與冷卻部的溫度差)。使石墨層疊體201的端部211與流水203(低溫部位)接觸,保持于18℃。在石墨層疊體201的端部209安裝加熱器202(高溫部位)。在端部209與石墨層疊體201接觸的位置安裝熱電偶207。用隔熱材料204覆蓋石墨層疊體201中除低溫部分以外的部位。將加熱器202的功率調(diào)整為2w。通過確認(rèn)測(cè)得的加熱器部的溫度與冷卻部的溫度的差,由此算出了易傳熱性。關(guān)于易傳熱性,其值越低,則判定為越容易傳熱。
(石墨層疊體的厚度以及厚度誤差)
使用厚度計(jì)(heidenhain株式會(huì)社制造的heldenh:ain-certo),對(duì)被切為50mm×50mm狀的石墨層疊體的樣品,在25℃的恒溫室內(nèi)測(cè)定了任意9處的厚度,并計(jì)算這些測(cè)定值的平均值來作為石墨層疊體的厚度,以及計(jì)算了厚度誤差。
(石墨層疊體的平滑性)
根據(jù)上述測(cè)定的9處的厚度,將厚度的最大值與最小值的平均值作為中央值,算出了厚度與中央值有多大比例的偏差。將厚度誤差為±5%以內(nèi)的情況判定為“5”,將厚度誤差為5%以上且10%以下的情況判定為“4”,將厚度誤差為10%以上且15%以下的情況判定為“3”,將厚度誤差為15%以上且20%以下的情況判定為“2”,將厚度誤差為20%以上且30%以下的情況判定為“1”。
(石墨層疊體的外觀)
通過目視,判定氣泡向石墨層疊體內(nèi)的混入情況,基于其結(jié)果評(píng)價(jià)了石墨層疊體的外觀。將氣泡導(dǎo)致石墨層疊體變形的情況判定為“1”,將在石墨層疊體的內(nèi)部全體進(jìn)入有氣泡的情況判定為“2”,將在石墨層疊體的內(nèi)部的一部分進(jìn)入有氣泡的情況判定為“3”,將在石墨層疊體的內(nèi)部沒有進(jìn)入氣泡的情況判定為“4”。
[表4]
[表5]
(試驗(yàn)結(jié)果)
若將石墨片的層疊數(shù)相同的樣品彼此進(jìn)行比較,則實(shí)施例與參考例相比,“剝離強(qiáng)度”、“易傳熱性”、“平滑性”以及“外觀”都優(yōu)異。
另外,若將實(shí)施例1c和參考例1c比較,則由于實(shí)施例1c中進(jìn)行通過第一加壓除去層疊體內(nèi)空氣的工序,并通過比第一加壓高的壓力進(jìn)行第二加壓來提高石墨片與粘接層之間的粘接性,因此石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,在石墨層疊體的易傳熱性方面優(yōu)異。
另外,出于同樣的理由,將實(shí)施例2c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例2c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例3c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例3c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例4c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例4c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例5c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例5c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例6c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例6c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例7c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例7c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例8c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例8c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例9c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例9c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例10c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例10c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例11c與參考例1c比較時(shí),實(shí)施例11c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。將實(shí)施例12c與參考例12c比較時(shí),實(shí)施例12c的石墨層疊體內(nèi)的沿厚度方向的熱傳導(dǎo)性較好,且在易傳熱性方面優(yōu)異。
〔產(chǎn)業(yè)上的可利用性〕
本發(fā)明可以用于電子設(shè)備等的熱傳輸用材料。另外,本發(fā)明可以較佳地用作cpu發(fā)熱量較大的智能手機(jī)、平板電腦、無風(fēng)扇筆記本電腦等中使用的高速散熱路。
〔附圖標(biāo)記說明〕
1石墨層疊體
5石墨片
6粘接層
7層疊面
10彎曲部(第一彎曲部)
11彎曲部(第二彎曲部)
12彎曲部(第三彎曲部)
15區(qū)域
16區(qū)域
17區(qū)域
30加壓夾具
50粘接部
51未粘接部
100發(fā)熱元件
101金屬板
102傳熱材料
110側(cè)視圖
120俯視圖
201石墨層疊體
202加熱器
203流水
204隔熱材
205石墨片
206粘接層
207熱電偶(測(cè)定高溫部位溫度)
208熱電偶(測(cè)定低溫部位溫度)
209端部(與高溫部位接觸)
210彎曲部
211端部(與低溫部位接觸)
235切斷處
301棒狀熱傳輸體
302第1cpu
303板
304殼體
305第2cpu
312第1夾板
313第2夾板
322加熱器
323流水
324隔熱材料
325熱電偶
326熱電偶
327端部
328端部
401石墨層疊體
402粘合層
403保護(hù)層
501石墨層疊體
540高溫部位
541低溫部位
550電子部件
601棒狀熱傳輸體