石墨層壓體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及不僅具有優(yōu)異的機(jī)械特性、耐熱性等特性，而且具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率的 石墨層壓體。
【背景技術(shù)】
[0002] 在內(nèi)部空間少的電子設(shè)備或具有局部發(fā)熱量高的部分的設(shè)備中，需要在小空間、 小尺寸下能擴(kuò)散熱的材料，作為該材料具有優(yōu)異的面方向的導(dǎo)熱性的石墨膜受到注目。
[0003] 作為運(yùn)種石墨膜，已知將石墨粉末與粘結(jié)劑樹脂混合而得到的片或?qū)⑴蛎浭?制成為片狀而獲得的石墨膜。另外，已知W聚酷亞胺膜為原料通過熱處理和社制處理直接 獲得具有柔軟性的石墨片的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。用該方法獲得的石墨膜具有優(yōu)異 的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等特性。特別地，W聚酷亞胺膜為原料可W獲得高品質(zhì)、不容易折彎的具 有柔軟性并且具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性的石墨膜。
[0004] 然而，在將石墨片直接在電子設(shè)備的內(nèi)部用作導(dǎo)熱材料的時(shí)候，由于石墨片具有 導(dǎo)電性，在電子部件間可能發(fā)生電短路，而且由于磨損而導(dǎo)致碳粉從表面分散，有時(shí)該碳粉 同樣造成電學(xué)上的不良影響。另外，在機(jī)械強(qiáng)度方面，根據(jù)使用方法，有時(shí)斷裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng) 度等不足。
[0005] 為了防止運(yùn)些問題，提出了利用樹脂涂布石墨膜的表面而得到的石墨復(fù)合膜(例 如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006] 然而，在將該石墨復(fù)合膜用于小型電子設(shè)備的可動(dòng)部分、彎曲部等、并且重復(fù)折彎 使用的情況下，在石墨膜和涂布層之間發(fā)生翅起，結(jié)果導(dǎo)致石墨復(fù)合膜的散熱特性降低。另 夕h在表面層剝離的情況下會(huì)污染設(shè)備。
[0007] 另外，已知利用粘合層將樹脂膜貼合至石墨膜表面而得到的石墨復(fù)合膜。因?yàn)檎?合層的強(qiáng)度弱，所W如果進(jìn)行程度重的折彎、重復(fù)折彎，則粘合層變形，在石墨膜和涂布層 之間發(fā)生翅起，或者在石墨復(fù)合膜中發(fā)生皺權(quán)、折疊、破裂，其結(jié)果導(dǎo)致石墨復(fù)合膜的散熱 特性降低。另外，在表面層剝離的情況下會(huì)污染設(shè)備。
[000引另外，在將環(huán)氧類膠粘劑或丙締酸類膠粘劑用于例如散熱片等用途的情況下，其 劣化并且發(fā)生剝離，因此僅能在200°C W下使用，不能用于暴露于高溫環(huán)境下的汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 控制基盤周邊或使用碳化娃(SiC)的功率器件(IGBT等）。
[0009] 因此，期望開發(fā)進(jìn)一步改良的石墨復(fù)合膜。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1:日本特公平1-49642號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-12485號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的問題
[0015] 本發(fā)明的目的在于提供具有優(yōu)異的機(jī)械特性、耐熱性等，用途不限于在20(TCW下 的使用，并且具有優(yōu)異的面方向的熱導(dǎo)率的石墨層壓體。
[0016] 用于解決問題的手段
[0017] 本發(fā)明人為了解決上述課題反復(fù)進(jìn)行廣泛深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過如下可W提 供高導(dǎo)熱性石墨層壓體:石墨層壓體包含石墨膜、非熱塑性聚酷亞胺膜、和將所述石墨膜和 所述非熱塑性聚酷亞胺膜膠粘的膠粘層，并且所述膠粘層為熱塑性聚酷亞胺或含氣樹脂。 發(fā)明人基于該發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步進(jìn)行研究，最終完成了本發(fā)明。
[001引旨P，本發(fā)明包含W下發(fā)明。
[0019] [1] -種石墨層壓體，其特征在于，所述石墨層壓體包含石墨膜、非熱塑性聚酷亞 胺膜、和將所述石墨膜和所述非熱塑性聚酷亞胺膜膠粘的膠粘層，所述膠粘層為熱塑性聚 酷亞胺或含氣樹脂。
[0020] [2巧日上述[1]所述的石墨層壓體，其中，所述膠粘層為含氣樹脂，該膠粘層的與水 的接觸角為90度W上且120度W下。
[0021] [3巧日上述[1]或[2]所述的石墨層壓體，其中，所述膠粘層為含氣樹脂，該膠粘層 的烙體流動(dòng)速率為40g/10分鐘W下。
[0022] [4巧日上述[1]~[3]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其中，所述石墨膜為使用聚合 物膜作為原料制作的膜。
[0023] [引如上述[4]所述的石墨層壓體，其中，所述聚合物膜為聚酷亞胺膜。
[0024] [6巧日上述[1]~[5]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其中，所述非熱塑性聚酷亞胺 膜的熱膨脹系數(shù)為30ppm/°CW下。
[0025] [7巧日上述[1]~[6]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其特征在于，所述石墨膜在面 方向上具有200W/m · KW上的熱導(dǎo)率，在厚度方向上具有0.1 W/m · KW上的熱導(dǎo)率，并且所 述面方向的熱導(dǎo)率/厚度方向的熱導(dǎo)率之比為40W上。
[0026] [引如上述[1]~[7]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其特征在于，所述石墨層壓體 的介電常數(shù)為5W下。
[0027] [9巧日上述[1]~[引中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其特征在于，非熱塑性聚酷亞 胺膜的拉伸彈性模量為3.0G化W上。
[0028] [10巧日上述[1]和[4]~[9]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其特征在于，熱塑性聚 酷亞胺還含有選自由熱塑性聚酷胺酷亞胺、熱塑性聚酸酷亞胺、聚硅氧烷改性聚酷亞胺、諷 鍵合型聚酷亞胺和熱塑性聚醋酷亞胺組成的組中的一種W上的熱塑性聚酷亞胺。
[0029] [11巧日上述[1]~[9]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其特征在于，含氣樹脂含有 四氣乙締-六氣聚丙締共聚物。
[0030] [12巧日上述[1]~[11]中的任一項(xiàng)所述的石墨層壓體，其用于FPC基板。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，可W提供如下石墨層壓體：其含有石墨膜，不僅具有優(yōu)異的機(jī)械特 性、耐熱性等特性，還具有優(yōu)異的面方向的熱導(dǎo)率。另外，根據(jù)本發(fā)明，即使在暴露于高溫環(huán) 境下的用途中，也可W使用聚酷亞胺膜，因此，其用途不限于在200°CW下的使用。
【附圖說明】
[0033] 圖1為示出本發(fā)明設(shè)及的石墨層壓體的各種實(shí)施方式的概略剖視圖。（a)~（c)示 出各實(shí)施方式實(shí)例。
[0034] 圖2為示出本發(fā)明設(shè)及的石墨層壓體的各種實(shí)施方式的概略平面圖。（a)~（C)示 出各實(shí)施方式實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 如圖1(a)~圖1(c)所示，本發(fā)明的石墨層壓體1的特征在于，所述石墨層壓體1包 含石墨膜10、非熱塑性聚酷亞胺膜20b、和將所述石墨膜10和所述非熱塑性聚酷亞胺膜20b 膠粘的膠粘層20a，所述膠粘層20a為熱塑性聚酷亞胺或含氣樹脂。
[0036] 另外，如圖1(a)~圖1(c)所示，在本發(fā)明的石墨層壓體1中，包含非熱塑性聚酷亞 胺膜20b和膠粘層20a的層壓部被用作石墨膜10的保護(hù)膜(保護(hù)膜20)。另外，在通常的條件 下，保護(hù)膜20與石墨膜10的至少一面貼合，使得膠粘層20a和石墨膜10接觸。
[0037] < 石墨膜 10〉
[0038] 作為石墨膜10,其結(jié)構(gòu)、性能等不受特別限制，可W使用一般市售的石墨膜。對(duì)于 石墨膜10而言，通過將作為石墨原料的聚合物進(jìn)行熱處理的聚合物熱分解法獲得的石墨 膜、通過使天然石墨膨脹的膨脹法獲得的石墨膜等是適合的。在本文中，聚合物熱分解法是 指如下方法:在氣氣、氮?dú)獾榷栊詺夥障潞?或減壓下對(duì)聚if二挫、聚酷亞胺、聚苯乙烘、聚 苯并咪挫、聚苯并if挫、聚嚷挫或聚酷胺等的聚合物膜下也稱為石墨原料膜)進(jìn)行熱處 理。另外，膨脹法是指如下方法:將粉狀、鱗片狀的天然石墨在酸中浸潰后通過加熱擴(kuò)大石 墨層間而獲得膨脹石墨，并對(duì)所述膨脹石墨進(jìn)行漉壓加工。
[0039] 所述聚合物熱分解法沒有特別限制，但是優(yōu)選例如在2000°CW上的溫度下熱處理 石墨原料膜和/或碳化的石墨原料膜而獲得石墨膜的方法。
[0040] 另外，利用所述膨脹法獲得的石墨膜由于使用粉末作為起始原料，因此導(dǎo)熱性、機(jī) 械強(qiáng)度差，即使在與保護(hù)膜復(fù)合的情況下，導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度也差。此外，對(duì)于利用膨脹法制 作的石墨膜而言，石墨粉末容易從表面落下，即使與保護(hù)膜復(fù)合，粘附性也差。
[0041] 另一方面，使用聚合物熱分解法熱處理聚酷亞胺膜等所述石墨原料膜而獲得的石 墨膜由于使用膜作為起始原料，因此容易獲得優(yōu)異的導(dǎo)熱性和強(qiáng)度。結(jié)果，即使在與保護(hù)膜 復(fù)合的情況下，也具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度。此外，對(duì)于利用聚合物熱分解法制作的石 墨膜而言，石墨粉末不容易從表面落下，在與保護(hù)膜復(fù)合的情況下，粘附性優(yōu)異，在石墨膜 和保護(hù)膜的界面不會(huì)發(fā)生剝離。
[0042] 所述石墨膜10的厚度沒有特別限制，在通常的條件下為150ymW下，優(yōu)選為100μπι W下，更優(yōu)選為50ymW下，特別優(yōu)選為30ymW下。在將厚度為150ymW下的石墨膜與保護(hù)膜 復(fù)合的情況下，在保護(hù)膜和石墨膜的層間沒有翅起，不容易發(fā)生皺權(quán)、折疊，而且不容易斷 裂。作為石墨膜10的厚度的測(cè)定方法，使用厚度計(jì)在室溫25 °C的恒溫室內(nèi)測(cè)定50mm X 50mm 的膜的任意10個(gè)點(diǎn)，將其平均作為測(cè)定值。需要說明的是，該石墨膜10的厚度是指制作本發(fā) 明的石墨層壓體1之前的石墨膜10本身的厚度。
[0043] 所述石墨膜10的拉伸強(qiáng)度沒有特別限制，在面方向上，在通常的條件下為lOMPaW 上，優(yōu)選為15MPa W上，更優(yōu)選為18MPa W上，特別優(yōu)選為20MPa W上。所述石墨膜10的拉伸彈 性模量沒有特別限制，在面方向上，優(yōu)選為0.5G化W上，更優(yōu)選為1G化W上。在將拉伸彈性 模量(面方向）為ο. 5G化w上的石墨膜與保護(hù)膜復(fù)合的情況下，在保護(hù)膜和石墨膜的層間沒 有翅起，不容易發(fā)生皺權(quán)、折疊，而且不容易斷裂。另外，在使用機(jī)械強(qiáng)度弱的石墨的情況 下，在操作時(shí)容易破損，因此經(jīng)常難W處理，而且有時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間使用中發(fā)生破損。但是，對(duì)于 本發(fā)明中使用的石墨膜10而言，拉伸強(qiáng)度(面方向）為lOMPaW上，因此即使在其厚度薄的情 況下，也具有足夠的膜強(qiáng)度，因此在處理時(shí)和/或長(zhǎng)時(shí)間使用中膜不會(huì)破損。
[0044] 所述石墨膜10的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量，如在后述的實(shí)施例中所記載的，按照 JIS K 7161進(jìn)行測(cè)定。
[0045] 所述石墨膜10的面方向的熱導(dǎo)率沒有特別限制，在通常的條件下為200W/m · KW 上，為了即使在與保護(hù)膜復(fù)合的情況下也顯示足夠高的散熱特性，其為銅的熱導(dǎo)率(380W/ mK)W上是重要的，因此優(yōu)選為400W/m-KW上。另外，所述石墨膜10的厚度方向的熱導(dǎo)率沒 有特別限制，在通常的條件下為〇.〇5W/m · KW上，為了即使在與保護(hù)膜復(fù)合的情況下也顯 示足夠高的散熱特性，優(yōu)選為O.lW/m · KW上。
[0046] 此外，所述石墨膜10的所述面方向的熱導(dǎo)率/厚度方向的熱導(dǎo)率之比在通常的條 件下為60W上，優(yōu)選為50W上，更優(yōu)選為40W上。為了在電子設(shè)備內(nèi)使發(fā)熱部件的局部的熱 擴(kuò)散并且散熱，所述比至少需要為40W上，低于40時(shí)，發(fā)熱部件的穩(wěn)定性不足。如果為60W 上，則在幾乎所有的情況下都能使熱擴(kuò)散，從而確保發(fā)熱部件穩(wěn)定性。
[0047] 所述石墨膜10的面方向的熱擴(kuò)散率沒有特別限制，優(yōu)選為3.0Xl(T4m2/sW上，更 優(yōu)選為4.0 X