石墨膜及石墨复合膜制造技术

本发明专利技术提供一种石墨膜及石墨复合膜，其兼备优良热扩散性、及在弯曲部分能经得住使用的优良耐弯曲性，从而能够充分解决电子设备、精密设备等的散热问题。采用扫描式电子显微镜，在5kV的加速电压下对所述石墨膜进行表面观察，以能够观察该石墨膜的表面的折皱的方式调节亮度、对比度、焦距，按640×480摄入倍率为400倍的表面SEM图像，对于所述表面SEM图像，使用通用图像处理软件实施浓度测定，得到测定值从最小值0到最大值255为止的图像，对该图像按通过下式决定的阈值进行黑白二值化，即阈值＝（最大值－最小值）×0.62，进而将被二值化了的该图像的白色区域按线宽为1进行细线化后，所得到的图像的白色区域的面积为1.0%以上且8.5%以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及作为电子设备、精密设备等的散热薄膜及散热器材料而使用的石墨膜，特别涉及耐弯曲性、热扩散性优良的石墨膜。
技术介绍
搭载在计算机等各种电子、电气设备上的半导体元件或其它发热部件等的冷却问题引人注目。作为这样的要冷却的部件的冷却方法，一般有在搭载该部件的设备筐体上安装风扇，对该设备筐体进行冷却的方法；或在该要冷却的部件上安装导热管或散热器、散热片或叶片等热导体，通过向外部传输来自该元件的热而进行冷却的方法等。作为安装在要冷却的部件上的导热材料，可列举出铝板或铜板等。而且，在这种情况下，在铝板或铜板的一部分上或在导热管上安装发热部件，进而采用叶片或风扇使该板的其它部分向外部散热。可是，近年来有搭载半导体元件等发热部件的各种设备小型化、而且该部件的发热量增大的倾向。但是，为了筐体小型化，用于插入叶片或散热片及风扇等部件的空间受到限制。因而，近年来，作为热导体(导热器)一直重视热扩散性优良的石墨膜。石墨膜是由碳形成层状结构、石墨膜的面内的导热率非常高、且密度轻到I 2g / cm3左右、而且具有高导电性的材料。此外，因能够减薄膜的厚度、且具有柔软性，因而一直被期待着作为在狭窄的场所、或需要穿过缝隙做处理的场所的导热器材料或散热器材料。现在，作为一般能够得到的石墨膜，有利用高分子热分解法或膨胀法制造的石墨膜。如专利文献1、2所述，高分子热分解法是通过在氩气、氦气等不活泼性气氛下或减压下对聚噁二唑、聚酰亚胺、聚亚苯基亚乙烯基、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚噻唑或聚酰胺等的高分子膜进行热处理来得到石墨膜的方法。专利文献1:日本特开昭61-275116号公报专利文献2:日本特开平2-103478号公报另一方面，膨胀法的石墨可通过以粉状、鳞片状的天然石墨为原料，将原料浸溃在酸中，然后利用加热使石墨层间扩展来得到。然后通过与粘结材料一同进行高压加压加工可得到膜状的石墨。现在的电子设备的结构在不断复杂化，而且尺寸向小型化发展，能否在非常狭窄的空间中高效率地排出热成为重要的课题。关于这样的将具有可挠性的特征的石墨膜折弯地用在节省空间的地方的尝试有几种。例如，考虑将来自折叠式便携电话或笔记本电脑的发热部分的热经由折弯部分向液晶侧排出等的想法。但是，石墨膜在材质脆时、特别是在曲率半径小的弯曲时或弯曲角度大时，多在该弯曲部分发生裂纹。特别是利用膨胀法得到的石墨膜，由于以粉状、鳞片状的天然石墨为原料，尽管具有柔软性，但因石墨晶粒小、结晶性差，而与利用高分子热分解法得到的石墨相t匕，热扩散性差，此外膜强度低并且脆。此外，利用高分子分解法(专利文献I 2)得到的石墨膜尽管具有某种程度的耐弯曲性、热扩散性，但作为近年来进行了小型化、复杂化的电子设备的散热材料还不太充分。因而，在专利文献3中提出了呈现与单晶石墨同样的物性的、高品质且富于柔软性、强韧性的、热扩散性优良的石墨片的制造方法。该制造方法的基本特征在于:具有以聚酰亚胺膜为原料，在不活泼性气体中在上限温度为1000°c 1600°C的范围进行热处理的第I热处理工序、和进而在上限温度为2500°C 3100°C的范围进行热处理的第2热处理工序；而且是通过升温速度及恒温等热处理条件的控制而具有适当特性的石墨片的制造方法；进而是通过实施压延处理来实现柔软性的方法。另外，专利文献3中还公开了下述石墨膜的制造方法，根据专利文献3的权利要求7所述,如果石墨片的密度在0.3 0.7g / cc的范围、或者石墨片的膜厚为原料膜的膜厚的2倍至10倍的范围，且如果实施后处理的压延处理，就可得到柔软性、强韧性优良的石墨片；根据专利文献3的权利要求8所述，如果通过压延处理得到的石墨片的密度在0.7 1.5g / cc的范围，则所得到的石墨片的柔软性、强韧性就优良。专利文献3:日本特开2000-178016号公报但是，即使是用专利文献3记载的制造方法制作的石墨膜，在曲率半径小的弯曲时或弯曲角度大时也容易折断膜，如果应用在近年来的小型电子设备中，有时不能显示充分的耐弯曲性。此外，“耐弯曲性”和“热扩散性”是相反的特性。根据专利文献3中记载，尽管通过石墨化的过程在膜内部制作了在折弯时石墨层能移动的空间，从而能够提高耐弯曲性，但是该空间阻碍热的移动，使得热扩散性降低。用专利文献3的制造方法制作的石墨膜由于也追求了耐弯曲性，因此热的扩散性差，不能与近年来的电子设备的发热量的增加相对应。此外，提出了通过在石墨膜的一面或两面设置增强材料来提高机械强度的技术。例如，在专利文献4中公开了一种膨胀石墨层压片，该膨胀石墨层压片在膨胀石墨片的两面上重合有塑料膜，在这些重合面中，塑料膜的至少一部分被熔敷接合在膨胀石墨片上。此外，在专利文献5中公开了一种通过在石墨膜的至少一面上热熔化塑料带从而进行连接的导热片。此外，在专利文献6中公开了一种散热片，该散热片设有刚性比石墨膜低的高分子材料层，即使对石墨膜产生弯曲等的应力，相邻的高分子材料层也能通过滑移吸收该应力，从而减轻石墨膜的应力，能够不破损石墨膜地发生变形。专利文献4:日本特开平6-134917号公报专利文献5:日本特开平11-58591号公报专利文献6:日本特开2003-168882号公报但是，即使用塑料带等支持部件补充强度不足，在专利文献I 6记载的石墨膜中，在曲率半径小的弯曲时或弯曲角度大时，有时尽管支持体本体没有被破坏，但是只破坏了石墨膜，在近年的电子设备中使用时不能显示出充分的耐弯曲性。这样，尽管为了改进石墨膜的耐弯曲性进行了几次尝试，但是对于搭载在近年的电子设备上还没有取得充分的特性，因而一直在要求开发热扩散性高、耐弯曲性优良的石墨月旲。
技术实现思路
也就是说，本申请专利技术的第一专利技术涉及一种石墨膜，其特征在于:在MIT耐弯曲试验中，使用15mm览的长方形试验片，在折弯夹板的曲率半径R为2mm、左右的折弯角度为135°、折弯速度为90次/分钟、载荷为0.98N的条件下测得的直到折断为止的往返折弯次数为10000次以上；且是通过在2000°C以上的温度下对由高分子膜及/或碳化了的高分子膜形成的原料膜进行热处理而得到的石墨膜；将该石墨膜的倍率为400倍的表面SEM图像按阈值160进行黑白二值化、进而将被二值化了的该图像的白色区域进行细线化后所得到的图像的白色区域的面积为1%以上且8.5%以下。进而，所述石墨膜的特征在于:在MIT耐弯曲试验中，使用15mm宽的长方形试验片，在折弯夹板的曲率半径R为1mm、左右的折弯角度为135°、折弯速度为90次/分钟、载荷为0.98N的条件下测得的直到折断为止的往返折弯次数为10000次以上。所述石墨膜的面方向的热扩散率优选为8.0X10 —4m2 / s以上。此外，本专利技术的第二专利技术涉及一种石墨复合膜，其特征在于:在上述任一项记载的石墨膜的一部分上经由粘结材料形成有塑料膜。根据本专利技术，能够提供耐弯曲性、热扩散性优良的石墨膜及石墨复合膜。附图说明图1是起泡石墨膜的截面示意图。图2是压缩石墨膜的截面示意图。图3是起泡石墨膜(起泡程度大、泡畴小)的SEM照片。图4是起泡石墨膜(起泡程度小、泡畴大)的SEM照片。图5是压缩石墨膜(起泡程度大、泡畴小)的SEM照片。图6是压缩石墨膜(起泡程度小、泡畴大)的SEM照片。图7是边缘效应的说明图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨膜，其特征在于：采用扫描式电子显微镜，在5kV的加速电压下对所述石墨膜进行表面观察，以能够观察该石墨膜的表面的折皱的方式调节亮度、对比度、焦距，按640×480摄入倍率为400倍的表面SEM图像，对于所述表面SEM图像，使用通用图像处理软件实施浓度测定，得到测定值从最小值0到最大值255为止的图像，对该图像按通过下式决定的阈值进行黑白二值化，即阈值＝（最大值－最小值）×0.62????（1）进而将被二值化了的该图像的白色区域按线宽为1进行细线化后，所得到的图像的白色区域的面积为1.0%以上且8.5%以下。

【技术特征摘要】
2007.05.17 JP 2007-1321201.一种石墨膜，其特征在于:采用扫描式电子显微镜，在5kV的加速电压下对所述石墨膜进行表面观察，以能够观察该石墨膜的表面的折皱的方式调节亮度、对比度、焦距，按640X480摄入倍率为400倍的表面SEM图像， 对于所述表面SEM图像，使用通用图像处理软件实施浓度测定，得到测定值从最小值O到最大值255为止的图像，对该图像按通过下式决定的阈值进行黑白二值化，即 阈值=(最大值一最小值)X0.62 (I) 进而将被二值化了的该图像的白色区域按线宽为I进行细线化后，所得到的图像的白色区域的面积为1.0%以上且8.5%以下。2.根据权利要求1所述的石墨膜，其特征在于:所述通用图像处理软件是从NANOSystem株式会社得到的通用图像处理软件。3.根据权利要求1所述的石墨膜，其特征在于:所述扫描式电子显微镜是日立制S-4500型扫描式电子显微镜。4.根据权利要求1 3中任一项所述的石墨膜，其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田雄介，若原修平，西川泰司，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：