JP3345986B2 - グラファイト熱伝導体およびそれを用いたコールドプレート - Google Patents
グラファイト熱伝導体およびそれを用いたコールドプレートInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、グラファイト熱伝導体
に関し、特に、各種電子機器、その電子部品、高密度半
導体等から発生する熱の制御、つまり放熱、冷却を行う
ために用いられたり、宇宙船、人工衛星等の宇宙航行体
に搭載される電子機器等の発熱体の熱制御を行うために
用いられるグラファイト熱伝導体に関するものである。
に関し、特に、各種電子機器、その電子部品、高密度半
導体等から発生する熱の制御、つまり放熱、冷却を行う
ために用いられたり、宇宙船、人工衛星等の宇宙航行体
に搭載される電子機器等の発熱体の熱制御を行うために
用いられるグラファイト熱伝導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種電子機器を構成する高密度に
集積された半導体から発生する熱を、どの様に制御し、
その冷却、放熱をいかにして行うかが大変重要になって
きている。
集積された半導体から発生する熱を、どの様に制御し、
その冷却、放熱をいかにして行うかが大変重要になって
きている。
【０００３】例えば、高密度半導体における発生熱の問
題は重要で、その冷却を如何に行うかが、コンピュータ
ー機器の設計の１つのポイントになりつつある。
題は重要で、その冷却を如何に行うかが、コンピュータ
ー機器の設計の１つのポイントになりつつある。
【０００４】冷却を効果的に行うには、対流、輻射、伝
導をうまく組み合わせることが必要であるが、高密度半
導体のような小さな部分を冷却するには、主に熱伝導に
より熱を別の低温部分に導き冷却を行う。
導をうまく組み合わせることが必要であるが、高密度半
導体のような小さな部分を冷却するには、主に熱伝導に
より熱を別の低温部分に導き冷却を行う。
【０００５】従って、電子機器等の発熱体からの熱を冷
却するには、電子機器の外部に露出させて設けた放熱器
へ熱を移動させる手段が必要であり、このような熱移動
の手段の一つとして、コールドプレートが、各発熱体毎
に設けられる。
却するには、電子機器の外部に露出させて設けた放熱器
へ熱を移動させる手段が必要であり、このような熱移動
の手段の一つとして、コールドプレートが、各発熱体毎
に設けられる。
【０００６】現在、コールドプレートとしては、例えば
図１１から図１４に示される構成が考えられている。
図１１から図１４に示される構成が考えられている。
【０００７】図１１は発熱体４を受熱体１に直接設置し
た構成を示し、図１２はそのＸ−Ｘ断面を示す。
た構成を示し、図１２はそのＸ−Ｘ断面を示す。
【０００８】また、図１３は発熱体４と受熱体１の間に
棒状のアルミニウム等の金属６を設置した構成を示し、
図１４はそのＹ−Ｙ断面を示す。
棒状のアルミニウム等の金属６を設置した構成を示し、
図１４はそのＹ−Ｙ断面を示す。
【０００９】いずれの構成においても、放熱の原理は、
電子機器等より発生した熱を、宇宙船内のコールドプレ
ートまで熱を伝導することによる。
電子機器等より発生した熱を、宇宙船内のコールドプレ
ートまで熱を伝導することによる。
【００１０】具体的な構成は、受熱体５の端部に水、フ
レオン等の冷媒を流入する配管６と、流出する配管７と
を設けている。
レオン等の冷媒を流入する配管６と、流出する配管７と
を設けている。
【００１１】受熱体５の内部には、流路形成を兼ねるフ
ィン９が設置されており、冷媒は不図示のポンプによ
り、外部の放熱器とコールドプレート間とを循環してい
る。
ィン９が設置されており、冷媒は不図示のポンプによ
り、外部の放熱器とコールドプレート間とを循環してい
る。
【００１２】発熱体８で発生した熱は、直接あるいは金
属棒１０を通して受熱体５に熱伝導し、受熱体５内部の
冷媒に熱伝達される。
属棒１０を通して受熱体５に熱伝導し、受熱体５内部の
冷媒に熱伝達される。
【００１３】そして、この冷媒の熱は、外部の放熱器に
より、熱輻射で宇宙空間へ放熱される。
より、熱輻射で宇宙空間へ放熱される。
【００１４】この様なコールドプレートには、従来、熱
伝導性の優れた金属材料が用いられてきた。
伝導性の優れた金属材料が用いられてきた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な金属材料のうちで最も熱伝導性にすぐれた銀は、高価
であり、一方、比較的安価の鉄、アルミ等の熱伝導は十
分でない。
な金属材料のうちで最も熱伝導性にすぐれた銀は、高価
であり、一方、比較的安価の鉄、アルミ等の熱伝導は十
分でない。
【００１６】また、銅は、これらの中では優れたもので
あるが、その熱伝導（４０３Ｗ／ｍ・Ｋ）は十分でな
く、かつ重いという欠点もある。
あるが、その熱伝導（４０３Ｗ／ｍ・Ｋ）は十分でな
く、かつ重いという欠点もある。
【００１７】よって、より有効な冷却、放熱を行うに
は、優れた熱伝導性を有する新規な材料の開発が不可欠
である。
は、優れた熱伝導性を有する新規な材料の開発が不可欠
である。
【００１８】また近年、宇宙航空分野での技術進歩はめ
ざましいものがあり、その様な条件下において電子機器
の冷却、放熱をいかに効果的に行うかが大きな課題とな
っている。
ざましいものがあり、その様な条件下において電子機器
の冷却、放熱をいかに効果的に行うかが大きな課題とな
っている。
【００１９】そもそも宇宙空間においては、真空、無重
力であるので、空気の対流現象による熱伝達を期待する
ことができない。
力であるので、空気の対流現象による熱伝達を期待する
ことができない。
【００２０】しかし、宇宙船内において空気が存在する
場合は、ファンを用いた強制空冷方式による発熱源の冷
却が可能ではあるが、熱の放熱場所は宇宙空間であるか
ら、最終的な冷却には熱輻射に頼らなければならない。
場合は、ファンを用いた強制空冷方式による発熱源の冷
却が可能ではあるが、熱の放熱場所は宇宙空間であるか
ら、最終的な冷却には熱輻射に頼らなければならない。
【００２１】しかしながら、このファンを使用した強制
冷却方式では、電力消費量が増大するという課題があ
る。
冷却方式では、電力消費量が増大するという課題があ
る。
【００２２】また、発熱体を直接受熱体に設置した場合
は、発熱体毎にコールドプレートが必要のため設備費が
高くなるとともに、電子機器の自由な移動が困難であ
る。
は、発熱体毎にコールドプレートが必要のため設備費が
高くなるとともに、電子機器の自由な移動が困難であ
る。
【００２３】そして、金属棒を使用した場合には、電子
機器毎に金属棒を設置するために重量が増大し、さらに
金属棒の様な柔軟性の無いものでは電子機器の移動やメ
ンテナンスが困難である。
機器毎に金属棒を設置するために重量が増大し、さらに
金属棒の様な柔軟性の無いものでは電子機器の移動やメ
ンテナンスが困難である。
【００２４】そこで、最近、この様なコールドプレート
に使用される熱伝導材料として、金属より軽量で、かつ
耐熱性に優れるグラファイトフィルムを用いることが提
案されている。
に使用される熱伝導材料として、金属より軽量で、かつ
耐熱性に優れるグラファイトフィルムを用いることが提
案されている。
【００２５】このような従来のグラファイト材料の熱伝
導度は、単結晶グラファイトにおいては２００〜５００
Ｗ／ｃｍ・Ｋ、他のグラファイトでは、せいぜい２０〜
１００Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度であった。
導度は、単結晶グラファイトにおいては２００〜５００
Ｗ／ｃｍ・Ｋ、他のグラファイトでは、せいぜい２０〜
１００Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度であった。
【００２６】従って、従来の単結晶以外のグラファイト
材料は、放熱材料として実用に耐え得るものではなかっ
た。
材料は、放熱材料として実用に耐え得るものではなかっ
た。
【００２７】しかし、単結晶グラファイトの熱伝導度
は、先に述べたように２００〜５００Ｗ／ｍ・Ｋであ
り、この様な優れた熱伝導性が、フィルム状のグラファ
イトで実際に実現できるとすると、コールドプレートと
して極めて優れたものになるはずである。
は、先に述べたように２００〜５００Ｗ／ｍ・Ｋであ
り、この様な優れた熱伝導性が、フィルム状のグラファ
イトで実際に実現できるとすると、コールドプレートと
して極めて優れたものになるはずである。
【００２８】しかしながら、従来の手法ではこの様な高
性能を有する単結晶グラファイトフィルムは作成が技術
的に困難であった。
性能を有する単結晶グラファイトフィルムは作成が技術
的に困難であった。
【００２９】というのは、高い熱伝導性を有するグラフ
ァイトフィルム実現のためには、グラファイトの結晶子
が大きく、その配向性が高い事が必要であるが、通常の
グラファイトの製造方法では、その様な構造の実現は困
難であったのである。
ァイトフィルム実現のためには、グラファイトの結晶子
が大きく、その配向性が高い事が必要であるが、通常の
グラファイトの製造方法では、その様な構造の実現は困
難であったのである。
【００３０】例えば、従来のグラファイトフィルムとし
ては天然黒鉛からエキスパンド法によって製造されるも
のがあった。
ては天然黒鉛からエキスパンド法によって製造されるも
のがあった。
【００３１】しかしながら、この様な手法で作成された
グラファイトフィルムの熱伝導率は２０〜１００Ｗ／ｍ
・Ｋの範囲にあり、その熱伝導度はアルミニウム等の金
属より低いものであった。
グラファイトフィルムの熱伝導率は２０〜１００Ｗ／ｍ
・Ｋの範囲にあり、その熱伝導度はアルミニウム等の金
属より低いものであった。
【００３２】また、黒鉛フィルムの製造工程で使用され
た酸が残留しているため、その残留酸の浸出による金属
の腐食などの課題を有していた。
た酸が残留しているため、その残留酸の浸出による金属
の腐食などの課題を有していた。
【００３３】更に、その様な高熱伝導性のグラファイト
フィルムが仮に実現できたとしても、それを実際に熱伝
導材料として使用する場合には、種々の工夫が必要であ
ると考えられる。
フィルムが仮に実現できたとしても、それを実際に熱伝
導材料として使用する場合には、種々の工夫が必要であ
ると考えられる。
【００３４】というのは、グラファイトの高熱伝導性は
本質的に２次元伝導であり、グラファイト面と平行な面
方向の熱伝導は大きくても、フィルム面に垂直な方向の
熱伝導はその１／１００程度である。
本質的に２次元伝導であり、グラファイト面と平行な面
方向の熱伝導は大きくても、フィルム面に垂直な方向の
熱伝導はその１／１００程度である。
【００３５】したがって、その様な伝導を如何に効果的
に利用しながら、フィルム強度を如何に向上させるか、
といったいくつかの要検討事項が生じる。
に利用しながら、フィルム強度を如何に向上させるか、
といったいくつかの要検討事項が生じる。
【００３６】本発明は、上記の問題点を解決することを
目的としてなしたものであり、グラファイトの２次元的
な熱伝導性を有効に活かす等して、電子機器等の発熱体
の放熱を効率よく行い、重量が軽く、柔軟性があり、か
つ電子機器等のメンテナンスを容易にする高熱伝導性グ
ラファイト熱伝導体を提供することを目的とするもので
ある。
目的としてなしたものであり、グラファイトの２次元的
な熱伝導性を有効に活かす等して、電子機器等の発熱体
の放熱を効率よく行い、重量が軽く、柔軟性があり、か
つ電子機器等のメンテナンスを容易にする高熱伝導性グ
ラファイト熱伝導体を提供することを目的とするもので
ある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、所定の高分子フィルムの熱処理によって
得られ、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラフ
ァイトフィルムを有し、前記グラファイトフィルムの一
部に切れ込みを入れ短冊状にして、前記短冊状の部分の
一部を束ねているグラファイト熱伝導体である。
に、本発明は、所定の高分子フィルムの熱処理によって
得られ、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラフ
ァイトフィルムを有し、前記グラファイトフィルムの一
部に切れ込みを入れ短冊状にして、前記短冊状の部分の
一部を束ねているグラファイト熱伝導体である。
【００３８】更に、グラファイトフィルムが、エポキシ
樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、フ
ェノール樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
ベンツイミダゾール、ＡＢＳ、ポリスチレンまたはポリ
エチレンを含む高分子層と積層構造になっているグラフ
ァイト熱伝導体であってもよい。
樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、フ
ェノール樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
ベンツイミダゾール、ＡＢＳ、ポリスチレンまたはポリ
エチレンを含む高分子層と積層構造になっているグラフ
ァイト熱伝導体であってもよい。
【００３９】そして更に、グラファイトフィルム表面
に、反射膜として金属層が形成されていてもよい。
に、反射膜として金属層が形成されていてもよい。
【００４０】また、所定の高分子フィルムを単体で炭化
した後複数枚積層するか、所定の高分子フィルムを複数
枚積層して炭化した後で、機械加圧下においてグラファ
イト化を行うことにより得られるグラファイトブロック
であって、そのグラファイト面が互いに平行に配向さ
れ、前記グラファイト面の方向に熱伝導性を有するグラ
ファイトブロックや、短冊状あるいは繊維状に切断され
た所定の高分子フィルムを一方向に配向させた後に、機
械的圧力下で炭素化およびグラファイト化を行うことに
より得られるグラファイトブロックであって、前記配向
の方向に熱伝導性を有するグラファイトブロックや、略
同心円状に巻き付けられた所定の高分子フィルムを、機
械的圧力下で炭素化およびグラファイト化を行うことに
より得られるグラファイトブロックであって、前記同心
円の軸方向に熱伝導性を有するグラファイトブロックを
有し、それぞれのグラファイトブロックを、熱伝導性を
有する方向と垂直な面で５ｍｍ以下の厚さでカットする
ことにより厚さ方向に高熱伝導性を有するグラファイト
熱伝導体であってもよい。
した後複数枚積層するか、所定の高分子フィルムを複数
枚積層して炭化した後で、機械加圧下においてグラファ
イト化を行うことにより得られるグラファイトブロック
であって、そのグラファイト面が互いに平行に配向さ
れ、前記グラファイト面の方向に熱伝導性を有するグラ
ファイトブロックや、短冊状あるいは繊維状に切断され
た所定の高分子フィルムを一方向に配向させた後に、機
械的圧力下で炭素化およびグラファイト化を行うことに
より得られるグラファイトブロックであって、前記配向
の方向に熱伝導性を有するグラファイトブロックや、略
同心円状に巻き付けられた所定の高分子フィルムを、機
械的圧力下で炭素化およびグラファイト化を行うことに
より得られるグラファイトブロックであって、前記同心
円の軸方向に熱伝導性を有するグラファイトブロックを
有し、それぞれのグラファイトブロックを、熱伝導性を
有する方向と垂直な面で５ｍｍ以下の厚さでカットする
ことにより厚さ方向に高熱伝導性を有するグラファイト
熱伝導体であってもよい。
【００４１】なお、本発明のグラファイト熱伝導体の所
定の高分子フィルムは、４００ミクロン以下の厚さを有
するポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、芳香族
ポリアミド、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選
ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムであり、前記
高分子フィルムを少なくとも２４００℃以上の温度で熱
処理して得られたものであることが好適である。
定の高分子フィルムは、４００ミクロン以下の厚さを有
するポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、芳香族
ポリアミド、ポリパラフェニレンビニレンのうちから選
ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムであり、前記
高分子フィルムを少なくとも２４００℃以上の温度で熱
処理して得られたものであることが好適である。
【００４２】
【００４３】
【作用】本発明は、高分子フィルムの熱処理によって得
られる５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率、２．２６ｇ／
ｃｍ3以下の密度を有し、更に不純物の少ない高純度の
グラファイトフィルムを熱伝導材料として使用すること
で、効率よく熱の放出を行う。
られる５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率、２．２６ｇ／
ｃｍ3以下の密度を有し、更に不純物の少ない高純度の
グラファイトフィルムを熱伝導材料として使用すること
で、効率よく熱の放出を行う。
【００４４】また、グラファイトフィルムを高分子フィ
ルム、金属フィルムなどと複合させることにより機械的
強度を増加させ、必要部分の温度を保ちつつ不必要な温
度を放熱し、より効率よく放熱を行う。
ルム、金属フィルムなどと複合させることにより機械的
強度を増加させ、必要部分の温度を保ちつつ不必要な温
度を放熱し、より効率よく放熱を行う。
【００４５】また、複数枚の高分子フィルムから得られ
るグラファイトブロックは、高い熱伝導率を有し、高密
度半導体等を効率よく冷却する。
るグラファイトブロックは、高い熱伝導率を有し、高密
度半導体等を効率よく冷却する。
【００４６】
【実施例】本発明の熱伝導体は、一定の厚さ以下の特殊
な高分子フィルムから得られるグラファイトフィルム
が、従来の手法で得られたグラファイトフィルムとは異
なり、特別に優れた熱伝導性を有していること、かつ従
来解決課題であった残留酸による金属腐食も全く無いこ
とを新規に知見したことを契機としてなされたものであ
る。
な高分子フィルムから得られるグラファイトフィルム
が、従来の手法で得られたグラファイトフィルムとは異
なり、特別に優れた熱伝導性を有していること、かつ従
来解決課題であった残留酸による金属腐食も全く無いこ
とを新規に知見したことを契機としてなされたものであ
る。
【００４７】具体的には、４００μｍミクロン以下の厚
さを有するポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、
芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンビニレンのうち
から選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを用
い、少なくとも２４００℃以上の温度で熱処理すること
により、後述のように優れた熱電導性を有し、金属腐食
を起こさないグラファイト熱伝導体である。
さを有するポリオキサジアゾール、芳香族ポリイミド、
芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンビニレンのうち
から選ばれた少なくとも一種類の高分子フィルムを用
い、少なくとも２４００℃以上の温度で熱処理すること
により、後述のように優れた熱電導性を有し、金属腐食
を起こさないグラファイト熱伝導体である。
【００４８】また、高分子としては、ポリベンゾチアゾ
ール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾ
ール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリアミドイミ
ド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレ
ンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール等も使用可
能である。
ール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾ
ール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリアミドイミ
ド、ポリフェニレンベンゾイミタゾール、ポリフェニレ
ンベンゾビスイミタゾール、ポリチアゾール等も使用可
能である。
【００４９】まず、本発明では、出発原料として４００
μｍ以下の厚さを有するフィルムが好適に用いられる
が、その理由としては、４００μｍ以上の厚さを有する
原料高分子フィルムを用いた場合には、本発明の熱処理
等によっても良質のグラファイトフィルムまたはグラフ
ァイトブロックを得ることは難しく、均一性のないボロ
ボロのグラファイトフィルムまたはグラファイトブロッ
クしか得られないことにある。
μｍ以下の厚さを有するフィルムが好適に用いられる
が、その理由としては、４００μｍ以上の厚さを有する
原料高分子フィルムを用いた場合には、本発明の熱処理
等によっても良質のグラファイトフィルムまたはグラフ
ァイトブロックを得ることは難しく、均一性のないボロ
ボロのグラファイトフィルムまたはグラファイトブロッ
クしか得られないことにある。
【００５０】更に、この様なフィルムから得られたグラ
ファイトフィルムまたはグラファイトブロック熱伝導率
は、一般に５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、高性能な熱伝
導体としては適当ではない。
ファイトフィルムまたはグラファイトブロック熱伝導率
は、一般に５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、高性能な熱伝
導体としては適当ではない。
【００５１】よって、本発明になる製造工程が有効に適
用される原料高分子フィルムの厚さの範囲は、４００μ
m以下の範囲であると考える。
用される原料高分子フィルムの厚さの範囲は、４００μ
m以下の範囲であると考える。
【００５２】次に、本発明では、最終的な最も高温とな
る処理温度は２４００℃以上であることが必要である。
る処理温度は２４００℃以上であることが必要である。
【００５３】というのは、この処理温度が２４００℃以
下である場合には、得られたフィルムまたはブロック
が、硬く脆いものだからである。
下である場合には、得られたフィルムまたはブロック
が、硬く脆いものだからである。
【００５４】しかし、少なくとも１６００℃以上の温度
領域での熱処理は、不活性ガス中において、常圧あるい
は加圧下で行う必要がある。
領域での熱処理は、不活性ガス中において、常圧あるい
は加圧下で行う必要がある。
【００５５】具体的には、原料高分子フィルムの厚さ
が、１００μｍ未満の場合には、常圧下での熱処理で十
分である場合も多いが、１００μｍ以上の厚さの場合に
は、加圧下で熱処理を行う必要がある。
が、１００μｍ未満の場合には、常圧下での熱処理で十
分である場合も多いが、１００μｍ以上の厚さの場合に
は、加圧下で熱処理を行う必要がある。
【００５６】その際に必要な圧力の大きさは、フィルム
の厚さにより異なるが、一般には０．１Ｋｇ／ｃｍ2か
ら５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力が好適である。
の厚さにより異なるが、一般には０．１Ｋｇ／ｃｍ2か
ら５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力が好適である。
【００５７】そして、作成されたグラファイトフィルム
に対して、必要に応じて圧延処理を施すと、より強靱で
柔軟性に富むグラファイトフィルムが得られることにな
る。
に対して、必要に応じて圧延処理を施すと、より強靱で
柔軟性に富むグラファイトフィルムが得られることにな
る。
【００５８】以上をまとめると、本発明によれば、主と
して特定の分子構造を有し、かつ特定の範囲内の厚みを
有する高分子フィルムを用いることにより、得られるグ
ラファイトフィルムが、５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた
熱伝導率を有し、かつ密度についても２．２６ｇ／ｃｍ
3 以下で通常の金属よりもはるかに軽量であるために、
熱伝導体の性能指数的には、従来の金属を用いたものよ
りもはるかに優れた放熱特性を示す熱伝導体を得ること
ができる。
して特定の分子構造を有し、かつ特定の範囲内の厚みを
有する高分子フィルムを用いることにより、得られるグ
ラファイトフィルムが、５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた
熱伝導率を有し、かつ密度についても２．２６ｇ／ｃｍ
3 以下で通常の金属よりもはるかに軽量であるために、
熱伝導体の性能指数的には、従来の金属を用いたものよ
りもはるかに優れた放熱特性を示す熱伝導体を得ること
ができる。
【００５９】また、本発明に関するグラファイトフィル
ムは、柔軟性に富むばかりでなく、自由にハサミやナイ
フで切断、加工が可能であるという特性を有する。
ムは、柔軟性に富むばかりでなく、自由にハサミやナイ
フで切断、加工が可能であるという特性を有する。
【００６０】さて、本発明の熱伝導体であるグラファイ
トフィルムは、通常１０〜５０μｍの厚さのものが得ら
れるが、最も厚い高分子フィルムである４００μｍのも
のを原料とした場合でも、最終的に得られるグラファイ
トフィルムの厚さは２００μｍ程度であり、強度的には
十分なものではない。
トフィルムは、通常１０〜５０μｍの厚さのものが得ら
れるが、最も厚い高分子フィルムである４００μｍのも
のを原料とした場合でも、最終的に得られるグラファイ
トフィルムの厚さは２００μｍ程度であり、強度的には
十分なものではない。
【００６１】一方で、グラファイトの高い熱伝導性は、
グラファイトフィルムの面方向に生じるもので、面の厚
さ方向の熱伝導率は、その１／１００程度である。
グラファイトフィルムの面方向に生じるもので、面の厚
さ方向の熱伝導率は、その１／１００程度である。
【００６２】したがって、これらのグラファイトを適当
な高分子と積層構造とすることにより、そのフィルムの
強度を向上させることが出来るし、更に、２次元的な伝
導の特徴をより顕著に活かすことも可能となる。
な高分子と積層構造とすることにより、そのフィルムの
強度を向上させることが出来るし、更に、２次元的な伝
導の特徴をより顕著に活かすことも可能となる。
【００６３】図１には、この様なグラファイト高分子複
合熱伝導体の構成の構成図を示す。この様な目的に使用
され得る高分子としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリベンツイミダゾー
ル、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリエチレン等の幅広い高
分子が使用でき、特に、高い耐熱性を有するポリイミ
ド、ポリアミドイミド等は有効である。
合熱伝導体の構成の構成図を示す。この様な目的に使用
され得る高分子としては、エポキシ樹脂、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリベンツイミダゾー
ル、ＡＢＳ、ポリスチレン、ポリエチレン等の幅広い高
分子が使用でき、特に、高い耐熱性を有するポリイミ
ド、ポリアミドイミド等は有効である。
【００６４】高分子が熱硬化性である場合には、これら
の高分子、あるはその前駆体を溶剤に溶かしたものをグ
ラファイトフィルム１上に塗布し圧着乾燥させて高分子
膜２を形成し、この工程を繰り返し順に積層すればよ
い。
の高分子、あるはその前駆体を溶剤に溶かしたものをグ
ラファイトフィルム１上に塗布し圧着乾燥させて高分子
膜２を形成し、この工程を繰り返し順に積層すればよ
い。
【００６５】また、熱可塑性高分子の場合には、高分子
層とグラファイトフィルムを交互に積層した後、熱圧着
すればよい。
層とグラファイトフィルムを交互に積層した後、熱圧着
すればよい。
【００６６】このグラファイトフィルムと金属との複合
体は、グラファイトが２次元伝導性であることの欠点を
補う意味で非常に有効である。
体は、グラファイトが２次元伝導性であることの欠点を
補う意味で非常に有効である。
【００６７】更に、最表面層を金属層とした場合には、
この層が輻射熱を反射するための反射膜として有効に働
く。
この層が輻射熱を反射するための反射膜として有効に働
く。
【００６８】この様なグラファイトフィルム、高分子層
および金属層の複合体は、グラファイトの強度向上、２
次元伝導性の活用、更に輻射熱の反射等に対して非常に
有効である。
および金属層の複合体は、グラファイトの強度向上、２
次元伝導性の活用、更に輻射熱の反射等に対して非常に
有効である。
【００６９】図２は、このようなグラファイトフィルム
１、高分子層２、金属層３との複合体の構成図である。
１、高分子層２、金属層３との複合体の構成図である。
【００７０】この複合体では、グラファイトフィルム
１、高分子層２、金属層とは交互に積層されており、更
に最外層に金属層３が設けられている。
１、高分子層２、金属層とは交互に積層されており、更
に最外層に金属層３が設けられている。
【００７１】最外層の金属層３は、輻射熱の反射膜とし
て有効に働くことになるが、この金属としては銅、アル
ミ、銀等が有効に使用できる。
て有効に働くことになるが、この金属としては銅、アル
ミ、銀等が有効に使用できる。
【００７２】以上述べたグラファイトフィルムからなる
熱伝導体、あるいはグラファイトフィルムと高分子、金
属等との複合体からなる熱伝導体は、これらを宇宙空間
で使用する場合、宇宙船内の電子機器等の発熱体からの
放熱を効率よく行い、宇宙船の軽量化と低コスト化を実
現することができる。
熱伝導体、あるいはグラファイトフィルムと高分子、金
属等との複合体からなる熱伝導体は、これらを宇宙空間
で使用する場合、宇宙船内の電子機器等の発熱体からの
放熱を効率よく行い、宇宙船の軽量化と低コスト化を実
現することができる。
【００７３】また、熱伝導体の有する充分な柔軟性のた
め、電子機器等のメンテナンスを容易にすることが出来
る。
め、電子機器等のメンテナンスを容易にすることが出来
る。
【００７４】また、グラファイトフィルムの熱伝導が２
次元的であることの欠点を補うには、原料高分子フィル
ムを、単体あるいは複数枚積層して炭化するか、又は炭
化した後複数枚積層し、更に機械加圧下でグラファイト
化を行い、グラファイト面が並行に配向したグラファイ
トブロックを作製してもよい。
次元的であることの欠点を補うには、原料高分子フィル
ムを、単体あるいは複数枚積層して炭化するか、又は炭
化した後複数枚積層し、更に機械加圧下でグラファイト
化を行い、グラファイト面が並行に配向したグラファイ
トブロックを作製してもよい。
【００７５】こうして得られたグラファイトブロック
を、グラファイト面と垂直な面でカットすれば一面方向
にのみ高熱伝導性を有するグラファイトブロックができ
る。
を、グラファイト面と垂直な面でカットすれば一面方向
にのみ高熱伝導性を有するグラファイトブロックができ
る。
【００７６】図３には、この様なグラファイトブロック
の構成図を示す。このグラファイトブロックは、高熱伝
導面の一方の端部が、高密度半導体等の熱源に接するよ
うに設置して熱伝導体として使用される。
の構成図を示す。このグラファイトブロックは、高熱伝
導面の一方の端部が、高密度半導体等の熱源に接するよ
うに設置して熱伝導体として使用される。
【００７７】また、必要に応じて、端部または全体を、
ＳｉＣ（炭化珪素）等で絶縁することも可能である。
ＳｉＣ（炭化珪素）等で絶縁することも可能である。
【００７８】この様に一方向にのみ熱伝導性を有するブ
ロック状グラファイト熱伝導体については、以下の図４
または図５に示す様にして作製することも出来る。
ロック状グラファイト熱伝導体については、以下の図４
または図５に示す様にして作製することも出来る。
【００７９】まず、図４においては、短冊状あるいは繊
維状に切断された高分子フィルムを、一方向に配向させ
た後に、機械的圧力下で炭素化、グラファイト化を行
う。
維状に切断された高分子フィルムを、一方向に配向させ
た後に、機械的圧力下で炭素化、グラファイト化を行
う。
【００８０】次に、これを配向軸に垂直面で切断し、一
軸方向にのみ高熱伝導性を付与させたグラファイトブロ
ックを得ることが出来る。
軸方向にのみ高熱伝導性を付与させたグラファイトブロ
ックを得ることが出来る。
【００８１】また、図５に示されるように、同心円状に
巻き付けられた高分子フィルムを、機械的圧力下で炭素
化、グラファイト化しても同様に、一軸方向にのみ高熱
伝導性を付与させたブロック状グラファイト熱伝導体を
作製することが出来る。
巻き付けられた高分子フィルムを、機械的圧力下で炭素
化、グラファイト化しても同様に、一軸方向にのみ高熱
伝導性を付与させたブロック状グラファイト熱伝導体を
作製することが出来る。
【００８２】以下、各実施例に基づき、本発明のグラフ
ァイト熱伝導体についてより具体的に説明する。
ァイト熱伝導体についてより具体的に説明する。
【００８３】（実施例１）厚さ５０μｍ、幅５００ｍ
ｍ、長さ７００ｍｍのポリピロメリットイミド（Ｄｕｐ
ｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を１０００℃で予備熱処
理し、次に３０００℃で熱処理した。
ｍ、長さ７００ｍｍのポリピロメリットイミド（Ｄｕｐ
ｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を１０００℃で予備熱処
理し、次に３０００℃で熱処理した。
【００８４】その後、２本のローラー間を通すことで圧
延処理して、厚さ４０μm、幅４００ｍｍ、長さ５６０
ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
延処理して、厚さ４０μm、幅４００ｍｍ、長さ５６０
ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
【００８５】そして、図６に示されるように、このグラ
ファイトフィルムの一辺に切込みを入れ、短冊状にし
た。
ファイトフィルムの一辺に切込みを入れ、短冊状にし
た。
【００８６】次に、図７のように、短冊状にした部分を
一つに束ね、図８のように、束ねた部分の周囲に柔軟性
を持った断熱材４を巻き付けた。
一つに束ね、図８のように、束ねた部分の周囲に柔軟性
を持った断熱材４を巻き付けた。
【００８７】この様に形成されたグラファイトフィルム
の熱伝導体を、図９に斜視的に示すように電子機器等の
発熱体８の下に設置し、グラファイトフィルム２を束ね
た部分の端部を、図１０に示すように受熱体５に接続す
る。
の熱伝導体を、図９に斜視的に示すように電子機器等の
発熱体８の下に設置し、グラファイトフィルム２を束ね
た部分の端部を、図１０に示すように受熱体５に接続す
る。
【００８８】本実施例で得られたグラファイト熱伝導体
の密度、熱伝導率を、従来から使用されている金属の密
度、熱伝導率と比較し、その結果を（表１）に示す。
の密度、熱伝導率を、従来から使用されている金属の密
度、熱伝導率と比較し、その結果を（表１）に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】この比較結果によると、グラファイト熱伝
導体は、アルミニウムと比較すると密度で約１／２以
下、熱伝導率で約３．３倍以上の特性値を有する。
導体は、アルミニウムと比較すると密度で約１／２以
下、熱伝導率で約３．３倍以上の特性値を有する。
【００９１】更に、熱伝導の優れている銀、銅と比較し
ても密度は約１／９以下、熱伝導率は約２．０倍という
特性値を有する。
ても密度は約１／９以下、熱伝導率は約２．０倍という
特性値を有する。
【００９２】このためアルミニウムと比較すると６．０
倍以上の効率の向上になる。本発明者の検討によると、
この様な特性の向上は、原料高分子の厚さが、４００μ
ｍ以下程度までは持続する。
倍以上の効率の向上になる。本発明者の検討によると、
この様な特性の向上は、原料高分子の厚さが、４００μ
ｍ以下程度までは持続する。
【００９３】また、発熱体８と受熱体５を連絡する部分
は、断熱材４とその内部のグラファイトが柔軟性を持っ
ているために電子機器の移動が容易になり、メインテナ
ンスが容易である。
は、断熱材４とその内部のグラファイトが柔軟性を持っ
ているために電子機器の移動が容易になり、メインテナ
ンスが容易である。
【００９４】更に、発熱体８が複数である場合、数本の
発熱体と受熱体とを連絡する部分を例えば一つの受熱体
に集めることができるため、受熱体の数を減少させるこ
とができ、コールドプレート自体の重量の軽減と設備費
の低減が可能になる。
発熱体と受熱体とを連絡する部分を例えば一つの受熱体
に集めることができるため、受熱体の数を減少させるこ
とができ、コールドプレート自体の重量の軽減と設備費
の低減が可能になる。
【００９５】そして、本実施例の熱伝導体によれば、電
子機器等の発熱体からの放熱を効率よく行うことがで
き、宇宙船内で用いた場合、宇宙船の軽量化と低コスト
化を実現することができる。
子機器等の発熱体からの放熱を効率よく行うことがで
き、宇宙船内で用いた場合、宇宙船の軽量化と低コスト
化を実現することができる。
【００９６】（比較例１）厚さ５００μｍ、幅５００ｍ
ｍ、長さ７００ｍｍのポリイミドフィルムを１０００℃
で予備熱処理し、次に５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下、２８
００℃で熱処理をした。その後２本のローラー間を通す
ことで圧延処理して、厚さ４００μｍ、幅４００ｍｍ、
長さ５６０ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
ｍ、長さ７００ｍｍのポリイミドフィルムを１０００℃
で予備熱処理し、次に５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力下、２８
００℃で熱処理をした。その後２本のローラー間を通す
ことで圧延処理して、厚さ４００μｍ、幅４００ｍｍ、
長さ５６０ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
【００９７】しかし、こうして得られたグラファイトフ
ィルムはボロボロで均一でなく、強度も弱いものであっ
た。
ィルムはボロボロで均一でなく、強度も弱いものであっ
た。
【００９８】そして、このグラファイトフィルムの熱伝
導度は２０Ｗ／ｍ・Ｋで非常に低いものであった。
導度は２０Ｗ／ｍ・Ｋで非常に低いものであった。
【００９９】（実施例２）厚さ５０μｍ、幅５００ｍ
ｍ、長さ７００ｍｍのポリオキサジアゾール（古河電工
（株）製ＰＯＤ）を１０００℃で予備熱処理し、次に２
９００℃で熱処理した。
ｍ、長さ７００ｍｍのポリオキサジアゾール（古河電工
（株）製ＰＯＤ）を１０００℃で予備熱処理し、次に２
９００℃で熱処理した。
【０１００】その後、２本のローラー間を通すことで圧
延処理して、厚さ３５μｍ、幅４００ｍｍ、長さ５６０
ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
延処理して、厚さ３５μｍ、幅４００ｍｍ、長さ５６０
ｍｍのグラファイトフィルムを得た。
【０１０１】そして、このグラファイトフィルムのを実
施例１と同様の方法で加工し、同様の手法で電子機器等
の発熱体の下に設置し、グラファイトフィルムを束ねた
部分の端部を受熱体に接続した。
施例１と同様の方法で加工し、同様の手法で電子機器等
の発熱体の下に設置し、グラファイトフィルムを束ねた
部分の端部を受熱体に接続した。
【０１０２】このようにして評価されたグラファイトフ
ィルムの熱伝導度は７５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、実施例１
と同様に優れた放熱特性を示した。
ィルムの熱伝導度は７５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、実施例１
と同様に優れた放熱特性を示した。
【０１０３】本発明者の検討によると、この様な特性
は、原料高分子の厚さが、４００μｍ以下程度までは持
続した。
は、原料高分子の厚さが、４００μｍ以下程度までは持
続した。
【０１０４】（実施例３）実施例１に記載した方法でグ
ラファイトフィルムを作製し、次にこのフィルムに溶液
状のポリイミド前駆体（東レ（株）製トレニース）を１
０μｍの厚さに塗布した。
ラファイトフィルムを作製し、次にこのフィルムに溶液
状のポリイミド前駆体（東レ（株）製トレニース）を１
０μｍの厚さに塗布した。
【０１０５】そして、減圧乾燥の後、まだ十分にイミド
化が進行していないフィルム２０枚を積層し、加熱圧着
を行った。
化が進行していないフィルム２０枚を積層し、加熱圧着
を行った。
【０１０６】この場合の温度は３００℃、圧力は１０Ｋ
ｇ／ｃｍ2であった。熱電対を、こうして得られたフィ
ルムの内部と表面に設置し、フィルムの端を赤外線ラン
プで照射加熱し、一方の端を０℃で冷却した。
ｇ／ｃｍ2であった。熱電対を、こうして得られたフィ
ルムの内部と表面に設置し、フィルムの端を赤外線ラン
プで照射加熱し、一方の端を０℃で冷却した。
【０１０７】比較実験として同じ厚さのポリイミドフィ
ルムを用いて熱電対による温度測定を行った。
ルムを用いて熱電対による温度測定を行った。
【０１０８】その結果、本実施例によるグラファイト複
合材料ではフィルム表面の温度が２００℃であったと
き、内部の温度は５２℃であった。
合材料ではフィルム表面の温度が２００℃であったと
き、内部の温度は５２℃であった。
【０１０９】これに対してポリイミドフィルムの場合
は、フィルム表面の温度が２００℃の時内部の温度は１
０８℃であった。
は、フィルム表面の温度が２００℃の時内部の温度は１
０８℃であった。
【０１１０】これにより本実施例によるグラファイト複
合フィルムが優れた放熱効果を持つことが分かった。
合フィルムが優れた放熱効果を持つことが分かった。
【０１１１】（実施例４）実施例１に記載した方法でグ
ラファイトフィルムを作製し、次にこのフィルムの表面
に溶液状のポリイミド前駆体（東レ（株）製トレニー
ス）を１０μｍの厚さに塗布した。
ラファイトフィルムを作製し、次にこのフィルムの表面
に溶液状のポリイミド前駆体（東レ（株）製トレニー
ス）を１０μｍの厚さに塗布した。
【０１１２】そして、減圧乾燥の後、まだ十分にイミド
化が進行していないフィルム２０枚を積層し、加熱圧着
を行った。
化が進行していないフィルム２０枚を積層し、加熱圧着
を行った。
【０１１３】この場合の温度は３００℃、圧力は１０Ｋ
ｇ／ｃｍ2である。得られたフィルムの表面にアルミを
約２μｍの厚さで蒸着した。
ｇ／ｃｍ2である。得られたフィルムの表面にアルミを
約２μｍの厚さで蒸着した。
【０１１４】熱電対をこうして得られたフィルムの内部
と表面に設置し、フィルムの端を赤外線ランプで照射加
熱し、一方の端を０℃で冷却した。
と表面に設置し、フィルムの端を赤外線ランプで照射加
熱し、一方の端を０℃で冷却した。
【０１１５】比較実験として、同じ厚さのポリイミドフ
ィルムを用いて、熱電対による温度測定を行った。
ィルムを用いて、熱電対による温度測定を行った。
【０１１６】その結果、本発明によるグラファイト複合
材料ではフィルム表面の温度が２００℃であったとき、
内部の温度は４４℃であった。
材料ではフィルム表面の温度が２００℃であったとき、
内部の温度は４４℃であった。
【０１１７】これに対してポリイミドフィルムの場合
は、フィルム表面の温度が２００℃の時内部の温度は１
０２℃であった。
は、フィルム表面の温度が２００℃の時内部の温度は１
０２℃であった。
【０１１８】これにより本実施例によるグラファイト複
合フィルムが優れた放熱効果を持つことが分かった。
合フィルムが優れた放熱効果を持つことが分かった。
【０１１９】なお、グラファイトフィルムの表面に蒸着
して形成されたアルミ層は、目的に応じて、図２のよう
に高分子層側に設けることもできるし、またそれと反対
のグラファイトフィルム側に設けることもでき、もちろ
ん場合によっては、その双方および内部の中間領域に形
成することが可能である。
して形成されたアルミ層は、目的に応じて、図２のよう
に高分子層側に設けることもできるし、またそれと反対
のグラファイトフィルム側に設けることもでき、もちろ
ん場合によっては、その双方および内部の中間領域に形
成することが可能である。
【０１２０】（実施例５）厚さ５０μｍのポリピロメリ
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を１
０００枚積層し、１０００℃で予備熱処理した。
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を１
０００枚積層し、１０００℃で予備熱処理した。
【０１２１】そして、予備処理後ブロックを取り出し、
超高温ホットプレスを用い２９００℃で熱処理した。
超高温ホットプレスを用い２９００℃で熱処理した。
【０１２２】２９００℃で３００Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
【０１２３】こうして厚さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ
２０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
２０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
【０１２４】次に、このブロックをグラファイト面と垂
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
【０１２５】このグラファイトブロックの下に熱電対を
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
【０１２６】比較実験として、同じ大きさの銅ブロック
を同じ条件で加熱した。結果としては、グラファイトブ
ロックの下に設置された熱電対が１００℃の時、銅ブロ
ックの下の熱電対は８３℃であり、本実施例になるグラ
ファイトブロックの優れた熱伝導性が証明された。
を同じ条件で加熱した。結果としては、グラファイトブ
ロックの下に設置された熱電対が１００℃の時、銅ブロ
ックの下の熱電対は８３℃であり、本実施例になるグラ
ファイトブロックの優れた熱伝導性が証明された。
【０１２７】（実施例６）厚さ５０μｍのポリピロメリ
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を長
さ５０ｍｍ、幅１ｍｍに切断し、グラファイトボックス
の中に一定方向にならべて、５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を
印加しながら１０００℃で予備熱処理した。
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ製カプトンＨフィルム）を長
さ５０ｍｍ、幅１ｍｍに切断し、グラファイトボックス
の中に一定方向にならべて、５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を
印加しながら１０００℃で予備熱処理した。
【０１２８】そして、予備処理後得られたブロックを取
り出し超高温ホットプレスを用い２９００℃で熱処理し
た。
り出し超高温ホットプレスを用い２９００℃で熱処理し
た。
【０１２９】２９００℃で３００Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
【０１３０】こうして厚さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ
５０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
５０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
【０１３１】次に、このブロックをグラファイト面と垂
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
【０１３２】このグラファイトブロックの下に熱電対を
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
【０１３３】比較実験として、同じ大きさの銅ブロック
を同じ条件で加熱した。グラファイトブロックの下に設
置された熱電対が１００℃の時、銅ブロックの下の熱電
対は８５℃であり、本実施例になるグラファイトブロッ
クの優れた熱伝導性が証明された。
を同じ条件で加熱した。グラファイトブロックの下に設
置された熱電対が１００℃の時、銅ブロックの下の熱電
対は８５℃であり、本実施例になるグラファイトブロッ
クの優れた熱伝導性が証明された。
【０１３４】（実施例７）厚さ５０μｍのポリピロメリ
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ、カプトンＨフィルム）を同
心円上に巻き長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍのグラファイト
ボックスの中に詰め込んだ。
ットイミド（Ｄｕｐｏｎｔ、カプトンＨフィルム）を同
心円上に巻き長さ５０ｍｍ、幅２０ｍｍのグラファイト
ボックスの中に詰め込んだ。
【０１３５】その後、５０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を印加し
ながら、１０００℃で予備熱処理をした。
ながら、１０００℃で予備熱処理をした。
【０１３６】そして、予備処理後得られたブロックを取
り出し超高温ホットプレスを用いて、２９００℃で熱処
理した。
り出し超高温ホットプレスを用いて、２９００℃で熱処
理した。
【０１３７】２９００℃で３００Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
一時間印加してグラファイトブロックを作製した。
【０１３８】こうして厚さ１０ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ
５０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
５０ｍｍのグラファイトブロックを得た。
【０１３９】次に、このブロックをグラファイト面と垂
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
直な面で５ｍｍの厚さに切断し、厚さ５ｍｍ、幅１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍのブロックを得た。
【０１４０】このグラファイトブロックの下に熱電対を
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
設置し、グラファイト表面を赤外線ヒーターで加熱し
た。
【０１４１】比較実験として、同じ大きさの銅ブロック
を同じ条件で加熱した。グラファイトブロックの下に設
置された熱電対が１００℃の時、銅ブロックの下の熱電
対は８７８℃であり、本実施例になるグラファイトブロ
ックの優れた熱伝導性が証明された。
を同じ条件で加熱した。グラファイトブロックの下に設
置された熱電対が１００℃の時、銅ブロックの下の熱電
対は８７８℃であり、本実施例になるグラファイトブロ
ックの優れた熱伝導性が証明された。
【０１４２】
【発明の効果】以上、要するに本発明は、高分子フィル
ムの熱処理によって得られるグラファイト熱伝導体であ
って、従来の金属熱伝導体に比べて効果的に放熱、冷却
を行うことが出来る。
ムの熱処理によって得られるグラファイト熱伝導体であ
って、従来の金属熱伝導体に比べて効果的に放熱、冷却
を行うことが出来る。
【０１４３】また、その２次元的熱伝導、１次元的熱伝
導特性を利用して熱遮断、放熱の役割を備えた熱伝導体
とすることができる。
導特性を利用して熱遮断、放熱の役割を備えた熱伝導体
とすることができる。
【０１４４】更に、軽量であることを利用して宇宙、航
空機用機器の放熱、熱伝導体として利用できる。
空機用機器の放熱、熱伝導体として利用できる。
【図１】本発明のグラファイト高分子複合熱伝導体の構
成図
成図
【図２】同グラファイトフィルム、高分子、金属との複
合体の構成図
合体の構成図
【図３】同一面方向にのみ高熱伝導性を有するグラファ
イトブロック熱伝導体を示す図
イトブロック熱伝導体を示す図
【図４】同一軸方向にのみ高熱伝導性を付与させたブロ
ック状グラファイト熱伝導体を示す図
ック状グラファイト熱伝導体を示す図
【図５】同一軸方向にのみ高熱伝導性を付与させたブロ
ック状グラファイト熱伝導体を示す図
ック状グラファイト熱伝導体を示す図
【図６】同一辺を短冊状に切ったグラファイトフィルム
を示す図
を示す図
【図７】図６のグラファイトフィルムの短冊状部分を一
つに束ねた構成図
つに束ねた構成図
【図８】図７の束ねた部分の周囲に柔軟性を持った断熱
材を巻き付けた構成図
材を巻き付けた構成図
【図９】図８のグラファイトフィルムを電子機器等の発
熱体の下に設置した透視図
熱体の下に設置した透視図
【図１０】図９のグラファイトフィルムをコールドプレ
ート内に設置した構成図
ート内に設置した構成図
【図１１】従来のコールドプレートを示す平面図
【図１２】図１１のコールドプレートのＸ−Ｘの断面図
【図１３】従来のコールドプレートを示す平面図
【図１４】図１３のコールドプレートのＹ−Ｙの断面図
１ グラファイトフィルム ２ 高分子層 ３ 金属層 ４ 断熱材 ５ 受熱体 ６ 冷媒流入配管 ７ 冷媒流出配管 ８ 発熱体 ９ フィン １０ 金属棒
フロントページの続き (72)発明者 江原 潤 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−105199（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−149012（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−149014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71156（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222620（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−51302（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/52 C04B 41/89,41/90
Claims (7)
- 【請求項１】 所定の高分子フィルムの熱処理によって
得られ、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラフ
ァイトフィルムを有し、前記グラファイトフィルムの一
部に切れ込みを入れ短冊状にして、前記短冊状の部分の
一部を束ねているグラファイト熱伝導体。 - 【請求項２】 所定の高分子フィルムの熱処理によって
得られ、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラフ
ァイトフィルムと、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリカーボ
ネート、ポリエステル、ポリベンツイミダゾール、ＡＢ
Ｓ、ポリスチレンまたはポリエチレンを含む高分子層と
の積層構造を有するグラファイト熱伝導体。 - 【請求項３】 所定の高分子フィルムの熱処理によって
得られ、熱伝導率が５００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるグラフ
ァイトフィルムを有し、前記グラファイトフィルム表面
に、反射膜として金属層が形成されているグラファイト
熱伝導体。 - 【請求項４】 所定の高分子フィルムを単体で炭化した
後複数枚積層するか、所定の高分子フィルムを複数枚積
層して炭化した後で、機械加圧下においてグラファイト
化を行うことにより得られるグラファイトブロックであ
って、そのグラファイト面が互いに平行に配向され、前
記グラファイト面の方向に熱伝導性を有するグラファイ
トブロックを前記グラファイト面と垂直な面で５ｍｍ以
下の厚さでカットすることにより厚さ方向に高熱伝導性
を有するグラファイト熱伝導体。 - 【請求項５】 短冊状あるいは繊維状に切断された所定
の高分子フィルムを一方向に配向させた後に、機械的圧
力下で炭素化およびグラファイト化を行うことにより得
られるグラファイトブロックであって、前記配向の方向
に熱伝導性を有するグラファイトブロックを前記配向の
方向と垂直な面で５ｍｍ以下の厚さでカットすることに
より厚さ方向に高熱伝導性を有するグラファイト熱伝導
体。 - 【請求項６】 略同心円状に巻き付けられた所定の高分
子フィルムを、機械的圧力下で炭素化およびグラファイ
ト化を行うことにより得られるグラファイトブロックで
あって、前記同心円の軸方向に熱伝導性を有するグラフ
ァイトブロックを前記同心円の軸方向と垂直な面で５ｍ
ｍ以下の厚さでカットすることにより厚さ方向に高熱伝
導性を有するグラファイト熱伝導体。 - 【請求項７】 所定の高分子フィルムが、４００ミクロ
ン以下の厚さを有するポリオキサジアゾール、芳香族ポ
リイミド、芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンビニ
レンのうちから選ばれた少なくとも一種類の高分子フィ
ルムであり、前記高分子フィルムを少なくとも２４００
℃以上の温度で熱処理して得られたものである請求項１
から６のいずれかに記載のグラファイト熱伝導体。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140075255A (ko) | 2012-12-11 | 2014-06-19 | 도레이첨단소재 주식회사 | 열확산 시트 및 그 제조방법 |
| KR20190122354A (ko) | 2018-04-20 | 2019-10-30 | 나노팀 주식회사 | 고방열 탄소시트 및 이의 제조방법 |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4085342B2 (ja) * | 1997-10-14 | 2008-05-14 | 松下電器産業株式会社 | 熱伝導部品およびそれを用いた熱接続構造体 |
| JP3934405B2 (ja) * | 2001-01-18 | 2007-06-20 | 大成ラミネーター株式会社 | グラファイトシートおよびグラファイトシートを用いた放熱装置 |
| JP4714371B2 (ja) | 2001-06-06 | 2011-06-29 | ポリマテック株式会社 | 熱伝導性成形体及びその製造方法 |
| JP3948000B2 (ja) | 2003-08-26 | 2007-07-25 | 松下電器産業株式会社 | 高熱伝導性部材及びその製造方法ならびにそれを用いた放熱システム |
| US7758842B2 (en) | 2003-09-02 | 2010-07-20 | Kaneka Corporation | Filmy graphite and process for producing the same |
| US7138029B2 (en) * | 2003-10-14 | 2006-11-21 | Advanced Energy Technology Inc. | Heat spreader for plasma display panel |
| US7276273B2 (en) * | 2003-10-14 | 2007-10-02 | Advanced Energy Technology Inc. | Heat spreader for display device |
| US7160619B2 (en) * | 2003-10-14 | 2007-01-09 | Advanced Energy Technology Inc. | Heat spreader for emissive display device |
| US6982874B2 (en) * | 2003-11-25 | 2006-01-03 | Advanced Energy Technology Inc. | Thermal solution for electronic devices |
| US8585998B2 (en) | 2004-06-16 | 2013-11-19 | Kaneka Corporation | Method for producing graphite film, and graphite film produced by the method |
| JP2006100659A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Kaneka Corp | 熱伝導性フィルム |
| WO2006057183A1 (ja) * | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Kaneka Corporation | グラファイトフィルムの製造方法 |
| JP4803515B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2011-10-26 | ティーエス ヒートロニクス 株式会社 | 面間伝熱プレート |
| KR100696517B1 (ko) * | 2005-05-02 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 플라즈마 디스플레이 모듈의 집적회로칩 방열 구조 및 이를구비한 플라즈마 디스플레이 모듈 |
| JP2007012913A (ja) | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Polymatech Co Ltd | 放熱シート及び放熱構造 |
| JP2007109743A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Kaneka Corp | 発光ダイオード |
| JP4927571B2 (ja) * | 2006-01-17 | 2012-05-09 | 古河電気工業株式会社 | 半導体素子、半導体モジュールおよび電子機器 |
| WO2007142273A1 (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | International Business Machines Corporation | 高熱伝導で柔軟なシート |
| JP4977424B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2012-07-18 | 株式会社カネカ | グラファイト複合フィルム |
| JP5268284B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2013-08-21 | 株式会社カネカ | グラファイトフィルムの製造方法およびその製造方法により作製されたグラファイトフィルム |
| WO2008143120A1 (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Kaneka Corporation | グラファイトフィルム及びグラファイト複合フィルム |
| CN101822134B (zh) * | 2007-09-07 | 2013-05-01 | 密执安特种矿石公司 | 分层的散热器及制造分层的散热器的方法 |
| JP2009200209A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Anritsu Corp | 半導体レーザ用パッケージおよび半導体レーザモジュール |
| JP2010050240A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Toyota Industries Corp | 熱伝導性樹脂シートの製造方法及び製造装置 |
| JP5252562B2 (ja) * | 2009-01-07 | 2013-07-31 | 住友電気工業株式会社 | 放熱シートの製造方法 |
| TWI587734B (zh) | 2009-03-26 | 2017-06-11 | 精工愛普生股份有限公司 | 有機ｅｌ裝置、有機ｅｌ裝置之製造方法、及電子機器 |
| JP2010234556A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Ube Ind Ltd | グラファイト・ポリイミド積層体 |
| JP2010251466A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Stanley Electric Co Ltd | 放熱性基板 |
| KR101450783B1 (ko) | 2009-06-22 | 2014-10-15 | 가부시키가이샤 가네카 | 그래파이트 필름 및 그래파이트 필름의 제조 방법 |
| CN102811948B (zh) * | 2010-03-10 | 2015-05-27 | 钟渊化学工业株式会社 | 炭化膜的制造方法及石墨膜的制造方法 |
| JP2011258755A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Denso Corp | 熱拡散体および発熱体の冷却装置 |
| JP2012076958A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Sekisui Chem Co Ltd | グラフェン複合材料及びグラフェン複合シートの製造方法 |
| JP5361852B2 (ja) * | 2010-12-17 | 2013-12-04 | 株式会社カネカ | フィルム状グラファイトとその製造方法 |
| US10347559B2 (en) | 2011-03-16 | 2019-07-09 | Momentive Performance Materials Inc. | High thermal conductivity/low coefficient of thermal expansion composites |
| CN105474290B (zh) | 2013-03-07 | 2019-06-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 显示装置 |
| JP5701334B2 (ja) * | 2013-05-13 | 2015-04-15 | 株式会社カネカ | フィルム状グラファイトの製造方法 |
| KR20160002427U (ko) * | 2013-11-05 | 2016-07-11 | 그라프텍 인터내셔널 홀딩스 인코포레이티드 | 흑연 물품 |
| KR101471397B1 (ko) * | 2014-06-13 | 2014-12-10 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트의 제조방법 |
| KR101473432B1 (ko) * | 2014-06-13 | 2014-12-16 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트의 제조방법 |
| KR101644096B1 (ko) | 2014-10-07 | 2016-07-29 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트 시트 제조를 위한 용기 |
| US20180023904A1 (en) * | 2014-12-18 | 2018-01-25 | Kaneka Corporation | Graphite laminates, processes for producing graphite laminates, structural object for heat transport, and rod-shaped heat-transporting object |
| WO2016104759A1 (ja) * | 2014-12-25 | 2016-06-30 | 株式会社カネカ | 熱輸送構造体およびその製造方法 |
| KR101656817B1 (ko) | 2015-05-13 | 2016-09-12 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트 시트 제조방법 및 이에 사용되는 원료 필름 롤 구조체 |
| JP2017001901A (ja) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 株式会社デンソー | 炭化物接合体及びその製造方法 |
| CN109863117B (zh) | 2016-10-19 | 2023-04-18 | 创业发展联盟技术有限公司 | 石墨/石墨烯复合材料、集热体、传热体、散热体及散热系统 |
| KR101851752B1 (ko) | 2016-10-21 | 2018-04-24 | 에스케이씨 주식회사 | 그라파이트 시트의 제조방법 |
| KR102094925B1 (ko) | 2018-05-03 | 2020-03-30 | 에스케이씨 주식회사 | 전자파 차폐능 및 열전도도가 우수한 다층 그라파이트 시트 및 이의 제조방법 |
| JP7631792B2 (ja) * | 2020-12-24 | 2025-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | 積層構造体、熱伝導構造体、及び熱伝導構造体の製造方法 |
| JPWO2024004355A1 (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | ||
| JP7824493B2 (ja) * | 2023-04-14 | 2026-03-04 | 株式会社カネカ | 異方性グラファイト複合体及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP25817793A patent/JP3345986B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140075255A (ko) | 2012-12-11 | 2014-06-19 | 도레이첨단소재 주식회사 | 열확산 시트 및 그 제조방법 |
| KR20190122354A (ko) | 2018-04-20 | 2019-10-30 | 나노팀 주식회사 | 고방열 탄소시트 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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