[发明专利]石墨膜及其制造方法

说明书

本申请是2009年12月29日递交的中国专利申请No.200880022608.7（国际申请号为PCT/JP2008/058910，发明名称为“石墨膜及石墨复合膜”）的分案申请。

技术领域

本发明涉及作为电子设备、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及其制造方法。

背景技术

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1～2g／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，将原料浸渍在酸中，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比，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1～2）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℃～1600℃的范围进行热处理的第1热处理工序、和进而在上限温度为2500℃～3100℃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。