石墨片的制造方法及石墨片用聚酰亚胺膜技术

本发明专利技术的目标是以较高生产性来提供热扩散率及层间强度良好的石墨片。通过一种石墨片的制造方法来达成所述目标，该制造方法包括将聚酰亚胺膜热处理至2800℃以上的工序，所述聚酰亚胺膜含有0.01重量％以上0.08重量％以下的无机微粒、以及含有0.018重量％以上0.032重量％以下的磷的非金属添加剂，所述石墨片的热扩散率为10.0cm2/s以上。/s以上。/s以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】石墨片的制造方法及石墨片用聚酰亚胺膜


[0001]本专利技术涉及石墨片的制造方法及石墨片用聚酰亚胺膜。

技术介绍

[0002]石墨片具有优越的散热特性，因此可以作为散热部件用于计算机等各种电子设备或电气设备所安装的半导体元件及其他发热部件等。
[0003]这样的石墨片可以通过烧制聚酰亚胺膜来获得。例如专利文献1的技术通过对含有无机微粒的聚酰亚胺膜进行烧制来制造石墨片。
[0004](现有技术文献)
[0005]专利文献1：日本国特开2014－136721号公报

技术实现思路

[0006](专利技术要解决的问题)
[0007]传统已知各种石墨片，但为了得到兼具热扩散率及层间强度的石墨片，仍然存在改善余地。尤其新发现的课题是：在欲得到具有高热扩散率的石墨片时，专利文献1的制造方法的层间强度低，石墨化工序中膜彼此熔粘，因此出现不良品从而使生产性降低。
[0008]本专利技术的一个方面的目的是提供石墨片的制造方法及石墨片用聚酰亚胺膜，该石墨片的制造方法是具有高热扩散率且层间强度改善了的石墨片的制造方法，通过防止石墨化中的膜的熔粘，能够以较高生产性来制造良好的石墨片。
[0009](用以解决问题的技术手段)
[0010]为解决上述课题，本专利技术人锐意研究，结果发现：以含有无机微粒及含磷的非金属添加剂且无机微粒及合计磷含量在规定范围内的聚酰亚胺膜作为原料，能够在具有高热扩散率且层间强度得到改善的石墨片的石墨化中防止膜彼此熔粘，从而以较高的生产性来制造石墨片，由此完成了本专利技术。本专利技术包括以下内容。
[0011]一种石墨片的制造方法，其包括将聚酰亚胺膜热处理至2800℃以上的工序，所述聚酰亚胺膜含有无机微粒及含磷的非金属添加剂，所述无机微粒的含量为0.01重量％以上0.08重量％以下，所述无机微粒与所述含磷的非金属添加剂的合计磷含量为0.018重量％以上0.032重量％以下，所述石墨片的热扩散率为10.0cm2/s以上。
[0012]一种石墨片用聚酰亚胺膜，
[0013]其含有无机微粒及含磷的非金属添加剂，
[0014]所述无机微粒的含量为0.01重量％以上0.08重量％以下，
[0015]所述无机微粒与所述含磷的非金属添加剂的合计磷含量为0.018重量％以上0.032重量％以下。
[0016](专利技术的效果)
[0017]根据本专利技术的一个方面，能够得到热扩散率及层间强度良好的石墨片。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的连续碳化工序及连续碳化装置的示意图。
[0019]图2是石墨化工序中的膜的设定方法的一例。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的一实施方式进行说明，但本专利技术不限定于此。本专利技术不限定为以下说明的各方案，可在说明书所示的范围内进行各种变更，对不同实施方式及实施例中分别揭载的技术手段进行适当组合而得到的实施方式及实施例也包含在本专利技术的技术范围内。另外，本说明书中记载的所有学术文献及专利文献均作为参考文献在本说明书中援引。另外，本说明书中，如无特别说明，则表示数值范围的“A～B”是指“A以上B以下”。
[0021]＜1.本专利技术的技术思想＞
[0022]专利文献1所述的通过传统石墨片制造方法来得到的石墨片在热扩散率及层间强度上存在问题。
[0023]为提供热扩散率及层间强度优越的石墨片的制造方法，本专利技术人锐意研究，结果首次发现：通过对在含有传统已知的无机微粒的基础上还(i)含有含磷的非金属添加剂且(ii)上述无机微粒与上述含磷的非金属添加剂所含的磷的含量(合计量)在一定范围内的聚酰亚胺膜进行热处理，能够提供热扩散率及层间强度优越的石墨片。另外，本专利技术人还首次发现：根据上述方法，能够防止石墨化工序中碳质膜的熔粘，从而以较高生产性来提供石墨片。
[0024]传统上，由含无机微粒的聚酰亚胺膜所构成的石墨片在热扩散率及层间强度上显著较差。在这种情况下，本专利技术人发现通过添加“含磷的非金属添加剂”，并且将“无机微粒与所述含磷的非金属添加剂的合计磷含量”控制在一定范围内，能够提供热扩散率及层间强度优越且能防止制造过程中膜熔粘的石墨片的制造方法。
[0025]关于通过上述石墨片的制造方法能够提供热扩散率及层间强度优越的石墨片的理由，本专利技术人推测如下。
[0026]石墨片的制造方法中，由聚酰亚胺膜碳化而形成的碳质膜在石墨化时，源自所述聚酰亚胺膜的无机微粒由于加热而升华。此时，传统上使用的无机微粒(例如钙)与碳的亲和性高，因此一边与形成石墨片的碳(石墨)反应一边升华。由此，石墨片中的石墨的取向被干扰，该石墨片的热扩散率及层间强度降低。
[0027]另一方面，含磷的非金属添加剂在升华时不会干涉石墨的取向。因此，石墨的取向得以维持，从而该石墨片的热扩散率及层间强度的降低得到抑制。
[0028]＜2.石墨片的制造方法＞
[0029]本专利技术的一个方面的石墨片的制造方法包括将无机微粒的含量为0.01重量％以上0.08重量％以下且合计磷含量为0.018重量％以上0.032重量％以下的聚酰亚胺膜热处理至2800℃以上的工序即可。本说明书中，有时将“本专利技术的一个方面的石墨片的制造方法”称为“本制造方法”。
[0030]本制造方法是在非活性气体气氛下及减压下对聚酰亚胺膜进行热处理的、所谓高分子热解法。具体而言，通过以下工序得到石墨片：碳化工序，将聚酰亚胺膜预热至1000℃左右的温度，从而得到碳化了的聚酰亚胺膜；石墨化工序，将经碳化工序制作的碳化了的聚
酰亚胺膜热处理(加热)至2800℃以上的温度，从而石墨化；以及对石墨进行压缩的任意的压缩工序。碳化工序及石墨化工序可以连续进行，或者可以先完成碳化工序，然后单独仅进行石墨化工序。
[0031](碳化工序)
[0032]碳化工序是将聚酰亚胺膜热处理至1000℃左右的温度，从而使聚酰亚胺膜碳化(碳素化)的工序。碳化工序中的聚酰亚胺膜的碳化方法并无特别限定，例如可以在将长方形的聚酰亚胺膜层积了的状态下进行碳化，或者使卷体状的聚酰亚胺膜在卷体状态下碳化，或者从卷体状聚酰亚胺膜放出膜并连续地进行碳化。其中，从卷体状聚酰亚胺膜放出膜并连续地进行碳化的连续碳化方式具有优越的生产性，因此优选。碳化工序在减压下或非活性气体中进行，优选将氮气用作非活性气体。本说明书中，有时将经碳化工序得到的碳化了的聚酰亚胺膜称为碳质膜。
[0033](石墨化工序)
[0034]石墨化工序是将碳化工序中得到的碳质膜热处理至2800℃以上的温度，从而使碳质膜石墨化的工序。石墨化工序也可以说是对碳质膜进行热处理从而得到石墨片的工序。石墨化工序中，对碳化工序中得到的碳质膜进行热处理时的温度(最高温度)例如优选2800℃以上、2900℃以上、或3000℃以上。上限并无特别限定，优选3300℃以下，更优选3200℃以下。石墨化工序中，对碳化工序中得到的碳质膜进行热处理时的温度(最高温度)为2800℃以上，则具有所得到的石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种石墨片的制造方法，其包括将聚酰亚胺膜热处理至2800℃以上的工序，所述聚酰亚胺膜含有无机微粒及含磷的非金属添加剂，并且，所述无机微粒的含量为0.01重量％以上0.08重量％以下，所述无机微粒与所述含磷的非金属添加剂的合计磷含量为0.018重量％以上0.032重量％以下，所述石墨片的热扩散率为10.0cm2/s以上。2.根据权利要求1所述的石墨片的制造方法，其中，所述无机微粒是磷酸氢钙或磷酸钙。3.根据权利要求1或2所述的石墨片的制造方法，其中，所述含磷的非金属添加剂是有机磷化合物。4.根据权利要求3所述的石墨片的制造方法，其中，所述有机磷化合物的磷的化合价为5价。5.根据权利要求1～4中任一项所述的石墨片的制造方法，其中，在针对所述含磷的非金属添加剂的TG
‑
DTA测定中，所述含磷的非金属添加剂的减重率达到5％的温度为200℃以上。6.根据权利要求1～5中任一项所述的石墨片的制造方法，其特征在于，所述石墨片以卷体状来石墨化。7.根据权利要求1～6中任一项所述的石墨片的制造方法，其中，所述聚酰亚胺膜的厚度为37μm～160μm。8.根据权利要求1～7中任一项所述的石墨片的制造方法，其中，所述聚酰亚胺膜含有4，4
’
－二氨基二苯醚。9.根据权利要求1～8中任一项所述的石墨片的制造方法，其中，所述石墨片的厚度为16μm～85μm。10.根据权利要求1～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林幹明，稻叶启介，尾崎雅司，松谷晃男，
申请(专利权)人：株式会社钟化，
类型：发明
国别省市：