改善石墨膜的平坦性的方法、以及石墨膜及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及平坦性得到改善的石墨膜及其制造方法、以及石墨膜的平坦性改善方 法。
【背景技术】
[0002] 散热构件被应用于搭载于计算机等各种电子或电气仪器的半导体元件及其它发 热构件等。散热构件中，在应用于大型制品时，石墨膜优选以卷成辊状的状态的高分子膜为 原料的长条且大面积的石墨膜，为了制造这样的石墨膜进行了研究。
[0003] 例如，提出了将宽250mmX长30m的高分子膜卷绕于外径150mm的碳质圆筒状内芯 来进行热处理的方法，可获得能容易地延长圆筒状的历程的长条且大面积的石墨膜(专利 文献1)。但是，该现有方法中，会如图1所示产生大的松弛度Zgs，无法抑制该松弛而制成平 坦性优良的石墨膜。该现有的石墨膜例如在进行与其它片材的层压时（参照图2)容易产生 缺陷，在卷绕于支管时(参照图3)等可能会发生不良情况。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本专利特开2006-327907号公报
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的技术问题
[0008] 本发明的目的是制造平坦性优良的石墨膜。
[0009] 解决技术问题所采用的技术方案
[0010] 即，本发明涉及以下技术内容。
[0011] (1)石墨膜的制造方法，其特征在于，包括平坦性矫正处理工序，该工序中，一边对 原料石墨膜施加压力，一边进行热处理直至2000°C以上。
[0012] (2)上述第（1)项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，平坦性矫正处理工序中 使用的原料石墨膜是经历过至少一次低于2000°C的温度条件的原料石墨膜。
[0013] (3)上述第（1)项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，碳化工序和平坦性矫正 处理工序包含在一连串的石墨制造工序中。
[0014] (4)上述第（1)~(3)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，原料石墨 膜的面方向的热扩散率为0 · 15cm2/s以上。
[0015] (5)上述第（1)~(4)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，实施所述 平坦性矫正处理工序，使JIS C2151中记载的松弛度评价中的石墨膜的松弛度Zgs除以石墨 膜的宽度Ugs而得的值Zgs/Ugs改善至0.2以下。
[0016] (6)上述第（1)~（5)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，所述平坦 性矫正处理工序中，在将原料石墨膜卷绕于内芯的状态下进行热处理。
[0017] (7)上述第（1)~(6)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，所述内芯 的直径为20mm以上。
[0018] (8)上述第（1)~（7)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，所述内芯 的热膨胀系数为0.3 X 10_6/K以上7.5 X 10_6/K以下。
[0019] (9)上述第（1)~(8)项中任一项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，在所述平 坦性矫正处理工序之前包括将原料石墨膜卷绕于内芯的卷绕工序。
[0020] (10)上述第(9)项所述的石墨膜的制造方法，其特征在于，卷绕工序中，以10Ν·πι/ m以上的卷缠强度卷缠原料石墨膜。
[0021] (11)石墨膜，该石墨膜是将碳化的聚酰亚胺膜在卷绕成辊状的状态下石墨化而得 的石墨膜，其特征在于，面方向的热扩散率为5.0cm2/s以上，厚度为7μπι以上120μπι以下，宽 度Ugs为100mm以上，面积为5m 2以上，而且JIS C2151中记载的松弛度评价中的松弛度Zgs除 以宽度Ugs而得的值Zgs/Ugs为0.2以下。
[0022] (12)石墨膜的平坦性矫正方法，其特征在于，一边对原料石墨膜施加压力，一边进 行热处理直至2000°C以上。
[0023]发明的效果
[0024] 利用本发明的石墨膜的制造方法，可获得平坦性优良的石墨膜。
[0025] 附图的简单说明
[0026] 图1是通过现有的制法制得的石墨膜的松弛状态。
[0027] 图2是贴合褶皱的概观（日文:概観)照片。
[0028] 图3是石墨膜的卷绕偏差缺陷的概观照片。
[0029] 图4是对片状的原料石墨膜的表面施加负荷的方法。
[0030] 图5是利用内芯的热膨胀将原料石墨膜撑开的方法。
[0031] 图6是卷绕工序的一例。
[0032]图7是本发明的碳化处理中使用的夹具。
[0033]图8是用于横向地进行石墨化工序的容器。
[0034]图9是JIS C2151中记载的松弛度的测定的示意图。
[0035] 图10是石墨化工序中的膜的不可逆的拉伸。
[0036] 图11是石墨膜的热扩散率测定样品的采集部位。
[0037]图12是层压试验的示意图。
[0038]图13是石墨膜的开裂缺陷。
[0039]图14是实施例1的平坦性矫正处理前后的石墨膜的松弛状态。
[0040] 图15是本发明的石墨膜的使用例。
[0041] 图16是采用具有扩张功能的内芯的平坦性矫正处理。
[0042]图17是用于利用热膨胀的差异来矫正片状膜的夹具。
[0043]实施发明的方式
[0044]本发明涉及一种石墨膜的平坦性矫正方法，其特征在于，一边对原料石墨膜施加 压力，一边进行热处理直至2000 °C以上。使用该平坦性矫正方法，可由原料石墨膜制造平坦 性得到改善的石墨膜。
[0045]本发明中，平坦性矫正处理是指矫正松弛来提高平坦性的处理。
[0046]〈原料石墨膜〉
[0047]本发明中，原料石墨膜是在2000°C的温度下不易发生尺寸变化的石墨膜，如果是 这样的石墨膜，则例如可以是高分子烧成型的石墨膜，也可以是天然石墨类的石墨膜。在 2000°C的温度下不易发生尺寸变化的含义如下所述:对于23°C下为50mm见方的原料石墨 膜，在不施加压力的状态下加热至2000°C，放置10分钟后，冷却至23°C，经过上述操作后，石 墨膜的一边的尺寸相对于该原料石墨膜的一边的尺寸(50mm)的伸长率在5%以下、较好为 3%以下、更好为1 %以下、进一步更好为0.5%以下的范围内。由于在2000°C的温度下不易 发生尺寸变化，因此进行平坦性矫正处理时可赋予石墨膜的平坦性(平滑性）。
[0048]本发明的原料石墨膜更好是在2400°C的温度下不易发生尺寸变化。原料石墨膜在 2400°C的温度下的尺寸变化可以是5%以下，较好为3%以下，更好为1 %以下，进一步更好 为0.5%以下。原料石墨膜在2400°C的温度下的尺寸变化的测定方法的详情示于实施例的 项目。
[0049] 本发明的原料石墨膜的薄片面内方向（也称面方向）的热扩散率较好为0.15cm2/s 以上，更好为2.0cm2/s以上，进一步更好为4.0cm2/s以上，特别好为7.0cm 2/s以上。
[0050] 原料石墨膜的面方向的热扩散率如果为0.15cm2/s以上，则石墨化充分进行，因此 热处理时的尺寸变化小，容易实施平坦性矫正处理。特别是将原料石墨膜卷绕于内芯、利用 内芯和原料石墨膜的热膨胀的差异来实施平坦性矫正处理的情况下，如果原料石墨膜的尺 寸变化小，则容易由内芯将原料石墨膜撑开，因此容易体现出平坦性矫正的效果。而且由于 转化成了强度高且柔软不易开裂的膜，因此也容易实施下述的卷绕操作。另外，原料石墨膜 的面方向的热扩散率如果为〇.15cm 2/s以上，则原料石墨膜的热传导顺畅，因此可均匀地实 施平坦性矫正处理。
[0051 ]原料石墨膜和石墨膜的热扩散率的测定方法示于实施例的项目。
[0052]本发明的原料石墨膜的XRD(反射法）测定中的002面峰的半峰宽较好为3度以下， 更好为1度以下，进一步更好为〇. 5度以下，特别好为0.3度以下。
[0053]半峰宽如果在3度以下，则石墨化充分进行，因此热处理时的尺寸变化小，容易实 施平坦性矫正处理。特别是将原料石墨膜卷绕于内芯、利用内芯和原料石墨膜的热膨胀的 差异来实施平坦性矫正处理的情况下，如果原料石墨膜的尺寸变化小，则容易由内芯将原 料石墨膜撑开，因此容易体现出平坦性矫正的效果。而且由于转化成了强度高且柔软不易 开裂的膜，因此也容易实施下述的卷绕操作。
[0054] 原料石墨膜和石墨膜的XRD(反射法)测定中的002面峰的半峰宽评价方法示于实 施例的项目。
[0055] 本发明的原料石墨膜的MIT耐弯折试验中的弯折次数较好为100次以上，更好为 500次以上，进一步更好为5000次以上，特别好为10000次以上。
[0056]原料石墨膜的MIT耐弯折试验中的弯折次数如果为100次以上，则是强度高且柔软 不易开裂的膜，因此也容易实施下述的卷绕操作。
[0057]原料石墨膜和石墨膜的MIT耐弯折试验的评价方法示于实施例的项目。
[0058]本发明的原料石墨膜的松弛度Zgs的大小与原料石墨膜的宽度Ugs有相关性。原料 石墨膜的宽度如果小，则松弛度减小。因此，本发明中，将原料石墨膜的每单位宽度的松弛 度值Zgs/Ugs作为平坦性的指标。对于经平坦性矫正的石墨膜，也将Zgs/Ugs作为平坦性的 指标。
[0059] 本发明的原料石墨膜的JIS(日本工业标准)C2151"电气用塑料薄膜试验方法"中 记载的松弛度评价中的松弛度Zgs除以宽度Ugs而得的值Zgs/Ugs大于0.2，进一步为0.23以 上，特别为〇. 25以上。平坦性差到Zgs/Ugs大于0.2的情况下，尤其可期待平坦性矫正处理工 序的效果。
[0060] 平坦性矫正处理工序后的石墨膜的Zgs/Ugs可以改善至0.2以下，较好为0.16以 下，更好为〇. 11以下。平坦性矫正处理工序后的石墨膜的Zgs/Ugs如果在0.2以下，则平坦性 得到充分改善，容易进行与其它片材的层压和支管上的卷绕。
[0061 ]原料石墨膜和石墨膜的Zgs/Ugs的测定方法示于实施例的项目。
[0062]平坦性矫正处理也可以欲改善平坦性的原料石墨膜或欲改变形状的原料石墨膜 为对象进行，石墨膜的制造工序中也可以追加平坦性矫正处理工序。
[0063]本发明中，也可以使用经历过至少一次低于2000Γ的温度条件的原料石墨膜来进 行平坦性矫正处理，从而获得平坦性得到矫正的石墨膜。经历过低于2000 °C的温度条件是 指将热处理而得的原料石墨膜暂时冷却至低于2000°C。通过冷却原料石墨膜，容易实施卷 绕工序等平坦性矫正处理的准备工作。
[0064]〈平坦性矫正方法〉
[0065]本发明中，矫正平坦性(是指矫正松弛来提高平坦性，本说明书中均相同）的方法 是指一边对原料石墨膜施加压力，一边以2000°C以上的温度加热，从而改善因松弛而平坦 性差的原料石墨膜的平坦性的方法。
[0066] 对原料石墨膜施加压力的方法无特别限制，可例举：1)对片状的原料石墨膜的表 面施加负荷的方法、2)将卷成辊状的原料石墨膜从内侧撑开的方法、3)拉伸原料石墨膜的 方法等。
[0067] 作为1)对片状的原料石墨膜的表面施加负荷的方法，可例举如下方法等:如图4所 示在膜表面载放重石，或者在热处理过程中实施挤压来施加压力。该方法中，矫正平坦性所 需的压力为5g/cm 2以上