JP2005075672A - Molded product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形体に関する。特に、炭素系物質を含む材料で構成された成形体に関する。 The present invention relates to a molded body. In particular, it is related with the molded object comprised with the material containing a carbonaceous substance.
半導体チップに接合して用いられるヒートシンクのような冷却用部材には、優れた熱伝導性（高い熱伝導率）が求められる。
従来、このような冷却用部材には、主として、合金等の金属材料で構成されたものが用いられてきた。しかしながら、金属材料は、一般に、比重（密度）が大きく、用途（例えば、モバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータ等）によっては、製品の軽量化にとって極めて不利であった。また、マグネシウム合金のような比較的比重の小さい金属材料も開発されているが、さらなる軽量化、熱伝導性の向上が求められている。
A cooling member such as a heat sink used by being bonded to a semiconductor chip is required to have excellent thermal conductivity (high thermal conductivity).
Conventionally, such a cooling member has been mainly composed of a metal material such as an alloy. However, the metal material generally has a large specific gravity (density), which is extremely disadvantageous for reducing the weight of the product depending on the application (for example, a mobile (or notebook) personal computer). In addition, metal materials having a relatively low specific gravity such as magnesium alloys have been developed, but further weight reduction and improved thermal conductivity are required.
一方、近年、熱伝導性に優れ、かつ、低比重のグラファイト（黒鉛）を用いた成形体を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような方法では、得られる成形体はフィルム形状を有するものとなり、比較的肉厚の大きい成形体や、複雑な形状を有する成形体を製造するのは困難であった。また、このような方法で得られる成形体（フィルム）では、厚み方向に対して垂直な方向（主面方向）にのみ熱伝導が優れており、厚み方向では熱伝導が良くないという課題を有していた。 On the other hand, in recent years, there has been proposed a method for producing a molded body using graphite (graphite) having excellent thermal conductivity and low specific gravity (see, for example, Patent Document 1). However, in such a method, the obtained molded product has a film shape, and it has been difficult to produce a molded product having a relatively large thickness or a molded product having a complicated shape. In addition, the molded body (film) obtained by such a method has a problem that heat conduction is excellent only in a direction (main surface direction) perpendicular to the thickness direction, and heat conduction is not good in the thickness direction. Was.
本発明の目的は、熱伝導性に優れた成形体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a molded article excellent in thermal conductivity.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の成形体は、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料で構成され、
前記材料中で、前記繊維状炭素系物質と前記グラファイトとが、互いに接合されていることを特徴とする。
これにより、熱伝導性に優れた成形体を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The molded body of the present invention is composed of a material containing a fibrous carbonaceous material and graphite,
In the material, the fibrous carbonaceous material and the graphite are bonded to each other.
Thereby, the molded object excellent in heat conductivity can be provided.
本発明の成形体では、前記繊維状炭素系物質は、主としてカーボンナノチューブで構成されたものであることが好ましい。
これにより、成形体としての熱伝導性が特に優れたものになるとともに、成形体の機械的強度も向上する。
本発明の成形体では、前記繊維状炭素系物質と第１の樹脂系材料とを含む組成物を焼成する焼成工程を経て製造されたものであることが好ましい。
これにより、繊維状炭素系物質とグラファイトとの接合強度を特に優れたものとすることができ、成形体としての熱伝導性が特に優れたものになるとともに、成形体の機械的強度も向上する。
In the molded article of the present invention, the fibrous carbonaceous material is preferably mainly composed of carbon nanotubes.
Thereby, the thermal conductivity as the molded body becomes particularly excellent, and the mechanical strength of the molded body is improved.
The molded body of the present invention is preferably manufactured through a firing step of firing a composition containing the fibrous carbon-based material and the first resin-based material.
As a result, the bonding strength between the fibrous carbonaceous material and graphite can be made particularly excellent, the thermal conductivity as the molded body becomes particularly excellent, and the mechanical strength of the molded body is also improved. .
本発明の成形体では、前記第１の樹脂系材料は、易黒鉛化性を有する材料であることが好ましい。
これにより、繊維状炭素系物質に接合するグラファイトを効率よく生成することができるとともに、成形体中におけるグラファイトの含有率を容易かつ確実に制御することができる。
In the molded body of the present invention, the first resin material is preferably a material having graphitizability.
Thereby, the graphite bonded to the fibrous carbon-based material can be efficiently generated, and the graphite content in the molded body can be easily and reliably controlled.
本発明の成形体では、前記第１の樹脂系材料は、ポリオキシオキサジアゾール、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレンおよびこれらの前駆体よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであることが好ましい。
これにより、繊維状炭素系物質に接合するグラファイトを効率よく生成することができるとともに、成形体中におけるグラファイトの含有率を容易かつ確実に制御することができる。
In the molded article of the present invention, the first resin material comprises polyoxyoxadiazole, polyamide, polyimide, polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polyparaphenylene vinylene, and precursors thereof. It is preferable that it contains at least one selected from the group.
Thereby, the graphite bonded to the fibrous carbon-based material can be efficiently generated, and the graphite content in the molded body can be easily and reliably controlled.
本発明の成形体では、前記組成物中における前記繊維状炭素系物質の含有率が５０〜９０ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、得られる成形体の熱伝導性を特に優れたものとするとともに、優れた形状の安定性を発揮することができる。
本発明の成形体では、前記焼成工程の後に、第２の樹脂系材料を含浸させる含浸工程を経て製造されたものであることが好ましい。
これにより、成形体の機械的強度が特に優れたものになる。
In the molded body of the present invention, the content of the fibrous carbonaceous material in the composition is preferably 50 to 90 wt%.
Thereby, while making the heat conductivity of the molded object obtained especially excellent, the stability of the outstanding shape can be exhibited.
The molded body of the present invention is preferably manufactured through an impregnation step of impregnating the second resin material after the firing step.
Thereby, the mechanical strength of the molded body becomes particularly excellent.
本発明の成形体では、前記第２の樹脂系材料は、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂およびこれらの前駆体よりなる群から選択される少なくとも１種を含むものであることが好ましい。
これにより、成形体の機械的強度が特に優れたものになるとともに、第２の樹脂系材料の組成等に応じて、成形体としてのガスバリア性、液体不透過性、耐熱性、加工性等の他の特性のさらなる向上を図ることができる。
In the molded article of the present invention, the second resin material is selected from the group consisting of polyimide resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyurethane resin, and precursors thereof. It is preferable that it contains at least one kind.
As a result, the mechanical strength of the molded body becomes particularly excellent, and depending on the composition of the second resin material, the gas barrier properties, liquid impermeability, heat resistance, workability, etc. as the molded body It is possible to further improve other characteristics.
本発明によれば、熱伝導性に優れた成形体を提供することができる。 According to this invention, the molded object excellent in heat conductivity can be provided.
以下、本発明の成形体の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の成形体の好適な実施形態について、そのミクロ構造を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、成形体１は、繊維状炭素系物質２とグラファイト（黒鉛）３とを含む材料で構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the molded article of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the microstructure of a preferred embodiment of the molded body of the present invention.
As shown in FIG. 1, the molded body 1 is composed of a material including a fibrous
繊維状炭素系物質２としては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ＣＮナノチューブ、ＣＮナノファイバー、ＢＣＮナノチューブ、ＢＣＮナノファイバー、炭素繊維（例えば、気相成長により調製されたもの）等が挙げられるが、この中でも特に、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーを含むものであるのが好ましく、カーボンナノチューブを含むものであるのがより好ましく、主としてカーボンナノチューブで構成されるものであるのがさらに好ましい。繊維状炭素系物質２がこのような材料で構成されたものであると、成形体１としての熱伝導性が特に優れたものになるとともに、成形体１の機械的強度（形状の安定性）も向上する。
また、繊維状炭素系物質２は、１本鎖構造（分岐鎖を有さない直鎖状構造）を有するものであってもよいし、分岐鎖構造を有するものであってもよい。
Examples of the fibrous carbon-based
Moreover, the fibrous
グラファイト３は、天然黒鉛、人造黒鉛等、いかなるものであってもよいが、後述するように、繊維状炭素系物質２と第１の樹脂系材料とを含む組成物を焼成（焼結）することにより、第１の樹脂系材料が炭化（グラファイト化）したものであるのが好ましい。
成形体１中においては、繊維状炭素系物質２とグラファイト３とが、互いに接合されている。このように、本発明においては、成形体は、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料で構成され、かつ、繊維状炭素系物質とグラファイトとが、互いに接合されていることを特徴とする。また、繊維状炭素系物質とグラファイトとが互いに接合された構成（特に、繊維状炭素系物質とグラファイトとが接合し、３次元的なネットワークを形成した構成）を有するものであることにより、成形体は、熱伝導性（伝熱性）に優れたものとなり、成形体が、比較的肉厚の大きい（厚肉の）部材（例えば、肉厚が１０ｍｍ以上の部材）であっても、十分な伝熱性（放熱性、抜熱性）を発揮することができる。したがって、本発明の成形体は、例えば、冷却用部材、ノートパソコンやビデオプロジェクター等の筐体で放熱を必要とする箇所を構成する部材等、優れた熱伝導性が要求されるような部材に、好適に適用することができる。なお、本明細書中において、「接合」とは、物理的な結合や、化学的な結合（共有結合等）を含む概念である。
The
In the molded body 1, the fibrous
また、本発明の成形体では、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料で構成されており、これにより、十分な熱伝導性を発揮することができるので、従来のように、構成材料として合金等の金属材料を用いなくてもよい。これにより、成形体（および、後述するような仮成形体、焼成体）の加工性が特に優れたものとなり、製造工程中における加工、製造後における加工（例えば、バリ取り等）を比較的容易に行うことができる。その結果、複雑な形状の成形体や、微小な成形体であっても、容易かつ確実に製造することが可能である。しかも、本発明においては、成形体が繊維状炭素系物質を含むものであるため、成形体の機械的強度、弾性等の特性も特に優れたものとすることができる。すなわち、本発明においては、製造時等における優れた加工性と、機械的強度、弾性等成形体としての優れた特性とを両立することができる。 In addition, the molded body of the present invention is composed of a material containing a fibrous carbon-based substance and graphite, and thereby can exhibit sufficient thermal conductivity. It is not necessary to use a metal material such as an alloy. Thereby, the workability of the molded body (and a temporary molded body and a fired body as will be described later) becomes particularly excellent, and processing during the manufacturing process and processing after manufacturing (for example, deburring, etc.) are relatively easy. Can be done. As a result, even a molded body having a complicated shape or a small molded body can be easily and reliably manufactured. In addition, in the present invention, since the molded body contains a fibrous carbonaceous material, the molded body can have particularly excellent characteristics such as mechanical strength and elasticity. That is, in the present invention, it is possible to achieve both excellent workability during production and the like, and excellent properties such as mechanical strength and elasticity.
このように、本発明の成形体は、少なくとも、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料で構成されたものであればよいが、本実施形態の成形体１は、構成成分として、さらに、樹脂（第２の樹脂系材料）４を含んでいる。これにより、例えば、成形体１の機械的強度が特に優れたものとなる。
樹脂４を構成する成分は、特に限定されないが、例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらから選択される少なくとも１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、成形体１の機械的強度を特に優れたものとするとともに、樹脂４の組成等に応じて、成形体１としてのガスバリア性、液体不透過性、耐熱性、加工性、耐薬品性（例えば、耐酸性等）、耐水性さらに難燃性等の他の特性のさらなる向上を図ることができる。例えば、樹脂４としてポリイミドを含むものを用いた場合には、成形体１の耐熱性を特に優れたものとすることができ、樹脂４としてフェノール樹脂を含むものを用いた場合には、成形体１の耐酸性、耐水性さらに難燃性を特に優れたものとすることができる。
As described above, the molded body of the present invention only needs to be made of a material containing at least a fibrous carbonaceous material and graphite. However, the molded body 1 of the present embodiment further includes, as constituent components, Resin (second resin material) 4 is included. Thereby, for example, the mechanical strength of the molded body 1 becomes particularly excellent.
Although the component which comprises resin 4 is not specifically limited, For example, a polyimide, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a polyurethane resin etc. are mentioned, At least 1 sort (s) selected from these, or Two or more kinds can be used in combination. As a result, the mechanical strength of the molded body 1 is particularly excellent, and the gas barrier property, liquid impermeability, heat resistance, workability, chemical resistance as the molded body 1 depending on the composition of the resin 4 and the like. It is possible to further improve other characteristics such as acid resistance (for example, acid resistance), water resistance, and flame retardancy. For example, when a resin containing polyimide is used as the resin 4, the heat resistance of the molded body 1 can be made particularly excellent. When a resin 4 containing a phenol resin is used, the molded body is used. The acid resistance, water resistance, and flame resistance of 1 can be made particularly excellent.
成形体１中における繊維状炭素系物質２の含有率（含有量）は、特に限定されないが、５０〜９８ｗｔ％であるのが好ましく、８０〜９０ｗｔ％であるのがより好ましく、８５〜９０ｗｔ％であるのがさらに好ましい。成形体１中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記下限値未満であると、成形体１の用途等によっては、十分な熱伝導性を発揮させるのが困難になる可能性がある。一方、成形体１中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記上限値を超えると、繊維状炭素系物質２以外の成分（グラファイト、樹脂４等）の含有率が相対的に低下するため、例えば、繊維状炭素系物質２とグラファイト３との接合箇所（接合点）の数が低下し、成形体１の用途等によっては、成形体１としての熱伝導性、機械的強度を十分に発揮させるのが困難になる可能性がある。
Although the content rate (content) of the fibrous
また、成形体１は、室温付近（例えば、２０℃）での熱伝導率が、８０［Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１］以上であるのが好ましい。このような条件を満足することにより、冷却用部材等のように、特に優れた熱伝導性が要求される部材に、成形体１をより好適に適用することができる。特に、本発明では、金属材料を含まなくても優れた熱伝導性を発揮することができるので、従来の金属材料で構成されていた部材に代わり、本発明の成形体を適用することにより、部材の軽量化、成形性の向上等、優れた効果が得られる。 Moreover, it is preferable that the molded object 1 is 80 [W * m < -1 > * K <-1 >] or more in thermal conductivity near room temperature (for example, 20 degreeC). By satisfying such conditions, the molded body 1 can be more suitably applied to a member that requires particularly excellent thermal conductivity, such as a cooling member. In particular, in the present invention, it is possible to exhibit excellent thermal conductivity even without including a metal material, so by applying the molded body of the present invention instead of a member composed of a conventional metal material, Excellent effects such as weight reduction of members and improvement of moldability can be obtained.
なお、成形体１中には、前述したような、繊維状炭素系物質２、グラファイト３、樹脂４以外の成分が含まれていてもよい。例えば、成形体１中には、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、可塑剤、酸化防止剤、着色剤、光沢剤、各種フィラー、等が含まれていてもよい。
The molded body 1 may contain components other than the fibrous carbon-based
次に、成形体１の製造方法の一例について説明する。
本実施形態の製造方法は、繊維状炭素系物質２と第１の樹脂系材料とを含む材料を混合し、成形体形成用組成物を得る工程（組成物調製工程）と、前記組成物を所定の形状に成形し、仮成形体を得る工程（成形工程）と、前記仮成形体を焼成し、焼成体（焼結体）を得る工程（焼成工程）と、前記焼成体に第２の樹脂系材料を含浸させる工程（含浸工程）とを有する。以下、各工程について詳細に説明する。
Next, an example of the manufacturing method of the molded object 1 is demonstrated.
The manufacturing method of this embodiment mixes the material containing the fibrous
［組成物調製工程］
まず、繊維状炭素系物質２と第１の樹脂系材料とを含む材料を混合する（混合工程）。これにより、成形体形成用の組成物（成形体形成用組成物）を得ることができる。
第１の樹脂系材料としては、黒鉛化が容易な材料（易黒鉛化材料）であるのが好ましく、このような材料としては、例えば、ポリオキシオキサジアゾール、ポリアミド（特に、芳香族ポリアミド）、ポリイミド（特に、芳香族ポリイミド）、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンビニレンおよびこれらの前駆体（例えば、当該樹脂に対応するモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、プレポリマー等）等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。このような材料を用いることにより、繊維状炭素系物質２に接合するグラファイト３を効率よく生成することができるとともに、得られる成形体１中におけるグラファイト３の含有率を容易かつ確実に制御することができる。また、このように、第１の樹脂系材料としては、樹脂そのものに限らず、樹脂の前駆体を用いることができる。
[Composition preparation step]
First, a material containing the fibrous
The first resin material is preferably a material that is easily graphitized (graphitizable material). Examples of such a material include polyoxyoxadiazole, polyamide (particularly aromatic polyamide), and the like. , Polyimide (especially aromatic polyimide), polybenzimidazole, polybenzobisthiazole, polybenzoxazole, polyparaphenylene vinylene and precursors thereof (for example, monomers, dimers, trimers, oligomers, prepolymers corresponding to the resin) Etc.) can be used, and one or more selected from these can be used in combination. By using such a material, the
本工程に供される材料（繊維状炭素系物質２と第１の樹脂系材料とを含む材料）は、適度な流動性を有するものであるのが好ましい。これにより、組成物（成形体形成用組成物）を、各成分がより均一に混ざり合ったものとして得ることができる。その結果、最終的に得られる成形体１を、特性の安定性（例えば、各部位での、熱伝導率の均一性や、外的応力に対する安定性の均一性等）に優れたものとすることができる。また、各成分がより均一に混ざり合ったものを組成物（成形体形成用組成物）として用いることにより、後述する焼成工程等における仮成形体の各部位における収縮率のバラツキをより小さいものとすることができ、最終的に得られる成形体１の寸法を、設計値からの誤差がより小さいものとすることができる。
The material (material containing the fibrous carbon-based
また、本工程に供される材料中には、繊維状炭素系物質２、第１の樹脂系材料以外の成分が含まれていてもよい。例えば、他の成分の少なくとも一部を溶解、分散させることが可能な溶媒、分散媒や、溶解補助剤、分散剤、分散助剤、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、可塑剤、酸化防止剤、着色剤、光沢剤、各種フィラー等が含まれていてもよい。本工程に供される材料中に、溶媒、分散媒、溶解補助剤、分散剤、分散助剤、可塑剤等が含まれることにより、例えば、材料の流動性を向上させ、本工程を効率よく行うことができ、また、後述する成形工程での組成物の成形性を向上させることができる。
Moreover, components other than the fibrous
本工程で得られる組成物（成形体形成用組成物）中における繊維状炭素系物質２の含有率は、特に限定されないが、５０〜９８ｗｔ％であるのが好ましく、８０〜９２ｗｔ％であるのがより好ましく、８５〜９２ｗｔ％であるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られる成形体１は、特に優れた熱伝導性を有するとともに、優れた形状の安定性を有するものとすることができる。これに対し、組成物中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記下限値未満であると、最終的に得られる成形体１は、その用途等によっては、十分な熱伝導性を発揮するのが困難となる可能性がある。また、組成物中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記上限値を超えると、後述する成形工程における組成物の成形性が低下するとともに、最終的に得られる成形体１の機械的強度が低下する傾向を示す。
また、必要に応じて、上記のような混合の後（または、上記のような混合に代えて）、混練処理（混練工程）を施してもよい。これにより、各成分がより均一に混ざり合った組成物（成形体形成用組成物）を得ることができる。
Although the content rate of the fibrous
Moreover, you may perform a kneading | mixing process (kneading process) after the above mixing (or replacing with the above mixing) as needed. Thereby, the composition (composition for forming a molded body) in which the components are mixed more uniformly can be obtained.
［成形工程］
次に、前記工程で得られた組成物を所定の形状に成形し、仮成形体を得る。仮成形体の形状は、特に限定されないが、成形体に対応する形状（ただし、後述する焼成工程等での収縮分を見込んだ形状）に、成形することができる。このように、目的とする成形体１に対応する形状の仮成形体を作製することにより、後の工程における、研削、研磨等の機械加工等を省略または簡素化することができ、このような機械加工等に伴う削りかすの発生を好適に防止することができる。
[Molding process]
Next, the composition obtained in the above step is molded into a predetermined shape to obtain a temporary molded body. The shape of the temporary molded body is not particularly limited, but the temporary molded body can be molded into a shape corresponding to the molded body (however, a shape that allows for shrinkage in a firing step described later). Thus, by producing a temporary molded body having a shape corresponding to the target molded body 1, machining such as grinding and polishing in the subsequent steps can be omitted or simplified. The generation of shavings accompanying machining or the like can be suitably prevented.
組成物の成形方法は、特に限定されず、目的とする成形体１の形状等に応じて、圧縮成形（プレス成形）、押出成形、射出成形、カレンダー成形等を選択することができる。
また、成形時には、繊維状炭素と繊維状炭素の距離ができるだけ近づくように圧力をかけるのが好ましい。これにより、得られる成形体１中の広範囲にわたって、第２の樹脂材料をより規則正しくグラファイト化させることができる。また、繊維状炭素を接近させることにより、グラファイト化の条件（例えば、温度等）を緩和することができる。
なお、仮成形体の形状寸法は、以後の焼成工程等での収縮分を見込んで決定される。
The molding method of the composition is not particularly limited, and compression molding (press molding), extrusion molding, injection molding, calendar molding, or the like can be selected according to the shape of the target molded body 1 or the like.
In molding, it is preferable to apply pressure so that the distance between the fibrous carbon and the fibrous carbon is as close as possible. Thereby, the 2nd resin material can be more regularly graphitized over the wide range in the molded object 1 obtained. Moreover, the conditions (for example, temperature etc.) of graphitization can be eased by making fibrous carbon approach.
Note that the shape and size of the temporary molded body is determined in consideration of the shrinkage in the subsequent firing step and the like.
また、成形時または成形後に、熱処理を施してもよい（例えば、過熱しつつ圧縮する熱プレス成形を行ってもよい）。これにより、例えば、組成物の固化を促進し、仮成形体の形状の安定性を向上させることができ、後述する焼成工程等における不本意な変形等をより確実に防止することができるとともに、最終的に得られる成形体１における繊維状炭素系物質２とグラファイト３との接合状態をより好適なものとすることができる。このような熱処理を施す場合における処理温度は、組成物の構成成分や各成分の含有率等により異なる。
Moreover, you may heat-process at the time of shaping | molding or after shaping | molding (For example, you may perform the hot press shaping | molding compressed while overheating). Thereby, for example, the solidification of the composition can be promoted, the stability of the shape of the temporary molded body can be improved, and unintentional deformation or the like in the firing step described later can be more reliably prevented, The joining state of the fibrous
本工程で得られる仮成形体中における繊維状炭素系物質２の含有率は、特に限定されないが、５０〜９８ｗｔ％であるのが好ましく、８０〜９２ｗｔ％であるのがより好ましく、８５〜９２ｗｔ％であるのがさらに好ましい。これにより、最終的に得られる成形体１は、特に優れた熱伝導性を有するとともに、優れた形状の安定性を有するものとすることができる。これに対し、仮成形体中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記下限値未満であると、最終的に得られる成形体１は、その用途等によっては、十分な熱伝導性を発揮するのが困難となる可能性がある。また、仮成形体中における繊維状炭素系物質２の含有率が前記上限値を超えると、最終的に得られる成形体１の機械的強度が低下する傾向を示す。
Although the content rate of the fibrous
［焼成工程（焼成処理）］
次に、前記工程で得られた仮成形体を焼成し、焼成体を得る。これにより、仮成形体中の第１の樹脂系材料が炭化（グラファイト化）することによりグラファイト３となり、繊維状炭素系物質２と生成したグラファイト３とが接合する。このように、繊維状炭素系物質２と生成したグラファイト３とが接合することにより（特に、繊維状炭素系物質２とグラファイト３とが接合し、３次元的なネットワークを形成することにより）、最終的に得られる成形体１は、特に熱伝導性に優れたものとなり、成形体１が、比較的肉厚の大きい（厚肉の）部材（例えば、肉厚が１０ｍｍ以上の部材）であっても、十分な伝熱性（放熱性）を発揮することができる。
[Baking process (firing process)]
Next, the temporary molded body obtained in the above step is fired to obtain a fired body. Thus, the first resin material in the temporary molded body is carbonized (graphitized) to become
前述したように、本発明の成形体は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、本実施形態のように、繊維状炭素系物質２と第１の樹脂系材料とを含む組成物（仮成形体）を焼成する工程を経て製造されたものであると、繊維状炭素系物質２とグラファイト３との接合強度を特に優れたものとすることができ、成形体１の熱伝導性を特に優れたものにすることができるとともに、成形体１の機械的強度も向上する。
As described above, the molded body of the present invention may be manufactured by any method, but as in the present embodiment, the composition including the fibrous carbon-based
焼成温度は特に限定されないが、易黒鉛化性を有する材料を用いた場合、２５００〜３０００℃であるのが好ましい。このような温度で焼成を行うことにより、より緻密で、繊維状炭素系物質２とグラファイト３との接合強度が大きい焼成体が得られる。その結果、最終的に得られる成形体１も、特に優れた熱伝導性を有し、かつ、形状の安定性等に優れたものとなる。
The firing temperature is not particularly limited, but is preferably 2500 to 3000 ° C. when a material having graphitizability is used. By firing at such a temperature, a fired body that is denser and has a higher bonding strength between the fibrous
また、本工程は、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２等の不活性ガス雰囲気中または真空、減圧下（例えば、１×１０−２Ｔｏｒｒ以下）で行うのが好ましい。これにより、焼成体（成形体１）中におけるグラファイトの含有率をより確実に制御することができる。
なお、本工程は、２回以上に分けて行ってもよい。本発明の成形体の製造方法は、例えば、比較的温和な条件での仮焼成工程（仮焼成処理）の後に、本焼成工程（本焼成処理）を有するものであってもよい。これにより、第１の樹脂系材料と分解反応と、グラファイト化とを効率よく進行させることができる。
In addition, this step is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as Ar, He, Ne, or N 2 or in vacuum and under reduced pressure (for example, 1 × 10 −2 Torr or less). Thereby, the content rate of the graphite in a sintered body (molded body 1) can be controlled more reliably.
Note that this step may be performed in two or more steps. The method for producing a molded body of the present invention may include, for example, a main baking step (main baking treatment) after a temporary baking step (preliminary baking treatment) under relatively mild conditions. Thereby, the 1st resin system material, decomposition reaction, and graphitization can be advanced efficiently.
なお、第１の樹脂系材料は、本工程において、そのほぼ全体がグラファイト化されるものであってもよいし、その一部のみがグラファイト化されるものであってもよい。例えば、焼成工程後の焼成体（または成形体１）中には第１の樹脂系材料に由来する樹脂状の分子構造が含まれていてもよいし、また、本工程において、第１の樹脂系材料の一部がグラファイト以外の炭素系物質（例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、繊維状炭素系物質等）に変換されてもよい。 Note that the first resin material may be substantially graphitized in this step, or only a part of the first resin material may be graphitized. For example, the fired body (or molded body 1) after the firing step may contain a resinous molecular structure derived from the first resin material, and in this step, the first resin Even if a part of the carbonaceous material is converted into a carbonaceous material other than graphite (for example, hard carbon, soft carbon, glassy carbon, amorphous carbon, fullerene, diamond, diamond-like carbon (DLC), fibrous carbonaceous material, etc.) Good.
［含浸工程］
その後、前記工程で得られた焼成体に第２の樹脂系材料を含浸させる。これにより、成形体１が得られる。
このように、本実施形態においては、焼成体に第２の樹脂系材料を含浸させる工程を有する。これにより、成形体１の機械的強度を特に優れたものとすることができる。
[Impregnation process]
Thereafter, the fired body obtained in the above step is impregnated with the second resin material. Thereby, the molded object 1 is obtained.
Thus, in the present embodiment, there is a step of impregnating the fired body with the second resin material. Thereby, the mechanical strength of the molded body 1 can be made particularly excellent.
焼成体への第２の樹脂系材料の含浸は、いかなる方法で行うものであってもよいが、例えば、液状の第２の樹脂系材料中に焼成体を浸漬する方法（ディッピング法）、ドクターブレード、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター等の各種塗布法等の方法により行うことができる。また、焼成体への第２の樹脂系材料の含浸は、真空含浸（減圧含浸）、過圧含浸等により行ってもよい。 The impregnation of the fired body with the second resin material may be performed by any method. For example, a method of dipping the fired body in the liquid second resin material (dipping method), doctor It can be performed by various coating methods such as blade, brush coating, spray coating, roll coater and the like. The impregnation of the fired body with the second resin material may be performed by vacuum impregnation (reduced pressure impregnation), overpressure impregnation, or the like.
第２の樹脂系材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂およびこれらの前駆体（例えば、当該樹脂に対応するモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、プレポリマー等）等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。このような材料を用いることにより、成形体１の機械的強度が特に優れたものになるとともに、第２の樹脂系材料（樹脂４）の組成等に応じて、成形体１としてのガスバリア性、液体不透過性、耐熱性、加工性、耐薬品性（例えば、耐酸性等）、耐水性さらに難燃性等の他の特性のさらなる向上を図ることができる。例えば、第２の樹脂系材料としてポリイミドまたはその前駆体を含むものを用いた場合には、最終的に得られる成形体１の耐熱性を特に優れたものとすることができ、第２の樹脂系材料としてフェノール樹脂またはその前駆体を含むものを用いた場合には、最終的に得られる成形体１の耐酸性、耐水性さらに難燃性を特に優れたものとすることができる。また、このように、第２の樹脂系材料としては、樹脂そのものに限らず、樹脂の前駆体を用いることができる。 Examples of the second resin-based material include a polyimide resin, a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a polyurethane resin, and precursors thereof (for example, a monomer, a dimer corresponding to the resin, Trimers, oligomers, prepolymers, etc.) and the like, and one or more selected from these can be used in combination. By using such a material, the mechanical strength of the molded body 1 becomes particularly excellent, and the gas barrier property as the molded body 1 according to the composition of the second resin material (resin 4), It is possible to further improve other characteristics such as liquid impermeability, heat resistance, workability, chemical resistance (for example, acid resistance), water resistance and flame retardancy. For example, when a material containing polyimide or a precursor thereof is used as the second resin material, the heat resistance of the finally obtained molded body 1 can be made particularly excellent, and the second resin When a material containing a phenol resin or a precursor thereof is used as the system material, it is possible to make the finally obtained molded article 1 particularly excellent in acid resistance, water resistance and flame retardancy. As described above, the second resin-based material is not limited to the resin itself, and a resin precursor can be used.
第２の樹脂系材料は、適度な流動性を有するものであるのが好ましい。これにより、焼成体中に第２の樹脂系材料を効率よく含浸させることができる。その結果、得られる成形体１は、特に安定した特性を有するものとなる。
また、第２の樹脂系材料中には、前述したような樹脂や樹脂の前駆体以外の成分が含まれていてもよい。例えば、他の成分の少なくとも一部を溶解、分散させることが可能な溶媒、分散媒や、溶解補助剤、分散剤、分散助剤、繊維状炭素系物質、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラッシーカーボン、アモルファスカーボン、フラーレン、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、可塑剤、酸化防止剤、着色剤、光沢剤、各種フィラー、等が含まれていてもよい。第２の樹脂系材料中に、溶媒、分散媒、溶解補助剤、分散剤、分散助剤等が含まれることにより、例えば、第２の樹脂系材料の流動性を向上させ、本工程を効率よく行うことができる。
The second resin-based material preferably has an appropriate fluidity. Thereby, the second resin material can be efficiently impregnated in the fired body. As a result, the obtained molded body 1 has particularly stable characteristics.
In addition, the second resin material may contain components other than the resin and the resin precursor as described above. For example, a solvent, a dispersion medium, a solubilizing agent, a dispersing agent, a dispersing aid, a fibrous carbon-based material, graphite, hard carbon, soft carbon, glassy that can dissolve and disperse at least a part of other components Carbon, amorphous carbon, fullerene, diamond, diamond-like carbon (DLC), plasticizer, antioxidant, colorant, brightener, various fillers, and the like may be included. By including a solvent, a dispersion medium, a solubilizing agent, a dispersing agent, a dispersing aid, etc. in the second resin-based material, for example, the fluidity of the second resin-based material is improved, and this step is made efficient. Can be done well.
なお、本工程で用いられる第２の樹脂系材料は、前述した樹脂４と実質的に同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。第２の樹脂系材料が樹脂４と異なるものである場合、例えば、脱溶媒処理、脱分散媒処理、熱処理、光照射等の処理を施すことにより、第２の樹脂系材料を樹脂４に変換することができる。
また、本発明の成形体の製造方法においては、必要に応じて、前述した組成物調製工程の前処理（前工程）や、前記各工程間での中間処理（中間工程）、含浸工程後の後処理（後工程）があってもよい。例えば、組成物調製工程と成形工程との間に、組成物の流動性を低下させる、または、組成物中の溶媒、分散媒の除去や、前記前駆体の重合反応により、組成物を固化させ、粉末状、粒状、ペレット状等の適当な形状の固化物を得る工程があってもよいし、中間工程、後工程として、研削、研磨等の処理を施す工程があってもよい。
Note that the second resin material used in this step may be substantially the same as or different from the resin 4 described above. When the second resin material is different from the resin 4, for example, the second resin material is converted into the resin 4 by performing a process such as a solvent removal process, a dedispersion medium process, a heat treatment, or a light irradiation. can do.
Moreover, in the manufacturing method of the molded object of this invention, as needed, after the pre-processing (pre-process) of the composition preparation process mentioned above, the intermediate process (intermediate process) between each said process, and an impregnation process There may be a post-treatment (post-process). For example, the fluidity of the composition is reduced between the composition preparation step and the molding step, or the composition is solidified by removing the solvent and dispersion medium in the composition or by polymerization reaction of the precursor. In addition, there may be a step of obtaining a solid product having an appropriate shape such as powder, granule, or pellet, and there may be a step of performing processing such as grinding and polishing as an intermediate step and a subsequent step.
また、上記の説明では、成形工程において、目的とする成形体１の形状に対応する形状の仮成形体を作製するものとして説明したが、例えば、成形工程においては、角柱形状、円柱形状、円筒形状等、比較的単純な形状の仮成形体を作製しておき、焼成工程後、含浸工程後等に、最終的な成形体１に対応する形状に加工してもよい。前述したように、本発明においては、成形体や、その製造工程において得られる仮成形体、焼成体等についても、優れた加工性を有するものとすることができるので、このような方法によっても、好適に成形体を製造することができる。また、成形工程においては、角柱形状、円柱形状、円筒形状等、比較的単純な形状の仮成形体を作製しておき、焼成工程後、含浸工程後等に、最終的な成形体１に対応する形状に加工する方法では、特に、少量多品種生産の製品にも、好適に対応することができる。
また、本発明の成形体が、実質的に樹脂を含まない材料で構成されているものである場合、前述した含浸工程を省略してもよい。
Further, in the above description, it has been described that a temporary molded body having a shape corresponding to the shape of the target molded body 1 is produced in the molding process. For example, in the molding process, a prismatic shape, a columnar shape, a cylinder is formed. A temporary molded body having a relatively simple shape such as a shape may be prepared and processed into a shape corresponding to the final molded body 1 after the firing step, the impregnation step, or the like. As described above, in the present invention, the molded body, the temporary molded body obtained in the manufacturing process, and the fired body can also have excellent workability. A molded article can be preferably produced. Also, in the molding process, a temporary molded body having a relatively simple shape such as a prismatic shape, a columnar shape, or a cylindrical shape is prepared, and the final molded body 1 is supported after the firing process and the impregnation process. In particular, the method of processing into a shape that can be suitably applied to products produced in small quantities and a variety of products.
Moreover, when the molded object of this invention is comprised with the material which does not contain resin substantially, you may abbreviate | omit the impregnation process mentioned above.
次に、本発明の成形体を冷却用部材としてのヒートシンクに適用した一例について説明する。
ヒートシンクは、例えば、ＣＰＵ用の半導体チップ等に接合して用いられるが、半導体チップはその作動により発熱するため、ヒートシンクには、その熱を効率よく放熱する性能が求められる。
一方、本発明の成形体は、前述したように、熱伝導性に優れているため、本発明を適用したヒートシンク（冷却用部材）は、特に優れた性能（ヒートシンクとして求められる性能）を有するものとなる。
Next, an example in which the molded body of the present invention is applied to a heat sink as a cooling member will be described.
The heat sink is used by being bonded to, for example, a semiconductor chip for CPU. However, since the semiconductor chip generates heat due to its operation, the heat sink is required to have a performance of efficiently radiating the heat.
On the other hand, as described above, the molded body of the present invention is excellent in thermal conductivity. Therefore, the heat sink (cooling member) to which the present invention is applied has particularly excellent performance (performance required as a heat sink). It becomes.
図２は、本発明を適用したヒートシンクを示す平面図、図３は、図２中のII−II線断面図、図４は、図３の部分拡大断面図である。
これらの図に示すように、ヒートシンク（成形体）１’は、基板５と、基板５の放熱面側（図３中上側）に基板５と一体的に形成された複数の突起（凸部）６と、各突起６を囲むように基板５と一体的に形成されたモールド枠（壁部）７とで構成されている。各突起６は、円柱状または円錐台状をなしている。また、基板５の四隅には、円形のモールド孔（孔）８が形成されている。
2 is a plan view showing a heat sink to which the present invention is applied, FIG. 3 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 2, and FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of FIG.
As shown in these figures, the heat sink (molded body) 1 ′ includes a
基板５の前記放熱面と反対側（図３中、下側）には、発熱体である半導体チップ（図示せず）と接合される接合面５１が形成されている。
また、ヒートシンク１’の少なくとも一部には、例えば、表面処理が施されていてもよい。本実施形態のヒートシンク（成形体）１’では、接合面５１にメッキ層（被覆層）９が形成されている。このメッキ層９は、半導体チップとの接着機能またはそれを補助する機能を得るための層である。このように、本発明の成形体は、繊維状炭素系物質、グラファイトを含まない部位を有していてもよい。
On the side opposite to the heat dissipation surface of the substrate 5 (lower side in FIG. 3), a
Further, for example, surface treatment may be performed on at least a part of the heat sink 1 ′. In the heat sink (molded body) 1 ′ of this embodiment, a plating layer (covering layer) 9 is formed on the
メッキ層９としては、例えば、Ａｇメッキ、またはＡｇ−Ｐｄ合金メッキ等のＡｇ系合金メッキ、ＡｕメッキまたはＡｕ系合金メッキ、ＰｔメッキまたはＰｔ系合金メッキ、ＮｉメッキまたはＮｉ系合金メッキ、ＣｒメッキまたはＣｒ系合金メッキ等が挙げられる。このなかでも、特に、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔまたはこれらを主とする合金メッキのような、貴金属メッキが好ましい。 As the plating layer 9, for example, Ag plating, Ag-based alloy plating such as Ag-Pd alloy plating, Au plating or Au-based alloy plating, Pt plating or Pt-based alloy plating, Ni plating or Ni-based alloy plating, Cr plating Or Cr alloy plating etc. are mentioned. Among these, noble metal plating such as Ag, Au, Pt or alloy plating mainly containing these is particularly preferable.
メッキ層９の厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．５〜２０μｍ程度、より好ましくは１〜１０μｍ程度とされる。
なお、メッキ層９の形成は、例えば、ヒートシンク１’の全表面に対しなされても良い。また、メッキ層等の被覆層の形成目的は、前述したものに限らず、例えば、保護層の形成、防食等であってもよい。
また、表面処理としては、前記メッキの他に、例えば、樹脂被覆層の形成、黒色塗装等の塗装が挙げられる。
The thickness of the plating layer 9 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 20 μm, more preferably about 1 to 10 μm.
The plated layer 9 may be formed on the entire surface of the heat sink 1 ′, for example. In addition, the purpose of forming the coating layer such as a plating layer is not limited to that described above, and may be, for example, formation of a protective layer, corrosion prevention, or the like.
In addition to the plating, examples of the surface treatment include formation of a resin coating layer and coating such as black coating.
なお、ヒートシンク１’のメッキ層９を除く部位は、図１を参照しつつ説明した前記実施形態の成形体１と同様の材料、すなわち、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料で構成されている。
なお、ヒートシンクの形状、構造等は、図示のものに限定されず、例えば、ヒートシンク１’の全体形状や、放熱用の突起（凸部）６の形状、配置等は、いかなるものでもよい。
The portion excluding the plated layer 9 of the heat sink 1 ′ is made of the same material as the molded body 1 of the embodiment described with reference to FIG. 1, that is, a material containing a fibrous carbonaceous material and graphite. ing.
The shape, structure, and the like of the heat sink are not limited to those shown in the drawing, and for example, the overall shape of the heat sink 1 ′ and the shape, arrangement, etc. of the heat dissipation protrusions (convex portions) 6 may be any.
以上、本発明の成形体について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、本発明の成形体をヒートシンクに適用した構成について説明したが、本発明の成形体は、プロジェクターの液晶パネル保持部材、ライトガイド等の部材に適用してもよい。また、本発明の成形体の用途は、特に限定されず、冷却用部材以外に本発明を適用してもよい。
As mentioned above, although the molded object of this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to this.
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the molded body of the present invention is applied to a heat sink has been described. However, the molded body of the present invention may be applied to members such as a liquid crystal panel holding member and a light guide of a projector. Moreover, the use of the molded object of this invention is not specifically limited, You may apply this invention besides the member for cooling.
また、本発明の成形体は、前述したような方法により製造されるものに限定されず、いかなる方法で製造されたものであってもよい。例えば、前述した実施形態では、第１の樹脂系材料を焼成することにより、グラファイトを生成させるものとして説明したが、本発明の成形体は、前述したような焼成工程を経由しない方法により製造されたものであってもよい。より具体的には、本発明の成形体は、繊維状炭素系物質とグラファイトとを含む材料を成形することにより、得られたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、成形体が樹脂（第２の樹脂系材料）を含む材料で構成されたものとして説明したが、成形体中には、このような樹脂が含まれていなくてもよい。
Moreover, the molded object of this invention is not limited to what is manufactured by the method as mentioned above, What was manufactured by what kind of method may be sufficient. For example, in the above-described embodiment, it has been described that the first resin-based material is fired to generate graphite. However, the molded body of the present invention is manufactured by a method that does not go through the firing step as described above. It may be. More specifically, the molded body of the present invention may be obtained by molding a material containing a fibrous carbonaceous material and graphite.
In the above-described embodiment, the molded body has been described as being made of a material containing a resin (second resin material). However, even if such a resin is not included in the molded body. Good.
［冷却用部材（ヒートシンク）の製造］
以下のようにして、図２、図３に示すような冷却用部材（ヒートシンク）を製造した。
（実施例１）
まず、繊維状炭素系物質としてのカーボンナノチューブ（昭和電工株式会社製、ＶＧＣＦ）：１ｋｇ、第１の樹脂系材料としてのポリイミド樹脂（東レ株式会社、セミコファインSP483）５００ｇ（溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）：８０ｗｔ％含有）を用意した。
次に、これらを混合し、さらに、混練装置を用いて混練することにより、成形体形成用組成物を得た。
[Manufacture of cooling members (heat sinks)]
A cooling member (heat sink) as shown in FIGS. 2 and 3 was manufactured as follows.
(Example 1)
First, carbon nanotubes as a fibrous carbon-based material (VGCF manufactured by Showa Denko KK): 1 kg, polyimide resin (Toray Industries, Semicofine SP483) as a first resin-based material 500 g (N-methyl-as a solvent) 2-pyrrolidone (NMP): 80 wt% contained).
Next, these were mixed and further kneaded using a kneader to obtain a composition for forming a molded body.
次に、成形体形成用組成物を、減圧条件下で加熱することにより、溶媒を除去し、固体状の成形体形成用組成物を得た。この際の加熱温度は、７０℃、加熱時間は、８時間、雰囲気圧力は、３００Ｔｏｒｒであった。また、得られた粉末状の成形体形成用組成物中には、実質的に、溶媒は残存していなかった。その後、固体状の成形体形成用組成物を粉砕することにより、粉末状の成形体形成用組成物を得た。 Next, the composition for forming a molded body was heated under reduced pressure to remove the solvent, thereby obtaining a solid composition for forming a molded body. The heating temperature at this time was 70 ° C., the heating time was 8 hours, and the atmospheric pressure was 300 Torr. In the obtained powdery composition for forming a molded body, substantially no solvent remained. Thereafter, the solid molded body forming composition was pulverized to obtain a powdered molded body forming composition.
次に、圧縮成形（熱プレス）により、粉末状の成形体形成用組成物を、図２、図３に示すヒートシンクに対応する形状に成形し、仮成形体を得た。圧縮成形時における圧縮圧力は、３ＭＰａ、金型温度は、４００℃であった。なお、仮成形体の形状寸法は、以後の焼成工程等での収縮分を見込んで決定し、ヒートシンク（メッキ層が形成されていない成形体）が、全体寸法＝縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ、突起寸法＝外径φ１．２５ｍｍ、長さ１ｍｍ、基板厚さ７ｍｍとなるようにした。
Next, the powdery composition for forming a molded body was molded into a shape corresponding to the heat sink shown in FIGS. 2 and 3 by compression molding (hot pressing) to obtain a temporary molded body. The compression pressure at the time of compression molding was 3 MPa, and the mold temperature was 400 ° C. The shape of the temporary molded body is determined in consideration of the shrinkage in the subsequent firing process, etc., and the heat sink (molded body on which the plating layer is not formed) has an overall size = vertical 25 mm × width 25 mm, projection dimensions. = Outer diameter φ1.25 mm, length 1 mm,
次に、得られた仮成形体を、不活性雰囲気（Ａｒガス雰囲気）中で、仮焼成処理および本焼成処理（焼成処理）を施すことにより、焼成体を得た。仮焼成処理（仮焼成工程）における焼成温度（仮焼成温度）は、１２００℃、焼成時間（仮焼成時間）は、１２０分とした。また、１２００±５０℃での保持時間は、６０分とした。また、仮焼成処理（仮焼成工程）における昇温速度は２０℃／分、降温速度は１５℃／分とした。本焼成処理（本焼成工程）における焼成温度（本焼成温度）は、２５００℃、焼成時間（本焼成時間）は、２時間とした。また、２５００±５０℃での保持時間は、１２０分とした。また、本焼成処理（仮焼成工程）における昇温速度は、２０℃／分、降温速度は１５℃／分とした。なお、本焼成処理は、仮焼成処理の後、一旦、雰囲気温度を室温に戻し、仮焼成体（仮焼成処理が施された仮成形体）の温度が室温となるまで放置した後に行った。
このような焼成処理（仮焼成処理、本焼成処理）により、第１の樹脂系材料がグラファイト化し、生成したグラファイトがカーボンナノチューブと接合し、３次元的なネットワークを形成していることが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察から確認された。
Next, the temporary molded body obtained was subjected to a temporary baking treatment and a main baking treatment (baking treatment) in an inert atmosphere (Ar gas atmosphere) to obtain a fired body. The calcining temperature (temporary calcining temperature) in the calcining treatment (temporary calcining step) was 1200 ° C., and the calcining time (temporary calcining time) was 120 minutes. The holding time at 1200 ± 50 ° C. was 60 minutes. Further, the temperature increase rate in the pre-baking treatment (pre-firing step) was 20 ° C./min, and the temperature decrease rate was 15 ° C./min. The firing temperature (main firing temperature) in the main firing treatment (main firing step) was 2500 ° C., and the firing time (main firing time) was 2 hours. The holding time at 2500 ± 50 ° C. was 120 minutes. Moreover, the temperature increase rate in the main baking process (preliminary baking step) was 20 ° C./min, and the temperature decrease rate was 15 ° C./min. In addition, this calcination process was performed after the temporary calcination process, once the ambient temperature was returned to room temperature, and the calcination body (temporary molded body subjected to the calcination process) was allowed to stand until it reached room temperature.
By such a firing process (temporary firing process, main firing process), the first resin material is graphitized, and the generated graphite is bonded to the carbon nanotubes to form a three-dimensional network. This was confirmed by observation with a scanning electron microscope (SEM).
次に、ディッピング法を用いて、得られた焼成体に第２の樹脂系材料を含浸させた。第２の樹脂系材料としては、液状のフェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、スミライトレジンＰＲ−５１４６４）を用いた。
次に、フェノール樹脂を含浸させた焼成体から、表面に付着しているフェノール樹脂を除去し、さらに、１５０℃×６０分間の条件で加熱することにより、液状のフェノール樹脂を硬化させ、成形体としてのヒートシンクを得た。
Next, the obtained fired body was impregnated with a second resin material using a dipping method. As the second resin material, a liquid phenolic resin (Sumitite Resin PR-51464, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) was used.
Next, the phenol resin adhering to the surface is removed from the fired body impregnated with the phenol resin, and further, the liquid phenol resin is cured by heating at 150 ° C. for 60 minutes to form a molded body. As a heat sink.
また、このようにして得られたヒートシンクにおいては、グラファイトがカーボンナノチューブと接合し、３次元的なネットワークを形成していることが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察から確認された。
また、本実施例においては、製造工程中における削りかす等の発生を生じることなく、ヒートシンクを好適に製造することができた。
In the heat sink thus obtained, it was confirmed from observation with a scanning electron microscope (SEM) that graphite was bonded to carbon nanotubes to form a three-dimensional network.
Moreover, in the present Example, the heat sink was able to be suitably manufactured without generating shavings or the like during the manufacturing process.
（実施例２）
成形工程において、略角柱状の仮成形体を成形し、焼成工程、含浸工程を経た後に、研削、研磨加工を施すことにより、図２、図３に示すような形状（全体寸法＝縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ、突起寸法＝外径φ１．２５ｍｍ、長さ１ｍｍ、基板厚さ７ｍｍ）とした以外は、前記実施例１と同様にしてヒートシンクを作製した。
また、このようにして得られたヒートシンクにおいては、グラファイトがカーボンナノチューブと接合し、３次元的なネットワークを形成していることが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察から確認された。
(Example 2)
In the molding process, a substantially prismatic temporary molded body is molded, and after undergoing a firing process and an impregnation process, grinding and polishing are performed to obtain a shape as shown in FIGS. 2 and 3 (overall dimensions = vertical 25 mm × A heat sink was produced in the same manner as in Example 1 except that the width was 25 mm, the protrusion size was Ø 1.25 mm, the length was 1 mm, and the substrate thickness was 7 mm.
In the heat sink thus obtained, it was confirmed from observation with a scanning electron microscope (SEM) that graphite was bonded to carbon nanotubes to form a three-dimensional network.
（比較例１）
カーボンナノチューブ（昭和電工株式会社製、ＶＧＣＦ）：１ｋｇと、液状のフェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、スミライトレジンＰＲ−５１４６４）：１００ｇと、水：５００ｇとを用意し、これらを混合することにより混合物を得た。次に、混合物を、加熱することにより、水分を除去し、固体状の成形体形成用組成物を得た。この際の加熱温度は、７０℃、加熱時間は、１２時間である。
(Comparative Example 1)
Carbon nanotubes (Showa Denko Co., Ltd., VGCF): 1 kg, liquid phenolic resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., Sumilite Resin PR-51464): 100 g and water: 500 g are prepared and mixed. Gave a mixture. Next, the mixture was heated to remove moisture, and a solid molded body forming composition was obtained. The heating temperature at this time is 70 ° C., and the heating time is 12 hours.
次に、この成形体形成用組成物を、圧縮成形機内で、図２、図３に示すヒートシンクに対応する形状に成形し、１５０℃×２０分の熱処理を加えることにより、フェノール樹脂を硬化させ、成形体としてのヒートシンクを得た。圧縮成形時における圧縮圧力は、３ＭＰａであった。得られたヒートシンク（成形体）は、全体寸法＝縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ、突起寸法＝外径φ１．２５ｍｍ、長さ１ｍｍ、基板厚さ７ｍｍであった。
このようにして得られたヒートシンクにおいては、カーボンナノチューブの周囲をフェノール樹脂が取り囲むような構成となっているが、炭化したフェノール樹脂は規則正しいグラファイト構造を形成していないことが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察から確認された。
Next, this molded body-forming composition is molded into a shape corresponding to the heat sink shown in FIGS. 2 and 3 in a compression molding machine, and the phenol resin is cured by applying heat treatment at 150 ° C. for 20 minutes. A heat sink as a molded body was obtained. The compression pressure at the time of compression molding was 3 MPa. The obtained heat sink (molded body) had overall dimensions = vertical 25 mm × horizontal 25 mm, protrusion dimensions = outer diameter φ1.25 mm, length 1 mm, and
The heat sink thus obtained is configured such that the phenolic resin surrounds the carbon nanotubes, but the carbonized phenolic resin does not form a regular graphite structure. SEM) was confirmed by observation.
（比較例２）
Ｍｇ合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いて、鋳造により、図２、図３に示すようなヒートシンクを作製した。得られたヒートシンク（成形体）は、全体寸法＝縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ、突起寸法＝外径φ１．２５ｍｍ、長さ１ｍｍ、基板厚さ７ｍｍであった。
(Comparative Example 2)
A heat sink as shown in FIGS. 2 and 3 was produced by casting using an Mg alloy (AZ91D). The obtained heat sink (molded body) had overall dimensions = vertical 25 mm × horizontal 25 mm, protrusion dimensions = outer diameter φ1.25 mm, length 1 mm, and
［ヒートシンク（成形体）の評価］
前記各実施例および各比較例で得られた各ヒートシンクについて、２０℃における熱伝導率を測定した。
ここで熱伝導率の測定は、レーザーフラッシュ法を用いて行った。
これらの結果を表１に示す。
[Evaluation of heat sink (molded body)]
About each heat sink obtained by each said Example and each comparative example, the heat conductivity in 20 degreeC was measured.
Here, the thermal conductivity was measured using a laser flash method.
These results are shown in Table 1.
表１から明らかなように、実施例１、２のヒートシンク（成形体）は、優れた熱伝導性を有していた。 As is clear from Table 1, the heat sinks (molded bodies) of Examples 1 and 2 had excellent thermal conductivity.
１……成形体 １’…ヒートシンク（成形体） ２……繊維状炭素系物質 ３……グラファイト ４……樹脂（第２の樹脂系材料） ５…基板 ５１…接合面 ６…突起 ７…モールド枠 ８…モールド孔 ９…メッキ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molded object 1 '... Heat sink (molded object) 2 ...
Claims (8)
前記材料中で、前記繊維状炭素系物質と前記グラファイトとが、互いに接合されていることを特徴とする成形体。 Consists of a material containing fibrous carbonaceous material and graphite,
In the material, the fibrous carbon-based substance and the graphite are bonded to each other.
The second resin material includes at least one selected from the group consisting of polyimide resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyurethane resin, and precursors thereof. Item 8. A molded article according to Item 7.
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