TWI725130B - 奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法及奈米碳管結構體 - Google Patents
奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法及奈米碳管結構體 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI725130B TWI725130B TW106107730A TW106107730A TWI725130B TW I725130 B TWI725130 B TW I725130B TW 106107730 A TW106107730 A TW 106107730A TW 106107730 A TW106107730 A TW 106107730A TW I725130 B TWI725130 B TW I725130B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- sheet
- cnts
- cnt array
- tape
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/16—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Abstract
本發明提供一種奈米碳管結構體的起毛方法,奈米碳管結構體具備固定片和從生長基底上剝離的複數個奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,其由複數個奈米碳管的至少一部分埋入或者接合在固定片上而成。奈米碳管結構體的起毛方法包含下列步驟:準備奈米碳管結構體的步驟,其中,複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在固定片上的方式傾倒;將膠帶黏貼在奈米碳管陣列上的步驟;以及將膠帶從奈米碳管陣列上剝離而使複數個奈米碳管在固定片上立起的步驟。
Description
本發明涉及一種奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法以及奈米碳管結構體。
已知奈米碳管(以下,稱為CNT)具有優異的機械強度、導熱性以及導電性。因此研究了CNT在各種工業製品中的應用。
例如,將CNT用作於配置在電子部件和散熱器之間的導熱材料(Thermal Interface Material:以下,稱為TIM)。
作為這樣的TIM,例如,專利文獻1提出了一種具備基底和以陣列狀配置在基底兩面的CNT的熱介面墊片。
這樣的熱介面墊片藉由化學氣相沉積法使複數個CNT以垂直於基底進行取向的方式生長而製造。而且,熱介面墊片中,由於生長在基底上的複數個CNT,可以追隨電子部件以及散熱片的表面細微的凹凸(表面粗糙度),因此可以抑制電子部件和散熱片之間產生間隙,能夠實現熱傳導率的提高。
習知技術文獻
專利文獻
專利文獻1:特表2015-526904號公報
然而,將熱介面墊片用作TIM時,垂直取向於基底的複數個CNT藉由與電子部件以及散熱片的接觸,以重疊在基底上的方式傾倒。
對這樣的熱介面墊片進行再利用時,由於複數個CNT已經傾倒,無法追隨電子部件以及散熱片的表面粗糙度,導致電子部件和散熱片之間產生空隙,造成熱傳導率下降的問題。
因此,本發明提供一種可以使傾倒的複數個奈米碳管在固定片上立起的奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法以及奈米碳管結構體。
本發明[1]包含以下內容:一種奈米碳管結構體的起毛方法,所述奈米碳管結構體具備固定片和从生长基底上剥离的多个碳纳米管按规定方向取向的奈米碳管陣列,其由所述複數個奈米碳管的至少一部分被埋入或者接合在所述固定片上而成,所述奈米碳管結構體的起毛方法包含下列步驟:準備奈米碳管結構體的步驟,其中,使所述複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在所述固定片上的方式傾倒;將膠帶黏貼在所述奈米碳管陣列上的步驟;以及將所述膠帶從所述奈米碳管陣列上剝離而使所述複數個奈米碳管在所述固定片上立起的步驟。
然而藉由化學氣相沉積(CVD法)在基底上生長的複數個CNT,無法充分確保基底與CNT的黏合強度。
因此,在將生長在基底上的複數個CNT用作TIM等,並使複數個CNT以重疊在基底上的方式傾倒時,即使在傾倒的複數個CNT上黏貼膠帶後進行剝離,複數個CNT也不能在基底上立起,導致複數個CNT和膠帶一起脫離基底。
對此,藉由上述方法,由於從生長基底上剝離下來的奈米碳管陣列(以下,稱為CNT陣列)的複數個CNT的至少一部分,被埋入或接合在固定片上,因此可以實現固定片與CNT之間的黏合力的提高。
因此,即使複數個CNT的至少一部分以重疊在固定片上的方式傾倒,藉由將膠帶黏貼在CNT陣列上,並將膠帶從CNT陣列上剝離,既可以抑制複數個CNT從固定片上脫離,更可以使複數個CNT在固定片上立起。
即,儘管是簡單的方法,但是可以使以重疊在固定片上的方式傾倒的複數個CNT在固定片上立起。
本發明[2]包含以下內容:一種奈米碳管結構體的製造方法,其包含下列步驟:準備奈米碳管結構體的步驟,所述奈米碳管結構體具備固定片和從生長基底上剝離的複數個奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,所述複數個奈米碳管的至少一部分埋入或者接合在所述固定片上;使所述複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在所述固定片上的方式傾倒的步驟;將膠帶黏貼在所述奈米碳管陣列上的步驟;以及將所述膠帶從所述奈米碳管陣列上剝離而使所述複數個奈米碳管在所述固定片上立起的步驟。
然而,在準備的CNT結構體中,有時複數個CNT未能在固定片上充分地立起。對於這種CNT結構體,由於可利用的CNT減少,有時不能充分地保證所希望的性能。
對此,藉由上述方法,在準備的CNT結構體中,使複數個CNT的至少一部分以重疊在固定片上的方式傾倒之後,將膠帶黏貼在CNT陣列上,再將膠帶從CNT陣列上剝離,使複數個CNT在固定片上立起。
因此,可以使複數個CNT在固定片上充分且確實地立起。所以,雖然是簡單的方法,但是可以使複數個CNT在固定片上充分且確實地立起,可以製造出能夠充分確保所期望的性能的CNT結構體。
本發明[3]包含以下內容:根據[2]所述的奈米碳管結構體的製造方法,其將下列一系列的步驟進行多次:使所述複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在所述固定片上的方式傾倒的步驟;將所述膠帶黏貼在所述奈米碳管陣列上的步驟;以及將所述膠帶從所述奈米碳管陣列上剝離而使所述複數個奈米碳管在所述固定片上立起的步驟。
藉由這種方法,由於多次進行使複數個奈米碳管傾倒的步驟、將膠帶黏貼在奈米碳管陣列上的步驟、將膠帶從奈米碳管陣列上剝離的步驟的這一系列的步驟,可以使複數個奈米碳管在固定片上確實地立起。
本發明[4]包含以下內容:一種奈米碳管結構體,其具備固定片和從生長基底上剝離的複數個奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,所述奈米碳管結構體的特徵在於,所述複數個奈米碳管中,使所述複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在所
述固定片上的方式傾倒,藉由在所述奈米管陣列上黏貼剝離膠帶而在所述固定片上立起。
藉由這種結構,由於複數個CNT的至少一部分被埋入或者接合在固定片上,因此可以實現固定片與CNT之間的黏合力的提高。
此外,由於藉由使複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在固定片上的方式傾倒,並在複數個CNT上黏貼剝離膠帶,而使複數個CNT在固定片上立起,因此複數個CNT能夠在固定片上充分且確實地立起。因此,可以充分確保CNT結構體所期望的性能。
本發明的奈米碳管結構體的起毛方法雖為簡單的方法,但可以使傾倒的複數個CNT在固定片上立起。
本發明的奈米碳管結構體的製造方法雖為簡單的方法,但可以製造出能夠充分確保所期望的性能的CNT結構體。
本發明的奈米碳管結構體可以充分地確保所期望的性能。
1:導熱片
1A:一次導熱片
1C:三次導熱片
2:固定片
2A:正面
2B:背面
3:CNT陣列
3A:第一CNT陣列
3B:第二CNT陣列
4:基材
4A:正面
4B:背面
5:樹脂層
5A:第一樹脂層
5B:第二樹脂層
6:CNT
6A:埋設部分
6B:突出部分
8:膠帶
10:散熱部件
10A:表面
11:電子部件
11B:表面
15:生長基底
16:不銹鋼基底
17:二氧化矽膜
18:催化劑層
18A:粒狀體
19:VACNTs
19A:列
20:切割刀片
29:傳送裝置
30:傳送帶
31:第一輥
32:第二輥
33:黏著輥
35:黏著裝置
36:平板
37:傳輸軸
38:卷取軸
39:壓緊輥
45:耐熱容器
50:傳送部件
第1A至1D圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第一實施方式的說明圖,其中:第1A圖示出了複數個奈米碳管(複數個CNT)傾倒在固定片上的導熱片的準備步驟;第1B圖示出了將膠帶黏貼在CNT陣列上的步驟;第1C圖示出了將膠帶從CNT陣列上剝離的步驟;以及
第1D圖示出了,藉由第1C圖所示的步驟使複數個CNT在固定片上立起的導熱片。
第2A至2C圖是用來說明使垂直取向奈米碳管(VACNTs)在生長基底上生長的步驟的一個實施方式的說明圖,其中:第2A圖示出了在基底上形成催化劑層的步驟;第2B圖示出了加熱基底,使催化劑層凝集為複數個粒狀體的步驟;以及第2C圖示出了向複數個粒狀體提供原料氣體,使複數個CNT生長而製造VACNTs的步驟。
第3A至3C圖是用來說明從生長基底上剝離VACNTs的步驟的說明圖,其中:第3A圖示出了將VACNTs從生長基底上切斷的步驟;第3B圖示出了將VACNTs從生長基底上剝離,製造奈米碳管陣列(CNT陣列)的步驟;以及第3C圖示出了第3B圖所示的CNT陣列的立體圖。
第4A至4C圖是用來說明對第3C圖所示的CNT陣列進行高密度化的步驟的說明圖,其中:第4A圖示出了將CNT陣列收納到耐熱容器內的步驟;第4B圖示出了對CNT陣列進行加熱處理,使CNT陣列高密度化的步驟;以及第4C圖示出了將第4B圖所示的經高密度化的CNT陣列配置在固定片的正面以及背面兩個面上的步驟。
第5A圖示出了將第4C圖所示的CNT陣列埋入固定片中,準備導熱片的步驟。
第5B圖示出了將第5A圖所示的導熱片配置在電子部件與散熱部件之間的狀態的示意圖。
第6A至6C圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第二實施方式的說明圖,其中:第6A圖示出了複數個CNT傾倒在固定片上的導熱片的準備步驟;第6B圖示出了將膠帶黏貼在CNT陣列上,並將膠帶從CNT陣列上剝離的步驟;以及第6C圖示出了藉由第6B圖所示的步驟使複數個CNT在固定片上立起的導熱片。
第7A至7C圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第三實施方式的說明圖,其中:第7A圖示出了複數個CNT傾倒在固定片上的導熱片的準備步驟;第7B圖示出了將膠帶黏貼在CNT陣列上,並將膠帶從CNT陣列上剝離的步驟;以及第7C圖示出了,藉由第7B圖所示的步驟使複數個CNT在固定片上立起的導熱片。
第8A至8C圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第四實施方式的說明圖,其中:第8A圖示出了複數個CNT傾倒在固定片上的導熱片的準備步驟。
第8B圖示出了將膠帶黏貼在CNT陣列上,並將膠帶從CNT陣列上剝離的步驟;以及第8C圖示出了藉由第8B圖所示的步驟使複數個CNT在固定片上立起的導熱片。
第9A圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第五實施方式的說明圖。
第9B圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第六實施方式的說明圖。
第10A至10C圖是用來說明本發明的奈米碳管結構體的起毛方法的第八實施方式的說明圖,其中:第10A圖示出了複數個CNT傾倒在固定片上的導熱片的準備步驟;第10B圖示出了將膠帶黏貼在CNT陣列上,並將膠帶從CNT陣列上剝離的步驟;以及第10C圖示出了藉由第10B圖示出的步驟使複數個CNT在固定片上立起的導熱片。
第11圖示出了藉由膠帶而起毛的實施例1的CNT陣列的掃描電子顯微鏡(SEM)的照片。
第12圖是表示製造例1以及實施例1的導熱片的熱阻的圖表。
第13圖是表示製造例3以及實施例8的導熱片的熱阻的圖表。
具體實施方式
<第一實施方式(導熱片的再利用方法)>
本發明的複數個奈米碳管的起毛方法的第一實施方式例如為,如第1A至1D圖所示的作為奈米碳管結構體的一個例子的導熱片1,其包含:具備固定片2以及奈米碳管陣列3(以下,稱作CNT陣列3)的導熱片1的準備步驟;將膠帶8黏貼在CNT陣列3上的步驟;將膠帶8從CNT陣列3上剝離的步驟。
(1)導熱片的準備步驟
對於準備導熱片1而言,首先如第4C圖所示準備固定片2。關於第一實施方式,固定片2可以固定兩個CNT陣列3,且具備基材4和兩個樹脂層5。
對於準備固定片2而言,例如,在基材4的正面4A以及背面4B兩個面上配置樹脂層5(固定片準備步驟)。
基材4為片狀(薄膜狀),具體而言,基材4具有規定的厚度,並沿著與其厚度方向垂直相交的平面方向延伸(縱軸方向以及橫軸方向),具有平坦的正面4A(厚度方向的一側)以及平坦的背面4B(厚度方向的另一側)。
此外,基材4較佳為具有可撓性。基材4的厚度例如為10μm以上,較佳為50μm以上,例如為300μm以下,較佳為150μm以下。
作為基材4,例如可列舉導電性基材和絕緣性基材。
導電性基材具有導電性,例如可列舉金屬片、石墨片、奈米碳管集合體、含有導電性顆粒的樹脂片等。
金屬片是由金屬形成的片材。作為金屬,例如可列舉金、銀、銅、鐵、鋁、鈦、矽、上述金屬的合金等,較佳列舉銅以及鋁。
石墨片是由石墨形成的片材。
奈米碳管集合體為複數個CNT的集合體,例如,可列舉衝壓成型片、CNT陣列(後述)、奈米碳管網狀層疊片(以下,稱為網狀層疊片)等。
衝壓成型片藉由習知的衝壓成型,使複數個CNT形成為片狀而得到,其中,複數個CNT無規則地被配置。
網狀層疊片藉由層疊複數個奈米碳管網而形成,該奈米碳管網藉由使複數個奈米碳管單絲並列而形成為片狀而得到。其中奈米碳管單絲由複數個CNT形成的束(bandle)以直線狀連續相接而成。
含有導電性顆粒的樹脂片為由分散有導電性顆粒的樹脂材料形成的片材。作為導電性顆粒,例如,可列舉上述金屬的顆粒、碳材料(例如,CNT、石墨、富勒烯、石墨烯等)等。這樣的導電性顆粒,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。
作為樹脂材料,例如,可列舉熱塑性樹脂(例如,聚酯、聚烯烴、聚乙烯醇(PVA)、聚醯胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、含氟聚合物、熱塑性彈性體等)等。這樣的樹脂材料,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。
這樣的導電性基材中,較佳列舉金屬片。
絕緣性基材具有電絕緣性,例如可列舉陶瓷片等。
陶瓷片是由無機化合物的焙燒體形成的片材。作為無機化合物,例如,可列舉無機氧化物(例如,二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂等)、無機氮化物(例如,氮化鋁、氮化硼、氮化矽等)、無機碳化合物(例如,碳化矽、碳化鈦、碳化鎢等)。這樣的無機化合物可以單獨使用或者同時使用兩種以上。
這樣的基材4可根據導熱片1的用途進行適當選擇。選擇導電性基材作為基材4時,可以對導熱片1賦予導電性,導熱片1可以作為導電導熱片而構成。選擇絕緣性基材作為基材4時,可以對導熱片1賦予電絕緣性,導熱片1可以作為絕緣性導熱片而構成。
樹脂層5由樹脂材料形成。作為樹脂材料,可列舉熱固性樹脂和熱塑性樹脂。
熱固性樹脂為固化物(固化後的熱固性樹脂),例如,可列舉環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚醛樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱固性彈性體(例如,聚氨酯、丁基橡膠、氟橡膠、矽橡膠、丙烯酸橡膠等)等。
作為熱塑性樹脂,例如,可列舉聚酯(例如,聚對苯二甲酸乙二醇酯等)、聚烯烴(例如,聚乙烯、聚丙烯等)、聚醯胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、含氟聚合物(例如,聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烴(PFA)、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、熱塑性彈性體(例如,烯烴類彈性體(例如,乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯烴橡膠等)、苯乙烯類彈性體、氯乙烯類彈性體等)等。
這樣的樹脂材料,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。這樣的樹脂材料中,較佳列舉熱塑性樹脂,更佳列舉含氟聚合物以及PFA。
此外,關於第一實施方式,對由熱塑性樹脂形成的樹脂層5的情況進行詳細說明。
如第5A圖所示,樹脂層5的厚度T例如為10μm以上,較佳為20μm以上,例如為50μm以下,較佳為40μm以下。此外,將基材4的厚度設作100時,樹脂層5的厚度T例如為10以上,較佳為20以上,例如為50以下,較佳為40以下。
此外,根據所需,樹脂層5可以含有習知的添加劑。作為添加劑,例如可列舉上述金屬的顆粒、上述無機氧化物、上述無機氮化物、上述碳材料等。這樣的添加劑,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。
此外,如第4C圖所示,作為在基材4的正面4A以及背面4B兩個面上配置樹脂層5的方法,沒有特別的限定,例如,可以列舉以下方法:藉由將上述熱塑性樹脂塗布在基材4的兩個面上而形成樹脂層5的方法;準備由上述熱塑性樹脂形成的樹脂片,將其配置在基材4的兩個面上的方法。這樣的方法中,較佳列舉準備由上述熱塑性樹脂形成的樹脂片,將其配置於基材4兩個面上的方法。
由此,可以準備具有基材4、配置於基材4的正面4A以及背面4B上的樹脂層5的固定片2。
此外,互相區別兩個樹脂層5時,將配置於基材4的正面4A上的樹脂層5設作第一樹脂層5A,將配置於基材4的背面4B上的樹脂層5設作第二樹脂層5B。
因此,第一樹脂層5A的厚度方向的一側的表面對應為固定片2的正面2A,第二樹脂層5B的厚度方向的另一側的表面對應為固定片2的背面2B。即,固定片2具有正面2A(第一樹脂層5A的厚度方向的一側)以及背面2B(第二樹脂層5B的厚度方向的另一側)。
此外,除了準備固定片2以外,還準備從生長基底15上剝離的CNT陣列3(CNT陣列的準備步驟)。
對於準備CNT陣列3而言,首先如第2A至2C圖所示,例如藉由化學氣相沉積法(CVD法),使垂直取向奈米碳管19((Vertically Aligned carbon nanotubes)垂直取向奈米碳管;以下,稱作VACNTs 19)在生長基底15上生長。
詳細而言,如第2A圖所示,首先,準備生長基底15。生長基底15沒有特別的限定,例如可以列舉用於CVD法的習知的基底,可以使用市售商品。
作為生長基底15,例如可列舉層疊矽基底或二氧化矽膜17而成的不銹鋼基底16等,較佳列舉層疊二氧化矽膜17層疊而成的不銹鋼基底16。此外,第2A至3C圖示出了生長基底15為層疊二氧化矽膜17而成的不銹鋼基底16的情況。
接著,如第2A圖所示,在生長基底15上,較佳在二氧化矽膜17上形成催化劑層18。對於在生長基底15上形成催化劑層18而言,可以藉由習知的成膜方法,使金屬催化劑在生長基底15(較佳在二氧化矽膜17)上成膜。
作為金屬催化劑,例如可列舉鐵、鈷、鎳等,較佳列舉鐵。這樣的金屬催化劑,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。作為成膜方法,例如可以列舉真空蒸鍍法以及濺射法,較佳列舉真空蒸鍍法。
由此,在生長基底15上配置催化劑層18。此外,當生長基底15為層疊二氧化矽膜17而成的不銹鋼基底16時,例如,可以如特開2014-94856號公報所記載的一樣,將混合二氧化矽前體溶液和金屬催化劑前體溶液而製成的混合溶液,塗布在不銹鋼基底16上後,使該混合溶液進行相分離,隨後藉由乾燥,同時形成二氧化矽膜17以及催化劑層18。
接著,如第2B圖所示,對配置有催化劑層18的生長基底15,例如在700~900℃的條件下進行加熱。由此,催化劑層18發生凝集,形成為複數個粒狀體18A。
隨後,如第2C圖所示,向經加熱的生長基底15供給原料氣體。原料氣體中包含碳原子數為1~4的烴氣體(低級烴氣體)。作為碳原子數為1~4的烴氣體,例如可列舉甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體、丁烷氣體、乙烯氣體、乙炔氣體等,較佳列舉乙炔氣體。
此外,根據所需,原料氣體中更可以包含氫氣、非活性氣體(例如,氦、氬等)、水蒸氣等。
作為原料氣體的供給時間,例如為1分鐘以上,較佳為5分鐘以上,例如為60分鐘以下,較佳為30分鐘以下。
由此,將複數個粒狀體18A分別作為起點,使複數個CNT6生長。此外,為了方便起見,第2C圖雖以由一個粒狀體18A生長一個CNT6的方式而表示,但是並不受該圖的限制,也可由一個粒狀體18A生長複數個CNT6。
在生長基底15上,複數個CNT6以互相大致平行的方式沿著生長基底15的厚度方向(上下方向)延伸。即,複數個CNT6以與生長基底15垂直相交的方式進行取向(垂直取向)。
CNT6可以是單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管以及多壁奈米碳管中的任意一種,較佳為多壁奈米碳管。複數個CNT6可以僅包含單壁奈米管、雙壁奈米碳管以及多壁奈米碳管中的任意一種,也可以包含單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管以及多壁奈米碳管中的任意兩種以上。此外,CNT6具有可撓性。
CNT6的平均外徑例如為1nm以上,較佳為5nm以上,例如為100nm以下,較佳為50nm以下,更佳為20nm以下。
CNT6的平均長度L(平均取向方向的尺寸)比樹脂層5的厚度T更大(參照第5A圖),例如為15μm以上,較佳為50μm以上,例如為1000μm以下,較佳為500μm以下,更佳為200μm以下。此外,CNT的平均外徑以及平均長度可以藉由例如電子顯微鏡觀察等習知的方法來進行測量。
另外,CNT6的平均長度L相對於樹脂層5的厚度T,例如為超過1倍,較佳為1.5倍以上,更佳為2.0倍以上,例如為15.0倍以下,較佳為10.0倍以下,更佳為5.0倍以下。
由此,VACNTs 19在生長基底15上生長。參照第3C圖可知,VACNTs 19在橫軸方向上具備複數個19A,列19A為複數個CNT6在縱軸方向上以直線排列的列。
VACNTs19中,複數個CNT6在平面方向上(縱軸方向以及橫軸方向)呈密集狀。具體而言,VACNTs 19(複數個CNT6)的平均堆積密度例如為10mg/cm3以上,較佳為20mg/cm3以上,例如為50mg/cm3以下。此外,平均堆積密度可以根據例如單位面積品質(單位品質:單位mg/cm2)、CNT的平均長度(藉由SEM(掃描電子顯微鏡)(JEOL CO.,LTD製造)或者非接觸式薄膜測厚儀(KEYENCE CO.,LTD製造)測定)計算得出。
接著,如第3A及3B圖所示,從生長基底15上剝離VACNTs 19。
對於將VACNTs 19從生長基底15上剝離而言,例如,使切割刀片20沿著生長基底15的上表面滑動,將複數個CNT6的基底端部(生長基底15一側的端部)一併進行切割。由此,使VACNTs 19從生長基底15上分離。
作為切割刀片20,例如,可列舉切刀刀片(cutter blade)、剃刀等習知的金屬刀片,較佳列舉切刀刀片。
接著,如第3B圖所示,從生長基底15拉起被分離的VACNTs 19。由此,可以將VACNTs 19從生長基底15上剝離,獲得CNT陣列3。此外,藉由重複上述步驟,可以準備兩個CNT陣列3。
如第3C圖所示,CNT陣列3為從生長基底15上剝離下來的、由複數個CNT6形成為片狀的奈米碳管集合體。
更詳細而言,在CNT陣列3中,複數個CNT6沿著CNT陣列3的厚度方向取向,且以不在厚度方向相連而在平面方向(縱軸方向以及橫軸方向)相連形成片狀的方式進行取向。
即,CNT陣列3以複數個CNT6在規定方向上取向,且在與CNT6的取向方向垂直相交的方向上相連形成片狀的方式而形成。
由此,CNT陣列3藉由以從生長基底15上剝離下的狀態,且複數個CNT6在平面方向上相互接觸的方式來保持形狀。此外,CNT陣列3具有可撓性。另外,在複數個CNT6中,相鄰的CNT6之間有凡得瓦力起作用。
CNT陣列3的平均堆積密度的範圍與上述VACNTs 19的平均堆積密度的範圍相同。
CNT陣列3的G/D比例如為1以上10以下。G/D比是指,在奈米碳管的拉曼光譜中,1590cm-1附近觀測到的稱為G帶的峰的光譜強度相對於1350cm-1附近觀測到的稱為D帶的峰的光譜強度的比。另外,D帶的光譜是因奈米碳管的缺陷產生的,G帶的光譜是因碳原子的六元環的面內振動產生的。
這樣的CNT陣列3,雖然可以直接利用於導熱片1中,但由於平均堆積密度相對較低,從提高熱導率的角度出發,較佳對其進行高密度化處理。
作為高密度化處理,可以列舉例如,對CNT陣列3進行加熱處理的方法(參照第4A及4B圖)、向CNT陣列3供給揮發性液體的方法。
對於加熱CNT陣列3而言,例如,如第4A圖所示,將CNT陣列3收納到耐熱容器45中,放置在加熱爐內。
耐熱容器45為耐熱溫度超過2600℃的耐熱容器,例如,可列舉由碳元素形成的碳容器、由陶瓷形成的陶瓷容器等習知的耐熱容器。在這樣的耐熱容器中,較佳列舉碳容器。
作為加熱爐,例如可列舉電阻加熱爐、感應加熱爐、直接通電型電爐(直通電型電氣爐)等,較佳列舉電阻加熱爐。此外,加熱爐可以是間歇式也可以是連續式的。
接著,向加熱爐中注入非活性氣體,使加熱爐內置換為非活性氣體氛圍。作為非活性氣體,例如可列舉氮氣、氬等,較佳列舉氬。
接著,以規定的升溫速度將加熱爐內的溫度升溫至加熱溫度後,保持溫度,放置規定的時間。
作為升溫溫度,例如為1℃/分鐘以上,較佳為5℃/分鐘以上,例如為40℃/分鐘以下,較佳為20℃/分鐘以下。
作為加熱溫度,例如為2600℃以上,較佳為2700℃以上,更較佳為2800℃以上。若加熱溫度在上述下限以上,則在CNT陣列3中可以使複數個CNT6確實地發生凝集。
此外,作為加熱溫度,只要小於CNT6的昇華溫度即可,較佳為3000℃以下。若加熱溫度在上述上限以下,則可以抑制CNT6的昇華。
作為規定的時間,例如為10分鐘以上,較佳為1小時以上,例如為5小時以下,較佳為3小時以下。
此外,較佳在無負荷的狀態下對CNT陣列3(CNT陣列3上沒有負重的狀態,即大氣壓下)進行加熱處理。對於在無負荷的狀態下對CNT陣列3進行加熱處理而言,需將CNT陣列3以與耐熱容器45的蓋部以及側壁空出間隔的方式收納到耐熱容器45中。
藉由上述方式,CNT陣列3被加熱處理。若CNT陣列3被加熱,則在CNT陣列3中,構成複數個CNT6的石墨烯的結晶性會得到提高,CNT6的取向性(直線性)會得到提高。由此,在CNT陣列3中,相鄰的CNT6藉由作用於其之間的范德華力等,以保持取向性(直線性)的狀態凝集成束狀。
由此,CNT陣列3的整體被均勻地凝集,CNT陣列3達到高密度化。之後,根據所需冷卻(例如,自然冷卻)CNT陣列3。
由於複數個CNT6在維持取向性(直線性)的狀態下凝集,因此加熱處理後的CNT陣列3的厚度與加熱處理前的CNT陣列3的厚度(CNT6的取向方向長度)大致相同。更具體而言,相對於加熱處理前的CNT陣列3的厚度,加熱處理後的CNT陣列3的厚度例如為95%以上105%以下,較佳為100%。
此外,加熱處理後的CNT陣列3的體積相對於加熱處理前的CNT陣列3的體積例如為10%以上,較佳為30%以上,例如為70%以下,較佳為50%以下。此外,加熱處理後的CNT陣列3的G/D比例如為超過10,例如在20以下。
對於向CNT陣列3供給揮發性液體而言,例如,可以向CNT陣列3噴揮發性液體,或者將CNT陣列3浸漬在揮發性液體中。
作為揮發性液體,例如可列舉水、有機溶劑等。作為有機溶劑,例如可列舉低級(C1~3)醇類(例如,甲醇、乙醇、丙醇等)、酮類(例如,丙酮等)、醚類(例如,二***、四氫呋喃等)、烷基酯類(例如,乙酸乙酯等)、鹵代脂肪烴類(例如氯仿、二氯甲烷等)、極性非質子類(例如,N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲醯胺等)、脂肪烴類(例如,己烷、庚烷、辛烷等)、脂環烴類(例如,環己烷、甲基環己烷等)、芳香烴類(例如,苯、甲苯等)。
在這些揮發性液體中,較佳列舉水以及脂肪烴類。這樣的揮發性液體,可以單獨使用或者同時使用兩種以上。
向CNT陣列3供給揮發性液體時,隨著揮發性液體的氣化,複數個CNT6相互凝集,CNT陣列3的密度得到提高。
另外,這樣的高密度化處理,至少進行1次,也可以反復進行多次。可以將同一種高密度化處理重複進行多次,也可以將多種高密度化處理組合進行。例如,可以僅將上述加熱處理重複進行多次,也可以組合進行上述加熱處理和液體供給處理。
高密度化處理後的CNT陣列3的平均堆積密度,例如為50mg/cm3以上,較佳為100mg/cm3以上,例如為500mg/cm3以下,較佳為300mg/cm3以下,更佳為200mg/cm3以下。
根據以上方式,可以準備具有基材4以及兩個樹脂層5的固定片2和兩個CNT陣列3。
接著,如第4C圖所示,在第一樹脂層5A(正面一側的樹脂層5),以及第二樹脂層5B(背面一側的樹脂層5)上,各配置一個CNT陣列3(配置步驟)。
此外,在互相區分兩個CNT陣列3時,將配置在第一樹脂層5A上的CNT陣列3設作第一CNT陣列3A,將配置在第二樹脂層5B上的CNT陣列3設作第二CNT陣列3B。
即,將第一CNT陣列3A配置在第一樹脂層5A的厚度方向的一側(固定片2的正面2A)上,將第二CNT陣列3B配置在與第二樹脂層5B的厚度方向的另一側(固定片2的背面2B)上。
接著,對配置有第一CNT陣列3A以及第二CNT陣列3B的固定片2進行加熱(加熱步驟)。
加熱溫度在樹脂層5(熱塑性樹脂)的融化(軟化)溫度以上且小於燒掉樹脂層5(熱塑性樹脂)的溫度,例如為300℃以上400℃以下。加熱時間例如為1分鐘以上,例如為30分鐘以下,較佳為10分鐘以下。
由此,樹脂層5融化,如第5A圖所示,CNT陣列3的複數個CNT6的基材4一側的端部(一端),以貫穿所對應的樹脂層5的方式埋入樹脂層5中,並與基材4接觸。
具體而言,第一樹脂層5A發生融化,第一CNT陣列3A的複數個CNT6的厚度方向另一側的端部,以貫穿相對應的第一樹脂層5A的方式埋入第一樹脂層5A中,並與基材4的表面4A接觸。此外,第二樹脂層5B發生融化,第二CNT陣列3B的複數個CNT6的在厚度方向一側的端部,以貫穿相對應的第二樹脂層5B的方式埋入第二樹脂層5B中,並與基材4的背面4B接觸。另一方面,第一
CNT陣列3A的複數個CNT6的在厚度方向一側的端部從第一樹脂層5A中露出,第二CNT陣列3B的複數個CNT6的厚度方向另一側的端部從第二樹脂層5B中露出。
此外,融化狀態的樹脂層5,在與基材4以及CNT陣列3緊密貼合的同時,進入複數個CNT6之間。
此外,在加熱步驟中,根據所需,以朝向基材4的方式,從厚度方向的外側向內側,對第一CNT陣列3A以及第二CNT陣列3B施加壓力。
作為壓力,例如為0.1MPa以上,較佳為0.5MPa以上,例如為1.0MPa以下。
由此,第一CNT陣列3A的厚度方向另一側的端部,以及第二CNT陣列3B的厚度方向一側的端部,分別確實地與基材4接觸。
之後,藉由冷卻,融化狀態的樹脂層5會以與基材4以及CNT陣列3緊密貼合的狀態進行固化。由此,CNT陣列3固定在相對應的樹脂層5上,得到固定片2的支撐。
藉由上述方式,準備具備固定片2和得到固定片2支撐的兩個CNT陣列3的導熱片1。
這樣的導熱片1較佳具有可撓性。此外,導熱片1中,CNT陣列3的厚度方向與基材4的厚度方向相互一致。
此外,關於這種導熱片1,在其使用前的狀態下,各個CNT陣列3的CNT6,沿著基材4的厚度方向延伸(相對於基材4垂直取向)。下文中,將使用前的導熱片1設作一次導熱片1A。
一次導熱片1A中,複數個CNT6的基材4一側的端部,被埋入相對應的樹脂層5中,與基材4接觸,複數個CNT6的與基材4相反一側的端部,從樹脂層5中露出,以直立狀突出而為自由端。
因此,各個CNT陣列3中,CNT6具有埋設在相對應的樹脂層5中的埋設部分6A,以及從相對應的樹脂層5突出的突出部分6B。
埋設部分6A貫穿相對應的樹脂層5。埋設部分6A的長度L1,例如,與上述樹脂層5的厚度T的範圍相同。此外,相對於CNT6的長度L 100%,埋設部分6A的長度L1的比例例如為5%以上,較佳為10%以上,更佳為20%以上,例如為70%以下,較佳50%以下。
突出部分6B的長度L2例如為1μm以上,較佳為10μm以上,例如為400μm以下,較佳為300μm以下,更佳為150μm以下。此外,相對於CNT6的長度L 100%,突出部分6B的長度L2的比例例如為30%以上,較佳為50%以上,例如為95%以下,較佳為90%以下,更佳為80%以下。
此外,突出部分6B的長度L2相對於埋設部分6A的長度L1的比例(L2/L1)例如為0.4以上,較佳為1以上,例如為15以下,較佳為9以下,更佳為4以下。
若埋設部分6A的長度L1的比例在上述下限以上(突出部分6B的長度L2的比例在上述上限以下),則樹脂層5就可以確實地支撐CNT陣列3,在後述的剝離步驟中,可以抑制複數個CNT6脫離固定片2。若突出部分6B的長度L2的比例在上述下限以上(埋設部分6A的長度L1的比例在上述上限以下),則可以提高CNT陣列3相對於物件物體表面的追隨性。
(2)導熱片的使用形態
導熱片1(一次導熱片1A),可以作為TIM,如第5B圖所示,例如,以在厚度方向被夾持的方式配置於電子部件11(物件物體)和散熱部件10(物件物體)之間而使用。
作為電子部件11,例如,可以列舉半導體元件(IC(積體電路)晶片等)、發光二極體(LED)、高功率鐳射振盪元件、大功率燈、功率半導體器件等。
作為散熱部件10,例如,可列舉散熱片、散熱器等。
此外,電子部件11的表面11B、以及散熱部件10的表面10A上形成有細微的凹凸(表面粗糙度)。這些表面粗糙度Rz(以JIS B0601-2013為標準的十點平均粗糙度)例如為1μm以上10μm以下。
另外,導熱片1中,第一CNT陣列3A的複數個CNT6追隨放熱部件10的表面10A的細微凹凸,穩定地與散熱部件10的表面10A接觸。此外,第二CNT陣列3B的複數個CNT6追隨電子部件11的表面11B的細微凹凸,穩定地與電子部件11的表面11B接觸。
因此,電子部件11散熱時,從電子部件11散發的熱量依次藉由第二CNT陣列3B、基材4以及第一CNT陣列3A,傳達到散熱部件10。
然而,將導熱片1用作TIM時,藉由電子部件11以及散熱部件10之間的壓縮,複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒。
更具體而言,以突出部分6B的游離端部沿著固定片2的平面方向(與固定片2的厚度方向相交)的方式,各個CNT6發生傾倒。接著,傾倒的複數個CNT6的突出部分6B相互重疊在固定片2的厚度方向上。
此外,相對於埋設部分6A,CNT6的突出部分6B以60°以下(角度θ),進一步,以80°以下的角度彎曲而傾倒。
此外,相對於CNT陣列3的全部CNT6,各個CNT陣列3中傾倒的CNT6例如為90%以上100%以下。
此外,若複數個CNT6發生傾倒,則導致進入複數個CNT6之間的樹脂層5的一部分遭到破壞(參照第1C以及5A圖)。
接著,如第1A圖所示,為了進行回收(再利用),即使導熱片1從電子部件11和散熱部件10之間脫離,也會維持複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒的狀態。
藉由上述方式,可以準備複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒的導熱片1。在後文中,將複數個CNT6傾倒的導熱片1(使用後的導熱片1)設作二次導熱片1B。
(3)膠帶的黏貼步驟以及剝離步驟
接著,將二次導熱片1B作為TIM再利用時,由於複數個CNT6已經傾倒,因此複數個CNT6無法追隨電子部件11以及散熱部件10的表面粗糙度,導致複數個CNT6與電子部件11以及散熱部件10的表面的接觸不充分,電子部件11以及散熱部件10之間產生空隙,熱導率降低。
因此,對導熱片1進行再利用時,使傾倒的複數個CNT6在固定片2上立起。
具體而言,如第1B圖所示,首先,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上(黏貼步驟)。
對膠帶8沒有特殊限定,可列舉習知的膠帶。雖然沒有圖示,但膠帶8具備薄膜層和黏著劑層。
薄膜層呈片狀,具體而言,具有規定的厚度,沿著與厚度方向垂直相交的平面方向延伸。作為薄膜層,例如,可列舉聚烯烴薄膜(例如,聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等)、聚酯薄膜(例如,聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚醯亞胺薄膜、聚醯胺薄膜(例如,尼龍薄膜等)。這些薄膜層中,較佳列舉聚烯烴薄膜以及聚醯亞胺薄膜。
黏著劑層形成於薄膜層的厚度方向的一側。黏著劑層例如可以使用習知的方法,由黏著劑(壓敏黏著劑)形成為層狀而成。
從調整膠帶的黏合力(後述)的角度出發,可對黏著劑進行適當選擇,例如,可列舉丙烯酸類黏著劑、聚酯類黏著劑、矽氧烷類黏著劑、聚醯胺類黏著劑、氟類黏著劑等。這些黏著劑中較佳列舉丙烯酸類黏著劑以及矽氧烷類黏著劑等,更佳列舉矽氧烷類黏著劑。此外,黏著劑可以單獨使用也可同時使用兩種以上。
這種膠帶8的黏合力(相對於不銹鋼板的膠帶8的黏合力)例如為0.5N/cm以上,較佳為1.0N/cm以上,更佳為2.0N/cm以上,例如為10.0N/cm以下,較佳為5.0N/cm以下,更佳為3.0N/cm以下。
另外,膠帶8的黏合力藉由以JIS Z 0237(2009)為標準的90°剝離試驗(相對於不銹鋼試驗板的剝離黏合力試驗的方法6)進行測定。具體藉由下述步驟測定膠帶8的黏合力:在23±1℃、相對濕度為50±5%的氛圍下,使用2kg的壓力輥來回移動兩次將寬度為24mm的膠帶8黏貼在不銹鋼板上後,在剝離角
度(拉剝角度)90°、剝離速度(拉伸速度)為5.0±0.2mm/s的條件下,藉由將膠帶8從不銹鋼板上剝離而進行測定。
膠帶8的黏合力適當地選擇為,在後述剝離步驟中,使傾倒的複數個CNT6能夠不脫離固定片2且在固定片2上立起的黏合力。若膠帶8的黏合力在上述上限以下,則可以在後述的剝離步驟中,抑制複數個CNT6附著在膠帶8上而和膠帶8一起脫離固定片2。
接著,以使膠帶8的黏著劑層黏貼在二次導熱片1B的CNT陣列3上的方式將膠帶8黏貼在CNT陣列3上。
具體而言,準備2個膠帶8,從厚度方向的一側,將2個膠帶8中的一個膠帶8黏貼在第一CNT陣列3A的複數個CNT6的突出部分6B上。此外,從厚度方向的另一側,將2個膠帶8中的另一個膠帶8黏貼在第二CNT陣列3B的複數個CNT6的突出部分6B上。另外,兩個膠帶8可以同時黏貼在相對應的CNT陣列3上,也可以依次進行黏貼。
此時根據所需,以使膠帶8朝向CNT陣列3的方式,從厚度方向的外側(固定片2的相反一側)向內側施加壓力。施加於膠帶8的壓力(黏貼壓力)例如為0.1kg/cm2以上,較佳為0.5kg/cm2以上,更佳為1.0kg/cm2以上,例如為10.0kg/cm2以下,較佳為5.0kg/cm2以下,更佳為3.0kg/cm2以下。
若黏貼壓力在上述下限以上,則在後述剝離步驟中,能使傾倒的複數個CNT6在固定片2上確實地立起。若黏貼壓力在上述上限以下,則在後述的剝離步驟中,能夠抑制膠帶8的黏著劑附著在CNT6上,從而抑制對複數個CNT6造成污染。
此外,較佳使黏貼壓力均勻地分佈於膠帶8整體。
此外,對於賦予膠帶8黏貼壓力而言,例如,可以使用習知的壓力輥,從厚度方向的外側(固定片2的相反一側)進行接觸,在膠帶8的薄膜層上,進行規定次數(例如,1次以上5次以下)的來回移動。
由此,完成膠帶8對CNT陣列3的黏貼。
接著,如第1C圖所示,將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
具體而言,在完成膠帶8對CNT陣列3的黏貼後,例如在3分鐘之內,抓住各個膠帶8的端部,使各個膠帶8的剝離角度在所規定的範圍內,以使其離開固定片2的方式,拉伸各個膠帶8的端部。由此,兩個膠帶8從第一CNT陣列3A以及第二CNT陣列3B上剝離。另外,2個膠帶8可以同時從相對應的CNT陣列3上剝離,也可以依次從相對應的CNT陣列3上剝離。
此時,對膠帶8的剝離角度(拉剝角度)沒有特別的限定,例如為45°以上,較佳為70°以上,例如為180°以下,較佳為120°以下。
若剝離角度在上述範圍內,則可以使傾倒的複數個CNT6在固定片2上確實地立起。另外,剝離角度是指,相對於固定片2的平面方向的被剝離的膠帶8所形成的角度。
此外,對膠帶8的剝離速度(膠帶8的端部的拉伸速度)沒有特別的限定,例如為0.1mm/s以上,較佳為1mm/s以上,更佳為5mm/s以上,例如為50mm/s以下,較佳為15mm/s以下。
若剝離速度在上述下限以上,則可以提高剝離步驟的作業效率。若剝離速度在上述上限以下,則可以穩定地從CNT陣列3上剝離膠帶8。
隨著膠帶8從CNT陣列3上剝離,二次導熱片1B上傾倒的複數個CNT6能夠實質上不脫離固定片2且在固定片2上立起。即,藉由上述複數個奈米碳管的起毛方法,可使複數個CNT6在固定片2上再一次立起。
在此,相對於CNT陣列3的整體,從固定片2上脫離的CNT陣列3較佳為10%以下,更佳為5%以下。特別以相對於CNT陣列3的整體,從固定片2上脫離的CNT陣列3極度接近0%的方式來進行剝離步驟。
在下文中,將藉由上述複數個奈米碳管的起毛方法,使二次導熱片1B傾倒的複數個CNT6在固定片2上立起的導熱片1,設作三次導熱片1C。
如第1D圖所示,三次導熱片1C(導熱片1)具備:固定片2和複數個CNT6按照規定方向取向而成的CNT陣列3。藉由將複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒,並在CNT陣列3上黏貼剝離膠帶8,使複數個CNT6在固定片2上立起。
即,各個CNT陣列3的複數個CNT6,在暫時傾倒後,以沿著固定片2的厚度方向延伸的方式進行起毛。相對於一次導熱片1A的複數個CNT6,這樣的三次導熱片1C的複數個CNT6,例如以±30°的方式而立起。
此外,如第1C圖所示,由於三次導熱片1C的複數個CNT6暫時傾倒,因此與一次導熱片1A相比,在固定片2上立起的CNT6增加,導熱片1的性能得到了提高。
進一步,關於三次導熱片1C,由於進入複數個CNT6之間的樹脂層5的一部分被破壞,複數個CNT6得到松緩。因此,與一次導熱片1A相比,三次導熱片1C的複數個CNT6的柔軟性得到提高,對物件物體的追隨性得到了提高。
因此,如第5B圖所示,三次導熱片1C可以作為TIM進行再利用,複數個CNT6可以確實地追隨散熱部件10的表面10A以及電子部件11的表面11B的細微的凹凸。
(4)作用效果
如第1A圖所示,由於導熱片1中的從生長基底15上剝離的CNT陣列3的複數個CNT6的一端被埋入固定片2中,因此可以提高固定片2與CNT6之間的黏合力。
因此,如第1B以及1C圖所示,即使複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒,藉由將膠帶8黏貼在CNT陣列3上並將膠帶8從CNT陣列3上剝離,既可以抑制複數個CNT6從固定片2上脫離,同時更可以使複數個CNT6在固定片2上立起。
即,雖然為簡單的方法,卻可以使以重疊在固定片2上的方式傾倒的複數個CNT6在固定片2上立起。
<第二實施方式>
接著,參照第6A至6C圖,對本發明的第二實施方式進行說明。另外,關於第二實施方式,對與上述第一實施方式相同的部件附加相同的符號,並省略其說明。
如第6A圖所示,關於第二實施方式,固定片2僅由基材4組成,CNT陣列3的複數個CNT6被接合在基材4的表面上。具體而言,第一CNT陣列3A配置於基材4的正面4A上,第一CNT陣列3A的複數個CNT6的厚度方向另一側的端部(一端)被接合在基材4的正面4A上。此外,第二CNT陣列3B配置於基材4的背
面4B上,第二CNT陣列3B的複數個CNT6的厚度方向一側的端部(一端)被接合在基材4的背面4B上。
即,導熱片1具備基材4(固定片的一個例子)和兩個CNT陣列3。另外,在第二實施方式中,基材4為金屬片或者陶瓷片。
對於準備這種導熱片1而言,例如,首先藉由習知的方法,將上述的金屬蒸鍍在兩個CNT陣列3的各自的一個面上。
接著,以使CNT陣列3的金屬蒸鍍面與基材4接觸的方式,將CNT陣列3配置在基材4的正面4A以及背面4B上。
接著,在真空下或者非活性氣體氛圍下,對配置有CNT陣列3的基材4進行加熱。
加熱溫度例如為1000℃以上,較佳為1500℃以上,例如為2500℃以下,較佳為2000℃以下。加熱時間例如為1分鐘以上,例如為60分鐘以下,較佳為30分鐘以下。
由此,使CNT陣列3的複數個CNT6與基材4接合。之後,藉由冷卻準備導熱片1。
若以與第一實施方式相同的方式,將這樣的導熱片1用作TIM(參照第5B圖),則如第6A圖所示,複數個CNT6的至少一部分以重疊在基材4上的方式傾倒。
更具體而言,各個CNT6以使CNT6的游離端部沿著固定片2的平面方向(與固定片2的厚度方向交差)的方式而傾倒。此外,CNT6的傾倒部分(游離端部)以相對於基材4的厚度方向為60°以下,進一步為80°以下的方式彎曲而傾倒。
因此,將導熱片1進行回收(再利用)時,如第6B以及6C圖所示,以與第一實施方式相同的方式,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上之後(黏貼步驟),再將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6能夠不從基材4上脫離且在基材4上立起。因此,藉由這種第二實施方式,也可以發揮與上述第一實施方式相同的作用效果。
<第三實施方式>
接著,參照第7A至7C圖,對本發明的第三實施方式進行說明。另外,關於第三實施方式,對與上述第一實施方式相同的部件附加相同的符號,並省略其說明。
關於第三實施方式,如第7A圖所示,在基材4(固定片的一個例子)中,兩個CNT陣列3相互接觸。具體而言,第一CNT陣列3A的複數個CNT6的厚度方向另一側的端部(一端)被埋入基材4的正面4A中,第二CNT陣列3B的複數個CNT6的厚度方向一側的端部(一端)被埋入基材4的背面4B中。且在基材4中,第一CNT陣列3A的複數個CNT6的厚度方向另一側的端部和第二CNT陣列3B的複數個CNT6的厚度方向一側的端部相互接觸。另一方面,第一CNT陣列3A的複數個CNT6的厚度方向一側的端部以及第二CNT陣列3B的複數個CNT6的端部的厚度方向另一側的端部各自從基材4中露出。
另外,在第三實施方式中,基材4為金屬片或者樹脂片。
對於準備這種導熱片1而言,例如,基材4為金屬片時,首先,將分散有上述金屬的顆粒的糊狀樹脂塗布在兩個CNT陣列3的任意一方上。接著,以使兩個CNT陣列3夾住糊狀樹脂的方式進行配置。
接著,在真空或者非活性氣體氛圍下,對夾住糊狀樹脂的兩個CNT陣列3進行加熱。
加熱溫度以及加熱時間的範圍,與上述第二實施方式中的加熱溫度以及加熱時間的範圍相同。
由此,在燒掉糊狀樹脂中包含的樹脂材料的同時,金屬的顆粒融化,進入CNT陣列3的複數個CNT6之間。
隨後基材4作為金屬片而形成,兩個CNT陣列3被埋入基材4中,並在基材4中相互接觸。之後,藉由冷卻準備導熱片1。
另外,在基材4為樹脂片時,對於準備導熱片1而言,例如,將CNT陣列3配置在基材4的正面4A以及背面4B的兩個面上,對配置有CNT陣列3的基材4進行加熱。加熱溫度例如為300℃以上400℃以下。加熱時間例如為1分鐘以上10分鐘以下。
由此,也可以將兩個CNT陣列3埋入基材4中,並在基材4中相互接觸。因此,可以準備導熱片1。另外,基材4(樹脂片)中,可以包含上述導電性顆粒,也可以不包含。
若以與第一實施方式相同的方式,將這樣的導熱片1用作TIM(參照第5B圖),如第7A圖所示,以與第二實施方式相同的方式,複數個CNT6的至少一部分以重疊在基材4上的方式傾倒。
因此,在對導熱片1進行回收(再利用)時,如第7B以及7C圖所示,以與第一實施方式相同的方式,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上之後(黏貼步驟),將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6,能夠不脫離基材4且在基材4上立起。因此,藉由這樣的第三實施方式,也可以發揮與上述第一實施方式相同的作用效果。
<第四實施方式>
接著,參照第8A至8C圖,對本發明的第四實施方式進行說明。另外,關於第四實施方式,對與上述第一實施方式相同的部件附加相同的符號,並省略其說明。
關於第一實施方式~第三實施方式,在導熱片1中,雖然複數個CNT6(CNT陣列3)被埋入或者接合在固定片(固定片2或者基材4)的正面以及背面的兩個面上,但並不被其限定。
關於第四實施方式,如第8A圖所示,在導熱片1中,複數個CNT6(CNT陣列3)只被埋入或者接合在固定片2的正面2A以及背面2B的任意一面上。複數個CNT6的基材4一側的端部,被埋入樹脂層5中並與基材4發生接觸,複數個CNT6的與基材4相反一側的端部,從樹脂層5中露出。
若以與第一實施方式相同的方式,也將這樣的導熱片1用作TIM(參照第5B圖),則複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒。
因此,對導熱片1進行回收(再利用)時,如第8B以及8C圖所示,以與第一實施方式相同的方式,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上之後(黏貼步驟),再將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6能夠不從固定片2上脫離且在固定片2上立起。因此,藉由這樣的第四實施方式,也可以發揮與上述第一實施方式相同的作用效果。
<第五實施方式以及第六實施方式(傳送帶的維護方法)>
接著,參照第9A以及9B圖,對本發明的第五實施方式以及第六實施方式進行說明。另外,關於第五實施方式以及第六實施方式,對與上述第一實施方式相同的部件附加相同的符號,並省略其說明。
關於第一實施方式~第四實施方式,雖然對導熱片1為CNT結構體的情況進行了詳細描述,但CNT結構體並不被其限定。
在第五實施方式以及第六實施方式中,CNT結構體為傳送帶30。傳送帶30具備於傳送裝置29中,傳送裝置29用於傳送作為物件物體的一個例子的部件50。
第五實施方式中,如第9A圖所示,傳送裝置29具備第一輥31、第二輥32、傳送帶30以及黏著輥33。
第一輥31與第二輥32彼此之間隔開間隔而配置。
傳送帶30為環狀帶,環繞於第一輥31和第二輥32的外周。此外,傳送帶30藉由第一輥31以及第二輥32的旋轉進行圓周移動。
傳送帶30具備環狀的固定片2和配置於固定片2外周表面的CNT陣列3。
另外,CNT陣列3具備複數個CNT6,複數個CNT6沿著固定片2的厚度方向延伸。此外,複數個CNT6的固定片2一側的端部(一端),被埋入或者接合在固定片2的外周表面,複數個CNT6的相反一側的端部以直立狀突出而為自由端。
即,傳送帶30是第四實施方式中所示的CNT結構體形成的環狀物。
在第二輥32的相反一側,與第一輥31空開些許間隔配置黏著輥33。黏著輥33的圓周表面上,纏繞著膠帶8。纏繞於黏著輥33上的膠帶8中,相對於薄膜層,膠帶8的黏著劑層位於黏著輥33的直徑方向外側。
此外,黏著輥33與第一輥31之間以使進行圓周移動的傳送帶30藉由的方式而構成,傳送帶30藉由黏著輥33和第一輥31之間時,傳送帶30的CNT陣列3黏貼在膠帶8上。
關於這樣的傳送裝置29,進行部件50的傳送。
具體而言,部件50在傳送開始位置配置於傳送帶30上。此時,部件50與複數個CNT6接觸,藉由與部件50的接觸,複數個CNT6以重疊在固定片2上的方式傾倒。由此,在傳送帶30上對部件50進行位置的固定(接合)。
接著,隨著傳送帶30的圓周移動,部件50從傳送開始位置傳送到目標位置後,從傳送帶30上提起而被脫離。
但是,即使部件50脫離,複數個CNT6仍保持傾倒的狀態。藉由上述方式,可以準備傳送帶30,傳送帶30上的複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒。
藉由這種傳送帶30再次傳送部件50時,若部件50被配置在已經傾倒的複數個CNT6上,則使複數個CNT6與部件50的接觸不充分,無法使部件50在傳送帶30上確實地固定位置(接合)。
另一方面,關於傳送裝置29,隨著傳送帶30的圓周移動,傾倒的複數個CNT6藉由第一輥31和黏著輥33之間。此時,黏著輥33的膠帶8黏貼在傳送帶30的CNT陣列3上(黏貼步驟),藉由傳送帶30的移動,膠帶8被剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6能夠不從固定片2上脫離且在固定片2上立起。即,藉由上述複數個奈米碳管的起毛方法,複數個CNT6在固定片2上立起。因此,可以連續並順利地進行傳送帶30的維護。
因此,關於傳送裝置29,即使再次傳送部件50,也可以充分地確保部件50與複數個CNT6接觸,使部件50在傳送帶30上確實地進行位置的固定(接合)。
關於第六實施方式,如第9B圖所示,傳送裝置29具備黏著裝置35並用其代替了黏著輥33。另外,關於第六實施方式,對與上述第五實施方式相同的部件附加相同的符號,省略其說明。
黏著裝置35具備平板36、壓緊輥39、送出軸37和卷取軸38。
平板36配置於第一輥31與第二輥32之間。平板36以與傳送帶30的圓周的內面(固定片2)相對的方式配置在傳送帶30的內部。
在平板36的相反一側,與傳送帶30空開些許間隔配置壓緊輥39。由此,平板36與壓緊輥39之間以使進行圓周移動的傳送帶30藉由的方式而構成。
與壓緊輥39空開間隔來配置送出軸37。送出軸37上以旋渦狀纏繞數圈的長形膠帶8。送出軸37上纏繞的膠帶8中,相對於薄膜層,膠帶8的黏著劑層位於送出軸37的直徑方向外側。
對稱於送出軸37,在壓緊輥39的圓周方向上空開間隔而配置卷取軸38。
黏著裝置35以以下方式構成:以使從送出軸37拉出來的膠帶8藉由壓緊輥39的圓周表面的方式而被拉出轉動後,藉由卷取軸38而被卷取。由此,
在傳送帶30藉由平板36和壓緊輥39之間時,膠帶8黏貼在傳送帶30上的CNT陣列3上。
關於這種傳送裝置29,藉由傳送部件50,傾倒的複數個CNT6,隨著傳送帶30的圓周移動,藉由平板36和壓緊輥39之間。此時,傳送帶30上的CNT陣列3,在黏貼在從傳輸軸37拉出的膠帶8上之後(黏貼步驟),藉由傳送帶30的圓周移動,從膠帶8上剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6不會從固定片2上脫離且在固定片2上立起。因此,藉由這種第六實施方式,也可以連續且順利地進行傳送帶30的維護。
<第七實施方式(導熱片的製造方法)>
關於第一實施方式~第四實施方式,例如如第1A至1D圖所示,本發明的複數個奈米碳管的起毛方法被利用於導熱片1的回收(再利用)中。關於第五實施方式以及第六實施方式,如第9A以及9B圖所示,本發明的複數個奈米碳管的起毛方法被利用於傳送帶30的維護中,但不僅限於此。
例如,更可以以提高導熱片1的性能為目的,藉由使一次導熱片1A的複數個CNT6暫時傾倒,準備二次導熱片1B之後,在二次導熱片1B的CNT陣列3上黏貼剝離膠帶8,由此製造三次導熱片1C。
關於這樣的三次導熱片1C,如上所述,如第1C圖所示,進入複數個CNT6之間的樹脂層5的一部分遭到破壞,複數個CNT6得到松緩,對物件物體的追隨性得到了提高。即,可以作為新型(最終)製品而製造追隨性得到提高的三次導熱片1C。
對於製造三次導熱片1C而言,如第5A圖所示,以與第一實施方式相同的方式準備一次導熱片1A。
關於第一實施方式,如第5B圖所示,藉由將一次導熱片1A用作TIM,使複數個CNT6的至少一部分傾倒。但關於第七實施方式,則從厚度方向的外側,對一次導熱片1A的CNT陣列3故意施加壓力,從而使複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒(傾倒步驟)。另外,傾倒步驟更包括,在將CNT陣列3埋入或者接合在固定片2上時以重疊的方式而傾倒的情況。
作為壓力,例如為0.5MPa以上,較佳為1.0MPa以上,例如為4.0MPa以下。
由此,準備二次導熱片1B。
接著,如第1B以及1C圖所示,以與第一實施方式相同的方式,在二次導熱片1B的CNT陣列3上黏貼膠帶8後(黏貼步驟),將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
由此,可以使CNT陣列3的複數個CNT6在固定片2上立起。藉由上述步驟,製造導熱片1(三次導熱片1C)。
這種三次導熱片1C藉由下述步驟製造:使一次導熱片1A的複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒之後,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上,再將膠帶8從CNT陣列3上剝離,從而使複數個CNT6在固定片2上立起。
因此,與一次導熱片1A相比,三次導熱片1C的複數個CNT6在固定片2上充分且確實地立起。此外,如上所述,三次導熱片1C的對物件物體的追隨性得到了提高。
因此,第七實施方式雖然是簡單的方法,但可以充分確保所希望的性能,可以製造對物件物體的追隨性得到了提高的導熱片1。此外,以與第七實施方式相同的方式也可以製造傳送帶30。
此外,較佳將以下一系列的步驟進行多次:使導熱片1的複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒的步驟(傾倒步驟);將膠帶8黏貼在CNT陣列3上的步驟(黏貼步驟);將膠帶8從CNT陣列3上剝離的步驟(剝離步驟)。一系列的步驟包括傾倒步驟、黏貼步驟、剝離步驟。一系列的步驟以傾倒步驟、黏貼步驟、剝離步驟依次進行。重複次數例如為2次以上10次以下。藉由這種方法,可以使複數個CNT6在固定片2上確實地立起的同時,柔軟性也得到提高。
<第八實施方式>
接著,參照第10A至10C圖,對本發明的第八實施方式進行說明。另外,關於第八實施方式,對與上述第一實施方式相同的部件附加相同的符號,並省略其說明。
關於第一實施方式~第七實施方式,雖然複數個CNT6的端部被埋入或接合在固定片(固定片2或者基材4)上,但並不僅限於此。在本發明中,只要複數個CNT的至少一部分被埋入或接合在固定片上即可。
如第10A圖所示,關於第八實施方式,CNT陣列3的複數個CNT6貫穿基材4(固定片的一個例子),複數個CNT6的中央部分(厚度方向上的一端與另一端之間的部分)被埋入基材4中。埋入基材4中的埋設部分6A的長度的比例範圍與上述埋設部分6A的長度L1的比例範圍相同。此外,複數個CNT6的一
端與另一端各自從基材4中露出。在第八實施方式中,作為基材4,例如,可以列舉金屬片、熱塑性樹脂片、熱固性樹脂片等。
以與第一實施方式相同的方式,將這種CNT結構體用作TIM時(參照第5B圖),複數個CNT6的至少一部分以重疊在固定片2上的方式傾倒。
因此,在進行CNT結構體的回收(再利用)時,如第10B以及10C圖所示,以與第一實施方式相同的方式,將膠帶8黏貼在CNT陣列3上後(黏貼步驟),將膠帶8從CNT陣列3上剝離(剝離步驟)。
由此,傾倒的複數個CNT6不會從基材4上脫離且在基材4上立起。因此,藉由這樣的第八實施方式,也可以發揮與上述第一實施方式相同的作用效果。
<變形例>
關於第一實施方式,在固定片的準備步驟中,對樹脂層5由可塑性樹脂形成的情況進行了詳細的闡述,但在樹脂層5由熱固性樹脂形成時,首先需準備與上述熱固性樹脂相對應的未進行固化的樹脂組合物。未進行固化的樹脂組合物處於液體的A階段狀態。作為熱固化樹脂,較佳列舉環氧樹脂以及氟橡膠。
接著,將該樹脂組合物塗布在基材4的正面4A以及背面4B兩個面上,在基材4的正面4A以及背面4B的兩個面上,形成樹脂組合物層。之後,維持樹脂組合物層的A階段狀態,或者將其轉化為半固化的B階段狀態。
接著,將CNT陣列3埋入正面一側以及背面一側的兩側的樹脂組合物層中,使CNT陣列3的基材4一側的端部與基材4接觸。之後,加熱至規定的
固化溫度,使樹脂組合物層固化(完全固化),將其轉化為C階段狀態的樹脂層5。由此,可以準備導熱片1(一次導熱片1A)。
另外,更可以在基材4的正面4A上形成樹脂組合物層,將CNT陣列3埋入正面一側的樹脂組合物層中,使樹脂組合物層固化形成樹脂層5後,在基材4的背面4B上形成樹脂組合物層,將CNT陣列3埋入背面一側的樹脂組合物層中,使樹脂組合物層固化形成樹脂層5。此外,更可以藉由將B階段狀態的預浸片黏貼在基材4上而形成樹脂組合物層。
關於第一實施方式,作為CNT陣列3的高密度化處理,列舉了加熱處理以及液體供給處理,但是CNT陣列3的高密度化處理方式並不被其限定,更可以藉由機械壓縮來進行CNT陣列3的高密度化處理。
此外,關於上述第一實施方式~第八實施方式,雖對CNT結構體為導熱片或傳送帶的情況進行了說明,但CNT結構體的用途並不被其限定,例如,可以列舉用作抗震材料、隔熱材料等。
可以將這些第一實施方式~第八實施方式以及變形例,進行適當的組合。
實施例
以下,藉由實施例對本發明進行更加詳細地說明,但本發明並不被其限定。以下記載中所使用的的混合比例(含有比例)、物性值、參數等的具體數值,可替換為記載於上述“具體實施方式”中的與其相對應的混合比例(含有比例)、物性值、參數等的該記載中的上限值(定義為“以下”、“小於”的數值)或者下限值(定義為“以上”、“大於”的數值)。
(製造例1)
在不銹鋼制的生長基底(不銹鋼基底)的表面上層疊二氧化矽膜後,將鐵蒸鍍在二氧化矽膜上作為催化劑層。
接著,將生長基底加熱至600℃,向催化劑層供給10分鐘的原料氣體(乙炔氣體)。由此,可以在生長基底上形成俯視時大致呈矩形的VACNTs。
在VACNTs中,CNTs以互相大致平行的方式而延伸,以與生長基底垂直相交的方式被取向(垂直取向)。CNT為多壁奈米碳管,CNT的平均外徑大約為12nm,CNT的平均長度大約為150μm,VACNTs的堆積密度大約為50mg/cm3。
接著,沿著生長基底移動切刀刀片(切割刀片),將VACNTs從生長基底上切離,準備CNT陣列(CNTs)。另外,CNT陣列的平均G/D比為10。
接著,在準備厚度為80μm的銅片(基材)的同時,準備2枚由PFA形成的厚度約為30μm樹脂片。
接著,將樹脂片配置在銅片的正面以及背面的兩個面上,準備固定片。
接著,將上述CNT陣列配置在正面以及背面的兩枚的樹脂片上。接著,以使兩個CNT朝向銅片的方式,從厚度方向的外側施加500kPa的壓力,與此同時,升溫至390℃,並以390℃維持5分鐘。由此,樹脂片與銅片在緊密結合的同時,CNT陣列貫穿樹脂片,以與銅片接觸的方式被埋入。
之後,在冷卻至室溫的同時,釋放壓力,得到導熱片(一次導熱片)。
(製造例2)
除了將生長基底加熱至700℃,向催化劑層供給15分鐘原料氣體(乙炔氣體)以外,以與製造例1相同的方式準備CNT陣列。在CNT陣列中,CNT為多壁奈米碳管,CNT的平均外徑約為12nm,CNT的平均長度約為300μm,VACNTs的堆積密度約為50mg/cm3。
接著,將CNT陣列(寬20mm、長30mm、高300μm)收納到作為耐熱容器的碳容器(內部尺寸高度1mm)中,將此碳容器放入電阻加熱爐中。
接著,將電阻加熱爐內置換為氬氛圍後,以10℃/分鐘的速度升溫至2800℃,以2800℃保持2小時。由此,CNT陣列被高密度化,之後,藉由自然冷卻(-100℃/分鐘左右),冷卻至室溫。
相對於加熱處理前的CNT陣列的體積,經高密度化的CNT陣列的體積大約為40%。經高密度化的CNT陣列的堆積密度約為125mg/cm3。經高密度化的CNT陣列的平均G/D比為18。
接著,以與上述相同的方式,準備兩個經高密度化的CNT陣列。
接著,以與製造例1相同的方式,將經高密度化的CNT陣列埋入固定片的樹脂片中,獲得一次導熱片。
(製造例3)
在使CNT陣列貫穿樹脂片,以與銅片接觸的方式被埋入的步驟中,除了將370℃維持5分鐘以外,以與製造例1相同的方式獲得一次導熱片。
在CNT陣列中,CNT的平均長度約為100μm。CNT陣列的堆積密度約為50mg/cm3,CNT陣列的平均G/D比為10。
(製造例4)
以與製造例1相同的方式,在基底的正面以及背面的兩個面上形成VACNTs。並將兩個面上配置有VACNTs的生長基底作為一次導熱片。
(製造例5)
以與製造例1相同的方式,在基底的正面以及背面的兩表面上形成VACNTs,沿著生長基底移動切刀刀片,將VACNTs從生長基底上切離,準備CNT陣列。並將CNT陣列作為一次導熱片。
(實施例1)
如第5B圖所示,將製造例1中得到的一次導熱片夾在散熱部件和電子部件之間,用作TIM。
之後,從散熱部件和電子部件之間取出導熱片。藉由確認導熱片的複數個CNT發現,複數個CNT以重疊在固定片上的方式傾倒。由此,準備了二次導熱片。
接著,以1.02g/cm2(100kPa),從銅片的相反一側將膠帶(修補膠帶,3M CO.,LTD製造)黏貼在二次導熱片的CNT陣列上。其中,以JIS Z 0237為標準進行的90°剝離試驗中的膠帶的黏合力為2.7N/cm。
接著,以剝離角度為90°的方式,10mm/s的剝離速度從CNT陣列上剝離膠帶。由此,如第11圖所示,使複數個CNT在固定片上立起。
另外,關於第11圖的上側部分,藉由膠帶的黏貼以及剝離,複數個CNT在固定片上立起,關於第11圖的下側部分,沒有進行膠帶的黏貼以及剝離,複數個CNT以重疊在固定片上的方式傾倒。
藉由上述步驟,得到了三次導熱片。另外,將實施例1~8以及比較例1、2中膠帶的黏合力、膠帶的黏貼條件以及剝離條件示於表1。
(實施例2)
除了以使膠帶相對於固定片的剝離角度為180°的方式將膠帶從CNTs上剝離以外,以與實施例1相同的方式得到了三次導熱片。
(實施例3)
除了將剝離速度變更為1mm/s以外,以與實施例1相同的方式得到了三次導熱片。
(實施例4)
除了將膠帶(修補膠帶、3M CO.,LTD製造)變更為膠帶(耐熱遮罩膠帶、3M CO.,LTD製造、SCOTCH 5413、黏合力:2.8N/cm)以外,以與實施例1相同的方式得到了三次導熱片。
(實施例5)
除了將膠帶(修補膠帶、3M CO.,LTD製造)變更為膠帶(膠黏膜、Hitachi Chemical CO.,LTD製造、RETALEX L-3310、黏合力:0.6N/cm(15cN/25mm))以外,以與實施例1相同的方式得到了三次導熱片。
(實施例6)
除了將膠帶對CNTs的黏貼壓力變更為10kg/cm2以外,以與實施例1相同的方式得到了三次導熱片。
(實施例7)
除了將製造例1中得到的一次導熱片變更為製造例2中得到的一次導熱片以外,以與實施例1相同的方式得到三次導熱片。
(實施例8)
除了將製造例1中得到的一次導熱片變更為製造例3中得到的一次導熱片以外,以與實施例1相同的方式得到三次導熱片。
(比較例1)
將製造例4中得到的一次導熱片(兩個面上配置有VACNTs的生長基底)夾在散熱部件和電子部件之間,用作TIM。此時,VACNTs的一部分缺失,CNT脫落。
之後,將導熱片從散熱部件和電子部件之間取出。確認導熱片的VACNTs時發現,複數個CNT以重疊在生長基底上的方式傾倒。由此,準備了二次導熱片。
接著,以與實施例1相同的方式,將膠帶(修復膠帶,3M CO.,LTD製造)黏貼在VACNTs上後,從VACNTs上剝離。此時,VACNTs的一部分附著在膠帶上,脫離了生長基底。
(比較例2)
除了將製造例4中得到的一次導熱片(兩個面上配置有VACNTs的生長基底)變更為製造例5中得到的一次導熱片(CNT陣列)以外,以與比較例1相同的方式進行。
另外,關於比較例2,將一次導熱片夾在散熱部件和電子部件之間時,一次導熱片的一部分缺失,CNT發生了脫落。此外,剝離膠帶時,複數個CNT的一部分附著在了膠帶上。
(比較例3)
以與實施例1相同的方式,如第5B圖所示,將製造例1中得到的一次導熱片用作TIM後,從散熱部件和電子部件之間取出,準備為二次導熱片。
<評價>
(1)熱阻測定
使用熱阻測試儀(商品名稱:T3Ster DynTIM Tester、Mentor Graphics Japan CO.,LTD製造)對各個製造例及實施例中得到的導熱片(具體而言,製造例1的一次導熱片以及實施例1的三次導熱片、製造例3的一次導熱片以及實施例8的三次導熱片)的熱阻進行了測定。
更具體而言,藉由熱阻測試儀具備的加熱器以及冷卻台(cold stage),從厚度方向的外側夾住導熱片,藉由加熱器從厚度方向的外側施加規定的壓力。然後,對各種壓力下的導熱片的熱阻進行了測定。其結果如第12圖以及第13圖所示。
根據第12圖確認到,製造例1的一次導熱片和實施例1的三次導熱片具有相同的熱阻。即,確認到實施例1的三次導熱片可以作為TIM而良好地再利用。
根據第13圖確認到,在加熱器的壓力為800kPa以下時,與實施例8的三次導熱片相比,製造例3的一次導熱片的熱阻未能得到充分的降低。
關於一次導熱片,由於樹脂進入複數個CNT的之間(存在於部分位置),導致複數個CNT變硬,顯示出不適合作為TIM的性狀(追隨性的下降等)。關於製造例3的一次導熱片,由於複數個CNT堅硬,在加熱器的壓力在800kPa以下時,確認到無法充分地追隨加熱器和冷卻台。
另一方面,關於三次導熱片,由於複數個CNT在暫時傾倒後又立起,因此進入複數個CNT之間的樹脂遭到破壞,複數個CNT得到松緩。因此,與一次導熱片相比,三次導熱片可以獲得柔軟的複數個CNT。這一點可以藉由
下述事實得到確認:關於實施例8的三次導熱片,複數個CNT的柔軟性得到提高,即使加熱器的壓力在800kPa以下,也可以充分地追隨加熱器以及冷卻台。
(2)起毛試驗
藉由使用掃描電子顯微鏡SEM對各個實施例及比較例中得到的導熱片的複數個CNT的狀態進行了確認。隨後,按照以下的標準對複數個CNT的狀態進行了評價。其結果如表1所示。
A:複數個CNT的整體在固定片上良好地立起。
B:雖然複數個CNT的大部分在固定片上良好地立起,但是複數個CNT的一部分以重疊在固定片上的方式傾倒。
C:雖然複數個CNT的整體在固定片上良好地立起,但是複數個CNT的一部分上附著有膠帶的黏著劑,使複數個CNT的一部分受到了污染。
D:未能確認到複數個CNT在固定片上立起,或者,複數個CNT的一部分附著在膠帶上,脫離了導熱片。
另外,雖然提供上述發明作為本發明的示例的實施方式,但這些只是示例,不能進行限定性的理解。對該技術領域的技術人員而言,顯而易見的本發明的變形例包含在申請專利範圍的範圍中。
工業實用性
本發明的奈米碳管結構體可以適用於各種工業製品,例如,可以適當地使用於導熱片、傳送帶、抗震材料、隔熱材料等。
本發明的奈米碳管結構體的起毛方法,可以適當地使用於各種工業製品中所使用的奈米碳管結構體的再利用和維護等。
本發明的奈米碳管結構體的製造方法,可以適當地使用於各種工業製品中所使用的奈米碳管結構體的製造。
1:導熱片
1C:三次導熱片
2:固定片
3:CNT陣列
3A:第一CNT陣列
3B:第二CNT陣列
4:基材
5:樹脂層
5A:第一樹脂層
5B:第二樹脂層
6:CNT
6A:埋設部分
6B:突出部分
10:散熱部件
10A:表面
11:電子部件
Claims (4)
- 一種奈米碳管結構體的起毛方法,該奈米碳管結構體具備一固定片和從一生長基底上剝離的複數個具有可撓性的奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,其由該複數個奈米碳管的至少一部分埋入該固定片而成,其中,各該複數個奈米碳管分別具有埋設在該固定片中的埋設部分,以及從該固定片突出的突出部分,該突出部分的長度相對於該埋設部分的長度的比例為0.4以上、15以下,該奈米碳管結構體的起毛方法,其包含下列步驟:準備奈米碳管結構體的步驟,其中,使該複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在該固定片上的方式傾倒;將一膠帶黏貼在該奈米碳管陣列上的步驟;以及將該膠帶從該奈米碳管陣列上剝離而使該複數個奈米碳管在該固定片上立起的步驟。
- 一種奈米碳管結構體的製造方法,其包含下列步驟:準備奈米碳管結構體的步驟,該奈米碳管結構體具備一固定片和從一生長基底上剝離的複數個具有可撓性的奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,該複數個奈米碳管的至少一部分埋入該固定片,其中,各該複數個奈米碳管分別具有埋設在該固定片中的埋設部分,以及從該固定片突出的突出部分,該突出部分的長度相對於該埋設部分的長度的比例為0.4以上、15以下; 使該複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在該固定片上的方式傾倒的步驟;將一膠帶黏貼在該奈米碳管陣列上的步驟;以及將該膠帶從該奈米碳管陣列上剝離而使該複數個奈米碳管在該固定片上立起的步驟。
- 如請求項2所述之奈米碳管結構體的製造方法,其中將下列一系列的步驟進行多次:使該複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在該固定片上的方式傾倒的步驟;將該膠帶黏貼在該奈米碳管陣列上的步驟;以及將該膠帶從該奈米碳管陣列上剝離而使該複數個奈米碳管在該固定片上立起的步驟。
- 一種奈米碳管結構體,其具備一固定片和從一生長基底上剝離的複數個奈米碳管按規定方向取向的奈米碳管陣列,其中,各該複數個奈米碳管分別具有埋設在該固定片中的埋設部分,以及從該固定片突出的突出部分,該突出部分的長度相對於該埋設部分的長度的比例為0.4以上、15以下,且其中,關於該複數個奈米碳管,使該複數個奈米碳管的至少一部分以重疊在該固定片上的方式傾倒後,藉由在該奈米碳管陣列上黏貼剝離一膠帶而在該固定片上立起。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016045888 | 2016-03-09 | ||
JP2016-045888 | 2016-03-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201800335A TW201800335A (zh) | 2018-01-01 |
TWI725130B true TWI725130B (zh) | 2021-04-21 |
Family
ID=59789438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106107730A TWI725130B (zh) | 2016-03-09 | 2017-03-09 | 奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法及奈米碳管結構體 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10710880B2 (zh) |
JP (1) | JP6840725B2 (zh) |
TW (1) | TWI725130B (zh) |
WO (1) | WO2017154885A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102144867B1 (ko) * | 2016-06-10 | 2020-08-14 | 린텍 오브 아메리카, 인크. | 나노섬유 시트 |
JP6826289B2 (ja) * | 2017-01-17 | 2021-02-03 | 富士通株式会社 | 熱伝導構造体、その製造方法及び電子装置 |
JP7105234B2 (ja) | 2017-02-24 | 2022-07-22 | リンテック・オヴ・アメリカ,インコーポレイテッド | ナノファイバー熱界面材料 |
US11623753B2 (en) | 2018-12-16 | 2023-04-11 | Goodrich Corporation | Selectively meltable adhesives for bonding of deicers |
KR102584991B1 (ko) * | 2019-06-14 | 2023-10-05 | 삼성전기주식회사 | 반도체 패키지 |
CN113880074B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-03-31 | 西湖大学 | 水平超定向碳纳米管束阵列及其软锁抽丝制备方法 |
CN114644337B (zh) * | 2022-03-11 | 2023-06-02 | 电子科技大学 | 一种等离子体诱导高效催化碳纳米管阵列的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201625481A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-07-16 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100404242C (zh) | 2005-04-14 | 2008-07-23 | 清华大学 | 热界面材料及其制造方法 |
US8632879B2 (en) * | 2008-04-25 | 2014-01-21 | The University Of Kentucky Research Foundation | Lightweight thermal management material for enhancement of through-thickness thermal conductivity |
CN101870465B (zh) * | 2009-04-22 | 2012-05-30 | 清华大学 | 碳纳米管膜的制备方法 |
JP5447069B2 (ja) | 2010-03-24 | 2014-03-19 | 富士通株式会社 | シート状構造体、電子機器及び電子機器の製造方法 |
JP6132768B2 (ja) | 2011-09-26 | 2017-05-24 | 富士通株式会社 | 放熱材料及びその製造方法 |
KR101337958B1 (ko) * | 2012-02-07 | 2013-12-09 | 현대자동차주식회사 | 전자파 차폐용 복합재와 그 제조 방법 |
JP2014033104A (ja) | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 放熱部品及びその製造方法 |
JP6127417B2 (ja) * | 2012-09-18 | 2017-05-17 | 富士通株式会社 | 放熱材料の製造方法 |
JP6270731B2 (ja) * | 2012-11-05 | 2018-01-31 | 日立造船株式会社 | カーボンナノチューブ複合成形体の製造方法 |
JP6071763B2 (ja) * | 2013-06-05 | 2017-02-01 | 日立造船株式会社 | カーボンナノチューブシートの製造方法及びカーボンナノチューブシート |
CN105247674B (zh) | 2013-06-03 | 2018-04-13 | 富士通株式会社 | 散热结构体及其制造方法以及电子装置 |
CN103367275B (zh) | 2013-07-10 | 2016-10-05 | 华为技术有限公司 | 一种界面导热片及其制备方法、散热*** |
-
2017
- 2017-03-07 JP JP2018504498A patent/JP6840725B2/ja active Active
- 2017-03-07 WO PCT/JP2017/008952 patent/WO2017154885A1/ja active Application Filing
- 2017-03-07 US US16/083,345 patent/US10710880B2/en active Active
- 2017-03-09 TW TW106107730A patent/TWI725130B/zh active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201625481A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-07-16 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 奈米碳管陣列的製備方法和奈米碳管膜的製備方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Advanced Materials Based on Carbon Nanotube Arrays, Yarns and Papers,Bradford, Philip David,PhD thesis, 2010/04/20 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017154885A1 (ja) | 2017-09-14 |
US20190077665A1 (en) | 2019-03-14 |
JP6840725B2 (ja) | 2021-03-10 |
TW201800335A (zh) | 2018-01-01 |
US10710880B2 (en) | 2020-07-14 |
JPWO2017154885A1 (ja) | 2019-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI725130B (zh) | 奈米碳管結構體的起毛方法、奈米碳管結構體的製造方法及奈米碳管結構體 | |
TWI721077B (zh) | 奈米碳管複合材料及奈米碳管複合材料的製造方法 | |
TWI725099B (zh) | 奈米碳管接合片的製造方法 | |
JP6669725B2 (ja) | グラファイト複合フィルム及びその製造方法並びに放熱部品 | |
US9930808B2 (en) | Graphene-based thermal management systems | |
KR101513136B1 (ko) | 그래핀 필름의 제조방법, 그래핀 필름, 및 이를 포함하는 전자 소자 | |
TW201636300A (zh) | 碳奈米管高密度集合體及碳奈米管高密度集合體的製造方法 | |
CN111115615B (zh) | 碳纳米管阵列的转移方法 | |
WO2019225684A1 (ja) | 電子部品供給体、電子部品供給リール | |
CA2963858C (en) | Carbon nanotubes disposed on metal substrates with one or more cavities | |
US20160106005A1 (en) | Carbon nanotubes as a thermal interface material | |
US10266942B2 (en) | Method for making artificial graphite | |
KR101308120B1 (ko) | 성장 방향이 제어된 그래핀의 제조 방법 | |
KR101613558B1 (ko) | 그래핀의 도핑 방법 | |
WO2021039383A1 (ja) | カーボンナノチューブ構造体およびカーボンナノチューブ構造体の製造方法 | |
KR20160090127A (ko) | 열 흡수 층 및 열 방출 층을 포함하는 방열 시트 및 이의 제조방법 | |
TW200933937A (en) | Semiconductor devices having enhanced light emission and associated methods |