(57)【要約】【課題】  膨張黒鉛材料が備える優れた熱伝導特性を損なうことなく、黒鉛粉の落下を生じない膨張黒鉛を用いたシート材料の提供。【解決手段】  シート状に形成された膨張黒鉛と、該膨張黒鉛のシートの少なくとも一方の面に蒸着されて形成される金属層からなることを特徴とするシート材料である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状に形成された膨張黒鉛と、
該膨張黒鉛のシートの少なくとも一方の面を被覆するように蒸着又は溶射されて形成される金属層からなることを特徴とするシート材料。
【請求項２】
シート状に形成された膨張黒鉛と、
フィルムに蒸着された金属層が前記膨張黒鉛のシートに転写・圧着されて、前記膨張黒鉛の少なくとも一方の面を被覆するように配されていることを特徴とするシート材料。
【請求項３】
前記金属層が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料。
【請求項４】
前記金属層が、銅を含み、
該銅と、前記膨張黒鉛シートとの間で拡散結合が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料。
【請求項５】
前記膨張黒鉛シートの一方の面に配される金属層がアルミニウムからなり、
前記膨張黒鉛シートの他方の面に配される金属層が銅であり、
前記シート材料が渦巻状に巻かれることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料。
【請求項６】
前記金属層が前記膨張黒鉛シートを被覆する前に、前記膨張黒鉛シートの内部にプラズマ化された炭素原子が衝突・侵入されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のシート材料。
【請求項７】
シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、
該膨張黒鉛のシートの少なくとも一方の面に金属成分を蒸着させて被覆する段階からなるシート材料の製造方法。
【請求項８】
シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、
少なくとも一方の面に金属成分が蒸着されたフィルム材料を準備する段階と、
前記膨張黒鉛のシートの一方の面と前記フィルム材料に蒸着された金属成分とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記フィルム材料を積層する段階と、
前記膨張黒鉛シートと前記フィルム材料の積層体に圧力を加え、前記フィルム材料の金属を前記膨張黒鉛シートに転写・圧着して被覆する段階からなることを特徴とするシート材料の製造方法。
【請求項９】
前記金属成分がアルミニウムであることを特徴とする請求項７又は８記載のシート材料の製造方法。
【請求項１０】
前記金属成分が銅を含み、
前記蒸着させる段階から得られたシート材料を加熱し、膨張黒鉛シートと銅とを拡散結合させる段階を備えることを特徴とする請求項７記載のシート材料の製造方法。
【請求項１１】
前記金属成分が銅を含み、
前記転写・圧着させる段階から得られたシート材料を加熱し、膨張黒鉛シートと銅とを拡散結合させる段階を備えることを特徴とする請求項８記載のシート材料の製造方法。
【請求項１２】
シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、
該膨張黒鉛のシートの一方の面に第１の金属成分を蒸着させる段階と、
前記膨張黒鉛シートの他方の面に第２の金属成分を蒸着させる段階と、
前記金属成分が蒸着された膨張黒鉛シートを渦巻状に巻き取る段階を備え、
前記第１の金属成分と前記第２の金属成分の組み合わせがアルミニウムと銅の組み合わせであることを特徴とするシート材料の製造方法。
【請求項１３】
シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、
少なくとも一方の面に第１の金属成分が蒸着された第１のフィルム材料を準備する段階と、
少なくとも一方の面に第２の金属成分が蒸着された第２のフィルム材料を準備する段階と、
前記膨張黒鉛のシートの一方の面と前記第１のフィルム材料に蒸着された第１の金属とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記第１のフィルム材料を積層する段階と、
前記膨張黒鉛のシートの他方の面と前記第２のフィルム材料に蒸着された第２の金属とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記第２のフィルム材料を積層する段階と、
前記膨張黒鉛シートと前記第１のフィルム材料の積層体に圧力を加え、前記フィルム材料の金属を前記膨張黒鉛シートに転写・圧着する段階からなり、
前記金属成分が転写・圧着された膨張黒鉛シートを渦巻状に巻き取る段階を備え、
前記第１の金属成分と前記第２の金属成分の組み合わせがアルミニウムと銅の組み合わせであることを特徴とするシート材料の製造方法。
【請求項１４】
前記シート状の膨張黒鉛を準備する段階が更に、
前記シート状の膨張黒鉛に貫通孔或いは凹部を形成する段階を備えることを特徴とする請求項７又は１２記載のシート材料の製造方法。
【請求項１５】
前記金属成分を蒸着させる直前に、前記膨張黒鉛を加熱し、前記膨張黒鉛内の水分を取り除く段階を備えることを特徴とする請求項１４記載のシート材料の製造方法。
【請求項１６】
前記シート状の膨張黒鉛を準備する段階が、前記膨張黒鉛シートの内部にプラズマ化された炭素原子を衝突・侵入させる段階を備えることを特徴とする請求項７乃至１５いずれかに記載のシート材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張黒鉛を用いたシート材料並びに膨張黒鉛を用いたシート材料の製造方法に関し、より詳しくは、熱伝導性に優れるとともに粉塵発生を生じないシート材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータやディスプレイ等の電子機器の集積化にともない、これら電子機器に用いられる回路等から生ずる熱を放散させることが大きな技術的課題となっている。
この放熱手段として、膨張黒鉛材料が数多く用いられている。膨張黒鉛は、例えば、アルミニウムなどの放熱性に優れる金属材料と比しても、面方向の伝熱速度は３倍以上であり、非常に優れた放熱特性を備えている。
優れた面方向の伝熱特性に対して、厚さ方向の伝熱速度は低く、この特性を応用して、断熱材として用いられる場合もある。
【０００３】
このように膨張黒鉛材料は、優れた伝熱特性を備えるため、電子機器を中心に放熱材料或いは断熱材料として、多くの場面で用いられる一方で、１つの問題点を有する。
膨張黒鉛材料は、黒鉛粉が剥離しやすい性質を備える。例えば、黒鉛粉が電子機器の回路に落下した場合、短絡などの電気的故障を生じさせることとなる。
【０００４】
このような黒鉛粉の落下を防止する手段として、膨張黒鉛材料の周囲を剥離しにくい材料で被覆する手段が考えられる。
例えば、特許文献１に開示されるように、シート状の膨張黒鉛材料の面を金属膜で被覆するなどである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１２６０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される発明は、シート状の膨張黒鉛材料の面に金属膜を、樹脂接着剤を用いて接着するものである。このようにして金属膜で膨張黒鉛材料の面を被覆すれば、膨張黒鉛材料からの面からの黒鉛粉の落下が防止されるが、その一方で、接着剤層により、膨張黒鉛材料が備える優れた熱伝導特性が損なわれることとなる。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、膨張黒鉛材料が備える優れた熱伝導特性を損なうことなく、黒鉛粉の落下を生じない膨張黒鉛を用いたシート材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、シート状に形成された膨張黒鉛と、該膨張黒鉛のシートの少なくとも一方の面に蒸着されて形成される金属層からなることを特徴とするシート材料である。
請求項２記載の発明は、シート状に形成された膨張黒鉛と、フィルムに蒸着された金属層が前記膨張黒鉛のシートに転写・圧着されて、前記膨張黒鉛の少なくとも一方の面を被覆するように配されていることを特徴とするシート材料である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記金属層が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料である。
請求項４記載の発明は、前記金属層が、銅を含み、該銅と、前記膨張黒鉛シートとの間で拡散結合が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料である。
請求項５記載の発明は、前記膨張黒鉛シートの一方の面に配される金属層がアルミニウムからなり、前記膨張黒鉛シートの他方の面に配される金属層が銅であり、前記シート材料が渦巻状に巻かれることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材料である。
請求項６記載の発明は、前記金属層が前記膨張黒鉛シートを被覆する前に、前記膨張黒鉛シートの内部にプラズマ化された炭素原子が衝突・侵入されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のシート材料である。
【０００９】
請求項７記載の発明は、シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、該膨張黒鉛のシートの少なくとも一方の面に金属成分を蒸着させて被覆する段階からなるシート材料の製造方法である。
請求項８記載の発明は、シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、少なくとも一方の面に金属成分が蒸着されたフィルム材料を準備する段階と、前記膨張黒鉛のシートの一方の面と前記フィルム材料に蒸着された金属成分とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記フィルム材料を積層する段階と、前記膨張黒鉛シートと前記フィルム材料の積層体に圧力を加え、前記フィルム材料の金属を前記膨張黒鉛シートに転写・圧着して被覆する段階からなることを特徴とするシート材料の製造方法である。
【００１０】
請求項９記載の発明は、前記金属成分がアルミニウムであることを特徴とする請求項７又は８記載のシート材料の製造方法である。
請求項１０記載の発明は、前記金属成分が銅を含み、前記蒸着させる段階から得られたシート材料を加熱し、膨張黒鉛シートと銅とを拡散結合させる段階を備えることを特徴とする請求項７記載のシート材料の製造方法である。
請求項１１記載の発明は、前記金属成分が銅を含み、前記転写・圧着させる段階から得られたシート材料を加熱し、膨張黒鉛シートと銅とを拡散結合させる段階を備えることを特徴とする請求項８記載のシート材料の製造方法である。
【００１１】
請求項１２記載の発明は、シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、該膨張黒鉛のシートの一方の面に第１の金属成分を蒸着させる段階と、前記膨張黒鉛シートの他方の面に第２の金属成分を蒸着させる段階と、前記金属成分が蒸着された膨張黒鉛シートを渦巻状に巻き取る段階を備え、前記第１の金属成分と前記第２の金属成分の組み合わせがアルミニウムと銅の組み合わせであることを特徴とするシート材料の製造方法である。
請求項１３記載の発明は、シート状の膨張黒鉛を準備する段階と、少なくとも一方の面に第１の金属成分が蒸着された第１のフィルム材料を準備する段階と、少なくとも一方の面に第２の金属成分が蒸着された第２のフィルム材料を準備する段階と、前記膨張黒鉛のシートの一方の面と前記第１のフィルム材料に蒸着された第１の金属とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記第１のフィルム材料を積層する段階と、前記膨張黒鉛のシートの他方の面と前記第２のフィルム材料に蒸着された第２の金属とを当接させ、前記膨張黒鉛シートと前記第２のフィルム材料を積層する段階と、前記膨張黒鉛シートと前記第１のフィルム材料の積層体に圧力を加え、前記フィルム材料の金属を前記膨張黒鉛シートに転写・圧着する段階からなり、前記金属成分が転写・圧着された膨張黒鉛シートを渦巻状に巻き取る段階を備え、前記第１の金属成分と前記第２の金属成分の組み合わせがアルミニウムと銅の組み合わせであることを特徴とするシート材料の製造方法である。
【００１２】
請求項１４記載の発明は、前記シート状の膨張黒鉛を準備する段階が更に、前記シート状の膨張黒鉛に貫通孔或いは凹部を形成する段階を備えることを特徴とする請求項７又は１２記載のシート材料の製造方法である。
請求項１５記載の発明は、前記金属成分を蒸着させる直前に、前記膨張黒鉛を加熱し、前記膨張黒鉛内の水分を取り除く段階を備えることを特徴とする請求項１４記載のシート材料の製造方法である。
請求項１６記載の発明は、前記シート状の膨張黒鉛を準備する段階が、前記膨張黒鉛シートの内部にプラズマ化された炭素原子を衝突・侵入させる段階を備えることを特徴とする請求項７乃至１５いずれかに記載のシート材料である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び２記載の発明によれば、熱伝導性のよい材料の層のみでシート材料が構成されるので、熱伝導性が優れたシート材料となるとともに、膨張黒鉛からの黒鉛粉の剥離が防止され、例えば電気回路の放熱材料として用いられても、電気回路の短絡等の問題を引き起こすことがない。
請求項３記載の発明によれば、金属層がアルミニウムであるので、優れた熱伝導性を発揮することができる。
請求項４記載の発明によれば、厚さ方向の熱伝導性が向上し、面方向のみならず厚さ方向にも熱伝導性に優れたシート材料となる。
請求項５記載の発明によれば、電解液中に浸けることにより、電池の極材或いはキャパシタとして利用可能なシート材料となる。
請求項６記載の発明によれば、金属層と膨張黒鉛シート層との被覆性並びに耐剥離性が向上する。
【００１４】
請求項７及び８記載の発明によれば、熱伝導性のよい材料の層のみで構成されるシート材料を製造できる。製造されたシート材料は、熱伝導性が優れたシート材料となるとともに、膨張黒鉛からの黒鉛粉の剥離が防止され、例えば電気回路の放熱材料として用いられても、電気回路の短絡等の問題を引き起こすことがない。
請求項９記載の発明によれば、製造されるシート材料の金属層がアルミニウムであるので、優れた熱伝導性を発揮することができる。
請求項１０及び１１記載の発明によれば、面方向及び厚さ方向の熱伝導性が優れたシート材料となる。
請求項１２及び１３記載の発明によれば、電解液中に浸けることにより、電池の極材或いはキャパシタとして利用可能なシート材料を製造可能である。
請求項１４記載の発明によれば、面方向及び厚さ方向の熱伝導性が優れたシート材料となる。
請求項１５記載の発明によれば、膨張黒鉛中に水分がほとんど含まれないシート材料を製造することができ、ブリスタの発生を抑止できる。
請求項１６記載の発明によれば、金属層と膨張黒鉛シート層との被覆性並びに耐剥離性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るシート材料及びシート材料の製造方法について、図を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係るシート材料の斜視図である。
シート材料（１）は、シート状に形成された膨張黒鉛の層（２）と、シート状の膨張黒鉛（２）の上下少なくとも一方の面に配される金属層（３）からなる。尚、図１においては、膨張黒鉛シート（２）の両面に金属層（３）が配されている。金属層（３）が配される面は、シート材料（１）が適用される機器の設計に応じて定められる。
このように金属層（３）が膨張黒鉛シート（２）の面に配されることにより、膨張黒鉛シート（２）からの黒鉛粉の落下が防止される。
【００１６】
金属層（３）は、後述するように、蒸着或いは転写・圧着により、直接的に膨張黒鉛シート（２）に接続する。したがって、金属層（３）と膨張黒鉛シート（２）の間に介在する層は存在しない。これにより、膨張黒鉛シート（３）が備える優れた熱伝導性を損なうことがない。
【００１７】
金属層（３）を構成する金属成分は、特に限定されるものではないが、熱伝導性の高い金属が選択されることが好ましい。特に好ましくは、アルミニウムや銅が挙げられる。これら金属は、優れた熱伝導性を備えるだけでなく、延展性に優れるため、膨張黒鉛シート（２）の熱伝導性の損失を最小限にできるばかりでなく、膨張黒鉛シート（２）と一体に成形することが容易となるためである。
【００１８】
図２は、図１に示すシート材料（１）の製造方法を示すフローチャートである。
シート材料（１）は、膨張黒鉛シート（２）を準備する段階と、金属成分を膨張黒鉛シート（２）に蒸着させる段階からなる。
膨張黒鉛シート（２）を準備する段階において、まず、天然鱗状黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等からなる原料の精錬が行われる。この精錬は、例えば、原料黒鉛を粉砕して浮遊選鉱した後、化学精錬によって行われる。
精錬後の黒鉛は、硫酸や硝酸等の強酸に浸漬され、過酸化水素や過塩素酸等の酸化剤を添加するか、若しくは、電解酸化処理が行われ、硫酸や硝酸の分子を黒鉛層内に侵入させて層間化合物が形成される。
酸処理後の黒鉛は水洗された後、乾燥される。そして、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲において、この黒鉛が急加熱され、層間化合物が急激にガス化される。このガス化により、黒鉛が膨張し、膨張黒鉛が形成される。
得られた膨張黒鉛は、ローラ等を用いて圧延され、シート状に形成され、膨張黒鉛シート（２）が形成される。このときに得られる膨張黒鉛シート（２）は、例えば、厚さ０．０５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下、密度０．６ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下とされる。
【００１９】
図３は、金属成分を膨張黒鉛シート（２）に蒸着させる工程の概略図である。
上記膨張黒鉛シート（２）の準備工程で得られる膨張黒鉛シート（２）は、複数の分断された複数枚のシート状に形成されてもよいし、連続的な帯状にしてロール状に巻かれる形態であってもよい。
上述のようにして得られた膨張黒鉛シート（２）は、真空蒸着装置（３００）に供給される。真空蒸着装置（３００）のチャンバ（３０１）内は、真空状態に保たれている。また、チャンバ（３０１）の底部には、溶融した金属を蓄える槽（３０２）が設けられ、槽（３０２）内に溶融した金属成分が蓄えられる。この金属成分は、所望の金属から選択され、例えば、アルミニウムや銅といった金属が挙げられる。
溶融した金属成分の粒子は、チャンバ（３０１）内を飛散し、チャンバ（３０１）内にある膨張黒鉛シート（２）の面に蒸着される。
真空蒸着装置（３００）から排出された膨張黒鉛シート（２）の面上には、金属層（３）が蒸着されている。尚、真空蒸着装置（３００）から排出された後、蒸着した金属層（３）を乾燥するために、蒸着工程後のシート材料（１）を乾燥工程に供給してもよい。
この蒸着工程により蒸着される金属層（３）の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下とされる。
【００２０】
尚、必要に応じて、上記の蒸着工程を２回繰り返して行い、膨張黒鉛シート（２）の両面に金属層（３）を蒸着してもよい。
或いは、上記蒸着工程の繰り返しにおいて、膨張黒鉛シート（２）に異なる金属成分からなる金属層（３）を蒸着させてもよい。例えば、膨張黒鉛シート（２）の一方の面にアルミニウムを蒸着させ、他方の面に銅を蒸着させるなどといったものである。
【００２１】
図１に示すシート材料（１）は、蒸着以外にも、転写・圧着によっても製造することが可能である。図４は、転写・圧着によるシート材料（１）の製造方法を示すフローチャートである。
転写・圧着による製造方法は、膨張黒鉛シート（２）を準備する段階、フィルム材料を準備する段階及び金属成分を膨張黒鉛シート（２）に転写・圧着する段階からなる。
膨張黒鉛（２）を準備する段階は、図２に関連して説明したものと同様である。
【００２２】
図５は、この製造方法に用いられる転写・圧着装置の模式図であり、準備されたフィルム材料及び金属成分の転写・圧着工程を示している。
図５に示す如く、フィルム材料準備段階で準備されるフィルム材料（４）の少なくとも一方の面には、金属層（３）が蒸着されている。蒸着される金属層の厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下とすることができる。
尚、フィルム材料（４）の金属層（３）の蒸着面には剥離剤が塗布され、後述する、転写・圧着工程において、フィルム材料（４）上の金属層（３）が容易にフィルム材料（４）から剥離し、膨張黒鉛シート（２）上に転写されるようにすることが好ましい。
【００２３】
図５は、膨張黒鉛シート（２）の両面に金属層（３）を転写・圧着させる形態を示しており、２つのロール状に巻かれたフィルム材料（４）が準備されている。
転写・圧着装置（４００）は、一対のフィルム材料供給スピンドル（４０１）を備える。準備されたフィルム材料（４）は、供給スピンドル（４０１）上に載せられる。
また、転写・圧着装置（４００）は、一対のロールからなるプレッシャ・ロール（４０２）を備える。プレッシャ・ロール（４０２）の間を、準備された膨張黒鉛シート（２）が通過する。また、フィルム材料（４）は供給スピンドル（４０１）からプレッシャ・ロール（４０２）に向かう。そして、フィルム材料（４）上の金属層（３）がプレッシャ・ロール（４０２）直前で膨張黒鉛シート（２）に接触し、プレッシャ・ロール（４０２）により、フィルム材料（４）と膨張黒鉛シート（２）が積層状態で圧縮される。
この工程により、フィルム材料（４）上の金属層（３）は、膨張黒鉛シート（２）上に転写される。
転写後のフィルム材料（４）は、下流の巻取用スピンドル（４０３）により巻き取られる。
【００２４】
尚、準備されるフィルム材料（４）の金属層（３）を構成する金属成分を互いに異なる材料としてもよい。例えば、一のフィルム材料（４）上の金属成分をアルミニウムとし、他のフィルム材料（４）上の金属成分を銅とすることも可能である。このようにすると、例えば、膨張黒鉛シート（２）の上面側の金属層（３）をアルミニウム層とし、下面側の金属層（３）を銅層とすることができる。
【００２５】
尚、金属層（３）が、膨張黒鉛シート（２）の炭素原子との間で拡散結合を形成可能な金属成分を含有する場合には、上記の蒸着或いは転写・圧延による金属層（３）と膨張黒鉛シート（２）との一体積層化工程の後に、得られたシート材料に加熱処理を施し、金属原子と炭素原子との拡散結合を得ることが好ましい。このような拡散結合を得ることが可能な金属層（３）の構成材料として、銅を例示できる。
拡散結合のための加熱処理の温度は、３００℃以上とされ、好ましくは５００℃以上、最も好ましくは、５００℃以上６００℃以下の範囲とされる。また、処理時間は、５分以上１０分以下程度である。
加熱処理条件の好適な例としては、大気圧雰囲気において、５００℃で５分間という処理条件を例示できる。
上限温度については、膨張黒鉛シート（２）を構成する黒鉛の昇華温度（大気圧中３０００℃以上）未満とされ、金属層（３）を構成する金属成分の融点未満の温度（例えば、金属層（３）が銅を含有する場合には、銅の融点である１０８３℃未満）とされる。
また加熱処理に用いられる加熱炉内にアルゴン等の不活性ガスを供給するなどの方法により、加熱処理雰囲気を不活性ガス雰囲気とする構成を好適に採用可能である。
上記蒸着或いは転写・圧延工程によって得られたシート材料（１）の膨張黒鉛層（２）と金属層（３）は、上記の加熱処理によって、それぞれの構成原子が激しく運動をし、層間を超えた原子の移動が生じ、金属原子と炭素原子とが熱化学反応することにより拡散結合が形成される。
このような処理により、膨張黒鉛層（３）の層間剥離強度が大きく向上するとともに、厚み方向への熱伝導性が大幅に向上する。
【００２６】
図１には、平坦なシート材料（１）を示したが、本発明はこれに限られるものではない。
図６は、シート材料（１）を渦巻状に形成した状態を示す図である。シート材料（１）の両面には、金属層（３）が上記方法により、一体積層化されている。尚、金属層（３）はそれぞれ異なる金属成分から構成され、図６に示す例においては、膨張黒鉛シート（２）の一方の面には、アルミニウム層（３ａ）が積層され、他方の面には銅層（３ｂ）が積層されている。
このように渦巻状に巻かれたシート材料（１）を、電解液が蓄えられた槽（５）に投入することで、シート材料（１）をリチウム電池の極材或いはキャパシタとして利用可能である。
このような渦巻状のシート材料（１）は、図３或いは図５で示す蒸着或いは転写・圧着工程の後の金属層（３）と一体積層化されたシート材料（１）を巻取用スピンドルで巻き取ることにより、容易に得ることができる。
【００２７】
図７は、シート材料（１）の更なる応用形態で用いられる膨張黒鉛シート（２）を示す図である。図８は、図７に示す膨張黒鉛シート（２）の概略拡大断面図であり、図８（ａ）は、貫通孔（２１）を有する場合を示す。図８（ｂ）は凹部（２２）を有する場合を示す。
図７に示す膨張黒鉛シート（２）は、多数の貫通孔（２１）或いは凹部（２２）が面上に形成されている。貫通孔（２１）又は凹部（２２）は、膨張黒鉛シート（２）内に含有される水分が加熱により気化した際に、この気化ガス（水蒸気）を層間の空隙に存在する空気とともに膨張黒鉛シート（２）の外部へと放出するための通路となるものである。
貫通孔（２１）又は凹部（２２）の配置形態は、格子状や千鳥状などの規則的な配置としてもよいし、不規則な配置としてもよいが、膨張黒鉛シート（２）の面にわたって均一に配分されることが好ましい。
【００２８】
貫通孔（２１）又は凹部（２２）の大きさは特に限定されないが、大きすぎると膨張黒鉛シート（２）の強度が低下し、上記の蒸着工程や転写・圧延工程における製造上の問題等を引き起こす可能性を生じ、小さすぎると蒸気及び空気の放出機能が低下するので、適当な範囲に設定することが好ましい。
適当な範囲としては、例えば、直径０．００１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下、好ましくは０．００３ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下とされることが好ましい。
【００２９】
貫通孔（２１）又は凹部（２２）の数（密度）についても特に限定されないが、数が多すぎると、膨張黒鉛シート（２）の強度が低下し、上記の蒸着工程や転写・圧延工程における製造上の問題等を引き起こす可能性を生じ、小さすぎると蒸気及び空気の放出機能が低下するので、適当な範囲に設定することが好ましい。
適当な範囲としては、例えば、上記した直径０．００３ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下のものを設ける場合には、１０個／ｃｍ２以上１０００個／ｃｍ２以下、より好ましくは、５０個／ｃｍ２以上３００個／ｃｍ２以下の範囲を例示することができる。
【００３０】
凹部（２２）については、その縦断面形状を半円形、三角形、四角形などの任意の形状とすることができる。またその深さについても任意に設定することができるが、浅すぎると蒸気及び空気の放出機能が低下するので、膨張黒鉛シート（２）の厚さに対して５０％以上に設定することが好ましい。
【００３１】
図９は、図７及び図８に示される膨張黒鉛シート（２）を用いたシート材料（１）の製造方法を示すフローチャートである。
膨張黒鉛シート（２）の準備工程において、図７及び図８に示す膨張黒鉛シート（２）を準備する。膨張黒鉛シート（２）自体の製造方法は、図２に関連して説明したものと同様である。膨張黒鉛シート（２）を形成した後、多数の針を膨張黒鉛シート（２）の表面から裏面に向けて貫通するように突き刺す方法（ニードルパンチング法）や針ローラによる方法で多数の貫通孔（２１）を形成することが出来る。
凹部（２２）は、針で膨張黒鉛シート（２）表面を引っかいて抉り取る方法や針ローラによる方法により形成することができる。
【００３２】
図１０は、水分除去工程と金属成分蒸着工程の模式図である。図１０に示す例においては、膨張黒鉛シート（２）の一方の面に既に金属層（３）が蒸着され、他のもう一方の面に金属層（３）を蒸着する工程を示している。
上記の膨張黒鉛シート（２）は、乾燥工程に送られ、膨張黒鉛シート（２）中の水分が除去される。
乾燥工程において、例えば、膨張黒鉛シート（２）は、高温に保たれた乾燥室（６００）に送られる。乾燥室（６００）内の温度は、例えば、１００℃以上の温度とされ、膨張黒鉛シート（２）内の水成分がガス化する。そして、乾燥室（６００）内に配される一対の圧縮ロール（６０１）の間を膨張黒鉛シート（２）は通過し、圧縮ロール（６０１）による圧縮作用により、膨張黒鉛シート（２）内のガス化した水分が貫通孔（２１）或いは凹部（２２）を介して膨張黒鉛シート（２）の外部に放出される。
【００３３】
この水分除去操作の直後に、膨張黒鉛シート（２）は真空蒸着装置（３００）に供給される。ここでの蒸着操作は、図２及び図３に関連して説明したものと同様である。
乾燥工程の後に、膨張黒鉛シート（２）の両面に金属層（３）を被覆することにより、膨張黒鉛の層（２）は略水分を除去された状態となり、またその後、水分が外部から膨張黒鉛層（２）内に侵入しにくくなる。したがって、シート材料（１）が加熱下に置かれたときにおいても、膨張黒鉛の層（２）内の水分のガス化による体積膨張に起因するブリスタの発生を抑止することが可能となる。
【００３４】
尚、上記の水分除去工程を行わず、蒸着工程を行ってもよい。この場合には、ブリスタの抑止効果は低減するが、貫通孔（２１）或いは凹部（２２）内にも、金属成分が侵入する。この結果、シート材料（１）の厚さ方向の熱伝導性が向上する。
【００３５】
図１１は、図７に関連して説明した膨張黒鉛シート（２）の他の形態を示す斜視図であり、図１２は、その概略拡大断面図である。
図１１に示す膨張黒鉛シート（２）は、図７に関連して説明された貫通孔（２１）或いは凹部（２２）の構成に加えて、多数の粉末（２３）が埋設されている。図１２（ａ）は、貫通孔（２１）を備える場合、図１２（ｂ）は凹部（２２）を備える場合をそれぞれ示している。
【００３６】
粉末（２３）として、例えば、金属、セラミックス、粘土或いはマイカのいずれか１種を単独で、若しくは、２種以上を混合して用いることができる。
この形態において、粉末（２３）としては、銅、アルミニウム、錫、ニッケル等の金属粉末を使用することが好ましい。これは、金属粉末を用いることにより、厚さ方向の熱伝導性を高めることができるためである。
【００３７】
膨張黒鉛シート（２）表面に埋設された粉末（２３）は、膨張黒鉛層を破って、層間の空隙を連通状態として外部へと通じさせるので、加熱により発生する膨張黒鉛シート（２）内部に含まれる水蒸気及び層間の空隙に存在する空気が、シート材料（１）外部へと更に容易に排出されるようになる。したがって、シート材料（１）に生ずるブリスタをより確実に抑止することが可能となる。
【００３８】
粉末（２３）の大きさ（粒径）は、大きすぎると膨張黒鉛シート（２）の強度が低下し、上記の蒸着工程や転写・圧延工程における製造上の問題等を引き起こす可能性を生じ、小さすぎると蒸気及び空気の放出機能が低下するので、適当な範囲に設定することが好ましい。
適当な範囲としては、０．０１μｍ以上１０μｍ以下のものを用いることが好ましく、更には、０．１μｍ以上５μｍ以下のものを用いることがより好ましい。
【００３９】
このようにして得られた膨張黒鉛シート（２）を用いて、図９及び図１０に関連して説明したシート材料（１）の製造方法で、シート材料（１）を得ることができる。この場合には、膨張黒鉛シート（２）に蒸着された金属層（３）は、粉末（２３）の脱落を阻止する機能を更に備えることとなる。
【００４０】
上記の蒸着或いは転写・圧着以外の方法として、低温溶射により膨張黒鉛シート（２）上に金属層（３）を被覆するように設けることによっても、上記シート材料と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
蒸着、転写・圧着或いは溶射の工程の前に、本発明に係るシート材料（１）に用いられる膨張黒鉛シート（２）に前処理を施して、膨張黒鉛シート（２）を被覆する金属層（３）の被覆性或いは耐剥離性を向上させることが好ましい。
このような前処理としては、真空チャンバ内で、炭素棒に高電圧を印加させ、炭素原子をプラズマ化させ、このプラズマ化した炭素原子を真空チャンバ内に配された膨張黒鉛シート（２）に衝突させることが例示できる。このようにすると、プラズマ化した炭素原子は膨張黒鉛シート（２）内に入り込み、金属層（３）表面を硬化させ、膨張黒鉛シート（２）表面層の耐剥離性を向上させることができる。また膨張黒鉛シート（２）の表面が硬化するので、後の膨張黒鉛シート（２）を被覆する工程において、金属層（３）が膨張黒鉛シート（２）に密着・被覆しやすくなる。
【００４２】
図１３に、前処理を施された膨張黒鉛シート（２）を用いたシート材料（１）示す。膨張黒鉛シート（２）の表面には、プラズマ化して膨張黒鉛シート（２）表面内部に侵入した炭素原子（２９）が示されている。炭素原子（２９）は膨張黒鉛シート（２）の表面密度を上げ、膨張黒鉛シート（２）の表面硬度を増加させる。したがって、膨張黒鉛シート（２）表面に配される金属層（３）は、膨張黒鉛シート（２）表面を被覆しやすくなる。加えて、膨張黒鉛シート（２）表面が剥離しにくくなっているので、被覆後の金属層（３）の剥離も防止される。
尚、膨張黒鉛シート（２）表面の硬度は、膨張黒鉛シート（２）内部に侵入するプラズマ化した炭素原子の量に依存するので、膨張黒鉛シート（２）前処理工程におけるプラズマ照射時間等に依存する。
また、膨張黒鉛シート（２）への表面硬化深さは、プラズマ化した炭素原子の侵入深さに依存するので、プラズマ照射速度（印加電圧）により制御可能である。
これらは、金属層（３）の厚さや構成材料等により適宜定められる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、放熱を要し且つ粉塵に対して脆弱な構造に対して適用される放熱材料に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るシート材料の斜視図である。
【図２】本発明に係るシート材料の製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係るシート材料製造方法の蒸着工程を示す図である。
【図４】本発明に係るシート材料の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明に係るシート材料製造方法の転写・圧着工程を示す図である。
【図６】本発明に係るシート材料の使用の応用形態を示す図である。
【図７】本発明に係るシート材料を構成する膨張黒鉛シートの斜視図である。
【図８】図７に示す膨張黒鉛シートの断面図である。
【図９】本発明に係るシート材料の製造方法のフローチャートである。
【図１０】本発明に係るシート材料製造方法の水分除去工程と蒸着工程を示す図である。
【図１１】本発明に係るシート材料を構成する膨張黒鉛シートの斜視図である。
【図１２】図１１に示す膨張黒鉛シートの断面図である。
【図１３】前処理工程を施した膨張黒鉛シートを用いたシート材料の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・・シート材料
２・・・・膨張黒鉛シート
３・・・・金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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