(57)【要約】【課題】量産性に優れた熱分解グラファイトシートの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】高分子シート１１あるいは高分子シートを熱分解した炭化シートを黒鉛容器１２に入れ、黒鉛容器１２を高周波誘導加熱炉の中を移動させながら黒鉛容器１２を発熱させることにより、高分子シートあるいは炭化シートをグラファイト化するものであり、このようにすることにより、連続焼成が可能となり、量産性が向上するとともに、ランニングコストを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子シートあるいは高分子シートを熱分解した炭化シートを黒鉛容器に入れ、前記黒鉛容器を高周波誘導加熱炉の中を移動させながら前記黒鉛容器を発熱させることにより、前記高分子シートあるいは前記炭化シートをグラファイト化することを特徴とするグラファイトシートの製造方法。
【請求項２】
前記黒鉛容器は円筒状の形状であり、この円筒の軸方向に前記黒鉛容器を前記高周波誘導加熱炉の中を移動させながらグラファイト化することを特徴とする請求項１記載のグラファイトシートの製造方法。
【請求項３】
前記高周波誘導加熱炉の印加する磁界方向を、前記黒鉛容器の軸方向としたことを特徴とする請求項２記載のグラファイトシートの製造方法。
【請求項４】
前記高周波誘導加熱炉の加熱コイルを、前記黒鉛容器の移動方向に複数個に分割したことを特徴とする請求項１記載のグラファイトシートの製造方法。
【請求項５】
前記複数個に分割した加熱コイルに印加する高周波電流の周波数を互いに異ならせたことを特徴とする請求項４記載のグラファイトシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱シート等に用いられるグラファイトシートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年各種電子機器の高性能化に伴い、ＩＣ等の発熱部品での発熱量が大きくなり、筐体が熱くなる、あるいはＩＣの温度が上がりすぎることにより、ＩＣの動作速度が遅くなるということがおこってくる。そのためグラファイトシートのように面方向に熱伝導性に優れたものを用いて発生した熱を拡散するようなことが行われている。このグラファイトシートは、ポリイミド等の高分子シートを炉の中で熱分解することによって得られる熱分解グラファイトシートが多く用いられている。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３２６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の熱分解グラファイトシートは、黒鉛容器に原材料となるシートを入れ、これをヒータの中に入れて熱処理することによりグラファイト化していた。しかしながらグラファイト化するためには、２５００〜３０００℃程度の高い温度で熱処理する必要があり、昇温、降温に時間がかかるとともに、ヒータの消耗が激しいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、高分子シートあるいは高分子シートを熱分解した炭化シートを黒鉛容器に入れ、この黒鉛容器を高周波誘導加熱炉の中を移動させながら黒鉛容器を発熱させることにより、高分子シートあるいは炭化シートをグラファイト化するものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように行うことにより、炉の温度を上下させる必要がなく、連続焼成することができるため、量産性が向上するとともに、従来のようなヒータを用いないため、ランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態におけるグラファイトシートの焼成装置の構成を示す模式図
【図２】本発明の一実施の形態における黒鉛容器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態におけるグラファイトシートの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態におけるグラファイトシートの焼成装置の構成を示す模式図である。また図２は、図１の焼成装置の中を通す黒鉛容器１２の斜視図である。黒鉛容器１２は、内芯部１３と外筒部１４とを有する円筒状の形状をしているものであり、この内芯部１３と外筒部１４との間に短冊状に切断した原材料となる高分子シート１１を入れるようになっている。高分子シート１１としては、例えば厚さ約７５μｍのポリイミドシートを、３０ｃｍ角に切断したものを、約６００枚入れている。また黒鉛容器１２の外筒部１４の厚さを約５ｍｍとしている。この黒鉛容器１２は、原材料をグラファイト化するために高温処理する必要があり、耐熱性を考慮して黒鉛で構成されている。このように黒鉛で構成することにより、黒鉛容器１２全体が導電性を有するものとなり、高周波誘導加熱炉に入れることにより、黒鉛容器１２自体を発熱させ、その熱で原材料をグラファイト化することができる。
【００１１】
このように原材料となる高分子シート１１を入れた黒鉛容器１２を、図１の焼成装置に入れる。この焼成装置は、高分子シートを熱分解することにより炭化シートとするための第１のゾーン１５と、炭化シートを高温にしてグラファイト化する第２のゾーン１６と、グラファイト化したシートを冷却する第３のゾーン１７とからなっている。第１のゾーン１５、第２のゾーン１６、第３のゾーン１７はそれぞれ別々の雰囲気を設定しても良いが、すべてアルゴン雰囲気で行ってもかまわない。黒鉛容器１２を各ゾーンの中を移動させる方法としては、例えばプッシャー２０により、黒鉛容器１２の長さ分を押し出すことにより、移動させることができる。
【００１２】
高分子シート１１を入れた黒鉛容器１２を、円筒の軸方向を移動方向として、図１の焼成装置の第１のゾーン１５、第２のゾーン１６、第３のゾーン１７と移動させることにより、グラファイトシートを得る。第１のゾーン１５および第２のゾーン１６には、黒鉛容器１２の移動する領域を囲むように加熱コイル１９が設けられている。この加熱コイル１９は、黒鉛容器１２が移動する方向が巻き軸となるように形成され、黒鉛容器１２が移動する方向に複数個に分割され、それぞれ独立して高周波電力が印加できるようになっている。加熱コイル１９に高周波電力が印加されると、加熱コイル１９の周囲に高周波磁界が発生し、黒鉛容器１２が加熱コイル１９の中に入ると、黒鉛容器１２に誘導電流が発生し、これにより黒鉛容器１２が加熱される。加熱コイル１９を複数個に分割し、印加する高周波電力を徐々に大きくすることにより、黒鉛容器１２の温度を所定の温度プロファイルにすることができる。
【００１３】
また加熱コイル１９は、黒鉛容器１２が移動する方向が巻き軸となるようになっているため、移動方向に磁界が印加される。円筒の軸方向を移動方向としているため、黒鉛容器１２の軸方向に誘導電流が流れる。そのため、黒鉛容器１２全体を均一に加熱することができる。
【００１４】
さらに黒鉛容器１２の中のシートが高分子シートの状態であるときは、ほぼ黒鉛容器１２の外筒部１４が加熱されて高温になり、その熱によって高分子シートが加熱される。高分子シートが加熱され、熱分解が進むと、高分子シートは炭化シートへと変化していく。このシートが炭化してくると導電性が生じてくるため、炭化シートにも誘導電流が流れ、炭化シートそのものも発熱するようになる。炭化シートがグラファイト化するためには、炭化シートの温度が高くなるほど望ましい。従来のようにヒータで加熱する場合、ヒータの熱が黒鉛容器に伝わり、その熱が炭化シートに伝わるため、炭化シートの温度よりもヒータの温度を高くする必要がある。これに対して本実施の形態では、黒鉛容器１２が発熱するとともに、炭化シート自身も発熱するため、黒鉛容器１２の温度も従来ほど上げなくても良くなる。そのため黒鉛容器１２の寿命も従来のヒータ加熱に比べて長くすることができる。
【００１５】
通常誘導電流は、導体の表面付近に集中して流れ、その深さは印加される周波数が高いほど浅くなる。本実施の形態では加熱コイル１９を複数個に分割しているため、個別に印加する周波数を設定することができるようにしている。そのため、昇温する過程では、比較的高い周波数を印加することによって効率的に黒鉛容器１２の外筒部１４を加熱し、加熱コイル１９の中が最も高温になる部分での加熱コイル１９に印加する周波数を、他よりも低いものとすることが望ましい。このようにすることにより、加熱コイル１９の中が最も高温になる部分でグラファイト化されたシート自身が最も発熱する状態とでき、黒鉛容器１２の昇温を最小限のものとすることができる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、高分子シートの状態から、高周波誘導加熱炉に入れてグラファイト化しているが、一旦高分子シートを黒鉛容器に入れ、ヒータ加熱の単炉等を用いて熱分解を行うことにより、炭化シートとし、これを高周波誘導加熱炉に入れてグラファイト化しても良い。高分子シートを炭化する工程では、１２００℃程度とグラファイト化する温度に比べて低くなるため、ヒータを用いてもそれほどヒータは消耗しない。そのため高分子フィルムを炭化させる工程では従来のようなヒータ加熱を用い、グラファイト化する工程では高周波誘導加熱を用いることにより、グラファイト化するための設備を簡略化することができる。
【００１７】
また、本実施の形態では、短冊状に切断した原材料となる高分子シートを黒鉛容器に入れているが、長尺の高分子シートを巻いたものを黒鉛容器に入れてグラファイト化することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明によれば、炉の温度を上下させる必要がなく、連続焼成することができるため、量産性が向上するとともに、従来のようなヒータを用いないため、ランニングコストを低減することができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００１９】
１１  高分子シート
１２  黒鉛容器
１３  内芯部
１４  外筒部
１５  第１のゾーン
１６  第２のゾーン
１７  第３のゾーン
１８  準備室
１９  加熱コイル
２０  プッシャー
【図１】
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【図２】
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