特許 7086442 複合材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-10

(45)【発行日】2022-06-20

(54)【発明の名称】複合材

(51)【国際特許分類】

   B32B 5/18 20060101AFI20220613BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

B32B5/18

B32B15/08 Q

B32B15/08 Z

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020516601

(86)(22)【出願日】2018-09-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-26

(86)【国際出願番号】 KR2018011299

(87)【国際公開番号】W WO2019059730

(87)【国際公開日】2019-03-28

【審査請求日】2020-03-19

(31)【優先権主張番号】10-2017-0122574

(32)【優先日】2017-09-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】ソ・ジン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ミン・シン

【審査官】清水 晋治

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５２０３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３１１７６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１０７７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０３５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４８２２４７６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３４６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１１６６６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１０９１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００２８８１９（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０６０１２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２６４８３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０９４１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２０８１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／３４－２３／４６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６５１

Ｈ０１Ｍ １０／６５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基およびスルホニル基よりなる群から選ばれる一つ以上の官能基が導入されているフィルム形態の金属フォームと、前記金属フォームの表面または金属フォームの内部に存在する高分子成分とを含み、
前記金属フォームは、熱伝導度が８Ｗ／ｍＫ以上である金属又は金属合金を含み、
前記金属フォームは、厚さＭＴが、４０～５００μｍの範囲内にあり、
前記金属フォームは、気孔度が３０％～９９％の範囲内にあり、
前記高分子成分は、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂、ポリエステル、オレフィン樹脂およびフェノール樹脂よりなる群から選ばれる一つ以上を含み、
前記官能基は、下記化学式１：
［化学式１］
Ｒ ^１ _ｎ ＳｉＲ ^２ _{（４－ｎ）}
（化学式１でＲ ^１ は、ヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基またはスルホニル基であるか、または前記を含む官能基であり、Ｒ ^２ は、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基であり、ｎは、１～４の範囲内の数である。）
で表されるシラン化合物を使用して導入されたものである、複合材。

【請求項2】

前記金属フォームの厚さＭＴおよび複合材の厚さＴの比率Ｔ／ＭＴが、２．５以下である、請求項１に記載の複合材。

【請求項3】

前記金属フォームは、熱伝導度が、１５Ｗ／ｍＫ以上の金属又は金属合金を含む、請求項１または２に記載の複合材。

【請求項4】

前記金属フォームは、厚さＭＴが４０μｍ～４００μｍの範囲内にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項5】

前記金属フォームは、気孔度が、３５％～９９％の範囲内にある、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項6】

前記金属フォームは、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、マグネシウム、モリブデン、タングステンおよび亜鉛よりなる群から選ばれるいずれか一つの金属または前記のうち２種以上を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項7】

前記高分子成分の体積ＰＶと金属フォームの体積ＭＶの比率ＭＶ／ＰＶが、０．５以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項8】

前記高分子成分内に存在する熱伝導性フィラーをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項9】

前記高分子成分は、金属フォームの表面で表面層を形成しており、前記表面層に熱伝導性フィラーをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合材。

【請求項10】

前記熱伝導性フィラーは、セラミックフィラーまたはカーボンフィラーである、請求項８または９に記載の複合材。

【請求項11】

前記熱伝導性フィラーは、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ホウ素（ＢＮ；ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｉＣ、ＢｅＯ、カーボンブラック、グラフェン、グラフェン酸化物、カーボンナノチューブまたはグラファイトである、請求項１０に記載の複合材。

【請求項12】

前記熱伝導性フィラーには、ヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基およびスルホニル基よりなる群から選ばれる一つ以上の官能基が導入されている、請求項８または９に記載の複合材。

【請求項13】

前記熱伝導性フィラーは、球形、針状、板状、デンドライト状または星型（ｓｔａｒ ｓｈａｐｅ）である、請求項８または９に記載の複合材。

【請求項14】

前記熱伝導性フィラーは、平均粒径が０．００１μｍ～８０μｍの範囲内である、請求項８または９に記載の複合材。

【請求項15】

請求項８または９に記載の複合材であって、前記複合材内の熱伝導性フィラーの体積比が、８０ｖｏｌ％以下である、請求項８または９に記載の複合材。

【請求項16】

フィルム形態である金属フォームの表面または内部に硬化性高分子組成物が存在する状態で前記高分子組成物を硬化させる段階を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の複合材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１７年９月２２日付けで提出された韓国特許出願第１０－２０１７－０１２２５７４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本出願は、複合材に関する。

【背景技術】

【0003】

放熱素材は、多様な用途に用いられる。例えば、バッテリーや各種電子機器は、作動過程で熱が発生するため、このような熱を効果的に制御できる素材が要求される。

【0004】

放熱特性が良い素材としては、熱伝導度が良いセラミック素材等が知られているが、このような素材は、加工性が劣るので、高分子マトリックス内に高い熱伝導率を示す前記セラミックフィラー等を配合して製造した複合素材を使用することができる。

【0005】

しかしながら、前記方法による場合、高い熱伝導度を確保するために、多量のフィラー成分が適用されなければならないので、多様な問題が発生する。例えば、多量のフィラー成分を含む素材の場合、素材自体が固くなる傾向にあり、この場合、耐衝撃性等が劣る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本出願は、複合材に関し、一例として、熱伝導特性に優れていながらも、耐衝撃性や加工性等の他の物性も優秀に確保される複合材またはその製造方法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】

本出願は、複合材に関する。本出願で用語「複合材」は、金属フォームと高分子成分を少なくとも含む材料を意味する。

【0008】

本明細書で用語「金属フォームまたは金属骨格」は、金属を主成分として含む多孔性構造体を意味する。前記で金属を主成分とするというのは、金属フォームまたは金属骨格の全体重量を基準として金属の比率が５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上または９５重量％以上である場合を意味する。前記主成分として含まれる金属の比率の上限は、特に制限されず、例えば、１００重量％、９９重量％または９８重量％程度であってもよい。

【0009】

本明細書で用語「多孔性」は、気孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が、少なくとも１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上または８０％以上である場合を意味する。前記気孔度の上限は、特に制限されず、例えば、約１００％未満、約９９％以下または約９８％以下程度であってもよい。前記気孔度は、金属フォーム等の密度を計算して公知の方法により算出することができる。

【0010】

前記複合材は、高い熱伝導度を有し、これによって、例えば、放熱素材のような熱の制御のための素材に用いられる。

【0011】

例えば、前記複合材は、熱伝導度が、約１．５Ｗ／ｍＫ以上、２Ｗ／ｍＫ以上、２．５Ｗ／ｍＫ以上または３Ｗ／ｍＫ以上であってもよい。前記複合材の熱伝導度が高いほど複合材が優れた熱制御機能を有し得るものであって、特に制限されず、一例として、１０Ｗ／ｍＫ以下、９Ｗ／ｍＫ以下、８Ｗ／ｍＫ以下、７Ｗ／ｍＫ以下、６Ｗ／ｍＫ以下、５Ｗ／ｍＫ以下または４Ｗ／ｍＫ以下であってもよい。

【0012】

前記複合材の熱伝導度は、後述する実施例に記載された方法によって評価することができる。

【0013】

本明細書で言及する物性のうち測定温度が当該物性に影響を及ぼす場合には、特に別途規定しない限り、その物性は、常温で測定したものである。用語「常温」は、加温または減温されない自然そのままの温度であり、例えば、約１０℃～３０℃の範囲内のいずれか一つの温度、約２３℃または約２５℃程度の温度を意味する。

【0014】

本出願の複合材は、前述のような優れた熱伝導特性を有すると同時に、加工性や耐衝撃性等の他の物性も安定的に確保され得、このような効果は、本明細書で説明する内容により達成され得る。

【0015】

前記複合材に含まれる金属フォームの形態は、特に制限されないが、一例として、フィルム形状であってもよい。本出願の複合材では、前記フィルム形態の金属フォームの少なくとも表面や内部に存在する高分子成分が追加される。

【0016】

このような高分子成分は、前記金属フォームの少なくとも一つの表面上で表面層を形成しているか、または、金属フォーム内部の孔隙に充填されて存在し得、場合によっては、前記表面層を形成すると共に、金属フォームの内部に充填されていてもよい。表面層を形成する場合、金属フォームの表面のうち少なくとも一つの表面、一部の表面またはすべての表面に対して高分子成分が表面層を形成していてもよい。一例として、少なくとも金属フォームの主表面である上部および／または下部の表面に前記高分子成分が表面層を形成していてもよい。前記表面層は、金属フォームの表面全体を覆うように形成されてもよく、一部の表面のみを覆うように形成されてもよい。

【0017】

複合材において金属フォームは、気孔度が約１０％～９９％の範囲内であってもよい。このような気孔度を有する金属フォームは、適切な熱伝達ネットワークを形成している多孔性の金属骨格を有し、したがって、当該金属フォームを少量適用する場合にも、優れた熱伝導度を確保することができる。他の例として、前記気孔度は、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上または５０％以上であるか、または９８％以下であってもよい。

【0018】

前述したように、金属フォームは、フィルム形態であってもよい。この場合、フィルムの厚さは、後述する方法により複合材を製造するに際して、目的とする熱伝導度や厚さ比率等を考慮して調節され得る。前記フィルムの厚さは、目的とする熱伝導度を確保するために、例えば、約４０μｍ以上、約４５μｍ以上、約５０μｍ以上、約５５μｍ以上、約６０μｍ以上、約６５μｍ以上または約７０μｍ以上であってもよい。前記フィルムの厚さの上限は、目的に応じて制御されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、約１，０００μｍ以下、約９００μｍ以下、約８００μｍ以下、約７００μｍ以下、約６００μｍ以下、約５００μｍ以下、約４００μｍ以下、約３００μｍ以下、約２００μｍ以下または約１５０μｍ以下程度であってもよい。

【0019】

本明細書で厚さは、当該対象の厚さが一定でない場合には、その対象の最小厚さ、最大厚または平均厚さであってもよい。

【0020】

前記金属フォームは、熱伝導度が高い素材であってもよい。一例として、前記金属フォームは、熱伝導度が、約８Ｗ／ｍＫ以上、約１０Ｗ／ｍＫ以上、約１５Ｗ／ｍＫ以上、約２０Ｗ／ｍＫ以上、約２５Ｗ／ｍＫ以上、約３０Ｗ／ｍＫ以上、約３５Ｗ／ｍＫ以上、約４０Ｗ／ｍＫ以上、約４５Ｗ／ｍＫ以上、約５０Ｗ／ｍＫ以上、約５５Ｗ／ｍＫ以上、約６０Ｗ／ｍＫ以上、約６５Ｗ／ｍＫ以上、約７０Ｗ／ｍＫ以上、約７５Ｗ／ｍＫ以上、約８０Ｗ／ｍＫ以上、約８５Ｗ／ｍＫ以上または約９０Ｗ／ｍＫ以上の金属または金属合金を含むか、そのような金属または金属合金からなり得る。金属フォームの材料の熱伝導度は、その数値が高いほど少ない量の金属フォームを適用しつつ、目的とする熱制御特性を確保することができるので、特に制限されるものではなく、例えば、約１，０００Ｗ／ｍＫ以下程度であってもよい。

【0021】

前記金属フォームの骨格は、多様な種類の金属や金属合金からなり得、このような金属や金属合金のうち金属フォームに形成されたとき、前記に言及された範囲の熱伝導度を示すことができる素材が選択されればよい。このような素材としては、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、マグネシウム、モリブデン、タングステンおよび亜鉛よりなる群から選ばれるいずれか一つの金属や前記のうち２種以上の合金等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

【0022】

このような金属フォームは、多様に公知となっており、金属フォームを製造する方法も、多様に公知となっている。本出願では、このような公知の金属フォームや前記公知の方法により製造した金属フォームが適用され得る。

【0023】

金属フォームを製造する方法としては、塩等の気孔形成剤と金属の複合材料を焼結する方法、高分子フォーム等の支持体に金属をコートし、その状態で焼結する方法やスラリー法等が知られている。また、前記金属フォームは、本出願人の先行出願である韓国出願第２０１７－００８６０１４号、第２０１７－００４０９７１号、第２０１７－００４０９７２号、第２０１６－０１６２１５４号、第２０１６－０１６２１５３号または第２０１６－０１６２１５２号公報等に開示された方法により製造されることもできる。

【0024】

また、前記金属フォームは、前記先行出願に開示された方法のうち誘導加熱法で製造されることもでき、この場合、金属フォームは、導電性磁性金属を少なくとも含むことができる。この場合、金属フォームは、前記導電性磁性金属を、重量を基準として３０重量％以上、３５重量％以上、４０重量％以上、４５重量％以上または５０重量％以上含むことができる。他の例として、前記金属フォーム内の導電性磁性金属の比率は、約５５重量％以上、６０重量％以上、６５重量％以上、７０重量％以上、７５重量％以上、８０重量％以上、８５重量％以上または９０重量％以上であってもよい。前記導電性磁性金属の比率の上限は、特に制限されず、例えば、約１００重量％未満または９５重量％以下であってもよい。

【0025】

本出願において用語「導電性磁性金属」は、所定の比透磁率と電気伝導度を有する金属であって、誘導加熱法により金属の焼結が可能となるほどに発熱が可能な金属を意味する。

【0026】

一例として、前記導電性磁性金属としては、比透磁率が９０以上の金属を使用することができる。比透磁率μ_ｒは、当該物質の透磁率μと真空中の透磁率μ_０の比率μ／μ_０である。前記金属は、比透磁率が９５以上、１００以上、１１０以上、１２０以上、１３０以上、１４０以上、１５０以上、１６０以上、１７０以上、１８０以上、１９０以上、２００以上、２１０以上、２２０以上、２３０以上、２４０以上、２５０以上、２６０以上、２７０以上、２８０以上、２９０以上、３００以上、３１０以上、３２０以上、３３０以上、３４０以上、３５０以上、３６０以上、３７０以上、３８０以上、３９０以上、４００以上、４１０以上、４２０以上、４３０以上、４４０以上、４５０以上、４６０以上、４７０以上、４８０以上、４９０以上、５００以上、５１０以上、５２０以上、５３０以上、５４０以上、５５０以上、５６０以上、５７０以上、５８０以上または５９０以上であってもよい。比透磁率が高いほど、後述する誘導加熱のための電磁場の印加時にさらに高い熱を発生するので、その上限は、特に制限されない。一例として、前記比透磁率の上限は、例えば、約３００，０００以下であってもよい。

【0027】

前記導電性磁性金属は、２０℃での電気伝導度が、約８ＭＳ／ｍ以上、９ＭＳ／ｍ以上、１０ＭＳ／ｍ以上、１１ＭＳ／ｍ以上、１２ＭＳ／ｍ以上、１３ＭＳ／ｍ以上または１４．５ＭＳ／ｍ以上であってもよい。前記伝導度の上限は、特に制限されず、例えば、前記伝導度は、約３０ＭＳ／ｍ以下、２５ＭＳ／ｍ以下または２０ＭＳ／ｍ以下であってもよい。

【0028】

このような導電性磁性金属の具体例には、ニッケル、鉄またはコバルト等があるが、これらに制限されるものではない。

【0029】

一例として、前記金属フォームには、多様な官能基が導入されていてもよい。前記官能基は、前記金属フォームが前記高分子成分と適切な相溶性を示すことができるように選択され得る。当業界では、高分子成分の種類によってそれと相溶性が確保され得るようにする官能基が多様に知られており、したがって、本出願では、使用される高分子成分の種類によって好適な官能基を選択すればよい。このような官能基としては、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基および／またはスルホニル基等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。前記でアルコキシ基は、炭素数１～２０、炭素数１～１６、炭素数１～１２、炭素数１～８または炭素数１～４のアルキル基であってもよい。金属フォームに前記のような官能基を導入する方法は、特に制限されない。例えば、金属素材に前記に言及された官能基を導入する方法は、多様に知られており、本出願では、このような公知の方式がすべて適用され得る。

【0030】

例えば、前記官能基は、当該官能基を含むシラン（ｓｉｌａｎｅ）化合物と金属フォームを接触させることによって導入することができる。

【0031】

前記でシラン化合物の例としては、下記化学式１で表される化合物を例示することができるが、これに制限されるものではない。

【0032】

［化学式１］
Ｒ^１ _ｎＳｉＲ^２ _{（４－ｎ）}

【0033】

化学式１でＲ^１は、ヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基またはスルホニル基であるか、または前記を含む官能基であり、Ｒ^２は、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基であり、ｎは、１～４の範囲内の数である。

【0034】

前記でヒドロキシ基、アミノ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基またはスルホニル基を含む官能基としては、アミノアルキル基、アルコキシアルキル基、カルボキシアルキル基、グリシジルオキシ基、グリシジルアルキルオキシ基またはアルキルスルホニル基等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。

【0035】

前記でアルキル基は、炭素数１～２０、炭素数１～１６、炭素数１～１２、炭素数１～８または炭素数１～４のアルキル基であってもよく、これは、分岐鎖、直鎖または環形であってもよく、任意に一つ以上の置換基で置換されていてもよい。

【0036】

また、前記でアルコキシ基としては、炭素数１～２０、炭素数１～１６、炭素数１～１２、炭素数１～８または炭素数１～４のアルコキシ基が適用され得、これは、分岐鎖、直鎖または環形であってもよく、任意に一つ以上の置換基で置換されていてもよい。

【0037】

一例として、金属フォームと前記シラン化合物を接触させて目的とする官能基を導入するか、あるいは、一旦前記シラン化合物を金属フォームに導入した後、それによって導入された官能基と他の化合物を反応させる方式で目的とする官能基を導入することもできる。

【0038】

また、必要に応じて、前記シラン化合物との接触前に酸処理等により金属フォームに存在する酸化物成分等を除去する前処理工程を行うこともできる。

【0039】

また、前記金属フォームは、金属酸化物を約３０重量％以下、２５重量％以下、２０重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、５重量％以下、１重量％以下または０．５重量％以下、好適には実質的に０重量％で含むことができる。すなわち、金属フォームが空気との接触等を通じて酸化して酸化物が形成される場合、金属フォーム自体の熱伝導度が大きく低下するので、金属酸化物が出来るだけ少ないか、または含まれない金属フォームの適用が有利である。金属フォームから金属酸化物を除去する方法は、特に制限されず、例えば、ＨＣｌまたはＨＮＯ_３等の酸性溶液内に金属フォームを維持する方式を使用することができる。

【0040】

前記複合材は、前述したように、前記金属フォームの表面または金属フォームの内部に存在する高分子成分をさらに含むが、このような複合材の前記金属フォームの厚さＭＴおよび全体厚さＴの比率Ｔ／ＭＴは、２．５以下であってもよい。前記厚さの比率は、他の例として、約２以下、１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１５以下または１．１以下であってもよい。前記厚さの比率の下限は、特に制限されるものではないが、一例として、約１以上、約１．０１以上、約１．０２以上、約１．０３以上、約１．０４以上または約１．０５以上であってもよい。このような厚さ比率の下で目的とする熱伝導度が確保されると共に、加工性や耐衝撃性等に優れた複合材が提供され得る。

【0041】

本出願の複合材に含まれる高分子成分の種類は、特に制限されず、例えば、複合材の加工性や耐衝撃性、絶縁性等を考慮して選択され得る。本出願で適用できる高分子成分の例としては、公知のアクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂およびフェノール樹脂よりなる群から選ばれる一つ以上が挙げられるが、これらに制限されるものではない。

【0042】

前記複合材の場合、前述した金属フォームを適用することによって、主に熱伝導度を確保する成分の比率を最小化しながらも、優れた熱伝導度を確保することができ、したがって、加工性や耐衝撃性等の損害なしに目的とする物性の確保が可能である。

【0043】

一例として、前記複合材に含まれる高分子成分の体積ＰＶと金属フォームの体積ＭＶの比率ＭＶ／ＰＶは、０．５以下であってもよい。前記比率ＭＶ／ＰＶは、他の例として、９以下、８以下、７以下、６以下、５以下、４以下、３以下、２以下、１以下または０．５以下程度であってもよい。前記体積比率の下限は、特に制限されず、例えば、約０．１程度であってもよい。前記体積比率は、複合材に含まれる高分子成分と金属フォームの重量と当該成分の密度を用いて算出することができる。

【0044】

本出願の複合材では、前記のような高分子成分が金属フォームの少なくとも一つの表面で表面層を形成しているが、この際、前記表面層内には、熱伝導性フィラーが含まれている。これによって、さらに熱伝導特性に優れた複合材の提供が可能である。

【0045】

本出願で用語「熱伝導性フィラー」は、熱伝導度が約１Ｗ／ｍＫ以上、約５Ｗ／ｍＫ以上、約１０Ｗ／ｍＫ以上または約１５Ｗ／ｍＫ以上のフィラーを意味する。前記熱伝導性フィラーの熱伝導度は、約４００Ｗ／ｍＫ以下、約３５０Ｗ／ｍＫ以下または約３００Ｗ／ｍＫ以下であってもよい。熱伝導性フィラーの種類は、特に制限されず、例えば、セラミックフィラーまたは炭素系フィラー等を適用することができる。このようなフィラーとしては、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ホウ素（ＢＮ；ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＳｉＣまたはＢｅＯ等や、炭素ナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）、グラフェン酸化物（ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）やグラファイト等のようなフィラーを例示することができるが、これに制限されるものではない。

【0046】

表面層に含まれる前記フィラーの形態や比率は、特に制限されない。一例として、前記フィラーの形態は、略球形、針状、板状、デンドライト状または星型（ｓｔａｒ ｓｈａｐｅ）等の多様な形態を有し得る。

【0047】

一例において、前記熱伝導性フィラーは、平均粒径が０．００１μｍ～８０μｍの範囲内にありえる。前記フィラーの平均粒径は、他の例として、０．０１μｍ以上、０．１以上、０．５μｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上または約６μｍ以上であってもよい。前記フィラーの平均粒径は、他の例として、約７５μｍ以下、約７０μｍ以下、約６５μｍ以下、約６０μｍ以下、約５５μｍ以下、約５０μｍ以下、約４５μｍ以下、約４０μｍ以下、約３５μｍ以下、約３０μｍ以下、約２５μｍ以下、約２０μｍ以下、約１５μｍ以下、約１０μｍ以下または約５μｍ以下であってもよい。

【0048】

前記フィラーにも、前述した金属フォームに導入され得る多様な官能基、すなわち高分子成分との相溶性を改善できる官能基が導入されていてもよい。このような官能基としては、前述したもののようなアミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、カルボキシル基、グリシジル基および／またはスルホニル基等を例示することができるが、これらに制限されるものではない。前記でアルコキシ基は、炭素数１～２０、炭素数１～１６、炭素数１～１２、炭素数１～８または炭素数１～４のアルコキシ基であってもよい。フィラーに前記のような官能基を導入する方法は、特に制限されない。例えば、フィラーに前記に言及された官能基を導入する方法は、Ｐｏｌｙｍ．Ａｄｖ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０１４．２５ ７９１－７９８等を含む文献に多様に知られており、本出願では、このような公知の方式がすべて適用され得る。

【0049】

例えば、窒化ホウ素（ＢＮ；ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）フィラーの場合、その表面に存在するアミン（ａｍｉｎｅ）グループをＮａＯＨ溶液処理等を通じてヒドロキシ基で置換し、さらに、アミノ－シラン反応等を通じて前記官能基を導入することができる。

【0050】

フィラーの比率は、目的とする特性が確保されるか、あるいは損傷されない範囲内で調節され得る。一例として、前記フィラーは、複合材内で体積比で約８０ｖｏｌ％以下程度で含まれ得る。前記で体積比は、複合材を構成する成分、例えば、前記金属フォーム、高分子成分およびフィラーそれぞれの重量と密度を基準として計算した数値である。

【0051】

前記体積比は、他の例として、約７５ｖｏｌ％以下、７０ｖｏｌ％以下、６５ｖｏｌ％以下、６０ｖｏｌ％以下、５５ｖｏｌ％以下、５０ｖｏｌ％以下、４５ｖｏｌ％以下、４０ｖｏｌ％以下、３５ｖｏｌ％以下または３０ｖｏｌ％以下程度であるか、約１ｖｏｌ％以上、２ｖｏｌ％以上、３ｖｏｌ％以上、４ｖｏｌ％以上または５ｖｏｌ％以上程度であってもよい。

【0052】

また、本出願は、前記のような形態の複合材の製造方法に関する。前記製造方法は、熱伝導度が８Ｗ／ｍＫ以上であり、フィルム形態である金属フォームの表面に熱伝導性フィラーを含む硬化性高分子組成物が存在する状態で前記高分子組成物を硬化させる段階を含むことができる。

【0053】

前記方法で適用される金属フォームやフィラーに関する具体的な内容は、既に記述した通りであり、製造される複合材に関する具体的な事項も、前記記述した内容に従うことができる。

【0054】

一方、前記で適用される高分子組成物も、硬化等を通じて前記に言及した高分子成分を形成できるものであれば、特別な制限はなく、このような高分子成分は、当業界に多様に公知となっている。

【0055】

すなわち、例えば、公知の成分のうち適切な粘度を有する材料を使用して、公知の方法を用いて硬化を行うことによって、前記複合材を製造することができる。

【発明の効果】

【0056】

本出願では、金属フォーム、高分子成分および熱伝導性フィラーを含み、優れた熱伝導度を有すると共に、耐衝撃性、加工性および絶縁性等の他の物性にも優れた複合材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1】表面処理前後の銅金属フォームの接触角を確認する写真である。

【発明を実施するための形態】

【0058】

以下、実施例および比較例により本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲が下記実施例に制限されるものではない。

【0059】

実施例１
金属フォーム表面処理
金属フォームとしては、銅金属フォームであって、厚さが約７０μｍ程度であり、気孔度が約７０％であり、熱伝導度が約６．６１６Ｗ／ｍＫ程度であるフィルム形状の銅金属フォームを使用した。前記銅金属フォームを１０％ＨＮＯ_３溶液に１０分程度浸漬させて、表面に存在する酸化膜を除去した。次に、前記銅金属フォームを３－アミノプロピルトリエトキシシラン溶液（３重量％）に常温で１時間程度浸漬させて、表面にアミノ基を導入した。図１は、銅金属フォームの表面にアミノ基が導入されたか否かを確認するために、当該接触角を確認する図であり、左側が導入処理前の写真であり、右側が導入処理後の写真である。図面から、表面処理後に親水性が増加することを確認することができる。前記金属フォームに対して熱伝導度を測定した結果、約１０．６４９Ｗ／ｍＫ程度と確認されて、表面処理を通じて熱伝導度が改善されたことを確認することができる。

【0060】

前記で熱伝導度は、複合材の熱拡散度Ａ、比熱Ｂおよび密度Ｃを求めて、熱伝導度＝ＡＢＣの数式により求め、前記熱拡散度Ａは、レーザーフラッシュ法（ＬＦＡ装置、モデル名：ＬＦＡ４６７）を用いて測定し、比熱は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）装置を用いて測定し、密度は、アルキメデス法を用いて測定した。また、前記熱伝導度は、複合材の厚さ方向（Ｚ軸）に対する値である。

【0061】

熱伝導性フィラーの表面処理
熱伝導性フィラーとして、板状の窒化ホウ素パウダー（Ｆｌａｋｅ ｔｙｐｅ、平均直径：約１０μｍ、厚さ約１μｍ）を表面処理に適用した。まず、前記パウダーを約９０℃の温度でＮａＯＨ溶液に約１２時間の間浸漬させて、表面にヒドロキシ基を導入した。その後、さらに、３－アミノプロピルトリエトキシシラン溶液（３重量％）に約９０℃の温度で約１２時間程度浸漬させて、表面にアミノ基を導入した。

【0062】

下記表１は、前記表面処理前後の窒化ホウ素パウダーに対してＳＥＭ装置（オックスフォード社のＥＳＤ装置が追加されたＨｉｔａｃｈｉ社Ｓ－４８００モデル）を使用して行った元素分析結果である。下記表１から、表面処理後にケイ素原子が確認され、これによって、アミノ基が導入されたことを確認することができる。

【0063】

【表1】

【0064】

複合材の製造
前記銅金属フォームを、前記表面処理された窒化ホウ素パウダーが約１０重量％程度の比率で含まれた熱硬化性シリコン組成物（ＰＤＭＳ，Ｓｙｌｇａｒｄ １８３ ｋｉｔ）に含浸させ、アプリケーターを用いて最終複合材の厚さが約１２０μｍ程度になるように過量の組成物を除去した。次に、前記材料を約１２０℃のオーブンに約１０分程度維持して硬化させることによって、複合材を製造した。製造された複合材に対して熱伝導度を測定した結果、約３．００８Ｗ／ｍＫ程度であることが確認された。

【0065】

前記で熱伝導度は、熱拡散度Ａ、比熱Ｂおよび密度Ｃを求めて、熱伝導度＝ＡＢＣの数式で求め、前記熱拡散度Ａは、レーザーフラッシュ法（ＬＦＡ装置、モデル名：ＬＦＡ４６７）を用いて測定し、比熱は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置を用いて測定し、密度は、アルキメデス法を用いて測定した。また、前記熱伝導度は、複合材の厚さ方向（Ｚ軸）に対する値である。

【0066】

比較例１
表面処理前の銅金属フォームと窒化ホウ素を使用したことを除いて、実施例１と同一に複合材を製造し、その複合材の熱伝導度は、同一に測定した結果、約２．５５０Ｗ／ｍＫ程度であった。

【図1】