[发明专利]高热导性石墨粒子分散型复合体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高热导性石墨粒子/金属复合体，特别是涉及将由高热导率金属被覆的石墨粒子固化而成的高热导性石墨粒子分散型复合体及其制造方法。

背景技术

虽然已知石墨为高热导性材料，不过难以仅固化石墨，因此提出了将铜或铝等金属作为接合材的石墨粒子分散型复合体。但是，由于石墨和金属的浸润性差，因此在通过粉末冶金法由石墨粒子和金属粉末的混合物制作复合体时，如果石墨粒子超过50体积％，则因石墨粒子间的接触界面过多而不能得到致密且高热导性的复合体。

为了得到致密且高热导性的复合体，正广泛进行改善石墨和金属的浸润性的尝试。例如，特开2002-59257号公开了由具有高热导率的气相生长碳纤维和金属构成的复合材料，其是为改善对于金属的浸润性而在碳纤维的表面形成有二氧化硅层的复合材料。不过，由于使用碳纤维，因此不仅制造成本高，而且因使具有10W/mK的低的热导率的二氧化硅层形成在碳纤维表面上，所以存在所得到的复合体的热导率不太高的问题。

特开2001-339022号公开了，通过烧成碳或其同素异形体(石墨等)制作多孔性烧结体，使金属浸含于多孔性烧结体中，再通过冷却浸含金属的多孔性烧结体而制造散热材的方法，在该方法中，向金属添加改善两者界面的浸润性的低熔点金属(Te、Bi、Pb、Sn等)、和提高与碳或其同素异形体间的反应性的金属(Nb、Cr、Zr、Ti等)的方法。不过，由于碳或其同素异形体的多孔性烧结体中浸含有金属，因此不仅制造成分高，而且由于低熔点金属及提高反应性的金属的添加，碳或其同素异形体与金属间的热阻抗增大，进而由于低熔点金属及提高反应性的金属混入浸含金属中，因此存在浸含金属的热导率下降，且不能得到高热导性的问题。

特开2000-247758号公开了一种由碳纤维和从铜、铝、银及金中选择的至少一种金属构成且热导率至少为300W/mK的热导体，其中，在碳纤维上镀镍。不过，由于使用碳纤维，因此不仅制造成本高，而且因为在碳纤维上镀有低热导率的Ni，所以存在不能期待使用了碳纤维的配合的高热导率的问题。

特开平10-298772号公开了，加压成形根据非电解镀敷在一次粒子状态的碳质粉末表面析出25～40重量％的铜的铜被覆碳质粉末，通过对其烧结制造导电构件的方法。不过，该导电构件用于像供电刷一样需要低电阻及低摩擦力的用途中，在该文献中根本没有有关热导率的记载。因此，测定该导电构件的热导率的结果发现，远低于150W/mK。这是由于所使用的人造石墨粉末的平均粒径小于2～3μm，因而石墨粉末的界面多，不能有效地利用石墨的高热导性的缘故。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供使石墨所具有的高热导性有效地发挥的石墨粒子分散型复合体及其制造方法。

鉴于上述目的而进行潜心研究的结果发现，通过用高热导性金属对比较大的石墨粒子进行被覆后至少向一方向施加压力，可以得到有效地利用石墨所具有的高热导性的高热导率的石墨/金属复合体，以至完成本发明。

即，本发明的石墨粒子分散型复合体，其特征在于，是对用高热导率金属进行被覆的石墨粒子固化而成，所述石墨粒子的平均粒径为20～500μm，所述石墨粒子和所述金属的体积比为60/40～95/5，所述复合体的至少一方向的热导率为150W/mK以上。

在本发明的优选的一实施方式中，所述复合体，具有所述金属被覆石墨粒子被向至少一方向施压且所述石墨粒子和所述金属被层叠于加压方向的组织。所述石墨粒子的(002)的面间隔优选为0.335～0.337nm。

所述石墨粒子优选由从热解石墨、集结石墨及天然石墨中选择的至少一种构成，特别优选为集结石墨。所述金属优选为从银、铜、铝中选择的至少一种。所述石墨粒子的平均粒径优选为40～400μm，平均长宽比优选为2以上。

本发明的石墨粒子分散型复合体的相对密度优选为80％以上，更优选为90％以上，最优选为92％以上。

制造作为至少一方向的热导率为150W/mK以上的石墨粒子分散型复合体的本发明的方法，其特征在于，用40～5体积％的高热导率金属被覆60～95体积％的平均粒径为20～500μm的石墨粒子，将所得到的金属被覆石墨粒子通过施加至少向一方向的压力而使其固化。

作为所述石墨粒子优选使用从热解石墨粒子、集结石墨粒子、天然石墨粒子中选择的至少一种，特别优选使用集结石墨粒子。另外，作为所述金属优选使用从银、铜、铝中选择的至少一种，特别优选使用铜。石墨粒子的平均粒径优选为40～400μm，平均长宽比优选为2以上。