[发明专利]碳纳米管复合材料以及导热体

说明书

技术领域

本发明涉及将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料。另外，本发明涉及具备上述的碳纳米管复合材料的导热体。

背景技术

近年来，伴随着CPU、LED的半导体元件的高集成化，动作时的处理速度的高速化也在发展，存在动作时的发热量的增加比以往更甚的趋势。因此，若不以良好的效率使半导体元件在动作时产生的热量向外部逃逸，则存在动作中的半导体元件的内部温度超过动作温度的极限而烧损的担忧。于是，通常将在基质中分散了导热性填料而成的导热复合材料插在发热部件与散热部件之间来进行冷却。

在导热性填料的颗粒形状不是球形而是纤维状的情况下，每单位重量的表面积会变大。因此，在被填充到树脂材料中的情况下，导热性填料彼此容易接触，容易形成作为热的通路的路径。因此，例如，在专利文献1中记载了与填充球状的导热性填料的情况相比，在填充了纤维状的导热性填料的情况下，能够得到高的热传导率。

然而，在为了获得高的导热性而增大了导热性填料的填充量的情况下，存在树脂组合物急剧变硬，复合材料的特性显著恶化的问题。为了解决这种问题，在专利文献2中记载有并用两种导热性填料的技术方案。即，使板状填充材料在片材的长度方向上以层状、且在厚度方向上以多台阶状的方式分布，粒状填充材料在板状填充材料的层间分布的含有填充材料的树脂片材。

然而，随着近年来的电子部件的小型化与塑料部件的使用的不断发展，尤其在民用电子设备中，具有更高导热性的复合材料变得必不可少。于是，导热性优异的碳纤维状填料、如碳纳米管、碳纤维作为填料、尤其是导热性填料而受到关注。

对于这种将碳纤维用作导热性填料的导热复合材料，例如在专利文献3中记载了将由具有电绝缘性的覆膜被覆的碳纤维均匀地分散到对于覆膜具有相溶性的合成树脂中而成的导热用材料。

在如上所述的以往技术中，存在如下问题，即，若以高填充量添加碳纤维，则密度高的碳纤维在制造工序中沉降，在导热复合材料中表面和背面的碳纤维的分布产生不均匀性。在这种情况下，存在发热部件与散热部件之间的热阻增大而无法效率良好地进行冷却的问题。另外，为了对小型电子设备、LED等进行充分的冷却，期望研发出具有更高的导热性的复合材料。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开平10-139893号公报

专利文献2：日本特开平3-200397号公报

专利文献3：日本特开平5-235217

发明内容

(发明所要解决的问题)

本发明的课题在于解决如上所述的以往技术的问题点，提供一种均匀性优异、且具有高导热性的碳纳米管复合材料以及导热体。

(用于解决问题的方法)

根据本发明的一个实施方式，提供一种将碳纳米管和碳纤维分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，所述碳纳米管复合材料的特征在于，由多个所述碳纳米管构成的碳纳米管组存在于所述碳纤维之间，所述碳纤维的平均直径为1μm以上50μm以下，所述碳纳米管的平均直径为0.7nm以上50nm以下，相对于所述碳纳米管复合材料的100％重量，所述碳纳米管的含量为0.01％重量以上30％重量以下的范围，所述碳纤维的含量为10％重量以上60％重量以下的范围，所述基质的热传导率小于10W/mK，所述碳纳米管复合材料具有热传导率为10W/mK以上的方向。

在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管组具有三维的网眼结构。

在所述碳纳米管复合材料中，CNT组的尺寸为10μm以上。

所述碳纳米管复合材料具有热传导率为10W/mK以上的面内方向和热传导率为0.5W/mK以上的厚度方向，在所述碳纳米管复合材料的在所述厚度方向上相对置的第一面和第二面上，所述第一面的薄层电阻与所述第二面的薄层电阻之比为0.2以上5以下。

所述碳纳米管复合材料的硬度为0.01N/mm²以上10N/mm²以下。

在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纤维主要配置在所述碳纳米管复合材料的面方向上，并在所述碳纳米管复合材料的面内延伸出。

所述碳纳米管复合材料具有片材状的形态。

所述碳纳米管复合材料具有膜状的形态。

所述碳纳米管复合材料具有粒状的形态。

在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纤维的热传导率为300W/mK以上。

在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纤维具有所述碳纳米管的热传导率以上的热传导率。