JPH02142682A - 多芯構造複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路の放熱用基板材料等として用い
られる多芯構造のクラッド複合材料を製造する多芯構造
複合材料の製造方法に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

一般に、半導体素子及び半導体集積回路の放熱用基板材
料には、熱放射性（熱伝導性）が良好であり、更に、熱
膨張係数が半導体素子等のパッケージ構成材料、回路基
板の熱膨張係数と近似していること、また、軽量で機械
加工性がよく、安価であること等が要求されている。そ
して、これらの要求特性を満足する材料として、Ｃｕ　
（銅）　、Ｍ。

（モリブデン）、Ｗ（タングステン）　、Ｎｉ−Ｆｅ合
金、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金、ＡＮ　　（アルミニウム）
　、Ｓｉ（シリコン）等の組立材又はこれらの複合体が
考えられる。

ところが、前記放熱用基板としての組立材は、ユーザー
側において、数種類の素材を組み立てるために、その組
み立てが厄介であること、数種類の素材からなるために
熱抵抗が一定レベルより小さくできないこと、更に、各
々の素材は異なる熱膨張係数を有するので接合面積を大
きくできないこと等、パッケージの設計・製造・熱抵抗
特性の面で大きな制約を受けるのであまり一般的に用い
られない。

従って、放熱用基板として用いられているのはほとんど
が複合体である。そしてこの複合体は以下に述べる板ク
ラッド法又は粉末焼結法で製造されている。

まず、板クラッド法は熱伝導率が大きく、且つ、熱膨張
係数の大きな材料（例えばＣｕ等）と熱伝導率が小さく
、且つ、熱膨張係数の小さな材料（例えばＮｉ−Ｆｅ合
金、　Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金等）との組み合わせによる
二層以上の多層の板状素材を積層圧接する方法である。

この方法は工業的に大量生産が可能であり、比較的安価
に大面積の基板を得ることができる反面、複合体の特性
に異方性を生じ、また接合し難いので、このことを考慮
する必要がある。即ち、熱伝導率は表面に対して平面方
向には良好であるが、板厚方向には悪くなる傾向にある
。

また、複数枚上下に接合された多層の板状素材において
は、熱膨張係数が平面方向には低いが板厚方向には高く
なる傾向にある。従って、多層の板状素材上に搭載され
た半導体素子にクランク剥離が生じたり、リーク不良が
起こって半導体素子そのものの機能、寿命を落とすこと
が考えられるので好ましくない。

また、粉末焼結法には、混合焼結法と溶浸法とがある。

混合焼結法は、複合化しようとする金属の粉体（例えば
、銅とタングステン）を混ぜ合わせて同時に焼結し固め
る方法である。これは同一の銅比率であれば後述する溶
浸法のものよりも熱膨張係数が大きくなって好ましくな
い。溶浸法はタングステン（Ｗ）粉末をプレスして焼結
し、微細な空孔が均一、且つ、自由に分布した多孔質体
を形成し、この多孔質体に溶融した’Ａ　（Ｃｕ）を含
浸させることにより連結体化した複合体とする製造方法
（特開昭５９−１４１２４７号）である。この製造方法
によればＷがＣｕの熱膨張を拘束することによって適当
な熱膨張係数を得ることができる。また、放熱基板とし
て用いられるＣｕ−複合体は低熱膨張であり、高熱伝導
であって好ましいので一般的に溶浸法で製造されている
。しかし、高価であること、比重が大きく加工が難しい
ことで、用途に制約があること等の問題がある。

更に、Ｗ又はＭｏ＋　Ｃｕ、　Ｎｉ　にッケル）の比率
を調節することによって実質的に放熱用基板材料の熱膨
張係数と半導体素子の熱膨張係数とを一致させうる合金
材（特開昭６２−２９４１４７号）が提案されている。

しかし、Ｍｏ、　Ｗ等の高融点材料は高価であり、且つ
加工が難しいので、これらの高融点材料を主体とする半
導体集積回路の放熱用基板材料は高価になり、加工が困
難になるといった問題点がある。

上述のような問題点を解決し、更に、熱伝導性を向上さ
せるものとして、例えば特開昭６１−２０８８９９号公
報に開示された放熱用基板材料及び特開昭６３１４８２
９号公報に開示された放熱用基板の製造方法が提案され
ている。これらは、芯線に高熱伝導材料のＡｌｌ、　Ｃ
ｕ、　Ａｇ　（銀）又はその合金を用い、高温でも抗張
力が高く、熱膨張係数が低い金属を巻き付けた線材複数
本から構成される放熱用基板材料とその製造方法である
。この放熱用基板材料はＭｏ等の使用量を減らすことが
できて、幾分安価なものにはなるが、それでも不充分で
ある。また軸線方向と軸線に対して直角な方向との熱膨
張係数の差が大きいために、製品としての信頼性が劣る
といった問題点がある。

近年、ＩＣ，ＬＳＩ、　ＶＬＳＩ等に使われている各種
の基板をいかに冷却するかが課題となっており、各種基
板に金属製放熱用基板材料を接合して放熱を行う半導体
素子用基板の冷却方法が採用されている。ところが、上
述したような従来の放熱用基板材料を使用したものにお
いては高価であり、且つ加工が困難であること、また、
安価なものにおいては、熱膨張係数、熱伝導率に異方性
があること、比重が大きいこと、回路組立時の素子及び
セラミック等への整合性が良くないこと等の問題がある
ために、必ずしも適正なものではなかった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであ
って、半導体素子と基板との熱膨張係数の差をできるだ
け小さくし、更に、半導体素子の熱放散性が良く、更に
軽量であり、機械加工性が良い放熱用基板材料を効率よ
く製造することができる多芯構造複合材料の製造方法を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、多芯構造のクラッ
ド複合材料を製造する方法において、円形断面の２層以
上の多層構造クラッド複合芯材を製造し、この多層構造
クラッド複合芯材の外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）と
の比Ｄ／ｄが１２以上となる範囲でこの多層構造クラッ
ド複合芯材を金属管の内側に複数本稠密充填して多芯構
造の複合ビレットを形成し、この複合ビレットを加熱し
て減面率２０％以上の熱間加工によって芯材同士を拡散
接合した。

また、金属管に金属棒を嵌合して２層以上の多層構造の
クラッド素材を組み立て、その後にこのクラッド素材を
加熱して、３個以上のロールを有する傾斜圧延機で熱間
傾斜延伸圧延して多層のクラッド材を形成し、この多層
クラッド材に縮径加工を施して円形断面の２層以上の多
層構造クラッド複合芯材を製造するようにした。

〔作用〕

上述のように、まず内層材と外層材とを備えた円形断面
の２層以上の多層構造クラッド複合芯材を製造し、この
多層構造クラッド複合芯材の外径＋ｄｉと金属管の内径
（Ｄ）との比Ｄ／ｄが１２以上となる範囲でこの多層構
造クラッド複合芯材を金属管の内側に複数本稠密充填し
、これを加熱して減面率２０％以上で熱間加工すると、
前記多層構造クラッド複合芯材同士が断面略六角形形状
となって互いに拡散接合される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る多芯構造複合材料の製造方法を図面
に示す実施例に基づいて説明する。

本発明は、第２図に示す内層材１１と筒形状の外層材１
２とを備えた多層クラッド素材１０から円形断面の多層
構造クラッド複合芯材１６を製造し、この多層構造クラ
ッド複合芯材の外径＋ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比
Ｄ／ｄが１２以上となる範囲でこの多層構造クラッド複
合芯材１６を第１図に示すように、金属管２１の内側に
数本から数千本を稠密充填して多芯構造の複合ビレット
２０を形成し、この複合ビレット２０を所定の温度に加
熱して減面率２０％以上で熱間加工することによってこ
の多層構造クラッド複合芯材１６同士を第３図に示すよ
うに、略六角形形状となして、拡散接合させて多芯構造
複合材料を製造する方法である。

以下、本実施例にあっては、多層クラッド素材１０とし
て２層のクラッド素材１０について説明する。

第４図は、本発明方法による主要な製造工程を示すブロ
ック図であって、金属棒からなる内層材１１と、内層材
１１とは異なる材質である金属管等からなる外層材１２
とから成る２層クラッド素材１０を組み立てる工程Ａと
、組み立てた２層クラッド素材１０を所定温度に加熱す
る工程Ｂと、加熱した２層クラッド素材を３個以上のコ
ーン型ロールを有する傾斜圧延機で熱間延伸圧延する工
程Ｃと、熱間延伸圧延した２Ｎクラッド材１５をダイス
を用いて伸線する工程りと、伸線されて外径がｄに縮径
された多層構造クラッド複合芯材１６を金属管の内径が
ＤでＤ／ｄが１２以上となる範囲で金属管２１に数本か
ら数千本を稠密充填して、多芯構造の複合ビレット２０
を組み立てる工程Ｅと、組み立てた複合ビレット２０を
所定温度に加熱する工程Ｆと、加熱した複合ビレット２
０を減面率２０％以上で熱間加工する工程Ｇからなるも
のである。

以下、上述した各工程について詳細に説明する。

まず、２Ｎクラッド素材１０の組立工程にフいて説明す
る。第２図は本発明に使用する２層クラッド素材１０の
製作過程のものを一部断面図を含めて示した側面図であ
る。

高い熱伝導率を有する金属（例えばＣｕ）からなる内層
材１１と、低い熱膨張係数を有する金属（例えばＮｉ−
Ｆｅ合金又はＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）からなる筒状の外
層材１２とを用意して、これらの両金属材料を脱脂、清
浄した後に、内層材１１を外層材１２内に挿入し、その
両端を外層材１２と同じ材質からなる蓋材１３で溶接に
よって密閉した後、あらかじめ片端の蓋材１３に取り付
けられている脱気管１４によって外層材１２の内部をＩ
　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ以下の真空度になるまで脱気を行
い、その後に、この脱気管１４の一部を圧着密閉させて
、上記真空度を維持した状態の２層クラッド素材１０を
製作する。尚、真空度をＩ　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ以下と
した理由は、この真空度を超えると後工程の熱間傾斜圧
延において内層材１１と外層材１２との界面に酸化物が
生成されて接合強度が極端に低下するからである。また
、内層材１１と外層材１２との間に、他の金属を中間材
として介在させることによって３層以上の多層構造のク
ラッド素材とすることもできる。

次に、加熱工程Ｂについて説明すると、上述の組立工程
を経て得られた２層クラッド素材１０は、内層材１１．
外層材１２（中間材がある場合は中間材）の融点及びこ
れらの金属間化合物の融点より低い温度に加熱される。

次に、傾斜圧延機による延伸圧延工程Ｃについて説明す
る。

熱間延伸圧延には第５．６．７図に示す如き３個以上の
コーン型ロールを有する傾斜圧延機を用いて延伸圧延を
行う。２個のロールを有する傾斜圧延機では、所謂マン
ネスマン破壊現象が生じ、圧延材中心部に割れが発生す
るからである。傾斜圧延機としては交叉型の傾斜圧延機
を用いるのが望ましい。

第５図は本発明に使用する傾斜圧延機４による圧延状態
を示す正面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線による断
面図、第７図は第５図の■−■線方向からみた側面図で
ある。傾斜圧延機４はパスライン周りに臨んで３個のコ
ーン型ロールＩ、　　２．　３を有し、３個のロール１
．　２．　３は２層クラッド素材１０の出側端寄りの位
置にコージ部１ａ、２ａ、３ａを備え、コージ部１ａ、
２ａ、３ａを境にして２層クラッド素材１０の入側は軸
端に向けて漸次直径を縮小され、また出側は拡大されて
円錐台形をなす入口面１ｂ、２ｂ。

３ｂ及び出口面１ｃ、　２ｃ、　３ｃを備えており、出
口面ＩＣ＋２ｃ＋３０はパスラインとの距離をコージ部
１ａ、２ａ、３ａとパスラインｘ−ｘとの距離に一致さ
せている。このようなコーン型のロール１．２．３はい
ずれもその入口面１ｂ、　２ｂ、　３ｂを２層クラッド
素材１０の移動方向上流側に位置させた状態とし、また
軸心線にＹ−Ｙと、コージ部１ａ、２ａ、３ａを含む平
面との交点Ｏ（以下ロール設定中心という）を、２層ク
ラッド素材１０のパスラインＸ−Ｘと直交する同一平面
上にてバスラインＸ−Ｘ周りに略等間隔に位置せしめて
配設されている。そして各ロール１．２．３の軸心線Ｙ
−Ｙはロール設定中心０回りに、２層クラッド素材１０
のパスラインｘ−Ｘとの関係において、第５，６図に示
すように前方の軸端がパスラインＸ−Ｘに向けて接近す
るよう交叉角γだけ交叉（傾斜）せしめられ、且つ、第
６図、第７図に示すように前方の軸端が２層クラッド素
材１０の周方向の同じ側に向けて傾斜角βだけ傾斜せし
められている。

交叉角γ及び傾斜角βはｏ　６　＜γ＜１５’、３″〈
β〈２０°及び５°くＴ＋β〈３０＠を満足するように
設定する。

各ロール１，２．３は図示しない駆動源に連繋されてお
り、第５図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、こ
れらのロール間に噛み込まれた熱間の２層クラッド素材
１０はその軸心線周りに回転駆動されつつ軸長方向に移
動される、所謂螺進移動せしめられつつ延伸圧延される
。

２層クラッド素材１０はロール間を螺進移動せしめられ
る間に、第６図に示す如くロールバイト部Ｒにて外径を
絞られて、例えば最大減面率が８０〜９０％に及ぶ高圧
下を受け、２層クラッド素材１０の圧下面Ｕが円錐台形
状に成形された後、コージ部１ａ＋　２ａ、３ａ　％出
口面１ｃ、２ｃ、３ｃにて円形断面の２層クラッド材１
５に加工される。

本発明において、２層クラッド素材１１を延伸圧延して
２層クラッド材１５を得るのに、３個以上のコーン型ロ
ールを有する傾斜圧延機を採用する理由は次の通りであ
る。

この傾斜圧延機を用いた傾斜圧延の他の熱間延伸加工法
としては、鍛造、孔型圧延、静水圧押出し等があるが、
これらは接合界面の接合強度及び外層材の均一性におい
て、上述の傾斜圧延と比較すれば劣っているばかりでな
く、外層材と内層材との変形抵抗差が大きい場合は両材
料の間に未接合部分が残るといった問題がある。このよ
うに、２層クラッド材１５において、完全に接合がなさ
れていなければ、多芯構造複合材料２４にしたときにも
やはり未接合部分が残ることになる。このように多芯構
造複合材料２４に未接合部分があると、これを放熱用基
板材料として用いた場合に、この未接合部分が原因でＩ
Ｃ，ＬＳＩ、　ＶＬＳＩ等においての気密性が保持でき
なくなる。

従って、両材料間の接合が完全にでき、接合界面の接合
強度及び外層材の均一性に優れている傾斜圧延機を採用
するのである。そして、傾斜圧延機による延伸圧延は減
面率が５０％以上であることが望ましく、この減面率で
延伸圧延を行うことによって接合性及び接合強度がより
完全になる。

次に、伸線工程りについて説明する。

一般に３個のロールを有する傾斜圧延機では圧延材の径
が小さくなれば幾何学的制約から圧延ロール径も小さく
しなければならず必然的に圧延速度が低下し、また２層
クラッド素材１０の温度が低下するので、実用的には直
径１０龍程度までは傾斜圧延による熱間（温間）圧延が
可能であるが、１０酊以下になると実用上熱間圧延が困
難となる。そこで直径が１０＋＋ｎ以下の線材とする際
には伸線加工が施される。

この伸線加工法としては、ダイス伸線法、ローラダイス
伸線法、或いは孔型圧延法等による伸線加工法等がある
が、肉厚のバラツキを抑える観点からダイス伸線を採用
して極力２層クラッド材Ｉ５における外層材１２の肉厚
のバラツキを抑えるのがよい。

第８図はダイス５を用いた伸線加工態様を示す模式図で
ある。熱間圧延後の２層クラッド材１５は表面のスケー
ルを除去した後、潤滑剤を塗布してダイス５にて伸線し
、順次複数回伸線加工を行って最終的に２層構造クラッ
ド複合芯材１６に加工される。この２層構造クラッド複
合芯材１６を円形断面で直径ｄと多芯構造の複合ビレン
ト金属管の内径りとの比Ｄ／ｄが１２以上とする理由を
上述する。

一般に、多芯構造複合材料を製造する場合には、断面が
六角形形状の芯材を用いて多芯構造の複合ビレットが組
み立てられている。これは、多芯構造複合材料での芯材
の充填率を上げることと、拡散接合しやすくすることに
効果的であるからである。

しかし、このように六角形形状の芯材を用いると、多芯
構造複合ビレットの組み立てに工数を多く必要としてコ
ストアップの一因となってしまうといった問題があった
。そこで、本発明はこの点に着目して、円形断面の芯材
を用いて効果的に複合ビレット２０を組み立てて品質の
良い多芯構造複合材料２４が製造できないかを検討した
結果、直径ｄと多芯構造の複合とレット金属管内径りと
の比Ｄ／ｄが１２以上となるようにし、且つ減面率２０
％以上の熱間加工を行えば完全に拡散接合された多芯構
造複合材料２４が製造でき、しかも、芯材が略六角形形
状で接合することが判った。

また、芯材の直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属管内
径りとの比Ｄ／ｄが１２以下になると、多芯構造複合材
料の断面内で部分的に未接合部が存在して、品質が安定
しないので不都合である。

次に、多芯構造の複合ビレット２０の組み立て工程Ｅに
ついて述べる。第１図は本発明に使用する多芯構造の複
合ビレット２０の製作過程を一部断面図を含んで示す説
明図である。

上述のようにして製造された２層構造クラッド複合芯材
１６を数本から数千本と、この２層構造クラッド複合芯
材１６の外層材１２と同一材質の筒状をなす金属管２１
を用意して、これらを有機溶剤等で脱脂、清浄する。そ
して、その後に第１図に示すように金属管２１に２層構
造クラッド複合芯材１６を数本から数千本を挿入して充
填率８０％以上となるようにする。その後に、金属管２
１の両端を蓋材２２゜２２で溶接等の手段によって溶接
密閉した後、片方の蓋材２２に取り付けられている脱気
管２３によって金属管２１の内部をＩ　Ｘｌ０−’Ｔｏ
ｒｒ以下の真空度になるまで脱気を行う。そして、脱気
管２３の一部を外気が侵入しないように圧着密閉させて
多芯構造の複合ビレット２０を得る。尚、上記した多芯
構造の複合ビレット２０における２層構造クラッド複合
芯材１６の充填率は金属管の内径をＤ、挿入する芯材１
６の直径をｄ、本数をＮとすると次の式で求められる。

また、金属管２１の内部の真空度をＩ　Ｘｌ０−’Ｔｏ
ｒｒ以下としたのは、これを超えると後工程の加熱熱間
加工工程において、芯材表面に酸化物が生成されて接合
性が悪くなるのでこれを防ぐためである。

次に、多芯構造の複合ビレット２０の加熱工程Ｆについ
て述べる。上述のようにして得られた多芯構造の複合ビ
レット２０は、芯材の内層材１１、外層材１２（中間材
を設けた場合は中間材）、金属管２１及びこれらの金属
間化合物の融点より低い温度に加熱される。

次に、多芯構造の複合ビレット２０の熱間加工工程Ｇに
ついて述べる。これは、多芯構造の複合ビレット２０を
熱間延伸加工して２Ｎ層構造クラッド複芯材工６同士を
拡散接合させる工程である。

熱間延伸加工を行う理由は、多芯構造の複合ビレット２
０内に存在している隙間をなくすと同時に、２層構造ク
ラッド複合芯材１６同士を略六角形形状となって完全に
接触させ、２層構造クラッド複合芯材１６の外層材１２
同士を拡散接合させて接合強度を大きくするためである
。熱間延伸加工法としては断面内でほぼ同一の変形を行
わせるために軸対称加工法である熱間静水圧押出し、熱
間押出し又は熱間傾斜圧延を採用する。多芯構造の複合
ビレットの場合には、基本的に同一種類の金属である外
層材１２同士を拡散接合させるので、上述の３つの加工
方法のいずれを採用してもよい。そして、２Ｎ層構造ク
ラッド複芯材１６の充填率は８０％以上あるから空隙率
（未充填率）は２０％以下であり、この熱間延伸加工に
あっては減面率は２０％以上あれば芯材同士を拡散接合
させることができる。

第９図は熱間延伸加工に用いられる熱間押出しを示す説
明図である。図に示すように、加熱された多芯構造の複
合ビレット２０は、潤滑剤を塗布された後、熱間押出し
装置３０のコンテナ３２に挿入され、押出しパンチ３１
によって加圧され、ダイス３３で縮径されることによっ
て延伸加工を受け、多芯構造複合材料２４に形成される
。この多芯構造複合材料２４は軸方向に垂直に切断され
て薄い板状または凸状等となって最終製品の放熱用基板
として使用される。

ところで、棒材の熱間延伸加工法としては、上述の他に
２方ロール孔型圧延法、鍛造法がある。

しかし、これらの加工法は、不均一変形となる加工法で
あるので、２層構造クラッド複合芯材１６が場所ごとに
非常に異なった形状となる。２層構造クラッド複合芯材
１６同士を拡散接合させるという点では、これらの加工
方法も効果はあるが、形状といった点では劣った加工法
であるので、本発明では、目的とする均質な多芯構造複
合材料２４を得るための延伸加工法として２方ロール孔
型圧延法、鍛造法を採用することは望ましくない。しか
し３方ロール及び４方ロールの孔型圧延力ならばよい。

次に、本発明方法による多芯構造複合材料２４を得る数
値例を具体的に述べる。

銅（Ｃｕ；　９９．９９％）を用い、これらの周面を脱
脂。

■、長さ３２０璽−の３６χＮｉ−Ｆｅ合金管からなる
外層材１２内に挿入し、この外層材１２の両端を３６χ
Ｎｉ−Ｆｅ合合板からなる蓋材１３，１３にて溶接密閉
し、内部を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで脱気を行って
２Ｎクラッド素材１０を製作した。上記外層材１２と内
層材１１の材質である３６χＮｉ−Ｆｅ合金及び無酸素
銅の成分組成を第１表に示す。

第　　　１　　　表 次に、上記２層クラッド素材１０を９５０℃に加熱した
後、３個のコーン型ロールを有する交叉型の傾斜圧延機
を用い、次に示す圧延条件にて傾斜圧延を行った。

「傾斜圧延条件」 交叉角（γ）：３゜ 傾斜角（β）：１３’ ロールゴージ部直径：　　１１７ＭＭ ロール材質：　ＳＣＭ４４０ ロール回転数：　８０ｒｐｍ 減面率：　８７．８χ　（６０ｍｍφ→２１ｆｌφ）そ
して、上記の傾斜圧延条件のもとて傾斜圧延して得られ
た２層クラッド材１５を酸洗いにて表面スケールを除去
して冷間にて１ダイス毎の平均減面率を１５％として直
径が１．５ｍｍ、　　２．０璽重１　３．０１１１４．
０ｍ、　　５．０１′ｍになるようにそれぞれダイス伸
線を行った。これらの２層クラッド材１５を長さ１７５
龍に切断し、脱脂・洗浄した後、脱脂・洗浄した外径６
７１１、内径５５顛、長さ１８５ｍｍの３６ＸＮｉ−Ｆ
ｅ合金製の金属管２１に各サイズ毎に第２表に示した数
本から数千本を挿入して、内部を２　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒまで脱気を行って、多芯構造の複合ビレット２０を
製作した。

次に、これら多芯構造の複合ビレ７）２０を９５０℃に
加熱した後、ガラス潤滑剤（成分）〔５７％ＳｉＯ□＋
１９％ｔｈ０３＋　２２％Ｎａ２Ｏ３＋　’１％（Ｃａ
Ｏ＋　Ｍｇ０））を塗布し、外径３０鶴になるように熱
間押出しを行った。このようにして、熱間押出しして得
られた多芯構造複合材料２４について、浸透探傷試験に
よる欠陥の有無の確認、せん断試験による多芯構造複合
材料２４接合部のせん断強さ測定、熱膨張係数及び熱伝
導率等の測定を行った。その結果を第２表第３表に示す
。

（以　下　余　白） この結果より、２層構造をクラッド複合芯材１６の直径
ｄと多芯構造の複合ビレット金属管内径りとの比Ｄ／ｄ
が１２以下の場合には、接合不良を起こすが、１２以上
では接合は良好であることが確認された。１００℃のと
きの熱膨張係数は５．２　Ｘｌ０−’／℃、２５℃のと
きの熱伝導率は１２０ｋｃａ　ｊ！　／　ｍ、　ｈ、　
’Ｃであり、狙い通りの良好な特性が得られる。

また、コストも安価であり異方性もなく軽量であって機
械加工性が良いものが得られる。

そして、直径が１．５ｍの２層構造クラッド複合芯材１
６を用いた場合での多芯構造複合材料のミクロ構造を第
３図に示す。この第３図に示すように、略六角形形状と
なって接合している。

更に、多芯構造の複合ビレット２０に熱間延伸加工を施
す際の減面率の芯材の拡散接合状況に及ぼす影響につい
て検討を行った。多芯構造の複合ビレット２０としては
上述の芯材の外径が１，５龍を使用した場合であって、
延伸加工法としては熱間押出し法を用いた。この時、３
０φ、４０φ、５０φ、５３φとなるように押出しを実
施した。そして、得られた多芯構造複合材料２４につい
ては浸透探傷試験による欠陥の有無を確認して、芯材の
接合状況を調べた。その結果を第４表に示す。

第　　　４　　　表 この表から、減面率としては２０％以上あれば芯材同士
の接合が良好であることが判る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、まず円形断面の多層構造クラッド複合
芯材を製造した後に、この多層構造クランド複合芯材の
外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比Ｄ／ｄが１２以
上となる範囲でこの多層構造クランド複合芯材を金属管
の内側に複数本稠密充填して、これを加熱して減面率２
０％以上で熱間加工することにより、多層構造クランド
複合芯材同士が断面略六角形形状となって互いに拡散接
合されるので、接合性に優れた多芯構造複合材料を効率
的に製造することができ、このようにして得られた多芯
構造複合材料は熱膨張係数に異方性がなく、安価で且つ
軽量であり、機械加工性が良好であって、放熱用基板材
料に適している等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多芯構造複合材料の製造方法の実
施に使用する多芯構造の複合ビレットの一部断面図を含
む側面図、第２図は本発明方法の実施に使用する２層ク
ラッド素材の一部断面図を含む側面図、第３図は本発明
方法の実施によって得られた多芯構造複合材料の一部の
拡大断面図、第４図は本発明方法の製造過程を示すブロ
ック図、第５図は本発明方法に使用する傾斜圧延機によ
る圧延状態を示す正面図、第６図は第５図のｖｒ−■線
による断面図、第７図は第５図の■−■線方向から見た
側面図、第８図は本発明方法に使用するダイスによる伸
線加工態様を示す模式図、第９図は本発明方法での一態
様例である熱間押出しを示す説明図である。 １、　２．　３・・・ロール　４・・・傾斜圧延機１０
・・・多層クランド素材　１５・・・多層クラッド材１
６・・・多層構造クラッド複合芯材 ２０・・・多芯構造の複合ビレット ２１・・・金属管　２４・・・多芯構造複合材料時　許
　出願人　　住友金属工業株式会社　外１名代理人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫／６ 算 品 ■ 答 図 ■ 弔 図 １コ 弔 図 ｂ Ｃ 弔 図 弔 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．多芯構造のクラッド複合材料を製造する方法におい
   て、円形断面の２層以上の多層構造クラッド複合芯材を
   製造し、この多層構造クラッド複合芯材の外径（ｄ）と
   金属管の内径（Ｄ）との比Ｄ／ｄが１２以上となる範囲
   でこの多層構造クラッド複合芯材を金属管の内側に複数
   本稠密充填して多芯構造の複合ビレットを形成し、この
   複合ビレットを加熱して減面率２０％以上の熱間加工に
   よって芯材同士を拡散接合することを特徴とする多芯構
   造複合材料の製造方法。
2. ２．金属管に金属棒を嵌合して２層以上の多層構造のク
   ラッド素材を組み立て、その後にこのクラッド素材を加
   熱して、３個以上のロールを有する傾斜圧延機で熱間傾
   斜延伸圧延して多層のクラッド材を形成し、この多層ク
   ラッド材に縮径加工を施して円形断面の多層構造クラッ
   ド複合芯材を製造することを特徴とする請求項１記載の
   多芯構造複合材料の製造方法。