JPH1092989A - ヒートシンク材及びその製造方法 - Google Patents
ヒートシンク材及びその製造方法Info
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- JPH1092989A JPH1092989A JP8239074A JP23907496A JPH1092989A JP H1092989 A JPH1092989 A JP H1092989A JP 8239074 A JP8239074 A JP 8239074A JP 23907496 A JP23907496 A JP 23907496A JP H1092989 A JPH1092989 A JP H1092989A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱膨張係数が半導体チップ等に合わせて可変
であり、放熱性と加工性に優れるヒートシンク材を提供
する。 【解決手段】 良熱伝導材中に、繊維状の低熱膨張化材
がバリヤー層を介在させて分散されているヒートシンク
材。 【効果】 良熱伝導材中に繊維状低熱膨張化材が分散さ
れたもので熱膨張係数が小さい。前記繊維状低熱膨張化
材はバリヤー層を介して分散されているので、良熱伝導
材が低熱膨張化材で汚染されたりせず高い熱伝導率が得
られる。又良熱伝導材に Cu,Cu合金を用い、低熱膨張化
材にスーパーインバー（Fe-Ni-Co系合金）、 Fe-Ni系合
金（インバー等）、形状記憶合金を用いることにより加
工が良好になされ、製造コストが安価である。
であり、放熱性と加工性に優れるヒートシンク材を提供
する。 【解決手段】 良熱伝導材中に、繊維状の低熱膨張化材
がバリヤー層を介在させて分散されているヒートシンク
材。 【効果】 良熱伝導材中に繊維状低熱膨張化材が分散さ
れたもので熱膨張係数が小さい。前記繊維状低熱膨張化
材はバリヤー層を介して分散されているので、良熱伝導
材が低熱膨張化材で汚染されたりせず高い熱伝導率が得
られる。又良熱伝導材に Cu,Cu合金を用い、低熱膨張化
材にスーパーインバー（Fe-Ni-Co系合金）、 Fe-Ni系合
金（インバー等）、形状記憶合金を用いることにより加
工が良好になされ、製造コストが安価である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子である
SiやGaAsチップ、又は電子電気機器用筐体に用いられる
アルミナ(Al2O3) 等の熱膨張係数に合せてその熱膨張係
数を小さく制御でき、且つ放熱性に優れたヒートシンク
材及びその製造方法に関する。
SiやGaAsチップ、又は電子電気機器用筐体に用いられる
アルミナ(Al2O3) 等の熱膨張係数に合せてその熱膨張係
数を小さく制御でき、且つ放熱性に優れたヒートシンク
材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高密度集積化、ハイ
ブリッド化、モジュール化が進み、又周辺部品の小型化
もあって、素子から発生する大量の熱を如何に速やかに
放散するかが重要な課題となってきた。ところで、半導
体チップのヒートシンク材への取付けは半田付け又は接
着剤を用いて行われている。その為、ヒートシンク材に
は、熱膨張係数が半導体チップ（Siチップ等）と同程度
に小さく、且つ放熱性に優れた、銅張り AlN板、Al製フ
ィンを取付けた銅張りアルミナ板、 CuW板、CuMo板、 A
lSiC板、AlSi板等が用いられるようになった。例えば、
ペルチェ素子を用いた光半導体用パッケージの放熱板に
は CuW板が用いられている。
ブリッド化、モジュール化が進み、又周辺部品の小型化
もあって、素子から発生する大量の熱を如何に速やかに
放散するかが重要な課題となってきた。ところで、半導
体チップのヒートシンク材への取付けは半田付け又は接
着剤を用いて行われている。その為、ヒートシンク材に
は、熱膨張係数が半導体チップ（Siチップ等）と同程度
に小さく、且つ放熱性に優れた、銅張り AlN板、Al製フ
ィンを取付けた銅張りアルミナ板、 CuW板、CuMo板、 A
lSiC板、AlSi板等が用いられるようになった。例えば、
ペルチェ素子を用いた光半導体用パッケージの放熱板に
は CuW板が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の銅張り AlN板や
Al製フィンを取付けた銅張りアルミナ板は機械的強度が
低く割れ易い。又 AlNは高価である。又 CuWや AlSiC等
は、殆ど塑性変形せず加工性に劣る。従って素材は最終
製品に近い形状（ニアネットシェイプ）に形成する必要
があり生産性に劣り高価である。本発明は、熱膨張係数
が半導体チップ等に合わせて可変であり、放熱性並びに
加工性に優れるヒートシンク材を提供することを目的と
する。
Al製フィンを取付けた銅張りアルミナ板は機械的強度が
低く割れ易い。又 AlNは高価である。又 CuWや AlSiC等
は、殆ど塑性変形せず加工性に劣る。従って素材は最終
製品に近い形状（ニアネットシェイプ）に形成する必要
があり生産性に劣り高価である。本発明は、熱膨張係数
が半導体チップ等に合わせて可変であり、放熱性並びに
加工性に優れるヒートシンク材を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
良熱伝導材中に、繊維状の低熱膨張化材がバリヤー層を
介在させて分散されていることを特徴とするヒートシン
ク材である。
良熱伝導材中に、繊維状の低熱膨張化材がバリヤー層を
介在させて分散されていることを特徴とするヒートシン
ク材である。
【０００５】請求項２記載の発明は、バリヤー層がNb、
Ta、V の少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１記載のヒートシンク材である。
Ta、V の少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１記載のヒートシンク材である。
【０００６】請求項３記載の発明は、良熱伝導材がCu又
はCu合金であることを特徴とする請求項１記載のヒート
シンク材である。
はCu合金であることを特徴とする請求項１記載のヒート
シンク材である。
【０００７】請求項４記載の発明は、繊維状の低熱膨張
化材がスーパーインバー、 Fe-Ni系合金、又は形状記憶
合金であることを特徴とする請求項１、２、３のいずれ
かに記載のヒートシンク材である。
化材がスーパーインバー、 Fe-Ni系合金、又は形状記憶
合金であることを特徴とする請求項１、２、３のいずれ
かに記載のヒートシンク材である。
【０００８】請求項５記載の発明は、良熱伝導材粉体
と、表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成し
た繊維状低熱膨張化材とを配合し、これを混合したの
ち、この混合体を金属管内に真空封入し、この金属管を
熱間押出することを特徴とする請求項１、２、３、４の
いずれかに記載のヒートシンク材の製造方法である。
と、表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成し
た繊維状低熱膨張化材とを配合し、これを混合したの
ち、この混合体を金属管内に真空封入し、この金属管を
熱間押出することを特徴とする請求項１、２、３、４の
いずれかに記載のヒートシンク材の製造方法である。
【０００９】請求項６記載の発明は、良熱伝導材粉体
と、表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成
し、更にその上に必要に応じて良熱伝導材と同じ材質の
層を形成した繊維状低熱膨張化材とを配合し、これを混
合したのち、この混合体を金属管内に真空封入し、この
金属管を熱間押出することを特徴とする請求項１、２、
３、４のいずれかに記載のヒートシンク材の製造方法で
ある。
と、表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成
し、更にその上に必要に応じて良熱伝導材と同じ材質の
層を形成した繊維状低熱膨張化材とを配合し、これを混
合したのち、この混合体を金属管内に真空封入し、この
金属管を熱間押出することを特徴とする請求項１、２、
３、４のいずれかに記載のヒートシンク材の製造方法で
ある。
【００１０】請求項７記載の発明は、線状の低熱膨張化
材の表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成
し、その上に必要に応じてCu系材料を層状に形成し、そ
の上にFe系材料を層状に形成して多層線材とし、この多
層線材を多数本集合し、これを減面加工して密着材と
し、次いでこれを圧延加工して偏平材とし、この偏平材
を長さ方向に切断してチップ材とし、このチップ材のFe
層を溶解除去した繊維状低熱膨張化材を良熱伝導材粉体
と混合し、この混合体を金属管内に真空封入し、この金
属管を熱間押出することを特徴とする請求項５記載のヒ
ートシンク材の製造方法である。
材の表面にNb、Ta、V の少なくとも１種を層状に形成
し、その上に必要に応じてCu系材料を層状に形成し、そ
の上にFe系材料を層状に形成して多層線材とし、この多
層線材を多数本集合し、これを減面加工して密着材と
し、次いでこれを圧延加工して偏平材とし、この偏平材
を長さ方向に切断してチップ材とし、このチップ材のFe
層を溶解除去した繊維状低熱膨張化材を良熱伝導材粉体
と混合し、この混合体を金属管内に真空封入し、この金
属管を熱間押出することを特徴とする請求項５記載のヒ
ートシンク材の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のヒートシンク材は、良熱
伝導材中に繊維状低熱膨張化材を分散させたものであ
り、前記良熱伝導材が放熱性を高め、繊維状低熱膨張化
材が熱膨張係数を小さく抑える。本発明において、良熱
伝導材には、熱伝導性に優れる任意の金属材料が用いら
れるが、Cu又はCu合金は加工性に優れ、又安価な為好適
である。
伝導材中に繊維状低熱膨張化材を分散させたものであ
り、前記良熱伝導材が放熱性を高め、繊維状低熱膨張化
材が熱膨張係数を小さく抑える。本発明において、良熱
伝導材には、熱伝導性に優れる任意の金属材料が用いら
れるが、Cu又はCu合金は加工性に優れ、又安価な為好適
である。
【００１２】本発明において、低熱膨張化材としては、
熱膨張係数の小さいスーパーインバー(Fe-32wt%Ni-5wt%
Co系合金) 、 Fe-Ni系合金（インバー (Fe-36wt%Ni系合
金)等）、形状記憶合金等が加工性に優れ好適である。
前記形状記憶合金には Ni-Ti系合金、Cu-Zn-Al系合金(
例えばCu-16.7wt%Zn-7.1wt%Al)合金等が適用される。本
発明において、低熱膨張化材の形状を繊維状とするの
は、繊維状体は比表面積が大きく、従って良熱伝導材と
の接触面積が大きくなり、その熱膨張抑止効果が十分に
発揮される為である。ここで繊維状とは、真田紐状、糸
状等で、断面形状は不定形等任意である。アスペクト比
（長さ／直径）は３以上が望ましい。繊維状低熱膨張化
材の表面を凹凸状に形成しておくと、平滑なものに較べ
て、その熱膨張抑止力は２〜３割向上する。低熱膨張化
材表面にNb、Ta、V の層を形成する理由は、熱間押出
時、半田付けやろう付け時等の際の加熱で、良熱伝導材
と低熱膨張化材とが反応するのを防止する為である。つ
まりバリヤーとして作用させる為である。前記Nb、Ta、
V の層を介在させることにより良熱伝導材と低熱膨張化
材との接合が強固になる。
熱膨張係数の小さいスーパーインバー(Fe-32wt%Ni-5wt%
Co系合金) 、 Fe-Ni系合金（インバー (Fe-36wt%Ni系合
金)等）、形状記憶合金等が加工性に優れ好適である。
前記形状記憶合金には Ni-Ti系合金、Cu-Zn-Al系合金(
例えばCu-16.7wt%Zn-7.1wt%Al)合金等が適用される。本
発明において、低熱膨張化材の形状を繊維状とするの
は、繊維状体は比表面積が大きく、従って良熱伝導材と
の接触面積が大きくなり、その熱膨張抑止効果が十分に
発揮される為である。ここで繊維状とは、真田紐状、糸
状等で、断面形状は不定形等任意である。アスペクト比
（長さ／直径）は３以上が望ましい。繊維状低熱膨張化
材の表面を凹凸状に形成しておくと、平滑なものに較べ
て、その熱膨張抑止力は２〜３割向上する。低熱膨張化
材表面にNb、Ta、V の層を形成する理由は、熱間押出
時、半田付けやろう付け時等の際の加熱で、良熱伝導材
と低熱膨張化材とが反応するのを防止する為である。つ
まりバリヤーとして作用させる為である。前記Nb、Ta、
V の層を介在させることにより良熱伝導材と低熱膨張化
材との接合が強固になる。
【００１３】請求項５、６記載の発明にて用いる金属管
は、低熱膨張化材がスーパーインバー、インバー、又は
NiTi形状記憶合金の場合は、Fe管が望ましい。その理由
はFe管とスーパーインバー、インバー、又はNiTi形状記
憶合金は、高温押出や熱間圧延の際に両者の変形抵抗が
マッチングして加工に伴う形状の崩れが生じないためで
ある。Cu-Zn-Al系形状記憶合金の場合はAl管が好都合で
ある。その理由はフィラメント加工後の管材除去をアル
カリ液で行えるためである。金属管にCu又はCu合金管を
用いると、得られるヒートシンク材の表層がCu又はCu合
金となる為、部品組立ての際の半田付け、Agろう付け等
が容易に行える等の利点が得られる。
は、低熱膨張化材がスーパーインバー、インバー、又は
NiTi形状記憶合金の場合は、Fe管が望ましい。その理由
はFe管とスーパーインバー、インバー、又はNiTi形状記
憶合金は、高温押出や熱間圧延の際に両者の変形抵抗が
マッチングして加工に伴う形状の崩れが生じないためで
ある。Cu-Zn-Al系形状記憶合金の場合はAl管が好都合で
ある。その理由はフィラメント加工後の管材除去をアル
カリ液で行えるためである。金属管にCu又はCu合金管を
用いると、得られるヒートシンク材の表層がCu又はCu合
金となる為、部品組立ての際の半田付け、Agろう付け等
が容易に行える等の利点が得られる。
【００１４】請求項５、６記載の発明において、熱間押
出後、必要に応じて、通常の熱間又は冷間圧延等の加工
が行われてヒートシンク材が製造される。但し、繊維状
低熱膨張化材が形状記憶合金の場合は、最終形状までの
圧下率の数％前の段階で、形状記憶合金のオーステナイ
ト相温度で熱処理して形状記憶合金繊維に形状記憶処理
を施し、その後マルテンサイト相まで冷却し、その温度
で前記数％の半分づつの圧下率でクロス圧延を行って変
形を付与する。次に、オーステナイト相変態完了温度
（Af点）以上の温度に加熱して復元処理（逆変態）を行
い、前記形状記憶合金を元の記憶形状に復元させる。こ
の処理により形状記憶合金はその周辺が良熱伝導材によ
り拘束されている為形状記憶合金に圧縮残留応力（内部
応力）が生じる。前記復元処理で発生する圧縮残留応力
は、Af点より高い温度に長時間置くと低下して形状記憶
合金の持つ熱膨張抑止効果が劣化する。TiNi形状記憶合
金の場合は 250℃以上の温度、Cu-Zn-Al系形状記憶合金
の場合は 130℃以上の温度に長時間置くとその効果が劣
化する。
出後、必要に応じて、通常の熱間又は冷間圧延等の加工
が行われてヒートシンク材が製造される。但し、繊維状
低熱膨張化材が形状記憶合金の場合は、最終形状までの
圧下率の数％前の段階で、形状記憶合金のオーステナイ
ト相温度で熱処理して形状記憶合金繊維に形状記憶処理
を施し、その後マルテンサイト相まで冷却し、その温度
で前記数％の半分づつの圧下率でクロス圧延を行って変
形を付与する。次に、オーステナイト相変態完了温度
（Af点）以上の温度に加熱して復元処理（逆変態）を行
い、前記形状記憶合金を元の記憶形状に復元させる。こ
の処理により形状記憶合金はその周辺が良熱伝導材によ
り拘束されている為形状記憶合金に圧縮残留応力（内部
応力）が生じる。前記復元処理で発生する圧縮残留応力
は、Af点より高い温度に長時間置くと低下して形状記憶
合金の持つ熱膨張抑止効果が劣化する。TiNi形状記憶合
金の場合は 250℃以上の温度、Cu-Zn-Al系形状記憶合金
の場合は 130℃以上の温度に長時間置くとその効果が劣
化する。
【００１５】請求項７記載の発明の特徴は繊維状低熱膨
張化材の製造方法で、例えば、インバー線上にNb層、Cu
層、Fe層を順に形成した線材を用意し、これを多数本集
合し、これを減面加工して密着体とし、これを圧延加工
して偏平材とし、この偏平材を長さ方向に短く切断して
チップ材とし、このチップ材のFe層を溶解除去して、Cu
/Nb/インバーの繊維状低熱膨張化材を得る方法である。
この方法によれば、各層の密着性が優れた、極細の繊維
状低熱膨張化材を大量に効率良く製造することができ、
優れたヒートシンク材を安価に提供できる。
張化材の製造方法で、例えば、インバー線上にNb層、Cu
層、Fe層を順に形成した線材を用意し、これを多数本集
合し、これを減面加工して密着体とし、これを圧延加工
して偏平材とし、この偏平材を長さ方向に短く切断して
チップ材とし、このチップ材のFe層を溶解除去して、Cu
/Nb/インバーの繊維状低熱膨張化材を得る方法である。
この方法によれば、各層の密着性が優れた、極細の繊維
状低熱膨張化材を大量に効率良く製造することができ、
優れたヒートシンク材を安価に提供できる。
【００１６】Nb、Ta、V 等のバリヤー上に形成する層は
熱伝導性に優れ、接触金属と非反応性の金属であれば、
Cu、Ag等任意である。特に、良熱伝導材と同じ材質（Cu
又はCu合金）のものは、良熱伝導材と繊維状低熱膨張化
材との接合性がより良好となり、熱膨張抑止効果のみな
らず、放熱効果も向上する。又Fe層を溶解除去したあと
のNb等の下層表面は粗面となり、これによっても熱膨張
抑止効果と放熱効果が向上する。
熱伝導性に優れ、接触金属と非反応性の金属であれば、
Cu、Ag等任意である。特に、良熱伝導材と同じ材質（Cu
又はCu合金）のものは、良熱伝導材と繊維状低熱膨張化
材との接合性がより良好となり、熱膨張抑止効果のみな
らず、放熱効果も向上する。又Fe層を溶解除去したあと
のNb等の下層表面は粗面となり、これによっても熱膨張
抑止効果と放熱効果が向上する。
【００１７】本発明方法ではNb、Ta、V 等のバリヤーに
より、高温押出しの際も良熱伝導材と低熱膨張化材とは
反応せず、従って金属間化合物の生成やそれに伴う剥
離、良熱伝導材の低熱膨張化材による汚染等が抑制さ
れ、高い放熱性が得られる。又バリヤーがある為、ヒー
トシンク材の中間焼鈍等は低熱膨張化材の焼鈍温度に合
わせて高温で行うことができ材料加工が容易に行えるよ
うになる。
より、高温押出しの際も良熱伝導材と低熱膨張化材とは
反応せず、従って金属間化合物の生成やそれに伴う剥
離、良熱伝導材の低熱膨張化材による汚染等が抑制さ
れ、高い放熱性が得られる。又バリヤーがある為、ヒー
トシンク材の中間焼鈍等は低熱膨張化材の焼鈍温度に合
わせて高温で行うことができ材料加工が容易に行えるよ
うになる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）67mmφのスーパーインバー(Fe-32wt%Ni-5w
t%Co合金) 棒材の周囲に厚さ 0.3mmのNb箔を３巻きし、
両端に厚さ 0.3mmのNb箔を３枚配し、これを外径76.2m
m、内径70.1mmのCu管に挿入し、端部を厚さ３mmのCu板
で覆い、これを外径88mm、内径77.1mmのFe管に挿入し、
両端に厚さ10mmのFe蓋を被せて真空封着して押出ビレッ
トとし、次いで 120度のテーパーダイスを用いて1000℃
で30mmφに押出した。この押出材を熱間溝圧延、熱間３
方ロール圧延で２mmφに加工した。次いで希硫酸で表面
の酸化皮膜を除去し、水洗したのち、整直切断し、これ
の1450本を外径95mm、内径85mmのFe管に挿入し、Fe管の
両端にFe蓋を被せて真空封着し、これを 850℃でＨＩＰ
処理と切削加工で外径88mmに加工した。次に1000℃で直
径30mmに押出し、この押出材を熱間溝圧延と熱間３方ロ
ール圧延により直径７mmに加工し、次いで厚さ２mmの帯
材に熱間圧延した。この加工材を長さ約３mmに切断し、
希硫酸でFe層を溶解除去し、直径70μｍのCu/Nb/スーパ
ーインバーの繊維状低熱膨張化材を作製した。次にこの
繊維状低熱膨張化材を 400℃で１hr水素焼鈍した純度9
9.99wt%の還元Cu粉と種々の比率で配合し、これをボー
ルミルにて24hr均一に混合し、これを直径76mmの棒状に
圧粉成形した。次にこれを外径88mm、内径78mmのCu管に
挿入し両端にCu蓋を被せて真空封着し、次いでこれを 8
50℃で直径30mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出し
た。
る。 （実施例１）67mmφのスーパーインバー(Fe-32wt%Ni-5w
t%Co合金) 棒材の周囲に厚さ 0.3mmのNb箔を３巻きし、
両端に厚さ 0.3mmのNb箔を３枚配し、これを外径76.2m
m、内径70.1mmのCu管に挿入し、端部を厚さ３mmのCu板
で覆い、これを外径88mm、内径77.1mmのFe管に挿入し、
両端に厚さ10mmのFe蓋を被せて真空封着して押出ビレッ
トとし、次いで 120度のテーパーダイスを用いて1000℃
で30mmφに押出した。この押出材を熱間溝圧延、熱間３
方ロール圧延で２mmφに加工した。次いで希硫酸で表面
の酸化皮膜を除去し、水洗したのち、整直切断し、これ
の1450本を外径95mm、内径85mmのFe管に挿入し、Fe管の
両端にFe蓋を被せて真空封着し、これを 850℃でＨＩＰ
処理と切削加工で外径88mmに加工した。次に1000℃で直
径30mmに押出し、この押出材を熱間溝圧延と熱間３方ロ
ール圧延により直径７mmに加工し、次いで厚さ２mmの帯
材に熱間圧延した。この加工材を長さ約３mmに切断し、
希硫酸でFe層を溶解除去し、直径70μｍのCu/Nb/スーパ
ーインバーの繊維状低熱膨張化材を作製した。次にこの
繊維状低熱膨張化材を 400℃で１hr水素焼鈍した純度9
9.99wt%の還元Cu粉と種々の比率で配合し、これをボー
ルミルにて24hr均一に混合し、これを直径76mmの棒状に
圧粉成形した。次にこれを外径88mm、内径78mmのCu管に
挿入し両端にCu蓋を被せて真空封着し、次いでこれを 8
50℃で直径30mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出し
た。
【００１９】（実施例２）実施例１において、67mmφの
スーパーインバー棒材の周囲に厚さ 0.3mmのNb箔を３巻
きし、両端に厚さ 0.3mmのNb箔を３枚配し、これを外径
76.2mm、内径70.1mmのFe管に挿入し、両端に厚さ10mmの
Fe蓋を被せて真空封着して押出ビレットとした他は、実
施例１と同じ方法により直径70μｍの Nb/スーパーイン
バーの繊維状低熱膨張化材を作製し、この繊維状低熱膨
張化材を用いて実施例１と同じ方法によりヒートシンク
材を製造した。
スーパーインバー棒材の周囲に厚さ 0.3mmのNb箔を３巻
きし、両端に厚さ 0.3mmのNb箔を３枚配し、これを外径
76.2mm、内径70.1mmのFe管に挿入し、両端に厚さ10mmの
Fe蓋を被せて真空封着して押出ビレットとした他は、実
施例１と同じ方法により直径70μｍの Nb/スーパーイン
バーの繊維状低熱膨張化材を作製し、この繊維状低熱膨
張化材を用いて実施例１と同じ方法によりヒートシンク
材を製造した。
【００２０】（実施例３）スーパーインバー棒材の代わ
りにインバー（Fe-36wt%Ni合金）棒材を用いた他は実施
例１と同じ方法により直径70μｍのCu/Nb/インバーの繊
維状低熱膨張化材を作製し、この繊維状低熱膨張化材を
用いて実施例１と同じ方法によりヒートシンク材を製造
した。
りにインバー（Fe-36wt%Ni合金）棒材を用いた他は実施
例１と同じ方法により直径70μｍのCu/Nb/インバーの繊
維状低熱膨張化材を作製し、この繊維状低熱膨張化材を
用いて実施例１と同じ方法によりヒートシンク材を製造
した。
【００２１】（実施例４）スーパーインバー棒材の代わ
りにNi-50wt%Ti形状記憶合金棒材を用いた他は、実施例
１と同じ方法により直径70μｍの Cu/Nb/Ni-Ti系形状記
憶合金の繊維状低熱膨張化材を作製した。次にこの繊維
状低熱膨張化材を 400℃で１hr水素焼鈍した純度99.99w
t%の水素還元Cu粉に種々の比率で配合し、これをボール
ミルにて24hr均一に混合し、これを直径76mmの棒状に圧
粉成形した。次にこれを外径88mm、内径78mmのCu管に挿
入し、両端にCu蓋を被せて真空封着し、これを 850℃で
直径30mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出した。次
いでこの押出材を形状記憶合金のオーステナイト相温度
の 600℃に保持して形状を記憶させ、次に液体窒素でマ
ルテンサイト相変態開始温度（Ms点）以下の温度まで冷
却し、この温度で３％圧延加工し、次に圧延方向を90度
変えて３％圧延加工し、次いでオーステナイト相変態終
了温度（Af点）以上の90℃のお湯に入れて復元処理を行
った。
りにNi-50wt%Ti形状記憶合金棒材を用いた他は、実施例
１と同じ方法により直径70μｍの Cu/Nb/Ni-Ti系形状記
憶合金の繊維状低熱膨張化材を作製した。次にこの繊維
状低熱膨張化材を 400℃で１hr水素焼鈍した純度99.99w
t%の水素還元Cu粉に種々の比率で配合し、これをボール
ミルにて24hr均一に混合し、これを直径76mmの棒状に圧
粉成形した。次にこれを外径88mm、内径78mmのCu管に挿
入し、両端にCu蓋を被せて真空封着し、これを 850℃で
直径30mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出した。次
いでこの押出材を形状記憶合金のオーステナイト相温度
の 600℃に保持して形状を記憶させ、次に液体窒素でマ
ルテンサイト相変態開始温度（Ms点）以下の温度まで冷
却し、この温度で３％圧延加工し、次に圧延方向を90度
変えて３％圧延加工し、次いでオーステナイト相変態終
了温度（Af点）以上の90℃のお湯に入れて復元処理を行
った。
【００２２】（比較例１）平均粒径70μｍのスーパーイ
ンバー材のアトマイズ粉を、水素還元Cu粉に 40:60の重
量比で配合し、これを均一に混合して直径76mmに圧粉し
た。この圧粉体を外径88mm、内径78mmのCu管に挿入し、
両端にCu蓋を被せて真空封着し、これを 850℃で直径30
mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出した。
ンバー材のアトマイズ粉を、水素還元Cu粉に 40:60の重
量比で配合し、これを均一に混合して直径76mmに圧粉し
た。この圧粉体を外径88mm、内径78mmのCu管に挿入し、
両端にCu蓋を被せて真空封着し、これを 850℃で直径30
mmの棒材（ヒートシンク材）に熱間押出した。
【００２３】このようにして得られた各々のヒートシン
ク材についてＣＴＥ（熱膨張係数）と熱伝導率を測定し
た。結果を表１に示す。なお、ＣＴＥ（熱膨張係数）
は、20〜200 ℃の温度範囲でTMA(Thermal Mechanical A
nalysis)装置を用いて測定した。熱伝導率は、25℃の温
度においてレーザー・フラッシュ法を用いて測定した。
ク材についてＣＴＥ（熱膨張係数）と熱伝導率を測定し
た。結果を表１に示す。なお、ＣＴＥ（熱膨張係数）
は、20〜200 ℃の温度範囲でTMA(Thermal Mechanical A
nalysis)装置を用いて測定した。熱伝導率は、25℃の温
度においてレーザー・フラッシュ法を用いて測定した。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１より明らかなように、本発明例のNo.1
〜5 は、いずれもＣＴＥ（熱膨張係数）が小さく、且つ
熱伝導率（放熱性）に優れるものであった。繊維状低熱
膨張化材の多いもの(No.2)は少ないもの(No.1)に較べ
て、放熱性は劣るが、熱膨張係数は小さい。又外周にCu
層を被覆したもの(No.2)は、被覆しないもの(No.3)に較
べて熱膨張係数が小さく、放熱性が高くなっている。こ
れは、良熱伝導材と繊維状低熱膨張化材との接合性が向
上した為である。なお、本発明のNo.1〜5 はいずれも加
工性が良好で高歩留りで製造できた。これに対し、比較
例のNo.6はスーパーインバーの形状が粒状であり、且つ
表面が平滑な為熱膨張抑止力が十分に得られず、ＣＴＥ
（熱膨張係数）が大きくなった。又バリヤーがなかった
為、良熱伝導材がスーパーインバーに汚染されて熱伝導
率も低下した。
〜5 は、いずれもＣＴＥ（熱膨張係数）が小さく、且つ
熱伝導率（放熱性）に優れるものであった。繊維状低熱
膨張化材の多いもの(No.2)は少ないもの(No.1)に較べ
て、放熱性は劣るが、熱膨張係数は小さい。又外周にCu
層を被覆したもの(No.2)は、被覆しないもの(No.3)に較
べて熱膨張係数が小さく、放熱性が高くなっている。こ
れは、良熱伝導材と繊維状低熱膨張化材との接合性が向
上した為である。なお、本発明のNo.1〜5 はいずれも加
工性が良好で高歩留りで製造できた。これに対し、比較
例のNo.6はスーパーインバーの形状が粒状であり、且つ
表面が平滑な為熱膨張抑止力が十分に得られず、ＣＴＥ
（熱膨張係数）が大きくなった。又バリヤーがなかった
為、良熱伝導材がスーパーインバーに汚染されて熱伝導
率も低下した。
【００２６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のヒートシ
ンク材は、良熱伝導材中に繊維状低熱膨張化材が分散さ
れたもので熱膨張係数が小さい。前記繊維状低熱膨張化
材はバリヤーを介して分散されているので、良熱伝導材
が低熱膨張化材で汚染されたりせず高い熱伝導率が得ら
れる。又良熱伝導材に Cu,Cu合金を用い、低熱膨張化材
にスーパーインバー（Fe-Ni-Co系合金）、 Fe-Ni系合金
（インバー等）、形状記憶合金を用いることにより加工
が良好になされ、製造コストが安価である。依って、工
業上顕著な効果を奏する。
ンク材は、良熱伝導材中に繊維状低熱膨張化材が分散さ
れたもので熱膨張係数が小さい。前記繊維状低熱膨張化
材はバリヤーを介して分散されているので、良熱伝導材
が低熱膨張化材で汚染されたりせず高い熱伝導率が得ら
れる。又良熱伝導材に Cu,Cu合金を用い、低熱膨張化材
にスーパーインバー（Fe-Ni-Co系合金）、 Fe-Ni系合金
（インバー等）、形状記憶合金を用いることにより加工
が良好になされ、製造コストが安価である。依って、工
業上顕著な効果を奏する。
Claims (7)
- 【請求項１】 良熱伝導材中に、繊維状の低熱膨張化材
がバリヤー層を介在させて分散されていることを特徴と
するヒートシンク材。 - 【請求項２】 バリヤー層がNb、Ta、V の少なくとも１
種であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク
材。 - 【請求項３】 良熱伝導材がCu又はCu合金であることを
特徴とする請求項１記載のヒートシンク材。 - 【請求項４】 繊維状の低熱膨張化材がスーパーインバ
ー、 Fe-Ni系合金、又は形状記憶合金であることを特徴
とする請求項１、２、３のいずれかに記載のヒートシン
ク材。 - 【請求項５】 良熱伝導材粉体と、表面にNb、Ta、V の
少なくとも１種を層状に形成した繊維状低熱膨張化材と
を配合し、これを混合したのち、この混合体を金属管内
に真空封入し、この金属管を熱間押出することを特徴と
する請求項１、２、３、４のいずれかに記載のヒートシ
ンク材の製造方法。 - 【請求項６】 良熱伝導材粉体と、表面にNb、Ta、V の
少なくとも１種を層状に形成し、更にその上に必要に応
じて良熱伝導材と同じ材質の層を形成した繊維状低熱膨
張化材とを配合し、これを混合したのち、この混合体を
金属管内に真空封入し、この金属管を熱間押出すること
を特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載の
ヒートシンク材の製造方法。 - 【請求項７】 線状の低熱膨張化材の表面にNb、Ta、V
の少なくとも１種を層状に形成し、その上に必要に応じ
てCu系材料を層状に形成し、その上にFe系材料を層状に
形成して多層線材とし、この多層線材を多数本集合し、
これを減面加工して密着材とし、次いでこれを圧延加工
して偏平材とし、この偏平材を長さ方向に切断してチッ
プ材とし、このチップ材のFe層を溶解除去した繊維状低
熱膨張化材を良熱伝導材粉体と混合し、この混合体を金
属管内に真空封入し、この金属管を熱間押出することを
特徴とする請求項５記載のヒートシンク材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8239074A JPH1092989A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | ヒートシンク材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8239074A JPH1092989A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | ヒートシンク材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092989A true JPH1092989A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17039469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8239074A Pending JPH1092989A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | ヒートシンク材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1092989A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002105561A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Kiyohito Ishida | 低熱膨張合金 |
| CN113632221A (zh) * | 2019-07-23 | 2021-11-09 | 日立金属株式会社 | 散热板材及散热板材的制造方法 |
| JPWO2022196775A1 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP8239074A patent/JPH1092989A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002105561A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Kiyohito Ishida | 低熱膨張合金 |
| CN113632221A (zh) * | 2019-07-23 | 2021-11-09 | 日立金属株式会社 | 散热板材及散热板材的制造方法 |
| JPWO2022196775A1 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | ||
| WO2022196775A1 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 新報国マテリアル株式会社 | 熱膨張制御合金 |
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