JPH11140560A - 複合体の製造方法 - Google Patents
複合体の製造方法Info
- Publication number
- JPH11140560A JPH11140560A JP9310292A JP31029297A JPH11140560A JP H11140560 A JPH11140560 A JP H11140560A JP 9310292 A JP9310292 A JP 9310292A JP 31029297 A JP31029297 A JP 31029297A JP H11140560 A JPH11140560 A JP H11140560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- composite
- temperature
- thermal conductivity
- ceramic structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
- H05K1/053—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安定した低熱膨張率、高熱伝導率を有し、セラ
ミック回路基板用ヒートシンクに好適な複合体を提供す
る。 【解決手段】多孔質セラミックス構造体に金属を含浸す
る際、或いは含浸後に、前記金属の凝固点温度と前記凝
固点温度より５０℃高い温度との範囲内を、加圧下、１
〜２０℃／Ｈｒの降温速度とすることを特徴とする複合
体の製造方法。
ミック回路基板用ヒートシンクに好適な複合体を提供す
る。 【解決手段】多孔質セラミックス構造体に金属を含浸す
る際、或いは含浸後に、前記金属の凝固点温度と前記凝
固点温度より５０℃高い温度との範囲内を、加圧下、１
〜２０℃／Ｈｒの降温速度とすることを特徴とする複合
体の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣパッケージや
多層配線基板等の半導体装置のヒートシンクに好適な、
金属或いは合金とセラミックスとからなる複合体（以
下、「金属−セラミックス複合体」又は単に「複合体」
という）の製造方法に関する。
多層配線基板等の半導体装置のヒートシンクに好適な、
金属或いは合金とセラミックスとからなる複合体（以
下、「金属−セラミックス複合体」又は単に「複合体」
という）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体分野において、ＬＳＩの集積化や
高速化がすすむことに加え、近年ＧＴＯやＩＧＢＴ等の
パワーデバイスの用途が拡大するなど、シリコンチップ
の発熱量は増加の一途をたどっている。それとともにシ
リコンチップから発熱した熱を逃がす回路基板、更にヒ
ートシンクについても、より一層の高性能化が求められ
ている。
高速化がすすむことに加え、近年ＧＴＯやＩＧＢＴ等の
パワーデバイスの用途が拡大するなど、シリコンチップ
の発熱量は増加の一途をたどっている。それとともにシ
リコンチップから発熱した熱を逃がす回路基板、更にヒ
ートシンクについても、より一層の高性能化が求められ
ている。
【０００３】具体的には、回路基板については熱伝導性
の良いアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素等のセラ
ミックス回路基板が用いられているし、これに接合して
用いられるヒートシンク自体の熱伝導率が高いものが用
いられる。更に、両者が組み合わされモジュール化され
た場合においては、前記回路基板とヒートシンクとの熱
膨張率が近いことが望まれる。これは、実使用時に半導
体素子から発生する熱等に原因して、発生した熱応力が
回路基板を破壊し、回路基板の電気絶縁性や熱伝導性を
劣化させ、モジュールとしての信頼性を低下させる原因
になってしまうからである。
の良いアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素等のセラ
ミックス回路基板が用いられているし、これに接合して
用いられるヒートシンク自体の熱伝導率が高いものが用
いられる。更に、両者が組み合わされモジュール化され
た場合においては、前記回路基板とヒートシンクとの熱
膨張率が近いことが望まれる。これは、実使用時に半導
体素子から発生する熱等に原因して、発生した熱応力が
回路基板を破壊し、回路基板の電気絶縁性や熱伝導性を
劣化させ、モジュールとしての信頼性を低下させる原因
になってしまうからである。
【０００４】上記の事情により、電気、或いは自動車な
どの車両用途等の高信頼性が重要とされる分野におい
て、金属−セラミックス複合体（以下、複合体という）
のヒートシンクへの適用が熱膨張率がセラミックス回路
基板に近いという理由で進められている（特開昭６４−
８３６３４号公報、特開平９−２０９０５８号公報）。
どの車両用途等の高信頼性が重要とされる分野におい
て、金属−セラミックス複合体（以下、複合体という）
のヒートシンクへの適用が熱膨張率がセラミックス回路
基板に近いという理由で進められている（特開昭６４−
８３６３４号公報、特開平９−２０９０５８号公報）。
【０００５】前記複合体は、一般に、セラミックス粉、
セラミックス繊維などを成形、必要な場合においては焼
成して、多孔質セラミックス構造体を作製し、次に溶融
金属を含浸し、これを冷却することにより作製される。
溶融金属を含浸する方法としては、粉末冶金法に基づく
方法、例えばダイキャスト法（特開平５−５０８３５０
号公報）や溶湯鍛造法（まてりあ、第３６巻、第１号、
１９９７、４０−４６ページ）などの高圧鋳造による方
法、自発浸透による方法（特開平２−１９７３６８号公
報）等の各種の方法が知られている。
セラミックス繊維などを成形、必要な場合においては焼
成して、多孔質セラミックス構造体を作製し、次に溶融
金属を含浸し、これを冷却することにより作製される。
溶融金属を含浸する方法としては、粉末冶金法に基づく
方法、例えばダイキャスト法（特開平５−５０８３５０
号公報）や溶湯鍛造法（まてりあ、第３６巻、第１号、
１９９７、４０−４６ページ）などの高圧鋳造による方
法、自発浸透による方法（特開平２−１９７３６８号公
報）等の各種の方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来公
知の方法で得られた金属−セラミックス複合体において
は、溶融金属とセラミックスとが濡れにくいこと、セラ
ミックス構造体中の気孔形状が安定しないこと、溶融金
属の冷却条件が安定しないこと等が原因してか、得られ
る金属−セラミックス複合体の微細組織が不安定であ
り、その結果特性の安定した複合体が容易に得難いとい
う問題がある。
知の方法で得られた金属−セラミックス複合体において
は、溶融金属とセラミックスとが濡れにくいこと、セラ
ミックス構造体中の気孔形状が安定しないこと、溶融金
属の冷却条件が安定しないこと等が原因してか、得られ
る金属−セラミックス複合体の微細組織が不安定であ
り、その結果特性の安定した複合体が容易に得難いとい
う問題がある。
【０００７】本発明者らは、上記問題点を解決し、半導
体素子を搭載するセラミックス回路基板に適用した際
に、実使用下でセラミックス回路基板が熱衝撃で破損す
る等の問題を生じず、また十分に熱伝導性に優れ半導体
素子が誤動作し難い、高信頼性のヒートシンクを提供す
るべく検討した結果、本発明に至ったものである。
体素子を搭載するセラミックス回路基板に適用した際
に、実使用下でセラミックス回路基板が熱衝撃で破損す
る等の問題を生じず、また十分に熱伝導性に優れ半導体
素子が誤動作し難い、高信頼性のヒートシンクを提供す
るべく検討した結果、本発明に至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質セラミ
ックス構造体に金属を含浸する複合体の製造方法であっ
て、前記金属の凝固点温度と前記凝固点温度より５０℃
高い温度との範囲内について、加圧下、１〜２０℃／Ｈ
ｒの降温速度で含浸することを特徴とする複合体の製造
方法である。また、本発明は、多孔質セラミックス構造
体に金属を含浸してなる複合体を、前記金属の凝固点温
度と前記凝固点温度より５０℃高い温度との範囲内につ
いて、加圧下、１〜２０℃／Ｈｒの降温速度で処理する
ことを特徴とする複合体の製造方法である。
ックス構造体に金属を含浸する複合体の製造方法であっ
て、前記金属の凝固点温度と前記凝固点温度より５０℃
高い温度との範囲内について、加圧下、１〜２０℃／Ｈ
ｒの降温速度で含浸することを特徴とする複合体の製造
方法である。また、本発明は、多孔質セラミックス構造
体に金属を含浸してなる複合体を、前記金属の凝固点温
度と前記凝固点温度より５０℃高い温度との範囲内につ
いて、加圧下、１〜２０℃／Ｈｒの降温速度で処理する
ことを特徴とする複合体の製造方法である。
【０００９】本発明は、多孔質セラミックス構造体が炭
化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ又はシ
リカからなる群より選ばれる１種以上からなることを特
徴とする前記の複合体の製造方法であり、好ましくは、
金属がアルミニウム、又はマグネシウムのいずれかを主
成分とすることを特徴とする前記の複合体の製造方法で
あり、更に好ましくは、前記多孔質セラミックス構造体
が空隙率２０〜５０％の炭化珪素からなり、前記金属が
アルミニウムを主成分とすることを特徴とする前記の複
合体の製造方法である。
化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ又はシ
リカからなる群より選ばれる１種以上からなることを特
徴とする前記の複合体の製造方法であり、好ましくは、
金属がアルミニウム、又はマグネシウムのいずれかを主
成分とすることを特徴とする前記の複合体の製造方法で
あり、更に好ましくは、前記多孔質セラミックス構造体
が空隙率２０〜５０％の炭化珪素からなり、前記金属が
アルミニウムを主成分とすることを特徴とする前記の複
合体の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らは、低熱膨張率で、し
かも高熱伝導率の金属−セラミックス複合体を安定して
得るために、その製造条件について検討した結果、多孔
質セラミックス構造体中で溶融金属が凝固する時の特定
温度範囲での冷却条件が重要であり、該特定温度範囲で
の冷却速度を十分に遅くすることで、再現性のある微構
造が達成でき、その結果として特性の安定した金属−セ
ラミックス複合体が得られるという知見に基づき、本発
明を完成したものである。
かも高熱伝導率の金属−セラミックス複合体を安定して
得るために、その製造条件について検討した結果、多孔
質セラミックス構造体中で溶融金属が凝固する時の特定
温度範囲での冷却条件が重要であり、該特定温度範囲で
の冷却速度を十分に遅くすることで、再現性のある微構
造が達成でき、その結果として特性の安定した金属−セ
ラミックス複合体が得られるという知見に基づき、本発
明を完成したものである。
【００１１】前記特定の温度範囲とは、発明者らの実験
的検討結果に基づけば、多孔質セラミックス構造体中に
含浸する金属（或いは合金）の凝固点温度を下限とし、
上限は該凝固点温度より５０℃までの温度範囲である。
ここで、凝固点温度とは、液相状態の溶融金属が完全に
固相となる温度であり、例えば、純アルミニウムの場合
では融点の６６０℃、アルミニウム−シリコン系の合金
の場合では共晶温度の５７７℃である。尚、凝固点温度
より５０℃を越える温度から温度制御を開始しても、ま
た凝固点温度以下まで制御を続けてもよいが、更なる特
性安定の効果は期待できず、むしろ生産性の低下になる
ので効果的でない。
的検討結果に基づけば、多孔質セラミックス構造体中に
含浸する金属（或いは合金）の凝固点温度を下限とし、
上限は該凝固点温度より５０℃までの温度範囲である。
ここで、凝固点温度とは、液相状態の溶融金属が完全に
固相となる温度であり、例えば、純アルミニウムの場合
では融点の６６０℃、アルミニウム−シリコン系の合金
の場合では共晶温度の５７７℃である。尚、凝固点温度
より５０℃を越える温度から温度制御を開始しても、ま
た凝固点温度以下まで制御を続けてもよいが、更なる特
性安定の効果は期待できず、むしろ生産性の低下になる
ので効果的でない。
【００１２】本発明では、前記特定範囲、即ち金属の凝
固点温度と前記凝固点温度より５０℃高い温度との範囲
内の冷却速度を、１〜２０℃／Ｈｒの降温速度とするこ
とを特徴とする。前記温度範囲内を特定の冷却速度で制
御するとき、得られる複合体の微構造は安定し、再現性
を有し、その結果として、物性値の安定した複合体を再
現性良く、高い歩留まりで、従って生産性良く得ること
ができる。降温速度の制御条件については、２０℃／Ｈ
ｒを越える降温速度では、特性安定の効果は得られない
ことがある。また、冷却速度の下限については、特に制
限するものでは無いが、１℃／Ｈｒ未満の降温速度で
は、更なる特性安定の効果はでず、むしろ生産性の低下
になるので効果的でない。
固点温度と前記凝固点温度より５０℃高い温度との範囲
内の冷却速度を、１〜２０℃／Ｈｒの降温速度とするこ
とを特徴とする。前記温度範囲内を特定の冷却速度で制
御するとき、得られる複合体の微構造は安定し、再現性
を有し、その結果として、物性値の安定した複合体を再
現性良く、高い歩留まりで、従って生産性良く得ること
ができる。降温速度の制御条件については、２０℃／Ｈ
ｒを越える降温速度では、特性安定の効果は得られない
ことがある。また、冷却速度の下限については、特に制
限するものでは無いが、１℃／Ｈｒ未満の降温速度で
は、更なる特性安定の効果はでず、むしろ生産性の低下
になるので効果的でない。
【００１３】前記特定温度範囲における圧力条件につい
ては、加圧されていれば良く、また本発明の目的を達成
する上からは前記圧力に上限を設ける必要はない。しか
し、２００ＭＰａを越えると、多孔質セラミックス複合
体に割れ、ヒビ等が生じる場合があり、好ましくない
し、０．５ＭＰａ未満でも特性の安定化が十分でない場
合があり、０．５ＭＰａ〜２００ＭＰａが好ましい範囲
として選択される。更に実用的には１〜１００ＭＰａが
最も良好な範囲として選択される。
ては、加圧されていれば良く、また本発明の目的を達成
する上からは前記圧力に上限を設ける必要はない。しか
し、２００ＭＰａを越えると、多孔質セラミックス複合
体に割れ、ヒビ等が生じる場合があり、好ましくない
し、０．５ＭＰａ未満でも特性の安定化が十分でない場
合があり、０．５ＭＰａ〜２００ＭＰａが好ましい範囲
として選択される。更に実用的には１〜１００ＭＰａが
最も良好な範囲として選択される。
【００１４】上記特定温度範囲で、加圧下に特定の冷却
速度で、多孔質セラミックス構造体中に溶融金属を冷
却、凝固させ、低熱膨張率と高熱伝導率を安定的に発現
させることは、必ずしも含浸操作に限定されず、一度含
浸操作を経て得られた金属−セラミックス複合体につい
て適用することもできる。しかし、本発明の特定の温度
範囲内を加圧下で特定の冷却速度とする処理を、含浸操
作に引き続いて適用することが生産性の面で好ましい。
更に、含浸操作を加圧下で行うダイキャスト法や溶湯鍛
造法等の高圧鋳造法の場合には、温度条件を制御するの
みで良く、操作性に優れ、好ましい。又、一度含浸操作
を経て得られた金属−セラミックス複合体について適用
する場合、上記操作を雰囲気加圧装置等を用いて、アル
ゴン、ヘリウム等の希ガス、或いは窒素等の非反応性ガ
ス相の存在下で上記処理を行うこともできる。
速度で、多孔質セラミックス構造体中に溶融金属を冷
却、凝固させ、低熱膨張率と高熱伝導率を安定的に発現
させることは、必ずしも含浸操作に限定されず、一度含
浸操作を経て得られた金属−セラミックス複合体につい
て適用することもできる。しかし、本発明の特定の温度
範囲内を加圧下で特定の冷却速度とする処理を、含浸操
作に引き続いて適用することが生産性の面で好ましい。
更に、含浸操作を加圧下で行うダイキャスト法や溶湯鍛
造法等の高圧鋳造法の場合には、温度条件を制御するの
みで良く、操作性に優れ、好ましい。又、一度含浸操作
を経て得られた金属−セラミックス複合体について適用
する場合、上記操作を雰囲気加圧装置等を用いて、アル
ゴン、ヘリウム等の希ガス、或いは窒素等の非反応性ガ
ス相の存在下で上記処理を行うこともできる。
【００１５】本発明の多孔質セラミックス構造体は、金
属或は合金を含浸させることが可能な開放気孔を有し、
しかも含浸操作において破壊することのない機械的強度
を有する構造体であれば、どのようなものでも構わな
い。しかし、金属−セラミックス複合体を半導体回路基
板用ヒートシンクに適用する場合、金属−セラミックス
複合体の熱伝導率が高く、また温度上昇に伴って低下し
難いこと、また熱膨張係数をアルミナ、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素等のセラミック回路基板と同程度に小さい
ことが必要であるということから、高熱伝導でありかつ
低熱膨張率の炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素並
びにアルミナ等が好適である。
属或は合金を含浸させることが可能な開放気孔を有し、
しかも含浸操作において破壊することのない機械的強度
を有する構造体であれば、どのようなものでも構わな
い。しかし、金属−セラミックス複合体を半導体回路基
板用ヒートシンクに適用する場合、金属−セラミックス
複合体の熱伝導率が高く、また温度上昇に伴って低下し
難いこと、また熱膨張係数をアルミナ、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素等のセラミック回路基板と同程度に小さい
ことが必要であるということから、高熱伝導でありかつ
低熱膨張率の炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素並
びにアルミナ等が好適である。
【００１６】又、シリカは、熱伝導率は前記セラミック
スよりも小さいものの、熱膨張係数が小さいため、少な
い添加量で金属−シリカ複合体の熱膨張係数をセラミッ
ク基板の熱膨張係数に近づけることができるという特徴
がある。一般に、金属−セラミックス複合体に関して、
その熱伝導率の温度依存性については、該複合体中のセ
ラミックス含有量が大きいほど著しく低下するが、前記
の特徴から、シリカを用いて得られる複合体は温度上昇
時の熱伝導率の低下が少なく、前記セラミックスを使用
したときと同様の効果をえることができるので、やはり
好ましい。
スよりも小さいものの、熱膨張係数が小さいため、少な
い添加量で金属−シリカ複合体の熱膨張係数をセラミッ
ク基板の熱膨張係数に近づけることができるという特徴
がある。一般に、金属−セラミックス複合体に関して、
その熱伝導率の温度依存性については、該複合体中のセ
ラミックス含有量が大きいほど著しく低下するが、前記
の特徴から、シリカを用いて得られる複合体は温度上昇
時の熱伝導率の低下が少なく、前記セラミックスを使用
したときと同様の効果をえることができるので、やはり
好ましい。
【００１７】上述したセラミックスのうち、炭化珪素は
それ自体の熱伝導率が、高熱伝導率の金属であるアルミ
ニウムのそれよりも高く、炭化珪素を使用する場合に
は、金属単味の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金
属−セラミックス複合体を得ることができるので、特に
好ましく選択される。
それ自体の熱伝導率が、高熱伝導率の金属であるアルミ
ニウムのそれよりも高く、炭化珪素を使用する場合に
は、金属単味の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する金
属−セラミックス複合体を得ることができるので、特に
好ましく選択される。
【００１８】本発明に用いる金属については、本発明の
目的を達成することができれば、どのようなものであっ
っても構わないが、高熱伝導性、軽量性を達成する目的
から、アルミニウム、マグネシウム等の軽合金又はそれ
らの合金が好ましい。アルミニウム合金の場合には、鋳
造のしやすさ、高熱伝導性の発現の点からＳｉ含有量が
４〜１０％のＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４
Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ４Ｄ、ＡＣ８Ｃ、ＡＤＣ
１０、ＡＤＣ１２等の合金が特に好ましい。
目的を達成することができれば、どのようなものであっ
っても構わないが、高熱伝導性、軽量性を達成する目的
から、アルミニウム、マグネシウム等の軽合金又はそれ
らの合金が好ましい。アルミニウム合金の場合には、鋳
造のしやすさ、高熱伝導性の発現の点からＳｉ含有量が
４〜１０％のＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４
Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ４Ｄ、ＡＣ８Ｃ、ＡＤＣ
１０、ＡＤＣ１２等の合金が特に好ましい。
【００１９】上記のセラミックスと金属の組合せに関し
て、金属としてアルミニウム或いはアルミニウム系合
金、セラミックスとして炭化珪素を用いたアルミニウム
−炭化珪素複合体は、軽量、高熱伝導、セラミック基板
との熱膨張率の適合性の点で特に優れた組合せである。
本発明者らは、このアルミニウム−炭化珪素複合体につ
いて、更にいろいろ検討した結果、炭化珪素含有量には
本発明の目的を達するのに好適な範囲が存在することを
見いだし、本発明に至ったものである。即ち、アルミニ
ウム−炭化珪素複合体中の炭化珪素含有量が５０体積％
未満では熱膨張係数が高くなることがあり、この場合に
は、セラミック基板との熱膨張率差に起因する前記問題
が生じ易くなる。また、セラミックスが高温で熱伝導率
を低下させることに原因して、８０体積％を越える炭化
珪素含有量の場合では、半導体搭載用回路基板のヒート
シンクとして用いた時に、実使用時の半導体素子等から
の発熱による温度上昇によって、熱伝導率の低下が著し
くなるという問題が顕著になってくる。以上の理由か
ら、アルミニウム−炭化珪素複合体中の炭化珪素含有量
は５０〜８０体積％が好ましく、そして、前記条件を達
成するために、多孔質炭化珪素の構造体の気孔率は５０
〜２０体積％が好適である。
て、金属としてアルミニウム或いはアルミニウム系合
金、セラミックスとして炭化珪素を用いたアルミニウム
−炭化珪素複合体は、軽量、高熱伝導、セラミック基板
との熱膨張率の適合性の点で特に優れた組合せである。
本発明者らは、このアルミニウム−炭化珪素複合体につ
いて、更にいろいろ検討した結果、炭化珪素含有量には
本発明の目的を達するのに好適な範囲が存在することを
見いだし、本発明に至ったものである。即ち、アルミニ
ウム−炭化珪素複合体中の炭化珪素含有量が５０体積％
未満では熱膨張係数が高くなることがあり、この場合に
は、セラミック基板との熱膨張率差に起因する前記問題
が生じ易くなる。また、セラミックスが高温で熱伝導率
を低下させることに原因して、８０体積％を越える炭化
珪素含有量の場合では、半導体搭載用回路基板のヒート
シンクとして用いた時に、実使用時の半導体素子等から
の発熱による温度上昇によって、熱伝導率の低下が著し
くなるという問題が顕著になってくる。以上の理由か
ら、アルミニウム−炭化珪素複合体中の炭化珪素含有量
は５０〜８０体積％が好ましく、そして、前記条件を達
成するために、多孔質炭化珪素の構造体の気孔率は５０
〜２０体積％が好適である。
【００２０】以下、実施例及び比較例に基づき、本発明
を更に詳細に説明する。
を更に詳細に説明する。
【００２１】
【実施例】［実施例１］平均粒径５０μｍの炭化珪素に
バインダーとしてシリカゾルを固形分濃度で５ｗｔ％混
合し、プレス成形した後空気中９００℃で２時間焼成
し、大きさ３５ｍｍ×３５ｍｍ×３ｍｍ、気孔率４０％
の多孔質炭化珪素構造体を作製した。
バインダーとしてシリカゾルを固形分濃度で５ｗｔ％混
合し、プレス成形した後空気中９００℃で２時間焼成
し、大きさ３５ｍｍ×３５ｍｍ×３ｍｍ、気孔率４０％
の多孔質炭化珪素構造体を作製した。
【００２２】次に、内径５０ｍｍ、肉厚２５ｍｍの金型
を用意し、該金型外表面から深さ２０ｍｍの孔を設け、
該孔中に金型内表面温度測定用熱電対をセットした。こ
の金型をバーナーで加熱し、金型の内面温度の接触温度
計による実測値と、その際の金型内表面温度測定用熱電
対の測定値に差がないことを確認した。
を用意し、該金型外表面から深さ２０ｍｍの孔を設け、
該孔中に金型内表面温度測定用熱電対をセットした。こ
の金型をバーナーで加熱し、金型の内面温度の接触温度
計による実測値と、その際の金型内表面温度測定用熱電
対の測定値に差がないことを確認した。
【００２３】前記の多孔質炭化珪素構造体を８００℃で
予熱した後、バーナ加熱により内面温度を７１０℃に保
持した前記金型に入れ、９００℃で溶融した純アルミニ
ウムを金型に流し込み、押し棒をセットし、１００ＭＰ
ａの圧力で加圧した。
予熱した後、バーナ加熱により内面温度を７１０℃に保
持した前記金型に入れ、９００℃で溶融した純アルミニ
ウムを金型に流し込み、押し棒をセットし、１００ＭＰ
ａの圧力で加圧した。
【００２４】加圧状態のまま冷却し、金型内表面温度測
定用熱電対の測定値を見ながらバーナーの強さを調整
し、７１０℃から６６０℃までの降温速度を１０℃／Ｈ
ｒに制御し、６６０℃でバーナーを切り１００℃まで冷
却したところで加圧を終了した。
定用熱電対の測定値を見ながらバーナーの強さを調整
し、７１０℃から６６０℃までの降温速度を１０℃／Ｈ
ｒに制御し、６６０℃でバーナーを切り１００℃まで冷
却したところで加圧を終了した。
【００２５】同一の方法でアルミニウム−炭化珪素複合
体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱伝導率、熱
膨張係数及び強度を測定した。この結果を表１に示す。
体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱伝導率、熱
膨張係数及び強度を測定した。この結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】［実施例２］溶融金属の流し込み時の金型
の内面温度が６２７℃、降温速度を制御した温度範囲が
６２７〜５７７℃、金属がアルミニウム−６ｗｔ％シリ
コン合金、該合金の溶融温度が８００℃であること以外
は実施例１と同一の方法でアルミニウム合金−炭化珪素
複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱伝導
率、熱膨張係数及び強度を測定し、その結果を表２に示
した。
の内面温度が６２７℃、降温速度を制御した温度範囲が
６２７〜５７７℃、金属がアルミニウム−６ｗｔ％シリ
コン合金、該合金の溶融温度が８００℃であること以外
は実施例１と同一の方法でアルミニウム合金−炭化珪素
複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱伝導
率、熱膨張係数及び強度を測定し、その結果を表２に示
した。
【００２８】
【表２】
【００２９】［実施例３］降温速度が２０℃／Ｈｒであ
ること以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金
−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体
の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、その結果を
表３に示した。
ること以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金
−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体
の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、その結果を
表３に示した。
【００３０】
【表３】
【００３１】［実施例４］圧力が２００ＭＰａであるこ
と以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表４に示す結果
を得た。
と以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表４に示す結果
を得た。
【００３２】
【表４】
【００３３】［実施例５］圧力が０．５ＭＰａであるこ
と以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表５に示す結果
を得た。
と以外は実施例２と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表５に示す結果
を得た。
【００３４】
【表５】
【００３５】［実施例６］圧力が２２０ＭＰａであるこ
と以外は実施例４と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表６に示す結果
を得た。
と以外は実施例４と同一の方法でアルミニウム合金−炭
化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体の熱
伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表６に示す結果
を得た。
【００３６】
【表６】
【００３７】［比較例１］６５０℃〜６００℃までの降
温速度を１０℃／Ｈｒ、６００℃以下の降温速度を２５
℃／Ｈｒ以上としたこと以外は実施例２と同一の方法で
アルミニウム合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製
し、得られた複合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を
測定し、表７に示す結果を得た。実施例２と比較して、
熱伝導率、熱膨張係数及び強度が安定しないことが明か
となった。
温速度を１０℃／Ｈｒ、６００℃以下の降温速度を２５
℃／Ｈｒ以上としたこと以外は実施例２と同一の方法で
アルミニウム合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製
し、得られた複合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を
測定し、表７に示す結果を得た。実施例２と比較して、
熱伝導率、熱膨張係数及び強度が安定しないことが明か
となった。
【００３８】
【表７】
【００３９】［比較例２］６００℃〜５５０℃までの降
温速度を１０℃／Ｈｒ、５５０℃以下の降温速度を２５
℃／Ｈｒ以上としたこと以外は実施例２と同一の方法で
アルミニウム合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製
し、得られた複合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を
測定し、表８に示す結果を得た。実施例２と比較して、
熱伝導率、熱膨張係数及び強度が安定しないことが明か
となった。
温速度を１０℃／Ｈｒ、５５０℃以下の降温速度を２５
℃／Ｈｒ以上としたこと以外は実施例２と同一の方法で
アルミニウム合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製
し、得られた複合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を
測定し、表８に示す結果を得た。実施例２と比較して、
熱伝導率、熱膨張係数及び強度が安定しないことが明か
となった。
【００４０】
【表８】
【００４１】［比較例３］降温速度が２５℃／Ｈｒであ
ること以外は実施例３と同一の方法でアルミニウム合金
−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体
の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表９に示す
結果を得た。実施例３と比較して、熱伝導率、熱膨張係
数及び強度が安定しないことが明かとなった。
ること以外は実施例３と同一の方法でアルミニウム合金
−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複合体
の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表９に示す
結果を得た。実施例３と比較して、熱伝導率、熱膨張係
数及び強度が安定しないことが明かとなった。
【００４２】
【表９】
【００４３】［比較例４］圧力が常圧（０．１ＭＰａ）
であること以外は実施例５と同一の方法でアルミニウム
合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複
合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表１０
に示す結果を得た。実施例５と比較して、熱伝導率、熱
膨張係数及び強度が安定しないことが明かとなった。
であること以外は実施例５と同一の方法でアルミニウム
合金−炭化珪素複合体を３サンプル作製し、得られた複
合体の熱伝導率、熱膨張係数及び強度を測定し、表１０
に示す結果を得た。実施例５と比較して、熱伝導率、熱
膨張係数及び強度が安定しないことが明かとなった。
【００４４】
【表１０】
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、熱伝導率、熱膨張係数
及び強度等の特性が安定した金属−セラミックス複合体
を歩留まり高く製造することができ、信頼性の高い金属
−セラミックス複合体を安定して安価に提供できるの
で、産業上極めて有用である。
及び強度等の特性が安定した金属−セラミックス複合体
を歩留まり高く製造することができ、信頼性の高い金属
−セラミックス複合体を安定して安価に提供できるの
で、産業上極めて有用である。
【００４６】本発明の方法で製造された金属−セラミッ
クス複合体は、その高熱伝導性、低熱膨張性及び軽量性
の点から、特に電子部品の放熱部品として、セラミック
ス回路基板のヒートシンク材として好適である。
クス複合体は、その高熱伝導性、低熱膨張性及び軽量性
の点から、特に電子部品の放熱部品として、セラミック
ス回路基板のヒートシンク材として好適である。
【００４７】本発明の金属−セラミックス複合体は、そ
の軽量性と力学的特性から、ヒートシンク用途以外の、
例えば運輸、航空分野での金属代替用材料用途にも有用
である。
の軽量性と力学的特性から、ヒートシンク用途以外の、
例えば運輸、航空分野での金属代替用材料用途にも有用
である。
Claims (5)
- 【請求項１】 多孔質セラミックス構造体に金属を含浸
する複合体の製造方法であって、前記金属の凝固点温度
と前記凝固点温度より５０℃高い温度との範囲内を、加
圧下、１〜２０℃／Ｈｒの降温速度で含浸することを特
徴とする複合体の製造方法。 - 【請求項２】 多孔質セラミックス構造体に金属を含浸
してなる複合体を、前記金属の凝固点温度と前記凝固点
温度より５０℃高い温度との範囲内を、加圧下、１〜２
０℃／Ｈｒの降温速度で処理することを特徴とする複合
体の製造方法。 - 【請求項３】 多孔質セラミックス構造体が炭化珪素、
窒化アルミニウム、窒化珪素、アルミナ又はシリカから
なる群より選ばれる１種以上からなることを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の複合体の製造方法。 - 【請求項４】 金属がアルミニウム又はマグネシウムの
いずれかを主成分とすることを特徴とする請求項１、請
求項２又は請求項３記載の複合体の製造方法。 - 【請求項５】 前記多孔質セラミックス構造体が空隙率
２０〜５０％の炭化珪素からなり、前記金属がアルミニ
ウムを主成分とすることを特徴とする請求項１、請求項
２、請求項３又は請求項４記載の複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31029297A JP4204656B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31029297A JP4204656B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11140560A true JPH11140560A (ja) | 1999-05-25 |
| JP4204656B2 JP4204656B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=18003472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31029297A Expired - Fee Related JP4204656B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4204656B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045161A1 (fr) * | 2000-11-29 | 2002-06-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Carte de circuit ceramique de type integre et procede pour la produire |
| GB2385464B (en) * | 2001-10-26 | 2004-04-21 | Ngk Insulators Ltd | Heat sink material |
| GB2395360A (en) * | 2001-10-26 | 2004-05-19 | Ngk Insulators Ltd | Heat sink material |
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| JP2009248164A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アルミニウム−黒鉛−炭化珪素質複合体及びその製造方法 |
| US9028959B2 (en) | 2008-10-03 | 2015-05-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Composite member |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP31029297A patent/JP4204656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| WO2002045161A1 (fr) * | 2000-11-29 | 2002-06-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Carte de circuit ceramique de type integre et procede pour la produire |
| US7130174B2 (en) | 2000-11-29 | 2006-10-31 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Integral-type ceramic circuit board and method of producing same |
| US7207105B2 (en) | 2000-11-29 | 2007-04-24 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for producing an integral ceramic circuit board |
| GB2385464B (en) * | 2001-10-26 | 2004-04-21 | Ngk Insulators Ltd | Heat sink material |
| GB2395360A (en) * | 2001-10-26 | 2004-05-19 | Ngk Insulators Ltd | Heat sink material |
| GB2395360B (en) * | 2001-10-26 | 2005-03-16 | Ngk Insulators Ltd | Heat sink material |
| US6927421B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-08-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material |
| JP2009248164A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Denki Kagaku Kogyo Kk | アルミニウム−黒鉛−炭化珪素質複合体及びその製造方法 |
| US9028959B2 (en) | 2008-10-03 | 2015-05-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Composite member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4204656B2 (ja) | 2009-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4880447B2 (ja) | 高熱伝導率のヒートシンク | |
| JP4761157B2 (ja) | アルミニウム−炭化珪素質複合体 | |
| JP2000336438A (ja) | 金属−セラミックス複合材料およびその製造方法 | |
| JP2000303126A (ja) | ダイヤモンド−アルミニウム系複合材料およびその製造方法 | |
| JP4204656B2 (ja) | 複合体の製造方法 | |
| JP2019029510A (ja) | アルミニウム−セラミックス接合基板およびその製造方法 | |
| JP2001105124A (ja) | 半導体素子用放熱基板 | |
| JPH11130568A (ja) | 複合体とそれを用いたヒートシンク | |
| JP4314675B2 (ja) | 炭化珪素粉末とそれを用いた複合材料およびそれらの製造方法 | |
| JP2001335859A (ja) | アルミニウム−炭化珪素系複合材料及びその製造方法 | |
| JP4067165B2 (ja) | 複合体とそれを用いたヒートシンク | |
| JP3698571B2 (ja) | 炭化珪素質複合体及びその製造方法 | |
| JP3813007B2 (ja) | 複合体とそれを用いたヒートシンク、及び複合体の製造方法 | |
| JP4080053B2 (ja) | 複合体の製造方法 | |
| JP2003306730A (ja) | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 | |
| JP4407858B2 (ja) | モジュール構造体 | |
| JP4461513B2 (ja) | アルミニウム−炭化珪素系複合材料およびその製造方法 | |
| JP2001058254A (ja) | 金属−セラミックス複合体の製造方法 | |
| JP3871421B2 (ja) | 複合体とそれを用いたヒ−トシンク | |
| JP3847009B2 (ja) | 炭化珪素質複合体の製造方法 | |
| JP2000256081A (ja) | 半導体実装用絶縁基板の改質方法 | |
| JP4357380B2 (ja) | アルミニウム合金−炭化珪素質複合体の製造方法 | |
| JP4850357B2 (ja) | 高熱伝導性材料の製造方法 | |
| JP2001217364A (ja) | Ａｌ−ＳｉＣ複合体 | |
| JP7814789B1 (ja) | 炭化珪素アルミニウム複合体材料及び炭化珪素アルミニウム複合体材料の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060501 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070706 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081014 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081015 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131024 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |