JPH11323409A - 複合部材およびその製造方法 - Google Patents
複合部材およびその製造方法Info
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- JPH11323409A JPH11323409A JP13558098A JP13558098A JPH11323409A JP H11323409 A JPH11323409 A JP H11323409A JP 13558098 A JP13558098 A JP 13558098A JP 13558098 A JP13558098 A JP 13558098A JP H11323409 A JPH11323409 A JP H11323409A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱特性に優れたＬＳＩ用ヒートシンクを提
供する。 【解決手段】 Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種
以上とからなる合金粉末もしくはその圧粉体または仮焼
結体または焼結体をＣｕよりなる容器の中に入れたのち
脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を
行い、ＨＩＰにより合金化した後容器の内容物と容器と
が拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの
１種以上との合金体よりなる部分２と、Ｃｕの金属単体
よりなる部分３が、拡散接合により拡散接合面（ないし
は層）４を介して一体化している複合部材（ＬＳＩ部品
８のための放熱用ヒートシンク）１を得る。
供する。 【解決手段】 Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種
以上とからなる合金粉末もしくはその圧粉体または仮焼
結体または焼結体をＣｕよりなる容器の中に入れたのち
脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を
行い、ＨＩＰにより合金化した後容器の内容物と容器と
が拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの
１種以上との合金体よりなる部分２と、Ｃｕの金属単体
よりなる部分３が、拡散接合により拡散接合面（ないし
は層）４を介して一体化している複合部材（ＬＳＩ部品
８のための放熱用ヒートシンク）１を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＬＳＩ
（大規模集積回路）を構成するＳｉの熱膨張率（４．２
×１０−６／℃）に近似した低熱膨張率を有する部分
と、熱膨張率はそれよりも大であるものの高熱伝導性を
有する部分とが拡散接合面（ないしは層）を介して一体
化している複合部材およびその製造方法に関するもので
ある。
（大規模集積回路）を構成するＳｉの熱膨張率（４．２
×１０−６／℃）に近似した低熱膨張率を有する部分
と、熱膨張率はそれよりも大であるものの高熱伝導性を
有する部分とが拡散接合面（ないしは層）を介して一体
化している複合部材およびその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】Ｃｕ含有量が５〜３０重量％であるＣｕ
−Ｗ系合金あるいはＣｕ−Ｍｏ系合金は、熱膨張率が低
くかつ低電気抵抗，高強度等の特性を有しているので、
ＬＳＩの高性能化に伴い、ヒートシンク等の放熱器や放
電加工等の電極材に使用されている。
−Ｗ系合金あるいはＣｕ−Ｍｏ系合金は、熱膨張率が低
くかつ低電気抵抗，高強度等の特性を有しているので、
ＬＳＩの高性能化に伴い、ヒートシンク等の放熱器や放
電加工等の電極材に使用されている。
【０００３】しかし、ＷおよびＭｏとＣｕとでは融点が
大きく相違するため、溶解法によってＣｕ−Ｗ系合金や
Ｃｕ−Ｍｏ系合金や、Ｃｕ−Ｗ−Ｍｏ系合金を製造する
のは困難である。
大きく相違するため、溶解法によってＣｕ−Ｗ系合金や
Ｃｕ−Ｍｏ系合金や、Ｃｕ−Ｗ−Ｍｏ系合金を製造する
のは困難である。
【０００４】このため、従来は、Ｗ粉末やＭｏ粉末とＣ
ｕ粉末とを所定の重量比で配合した混合粉末を調整した
のち、この混合粉末をプレス成形機にかけてブロック状
の成形体に成形し、これを焼結装置により焼結した後、
削り出しによってヒートシンク台とする方法や、Ｗ粉末
やＭｏ粉末のみをプレス成形して焼結したのち、この焼
結体の空孔部分にＣｕ溶湯を含浸させる方法が採用され
ていた。
ｕ粉末とを所定の重量比で配合した混合粉末を調整した
のち、この混合粉末をプレス成形機にかけてブロック状
の成形体に成形し、これを焼結装置により焼結した後、
削り出しによってヒートシンク台とする方法や、Ｗ粉末
やＭｏ粉末のみをプレス成形して焼結したのち、この焼
結体の空孔部分にＣｕ溶湯を含浸させる方法が採用され
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＷやＭ
ｏは高融点金属であることから、溶接等による接合が困
難であり、また、高硬度であるため機械加工が著しく困
難であり、例えば、近年ではＬＳＩの高性能化に伴い、
ヒートシンクによる冷却効果のより一層の向上が望ま
れ、複雑な形状のフィン等を有する複雑形状のヒートシ
ンクを製造する場合には特に多大の工数を必要としてい
てコストダウンを困難にしているという問題点があっ
た。
ｏは高融点金属であることから、溶接等による接合が困
難であり、また、高硬度であるため機械加工が著しく困
難であり、例えば、近年ではＬＳＩの高性能化に伴い、
ヒートシンクによる冷却効果のより一層の向上が望ま
れ、複雑な形状のフィン等を有する複雑形状のヒートシ
ンクを製造する場合には特に多大の工数を必要としてい
てコストダウンを困難にしているという問題点があっ
た。
【０００６】また、ＷやＭｏの焼結体の空孔部分にＣｕ
溶湯を含浸させる手法では、製造性があまり良くないと
共に、熱伝導率にばらつきを伴いやすいという問題点が
あった。
溶湯を含浸させる手法では、製造性があまり良くないと
共に、熱伝導率にばらつきを伴いやすいという問題点が
あった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点を解
決するためになされたものであって、製造性が良好であ
り、吸熱側で例えばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近
似させたものとすることが可能であると共に放熱側での
熱伝導性をさらに良好なものとすることが可能であり、
熱伝導率のばらつきについてもこれを小さなものとする
ことが可能である複合部材を提供することを目的として
いる。
決するためになされたものであって、製造性が良好であ
り、吸熱側で例えばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近
似させたものとすることが可能であると共に放熱側での
熱伝導性をさらに良好なものとすることが可能であり、
熱伝導率のばらつきについてもこれを小さなものとする
ことが可能である複合部材を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる複合部材
は、請求項１に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
ＣｕもしくはＡｌの金属単体よりなる部分が、拡散接合
により一体化しているものとしたことを特徴としてい
る。
は、請求項１に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
ＣｕもしくはＡｌの金属単体よりなる部分が、拡散接合
により一体化しているものとしたことを特徴としてい
る。
【０００９】そして、本発明に係わる複合部材の実施態
様においては、請求項２に記載しているように、合金体
よりなる部分は、Ｃｕ：５〜３０重量％を含むＷ合金も
しくはＭｏ合金ないしはＷ−Ｍｏ合金であり、不可避的
に含まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以下ないし
は０．３重量％未満、さらには０．１重量％未満に規制
したものとすることが場合によっては望ましい。
様においては、請求項２に記載しているように、合金体
よりなる部分は、Ｃｕ：５〜３０重量％を含むＷ合金も
しくはＭｏ合金ないしはＷ−Ｍｏ合金であり、不可避的
に含まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以下ないし
は０．３重量％未満、さらには０．１重量％未満に規制
したものとすることが場合によっては望ましい。
【００１０】同じく、本発明に係わる複合部材の実施態
様においては、請求項３に記載しているように、合金体
よりなる部分のうち拡散接合された側でその他の側より
もＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金属）の含有量が
より多くなっているものとすることも場合によっては望
ましい。
様においては、請求項３に記載しているように、合金体
よりなる部分のうち拡散接合された側でその他の側より
もＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金属）の含有量が
より多くなっているものとすることも場合によっては望
ましい。
【００１１】同じく、本発明に係わる複合部材の実施態
様においては、請求項４に記載しているように、合金体
よりなる部分がＬＳＩ（大規模集積回路）等の熱発生源
の吸熱体として作用すると共に金属単体よりなる部分が
放熱体として作用するヒートシンクであるものとするこ
ともできる。
様においては、請求項４に記載しているように、合金体
よりなる部分がＬＳＩ（大規模集積回路）等の熱発生源
の吸熱体として作用すると共に金属単体よりなる部分が
放熱体として作用するヒートシンクであるものとするこ
ともできる。
【００１２】本発明に係わる複合部材の製造方法は、請
求項５に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣ
ｕ，Ａｇの１種以上とからなる合金粉末もしくはその圧
粉体または仮焼結体または焼結体をＣｕよりなる容器の
中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後容器
の内容物と容器とが拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化
している複合部材を得るようにしたことを特徴としてい
る。
求項５に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣ
ｕ，Ａｇの１種以上とからなる合金粉末もしくはその圧
粉体または仮焼結体または焼結体をＣｕよりなる容器の
中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後容器
の内容物と容器とが拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化
している複合部材を得るようにしたことを特徴としてい
る。
【００１３】そして、本発明に係わる複合部材の製造方
法の実施態様においては、請求項６に記載しているよう
に、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上とから
なる配合比の異なる複数の合金粉末を調製すると共に、
Ｃｕよりなる容器に仕切りを設け、それぞれの仕切り空
間内に配合比の異なる合金粉末を入れたのち脱気・密封
し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩ
Ｐにより合金化した後容器の内容物と容器とが拡散接合
されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上と
の合金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその他
の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金属）の
含有量が多くなっている合金体よりなる部分と、Ｃｕの
金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化してい
るようになすことも場合によっては望ましい。
法の実施態様においては、請求項６に記載しているよう
に、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上とから
なる配合比の異なる複数の合金粉末を調製すると共に、
Ｃｕよりなる容器に仕切りを設け、それぞれの仕切り空
間内に配合比の異なる合金粉末を入れたのち脱気・密封
し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩ
Ｐにより合金化した後容器の内容物と容器とが拡散接合
されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上と
の合金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその他
の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金属）の
含有量が多くなっている合金体よりなる部分と、Ｃｕの
金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化してい
るようになすことも場合によっては望ましい。
【００１４】
【発明の作用】本発明に係わる複合部材およびその製造
方法は、上述した構成を有するものであるが、以下、さ
らに詳細に説明する。
方法は、上述した構成を有するものであるが、以下、さ
らに詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明に係わる複合部材の実施形
態を示すものであって、図１の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）に例示するように、この複合部材１は、
Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体
よりなる部分２と、ＣｕもしくはＡｌの金属単体よりな
る部分３が、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）により生じる拡
散接合面（ないし層）４を介して一体化しているもので
ある。
態を示すものであって、図１の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）（Ｅ）に例示するように、この複合部材１は、
Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体
よりなる部分２と、ＣｕもしくはＡｌの金属単体よりな
る部分３が、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）により生じる拡
散接合面（ないし層）４を介して一体化しているもので
ある。
【００１６】そして、合金体よりなる部分２は、Ｃｕ：
５〜３０重量％を含むＷ合金もしくはＭｏ合金ないしは
Ｗ−Ｍｏ合金であるものとすることによって、熱膨張係
数がＬＳＩを構成するＳｉの熱膨張係数（４．２×１０
−６／℃）に近い低熱膨張係数を有し、低電気抵抗，高
熱伝導率でかつ高強度等の特性を有するＣｕ−Ｗ，Ｍｏ
系合金とすることができる。
５〜３０重量％を含むＷ合金もしくはＭｏ合金ないしは
Ｗ−Ｍｏ合金であるものとすることによって、熱膨張係
数がＬＳＩを構成するＳｉの熱膨張係数（４．２×１０
−６／℃）に近い低熱膨張係数を有し、低電気抵抗，高
熱伝導率でかつ高強度等の特性を有するＣｕ−Ｗ，Ｍｏ
系合金とすることができる。
【００１７】そして、Ｃｕ含有量が５重量％よりも少な
いと熱伝導性が低くなりすぎる傾向となり、Ｃｕ含有量
が３０重量％よりも多いと熱膨張率が高くなりすぎる傾
向となる。
いと熱伝導性が低くなりすぎる傾向となり、Ｃｕ含有量
が３０重量％よりも多いと熱膨張率が高くなりすぎる傾
向となる。
【００１８】また、合金体よりなる部分２において、不
可避的に含まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以
下、ないしは０．３重量％未満、さらには０．１重量％
未満に規制したものとすることも場合によっては望まし
く、Ｆｅが多く含有されると焼結時に密度が上昇しがた
くなって熱伝導度が低下する傾向となるので、熱伝導率
を良好なものとするためには不純物であるＦｅ含有量を
０．３重量％以下、ないしは０．３重量％未満、さらに
は０．１重量％未満に規制したものとすることも場合に
よっては望ましい。また、ＮｉやＣｒ含有量を規制する
ことも同様の効果が得られることから場合によっては望
ましい。
可避的に含まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以
下、ないしは０．３重量％未満、さらには０．１重量％
未満に規制したものとすることも場合によっては望まし
く、Ｆｅが多く含有されると焼結時に密度が上昇しがた
くなって熱伝導度が低下する傾向となるので、熱伝導率
を良好なものとするためには不純物であるＦｅ含有量を
０．３重量％以下、ないしは０．３重量％未満、さらに
は０．１重量％未満に規制したものとすることも場合に
よっては望ましい。また、ＮｉやＣｒ含有量を規制する
ことも同様の効果が得られることから場合によっては望
ましい。
【００１９】また、本発明による複合部材の実施形態に
おいて、合金体よりなる部分のうち拡散接合された側で
その他の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金
属）の含有量がより多くなっている段階ないしは傾斜組
織を有するものとなすことも場合によっては望ましい。
おいて、合金体よりなる部分のうち拡散接合された側で
その他の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわち、高熱伝導性金
属）の含有量がより多くなっている段階ないしは傾斜組
織を有するものとなすことも場合によっては望ましい。
【００２０】より具体的には、複合部材１が放熱用ヒー
トシンクである場合において、図２の（Ａ）に示すよう
に、放熱の際の熱流方向を合金体よりなる部分２と金属
単体よりなる部分３との拡散接合面（ないしは層）４に
交差しないしは直交する方向とし且つ合金体よりなる部
分２を熱発生側に接触させて吸熱体として作用させると
共に反対側の金属単体よりなる部分３が放熱体として作
用させるようになすことができる。
トシンクである場合において、図２の（Ａ）に示すよう
に、放熱の際の熱流方向を合金体よりなる部分２と金属
単体よりなる部分３との拡散接合面（ないしは層）４に
交差しないしは直交する方向とし且つ合金体よりなる部
分２を熱発生側に接触させて吸熱体として作用させると
共に反対側の金属単体よりなる部分３が放熱体として作
用させるようになすことができる。
【００２１】あるいはまた、図２の（Ｂ）に示すよう
に、放熱の際の熱流方向を合金体よりなる部分２と金属
単体よりなる部分３との拡散接合面（ないしは層）４に
並行する方向として例えばいずれか一方の合金体よりな
る部分２を熱発生側に接触させて吸熱体として作用させ
るようになすことができる。
に、放熱の際の熱流方向を合金体よりなる部分２と金属
単体よりなる部分３との拡散接合面（ないしは層）４に
並行する方向として例えばいずれか一方の合金体よりな
る部分２を熱発生側に接触させて吸熱体として作用させ
るようになすことができる。
【００２２】このような複合部材１を製造する際して
は、図３に示すように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａ
ｇの１種以上とからなる合金粉末（もしくはその圧粉体
または仮焼結体または焼結体）２ＰをＣｕよりなる容器
３Ｃの中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方
圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後
容器３Ｃの内容物と容器３Ｃとが拡散接合されて、Ｗ，
Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体より
なる部分２と、Ｃｕの金属単体よりなる部分３が、拡散
接合により拡散接合面（ないしは層）４を介して一体化
している複合部材１を得る。
は、図３に示すように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａ
ｇの１種以上とからなる合金粉末（もしくはその圧粉体
または仮焼結体または焼結体）２ＰをＣｕよりなる容器
３Ｃの中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方
圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後
容器３Ｃの内容物と容器３Ｃとが拡散接合されて、Ｗ，
Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体より
なる部分２と、Ｃｕの金属単体よりなる部分３が、拡散
接合により拡散接合面（ないしは層）４を介して一体化
している複合部材１を得る。
【００２３】この場合、例えば、Ｗ，Ｍｏの１種以上と
Ｃｕ，Ａｇの１種以上とからなる配合比の異なる複数の
合金粉末を調製すると共に、図４に示すように、Ｃｕよ
りなる容器３Ｃに仕切り５を設け、それぞれの仕切り空
間内に配合比の異なる合金粉末２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ多）お
よび２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ少）をＣｕよりなる容器３Ｃに近
い側にＣｕ，Ａｇ量の多い合金粉末２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ
多）を入れたのち必要に応じて仕切り５を抜き出したあ
と脱気・密封し、ＨＩＰによる焼結を行い、ＨＩＰによ
り合金化した後容器３Ｃの内容物と容器３Ｃとが拡散接
合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上
との合金体よりなる部分２のうち拡散接合面（ないしは
層）４に近い側でその他の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわ
ち、高熱伝導性の金属）の含有量が多くなっている合金
体よりなる部分２と、Ｃｕの金属単体よりなる部分３
が、拡散接合面（ないしは層）４を介して一体化してい
る複合部材１を得るようになすこともでき、仕切り５お
よび配合比の異なる合金粉末２Ｐを２以上用いて合金体
よりなる部分２の組織がよりなだらかな傾斜組織を有し
ているものとなすこともできる。
Ｃｕ，Ａｇの１種以上とからなる配合比の異なる複数の
合金粉末を調製すると共に、図４に示すように、Ｃｕよ
りなる容器３Ｃに仕切り５を設け、それぞれの仕切り空
間内に配合比の異なる合金粉末２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ多）お
よび２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ少）をＣｕよりなる容器３Ｃに近
い側にＣｕ，Ａｇ量の多い合金粉末２Ｐ（Ｃｕ，Ａｇ
多）を入れたのち必要に応じて仕切り５を抜き出したあ
と脱気・密封し、ＨＩＰによる焼結を行い、ＨＩＰによ
り合金化した後容器３Ｃの内容物と容器３Ｃとが拡散接
合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上
との合金体よりなる部分２のうち拡散接合面（ないしは
層）４に近い側でその他の側よりもＣｕ，Ａｇ（すなわ
ち、高熱伝導性の金属）の含有量が多くなっている合金
体よりなる部分２と、Ｃｕの金属単体よりなる部分３
が、拡散接合面（ないしは層）４を介して一体化してい
る複合部材１を得るようになすこともでき、仕切り５お
よび配合比の異なる合金粉末２Ｐを２以上用いて合金体
よりなる部分２の組織がよりなだらかな傾斜組織を有し
ているものとなすこともできる。
【００２４】このＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結
は、Ｃｕ，Ａｇの融点よりも低い温度で行うようになす
ことができ、より具体的には、ＨＩＰは合金成分がＣｕ
（融点：１０８３℃）である場合に１０５０℃以下の低
めの温度で且つ８００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の高めの圧力
で行うようになすこともできる。
は、Ｃｕ，Ａｇの融点よりも低い温度で行うようになす
ことができ、より具体的には、ＨＩＰは合金成分がＣｕ
（融点：１０８３℃）である場合に１０５０℃以下の低
めの温度で且つ８００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の高めの圧力
で行うようになすこともできる。
【００２５】また、あらかじめ作成したＷ，Ｍｏ−Ｃｕ
合金体にＡｌを接触させ、例えば６００℃で１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ２の圧力を加えるＨＩＰを行うことによって
Ｗ，Ｍｏ−Ｃｕ合金とＡｌとの複合体を製造するように
なすこともできる。
合金体にＡｌを接触させ、例えば６００℃で１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ２の圧力を加えるＨＩＰを行うことによって
Ｗ，Ｍｏ−Ｃｕ合金とＡｌとの複合体を製造するように
なすこともできる。
【００２６】
【実施例】次に、本発明の実施例について比較例と共に
説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定され
ないことはいうまでもない。
説明するが、本発明はこのような実施例のみに限定され
ないことはいうまでもない。
【００２７】（実施例１）粒径１〜３μｍのＷ粉末と粒
径１〜３μｍのＣｕ粉末を重量比で約８０：２０となる
ようにして配合したのちポリビニルアルコール水溶液と
共に混合撹拌した。なお、この混合撹拌はＡｒ雰囲気中
で行った。
径１〜３μｍのＣｕ粉末を重量比で約８０：２０となる
ようにして配合したのちポリビニルアルコール水溶液と
共に混合撹拌した。なお、この混合撹拌はＡｒ雰囲気中
で行った。
【００２８】次いで、脱水および乾燥（１００℃）を行
ったのち、水素気流中において１１００℃×３時間の水
素焼鈍を実施したあとスタンプミルによって粉砕しそし
て分級することによって１〜３ｍｍの混合粒子とした。
ったのち、水素気流中において１１００℃×３時間の水
素焼鈍を実施したあとスタンプミルによって粉砕しそし
て分級することによって１〜３ｍｍの混合粒子とした。
【００２９】続いて、混合粒子をプラズマ積層凝固炉
（ＰＰＣ炉）によって非プール溶解（粒内プールないし
半溶融＋積層凝固）した。
（ＰＰＣ炉）によって非プール溶解（粒内プールないし
半溶融＋積層凝固）した。
【００３０】このプラズマ積層凝固炉では、上記混合粒
子をプラズマアークによる超高温（例えば、１０，００
０℃）で急速溶解した後、冷却床上に堆積させつつ急速
に凝固させることによってＷとＣｕとを溶体化し、互い
に均一に分散した状態のＣｕ−Ｗ系合金の溶融化堆積物
を製造する。
子をプラズマアークによる超高温（例えば、１０，００
０℃）で急速溶解した後、冷却床上に堆積させつつ急速
に凝固させることによってＷとＣｕとを溶体化し、互い
に均一に分散した状態のＣｕ−Ｗ系合金の溶融化堆積物
を製造する。
【００３１】次に、このようにして得た堆積物をスタン
プミルによって７５μｍ以下に粉砕して分級したのち純
Ｃｕよりなる容器３Ｃの中に入れ、そして容器３Ｃを脱
気・密封した。
プミルによって７５μｍ以下に粉砕して分級したのち純
Ｃｕよりなる容器３Ｃの中に入れ、そして容器３Ｃを脱
気・密封した。
【００３２】そして、表１に示すように、温度：１０３
０℃，圧力：１８００ｋｇｆ／ｃｍ２，時間：５時間の
ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）を行い、このＨＩＰによる焼
結を終了したあと、Ｃｕよりなる容器３Ｃをその内容物
と共に切り出すことによって、図５の実施例１の欄に示
すように、純Ｃｕの金属単体よりなる部分（３）と、Ｈ
ＩＰにより焼結された２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体より
なる部分（２）とが拡散接合面（ないしは層）（４）を
介して２：１の幅比で一体化している直径：１０ｍｍ，
幅：２ｍｍよりなるＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の合金複合部材
（１）を得た。
０℃，圧力：１８００ｋｇｆ／ｃｍ２，時間：５時間の
ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）を行い、このＨＩＰによる焼
結を終了したあと、Ｃｕよりなる容器３Ｃをその内容物
と共に切り出すことによって、図５の実施例１の欄に示
すように、純Ｃｕの金属単体よりなる部分（３）と、Ｈ
ＩＰにより焼結された２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体より
なる部分（２）とが拡散接合面（ないしは層）（４）を
介して２：１の幅比で一体化している直径：１０ｍｍ，
幅：２ｍｍよりなるＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の合金複合部材
（１）を得た。
【００３３】このようにして得られた複合部材（１）の
特性値は同じく表１に示すものであった。また、Ｃｕ−
Ｗ系の合金体よりなる部分２の成分組成はＣｕ：１９．
２重量％、Ｓｉ：０．０１重量％、Ｆｅ：０．０１重量
％、Ｗ：残部よりなるものであった。
特性値は同じく表１に示すものであった。また、Ｃｕ−
Ｗ系の合金体よりなる部分２の成分組成はＣｕ：１９．
２重量％、Ｓｉ：０．０１重量％、Ｆｅ：０．０１重量
％、Ｗ：残部よりなるものであった。
【００３４】（実施例２）実施例１とほぼ同様にして、
図５の実施例２の欄に示すように、純Ｃｕよりなる部分
（３）と、ＨＩＰにより焼結された２０Ｃｕ−８０Ｗ系
の合金体よりなる部分（２）とが拡散接合面（ないしは
層）（４）を介して１：１の幅比で一体化している直
径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍよりなるＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の
合金複合部材（１）を得た。
図５の実施例２の欄に示すように、純Ｃｕよりなる部分
（３）と、ＨＩＰにより焼結された２０Ｃｕ−８０Ｗ系
の合金体よりなる部分（２）とが拡散接合面（ないしは
層）（４）を介して１：１の幅比で一体化している直
径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍよりなるＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の
合金複合部材（１）を得た。
【００３５】（比較例１）実施例１とほぼ同様にして得
たＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の合金のうち、２０Ｃｕ−８０Ｗ系
の合金体よりなる直径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍの円盤部
材を切り出した。
たＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系の合金のうち、２０Ｃｕ−８０Ｗ系
の合金体よりなる直径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍの円盤部
材を切り出した。
【００３６】（比較例２）純Ｃｕよりなる直径：１０ｍ
ｍ，幅：２ｍｍの円盤部材を切り出した。
ｍ，幅：２ｍｍの円盤部材を切り出した。
【００３７】（比較例３）実施例１とほぼ同様にして得
たＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系合金のうち、２０Ｃｕ−８０Ｗ系の
合金体よりなる直径：１０ｍｍ，幅：１ｍｍの円盤部材
を切り出し、このＣｕ−Ｗ合金円盤部材と直径：１０ｍ
ｍ，幅：１ｍｍの純Ｃｕ円盤部材とをろう付けにより接
合して直径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍの複合部材を得た。
たＣｕ：Ｃｕ−Ｗ系合金のうち、２０Ｃｕ−８０Ｗ系の
合金体よりなる直径：１０ｍｍ，幅：１ｍｍの円盤部材
を切り出し、このＣｕ−Ｗ合金円盤部材と直径：１０ｍ
ｍ，幅：１ｍｍの純Ｃｕ円盤部材とをろう付けにより接
合して直径：１０ｍｍ，幅：２ｍｍの複合部材を得た。
【００３８】
【表１】
【００３９】この結果、本発明実施例による複合部材
は、２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体のみからなる比較例１
および純Ｃｕと２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体とをろう付
けにより接合した比較例２のものに比べてより優れた熱
伝導率を有していると共に、純Ｃｕのみからなる比較例
２のものに比べてより低い熱膨張率を有するものであ
り、熱膨張率は低いものの熱伝導度があまり良くない比
較例１の２０Ｃｕ−８０Ｗ系合金と、熱伝導度は良好で
あるものの熱膨張率が大きすぎる比較例２の純Ｃｕのも
つそれぞれの特長を活用した複合部材を得ることが可能
であった。
は、２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体のみからなる比較例１
および純Ｃｕと２０Ｃｕ−８０Ｗ系の合金体とをろう付
けにより接合した比較例２のものに比べてより優れた熱
伝導率を有していると共に、純Ｃｕのみからなる比較例
２のものに比べてより低い熱膨張率を有するものであ
り、熱膨張率は低いものの熱伝導度があまり良くない比
較例１の２０Ｃｕ−８０Ｗ系合金と、熱伝導度は良好で
あるものの熱膨張率が大きすぎる比較例２の純Ｃｕのも
つそれぞれの特長を活用した複合部材を得ることが可能
であった。
【００４０】このようにして得た実施例１の複合部材１
をヒートシンクとして用いるにあたり、図６に示すよう
に、ＬＳＩ部品８を上記複合部材のうちＣｕ−Ｗ系の合
金体よりなる部分２で接触させて組み付けたところ、同
一の寸法形状とし且つ同一のＬＳＩ部品８に組み付けた
比較例１の２０Ｃｕ−８０Ｗ系合金のみの複合部材から
なるヒートシンクの場合には、ＬＳＩ部品８の動作時の
温度が約４０℃であったのに対して、本発明実施例の複
合部材１からなるヒートシンクの場合には動作時の温度
が約３０℃となっており、熱膨張率をより低くしてＬＳ
Ｉの熱膨張率に近づけたうえで、ＬＳＩ部品８のための
放熱作用がより一層良好なものになっていることが認め
られた。
をヒートシンクとして用いるにあたり、図６に示すよう
に、ＬＳＩ部品８を上記複合部材のうちＣｕ−Ｗ系の合
金体よりなる部分２で接触させて組み付けたところ、同
一の寸法形状とし且つ同一のＬＳＩ部品８に組み付けた
比較例１の２０Ｃｕ−８０Ｗ系合金のみの複合部材から
なるヒートシンクの場合には、ＬＳＩ部品８の動作時の
温度が約４０℃であったのに対して、本発明実施例の複
合部材１からなるヒートシンクの場合には動作時の温度
が約３０℃となっており、熱膨張率をより低くしてＬＳ
Ｉの熱膨張率に近づけたうえで、ＬＳＩ部品８のための
放熱作用がより一層良好なものになっていることが認め
られた。
【００４１】
【発明の効果】本発明による複合部材によれば、請求項
１に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，
Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、Ｃｕもしく
はＡｌの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体
化しているものとしたから、製造性が良好であり、吸熱
側で例えばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近似させた
ものとすることが可能であると共に放熱側での熱伝導性
（熱放熱特性）をさらに良好なものとすることが可能で
あり、熱伝導率のばらつきについてもこれを小さなもの
とすることが可能である複合部材を提供することができ
るという著大なる効果がもたらされる。
１に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，
Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、Ｃｕもしく
はＡｌの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体
化しているものとしたから、製造性が良好であり、吸熱
側で例えばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近似させた
ものとすることが可能であると共に放熱側での熱伝導性
（熱放熱特性）をさらに良好なものとすることが可能で
あり、熱伝導率のばらつきについてもこれを小さなもの
とすることが可能である複合部材を提供することができ
るという著大なる効果がもたらされる。
【００４２】そして、請求項２に記載しているように、
合金体よりなる部分は、Ｃｕ：５〜３０重量％を含むＷ
合金もしくはＭｏ合金ないしはＷ−Ｍｏ系合金であるも
のとすることによって熱膨張係数がＬＳＩを構成するＳ
ｉの熱膨張係数に近い低熱膨張係数を有し、低電気抵
抗，高熱伝導率でかつ高強度の特性を有する合金体より
なる部分とすることが可能であり、また、不可避的に含
まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以下に規制した
ものとすることによって、焼結時に密度の向上が良好な
ものとなって熱伝導率をさらに優れたものにできるとい
う著大なる効果がもたらされる。
合金体よりなる部分は、Ｃｕ：５〜３０重量％を含むＷ
合金もしくはＭｏ合金ないしはＷ−Ｍｏ系合金であるも
のとすることによって熱膨張係数がＬＳＩを構成するＳ
ｉの熱膨張係数に近い低熱膨張係数を有し、低電気抵
抗，高熱伝導率でかつ高強度の特性を有する合金体より
なる部分とすることが可能であり、また、不可避的に含
まれる不純物のうちＦｅ：０．３重量％以下に規制した
ものとすることによって、焼結時に密度の向上が良好な
ものとなって熱伝導率をさらに優れたものにできるとい
う著大なる効果がもたらされる。
【００４３】そしてまた、請求項３に記載しているよう
に、合金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその
他の側よりもＣｕ，Ａｇの含有量がより多くなっている
ものとすることによって、拡散接合された側で熱伝導率
が良好であると共にその反対側で熱膨張係数がより小さ
い複合部材とすることが可能であるという著大なる効果
がもたらされる。
に、合金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその
他の側よりもＣｕ，Ａｇの含有量がより多くなっている
ものとすることによって、拡散接合された側で熱伝導率
が良好であると共にその反対側で熱膨張係数がより小さ
い複合部材とすることが可能であるという著大なる効果
がもたらされる。
【００４４】さらにまた、請求項４に記載しているよう
に、合金体よりなる部分がＬＳＩ（大規模集積回路）等
の熱発生源の吸熱体として作用すると共に金属単体より
なる部分が放熱体として作用するヒートシンクであるも
のとすることによって、ＬＳＩの高性能化に伴う発熱量
の増大に対応した放熱特性に優れた複合部材を提供する
ことが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
に、合金体よりなる部分がＬＳＩ（大規模集積回路）等
の熱発生源の吸熱体として作用すると共に金属単体より
なる部分が放熱体として作用するヒートシンクであるも
のとすることによって、ＬＳＩの高性能化に伴う発熱量
の増大に対応した放熱特性に優れた複合部材を提供する
ことが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４５】本発明による複合部材の製造方法では、請
求項５に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣ
ｕ，Ａｇの１種以上とからなる合金粉末もしくはその圧
粉体または仮焼結体または焼結体をＣｕよりなる容器の
中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後容器
の内容物と容器とが拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化
している複合部材を得るようにしたから、吸熱側で例え
ばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近似させたものとす
ることが可能であると共に放熱側での熱伝導性をさらに
良好なものとすることが可能であり、熱伝導率のばらつ
きについてもこれを小さなものとすることが可能である
複合部材を生産性良く製造することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。
求項５に記載しているように、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣ
ｕ，Ａｇの１種以上とからなる合金粉末もしくはその圧
粉体または仮焼結体または焼結体をＣｕよりなる容器の
中に入れたのち脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧
縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した後容器
の内容物と容器とが拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以
上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金体よりなる部分と、
Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化
している複合部材を得るようにしたから、吸熱側で例え
ばＬＳＩ等の熱発生源の熱膨張率に近似させたものとす
ることが可能であると共に放熱側での熱伝導性をさらに
良好なものとすることが可能であり、熱伝導率のばらつ
きについてもこれを小さなものとすることが可能である
複合部材を生産性良く製造することが可能であるという
著大なる効果がもたらされる。
【００４６】そして、請求項６に記載しているように、
Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上とからなる
配合比の異なる複数の合金粉末を調製すると共に、Ｃｕ
よりなる容器に仕切りを設け、それぞれの仕切り空間内
に配合比の異なる合金粉末を入れたのち脱気・密封し、
ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰに
より合金化した後容器の内容物と容器とが拡散接合され
て、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合
金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその他の側
よりもＣｕ，Ａｇの含有量が多くなっている合金体より
なる部分と、Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合
により一体化している複合部材を得るようになすことに
よって、拡散接合された側で熱伝導率が良好であると共
にその反対側で熱膨張係数がより小さい複合部材を製造
することが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。
Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上とからなる
配合比の異なる複数の合金粉末を調製すると共に、Ｃｕ
よりなる容器に仕切りを設け、それぞれの仕切り空間内
に配合比の異なる合金粉末を入れたのち脱気・密封し、
ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰに
より合金化した後容器の内容物と容器とが拡散接合され
て、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合
金体よりなる部分のうち拡散接合された側でその他の側
よりもＣｕ，Ａｇの含有量が多くなっている合金体より
なる部分と、Ｃｕの金属単体よりなる部分が、拡散接合
により一体化している複合部材を得るようになすことに
よって、拡散接合された側で熱伝導率が良好であると共
にその反対側で熱膨張係数がより小さい複合部材を製造
することが可能であるという著大なる効果がもたらされ
る。
【図１】本発明による複合部材の実施形態を（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に分けて例示する断面説明図
である。
（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に分けて例示する断面説明図
である。
【図２】本発明による複合部材における熱流方向を
（Ａ）（Ｂ）に分けて例示する斜面説明図である。
（Ａ）（Ｂ）に分けて例示する斜面説明図である。
【図３】ＨＩＰ容器の中に合金粉末を入れる状況の一例
を示す斜面説明図である。
を示す斜面説明図である。
【図４】ＨＩＰ容器の中に合金粉末を入れる状況の他の
例を示す斜面説明図である。
例を示す斜面説明図である。
【図５】本発明の実施例および比較例における複合部材
の形状を示す説明図である。
の形状を示す説明図である。
【図６】ＬＳＩ部品に本発明による複合部材からなるヒ
ートシンクを組み付けた状態を示す説明図である。
ートシンクを組み付けた状態を示す説明図である。
１ 複合部材 ２ 合金体よりなる部分 ２Ｐ 合金粉末 ３ 金属単体よりなる部分 ３Ｃ Ｃｕよりなる容器 ４ 拡散接合面（ないしは層） ５ 仕切り ８ ＬＳＩ部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 9/00 Ｃ２２Ｃ 9/00 27/04 １０１ 27/04 １０１ １０２ １０２ // Ｈ０１Ｌ 23/373 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ Ｂ２３Ｋ 103:18
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種
以上との合金体よりなる部分と、ＣｕもしくはＡｌの金
属単体よりなる部分が、拡散接合により一体化している
ことを特徴とする複合部材。 - 【請求項２】 合金体よりなる部分は、Ｃｕ：５〜３０
重量％を含むＷ合金もしくはＭｏ合金ないしはＷ−Ｍｏ
合金であり、不可避的に含まれる不純物のうちＦｅ：
０．３重量％以下に規制したことを特徴とする請求項１
に記載の複合部材。 - 【請求項３】 合金体よりなる部分のうち拡散接合され
た側でその他の側よりもＣｕ，Ａｇの含有量がより多く
なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の
複合部材。 - 【請求項４】 合金体よりなる部分がＬＳＩ（大規模集
積回路）等の熱発生源の吸熱体として作用すると共に金
属単体よりなる部分が放熱体として作用するヒートシン
クであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の熱伝導用複合部材。 - 【請求項５】 Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種
以上とからなる合金粉末もしくはその圧粉体または仮焼
結体または焼結体をＣｕよりなる容器の中に入れたのち
脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を
行い、ＨＩＰにより合金化した後容器の内容物と容器と
が拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの
１種以上との合金体よりなる部分と、Ｃｕの金属単体よ
りなる部分が、拡散接合により一体化している複合部材
を得ることを特徴とする複合部材の製造方法。 - 【請求項６】 Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの１種
以上とからなる配合比の異なる複数の合金粉末を調製す
ると共に、Ｃｕよりなる容器に仕切りを設け、それぞれ
の仕切り空間内に配合比の異なる合金粉末を入れたのち
脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間等方圧圧縮）による焼結を
行い、ＨＩＰにより合金化した後容器の内容物と容器と
が拡散接合されて、Ｗ，Ｍｏの１種以上とＣｕ，Ａｇの
１種以上との合金体よりなる部分のうち拡散接合された
側でその他の側よりもＣｕ，Ａｇの含有量が多くなって
いる合金体よりなる部分と、Ｃｕの金属単体よりなる部
分が、拡散接合により一体化している複合部材を得るこ
とを特徴とする請求項５に記載の複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13558098A JPH11323409A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 複合部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13558098A JPH11323409A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 複合部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323409A true JPH11323409A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15155148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13558098A Pending JPH11323409A (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 複合部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11323409A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000071951A (ko) * | 2000-04-28 | 2000-12-05 | 조규석 | 동-텅스텐 소재로 된 전기 기기용 접점의 접합방법 |
| WO2001094058A1 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Composite structural body, method of manufacturing the structural body, and motor |
| JP4435868B1 (ja) * | 2008-07-30 | 2010-03-24 | 株式会社アライドマテリアル | ヒートスプレッダおよびその製造方法 |
-
1998
- 1998-05-18 JP JP13558098A patent/JPH11323409A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000071951A (ko) * | 2000-04-28 | 2000-12-05 | 조규석 | 동-텅스텐 소재로 된 전기 기기용 접점의 접합방법 |
| WO2001094058A1 (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Composite structural body, method of manufacturing the structural body, and motor |
| JP4435868B1 (ja) * | 2008-07-30 | 2010-03-24 | 株式会社アライドマテリアル | ヒートスプレッダおよびその製造方法 |
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