CN102834534A - 镁基复合构件、散热构件和半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁基复合构件(1A)，其具有通孔(20A)，通过所述通孔(20A)插入用于连接到固定目标上的紧固构件(100)。本发明提供一种基板(10)，其具有基板孔(21)，并由作为SiC和基体金属的复合体的复合材料制成，其中通过所述基板孔(21)插入所述紧固构件(100)，且所述基体金属为镁和镁合金中的任一种。接收部(22)连接到所述基板(10)上且由与所述基体金属不同的金属材料制成。所述接收部(22)具有接收部孔(22h)，通过所述接收部孔(22h)插入所述紧固构件(100)，且所述通孔(20A)的内周面的至少一部分由所述接收部孔(22h)的内周面形成。

Description

镁基复合构件、散热构件和半导体装置

技术领域

本发明涉及由镁(所谓的纯镁)或镁合金与诸如SiC的无机非金属材料的复合材料制成的复合构件、由这种复合构件形成的散热构件和包含这种散热构件的半导体装置。特别地，本发明涉及能够保持牢固固定到固定目标上的状态的复合构件。

背景技术

作为连接到半导体元件上的散热构件(散热器)的构成材料，不仅利用仅由诸如铜的金属材料构成的构成材料，还利用由金属和无机非金属材料(代表性的是陶瓷)制成的复合材料如Al-SiC。近年来，以减轻散热构件的重量为主要目的，已经对包含重量比铝(Al)更轻的镁(Mg)或其合金作为基础材料的镁基复合材料进行了研究(参见日本特开2006-299304号公报(专利文献1)和日本特许第4594433号公报(专利文献2))。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2006-299304号公报

专利文献2：日本特许第4594433号公报

发明内容

技术问题

以作为冷却器固定到这种固定目标上的方式使用连接到半导体元件上的散热构件。为了固定这种散热构件，代表性地，使用诸如螺栓的紧固构件。在此情况中，散热构件应具有通孔，通过所述通孔插入紧固构件。期望包含这种通孔并由镁基复合材料形成的散热构件具有更高的通过紧固构件固定的状态的可靠性。

在将通孔设置在上述镁基复合材料中并对诸如螺栓的紧固构件进行紧固的情况中，形成通孔附近部分的Mg或Mg合金能够充分接收紧固构件的轴向力，因为其通过SiC高度增强。因此，如后面将要描述的，形成通孔附近部分的Mg或Mg合金不易因伴随热循环的蠕变应变而经历轴向力的下降。

同时，SiC通常是脆性材料且韧性差。因此，根据SiC的存在形式，在对诸如螺栓的紧固构件进行紧固时，通孔附近的部分、尤其是SiC不能承受由紧固构件的轴向力所施加的力，其变为断裂的起点，并可能发生脆性断裂。此处，提高复合材料中SiC的含量或使用其中通过热处理将SiC相互结合的SiC多孔体作为原料，能够提高复合材料的热导率或降低其热膨胀系数。特别地，使用其中SiC的含量高(优选高于70体积%)且SiC相互结合的SiC多孔体，将导致热特性比其中SiC以分散方式存在的形式的热特性优异。例如，使用SiC多孔体作为半导体装置的散热构件的构成材料，能够带来极高的热特性如不低于180W/m·K的热导率和约4ppm/K～约8ppm/K的热膨胀系数。然而，在如上所述SiC相互结合且SiC连续存在于复合材料中的情况中，当在紧固构件的紧固时在一部分SiC中产生小的裂纹时，断裂会以这种裂纹充当起点而发展且形成通孔附近的部分会断裂。如果发生这种断裂，则难以将由所述复合材料形成的散热构件牢固地固定到固定目标上。

另一方面，可在复合材料的一部分中设置基本仅由Mg或Mg合金构成的金属区域并可在该金属区域中设置通孔。然而，与Al或其合金相比，Mg或Mg合金的高温强度(例如蠕变强度)倾向于下降。因此，如果将这种复合材料用于散热构件并进行热循环，则形成通孔附近部分的Mg或Mg合金会经历蠕变应变等，这会导致紧固构件的轴向力下降且固定状态可能易于松动。因此，利用这种散热构件，似乎难以长期保持牢固固定到固定目标上的状态。

于是，鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够保持牢固固定到固定目标上的状态的复合构件。另外，本发明的另一个目的是提供一种由所述复合构件形成的散热构件和一种包含这种散热构件的半导体装置。

另一方面，例如，在SiC与Mg或Mg合金的复合区域中设置通孔的情况中，钻孔非常困难，因为SiC的硬度通常比金属的硬度高并因此使用诸如放电机械加工的加工方法。于是，考虑到在钻孔方面的加工性，本发明人研究了，制造包含由代表基体金属的Mg或Mg合金构成的金属区域的复合构件以作为镁基复合构件并在该金属区域中设置通孔。

然而，与Al或其合金相比，Mg或Mg合金的高温强度(例如蠕变强度)倾向于下降。因此，如果将在金属区域中具有通孔的复合材料用于散热构件并进行热循环，则形成通孔附近部分的Mg或Mg合金会经历蠕变应变等，这会导致紧固构件的轴向力下降且固定状态可能易于松动。因此，利用这种散热构件，似乎难以长期保持牢固固定到固定目标上的状态。

于是，鉴于上述问题，本发明的另一个目的是提供一种能够保持牢固固定到固定目标上的状态的复合构件。另外，本发明的另一个目的是提供一种由所述复合构件形成的散热构件和一种包含这种散热构件的半导体装置。

解决所述问题的手段

在本发明的一个方面中，通过对用于通孔的构成材料进行设计，可实现上述目的。具体地，本发明涉及由SiC和镁或镁合金的复合体制成的镁基复合构件，且该复合构件具有通孔，通过所述通孔插入用于将所述复合构件连接到固定目标上的紧固构件。用于形成所述通孔的至少一部分的材料与形成所述复合构件的SiC和镁或镁合金不同。

根据上述构造，在SiC和代表基体金属的Mg或Mg合金的复合区域即存在SiC的区域中设置通孔的情况中，当紧固构件被紧固时，由上述特殊材料构成的通孔的一部分接收紧固力。因此，根据上述构造，在SiC以分散方式存在的这种形式中，能够有效降低紧固构件轴向力的下降，且在SiC相互结合的这种形式中，能够有效防止因特殊施加到SiC上的紧固力而导致在通孔附近发生断裂。另外，根据上述构造，设置由Mg或Mg合金构成的金属区域，且在该金属区域中设置通孔的情况中，通过包含由上述特殊材料构成的通孔部分，能够提高高温强度。由此，根据上述构造，尽管实施热循环，但是固定状态不易因紧固构件轴向力的下降而松动。因此，根据上述构造，由所述复合构件形成的根据本发明的散热构件能够牢固地固定到固定目标上且能够以稳定的方式长期保持这种固定状态。由此，根据本发明的散热构件能够将源自半导体元件等的热充分散逸并具有优异的散热性能。另外，包含这种散热构件和安装在这种散热构件上的半导体元件的根据本发明的半导体装置具有优异的散热性能。

韧性和高温强度优异的各种材料能够用作用于形成通孔的至少一部分的材料。例如，能够适当使用金属(基体金属以外的金属)，因为其韧性通常比诸如SiC的陶瓷更好。另外，还能够使用包含抗热性优异的树脂的有机材料，所述树脂包含诸如PTFE(具有260℃温度上限的聚四氟乙烯)的氟塑料。

作为本发明一个方面中的一种形式，可例示具有网状结构部的形式，所述网状结构部用于在复合构件中将SiC相互结合。

根据上述形式，SiC的含量能够容易地提高且其能够为例如50体积%以上且还能够为超过70体积%，从而能够获得热膨胀系数低的复合构件。另外，根据上述形式，由于通过SiC和基体金属形成用于热传导的连续通道，所以能够得到热传导性能优异的复合构件。因此，根据上述形式，能够得到适用于半导体元件的散热构件的复合构件。

网状结构部的构成材料可代表性地例示SiC。为了得到具有网状结构部的复合构件，例如可例示使用具有网状结构部的SiC集合体(代表性地，SiC多孔体)作为原料。例如，通过利用穿刺放液(tapping)、粉浆浇铸(将包含原料粉末、水和分散剂的浆料成型，然后对所述浆料进行干燥)、加压成形(干式压制、湿式压制、单轴加压成形、CIP(冷等静压)、挤出等)和刮刀法(将包含原料粉末、溶剂、消泡剂和树脂等的浆料倒入刮刀中，其后蒸发溶剂)中的任一种方法形成粉末成型体并然后将该成型体进行热处理，能够形成所述SiC集合体。

作为热处理条件，可例示真空气氛、不低于1300℃且不高于2500℃的加热温度和2小时～100小时的保持时间。通过在这些条件下实施烧结，能够直接将SiC相互结合，由此可以由SiC形成网状结构部，并进一步得到强度优异的SiC多孔体。特别地，当将加热温度设定为2000℃以上时，网状结构部能够具有更大的厚度。当加热温度低于2000℃时，网状结构部倾向于更细。所述加热温度或保持时间应根据网状结构部的形式适当选择。

在设置网状结构部的情况中，可例示在存在网状结构部的复合构件的区域中设置通孔的形式。在此情况中，与紧固构件的头部接触的通孔的至少一部分优选由镁和镁合金以外的金属构成。

根据上述形式，与诸如螺栓的紧固构件的头部接触的部分即源自紧固构件的轴向力易于起作用的部分，由与用于复合构件的基体金属(Mg或Mg合金)的类型不同的金属构成。通过特殊选择韧性比基体金属更高的金属或高温强度优异的金属作为这种金属，所述金属部分接收紧固构件被紧固时的紧固力并因此减轻施加到SiC部分上的力。此处，在其中SiC粒子以分散方式存在的形式中，在紧固时，粒子能够在一定程度下发生移动并因此不易断裂。然而，在设置网状结构部的形式中，可能如上所述以SiC部分充当起点而发生断裂。因此，在设置网状结构部的形式中，源自紧固构件的轴向力易于按上述发挥作用的部分由与基体金属的类型不同的金属构成，从而可以实现诸如如下的效果：(1)以SiC为起点的断裂等不易发生；和(2)可以抑制复合构件易于追随因紧固构件经历热循环发生热膨胀而导致的变形以及紧固构件轴向力的下降和蠕变的发生，并能够提高固定到固定目标上的状态的可靠性。作为具有高强度和高韧性的这种金属，特别地，Mg或Mg合金以外的金属如选自Fe、Ti、Mo、W、Nb和Ta中的一种金属或主要由所述金属构成的合金(例如不锈钢等)是合适的。优选金属材料，因为其与基体金属密切接触的性能优异。

作为本发明一个方面中的一种形式，可例示如下形式：与紧固构件的头部接触的通孔的至少一部分具有由镁和镁合金以外的金属构成的金属板且当所述紧固构件被紧固且所述头部与所述金属板接触时所述金属板具有足以从所述头部的周边突出的面积。

根据上述形式，由于如上所述源自紧固构件的轴向力易于起作用的部分由基体金属以外的金属构成，所以能够实现如下效果：(1)特别是在设置上述网状结构部的形式中，可以抑制当紧固构件被紧固时由SiC为起点产生的断裂等；和(2)不管SiC的存在形式是如何，尽管可以实现进行的热循环，但是蠕变的发生受到抑制且轴向力的下降受到抑制。特别地，在这种形式中，通过由如下金属板形成与所述头部接触的部分时，所述金属板能够充分接收紧固构件的轴向力，所述金属板具有在紧固构件被紧固的状态下足以从所述紧固构件头部突出的这种面积。因此，在这种形式中，由于可以抑制将紧固构件的轴向力局部施加到通孔附近且可以分散轴向力，所以能够更可靠地实现如上述(1)和(2)的效果。

诸如上述Fe或其合金的金属适合作为所述金属板的构成金属。另外，在金属板的面积更大时，金属板能够充分接收紧固构件的轴向力。具体地，在俯视图中，金属板的面积(除了通孔以外的环形面积)优选大于紧固构件的头部的面积，优选比头部面积大10%以上，进一步比头部面积大15%以上，且尤其比头部面积大20%以上。另外，在将所述复合构件用作半导体元件等的散热构件中，优选在不会造成承载诸如半导体元件的部件的面积下降的范围内适当进行选择。所述金属板的厚度、形状和面积能够适当进行选择。

金属板能够为可从复合构件拆下的形式。在此情况中，在复合构件中设置的孔的尺寸和在金属板中设置的孔的尺寸能够容易地发生改变。在这种形式中，在不会造成用于承载的面积下降的范围内，金属板能够包括由诸如平垫圈、方垫圈和弹簧垫圈的垫圈表示的具有内孔的板状硬件，尤其是比符合在JIS B 1256(2008)下规定的关于紧固构件或大型平垫圈等的标准的硬件稍大的硬件。

或者，所述金属板能够为诸如与复合构件一体化的形式。在此情况中，例如，作为复合构件，可例示包括由复合材料制成的基板和覆盖所述基板至少一个表面的金属被覆层、所述金属板的周边接合到所述金属被覆层上且所述金属板的一个表面在金属被覆层处露出的形式，所述复合材料是SiC与镁或镁合金的复合体。

根据上述形式，还在制备SiC集合体和基体金属熔融物的复合体的铸模中适当布置金属板，复合体的制备和金属板的一体化同时进行，并对在得到的复合构件中接合的金属板部进行钻孔，从而能够容易地制造其中通孔的一部分由金属板形成的复合构件并实现优异的制造性。此外，根据上述形式，在连接到固定目标上的操作中，不必单独布置金属板，另外，在紧固紧固构件时所述金属板不移动且固定中的操作性良好。而且，根据上述形式，由于设置金属被覆层，所以通过使用金属被覆层能够实现传导。因此，在使用这种复合构件作为散热构件的焊料接合的情况中，在设置Ni镀层等以提高焊接性时，能够使用电镀并能够容易地形成镀层。另外，根据上述形式，由于设置金属被覆层，所以还能够预期诸如如下的效果：(1)良好的外观；和(2)抗腐蚀性的提高。此外，如果金属板的外部形状为例如不规则形状且处于这种形式下的板的形状古怪，则与金属被覆层接触的面积因金属板周边的长度更长而增大，因此与金属板和金属被覆层的构成金属的密切接触性能提高。应注意，在上述金属板可拆下的形式中，也可以应用包含金属被覆层的形式。

在组成方面，金属被覆层的构成金属与基体金属可以相同或不同。在组成相同的情况中，当在制备SiC集合体和基体金属熔融物的复合体的同时形成金属被覆层时，能够在良好产率下制造具有金属被覆层的复合构件。在此情况中，在得到的复合构件中，在由上述复合材料制成的基板中的基体金属和形成金属被覆层的金属具有连续的组织(铸造组织)。

例如通过使用具有上述网状结构部的SiC多孔体作为原料，能够容易地制造基体金属和金属被覆层的组成相互相同的复合构件。通过将诸如SiC多孔体的粉末成型体进行热处理而制造的SiC集合体具有使其在铸模中可自立的程度的强度且其能够自身保持形状。因此，通过在铸模中布置诸如SiC多孔体的SiC集合体，保持使得在铸模与SiC集合体之间设置指定间隙的状态，并将基体金属熔融物倒入该间隙中，能够形成金属被覆层。另外，为了设置在复合构件的指定位置处形成通孔的一部分的金属板，将金属板布置在铸模与SiC集合体之间的间隙中。通过这样做，能够在形成金属被覆层的同时实现金属板的包封铸造(enveloped casting)，且能够容易地制造其中将金属板一体化的复合构件。

在形成金属被覆层的同时将金属板一体化时，所述金属板的厚度与金属被覆层的厚度可不同。然而，当厚度相等时，能够将金属板用作用于在上述铸模与SiC集合体之间保持间隔的隔片。为了可靠地保持所述间隙，能够单独使用隔片。作为该隔片，能够使用通过由在复合体的制备期间产生的热所造成的升华可除去的隔片如萘，或具有优异抗热性的隔片如碳、铁和不锈钢(例如SUS430)。该隔片可保持掩埋在金属被覆层中，或隔片部分可通过切割等除去。例如，当制备直径比要形成的金属被覆层的直径稍小的线性体作为隔片并通过使用该线性体将SiC集合体固定到铸模上以由此根据线性体的直径在SiC集合体与铸模之间设置间隙时，线性体的大部分被掩埋在金属被覆层中。由此，即使当保留线性体时，仍得到具有良好外观的复合构件。

在用于由上述复合材料制成的基板的基体金属的组成与金属被覆层的构成金属的组成不同的情况下，例如金属被覆层的构成金属可例示组成不同于基体金属的Mg合金以及Mg和Mg合金以外的金属如选自纯度不低于99%的Al、Cu、Ni中的一种金属和主要由Al、Cu、Ni构成的合金(含有超过50质量%的Al、Cu、Ni的合金)。

例如通过适当制备用于形成金属被覆层的金属板(下文中也称作被覆板)并使用钎焊、超声波焊接、包封铸造、压延(包层压延)、热压制、氧化物焊接和利用无机胶粘剂的接合中的至少一种技术，能够制造其中基体金属与金属被覆层的组成相互不同的复合构件。在制造其中基体金属与金属被覆层的组成相互相同的复合构件的情况中，也能够使用各种技术。在使用被覆板的情况中，通过压配等提前对在适当部分处形成通孔的一部分的金属板进行接合，能够容易地形成包含金属板的金属被覆层。

形成金属被覆层的区域及其厚度能够适当进行选择。例如，可例示在形成由上述复合材料制成的基板的表面中至少需要镀敷(plate out)的表面，具体地，其上要安装半导体元件的安装表面和与该安装表面相对并与冷却装置接触的冷却表面中的至少一种表面。另外，金属被覆层优选存在于其中形成通孔的区域的附近，使得上述形成通孔一部分的金属板周边的至少一部分接合到金属被覆层上。

各个金属被覆层的厚度可以与上述金属板的厚度不同，只要上述形成通孔一部分的金属板周边的至少一部分通过金属被覆层接合即可。然而，各个金属被覆层的厚度太大导致复合构件的热膨胀系数增大或复合构件的热导率下降。因此，厚度不大于2.5mm，尤其不大于1mm且进一步不大于0.5mm是优选的。厚度不小于1μm，尤其不小于0.05mm(50μm)且不大于0.1mm(100μm)，足以实现作为镀敷用基底的功能，且另外在复合构件的运送、安装等期间不易损坏金属被覆层。可以将金属被覆层形成为大厚度并可以通过抛光等设定期望的厚度。在此情况中，能够容易地改变用于对形成通孔的一部分的金属板的周边进行接合的金属被覆层的厚度。

作为包含金属板的形式，可例示其中通孔的内周面由与金属板相同类型的金属形成的形式。

根据上述形式，基本上整个通孔都由不同于基体金属的金属构成。特别地，通过使用上述具有高强度和高韧性的金属如Fe或其合金作为这种金属，通孔的构成金属基本接收100%的紧固构件的轴向力，因此能够抑制断裂等的发生、紧固构件轴向力的下降或蠕变的发生。这种形式能够以简化方式如通过形成复合构件，其后在复合构件中形成通孔，并将具有内孔的硬件如钳住紧固件压配在该通孔中来形成。在使用这种硬件的情况中，通过使用包含上述金属被覆层的形式，能够将所述硬件可靠地固定到复合构件上，这是优选的。

例如，另外通过在SiC多孔体中设置通孔，在该通孔中嵌入由与基体金属不同的金属构成的金属块，在制备SiC多孔体和基体金属的复合体的同时对所述金属块实施包封铸造，并在所述金属块中设置通孔，或通过对圆筒形金属块实施包封铸造，可得到一种复合构件，所述复合构件包含在基体金属和SiC的复合区域中通孔全体由与基体金属不同的金属构成的通孔。在将提前设置在圆筒形金属块中的孔用作通孔的情况中，不需要通过机械加工形成通孔的步骤。另外，还通过将金属块布置在铸模中，其后利用SiC粉末适当填充铸模以制备基体金属和SiC的复合体，同时实施金属块的包封铸造并按上述在金属块中设置通孔，可得到包含由与复合区域中的基体金属不同的金属构成的通孔的复合构件。

作为本发明的一种形式，可例示其中复合构件的热膨胀系数不低于4ppm/K且不高于8ppm/K并且复合构件的热导率不低于180W/m·K的形式。

通过如上所述提高SiC的填充率或设置网状结构部，能够得到具有高热导率κ和低热膨胀系数α的复合构件。尽管取决于SiC的含量、网状结构部的形式、基体金属的组成等，但能够得到具有不低于200W/m·K、尤其不低于250W/m·K且进一步不低于300W/m·K的热导率κ的复合构件。应注意，在将复合构件用作半导体元件等的散热构件的情况中，在其中不布置半导体元件等的部分以外的部分中，即在如上所述形成通孔的金属板等的一部分中测量热膨胀系数或热导率。通过由复合构件制造试验片并使用商购获得的仪器进行测量，能够容易地发现包括包含金属被覆层的形式的复合构件的热膨胀系数。或者，考虑到形成复合构件的各种材料的刚性等，基于复合规则，可对包含金属被覆层的复合构件的热膨胀系数进行计算。

在另一个方面中，本发明通过以上述在金属区域中包含通孔的形式设计用于通孔的构成材料来实现所述目的。具体地，本发明涉及由SiC和镁或镁合金的复合体制成的镁基复合构件，且该复合构件具有不含SiC但由镁或镁合金构成的金属区域并在该金属区域中具有通孔，通过所述通孔插入用于将所述复合构件连接到固定目标上的紧固构件。然后，形成通孔的至少一部分的材料与金属区域的构成材料不同。

根据上述构造，在由Mg或Mg合金构成的金属区域中设置通孔且所述通孔包含由上述特殊材料形成的部分，从而能够提高高温强度。因此，根据上述构造，即使实施热循环，固定状态仍不易因紧固构件轴向力的下降而松动且能够以稳定方式保持使得由所述复合构件形成的根据本发明的散热构件牢固固定到固定目标上的状态。由此，根据本发明的散热构件能够有效散逸源自半导体元件等的热且其具有优异的散热性能。另外，包含这种散热构件和安装在该散热构件上的半导体元件的根据本发明的半导体装置具有优异的散热性能。

能够将高温强度优异的各种材料用作用于形成通孔的至少一部分的材料，特别地，使得即使实施热循环固定状态也不易因紧固构件轴向力的下降而发生松动。例如，可例示金属(形成金属区域的基体金属以外的金属)。另外，还能够使用包含抗热性优异的树脂的有机材料，所述树脂包含氟塑料如PTFE(具有260℃温度上限的聚四氟乙烯)。

作为本发明另一个方面中的一种形式，可例示使得在金属区域厚度方向上的至少一部分中设置由与金属区域的构成材料不同的材料制成的埋设构件并在所述埋设构件中设置通孔的至少一部分的形式。

根据上述形式，源自紧固构件的轴向力起作用的通孔的至少一部分由与金属区域的构成材料即复合构件的基体金属(Mg或Mg合金)不同的材料形成。特别地，通过选择比基体金属的高温强度更优异的材料作为这种材料，尽管进行了热循环，但是能够抑制紧固构件的蠕变的发生或轴向力的下降。另外，由于形成通孔的至少一部分的埋设构件具有利用金属区域覆盖的外表面，所以其与金属区域的密切接触性能优异。因此，这种通孔能够充分地接收轴向力并能够抑制轴向力的松弛。

能够选择各种材料作为埋设构件的构成材料，然而，特别地，优选比金属区域的构成材料的高温强度更优异的材料。作为这种高强度材料，特别地，可例示包含Mg或Mg合金以外的金属如选自Fe、Ti、Mo、W、Nb和Ta中的一种金属或主要由所述金属构成的合金(例如不锈钢)的金属材料以及非金属材料如含有碳或碳纤维的材料。优选金属材料，因为其与金属区域的密切接触性能优异。在埋设构件由金属构成的情况中，使用例如在所述埋设构件的表面上具有绝缘层如氧化膜的埋设构件，能够因为在形成金属区域的基体金属与形成埋设构件的金属的不同类型金属之间的接触而减少电池腐蚀。例如，在将由不与Mg反应的材料如CaO构成的氧化膜用于氧化膜的情况中，在制备复合体之后所述氧化膜仍保持原样并充当绝缘层。另一方面，例如在将由与Mg反应的材料如SiO₂或有机氧化物构成的氧化膜用于氧化膜的情况中，在制备复合体时产生MgO且该反应产物MgO充当绝缘层。

应注意，由与形成金属区域且形成通孔的至少一部分的基体金属不同的材料构成的部分可以处于可从金属区域拆下的形式。然而，通过按上述设置埋设构件，不易从金属区域上脱落，另外，在连接到固定目标上时，不必布置单独的构件以接收紧固构件的轴向力并由此在固定中的操作性优异。

作为本发明另一个方面中的一种形式，与紧固构件的头部接触的通孔的至少一部分优选由与金属区域的构成金属不同的金属构成。

根据上述形式，与诸如螺栓的紧固构件的头部接触的部分即源自紧固构件的轴向力易于起作用的部分，由与金属区域的构成金属(基体金属)类型不同的金属构成。通过特殊选择高温强度比基体金属优异的金属作为这种金属(代表性地，上述诸如Fe的金属材料)，复合构件易于追随因紧固构件经历热循环发生热膨胀而导致的变形，可以抑制紧固构件的轴向力的下降和蠕变的发生，且能够提高固定到固定目标上的状态的可靠性。在这种形式中，例如上述埋设构件的一部分在金属区域的表面上露出，从而使得该露出区域充当与所述头部接触的部分。

作为本发明另一个方面中的一种形式，可例示埋设构件具有金属板的形式、或埋设构件存在于金属区域厚度方向上的整个长度上的形式或埋设构件的至少一部分含有金属纤维的形式。

能够适当选择埋设构件的形式，例如可例示包含金属板、金属块如圆柱体或圆筒体的金属块、具有以金属板和金属块的组合为基础的复杂三维形状的物体(例如具有内孔的硬件如钳住紧固件)、或由与金属区域的构成金属不同的金属构成的金属纤维的形式，以及包含金属板或金属块与金属纤维两者的形式。作为这些埋设构件的构成材料，能够适当使用上述高温强度优异的金属材料如Fe。

作为包含金属板的形式，尤其是仅包含金属板的形式，能够减少基体金属以外的金属的含量，并能够得到轻质复合构件。另外，在包含金属板的形式中，采用使得金属板的一个表面在金属区域的表面处露出且该露出表面充当与上述紧固构件的头部接触的部分的形式，从而使得金属板能够充分接收紧固构件的轴向力，这是优选的。特别地，通过将露出面积设定为在紧固构件被紧固且该紧固构件的头部与露出区域接触的状态下使得金属板从该头部的周边突出的尺寸，能够充分接收紧固构件的轴向力，抑制将紧固构件的轴向力局部施加到通孔附近，且能够分散轴向力。在露出面积更大时，能够充分接收紧固构件的轴向力，然而，在使用复合构件作为半导体元件等的散热构件中，优选在不会造成承载诸如半导体元件的部件的面积下降的范围内适当选择面积。例如，能够采用使得在俯视图中金属板中的露出面积(除了通孔以外的环形面积)可以大于紧固构件的头部的面积的形式。露出面积大于头部面积的10%以上、进一步15%以上且尤其20%以上，能够如上所述有效抑制将紧固构件的轴向力局部施加到通孔附近。或者，在金属板由高硬度材料如铁或其合金形成的情况中，可以预期，即使形式为使得露出面积小于头部面积的形式，厚度大至一定程度仍能够如上所述有效抑制将紧固构件的轴向力局部施加到通孔附近上。金属板的厚度和形状能够适当选择。

在包含金属块的形式中，能够易于使得接收紧固构件的轴向力的区域更大且能够降低施加到金属区域上的轴向力。例如，埋设构件能够处于使得其仅存在于金属区域的厚度方向上的一部分中且通孔的至少一个开口部由金属区域的构成金属构成的形式，即处于使得通孔由埋设构件的构成材料和金属区域的构成材料构成的形式。在该形式中，存在于金属区域一部分中的埋设构件能够降低施加到金属区域上的轴向力，另外，其中存在该埋设构件的部分的表面由金属区域的构成金属形成，从而获得良好的外观，易于实施诸如镀敷或研磨的加工，或在后述包含金属被覆层的形式的情况中，复合构件的表面可以基本仅由金属构成。或者，所述形式可使得埋设构件存在于金属区域厚度方向上的整个长度上，即，使得埋设构件的相对端面在金属区域的表面处露出且通孔由埋设构件的构成材料构成。在这种形式中，埋设构件基本接收100%的紧固构件的轴向力，并能够有效抑制紧固构件的轴向力的下降和蠕变的发生。能够适当选择金属块的尺寸和形状。例如，通过使用金属块的外形不规则的奇特形状的圆柱体，可提高金属块与金属区域之间的接触面积，另外，所述金属块与所述金属区域相互三维咬合。由此，由于将金属块保持在金属区域中的能力增强，所以可以提高金属块与形成金属区域的基体金属之间的密切接触性能。

在包含金属纤维的形式中，埋设构件的机械特性会容易地随金属纤维的填充程度而改变。金属纤维的填充率低会如上所述有助于轻量化，且高填充率和大填充区域，特别是在金属区域厚度方向上的整个长度上存在金属纤维，如上所述能够有效地有助于降低施加到金属区域上的轴向力。在这种形式中，金属区域的构成金属浸渗在金属纤维之间，使得由金属纤维制成的埋设构件与金属区域的构成金属之间的密切接触性能优异。另外，金属纤维易于形成期望的形状且其易于使用。

在本发明的还另一个方面中的镁基复合构件具有通孔，通过所述通孔插入用于连接固定目标的紧固构件，且所述镁基复合构件具有基板和接收部。所述基板由复合材料构成并具有贯通部，所述复合材料是作为镁和镁合金中的任一种的基体金属与作为分散在所述基体金属中的SiC粒子的SiC的复合体。所述接收部连接到所述基板的贯通部上，具有通孔并由与基体金属不同的金属材料构成。

根据上述构造，当紧固构件被紧固时，设置在接收部而不是基板中的通孔接收紧固力。因此，能够防止在设置在基板中的通孔直接接收紧固力的情况中会发生的在通孔周围的基板断裂。另外，由于基板中的SiC作为分散在基体金属中的SiC粒子存在，所以当施加外力时各个粒子在一定程度上能够独立发生位移。因此，与形成将SiC相互结合的网状结构部的情况相比，不易发生基板断裂。而且，由于接收部由与基体金属不同的金属材料构成，所以接收部的材料可以与镁和镁合金中的任一种都不同，因此，能够选择紧固构件的轴向力不易下降的材料。由此，即使对镁基复合构件进行热循环，固定状态仍不易因紧固构件轴向力的下降而松动。因此，根据上述构造，由复合构件形成的根据本发明的散热构件能够牢固固定到固定目标上且这种固定状态能够以稳定方式长期保持。由此，根据本发明的散热构件能够充分散逸源自半导体元件等的热且其散热性能优异。另外，包含这种散热构件和安装在该散热构件上的半导体元件的根据本发明的半导体装置具有优异的散热性能。

例如利用将溶解的基体金属倒入高密度填充的SiC粒子中的制造方法，可以容易地提高SiC在复合材料中的体积比。该比例能够超过60体积%且进一步超过75体积%。

接收部可具有掩埋在基板中的突起。在这种突起充当锚时，接收部不易与基板分离。

所述贯通部可以为设置在基板中的孔部分。由于接收部的整个周边由此被基板包围，所以接收部不易与基板分离。或者，贯通部可以是设置在基板中的切口部。由此，可以将接收部连接到设置在基板中的切口上，而不是设置在基板中的通孔上。在将连接接收部的通孔设置在基板中的情况中，相对于通孔位于外部的基板部分更易于断裂。然而，在将接收部连接到切口上的情况中，不必设置用于连接接收部的通孔，因此能够防止这种断裂。

发明效果

根据本发明的复合构件和由这种复合构件形成的根据本发明的散热构件能够牢固固定到固定目标上。根据本发明的半导体装置通过包含所述散热构件而具有优异的热特性。

附图说明

图1A是显示实施方案1中的复合构件的综览的俯视图。

图1B是沿图1A中的线IB-IB的示意性横断面视图。

图2A是显示实施方案2中的复合构件的综览的俯视图。

图2B是沿图2A中的线IIB-IIB的示意性横断面视图。

图3A是显示实施方案3中的复合构件的综览的俯视图。

图3B是沿图3A中的线IIIB-IIIB的示意性横断面视图。

图4A是显示实施方案4中的复合构件的综览的俯视图。

图4B是沿图4A中的线IVB-IVB的示意性横断面视图。

图5A是显示实施方案5中的复合构件的综览的俯视图。

图5B是沿图5A中的线VB-VB的示意性横断面视图。

图6A是显示实施方案6中复合构件的综览的俯视图。

图6B是沿图6A中的线VIB-VIB的示意性横断面视图。

图7A是显示实施方案7中的复合构件的综览的俯视图。

图7B是沿图7A中的线VIIB-VIIB的示意性横断面视图。

图8A是显示实施方案8中的复合构件的综览的俯视图。

图8B是沿图8A中的线VIIIB-VIIIB的示意性横断面视图。

图9A是显示实施方案9中的复合构件的综览的俯视图。

图9B是沿图9A中的线IXB-IXB的示意性横断面视图。

图10是显示实施方案10中的复合构件的综览的俯视图。

图11是显示实施方案11中的散热构件和半导体装置的综览的横断面视图。

图12A是显示在试验例1中使用的用于比较的复合构件的综览的俯视图。

图12B是沿图12A中的线XIIB-XIIB的示意性横断面视图。

图13A是显示在试验例2中使用的用于比较的复合构件的综览的俯视图。

图13B是沿图13A中的线XIIIB-XIIIB的示意性横断面视图。

具体实施方式

下文中对本发明的实施方案进行说明。

首先，对实施方案1～3的共有内容进行说明。

<<复合构件>>

作为根据本发明的复合构件的形式，可例示包含仅由代表基体金属的镁或镁合金与无机非金属材料(主要是SiC)的复合体制成的复合材料构成的基板的形式以及包含基板和覆盖该基板的至少一个表面的金属被覆层的形式。由于上面已经对金属被覆层进行了描述，所以本文中将对基板进行详细描述。

[基体金属]

作为所述基板中的基体金属的成分，采用由99.8质量%以上的Mg与杂质构成的所谓的纯镁、或由添加元素与剩余物Mg和杂质构成的镁合金。其中采用纯镁作为基体金属的情况比其中采用合金的情况具有以下优点：(1)提高了复合构件的热传导性能和(2)因为在凝固时不易发生诸如结晶产物不均匀析出的问题，因此易于获得具有均匀组织的基板。在采用镁合金作为基体金属的情况中，液相线温度降低，因此能够降低熔融时的温度，另外能够提高基板的抗腐蚀性和机械特性(例如强度)。作为添加元素，可例示Li、Ag、Ni、Ca、Al、Zn、Mn、Si、Cu和Zr中的至少一种。这些元素的含量增加会导致热导率降低，因此这些元素总计不超过20质量%(设所述基体金属为100质量%；下文中关于添加元素的含量也同样理解)。特别优选Al为3质量%以下，Zn为5质量%以下，其它元素中的各种元素为10质量%以下。添加Li对于复合构件的轻量化和提高加工性是有效的。可使用已知的镁合金如AZ型、AS型、AM型、ZK型、ZC型或LA型。准备基体金属的原料以获得期望的组成。

[无机非金属材料]

<组成>

在基板中含有SiC。SiC实现如下优异效果：(1)其热膨胀系数为约3ppm/K～约4ppm/K，这接近于半导体元件或其周边部件的热膨胀系数；(2)在无机非金属材料中热导率特别高(单晶：约390W/m·K～约490W/m·K)；(3)各种形状和大小的粉末或烧结体可以商购获得；且(4)机械强度高。除了上述以外，还可含有热膨胀系数比Mg小、热传导性能优异且不易与Mg反应的无机非金属材料如Si₃N₄、Si、MgO、Mg₃N₂、Mg₂Si、MgB₂、MgCl₂、Al₂O₃、AlN、CaO、CaCl₂、ZrO₂、金刚石、石墨、h-BN、c-BN、B₄C、Y₂O₃和NaCl中的至少一种材料。SiC以外的无机非金属材料例如作为网状结构部而存在。

<存在状态>

作为在由SiC和基体金属构成的基板中的SiC的存在状态，代表性地可例示随机分散在基体金属中的形式(下文中称为分散形式)或通过网状结构部结合的形式(下文中称为结合形式)。特别地在结合形式中，优选SiC整体通过网状结构部连接而连续且SiC与SiC之间的间隙填充有基体金属的形式，即，如果应该将基体金属从基板除去则具有开孔的多孔体。该多孔体优选具有更少的闭孔。具体地，闭孔相对于基板中的无机非金属材料的总体积的比例优选为10体积%以下，优选为3体积%以下。关于基板中的无机非金属材料，用作原料的无机非金属材料几乎以其原来的状态存在。因此，当使用如上所述具有很少闭孔的多孔体作为原料时，能够充分确保用于利用基体金属熔融物对多孔体进行熔渗的通道且得到的基板自身的孔更少，因为开孔填充有基体金属。通过包含具有更少孔的基板，该复合构件的热导率更高。基板中网状结构部的存在或闭孔的比例能够通过例如用光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)观察所述复合构件的横断面来检查或测定。

<含量>

在由SiC和基体金属构成的基板中SiC的含量能够适当选择。当SiC的含量更大时，热导率κ易于变高，并且热膨胀系数α易于更小。因此，考虑到热特性，在将基板定义为100体积%的条件下，SiC的含量期望地不低于50体积%，特别地高于70体积%，进一步不低于75体积%，尤其不低于80体积%，优选不低于85体积%。当SiC的含量高于70体积%时，复合构件能够具有与半导体元件及其周边部件一样高的热膨胀系数(约4ppm/K～约8ppm/K)和不低于180W/m·K的热导率。由于这种复合构件还具有优异的散热性能并同时具有适用于半导体元件等的低热膨胀系数，所以其能够适合地用作半导体元件的散热构件。此外，热膨胀系数与半导体元件及其周边部件的匹配性优异的复合构件具有在与半导体元件等的接合部分中产生的低热应力，另外，通过如上所述采用特殊材料作为通孔的构成材料能够充分保持指定的接合强度。由此，能够提高包含散热构件的半导体装置的可靠性。另外，热传导性能优异的复合构件不仅能够提高作为散热构件的可靠性，还能够实现散热构件尺寸的下降，因此其还能够有助于半导体装置的尺寸下降。然而，考虑到工业生产率，认为约80体积%～约90体积%的SiC含量是实用的。

<网状结构部>

在具有网状结构部的形式中，除了上述SiC以外，网状结构部的构成材料还包含无机非金属材料如氮化硅(Si₃N₄)、镁化合物(例如MgB₂、MgO或Mg₃N₂)、其它氮化物(例如BN和AlN)和氧化物(例如CaO)，以及金属材料如Mo。由于Si₃N₄的热膨胀系数低，所以当网状结构部由Si₃N₄构成时，能够得到热膨胀系数进一步降低的复合构件。

如上所述，根据制造条件，网状结构部的厚度能够发生改变。在复合构件的横断面中任取具有指定长度的任一线段的条件下，将网状结构部的厚度定义为由SiC和网状结构部构成的SiC集合体的轮廓线与所述线段交叉的部分的长度，即所述轮廓线与所述线段的交点中相邻交点之间的长度。所述交点间的长度较长即网络结构部较粗时，具有热特性优异、特别是热膨胀系数减小的倾向。所述交点间的长度较短即网络结构部较细时，具有机械特性优异、特别是拉伸强度或弯曲强度高的倾向。在网络结构部变粗时，所述线段中的交点数变少。因此，在复合构件的横断面中，相对于复合构件的实际尺寸任取长度1mm的线段，可以将其中由SiC和网状结构部构成的SiC集合体的轮廓线与线段之间的交点数满足不大于50的值的复合构件定义为具有粗网状结构部的复合构件。

<基板的厚度>

由SiC和基体金属构成的基板的厚度能够适当选择。然而，在用作半导体元件的散热构件的情况中，所述厚度优选为10mm以下，特别优选为5mm以下。

[通孔]

设置在基板中或包含所述基板和金属被覆层的复合构件中的通孔的尺寸或通孔的数目能够适当选择，且不是特殊的问题。另外，通孔可以是带螺纹的螺丝孔和具有不带螺纹的平滑表面的孔中的任一种。此外，所述通孔可处于诸如经历了尖底扩孔的形式。作为尖底扩孔的结果，诸如螺栓头的紧固构件的头部不从复合构件的表面突出，且能够实现处于固定到固定目标上的状态的平滑表面。

<<制造方法>>

代表性地利用包括如下的制造方法能够制造根据本发明的复合构件：通过使用SiC粉末形成SiC集合体的成型步骤；通过利用熔融的镁或镁合金(下文中称作基体金属熔融物)熔渗收纳在铸模中的SiC集合体来制备复合体的复合步骤；以及形成通孔的孔形成步骤，通过所述通孔插入用于将得到的复合构件连接到固定目标上的紧固构件。在制造具有网状结构部的处于结合形式的复合构件中，按上述或利用后述的适当方法形成网状结构部。在制造具有金属被覆层的复合构件中，利用如上所述的适当方法形成金属被覆层。

[原料]

可以将上述纯镁或镁合金的锭块适合地用作基体金属。作为SiC集合体的原料，可以主要使用SiC粉末。特别地，优选具有不小于1μm且不大于3000μm且尤其是不小于10μm且不大于200μm的平均粒度(在纤维状的情况中是平均短径)的粒子状或纤维状SiC粉末，因为粉末集合体易于制造。使用合并的具有不同平均粒度的多种粉末易于提高SiC的填充率。由于复合构件中的SiC的含量基本等于原料的量，所以应以使得复合构件具有期望的热特性的方式适当选择原料的量。另外，应以使得复合构件(基板)具有指定形状的方式适当选择填充有原料粉末的模具的形状或其中制备SiC集合体与基体金属的复合体的铸模的形状。

[成型步骤]

SiC集合体的形式包括粉末成型体和通过对粉末成型体进行烧结而得到的烧结体(代表性地，具有网状结构部的SiC多孔体)。在将复合构件中的SiC的含量提高至50体积%以上且尤其是提高至超过70体积%的情况中，能够适当地将粉浆浇铸、加压成形和刮刀法用于形成粉末成型体，且得到的粉末成型体具有足以用于处理的强度。在复合构件中的SiC的含量低的情况中，利用穿刺放液等也能够充分形成粉末成型体。

烧结条件包括例如(1)真空气氛，加热温度800℃～小于1300℃，保持时间约10分钟～约2小时；和(2)大气气氛，加热温度800～1500℃，保持时间约10分钟～约2小时。通过在上述烧结条件下进行烧结或通过实施用于形成上述网状结构部的热处理，有利地：(1)得到比粉末成型体的强度更高，收纳于铸模等中时不易产生碎屑等且易于进行处理的烧结体；(2)能够容易地制造多孔体；和(3)通过调节烧结温度或保持时间以使得烧结体致密，能够提高SiC的填充率并由此易于得到SiC含量不低于70体积%的复合构件。然而，在相对低温的烧结条件(1)、(2)下，倾向于获得不具有网状结构部的处于分散形式的复合构件。

可使用商购获得的SiC烧结体作为SiC集合体。在此情况中，应适当选择具有能够存在于复合构件中的网状结构部并具有用于熔渗基体金属熔融物的开孔的烧结体以作为SiC烧结体。

作为形成具有网状结构部的SiC集合体的方法，除了实施上述热处理的方法之外，例如，还可以例示如下方法。

(1)通过使用SiC粉末和由Si粉末或含Si化合物构成的粉末的粉末混合物形成含Si的粉末成型体，在氮气气氛中将该粉末成型体进行热处理以产生氮化硅并利用这种氮化硅形成网状结构部的方法。

利用该方法，即使将热处理温度设定为低至约800℃～约1800℃的温度，SiC仍能够相互充分结合，另外，能够使所述网状结构部粗。通过使用含Si的氧化物如由陶瓷构成的添加剂，例如SiO₂、H₂SiO₃和Na₂SiO₃并通过将该氧化物还原，也能够形成含Si的粉末成型体。

(2)制造上述无机非金属材料(例如聚碳硅烷和金属醇盐)前体的溶液并利用所述溶液对粉末成型体进行浸渗，随后加热，从而由所述前体产生形成网状结构部的无机非金属材料(例如SiC、MgO、CaO)的方法。

利用该方法，能够在相对低温下制造网状结构部，另外，在新制造SiC的情况中，能够提高SiC的密度。

(3)利用SiC粉末与含有硼和氧中至少一种的反应用粉末(例如，诸如硼的单质元素、BN、TiB₂、硼酸(B₂O₃)和四硼酸钠(Na₂B₄O₅(OH)₄·8H₂O)的粉末，氧化物、硼化物和硼氧化物的粉末)的粉末混合物形成粉末成型体，作为基体金属熔融物与反应用粉末之间的反应的结果而产生新的无机非金属材料并由该产物形成网状结构部的方法。

利用该方法，在形成网状结构部中，不需要单独的热处理或加热。

(4)利用SiC粉末和用于因与氮或氧反应而产生氧化物或氮化物的前体粉末(例如SiCl₄、有机Si化合物)的粉末混合物形成粉末成型体，将该粉末成型体进行热处理以产生氧化物或氮化物并由该产物形成网状结构部的方法。

利用该方法，能够在相对低温下制造网状结构部。

在制造仅由SiC粉末构成的SiC粉末成型体之后，利用其中将单独准备的Si粉末、前体粉末、反应用粉末等混合在诸如水的溶剂中的混合溶液(例如水溶液)浸渗SiC粉末成型体，然后对溶剂进行干燥。于是，易于将诸如Si的期望物质均匀分散在粉末成型体中。

<氧化膜的形成>

此外，通过利用具有在其表面上形成的氧化膜的SiC集合体作为SiC集合体，能够提高SiC集合体与基体金属之间的润湿性，这是优选的。即使当SiC含量高且SiC与SiC之间的间隙非常小时，基体金属熔融物仍能够因毛细管现象而容易地渗透包含氧化膜的SiC集合体。在得到具有网状结构部的复合构件中，优选在制造诸如烧结体的SiC集合体之后设置形成氧化膜的氧化步骤。在得到不具有网状结构部的复合构件中，在诸如SiC粉末的原料粉末上形成氧化膜并然后利用包含氧化膜的粉末形成SiC集合体(粉末成型体)。

在粉末的情况中和在烧结体的情况等中，形成氧化膜的条件是通用的，且加热温度优选不低于700℃，特别不低于750℃，进一步不低于800℃，尤其不低于850℃，进一步优选不低于875℃且不高于1000℃。另外，优选以使得氧化膜对原料SiC的质量比为不低于0.4%且不高于1.5%(氧化膜的厚度：约50nm～约300nm)、特别是不高于1.0%的方式形成氧化膜。当使用包含氧化膜的SiC集合体作为原料时，在得到的复合构件中SiC附近的部分(从SiC集合体的轮廓线起100～300nm以内的区域)倾向于比所述附近部分以外的部分的氧浓度更高。

[复合步骤]

通过将SiC集合体收纳在铸模中，利用基体金属熔融物对所述SiC集合体进行熔渗，其后使得基体金属凝固，能够得到复合构件(基板)。特别地，在制造处于一体地包含形成通孔的一部分的金属板的形式的复合构件的情况中，将所述金属板与所述SiC集合体一起收纳在铸模中，制备SiC集合体与基体金属熔融物的复合体，由此将金属板一体化，其中通过所述通孔插入紧固构件。

如果在不高于大气压(约0.1MPa(1atm))的压力下的气氛中实施所述复合步骤，则不易摄入气氛中的气体且不易伴随气体的摄入而产生气孔。由于Mg的蒸气压高，因此如果设置高真空状态则难以处理基体金属熔融物。因此，在将所述复合步骤中气氛的压力设定为小于大气压的情况中，优选不低于0.1×10^-5Mpa的压力。或者，如果在诸如Ar的惰性气氛中实施所述复合步骤，特别地，能够防止Mg成分与气氛气体之间的反应并能够抑制因反应产物的存在而引起的热特性的劣化。在使用镁(纯Mg)作为基体金属的情况中，熔渗温度优选不低于650℃。在熔渗温度更高时，润湿性提高，因此优选熔渗温度不低于700℃，、特别地不低于800℃、进一步不低于850℃。然而，如果熔渗温度超过超过1000℃，则会造成诸如缩孔或气孔的缺陷，或者Mg可能发生沸腾。因此熔渗温度优选不高于1000℃。此外，为了抑制过量氧化膜的生成或结晶产物的生成，进一步优选熔渗温度不高于900℃。

[孔形成步骤]

通过机械加工在得到的复合构件中的期望位置处形成通孔，通过所述通孔插入诸如螺栓的紧固构件。特别地，通过使用放电机械加工，即使在存在SiC的复合构件的区域中形成通孔的情况中仍能够容易地设置通孔。在以与复合构件(基板)一体化的方式设置形成通孔一部分的金属板的形式中，通过在金属板中以及在由SiC和基体金属构成的基板中设置通孔，可以容易地设置从金属板连通到基板的通孔。在使用具有内孔的硬件如垫圈或钳住紧固件的形式中，将孔设置在基板中，其后，适当布置硬件，从而能够形成从所述硬件连续到设置在基板中的孔的通孔或连通复合构件的正面和背面的通孔。在通孔的至少一部分由上述树脂形成的情况中，例如在基板中设置孔，其后利用树脂对所述孔进行填充，并在该填充的树脂部分中设置通孔。然后，能够容易地形成由树脂形成的通孔。由于通孔由树脂形成，所以由于不同类型金属之间的接触而造成的电池腐蚀不能发生。

下文中参考附图对本发明的具体实施方案1～3进行描述。附图中相同的参考符号表示具有相同名称的部件。应注意，为了便于理解，在附图中以放大的方式显示金属被覆层或通孔。

[实施方案1]

参考图1A和1B对实施方案1中的镁基复合构件1A(也称作复合构件)进行说明。复合构件1A是包含由复合材料构成的基板10和由镁构成的并基本覆盖基板10的整个表面的金属被覆层11的镁基复合构件，所述复合材料是镁和SiC的复合体，且所述复合构件1A包含通孔20A，通过所述通孔20A插入用于将复合构件1A连接到固定目标(未示出)上的螺栓(紧固构件)100。这种复合构件1A的特征在于通孔20A的形式。下文中主要对通孔20A进行说明。

复合构件1A具有在基板10中将SiC相互结合的网状结构部，且基板10中的SiC由于所述网状结构部而基本整体上处于连续形式。在其中存在网状结构部的复合构件1A的区域中，设置从覆盖基板10的一个表面的金属被覆层11贯通基板10并到达覆盖基板10的另一个表面的金属被覆层11的孔(基板孔)(下文中称作基底孔21)。布置具有内孔22h(接收部孔)的金属板22(接收部)以包围基底孔21的外周，且通孔20A由基底孔21和金属板22中的内孔22h构成。

金属板22是由不锈钢制成的垫圈，其外径稍大于根据螺栓100的尺寸限定的标准尺寸。因此，当将螺栓100紧固以使得螺栓100的头部与金属板22接触时，如图1B中所示，金属板22从头部周边充分突出。可以将在俯视图中面积比螺栓100的头部的面积大至少10%的金属板适合地用作这种金属板22。

通过将螺栓100插入通孔20A中并紧固该螺栓100，将复合构件1A连接到固定目标上。在固定到固定目标上的状态中，螺栓100的头部与金属板22相接触，如上所述。即，在复合构件1A中，与螺栓100的头部接触的通孔20A的部分由不同于基体金属(此处是镁)的金属(此处是不锈钢)构成。

按如下制造复合构件1A。准备由99.8质量%以上的Mg和杂质构成的纯镁锭块(商购获得的产品)和作为SiC集合体的商购获得的SiC烧结体(具有由SiC构成的网状结构部的SiC多孔体；相对密度80%，190mm长×140mm宽×4mm厚)以作为原料。

在875℃×2小时下将准备的SiC集合体进行氧化处理以形成氧化膜，从而提高与熔融的纯镁的润湿性。可不实施氧化处理的步骤。

将SiC集合体收纳于模具中，使熔融的纯镁熔渗到SiC集合体中，然后使纯镁凝固。

所述铸模由碳制成，是在一个方向上具有开口的平行六面体形箱体，且是通过将多个分割片组合成一体而形成的。该铸模的内部空间用作SiC集合体的收纳空间。准备具有0.5mm直径φ的不锈钢丝以作为隔片并使用具有内部空间的铸模，所述内部空间足够大而足以在所述SiC集合体与所述铸模之间布置隔片。将SiC集合体收纳在该铸模中并使用隔片将SiC集合体固定到铸模上，使得将SiC集合体布置在铸模中的适当位置处。由于利用隔片将SiC集合体固定到铸模上，所以以稳定的方式将SiC集合体布置在铸模中并在SiC集合体与铸模之间在板状SiC集合体的正面与背面上并沿其周边容易地设置尺寸与隔片的尺寸(此处是直径)相对应的间隙(此处为0.5mm的间隙)。

也可以不采用分割片组合的构造而利用一体成型的铸模。此外，在此，在对铸模的内表面与SiC集合体接触的部分涂布商购获得的脱模剂之后，将所述SiC集合体收纳于铸模中。通过涂布脱模剂，能够易于取出复合构件。该脱模剂的涂布步骤也可以不实施。

所述铸模具有与开口部的周边连接的锭块载置部，在该锭块载置部上布置准备的锭块。通过将该铸模加热至指定温度，使锭块熔融。铸模的加热通过将铸模装入能够加热的气氛炉中来进行。

在此，调节所述气氛炉，使熔渗温度设定为775℃、气氛设定为Ar气氛、气氛压力设定为大气压。熔融的纯镁通过铸模的开口部分流入铸模的内部空间中且熔渗到布置在内部空间的SiC集合体中。另外，在熔融的纯镁流入由隔片设置的铸模与SiC集合体之间的间隙中时，在复合基板10的两个相对表面上并沿其周边形成由纯镁构成的金属被覆层11。

在熔渗之后，将铸模冷却，由此使纯镁凝固。在此，以从铸模底部向开口部在一个方向上进行冷却的方式积极地冷却底部侧。通过进行这种冷却，即使在大型复合构件中仍能够减少内部缺陷并可得到高品质的复合构件。在小型复合构件的情况中，即使不按上述在一个方向上进行冷却仍能够得到高品质的复合构件。

通过机械加工(此处为放电机械加工)在得到的复合产物(190mm长×140mm宽×5mm厚)中的期望位置处形成基底孔21。此处，在复合构件1A各个长边侧上设置四个基底孔21，即设置总计8个基底孔21。然后，通过在基底孔21周围布置金属板22，得到其中通孔20A的一部分由不同于基体金属的金属构成的复合构件1A。

在按上述构造的复合构件1A中，通孔20A的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此复合构件1A能够在金属板22处充分接收螺栓100的紧固力。特别地，在复合构件1A中，金属板22具有足以从螺栓100的周边突出的尺寸。因此，即使当复合构件1A处于具有使得SiC相互结合的网状结构部的形式时，所述复合构件1A仍能够有效防止在紧固螺栓10时在基底孔21附近产生断裂。另外，由于与螺栓100的头部接触的部分由高强度和高韧性的金属构成，所以即使当将复合构件1A进行热循环时，蠕变仍不易发生或仍能够防止螺栓100轴向力的下降，由此固定到固定目标上的状态不易松动。因此，可以预期，复合构件1A能够由于初始固定而长期保持牢固固定到固定目标上的状态。

通过EDX仪器对得到的复合构件1A的成分进行检验。结果成分为Mg和SiC以及不可避免的杂质剩余物，其与所使用的原料相同。此外，对得到的复合构件1A实施CP(Cross-section Polisher，横断面抛光)加工以使得横断面露出，在SEM观察中对其进行检验。结果，复合构件1A中的SiC呈现网状外观且SiC相互直接结合。即，得到了网状结构部由SiC形成的多孔体，这与所用原料的烧结体中相同。用光学显微镜对得到的复合构件1A的横断面进行观察。结果能够确认，在SiC与SiC之间的间隙中熔渗有纯镁且在基板10的表面上设置有由纯镁构成的金属被覆层11。而且，用EDX仪器对基板10中的基体金属和金属被覆层11的构成金属的组成进行了检验，结果所述组成相同(纯镁)。此外可确认，在横断面的观察图像中，在基板10的两个表面上形成的各个金属被覆层11都具有与基板10中的纯镁连续的组织。另外，通过使用横断面的观察图像测量了各个金属被覆层11的厚度。结果可确认，厚度为约0.5mm(500μm)，这基本与上述隔片的尺寸相匹配。

另外，对得到的复合构件1A中基板10部分的SiC含量进行了测量且其为80体积%。关于SiC的含量，用光学显微镜(50倍)观察复合构件的任意横断面，用商购获得的图像分析仪器对观察的图像进行图像处理，求得该横断面中的SiC的总面积，将通过将该总面积换算成体积比而获得的值用作基于该横断面的体积比(面积比≈体积比)，求得n=3的横断面的体积比，并计算其平均值。

而且，对得到的复合构件1A测定热膨胀系数α(ppm/K)和热导率κ(W/m·K)，热膨胀系数α为5.1ppm/K且热导率κ为250W/m·K。热膨胀系数和热导率通过从得到的复合构件1A中切割试验片并使用商购获得的测量仪器来测定。热膨胀系数在30℃～150℃的范围内进行测定。

由上述可知，得到的复合构件1A与热膨胀系数为约4ppm/K的半导体元件及其周边部件的匹配性优异，热导率也高且热特性优异。另外，能够按上述将复合构件1A牢固固定到固定目标上。因此，可以预期，可以将复合构件1A适合地用作半导体元件的散热构件的构成材料。

此外，由于复合构件1A在基板10的两个表面上都具有金属被覆层11，所以通过电镀能够容易地在其上设置Ni镀层等并可以通过镀敷提高焊接性。此外，由于复合构件1A具有由单种金属构成的整个表面(包含金属被覆层11)，所以能够容易地对其进行表面加工如表面抛光、研磨等。

尽管将商购获得的SiC烧结体用作实施方案1中的SiC集合体，但是例如通过例如制造粉末成型体并然后将所述成型体按上述适当进行热处理可以制造SiC烧结体，后面描述的实施方案2和3也是同样的情况。

另外，尽管在实施方案1中已经对包含金属被覆层的形式进行了描述，但是还可应用不含金属被覆层而仅含基板的形式。在此情况中，例如，作为铸模，能够例示在将SiC集合体收纳在铸模中时具有尺寸与SiC集合体相符的内部空间并在SiC集合体与铸模之间基本不具有间隙的铸模。或者，可以为使得仅在基板的任一个表面上设置金属被覆层的形式。在此情况中，应该将上述隔片仅布置在SiC集合体的一个表面上。在后述实施方案2和3中，优选在至少一个表面上设置金属被覆层。通过在形成金属被覆层中适当选择隔片的厚度或形状，能够容易地改变金属被覆层的厚度或形成区域。

[实施方案2]

参考图2A和2B对实施方案2中的镁基复合构件1B进行说明。复合构件1B的基本构造与实施方案1中的复合构件1A相同，且复合构件1B包含由复合材料构成的基板10和由镁构成的金属被覆层11，所述复合材料是镁和SiC的复合体。另外，复合构件1B在存在将SiC相互结合的网状结构部的区域中还包含通孔20B，通过所述通孔插入螺栓100。实施方案2中的复合构件1B与实施方案1中的复合构件1A在通孔20B的形式方面不同。下文中主要对通孔20B进行描述，且不再对与实施方案1中相同的特征进行详细描述。

在复合构件1B中，在存在于基板10的正面和背面上的金属被覆层11中在各个相对位置处布置由不锈钢制成的金属板23(接收部)，使得金属板23的一个表面在金属被覆层11的表面处露出，且将金属板23的周边接合到金属被覆层11上。设置通孔20B以从布置在基板10的一个表面上的金属板23贯通基板10而到达布置在基板10的另一个表面上的金属板23。即，通孔20B由设置在基板10中的基板孔10h和设置在两个金属板23的各个金属板中的板孔23h(接收部孔)。于是，在复合构件1B中同样，与螺栓100的头部接触的通孔20B的一部分由不同于基体金属(此处是纯镁)的金属(此处是不锈钢)构成。

金属板23是]形的弯曲板，将其布置为夹住基板10的正面和背面。金属板23的厚度基本与金属被覆层11的相同。另外，布置在基板10的正面和背面上并通过金属被覆层11露出的金属板23的部分的面积具有在紧固螺栓100且其头部与金属板23接触时，足以使得金属板23从螺栓100的头部周边突出的尺寸，如图2B中所示。将在俯视图中面积比螺栓100头部的面积大至少10%的金属板适合地用作这种金属板23。

能够以与上述实施方案1中的复合构件1A类似的方式制造复合构件1B。应注意，在复合构件1B中，金属板23还在形成上述金属被覆层中充当隔片。具体地，在SiC集合体的期望位置处连接]形的金属板23，使得其夹住SiC集合体，并以这种状态将SiC集合体收纳在上述铸模中。通过这样做，SiC集合体由于金属板23而以稳定方式布置在铸模中，且在SiC集合体与铸模之间在板状SiC集合体的正面和背面上并沿其周边，易于设置符合金属板23的厚度的间隙(此处为0.5mm的间隙)。然后，通过如上所述制备SiC集合体与基体金属熔融物的复合体以由此形成基板10并使得熔融物流入间隙中，可形成金属被覆层11，并同时实施金属板23的包封铸造。由此，金属板23接合到基板10和金属被覆层11上并与其一体化。

使得处于]形的金属板23的表面在得到的复合构件1B(190mm长×140mm宽×5mm厚)的正面和背面的一部分处以及其周边部的一部分处露出。通过在该复合构件1B中露出的金属板23中并在由金属板23夹住的基板10的部分中进行机械加工(此处为放电机械加工)而形成通孔20B。此处，在复合构件1B的各个长边侧上设置四个通孔20B，即设置总计8个通孔20B。

在按上述构造的复合构件1B中，通孔20B的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此复合构件1B能够在金属板23处充分接收螺栓100的紧固力。特别地，在复合构件1B中同样，金属板23具有足以从螺栓100的周边突出的尺寸。因此，也预期复合构件1B：(1)即使复合构件1B处于具有使得SiC相互结合的网状结构部的形式时，其仍能够防止在紧固螺栓100时在基板孔10h附近产生断裂；和(2)即使将复合构件1B进行热循环，固定状态也不易松动。另外，复合构件1B包含在其正面和背面上的金属板23且在将其连接到固定目标上时金属板23还存在于与固定目标接触的部分处。因此，即使对其进行热循环且在基体金属中引起产生的蠕变应变等，复合构件1B仍易于保持与固定目标密切接触的状态。根据上述，可以预期，复合构件1B能够由于初始固定而长期保持牢固固定到固定目标上的状态。此外，由于复合构件1B的正面和背面中的任一个表面都能够用作与螺栓100的头部接触的表面，所以复合构件1B在固定中的加工性优异。而且，由于金属板23与复合构件1B一体化，所以不必布置在连接到固定目标上时用于接收螺栓100的轴向力的单独构件，且在这点上，在固定中的加工性也是优异的。此外，由于金属被覆层11和金属板23相互齐平并由此复合构件1B具有平滑的表面，所以复合构件1B具有优异的外观。

尽管在实施方案2中通过使用]形的金属板23在基板10的两个表面上形成由与基体金属的类型不同的金属构成的部分，但是例如通过使用L形的金属板，可以容易地仅在基板10的一个表面上形成由与基体金属的类型不同的金属构成的部分。

另外，尽管在实施方案2中金属板23的厚度等于金属被覆层11的厚度，但是其可相互不同。例如，通过在铸模中适当布置隔片，在将金属板接合到金属被覆层上时金属板的厚度可以与金属被覆层的厚度不同。例如，可以为使得金属板23的厚度小于金属被覆层11的厚度并将金属板埋设在金属被覆层中的形式。在此情况中，例如，可以为使得复合构件的整个表面由单种金属构成的形式，且这种形式实现了使得可以容易地设置镀层等且在表面抛光、研磨等方面的加工性优异的效果。例如能够如下制造这种复合构件。准备厚度小于金属被覆层的板以作为上述]形的弯曲板，并按上述向其连接SiC集合体。然后，通过使用诸如实施方案1中所述的适当尺寸的丝的隔片将SiC集合体固定到铸模上。由此，可以设置符合丝的尺寸的金属被覆层并可以将金属板埋设在金属被覆层中。例如通过使用X射线CT等可以容易地对金属板的埋设状态进行检查。

此外，除了实施方案2中的构造之外，还可应用与实施方案1中的金属板22组合的形式，这与后述实施方案3是相同的情况。

[实施方案3]

参考图3A和3B对实施方案3中的镁基复合构件1C进行说明。复合构件1C的基本构造与实施方案1中的复合构件1A相同，且复合构件1C包含由复合材料构成的基板10和由镁构成的金属被覆层11，所述复合材料是镁和SiC的复合体。另外，复合构件1C在存在将SiC相互结合的网状结构部的区域中还包含通孔20C，通过所述通孔插入螺栓100。实施方案3中的复合构件1C与实施方案1中的复合构件1A在通孔20C的形式方面不同。下文中主要对通孔20C进行描述，且不再对与实施方案1中相同的特征进行详细描述。

在复合构件1C中，通过包含金属板24b(接收部)与连接到该金属板24b上的圆筒部24t的硬件24中的内孔形成从复合构件1C的正面到背面连续的通孔20C。金属板24b的一个表面和圆筒部24t的端面分别在存在于基板10的正面和背面上的金属被覆层11中的相对位置处露出，且硬件24的圆筒形外周面通常覆盖有基板10。另外，将金属板24b的周边接合到金属被覆层11上。然后，在复合构件1C中同样，与螺栓100的头部接触的通孔20C的一部分由不同于基体金属(此处是镁)的金属(此处是不锈钢)构成。

硬件24是商购获得的由不锈钢制成的钳住紧固件。因此，通孔20C整体上由单种金属构成。即，通孔20C的内周面也由与金属板24b相同类型的金属构成。在包含这种硬件24的复合构件1C中，与基体金属不同的金属存在于厚度方向上的整个长度上。于是，与该基体金属(此处是不锈钢)不同的金属基本能够承载由螺栓100的紧固而施加的全部压力。因此，在螺栓100被紧固且螺栓100的头部与金属板24b接触的状态下，通过金属被覆层11露出的金属板24b的部分的面积并不是必须具有可以使得金属板24b从头部周边充分突出的尺寸，如图3B中所示。即，金属板24b的面积可以例如等于或小于俯视图中的螺栓100的头部的面积，或可以如实施方案1、2中所示大于俯视图中的面积。另外，与实施方案1、2中具有由平滑表面形成的孔的内周面的通孔20A、20B不同，通孔20C是带螺纹的螺丝孔。尽管将具有螺丝孔的紧固件用作钳住紧固件，但是可使用具有由平滑表面形成的孔的内周面的紧固件。

通过将螺栓100旋入通孔20C中并紧固该螺栓100，将复合构件1C(190mm长×140mm宽×5mm厚)连接到固定目标上。

也能够以与上述实施方案1中的复合构件1A类似的方式制造复合构件1C。应注意，在复合构件1C中，通过形成基底孔21且其后将硬件24压配在基底孔21中可设置通孔20C。此处，在复合构件1C的各个长边侧上设置四个基底孔21，即设置总计8个基底孔21，并在各个基底孔中压配硬件24。通过压配硬件24，金属被覆层11的构成金属进入金属板24b与圆筒部24t的阶梯部分中，从而使得将硬件24牢固固定到复合构件1C上。

在按上述构造的复合构件1C中，通孔20C的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此复合构件1C能够在金属板24b处充分接收螺栓100的紧固力。特别地，在复合构件1C中，由于整个通孔20C由不同于基体金属的金属构成，所以通孔20C的构成金属能够接收基本100%的螺栓100的轴向力。因此，预期复合构件1C：(1)即使复合构件1C处于具有使得SiC相互结合的网状结构部的形式，其仍能够更有效地防止在紧固螺栓100时在基底孔21附近发生断裂；和(2)即使将复合构件1C进行热循环，固定状态也更不易松动。另外，由于复合构件1C具有螺丝孔作为通孔20C，所以通过旋入能够将通孔20C连接到螺栓100上且能够提高与固定目标的密切接触性能。此外，由于硬件24与复合构件1C一体化，所以与实施方案2中同样，不必布置用于接收螺栓100的轴向力的单独构件，且在固定中的加工性优异。

上面已经对实施方案1～3进行了描述。

现在，下文中将对实施方案4～7的通用内容进行说明。

<<复合构件>>

作为根据本发明的复合构件的形式，可例示包含仅由作为代表基体金属的镁或镁合金与无机非金属材料(主要是SiC)的复合体的复合材料构成的基板所组成的形式与包含基板和覆盖该基板的至少一个表面的金属被覆层的形式。各形式具有由基体金属构成的金属区域。首先对基板进行描述。

[基体金属]

假设，基板中和形成金属区域的基体金属的成分是由99.8质量%以上的Mg与杂质构成的所谓的纯镁，或由添加元素与剩余物Mg和杂质构成的镁合金。其中采用纯镁作为基体金属的情况比其中采用合金的情况在以下方面更加有利：(1)提高了复合构件的热传导性能和(2)因为在凝固时不易发生诸如结晶产物不均匀析出的缺点，因此易于获得具有均匀组织的基板或金属区域。在采用镁合金作为基体金属的情况中，液相线温度降低，因此能够降低熔融时的温度，另外能够提高基板或金属区域的抗腐蚀性和机械特性(例如强度)。作为添加元素，可例示Li、Ag、Ni、Ca、Al、Zn、Mn、Si、Cu和Zr中的至少一种。这些元素的含量增加会导致热导率降低，因此这些元素优选总计不超过20质量%(设所述基体金属为100质量%；下文中关于添加元素的含量也同样理解)。特别优选Al为3质量%以下，Zn为5质量%以下，其它元素中的各种元素为10质量%以下。添加Li对于复合构件的轻量化和提高加工性是有效的。可使用已知的镁合金如AZ型、AS型、AM型、ZK型、ZC型或LA型。准备基体金属的原料以获得期望的组成。

[无机非金属材料]

<组成>

基板含有SiC。SiC具有如下优异效果：(1)其热膨胀系数为约3ppm/K～约4ppm/K，这接近于半导体元件或其周边部件的热膨胀系数；(2)在无机非金属材料中热导率特别高(单晶：约390W/m·K～约490W/m·K)；(3)以各种形状和大小的粉末或烧结体的形式商购获得；且(4)机械强度高。另外，还可含有热膨胀系数比Mg小、热传导性能优异且不易与Mg反应的无机非金属材料如Si₃N₄、Si、MgO、Mg₃N₂、Mg₂Si、MgB₂、MgCl₂、Al₂O₃、AlN、CaO、CaCl₂、ZrO₂、金刚石、石墨、h-BN、c-BN、B₄C、Y₂O₃和NaCl中的至少一种材料。SiC以外的无机非金属材料例如作为使得SiC相互结合的网状结构部而存在。

<存在状态>

在由SiC和基体金属构成的基板中的SiC代表性地以随机分散在基体金属中的形式(下文中称为分散形式)或通过网状结构部结合的形式(下文中称为结合形式)存在。特别地在结合形式中，优选SiC整体通过网状结构部连接而连续且SiC与SiC之间的间隙填充有基体金属的形式，即，如果应该将基体金属从基板除去则具有开孔的多孔体。该多孔体优选具有更少的闭孔。具体地，闭孔相对于基板中的无机非金属材料的总体积的比例为10体积%以下，进一步为3体积%以下。关于基板中的无机非金属材料，用作原料的无机非金属材料几乎以其原来的状态存在。因此，当使用如上所述具有很少闭孔的多孔体作为原料时，能够充分确保用于利用基体金属熔融物对多孔体进行熔渗的通道且得到的基板自身的孔更少，因为开孔填充有基体金属。具有更少孔的基板会使得该复合构件的热导率更高。复合构件中网状结构部的存在或闭孔的比例能够通过例如用光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)观察所述复合构件的横断面来检查或测定。

<含量>

在由SiC和基体金属构成的基板中SiC的含量能够适当选择。当SiC的含量更大时，热导率κ易于变得更高，并且热膨胀系数α易于更小。因此，考虑到热特性，在将基板定义为100体积%的条件下，SiC的含量期望地不低于50体积%，特别地高于70体积%，进一步不低于75体积%，尤其不低于80体积%，优选不低于85体积%。当SiC的含量高于70体积%时，复合构件能够具有与半导体元件及其周边部件一样高的热膨胀系数(约4ppm/K～约8ppm/K)和不低于180W/m·K的高热导率。由于这种复合构件还具有优异的散热性能并同时具有适用于半导体元件等的低热膨胀系数，所以能够将其适合地用作半导体元件的散热构件。此外，热膨胀系数与半导体元件及其周边部件的匹配性优异的复合构件具有在与半导体元件等的接合部分中产生的低热应力，另外，通过如上所述采用特殊材料作为通孔的构成材料能够充分保持指定的接合强度。由此，能够提高包含散热构件的半导体装置的可靠性。另外，热传导性能优异的复合构件不仅能够提高作为散热构件的可靠性，还能够实现散热构件尺寸的下降，因此其还能够有助于半导体装置的尺寸下降。然而，考虑到工业生产率，认为约80体积%～约90体积%的SiC含量是实用的。

<网状结构部>

在具有网状结构部的形式中，能够容易地提高SiC的含量，且其能够为例如50体积%以上且能够进一步为超过70体积%，从而能够得到热膨胀系数低的复合构件。另外，根据上述形式，由于用于热传导的连续通道由SiC和基体金属形成，所以能够得到热传导性能优异的复合构件。因此，根据上述形式，能够得到适用于半导体元件的散热构件的复合构件。

网状结构部的构成材料可由SiC代表。另外，可例示无机非金属材料如氮化硅(Si₃N₄)、镁化合物(例如，MgB₂、MgO或Mg₃N₂)、其它氮化物(例如BN和AlN)和氧化物(例如CaO)，以及金属材料如Mo。由于Si₃N₄的热膨胀系数低，所以当网状结构部由Si₃N₄构成时，能够得到热膨胀系数进一步降低的复合构件。

如后所述，根据制造条件，网状结构部的厚度能够发生改变。在复合构件的横断面中任取具有指定长度的任一线段的条件下，将网状结构部的厚度定义为由SiC和网状结构部构成的SiC集合体的轮廓线与所述线段交叉的部分处的长度，即所述轮廓线与所述线段的交点中相邻交点之间的长度。所述交点间的长度较长即网状结构部较粗时，具有热特性优异、特别是热膨胀系数减小的倾向。所述交点间的长度较短即网状结构部较细时，具有机械特性优异、特别是拉伸强度或弯曲强度高的倾向。在网状结构部变粗时，所述线段中的交点数变少。因此，在复合构件的横断面中，相对于复合构件的实际尺寸任取长度1mm的线段，可以将其中由SiC和网状结构部构成的SiC集合体的轮廓线与线段之间的交点数满足不大于50的值的复合构件定义为具有粗网状结构部的复合构件。

<基板的厚度>

由SiC和基体金属构成的基板的厚度能够适当选择。然而，在将该基板用作半导体元件的散热构件的情况中，所述厚度优选为10mm以下，特别优选为5mm以下。

[金属被覆层]

在将复合构件用于散热构件中的焊料接合的情况中，期望设置Ni镀层等以提高焊接性。此处，通过在基板的表面上设置金属被覆层，能够通过使用所述金属被覆层而实现传导。因此，能够使用电镀并能够容易地形成镀层。另外，由于设置金属被覆层，所以还能够预期诸如(1)优异的外观和(2)抗腐蚀性提高的效果。

在组成方面，金属被覆层的构成金属与基体金属可以相同或不同。在组成相同的情况中，当如后所述在制备SiC集合体和基体金属熔融物的复合体的同时形成金属被覆层时，能够在良好产率下制造具有金属被覆层的复合构件。在此情况中，在得到的复合构件中，基板中的基体金属和形成金属被覆层的金属具有连续的组织(铸造组织)。

在基板的基体金属与金属被覆层的构成金属的组成不同的情况下，金属被覆层的构成金属可以是例如：组成不同于基体金属的Mg合金，Mg和Mg合金以外的金属如选自纯度为99%以上的Al、Cu、Ni中的一种金属和主要由Al、Cu、Ni构成的合金(含有超过50质量%的Al、Cu、Ni的合金)。

形成金属被覆层的区域及其厚度能够适当进行选择。例如，可例示在形成基板的表面中至少需要镀敷的表面，具体地，其上要安装半导体元件的安装表面和与该安装表面相对并与冷却装置接触的冷却表面中的至少一种表面。另外，可以为使得金属被覆层还存在于上述金属区域上的形式。

各个金属被覆层的厚度能够适当进行选择。然而，各个金属被覆层的厚度太大导致复合构件的热膨胀系数增大或复合构件的热导率下降，因此，厚度不大于2.5mm，尤其不大于1mm且进一步不大于0.5mm是优选的。厚度不小于1μm，尤其不小于0.05mm(50μm)且不大于0.1mm(100μm)充分地实现了作为镀敷基底的功能，且另外，在复合构件的运送、安装等期间不易损坏金属被覆层。可以将金属被覆层形成为具有大厚度并可以通过抛光等达到期望的厚度。

[金属区域]

根据本发明的复合构件的一个特征是具有由基体金属构成的金属区域并具有通孔，通过所述通孔插入紧固构件。这种金属区域的尺寸和形状以及要形成的金属区域的数目及其形成部分能够根据紧固构件的尺寸、紧固构件的数目、紧固构件的排列部分等适当进行选择。在将紧固构件用于半导体元件的散热构件的情况中，在复合构件的周边侧上的区域中设置金属区域会易于确保用于诸如半导体元件的部件的足够量的面积。该金属区域具有上述通孔，且金属区域在其厚度方向上的至少一部分中包含由与形成金属区域的基体金属不同的材料构成的部分(代表性地，上述埋设构件)。除了埋设构件等以外的金属区域的部分具有与基板的基体金属基本相同的组成并具有连续的组织。

[通孔]

通孔的尺寸或通孔的数目能够适当选择，且不是特殊的问题。另外，通孔可以是带螺纹的螺丝孔和具有不带螺纹的平滑表面的孔中的任一种。在通孔基本由金属材料构成的情况中，可以容易地进行刻螺纹以设置螺丝孔。此外，所述通孔可处于诸如经历了尖底扩孔的形式。作为尖底扩孔的结果，诸如螺栓头的紧固构件的头部不从复合构件的表面突出，且能够实现处于固定到固定目标上的状态的平滑表面。

[热特性]

通过如上所述提高SiC的填充率或设置网状结构部，能够得到具有高热导率κ和低热膨胀系数α如不低于4ppm/K且不高于8ppm/K的热膨胀系数和不低于180W/m·K的热导率的复合构件。尽管取决于SiC的含量、网状结构部的形式、基体金属的组成等，但能够得到具有不低于200W/m·K、尤其不低于250W/m·K且进一步不低于300W/m·K的热导率κ的复合构件。应注意，在将复合构件用作半导体元件等的散热构件的情况中，在除了其中不布置半导体元件等的部分以外的部分中，即在如上所述形成通孔的金属板等的一部分中测量热膨胀系数或热导率。通过由复合构件制造试验片并使用商购获得的仪器进行测量，能够容易地发现包括包含金属被覆层的形式的复合构件的热膨胀系数。或者，考虑到形成复合构件的各种材料的刚性等，基于复合规则，可对包含金属被覆层的复合构件的热膨胀系数进行计算。

<<制造方法>>

代表性地利用包括如下的制造方法能够制造根据本发明的复合构件：通过使用SiC粉末形成SiC集合体的成型步骤；通过利用熔融的镁或镁合金(下文中称作基体金属熔融物)熔渗收纳在铸模中的SiC集合体来制备复合体的复合步骤；以及形成通孔的孔形成步骤，通过所述通孔插入用于将得到的复合构件连接到固定目标上的紧固构件。特别地，在复合步骤中，在制备复合体的同时，形成其至少一部分由基体金属构成的金属区域。在制造具有网状结构部的处于结合形式的复合构件中，利用后述的适当方法形成网状结构部。在制造具有金属被覆层的复合构件中，利用后述的适当方法形成金属被覆层。

[原料]

可以将上述纯镁或镁合金的锭块适合地用作基体金属。作为SiC集合体的原料，可以主要使用SiC粉末。特别地，优选具有不小于1μm且不大于3000μm且尤其是不小于10μm且不大于200μm的平均粒度(在纤维状的情况中是平均短径)的粒子状或纤维状SiC粉末，因为粉末集合体易于制造。使用合并的具有不同平均粒度的多种粉末易于进一步提高SiC的填充率。由于在复合构件中SiC的含量基本等于原料的量，所以应以复合构件具有期望的热特性的方式适当选择原料的量。另外，应以复合构件(基板)具有指定形状的方式适当选择填充有原料粉末的模具的形状或其中制备SiC集合体与基体金属的复合体的铸模的形状。

[成型步骤]

SiC集合体的形式包括粉末成型体和通过对粉末成型体进行烧结而得到的烧结体(代表性地，具有网状结构部的SiC多孔体)。例如能够利用穿刺放液、粉浆浇铸(将包含原料粉末、水和分散剂的浆料成型，然后对所述浆料进行干燥)、加压成形(干式压制、湿式压制、单轴加压成形、CIP(冷等静压)、挤出等)和刮刀法(将包含原料粉末、溶剂、消泡剂和树脂等的浆料倒入刮刀中，其后蒸发溶剂)中的任一种方法形成粉末成型体。在将复合构件中SiC的含量提高至50体积%以上且尤其是提高至超过70体积%的情况中，能够适当地将粉浆浇铸、加压成形和刮刀法用于形成粉末成型体，且得到的粉末成型体具有足以进行处理的强度。在复合构件中SiC的含量低的情况中，利用穿刺放液等也能够充分地形成粉末成型体。

烧结条件包括例如(1)真空气氛，加热温度800℃～小于1300℃，保持时间约10分钟～约2小时；和(2)大气气氛，加热温度800～1500℃，保持时间约10分钟～约2小时。在条件(1)、(2)下，倾向于获得不具有网状结构部的处于分散形式的复合构件。另一方面，当在诸如真空气氛、不低于1300℃且不高于2500℃的加热温度和2小时的保持时间的条件下实施烧结时，能够直接将SiC相互结合，能够由SiC形成网状结构部，此外，得到了强度优异的SiC多孔体。特别地，当将加热温度设定为2000℃以上时，网状结构部能够具有更大的厚度。当加热温度低于2000℃时，网状结构部倾向于变细。上述加热温度或保持时间应根据期望形式适当选择。通过实施上述烧结，有利地：(1)得到比粉末成型体的强度更高，收纳于铸模等中时不易产生碎屑等且易于进行处理的烧结体；(2)能够容易地制造多孔体；和(3)通过调节烧结温度或保持时间以使得烧结体致密化，能够提高SiC的填充率并由此易于得到SiC含量不低于70体积%的复合构件。通过将具有网状结构部的SiC集合体(代表性地是SiC多孔体)用作原料，易于得到具有网状结构部的复合构件。

可使用商购获得的SiC烧结体作为SiC集合体。在此情况中，应适当选择具有能够存在于复合构件中的网状结构部并具有用于熔渗基体金属熔融物的开孔的烧结体以作为SiC烧结体。

作为形成具有网状结构部的SiC集合体的方法，除了实施上述烧结方法以外，例如，还可以例示如下方法。

(1)通过使用SiC粉末和由Si粉末和由Si粉末或含Si化合物构成的粉末的粉末混合物形成含Si的粉末成型体，在氮气气氛中将该粉末成型体进行热处理以产生氮化硅并利用这种氮化硅形成网状结构部的方法。

利用该方法，即使将热处理温度设定为低至约800℃～约1800℃的温度，SiC仍能够相互充分结合，另外，能够使所述网状结构部粗。通过使用含Si的氧化物如由陶瓷构成的添加剂，例如SiO₂、H₂SiO₃和Na₂SiO₃并通过将该氧化物还原，也能够形成含Si的粉末成型体。

(2)制造上述无机非金属材料(例如聚碳硅烷和金属醇盐)前体的溶液并利用所述溶液对粉末成型体进行浸渗，随后加热，从而由所述前体产生形成网状结构部的无机非金属材料(例如SiC、MgO、CaO)的方法。

利用该方法，能够在相对低温下制造网状结构部，另外，在新制造SiC的情况中，能够提高SiC的密度。

(3)利用SiC粉末与含有硼和氧中至少一种的反应用粉末(例如，诸如硼的单质元素、BN、TiB₂、硼酸(B₂O₃)和四硼酸钠(Na₂B₄O₅(OH)₄·8H₂O)的粉末，氧化物、硼化物和硼氧化物的粉末)的粉末混合物形成粉末成型体，作为基体金属熔融物与反应用粉末之间的反应的结果而产生新的无机非金属材料并由该产物形成网状结构部的方法。

利用该方法，在形成网状结构部中，不需要单独的热处理或加热。

(4)利用SiC粉末和用于因与氮或氧反应而产生氧化物或氮化物的前体粉末(例如SiCl₄、有机Si化合物)的粉末混合物形成粉末成型体，将该粉末成型体进行热处理以产生氧化物或氮化物并由该产物形成网状结构部的方法。

利用该方法，能够在相对低温下制造网状结构部。

在制造仅由SiC粉末构成的SiC粉末成型体之后，利用其中将单独准备的Si粉末、前体粉末、反应用粉末等混合在诸如水的溶剂中的混合溶液(例如水溶液)浸渗SiC粉末成型体，然后对溶剂进行干燥。于是，易于将诸如Si的期望物质均匀分散在粉末成型体中。

<氧化膜的形成>

此外，通过利用具有在其表面上形成的氧化膜的SiC集合体作为SiC集合体，能够提高SiC集合体与基体金属之间的润湿性，这是优选的。即使当SiC含量高且SiC与SiC之间的间隙非常小时，基体金属熔融物仍能够因毛细管现象而容易地渗透包含氧化膜的SiC集合体。在得到具有网状结构部的复合构件中，优选在制造诸如烧结体的SiC集合体之后设置形成氧化膜的氧化步骤。在得到不具有网状结构部的复合构件中，在诸如SiC粉末的原料粉末上形成氧化膜并然后应利用包含氧化膜的粉末来形成SiC集合体(粉末成型体)。

在粉末的情况中和在烧结体的情况等中，形成氧化膜的条件是通用的，且加热温度优选不低于700℃，特别不低于750℃，进一步不低于800℃，尤其不低于850℃，进一步优选不低于875℃且不高于1000℃。另外，优选以使得氧化膜对原料SiC的质量比为不低于0.4%且不高于1.5%(氧化膜的厚度：约50nm～约300nm)、特别是不高于1.0%的方式形成氧化膜。当使用包含氧化膜的SiC集合体作为原料时，在得到的复合构件中SiC附近的部分(从SiC集合体的轮廓线起100～300nm以内的区域)倾向于比所述附近部分以外的部分的氧浓度更高。

[复合步骤]

通过将SiC集合体收纳在铸模中，利用基体金属熔融物对所述SiC集合体进行熔渗，其后使得基体金属凝固，能够得到复合构件(基板)。在形成上述金属区域中，例如，可使用如下SiC集合体，所述SiC集合体具有使得可以在诸如上述烧结体的铸模中自立的程度的强度并具有使得可形成金属区域的合适外形(例如不规则形状或具有孔的形状)。通过将这种SiC集合体布置在铸模中并利用基体金属熔融物对设置在SiC集合体中的凹部等进行填充，可以容易地形成金属区域。特别地，通过将具有这种合适外形的SiC集合体(代表性地是烧结体)和上述埋设构件收纳在铸模中以形成基板并利用基体金属熔融物形成金属区域以及通过实施埋设构件的包封铸造，能够容易地形成其中将基板、金属区域和埋设构件相互一体化的复合构件。或者，在利用上述穿刺放液等形成SiC集合体的情况中，例如，通过将由与基体金属相同类型的金属构成的金属体(其可包含上述埋设构件)收纳在铸模中，利用SiC粉末填充铸模或在利用SiC粉末填充铸模之后将所述金属体布置在粉末成型体中并还实施金属体的包封铸造，能够形成包含由基体金属和埋设构件制成的金属区域的复合构件。由于金属体具有由与基体金属相同类型的金属构成的部分，所以其具有优异的密切接触性能。或者，将由诸如因复合体的制备期间所产生的热而升华并消失的材料如萘制成的隔片与SiC粉末一起收纳在铸模中且所述基体金属熔融物流入因隔片的消失而形成的空间中，由此能够形成金属区域。在通过共混细SiC粉末而形成SiC集合体的情况中，认为尽管产生了所述空间，但是集合体不易崩塌，由此能够形成金属区域。

如果在不高于大气压(约0.1MPa(1atm))的压力下的气氛中实施所述复合步骤，则不易摄入气氛中的气体且不易伴随气体的摄入而产生气孔。由于Mg的蒸气压高，因此如果设置高真空状态则难以处理基体金属熔融物。因此，在将所述复合步骤中气氛的压力设定为小于大气压的情况中，优选不低于0.1×10^-5Mpa的压力。或者，如果在诸如Ar的惰性气氛中实施所述复合步骤，特别地，能够防止Mg成分与气氛气体之间的反应并能够抑制因反应产物的存在而引起的热特性的劣化。在使用镁(纯Mg)作为基体金属的情况中，熔渗温度优选不低于650℃。在熔渗温度更高时，润湿性提高，因此优选熔渗温度不低于700℃，、特别地不低于800℃、进一步不低于850℃。然而，如果熔渗温度超过超过1000℃，则会造成诸如缩孔或气孔的缺陷，或者Mg可能发生沸腾。因此熔渗温度优选不高于1000℃。此外，为了抑制过量氧化膜的生成或结晶产物的生成，进一步优选熔渗温度不高于900℃。

在制造包含组成与基体金属相同的金属被覆层的复合构件中，例如，通过使用具有上述网状结构部的SiC多孔体作为原料，能够容易地制造复合构件，因为其自身能够保持其形状。具体地，通过将SiC集合体如SiC多孔体布置在铸模中，保持使得在铸模与SiC集合体之间具有指定间隙的状态并将基体金属熔融物倒入该间隙中，能够形成金属被覆层。

为了可靠地保持铸模与SiC集合体之间的间隙，能够单独使用隔片。作为该隔片，能够使用通过由在复合体的制备期间产生的热所造成的升华可除去的隔片如萘，或具有优异抗热性的隔片如碳、铁和不锈钢(例如SUS430)。该隔片可保持掩埋在金属被覆层中，或隔片部分可通过切割等除去。例如，当制备直径比要形成的金属被覆层的直径稍小的线性体作为隔片并通过使用该线性体将SiC集合体固定到铸模上以由此根据线性体的直径在SiC集合体与铸模之间设置间隙时，线性体的大部分被掩埋在金属被覆层中。由此，即使当保留线性体时，仍得到具有良好外观的复合构件。

在制造包含组成与基体金属不同的金属被覆层的复合构件中，例如，适当制备用于形成金属被覆层的金属板(下文中也称作被覆板)并能够适合使用钎焊、超声波焊接、包封铸造、压延(包层压延)、热压制、氧化物焊接和利用无机胶粘剂的接合中的至少一种技术。在制造其中基体金属与金属被覆层的组成相互相同的复合构件的情况中，也能够使用各种技术。在使用被覆板的情况中，通过压配等提前对在适当部分处形成通孔的一部分的金属板进行接合，使得将该金属板布置在上述金属区域中，可形成金属被覆层。

[孔形成步骤]

通过机械加工在得到的复合构件中的期望位置处形成通孔，通过所述通孔插入诸如螺栓的紧固构件。在形成通孔的部分由金属材料构成的情况中，通过钻孔能够容易地形成通孔。在将上述埋设构件设置在金属区域中的情况中，通过在金属区域的构成金属和埋设构件中或仅在埋设构件中设置通孔，可容易地设置连通所述复合构件的正面和背面的通孔。在使用具有内孔的硬件如上述钳住紧固件的形式中，在金属区域中设置孔，其后在其中压配硬件，使得易于设置连通复合构件的正面和背面的通孔。在使用上述圆筒形金属块且使用提前设置的孔作为通孔的情况中，不需要通过机械加工形成通孔的步骤。或者，通过对其中插入核(例如由具有优异抗热性的材料如包括碳的非金属材料和包括铁及其合金的金属材料构成的核)的圆筒形金属块进行包封铸造并其后通过机械加工等将所述核除去，可设置通孔。在通孔的至少一部分由上述树脂形成的情况中，例如在复合构件的金属区域中设置孔，其后利用树脂对所述孔进行填充，并在该填充的树脂部分中设置通孔。然后，能够容易地形成由树脂形成的通孔。由于通孔由树脂形成，所以由于不同类型金属之间的接触而造成的电池腐蚀不能发生。

下文中参考附图对本发明的具体实施方案4～7进行描述。附图中相同的参考符号表示具有相同名称的部件。应注意，为了便于理解，在附图中以放大的方式显示金属被覆层或通孔。

[实施方案4]

参考图4A和4B对实施方案4中的镁基复合构件1D进行说明。复合构件1D是包含由复合材料构成的基板110和由镁构成的并基本覆盖基板110的整个表面的金属被覆层111的镁基复合构件，所述复合材料是镁和SiC的复合体，且所述复合构件1D具有不含SiC而是由镁构成的金属区域112。然后，在该金属区域112中设置通孔20D，通过所述通孔20D插入用于将复合构件1D连接到固定目标(未示出)上的螺栓(紧固构件)100上。这种复合构件1D的特征在于通孔20D的形式。下文中主要对通孔20D进行说明。

复合构件1D具有在基板110中将SiC相互结合的网状结构部，且基板110中的SiC由于所述网状结构部而基本整体上处于连续形式。该基板110的外形是如图4A中所示的不规则形状且其在矩形复合构件1D的长边侧上具有多个凹部，且存在金属区域112以掩埋各个凹部。在各个金属区域112的正面和背面的相对位置中的各个位置处布置金属板122(接收部)，金属板122的一个表面在金属区域112的表面处露出，且金属板122的剩余部分埋设在金属区域112中。各个金属板122具有板孔122h(接收部孔)，且在位于相对的金属板122之间的金属区域112中的区域中设置连续到板孔122h的孔(金属区域孔)(下文中称作基底孔121)。于是，一个板孔122h、基底孔121和另一个板孔122h构成通孔20D。

金属板122由不锈钢制成。金属板122的面积能够适当进行选择。此处，能够适当使用当对螺栓100进行紧固且其头部与金属板122接触时金属板122如图4B中所示从螺栓100头部的周边充分突出的金属板，具体地，面积比俯视图中螺栓100的头部的面积大至少10%的金属板。通过这样做，金属板122能够充分接收螺栓100的轴向力。

通过将螺栓100插入通孔20D中并紧固该螺栓100，将复合构件1D连接到固定目标上。在固定到固定目标上的状态中，螺栓100的头部与金属板122相接触，如上所述。即，在复合构件1D中，与螺栓100的头部接触的通孔20D的部分由不同于金属区域122的构成金属(此处是镁)的金属(此处是不锈钢)构成，且剩余部分主要由金属区域112的构成金属构成。由此，通孔20D由多种不同类型的金属材料构成。

按如下制造复合构件1D。准备由99.8质量%以上的Mg和杂质构成的纯镁锭块(商购获得的产品)和作为SiC集合体的商购获得的SiC烧结体(具有由SiC构成的网状结构部的SiC多孔体；相对密度80%，190mm长×140mm宽×4mm厚的用于包封SiC多孔体的矩形尺寸；在长边侧上具有凹部)以作为原料。

在875℃×2小时下将准备的SiC集合体进行氧化处理以形成氧化膜，从而提高与熔融的纯镁的润湿性。可不实施上述氧化处理步骤。

将SiC集合体收纳于铸模中，使熔融的纯镁熔渗到SiC集合体中，然后使纯镁凝固。

所述铸模由碳制成，是在一个方向上具有开口的平行六面体形箱体，且是通过将多个分割片组合成一体而形成的。该铸模的内部空间用作SiC集合体的收纳空间。准备具有0.5mm直径φ的不锈钢丝以作为隔片并使用具有内部空间的铸模，所述内部空间足够大而足以在所述SiC集合体与所述铸模之间布置隔片。将SiC集合体收纳在该铸模中并使用隔片将SiC集合体固定到铸模上，使得将SiC集合体布置在铸模中的适当位置处。由于利用隔片将SiC集合体固定到铸模上，所以以稳定的方式将SiC集合体布置在铸模中并在SiC集合体与铸模之间在板状SiC集合体的正面与背面上并沿其周边容易地设置尺寸与隔片的尺寸(此处是直径)相对应的间隙(此处为0.5mm的间隙)。

另外，准备多个金属体(总厚度：5mm)，所述金属体通过在由镁构成的平行六面体铸件的相对位置处进行焊接等对一对金属板122进行接合而得到，将所述SiC集合体收纳在铸模中，并以使得将金属体布置在SiC集合体中的各个凹部中的方式收纳所述金属体。

可以不采用分割片组合的构造而利用一体化成型的铸模。此外，在此，在铸模的内表面与SiC集合体接触的部分涂布商购获得的脱模剂之后，将所述SiC集合体收纳于铸模中。通过涂布脱模剂，能够易于取出复合构件。该脱模剂的涂布步骤也可以不实施。

所述铸模具有与开口部的周边连接的锭块载置部，在该锭块载置部上布置准备的锭块。通过将该铸模加热至指定温度，使锭块熔融。铸模的加热通过将铸模装入能够加热的气氛炉中来进行。

在此，调节所述气氛炉，使熔渗温度设定为775℃、气氛设定为Ar气氛、气氛压力设定为大气压。熔融的纯镁通过铸模的开口部分流入铸模的内部空间中且熔渗到布置在内部空间的SiC集合体中。另外，在熔融的纯镁流入由隔片设置的铸模与SiC集合体之间的间隙中时，在复合基板110的两个相对表面上并沿其周边形成由纯镁构成的金属被覆层111。而且，在纯镁流入SiC集合体中的凹部中时，形成由纯镁构成的金属区域112，对包含上述金属板122的金属体进行包封铸造，并将金属板122与基板110和金属被覆层111一体化。

在熔渗之后，将铸模冷却，由此使纯镁凝固。在此，以从铸模底部向开口部在一个方向上进行冷却的方式积极地冷却底部侧。通过进行这种冷却，即使在大型复合构件中仍能够减少内部缺陷并可得到高品质的复合构件。在小型复合构件的情况中，即使不按上述在一个方向上进行冷却仍能够得到高品质的复合构件。

通过机械加工(此处为钻孔)在得到的复合产物(190mm长×140mm宽×5mm厚)中的金属板122中形成通孔20D。此处，在复合构件1D的各个长边侧上设置四个通孔20D，即设置总计8个通孔20D。通过所述步骤，可得到其中通孔20D的一部分由不同于金属区域112的构成金属(基体金属)的金属构成的复合构件1D。尽管在图4A中通孔20D的内周面是平滑表面，但是所述通孔可以是带螺纹的螺丝孔，下述实施方案5～7中也是同样的情况。

在按上述构造的复合构件1D中，通孔20D的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此复合构件1D能够在金属板122处充分接收螺栓100的紧固力。因此，即使将复合构件1D进行热循环，蠕变仍不易发生或仍能够防止螺栓100的轴向力的下降，由此固定到固定目标上的状态不易松动。因此，可以预期，复合构件1D能够长期保持牢固固定到固定目标上的状态。

另外，复合构件1D实现如下效果。

(1)由于通孔20D可以通过钻孔形成，所以钻孔加工性优异。

(2)由于金属被覆层111、金属板122和金属区域112相互齐平且表面平滑，所以外观优异。

(3)通过在复合构件1D的正面和背面上包含金属板122，在连接到固定目标上的状态中，金属板122也存在于与固定目标接触的部分中。因此，尽管实施了热循环，但是在基体金属中不易发生蠕变应变等。在这点上同样，可以预期，复合构件1D能够长期保持牢固固定到固定目标上的状态。

(4)由于能够将复合构件1D的正面和背面上的任一个表面用作与螺栓100的头部接触的表面，所以复合构件1D在连接中的加工性优异。

(5)由于金属板122与复合构件1D一体化，所以不必布置用于接收螺栓100的轴向力的单独构件，且在固定到固定目标中的加工性优异。

利用EDX仪器对得到的复合构件1D的成分进行检验。结果，在基板110的部分中成分为Mg和SiC，在剩余部分中成分是不可避免的杂质，且在金属区域112中除了金属板122以外的部分中成分为Mg和不可避免的杂质，其与所使用的原料相同。对得到的复合构件1D进行CP(横断面抛光)加工以使得横断面露出，在SEM观察中对其进行检验。结果，复合构件1D中的SiC呈现网状外观且SiC相互直接结合。即，得到了网状结构部由SiC形成的多孔体，这与所用的原料的烧结体中相同。用光学显微镜对得到的复合构件1D的横断面进行观察。结果能够确认，在SiC与SiC之间的间隙中熔渗有纯镁，在基板110的表面上设置了由纯镁构成的金属被覆层111且在基板110中的凹部中设置了主要由纯镁构成的金属区域112。而且，用EDX仪器对基板110中的基体金属、金属被覆层111的构成金属和金属区域112的除了金属板122以外的构成金属的组成进行检验，结果所述组成基本相同(纯镁)。此外可确认，在横断面的观察图像中，在基板110的两个表面上形成的各个金属被覆层111和在基板110中的凹部中形成的金属区域112具有与基板110中的纯镁连续的组织。另外，通过使用横断面的观察图像测量各个金属被覆层111的厚度。结果确认，厚度为约0.5mm(500μm)，这基本与上述隔片的尺寸相匹配。

另外，对得到的复合构件1D中的基板110部分的SiC含量进行了测量且其为80体积%。关于SiC的含量，用光学显微镜(50倍)观察复合构件的任意横断面，用商购获得的图像分析仪器对观察的图像进行图像处理，求得该横断面中的SiC的总面积，将通过将该总面积换算成体积比而获得的值作为基于该横断面的体积比(面积比≈体积比)，求得n=3的横断面的体积比，并计算其平均值。

而且，对得到的复合构件1D测定热膨胀系数α(ppm/K)和热导率κ(W/m·K)，热膨胀系数α为5.1ppm/K且热导率κ为250W/m·K。热膨胀系数和热导率通过从金属区域112以外的复合构件1D的部分中切割试验片并使用商购获得的测量仪器来测定。热膨胀系数在30℃～150℃的范围内进行测定。

由上述可知，得到的复合构件1D与热膨胀系数为约4ppm/K的半导体元件及其周边部件的匹配性优异，热导率也高且热特性优异。另外，能够按上述将复合构件1D牢固固定到固定目标上。因此，可以预期，可以将复合构件1D适合地用作半导体元件的散热构件的构成材料。

此外，由于复合构件1D具有由金属构成的表面如金属被覆层111、金属区域112或金属板122，所以通过电镀能够容易地在其上设置Ni镀层等并可以通过镀敷提高焊接性。

尽管将商购获得的SiC烧结体用作实施方案4中的SiC集合体，但是例如通过例如制造粉末成型体并然后将所述成型体按上述适当进行热处理能够制造SiC烧结体，后面描述的实施方案5～7也是同样的情况。

另外，尽管在实施方案4中已经对包含金属被覆层的形式进行了描述，但是还可应用不含金属被覆层而仅含基板的形式。在此情况中，例如，作为铸模，能够例示在将SiC集合体收纳在铸模中时具有与SiC集合体相符的尺寸的内部空间并在SiC集合体与铸模之间基本不具有间隙的铸模。或者，可以为使得仅在基板的任一个表面上设置金属被覆层的形式。在此情况中，应该将上述隔片仅布置在SiC集合体的一个表面上。通过在形成金属被覆层中适当选择隔片的厚度或形状，能够容易地改变金属被覆层的厚度或形成区域。例如，可应用利用金属被覆层覆盖复合构件整个表面且所述表面由基体金属构成即埋设金属板的形式。由于复合构件的整个表面由单种金属构成，所以可以容易地设置镀层等或在表面抛光、研磨等方面中的加工性优异。例如通过使用X射线CT等能够容易地对埋设构件的埋设状态进行检查。

[实施方案5]

参考图5A和5B对实施方案5中的镁基复合构件1E进行说明。复合构件1E的基本构造与实施方案4中的复合构件1D相同，且复合构件1E包含由复合材料构成的基板110、由镁构成的金属被覆层111和不含SiC而是由镁构成的金属区域112，所述复合材料是镁和SiC的复合体并具有不规则形状。另外，在金属区域112中形成用于设置通孔20E的孔(金属区域孔)，通过所述通孔插入螺栓100。实施方案5中的复合构件1E与实施方案4中的复合构件1D在通孔20E的形式方面不同。下文中主要对通孔20E进行描述，且不再对与实施方案4中相同的特征进行详细描述。

如图5B中所示，在复合构件1E中，在金属区域112的厚度方向上的整个长度上存在由不锈钢制成的埋设构件123，埋设构件123的外周面覆盖有金属区域112，且埋设构件123的相对端面在金属区域112的各个表面处露出。在该埋设构件123中设置充当通孔20E的孔(接收部孔)，且当螺栓100被紧固时，螺栓100的头部与埋设构件123通过金属区域112露出的一个端面接触。由此，在复合构件1E中同样，与螺栓100的头部接触的通孔20E的部分由不同于金属区域112的构成金属(此处是纯镁)的金属(此处是不锈钢)构成。另外，包含与螺栓100的头部接触的部分的整个通孔20E由单种金属(此处是不锈钢)构成。

此处，埋设构件123的端面的面积具有使得在对螺栓100进行紧固且螺栓100的头部与端面接触时如图5B中所示端面从头部的周边充分突出的大小。然而，在与本实例中一样使用由高硬度材料如不锈钢制成的埋设构件的情况中，通过将厚度提高至一定程度(例如不小于1mm)，埋设构件基本能够承载螺栓100的全部紧固力。特别地，在与埋设构件123的情况中一样，在整个金属区域112的厚度方向上存在埋设构件的情况中，即使当面积小于俯视图中螺栓100的面积时，埋设构件仍能够充分接收螺栓100的紧固力。因此，埋设构件123的端面的面积并不是必须具有如上所述使其从头部周边充分突出的大小。此外，端面的面积可等于或小于俯视图中螺栓100的头部的面积或可大于俯视图中的面积。关于端面面积的这种问题也同样适用于后述实施方案7中的金属板125b的面积。尽管埋设构件123是在其整个长度上具有均匀横断面的圆筒体，但是其可以为横断面形状部分不同的形式。例如，可应用在与螺栓100的头部接触的端面侧上的区域中具有更大横断面的锥形埋设构件。

也可以以与上述实施方案4中的复合构件1D类似的方式制造复合构件1E。即，将埋设构件123和SiC集合体收纳在铸模中，利用上述隔片将SiC集合体固定到铸模上，按上述制备SiC集合体和基体金属熔融物的复合体以形成基板110，所述熔融物流入由隔片形成的间隙中，并形成金属被覆层111。另外，在熔融物流入SiC集合体中的凹部中时，形成金属区域112并同时实施埋设构件123(此处是包含埋设构件123的金属体)的包封铸造，从而将埋设构件123与基板110和金属被覆层111一体化。

使埋设构件123的环形端面在得到的复合构件1E(190mm长×140mm宽×5mm厚)的金属区域112的一部分处露出。通过机械加工(此处为钻孔)在该埋设构件123中形成通孔20E。此处，在复合构件1E的各个长边侧上设置四个通孔20E，即设置总计8个通孔20E。

在按上述构造的复合构件1E中，通孔20E的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此埋设构件123能够充分接收螺栓100的紧固力。特别地，在复合构件1E中，由于整个通孔20E由不同于基体金属的金属构成，所以埋设构件123能够接收基本100%的螺栓100的轴向力。因此可以预期，即使将复合构件1E进行热循环，其仍然更不易发生固定状态的松动。另外，由于埋设构件123的端面同样在复合构件1E的正面和背面处露出，所以可获得如下效果：(1)尽管因热循环而在基体金属中发生蠕变应变等，但是易于保持与固定目标密切接触的状态，因为在与固定目标接触的部分中还存在与基体金属类型不同的金属；和(2)连接中的加工性优异。

[实施方案6]

参考图6A和6B对实施方案6中的镁基复合构件1F进行说明。复合构件1F的基本构造与实施方案5中的复合构件1E相同，且复合构件1F包含由复合材料构成的基板110、由镁构成的金属被覆层111和不含SiC而是由镁构成的金属区域112，所述复合材料是镁和SiC的复合体并具有不规则形状。另外，复合构件1F还包含通孔20F，通过所述通孔在金属区域112中插入螺栓100。实施方案6中的复合构件1F与实施方案5中的复合构件1E在通孔20F的形式方面不同。下文中主要对通孔20F进行描述，且不再对与实施方案5中相同的特征进行详细描述。

如图6B中所示，在复合构件1F中，仅在金属区域112的厚度方向上的一部分中存在由不锈钢制成的埋设构件124，埋设构件124的整个外表面覆盖有金属区域112的构成金属，且埋设构件124在金属区域112的表面处不露出。因此，复合构件1F的整个表面由镁构成。

埋设构件124具有内孔124h(接收部孔)，且埋设构件124是在其整个长度上具有均匀横断面的圆筒体。埋设构件124的相对端面的大小(面积)能够适当选择。在按上述使用由高硬度材料如不锈钢制成的埋设构件的情况中，端面的面积可等于或小于俯视图中螺栓100的头部的面积。然而，如果与本实例中一样端面的面积等于或大于俯视图中的面积，则易于接收螺栓100的紧固力，认为这是优选的。另外，埋设构件124的两个端面覆盖有如上所述的金属区域112的构成金属(此处是镁)。考虑到复合构件1F的厚度，能够适当选择埋设构件124的长度，使得埋设构件124覆盖有金属区域112。此外，与实施方案5中的埋设构件123类似，埋设构件124可以为诸如横断面形状部分不同的形式。例如，锥形体能够实现与金属区域112的接合面积的增大和与金属区域112密切接触的性能的提高。

在覆盖埋设构件124的两个端面的金属区域112的部分中，设置基底孔121h(金属区域孔)以与埋设构件124中的内孔124h连续。因此，通孔20F由内孔124h和基底孔121h构成，且与实施方案4中的复合构件1D中的通孔20D类似，其由多种不同类型的金属材料构成。另外，在复合构件20F中，在螺栓100被紧固时，螺栓100的头部与金属区域112的表面接触。

能够以与上述实施方案4中的复合构件1D类似的方式制造复合构件1F。即，准备通过将埋设构件124接合到由镁构成的合适形状的铸件上而得到的多个金属体(例如通过将埋设构件124夹在一对盘状铸件之间，随后利用焊接等进行接合而得到的叠层)，使得埋设构件124布置在金属区域112的合适部分中，将该金属体和SiC集合体收纳在铸模中，利用上述隔片将SiC集合体固定到铸模上，按上述制备SiC集合体和基体金属熔融物的复合体以形成基板110，所述熔融物流入由隔片形成的间隙中，并形成金属被覆层111。另外，在熔融物流入SiC集合体中的凹部中时，形成金属区域112并同时实施金属体的包封铸造，从而将埋设构件124与基板110和金属被覆层111一体化。

通过机械加工(此处为钻孔)在其中在得到的复合构件1F(190mm长×140mm宽×5mm厚)中存在埋设构件124的金属区域112的部分中形成通孔20F。此处，在复合构件1F的各个长边侧上设置四个通孔20F，即设置总计8个通孔20F。

可以预期，即使将其进行热循环，按上述构造的复合构件1F仍不易经历固定状态的松动，因为通孔20F的一部分由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成且螺栓100的紧固力能够被埋设构件124接收。另外，由于复合构件1F的整个表面由基体金属构成，所以可实现如下效果：(1)易于进行电镀；(2)在表面抛光、切割等方面的加工性优异；和(3)外观良好。

<变形例>

能够作为上述实施方案5、6中的埋设构件123、124的替代或以与实施方案4中的金属板122或实施方案6中的埋设构件124组合的方式，将金属纤维(例如钢丝绒等)用作埋设构件的构成材料。通过在埋设构件的至少一部分中使用金属纤维，基体金属熔融物在纤维之间浸渗并因此将该埋设构件和由基体金属构成的金属区域相互牢固地接合在一起。

另外，能够将非金属材料如含碳或碳纤维的原料(例如碳复合体)用作实施方案6中的埋设构件124的原料。无机非金属材料如碳的韧性相对低。因此，通过利用这种材料形成与螺栓100的头部接触的部分，当螺栓100被紧固时由这种材料形成的部分会断裂。然而，如实施方案6中所述，在与螺栓100的头部接触的部分由基体金属构成的情况中，能够预期，使用如上所述的脆性材料作为埋设构件124的原料。

[实施方案7]

参考图7A和7B对实施方案7中的镁基复合构件1G进行说明。复合构件1G的基本构造与实施方案4中的复合构件1D相同，且复合构件1G包含由复合材料构成的基板110、由镁构成的金属被覆层111和不含SiC而是由镁构成的金属区域112，所述复合材料是镁和SiC的复合体并具有不规则形状。另外，复合构件1G还包含通孔20G，通过所述通孔将螺栓100插入金属区域112中。实施方案7中的复合构件1G与实施方案4中的复合构件1D在通孔20G的形式方面不同。下文中主要对通孔20G进行描述，且不再对与实施方案4中相同的特征进行详细描述。

在复合构件1G中，通过在包含金属板125b和连接到该金属板125b上的圆筒部125t的硬件125中的内孔(接收部孔)，形成从复合构件1G的正面连续到背面的通孔20G。金属板125b的一个表面和圆筒部125t的端面分别在金属区域112的正面和背面上的相对位置处露出，且硬件125的圆筒形外周面覆盖有金属区域112。在复合构件1G中同样，与实施方案4中的复合构件1D类似，与螺栓100的头部接触的通孔20G的部分由不同于金属区域112的构成金属(此处是镁)的金属(此处是不锈钢)构成。

硬件125是商购获得的由不锈钢制成的钳住紧固件。因此，在复合构件1G中，与实施方案5中的复合构件1E类似，埋设构件(硬件125)存在于金属区域厚度方向上的整个长度上且通孔20G整体由单种金属构成。因此，与实施方案5中的复合构件1E类似，硬件125能够充分接收螺栓的紧固力。因此，该实例中显示的金属板125b的面积具有在螺栓100被紧固且螺栓100的头部与金属板125b接触的状态下使其从头部周边充分突出的尺寸，然而，其并不是必须与上述实施方案5中一样，具有使得可突出的尺寸。此外，与内周面由平滑表面形成的实施方案4～6中的通孔20D、20E、20F不同，通孔20G是带螺纹的螺丝孔。尽管将具有螺丝孔的紧固件用作钳住紧固件，但是可使用具有由平滑表面形成的孔的内周面的紧固件。

通过将螺栓100旋入通孔20G中并紧固该螺栓100，将复合构件1G(190mm长×140mm宽×5mm厚)连接到固定目标上。

也能够以与上述实施方案4中的复合构件1D类似的方式制造复合构件1G。应注意，在复合构件1G中，通过形成基底孔121且其后将硬件125压配在基底孔121中来设置通孔20G。此处，在复合构件1G的各个长边侧上设置四个基底孔121，即设置总计8个基底孔121，并在各个基底孔中压配硬件125。通过压配硬件125，金属区域112的构成金属进入金属板125b与圆筒部125t之间的阶梯部分中，使得硬件125牢固固定到复合构件1G上。

在如上构造的复合构件1G中，通孔20G的一部分、尤其是与螺栓100的头部接触的部分，由不同于基体金属的高强度和高韧性的金属构成，因此复合构件1G能够在金属板125b处充分接收螺栓100的紧固力。特别地，在复合构件1G中，由于整个通孔20G由不同于基体金属的金属构成，所以硬件125能够接收基本100%的螺栓100的轴向力。因此，可以预期，即使对复合构件1G进行热循环，复合构件1G仍然更不易经历固定状态的松动。另外，由于复合构件1G具有螺丝孔作为通孔20G，所以通过旋入能够将通孔20G连接到螺栓100上且能够提高与固定目标的密切接触性能。此外，由于将硬件125与复合构件1G一体化，所以不必布置用于接收螺栓100的轴向力的单独构件，且在固定到固定目标中的加工性优异。

上面已经对实施方案4～7进行了描述。

现在，下文中将对实施方案8～10的通用内容进行说明。

镁基复合构件具有由复合材料和金属构件(接收部)构成的基板。为了得到复合材料，例如，可使用如下方法。

将主要由SiC构成的原料粉末或其成型体提前布置在铸模中。然后，将镁合金或纯镁的熔融物倒入铸模中。由此使得SiC粒子熔渗有这种熔融物。然后，将该熔融物冷却并凝固。由此得到复合材料。通过将金属构件与SiC粒子一起布置在模具中并然后倒入熔融物，能够得到具有由复合材料构成的基板和连接到该基板上的金属构件的镁基复合构件。

由于该方法不具有烧结步骤，所以各个SiC粒子可离散存在于基体金属中。换言之，在材料力学的意义上，该复合材料基本不具有使得SiC粒子相互结合的网络结构。

为了进一步降低复合材料的热膨胀系数，提高SiC粒子在复合材料中的体积比是有效的。通过提前高密度填充SiC粒子，然后向其中注入溶解的基体金属，能够容易地提高该体积比。该比例能够为超过60体积%，且进一步超过70体积%。为此，例如，应将SiC粒子的粉末引入铸模中，随后进行穿刺放液。另外，在SiC粒子的体积比应进一步提高的情况中，还能够使用加压成形、粉浆浇铸或刮刀法。利用该方法，SiC在复合材料中占据的比例能够超过60体积%，且进一步超过70体积%。

应注意，在粉浆浇铸中，例如实施如下步骤。

使用原料粉末、水和分散剂以制造浆料。将该浆料成型并干燥，由此形成粉末成型体。可以将一般的表面活性剂用作分散剂。

在刮刀法中，例如实施如下步骤。

将原料粉末、溶剂、消泡剂、树脂等用于制造浆料。通过将该浆料倒入刮刀的口中，形成片状结构。然后，通过蒸发溶剂，能够形成粉末成型体。

下文中，参考附图对实施方案8～10中的各个实施方案进行说明。

[实施方案8]

参考图8A和8B，本实施方案中的镁基复合构件1H具有通孔20H，通过所述通孔20H插入用于连接到诸如冷却器的固定目标上的螺栓100(紧固构件)。镁基复合构件1H具有基板210和金属构件223(接收部)。

基板210由复合材料构成，所述复合材料是基体金属与作为分散在所述基体金属中的SiC粒子的SiC的复合体，所述基体金属是镁和镁合金中的任一种。

另外，在基板210中设置贯通部。在本实施方案中的基板210中的贯通部是包围金属构件223的孔部分，如图8A中所示。由于金属构件223的整个周部被基板210由此包围，所以金属构件223不易从基板210上拆下。

将金属构件223连接到基板210中的贯通部即孔部分上。在金属构件223中设置通孔20H。金属构件223由与基体金属不同的金属材料构成。作为这种金属材料，具体地，能够使用与实施方案1(图1A和1B)中的金属板22的材料类似的材料。

根据本实施方案，在紧固螺栓100时，设置在金属构件223中的而不是基板210中的通孔20H接收紧固力。因此，能够防止在设置在基板210中的通孔直接接收紧固力的情况中会发生的在通孔周围的基板断裂。另外，由于基板210中的SiC作为分散在基体金属中的SiC粒子存在，所以当施加外力时各个粒子能够在一定程度上独立发生位移。因此，与形成将SiC相互结合的网状结构部的情况相比，基板不易断裂。而且，由于金属构件223由与基体金属不同的金属材料构成，所以接收部的材料与镁和镁合金中的任一种都不同，因此，能够选择使得螺栓100的轴向力更不易下降的材料。由此，即使将镁基复合构件1H进行热循环，固定状态仍不易因为螺栓100的轴向力的下降而松动。因此，镁基复合构件1H能够牢固固定到固定目标上且这种固定状态能够以稳定方式长期保持。

[实施方案9]

参考图9A和9B，本实施方案中的金属构件224的形状与金属构件223(图8A和8B)不同并具有掩埋在基板210中的突起PR。由于这种突起PR充当锚，所以金属构件224不易从基板210上拆下。

由于与上述不同的构造与上述实施方案8中的构造基本相同，所以对相同或相应的元件分配相同的参考符号且不再重复其说明。

[实施方案10]

参考图10，本实施方案中的基板210N与基板210(图8A)的不同之处在于，具有切口部(附图中的U形部分)作为贯通部以代替孔部分。另外，金属构件225具有与该切口部相对应的二维形状。

由于上述以外的构造与上述实施方案8中的构造基本相同，所以对相同或相应的元件分配相同的参考符号且不再重复其说明。

如果在基板中设置连接金属构件的通孔，则基板中相对于通孔位于外部的部分FM(图8A)更易于断裂。相反，根据本实施方案，由于将金属构件225连接到基板210N中的切口部上，所以不必设置用于连接基板210N中的金属构件225的通孔。因此，能够防止上述断裂。

上面已经对实施方案8～10进行了描述。

[实施方案11]

参考图11对实施方案11中的散热构件和半导体装置90进行描述。本实施方案中的散热构件由镁基复合构件1A(散热构件)形成。另外，本实施方案中的半导体装置90包含充当散热构件的镁基复合构件1A、半导体芯片94(半导体元件)、螺栓100、绝缘基板92、焊料部91和93、树脂密封部95和铸件96。利用螺栓100将半导体装置90安装在冷却器500上。应注意，可将镁基复合构件1B～1J(散热构件)中的任一种复合构件用作散热构件以代替镁基复合构件1A。

实施例

[试验例1]

利用螺栓将实施方案1～3中的复合构件各自固定到固定目标上并测量断裂轴向力和轴向力保持能力。将结果示于表1中。

在该试验中，使用M6螺栓并在各个复合构件中设置能够插入螺栓的通孔。另外，在该试验中，作为比较，准备了图12A和12B中所示的复合构件99(参考例1、2)。复合构件99具有与实施方案1中的复合构件1A中一样设置的基底孔21以作为插入螺栓100的通孔。另外，在该试验中，关于实施方案1，利用由不锈钢制成的并具有14mm外径φ的作为金属板22插入的平垫圈对螺栓进行固定，关于实施方案2、3和参考例2，利用由不锈钢制成的并具有12mm外径φ的插入复合构件与螺栓之间的平垫圈对螺栓进行固定。在参考例1中，直接对螺栓进行固定而不在复合构件与螺栓之间插入平垫圈。此外，在实施方案2中，将布置在基板10表面上的金属板23的面积设定为200mm²(包含通孔23B的开口部)，且在实施方案3中，使用具有与M6对应的螺丝孔的钳住紧固件。

对在紧固M6螺栓并在复合构件中造成裂纹时的轴向力进行测量以作为断裂轴向力。将商购获得的测量仪器用于测量轴向力(测量的极限轴向力：16kN)。利用目视检查和X射线CT对裂纹进行确认。

按如下测量轴向力保持率。将利用M6螺栓在7.5kN的初始轴向力下实施紧固并在40℃×1小时下保持紧固，然后在125℃×1小时下保持紧固的热循环重复10次，其后测量轴向力并将初始轴向力/热循环之后的轴向力定义为轴向力保持率。应注意，在参考例1、2中，为了不造成裂纹，将初始轴向力分别设定为2.0kN和4.0kN。

表1

如表1中所示，能够看出，实施方案1～3具有高达7kN以上的断裂轴向力且它们能够充分地承受螺栓的轴向力所施加的力。另外，能够看出，即使对它们进行热循环，实施方案1～3仍具有高达75%以上的轴向力保持率，且轴向力不易松弛。而且，能够看出，实施方案1、2和实施方案3在断裂轴向力和轴向力保持率方面比参考例2高得多，且特别地，实施方案3具有优异的特性，所述实施方案1、2具有面积比俯视图中的M6螺栓的头部的面积大至少10%的金属板且在所述实施方案3中整个通孔由不同于基体金属的金属构成。因此，可以预期，其中螺栓用通孔的至少一部分由不同于基体金属的材料构成的实施方案1～3中的复合构件能够由于初始固定而长期保持牢固固定到固定目标上的状态，且可以预期，包含复合构件的半导体装置具有优异的散热性能。

[试验例2]

利用螺栓将实施方案4～7中的复合构件各自固定到固定目标上并测量断裂轴向力和轴向力保持能力。将结果示于表2中。

在该试验中，使用M6螺栓并在各个复合构件中设置能够插入螺栓的通孔。另外，在该试验中，准备了在变形例中所述的包含金属纤维的形式(表2中显示为实施方案5/6；实施方案5中的埋设构件123由不锈钢丝绒构成)并准备了用于比较的图13A和13B中所示的复合构件199。复合构件199具有与实施方案4中的复合构件1D中一样设置的基底孔121以作为插入螺栓100的通孔。另外，在该试验中，关于实施方案4～7和比较例，利用由不锈钢制成的并具有12mm外径φ的插入复合构件与螺栓之间的平垫圈对螺栓进行固定。而且，在实施方案4中，将金属板122(包含板孔122h的开口部)的面积设定为200mm²，在实施方案5、6中，埋设构件123、124各自为具有13mm外形和6.1mm内径的圆筒形体，在实施方案5/6中，对金属纤维进行成型以得到具有13mm外形和6.1mm内径的圆筒形体(孔隙率为30体积%)，且在实施方案7中，使用具有与M6对应的螺丝孔的钳住紧固件。

对在紧固M6螺栓并在复合构件中造成裂纹时的轴向力进行测量以作为断裂轴向力。将商购获得的测量仪器用于测量轴向力(测量的极限轴向力：16kN)。利用目视检查和X射线CT对裂纹进行确认。

按如下测量轴向力保持率。将利用M6螺栓在7.5kN的初始轴向力下实施紧固并在40℃×1小时下保持紧固，然后在125℃×1小时下保持紧固的热循环重复10次，其后测量轴向力并将初始轴向力/热循环之后的轴向力定义为轴向力保持率。

表2

如表2中所示，能够看出，实施方案和比较例各自具有不低于7kN的高断裂轴向力且它们能够充分地承受螺栓的轴向力所施加的力。然而，比较例在进行热循环时的轴向力保持率低。相反，能够看出，实施方案即使进行热循环仍具有不低于75%的高轴向力保持率，且紧固力不易松弛。特别地，能够看出，通孔由不同于基体金属的金属构成的实施方案5、7具有更加优异的特性。因此，可以预期，其中螺栓用通孔的至少一部分由不同于金属区域的构成金属，即基体金属的材料构成的实施方案中的复合构件能够长期保持牢固固定到固定目标上的状态，且可以预期，包含复合构件的半导体装置具有优异的散热性能。

应理解，本文中公开的实施方案和实施例在各方面都是示例性和非限制性的。本发明的范围由权利要求书的项而不是上述说明限定，且旨在包括与权利要求书的项等同的范围和含义内的所有变化。例如，能够适当改变复合构件中SiC的含量、SiC的存在形式(例如分散形式)、基体金属(例如镁合金)的组成、复合构件的尺寸、金属被覆层的厚度、制备复合体时的条件、金属板或硬件的组成、通孔的尺寸、通孔的数目、设置通孔的位置、埋设构件的组成等。

[附加说明1]

上述实施方案包括如下本发明的概念。

(1)由SiC与镁或镁合金的复合体制成的镁基复合构件的特征在于

设置有通孔，通过所述通孔插入用于将所述复合构件连接到固定目标上的紧固构件，和

用于形成所述通孔的至少一部分的材料与形成所述复合构件的SiC和镁或镁合金不同。

(2)上述(1)中所述的镁基复合构件的特征在于

所述复合构件具有将SiC相互结合的网状结构部，

所述通孔在存在所述网状结构部的所述复合构件的区域中，且

与所述紧固构件的头部接触的所述通孔的至少一部分由与镁和镁合金不同的金属构成。

(3)上述(1)或(2)中所述的镁基复合构件的特征在于含有超过70体积%的SiC。

(4)上述(1)～(3)中任一项所述的镁基复合构件的特征在于

在与所述紧固构件的头部接触的所述通孔的至少一部分中设置由不同于镁和镁合金的金属构成的金属板，且

在当所述紧固构件被紧固时所述头部与所述金属板接触的状态下，所述金属板具有足以从所述头部的周边突出的面积。

(5)上述(4)中所述的镁基复合构件的特征在于

所述复合构件包含由复合材料构成的基板和覆盖所述基板至少一个表面的金属被覆层，所述复合材料是SiC和镁或镁合金的复合体，

将所述金属板的周边接合到所述金属被覆层上，且

所述金属板的一个表面通过所述金属被覆层露出。

(6)上述(4)或(5)中所述的镁基复合构件的特征在于，所述通孔的内周面也由与所述金属板的类型相同的金属构成。

(7)上述(4)～(6)中任一项所述的镁基复合构件的特征在于，所述金属板的面积比所述紧固构件的头部在俯视图中的面积大至少10%。

(8)上述(1)～(7)中任一项所述的镁基复合构件的特征在于，具有不小于4ppm/K且不大于8ppm/K的热膨胀系数和不低于180W/m·K的热导率。

(9)一种散热构件，其特征在于，由上述(1)～(8)中任一项所述的镁基复合构件形成。

(10)一种半导体装置，其特征在于，包含上述(9)中的散热构件和安装在该散热构件上的半导体元件。

[附加说明2]

上述实施方案包括如下本发明的概念。

(1)由SiC与镁或镁合金的复合体制成的镁基复合构件的特征在于

设置有金属区域，所述金属区域不含SiC而是由镁或镁合金构成，

在所述金属区域中设置有通孔，通过所述通孔插入用于将所述复合构件连接到固定目标上的紧固构件，和

用于形成所述通孔的至少一部分的材料与所述金属区域的构成金属不同。

(2)上述(1)中所述的镁基复合构件的特征在于

在所述金属区域的厚度方向上的至少一部分中设置有由与所述金属区域的构成金属不同的材料构成的埋设构件，和

在所述埋设构件中设置所述通孔的至少一部分。

(3)上述(1)或(2)中所述的镁基复合构件的特征在于，与所述紧固构件的头部接触的所述通孔的至少一部分由与所述金属区域的构成金属不同的金属构成。

(4)上述(2)或(3)中所述的镁基复合构件的特征在于

所述埋设构件具有金属板，且

所述金属板的一个表面在所述金属区域的表面处露出。

(5)上述(2)～(4)中任一项所述的镁基复合构件的特征在于，所述埋设构件存在于所述金属区域的厚度方向上的整个长度上。

(6)上述(2)中所述的镁基复合构件的特征在于，

所述埋设构件仅位于所述金属区域的厚度方向上的一部分中，且

所述通孔的至少一个开口部由所述基体金属的构成金属构成。

(7)上述(2)～(6)中任一项所述的镁基复合构件的特征在于，所述埋设构件的至少一部分包含由与所述金属区域的构成金属不同的金属构成的金属纤维。

(8)一种散热构件，其特征在于，由上述(1)～(7)中任一项所述的镁基复合构件形成。

(9)一种半导体装置，其特征在于，包含上述(8)中所述的散热构件和安装在该散热构件上的半导体元件。

工业实用性

根据本发明的复合构件可以适合地用于半导体元件的散热器(散热构件)。根据本发明的半导体装置可以适合地用作各种电子装置的部件。

附图标记

1A～1J：复合构件(镁基复合构件)

10、110、210、210N：基板

10h：基板孔

11、111：金属被覆层

20A～20H：通孔

21：基底孔(基板孔)

22、23、24b、122：金属板(接收部)

22h、124h：内孔(接收部孔)

23h、122h：板孔(接收部孔)

24：硬件

24t、125t：圆筒部

100：螺栓

112：金属区域

121：基底孔(金属区域孔)

123、124：埋设构件

125：硬件(埋设构件)

125b：金属板

223～225：金属构件(接收部)

PR：突起

Claims (27)

1.一种镁基复合构件(1A～1C)，其具有通孔(20A)，通过所述通孔(20A)插入用于连接的紧固构件(100)，所述镁基复合构件包含：

基板(10)，其具有基板孔(21)，并由SiC和基体金属的复合材料构成，其中通过所述基板孔(21)插入所述紧固构件，且所述基体金属为镁和镁合金中的任一种；和

接收部(22)，其连接到所述基板上，并由与所述基体金属不同的金属材料构成，

所述接收部具有接收部孔(22h)，通过所述接收部孔(22h)插入所述紧固构件，且所述通孔的内周面的至少一部分由所述接收部孔的内周面形成。

2.如权利要求1所述的镁基复合构件，其中

所述复合材料具有用于将SiC相互结合的网状结构部，

所述基板孔设置在其中所述复合材料具有所述网状结构部的区域中，且

以所述紧固构件的头部与所述接收部接触的方式布置所述接收部。

3.如权利要求1所述的镁基复合构件，其中所述复合材料含有超过70体积%的所述SiC。

4.如权利要求1所述的镁基复合构件，其中

所述接收部具有金属板(22)，以所述紧固构件的头部与所述金属板(22)接触的方式布置所述金属板(22)，且

在当所述紧固构件被紧固时所述头部与所述金属板接触的状态下，在俯视图中，所述金属板延伸以从所述头部的周边突出。

5.如权利要求4所述的镁基复合构件(1B)，还包含用于覆盖所述基板的至少一个表面的金属被覆层(11)，其中

所述金属板(23)的周边接合到所述金属被覆层上，且

所述金属板的一个表面在所述金属被覆层处露出。

6.如权利要求4所述的镁基复合构件(1C)，还包含圆筒部(24t)，所述圆筒部(24t)覆盖所述基板孔的内周面的至少一部分，并由与所述金属材料的类型相同的金属材料构成。

7.如权利要求4所述的镁基复合构件，其中在俯视图中，所述金属板的面积比所述紧固构件的头部的面积大至少10%。

8.如权利要求1所述的镁基复合构件，所述镁基复合构件的热膨胀系数不低于4ppm/K且不高于8ppm/K，并且所述镁基复合构件的热导率不低于180W/m·K。

9.一种散热构件(1A～1C)，其由权利要求1的镁基复合构件形成。

10.一种半导体装置(90)，包含：

权利要求9的散热构件；和

安装在所述散热构件上的半导体元件(94)。

11.一种镁基复合构件(1D～1G)，其具有通孔(20D)，通过所述通孔(20D)插入用于连接的紧固构件(100)，所述镁基复合构件包含：

基板(110)，其由SiC和基体金属的复合材料构成，所述基体金属为镁和镁合金中的任一种；

金属区域(112)，其具有金属区域孔(121)，且由所述基体金属构成，其中通过所述金属区域孔(121)插入所述紧固构件；和

接收部(122)，其连接到所述金属区域上，并由与所述基体金属不同的金属材料构成，

所述接收部具有接收部孔(122h)，通过所述接收部孔(122h)插入所述紧固构件，且所述通孔的内周面的至少一部分由所述接收部孔的内周面形成。

12.如权利要求11所述的镁基复合构件，其中所述接收部是埋设构件，其至少一部分埋设在所述金属区域中的所述金属区域孔中。

13.如权利要求12所述的镁基复合构件，其中

所述埋设构件具有金属板(122、125b)，且

所述金属板的一个表面在所述金属区域的表面处露出。

14.如权利要求12所述的镁基复合构件(1G)，其中所述埋设构件(125)位于所述金属区域的厚度方向上的整个长度上。

15.如权利要求12所述的镁基复合构件(1F)，其中

所述埋设构件(124)仅位于所述金属区域的厚度方向上的一部分中，且

所述通孔(20F)的至少一个开口部由所述基体金属构成。

16.如权利要求12所述的镁基复合构件，其中所述埋设构件的至少一部分包含由与所述基体金属不同的金属构成的金属纤维。

17.如权利要求11所述的镁基复合构件，其中以所述紧固构件的头部与所述接收部接触的方式布置所述接收部。

18.一种散热构件(1D～1G)，其由权利要求11的镁基复合构件形成。

19.一种半导体装置(90)，包含：

权利要求18的散热构件；和

安装在所述散热构件上的半导体元件(94)。

20.一种镁基复合构件(1H～1J)，其具有通孔(20H～20J)，通过所述通孔插入用于连接的紧固构件(100)，所述镁基复合构件包含：

基板(210)，其具有贯通部，并由基体金属和SiC的复合材料构成，所述基体金属为镁和镁合金中的任一种，且所述SiC以SiC粒子的形式分散在所述基体金属中；和

接收部(223～225)，其连接到所述基板中的所述贯通部上，具有所述通孔，并由与所述基体金属不同的金属材料构成。

21.如权利要求20所述的镁基复合构件，其中所述复合材料含有超过60体积%的所述SiC。

22.如权利要求20所述的镁基复合构件，其中所述复合材料含有超过75体积%的所述SiC。

23.如权利要求20所述的镁基复合构件(1I)，其中所述接收部具有掩埋在所述基板中的突起(PR)。

24.如权利要求20所述的镁基复合构件(1H，1I)，其中所述贯通部是设置在所述基板中的孔部。

25.如权利要求20所述的镁基复合构件(1J)，其中所述贯通部是设置在所述基板中的切口部。

26.一种散热构件(1H～1J)，其由权利要求20的镁基复合构件形成。

27.一种半导体装置(90)，包含：

权利要求26的散热构件；和

安装在所述散热构件上的半导体元件(94)。

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