CN103501939A

CN103501939A - 散热基板用复合材料及其制造方法

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Publication number: CN103501939A
Application number: CN201280021267.8A
Authority: CN
Inventors: 石动薰; 石井秀树; 渡边茂久; 堀久司
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: US20140037934A1; US8945466B2; WO2013011668A1; EP2735391A1; CN103501939B; EP2735391A4; JPWO2013011668A1; JP5464301B2

Abstract

本发明提供一种兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数、具有作为散热基板令人满意的性能的散热基板用复合材料、以及能够以低成本制造上述复合材料的上述复合材料的制造方法。因此，通过粉末冶金法制造散热基板用复合材料。通过该制造方法制得的散热基板用复合材料含有铝合金和碳化硅，上述碳化硅的颗粒彼此接触。

Description

散热基板用复合材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及散热基板用复合材料及其制造方法，特别是涉及含有铝和碳化硅的散热基板用复合材料及其制造方法。

背景技术

一直以来，半导体元件不仅用于计算机的电磁信号的控制，也用于铁轨的电车、电动汽车、工作机械、冷冻机等那样的产业机器中的动力源的电力控制。在这种电力控制中所使用的半导体元件的使用目的是电力的控制，因此放热量也多，安装有这种半导体元件的基板需要具有高的散热效率。

作为安装于电力控制用的半导体元件上、并将由该半导体元件产生的热量散热的散热基板的材料，一直以来使用热传导系数高的铜和铜合金。

但是，铜和铜合金与构成半导体元件的硅、砷化镓等相比，由于热膨胀系数大，所以由于半导体元件的放热，因半导体元件与散热基板之间的热膨胀系数之差而出现裂纹。这种裂纹的出现的结果，有时会成为半导体元件的散热特性降低以及半导体元件破损的主要原因。

因此，在特别需要半导体元件的可靠性的情况下，从防止因半导体元件与散热基板之间的热膨胀系数之差而出现裂纹的观点出发，优选散热基板的材料使用钼、钨或它们的合金。

但是，这些散热基板的材料存在热传导系数低的缺点，为了弥补热传导系数低的缺点而增大散热基板的体积，这些材料的密度也大，从而会导致质量的增大。

因此，以操作的容易性以及提高铁轨用的电车和电动汽车这种运输机器的运行性能为目的，需求实现高的热传导系数和更低的热膨胀系数的、轻量的电力控制用半导体元件的散热基板。

关于对这种散热基板的需求，在专利文献1和专利文献2中分别提出了铜与金刚石的复合材料以及铜与酸化亚铜的复合材料。

但是，专利文献1中公开的复合材料虽然兼备超过600W／（m·K）的热传导系数和低于5×10^－6的热膨胀系数，但是由于使用金刚石，存在成本高、且尺寸调整等时的切削加工性差的缺点。

另一方面，专利文献2中公开的复合材料不仅兼备超过200W／（m·K）的热传导系数和低于16×10^－6的热膨胀系数，并且制造也容易、能够以低成本实现。但是，铜和氧化亚铜的密度分别为8.9kg／dm³和6.4kg／dm³，因而难以应对轻量的要求。

因此，作为关于能够应对轻量化的要求的复合材料的技术，在专利文献3～7中均提出了含有铝合金和碳化硅的复合材料。专利文献3～7中记载的复合材料，由于铝合金和碳化硅的密度分别为2.7kg／dm³左右和3.2kg／dm³左右，能够应对轻量化的要求。

专利文献3中公开的技术是利用所谓的含浸法的复合材料的制造方。具体而言是通过将碳化硅的颗粒或纤维成型，形成作为碳化硅的颗粒或纤维的聚集体的多孔预成型体，之后使熔融铝接触，使熔融铝合金含浸在多孔预成型体的空隙中的方法。

此外，专利文献4中公开的技术是利用所谓的铸造法的复合材料的制造方法。具体而言是将熔融铝合金和碳化硅的颗粒混合之后进行铸造的方法。

此外，专利文献5、专利文献6和专利文献7中公开的技术是利用所谓的粉末冶金法的铝合金和碳化硅的复合材料的制造方法。具体而言是将铝粉末或铝合金的粉末与碳化硅的颗粒混合后进行烧结的方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2003／040420号小册子

专利文献2：日本特开2004－003023号公报

专利文献3：日本特开平2－243729号公报

专利文献4：日本特表平1－501489号公报

专利文献5：日本特开平9－157773号公报

专利文献6：日本特开平10－335538号公报

专利文献7：日本特开平11－106848号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在上述含浸法中，在暂时形成多孔预成型体后，使熔融铝合金含浸在多孔预成型体的空隙中，因而需要多步骤的加工。因此，虽然能够得到适合用于散热基板的复合材料，但是却存在成本明显增高的缺点。

另一方面，铸造法和粉末冶金法虽然能够较低地抑制成本，但是由于能够混合的碳化硅的颗粒的混合比例存在限制，因而难以兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数。

特别是在铸造法中，当提高碳化硅的颗粒的比例时，熔融铝合金和碳化硅的混合物的流动性降低，铸造性恶化，并且混合物中碳化硅偏析。结果，不能使混合物中的碳化硅的比例为50％以上，难以得到能够令人满意的性能的散热基板。

其中，粉末冶金法与铸造法相比，能够使碳化硅的颗粒的比例变高。但是，专利文献5中记载的技术，由于不使用铝合金而使用纯度99％以上的铝，因而需要使烧结温度为660℃以上。即，用于烧结的加热所需要的时间和成本增大，并且需要使加热成型用模具为昂贵的石墨或陶瓷等，存在成本升高的问题。

因此，根据本发明人的研究，判断在将上述加热成型用模具变更为钢铁制的情况下，存在加热成型用模具的寿命短、成本升高的缺点。

此外，专利文献6中记载的技术提供一种碳化硅以颗粒状分散存在于铝或铝合金中的半导体基板材料。但是，根据这种技术，作为烧结气氛，需要99体积％以上的氮气氛、氧浓度为200ppm以下的气氛或者露点为－20℃以下的气氛，存在成本升高的缺点。

并且，专利文献7中记载的技术需要使用平均粒径不同的多个陶瓷颗粒，并且需要以100℃～400℃、30MPa～300MPa的条件进行预成型，存在成本升高的缺点。

因此，本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数、具有作为散热基板能够令人满意的性能的散热基板用复合材料以及能够以低成本制造上述复合材料的上述复合材料的制造方法。

用于解决技术问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明人反复进行深入研究，结果发现：如果铝合金和碳化硅的散热基板用复合材料的上述碳化硅的颗粒彼此接触，就能够兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数。

本发明是基于本发明人的上述见解而完成的，用于解决上述技术问题的本发明的一个实施方式的散热基板用复合材料的制造方法包括：将铝合金的粉末和碳化硅的颗粒混合，得到混合物的混合工序；

将上述混合物填充在铝制的框内进行加热的加热工序；和

对上述铝合金呈熔融状态的半熔融状态的上述混合物进行锻造的锻造工序，

上述碳化硅的颗粒彼此接触。

另外，本发明的其他实施方式的散热基板用复合材料的制造方法中，上述铝合金可以为Al－Si合金。

另外，本发明的其他实施方式的散热基板用复合材料的制造方法中，上述Al－Si合金可以为Al－（7～11）质量％Si。

另外，本发明的其他实施方式的散热基板用复合材料的制造方法中，上述加热工序中的加热温度可以为上述铝合金的液相线温度以上、650℃以下的温度。

另外，本发明的其他实施方式的散热基板用复合材料的制造方法中，上述锻造工序中的锻造条件可以使100MPa～300MPa的压力作用1秒～20秒。

此外，本发明的一个实施方式的散热基板用复合材料由上述散热基板用复合材料的制造方法制得。

此外，本发明的其他实施方式的散热基板用复合材料，使用粉末冶金法制造，含有铝合金和碳化硅，上述碳化硅的颗粒彼此接触。

发明效果

根据本发明的散热基板用复合材料的制造方法，能够通过粉末冶金法制作散热基板用的复合材料，因而成本低。并且，本发明的散热基板用复合材料，能够兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数、轻量、并且纵弹性系数低、能够提高与半导体元件的密合性，因而作为电力控制用半导体元件的散热基板具备适宜的性能。

附图说明

图1是表示由本实施方式的散热基板用复合材料制作的散热基板的结构的正视图。

图2是表示实施例1的复合材料的截面组织的显微镜照片。

图3是表示比较例1的复合材料的截面组织的显微镜照片。

图4是表示比较例2的复合材料的截面组织的显微镜照片。

图5是表示比较例3的复合材料的截面组织的显微镜照片。

图6是对于图2所示的实施例1的复合材料的截面组织，通过图像解析，使碳化硅的颗粒的部分为黑色、使除此之外的部分为白色的图像转换后的显微镜照片。

图7是对于图3所示的比较例1的复合材料的截面组织，通过图像解析，使碳化硅的颗粒的部分为黑色、使除此之外的部分为白色的图像转换后的显微镜照片。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式的散热基板用复合材料及其制造方法进行说明。

（散热基板用复合材料的制造方法）

本实施方式的散热基板用复合材料（以下有时称为复合材料）的制造方法至少包括混合工序、加热工序和锻造工序。其中，在上述混合工序与上述加热工序之间可以包括预成型工序。

＜混合工序＞

上述混合工序是至少将铝合金的粉末和碳化硅的颗粒均匀混合、得到混合物的工序。

［铝合金的粉末］

作为上述铝合金的粉末，优选Al－Si合金的粉末，更优选Al－（7～11）质量％Si。当上述Al－Si合金中的Si的含量低于7质量％时，通过含有Si而实现的提高熔融状态下的流动性的效果低，因而不优选。另一方面，当Al－Si合金中的Si的含量超过11质量％时，Al－Si体系的共晶组织发展，凝固后的机械加工性降低，因而不优选。

此外，上述铝合金的粉末的粒径没有特别限定，优选为10μm～100μm，更优选为25～60μm。当上述粒径超过100μm时，在上述混合工序中难以与碳化硅的颗粒均匀混合。另一方面，当上述粒径小于10μm时，容易在空气中漂浮，不容易操作。此外，上述铝合金的粉末，可以将Si含量不同的多种铝合金的粉末混合而得到Al－（7～11）质量％Si合金。Si含量不同的多种上述铝合金的粉末的粒径优选为10μm～100μm，更优选为25μm～60μm。并且，Si含量不同的多种上述铝合金的粉末的粒径可以互不相同。

其中，上述铝合金的粉末的粒径表示通过激光衍射式粒度分析测定法得到的值。并且，作为上述铝合金的粉末的形状，没有特别限定，例如可以为泪滴状、正球状、旋转椭圆体状、片状或无定形状等任意形状。

［碳化硅的颗粒］

作为上述碳化硅的颗粒，可以使用绿色碳化硅的颗粒或黑色碳化硅的颗粒。上述碳化硅的颗粒的粒径没有特别限定，优选为10μm～100μm，更优选为25μm～60μm。当上述粒径超过100μm时，在上述混合工序中难以与上述铝合金的粉末均匀混合。另一方面，当上述碳化硅的颗粒的粒径小于10μm时，容易在空气中漂浮，不容易操作。

其中，上述碳化硅的颗粒的粒径表示通过激光衍射式粒度分析测定法得到的值。并且，上述碳化硅的颗粒的形状没有特别限定，例如可以为泪滴状、正球状、旋转椭圆体状、片状或无定形状等任意形状。

［混合比］

上述铝合金的粉末与上述碳化硅的颗粒的混合比，以质量比计优选为30∶70～60∶40。

在此，当上述混合比超过30∶70、即上述碳化硅的颗粒多时，在上述“锻造工序”后，得到的复合材料内残留有空隙，因而不能得到高的热传导系数。其结果，上述复合材料不能获得作为电力控制用半导体元件的散热基板能够令人满意的性能。

此外，当上述混合比超过60∶40、即铝合金的粉末多时，在上述“锻造工序”后，构成得到的复合材料的碳化硅的颗粒彼此被铝合金的粉末隔开，不能得到低的热膨胀系数。其结果，上述复合材料不能获得作为电力控制用半导体元件的散热基板令人满意的性能。

作为将上述铝合金的粉末和上述碳化硅的颗粒混合的方法，可以采用公知的方法。例如优选使用Ｖ型混合机、交叉旋转混合机等搅拌机、振动磨机、行星磨机等，混合1小时至6小时左右。

＜预成型工序＞

上述预成型工序是将通过上述混合工序得到的上述混合物在室温或室温～300℃的温度范围、利用200MPa～1000MPa的压力下的加压或者压力下的流体静压进行压缩的工序。该预成型工序可以省略，但是通过实施该工序，在后述的加热工序中上述混合物向铝制的框内的填充变得容易。其中，在本工序中，当加压或流体静压低于200MPa时，不能获得有意义的预成型的效果。另一方面，流体静压为1000MPa就足够了，不需要施加该压力以上的压力。

＜加热工序＞

上述加热工序是将上述混合物填充到铝制的框内进行加热的工序。

［加热温度］

本工序中的加热温度由于上述铝合金的粉末的成分组成而有所不同，但为上述铝合金达到熔融状态的液相线温度以上、650℃以下的温度。例如，如果上述铝合金的粉末的成分组成为Al－11质量％Si，由于液相线温度为590℃，上述加热温度为590～650℃的范围内。当上述加热温度低于上述铝合金的液相线温度时，上述铝合金不形成熔融状态，因而不能进行上述锻造工序。另一方面，当上述加热温度超过650℃时，不仅加热所需要的成本增加，熔融状态的上述铝合金的表面氧化膜变厚，表观上的流动性降低。其结果，在上述锻造工序中，所需要的压力和所需要的时间增大而不优选。

［加热气氛］

本工序的加热中的气氛没有特别限定，能够设定大气中、氮气中、氩气中或真空中等的气氛，但由于在大气中时能够降低成本而优选。

［保持时间］

在本工序中，直至作为后续工序的上述锻造工序为止，进行保持的保持时间优选为上述混合物达到液相线温度以上650℃以下的温度之后10分钟～200分钟。在保持时间低于10分钟时，如上所述，在混合Si含量不同的多种上述铝合金的粉末的情况下，上述铝合金的成分组合不均匀化。另一方面，在保持时间超过200分钟时，不仅加热所需要的成本增加，熔融状态的铝合金的表面氧化膜增厚，表观上的流动性降低。其结果，上述锻造工序中所需要的压力和所需要的时间增加而不优选。

＜锻造工序＞

上述锻造工序是将通过上述加热工序、上述铝合金呈熔融状态的半熔融状态的上述混合物以规定的压力锻造规定时间的工序。其中，在本工序中，原样保持在上述铝合金的液相线温度以上650℃以下的温度进行锻造，使得上述铝合金不凝固。

［锻造条件］

本工序中的锻造条件优选使100MPa～300MPa的压力作用1秒～20秒。当上述压力低于100MPa时，由于得到的上述复合材料内残留有空隙，因而得不到高的热传导系数。上述压力为300MPa就足够了，没有必要施加其以上的压力。

另外，在上述锻造时间低于1秒时，由于上述复合材料内残留有空隙，因而得不到高的热传导系数。上述锻造时间为20秒就足够了，没有必要耗费其以上的时间。在半熔融锻造后，填充在铝制的框内的上述复合材料保持填充在铝制的框内的状态被冷却到室温。之后，冷却后的上述复合材料，根据需要通过机械加工对铝制的框进行切削，成型为散热基板。

（散热基板）

图1是表示由通过本实施方式的复合材料的制造方法制作的复合材料构成的散热基板的结构的正视图。如图1所示，呈矩形的散热基板1在其表面1a安装有用于控制电力的半导体元件2。半导体元件2例如是由硅构成的半导体元件。并且，以传热为目的，半导体元件2被软钎焊或硬钎焊于表面1a。另一方面，在散热基板1的背面1b，具有多个翅片的散热器3经由未图示的传热油脂通过螺栓4固定于散热基板1。设置该螺栓4的目的不仅在于将散热器3固定于散热基板1上，还在于辅助热传导。因此，螺栓4优选由热传导性高的材料构成。

这样，安装有半导体元件2、配备有散热器3的散热基板1，用于将由半导体元件1产生的热量有效地传导至散热器3使其散热而设置。即，为了实现有效的散热，需要散热基板1的热传导系数、热膨胀系数和纵弹性系数优异。

因此，通过本实施方式的复合材料的制造方法制得的复合材料，由于构成该复合材料的碳化硅的颗粒彼此接触，因而具有能够作为电力控制用半导体元件的散热基板而令人满意的性能。在此，“碳化硅的颗粒彼此接触”表示，从本实施方式的复合材料的某个面（例如厚度方向的表面）到其相反侧的面（例如厚度方向的背面），碳化硅的颗粒彼此连续地接触。其中，上述的“某个面”和“其相反侧的面”，可以是作为样品以任意的范围切断的复合材料的切片的“一个面”和“其相反侧的面”。即，本实施方式的复合材料，无论是否将该复合材料切断，从某个面到其相反侧的面，碳化硅的颗粒彼此连续地接触即可。

具体而言，本实施方式中使用的Al－（7～11）质量％Si合金，与纯铝相比，其液相线温度低，即使在大气中熔融、流动性也高，并且与碳化硅的润湿性高（界面能低）。因此，不需要像专利文献5所记载的那样使加热温度为660℃以上，即使加热成型用模具为钢铁制模具，也能够充分延长其寿命。

并且，本实施方式的复合材料，不需要像专利文献6所记载的那样的99体积％以上的氮气氛、氧浓度200ppm以下的气氛、或者露点为－20℃以下的气氛。因此，即使在大气中实施，构成复合材料的碳化硅的颗粒彼此接触，其结果能够兼备高的热传导系数和低的热膨胀系数，因此能够获得具有作为电力控制用半导体元件的散热基板能够令人满意的性能的复合材料。

并且，本实施方式的复合材料，将铝合金的粉末和碳化硅的颗粒的混合物填充在铝制的框内进行加热、半熔融锻造，因此能够省略专利文献7所记载的那样的预成型，即使在实施预成型的情况下，也能够在室温或室温～300℃的温度范围实施。

并且，本实施方式的复合材料的制造方法，由于采用粉末冶金法，即使构成得到的复合材料的碳化硅的颗粒彼此接触，也仅仅是接触。即，并不是像通过含浸法得到的铝合金和碳化硅的复合材料那样碳化硅的颗粒彼此作为多孔预型体以化学键合的方式而形成。特别是本实施方式的复合材料，碳化硅的颗粒彼此从一个面到其相反侧的另一个面连续地接触。因此，通过本实施方式的复合材料的制造方法制得的复合材料的纵弹性系数可以为190GPa以下。由此，能够缓和由于与半导体元件之间的热膨胀系数之差而产生的应力，能够提高与半导体元件的密合性。

除此之外，本实施方式的复合材料的制造方法，由于采用粉末冶金法，成本比上述专利文献1～7中公开的各技术的成本低，能够提供作为安装于电力控制用半导体元件的散热基板令人满意的性能的复合材料。

如上述说明，根据本实施方式的复合材料的制造方法，能够以低成本制造至少纵弹性系数适合作为电力控制用半导体元件的散热基板的、铝合金与碳化硅的复合材料。

实施例

下面，对本发明的散热基板用复合材料及其制造方法的某些实施例进行说明。

（实施例1）

混合平均粒径30μm的纯铝的粉末和平均粒径54μm的Al－11质量％Si粉末，使得铝合金的成分组成为Al－8.3质量％Si。进一步利用V型混合机在该铝合金的粉末中混合平均粒径40μm的绿色碳化硅的颗粒3小时，使得以质量比计上述铝合金的粉末∶绿色碳化硅的颗粒＝46∶54（混合工序）。其中，上述铝合金的粉末与上述绿色碳化硅的颗粒的混合比以体积比计为50∶50。并且，Al－8.3质量％Si的液相线温度为607℃。

将得到的上述混合物在室温以300MPa的压力加压进行预成型，填充在铝制的框内。将填充在铝制的框内的上述混合物加热至作为液相线温度以上650℃以下的温度的620℃，使上述铝合金熔融（加热工序）。

之后，将加热后的上述混合物保持30分钟后，使220MPa的压力作用5秒，由此进行半熔融锻造（锻造工序），得到铝合金与碳化硅的复合材料。

（比较例1）

将实施例1的加热工序中的加热温度设定为低于液相线温度的温度520℃，除此之外与实施例1同样操作得到复合材料。

（比较例2）

将实施例1的加热工序中的加热温度设定为低于液相线温度的温度560℃，除此之外与实施例1同样操作得到复合材料。

（比较例3）

利用V型混合机在平均粒径30μm的纯铝的粉末中混合平均粒径40μm的绿色碳化硅的颗粒3小时，使得以质量比计铝粉末∶绿色碳化硅的颗粒＝46∶54（混合工序）。

接着，将得到的混合物在室温以300MPa的压力加压进行预成型，填充在铝制的框内（预成型工序）。

之后，将填充在铝制的框内的混合物加热至低于纯铝的粉末的液相线温度的温度620℃（加热工序）。通过该工序，上述纯铝未熔融。

之后，将加热后的上述混合物保持30分钟，使220MPa的压力作用5秒，从而进行热锻造，得到纯铝与碳化硅的复合材料。

＜复合材料的评价＞

［截面组织的观察］

对于如上所述得到的实施例1、比较例1～3的复合材料，利用光学显微镜观察截面组织。观察结果示于图2～图5。

在图2～图5中，观察到的白色部分是铝或其合金、观察到的灰色部分是碳化硅的颗粒，观察到的黑色部分是空隙。

如图2所示可知，实施例1的复合材料的截面组织，观察到的灰色碳化硅的颗粒彼此接触，并且几乎不存在观察为黑色的空隙。

另一方面，如图3和图4所示可知，比较例1和比较例2的复合材料的截面组织，由于加热温度低于铝合金的液相线温度、铝合金未形成熔融状态，因而半熔融锻造不充分，观察为黑色的空隙大量残留。

此外，如图5所示可知，比较例3的复合材料的截面组织，由于使用了纯铝，因而流动性低、并且加热温度也低于铝的液相线温度，铝合金未形成熔融状态，因而半熔融锻造不充分，观察为黑色的空隙大量残留。

另外，为了明确碳化硅的颗粒彼此接触，对于实施例1和比较例1的复合材料的截面组织的显微镜照片，尝试通过图像解析使碳化硅的颗粒的部分为黑色、使除此之外的部分为白色，进行2值化的图像转换。将它们的结果示于图6和图7。

在实施例1的图像转换结果中，如图6所示，黑色的部分（碳化硅的颗粒）从图6上边（一个面）到下边（另一个面）连续。相对于此，在比较例1的图像转换结果中，如图7所示，黑色的部分（碳化硅的颗粒）被白色的部分（碳化硅以外的成分）隔断。

［热传导系数的测定］

此外，对于如上所述操作得到的实施例1、比较例1～3的复合材料，测定热传导系数。热传导系数的测定，使用爱发科理工株式会社生产的TC－7000激光闪光法热常数测定装置进行测定。将测定结果表示于表1。其中，在本实施例中，因为大多情况下需要热传导系数为180W／（m·K）（参照专利文献6的[0008]段），所以将该值以上的情况作为评价基准。

［平均热膨胀系数的测定］

另外，对于如上所述操作得到的实施例1、比较例1～3的复合材料，测定20℃～150℃的平均热膨胀系数。平均热膨胀系数的测定，使用真空理工株式会社生产的DL－7000热膨胀系数计进行测定。将测定结果示于表1。在此，通常Si（硅）和GaAs（砷化镓）的热膨胀系数分别为4.2×10^－6／℃和6.5×10^－6／℃（参照专利文献6的[0003]段），因此在本实施例中将9×10^－6／℃以下作为评价基准。

［纵弹性系数的测定］

对如上所述操作得到的实施例1、比较例1～3的复合材料，进一步测定纵弹性系数。纵弹性系数的测定，对于通过切削加工将铝制的框的部分除去的样品，一边进行3点支撑，一边以一定负荷使其弹性变形，由其挠曲变形量计算纵弹性系数。将测定结果示于表1。

[表1]

如表1所示，实施例1的复合材料的热传导系数超过180W／（m·K）、并且20℃～150℃的平均热膨胀系数低于9×10^－6／℃。

相对于此，可知比较例1～3的复合材料的热传导系数均低于160W／（m·K），并且20℃～150℃的平均热膨胀系数均为超过9×10^－6／℃的值。可以认为这样的值的差是由于截面组织观察中观察到的空隙量的差而引起的。

其中，实施例1、比较例1～3的复合材料的纵弹性系数分别为180GPa、100GPa、120GPa和140GPa，均在190GPa以下，得到了令人满意的结果。但是，为了制作热传导系数和平均热膨胀系数适宜的复合材料，可以认为在不使用粉末冶金法而使用含浸法的情况下，不仅不能避免制造成本的上升，使复合材料的纵弹性系数在190GPa以下也是极其困难的。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限定于此，可以进行各种的变更、改良。

符号说明

1：散热基板；

2：半导体元件；

3：散热器；

4：螺栓。

Claims

1.一种散热基板用复合材料的制造方法，其特征在于，包括：

将铝合金的粉末和碳化硅的颗粒混合，得到混合物的混合工序；

将所述混合物填充在铝制的框内进行加热的加热工序；和

对所述铝合金呈熔融状态的半熔融状态的所述混合物进行锻造的锻造工序，

所述碳化硅的颗粒彼此接触。

2.如权利要求1所述的散热基板用复合材料的制造方法，其特征在于：所述铝合金是Al－Si合金。

3.如权利要求2所述的散热基板用复合材料的制造方法，其特征在于：所述Al－Si合金为Al－（7～11）质量％Si。

4.如权利要求1所述的散热基板用复合材料的制造方法，其特征在于：所述加热工序中的加热温度为所述铝合金的液相线温度以上、650℃以下的温度。

5.如权利要求1所述的散热基板用复合材料的制造方法，其特征在于：所述锻造工序中的锻造条件为使100MPa～300MPa的压力作用1秒～20秒。

6.一种散热基板用复合材料，其特征在于：

其为由权利要求1～5中任一项所述的散热基板用复合材料的制造方法制得的。

7.一种散热基板用复合材料，其特征在于：

利用粉末冶金法制造，

含有铝合金和碳化硅，所述碳化硅的颗粒彼此接触。