CN106796925A - 铝‑碳化硅质复合体及其制造方法 - Google Patents

铝‑碳化硅质复合体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供与其他散热部件的密合性高的铝‑碳化硅质复合体及其制造方法。本发明提供铝‑碳化硅质复合体及其制造方法，该铝‑碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层，在一个板面安装电路基板，另一板面用作散热面，其特征在于，散热面侧的复合化部的板面为凸型的翘曲的形状，散热面侧的铝层为凸型的翘曲的形状，相对的外周面的短边中央的厚度的平均(Ax)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00，相对的外周面的长边中央的厚度的平均(Ay)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00。

Description

铝-碳化硅质复合体及其制造方法
技术领域
本发明涉及铝-碳化硅质复合体及其制造方法。
背景技术
以往的电路基板的典型的散热结构是经由电路基板的背面(散热面)的金属板(例如铜板)焊接底板而成的结构，作为底板，一般是铜、铝。另外，作为使热膨胀系数接近于电路基板的热膨胀系数的底板，提出了铝合金-碳化硅质复合体(专利文献1)。
底板多与散热叶片、散热单元等接合而使用，其接合部分的形状、翘曲也作为重要的特性列举出。例如，将底板接合于散热叶片的情况下，一般利用在底板的周缘部设置的孔、螺丝固定于散热叶片、散热单元等而使用。
例如，为了在底板与散热叶片之间尽可能不产生间隙，有时使用预先使底板带有凸型的翘曲的产品。提出了通过机械加工对底板表面进行切削从而带有翘曲的方法，但铝-碳化硅质复合体非常硬，使用金刚石磨削工具等工具，需要大量的磨削，因此存在制品价格升高的问题。
为了消除这样的问题，提出了在两板面设置由铝合金构成的铝层、将该铝层加工而成的铝合金-碳化硅质复合体(专利文献2)。
专利文献1：日本特开平3-509860号公报
专利文献2：日本特开2005-64261公报
发明内容
将底板接合于散热叶片的情况下，如果在底板的与散热叶片等相接的面大量存在微小的凹凸，则具有底板与散热叶片之间的密合性降低的问题。因此，具有如下的问题：底板与散热叶片之间的传热性显著地降低，由陶瓷电路基板、底板、散热叶片等构成的组件整体的散热性显著地降低。
本发明鉴于上述状况而完成，提供与其他散热部件的密合性高的铝-碳化硅质复合体及其制造方法。
根据本发明，提供铝-碳化硅质复合体，该铝-碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层，在一个板面安装电路基板，另一板面用作散热面，其特征在于，散热面侧的复合化部的板面为凸型的翘曲的形状，散热面侧的铝层为凸型的翘曲的形状，相对的外周面的短边中央的厚度的平均(Ax)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00，相对的外周面的长边中央的厚度的平均(Ay)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00。
根据本发明的一个方案，上述铝-碳化硅质复合体，其特征在于，安装了电路基板时的上述外周面的短边方向上的基于10cm的翘曲量Cx为-10μm≤Cx≤30μm，安装了电路基板时的上述外周面的长边方向上的基于10cm的翘曲量Cy为-10μm≤Cy≤40μm。
根据本发明的一个方案，上述铝-碳化硅质复合体，其特征在于，上述外周面的短边和长边的长度相等，相对的外周面的边中央的厚度的平均(A)与板面的中心部的厚度(B)之比(A/B)为0.91≤A/B≤1.00。
根据本发明的一个方案，上述铝-碳化硅质复合体，其特征在于，待安装上述电路基板的面的铝层的平均厚度为0.1mm～0.3mm，该面内的铝层的厚度差为0.1mm以内。
根据本发明的一个方案，上述铝-碳化硅质复合体，其特征在于，待安装上述电路基板的面的铝层的平均厚度与散热面的铝层的平均厚度之差为较厚的铝层的平均厚度的50％以下。
根据本发明的一个方案，上述铝-碳化硅质复合体，其特征在于，25℃下的热导率为180W/mK以上，150℃下的热膨胀系数为10×10-6/K以下。
根据本发明，提供铝-碳化硅质复合体的制造方法，为上述铝-碳化硅质复合体的制造方法，其特征在于，包括：形成平板状的碳化硅质多孔体的工序；将碳化硅质多孔体的一个板面机械加工为凸型的翘曲的形状的工序；使铝合金浸渍到碳化硅质多孔体中，制作铝-碳化硅质复合体的工序，其中该铝-碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层；以及通过对将碳化硅质多孔体加工为凸型的翘曲的形状的面侧的铝层进行机械加工，从而将凸型的翘曲的形状的散热面成型的工序。
本发明的铝-碳化硅质复合体与其他散热部件的密合性高。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体的概念的构成的图，是从板厚方向观察的平面图。
图2为从图1的铝-碳化硅质复合体的外周面的短边方向(图2(a))和长边方向(图2(b))观察的侧面图。
图3为表示本发明的另一实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体的概念的构成的平面图。
图4为表示本发明的另一实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体的概念的构成的平面图。
图5为用于说明本发明中的翘曲量的定义的概念的侧面图。
具体实施方式
以下对本发明涉及的铝-碳化硅质复合体及其制造方法的一实施方式进行说明。但是，本发明当然并不限定于这些实施方式。
本实施方式的铝-碳化硅质复合体是这样的铝-碳化硅质复合体：其具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层，在一个板面安装电路基板，另一板面用作散热面，散热面侧的复合化部的板面为凸型的翘曲的形状，散热面侧的铝层为凸型的翘曲的形状，相对的外周面的短边中央的厚度的平均(Ax)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00，相对的外周面的长边中央的厚度的平均(Ay)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00。
上述铝-碳化硅质复合体例如具有图1或图2中所示的形状。
如图1中所示那样，铝-碳化硅质复合体1从板厚方向看，为平面视矩形，在板面的周缘部设置了用于螺丝紧固固定于其他部件的贯通孔2。另外，如图2中所示那样，铝-碳化硅质复合体1具有围绕正板面、背板面的周围的外周面，铝-碳化硅质复合体1的一个板面具有凸型的翘曲的形状。这样的铝-碳化硅质复合体1中，具有凸型的翘曲的形状的板面成为散热面，在另一板面安装电路基板。
图1或图2中所示那样的形状的铝-碳化硅质复合体1中，将相对的外周面的各短边的中央位置的板厚方向的厚度设为Ax1和Ax2的情况下，相对的外周面的短边中央的厚度的平均Ax用下述式(1)定义。
Ax＝(Ax1+Ax2)/2…(1)
同样地，将相对的外周面的各长边的中央位置的板厚方向的厚度设为Ay1和Ay2的情况下，相对的外周面的长边中央的厚度的平均Ay用下述式(2)定义。
Ay＝(Ay1+Ay2)/2…(2)
板面的中心部的厚度B意指矩形的板面的中心部(矩形的对角线的交点)的板厚方向的厚度。厚度B优选2mm-6mm，更优选地，厚度B为3mm-6mm。
本实施方式的铝-碳化硅质复合体1的相对的外周面的短边中央的厚度的平均Ax与板面的中心部的厚度B之比(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00。另外，相对的外周面的长边中央的厚度的平均Ay与板面的中心部的厚度B之比(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00。
通过成为这样的构成，将电路基板安装于铝-碳化硅质复合体时的复合体整体的翘曲的形状成为适当的形状，铝-碳化硅质复合体对于其他散热部件的密合性提高，作为散热部件的冷却效果提高。
就本实施方式的铝-碳化硅质复合体1而言，更优选地，安装了电路基板时的外周面的短边方向上的基于10cm的翘曲量Cx为-10μm≤Cx≤30μm，安装了电路基板时的外周面的长边方向上的基于10cm的翘曲量Cy为-10μm≤Cy≤40μm。
由此，将本实施方式的铝-碳化硅质复合体与其他散热部件接合时的冷却效果提高。这是因为，通过将安装了电路基板时的翘曲量规定在上述范围，从而与其他散热部件的密合性提高。
本实施方式中，假想平板状的散热部件的中心部(散热部件的中心部可设为大致矩形的平板的板面中的、对角线的交点)成为中点的、将散热部件的板面的长边方向或短边方向的线段的端点之间连结的直线，谋求该直线的垂线中通过上述中心部的垂线的长度，将换算为基于10cm的量的数值定义为翘曲量Cx(短边方向)、Cy(长边方向)。
例如，在图5的例子中，散热部件的中心部O成为中点，P1和P2成为长边方向或短边方向的线段的端点。假想将该P1与P2连结的直线，将从该直线向中心部O所引的垂线的长度设为Z。此时，将连结P1和P2的直线的长度设为X，将相对于长度X的长度Z的值设为翘曲量。其中，将长度X设为10cm时的、长度Z的换算值设为基于10cm的翘曲量Cx或Cy。
就翘曲量Cx、Cy而言，将在铝-碳化硅质复合体的散热面侧成为凸型的翘曲定义为正的值(例如，20μm)，将成为凹型的翘曲定义为负的值(例如，-5μm)。
就本实施方式的铝-碳化硅质复合体1而言，优选地，待安装电路基板的面的铝层的平均厚度为0.1mm～0.3mm。
如果电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.1mm以上，则抑制机械加工时加工刀刃碰上铝-碳化硅质复合体中的SiC预型件结构部分等而产生碎落，铝-碳化硅质复合体中的SiC预型件结构部分露出所引起的镀敷不良不易发生。如果为0.3mm以下，则复合体整体中所占的铝的量不会增多，能够将热膨胀系数控制得低。
电路基板安装面内的铝层的厚度差优选为0.1mm以内。更优选地，厚度差为0.05mm以内。
通过电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.1mm以内，进行了机械加工的情况下，能够抑制其后的退火处理时翘曲大幅地变化。进而，能够抑制来自所安装的元件的热导致的裂纹的产生。
就本实施方式的铝-碳化硅质复合体1而言，更优选地，待安装电路基板的面的铝层的平均厚度与散热面的铝层的平均厚度之差为较厚的铝层的平均厚度的50％以下。
通过待安装电路基板的面的铝层的平均厚度与散热面的铝层的平均厚度之差为较厚的铝层的平均厚度的50％以下，能够抑制热导率的降低以及用于除去加工变形的退火处理时由于两板面的铝层的热膨胀系数差而致使复合体翘曲量的变化。
对于本实施方式的铝-碳化硅质复合体1，更优选地，25℃下的热导率为180W/mK以上，150℃下的热膨胀系数为10×10-6/K以下。
通过25℃下的热导率为180W/mK以上，优选用作安装电路基板、与其他散热部件接合的底板。另外，通过150℃下的热膨胀系数为10×10-6/K以下，用作安装电路基板、与其他散热部件接合的底板时，裂纹等不易产生。
本实施方式的铝-碳化硅质复合体1在用于除去加工变形的退火处理的前后，散热面的长边方向上的基于10cm的翘曲量Dy的变化量可以为15μm以下。由此，具有实际使用时的热循环引起的形状变化小的效果。
用于除去加工变形的退火处理优选在400℃～550℃的温度下进行10分钟以上。
如果退火温度为400℃以上，退火时间为10分钟以上，则使复合体内部的变形充分地释放，能够抑制其后的电路基板的焊接工序等中翘曲大幅地变化。另外，如果退火温度为550℃以下，浸渍的铝合金不会熔融。
在上述例子中，铝-碳化硅质复合体具有有短边和长边的矩形的板面，但也可如图3中所示那样外周面的短边和长边的长度相等。
在这种情况下，相对的外周面的边中央的厚度的平均(A)与板面的中心部的厚度(B)之比(A/B)优选为0.91≤A/B≤1.00。
外周面的短边和长边的长度相等时，安装了电路基板时的、边方向上的基于10cm的翘曲量C可以为-10μm≤Cx≤30μm。
另外，图4中所示的具有矩形的板面的铝-碳化硅质复合体也为本发明的一实施方式。
上述实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体在两板面具有铝层，可以将散热面加工为理想的球面形状，因此用作底板的情况下，底板与散热叶片等散热部件的接触变得良好，发挥由陶瓷电路基板、底板以及散热叶片等构成的组件的散热特性优异这样的效果。
对于上述实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体，25℃下的热导率为180W/mK以上，150℃下的热膨胀系数能够达到10×10-6/K以下。除了上述效果以外，由于为高热导率，并且为与半导体部件、陶瓷电路基板同等水平的低膨胀率，因此使用了其的散热部件以及使用了该散热部件的组件的散热特性优异，另外，即使经受温度变化也不易变形，其结果具有获得高可靠性的特长。
上述实施方式涉及的铝-碳化硅质复合体具有良好的散热特性和应力缓和性，例如，适合作为在陶瓷电路基板与散热叶片等散热部件之间存在的底板。
接下来，对本发明的铝-碳化硅质复合体的制造方法的一个实施方式进行说明。
[制造方法]
本实施方式的铝-碳化硅质复合体的制造方法包括：形成平板状的碳化硅质多孔体的工序；将碳化硅质多孔体的一个板面机械加工为凸型的翘曲的形状的工序；使铝合金浸渍到碳化硅质多孔体中，制作铝-碳化硅质复合体的工序，其中该铝-碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层；以及通过对将碳化硅质多孔体加工为凸型的翘曲的形状的那一面侧的铝层进行机械加工，从而成型凸型的翘曲的形状的散热面的工序。
本发明的铝-碳化硅质复合体的制作中优选使用的制法为在高压下进行浸渍的高压锻造法，能够采用熔液锻造法和模铸法。高压锻造法是将陶瓷多孔体(预型件)装填到高压容器内、在高压下使铝合金的熔液浸渍到其中而得到复合体的方法。
在本发明的铝-碳化硅质复合体的制作中，从能够大量地、稳定地进行制造的理由出发，特别优选熔液锻造法。以下对采用熔液锻造法的制造方法进行说明。
在形成平板状的碳化硅质多孔体的工序中，关于碳化硅质多孔体(SiC预型件)的制造方法，并无特别限制，可以采用公知的方法制造。例如，能够通过在作为原料的碳化硅(SiC)粉末中添加二氧化硅或氧化铝等作为粘结材料、混合、成型、在800℃以上进行烧成而得到。
对于成型方法，并无特别限制，能够使用模压成型、挤出成型、浇铸成型等，根据需要可以将保形用粘结剂并用。
使铝或其合金浸渍到碳化硅质多孔体中而成的铝-碳化硅质复合体的重要的特性为热导率和热膨胀系数。碳化硅质多孔体中的SiC含有率高，则热导率高，热膨胀系数变小，因此优选，但如果含有率升高，则有时没有充分地浸渍铝合金。
实用上，优选地，包含40质量％以上的平均粒径优选为40μm以上的粗的SiC粒子，SiC预型件的相对密度优选在55％～75％的范围。就SiC预型件的强度而言，为了防止处理时、浸渍中的开裂，优选弯曲强度为3MPa以上。平均粒径能够通过算出使用扫描型电子显微镜(例如日本电子株式会社制“JSM-T200型”)和图像解析装置(例如Nippon AVIONICS Co.,Ltd.制造)、对于1000个粒子求出的粒径的平均值而测定。另外，相对密度能够采用阿基米德法等测定。
对于SiC预型件的原料即SiC粉，优选进行粒度调节。如果只是粗粉，强度显现性降低，另一方面，如果只是微粉，对于得到的复合体，有时不希望高的热导率。优选将平均粒径优选为40μm～150μm的SiC粗粉40质量％～80质量％和平均粒径优选为5μm～15μm的SiC微粉60质量％～20质量％混合而成的混合粉末。
SiC预型件通过对在上述SiC粉末中添加了粘结材料的混合物的成型体进行脱脂、烧成而得到。如果烧成温度为800℃以上，则与烧成时的气氛无关，得到弯曲强度为3MPa以上的SiC预型件。
如果在氧化性气氛中、在超过1100℃的温度下烧成，则有时促进SiC的氧化，铝-碳化硅质复合体的热导率降低，因此优选在氧化性气氛中、在1100℃以下的温度下烧成。烧成时间根据SiC预型件的大小、向烧成炉中的投入量、烧成气氛等条件适当地确定。
就SiC预型件而言，在成型时成为规定的形状的情况下，通过1片片地进行干燥，或者在SiC预型件间使用与预型件形状相等的形状的碳等的间隔物进行干燥，从而能够防止干燥引起的翘曲形状的变化。另外，关于烧成，通过也进行与干燥时同样的处理，可以防止与内部组织的变化相伴的形状变化。
在将碳化硅质多孔体的一个板面机械加工为凸型的翘曲的形状的工序中，利用车床等切削机具，对SiC预型件的一板面进行加工以致成为具有凸型的翘曲的形状。这样，由于在预型件的阶段实施切削加工，因此不必使用特别的切削器具等，能够容易地形成翘曲的形状。
接下来，经历如下的工序：采用高压锻造法等使铝合金浸渍到碳化硅质多孔体中，制作具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层的铝-碳化硅质复合体。
作为使铝合金浸渍到SiC预型件中、得到铝-碳化硅质复合体的方法，例如有下述方法。
将SiC预型件容纳于模框内后，在上述模框的两板面配置由氧化铝或二氧化硅构成的纤维、球状粒子和破碎形状的粒子中的1种以上以使它们直接相接，制成一个块体。
将上述块体在500～650℃左右预加热后，在高压容器内配置1个或2个以上，为了防止块体的温度降低，尽可能快速地以30MPa以上的压力对铝合金的熔液进行加压，使铝合金浸渍到SiC预型件的空隙中，从而得到在两板面设置了铝层的铝-碳化硅质复合体。
就铝-碳化硅质复合体中的铝合金而言，为了浸渍时充分地浸透到预型件的空隙内，优选熔点尽可能低。
作为这样的铝合金，例如可列举出含有7～25质量％的硅的铝合金。进而以0.2质量％～5质量％的范围含有镁时，碳化硅粒与金属部分的结合变得更为牢固而优选。关于铝合金中的铝、硅、镁以外的金属成分，只要是特性没有极端地变化的范围，则并无特别限制，例如可含有铜等。
作为铝合金，优选使用作为铸造用合金的AC4C、AC4CH、ADC12等。
再有，为了除去浸渍时的变形，在铝-碳化硅质复合体的制作后可对铝-碳化硅质复合体进行退火处理。
为了除去对SiC预型件浸渍铝合金时的变形而进行的退火处理优选在400℃～550℃的温度下进行10分钟以上。如果退火温度为400℃以上，则使复合体内部的变形充分地释放，能够抑制在机械加工后的退火处理工序翘曲大幅地变化。另一方面，如果退火温度为550℃以下，则能够防止浸渍中使用的铝合金熔融。如果退火时间为10分钟以上，则即使退火温度为400℃～550℃，也使复合体内部的变形充分地释放，在用于除去机械加工后的加工变形的退火处理工序中，能够抑制翘曲大幅地变化。
在使铝合金浸渍于SiC预型件的工序中，通过配置由氧化铝或二氧化硅构成的、纤维、球状粒子和破碎形状的粒子中的1种以上以致与SiC预型件的表面直接相接，从而形成规定的厚度的铝层。由此，具有如下优点：不仅能够形成规定的厚度的铝层，而且几乎不存在浸渍后的颜色不均，形状附加时加工性改善。
对于铝层中的由氧化铝或二氧化硅构成的纤维、球状粒子和破碎形状的粒子中的1种以上构成的材料的含量，相对于铝-碳化硅质复合体的质量，优选为5质量％～40质量％，特别优选为10质量％～20质量％。
如果该含量为5质量％以上，则两板面的铝层的厚度控制容易，能够抑制由于加工后的退火处理而使翘曲形状大幅地变化。如果该含量为40质量％以下，则铝合金层不会过度变硬，容易实施一般的机械加工。
对于在铝-碳化硅质复合体表面设置的铝层的厚度，在通过机械加工对两板面进行加工的情况下，可使两板面的厚度相等，但只对散热面侧进行加工的情况下，使预先加工的散热面侧的铝层的厚度厚为宜，以致加工后两板面的铝层的厚度没有大幅地不同。
电路基板安装面的铝层的平均厚度优选0.1mm～0.3mm，两板面的铝层的平均厚度之差优选为较厚的铝层的平均厚度的50％以内。
预先使散热面侧的铝层的厚度变厚的情况下，更优选只对散热面侧进行加工，将两板面的铝层的平均厚度之差调节到散热面的铝层的平均厚度的优选地40％以内，特别优选地30％以内。这是出于如下的理由：利用两板面的铝层的热膨胀系数差，能够抑制复合体的翘曲量变化。
在通过对将碳化硅质多孔体加工为凸型的翘曲的形状的面侧的铝层进行机械加工从而成型凸型的翘曲的形状的散热面的工序中，采用车床等切削机具，形成铝-碳化硅质复合体的散热面的翘曲形状。被加工品在车床等上的固定一般采用利用在被加工品的周缘部设置的孔等进行螺丝紧固的方法。本实施方式中，由于对铝-碳化硅质复合体表面的铝层进行机械加工，因此可以得到理想的球面形状的散热面，能够得到具有良好的散热特性和应力缓和性的铝-碳化硅质复合体。
再有，上述机械加工后的两板面的铝层的平均厚度的合计优选为1.0mm以下，特别优选为0.6mm以下。如果两板面的铝层的平均厚度的合计为1.0mm以下，则将铝-碳化硅质复合体整体的热膨胀系数控制得小，半导体部件搭载后施加了热负荷时，抑制起因于铝-碳化硅质复合体与陶瓷电路基板的热膨胀系数差的裂纹在焊料层中产生。
上述实施方式的铝-碳化硅质复合体与其他散热部件的密合性高，优选用作搭载半导体部件的陶瓷电路基板的基材。
实施例
[实施例1]
称取碳化硅粉末A(大平洋蓝登株式会社制造：NG-150，平均粒径：100μm)70g、碳化硅粉末B(屋久岛电工株式会社制造：GC-1000F，平均粒径：10μm)30g和硅溶胶(日产化学工业株式会社制造：SNOWTEX)10g，用搅拌混合机混合30分钟后，以压力10MPa模压成型为185mm×135mm×4.6mm的尺寸的平板状。
将得到的成型体在大气中、温度900℃下烧成2小时，得到了相对密度(堆积密度)为65体积％的SiC预型件。
对于该SiC预型件的、完成后的铝-碳化硅质复合体的成为散热面的面用R＝14m的车床机械加工为凸型的翘曲的形状。
在机械加工了的SiC预型件的两面配置氧化铝纤维(田中制纸工业株式会社制造，纯度97％，片状形态)，将两面用碳涂覆的SUS板夹持而成为一体的层叠体用电炉预加热到620℃。
接下来，将预加热过的层叠体放入预加热过的内径300mm的压模内，注入含有12质量％硅、0.5质量％镁的铝合金的熔液，用100MPa的压力加压20分钟，使铝合金浸渍到碳化硅质多孔体中。
将浸渍后的层叠体冷却到室温后，采用湿式带锯将铁框等切断，移除夹持的SUS板。然后，为了除去浸渍时的变形，在530℃的温度下进行4小时的退火处理，得到了铝-碳化硅质复合体。
在铝-碳化硅质复合体的周缘部的4角设置直径7mm的加工孔，利用加工孔而螺丝固定于车床夹具。使电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.05mm，使电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.15mm。另外，使散热面的铝层的平均厚度为0.20mm。
测定铝-碳化硅质复合体的外周面的2个短边中央的厚度2点，算出其平均(Ax)，测定2个长边中央的厚度2点，算出其平均(Ay)。以(Ax)与中心部的厚度(B)之比(Ax/B)成为0.91，(Ay)与中心部的厚度(B)之比(Ay/B)成为0.94的方式机械加工。
然后，通过目视确认了机械加工后的裂纹的产生。
机械加工后，使用马弗炉在530℃的温度下进行4小时的退火处理，进行了加工变形的除去。然后，测定了电路基板的安装前的翘曲量。将其结果示于表1和表2中。
在退火处理后的铝-碳化硅质复合体的电路基板安装面形成电路，安装了氮化铝电路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。
然后，测定了电路基板的安装后的翘曲量。翘曲量的测定条件如下所述。将其结果示于表1和表2中。
装置：激光三维形状测定机
XYθ工作台单元：K2-300(神津精机株式会社制造)
高精度激光位移计：LK-G500(KEYENCE CORPORATION制造)
电动机控制器：SC-200K(神津精机株式会社制造)
AD转换器：DL-100(神津精机株式会社制造)
测定条件：对于电路基板的短边方向和长边方向，分别使测定范围为135mm、185mm，以2.5mm的测定间距进行了形状测定。
其中，由形状测定的结果，将上述实施方式的段落“0024”中说明的中心部(图5的O)的厚度与从该中心部在短边方向或长边方向上延伸的线段的端点(图5的P1和P2)即假想的直线的长度成为10cm的端点的厚度之差设为图5中所说的Z。对于短边方向和长边方向，分别如上述那样求出Z，将其设为基于10cm的翘曲量Cx和Cy。
[实施例2]
电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.09mm，电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.17mm，散热面的铝层的平均厚度为0.17mm，以及(Ax/B)为1.00，(Ay/B)为1.00，除了这些以外，经过与实施例1同样的工序，制作了铝-碳化硅质复合体。
机械加工后，使用马弗炉，在530℃的温度下进行4小时的退火处理，进行了加工变形的除去。在退火处理后的铝-碳化硅质复合体的电路面形成电路，安装了氮化铝电路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。
然后，测定了安装后的翘曲量。将其结果示于表1和表2中。
[实施例3]
使SiC预型件的尺寸为135mm×135mm，(Ax/B)为0.96，(Ay/B)为0.96，电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.20mm，散热面的铝层的平均厚度为0.21mm，除了这些以外，通过与实施例1同样的工序制作了铝-碳化硅质复合体。将其结果示于表1和表2中。就翘曲量的测定条件而言，对于电路基板的各边方向，使测定范围为135mm。
[比较例1]
电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.09mm，电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.10mm，散热面的铝层的平均厚度为0.15mm，以及(Ax/B)为0.90，(Ay/B)为0.93，除了这些以外，经过与实施例1同样的工序制作了铝-碳化硅质复合体。
机械加工后，使用马弗炉在530℃的温度下进行4小时的退火处理，进行了加工变形的除去。在退火处理后的铝-碳化硅质复合体的电路面形成电路，安装了氮化铝电路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。
然后，测定了安装后的翘曲量。将其结果示于表1和表2中。
[比较例2]
电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.08mm，电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.25，散热面的铝层的平均厚度为0.25，以及(Ax/B)为1.01，(Ay/B)为1.01，除了这些以外，经过与实施例1同样的工序而制作了铝-碳化硅质复合体。
机械加工后，使用马弗炉在530℃的温度下进行4小时的退火处理，进行了加工变形的除去。在退火处理后的铝-碳化硅质复合体的电路面形成电路，安装了氮化铝电路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。
然后，测定了安装后的翘曲量。将其结果示于表1和表2中。
[比较例3]
电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.13mm，电路基板安装面的铝层的平均厚度为0.10mm，散热面的铝层的平均厚度为0.20mm，以及(Ax/B)为0.92，(Ay/B)为0.93，除了这些以外，经过与实施例1同样的工序而制作了铝-碳化硅质复合体。
机械加工后，使用马弗炉在530℃的温度下进行4小时的退火处理，进行了加工变形的除去。在退火处理后的铝-碳化硅质复合体的电路面形成电路，安装了氮化铝电路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。
然后，测定了安装后的翘曲量。将其结果示于表1和表2中。
应予说明，就电路基板安装面内的铝层的厚度差而言，对于采用实施例和比较例的方法得到的铝-碳化硅质复合体，沿着各样品的对角线切断，对于通过切断而露出的两板面的铝层的厚度，分别在对角线以等间隔测定20点而求出。
在表2中示出对于上述实施例和比较例的铝-碳化硅质复合体的、热导率和热膨胀系数的测定结果。
[表1]
[表2]
如由上述结果可知，本发明涉及的铝-碳化硅质复合体的散热面为凸型的翘曲的形状，(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00，(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00，因此安装了电路基板后的复合体整体的翘曲的形状成为适当的形状，产生了如下效果：铝-碳化硅质复合体对于其他散热部件的密合性提高，作为散热部件的冷却效果提高。
比较例1和2中，可知Cx与Cy的翘曲的方向彼此反向。通过翘曲为这样的形状，从而在与其他散热部件之间产生间隙，密合性降低。其结果，作为散热部件的冷却效果降低。
比较例3中产生了裂纹，认为这是因为电路基板安装面内的铝层的厚度差为0.13mm。
如由上述实验结果可知，本发明涉及的铝-碳化硅质复合体具有作为搭载半导体部件的陶瓷电路基板的基材优选的范围的翘曲量。
附图标记说明
1 铝-碳化硅质复合体
2 贯通孔

Claims (7)

1.一种铝-碳化硅质复合体，该铝-碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层，在一个板面安装电路基板，另一个板面用作散热面，其特征在于，散热面侧的复合化部的板面为凸型的翘曲的形状，散热面侧的铝层为凸型的翘曲的形状，相对的外周面的短边中央的厚度的平均(Ax)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)为0.91≤Ax/B≤1.00，相对的外周面的长边中央的厚度的平均(Ay)与板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)为0.94≤Ay/B≤1.00。
2.如权利要求1所述的铝-碳化硅质复合体，其特征在于，安装了电路基板时的所述外周面的短边方向上的基于10cm的翘曲量Cx为-10μm≤Cx≤30μm，安装了电路基板时的所述外周面的长边方向上的基于10cm的翘曲量Cy为-10μm≤Cy≤40μm。
3.如权利要求1所述的铝-碳化硅质复合体，其特征在于，所述外周面的短边和长边的长度相等，相对的外周面的边中央的厚度的平均(A)与板面的中心部的厚度(B)之比(A/B)为0.91≤A/B≤1.00。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的铝-碳化硅质复合体，其特征在于，待安装所述电路基板的面的铝层的平均厚度为0.1mm～0.3mm，该面内的铝层的厚度差为0.1mm以内。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的铝-碳化硅质复合体，其特征在于，待安装所述电路基板的面的铝层的平均厚度与散热面的铝层的平均厚度之差为较厚的铝层的平均厚度的50％以下。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的铝-碳化硅质复合体，其特征在于，25℃下的热导率为180W/mK以上，150℃下的热膨胀系数为10×10-6/K以下。
7.一种铝-碳化硅质复合体的制造方法，是权利要求1-6中的任一项所述的铝-碳化硅质复合体的制造方法，其特征在于，包括：
形成平板状的碳化硅质多孔体的工序，
将碳化硅质多孔体的一个板面机械加工为凸型的翘曲的形状的工序，
使铝合金浸渍到碳化硅质多孔体中、制作铝-碳化硅质复合体的工序，该铝-碳化硅质复合体具有包含碳化硅和铝合金的平板状的复合化部，和在复合化部的两板面设置的包含铝合金的铝层，以及
通过对将碳化硅质多孔体加工为凸型的翘曲的形状的面侧的铝层进行机械加工，从而成型凸型的翘曲的形状的散热面的工序。
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