JP2001261469A

JP2001261469A - 焼結体及びその製造方法並びに複合材料及びその製造方法

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Publication number: JP2001261469A
Application number: JP2000082879A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Ishikawa; 修平石川; Takashi Mitsui; 任三井; Takeshi Suzuki; 健鈴木; Nobusuke Nakayama; 信亮中山; Hiroyuki Takeuchi; 広幸竹内; Seiji Yasui; 誠二安井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】開気孔の大きさを各種用途に応じて制御するこ
とが可能で、例えばヒートシンクやフィルタに用いて好
適な焼結体を提供する。【解決手段】焼結母材１２と、該焼結母材１２の表面に
形成され、少なくとも焼結母材１２を構成する少なくと
も１つの元素と添加元素との反応層１４とを有して構成
される。焼結母材１２はＳｉＣが好ましく採用される。
添加元素としては、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上であることが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結体及びその製
造方法と、該焼結体を用いた複合材料及びその製造方法
に関し、例えばＩＣチップから発生する熱を効率よく放
熱させるヒートシンクや高温での使用に耐え得るフィル
タに使用して好適な焼結体及びその製造方法並びに複合
材料及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートシンクの構成材料としては、単に
熱伝導度を考えるのみでなく、半導体基体であるシリコ
ンやＧａＡｓと熱膨張率がほぼ一致し、しかも、熱伝導
度の高い材料の選定が必要となってきている。

【０００３】ヒートシンク材の改善に関しては、多種多
様の報告があり、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を
使用した例や、Ｃｕ（銅）−Ｗ（タングステン）を用い
た例などがある。ＡｌＮは、熱伝導性と熱膨張性のバラ
ンスに優れており、特にＳｉの熱膨張率とほぼ一致する
ことから、半導体基体としてシリコン基板を用いた半導
体装置のヒートシンク材として好適である。

【０００４】Ｃｕ−Ｗは、Ｗの低熱膨張性とＣｕの高熱
伝導性を兼ね備えた複合材料であり、しかも、機械加工
が容易であることから、複雑な形状を有するヒートシン
クの構成材料として好適である。

【０００５】他の例としては、ＳｉＣを主成分とするセ
ラミック基材に金属Ｃｕを２０〜４０体積％の割合で含
有させたものや（従来例１：特開平８−２７９５６９号
公報参照）、無機物質からなる粉末焼結多孔質体にＣｕ
を５〜３０ｗｔ％含浸させたもの（従来例２：特開昭５
９−２２８７４２号公報参照）などが提案されている。

【０００６】また、混合物の中から化学的あるいは物理
的性質の異なる物質を分離するフィルタ（濾過器）、特
に、高温（７００℃以上）において使用もしくは高温で
の加熱処理を実施する必要のあるフィルタの材料として
ＳｉＣが使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳｉＣとＣ
ｕとの複合材料は、熱膨張と熱伝導のバランスに優れて
いるが、ＳｉＣとＣｕとの反応により特性が変動する。
そこで、従来は、Ｃｕ中に添加元素を入れてＳｉＣとＣ
ｕとの反応を抑制したり、複合化（含浸）に要する時間
を短くすることで対応してきた。

【０００８】しかし、必要な特性を得ることが困難であ
ったり、設備の構築が困難であるという問題があった。
また、ＳｉＣの開気孔の大きさが小さいと、Ｃｕの含浸
が困難になり、しかも、ＳｉＣは表面に微細な凹凸を有
し、その凹凸とＣｕとの界面が熱伝導を阻害するという
問題があった。

【０００９】一方、フィルタにおいては、分離する物質
の種類や対象用途に応じて気孔径を変える必要があり、
そのたびに原料種や原料の粉末径を変えることからフィ
ルタの製造に手間がかかるという問題があった。

【００１０】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、開気孔の大きさを各種用途に応じて制御
することが可能で、例えばヒートシンクやフィルタに用
いて好適な焼結体を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明の他の目的は、上述の焼結体
を容易に作製することができる焼結体の製造方法を提供
することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、焼結体におけ
る開気孔のＣｕ又はＣｕ合金からなる金属に対する濡れ
性を改善することができ、しかも、焼結体の表面に凹凸
がほとんど存在せず、例えばヒートシンクに用いて好適
な複合材料を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、上述の複合材
料を容易に作製することができる複合材料の製造方法を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る焼結体は、
焼結母材と、前記焼結母材の表面に形成され、少なくと
も前記焼結母材を構成する少なくとも１つの元素と添加
元素との反応層とを有することを特徴とする。

【００１５】前記反応層は、焼結母材の表面に形成され
ることから、焼結母材の表面にあった微小な凹凸が反応
層によって埋められ、これにより、焼結体の表面積が低
減することとなる。また、焼結母材の孔部の表面（内
壁）にも反応層が形成されることから、焼結母材を構成
する少なくとも１つの元素と添加元素との反応の進度に
よって開気孔の径が制御されることになる。つまり、開
気孔の径は、添加元素の種類、添加量等によって変化す
る。

【００１６】このように、本発明においては、焼結体の
開気孔の大きさを各種用途に応じて制御することが可能
となり、例えば焼結体の開気孔に金属を含浸させる場合
に好適な開気孔の径にしたり、混合物から分離すべき物
質に合わせて開気孔の径を決めることができ、ヒートシ
ンク材やフィルタに用いて好適なものとなる。

【００１７】そして、前記焼結母材はＳｉＣであること
が好ましく、前記添加元素は、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上である
ことが好ましい。この場合、前記添加元素の添加量は、
０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ％以下であることが好ま
しい。特に、前記反応層はカーバイド層であることが好
ましい。焼結体の開気孔にＣｕもしくはＣｕ合金又はＡ
ｇもしくはＡｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金からなる
金属を含浸させる場合に、前記開気孔の金属に対する濡
れ性を改善することができ、これにより、低圧での含浸
が可能になり、しかも、微細開気孔への含浸も可能にな
る。これは、この焼結体をヒートシンク材に適用した場
合において、該ヒートシンク材の熱伝導率の向上につな
がる。

【００１８】なお、ＳｉＣに含浸する金属としてＡｌを
用いた場合は、ＳｉＣ／Ｃｕと比べ、反応は少ないが、
Ａｌカーバイド（Ａｌ₄Ｃ）が形成される。ただ、この
Ａｌ₄Ｃは親水性でＳｉＣのネットワークを壊すため、
形成されないことが好ましい。従って、Ａｌの場合は、
Ａｌ₄Ｃよりも安定なカーバイド層を形成するための添
加元素を選択することが好ましい。

【００１９】次に、本発明に係る焼結体の製造方法は、
焼成によって焼結母材となる原料に添加元素の粉末を添
加する工程と、前記粉末が添加された原料を焼成する工
程とを有することを特徴とする。

【００２０】好ましくは、焼成によって焼結母材となる
原料を混練してスラリーを作製する工程と、前記スラリ
ーの中に前記添加元素の粉末を添加する工程と、前記粉
末が添加されたスラリーを再混練する工程と、再混練後
のスラリーを焼成する工程とを有する。

【００２１】これにより、開気孔の大きさを各種用途に
応じて制御することが可能となり、例えばヒートシンク
やフィルタに用いて好適な焼結体を容易に作製すること
ができる。

【００２２】そして、前記焼結母材として、ＳｉＣを用
いることが好ましく、前記添加元素として、Ｂ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅから選択された１
種以上を用いることが好ましい。この場合、前記粉末の
添加量は、０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ％以下である
ことが好ましい。

【００２３】次に、本発明に係る複合材料は、焼結体
と、該焼結体の孔部に含浸されたＣｕもしくはＣｕ合金
又はＡｇもしくはＡｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金か
らなる金属とを有する複合材料において、前記焼結体を
構成する焼結母材の前記孔部を含む表面に、少なくとも
前記焼結母材を構成する少なくとも１つの元素と添加元
素との反応層が形成されていることを特徴とする。

【００２４】これにより、前記反応層の形成に伴って、
少なくとも前記焼結母材の開気孔の大きさを制御でき、
開気孔の大きさをＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしく
はＡｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属を含
浸させる上で良好な径にすることができる。しかも、焼
結体における開気孔の前記金属に対する濡れ性を改善す
ることができ、また、焼結体の表面に凹凸がほとんど存
在しないものとなる。従って、この複合材料をヒートシ
ンク材に適用すると、該ヒートシンク材の熱伝導率の向
上につながり、ヒートシンク材の高品質化を図ることが
できる。

【００２５】そして、この複合材料においても、前記焼
結母材はＳｉＣであることが好ましく、前記添加元素
は、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅか
ら選択された１種以上であることが好ましい。この場
合、前記添加元素の添加量は、０．１ｗｔ％以上、５．
０ｗｔ％以下であることが好ましい。特に、前記反応層
はカーバイド層であることが好ましい。

【００２６】次に、本発明に係る複合材料の製造方法
は、焼結体を作製する焼結体作製工程と、焼結体の孔部
にＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしくはＡｇ合金又は
ＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属を含浸する含浸工程
とを有する複合材料の製造方法において、前記焼結体作
製工程として、焼成によって前記焼結体の焼結母材とな
る原料に添加元素の粉末を添加する工程と、前記粉末が
添加された原料を焼成する工程とを有することを特徴と
する。

【００２７】前記焼結体作製工程は、好ましくは、焼成
によって前記焼結体の焼結母材となる原料を混練してス
ラリーを作製する工程と、前記スラリーの中に前記添加
元素の粉末を添加する工程と、前記粉末が添加されたス
ラリーを再混練する工程と、再混練後のスラリーを焼成
する工程とを有する。

【００２８】これにより、焼結体における開気孔のＣｕ
もしくはＣｕ合金又はＡｇもしくはＡｇ合金又はＡｌも
しくはＡｌ合金からなる金属に対する濡れ性を改善する
ことができ、しかも、焼結体の表面に凹凸がほとんど存
在せず、例えばヒートシンクに用いて好適な複合材料を
容易に作製することができる。

【００２９】そして、前記焼結母材として、ＳｉＣを用
いることが好ましく、前記添加元素として、Ｂ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅから選択された１
種以上を用いることが好ましい。この場合、前記粉末の
添加量は、０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ％以下である
ことが好ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼結体及びそ
の製造方法並びに複合材料及びその製造方法の実施の形
態例を図１〜図１４を参照しながら説明する。

【００３１】まず、本実施の形態に係る焼結体１０は、
図１及び図２に示すように、焼結母材１２と、該焼結母
材１２の表面に形成され、少なくとも焼結母材１２を構
成する少なくとも１つの元素と添加元素との反応層１４
とを有して構成されている。

【００３２】ここで、焼結母材１２はＳｉＣが好ましく
採用される。添加元素としては、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍ
ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上で
あることが好ましい。

【００３３】焼結母材１２としてＳｉＣを用いた場合、
通常、焼結母材１２の表面には、ＳｉＣやＳｉＯ₂の皮
膜（図示せず）が形成され、更に、微細な凹凸１６が多
数存在したかたちになっている。

【００３４】しかし、本実施の形態では、図２に示すよ
うに、焼結母材１２の開気孔１８を含む表面に少なくと
も焼結母材１２を構成する少なくとも１つの元素と添加
元素との反応層１４を形成するようにしている。

【００３５】特に、焼結母材１２をＳｉＣとし、添加元
素を、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂｅ
から選択された１種以上とした場合においては、該添加
元素は、焼結母材１２のＳｉＣに対して還元剤として作
用し、自身はＣと反応してカーバイド層を形成すること
となる。なお、Ｔｉ等においては、Ｃと反応して炭化物
層（例えばＴｉ炭化物）を形成するほか、焼結母材１２
のＳｉＯ₂皮膜のＯ₂と反応して、酸化物層（例えばＴｉ
酸化物）を形成する。

【００３６】前記反応層１４は、焼結母材１２の表面に
形成されることから、焼結母材１２の表面にあった微小
な凹凸１６が反応層１４によって埋められ、これによ
り、焼結体１０の表面積が低減することとなる。また、
焼結母材１２の開気孔１８の表面（内壁）にも反応層１
４が形成されることから、焼結母材１２を構成する少な
くとも１つの元素と添加元素との反応の進度によって開
気孔１８の径が制御されることになる。つまり、開気孔
１８の径は、添加元素の種類、添加量等によって変化す
る。

【００３７】従って、前記添加元素の添加量は、開気孔
１８の径を制御することができる範囲に設定される。こ
の範囲は、元素の種類によって異なり、一義的に決定さ
れるものではないが、概ね０．１ｗｔ％以上、５．０ｗ
ｔ％以下の範囲である。

【００３８】このように、本実施の形態においては、焼
結体１０の開気孔１８の大きさを各種用途に応じて制御
することが可能となり、例えば焼結体１０の開気孔１８
に金属を含浸させる場合に好適な開気孔１８の径にした
り、混合物から分離すべき物質に合わせて開気孔１８の
径を決めることができ、ヒートシンク材やフィルタに用
いて好適なものとなる。

【００３９】次に、本実施の形態に係る焼結体１０の製
造方法について図３を参照しながら説明する。

【００４０】まず、スラリー作製工程Ｓ１において、Ｓ
ｉＣの粉末と、イソプロピルアルコール等の焼結助剤を
湿式混練してスラリーを作製する。次いで、添加工程Ｓ
２において、前記スラリーの中に上述した添加元素の粉
末を添加する。

【００４１】次に、再混練工程Ｓ３において、前記粉末
が添加されたスラリーを再混練する。その後、焼成工程
Ｓ４において、再混練後のスラリーを焼成して、本実施
の形態に係る焼結体１０を得る。

【００４２】前記焼成工程Ｓ４において、スラリーの中
に添加された添加元素とスラリーの母材であるＳｉＣの
Ｃとが反応し、焼結体１０の開気孔１８を含む表面に反
応層１４（この場合、カーバイド層）が形成されること
になる。添加元素としてＴｉ等を用いた場合は、焼結体
１０の表面に形成されるＳｉＯ₂のＯ₂とＴｉ等とが反応
して、前記カーバイド層に加えて酸化物層も形成され
る。

【００４３】また、前記焼成によって焼結体１０が作製
されるが、このとき、焼結体１０における焼結母材１２
（ＳｉＣ）の表面に形成された凹凸１６が前記反応層１
４によって埋められた形になると同時に、開気孔１８の
径が反応層１４によって制御されることになる。

【００４４】このように、本実施の形態に係る焼結体１
０の製造方法においては、開気孔１８の大きさを各種用
途に応じて制御することが可能で、例えばヒートシンク
やフィルタに用いて好適な焼結体１０を簡単に作製する
ことができ、高品質の焼結体１０を、コストを増大させ
ずに作製することができる。

【００４５】次に、本実施の形態に係る複合材料２０に
ついて図４及び図５を参照しながら説明する。この複合
材料２０は、図４に示すように、上述した本実施の形態
に係る焼結体１０の開気孔１８にＣｕもしくはＣｕ合金
又はＡｇもしくはＡｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金か
らなる金属２２が含浸されて構成されている。

【００４６】焼結体１０の開気孔１８に前記金属２２を
含浸して、例えばヒートシンク材とする場合、焼結体１
０の表面に存在する凹凸１６が、熱伝導を阻害する１つ
の要因となっている。しかし、この複合材料２０では、
上述したように、焼結体１０の表面の凹凸１６が反応層
１４で埋められて（図５参照）、該焼結体１０の表面積
が低減している。つまり、熱伝導を阻害する１つの要因
が解消されたかたちとなっている。

【００４７】また、上述の反応層１４の形成に伴って、
焼結体１０の開気孔１８の大きさが制御されるため、開
気孔１８の径を前記金属２２を含浸させる上で良好な径
にすることができる。しかも、焼結体１０における開気
孔１８の表面（内壁）には反応層（カーバイド層）１４
が形成されて、前記金属２２に対する濡れ性が改善され
ている。

【００４８】従って、この複合材料２０をヒートシンク
材に適用すると、該ヒートシンク材の熱伝導率の向上に
つながり、ヒートシンク材の高品質化を図ることができ
る。

【００４９】次に、本実施の形態に係る複合材料２０の
製造方法について図６を参照しながら説明する。

【００５０】まず、焼結体作製工程Ｓ１１において、本
実施の形態に係る焼結体１０を作製する。この焼結体１
０は、例えば図３に示す工程を踏むことによって簡単に
作製することができる。その後、溶湯導入工程Ｓ１２に
おいて、予熱された焼結体１０を高圧容器内に設置し、
該高圧容器内に、ＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしく
はＡｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属２２
の溶湯を導入する。この溶湯に導入によって、焼結体１
０全体が溶湯中に浸漬される。

【００５１】次に、加圧工程Ｓ１３において、高圧容器
内に含浸用ガスを導入して溶湯を加圧する。この加圧に
よって、溶湯がより多量に焼結体１０の開気孔１８内に
含浸されることになる。

【００５２】このとき、開気孔１８の径が前記金属２２
を含浸させる上で良好な径であって、しかも、焼結体１
０における開気孔１８の表面（内壁）には反応層（カー
バイド層）１４が形成されて、前記金属２２に対する濡
れ性が改善されていることから、低圧での含浸が可能に
なり、しかも、微細開気孔への含浸も可能になる。

【００５３】次に、排気工程Ｓ１４において、前記含浸
用ガスの導入を停止し、未含浸の溶湯の排出及び含浸用
ガスの排気を行う。その後、冷却固化工程Ｓ１５におい
て、前記高圧容器内に冷却用ガスを導入して、焼結体１
０の開気孔１８内に含浸された溶湯を冷却する。この冷
却により、溶湯が固化して金属２２となり、本実施の形
態に係る複合材料２０が完成する。

【００５４】このように、本実施の形態に係る複合材料
２０の製造方法においては、焼結体１０における開気孔
１８のＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしくはＡｇ合金
又はＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属２２に対する濡
れ性を改善することができ、しかも、焼結体１０の表面
に凹凸１６がほとんど存在せず、例えばヒートシンクに
用いて好適な複合材料２０を容易に作製することがで
き、高品質の複合材料２０を、コストを増大させずに作
製することができる。

【００５５】次に、１つの実験例について説明する。こ
の実験例は、比較例、実施例１〜３について、気孔率、
平均気孔径、気孔分布、表面積、含浸後の熱伝導率の変
化をみたものである。

【００５６】ここで、比較例は、ＳｉＣのスラリーに添
加元素を入れないで焼結体を作製し、該焼結体１０にＣ
ｕ又はＣｕ合金からなる金属２２を含浸して複合材料を
作製したものである。実施例１は、ＳｉＣのスラリーに
添加元素であるＭｎを２ｗｔ％入れて焼結体１０を作製
し、該焼結体１０に前記金属２２を含浸して複合材料２
０を作製したものである。実施例２は、ＳｉＣのスラリ
ーに添加元素であるＴｉを２ｗｔ％入れて焼結体１０を
作製し、該焼結体に前記金属２２を含浸して複合材料２
０を作製したものである。実施例３は、ＳｉＣのスラリ
ーに添加元素であるＣｒを２ｗｔ％入れて焼結体１０を
作製し、該焼結体１０に前記金属２２を含浸して複合材
料２０を作製したものである。

【００５７】実験結果を図７〜図１３に示し、これらの
結果を項目毎にまとめたものを図１４に示す。図７は、
比較例並びに実施例１〜３において、１ｇ当たりの気孔
容積の違いを示し、図８は、１ｇ当たりの表面積の違い
を示し、図９は、かさ密度及び真密度の違いを示す。か
さ密度は気孔を考慮した密度であり、真密度は気孔をＳ
ｉＣで埋めて換算した密度である。

【００５８】また、図１０は、比較例並びに実施例１〜
３において、気孔率の違いを示し、図１１は、気孔径に
応じた表面積の違いを示し、図１２は、気孔径に応じた
表面積の累計の違いを示す。図１３は、気孔径に応じた
容積の違いを示す。

【００５９】これらの図において、図８及び図１４か
ら、比較例の表面積が０．６８ｍ²／ｇであるのに対し
て、実施例１は０．１２ｍ²／ｇ、実施例２は０．０７
ｍ²／ｇ、実施例３は０．０８ｍ²／ｇであり、大幅に表
面積が低減していることがわかる。

【００６０】また、図１１及び図１２から、比較例は、
０．０１μｍ以下の微細な気孔が多数存在しているが、
実施例１〜３においては、このような微細な気孔はほと
んど存在していないことがわかる。

【００６１】このことは、実施例１〜３において、焼結
体１０の表面に存在する凹凸１６が反応層１４によって
埋められることを裏付けている。ここで、実施例１の反
応層１４はＭｎ炭化物層であり、実施例２の反応層１４
はＴｉ炭化物層とＴｉ酸化物層であり、実施例３の反応
層１４はＣｒ炭化物であった。なお、比較例の表面には
ＳｉＣとＳｉＯ₂の皮膜が形成されていた。

【００６２】また、図１３及び図１４から、比較例と実
施例１は、平均気孔径が９μｍでほとんど変わらない
が、実施例２の平均気孔は１１μｍであり、実施例３の
平均気孔は１５μｍである。更に、図１３及び図１４か
ら、気孔の分布、特に、全体の９０％を占める範囲につ
いては、比較例、実施例１〜３共に、それぞれ平均気孔
径をピークとして、ほとんど同じレンジで分布している
ことがわかる。これは、添加元素によって平均気孔径を
制御できることを裏付けている。

【００６３】そして、比較例、実施例１〜３について、
高圧容器への含浸用ガスの導入によってＣｕ又はＣｕ合
金からなる金属を含浸させて複合材料２０を構成した場
合、図１４に示すように、実施例１〜３の熱伝導率は、
比較例よりも向上しており、実施例１〜３共に、開気孔
に金属が十分に含浸されていることを裏付けている。

【００６４】なお、この発明に係る焼結体及びその製造
方法並びに複合材料及びその製造方法は、上述の実施の
形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種
々の構成を採り得ることはもちろんである。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る焼結
体及びその製造方法によれば、開気孔の大きさを各種用
途に応じて制御することが可能で、例えばヒートシンク
やフィルタに用いて好適な焼結体を得ることができる。

【００６６】また、本発明に係る複合材料及びその製造
方法によれば、焼結体における開気孔のＣｕ又はＣｕ合
金からなる金属に対する濡れ性を改善することができ、
しかも、焼結体の表面に凹凸がほとんど存在せず、例え
ばヒートシンクに用いて好適な複合材料を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る焼結体を示す斜視図であ
る。

【図２】本実施の形態に係る焼結体を示す拡大断面図で
ある。

【図３】本実施の形態に係る焼結体の製造方法を示す工
程ブロック図である。

【図４】本実施の形態に係る複合材料を示す斜視図であ
る。

【図５】本実施の形態に係る複合材料を示す拡大断面図
である。

【図６】本実施の形態に係る複合材料の製造方法を示す
工程ブロック図である。

【図７】比較例並びに実施例１〜３において、１ｇ当た
りの気孔容積の違いを示す特性図である。

【図８】比較例並びに実施例１〜３において、１ｇ当た
りの表面積の違いを示す特性図である。

【図９】比較例並びに実施例１〜３において、かさ密度
及び真密度の違いを示す特性図である。

【図１０】比較例並びに実施例１〜３において、気孔率
の違いを示す特性図である。

【図１１】比較例並びに実施例１〜３において、気孔径
に応じた表面積の違いを示す特性図である。

【図１２】比較例並びに実施例１〜３において、気孔径
に応じた表面積の累計の違いを示す特性図である。

【図１３】比較例並びに実施例１〜３において、気孔径
に応じた容積の違いを示す特性図である。

【図１４】図７〜図１３に示す結果を項目毎にまとめて
示す表図である。

【符号の説明】

１０…焼結体１２…焼結母材１４…反応層１８…開気孔２０…複合材料２２…金属

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｖ (72)発明者鈴木健愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者中山信亮愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者竹内広幸愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者安井誠二愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA05 BB06 BC12 BC20 BD01 4G001 BA04 BA22 BA67 BA68 BA69 BB04 BB13 BB22 BB23 BB24 BB25 BB26 BB62 BC46 BC71 BD03 BD36 BE33 BE35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結母材と、前記焼結母材の表面に形成さ
れ、少なくとも前記焼結母材を構成する少なくとも１つ
の元素と添加元素との反応層とを有することを特徴とす
る焼結体。
【請求項２】請求項１記載の焼結体において、前記反応層の形成に伴って、少なくとも前記焼結母材の
開気孔の大きさが制御されていることを特徴とする焼結
体。
【請求項３】請求項１又は２記載の焼結体において、前記焼結母材がＳｉＣであることを特徴とする焼結体。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結
体において、前記添加元素が、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上であることを特徴と
する焼結体。
【請求項５】請求項４記載の焼結体において、前記添加元素の添加量が０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ
％以下であることを特徴とする焼結体。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼結
体において、前記反応層がカーバイド層であることを特徴とする焼結
体。
【請求項７】焼成によって焼結母材となる原料に添加元
素の粉末を添加する工程と、前記粉末が添加された原料を焼成する工程とを有するこ
とを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項８】請求項７記載の焼結体の製造方法におい
て、焼成によって焼結母材となる原料を混練してスラリーを
作製する工程と、前記スラリーの中に前記添加元素の粉末を添加する工程
と、前記粉末が添加されたスラリーを再混練する工程と、再混練後のスラリーを焼成する工程とを有することを特
徴とする焼結体の製造方法。
【請求項９】請求項７又は８記載の焼結体の製造方法に
おいて、前記焼結母材がＳｉＣであることを特徴とする焼結体の
製造方法。
【請求項１０】請求項７〜９のいずれか１項に記載の焼
結体の製造方法において、前記添加元素が、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上であることを特徴と
する焼結体の製造方法。
【請求項１１】請求項１０記載の焼結体の製造方法にお
いて、前記粉末の添加量が０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ％以
下であることを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項１２】焼結体と、該焼結体の孔部に含浸された
ＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしくはＡｇ合金又はＡ
ｌもしくはＡｌ合金からなる金属とを有する複合材料に
おいて、前記焼結体を構成する焼結母材の前記孔部を含む表面
に、少なくとも前記焼結母材を構成する少なくとも１つ
の元素と添加元素との反応層が形成されていることを特
徴とする複合材料。
【請求項１３】請求項１２記載の複合材料において、前記反応層の形成に伴って、少なくとも前記焼結母材の
開気孔の大きさが制御されていることを特徴とする複合
材料。
【請求項１４】請求項１２又は１３記載の複合材料にお
いて、前記焼結母材がＳｉＣであることを特徴とする複合材
料。
【請求項１５】請求項１２〜１４のいずれか１項に記載
の複合材料において、前記添加元素が、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上であることを特徴と
する複合材料。
【請求項１６】請求項１５記載の複合材料において、前記添加元素の添加量が０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ
％以下であることを特徴とする複合材料。
【請求項１７】請求項１２〜１６のいずれか１項に記載
の複合材料において、前記反応層がカーバイド層であることを特徴とする複合
材料。
【請求項１８】焼結体を作製する焼結体作製工程と、焼結体の孔部にＣｕもしくはＣｕ合金又はＡｇもしくは
Ａｇ合金又はＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属を含浸
する含浸工程とを有する複合材料の製造方法において、前記焼結体作製工程は、焼成によって前記焼結体の焼結母材となる原料に添加元
素の粉末を添加する工程と、前記粉末が添加された原料を焼成する工程とを有するこ
とを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項１９】請求項１８記載の複合材料の製造方法に
おいて、前記焼結体作製工程は、焼成によって前記焼結体の焼結母材となる原料を混練し
てスラリーを作製する工程と、前記スラリーの中に前記添加元素の粉末を添加する工程
と、前記粉末が添加されたスラリーを再混練する工程と、再混練後のスラリーを焼成する工程とを有することを特
徴とする複合材料の製造方法。
【請求項２０】請求項１８又は１９記載の複合材料の製
造方法において、前記焼結母材がＳｉＣであることを特徴とする複合材料
の製造方法。
【請求項２１】請求項１８〜２０のいずれか１項に記載
の複合材料の製造方法において、前記添加元素が、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｔａ、Ｂｅから選択された１種以上であることを特徴と
する複合材料の製造方法。
【請求項２２】請求項２１記載の複合材料の製造方法に
おいて、前記粉末の添加量が０．１ｗｔ％以上、５．０ｗｔ％以
下であることを特徴とする複合材料の製造方法。