JP2002047545A - 複合材料の製造方法 - Google Patents
複合材料の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱部材として好適な複合材料を容易に低コ
ストで製造する。 【解決手段】 四角筒状の金属型４をマトリックス相の
金属と同種の金属で形成する。金属型４の金属はマトリ
ックス相の金属より融点が若干高いものが使用されてい
る。金属型４は長さが製品の複合材料１の厚さの複数倍
となる長さに形成されている。この金属型４に、ＳｉＣ
粉末５が充填される。次に溶融状態のアルミニウム合金
６が金属型４内に加圧状態で注入される。ＳｉＣ粉末５
の隙間をほぼ満たす所定量のアルミニウム合金６が金属
型４内に注入された後、押湯圧としてダイカスト成形と
同程度の圧力（例えば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）が加え
られる。所定時間経過後、金属型４が冷却されてアルミ
ニウム合金６が凝固、冷却される。そして、中間品の複
合材料１が金属型４ごと鋳造機から取り出され、金属型
４ごと複合材料１が切断され、最終製品の複合材料１が
得られる。
ストで製造する。 【解決手段】 四角筒状の金属型４をマトリックス相の
金属と同種の金属で形成する。金属型４の金属はマトリ
ックス相の金属より融点が若干高いものが使用されてい
る。金属型４は長さが製品の複合材料１の厚さの複数倍
となる長さに形成されている。この金属型４に、ＳｉＣ
粉末５が充填される。次に溶融状態のアルミニウム合金
６が金属型４内に加圧状態で注入される。ＳｉＣ粉末５
の隙間をほぼ満たす所定量のアルミニウム合金６が金属
型４内に注入された後、押湯圧としてダイカスト成形と
同程度の圧力（例えば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）が加え
られる。所定時間経過後、金属型４が冷却されてアルミ
ニウム合金６が凝固、冷却される。そして、中間品の複
合材料１が金属型４ごと鋳造機から取り出され、金属型
４ごと複合材料１が切断され、最終製品の複合材料１が
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属マトリックス相
に該マトリックス相の金属より熱膨張率が小さい材質製
の微粒子又は繊維が分散された複合材料の製造方法に関
するものである。
に該マトリックス相の金属より熱膨張率が小さい材質製
の微粒子又は繊維が分散された複合材料の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の放熱板（ヒートシンク）を
アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属製とした場合
は、金属と半導体装置の熱膨張率の差が大きく、半導体
装置が破損する虞があるため、従来、放熱板として金属
マトリックス相にセラミックスを分散させたもの、例え
ばＳｉＣ粒子をアルミニウム基材に分散させた複合材料
や、Ｃｕ含有量が５〜３０重量％であるＣｕ−Ｗ系合金
あるいはＣｕ−Ｍｏ系合金が知られている。しかし、こ
れらの複合材料や合金は、高硬度であるため機械加工が
著しく困難であり、例えば、多数のフィンを有する形状
のヒートシンクを製造する場合には特に多大の工数を必
要とし、製造コストが高くなるという問題がある。
アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属製とした場合
は、金属と半導体装置の熱膨張率の差が大きく、半導体
装置が破損する虞があるため、従来、放熱板として金属
マトリックス相にセラミックスを分散させたもの、例え
ばＳｉＣ粒子をアルミニウム基材に分散させた複合材料
や、Ｃｕ含有量が５〜３０重量％であるＣｕ−Ｗ系合金
あるいはＣｕ−Ｍｏ系合金が知られている。しかし、こ
れらの複合材料や合金は、高硬度であるため機械加工が
著しく困難であり、例えば、多数のフィンを有する形状
のヒートシンクを製造する場合には特に多大の工数を必
要とし、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００３】この問題を解消するものとして特開平１１
−３２３４０９号公報には、図６（ａ）に示すように、
銅の金属単体よりなる円筒部分４１の内側にＷ，Ｍｏの
１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金よりなる部分
４２とが、拡散接合による拡散接合面（ないしは層）４
３を介して一体化された複合部材４４をヒートシンクと
して使用し、合金部分４２にＬＳＩ部品４５を搭載した
ものが開示されている。この複合部材４４は、Ｃｕ製の
容器に前記合金粉末若しくはその圧粉体又は仮焼結体又
は焼結体を入れた後、脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間当方
圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した部
分とＣｕの容器とを拡散接合することにより製造され
る。円筒部分４１に代えて有底円筒部とした構成も開示
されている。
−３２３４０９号公報には、図６（ａ）に示すように、
銅の金属単体よりなる円筒部分４１の内側にＷ，Ｍｏの
１種以上とＣｕ，Ａｇの１種以上との合金よりなる部分
４２とが、拡散接合による拡散接合面（ないしは層）４
３を介して一体化された複合部材４４をヒートシンクと
して使用し、合金部分４２にＬＳＩ部品４５を搭載した
ものが開示されている。この複合部材４４は、Ｃｕ製の
容器に前記合金粉末若しくはその圧粉体又は仮焼結体又
は焼結体を入れた後、脱気・密封し、ＨＩＰ（熱間当方
圧圧縮）による焼結を行い、ＨＩＰにより合金化した部
分とＣｕの容器とを拡散接合することにより製造され
る。円筒部分４１に代えて有底円筒部とした構成も開示
されている。
【０００４】特開平９−１５３６６６号公報には、金属
マトリックス相とセラミックス分散相とからなる複合材
料の片面に金属層を有する複合材料を製造する方法が提
案されている。この方法では、セラミックス粉末にバイ
ンダ樹脂と有機溶剤とを加えて混練し、その混練生成物
を成形し、得られた成形物を焼成してプリフォームを形
成した後、図６（ｂ）に示すように、該プリフォーム４
５を鋳型４６内に設置し、鋳型４６の上型４６ａとプリ
フォーム４５との間に所定の隙間を設けた状態で鋳型４
６内に溶融金属４７を流し込む。
マトリックス相とセラミックス分散相とからなる複合材
料の片面に金属層を有する複合材料を製造する方法が提
案されている。この方法では、セラミックス粉末にバイ
ンダ樹脂と有機溶剤とを加えて混練し、その混練生成物
を成形し、得られた成形物を焼成してプリフォームを形
成した後、図６（ｂ）に示すように、該プリフォーム４
５を鋳型４６内に設置し、鋳型４６の上型４６ａとプリ
フォーム４５との間に所定の隙間を設けた状態で鋳型４
６内に溶融金属４７を流し込む。
【０００５】また、特開平１０−１２８５２３号公報に
は、複合材料全体を金属層で被覆したものが開示されて
いる。
は、複合材料全体を金属層で被覆したものが開示されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１１
−３２３４０９号公報に開示されたものは、製造に際し
てＨＩＰを使用するため製造コストが高くなる。
−３２３４０９号公報に開示されたものは、製造に際し
てＨＩＰを使用するため製造コストが高くなる。
【０００７】また、特開平９−１５３６６６号公報に開
示された複合材料の製造方法では複合材料の片面のみに
しか金属層を形成できない。また、特開平１０−１２８
５２３号公報には、複合材料全体を金属層で被覆しても
よい旨は開示されているが、その具体的な構成や製造方
法に関しては何ら開示されていない。
示された複合材料の製造方法では複合材料の片面のみに
しか金属層を形成できない。また、特開平１０−１２８
５２３号公報には、複合材料全体を金属層で被覆しても
よい旨は開示されているが、その具体的な構成や製造方
法に関しては何ら開示されていない。
【０００８】本発明は前記の従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は放熱部材として好適な複
合材料を容易に製造できる複合材料の製造方法を提供す
ることにある。
れたものであって、その目的は放熱部材として好適な複
合材料を容易に製造できる複合材料の製造方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め請求項１に記載の発明では、金属型に該金属型の金属
より熱膨張率が小さい材質製の微粒子又は繊維を充填し
た後、前記金属型の金属と同種の金属を溶融したものを
加圧状態で含浸させ、その後、冷却して前記金属型と金
属マトリックス複合材料部とを一体化する。
め請求項１に記載の発明では、金属型に該金属型の金属
より熱膨張率が小さい材質製の微粒子又は繊維を充填し
た後、前記金属型の金属と同種の金属を溶融したものを
加圧状態で含浸させ、その後、冷却して前記金属型と金
属マトリックス複合材料部とを一体化する。
【００１０】この発明の製造方法では、製品となる複合
材料のマトリックス相と同種の金属で形成された金属型
に、金属型の金属より熱膨張率が小さい材質製の微粒子
又は繊維が充填される。次にマトリックス相となる金属
が溶融状態で金属型に供給され、加圧状態で充填物間に
含浸される。その後、冷却されて金属型内に複合材料部
が存在する製品が得られる。
材料のマトリックス相と同種の金属で形成された金属型
に、金属型の金属より熱膨張率が小さい材質製の微粒子
又は繊維が充填される。次にマトリックス相となる金属
が溶融状態で金属型に供給され、加圧状態で充填物間に
含浸される。その後、冷却されて金属型内に複合材料部
が存在する製品が得られる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記金属型は有底筒状である。この
発明の製造方法で長尺状の複合材料を製造した後、その
複合材料を長手方向と直交するように切断することによ
り、円筒状の金属層が厚さ方向と平行に形成された複合
材料を効率良く複数生産することができるとともに、金
属型の底部に対応する部分から有底円筒状の金属層を有
する複合材料を製造できる。
載の発明において、前記金属型は有底筒状である。この
発明の製造方法で長尺状の複合材料を製造した後、その
複合材料を長手方向と直交するように切断することによ
り、円筒状の金属層が厚さ方向と平行に形成された複合
材料を効率良く複数生産することができるとともに、金
属型の底部に対応する部分から有底円筒状の金属層を有
する複合材料を製造できる。
【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記金属型へ供給され
た溶融金属が固化した後、前記金属型ごと複合材料を切
断して最終製品とする。この発明の製造方法では、製造
すべき個数の複合材料の厚さに相当する筒部の長さを有
する金属型に分散相となる微粒子又は繊維が充填され、
溶融状態のマトリックス金属が加圧状態で充填物間に含
浸された後、金属型ごと複合材料が所定の厚さとなるよ
うに切断される。従って、複合材料を効率良く製造でき
る。
請求項２に記載の発明において、前記金属型へ供給され
た溶融金属が固化した後、前記金属型ごと複合材料を切
断して最終製品とする。この発明の製造方法では、製造
すべき個数の複合材料の厚さに相当する筒部の長さを有
する金属型に分散相となる微粒子又は繊維が充填され、
溶融状態のマトリックス金属が加圧状態で充填物間に含
浸された後、金属型ごと複合材料が所定の厚さとなるよ
うに切断される。従って、複合材料を効率良く製造でき
る。
【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記金属型は前記微粒子又は繊維の
充填部が独立して複数平行に形成され、前記複合材料の
切断は前記充填部の間の金属型部分において行われる。
従って、この発明では複合材料部の全面が金属層で覆わ
れた複合材料を一度に複数同時に製造でき、生産性が向
上する。
載の発明において、前記金属型は前記微粒子又は繊維の
充填部が独立して複数平行に形成され、前記複合材料の
切断は前記充填部の間の金属型部分において行われる。
従って、この発明では複合材料部の全面が金属層で覆わ
れた複合材料を一度に複数同時に製造でき、生産性が向
上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態を図１及び図２に従っ
て説明する。
明を具体化した第１の実施の形態を図１及び図２に従っ
て説明する。
【００１５】図１（ａ），（ｂ）はこの実施の形態の製
造方法で製造される複合材料の模式断面図である。複合
材料１は、マトリックス相２ａが金属で構成され、分散
相２ｂがマトリックス相２ａの金属より熱膨張率の小さ
い材質製の微粒子で構成された複合材料部２と、複合材
料部２の厚さ方向と平行に延びる周囲にマトリックス相
２ａの金属と同種の金属層３が形成されている。金属層
３は筒状（図１（ａ）の複合材料１）又は有底筒状（図
１（ｂ）の複合材料１）に形成されている。この実施の
形態では四角筒状及び有底四角筒状に形成されている。
造方法で製造される複合材料の模式断面図である。複合
材料１は、マトリックス相２ａが金属で構成され、分散
相２ｂがマトリックス相２ａの金属より熱膨張率の小さ
い材質製の微粒子で構成された複合材料部２と、複合材
料部２の厚さ方向と平行に延びる周囲にマトリックス相
２ａの金属と同種の金属層３が形成されている。金属層
３は筒状（図１（ａ）の複合材料１）又は有底筒状（図
１（ｂ）の複合材料１）に形成されている。この実施の
形態では四角筒状及び有底四角筒状に形成されている。
【００１６】マトリックス相２ａの金属には高熱伝導率
を有するもの、即ちアルミニウムの熱伝導率と同程度以
上の熱伝導率を有する金属が使用されている。この実施
の形態ではマトリックス相２ａの金属にアルミニウム合
金が使用されている。
を有するもの、即ちアルミニウムの熱伝導率と同程度以
上の熱伝導率を有する金属が使用されている。この実施
の形態ではマトリックス相２ａの金属にアルミニウム合
金が使用されている。
【００１７】分散相２ｂの材質としては炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）と同程度の熱伝導率及び熱膨張率を有するセラミ
ックスが使用されている。この実施の形態では分散相２
ｂとしてＳｉＣの粉末が使用されている。分散相２ｂの
粒度や充填量は、複合材料に要求される特性（物性）に
応じて設定されるが、この実施の形態ではＳｉＣ粉末と
して粒子径が１０μｍのものと１００μｍのものとの混
合物が使用されている。また、充填率は体積％で６０〜
７０％程度となっている。
ｉＣ）と同程度の熱伝導率及び熱膨張率を有するセラミ
ックスが使用されている。この実施の形態では分散相２
ｂとしてＳｉＣの粉末が使用されている。分散相２ｂの
粒度や充填量は、複合材料に要求される特性（物性）に
応じて設定されるが、この実施の形態ではＳｉＣ粉末と
して粒子径が１０μｍのものと１００μｍのものとの混
合物が使用されている。また、充填率は体積％で６０〜
７０％程度となっている。
【００１８】次に前記のように構成された複合材料１の
製造方法を図２に基づいて説明する。図２（ａ）に示す
ように、四角筒状の金属型４をマトリックス相２ａの金
属と同種の金属で形成する。この実施の形態では金属と
してアルミニウム合金が使用されている。金属型４の金
属はマトリックス相２ａの金属より融点が若干高いもの
が使用されている。金属型４は長さが製品の複合材料１
の厚さの複数倍となる長尺に形成されている。但し、図
示の都合上、図２では長尺となっていない。
製造方法を図２に基づいて説明する。図２（ａ）に示す
ように、四角筒状の金属型４をマトリックス相２ａの金
属と同種の金属で形成する。この実施の形態では金属と
してアルミニウム合金が使用されている。金属型４の金
属はマトリックス相２ａの金属より融点が若干高いもの
が使用されている。金属型４は長さが製品の複合材料１
の厚さの複数倍となる長尺に形成されている。但し、図
示の都合上、図２では長尺となっていない。
【００１９】この金属型４に、図２（ｂ）に示すように
ＳｉＣ粉末５が充填される。次に図２（ｃ）に示すよう
に、溶融状態のアルミニウム合金６が金属型４内に加圧
状態で注入される。ＳｉＣ粉末５の隙間をほぼ満たす所
定量のアルミニウム合金６が金属型４内に注入された
後、押湯圧としてダイカスト成形と同程度の圧力（例え
ば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）が加えられる。即ち、所謂
高圧鋳造が行われる。そして、所定時間経過後、金属型
４が冷却されてアルミニウム合金６が凝固、冷却され、
中間品の複合材料１が金属型４ごと鋳造機から取り出さ
れる。
ＳｉＣ粉末５が充填される。次に図２（ｃ）に示すよう
に、溶融状態のアルミニウム合金６が金属型４内に加圧
状態で注入される。ＳｉＣ粉末５の隙間をほぼ満たす所
定量のアルミニウム合金６が金属型４内に注入された
後、押湯圧としてダイカスト成形と同程度の圧力（例え
ば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）が加えられる。即ち、所謂
高圧鋳造が行われる。そして、所定時間経過後、金属型
４が冷却されてアルミニウム合金６が凝固、冷却され、
中間品の複合材料１が金属型４ごと鋳造機から取り出さ
れる。
【００２０】次に図２（ｃ）に鎖線で示す位置におい
て、金属型４ごと複合材料１が切断され、最終製品の複
合材料１が得られる。即ち、１個の金属型４から図１
（ａ）に示す構造の複合材料１が複数個と、図１（ｂ）
に示す構造の複合材料１が１個得られる。
て、金属型４ごと複合材料１が切断され、最終製品の複
合材料１が得られる。即ち、１個の金属型４から図１
（ａ）に示す構造の複合材料１が複数個と、図１（ｂ）
に示す構造の複合材料１が１個得られる。
【００２１】前記のようにして製造された複合材料１
は、例えば半導体装置用の放熱部材として、従来技術で
述べたヒートシンクと同様に複合材料部２の上に半導体
装置が搭載された状態で使用される。
は、例えば半導体装置用の放熱部材として、従来技術で
述べたヒートシンクと同様に複合材料部２の上に半導体
装置が搭載された状態で使用される。
【００２２】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 複合材料１を製造する際、金属型４に該金属型
４の金属より熱膨張率が小さい材質製の微粒子を充填し
た後、金属型４の金属と同種の金属を溶融したものを加
圧状態で含浸させ、その後、冷却して金属型４と金属マ
トリックス複合材料部２とを一体化する。従って、金属
焼結体を金属製容器に入れてＨＩＰにより両者の境界を
拡散接合させる方法に比較して製造コストを低減でき
る。
４の金属より熱膨張率が小さい材質製の微粒子を充填し
た後、金属型４の金属と同種の金属を溶融したものを加
圧状態で含浸させ、その後、冷却して金属型４と金属マ
トリックス複合材料部２とを一体化する。従って、金属
焼結体を金属製容器に入れてＨＩＰにより両者の境界を
拡散接合させる方法に比較して製造コストを低減でき
る。
【００２３】（２） 金属型４に供給された溶融金属が
固化した後、金属型４ごと複合材料１を切断して最終製
品とする。従って、製造すべき個数の複合材料１の厚さ
に相当する筒部の長さを有する金属型４を使用すること
により、複数個の複合材料１を効率良く製造できる。
固化した後、金属型４ごと複合材料１を切断して最終製
品とする。従って、製造すべき個数の複合材料１の厚さ
に相当する筒部の長さを有する金属型４を使用すること
により、複数個の複合材料１を効率良く製造できる。
【００２４】（３） 金属型４が有底筒状のため、長尺
状の複合材料１を製造した後、その複合材料１を長手方
向と直交するように切断することにより、円筒状の金属
層３が厚さ方向と平行に形成された複合材料１と、有底
円筒状の金属層３を有する複合材料とを効率良く製造で
きる。
状の複合材料１を製造した後、その複合材料１を長手方
向と直交するように切断することにより、円筒状の金属
層３が厚さ方向と平行に形成された複合材料１と、有底
円筒状の金属層３を有する複合材料とを効率良く製造で
きる。
【００２５】（４） マトリックス相２ａがアルミニウ
ム合金であるため、軽量で必要な熱伝導性を確保でき
る。 （５） 熱伝導率が高いＳｉＣ粉末が分散相２ｂとして
使用されているため、分散相２ｂの充填率を高めて複合
材料１の熱膨張率を半導体装置の熱膨張率に、より近づ
けた場合でも複合材料１の熱伝導率を高くでき、放熱材
として使用したときの放熱効率が向上する。
ム合金であるため、軽量で必要な熱伝導性を確保でき
る。 （５） 熱伝導率が高いＳｉＣ粉末が分散相２ｂとして
使用されているため、分散相２ｂの充填率を高めて複合
材料１の熱膨張率を半導体装置の熱膨張率に、より近づ
けた場合でも複合材料１の熱伝導率を高くでき、放熱材
として使用したときの放熱効率が向上する。
【００２６】（６） 高圧鋳造で溶融金属が含浸される
ため、ダイカスト成形に比較して、収縮巣やガス欠陥が
少なくなる。 （第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図３及び
図４に従って説明する。図３に示すように、この実施の
形態では複合材料１は、金属層３が複合材料部２の全面
を覆うように形成されている点が、前記実施の形態の複
合材料１と大きく異なっている。複合材料部２を挟んで
両面に配設された金属層３の厚さｔはほぼ同じに形成さ
れている。
ため、ダイカスト成形に比較して、収縮巣やガス欠陥が
少なくなる。 （第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図３及び
図４に従って説明する。図３に示すように、この実施の
形態では複合材料１は、金属層３が複合材料部２の全面
を覆うように形成されている点が、前記実施の形態の複
合材料１と大きく異なっている。複合材料部２を挟んで
両面に配設された金属層３の厚さｔはほぼ同じに形成さ
れている。
【００２７】次に前記のように構成された複合材料１の
製造方法を図４に基づいて説明する。図４（ａ）に示す
ように、金属型７は直方体状に形成されるとともに、分
散相２ｂを構成する微粒子又は繊維の充填部７ａが独立
して複数平行に形成されている。この実施の形態では充
填部７ａは扁平な直方体状に形成されている。
製造方法を図４に基づいて説明する。図４（ａ）に示す
ように、金属型７は直方体状に形成されるとともに、分
散相２ｂを構成する微粒子又は繊維の充填部７ａが独立
して複数平行に形成されている。この実施の形態では充
填部７ａは扁平な直方体状に形成されている。
【００２８】この金属型７に、図４（ｂ）に示すように
ＳｉＣ粉末５が充填され、次に図４（ｃ）に示すよう
に、金属型７が鋳造型８内にセットされた状態で、溶融
状態のアルミニウム合金６が金属型４内及び金属型４の
上部より所定の厚さだけ余分に鋳造型８に加圧状態で注
入される。ＳｉＣ粉末５の隙間をほぼ満たす所定量のア
ルミニウム合金６が金属型４内に注入された後、押湯圧
としてダイカスト成形と同程度の圧力（例えば、数十Ｍ
Ｐａ〜百ＭＰａ）が加えられる。所定時間経過後、金属
型４が冷却されてアルミニウム合金６が凝固、冷却され
る。そして、中間品の複合材料１が金属型４ごと鋳造型
８から取り出される。
ＳｉＣ粉末５が充填され、次に図４（ｃ）に示すよう
に、金属型７が鋳造型８内にセットされた状態で、溶融
状態のアルミニウム合金６が金属型４内及び金属型４の
上部より所定の厚さだけ余分に鋳造型８に加圧状態で注
入される。ＳｉＣ粉末５の隙間をほぼ満たす所定量のア
ルミニウム合金６が金属型４内に注入された後、押湯圧
としてダイカスト成形と同程度の圧力（例えば、数十Ｍ
Ｐａ〜百ＭＰａ）が加えられる。所定時間経過後、金属
型４が冷却されてアルミニウム合金６が凝固、冷却され
る。そして、中間品の複合材料１が金属型４ごと鋳造型
８から取り出される。
【００２９】次に金属型７ごと複合材料１が切断され、
最終製品の複合材料１が得られる。複合材料１の切断
は、図４（ｃ）に鎖線で示す充填部７ａの間の金属型７
の部分において行われる。従って、この実施の形態では
複合材料部２の全面が金属層３で覆われた複合材料１が
一度に複数製造される。
最終製品の複合材料１が得られる。複合材料１の切断
は、図４（ｃ）に鎖線で示す充填部７ａの間の金属型７
の部分において行われる。従って、この実施の形態では
複合材料部２の全面が金属層３で覆われた複合材料１が
一度に複数製造される。
【００３０】この実施の形態では前記実施の形態の
（１）、（２）、（４）、（５）及び（６）の効果を有
する他に次の効果を有する。 （７） 複合材料１は複合材料部２の全面が金属層３で
被覆されているため、複合材料１の片面に半導体装置等
を搭載した場合、半導体装置等が金属層３に接触するた
め、熱伝導性がより向上する。
（１）、（２）、（４）、（５）及び（６）の効果を有
する他に次の効果を有する。 （７） 複合材料１は複合材料部２の全面が金属層３で
被覆されているため、複合材料１の片面に半導体装置等
を搭載した場合、半導体装置等が金属層３に接触するた
め、熱伝導性がより向上する。
【００３１】（８） 硬い複合材料部２の全面が金属層
３で被覆されているため加工性が向上し、半導体装置等
の搭載面の加工や、その反対側の面に対するフィンの加
工が容易になり放熱板（ヒートシンク）の製造コストを
低減できる。また、フィンの加工を施すことにより放熱
性がより向上する。
３で被覆されているため加工性が向上し、半導体装置等
の搭載面の加工や、その反対側の面に対するフィンの加
工が容易になり放熱板（ヒートシンク）の製造コストを
低減できる。また、フィンの加工を施すことにより放熱
性がより向上する。
【００３２】（９） 複合材料１が一度に複数製造され
るため生産性が向上し、複合材料１の製造コストを低減
できる。実施の形態は前記に限定されるものではなく、
例えば次のように構成してもよい。
るため生産性が向上し、複合材料１の製造コストを低減
できる。実施の形態は前記に限定されるものではなく、
例えば次のように構成してもよい。
【００３３】○ 分散相２ｂはＳｉＣ粉末５に限らず、
マトリックス相２ａの金属より熱膨張率が小さい材質製
の微粒子又は繊維であればよく、例えば他のセラミック
スやセラミックス以外の無機物質（例えばカーボン）の
微粒子又は繊維を使用してもよい。
マトリックス相２ａの金属より熱膨張率が小さい材質製
の微粒子又は繊維であればよく、例えば他のセラミック
スやセラミックス以外の無機物質（例えばカーボン）の
微粒子又は繊維を使用してもよい。
【００３４】○ マトリックス相２ａの金属はケイ素を
含むアルミニウムと同程度以上の熱伝導率を有するもの
であればよく、アルミニウム合金に限らず他の金属例え
ば銅を使用してもよい。この場合、熱伝導率がアルミニ
ウム合金より高いため、複合材料１を放熱材として使用
する際に放熱効率が向上する。
含むアルミニウムと同程度以上の熱伝導率を有するもの
であればよく、アルミニウム合金に限らず他の金属例え
ば銅を使用してもよい。この場合、熱伝導率がアルミニ
ウム合金より高いため、複合材料１を放熱材として使用
する際に放熱効率が向上する。
【００３５】○ 図５に示すように、複合材料部２の長
手方向両端の金属層３を厚く形成し、複合材料１をケー
ス等に固定するねじの挿通孔３ａを形成してもよい。 ○ 金属型４，７に溶融金属を加圧状態で含浸させた
後、押湯圧としてダイカスト成形と同程度の圧力（例え
ば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）を加えるのを省略してもよ
い。即ち、高圧鋳造ではなく、溶融金属の自重又は自重
＋２０ｋＰａ程度の加圧状態で含浸させた後、冷却して
複合材料を形成する。
手方向両端の金属層３を厚く形成し、複合材料１をケー
ス等に固定するねじの挿通孔３ａを形成してもよい。 ○ 金属型４，７に溶融金属を加圧状態で含浸させた
後、押湯圧としてダイカスト成形と同程度の圧力（例え
ば、数十ＭＰａ〜百ＭＰａ）を加えるのを省略してもよ
い。即ち、高圧鋳造ではなく、溶融金属の自重又は自重
＋２０ｋＰａ程度の加圧状態で含浸させた後、冷却して
複合材料を形成する。
【００３６】○ 金属型４を有底筒状とする代わりに筒
状とし、成形型（鋳造型）内に金属型４をセットした状
態で、セラミックス粉末の充填、溶融金属の含浸を行
い、得られた複合材料を切断して最終製品を製造しても
よい。
状とし、成形型（鋳造型）内に金属型４をセットした状
態で、セラミックス粉末の充填、溶融金属の含浸を行
い、得られた複合材料を切断して最終製品を製造しても
よい。
【００３７】○ 金属型４は四角筒状でなくても、円筒
状でもよい。 ○ 複合材料１の使用方法としては、半導体装置の放熱
部材や電子部品搭載基材に限らない。放熱部材以外の用
途に使用する場合は、分散相２ｂとして熱伝導率を考慮
せずに硬度が大きな他の材質、例えば、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、炭化チタン、炭化タングステン等を使用してもよ
い。
状でもよい。 ○ 複合材料１の使用方法としては、半導体装置の放熱
部材や電子部品搭載基材に限らない。放熱部材以外の用
途に使用する場合は、分散相２ｂとして熱伝導率を考慮
せずに硬度が大きな他の材質、例えば、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、炭化チタン、炭化タングステン等を使用してもよ
い。
【００３８】前記実施の形態から把握される請求項記載
以外の発明（技術思想）について、以下に記載する。 （１） 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発
明において、セラミックス微粒子が金属型に充填され
る。
以外の発明（技術思想）について、以下に記載する。 （１） 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発
明において、セラミックス微粒子が金属型に充填され
る。
【００３９】（２） 有底筒状の金属層の内側に該金属
層と同種の金属をマトリックス相とし、熱膨張率が前記
マトリックス相の金属より小さい材質製の微粒子又は繊
維を分散相とした複合材料部が一体に形成され、底部の
金属層の部分にフィンが加工されている複合材料。この
場合、複合材料部と金属製のフィンの一体化が容易にな
る。
層と同種の金属をマトリックス相とし、熱膨張率が前記
マトリックス相の金属より小さい材質製の微粒子又は繊
維を分散相とした複合材料部が一体に形成され、底部の
金属層の部分にフィンが加工されている複合材料。この
場合、複合材料部と金属製のフィンの一体化が容易にな
る。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４
に記載の発明によれば、放熱部材として好適な複合材料
を容易に製造できる。
に記載の発明によれば、放熱部材として好適な複合材料
を容易に製造できる。
【図１】 第１の実施の形態の複合材料の模式断面図。
【図２】 （ａ）は金属型の斜視図、（ｂ）はＳｉＣ粉
末が充填された状態の模式断面図、（ｃ）は溶融金属が
含浸された状態の模式断面図。
末が充填された状態の模式断面図、（ｃ）は溶融金属が
含浸された状態の模式断面図。
【図３】 第２の実施の形態の複合材料の模式断面図。
【図４】 （ａ）は金属型の斜視図、（ｂ）はＳｉＣ粉
末が充填された状態の模式断面図、（ｃ）は溶融金属が
含浸された状態の模式断面図。
末が充填された状態の模式断面図、（ｃ）は溶融金属が
含浸された状態の模式断面図。
【図５】 別の実施の形態の複合材料の模式断面図。
【図６】 （ａ）は従来技術の複合材料の使用状態を示
す模式図、（ｂ）は別の従来技術の複合材料の製造方法
を示す模式部分断面図。
す模式図、（ｂ）は別の従来技術の複合材料の製造方法
を示す模式部分断面図。
１…複合材料、２…複合材料部、２ａ…マトリックス
相、２ｂ…分散相、３…金属層、４，７…金属型、７ａ
…充填部。
相、２ｂ…分散相、３…金属層、４，７…金属型、７ａ
…充填部。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｃ２２Ｃ 1/10 Ｇ 47/12 47/12 49/00 49/00 Ｈ０１Ｌ 23/373 (Ｃ２２Ｃ 47/08 //(Ｃ２２Ｃ 47/08 101:00） 101:00） Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ (72)発明者 河野 栄次 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 4K020 AA03 AA08 AC01 AC07 BA08 BB05 BC03 5F036 AA01 BB01 BD01 BD03 BD11 BD13
Claims (4)
- 【請求項１】 金属型に該金属型の金属より熱膨張率が
小さい材質製の微粒子又は繊維を充填した後、前記金属
型の金属と同種の金属を溶融したものを加圧状態で含浸
させ、その後、冷却して前記金属型と金属マトリックス
複合材料部とを一体化する複合材料の製造方法。 - 【請求項２】 前記金属型は有底筒状である請求項１に
記載の複合材料の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属型へ供給された溶融金属が固化
した後、前記金属型ごと複合材料を切断して最終製品と
する請求項１又は請求項２に記載の複合材料の製造方
法。 - 【請求項４】 前記金属型は前記微粒子又は繊維の充填
部が独立して複数平行に形成され、前記複合材料の切断
は前記充填部の間の金属型部分において行われる請求項
３に記載の複合材料の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000233023A JP3458832B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000233023A JP3458832B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002047545A true JP2002047545A (ja) | 2002-02-15 |
| JP3458832B2 JP3458832B2 (ja) | 2003-10-20 |
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ID=18725615
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000233023A Expired - Fee Related JP3458832B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 複合材料の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3458832B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004128451A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-04-22 | Toyota Industries Corp | 低膨張材料の製造方法及び低膨張材料を用いた半導体装置 |
| WO2004060592A1 (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-22 | Yazaki Corporation | 複合体の製造方法、複合体の製造装置、及び複合体 |
| CN107470588A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-15 | 上海开朋科技有限公司 | 在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050050659A1 (en) | 2003-09-09 | 2005-03-10 | The Procter & Gamble Company | Electric toothbrush comprising an electrically powered element |
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2000
- 2000-08-01 JP JP2000233023A patent/JP3458832B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN107470588B (zh) * | 2017-09-18 | 2019-05-10 | 上海开朋科技有限公司 | 在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3458832B2 (ja) | 2003-10-20 |
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