JP5284704B2 - アルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法 - Google Patents
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炭化珪素粉末(屋久島電工製/平均粒子径:12μm、密度:3.2g/cm3):428.1g(35体積%)、ニードルコークスを原料とする市販の人造黒鉛粉末(東海カーボン社製/平均粒子径:100μm、密度:2.2g/cm3):270.1g(35体積%)、アルミニウム粉末(アルコア社製/平均粒子径:25μm):269.3g、珪素粉末(エルケム社製/平均粒子径:20μm):36.5g、マグネシウム粉末(平均粒子径:50μm)3.0gを、ボールミルにて30分間混合した。次に、図1に示す鋳鉄製の金型1(外形:200×200×50mm、内径:140×130×50mm)及び金型2(下部:200×200×20mm、上部:139.9×129.9×10mm)に離型剤として黒鉛及び窒化硼素を塗布した後、積層して金型2の上面に黒鉛シートを配置して、前記混合粉末を充填した。更に、混合粉末の上部に黒鉛シートを配置し、同様に離型剤を塗布した金型3(139.9×129.9×60mm)を積層し、油圧プレスにて面圧:10MPaで予備成形を実施した。
実施例1と同様にして、140×130×21mmtのアルミニウム−炭化珪素質複合体を作製した後、湿式バンドソーにて板厚8mmtに切断加工し、平面研削盤にて両面を研削加工して板厚5.0mmtとした。更に、マシニングセンターにて、縁周部6カ所に直径7mmの貫通穴、4カ所にφ10−4mmの皿穴を加工した後、外周部分を加工して、127mm×137mm×5.0mmの形状とした。
炭化珪素粉末(屋久島電工製/平均粒子径:12μm、密度:3.2g/cm3):428.1g(35体積%)、ニードルコークスを原料とする市販の人造黒鉛粉末(東海カーボン社製/平均粒子径:100μm、密度:2.2g/cm3):294.4g(35体積%)、及び、アルミニウム粉末(アルコア社製/平均粒子径:25μm)、珪素粉末(エルケム社製/平均粒子径:20μm)、マグネシウム粉末(平均粒子径:50μm)、アルミニウム−マグネシウム合金粉末(平均粒子径:80μm)、マグネシウム−珪素粉末/Mg2Si(平均粒子径:70μm)、アルミニウム−珪素−マグネシウム合金粉末(平均粒子径:40μm)を、表1に示す配合で、合計309.6gを、ボールミルにて30分間混合した。次に、実施例1と同様の手法にて、鋳鉄製の金型1(外形:200×200×50mm、内径:140×130×50mm)及び金型2(下部:200×200×20mm、上部:139.9×129.9×10mm)に離型剤として黒鉛及び窒化硼素を塗布した後、積層して金型2の上面に黒鉛シートを配置して、前記混合粉末を充填した。更に、混合粉末の上部に黒鉛シートを配置し、同様に離型剤を塗布した金型3(139.9×129.9×60mm)を積層し、油圧プレスにて面圧:10MPaで予備成形を実施した。
アルミニウム粉末(アルコア社製/平均粒子径:25μm):435g、珪素粉末(エルケム社製/平均粒子径:20μm):60g、マグネシウム粉末(平均粒子径:50μm)5gを、ボールミルにて10分間混合して金属粉末の混合粉末を作製した。この金属粉末と、表3に示す粒度の炭化珪素粉末及び黒鉛粉末を、表3に示す配合比で、ボールミルにて30分間混合した。ここで、金属粉末の混合粉末は、平均密度2.7g/cm3として計算した。次に、実施例1と同様の手法にて、鋳鉄製の金型1(外形:200×200×50mm、内径:140×130×50mm)及び金型2(下部:200×200×20mm、上部:139.9×129.9×10mm)に離型剤として黒鉛及び窒化硼素を塗布した後、積層して金型2の上面に黒鉛シートを配置して、前記混合粉末を充填した。更に、混合粉末の上部に黒鉛シートを配置し、同様に離型剤を塗布した金型3(139.9×129.9×60mm)を積層し、油圧プレスにて面圧:10MPaで予備成形を実施した。
炭化珪素粉末(屋久島電工製/平均粒子径:12μm、密度:3.2g/cm3):428.1g(35体積%)、ニードルコークスを原料とする市販の人造黒鉛粉末(東海カーボン社製/平均粒子径:100μm、密度:2.2g/cm3):294.4g(35体積%)、アルミニウム粉末(アルコア社製/平均粒子径:25μm):270.1g、珪素粉末(エルケム社製/平均粒子径:20μm):36.5g、マグネシウム粉末(平均粒子径:50μm)3.0gを、ボールミルにて30分間混合した。次に、実施例1と同様の手法にて、鋳鉄製の金型1(外形:200×200×50mm、内径:140×130×50mm)及び金型2(下部:200×200×20mm、上部:139.9×129.9×10mm)に離型剤として黒鉛及び窒化硼素を塗布した後、積層して金型2の上面に黒鉛シートを配置して、前記混合粉末を充填した。更に、混合粉末の上部に黒鉛シートを配置し、同様に離型剤を塗布した金型3(139.9×129.9×60mm)を積層し、油圧プレスにて面圧:10MPaで予備成形を実施した。
2 金型2
3 金型3
4 金属粉末、炭化珪素粉末及び黒鉛粉末の混合粉末
5 黒鉛シート
Claims (5)
- アルミニウム77〜94.5質量%、珪素5〜20質量%及びマグネシウム0.5〜3質量%を含有する金属粉末15〜40体積%、平均粒子径0.5〜30μmの炭化珪素粉末20〜60体積%、並びに、平均粒子径1〜1000μmのコークス系炭素を黒鉛化した黒鉛粉末20〜60体積%を混合した後、離型処理を施した金型に充填し、温度600〜750℃に加熱して、圧力10MPa以上で加熱プレス成形し、さらに切断及び/又は面加工を行って板厚を2〜6mmにすることを特徴とする、板状アルミニウム−炭化珪素質複合体の製造方法。
- 板状アルミニウム−炭化珪素質複合体の一主面を機械加工し、200mmあたり50〜500μmの凸型の反りを付与することを特徴とする請求項1記載の板状アルミニウム−炭化珪素質複合体の製造方法。
- 板状アルミニウム−炭化珪素質複合体に、一定曲率に撓む様に10kPa以上の応力を掛けた状態で、温度400〜550℃で30秒以上加熱処理することによりクリープ変形させて、200mmあたり50〜500μmの凸型の反りを付与することを特徴とする請求項1記載の板状アルミニウム−炭化珪素質複合体の製造方法。
- 主面方向の熱伝導率(λp)と板厚方向の熱伝導率(λt)が、150W/mK≦(2×λp+λt)/3≦250W/mK、且つ、0.6×λp≦λt≦λpであり、主面方向の熱膨張係数(αp)と板厚方向の熱膨張係数(αt)が、5×10-6/K≦(2×αp+αt)/3≦9×10-6/K、且つ、0.7×αt≦αp≦αtであり、気孔率が5体積%以下で、3点曲げ強度が100〜350MPaであることを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか一項記載の製造方法により得られる板状アルミニウム−炭化珪素質複合体。
- 請求項1〜3のうちいずれか一項記載の製造方法により得られる板状アルミニウム−炭化珪素質複合体に、取り付け穴を加工した後、めっき処理を行い、一主面がセラミックス回路基板に半田付け又はロウ付け接合され、他の一主面が放熱面として用いられるパワーモジュール用ベース板。
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