JP5340069B2 - Carbon-metal composite and circuit member or heat dissipation member using the same - Google Patents

Carbon-metal composite and circuit member or heat dissipation member using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon-metal composite having good heat radiation characteristics in which a metal layer with few disconnected portions can be easily formed, a circuit member or a heat radiation member using the carbon-metal composite, a heat radiation composite member provided with the circuit member and the heat radiation member, and an electronic device in which an electronic part is mounted on the circuit member in the heat radiation composite member. <P>SOLUTION: The carbon-metal composite 1 includes a dense substrate 2 mainly composed of carbon and a heat transfer layer 3 mainly composed of copper or aluminum formed on the substrate. The circuit member and the heat radiation member uses the carbon-metal composite 1. The heat radiation composite member is provided with the circuit member on the first principal surface side of an insulating support substrate and the heat radiation member on the second principal surface side opposite to the first principal surface, respectively. In the electronic device, an electronic part is mounted on the circuit member in the heat radiation composite member. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、炭素−金属複合体およびこの炭素−金属複合体を用いた回路部材または放熱部材に関するものである。また、絶縁性の支持基体の一方の主面に回路部材を、他方の主面に放熱部材をそれぞれ設けてなる放熱複合部材およびこの放熱複合部材における回路部材の上に電子部品を搭載した電子装置に関するものである。   The present invention relates to a carbon-metal composite and a circuit member or a heat dissipation member using the carbon-metal composite. Further, a heat dissipation composite member in which a circuit member is provided on one main surface of the insulating support base and a heat dissipation member is provided on the other main surface, and an electronic device in which an electronic component is mounted on the circuit member in the heat dissipation composite member It is about.

近年、半導体装置の構成部品として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)素子,金属酸化膜形電界効果トランジスタ(MOSFET)素子,発光ダイオード(LED)素子,フリーホイーリングダイオード(FWD)素子,ジャイアントトランジスタ(GTR)素子等の半導体素子,昇華型サーマルプリンタヘッド素子およびサーマルインクジェットプリンタヘッド素子等の各種電子部品が放熱複合部材の回路部材上に搭載された電子装置が用いられている。   In recent years, as components of semiconductor devices, insulated gate bipolar transistor (IGBT) elements, metal oxide field effect transistor (MOSFET) elements, light emitting diode (LED) elements, freewheeling diode (FWD) elements, giant transistors (GTR) ) Electronic devices in which various electronic components such as semiconductor elements such as elements, sublimation type thermal printer head elements and thermal ink jet printer head elements are mounted on a circuit member of a heat dissipation composite member are used.

そして、電子部品を搭載する回路部材を設けてなる放熱複合部材としては、絶縁性の支持基体であるセラミック基板の一方の主面に回路部材として銅板を接合し、他方の主面に放熱性の良好な放熱部材として銅板を接合してなる放熱複合部材が用いられている。   And as a heat radiating composite member provided with a circuit member for mounting electronic components, a copper plate is joined as a circuit member to one main surface of a ceramic substrate which is an insulating support base, and a heat radiating material is bonded to the other main surface. A heat dissipation composite member formed by bonding a copper plate is used as a good heat dissipation member.

そして、銅板を用いた回路部材および放熱部材に代わる材料として、熱伝導性や加工性に優れ、セラミックスの熱膨張係数に近く、金属より軽いといった特徴を有する炭素材料が注目されるようになっている。   As a substitute for a circuit member and a heat radiating member using a copper plate, a carbon material having features such as excellent thermal conductivity and workability, close to the thermal expansion coefficient of ceramics, and lighter than metal has come to be noticed. Yes.

このような炭素材料として、特許文献1には、炭素繊維が実質的に厚み方向に配向しており、厚み方向に直角の方向の熱伝導率に対する厚み方向の熱伝導率の比率が2以上であり、かつ厚み方向の熱伝導率が3W/cm・℃以上である炭素繊維強化炭素複合材料が提案されている。この炭素繊維強化炭素複合材料は、炭素繊維の長繊維を熱硬化性樹脂に含浸し、これを加熱して繊維/樹脂の複合体を得、この複合体を目的とする複合材料の厚み方向より長く切断し、互いに実質的に平行となるように一方向に揃えて、その繊維の長さ方向に直角の方向に圧力を加え、成形して樹脂を硬化し、ついで炭化し、さらにこれをピッチ又は熱硬化性樹脂に含浸した後、炭化、必要に応じて黒鉛化することで得られることが記載されている。   As such a carbon material, in Patent Document 1, carbon fibers are substantially oriented in the thickness direction, and the ratio of the thermal conductivity in the thickness direction to the thermal conductivity in the direction perpendicular to the thickness direction is 2 or more. A carbon fiber reinforced carbon composite material having a thermal conductivity in the thickness direction of 3 W / cm · ° C. or higher has been proposed. This carbon fiber reinforced carbon composite material is obtained by impregnating a long fiber of carbon fiber into a thermosetting resin and heating it to obtain a fiber / resin composite, from the thickness direction of the composite material intended for the composite. Cut long, align in one direction so that they are substantially parallel to each other, apply pressure in the direction perpendicular to the length of the fiber, mold and cure the resin, then carbonize, and pitch it Alternatively, it is described that it is obtained by impregnating a thermosetting resin and then carbonizing and optionally graphitizing.

特開平2−30666号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-30666

しかしながら、特許文献1で提案されている炭素繊維強化炭素複合材料は、その厚み方向の熱伝導率および電気伝導率が大きく、厚み方向における熱および電気の伝導を必要とする場合に使用すると有効であるものの、炭素繊維強化炭素複合材料の製造過程において、隣り合う炭素繊維間に空隙が残って多孔質になりやすく、さらに放熱特性を高めるために炭素繊維強化炭素複合材料の表面に金属層を形成すると、金属層が多孔質となった表面上で断続する部分が多発し、放熱特性をさらに高めることができないという問題があった。   However, the carbon fiber reinforced carbon composite material proposed in Patent Document 1 has a large thermal conductivity and electric conductivity in the thickness direction, and is effective when used when heat and electric conduction in the thickness direction are required. However, in the manufacturing process of carbon fiber reinforced carbon composite material, voids are likely to remain between adjacent carbon fibers, making it porous, and forming a metal layer on the surface of carbon fiber reinforced carbon composite material to further improve heat dissipation characteristics As a result, intermittent portions frequently occur on the porous surface of the metal layer, and there is a problem that heat dissipation characteristics cannot be further improved.

本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、断続する部分が少ない金属層が容易に形成できて放熱特性が良好な炭素−金属複合体およびこの炭素−金属複合体を用いた回路部材または放熱部材を提供することを目的とするものである。また、これらの回路部材や放熱部材を設けてなる放熱複合部材およびこの放熱複合部材における回路部材の上に電子部品を搭載した電子装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and a carbon-metal composite having a good heat dissipation property and a carbon-metal composite that can easily form a metal layer with few intermittent parts and a carbon-metal composite are used. It is an object of the present invention to provide a circuit member or a heat dissipation member. Moreover, it aims at providing the electronic device which mounted the electronic component on the heat dissipation composite member which provided these circuit members and a heat dissipation member, and the circuit member in this heat dissipation composite member.

本発明の炭素−金属複合体は、炭素を主成分とする緻密質な基材の上に、銅またはアルミニウムを主成分とする伝熱層が形成されてなり、前記基材の表面の端部に傾斜面を有することを特徴とするものである。
The carbon-metal composite of the present invention is formed by forming a heat transfer layer mainly composed of copper or aluminum on a dense substrate composed mainly of carbon, and an end portion of the surface of the substrate. and it is characterized in Rukoto that having a sloped surface.

また、本発明の炭素−金属複合体は、上記構成において、前記基材は、銅またはアルミニウムが含浸されていることを特徴とするものである。   The carbon-metal composite of the present invention is characterized in that, in the above structure, the base material is impregnated with copper or aluminum.

また、本発明の炭素−金属複合体は、上記各構成において、前記基材が等方性黒鉛からなることを特徴とするものである。   The carbon-metal composite of the present invention is characterized in that, in each of the above structures, the base material is made of isotropic graphite.

また、本発明の炭素−金属複合体は、上記各構成において、前記基材の上に、クロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層を介して、前記伝熱層が形成されていることを特徴とするものである。   In the carbon-metal composite of the present invention, the heat transfer layer is formed on the base material through an intermediate layer mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel. It is characterized by being.

また、本発明の炭素−金属複合体は、上記各構成において、前記基材の側面に、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層が形成されていることを特徴とするものである。   Further, in the carbon-metal composite of the present invention, in each of the above structures, a coating layer mainly composed of any one of chromium, iron, cobalt, and nickel is formed on the side surface of the base material. It is a feature.

また、本発明の炭素−金属複合体は、上記各構成において、前記基材の側面に、銀および銅のいずれか1種以上を主成分とし、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する被覆層が形成されていることを特徴とするものである。   Moreover, the carbon-metal composite of the present invention has one type selected from titanium, zirconium, hafnium, and niobium on the side surface of the base material, the main component being one or more of silver and copper on the side surface of the base material. A coating layer containing the above is formed.

本発明の回路部材および放熱部材は、上記いずれかの本発明の炭素−金属複合体を用いたことを特徴とするものである。   The circuit member and heat radiating member of the present invention are characterized by using any one of the above-described carbon-metal composites of the present invention.

本発明の放熱複合部材は、絶縁性の支持基体の第1主面側に本発明の回路部材を設けてなることを特徴とするものである。
Radiating composite member of the present invention is characterized by comprising a circuit member of the present invention set only the first main surface side of the insulating support base.

本発明の電子装置は、上記構成の本発明の放熱複合部材における前記回路部材の上に電子部品を搭載したことを特徴とするものである。
The electronic device of the present invention is characterized in that an electronic component is mounted on the circuit member in the heat dissipation composite member of the present invention having the above-described configuration .

本発明の炭素−金属複合体によれば、炭素を主成分とする緻密質な基材の上に、銅またはアルミニウムを主成分とする伝熱層が形成されてなり、前記基材の表面の端部に傾斜面を有することから、伝熱層は断続する部分が少ないので、一方の主面側から他方の主面側へ効率よく熱を逃がすことができる。また、炭素−金属複合体の生産効率を高くすることができる。
According to the carbon-metal composite of the present invention, a heat transfer layer mainly composed of copper or aluminum is formed on a dense substrate mainly composed of carbon . from Rukoto to have a slanted surface at an end portion, the heat transfer layer because fewer portions intermittently, can escape efficiently heat from one main surface to the other main surface side. In addition, the production efficiency of the carbon-metal composite can be increased.

また、本発明の炭素−金属複合体によれば、基材に銅またはアルミニウムが含浸されているときには、一方の主面側から他方の主面側へより効率よく熱を逃がすことができるとともに、銅およびアルミニウムはいずれも炭素より体積固有抵抗が低いので、内部における発熱を低減させることができ、電力損失を減少させることができる。   Moreover, according to the carbon-metal composite of the present invention, when the base material is impregnated with copper or aluminum, heat can be more efficiently released from one main surface side to the other main surface side, Since both copper and aluminum have a lower volume resistivity than carbon, heat generation inside can be reduced, and power loss can be reduced.

また、本発明の炭素−金属複合体によれば、基材が等方性黒鉛からなるときには、異方性黒鉛である場合よりも放熱の方向は特定方向に偏りにくいので、さらに効率よく熱を分散させて逃がすことができる。   In addition, according to the carbon-metal composite of the present invention, when the base material is made of isotropic graphite, the direction of heat radiation is less likely to be biased in a specific direction than in the case of anisotropic graphite. Can be dispersed to escape.

また、本発明の炭素−金属複合体によれば、基材の上に、クロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層を介して、伝熱層が形成されているときには、基材に対する伝熱層の密着性がよくなり、さらに効率よく熱を逃がすことができる。   Further, according to the carbon-metal composite of the present invention, when the heat transfer layer is formed on the base material via the intermediate layer mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel, The adhesion of the heat transfer layer to the heat is improved, and heat can be released more efficiently.

また、本発明の炭素−金属複合体によれば、基材の側面に、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層が形成されているときには、炭素−金属複合体を用いた回路部材の上に電子部品を搭載して、この電子部品が発熱を繰り返したとしても、伝熱層はその端部で被覆層に拘束されているので、剥離しにくくなるとともに、空気中の水分が基材の表面を囲む面から浸入しにくくなるので、短絡のおそれが減少する。   Further, according to the carbon-metal composite of the present invention, when a coating layer mainly composed of any one of chromium, iron, cobalt, and nickel is formed on the side surface of the base material, the carbon-metal composite Even if an electronic component is mounted on a circuit member using a body and this electronic component repeatedly generates heat, the heat transfer layer is constrained by the coating layer at the end thereof, and thus it is difficult to peel off, Since moisture in the air is less likely to enter from the surface surrounding the surface of the substrate, the risk of short circuiting is reduced.

また、本発明の炭素−金属複合体によれば、基材の側面に、銀および銅のいずれか1種以上を主成分とし、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する被覆層が形成されているときには、電子部品等の発熱する部品が炭素−金属複合体に搭載され、これら部品が動作を繰り返したとしても、伝熱層はその端部で被覆層により拘束されているので、剥離しにくくなるとともに、空気中の水分が基材の表面を囲む面から浸入しにくくなるので、短絡のおそれが減少する。   Moreover, according to the carbon-metal composite of the present invention, the side surface of the substrate contains one or more of silver and copper as a main component, and contains one or more selected from titanium, zirconium, hafnium, and niobium. When the coating layer is formed, a heat-generating component such as an electronic component is mounted on the carbon-metal composite, and even if these components repeat operations, the heat transfer layer is constrained by the coating layer at the end. Therefore, it becomes difficult to peel off, and moisture in the air hardly enters from the surface surrounding the surface of the base material, so that the possibility of a short circuit is reduced.

また、本発明の回路部材によれば、本発明の炭素−金属複合体を用いていることにより、効率よく熱を逃がすことができるので、電子部品等の発熱する部品の寿命を延ばすことができる。   Moreover, according to the circuit member of the present invention, since the heat can be efficiently released by using the carbon-metal composite of the present invention, the life of the heat-generating component such as an electronic component can be extended. .

また、本発明の放熱部材によれば、本発明の炭素−金属複合体を用いていることにより、回路部材と同様に、効率よく熱を逃がすことができるので、電子部品等の発熱する部品の寿命を延ばすことができる。   Further, according to the heat dissipating member of the present invention, by using the carbon-metal composite of the present invention, heat can be released efficiently as in the case of the circuit member. Life can be extended.

また、本発明の放熱複合部材によれば、絶縁性の支持基体の第1主面側に本発明の回路部材を設けてなる放熱複合部材であるときには、効率よく熱を逃がすことができるので、電子部品等の発熱する部品の寿命を延ばすことができる。
Further, according to the heat dissipation composite member of the present invention, the first main surface side of the insulating support base when the circuit member of the present invention is a heat radiating composite member formed by setting only, since it is possible to escape heat efficiently In addition, the life of heat-generating parts such as electronic parts can be extended.

また、本発明の電子装置によれば、本発明の放熱複合部材における回路部材の上に電子部品を搭載したことから、電子装置が動作しているときでも、電子部品に蓄熱することがほとんどなくなるので、好適な電子装置とすることができる。   Further, according to the electronic device of the present invention, since the electronic component is mounted on the circuit member in the heat dissipation composite member of the present invention, even when the electronic device is operating, the electronic component hardly stores heat. Therefore, a suitable electronic device can be obtained.

本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の一例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のA−A’線での断面図であり、(c)は底面図である。An example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the AA 'line of (a), (c) is a bottom view. It is. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のB−B’線での断面図であり、(c)は底面図である。The other example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the BB 'line of (a), (c) is It is a bottom view. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のC−C’線での断面図であり、(c)は(b)のD部拡大図であり、(d)は底面図である。The other example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in CC 'line of (a), (c) is It is the D section enlarged view of (b), (d) is a bottom view. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のE−E’線での断面図であり、(c)は(b)のF部拡大図であり、(d)は底面図である。The other example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the EE 'line of (a), (c) is It is the F section enlarged view of (b), (d) is a bottom view. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のG−G’線での断面図であり、(c)は(b)のH部拡大図であり、(d)は底面図である。The other example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the GG 'line | wire of (a), (c) is It is the H section enlarged view of (b), (d) is a bottom view. 本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のJ−J’線での断面図であり、(c)は(b)のK部拡大図であり、(d)は底面図である。The other example of embodiment of the thermal radiation composite member of this invention is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the JJ 'line | wire of (a), (c) is It is the K section enlarged view of (b), (d) is a bottom view. 本発明の放熱複合部材の反りを模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the curvature of the thermal radiation composite member of this invention. 本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のL−L’線での断面図であり、(c)は底面図である。An example of an embodiment of an electronic device of the present invention is shown, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line LL ′ of (a), and (c) is a bottom view. is there.

以下、本発明の炭素−金属複合体,回路部材,放熱部材,放熱複合部材および電子装置の実施の形態の例について説明する。   Hereinafter, examples of embodiments of the carbon-metal composite, the circuit member, the heat radiating member, the heat radiating composite member, and the electronic device of the present invention will be described.

図1は、本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の一例を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of the carbon-metal composite of the present invention.

本発明の炭素−金属複合体1は、炭素を主成分とする緻密質な基材2の上に、銅またはアルミニウムを主成分とする伝熱層3が形成されていることが重要であり、例えば図1に示すように、基材2は直方体状であり、基材2の一方の主面に伝熱層3が形成されている。また、緻密質な基材2とは、相対密度が90%以上99%以下の基材2をいうものである。相対密度とは、かさ密度を理論密度で除した値を%で表したものであり、かさ密度はJIS R 1634−1998に準拠して求めればよい。   In the carbon-metal composite 1 of the present invention, it is important that the heat transfer layer 3 mainly composed of copper or aluminum is formed on the dense base material 2 mainly composed of carbon. For example, as shown in FIG. 1, the substrate 2 has a rectangular parallelepiped shape, and the heat transfer layer 3 is formed on one main surface of the substrate 2. The dense base material 2 refers to a base material 2 having a relative density of 90% or more and 99% or less. The relative density is a value obtained by dividing the bulk density by the theoretical density in%, and the bulk density may be obtained in accordance with JIS R 1634-1998.

そして、本発明の炭素−金属複合体1は、炭素を主成分とする緻密質な基材2の上に、銅またはアルミニウムを主成分とする伝熱層3が形成されていることから、伝熱層3は断続する部分が少ないので、一方の主面側から他方の主面側へ効率よく熱を逃がすことができる。このような炭素−金属複合体1の厚み方向における熱伝導率は、例えば240W/(m・K)以上である。   In the carbon-metal composite 1 of the present invention, the heat transfer layer 3 mainly composed of copper or aluminum is formed on the dense base material 2 mainly composed of carbon. Since the heat layer 3 has few intermittent portions, heat can be efficiently released from one main surface side to the other main surface side. The thermal conductivity in the thickness direction of such a carbon-metal composite 1 is, for example, 240 W / (m · K) or more.

特に、炭素−金属複合体1の厚みtが1mm以上5mm以下であり、伝熱層3の厚みtが100μm以上400μm以下であって、厚みの比率t/tが2.5以上50以下であることが好適である。 In particular, the thickness t 1 of the carbon-metal composite 1 is 1 mm or more and 5 mm or less, the thickness t 3 of the heat transfer layer 3 is 100 μm or more and 400 μm or less, and the thickness ratio t 1 / t 3 is 2.5 or more and 50 or less. It is preferable that

なお、基材2および伝熱層3における主成分とは、基材2または伝熱層3のそれぞれを構成する成分100質量%に対して、50質量%以上を占める成分をいい、特に70質量%以上であることが好適である。主成分の比率は、基材2の主成分である炭素の場合には、赤外吸収法により、また、伝熱層3の主成分である銅またはアルミニウムの場合には、蛍光X線分析法またはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析法により、それぞれ求めることができる。   In addition, the main component in the base material 2 and the heat transfer layer 3 refers to a component that occupies 50% by weight or more with respect to 100% by weight of the component constituting each of the base material 2 or the heat transfer layer 3, and in particular, 70% by weight. % Or more is preferable. The ratio of the main component is the infrared absorption method in the case of carbon, which is the main component of the base material 2, and the fluorescent X-ray analysis method in the case of copper or aluminum, which is the main component of the heat transfer layer 3. Alternatively, it can be obtained by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis.

図2〜図7は、それぞれ本発明の炭素−金属複合体の実施の形態の他の例を示す斜視図である。   2-7 is a perspective view which shows the other example of embodiment of the carbon-metal composite_body | complex of this invention, respectively.

図2に示す例の本発明の炭素−金属複合体1は、基材2の両主面に伝熱層3(3a,3b)が形成されている。このような構成にすることにより、炭素−金属複合体1の厚み方向で電流が流れやすくなり、内部における発熱を低減させ、電力損失を減少させることができる。   In the carbon-metal composite 1 of the present invention in the example shown in FIG. 2, the heat transfer layers 3 (3 a, 3 b) are formed on both main surfaces of the substrate 2. By adopting such a configuration, it becomes easier for current to flow in the thickness direction of the carbon-metal composite 1, heat generation inside can be reduced, and power loss can be reduced.

特に、炭素−金属複合体1の厚みtが1mm以上5mm以下であり、伝熱層3a,3bの厚みt3a,t3bがいずれも100μm以上400μm以下であり、厚みの比率t/t3a,t/t3bがいずれも2.5以上50以下であることが好適である。 In particular, the thickness t 1 of the carbon-metal composite 1 is 1 mm or more and 5 mm or less, the thicknesses t 3a and t 3b of the heat transfer layers 3a and 3b are both 100 μm or more and 400 μm or less, and the thickness ratio t 1 / t It is preferable that 3a and t 1 / t 3b are both 2.5 or more and 50 or less.

また、本発明の炭素−金属複合体1において、基材2に銅またはアルミニウムが含浸されていることが好適である。緻密質であるため基材2に空隙は少ないものの、基材2の空隙に銅またはアルミニウムが含浸されていれば、一方の主面側から他方の主面側へより効率よく熱を逃がすことができるとともに、銅およびアルミニウムはいずれも炭素より体積固有抵抗が低いので、内部における発熱を低減させることができ、電力損失を減少させることができる。   In the carbon-metal composite 1 of the present invention, it is preferable that the base material 2 is impregnated with copper or aluminum. Although it is dense, the substrate 2 has few voids, but if the voids of the substrate 2 are impregnated with copper or aluminum, heat can be released more efficiently from one main surface side to the other main surface side. In addition, since both copper and aluminum have lower volume resistivity than carbon, heat generation in the inside can be reduced and power loss can be reduced.

また、本発明の炭素−金属複合体1は、基材2が等方性黒鉛であることが好適である。基材2が等方性黒鉛であるときには、異方性黒鉛である場合より放熱の方向は特定方向に偏りにくいので、さらに効率よく熱を分散させて逃がすことができる。   In the carbon-metal composite 1 of the present invention, it is preferable that the substrate 2 is isotropic graphite. When the base material 2 is isotropic graphite, the direction of heat radiation is less likely to be biased in a specific direction than when it is anisotropic graphite, so that heat can be more efficiently dispersed and released.

ここで、等方性黒鉛とは、BAF値(Bacon Anisotropy Factor:結晶の異方性係数)が1.1以下である黒鉛をいう。なお、BAF値はX線回折法により求められ、例えばミラー指数が(002)で示されるX線回折の強度(I)と基材2のC軸方向が表面に垂直な方法からずれる角度(φ)との関係である配向関数I(φ)を求め、以下の式(1)により算出される値である。このBAF値は、数値が小さいほど異方性が小さく、数値が大きいほど異方性が大きいことを表わす。
BAF=2∫I(φ)cosφsinφdφ/∫I(φ)sinφdφ・・・(1)
さらに、ミラー指数が(002)の面間隔が0.34nm以下であることがより好適で、この面間隔についてもX線回折法により求めることができる。
Here, isotropic graphite refers to graphite having a BAF value (Bacon Anisotropy Factor) of 1.1 or less. The BAF value is obtained by an X-ray diffraction method. For example, the angle (φ) where the intensity (I) of the X-ray diffraction indicated by the Miller index (002) and the C-axis direction of the substrate 2 deviate from the method perpendicular to the surface. ), Which is a value calculated by the following equation (1). The BAF value indicates that the smaller the numerical value, the smaller the anisotropy, and the larger the numerical value, the greater the anisotropy.
BAF = 2∫I (φ) cos 2 φsinφdφ / ∫I (φ) sin 3 φdφ (1)
Furthermore, it is more preferable that the surface spacing of the Miller index (002) is 0.34 nm or less, and this surface spacing can also be obtained by the X-ray diffraction method.

次に、図3に示す例の本発明の炭素−金属複合体1は、基材2の上に、クロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層4を介して、伝熱層3が形成されている。このような構成にすることにより、基材2に対する伝熱層3の密着性がよくなり、さらに効率よく熱を逃がすことができる。この理由は明らかではないが、中間層4を介して、伝熱層3が形成されていると、基材2側で炭素とクロム,鉄,コバルトまたはニッケルとが化合して炭化物を形成し、伝熱層3側でクロム,鉄,コバルトまたはニッケルと銅またはアルミニウムとが固溶体を形成しているため、基材2と中間層4および中間層4と伝熱層3の密着性がよくなっていると推定される。   Next, the carbon-metal composite 1 of the example of the present invention shown in FIG. 3 has a heat transfer layer 3 on a substrate 2 through an intermediate layer 4 mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel. Is formed. By setting it as such a structure, the adhesiveness of the heat-transfer layer 3 with respect to the base material 2 becomes good, and heat can be released more efficiently. The reason for this is not clear, but when the heat transfer layer 3 is formed via the intermediate layer 4, carbon and chromium, iron, cobalt, or nickel are combined on the base material 2 side to form a carbide, Since chromium, iron, cobalt or nickel and copper or aluminum form a solid solution on the heat transfer layer 3 side, adhesion between the base material 2 and the intermediate layer 4 and between the intermediate layer 4 and the heat transfer layer 3 is improved. It is estimated that

そして、炭素−金属複合体1の厚みtが1mm以上5mm以下に対し、例えば中間層4の厚みtは0.5μm以上5μm以下であり、伝熱層3の厚みtは100μm以上400μm以下である。 The thickness t 1 of the carbon-metal composite 1 is 1 mm or more and 5 mm or less, for example, the thickness t 4 of the intermediate layer 4 is 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the thickness t 3 of the heat transfer layer 3 is 100 μm or more and 400 μm or less. It is.

次に、図4に示す例の本発明の炭素−金属複合体1は、基材2の表面の端部に傾斜面2a,2b,2c,2dを有している。基材2の表面の端部に傾斜面2a,2b,2c,2dを有しているときには、複数の本発明の炭素−金属複合体1を得るために短冊状等に作製した後、隣り合う炭素−金属複合体1の傾斜面同士によって形成された溝を切断することにより、容易に本発明の炭素−金属複合体1を得ることができるので、生産効率を高くすることができる。基材2の表面に対する傾斜面2a,2b,2c,2dのそれぞれの角度θ2a,θ2b,θ2c,θ2dは、いずれも45°以上80°以下であることが好適である。なお、基材2は、上側の表面の両端のみに傾斜面2a,2bを備えていてもよい。 Next, the carbon-metal composite 1 of the example of the present invention shown in FIG. 4 has inclined surfaces 2 a, 2 b, 2 c, 2 d at the end of the surface of the substrate 2. When the inclined surface 2a, 2b, 2c, 2d is provided at the end of the surface of the base material 2, it is adjacent to each other after being formed into a strip shape or the like in order to obtain a plurality of carbon-metal composites 1 of the present invention. Since the carbon-metal composite body 1 of the present invention can be easily obtained by cutting the grooves formed by the inclined surfaces of the carbon-metal composite body 1, the production efficiency can be increased. The angles θ 2a , θ 2b , θ 2c , and θ 2d of the inclined surfaces 2a, 2b, 2c, and 2d with respect to the surface of the substrate 2 are preferably 45 ° or more and 80 ° or less. In addition, the base material 2 may be provided with inclined surfaces 2a and 2b only at both ends of the upper surface.

次に、図5に示す例の本発明の炭素−金属複合体1は、基材2の表面の端部が段状に形成されている。このように、段部2e,2f,2g,2hを有し、基材2の表面の端部が段状に形成されているときには、複数の本発明の炭素−金属複合体1を得るために短冊状等に作製した後、炭素−金属複合体1の厚みよりも薄い段状の部分を切断することにより、容易に本発明の炭素−金属複合体1を得ることができるので、生産効率を高くすることができる。炭素−金属複合体1の厚みtに対する段差h2e,h2f,h2g,h2hの比h2e/t,h2f/t,h2g/t,h2h/tは、いずれも0.1以上0.3以下であることが好適である。 Next, in the carbon-metal composite body 1 of the example of the present invention shown in FIG. 5, the end of the surface of the base material 2 is formed in a step shape. Thus, in order to obtain a plurality of the carbon-metal composites 1 of the present invention when the step 2e, 2f, 2g, 2h is provided and the end of the surface of the substrate 2 is formed in a step shape. Since the carbon-metal composite body 1 of the present invention can be easily obtained by cutting the stepped portion thinner than the thickness of the carbon-metal composite body 1 after making it into a strip shape or the like, the production efficiency is improved. Can be high. The ratios h 2e / t 1 , h 2f / t 1 , h 2g / t 1 , h 2h / t 1 of the steps h 2e , h 2f , h 2g , and h 2h to the thickness t 1 of the carbon-metal composite 1 are In any case, it is preferably 0.1 or more and 0.3 or less.

また、基材2の表面の端部に傾斜面を有していたり、基材2の表面の端部が段状に形成されていたりする炭素−金属複合体1であることによって、これを用いた回路部材や放熱部材を設けてなる放熱複合部材において、回路部材や放熱部材を配置する支持基体側の側面に拘束されない箇所があるので、側面に残る応力が緩和され、熱履歴が支持基体に加わっても支持基体にクラックが発生し難くなるとともに、回路部材や放熱部材は支持基体から剥離しにくくなるため、放熱複合部材の信頼性を高めることができる。   In addition, the carbon-metal composite 1 having an inclined surface at the end of the surface of the base 2 or the step of the end of the surface of the base 2 being used in a stepwise manner. In the heat dissipation composite member provided with the circuit member and the heat dissipation member, since there is a portion that is not restrained on the side surface on the side of the support base where the circuit member or the heat dissipation member is arranged, the stress remaining on the side surface is relieved and the heat history is transferred to the support base. Even if added, cracks are less likely to occur in the support substrate, and the circuit member and the heat dissipation member are less likely to be peeled off from the support substrate, so that the reliability of the heat dissipation composite member can be improved.

次に、図6および図7に示す例の本発明の炭素−金属複合体1は、それぞれ図4および図5に示す例の基材2の側面に、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層5が形成されていることが好適である。このような被覆層5が形成されているときには、炭素−金属複合体1を用いた回路部材の上に電子部品を搭載して、この電子部品が発熱を繰り返したとしても、伝熱層3a,3bはその端部で被覆層5に拘束されているので、剥離しにくくなるとともに、空気中の水分が基材2の側面から浸入しにくくなるので、短絡のおそれが減少する。なお、基材2の側面とは、伝熱層3を形成する基材2の主面以外の面をいい、側面2i,2jのみならず、傾斜面2a,2b,2c,2dおよび段部2e,2f,2g,2hをも含む。   Next, the carbon-metal composite body 1 of the example of the present invention shown in FIGS. 6 and 7 is made of any one of chromium, iron, cobalt, and nickel on the side surface of the base material 2 of the example shown in FIGS. It is preferable that the coating layer 5 mainly composed of one kind is formed. When such a coating layer 5 is formed, even if an electronic component is mounted on a circuit member using the carbon-metal composite 1, and the electronic component repeatedly generates heat, the heat transfer layer 3a, Since 3b is restrained by the coating layer 5 at the end thereof, it becomes difficult to peel off, and moisture in the air hardly enters from the side surface of the substrate 2, so that the possibility of short circuit is reduced. In addition, the side surface of the base material 2 refers to a surface other than the main surface of the base material 2 forming the heat transfer layer 3, and includes not only the side surfaces 2i and 2j but also the inclined surfaces 2a, 2b, 2c and 2d and the stepped portion 2e. , 2f, 2g, 2h.

また、本発明の炭素−金属複合体1は、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層5に代えて、基材2の側面に、銀および銅のいずれか1種以上を主成分とし、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する被覆層5が形成されていてもよい。このような被覆層5が形成されているときにも、炭素−金属複合体1を用いた回路部材の上に電子部品を搭載して、この電子部品が発熱を繰り返したとしても、伝熱層3a,3bはその端部で被覆層5に拘束されているので、剥離しにくくなるとともに、空気中の水分が基材2の側面から浸入しにくくなるので、短絡のおそれが減少する。   In addition, the carbon-metal composite 1 of the present invention is replaced with a coating layer 5 mainly composed of any one of chromium, iron, cobalt, and nickel. The coating layer 5 which has 1 or more types as a main component and contains 1 or more types selected from titanium, zirconium, hafnium, and niobium may be formed. Even when the coating layer 5 is formed, even if an electronic component is mounted on the circuit member using the carbon-metal composite 1 and the electronic component repeatedly generates heat, the heat transfer layer Since 3a and 3b are restrained by the coating layer 5 at their end portions, they are difficult to peel off, and moisture in the air is difficult to enter from the side surface of the base material 2, thereby reducing the possibility of short circuit.

この被覆層5は、例えば、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上が1質量%以上5質量%以下であり、銅が15質量%以上25質量%以下で、残部が銀からなり、その厚みは10μm以上30μm以下であることが好適である。   In this coating layer 5, for example, at least one selected from titanium, zirconium, hafnium, and niobium is 1% by mass to 5% by mass, copper is 15% by mass to 25% by mass, and the remainder is made of silver. The thickness is preferably 10 μm or more and 30 μm or less.

ところで、図1〜図7に示す本発明の炭素−金属複合体1は、伝熱層3が無酸素銅,タフピッチ銅およびりん脱酸銅のうちのいずれかからなることが好ましい。特に、銅の含有率が高いほど電気抵抗が低く、熱伝導率が高いため、銅の含有率が99.995質量%以上の無酸素銅である線形結晶無酸素銅,単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のうちのいずれかであることが好ましい。このため、銅の含有率が99.995質量%以上の線形結晶無酸素銅、単結晶状高純度無酸素銅および真空溶解銅のうちのいずれかからなる伝熱層3が形成された炭素−金属複合体1を用いた回路部材の上に電子部品を搭載して、この電子部品が発熱を繰り返したとしても、炭素−金属複合体1は放熱特性に優れるため、電力損失を少なくすることができる。また、銅の含有率が高いほど、降伏応力が低く、高温下で塑性変形しやすくなるため、炭素−金属複合体1を用いた回路部材または放熱部材等の各種部材を接合する場合に、その接合強度が高くなり、より高い信頼性を確保することができる。   Incidentally, in the carbon-metal composite 1 of the present invention shown in FIGS. 1 to 7, the heat transfer layer 3 is preferably made of any one of oxygen-free copper, tough pitch copper, and phosphorous deoxidized copper. In particular, the higher the copper content, the lower the electrical resistance and the higher the thermal conductivity, so that the oxygen content of copper is 99.995% by mass or more, which is linear crystalline oxygen-free copper, single-crystal high-purity oxygen-free copper Or vacuum-dissolved copper. For this reason, the carbon-metal composite in which the heat transfer layer 3 made of any one of linear crystalline oxygen-free copper having a copper content of 99.995% by mass or more, single-crystal high-purity oxygen-free copper, and vacuum-dissolved copper is formed. Even when an electronic component is mounted on a circuit member using the body 1 and the electronic component repeatedly generates heat, the carbon-metal composite 1 is excellent in heat dissipation characteristics, so that power loss can be reduced. Further, the higher the copper content, the lower the yield stress and the easier the plastic deformation at high temperatures. Therefore, when joining various members such as a circuit member or a heat radiating member using the carbon-metal composite 1, Bonding strength is increased, and higher reliability can be ensured.

また、本発明の回路部材は、上述したような本発明の炭素−金属複合体1を用いることが好適である。このような回路部材とは、炭素−金属複合体1に予めプレス加工,エッチング加工およびワイヤー加工といった方法によってパターニングして形成された回路を備えた部材である。本発明の炭素−金属複合体1を用いた回路部材の上に電子部品等の発熱する部品を搭載し、これらの部品が発熱を繰り返したとしても、効率よく熱を逃がすことができるので、電子部品等の発熱する部品の寿命を延ばすことができる。   The circuit member of the present invention preferably uses the carbon-metal composite 1 of the present invention as described above. Such a circuit member is a member provided with a circuit formed by patterning the carbon-metal composite 1 in advance by a method such as pressing, etching, and wire processing. Even if a component that generates heat such as an electronic component is mounted on the circuit member using the carbon-metal composite 1 of the present invention and these components repeatedly generate heat, the heat can be efficiently released, It is possible to extend the life of parts that generate heat, such as parts.

また、本発明の放熱部材は、上述したような本発明の炭素−金属複合体1を用いることが好適である。このような放熱部材とは、熱を発する部品に直接的または間接的に接合され、発熱する部品からの放熱を促進する部材である。熱を発する電子部品等の部品が回路部材を介して本発明の炭素−金属複合体1を用いた放熱部材に搭載されている場合には、効率よく熱を逃がすことができるので、電子部品等の発熱する部品の寿命を延ばすことができる。   Moreover, it is suitable for the heat radiating member of this invention to use the carbon-metal composite 1 of this invention as mentioned above. Such a heat radiating member is a member that is directly or indirectly joined to a component that generates heat and promotes heat radiation from the component that generates heat. When a component such as an electronic component that generates heat is mounted on a heat dissipation member using the carbon-metal composite 1 of the present invention via a circuit member, the heat can be efficiently released, so that the electronic component or the like It is possible to extend the life of the parts that generate heat.

図8は、本発明の放熱複合部材の実施の形態の一例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のA−A’線での断面図であり、(c)は底面図である。   FIG. 8 shows an example of an embodiment of the heat dissipation composite member of the present invention, (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of (a), (c ) Is a bottom view.

図8に示す例の本発明の放熱複合部材6は、絶縁性の支持基体7の第1主面側に本発明の炭素−金属複合体1を用いた回路部材8aを、第1主面に対向する第2主面側に放熱部材9bをそれぞれ設けてなるものである。ここで、放熱部材9bは、銅を炭化珪素に含浸した複合体,銅−ダイヤモンド焼結体,銅に炭素を含浸した複合体,銅−モリブデン合金,銅−タングステン合金,銅および銅合金のうちのいずれかからなることが好適である。特に、放熱部材9bは、銅が主成分である場合、銅を99.96質量%以上含有することがさらに好適である。   The heat dissipation composite member 6 of the present invention of the example shown in FIG. 8 has a circuit member 8a using the carbon-metal composite 1 of the present invention on the first main surface side of the insulating support base 7, and the first main surface. Each heat dissipating member 9b is provided on the opposing second main surface side. Here, the heat dissipation member 9b is composed of a composite in which copper is impregnated with silicon carbide, a copper-diamond sintered body, a composite in which copper is impregnated with carbon, a copper-molybdenum alloy, a copper-tungsten alloy, copper and a copper alloy. It is suitable to consist of either of these. In particular, the heat radiating member 9b more preferably contains 99.96 mass% or more of copper when copper is the main component.

図9は、本発明の放熱複合部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は平面図であり、(b)は(a)のB−B’線での断面図であり、(c)は底面図である。   FIG. 9 shows another example of the embodiment of the heat dissipation composite member of the present invention, (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line BB ′ of (a), (C) is a bottom view.

図9に示す例の本発明の放熱複合部材6は、絶縁性の支持基体7の第1主面側に回路部材8bを、第1主面に対向する第2主面側に本発明の放熱部材9aをそれぞれ設けてなるものである。ここで、回路部材8bは、銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金のうちのいずれかからなることが好適で、特に、銅またはアルミニウムを99.96質量%以上含有することがさらに好適である。   The heat dissipation composite member 6 of the present invention shown in FIG. 9 has the circuit member 8b on the first main surface side of the insulating support base 7 and the heat dissipation of the present invention on the second main surface side facing the first main surface. Each member 9a is provided. Here, the circuit member 8b is preferably made of either copper or an alloy thereof or aluminum or an alloy thereof, and more preferably contains 99.96% by mass or more of copper or aluminum.

回路部材8bおよび放熱部材9bが、上述したいずれかの熱伝導率の高い材料を用いれば、回路部材8b上に搭載した半導体素子等の電子部品(図示しない)からの熱が直ぐに広がることから、放熱複合部材6の放熱特性を高くすることができる。   If the circuit member 8b and the heat radiating member 9b are made of any of the above-described materials having high thermal conductivity, heat from electronic components (not shown) such as semiconductor elements mounted on the circuit member 8b spreads immediately. The heat dissipation characteristics of the heat dissipation composite member 6 can be enhanced.

また、回路部材8a,8bおよび放熱部材9a,9bの各体積固有抵抗は、5×10―8Ω・m以下、特に3×10―8Ω・m以下であることが望ましい。 The volume specific resistances of the circuit members 8a and 8b and the heat radiating members 9a and 9b are preferably 5 × 10 −8 Ω · m or less, particularly 3 × 10 −8 Ω · m or less.

特に、本発明の放熱複合部材6は、本発明の炭素−金属複合体1を用いた回路部材8aおよび本発明の炭素−金属複合体1を用いた放熱部材9aを設けてなることが好適である。このようにすると、絶縁性の支持基体7の熱膨張係数と炭素−金属複合体1を形成する炭素との熱膨張係数とが近似しているため、支持基体7と回路部材8aおよび放熱部材9aとの接合工程で発生する残留応力を抑制することができることから、放熱複合部材6の信頼性を向上させることができる。   In particular, the heat dissipation composite member 6 of the present invention is preferably provided with a circuit member 8a using the carbon-metal composite 1 of the present invention and a heat dissipation member 9a using the carbon-metal composite 1 of the present invention. is there. In this case, since the thermal expansion coefficient of the insulating support base 7 and the thermal expansion coefficient of carbon forming the carbon-metal composite 1 are approximated, the support base 7, the circuit member 8a, and the heat dissipation member 9a. Since the residual stress which generate | occur | produces in the joining process with can be suppressed, the reliability of the thermal radiation composite member 6 can be improved.

本発明の放熱複合部材6を構成する支持基体7は直方体状であり、例えば、長さ(図8〜図14に示すX方向)が30mm以上80mm以下であり、幅(図8〜図14に示すY方向)が10mm以上80mm以下である。支持基体7の厚みは用途によって異なるが、耐久性および絶縁耐圧が高く、熱抵抗が抑制されたものにするには、0.2mm以上1.0mm以下とすることが好適である。回路部材8a,8bは、例えば、長さが5mm以上60mm以下であり、幅が5mm以上60mm以下である。厚みは、回路部材8a,8bを流れる電流の大きさや回路部材8a,8bに搭載される電子部品の発熱量等によって決められ、例えば0.5mm以上5mm以下である。放熱部材9a,9bは、例えば長さが5mm以上120mm以下であり、幅が5mm以上100mm以下である。放熱部材9a,9bの厚みは0.5mm以上5mm以下であるが、必要とされる放熱特性により異なる。   The support base 7 constituting the heat dissipation composite member 6 of the present invention has a rectangular parallelepiped shape. For example, the length (X direction shown in FIGS. 8 to 14) is 30 mm or more and 80 mm or less, and the width (FIGS. 8 to 14 is shown). (Y direction shown) is 10 mm or more and 80 mm or less. Although the thickness of the support base 7 varies depending on the application, it is preferable that the thickness is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less in order to achieve high durability and high withstand voltage and suppressed thermal resistance. The circuit members 8a and 8b have, for example, a length of 5 mm to 60 mm and a width of 5 mm to 60 mm. The thickness is determined by the magnitude of the current flowing through the circuit members 8a and 8b, the amount of heat generated by the electronic components mounted on the circuit members 8a and 8b, and is, for example, 0.5 mm or more and 5 mm or less. For example, the heat radiation members 9a and 9b have a length of 5 mm to 120 mm and a width of 5 mm to 100 mm. The thickness of the heat dissipating members 9a and 9b is 0.5 mm or more and 5 mm or less, but varies depending on the required heat dissipating characteristics.

また、本発明の放熱複合部材6においては、図10に示す例の本発明の回路部材8a、図11に示す例の本発明の放熱部材9aは、図10(c)および図11(c)に示すように、支持基体7側より第1金属層10および第2金属層11が順次接合されてなり、第1金属層10は、主成分が銀および銅の少なくともいずれか1種であって、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有し、第2金属層11は、主成分が金,銀,銅,ニッケル,コバルトおよびアルミニウムから選ばれる1種以上を含有することが好適である。   Further, in the heat dissipation composite member 6 of the present invention, the circuit member 8a of the present invention shown in FIG. 10 and the heat dissipation member 9a of the present invention shown in FIG. 11 are shown in FIGS. 10 (c) and 11 (c). As shown in FIG. 1, the first metal layer 10 and the second metal layer 11 are sequentially joined from the support base 7 side, and the first metal layer 10 is composed mainly of at least one of silver and copper. In addition, the second metal layer 11 may contain one or more selected from gold, silver, copper, nickel, cobalt, and aluminum as the main component, containing at least one selected from titanium, zirconium, hafnium, and niobium. Is preferred.

このような構成にすると、支持基体7と本発明の回路部材8aまたは本発明の放熱部材9aとを接合する場合に、第2金属層11の両主面を50℃以上100℃以下の低温で強固に接合することができる。その結果、この接合に伴って支持基体7にかかる残留応力は高温で接合する場合よりも小さくなるため、支持基体7に生じる反りを小さくすることができる。さらに、低温での接合ができることにより、回路部材8aおよび放熱部材9aをともにより厚くすることができるので、電子部品等から発生した熱をさらに拡散させるためのヒートシンクを取り付けなくても済む。   With such a configuration, when the support base 7 and the circuit member 8a of the present invention or the heat dissipation member 9a of the present invention are joined, both main surfaces of the second metal layer 11 are at a low temperature of 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. It can be firmly joined. As a result, the residual stress applied to the support base 7 along with this joining becomes smaller than when joining at a high temperature, so that the warp generated in the support base 7 can be reduced. Furthermore, since the circuit member 8a and the heat radiating member 9a can be made thicker by being bonded at a low temperature, it is not necessary to attach a heat sink for further diffusing the heat generated from the electronic components.

また、第2金属層11は、ニッケルを主成分とすることが好適であり、ニッケルを90質量%以上、特に99質量%以上とすることがさらに好適である。第2金属層11にニッケルが多く含まれるほど電気抵抗が低く、熱伝導率が高くなるため、放熱複合部材6に電子部品を搭載して電子部品を作動させても、放熱複合部材6は放熱特性に優れるため、電力損失を少なくすることができる。また、ニッケルが多く含まれるほど、緻密な層が形成されるとともに、第2金属層11と、回路部材8a,放熱部材9aおよび第1金属層10との間に気孔等の空隙が発生しにくくなって、より信頼性が高くなる。また、第2金属層11がニッケルを主成分とすれば、第1金属層10の主成分である銀や銅との密着性が高いので好適である。   The second metal layer 11 is preferably composed mainly of nickel, more preferably 90% by mass or more, particularly 99% by mass or more. The more nickel is contained in the second metal layer 11, the lower the electrical resistance and the higher the thermal conductivity. Therefore, even if the electronic component is mounted on the heat dissipation composite member 6 and the electronic component is operated, the heat dissipation composite member 6 will dissipate heat. Since the characteristics are excellent, power loss can be reduced. In addition, as the nickel content increases, a dense layer is formed, and voids such as pores are less likely to be generated between the second metal layer 11 and the circuit member 8a, the heat dissipation member 9a, and the first metal layer 10. Become more reliable. In addition, it is preferable that the second metal layer 11 has nickel as a main component because it has high adhesion to silver and copper, which are main components of the first metal layer 10.

ここで、第1金属層10は、例えば、X方向およびY方向のそれぞれの長さが2mm以上76mm以下であって、厚みが10μm以上60μm以下である。また、第2金属層11は、第1金属層10と略同じ大きさにすればよい。   Here, the first metal layer 10 has, for example, a length in the X direction and a Y direction of 2 mm to 76 mm and a thickness of 10 μm to 60 μm. The second metal layer 11 may be approximately the same size as the first metal layer 10.

また、本発明の放熱複合部材6において、第1金属層10は、モリブデン,タンタル,オスミウム,レニウムおよびタングステンから選ばれる少なくとも1種を含有することが好適である。第1金属層10を形成するためのペーストに、融点の高い金属であるモリブデン,タンタル,オスミウム,レニウムおよびタングステンから選ばれる少なくとも1種を含有させることにより、ペーストの融点が高くなり、その粘度が増して、支持基体7上で広がりにくくなり、第1金属層10の形状を比較的精度よく整えることができるので、複数並べて回路部材8を配置する場合に、隣り合う回路部材8間で発生する短絡のおそれを低減することができる。   In the heat dissipation composite member 6 of the present invention, the first metal layer 10 preferably contains at least one selected from molybdenum, tantalum, osmium, rhenium and tungsten. By including at least one selected from molybdenum, tantalum, osmium, rhenium and tungsten, which is a metal having a high melting point, in the paste for forming the first metal layer 10, the melting point of the paste is increased, and the viscosity is increased. In addition, since it becomes difficult to spread on the support base 7 and the shape of the first metal layer 10 can be adjusted with relatively high accuracy, it occurs between adjacent circuit members 8 when a plurality of circuit members 8 are arranged side by side. The risk of a short circuit can be reduced.

また、本発明の放熱複合部材6において、第1金属層10がインジウム,亜鉛および錫から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。第1金属層を形成するためのペーストに、融点の低い金属であるインジウム,亜鉛および錫から選ばれる少なくとも1種を含有させることにより、融点が低くなることから第1金属層内の空隙を減らすことができるので、支持基体7と回路部材8および放熱部材9の少なくとも一方との接合強度を高くすることができる。   In the heat dissipation composite member 6 of the present invention, it is preferable that the first metal layer 10 contains at least one selected from indium, zinc and tin. By including at least one selected from indium, zinc and tin, which are metals having a low melting point, in the paste for forming the first metal layer, the melting point is lowered, so that the voids in the first metal layer are reduced. Therefore, the bonding strength between the support base 7 and at least one of the circuit member 8 and the heat radiating member 9 can be increased.

本発明の放熱複合部材6を構成する絶縁性の支持基体7は、例えば、窒化珪素,酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,酸化ジルコニウム,酸化ベリリウムのうちの少なくともいずれかを主成分とするセラミックス、または酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの化合物のセラミックスからなる。ここで、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの化合物とは、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの合計量に対して、酸化アルミニウムを20質量%以上80質量%以下含有したものである。   The insulating support base 7 constituting the heat dissipation composite member 6 of the present invention is, for example, a ceramic mainly composed of at least one of silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, zirconium oxide, and beryllium oxide, or aluminum oxide. It consists of ceramics of a compound of zirconium oxide. Here, the compound of aluminum oxide and zirconium oxide contains 20% by mass to 80% by mass of aluminum oxide with respect to the total amount of aluminum oxide and zirconium oxide.

そして、これらのセラミックスの中でも、支持基体7が窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなることが好適である。このようなセラミックスは焼結体または単結晶いずれでもよい。支持基体7が窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなると、両者とも熱伝導率がそれぞれ40W/(m・K)以上および150W/(m・K)以上と高い。このため、放熱特性および信頼性の高い放熱複合部材6とすることができる。支持基体7の主成分が窒化珪素である場合には、蛍光X線分析法またはICP発光分析法により珪素の比率を求め、窒化物に換算すれば窒化珪素の比率を求めることができる。また、支持基体7の主成分が窒化アルミニウムである場合には、上記の方法でアルミニウムの比率を求め、窒化物に換算すれば窒化アルミニウムの比率を求めることができる。   Among these ceramics, it is preferable that the support base 7 is made of a ceramic mainly composed of silicon nitride or aluminum nitride. Such a ceramic may be a sintered body or a single crystal. When the support base 7 is made of ceramics mainly composed of silicon nitride or aluminum nitride, both have high thermal conductivities of 40 W / (m · K) or more and 150 W / (m · K) or more, respectively. For this reason, it can be set as the thermal radiation composite member 6 with a high thermal radiation characteristic and reliability. When the main component of the support base 7 is silicon nitride, the silicon ratio can be obtained by fluorescent X-ray analysis or ICP emission analysis, and converted into nitride, whereby the silicon nitride ratio can be obtained. Further, when the main component of the support base 7 is aluminum nitride, the aluminum ratio can be obtained by the above method, and the aluminum nitride ratio can be obtained by converting to a nitride.

特に、支持基体7が、窒化珪素を主成分とするセラミックスからなる場合は、窒化珪素は少なくとも80質量%以上含有していることが好適である。その他の添加成分として、酸化エルビウム,酸化マグネシウム,酸化珪素,酸化モリブデンおよび酸化アルミニウム等が含まれていてもよい。   In particular, when the support base 7 is made of ceramics whose main component is silicon nitride, it is preferable that silicon nitride is contained at least 80% by mass or more. Other additive components may include erbium oxide, magnesium oxide, silicon oxide, molybdenum oxide, aluminum oxide, and the like.

また、支持基体7の機械的特性は、3点曲げ強度が500MPa以上,ヤング率が300GPa以上,ビッカース硬度(Hv)が13GPa以上であり、さらに破壊靱性(K1C)が5MPam1/2以上であることが好ましい。これらにより、放熱複合部材6を構成した際に長期間の使用に供することができる。また、機械的特性が上述の範囲であることにより、信頼性を向上させることができ、特に耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性を向上させることができる。 Further, the mechanical properties of the support base 7 are a three-point bending strength of 500 MPa or more, a Young's modulus of 300 GPa or more, a Vickers hardness (Hv) of 13 GPa or more, and a fracture toughness (K 1C ) of 5 MPam 1/2 or more. Preferably there is. Thus, when the heat dissipation composite member 6 is configured, it can be used for a long period of time. Moreover, when the mechanical properties are in the above-described range, reliability can be improved, and particularly, creep resistance and durability against heat cycle can be improved.

なお、3点曲げ強度については、放熱複合部材6から第1金属層10,第2金属層11,回路部材8および放熱部材9をエッチングにより除去した後、JIS R 1601−2008(ISO 17565:2003(MOD))に準拠して測定すればよい。ただし、支持基体7の厚みが薄く、支持基体7より切り出した試験片の厚みを3mmとすることができない場合には、支持基体7の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。   As for the three-point bending strength, the first metal layer 10, the second metal layer 11, the circuit member 8 and the heat radiating member 9 are removed from the heat radiating composite member 6 by etching, and then JIS R 1601-2008 (ISO 17565: 2003). (MOD)). However, when the thickness of the support base 7 is thin and the thickness of the test piece cut out from the support base 7 cannot be 3 mm, the thickness of the support base 7 is directly evaluated as the thickness of the test piece. Preferably satisfies the above numerical values.

また、ヤング率についても、放熱複合部材6から第1金属層10,第2金属層11,回路部材8および放熱部材9をエッチングにより除去した後、JIS R 1602−1995で規定される超音波パルス法に準拠して測定すればよい。ただし、支持基体7の厚みが薄く、支持基体7より切り出した試験片の厚みを10mmとすることができないときには、支持基体7の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好ましい。   In addition, regarding the Young's modulus, after removing the first metal layer 10, the second metal layer 11, the circuit member 8, and the heat radiating member 9 from the heat radiating composite member 6, the ultrasonic pulse defined in JIS R 1602-1995 is used. What is necessary is just to measure according to a law. However, when the thickness of the support base 7 is thin and the thickness of the test piece cut out from the support base 7 cannot be 10 mm, the thickness of the support base 7 is directly evaluated as the thickness of the test piece. It is preferable to satisfy the numerical value.

ビッカース硬度(Hv)および破壊靱性(K1C)については、それぞれJIS R 1610−2003(ISO 14705:2000(MOD)),JIS R 1607−1995に規定される圧子圧入法(IF法)に準拠して測定すればよい。なお、支持基体7の厚みが薄く、支持基体7より切り出した試験片の厚みをそれぞれJIS R 1610−2003,JIS R 1607−1995 圧子圧入法(IF法)で規定する0.5mmおよび3mmとすることができないときには、支持基体7の厚みをそのまま試験片の厚みとして評価してその結果が上記数値を満足することが好適である。ただし、そのままの厚みで評価して上記数値を満足することができないほどに支持基体7の厚みが薄いときには、支持基体7の厚みに応じて押し込み荷重を変更し、その結果を基に0.5mmおよび3mmのときのビッカース硬度(Hv)および破壊靱性(K1C)をシミュレーションにより推定すればよい。 Vickers hardness (Hv) and fracture toughness (K 1C ) conform to the indenter press-in method (IF method) defined in JIS R 1610-2003 (ISO 14705: 2000 (MOD)) and JIS R 1607-1995, respectively. To measure. In addition, the thickness of the support base 7 is thin, and the thickness of the test piece cut out from the support base 7 is 0.5 mm and 3 mm respectively defined by the JIS R 1610-2003 and JIS R 1607-1995 indenter press-fitting method (IF method). When it is not possible, it is preferable that the thickness of the support base 7 is evaluated as it is as the thickness of the test piece and the result satisfies the above numerical value. However, when the thickness of the support base 7 is so thin that the above-mentioned numerical value cannot be satisfied by evaluating the thickness as it is, the indentation load is changed according to the thickness of the support base 7, and 0.5 mm and What is necessary is just to estimate Vickers hardness (Hv) and fracture toughness (K 1C ) at 3 mm by simulation.

また、支持基体7の電気的特性は、体積固有抵抗が常温で1012Ω・m以上であり、300℃で1010Ω・m以上であることが好ましい。支持基体7がこれらの電気的特性を有していることにより、回路部材8の上に搭載される電子部品の動作時に回路部材8側から放熱部材9側への電流のリークを抑制することができるため、電力損失を発生させないとともに、電子装置の誤動作を低減することができる。 Further, the electrical characteristics of the support base 7 is volume resistivity at room temperature 10 12 Ω · m or more and 300 ° C. at 10 10 Ω · m or more. Since the support base 7 has these electrical characteristics, current leakage from the circuit member 8 side to the heat dissipation member 9 side can be suppressed during operation of the electronic component mounted on the circuit member 8. Therefore, power loss is not generated and malfunction of the electronic device can be reduced.

また、本発明の放熱複合部材6は、第1金属層10の端面の少なくとも一部は、回路部材8または放熱部材9の各端面より外側に位置していることが好適である。図12に示す例の本発明の放熱複合部材6では、回路部材8および放熱部材9の各端面より第1金属層10のX方向における端面が外側に位置している。このような構成の放熱複合部材6は、熱履歴が支持基体7に加わっても、回路部材8および放熱部材9と支持基体7との間の熱膨張係数の差により発生する熱応力が第1金属層10に分散しやすくなるので、支持基体7にクラックが発生しにくくなり、信頼性を高くすることができる。   In the heat dissipation composite member 6 of the present invention, it is preferable that at least a part of the end surface of the first metal layer 10 is located outside the end surfaces of the circuit member 8 or the heat dissipation member 9. In the heat dissipation composite member 6 of the present invention shown in FIG. 12, the end surfaces in the X direction of the first metal layer 10 are located outside the end surfaces of the circuit member 8 and the heat dissipation member 9. Even if the heat history is applied to the support base 7 in the heat dissipation composite member 6 having such a configuration, the thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the circuit member 8 and the heat dissipation member 9 and the support base 7 is the first. Since it becomes easy to disperse | distribute to the metal layer 10, it becomes difficult to generate | occur | produce a crack in the support base body 7, and can improve reliability.

なお、図示しないが、第1金属層10のY方向における各端面がそれぞれ回路部材8および放熱部材9の各端面より外側に位置していてもよい。また、第1金属層10のX方向およびY方向における各端面がそれぞれ回路部材8および放熱部材9の各端面より外側に位置してもよい。   Although not shown, each end surface in the Y direction of the first metal layer 10 may be located outside the respective end surfaces of the circuit member 8 and the heat dissipation member 9. Further, the end surfaces of the first metal layer 10 in the X direction and the Y direction may be located outside the end surfaces of the circuit member 8 and the heat dissipation member 9, respectively.

また、本発明の放熱複合部材6は、図13に示すように、第1金属層10のX方向における各端面がそれぞれ回路部材8および放熱部材9の各端面より外側に位置し、回路部材8より放熱部材9を大きくしている。図13に示す例の放熱複合部材6は、熱履歴が支持基体7に加わっても、回路部材8および放熱部材9と支持基体7との間の熱膨張係数の差により発生する熱応力が第1金属層10に分散しやすくなるので、支持基体7にクラックが発生しにくくなり、信頼性を高くすることができる。さらに、回路部材8より放熱部材9を大きくしていることで、回路部材8の上に搭載する半導体素子等の電子部品で発生した熱を効率よく拡散することができる。   Further, in the heat dissipation composite member 6 of the present invention, as shown in FIG. 13, the end surfaces in the X direction of the first metal layer 10 are positioned outside the end surfaces of the circuit member 8 and the heat dissipation member 9, respectively. The heat dissipating member 9 is made larger. In the heat dissipation composite member 6 of the example shown in FIG. 13, even when the thermal history is applied to the support base 7, the thermal stress generated by the difference in the thermal expansion coefficient between the circuit member 8 and the heat dissipation member 9 and the support base 7 is the first. Since it becomes easy to disperse | distribute to 1 metal layer 10, it becomes difficult to generate | occur | produce a crack in the support base body 7, and can improve reliability. Furthermore, by making the heat radiating member 9 larger than the circuit member 8, it is possible to efficiently diffuse the heat generated by electronic components such as semiconductor elements mounted on the circuit member 8.

また、本発明の放熱複合部材6は、支持基体7の第2主面の長辺に対する反りが0.3%以下であって、この反りは放熱部材9に向かって凸状であることが好適である。放熱部材9を設ける第2主面側に熱をさらに拡散させるためのヒートシンク(図示しない)を取り付けた場合は、このヒートシンクとの接触面積が増加して、熱がヒートシンクに逃げやすくなることから、より放熱特性を高くすることができる。ここで、反りとは、図14に示すように、支持基体7の第1主面の最も高い部分から低い部分との差Hのことであり、表面粗さ計またはレーザー変位計で測定することができる。 Further, in the heat dissipation composite member 6 of the present invention, the warp with respect to the long side of the second main surface of the support base 7 is 0.3% or less, and this warp is preferably convex toward the heat dissipating member 9. . When a heat sink (not shown) for further diffusing heat is attached to the second main surface side where the heat dissipating member 9 is provided, the contact area with the heat sink increases and heat easily escapes to the heat sink. The heat dissipation characteristics can be further improved. Here, the warp, as shown in FIG. 14, it is that the difference between H 1 of the highest portion from the lower portion of the first major surface of the support base 7, is measured by a surface roughness meter or a laser displacement meter be able to.

次に、図15に示す例の本発明の電子装置Sは、本発明の放熱複合部材6の回路部材8の上に1つ以上の半導体素子等の電子部品21,22が搭載されたものであり、これらの電子部品21,22同士は導体(図示しない)により互いに電気的に接続されている。   Next, the electronic device S of the present invention of the example shown in FIG. 15 has one or more electronic components 21 and 22 such as semiconductor elements mounted on the circuit member 8 of the heat dissipation composite member 6 of the present invention. These electronic components 21 and 22 are electrically connected to each other by a conductor (not shown).

また、図15に示す例のように、回路部材8および放熱部材9が、平面視でそれぞれ複数行および複数列に区分配置されていることが好適である。このように、回路部材8および放熱部材9が平面視で複数行および複数列に区分配置されることで、同じ個数の回路部材8が1行または1列に区分配置された放熱複合部材6に比べて、支持基体7を平面視で正方形あるいは正方形に近い長方形にすることができるため、放熱複合部材6の反りは抑制されやすくなる。さらに、支持基体7を形成するセラミックスの熱膨張係数と炭素−金属複合体1を形成する炭素との熱膨張係数とが近似していることにより、支持基体7と回路部材8および放熱部材9との接合工程で発生する残留応力を抑制することができるので、放熱複合部材6の信頼性も向上させることができる。   Further, as in the example shown in FIG. 15, it is preferable that the circuit member 8 and the heat radiating member 9 are divided and arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, respectively, in plan view. As described above, the circuit member 8 and the heat radiating member 9 are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns in a plan view, so that the same number of circuit members 8 are arranged in one row or one column in the heat radiating composite member 6. In comparison, since the support base 7 can be formed into a square or a rectangle close to a square in plan view, warping of the heat dissipation composite member 6 is easily suppressed. Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the ceramic forming the support base 7 and the thermal expansion coefficient of carbon forming the carbon-metal composite 1 are approximated, the support base 7, the circuit member 8, and the heat radiating member 9 Since the residual stress which generate | occur | produces in this joining process can be suppressed, the reliability of the thermal radiation composite member 6 can also be improved.

次に、本発明の炭素−金属複合体1の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for producing the carbon-metal composite 1 of the present invention will be described.

予め準備した緻密質な基材2の上に、例えば、電解めっき法,無電解めっき法等の液相成長法、蒸着等の化学的気相成長法またはフレーム溶射法,電気式溶射法等の溶射法等により、銅またはアルミニウムを主成分とし、厚みが100μm以上200μm以下、好ましくは120μm以上180μm以下の伝熱層3を形成することで、図1,2に示す例のような本発明の炭素−金属複合体1を得ることができる。   On the dense substrate 2 prepared in advance, for example, a liquid phase growth method such as an electrolytic plating method and an electroless plating method, a chemical vapor deposition method such as vapor deposition, a flame spraying method, an electric spraying method, etc. By forming the heat transfer layer 3 mainly composed of copper or aluminum and having a thickness of 100 μm or more and 200 μm or less, preferably 120 μm or more and 180 μm or less by a thermal spraying method or the like, the example of the present invention as shown in FIGS. A carbon-metal composite 1 can be obtained.

なお、予め準備する基材2は、銅またはアルミニウムが含浸されていることが好適である。銅またはアルミニウムが含まれている基材2を得るには、まず、骨材として平均粒径が15〜25μmの炭素粉を、結合剤としてタールピッチまたはコールタール等を配合し、配合した原料を双腕型ニーダを用いて150〜300℃で加熱混練して杯土とする。次に、粉砕機を用いて、平均粒径が10〜300μmになるように杯土を粉砕して粉体とする。そして、乾式加圧法により粉砕して得られた粉体を成形型に充填して、加圧することによって成形体とする。このときの圧力は、例えば、50〜200MPaとする。その後の焼成は、窒素ガスまたは不活性ガスを用いた非酸化雰囲気中または成形体の周囲に炭素粉を詰めて還元雰囲気中で、温度を800〜1000℃とし、保持時間を5〜400時間として焼成して焼結体とする。さらに、1000℃以上の高温で黒鉛化を進めてもよい。   In addition, it is suitable for the base material 2 prepared beforehand to be impregnated with copper or aluminum. In order to obtain the base material 2 containing copper or aluminum, first, carbon powder having an average particle diameter of 15 to 25 μm is blended as an aggregate, and tar pitch or coal tar is blended as a binder. Using a double-arm kneader, heat knead at 150 to 300 ° C. to make a clay. Next, using a pulverizer, the clay is pulverized to a powder so that the average particle size is 10 to 300 μm. Then, the powder obtained by pulverization by the dry press method is filled in a mold and pressed to form a molded body. The pressure at this time is, for example, 50 to 200 MPa. Subsequent firing is performed in a non-oxidizing atmosphere using nitrogen gas or an inert gas or in a reducing atmosphere with carbon powder packed around the compact, and the temperature is set to 800 to 1000 ° C., and the holding time is set to 5 to 400 hours. Firing to make a sintered body. Further, the graphitization may proceed at a high temperature of 1000 ° C. or higher.

次に、金属を含浸させるための容器に焼結体を入れ、容器内の圧力を1330Pa以下に減圧した後、銅またはアルミニウムの各溶湯中に焼結体を浸漬して、窒素ガスを用いて0.49〜0.98MPaに加圧して含浸することにより、銅またはアルミニウムが含浸されている基材2を得ることができる。また、基材2が等方性黒鉛からなるものであっても好適である。   Next, the sintered body is put into a container for impregnating the metal, and after reducing the pressure in the container to 1330 Pa or less, the sintered body is immersed in each molten metal of copper or aluminum, and nitrogen gas is used. The substrate 2 impregnated with copper or aluminum can be obtained by pressurizing and impregnating at 0.49 to 0.98 MPa. Moreover, it is suitable even if the base material 2 consists of isotropic graphite.

また、伝熱層3の形成方法は、特に限定されないが、めっき法による形成は伝熱層3の表面の平滑性および経済性の観点から好適である。電解めっき法または無電解めっき法のいずれでもよく、これらの技術を併用してもよい。   Moreover, the formation method of the heat transfer layer 3 is not particularly limited, but the formation by the plating method is preferable from the viewpoint of the smoothness of the surface of the heat transfer layer 3 and the economical efficiency. Either electrolytic plating or electroless plating may be used, and these techniques may be used in combination.

さらに、伝熱層3の表面の平滑性を上げるため、基材2の表面をできるだけ平滑にしておくことが好適である。基材2の表面はJIS B 0601−2001(ISO 4287:1997(IDT))で規定される算術平均高さRaを予め50μm以下にしておくことが好ましい。   Furthermore, in order to increase the smoothness of the surface of the heat transfer layer 3, it is preferable to make the surface of the substrate 2 as smooth as possible. It is preferable that the surface of the base material 2 has an arithmetic average height Ra defined by JIS B 0601-2001 (ISO 4287: 1997 (IDT)) of 50 μm or less in advance.

また、銅層3を形成する前に、例えば、電解めっき法または無電解めっき法等の液相成長法により、基材2の上にクロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層4を形成しておいてもよい。中間層4の厚みは0.5μm以上5μm以下であることが好適である。   Further, before forming the copper layer 3, the intermediate layer 4 mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel is formed on the substrate 2 by a liquid phase growth method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method. May be formed. The thickness of the intermediate layer 4 is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less.

上述した伝熱層3または中間層4の形成に用いる液相成長法の一例を以下に示す。   An example of the liquid phase growth method used for forming the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 described above is shown below.

まず、前処理として、基材2を有機溶媒による超音波洗浄,酸による洗浄および水洗を順次行なって、付着している塵埃を除去する。   First, as a pretreatment, the substrate 2 is sequentially subjected to ultrasonic cleaning with an organic solvent, cleaning with an acid, and washing with water to remove adhering dust.

無電解めっき法を用いる場合は、上述した前処理の後、伝熱層3または中間層4を形成するための核となる微細な粒子を基材2の表面に生成させるための処理(例えば、基材2に触媒であるパラジウムを付着させる処理。)を行なう。この処理を実施した後、基材2を水洗する。その後、所定の金属塩と還元剤とを含むめっき液に浸漬することで、炭素−金属複合体1を得ることができる。無電解めっき法を用いると、基材2内の気孔を通ってめっき液が基材2の内部にまで浸入するので、高いアンカー効果が得られ、伝熱層3または中間層4は剥がれにくくなる。   In the case of using the electroless plating method, after the above-described pretreatment, a treatment for generating fine particles on the surface of the base material 2 as a nucleus for forming the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 (for example, (Processing for attaching palladium as a catalyst to the substrate 2). After performing this process, the base material 2 is washed with water. Thereafter, the carbon-metal composite 1 can be obtained by dipping in a plating solution containing a predetermined metal salt and a reducing agent. When the electroless plating method is used, the plating solution penetrates into the inside of the base material 2 through the pores in the base material 2, so that a high anchor effect is obtained and the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 is hardly peeled off. .

電解めっき法を用いる場合は、上述した前処理の後、所定の金属塩を含んだ電解溶液中で基材2に通電し、基材2の表面に伝熱層3または中間層4を形成すればよい。電解めっき法を用いると、伝熱層3または中間層4への薬剤の混入が少ないため、無電解めっき法で得られる伝熱層3または中間層4よりも靱性の高い層とすることができる。   In the case of using the electrolytic plating method, after the pretreatment described above, the substrate 2 is energized in an electrolytic solution containing a predetermined metal salt, and the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 is formed on the surface of the substrate 2. That's fine. When the electroplating method is used, since there is little mixing of the chemical into the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4, the layer can be made tougher than the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 obtained by the electroless plating method. .

なお、伝熱層3または中間層4の表面粗さが大きい場合には、表面の平滑性を上げるために、研磨等の加工を施してもよい。伝熱層3または中間層4の表面のJIS B 0601−2001(ISO 4287:1997(IDT))で規定される算術平均高さRaは、いずれも100nm以下とすることが好ましい。   In addition, when the surface roughness of the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 is large, processing such as polishing may be performed to increase the surface smoothness. The arithmetic average height Ra defined by JIS B 0601-2001 (ISO 4287: 1997 (IDT)) on the surface of the heat transfer layer 3 or the intermediate layer 4 is preferably 100 nm or less.

次に、本発明の炭素−金属複合体1の製造方法の他の例について説明する。   Next, another example of the method for producing the carbon-metal composite 1 of the present invention will be described.

まず、短冊状の基材に上述したような製造方法で、伝熱層3および必要に応じて中間層4を形成する。次いで、短冊状の基材の表面に正面視したときの形状が三角形状または矩形状の溝を所定の間隔で形成する。これら各溝に沿って切断することにより、図4または図5に示す本発明の炭素−金属複合体1を得ることができる。   First, the heat transfer layer 3 and, if necessary, the intermediate layer 4 are formed on the strip-shaped substrate by the manufacturing method as described above. Next, grooves having a triangular or rectangular shape when viewed from the front are formed at predetermined intervals on the surface of the strip-shaped substrate. By cutting along these grooves, the carbon-metal composite 1 of the present invention shown in FIG. 4 or 5 can be obtained.

ここで、図6または図7に示す本発明の炭素−金属複合体1を得るには、短冊状の基材を各溝に沿って切断した後、側面2i,2j、傾斜面2a,2b,2c,2dおよび段部2e,2f,2g,2h等を含む側面にチタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する銀(Ag)−銅(Cu)系合金のペーストを、スクリーン印刷法,ロールコーター法および刷毛塗り法等のうちのいずれかで塗布すればよい。このペーストを塗布した後、800℃以上900℃以下で熱処理することで、被覆層5が形成された図6または図7に示す本発明の炭素−金属複合体1を得ることができる。   Here, in order to obtain the carbon-metal composite 1 of the present invention shown in FIG. 6 or FIG. 7, after cutting the strip-shaped base material along each groove, the side surfaces 2i, 2j, the inclined surfaces 2a, 2b, A silver (Ag) -copper (Cu) based paste containing one or more selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium on the side surface including 2c, 2d and steps 2e, 2f, 2g, 2h, etc. It may be applied by any one of printing method, roll coater method, brush coating method and the like. After applying this paste, the carbon-metal composite body 1 of the present invention shown in FIG. 6 or 7 in which the coating layer 5 is formed can be obtained by heat treatment at 800 ° C. or more and 900 ° C. or less.

次に、本発明の放熱複合部材6の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the heat dissipation composite member 6 of the present invention will be described.

図8に示す例の本発明の放熱複合部材6を得るには、まず、X方向の長さが30mm以上80mm以下であり、Y方向の長さが10mm以上80mm以下であり、厚みが0.2mm以上1.0mm以下であり、窒化珪素,酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,酸化ジルコニウム,酸化ベリリウムのうちの少なくともいずれかを主成分とするセラミックス、または酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの化合物からなるセラミックスからなる絶縁性の支持基体7を準備する。次いで、この支持基体7の第1主面側に本発明の炭素−金属複合体1を用いた回路部材8aを配置する。また、第2主面側に銅,銅合金,銅を炭化珪素に含浸した複合体,銅−ダイヤモンド焼結体,銅に炭素を含浸した複合体,銅−モリブデン合金および銅−タングステン合金のいずれかからなる放熱部材9bを配置する。そして、250℃以上700℃以下で熱処理することにより、回路部材8aおよび放熱部材9bは支持基体7に直接接合され、図8に示す本発明の放熱複合部材6を得ることができる。   In order to obtain the heat dissipation composite member 6 of the present invention shown in FIG. 8, first, the length in the X direction is 30 mm or more and 80 mm or less, the length in the Y direction is 10 mm or more and 80 mm or less, and the thickness is 0.2 mm. The insulating property is 1.0 mm or less and is made of a ceramic mainly composed of at least one of silicon nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, zirconium oxide, and beryllium oxide, or a ceramic made of a compound of aluminum oxide and zirconium oxide. A support base 7 is prepared. Next, a circuit member 8 a using the carbon-metal composite 1 of the present invention is disposed on the first main surface side of the support base 7. Also, any of copper, copper alloy, a composite in which copper is impregnated with silicon carbide, a copper-diamond sintered body, a composite in which copper is impregnated with carbon, a copper-molybdenum alloy, and a copper-tungsten alloy are provided on the second main surface side. A heat dissipating member 9b made of the above is disposed. Then, by heat treatment at 250 ° C. or more and 700 ° C. or less, the circuit member 8a and the heat radiating member 9b are directly joined to the support base 7, and the heat radiating composite member 6 of the present invention shown in FIG. 8 can be obtained.

図9に示す例の本発明の放熱複合部材6を得るには、まず、上述した大きさおよび材質からなる支持基体7を準備する。次いで、この支持基体7の第1主面側に銅もしくはその合金またはアルミニウムもしくはその合金のいずれかからなる回路部材8bを配置する。また、第2主面側に本発明の炭素−金属複合体1を用いた放熱部材9aを配置する。そして、250℃以上700℃以下で熱処理することにより、回路部材8bおよび放熱部材9aは支持基体7に直接接合され、図9に示す本発明の放熱複合部材6を得ることができる。   In order to obtain the heat dissipation composite member 6 of the present invention shown in FIG. 9, first, a support base 7 having the above-described size and material is prepared. Next, a circuit member 8b made of either copper or an alloy thereof or aluminum or an alloy thereof is disposed on the first main surface side of the support base 7. Moreover, the heat radiating member 9a using the carbon-metal composite 1 of the present invention is disposed on the second main surface side. Then, by heat treatment at 250 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, the circuit member 8b and the heat radiating member 9a are directly joined to the support base 7, and the heat radiating composite member 6 of the present invention shown in FIG. 9 can be obtained.

なお、支持基体7の第一主面側に本発明の炭素−金属複合体1を用いた回路部材8aを配置し、第2主面側に本発明の炭素−金属複合体1を用いた放熱部材9aを配置し、250℃以上700℃以下で熱処理することにより、本発明の回路部材8aおよび放熱部材9aをそれぞれ設けてなる本発明の放熱複合部材6が得られることはいうまでもない。   In addition, the circuit member 8a using the carbon-metal composite 1 of the present invention is disposed on the first main surface side of the support base 7, and heat dissipation using the carbon-metal composite 1 of the present invention on the second main surface side. It goes without saying that the heat dissipating composite member 6 of the present invention having the circuit member 8a and the heat dissipating member 9a of the present invention can be obtained by disposing the member 9a and performing heat treatment at 250 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.

また、図10,11に示す例の本発明の放熱複合部材6を得るには、まず、上述した大きさおよび成分からなる支持基体7を準備する。次いで、この支持基体7の両主面上に、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する銀(Ag)−銅(Cu)系合金のペーストを、スクリーン印刷法,ロールコーター法および刷毛塗り法等のいずれかで塗布する。その後、800℃以上900℃以下で加熱して、第1金属層10を形成する。   Further, in order to obtain the heat dissipation composite member 6 of the present invention of the example shown in FIGS. 10 and 11, first, a support base 7 having the above-described size and components is prepared. Next, a silver (Ag) -copper (Cu) alloy paste containing at least one selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium is applied to both main surfaces of the support substrate 7 by a screen printing method, a roll coater. Apply either by brushing or brushing. Thereafter, the first metal layer 10 is formed by heating at 800 ° C. or more and 900 ° C. or less.

なお、第1金属層10がモリブデンを含有する場合には、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上と、モリブデン,タンタル,オスミウム,レニウムおよびタングステンから選ばれる少なくとも1種とを含有する銀(Ag)−銅(Cu)合金のペーストを、上述した方法のいずれかで塗布した後、800℃以上900℃以下で加熱して、第1金属層10を形成すればよい。   When the first metal layer 10 contains molybdenum, it contains at least one selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium and at least one selected from molybdenum, tantalum, osmium, rhenium and tungsten. After the silver (Ag) -copper (Cu) alloy paste is applied by any of the methods described above, the first metal layer 10 may be formed by heating at 800 ° C. or more and 900 ° C. or less.

次に、第1金属層10上に、スパッタリング法、真空蒸着法および無電解めっき法から選ばれるいずれかの方法により、主成分が金,銀,銅,ニッケル,コバルトおよびアルミニウムから選ばれる1種以上を含有する第2金属層11を形成する。   Next, on the first metal layer 10, the main component is selected from gold, silver, copper, nickel, cobalt and aluminum by any method selected from sputtering, vacuum deposition and electroless plating. The second metal layer 11 containing the above is formed.

そして、支持基体7の第1主面側に回路部材8aを、第2主面側に放熱部材9bをそれぞれ配置し、50℃以上100℃以下で熱処理することで、図10に示す本発明の放熱複合部材6を得ることができる。   Then, the circuit member 8a is disposed on the first main surface side of the support base 7 and the heat dissipating member 9b is disposed on the second main surface side, respectively, and heat-treated at 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, whereby the present invention shown in FIG. The heat dissipation composite member 6 can be obtained.

また、支持基体7の第1主面側に回路部材8bを、第2主面側に放熱部材9aをそれぞれ配置し、50℃以上100℃以下で熱処理することで、図11に示す例の本発明の放熱複合部材6を得ることができる。   Further, the circuit member 8b is disposed on the first main surface side of the support base 7 and the heat radiating member 9a is disposed on the second main surface side, respectively, and heat-treated at 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, so that the book shown in FIG. The heat dissipation composite member 6 of the invention can be obtained.

このような熱処理に伴って、発生した熱応力は第2金属層11で吸収されて小さくなるため、回路部材8および放熱部材9をともにより厚くすることができる。回路部材8および放熱部材9を厚くした放熱複合部材6は、放熱特性を高くすることができ、場合によってはヒートシンクを取り付けなくても済む。   The thermal stress generated by such heat treatment is absorbed by the second metal layer 11 and becomes smaller, so that the circuit member 8 and the heat radiating member 9 can be made thicker together. The heat radiating composite member 6 in which the circuit member 8 and the heat radiating member 9 are thickened can improve the heat radiating characteristics, and in some cases, it is not necessary to attach a heat sink.

ここで、第1金属層10および第2金属層11の間に反応層が実質的に存在しないようにするには、第2金属層11を形成する金属は、純度が99.9質量%以上である金属を用いればよい。   Here, in order to prevent the reaction layer from substantially existing between the first metal layer 10 and the second metal layer 11, the purity of the metal forming the second metal layer 11 is 99.9% by mass or more. A metal may be used.

なお、図12,13に示す例の本発明の放熱複合部材6を得るには、支持基体7の両主面上に、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する銀(Ag)−銅(Cu)合金のペーストを、上述した方法のいずれかで塗布し、第1金属層10の端面の少なくとも一部が回路部材8または放熱部材9の各端面より外側に位置するようにすればよい。   In order to obtain the heat dissipation composite member 6 of the example of the present invention shown in FIGS. 12 and 13, silver containing one or more selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium on both main surfaces of the support base 7 ( The paste of Ag) -copper (Cu) alloy is applied by any of the methods described above so that at least a part of the end surface of the first metal layer 10 is located outside the respective end surfaces of the circuit member 8 or the heat dissipation member 9. You can do it.

また、図14に示す例の本発明の放熱複合部材6を得るには、上述した方法で第1金属層10および第2金属層11を形成した後、回路部材8および放熱部材9を、平面視でそれぞれ複数行および複数列に区分配置して、50℃以上100℃以下で熱処理すればよい。   Further, in order to obtain the heat dissipation composite member 6 of the present invention of the example shown in FIG. 14, after the first metal layer 10 and the second metal layer 11 are formed by the above-described method, the circuit member 8 and the heat dissipation member 9 are planarized. Visually, it may be divided into a plurality of rows and a plurality of columns and heat-treated at 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.

また、本発明の電子装置は、図15に示す例の電子装置Sのように、放熱特性の高い放熱複合部材6における回路部材8の上に電子部品21,22を搭載したことから、放熱特性の高い電子装置Sとすることができる。   Further, the electronic device of the present invention has the heat dissipation characteristics because the electronic components 21 and 22 are mounted on the circuit member 8 in the heat dissipation composite member 6 having a high heat dissipation characteristic like the electronic device S of the example shown in FIG. The electronic device S can be made high.

以上、本発明の放熱複合部材6は、上述の通り放熱特性が高いため、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)素子,金属酸化膜形電界効果トランジスタ(MOSFET)素子,発光ダイオード(LED)素子,フリーホイーリングダイオード(FWD)素子,ジャイアントトランジスタ(GTR)素子等の半導体素子,昇華型サーマルプリンタヘッド素子およびサーマルインクジェットプリンタヘッド素子等の各種電子部品で発生した熱を長期間に亘って放熱効率をほとんど低下させずに良好に放熱させながら用いることができる。   As described above, since the heat dissipation composite member 6 of the present invention has high heat dissipation characteristics as described above, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) element, a metal oxide field effect transistor (MOSFET) element, a light emitting diode (LED) element, and a free wheel. The heat generated by various electronic components such as semiconductor elements such as ring diode (FWD) elements and giant transistor (GTR) elements, sublimation thermal printer head elements, and thermal ink jet printer head elements is almost reduced over a long period of time. It can be used while dissipating heat well.

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples.

まず、炭素が99質量%含まれ、相対密度が表1に示される値で、X方向およびY方向の長さがともに30mmであり、Z方向の長さが2mmである基材2を準備した。   First, a base material 2 containing 99% by mass of carbon, having a relative density shown in Table 1, a length of 30 mm in both the X direction and the Y direction, and a length of 2 mm in the Z direction was prepared. .

なお、表1に示される基材2の相対密度は、かさ密度を炭素の理論密度(2.26kg/m)で除した値を%で表したものであり、かさ密度についてはJIS R 1634−1998に準拠して求めた。 The relative density of the base material 2 shown in Table 1 is a value obtained by dividing the bulk density by the theoretical density of carbon (2.26 kg / m 3 ) in%, and the bulk density is JIS R 1634- Obtained according to 1998.

次に、図2に示す例のように、基材2の両主面に厚みt3a,t3bがいずれも250μmであり、表1に示す元素を主成分とする伝熱層3(3a,3b)をめっき法により形成して、炭素−金属複合体である試料No.1〜26を得た。ここで、伝熱層3の各主成分は、伝熱層3を構成する元素100質量%に対して、いずれも99質量%とした。 Next, as in the example shown in FIG. 2, the thicknesses t 3a and t 3b are both 250 μm on both main surfaces of the base material 2 and the heat transfer layer 3 (3a, 3b) is formed by a plating method to obtain a sample No. 3 which is a carbon-metal composite. 1-26 were obtained. Here, each main component of the heat transfer layer 3 was 99% by mass with respect to 100% by mass of the elements constituting the heat transfer layer 3.

なお、試料No.1〜4,6,7,9,10,12,13,15,16,18,19,21,22,24,25は、等方性黒鉛からなる基材2を、試料No.5,8,11,14,17,20,23,26は、異方性黒鉛からなる基材2を用いた。また、試料No.4,7,10,13,16,19,22,25は、表1に示す元素の成分を予め含ませた基材2を用いた。   Sample No. 1-4, 6, 7, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, and 25 are substrates 2 made of isotropic graphite, sample No. 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, and 26 used the base material 2 made of anisotropic graphite. Sample No. For 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, and 25, the base material 2 in which the components of the elements shown in Table 1 were included in advance was used.

そして、光学顕微鏡を用いて倍率を50倍として各試料を構成する伝熱層3aの表面を観察し、伝熱層3aが断続する部分が観察された試料に×、観察されなかった試料に○と表1に示した。   Then, the surface of the heat transfer layer 3a constituting each sample was observed using an optical microscope at a magnification of 50 times. The sample in which the portion where the heat transfer layer 3a was interrupted was observed. And shown in Table 1.

また、各試料のX方向およびZ方向における各熱拡散率α,αをレーザフラッシュによる2次元法により熱定数測定装置(アルバック理工(株)製、TC−7000)を用いて、各試料の比熱容量Cを示唆走査熱量法(DSC法)により超高感度型示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ(株)製、DSC−6200)を用いて、また、各試料のかさ密度ρ(kg/m)をJIS R 1634−1998に準拠してそれぞれ測定した。そして、これらの方法によって求められた値を以下の式(2),(3)に代入して、各試料のX方向およびZ方向における各熱伝導率κ(W/(m・K)),κ(W/(m・K))をそれぞれ算出し、その値を表1に示した。
κ=α・C・ρ・・・(2)
κ=α・C・ρ・・・(3)
また、各試料の体積固有抵抗を2端子法により測定し、その測定値を表1に示した。
In addition, each sample was measured for each thermal diffusivity α x , α z in the X direction and Z direction by a two-dimensional method using a laser flash using a thermal constant measuring apparatus (TC-7000, manufactured by ULVAC-RIKO Co., Ltd.). The specific heat capacity C of the sample was measured by a scanning calorimetry (DSC method) using an ultrasensitive differential scanning calorimeter (DSC-6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.), and the bulk density ρ (kg / m of each sample) 3 ) was measured according to JIS R 1634-1998. And the value calculated | required by these methods is substituted to the following formula | equation (2), (3), and each thermal conductivity (kappa) x (W / (m * K)) in the X direction of each sample and a Z direction. , Κ z (W / (m · K)) were calculated, and the values are shown in Table 1.
κ x = α x · C · ρ (2)
κ z = α z · C · ρ (3)
Further, the volume resistivity of each sample was measured by a two-terminal method, and the measured value is shown in Table 1.

Figure 0005340069
Figure 0005340069

表1に示す通り、本発明の範囲外である試料No.1,2は、基材2の相対密度が89%であり緻密質ではなかったために、伝熱層3aには断続する部分が観察されており、熱伝導率κが低く、体積固有抵抗値が大きかった。一方、本発明の試料No.3〜26は、基材2が緻密質であったために、伝熱層3aには断続する部分は観察されず、試料No.1,2よりも熱伝導率κが高く、体積固有抵抗値が小さかった。 As shown in Table 1, Sample No. which is outside the scope of the present invention. 1 and 2, for the relative density of the base material 2 is not a have dense 89%, and intermittent portion is observed in the heat transfer layer 3a, the thermal conductivity kappa z is low, the volume resistivity Was big. On the other hand, sample no. In Nos. 3 to 26, since the base material 2 was dense, no intermittent portions were observed in the heat transfer layer 3a. High thermal conductivity kappa z than 1,2, volume resistivity was low.

また、基材2が等方性黒鉛からなり、その相対密度が93%であって、伝熱層3の主成分がアルミニウムである試料No.3,4を比べると、試料No.4はアルミニウムが基材2に含まれていることから、熱伝導率が高くなっている。これは、基材2の主成分である炭素より熱伝導率の高いアルミニウムが含まれているからであり、アルミニウムが基材2に含まれていない試料No.3より一方の主面側から他方の主面側へより効率よく熱を逃がすことができるといえる。このことは、試料No.6,7、試料No.9,10、試料No.12,13、試料No.15,16、試料No.18,19、試料No.21,22、試料No.24,25についても同様である。   Sample No. 2 in which the substrate 2 is made of isotropic graphite, the relative density is 93%, and the main component of the heat transfer layer 3 is aluminum. 3 and 4 are compared, sample No. Since the base material 2 contains aluminum, the thermal conductivity 4 is high. This is because aluminum having a higher thermal conductivity than carbon, which is the main component of the base material 2, is contained. 3, it can be said that heat can be more efficiently released from one main surface side to the other main surface side. This is because sample no. 6, 7, Sample No. 9, 10, sample no. 12, 13, Sample No. 15, 16, Sample No. 18, 19, Sample No. 21, 22, Sample No. The same applies to 24 and 25.

また、基材2の相対密度が93%であって、伝熱層3の主成分がアルミニウムである試料No.3,5を比べると、試料No.3は等方性黒鉛からなる基材2を用いていることから、異方性黒鉛からなる基材2を用いた試料No.5より、熱伝導率κと熱伝導率κとの差Δκの差が小さく、放熱の方向は特定方向に偏りにくく分散されるので、さらに効率よく熱を逃がすことができるといえる。このことは、試料No.6,8、試料No.9,11、試料No.12,14、試料No.15,17、試料No.18,20、試料No.21,23、試料No.24,26についても同様である。 Sample No. 2 in which the relative density of the base material 2 is 93% and the main component of the heat transfer layer 3 is aluminum. 3 and 5 are compared, sample No. 3 uses the base material 2 made of isotropic graphite, sample No. 3 using the base material 2 made of anisotropic graphite. 5 indicates that the difference Δκ between the thermal conductivity κ x and the thermal conductivity κ z is small and the direction of heat radiation is not easily biased in a specific direction, so that heat can be released more efficiently. This is because sample no. 6, 8, Sample No. 9, 11, sample no. 12, 14, sample no. 15, 17, sample no. 18, 20, sample no. 21, 23, Sample No. The same applies to 24 and 26.

次に、炭素が99質量%含まれ、相対密度が93%であって、X方向およびY方向の長さがともに30mmであり、Z方向の長さが2mmである等方性黒鉛からなる基材2を準備した。なお、基材2の相対密度は、実施例1に示した方法と同じ方法で求めた。   Next, a group consisting of isotropic graphite containing 99% by mass of carbon, having a relative density of 93%, a length in both the X and Y directions of 30 mm, and a length in the Z direction of 2 mm. Material 2 was prepared. The relative density of the substrate 2 was determined by the same method as shown in Example 1.

そして、基材2の一方の主面に、表2に示す主成分であり、厚みtが250μmである伝熱層3を形成して、試料No.27および32の本発明の炭素−金属複合体1を得た。また、基材2の一方の主面に、厚みtが3μmであり、表2に示す主成分の中間層4を電解めっき法により形成した後、この中間層4を介して、厚みtが250μmであり表2に示す主成分の伝熱層3を形成して、本発明の炭素−金属複合体1である試料No.28〜31および33〜36を得た。 Then, on one main surface of the substrate 2, the major component shown in Table 2, the thickness t 3 may form a heat transfer layer 3 is a 250 [mu] m, the sample No. 27 and 32 of the carbon-metal composite 1 of the present invention were obtained. Further, the thickness t 4 of 3 μm is formed on one main surface of the substrate 2, and after forming the main component intermediate layer 4 shown in Table 2 by electrolytic plating, the thickness t 3 is passed through the intermediate layer 4. Is 250 μm and the heat transfer layer 3 of the main component shown in Table 2 is formed, and the sample No. 1 as the carbon-metal composite 1 of the present invention is formed. 28-31 and 33-36 were obtained.

その後、基材2に対する伝熱層3の密着性を評価するため、エッチングすることによって伝熱層3のY方向の長さを30mmから10mmに狭くした後、伝熱層3の引きはがし強さをJIS C 6481−1996に準拠して測定し、測定値を表2に示した。   Thereafter, in order to evaluate the adhesion of the heat transfer layer 3 to the base material 2, the length of the heat transfer layer 3 in the Y direction is reduced from 30 mm to 10 mm by etching, and then the peel strength of the heat transfer layer 3 is peeled off. Was measured according to JIS C 6481-1996, and the measured values are shown in Table 2.

Figure 0005340069
Figure 0005340069

表2に示す通り、試料No.28〜31,33〜36はクロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層4を介して、伝熱層3が形成されていることから、中間層4がない試料No.27,32よりも伝熱層3の引きはがし強さが大きく、基材2に対する伝熱層3の密着性が高いことがわかった。   As shown in Table 2, Sample No. Since No. 28 to 31, 33 to 36 are formed with the heat transfer layer 3 through the intermediate layer 4 mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel, It was found that the peel strength of the heat transfer layer 3 was larger than 27 and 32, and the adhesion of the heat transfer layer 3 to the substrate 2 was high.

次に、炭素が99質量%含まれ、相対密度が93%であって、X方向,Y方向およびZ方向の各長さが120mm,30mmおよび2mmである等方性黒鉛からなる短冊状の基材2を準備した。基材2の相対密度は、実施例1に示した方法と同じ方法で求めた。   Next, a strip-shaped substrate made of isotropic graphite containing 99% by mass of carbon, having a relative density of 93%, and lengths of 120 mm, 30 mm, and 2 mm in the X, Y, and Z directions, respectively. Material 2 was prepared. The relative density of the substrate 2 was determined by the same method as that shown in Example 1.

次に、基材2の両主面に、厚みt3a,t3bがいずれも250μmであって、表3に示す主成分の伝熱層3a,3bをめっき法により形成した後、短冊状の基材2の表面に正面視したときの形状が三角形状である溝をX方向に30mmの間隔で形成した。なお、伝熱層3の各主成分は、伝熱層3を構成する元素100質量%に対していずれも99質量%とし、傾斜面2a,2b,2c,2dの各角度θ2a,θ2b,θ2c,θ2dはいずれも70°とした。 Next, the thicknesses t 3a and t 3b are both 250 μm on both main surfaces of the base material 2, and the main heat transfer layers 3 a and 3 b shown in Table 3 are formed by plating. Grooves having a triangular shape when viewed from the front on the surface of the substrate 2 were formed at intervals of 30 mm in the X direction. Each main component of the heat transfer layer 3 is 99% by mass with respect to 100% by mass of the elements constituting the heat transfer layer 3, and each angle θ 2a , θ 2b of the inclined surfaces 2a, 2b, 2c, 2d is set. , Θ 2c , and θ 2d are all 70 °.

そして、被覆層5は、厚みが10μmであり、表3に示す成分となるペーストを用いてスクリーン印刷法により各傾斜面2a,2b,2c,2dを含む側面に塗布した後、850℃で熱処理することによって、試料No.38〜56および58〜76の本発明の炭素−金属複合体1を得た。また、被覆層5を形成しない試料No.37および57の本発明の炭素−金属複合体1を準備した。   The coating layer 5 has a thickness of 10 μm, and is applied to the side surfaces including the inclined surfaces 2a, 2b, 2c, 2d by screen printing using a paste as a component shown in Table 3, and then heat-treated at 850 ° C. Sample No. 38-56 and 58-76 of the carbon-metal composite 1 of the present invention were obtained. Further, the sample No. in which the coating layer 5 is not formed is shown. 37 and 57 of the carbon-metal composite 1 of the present invention were prepared.

そして、これらの炭素−金属複合体1を温度110℃で60分保持してから、放冷し、そのときの質量Wを測定した。その後、炭素−金属複合体1を水に浸漬し、周波数が28kHzの超音波を3分間当ててから取り出し、温度60℃で30分保持してから、放冷し、そのときの質量Wを測定した。そして、以下の式(4)で示される質量増加率ΔW(%)を算出し、その値を表3に示した。
ΔW=(W−W)/W×100・・・(4)
These carbon-metal composites 1 were held at a temperature of 110 ° C. for 60 minutes and then allowed to cool, and the mass W 1 at that time was measured. Thereafter, the carbon-metal composite 1 is immersed in water, ultrasonic waves having a frequency of 28 kHz are applied for 3 minutes and then taken out, held at a temperature of 60 ° C. for 30 minutes, allowed to cool, and the mass W 2 at that time is calculated. It was measured. And mass increase rate (DELTA) W (%) shown by the following formula | equation (4) was computed, and the value was shown in Table 3.
ΔW = (W 2 −W 1 ) / W 1 × 100 (4)

Figure 0005340069
Figure 0005340069

表3に示す通り、試料No.38〜41,58〜61は、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層5が、また、試料No.42〜56,62〜76は、銀および銅のいずれか1種以上を主成分とし、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する被覆層5が形成されていることから、被覆層5が形成されていない試料No.37,57よりも質量増加率ΔW(%)が低く、空気中の水分の基材2の側面からの浸入が少なく、伝熱層3が被覆層5によって拘束されているので、剥離しにくくなり、空気中の水分が基材2の側面から浸入しにくくなるので、短絡のおそれを少なくできることがわかった。   As shown in Table 3, Sample No. Nos. 38 to 41 and 58 to 61 have a coating layer 5 mainly composed of any one of chromium, iron, cobalt, and nickel. 42 to 56, 62 to 76 are mainly composed of one or more of silver and copper, and the coating layer 5 containing one or more selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium is formed. Sample No. with no coating layer 5 formed thereon. Since the mass increase rate ΔW (%) is lower than 37 and 57, the infiltration of moisture in the air from the side surface of the base material 2 is small, and the heat transfer layer 3 is restrained by the coating layer 5, so it is difficult to peel off. It has been found that since the moisture in the air is less likely to enter from the side surface of the base material 2, the risk of a short circuit can be reduced.

次に、炭素が99質量%含まれ、相対密度が93%であって、X方向およびY方向の長さがともに30mmであり、Z方向の長さが2mmである等方性黒鉛からなる基材2を準備した。基材2の相対密度は、実施例1に示した方法と同じ方法で求めた。   Next, a group consisting of isotropic graphite containing 99% by mass of carbon, having a relative density of 93%, a length in both the X and Y directions of 30 mm, and a length in the Z direction of 2 mm. Material 2 was prepared. The relative density of the substrate 2 was determined by the same method as that shown in Example 1.

そして、基材2の両主面に、厚みt3a,t3bがいずれも250μmであって、表4に示す主成分の伝熱層3(3a、3b)をめっき法により形成して、本発明の炭素−金属複合体1を得た。 And the thickness t3a and t3b are both 250 micrometers on both the main surfaces of the base material 2, Comprising: The main component heat-transfer layer 3 (3a, 3b) shown in Table 4 is formed by the plating method, An inventive carbon-metal composite 1 was obtained.

次に、窒化珪素を主成分とし、X方向およびY方向の長さがともに32mmであり、Z方向の長さが0.32mmである絶縁性の支持基体7を準備し、この支持基体7の両主面上に、第1金属層10が表4に示す成分となるペーストを用いてスクリーン印刷法により塗布し、850℃で加熱して、第1金属層10を形成した。   Next, an insulative support base 7 having silicon nitride as a main component, the length in the X direction and the Y direction being both 32 mm, and the length in the Z direction being 0.32 mm is prepared. On the main surface, the first metal layer 10 was applied by screen printing using a paste having the components shown in Table 4, and heated at 850 ° C. to form the first metal layer 10.

そして、第1金属層10上に、表4に示す主成分の第2金属層11となるように無電解めっき法を用いて塗布した後、支持基体7の第1主面側に先に作製した炭素−金属複合体1である回路部材8aを、第2主面側に同じく先に作製した炭素−金属複合体1である放熱部材9aをそれぞれ配置し、80℃で熱処理することにより、放熱複合部材6である試料No.77〜134を得た。   And after apply | coating using the electroless-plating method so that it may become the 2nd metal layer 11 of the main component shown in Table 4 on the 1st metal layer 10, it produces previously on the 1st main surface side of the support base 7 first. By disposing the heat-dissipating member 9a, which is the same carbon-metal composite 1 as previously prepared, on the second main surface side of the circuit member 8a that is the carbon-metal composite 1 thus prepared, heat treatment is performed at 80 ° C. Sample No. which is the composite member 6 is used. 77-134 were obtained.

そして、支持基体7の第1主面のX方向における反りHをレーザー変位計で測定した。また、回路部材8aの側面からはみ出している第1金属層10の回路部材8aの側面と支持基体7の側面とを垂直に結ぶ線上における最大長さを、光学顕微鏡により倍率を50倍として測定し、この最大長さをはみ出し長さとした。 Then, the warp H 1 measured by a laser displacement meter in the X direction of the first major surface of the support base 7. Further, the maximum length of the first metal layer 10 protruding from the side surface of the circuit member 8a on the line perpendicularly connecting the side surface of the circuit member 8a and the side surface of the support base 7 is measured with an optical microscope at a magnification of 50 times. This maximum length was taken as the overhang length.

また、超音波探傷法により支持基体7と第1金属層10との間に生じている空隙を平面視した面積Sを測定し、空隙が全くない状態の面積、すなわち回路部材8aの支持基体7に接合している主面を合わせた面積Sに対する比率(=S/S×100)を求め、空隙率とした。ここで、超音波探傷法の測定条件は、探傷周波数を50MHzとし、ゲインを30dBとし、スキャンピッチを100μmとした。これらの測定結果を表4に示す。 Further, occur are measured plan view the area S v voids, the area of the state voids no between the supporting base 7 and the first metal layer 10 by ultrasonic flaw detection, or support substrate of the circuit member 8a find the ratio (= S v / S o × 100) to the area S o of the combined main surface joined to 7, and the porosity. Here, the measurement conditions of the ultrasonic flaw detection method were a flaw detection frequency of 50 MHz, a gain of 30 dB, and a scan pitch of 100 μm. These measurement results are shown in Table 4.

Figure 0005340069
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表4に示す通り、試料No.78〜105,107〜134は、回路部材8aおよび放熱部材9aが、支持基体7側より第1金属層10および第2金属層11が順次接合されてなり、第1金属層10は、主成分が銀および銅の少なくともいずれか1種であって、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有し、第2金属層11は、主成分が金,銀,銅,ニッケル,コバルトおよびアルミニウムから選ばれる1種以上を含有することから、第2金属層11が形成されていない試料No.77,106より、支持基体7の第1主面のX方向における反りHの値が小さく、好適であることがわかった。 As shown in Table 4, Sample No. 78 to 105 and 107 to 134 are configured such that the circuit member 8a and the heat radiating member 9a are joined to the first metal layer 10 and the second metal layer 11 sequentially from the support base 7 side. Is at least one of silver and copper and contains at least one selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium, and the second metal layer 11 is composed mainly of gold, silver, copper, nickel, cobalt And sample No. 1 in which the second metal layer 11 is not formed. Than 77,106, the value of warpage H 1 in the X direction of the first major surface of the support base 7 is small, it has been found suitable.

また、試料No.92〜99,121〜128は、第1金属層10がモリブデン,タンタル,オスミウム,レニウムおよびタングステンから選ばれる少なくとも1種を含有することから、第1金属層10がこれらの金属を含有しない試料No.77〜91,100〜120,129〜134よりも、回路部材8aの端面からの第1金属層10は、はみ出し長さが短く、支持基体7上で広がりにくいので、第1金属層10の形状を比較的精度よく整えることができ、複数並べて回路部材8aを配置する場合に、隣り合う回路部材8a間で発生する短絡のおそれを低減できることがわかった。   Sample No. In Nos. 92 to 99 and 121 to 128, since the first metal layer 10 contains at least one selected from molybdenum, tantalum, osmium, rhenium and tungsten, the first metal layer 10 does not contain these metals. . The first metal layer 10 from the end face of the circuit member 8a is shorter than 77 to 91, 100 to 120, and 129 to 134, and has a short protrusion length and is difficult to spread on the support base 7, so that the shape of the first metal layer 10 It was found that when the circuit members 8a are arranged side by side, the risk of a short circuit occurring between adjacent circuit members 8a can be reduced.

さらに、試料No.93〜95,122〜124は、第1金属層10がインジウム,亜鉛および錫から選ばれる少なくとも1種を含有していることから、第1金属層10の成分2までの構成が同じであり、インジウム,亜鉛および錫から選ばれる少なくとも1種を含有していない試料No.92,試料No.121と比較して、第1金属層10内の空隙率が低く、接合強度を高くできることがわかった。   Furthermore, sample no. 93 to 95, 122 to 124, since the first metal layer 10 contains at least one selected from indium, zinc, and tin, the configuration up to component 2 of the first metal layer 10 is the same, Sample No. which does not contain at least one selected from indium, zinc and tin 92, sample no. Compared with 121, it was found that the porosity in the first metal layer 10 was low and the bonding strength could be increased.

次に、炭素が99質量%含まれ、相対密度が93%であって、X方向およびY方向の長さがともに30mmであり、Z方向の長さが2mmである等方性黒鉛からなる基材2を準備した。基材2の相対密度は、実施例1に示した方法と同じ方法で求めた。   Next, a group consisting of isotropic graphite containing 99% by mass of carbon, having a relative density of 93%, a length in both the X and Y directions of 30 mm, and a length in the Z direction of 2 mm. Material 2 was prepared. The relative density of the substrate 2 was determined by the same method as that shown in Example 1.

そして、基材2の両主面に、厚みt3a,t3bがいずれも250μmであって、主成分が銅である伝熱層3a、3bをめっき法により形成して、本発明の炭素−金属複合体1を得た。 Then, the heat transfer layers 3a and 3b whose thicknesses t 3a and t 3b are both 250 μm and whose main component is copper are formed on both main surfaces of the base material 2 by plating, so that the carbon- Metal composite 1 was obtained.

次に、窒化珪素を主成分とし、X方向およびY方向の長さがともに32mmであり、Z方向の長さが0.32mmである絶縁性の支持基体7を準備し、この支持基体7の両主面上に、スクリーン印刷法を用いてチタンを含有する銀(Ag)−銅(Cu)系合金のペーストを塗布し、850℃で加熱して、第1金属層10を形成した。なお、ペーストの塗布においては、回路部材8aおよび放熱部材9aを接合した後の回路部材8aまたは放熱部材9aの各端面に対する第1金属層10のX方向およびY方向における各端面の位置が表5に示すようになるように調整した。   Next, an insulative support base 7 having silicon nitride as a main component, the length in the X direction and the Y direction being both 32 mm, and the length in the Z direction being 0.32 mm is prepared. On the main surface, a paste of silver (Ag) -copper (Cu) alloy containing titanium was applied by screen printing and heated at 850 ° C. to form the first metal layer 10. In applying the paste, the positions of the end faces in the X direction and the Y direction of the first metal layer 10 with respect to the end faces of the circuit member 8a or the heat radiating member 9a after joining the circuit member 8a and the heat radiating member 9a are shown in Table 5. It adjusted so that it might be shown in.

そして、第1金属層10上に、無電解めっき法を用いて銅を主成分とするペーストを塗布した第2金属層11を形成した後、支持基体7の第1主面側に先に作製した炭素−金属複合体1である回路部材8aを、第2主面側に同じく先に作製した炭素−金属複合体1である放熱部材9aをそれぞれ配置し、80℃で熱処理することにより、放熱複合部材6である試料No.135〜138を得た。   And after forming the 2nd metal layer 11 which apply | coated the paste which has copper as a main component on the 1st metal layer 10 using the electroless-plating method, it produced previously on the 1st main surface side of the support base 7 first. By disposing the heat-dissipating member 9a, which is the same carbon-metal composite 1 as previously prepared, on the second main surface side of the circuit member 8a that is the carbon-metal composite 1 thus prepared, heat treatment is performed at 80 ° C. Sample No. which is the composite member 6 is used. 135-138 were obtained.

そして、常温から125℃に昇温して30秒保持した後、−45℃に降温して30秒保持して常温に昇温するというサイクルを1サイクルとして、試料No.135〜138にヒートサイクル試験を実施した。100サイクル毎に、超音波探傷法により支持基体7に発生するクラックの有無を調べ、クラックが始めて確認されたサイクル数を表5に示した。ここで、超音波探傷法の測定条件は、探傷周波数を50MHzとし、ゲインを30dBとし、スキャンピッチを100μmとした。   The cycle of raising the temperature from room temperature to 125 ° C. and holding it for 30 seconds, then lowering the temperature to −45 ° C., holding it for 30 seconds and raising the temperature to room temperature was taken as one cycle. A heat cycle test was conducted on 135-138. For every 100 cycles, the presence or absence of cracks generated in the support substrate 7 was examined by ultrasonic flaw detection, and the number of cycles in which cracks were first confirmed was shown in Table 5. Here, the measurement conditions of the ultrasonic flaw detection method were a flaw detection frequency of 50 MHz, a gain of 30 dB, and a scan pitch of 100 μm.

なお、表5において、回路部材8a側の第1金属層10の端面の位置が「外側」とは、回路部材8aの端面の位置に対して30μmを越えて外側にあり、「同一」とは、回路部材8aの端面の位置に対して±30μm以内にあり、「内側」とは、回路部材8aの端面の位置に対して30μmより内側にあることを示す。また、クラック発生サイクル数の欄の不等号「>」は、そのサイクル数を超えてもクラックが確認されなかったことを示す。   In Table 5, the position of the end surface of the first metal layer 10 on the circuit member 8a side is “outside” that is outside the position of the end surface of the circuit member 8a by more than 30 μm. In addition, it is within ± 30 μm with respect to the position of the end face of the circuit member 8a, and “inside” indicates that it is inside of 30 μm with respect to the position of the end face of the circuit member 8a. In addition, an inequality sign “>” in the column of the number of crack generation cycles indicates that no cracks were confirmed even when the number of cycles was exceeded.

Figure 0005340069
Figure 0005340069

表5に示すように、試料No.135,136は、第1金属層10の端面の少なくとも一部が回路部材8aまたは放熱部材9aの各端面より外側に位置していることから、熱履歴が支持基体7に加わっても、回路部材8aおよび放熱部材9aと支持基体7との間の熱膨張係数の差によって発生する熱応力が第1金属層10に分散しやすくなっているため、第1金属層10の端面の少なくとも一部が回路部材8aまたは放熱部材9aの各端面より外側に位置していない試料No.137,138よりも支持基体7にクラックが発生しにくいため、信頼性が高いことがわかった。   As shown in Table 5, sample no. Since at least a part of the end face of the first metal layer 10 is located outside the respective end faces of the circuit member 8a or the heat radiating member 9a, the circuit members 135 and 136 are not affected even if heat history is applied to the support base 7. Since the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient between 8a and the heat radiating member 9a and the support base 7 is easily dispersed in the first metal layer 10, at least a part of the end surface of the first metal layer 10 is formed. Sample No. which is not located outside the respective end surfaces of the circuit member 8a or the heat radiating member 9a. It was found that the support base 7 is less likely to crack than 137 and 138, so that the reliability is high.

次に、炭素が99質量%含まれ、相対密度が93%であって、X方向およびY方向の長さがともに30mmであり、Z方向の長さが2mmである等方性黒鉛からなる基材2を準備した。基材2の相対密度は、実施例1に示した方法と同じ方法で求めた。   Next, a group consisting of isotropic graphite containing 99% by mass of carbon, having a relative density of 93%, a length in both the X and Y directions of 30 mm, and a length in the Z direction of 2 mm. Material 2 was prepared. The relative density of the substrate 2 was determined by the same method as that shown in Example 1.

そして、基材2の両主面に、厚みt3a,t3bがいずれも250μmであって、主成分が銅である伝熱層3a、3bをめっき法により形成して、本発明の炭素−金属複合体1を得た。 Then, the heat transfer layers 3a and 3b whose thicknesses t 3a and t 3b are both 250 μm and whose main component is copper are formed on both main surfaces of the base material 2 by plating, so that the carbon- Metal composite 1 was obtained.

次に、窒化珪素を主成分とし、X方向およびY方向の長さがともに32mmであり、Z方向の長さが0.32mmである絶縁性の支持基体7を準備し、この支持基体7の両主面上に、スクリーン印刷法を用いてチタンを含有する銀(Ag)−銅(Cu)系合金のペーストを塗布し、850℃で加熱して、第1金属層10を形成した。   Next, an insulative support base 7 having silicon nitride as a main component, the length in the X direction and the Y direction being both 32 mm, and the length in the Z direction being 0.32 mm is prepared. On the main surface, a paste of silver (Ag) -copper (Cu) alloy containing titanium was applied by screen printing and heated at 850 ° C. to form the first metal layer 10.

そして、支持基体7の第1主面のX方向における反りHをレーザー変位計で測定し、表6に示した。また、実施例5に示したヒートサイクル試験と同じヒートサイクル試験を実施し、100サイクル毎に、超音波探傷法により支持基体7に発生するクラックの有無を調べ、クラックが始めて確認されたサイクル数を表6に示した。ここで、超音波探傷法の測定条件は、探傷周波数を50MHzとし、ゲインを30dBとし、スキャンピッチを100μmとした。 Then, the warp H 1 measured by a laser displacement meter in the X direction of the first major surface of the support base 7, shown in Table 6. In addition, the same heat cycle test as the heat cycle test shown in Example 5 was carried out, and the presence or absence of cracks generated in the support substrate 7 was examined by ultrasonic flaw detection every 100 cycles, and the number of cycles in which cracks were first confirmed. Are shown in Table 6. Here, the measurement conditions of the ultrasonic flaw detection method were a flaw detection frequency of 50 MHz, a gain of 30 dB, and a scan pitch of 100 μm.

Figure 0005340069
Figure 0005340069

表6に示すように、試料No.140,141は、支持基体7の第1主面のX方向における反りが0.3%以下であって、反りは放熱部材9aに向かって凸状であることから、支持基体7の第1主面の長辺に対する反りが0.3%を超える試料No.142および支持基体7の第1主面の長辺に対する反りが0.3%以下であるものの反りは放熱部材に向かって凹状である試料No.139よりも、支持基体7にクラックが発生しにくくなり、信頼性が高いといえる。   As shown in Table 6, Sample No. In 140 and 141, the warp in the X direction of the first main surface of the support base 7 is 0.3% or less, and the warp is convex toward the heat radiating member 9a. Sample No. with warpage to the long side exceeding 0.3% Although the warp of the long side of the first main surface of the 142 and the support base 7 is 0.3% or less, the warp is concave toward the heat radiating member. As compared with 139, cracks are less likely to occur in the support base 7 and it can be said that the reliability is high.

1:炭素−金属複合体
2:基材
3:伝熱層
4:中間層
5:被覆層
6:放熱複合部材
7:支持基体
8:回路部材
9:放熱部材
10:第1金属層
11:第2金属層
21,22:電子部品
S:電子装置
1: carbon-metal composite 2: base material 3: heat transfer layer 4: intermediate layer 5: coating layer 6: heat dissipation composite member 7: support base 8: circuit member 9: heat dissipation member
10: 1st metal layer
11: Second metal layer
21 and 22: Electronic components S: Electronic devices

Claims (6)

炭素を主成分とする緻密質な基材の上に、銅またはアルミニウムを主成分とする伝熱層が形成されてなり、前記基材の表面の端部に傾斜面を有することを特徴とする炭素−金属複合体。 On a dense base material mainly composed of carbon, copper or aluminum would be the heat transfer layer is formed as a main component, characterized Rukoto that having a slanted surface at an end portion of the surface of said substrate And a carbon-metal composite. 前記基材は、銅またはアルミニウムが含浸されていることを特徴とする請求項1に記載の炭素−金属複合体。   The carbon-metal composite according to claim 1, wherein the base material is impregnated with copper or aluminum. 前記基材が等方性黒鉛からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭素−金属複合体。   The carbon-metal composite according to claim 1 or 2, wherein the substrate is made of isotropic graphite. 前記基材の上に、クロム,鉄,コバルトまたはニッケルを主成分とする中間層を介して、前記伝熱層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の炭素−金属複合体。   4. The heat transfer layer is formed on the base material through an intermediate layer mainly composed of chromium, iron, cobalt, or nickel. The carbon-metal composite as described. 前記基材の側面に、クロム,鉄,コバルトおよびニッケルのいずれか1種を主成分とする被覆層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の炭素−金属複合体。 The carbon according to any one of claims 1 to 4 , wherein a coating layer mainly comprising any one of chromium, iron, cobalt, and nickel is formed on a side surface of the base material. A metal complex. 前記基材の側面に、銀および銅のいずれか1種以上を主成分とし、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選ばれる1種以上を含有する被覆層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の炭素−金属複合体。 A coating layer containing one or more of silver and copper as a main component and containing one or more selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium is formed on a side surface of the base material. The carbon-metal composite according to any one of claims 1 to 4 .
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