JP5388654B2 - High thermal conductive composite material and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなるAl系素材中に、気相成長炭素繊維(VGCF)などの繊維状炭素材料を混合した高熱伝導性複合材料に関し、より詳しくは、半導体素子などの冷却用熱拡散板として特に適した板状の高熱伝導性複合材料に関する。 The present invention relates to a high thermal conductive composite material in which a fibrous carbon material such as vapor grown carbon fiber (VGCF) is mixed in an Al-based material made of pure aluminum or an aluminum alloy, and more specifically, cooling of a semiconductor element or the like. The present invention relates to a plate-like high thermal conductive composite material that is particularly suitable as a thermal diffusion plate.
繊維状炭素材料としては、カーボンナノチューブ(CNT)と気相成長炭素繊維(VGCF)がよく知られている。カーボンナノチューブも気相成長炭素繊維も共にグラフェンにより構成された極細のチューブ状構成物であり、以下に説明するごとく、積層構造及びこれに伴う繊維径の違いによって区別されている。 As the fibrous carbon material, carbon nanotube (CNT) and vapor grown carbon fiber (VGCF) are well known. Both carbon nanotubes and vapor-grown carbon fibers are ultra-thin tube-like structures made of graphene, and are distinguished by a laminated structure and a difference in fiber diameter associated therewith as described below.
グラフェンとは、6個の炭素原子が二次元的に規則的に配列して構成されたハニカム構造のネットであって、炭素六角網面とも呼ばれ、このグラフェンが規則性をもって積層したものはグラファイトと呼ばれる。このグラフェンにより構成された単層又は多層で且つ極細のチューブ状構成物が繊維状炭素材料であり、カーボンナノチューブも気相成長炭素繊維も含んでいる。 Graphene is a honeycomb-structured net consisting of six carbon atoms arranged two-dimensionally regularly, and is also called a carbon hexagonal mesh surface. Called. A single-layer or multi-layered and ultrafine tube-like structure made of this graphene is a fibrous carbon material, and includes carbon nanotubes and vapor-grown carbon fibers.
すなわち、カーボンナノチューブは、グラフェンが円筒形状に丸まったシームレスのチューブであり、単層のものと同心円状に積層した複数層のものがある。単層のものは単層ナノチューブと呼ばれ、複数層のものは多層ナノチューブと呼ばれている。 That is, the carbon nanotube is a seamless tube in which graphene is rounded into a cylindrical shape, and there are a single-walled tube and a multi-walled tube that is concentrically stacked. Single-walled ones are called single-walled nanotubes, and multiple-walled ones are called multi-walled nanotubes.
また、気相成長炭素繊維は、グラフェンが円筒形状に丸まった単層又は複数層のグラフェンチューブ、すなわちカーボンナノチューブを芯部に有しており、その芯部を多重に且つ多角形状に取り囲むようにグラファイトがグラフェンチューブの径方向に積層されたものであり、その構造から超多層カーボンナノチューブとも呼ばれる。 In addition, the vapor grown carbon fiber has a single-layer or multiple-layer graphene tube in which graphene is rounded into a cylindrical shape, that is, a carbon nanotube in the core, and surrounds the core in multiple and polygonal shapes. Graphite is laminated in the radial direction of the graphene tube, and it is also called ultra-multi-walled carbon nanotube due to its structure.
換言すれば、気相成長炭素繊維の中心部に存在する単層又は多層のカーボンチューブがカーボンナノチューブである。 In other words, the single-layer or multi-layer carbon tube present at the center of the vapor-grown carbon fiber is a carbon nanotube.
このような繊維状炭素材料を金属やセラミックス、更にはこれらの混合物に含有させて金属やセラミックスの特徴を生かしつつ、繊維状炭素材料により熱伝導性の向上を図った複合材料は多々提案されており、その一つが特許文献1に記載された高熱伝導性複合材料である。
Many composite materials have been proposed in which such a fibrous carbon material is incorporated into metals and ceramics, and also a mixture thereof, and the thermal conductivity is improved by the fibrous carbon material while taking advantage of the characteristics of the metal and ceramics. One of them is a high thermal conductive composite material described in
特許文献1に記載された高熱伝導性複合材料のうち、アルミニウム粉末層と繊維状炭素材料からなるシートで繊維の方向がシート表面に平行な特定の方向に配向した繊維配向シートとを交互に積層し、その積層体を積層方向に加圧して積層体中のアルミニウム粉末を放電プラズマ焼結した複合材料は、繊維配向方向の熱伝導性に優れ、なかでも繊維状炭素材料が気相成長炭素繊維の場合に特に優れた熱伝導性を示す。
Among the high thermal conductive composite materials described in
ところで、高熱伝導性複合材料の用途の一つとして、半導体素子の冷却に使用される熱拡散板がある。より具体的には、フィン部と接続される素子搭載部兼用の熱拡散板である。しかしながら、特許文献1に記載された前記複合材料は、アルミニウム粉末焼結体と繊維状炭素材料からなるシートが交互に積層した積層体であるために、アルミニウム粉末焼結体単体と比べると機械的強度が低い。このため、この複合材料は、素子搭載部を兼ねる素子冷却用熱拡散板として直接使用することができない制約がある。
By the way, as one application of the high thermal conductive composite material, there is a heat diffusion plate used for cooling a semiconductor element. More specifically, the heat diffusion plate is also used as an element mounting portion connected to the fin portion. However, since the composite material described in
本発明の目的は、素子搭載部を兼ねる素子冷却用熱拡散板等として使用可能な機械的強度を有すると共に、繊維状炭素材料を用いた積層構造の複合材料と同等の優れた熱伝導性を有し、しかも、その複合材料より繊維状炭素材料の使用量を抑制することにより製造コストの低減を可能とする高熱伝導性複合材料及びその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to have mechanical strength that can be used as an element cooling heat diffusion plate that also serves as an element mounting portion, and has excellent thermal conductivity equivalent to a laminated composite material using a fibrous carbon material. In addition, another object of the present invention is to provide a highly thermally conductive composite material that can reduce the manufacturing cost by suppressing the amount of fibrous carbon material used from the composite material, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するために、本発明者らは、図5に示すように、アルミニウム粉末焼結体からなる1対の板状母材1,1間に前記した積層構造の複合材料2を挟んだサンドイッチ構造の複合焼結板3を前記熱拡散板として考えた。製造方法は次のとおりである。なお、本明細書において、アルミニウムとは、純アルミニウム又はアルミニウム合金の両方を意味し、Al系金属と同じ意味である。
In order to achieve the above object, the present inventors sandwiched the
複合材料2が焼結体であることから、図6(a)に示すように、ダイ6内の下パンチ7上に第1のアルミニウム粉末層1aを形成し、その上に複合材料2を形成するための繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとを交互に重ね合わせ、更にその積層体上に第2のアルミニウム粉末層1bを形成する。こうして得られた積層体を下パンチ7と上パンチ8の間で層厚方向に加圧した状態で、積層体中のアルミニウム粉末を放電プラズマ焼結する。繊維配向シート2aは、例えば気相成長炭素繊維がシート表面に平行な特定方向Xに配向したものである。この方法により、図5に示すサンドイッチ構造の高強度で高熱伝導性の複合焼結板3が一度の焼結で製造される。
Since the
製造された複合焼結板3内の複合材料2における繊維配向方向Xの端部にフィン構造の熱拡散部4を接合すると共に、複合焼結板3の表面に半導体素子5を接触させる。半導体素子5で発生した熱が複合材料2中の特に繊維配向シート層を介して熱拡散部4に伝わり、半導体素子5が効率よく冷却される。
The heat diffusion portion 4 having a fin structure is joined to the end portion of the
この複合焼結板3は、素子搭載部を兼ねる素子冷却用熱拡散板に使用して、機械的強度の面でも熱伝導性の面では問題がない。しかし、半導体素子5で発生した熱の拡散に特に寄与するのは、アルミニウム粉末焼結体からなる板状母材1,1間に挟まれた複合材料2のうち、半導体素子5の搭載箇所から熱拡散部4に至る図5中のハッチングで示された帯状領域の部分であり、他の部分は熱拡散には実質的に寄与しない。それならば、ハッチングで示された帯状領域以外の部分で複合材料2を排除するのが得策となるが、現状の製造方法では、それは困難である。
The composite sintered plate 3 is used as an element cooling heat diffusion plate that also serves as an element mounting portion, and there is no problem in terms of mechanical strength and thermal conductivity. However, what contributes particularly to the diffusion of the heat generated in the
なぜなら、アルミニウム粉末焼結板中の一部分、すなわち、焼結板の板厚方向中間部で平面領域の一部分に複合材料2を部分配置することが、製法上困難であるからである。その理由を図6(b)により説明する。アルミニウム粉末焼結板中の一部分に複合材料2が配置された複合焼結板を製造するためには、まずダイ6内の下パンチ7上に第1のアルミニウム粉末層1cを形成し、その中央部上に複合材料2の構成材として繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとの積層体を形成する。その後、その積層体の周囲に第2のアルミニウム粉末層1dを形成する。最後に積層体及び周囲の第2のアルミニウム粉末層1dの上に第3のアルミニウム粉末層1eを形成する。こうして得られた積層体を下パンチ7と上パンチ8の間で層厚方向に加圧した状態で、積層体中のアルミニウム粉末を放電プラズマ焼結する。
This is because it is difficult in the manufacturing method to partially dispose the
下パンチ7と上パンチ8の間での加圧において、複合材料2の構成材である積層体の周囲ではアルミニウム粉末しか存在しないため、十分な加圧力が確保され、緻密度も確保される。また、この部分で下パンチ7と上パンチ8の最終間隔が規定される。しかし、複合材料2の構成材が存在する部分では、構成材である積層体の嵩密度が小さいため、アルミニウム粉末のみの部分よりも高い高さが必要となる。その結果、複合材料2の構成材の部分では、高さが不足し、所定の性能の複合材料2が形成されない。
In the pressurization between the
もう少し詳しく説明するならば、複合材料2の構成材である繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとを交互に重ね合わせた積層体は、通常、次のようにして製造される。熱伝導性に優れた気相成長炭素繊維は、触媒を用いて基板表面から多数本を同時に気相成長させることにより製造される。その結果、基板上に多数本の繊維が二次元的に密集した形態で、気相成長炭素繊維は製造される。二次元的に密集した多数本の繊維は、製造過程でのガス流れにより一方向に倒れている場合が多く、密集繊維を基板から分離するだけで、一方向に配向した繊維シートが得られる。これはそのまま繊維配向シートとして用いることができるし、これを軽く押圧して使用することもできる。倒れてなければ、一方向にローラ等で押し倒すことにより、一方向に一次元配向した繊維シートが得られる。
If it demonstrates in more detail, the laminated body which laminated | stacked the fiber orientation sheet |
こうして製造された繊維配向シート2aの両面にアルミニウム粉末を付着させる。両面にアルミニウム粉末が付着した繊維配向シートを重ね合わせることにより、繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとの積層体が作製される。
Aluminum powder is made to adhere to both surfaces of the
作製された積層体では、両面にアルミニウム粉末が付着した繊維配向シートが平坦でなく、相当に凹凸変形している。このため、両面にアルミニウム粉末が付着した繊維配向シートを重ねた積層体の高さは、焼結後の複合材料2の高さより格段に大きくなる。焼結後の複合材料2の高さが1mmの場合、前記積層体の高さは10mmに達する。すなわち、複合材料2の構成材である繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとの積層体を、製品である複合材料2とするためには、高さを1/10にも減少させる必要があるのである。一方、アルミニウム粉末の焼結に伴う高さの減少率は1/2〜1/3程度である。この減少率の差が、アルミニウム粉末焼結板中の所定箇所に複合材料2を部分配置した複合焼結板3の製造を困難にするのである。
In the produced laminated body, the fiber orientation sheet | seat which the aluminum powder adhered to both surfaces is not flat, and has uneven | corrugated deformation | transformation considerably. For this reason, the height of the laminated body which laminated | stacked the fiber orientation sheet | seat which the aluminum powder adhered on both surfaces becomes markedly larger than the height of the
この問題を解決するために、図6(c)に示すように、複合材料2を埋設する部分でアルミニウム粉末層1eを厚くすることが考えられるが、複合材料2の構成材とアルミニウム粉末との圧縮率の差が余りに大きく、不確定要素が多いために、所定の性能の複合材料2をアルミニウム粉末焼結板中の所定箇所に部分的に形成することは困難である。このため、アルミニウム粉末焼結体からなる1対の板状母材1,1の間の全域に前記複合材料2を均等に挟んだサンドイッチ構造の複合焼結板3が前記熱拡散板として使用されているわけである。このため、必要以上の領域に複合材料2、特に繊維状炭素材料が使用されることになり、製造コストが非常に高いものとなる。
In order to solve this problem, as shown in FIG. 6 (c), it is conceivable to thicken the
このような状況下で、本発明者らはアルミニウム粉末焼結板中に部分的に複合材料2を埋設配置する方法について鋭意、検討した。その結果、複合材料2の構成材、特にアルミニウム粉末層2bとして、アルミニウム粉末をバインダーと混合して形成した粉末シートを用いること、複合材料2をアルミニウム粉末焼結板中に封入する際の圧縮過程でアルミニウム粉末の一部に代えてアルミニウムの板状バルク体を使用することの併用が有効なことが判明した。
Under such circumstances, the present inventors diligently studied a method of partially embedding the
詳しく説明すると、アルミニウム粉末焼結板中の一部分に複合材料2が配置された複合焼結板を製造するためには、まずダイ6内の下パンチ7上に第1のアルミニウム粉末層1cを形成し、その中央部上に複合材料2の構成材として繊維配向シート2aとアルミニウム粉末層2bとの積層体を形成するが、このときアルミニウム粉末層2bに代えて、アルミニウム粉末をバインダーと混合して形成した粉末シートを用いるのである。この粉末シートは変形が自在であるので、繊維配向シート2aと粉末シートとを重ねて積層方向に加圧した積層体では、繊維配向シート2aにアルミニウム粉末を付着させる必要がないので、元々平坦性に優れる上に、繊維配向シート2aが粉末シートの変形によって吸収されるために、積層体の焼結前の高さを低くできる。
More specifically, in order to manufacture a composite sintered plate in which the
そして、この積層体の周囲に第2のアルミニウム粉末層1dを形成した後、積層体及び第2のアルミニウム粉末層1dの上に第3のアルミニウム粉末層1eを形成して積層方向に加圧するが、このとき第3のアルミニウム粉末層1eをアルミニウムからなる板状バルク体に代えておけば、焼結工程での板状バルク体の収縮が粉末層に比べて格段に小さいため、この板状バルク体が前記積層体に対する効果的な押し板となり、前記積層体の当初の圧縮度が高いこととあいまって、焼結工程で前記積層体を所定密度まで圧縮することができる。
Then, after the second
前記積層体の敷き板となる第1のアルミニウム粉末層1cについては、アルミニウム粉末層のままでもよいし、アルミニウムの板状バルク体に変更してもよい。いずれの場合も、焼結過程でアルミニウムの板状バルク体は前記積層体及びアルミニウム粉末層と一体化される。
About the 1st
本発明の高熱伝導性複合材料は、かかる知見を基礎として完成されたものであり、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状母材と、純アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末焼結体中に繊維状炭素材料が含まれた板状複合材からなり、前記板状母材の板厚方向中間部で且つ板厚方向に直角な平面領域の一部分に埋設された板状熱伝導促進部とを具備し、前記板状母材は、板状熱伝導促進部の片面側又は両面側が純アルミニウム又はアルミニウム合金の板状バルク体からなり、他の部分が純アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末焼結体からなる。 The high thermal conductive composite material of the present invention has been completed on the basis of such knowledge, and fibrous carbon is contained in a plate-like base material made of pure aluminum or aluminum alloy, and a powder sintered body of pure aluminum or aluminum alloy. A plate-like composite material containing a material, and comprising a plate-like heat conduction promoting portion embedded in a part of a plane region perpendicular to the plate thickness direction in the plate thickness direction intermediate portion of the plate-like base material, In the plate-like base material, one side or both sides of the plate-like heat conduction promoting portion is made of a plate-like bulk body of pure aluminum or aluminum alloy, and the other portion is made of a powder sintered body of pure aluminum or aluminum alloy.
本発明の高熱伝導性複合材料においては、板状母材中の必要な箇所にのみ、必要な広さ及び形状の板状高熱伝導部が埋設配置される。 In the high thermal conductive composite material of the present invention, a plate-like high heat conductive portion having a required width and shape is embedded and arranged only in a required portion in the plate-like base material.
板状高熱伝導部は、アルミニウム粉末焼結体中に繊維状炭素材料を均一に分散させたものでもよいが、アルミニウム粉末の焼結体層と、繊維状炭素材料からなるシートで繊維の方向がシート表面に平行な方向に配向した繊維配向シートとの積層体が、熱伝導性の点から好ましく、繊維配向シートにおける繊維の方向がシート表面に平行な特定の一方向に配向した一次元配向シートが特に好ましい。 The plate-like high heat conduction part may be one in which the fibrous carbon material is uniformly dispersed in the aluminum powder sintered body, but the direction of the fibers is a sintered body layer of aluminum powder and a sheet made of the fibrous carbon material. A laminate with a fiber orientation sheet oriented in a direction parallel to the sheet surface is preferable from the viewpoint of thermal conductivity, and the one-dimensional orientation sheet in which the fiber direction in the fiber orientation sheet is oriented in a specific direction parallel to the sheet surface Is particularly preferred.
繊維状炭素材料は気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブの両方を含み、熱伝導性の点からは太くて長く、しかも真直な気相成長炭素繊維、若しくはこれに微量のカーボンナノチューブを混合したものが好ましい。カーボンナノチューブの混合量としては、その比重を1.4としたときの体積比で表して0.01〜5%が好ましく、0.2〜2%が特に好ましい。カーボンナノチューブは細く基本的に無配向である。配向した大径の気相成長炭素繊維に微量のカーボンナノチューブを混合することにより、気相成長炭素繊維に細く無配向のカーボンナノチューブが絡まりあって熱伝導的な架橋材として機能し、2次元的、3次元的に展開する高性能な熱的ネットワークが構築される。 Fibrous carbon materials include both vapor-grown carbon fibers and carbon nanotubes. From the viewpoint of thermal conductivity, they are thick, long, and straight vapor-grown carbon fibers, or a mixture of a small amount of carbon nanotubes. preferable. The mixing amount of carbon nanotubes is preferably 0.01 to 5%, particularly preferably 0.2 to 2%, expressed as a volume ratio when the specific gravity is 1.4. Carbon nanotubes are thin and basically non-oriented. By mixing a small amount of carbon nanotubes with oriented large-diameter vapor-grown carbon fibers, thin non-oriented carbon nanotubes are entangled with vapor-grown carbon fibers and function as a thermally conductive cross-linking material. A high-performance thermal network that is developed three-dimensionally is constructed.
板状高熱伝導部は又、少なくとも一つの端部表面が板状母材の端部表面に露出した構成が、前述した素子搭載部を兼ねる素子冷却用熱拡散板として好ましい。板状高熱伝導部の少なくとも一つの端部表面が板状母材の端部表面に露出することにより、その板状母材の端部に機械的に接続されるフィン部などに効率的に熱を伝えることができる。 In addition, the plate-like high heat conducting portion preferably has a structure in which at least one end surface is exposed on the end surface of the plate-like base material as the element cooling heat diffusion plate that also serves as the element mounting portion. By exposing at least one end surface of the plate-like high heat conducting portion to the end surface of the plate-like base material, heat is efficiently applied to fins and the like that are mechanically connected to the end of the plate-like base material. Can be communicated.
本発明の高熱伝導性複合材料の製造方法は次の二つであり、第1は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第1のアルミニウム粉末層の一部表面上に、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる粉末をバインダーと混合して形成した粉末シートと繊維状炭素材料からなるシートとの第1積層体を形成する工程と、第1のアルミニウム粉末層上の第1積層体周囲に、第1積層体と同等厚さで純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第2のアルミニウム粉末層を形成する工程と、第1積層体及び第2のアルミニウム粉末層の上に純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状バルク体を載せて第2積層体を形成する工程と、第2積層体を積層方向に加圧して第1積層体中及び第2積層体中のアルミニウム粉末を同時焼結する工程とを包含する。 The manufacturing method of the high thermal conductive composite material of the present invention is the following two, and the first is made of pure aluminum or aluminum alloy on a partial surface of the first aluminum powder layer made of pure aluminum or aluminum alloy. A step of forming a first laminate of a powder sheet formed by mixing powder with a binder and a sheet made of a fibrous carbon material, and a first laminate around the first laminate on the first aluminum powder layer Forming a second aluminum powder layer made of pure aluminum or an aluminum alloy with the same thickness as the plate, and a plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy on the first laminate and the second aluminum powder layer A step of forming a second laminated body and pressing the second laminated body in the laminating direction to simultaneously sinter the aluminum powder in the first laminated body and the second laminated body. It includes a step.
第2の高熱伝導性複合材料の製造方法は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第1の板状バルク体の一部表面上に、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる粉末をバインダーと混合して形成した粉末シートと繊維状炭素材料からなるシートとの第1積層体を形成する工程と、第1の板状バルク体上の第1積層体周囲に、第1積層体と同等厚さで純アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム粉末層を形成する工程と、第1積層体及びアルミニウム粉末層の上に純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第2の板状バルク体を載せて第2積層体を形成する工程と、第2積層体を積層方向に加圧して第1積層体中及び第2積層体中のアルミニウム粉末を同時焼結する工程とを包含する。 In the second method for producing a high thermal conductivity composite material, a powder made of pure aluminum or an aluminum alloy is mixed with a binder on a partial surface of the first plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy. A step of forming a first laminated body of a powder sheet and a sheet made of a fibrous carbon material, and a pure aluminum having a thickness equivalent to that of the first laminated body around the first laminated body on the first plate-like bulk body; A step of forming an aluminum powder layer made of an aluminum alloy; a step of forming a second laminate by placing a second plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy on the first laminate and the aluminum powder layer; And the step of pressing the second laminated body in the laminating direction and simultaneously sintering the aluminum powder in the first laminated body and the second laminated body.
第1の製造方法によれば、板状高熱伝導部の片面側がアルミニウムの板状バルク体からなり、他の部分がアルミニウムの粉末焼結体からなる板状母材が構成される。第2の製造方法によれば、板状高熱伝導部の両面側がアルミニウムの板状バルク体からなり、他の部分がアルミニウムの粉末焼結体からなる板状母材が構成される。また、いずれの方法においても、その板状母材中に、アルミニウム粉末焼結体中に繊維状炭素材料が含まれた板状複合材からなる板状高熱伝導部が、板状母材の板厚方向中間部で且つ板厚方向に直角な平面領域の一部分に埋設された高熱伝導性複合材料が製造される。 According to the first manufacturing method, a plate-like base material is formed in which one side of the plate-like high heat conducting portion is made of an aluminum plate-like bulk body and the other portion is made of an aluminum powder sintered body. According to the second manufacturing method, a plate-like base material is formed in which both side surfaces of the plate-like high heat conducting part are made of an aluminum plate-like bulk body and the other part is made of an aluminum powder sintered body. In any of the methods, the plate-shaped base material includes a plate-shaped high heat conduction portion made of a plate-shaped composite material in which a fibrous carbon material is contained in an aluminum powder sintered body. A highly heat-conductive composite material embedded in a portion of a plane region perpendicular to the plate thickness direction at the middle in the thickness direction is manufactured.
製造された高熱伝導性複合材料中の板状高熱伝導部は、その構成材である第1積層体のアルミニウム粉末層の部分に、バインダーを使用した粉末シートを用い、第2積層体の最上のアルミニウム層となる部分にアルミニウムの板状バルク体を使用しているので、板状母材の部分と同時に焼結されるにもかかわらず、積層方向に強く加圧され、硬く焼き締まった積層焼結体となる。なお、粉末シート中のバインダーは焼結過程で消失する。 The plate-like high thermal conductive part in the manufactured high thermal conductive composite material uses a powder sheet using a binder for the aluminum powder layer portion of the first laminated body that is the constituent material, and the uppermost part of the second laminated body. Since aluminum plate-like bulk material is used for the aluminum layer part, it is strongly pressed in the laminating direction and hard-baked and laminated despite being simultaneously sintered with the plate-like base metal part. Become a unity. The binder in the powder sheet disappears during the sintering process.
粉末シートと積層される繊維状炭素材料からなるシートは、繊維の方向がシート表面に平行な方向に配向した繊維配向シートが好ましく、シート表面に平行な特定の一方向に配向した繊維配向シートが特に好ましい。 The sheet made of fibrous carbon material laminated with the powder sheet is preferably a fiber orientation sheet in which the fiber direction is oriented in a direction parallel to the sheet surface, and a fiber orientation sheet oriented in a specific direction parallel to the sheet surface. Particularly preferred.
焼結法としては、放電プラズマ焼結法が好ましい。放電プラズマ焼結法は、パルス通電法あるいはパルス通電加圧焼結法とも呼ばれ、粉末粒子間に発生する高温プラズマを利用することにより、隣接する粉末粒子間の密着性を高め、焼結体中の気孔率を限りなく0に近づけると共に、粒子表面の酸化物を消失させ、マトリックスであるアルミニウム粉末自体の熱伝導性の向上及びマトリックスと繊維状炭素材料との間の熱伝導性の向上に寄与する。 As the sintering method, a discharge plasma sintering method is preferable. The discharge plasma sintering method is also called a pulsed current method or a pulsed current pressure sintering method. By using high-temperature plasma generated between powder particles, the adhesion between adjacent powder particles is improved, and a sintered body is obtained. In addition to making the porosity in the interior as close as possible to 0, the oxide on the particle surface disappears, the thermal conductivity of the aluminum powder itself as a matrix is improved, and the thermal conductivity between the matrix and the fibrous carbon material is improved. Contribute.
板状高熱伝導部における繊維状炭素材料は、熱伝導性を確保するために相応の含有量を確保する必要がある。ただし、含有量が多すぎると、マトリックスであるアルミニウム粉末焼結体が本来保有する優れた加工性、延性等の特徴が十分に得られなくなる。いずれの場合も複合材料としてのメリットが十分に得られなくなる。この観点から、繊維状炭素材料の含有比は、体積比で1〜65%が好ましく、5〜60%が特に好ましい。 The fibrous carbon material in the plate-like high heat conduction part needs to ensure a suitable content in order to ensure heat conductivity. However, if the content is too large, characteristics such as excellent workability and ductility inherently possessed by the aluminum powder sintered body as the matrix cannot be sufficiently obtained. In either case, the merit as a composite material cannot be obtained sufficiently. In this respect, the content ratio of the fibrous carbon material is preferably 1 to 65%, and particularly preferably 5 to 60%, by volume.
繊維状炭素材料の製造方法は特に問わない。アーク放電法、レーザー蒸発法、熱分解法、化学気相成長法等のいずれでもよいが、気相成長炭素繊維は化学気相成長法により製造される。気相成長炭素繊維を表すVGCFはVapor Grown Carbon Fiberの略である。 The manufacturing method in particular of a fibrous carbon material is not ask | required. Although any of an arc discharge method, a laser evaporation method, a thermal decomposition method, a chemical vapor deposition method, and the like may be used, the vapor grown carbon fiber is manufactured by a chemical vapor deposition method. VGCF, which represents vapor grown carbon fiber, is an abbreviation for Vapor Grown Carbon Fiber.
本発明の高熱伝導性複合材料は、アルミニウムの粉末焼結体とバルク体の複合体からなる板状母材の板厚方向中間部で且つ板厚方向に直角な平面領域の一部分に、アルミニウム粉末焼結体中に繊維状炭素材料が含まれた板状複合材からなる板状高熱伝導部が埋設される構成を採用するので、半導体素子の搭載にも耐えられる機械強度を有する。また、板状母材中の必要な箇所にのみ、高性能な板状高熱伝導部を配置することができる。したがって、サンドイッチ構造の高熱伝導性複合材料が有する機械的強度および優れた熱伝導性を維持しつつ、繊維状炭素材料の使用量を減らすことができ、経済性に優れる。 The high thermal conductive composite material of the present invention comprises an aluminum powder in an intermediate portion in the plate thickness direction of a plate-like base material composed of a composite of an aluminum powder sintered body and a bulk body and in a part of a plane region perpendicular to the plate thickness direction. Since a configuration in which a plate-like high heat conductive portion made of a plate-like composite material containing a fibrous carbon material is embedded in the sintered body is employed, it has mechanical strength that can withstand mounting of a semiconductor element. In addition, a high-performance plate-like high heat conduction part can be arranged only at a necessary location in the plate-like base material. Therefore, the amount of the fibrous carbon material used can be reduced while maintaining the mechanical strength and excellent thermal conductivity of the high thermal conductive composite material having a sandwich structure, which is excellent in economic efficiency.
また、本発明の高熱伝導性複合材料の製造方法は、板状高熱伝導部となる第1積層体のアルミニウム粉末層部分にバインダーを使用した粉末シートを用い、第1積層体を内包する第2積層体の最上アルミニウム層にアルミニウムの板状バルク体を使用しているので、1回の焼結により、第1積層体と共に、第1積層体中の第2積層体を積層方向に強く加圧することができる。このため、アルミニウムの粉末焼結体とバルク体の複合体からなる板状母材中に、硬く焼き締まった高熱伝導性の板状高熱伝導部が部分的に埋設された高熱伝導性複合材料を製造することができる。したがって、サンドイッチ構造の高熱伝導性複合材料が有する機械的強度および優れた熱伝導性を維持しつつ、繊維状炭素材料の使用量を減らすことができ、製造コストの大幅低減を図ることができる。 Moreover, the manufacturing method of the highly heat conductive composite material of this invention uses the powder sheet which uses the binder for the aluminum powder layer part of the 1st laminated body used as a plate-shaped highly heat-conductive part, and contains the 1st laminated body. Since an aluminum plate-like bulk body is used for the uppermost aluminum layer of the laminated body, the second laminated body in the first laminated body is strongly pressed in the laminating direction together with the first laminated body by one sintering. be able to. For this reason, a highly heat conductive composite material in which a plate-shaped base material composed of a composite of an aluminum powder sintered body and a bulk body is partially embedded with a hard heat-bonded plate-shaped high heat conductivity portion is used. Can be manufactured. Therefore, the amount of the fibrous carbon material used can be reduced while maintaining the mechanical strength and excellent thermal conductivity of the sandwich structure high thermal conductive composite material, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の高熱伝導性複合材料は、半導体素子冷却装置における素子搭載部を兼ねる熱拡散板である。半導体素子冷却装置は、図1に示すように、角枠状の筐体10と、筐体10内に所定の間隔で整列配置される複数枚の素子搭載部を兼ねる熱拡散板20とを備えている。複数枚の熱拡散板20は、筐体10の両側の側板13間に所定間隔で平行に保持されている。以下の説明では、筐体10における熱拡散板20の配列方向を奥行き方向、熱拡散板20の挿入方向を深さ方向という。
The high thermal conductive composite material of the present embodiment is a thermal diffusion plate that also serves as an element mounting portion in the semiconductor element cooling apparatus. As shown in FIG. 1, the semiconductor element cooling device includes a rectangular frame-shaped
筐体10は、両端部にフィン部11を有している。フィン部11は、筐体10の奥行き方向に所定間隔で配列され、それぞれが深さ方向に延びる複数のリブ状突起からなる。フィン部11の内側の内面には、熱拡散板20の端部が嵌合するように、筐体10の深さ方向に延びる角溝12が、筐体10の奥行き方向に所定の間隔で形成されている。筐体10の材質はアルミニウムである。
The
熱拡散板20は、図2に示すように、筐体10の角溝12に挿入されるように両端部に一体的に形成された凸部21を有している。熱拡散板20は又、図3に示すように、アルミニウム粉末焼結体からなる板状母材22中に、一端から他端に達する板状高熱伝導部23が2段に埋設された複合材料である。
As shown in FIG. 2, the
板状母材22は、図3(a)に示す第1の積層構造、又は図3(b)に示す第2の積層構造の何れかを採用する。図3(a)に示す第1の積層構造では、板状高熱伝導部23の一方の表面側がアルミニウムの板状バルク体22aからなり、他の部分、すなわち板状高熱伝導部23の他方の表面側、及び板状高熱伝導部23と同レベルの層がアルミニウムの粉末焼結体22bからなる。また、図3(b)に示す第2の積層構造では、板状高熱伝導部23の両方の表面側がアルミニウムの板状バルク体22a,22aからなり、他の部分、すなわち板状高熱伝導部23と同レベルの層がアルミニウムの粉末焼結体22bからなる。いずれの積層構造においても、板状バルク体22a、粉末焼結体22b及び板状高熱伝導部23は一体化されている。
The plate-
個々の板状高熱伝導部23は、熱拡散板20の板厚方向の中央部に配置された薄い平板であり、より詳しくは、繊維配向シートとアルミニウム粉末焼結体層とが板厚方向に交互に重ね合わされた積層構造の板状複合材である。繊維配向シートは、気相成長炭素繊維の薄いシートで、繊維の方向が長手方向に配向したものである。
Each of the plate-like high
板状高熱伝導部23の両端部は熱拡散板20の両端部に露出している。具体的には、熱拡散板20の凸部21の頂面及び両側面に、前記板状高熱伝導部23の端部は露出している。そして、板状高熱伝導部23が配置された領域においては、熱拡散板20の表面に半導体素子40が接触している。熱拡散板20の表面における板状高熱伝導部23の配置領域を図2中にハッチングで示す。
Both end portions of the plate-like high
半導体素子40から発した熱は、主に裏側に配置された熱拡散板20中の板状高熱伝導部23に伝わる。板状高熱伝導部23における繊維配向シートは、繊維の方向が長手方向に配向しているので、その熱は板状高熱伝導部23を経由して熱拡散板20の端部へ伝わり、筐体10のフィン部11から放出される。熱拡散板20の両端部では、熱拡散板20の凸部21の頂面及び両側面に、前記板状高熱伝導部23の端部が露出し、その凸部21が角溝12に嵌合するので、フィン部11に対する板状高熱伝導部23の接触面積が大きく、接触部での熱伝導性も良好である。
The heat generated from the
本実施形態の高熱伝導性複合材料である熱拡散板20は、アルミニウムの粉末焼結体とバルク体の複合体を板状母材22とするので、高強度であり、半導体素子40を搭載しても何ら問題を生じない。半導体素子40の裏側に、両端に向けて配向した板状高熱伝導部23が部分的に配置されているので、フィン部11までの熱抵抗が小さい。板状高熱伝導部23が全面的に配置されていても、配向方向に直角な方向の熱抵抗は大きいので、半導体素子40の裏側に位置する帯状部分しか熱伝導に寄与しない。したがって、板状高熱伝導部23が帯状に部分配置されているにもかかわらず、全面的に配置されている場合とほぼ同等の冷却能が確保される。
The
一方、板状高熱伝導部23が配置されている部分は半導体素子40の裏側の帯状領域に限定されているので、全面配置の場合に比べて配置面積が小さくなり、それに伴って高価な繊維状炭素材料の使用量が減少する。
On the other hand, since the portion where the plate-like high
次に、本実施形態の高熱伝導性複合材料である熱拡散板20の製造方法について図4(a)(b)を参照して説明する。図4(a)は、本発明の第1の製造方法についての一例を段階的かつ模式的に示し、図4(b)は、本発明の第2の製造方法についての一例を段階的かつ模式的に示している。
Next, the manufacturing method of the
第1の製造方法では、まず繊維配向シートを作製する。具体的には、気相成長炭素繊維がシート表面に平行な一方向(シート長手方向)に一次元配向した繊維配向シートを作製する。この繊維配向シートは、気相成長過程で自然に製造されたものを使用することができる。そのシート製造法の詳細は前述したとおりである。 In the first manufacturing method, first, a fiber orientation sheet is produced. Specifically, a fiber-oriented sheet in which vapor-grown carbon fibers are one-dimensionally oriented in one direction (sheet longitudinal direction) parallel to the sheet surface is produced. As this fiber orientation sheet, a sheet naturally produced in the vapor phase growth process can be used. The details of the sheet manufacturing method are as described above.
また、粉末シートを作製する。これは、アルミニウム粉末をバインダーと混合しシート化した、いわゆるグリーンシートである。バインダーとしては、従来、ろう付け分野において刷毛塗り用又は塗布用のろう材の調製に使用されている各種の樹脂を使用することができる。具体的には、ポリビニルブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂などが適当であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂なども使用することができる。バインダー樹脂を軟化させるための溶媒としては、一般に使用されているものでよく、イソプレンアルコール(IPA)が多くのバインダー樹脂と相性がよく作業性もよい。 Moreover, a powder sheet is produced. This is a so-called green sheet in which aluminum powder is mixed with a binder to form a sheet. As the binder, it is possible to use various resins conventionally used for preparing a brazing material for brush coating or coating in the brazing field. Specifically, polyvinyl butyral resin, vinyl acetate resin, and the like are suitable, and epoxy resin, acrylic resin, polyvinyl alcohol resin, polyethylene oxide resin, and the like can also be used. As a solvent for softening the binder resin, a commonly used solvent may be used, and isoprene alcohol (IPA) is compatible with many binder resins and has good workability.
繊維配向シート及び粉末シートが用意されると、これらを交互に積層し積層方向に加圧して第1積層体とする。 When a fiber orientation sheet and a powder sheet are prepared, these are alternately laminated and pressed in the laminating direction to form a first laminate.
以上の準備が終わると、図4(a)に示すように、熱拡散板20に対応する内形のダイ50内の下パンチ51上にアルミニウム粉末を投入し、第1アルミニウム粉末層52を形成する。第1アルミニウム粉末層52上の所定位置に、予め製造しておいた第1積層体53をおく。第1積層体53は気相成長炭素繊維の配向シート53aとアルミニウムの粉末シート53bとを交互に積層して加圧したものである。第1積層体53の周囲にアルミニウム粉末を投入し、第2アルミニウム粉末層54を形成する。第1積層体53及び第2アルミニウム粉末層54の上にアルミニウムの板状バルク体55をおく。
When the above preparation is completed, as shown in FIG. 4A, the aluminum powder is put on the
こうして形成されたダイ50内の第2積層体56を下パンチ51と上パンチ57との間で層厚方向に加圧し、パルス電流を流すことにより、放電プラズマ焼結する。これにより、アルミニウム粉末層52,54及び板状バルク体55が一体となってアルミニウムの板状母材22が形成される。また、形成された板状母材22の幅方向中間部で且つ板厚方向中間部に、第1積層体53が焼結されて板状母材22と一体化した板状高熱伝導部23が形成される。
The second
かくして、本実施形態の高熱伝導性複合材料、特に図3(a)に示す熱拡散板20が製造される。
Thus, the high thermal conductivity composite material of the present embodiment, particularly the
焼結の過程で、第1のアルミニウム粉末層52は層厚が約1/3となる。第2のアルミニウム粉末層54及び第1積層体53も共に約1/3となる。第1積層体53は気相成長炭素繊維の配向シート53aとアルミニウムの粉末シート53bとを交互に積層し積層方向に30〜50MPaの圧力で予め加圧したものであるので、嵩が相当に抑制されており、焼結の過程では上からアルミニウムの板状バルク体55により加圧されるので、1/3の層厚減少でも十分な密度が確保される。
During the sintering process, the first
第2の製造方法では、図4(b)に示すように、第1アルミニウム粉末層52の代わりにアルミニウムの板状バルク体58を配置することが相違する。他は第1の方法と同じである。この方法でも、第1積層体53は気相成長炭素繊維の配向シート53aとアルミニウムの粉末シート53bとを交互に積層し積層方向に予め加圧したものであるので、嵩が相当に抑制されており、焼結の過程では上からアルミニウムの板状バルク体55により加圧されるので、第2のアルミニウム粉末層54と同じ1/3の層厚減少でも十分な密度が確保される。かくして、図3(b)に示す熱拡散板20が製造される。
In the second manufacturing method, as shown in FIG. 4B, the aluminum plate-
いずれの方法でも、第1積層体53内の粉末シート53b中のバインダーは、焼結の過程で消失する。
In any method, the binder in the
図3(a)に示す熱拡散板用の高熱伝導性複合材料を実際に作製した。作製した高熱伝導性複合材料は、長方形の板状母材と、板状母材の板幅方向の2箇所に埋設された2枚の板状高熱伝導部とからなる。板状母材は、板状高熱伝導部の一方の側が純アルミニウムの板状バルク体からなり、他の部分が平均粒子径が35μmの純アルミニウム粉末と、平均粒径が40μmのAl−12Si粉末の混合粉末を焼結したものである。混合粉末におけるAl−12Si粉末の含有率は10重量%である。板状母材の長さは450mm、幅(図2及び図3では高さ)は290mm、厚さは6mmである。 A high thermal conductive composite material for the thermal diffusion plate shown in FIG. The produced high heat conductive composite material is composed of a rectangular plate-shaped base material and two plate-shaped high heat conductive portions embedded in two places in the plate width direction of the plate-shaped base material. The plate-shaped base material consists of a plate-like bulk body made of pure aluminum on one side of the plate-like high heat conducting portion, and the other portion is pure aluminum powder having an average particle size of 35 μm and Al-12Si powder having an average particle size of 40 μm. The mixed powder was sintered. The content of Al-12Si powder in the mixed powder is 10% by weight. The length of the plate-shaped base material is 450 mm, the width (height in FIGS. 2 and 3) is 290 mm, and the thickness is 6 mm.
板状母材中の板状高熱伝導部は厚みが2mm、幅が80mm、長さが板状母材の長さと同じ450mmの帯状部材であり、板状母材の両表面から2mm、両側面から12mmの位置に20mmの隙間をあけて埋設されている。 The plate-like high heat conduction part in the plate-like base material is a strip-like member having a thickness of 2 mm, a width of 80 mm, and a length of 450 mm, which is the same as the length of the plate-like base material. Embedded at a position of 12 mm from the distance of 20 mm.
この板状高熱伝導部は、繊維配向シートとアルミニウム粉末焼結体層とを厚み方向に積層した積層体であり、より詳しくは、繊維配向シートとアルミニウムの可塑性粉末シートを積層して焼結したものである。繊維配向シートは、太さが1〜50μm(平均10μm)で長さが約2〜3mmの気相成長炭素繊維の密集体であり、その繊維の方向を表面に平行で且つ同一の方向に配向させた厚みが100μmオーダーの気相成長炭素繊維配向シートである。板状高熱伝導部における気相成長炭素繊維の配合率は体積比で60%である。粉末シートにおけるアルミニウム粉末は前記混合粉末である。 This plate-like high heat conduction part is a laminate in which a fiber orientation sheet and an aluminum powder sintered body layer are laminated in the thickness direction. More specifically, the fiber orientation sheet and an aluminum plastic powder sheet are laminated and sintered. Is. The fiber-oriented sheet is a dense body of vapor-grown carbon fibers having a thickness of 1 to 50 μm (average 10 μm) and a length of about 2 to 3 mm, and the direction of the fibers is parallel to the surface and oriented in the same direction. It is a vapor-grown carbon fiber oriented sheet having a thickness of the order of 100 μm. The compounding ratio of the vapor growth carbon fiber in the plate-like high heat conduction part is 60% by volume. The aluminum powder in the powder sheet is the mixed powder.
製造方法は図4(a)に示した第1の製造方法であり、焼結は放電プラズマ焼結とした。焼結温度は純アルミニウムの融点より低く、Al−12Siの融点より高い560℃とした。加熱保持時間は60分間、昇温速度は20℃/minとし、加圧力は30MPaとした。 The manufacturing method is the first manufacturing method shown in FIG. 4A, and the sintering is performed by discharge plasma sintering. The sintering temperature was 560 ° C. lower than the melting point of pure aluminum and higher than the melting point of Al-12Si. The heating and holding time was 60 minutes, the heating rate was 20 ° C./min, and the applied pressure was 30 MPa.
板状高熱伝導部の焼結前の厚み、すなわち第1積層体の厚みは約6mm、第1アルミニウム粉末層の層厚は約5.4mm、第2アルミニウム粉末層の層厚は第1積層体の厚みと同じ約6mm、板状バルク体の板厚は約3.6mmとした。焼結後に各厚さが2mmとなることは前述したとおりである。 The thickness of the plate-like high heat conductive part before sintering, that is, the thickness of the first laminate is about 6 mm, the thickness of the first aluminum powder layer is about 5.4 mm, and the thickness of the second aluminum powder layer is the first laminate. The plate thickness of the plate-like bulk body was about 3.6 mm. As described above, each thickness becomes 2 mm after sintering.
比較のために、高熱伝導性複合材料の全面に板状高熱伝導部を配置した従来のサンドイッチ構造の熱拡散板を作製した。板状複合材料の全面に板状高熱伝導部を配置した以外は上記実施例と同じである。半導体冷却性能は上記実施例1と同じであった。一方、気相成長炭素繊維の使用量は、上記実施例1に比べ、この比較例の方は約2倍に増加した。上記実施例1の経済性の高さは明らかである。 For comparison, a conventional heat diffusion plate having a sandwich structure in which a plate-like high heat conductive portion is arranged on the entire surface of a high heat conductive composite material was produced. The same as the above embodiment, except that the plate-like high heat conduction part is arranged on the entire surface of the plate-like composite material. The semiconductor cooling performance was the same as in Example 1 above. On the other hand, the amount of vapor-grown carbon fiber used was approximately doubled in this comparative example compared to Example 1 above. The high economic efficiency of Example 1 is clear.
図3(b)に示す熱拡散板用の高熱伝導性複合材料を実際に作製した。第1アルミニウム粉末層(約5.4mm厚)を板状バルク体(約3.6mm厚)に変更した以外は、実施例1と同じである。半導体冷却性能は上記実施例1と同じであった。気相成長炭素繊維の使用量も上記実施例1とほぼ同じであった。 A high thermal conductive composite material for the thermal diffusion plate shown in FIG. 3B was actually produced. Example 1 is the same as Example 1 except that the first aluminum powder layer (about 5.4 mm thick) is changed to a plate-like bulk body (about 3.6 mm thick). The semiconductor cooling performance was the same as in Example 1 above. The amount of vapor grown carbon fiber used was also substantially the same as in Example 1 above.
10 筐体
20 熱拡散板(高熱伝導性複合材料)
22 板状母材
23 板状高熱伝導部
40 半導体素子
50 ダイ
51 下パンチ
52,54 アルミニウム粉末層
53 第1積層体
55,58 板状バルク体
56 第2積層体
57 上パンチ
10
22 plate-
Claims (5)
純アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末焼結体中に繊維状炭素材料が含まれた板状複合材からなり、前記板状母材の板厚方向中間部で且つ板厚方向に直角な平面領域の一部分に埋設された板状熱伝導促進部とを具備し、
前記板状母材は、板状熱伝導促進部の片面側又は両面側が純アルミニウム又はアルミニウム合金の板状バルク体からなり、他の部分が純アルミニウム又はアルミニウム合金の粉末焼結体からなる高熱伝導性複合材料。 A plate-like base material made of pure aluminum or aluminum alloy;
A plate-shaped composite material in which a fibrous carbon material is contained in a powder sintered body of pure aluminum or an aluminum alloy, and a part of a planar region that is an intermediate portion in the plate thickness direction of the plate-like base material and is perpendicular to the plate thickness direction And a plate-like heat conduction promoting portion embedded in
The plate-like base material has a plate-like heat conduction promoting portion on one side or both sides made of a plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy and the other portion made of a powder sintered body made of pure aluminum or an aluminum alloy. Composite material.
第1のアルミニウム粉末層上の第1積層体周囲に、第1積層体と同等厚さで純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第2のアルミニウム粉末層を形成する工程と、
第1積層体及び第2のアルミニウム粉末層の上に純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状バルク体を載せて第2積層体を形成する工程と、
第2積層体を積層方向に加圧して第1積層体中及び第2積層体中のアルミニウム粉末を同時焼結する工程と、
を含む高熱伝導性複合材料の製造方法。 A first of a powder sheet formed by mixing a powder made of pure aluminum or an aluminum alloy with a binder on a partial surface of a first aluminum powder layer made of pure aluminum or an aluminum alloy, and a sheet made of a fibrous carbon material Forming a laminate;
Forming a second aluminum powder layer made of pure aluminum or an aluminum alloy with the same thickness as the first laminate around the first laminate on the first aluminum powder layer;
Forming a second laminate by placing a plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy on the first laminate and the second aluminum powder layer;
Pressurizing the second laminate in the laminating direction and simultaneously sintering the aluminum powder in the first laminate and the second laminate;
A method for producing a high thermal conductive composite material.
第1の板状バルク体上の第1積層体周囲に、第1積層体と同等厚さで純アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム粉末層を形成する工程と、
第1積層体及びアルミニウム粉末層の上に純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第2の板状バルク体を載せて第2積層体を形成する工程と、
第2積層体を積層方向に加圧して第1積層体中及び第2積層体中のアルミニウム粉末を同時焼結する工程と、
を含む高熱伝導性複合材料の製造方法。 A powder sheet formed by mixing a powder made of pure aluminum or an aluminum alloy with a binder on a partial surface of a first plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy and a sheet made of a fibrous carbon material. Forming a laminate,
Forming an aluminum powder layer made of pure aluminum or an aluminum alloy with a thickness equivalent to that of the first laminate around the first laminate on the first plate-like bulk body;
Forming a second laminate by placing a second plate-like bulk body made of pure aluminum or an aluminum alloy on the first laminate and the aluminum powder layer;
Pressurizing the second laminate in the laminating direction and simultaneously sintering the aluminum powder in the first laminate and the second laminate;
A method for producing a high thermal conductive composite material.
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