JP6452969B2 - アルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、従来の炭化珪素質複合体の熱伝導率は、いずれも室温下でたかだか200W/mK程度であり、銅のそれ(400W/mK)には及ばず、さらなる高熱伝導率を有する炭化珪素質複合体が望まれていた。
本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体では、全炭化珪素粒子に対する80μm以上800μm以下の粒径を有する粒子の量を60質量%以上75質量%未満とすることにより、230W/mK以上の熱伝導率を発現させることができる。
前記の粒径が80μm以上であることにより、目的とする230W/mK以上の熱伝導率を得ることが容易となる。また、55質量%未満であると、たとえ複合体中の炭化珪素含有量自体を大きくできても、本発明の目的を達成できない。
本実施形態において、アルミニウム合金としては、炭化珪素質複合体を作製する際に通常使用されている珪素含有アルミニウム合金、珪素とマグネシウムを含有するアルミニウム合金並びにマグネシウム含有アルミニウム合金が挙げられる。この中で、溶融金属の融点が低く作業性のよいことから珪素とマグネシウムを含有するアルミニウム合金が好ましく、また得られる複合体の熱伝導率向上の面からはマグネシウム含有アルミニウム合金が好ましく選択される。
さらに、0.5質量%以上1.6質量%以下では、25℃での熱伝導率が230W/mK以上であり、1.6質量%以上2.5質量%以下では25℃での熱伝導率が240W/mK以上であるためより好ましい。
本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体を作製するには、全炭化珪素粒子中の80μm以上800μm以下の粒径を有する粒子が60質量%以上75質量%以下で、8μm以上80μm未満の粒径を有する粒子が20質量%以上30質量%以下で、8μm未満の粒径を有する粒子が5質量%以上10質量%以下となるように構成された炭化珪素粉末を用いて、炭化珪素の充填度(或いは相対密度)が60体積%以上の多孔質成形体を得て、該多孔質成形体にアルミニウム合金を、従来公知の含浸方法を適用して、含浸すればよい。
このような種々の処理を施しても、含浸直前におけるプリフォ−ムが、全炭化珪素粒子中の80μm以上800μm以下の粒径を有する粒子が60質量%以上75質量%以下で、8μm以上80μm未満の粒径を有する粒子が20質量%以上30質量%以下で、8μm未満の粒径を有する粒子が5質量%以上10質量%以下から構成され、炭化珪素の充填度が60体積%以上である構成が保たれていれば良い。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末65質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末10質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を8.9質量%、水を12質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。このスラリ−を石膏型に流し込み放置した後、脱型・乾燥し成形体を得た。この成形体を空気中、1000℃で4時間焼成しプリフォ−ムとした。
また、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が10質量%となるように、南興セラミックス社製GC‐#500、屋久島電工製GC‐1000F及び南興セラミックス社製GC‐#4000を13.5:16.5:5.0の配合率で混合した粉末を用いた。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末65質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末26質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末9質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を11.6質量%、水を9質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。
また、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が26質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が9質量%となるように、南興セラミックス社製GC‐#500、屋久島電工製GC‐1000F及びGMF‐4Sを13.5:16.5:5.0の配合率で混合した粉末を用いた。
実施例1と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末65質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末10質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を12.0質量%、水を9質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。
また、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が10質量%となるように、南興セラミックス社製GC‐#500、屋久島電工製GC‐1000F及び南興セラミックス社製GC‐#4000を13.5:16.5:5.0の配合率で混合した粉末を用いた。実施例1と同じ方法でプリフォームを作製した。
アルミニウム合金を珪素12質量%、マグネシム1.2質量%を含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例3と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
アルミニウム合金を珪素12質量%、マグネシム1.6質量%を含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例3と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製NG‐F80を用いた。
また、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が10質量%となるように、南興セラミックス社製GC‐#500、屋久島電工製GC‐1000F及び南興セラミックス社製GC‐#6000を13.5:16.5:5.0の配合率で混合した粉末を用いた。
コロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を6質量%秤量し、スラリ−を調整した以外実施例3と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末60質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末30質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末10質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を12質量%、水を9質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。
実施例1と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末75質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末25質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末5質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を12質量%、水を9質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。
実施例1と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表1に示す。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末70質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末20質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末10質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を12質量%、水を9質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。
また、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が20質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末が10質量%となるように、大平洋ランダム社製GC‐#800、大平洋ランダム社製GC‐#6000を20:10の配合率で混合した。
実施例1と同じ方法でプリフォームを作製した。アルミニウム合金は、珪素12質量%、マグネシム1.6質量%である。
アルミニウム合金を珪素12質量%、マグネシム2.1質量%含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例8と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。
80μm以上800μm以下の粒径を有する炭化珪素粉末55質量%、8μm以上80μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末40質量%、8μm未満の粒径を有する炭化珪素粉末5質量%及びコロイダルシリカ(日産化学社製スノーテックスO、固形物を20質量%含有)を12質量%、水を12質量%秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。このスラリ−を石膏型に流し込み放置した後、脱型・乾燥し成形体を得た。この成形体を空気中、1000℃で4時間焼成しプリフォ−ムとした。
Claims (4)
- 多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸してなるアルミニウム−炭化珪素質複合体であって、
該複合体中の炭化珪素の割合が60体積%以上69.6体積%以下であり、
粒径が80μm以上800μm以下である炭化珪素を60質量%以上75質量%以下含有し、
粒径が8μm以上粒径80μm未満である炭化珪素を20質量%以上30質量%以下含有し、
粒径が8μm未満である炭化珪素を5質量%以上10質量%以下含有し、前記アルミニウム合金が、10〜14質量%の珪素と、0.5〜2.5質量%のマグネシウムを含有してなることを特徴とするアルミニウム−炭化珪素質複合体。 - 25℃での熱伝導率が230W/mK以上であることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体。
- 25℃ないし150℃における熱膨張係数が7.0ppm/K以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体。
- 異なる粒度分布を有する3種以上の炭化珪素粉末を配合した原料粉末に、無機バインダーを添加し、成形工程及び焼成工程を経ることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体の製造方法。
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