JP7427647B2 - 放熱部材 - Google Patents
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Description
金属-炭化珪素複合体の熱伝導率は、銅のそれには及ばない。しかし、その熱膨張係数は6から10ppm/Kと、銅の17ppm/Kの約半分である。よって、モジュールを構成するセラミックス回路基板と放熱板を接着する半田層部分でのクラック発生を抑制しやすく、高い信頼性が得られる傾向にある。
例えば、特許文献1に記載のように、アルミニウム-炭化珪素複合体は、(1)炭化珪素粉末に添加物等を混合する、(2)乾式プレス法、押し出し法やインジェクション法等により成形体を形成する、(3)その成形体を焼成して、炭化珪素を主成分とした多孔質の成形体(プリフォーム)を作製する、(4)このプリフォームに、非加圧含浸法や、溶湯鍛造法、ダイキャスト法などの加圧含浸法でアルミニウムを含有する金属を含浸させる、といった工程により作製することができる。
例えば、最近、従来よりも厳しいヒートサイクル条件の下でもクラック発生が抑えられることが求められている。しかし、従来技術では、熱サイクルで生じる金属部と金属-炭化珪素複合体との熱膨張係数差によって生じる熱応力が大きくなり、クラックが発生しやすいという問題があった。
すなわち、従来よりも高い耐クラック性を持ち、最近の厳しい信頼性要求を満たす金属-炭化珪素複合体ないし放熱部品が求められている。
実質的に矩形平板状である放熱部材であって、
当該放熱部材は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部と、前記複合体部とは異なる金属部とを備え、
当該放熱部材の全体の体積に対する、前記金属部の体積の割合は2.9%以上12%以下であり、
当該放熱部材の対角線の長さをLとし、当該放熱部材を一方の主面を上面として上面視したとき、前記金属部の全体積のうち40%以上が、当該放熱部材の四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在し、
前記領域Dの前記金属部を貫通する孔を有する、放熱部材、
が提供される。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、(i)同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その1つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合や、(ii)特に図2以降において、図1と同様の構成要素に改めては符号を付さない場合がある。
すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。また特に、図2から図6は、図1(a)の一部の拡大図ではあるが、説明のわかりやすさ等のため、各部位の相対的な大きさ等が必ずしも図1(a)のそれと一致しないことがある。
図1は、第1実施形態の放熱部材(放熱部材1)を説明するための模式的な図である。
図1(a)は、放熱部材1を、一方の主面を上面として上面視したときを表し、図1(b)は図1(a)のA-A'断面図である。
図1(a)に示されるように、放熱部材1は、実質的に矩形平板状である。すなわち、放熱部材1は、その一方の主面を上面として上面視したとき、実質的に矩形の平板状である。
また、放熱部材1の周縁部に、金属部5の一部が連続的に設けられていてもよい。ここで「周縁部」とは、放熱部材1の一方の主面を上面として上面視したときの短辺の長さをL1、長辺の長さをL2としたとき、短辺から放熱部材1の内側方向にL2/10以内、または、長辺から放熱部材1の内側方向にL1/10以内の領域をいう。
図2においては、矩形平板状の放熱部材1の対角線の長さをLとしている。また、放熱部材1を、その一方の主面を上面として上面視したとき、放熱部材1の四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域を「領域D」と表記している。
ここで、放熱部材1は、領域D内に存在する金属部5を貫通する孔3を有している。孔3は、通常は金属部5のみを貫通し、複合体部2を通らない。また、孔3は通常、放熱部材1の両主面間を貫くように設けられ、好ましくは放熱部材1の主面に略垂直に設けられている。孔3にネジ等の固定部材を挿通させることにより、放熱部材1を他の部品に固定することができる。
また、金属部5の全体積のうち40%以上が、領域D内に存在する。
(1)放熱部材1の全体の体積に対する金属部5の体積の割合は2.9%以上12%以下であり、
(2)その金属部5の多くの部分または全部が、放熱部材1の四隅に近い部分に存在し、
(3)そして、その四隅に近い部分の金属部5の部分に貫通孔(孔3)がある
といった特徴を有するものである。
一方、金属部5と複合体部2は、熱膨張係数が異なるところ、放熱部材1の全体の体積に対する金属部5の体積の割合が「12%以下」であることで、熱サイクルによって生じる熱応力を十分に小さくすることができる。このことは特にクラックの低減(とりわけ、複合体部2と、領域D内に存在する金属部5との界面付近におけるクラックの低減)に効果的と考えられる。
そして、複合体部2に比べて「割れにくい」「クラックが入りにくい」金属部5の部分に貫通孔(孔3)があることによっても、貫通孔周辺すなわちネジで締め付けられる部分周辺のクラックが一層低減されると考えられる(金属の展延性により、金属部5の部分にある孔3に、ネジなどからの力がかかっても、クラック発生が抑えられると考えられる)。
このメリットは、放熱部材1を他の部品にネジ等で取り付けやすくなることを意味し、生産性の向上等の点で好ましい。
例えば、前述の特許文献2の実施例では、-40℃で30分間と、125℃で30分間の熱サイクルを300回繰り返してクラックや割れの有無が無かったことが示されているが、第1実施形態の放熱部材(および後述の第2、第3実施形態の放熱部材)では、それより過酷な、-40℃で30分間と、150℃で30分間(特許文献2の実施例の条件より25℃高い)の熱サイクルを300回繰り返しても、クラックや割れを抑えうる。
ここで、厚みが「略等しい」とは、(金属部5の厚み/複合体部2の厚み)が、例えば0.8以上1.2以下、好ましくは0.9以上1.1以下であることを意味する。
補足すると、ここでの「複合体部2の厚み」は、例えば、後述の図11で説明する厚み測定で求められる厚みを採用することができる。また、「金属部5の厚み」は、金属部5が図1のように放熱部材1の上面から下面まで連続的に存在している場合には、金属部5をマイクロメータやノギスで測定する等により求めることができる。もちろん、厚みの求め方はこれらに限定されず、ある程度の精度で測定可能な任意の方法を採用することができる。
より具体的には、四隅にある4つの領域Dにおいて、含まれる金属部5の体積が一番大きい領域D中の金属部5の体積をVmaxとし、含まれる金属部5の体積が一番小さい領域D中の金属部5の体積をVminとしたとき、Vmax/Vminの値が1以上1.2以下であることが好ましい。
念のため補足すると、孔3の体積Vholeとは、2つの主面間の孔3における孔3が占める体積のことである。例えば、孔3が円柱状であり、放熱部材1の主面に略垂直に設けられている場合には、「放熱部材1の一方の主面を上面として放熱部材1を上面視したときの孔3の面積×孔3近傍の放熱部材1の厚み」の計算によりVholeを求めることができる。別の言い方として、Vholeは、放熱部材1に孔3を設けるに際し、放熱部材1から「くり抜かれた」部分の体積ということもできる。
図4は、図1(a)のαで示した部分を拡大した図(放熱部材1の四隅のうちの一つを拡大した図)である。図4において、領域D内に存在する金属部5の体積をVmetalとし、孔3の体積をVholeとしたとき、Vhole/(Vmetal+Vhole)の値が上記の数値範囲にあることが好ましい。
金属部5が、孔3の周辺または放熱部材1の四隅近辺のみに存在するのではなく、放熱部材1の外周面にも存在することで、金属部5全体として応力を均一に受け止めやすくなる。これにより、クラック等を一層低減することができる。
また、第1実施形態では、一つの領域D内に一つの孔3が設けられているが、一つの領域D内に複数の孔3が設けられていてもよい。
放熱部材1の厚みは、一例として2mm以上6mm以下、好ましくは3mm以上5mm以下である。
孔3の半径rは、一例として3mm以上12mm以下である。
金属部5は、アルミニウム、銅、マグネシウム、銀などのうちの、いずれか1種を主成分(50質量%以上)とする金属であることができる。このような金属を金属部5の素材とすることで、放熱部材1は、放熱部品として好適な熱伝導率、熱膨張係数などを備えることができる。
金属部5は、アルミニウムまたはマグネシウムを主成分とする金属であることが好ましく、アルミニウムを主成分とする金属であることがより好ましい。
また、金属部5が無機繊維を含むことにより、孔3およびその周辺の金属部5の一層の強靭化を図ることができる。
さらに、金属部5が無機繊維を含むことにより、複合体部2との熱膨張係数差を小さくでき、熱サイクルでの熱応力を一層小さくすることもできる。
特に、金属部5の主成分たる金属がアルミニウムである場合、アルミニウムとの親和性の観点から、金属部5にアルミナ繊維を含ませることが好ましい。アルミナ繊維としては、アルミナ含有量が70%以上の結晶質のアルミナ繊維であることが、アルミニウムとの親和性という理由より特に好ましい。
上記の各効果をバランスよく発現させる観点や、孔3の加工の容易性などから、無機繊維の量は、金属部5全体に対して、好ましくは3体積%以上30体積%以下、より好ましくは5体積%以上28体積%以下である。
空隙を有する炭化珪素は、例えば、平均粒子径が1μm以上300μm以下の炭化珪素粒子を一種又は二種以上準備し、これを圧縮して成形、さらに加熱焼成することで得ることができる。ここでの炭化珪素(金属を含浸する前の、空隙を有する炭化珪素の成形体)の相対密度は55%以上75%以下であることが好ましく、57%以上73%以下がより好ましく、60%以上70%以下がさらに好ましい。
炭化珪素の相対密度を55%以上75%以下とすることにより、放熱部材1の熱膨張係数を6ppm/K以上10ppm/K以下程度に設計しやすい。このような設計により、熱サイクルで発生する熱応力を一層小さくしやすい。
炭化珪素の相対密度は、金属を含浸する前の空隙を有する炭化珪素の成形体の体積中に占める炭化珪素の体積割合で定義される。
成形体の作製時には、炭化珪素の他にもバインダーを混ぜることができる。成形体中に残留するバインダーの割合は、典型的には、炭化珪素の相対密度に対して10%以下である。
これは、一つには、後述する製造方法に関係する。すなわち、炭化珪素の成形体に金属を含浸させて、複合体部2および金属部5を一括して形成すると、複合体部2に含浸される金属と、金属部5が含む金属は、同一の金属となる。要するに、複合体部2に含浸される金属と、金属部5が含む金属を同一とすることで、製造が容易になるメリットがある。
また、複合体部2に含浸される金属と、金属部5が含む金属が同一であることで、各部の熱膨張係数を揃えやすく、そして熱応力を一層低減しやすいということも言える。
放熱部材1の製造方法について説明する。当然ながら、放熱部材1の製造方法は、以下に説明する方法のみに限定されない。公知の各種手法を用いて放熱部材1を製造すればよい。
(1)切り欠き部を有し、炭化珪素を含む平板状の成形体(空隙を有する)を形成する工程
(2)成形体の切り欠き部に無機繊維を配置する工程
(3)成形体及び無機繊維に金属を含浸させて複合体部2及び金属部5を形成する工程
(4)金属が含浸した成形体を、平板状の放熱部材1の形状に切り出す工程
((1)や(2)の「切り欠き部」とは、例えば、矩形平板状の成形体において、最終的に得られる放熱部材1の金属部5に対応する部分(四隅の部分等)が欠損していることを意図している。)
上記(1)の、切り欠き部を有し、炭化珪素を含む平板状の成形体(空隙を有する)を形成する工程において、原料の炭化珪素粉末を成形する方法として、公知の乾式プレス法、湿式プレス法、押出し成型法、インジェクション法、キャスティング法、シート成形後打ち抜く方法等を用いることができる。
このとき、金属の含浸時に割れなどの異常を発生しないような強度を発現させるために、無機質または有機質のバインダーを適宜添加してもよい。高強度の成形体が得やすいため、バインダーとしてはシリカゾルが好ましい。バインダーは、体積比率で、固形分として炭化珪素100に対し20以下の添加が、相対密度の向上という理由より好ましい。
切り欠き部は、好ましくは、圧縮成形時に、所望の切り欠き部の形状を有する型枠等を用いることで形成することができる。また、切り欠き部は、板状の成形体を機械加工(切削、切断等)することでも形成できる。
焼成条件としては、不活性雰囲気中や大気中、700℃以上の温度で行うことが好ましい。ただし、大気中の場合、1100℃以上の温度で焼成すると、炭化珪素が酸化し得られる複合体の熱伝導率が低下する場合がある。よって、この温度以下で焼成することが好ましい。
成形体の相対密度を55%以上75%以下とするには、粒度の異なる炭化珪素粉末を配合することが好ましい。炭化珪素の場合、平均粒径が100μmの粉末と平均粒径が10μm又はこれより細かい粉末を混合したもの、あるいは平均粒径が60μmの粉末と平均粒径が10μm又はこれより細かい粉末を混合した粉末の使用がその一例として挙げられる。
ここで、平均粒径は、走査型電子顕微鏡(例えば日本電子社製「JSM-T200型」)と画像解析装置(例えば日本アビオニクス社製)を用い、1000個の粒子について求めた径の平均値を算出することによって求めることができる。
用いることができる無機繊維の例は前述のとおりである。よって改めての説明は省略する。
湯口付き型の形状を工夫することで、一度に複数の金属-炭化珪素複合体を得ることもできる。
例えば、アルミニウムを主成分とする金属を含浸させる場合、使用するアルミニウム合金の組成や成形体の大きさ・形状等により異なるが、550℃以上に加熱しておくことが好ましい。
また、含浸させる溶融アルミニウムまたはその合金の溶湯温度は、通常750℃以上が好ましい。アルミニウムを含有する金属が、0.1質量%以上1.5質量%以下のマグネシウムと0.1質量%以上18質量%以下のシリコンを含有する場合、温度条件は900℃以下が特に好ましい。
より具体的には、金属が含浸した形成体を室温まで冷却し、その後、湿式バンドソー等で切断することで、所望の形態の放熱部材1を得ることができる。
図7は、第2実施形態の放熱部材(放熱部材1B)を説明するための模式的な図である。
図7(a)は、放熱部材1Bを、一方の主面を上面として上面視したときを表し、図7(b)は図7(a)のB-B'断面図である。
図7(a)に示されるように、放熱部材1は、実質的に矩形平板状である。すなわち、放熱部材1は、その一方の主面を上面として上面視したとき、実質的に矩形の平板状である。
また、第二金属部5Bには、孔(孔3)が貫通している。孔3は、通常は金属部5Bのみを貫通し、複合体部2を通らない。また、孔3は通常、放熱部材1の両主面間を貫くように設けられ、好ましくは放熱部材1の主面に略垂直に設けられている。
・放熱部材1Bの周縁部には、連続的に金属部(図7(a)および図7(b)においては、第一金属部5A)が設けられていてもよい点
・放熱部材1Bにおける、金属部(図7(a)および図7(b)においては、第一金属部5Aおよび第二金属部5B)以外の部分は、通常、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部2(複合体部2)で構成される点
・放熱部材1Bの全体の体積に対する、金属部(第一金属部5Aおよび第二金属部5B)の体積の割合は、2.9%以上12%以下である点
・金属部(第一金属部5Aおよび第二金属部5B)の全体積のうち40%以上が、放熱部材1Bの四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在する点
図9は、第3実施形態の放熱部材(放熱部材1C)を説明するための模式的な図である。
図9(a)は、放熱部材1Cを、一方の主面を上面として上面視したときを表し、図9(b)は図9(a)のC-C'断面図である。
図9(a)に示されるように、放熱部材1Cは、実質的に矩形平板状である。すなわち、放熱部材1Cは、その一方の主面を上面として上面視したとき、実質的に矩形の平板状である。
すなわち、第3実施形態においては、放熱部材1Cの全体に対する、表面金属層4と金属部5を合わせた体積が、2.9%以上12%以下である。また、表面金属層4と金属部5を合わせた全体積のうち40%以上が、放熱部材1Cの四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在する。
表面金属層4の体積を金属部5の体積に含める理由は、上述のように、表面金属層4と金属部5に「境界」が無い場合があるためである。
また、表面金属層4の表面に、さらにメッキ層が存在してもよい(図9には示していない)。メッキ層は、例えばNiメッキであることができる。メッキ層の厚みは、一層あたり10μm程度、上下あわせて20μm程度とすることができる。
・放熱部材1Cの周縁部には、連続的に金属部5が設けられていてもよい点
・放熱部材1Cにおける、金属部5以外の部分(および表面金属層4以外の部分)は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部2(複合体部2)で構成されている点
製造方法について1点補足すると、表面金属層4は、第1実施形態の放熱部材1の製造方法において、前述の(3)の、成形体及び無機繊維に金属を含浸させて複合体部2及び金属部5を形成する工程、を工夫することで形成することができる。例えば、その工程(3)において、凹型および/または凸型の形態を工夫する、より具体的には、型と成形体との間に、表面金属層4に相当する「隙間」を設けるといった工夫により形成することができる。
図10は、第4実施形態の放熱部材(放熱部材1D)を説明するための模式的な図である。放熱部材1Dを、一方の主面を上面として上面視したときを表している。
放熱部材1Dは、各隅の金属部5に2つずつ、計8つの孔3(放熱部材1Dの厚み方向に設けられた貫通孔)を有している。計8つの孔3を有することで、ネジ等によって一層強固に放熱部材1Dを他の部品に固定することができる。また、ネジ4つで放熱部材を他の部品に固定する場合よりもネジ1本あたりにかかる力が分散されるため、孔3周辺のクラックや割れを一層低減できると考えられる。
・放熱部材1Dの周縁部には、連続的に金属部5が設けられていてもよい点
・放熱部材1Dにおける、金属部5以外の部分(および表面金属層4以外の部分)は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部2(複合体部2)で構成されている点
・放熱部材1Dの全体の体積に対する、金属部5の体積の割合は、2.9%以上12%以下である点
・金属部5の全体積のうち40%以上が、放熱部材1Dの四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在する点
以下、参考形態の例を付記する。
1.
実質的に矩形平板状である放熱部材であって、
当該放熱部材は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部と、前記複合体部とは異なる金属部とを備え、
当該放熱部材の全体の体積に対する、前記金属部の体積の割合は2.9%以上12%以下であり、
当該放熱部材の対角線の長さをLとし、当該放熱部材を一方の主面を上面として上面視したとき、前記金属部の全体積のうち40%以上が、当該放熱部材の四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在し、
前記領域Dの前記金属部を貫通する孔を有する、放熱部材。
2.
1.に記載の放熱部材であって、
前記領域D内に存在する前記金属部の厚みは、前記複合体部の厚みと略等しい、放熱部材。
3.
1.または2.に記載の放熱部材であって、
前記領域D内に存在する前記金属部の体積をV metal とし、前記孔の体積をV hole としたとき、V hole /(V metal +V hole )の値が0.60以下である、放熱部材。
4.
1.から3.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したときの、前記孔の半径をrとしたとき、前記孔の中心からの距離が1.3r以内の領域には前記複合体部が存在しない、放熱部材。
5.
1.から4.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したとき、当該放熱部材の四隅の頂点からの距離がL/40以内の領域には前記孔が存在しない、放熱部材。
6.
1.から5.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
前記金属部の一部は、当該放熱部材の周縁部に連続的に設けられている、放熱部材。
7.
1.から6.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したとき、
前記金属部は、当該放熱部材の周縁部の少なくとも一部を含む第一金属部と、当該放熱部材の周縁部および前記第一金属部と接していない第二金属部とを含み、
前記第二金属部は、当該放熱部材内の最も近い頂点からL/55からL/5離れて存在し、
前記第二金属部に前記孔が貫通している、放熱部材。
8.
1.から7.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
前記金属部は、アルミナまたはシリカを主成分とする無機繊維を含む、放熱部材。
9.
1.から8.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
前記炭化珪素の相対密度が55%以上75%以下である、放熱部材。
10.
1.から9.のいずれか1つに記載の放熱部材であって、
前記複合体部に含浸された金属と、前記金属部が含む金属は、同一の金属である、放熱部材。
市販の高純度炭化珪素粉末A(平均粒径:200μm)、炭化珪素粉末B(平均粒径:20μm)およびシリカゾル(日産化学社製:スノーテックス)を質量比70:40:5で配合し、攪拌混合機で1時間混合して、混合粉末を得た。
この混合粉末に10MPaの圧力をかけ、大きさ160mm×120mm×7mmで、四隅に後掲の表に示す大きさの切り欠き部を有する平板状に成形した。これを温度100℃で2時間乾燥させ、その後、大気中、900℃で2時間加熱して、炭化珪素成形体を作製した。なお、切り欠き部には、アルミニウム質短繊維(ムライト質のセラミックスファイバー、デンカ株式会社製「アルセン(登録商標)」)を、後掲の表に記載の量で充填した。
なお、得られた炭化珪素成形体を、20mmφ×7mmの形状に加工して、その寸法と質量より相対密度を求めた。相対密度は65%であった。
そして、温度800℃に加熱したアルミニウム合金(シリコンを12質量%、マグネシウムを0.5質量%含有する)の溶湯をプレス型内に流し込み、60MPaの圧力で20分以上プレスして、炭化珪素成形体にアルミニウム金属を含浸させた。
上記工程により得られた複合体を含む金属塊を、室温まで冷却し、その後、湿式バンドソーにて切断して、アルミニウム合金と炭化珪素とからなる複合体部およびアルミニウム合金の金属部を含む、170mm×130mm×5mmの平板状の、金属-炭化珪素複合体を取り出した。
(ii)実施例13においては、金属含浸前の炭化珪素成形体における切り欠き部の大きさを鑑み、切り欠き部があった場所に対応する7mm×7mmの金属部と、周縁部の+1mmの金属部とをあわせた、8mm×8mmの正方形領域の中心に、直径7.0mmの孔を設けた。
(iii)実施例14においては、実施例13と同様に、切り欠き部があった場所に対応する6.5mm×6.5mmの金属部と、周縁部の+1mmの金属部とをあわせた、7.5mm×7.5mmの正方形領域の中心に、直径7.0mmの孔を設けた。
各実施例および比較例の放熱部材を、それぞれ、四隅に直径7.0mmの穴を設けてある大きさ170mm×130mm×10mmのアルミニウム板に、ボルトとナットを用いて締めて固定した。この際、トルクレンチにて締め付けトルクを15N・mとした。
次に、それぞれのアルミニウム板を取り付けた放熱部材を、1サイクルが-40℃で30分間と150℃で30分間である熱サイクルに300回かけた。その後、アルミニウム板との固定を解除した。
そして、四隅の締め付け部(孔)周辺と、複合体部と金属部との界面付近とを、超音波探傷機(日立建機社製:FS-Line)にて測定することで、欠陥の発生有無を調べた。また、10倍ルーペを用いて表面側からクラックおよび割れの発生有無を確認した。
また、表2に、評価結果をまとめて示す。
実施例1から18の放熱部材は、他の部品に固定するための貫通孔の周囲の靱性が向上しており、また、貫通孔を形成した金属層の複合体全体に対する割合が十分に小さいこと等により、熱サイクル時の熱応力の発生が抑制されており、他の部品に固定する際や、固定後の実使用時においてもクラックや割れ等の破損が抑制される。
実施例1および2と同様にして作成した、切り欠き部が設けられた炭化珪素成形体のブロック(10枚の炭化珪素成形体、ボルトとナットで固定したもの)を、電気炉で、温度600℃に予備加熱した。これを、予め加熱しておいた内寸320mm×260mm×440mmの空隙を有するプレス型内に載置した。
その後、温度800℃に加熱した純マグネシウムの溶湯をプレス型内に流し込み、60MPaの圧力で20分間以上プレスして、炭化珪素成形体及びアルミニウム質短繊維にマグネシウムを含浸させた以外は、実施例1および2と同様にして金属の含浸や孔形成などを行い、放熱部材を製造した。そして、上記と同様の評価を行った。
Claims (11)
- 実質的に矩形平板状である放熱部材であって、
当該放熱部材は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部と、前記複合体部とは異なる金属部とを備え、
当該放熱部材の全体の体積に対する、前記金属部の体積の割合は12%以下であり、
当該放熱部材の対角線の長さをLとし、当該放熱部材を一方の主面を上面として上面視したとき、前記金属部の全体積のうち40%以上が、当該放熱部材の四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在し、
前記領域Dの前記金属部を貫通する孔を有し、
前記領域D内に存在する前記金属部の体積をVmetalとし、前記孔の体積をVholeとしたとき、Vhole/(Vmetal+Vhole)の値が0.60以下であり、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したとき、
前記金属部は、当該放熱部材の周縁部の少なくとも一部を含む第一金属部と、当該放熱部材の周縁部および前記第一金属部と接していない第二金属部とを含み、
前記第二金属部は、当該放熱部材内の最も近い頂点からL/55からL/5離れて存在し、
前記第二金属部に前記孔が貫通している、放熱部材。 - 実質的に矩形平板状である放熱部材であって、
当該放熱部材は、空隙を有する炭化珪素に金属が含浸された複合体部と、前記複合体部とは異なる金属部とを備え、
当該放熱部材の全体の体積に対する、前記金属部の体積の割合は12%以下であり、
当該放熱部材の対角線の長さをLとし、当該放熱部材を一方の主面を上面として上面視したとき、前記金属部の全体積のうち40%以上が、当該放熱部材の四隅のいずれかの頂点から距離L/6の領域D内に存在し、
前記領域Dの前記金属部を貫通する孔を有し、
前記領域D内に存在する前記金属部の体積をV metal とし、前記孔の体積をV hole としたとき、V hole /(V metal +V hole )の値が0.3以上0.60以下である、放熱部材。 - 請求項1または2に記載の放熱部材であって、
前記領域D内に存在する前記金属部の厚みは、前記複合体部の厚みと略等しい、放熱部材。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したときの、前記孔の半径をrとしたとき、前記孔の中心からの距離が1.3r以内の領域には前記複合体部が存在しない、放熱部材。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したとき、当該放熱部材の四隅の頂点からの距離がL/40以内の領域には前記孔が存在しない、放熱部材。 - 請求項2に記載の放熱部材であって、
前記金属部の一部は、当該放熱部材の周縁部に連続的に設けられている、放熱部材。 - 請求項2に記載の放熱部材であって、
当該放熱部材の一方の主面を上面として当該放熱部材を上面視したとき、
前記金属部は、当該放熱部材の周縁部の少なくとも一部を含む第一金属部と、当該放熱部材の周縁部および前記第一金属部と接していない第二金属部とを含み、
前記第二金属部は、当該放熱部材内の最も近い頂点からL/55からL/5離れて存在し、
前記第二金属部に前記孔が貫通している、放熱部材。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の放熱部材であって、
前記金属部は、アルミナまたはシリカを主成分とする無機繊維を含む、放熱部材。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の放熱部材であって、
前記炭化珪素の相対密度が55%以上75%以下である、放熱部材。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の放熱部材であって、
前記複合体部に含浸された金属と、前記金属部が含む金属は、同一の金属である、放熱部材。 - 請求項1に記載の放熱部材であって、
Vhole/(Vmetal+Vhole)の値が0.1以上である、放熱部材。
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