JPH07115214B2 - 多芯構造複合材料の製造方法 - Google Patents
多芯構造複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH07115214B2 JPH07115214B2 JP63295264A JP29526488A JPH07115214B2 JP H07115214 B2 JPH07115214 B2 JP H07115214B2 JP 63295264 A JP63295264 A JP 63295264A JP 29526488 A JP29526488 A JP 29526488A JP H07115214 B2 JPH07115214 B2 JP H07115214B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- clad
- composite
- core
- core structure
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 100
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 120
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 103
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 4
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 4
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910020598 Co Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002519 Co-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018106 Ni—C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018499 Ni—F Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000886 hydrostatic extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
- H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12486—Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路の放熱用基板材料等として用い
られる多芯構造のクラッド複合材料を製造する多芯構造
複合材料の製造方法に関する。
られる多芯構造のクラッド複合材料を製造する多芯構造
複合材料の製造方法に関する。
一般に、半導体素子及び半導体集積回路の放熱用基板材
料には、熱放射性（熱伝導性）が良好であり、更に、熱
膨張係数が半導体素子等のパッケージ構成材料、回路基
板の熱膨張係数と近似していること、また、軽量で機械
加工性がよく、安価であること等が要求されている。そ
して、これらの要求特性を満足する材料として、Cu
（銅）、Mo（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ni-F
e合金、Ni-Co-Fe合金、Al（アルミニウム）、Si（シリ
コン）等の組立材又はこれらの複合体が考えられる。
料には、熱放射性（熱伝導性）が良好であり、更に、熱
膨張係数が半導体素子等のパッケージ構成材料、回路基
板の熱膨張係数と近似していること、また、軽量で機械
加工性がよく、安価であること等が要求されている。そ
して、これらの要求特性を満足する材料として、Cu
（銅）、Mo（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ni-F
e合金、Ni-Co-Fe合金、Al（アルミニウム）、Si（シリ
コン）等の組立材又はこれらの複合体が考えられる。
ところが、前記放熱用基板としての組立材は、ユーザー
側において、数種類の素材を組み立てるために、その組
み立てが厄介であること、数種類の素材からなるために
熱抵抗が一定レベルより小さくできないこと、更に、各
々の素材は異なる熱膨張係数を有するので接合面積を大
きくできないこと等、パッケージの設計・製造・熱抵抗
特性の面で大きな制約を受けるのであまり一般的に用い
られない。
側において、数種類の素材を組み立てるために、その組
み立てが厄介であること、数種類の素材からなるために
熱抵抗が一定レベルより小さくできないこと、更に、各
々の素材は異なる熱膨張係数を有するので接合面積を大
きくできないこと等、パッケージの設計・製造・熱抵抗
特性の面で大きな制約を受けるのであまり一般的に用い
られない。
従って、放熱用基板として用いられているのはほとんど
が複合体である。そしてこの複合体は以下に述べる板ク
ラッド法又は粉末焼結法で製造されている。
が複合体である。そしてこの複合体は以下に述べる板ク
ラッド法又は粉末焼結法で製造されている。
まず、板クラッド法は熱伝導率が大きく、且つ、熱膨張
係数の大きな材料（例えばCu等）と熱伝導率が小さく、
且つ、熱膨張係数の小さな材料（例えばNi-Fe合金,Ni-C
o-Fe合金等）との組み合わせによる二層以上の多層の板
状素材を積層圧接する方法である。この方法は工業的に
大量生産が可能であり、比較的安価に大面積の基板を得
ることができる反面、複合体の特性に異方性を生じ、ま
た接合し難いので、このことを考慮する必要がある。即
ち、熱伝導率は表面に対して平面方向には良好である
が、板厚方向には悪くなる傾向にある。また、複数枚上
下に接合された多層の板状素材においては、熱膨張係数
が平面方向には低いが板厚方向には高くなる傾向にあ
る。従って、多層の板状素材上に搭載された半導体素子
にクラック剥離が生じたり、リーク不良が起こって半導
体素子そのものの機能、寿命を落とすことが考えられる
ので好ましくない。
係数の大きな材料（例えばCu等）と熱伝導率が小さく、
且つ、熱膨張係数の小さな材料（例えばNi-Fe合金,Ni-C
o-Fe合金等）との組み合わせによる二層以上の多層の板
状素材を積層圧接する方法である。この方法は工業的に
大量生産が可能であり、比較的安価に大面積の基板を得
ることができる反面、複合体の特性に異方性を生じ、ま
た接合し難いので、このことを考慮する必要がある。即
ち、熱伝導率は表面に対して平面方向には良好である
が、板厚方向には悪くなる傾向にある。また、複数枚上
下に接合された多層の板状素材においては、熱膨張係数
が平面方向には低いが板厚方向には高くなる傾向にあ
る。従って、多層の板状素材上に搭載された半導体素子
にクラック剥離が生じたり、リーク不良が起こって半導
体素子そのものの機能、寿命を落とすことが考えられる
ので好ましくない。
また、粉末焼結法には、混合焼結法と溶浸法とがある。
混合焼結法は、複合化しようとする金属の粉体（例え
ば、銅とタングステン）を混ぜ合わせて同時に焼結し固
める方法である。これは同一の銅比率であれば後述する
溶浸法のものよりも熱膨張係数が大きくなって好ましく
ない。溶浸法はタングステン（Ｗ）粉末をプレスして焼
結し、微細な空孔が均一、且つ、自由に分布した多孔質
体を形成し、この多孔質体に溶融した銅（Cu）を含浸さ
せることにより連結体化した複合体とする製造方法（特
開昭59-141247号）である。この製造方法によればＷがC
uの熱膨張を拘束することによって適当な熱膨張係数を
得ることができる。また、放熱基板として用いられるCu
−Ｗ複合体は低熱膨張であり、高熱伝導であって好まし
いので一般的に溶浸法で製造されている。しかし、高価
であること、比重が大きく加工が難しいことで、用途に
制約があること等の問題がある。
混合焼結法は、複合化しようとする金属の粉体（例え
ば、銅とタングステン）を混ぜ合わせて同時に焼結し固
める方法である。これは同一の銅比率であれば後述する
溶浸法のものよりも熱膨張係数が大きくなって好ましく
ない。溶浸法はタングステン（Ｗ）粉末をプレスして焼
結し、微細な空孔が均一、且つ、自由に分布した多孔質
体を形成し、この多孔質体に溶融した銅（Cu）を含浸さ
せることにより連結体化した複合体とする製造方法（特
開昭59-141247号）である。この製造方法によればＷがC
uの熱膨張を拘束することによって適当な熱膨張係数を
得ることができる。また、放熱基板として用いられるCu
−Ｗ複合体は低熱膨張であり、高熱伝導であって好まし
いので一般的に溶浸法で製造されている。しかし、高価
であること、比重が大きく加工が難しいことで、用途に
制約があること等の問題がある。
更に、Ｗ又はMo,Cu,Ni（ニッケル）の比率を調節するこ
とによって実質的に放熱用基板材料の熱膨張係数と半導
体素子の熱膨張係数とを一致させうる合金材（特開昭62
-294147号）が提案されている。しかし、Mo,W等の高融
点材料は高価であり、且つ加工が難しいので、これらの
高融点材料を主体とする半導体集積回路の放熱用基板材
料は高価になり、加工が困難になるといった問題点があ
る。
とによって実質的に放熱用基板材料の熱膨張係数と半導
体素子の熱膨張係数とを一致させうる合金材（特開昭62
-294147号）が提案されている。しかし、Mo,W等の高融
点材料は高価であり、且つ加工が難しいので、これらの
高融点材料を主体とする半導体集積回路の放熱用基板材
料は高価になり、加工が困難になるといった問題点があ
る。
上述のような問題点を解決し、更に、熱伝導性を向上さ
せるものとして、例えば特開昭61-208899号公報に開示
された放熱用基板材料及び特開昭63-14829号公報に開示
された放熱用基板の製造方法が提案されている。これら
は、芯線に高熱伝導材料のAl,Cu,Ag（銀）又はその合金
を用い、高温でも抗張力が高く、熱膨張係数が低い金属
を巻き付けた線材複数本から構成される放熱用基板材料
とその製造方法である。この放熱用基板材料はMo等の使
用量を減らすことができて、幾分安価なものにはなる
が、それでも不充分である。また軸線方向と軸線に対し
て直角な方向との熱膨張係数の差が大きいために、製品
としての信頼性が劣るといった問題点がある。
せるものとして、例えば特開昭61-208899号公報に開示
された放熱用基板材料及び特開昭63-14829号公報に開示
された放熱用基板の製造方法が提案されている。これら
は、芯線に高熱伝導材料のAl,Cu,Ag（銀）又はその合金
を用い、高温でも抗張力が高く、熱膨張係数が低い金属
を巻き付けた線材複数本から構成される放熱用基板材料
とその製造方法である。この放熱用基板材料はMo等の使
用量を減らすことができて、幾分安価なものにはなる
が、それでも不充分である。また軸線方向と軸線に対し
て直角な方向との熱膨張係数の差が大きいために、製品
としての信頼性が劣るといった問題点がある。
近年、IC,LSI,VLSI等に使われている各種の基板をいか
に冷却するかが課題となっており、各種基板に金属製放
熱用基板材料を接合して放熱を行う半導体素子用基板の
冷却方法が採用されている。ところが、上述したような
従来の放熱用基板材料を使用したものにおいては高価で
あり、且つ加工が困難であること、また、安価なものに
おいては、熱膨張係数、熱伝導率に異方性があること、
比重が大きいこと、回路組立時の素子及びセラミック等
への整合生が良くないこと等の問題があるために、必ず
しも適正なものではなかった。
に冷却するかが課題となっており、各種基板に金属製放
熱用基板材料を接合して放熱を行う半導体素子用基板の
冷却方法が採用されている。ところが、上述したような
従来の放熱用基板材料を使用したものにおいては高価で
あり、且つ加工が困難であること、また、安価なものに
おいては、熱膨張係数、熱伝導率に異方性があること、
比重が大きいこと、回路組立時の素子及びセラミック等
への整合生が良くないこと等の問題があるために、必ず
しも適正なものではなかった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは多層構造クラッド複合芯材同士を相
互の間に隙間を生じさせることなく、且つ相互に接合力
を阻害する化合物を生ぜしめることなく強固に拡散接合
せしめた多芯構造複合材料の製造方法を提供するにあ
る。
目的とするところは多層構造クラッド複合芯材同士を相
互の間に隙間を生じさせることなく、且つ相互に接合力
を阻害する化合物を生ぜしめることなく強固に拡散接合
せしめた多芯構造複合材料の製造方法を提供するにあ
る。
本発明に係る放熱基板用の多芯構造複合材料の製造方法
は、多芯構造のクラッド複合材料を製造する方法におい
て、円形断面の２層以上の多層構造クラッド複合芯材を
製造し、この多層構造クラッド複合芯材の外径（ｄ）と
金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12以上となる範囲でこ
の多層構造クラッド複合芯材を金属管の内側に複数本稠
密充填して多芯構造の複合ビレットを形成し、この複合
ビレットを加熱して減面率20％以上の熱間加工によって
芯材同士を直接拡散接合することを特徴とする。
は、多芯構造のクラッド複合材料を製造する方法におい
て、円形断面の２層以上の多層構造クラッド複合芯材を
製造し、この多層構造クラッド複合芯材の外径（ｄ）と
金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12以上となる範囲でこ
の多層構造クラッド複合芯材を金属管の内側に複数本稠
密充填して多芯構造の複合ビレットを形成し、この複合
ビレットを加熱して減面率20％以上の熱間加工によって
芯材同士を直接拡散接合することを特徴とする。
また前記多層構造複合芯材の製造は、金属管に金属棒を
嵌合して２層以上の多層構造のクラッド素材を組み立
て、その後にこのクラッド素材を加熱して、３個以上の
ロールを有する傾斜圧延機で熱間傾斜圧延して延伸する
とともに、多層構造クラッド構成材料同士を直接拡散接
合させた多層のクラッド材を形成し、次にこの多層クラ
ッド材に縮径加工を施して円形断面の多層構造クラッド
複合芯材を製造することを特徴とする。
嵌合して２層以上の多層構造のクラッド素材を組み立
て、その後にこのクラッド素材を加熱して、３個以上の
ロールを有する傾斜圧延機で熱間傾斜圧延して延伸する
とともに、多層構造クラッド構成材料同士を直接拡散接
合させた多層のクラッド材を形成し、次にこの多層クラ
ッド材に縮径加工を施して円形断面の多層構造クラッド
複合芯材を製造することを特徴とする。
上述のように多層構造クラッド複合芯材をD/d≧12の条
件の金属管に稠密充填し、減面率20％以上で熱間加工す
ることで芯材はその断面が略六角形状となり、芯材同士
を化合物を介在させることなく直接拡散接合できる。
件の金属管に稠密充填し、減面率20％以上で熱間加工す
ることで芯材はその断面が略六角形状となり、芯材同士
を化合物を介在させることなく直接拡散接合できる。
以下、本発明に係る多芯構造複合材料の製造方法を図面
に示す実施例に基づいて説明する。
に示す実施例に基づいて説明する。
本発明は、第２図に示す内層材11と筒形状の外層材12と
を備えた多層クラッド素材10から円形断面の多層構造ク
ラッド複合芯材16を製造し、この多層構造クラッド複合
芯材の外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12
以上となる範囲でこの多層構造クラッド複合芯材16を第
１図に示すように、金属管21の内側に数本から数千本を
稠密充填して多芯構造の複合ビレット20を形成し、この
複合ビレット20を所定の温度に加熱して減面率20％以上
で熱間加工することによってこの多層構造クラッド複合
芯材16同士を第３図に示すように、略六角形形状となし
て、拡散接合させて多芯構造複合材料を製造する方法で
ある。
を備えた多層クラッド素材10から円形断面の多層構造ク
ラッド複合芯材16を製造し、この多層構造クラッド複合
芯材の外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12
以上となる範囲でこの多層構造クラッド複合芯材16を第
１図に示すように、金属管21の内側に数本から数千本を
稠密充填して多芯構造の複合ビレット20を形成し、この
複合ビレット20を所定の温度に加熱して減面率20％以上
で熱間加工することによってこの多層構造クラッド複合
芯材16同士を第３図に示すように、略六角形形状となし
て、拡散接合させて多芯構造複合材料を製造する方法で
ある。
以下、本実施例にあっては、多層クラッド素材10として
２層のクラッド素材10について説明する。
２層のクラッド素材10について説明する。
第４図は、本発明方法による主要な製造工程を示すブロ
ック図であって、金属棒からなる内層材11と、内層材11
とは異なる材質である金属管等からなる外層材12とから
成る２層クラッド素材10を組み立てる工程Ａと、組み立
てた２層クラッド素材10を所定温度に加熱する工程Ｂ
と、加熱した２層クラッド素材を３個以上のコーン型ロ
ールを有する傾斜圧延機で熱間延伸圧延する工程Ｃと、
熱間延伸圧延した２層クラッド材15をダイスを用いて伸
線する工程Ｄと、伸線されて外径がｄに縮径された多層
構造クラッド複合芯材16を金属管の内径がＤでD/dが12
以上となる範囲で金属管21に数本から数千本を稠密充填
して、多芯構造の複合ビレット20を組み立てる工程Ｅ
と、組み立てた複合ビレット20を所定温度に加熱する工
程Ｆと、加熱した複合ビレット20を減面率20％以上で熱
間加工する工程Ｇからなるものである。
ック図であって、金属棒からなる内層材11と、内層材11
とは異なる材質である金属管等からなる外層材12とから
成る２層クラッド素材10を組み立てる工程Ａと、組み立
てた２層クラッド素材10を所定温度に加熱する工程Ｂ
と、加熱した２層クラッド素材を３個以上のコーン型ロ
ールを有する傾斜圧延機で熱間延伸圧延する工程Ｃと、
熱間延伸圧延した２層クラッド材15をダイスを用いて伸
線する工程Ｄと、伸線されて外径がｄに縮径された多層
構造クラッド複合芯材16を金属管の内径がＤでD/dが12
以上となる範囲で金属管21に数本から数千本を稠密充填
して、多芯構造の複合ビレット20を組み立てる工程Ｅ
と、組み立てた複合ビレット20を所定温度に加熱する工
程Ｆと、加熱した複合ビレット20を減面率20％以上で熱
間加工する工程Ｇからなるものである。
以下、上述した各工程について詳細に説明する。
まず、２層クラッド素材10の組立工程について説明す
る。第２図は本発明に使用する２層クラッド素材10の製
作過程のものを一部断面図を含めて示した側面図であ
る。
る。第２図は本発明に使用する２層クラッド素材10の製
作過程のものを一部断面図を含めて示した側面図であ
る。
高い熱伝導率を有する金属（例えばCu）からなる内層材
11と、低い熱膨張係数を有する金属（例えばNi-Fe合金
又はNi-Co-Fe合金）からなる筒状の外層材12とを用意し
て、これらの両金属材料を脱脂、清浄した後に、内層材
11を外層材12内に挿入し、その両端を外層材12と同じ材
質からなる蓋材13で溶接によって密閉した後、あらかじ
め片端の蓋体13に取り付けられている脱気管14によって
外層材12の内部を１×10-1Torr以下の真空度になるまで
脱気を行い、その後に、この脱気管14の一部を圧着密閉
させて、上記真空度を維持した状態の２層クラッド素材
10を製作する。尚、真空度を１×10-1Torr以下とした理
由は、この真空度を超えると後工程の熱間傾斜圧延にお
いて内層材11と外層材12との界面に酸化物が生成されて
接合強度が極端に低下するからである。また、内層材11
と外層材12との間に、他の金属を中間材として介在させ
ることによって３層以上の多層構造のクラッド素材とす
ることもできる。
11と、低い熱膨張係数を有する金属（例えばNi-Fe合金
又はNi-Co-Fe合金）からなる筒状の外層材12とを用意し
て、これらの両金属材料を脱脂、清浄した後に、内層材
11を外層材12内に挿入し、その両端を外層材12と同じ材
質からなる蓋材13で溶接によって密閉した後、あらかじ
め片端の蓋体13に取り付けられている脱気管14によって
外層材12の内部を１×10-1Torr以下の真空度になるまで
脱気を行い、その後に、この脱気管14の一部を圧着密閉
させて、上記真空度を維持した状態の２層クラッド素材
10を製作する。尚、真空度を１×10-1Torr以下とした理
由は、この真空度を超えると後工程の熱間傾斜圧延にお
いて内層材11と外層材12との界面に酸化物が生成されて
接合強度が極端に低下するからである。また、内層材11
と外層材12との間に、他の金属を中間材として介在させ
ることによって３層以上の多層構造のクラッド素材とす
ることもできる。
次に、加熱工程Ｂについて説明すると、上述の組立工程
を経て得られた２層クラッド素材10は、内層材11,外層
材12（中間材がある場合は中間材）の融点及びこれらの
金属間化合物の融点より低い温度に加熱される。
を経て得られた２層クラッド素材10は、内層材11,外層
材12（中間材がある場合は中間材）の融点及びこれらの
金属間化合物の融点より低い温度に加熱される。
次に、傾斜圧延機による延伸圧延工程Ｃについて説明す
る。
る。
熱間延伸圧延には第5,6,7図に示す如き３個以上のコー
ン型ロールを有する傾斜圧延機を用いて延伸圧延を行
う。２個のロールを有する傾斜圧延機では、所謂マンネ
スマン破壊現象が生じ、圧延材中心部に割れが発生する
からである。傾斜圧延機としては交叉型の傾斜圧延機を
用いるのが望ましい。
ン型ロールを有する傾斜圧延機を用いて延伸圧延を行
う。２個のロールを有する傾斜圧延機では、所謂マンネ
スマン破壊現象が生じ、圧延材中心部に割れが発生する
からである。傾斜圧延機としては交叉型の傾斜圧延機を
用いるのが望ましい。
第５図は本発明に使用する傾斜圧延機４による圧延状態
を示す正面図、第６図は第５図のVI-VI線による断面
図、第７図は第５図のVII-VII線方向からみた側面図で
ある。傾斜圧延機４はパスライン周りに臨んで３個のコ
ーン型ロール1,2,3を有し、３個のロール1,2,3は２層ク
ラッド素材10の出側端寄りの位置にコージ部1a,2a,3aを
備え、コージ部1a,2a,3aを境にして２層クラッド素材10
の入側は軸端に向けて漸次直径を縮小され、また出側は
拡大されて円錐台形をなす入口面1b,2b,3b及び出口面1
c,2c,3cを備えており、出口面1c,2c,3cはパスラインと
の距離をコージ部1a,2a,3aとパスラインＸ−Ｘとの距離
に一致させている。このようなコーン型のロール1,2,3
はいずれもその入口面1b,2b,3bを２層クラッド素材10の
移動方向上流側に位置させた状態とし、また軸心線にＹ
−Ｙと、コージ部1a,2a,3aを含む平面との交点Ｏ（以下
ロール設定中心という）を、２層クラッド素材10のパス
ラインＸ−Ｘと直交する同一平面上にてパスラインＸ−
Ｘ周りに略等間隔に位置せしめて配設されている。そし
て各ロール1,2,3の軸心線Ｙ−Ｙはロール設定中心Ｏ回
りに、２層クラッド素材10のパスラインＸ−Ｘとの関係
において、第5,6図に示すように前方の軸端がパスライ
ンＸ−Ｘに向けて接近するよう交叉角γだけ交叉（傾
斜）せしめられ、且つ、第６図，第７図に示すように前
方の軸端が２層クラッド素材10の周方向の同じ側に向け
て傾斜角βだけ傾斜せしめられている。
を示す正面図、第６図は第５図のVI-VI線による断面
図、第７図は第５図のVII-VII線方向からみた側面図で
ある。傾斜圧延機４はパスライン周りに臨んで３個のコ
ーン型ロール1,2,3を有し、３個のロール1,2,3は２層ク
ラッド素材10の出側端寄りの位置にコージ部1a,2a,3aを
備え、コージ部1a,2a,3aを境にして２層クラッド素材10
の入側は軸端に向けて漸次直径を縮小され、また出側は
拡大されて円錐台形をなす入口面1b,2b,3b及び出口面1
c,2c,3cを備えており、出口面1c,2c,3cはパスラインと
の距離をコージ部1a,2a,3aとパスラインＸ−Ｘとの距離
に一致させている。このようなコーン型のロール1,2,3
はいずれもその入口面1b,2b,3bを２層クラッド素材10の
移動方向上流側に位置させた状態とし、また軸心線にＹ
−Ｙと、コージ部1a,2a,3aを含む平面との交点Ｏ（以下
ロール設定中心という）を、２層クラッド素材10のパス
ラインＸ−Ｘと直交する同一平面上にてパスラインＸ−
Ｘ周りに略等間隔に位置せしめて配設されている。そし
て各ロール1,2,3の軸心線Ｙ−Ｙはロール設定中心Ｏ回
りに、２層クラッド素材10のパスラインＸ−Ｘとの関係
において、第5,6図に示すように前方の軸端がパスライ
ンＸ−Ｘに向けて接近するよう交叉角γだけ交叉（傾
斜）せしめられ、且つ、第６図，第７図に示すように前
方の軸端が２層クラッド素材10の周方向の同じ側に向け
て傾斜角βだけ傾斜せしめられている。
交叉角γ及び傾斜角βは０°＜γ＜15°、３°＜β＜20
°及び５°＜γ＋β＜30°を満足するように設定する。
°及び５°＜γ＋β＜30°を満足するように設定する。
各ロール1,2,3は図示しない駆動源に連繋されており、
第５図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、これら
のロール間に噛み込まれた熱間の２層クラッド素材10は
その軸心線周りに回転駆動されつつ軸長方向に移動され
る、所謂螺進移動せしめられつつ延伸圧延される。
第５図に矢符で示す如く同方向に回転駆動され、これら
のロール間に噛み込まれた熱間の２層クラッド素材10は
その軸心線周りに回転駆動されつつ軸長方向に移動され
る、所謂螺進移動せしめられつつ延伸圧延される。
２層クラッド素材10はロール間を螺進移動せしめられる
間に、第６図に示す如くロールバイト部Ｒにて外径を絞
られて、例えば最大減面率が80〜90％に及ぶ高圧下を受
け、２層クラッド素材10の圧下面Ｕが円錐台形状に成形
された後、コージ部1a,2a,3a、出口面1c,2c,3cにて円形
断面の２層クラッド材15に加工される。
間に、第６図に示す如くロールバイト部Ｒにて外径を絞
られて、例えば最大減面率が80〜90％に及ぶ高圧下を受
け、２層クラッド素材10の圧下面Ｕが円錐台形状に成形
された後、コージ部1a,2a,3a、出口面1c,2c,3cにて円形
断面の２層クラッド材15に加工される。
本発明において、２層クラッド素材11を延伸圧延して２
層クラッド材15を得るのに、３個以上のコーン型ロール
を有する傾斜圧延機を採用する理由は次の通りである。
層クラッド材15を得るのに、３個以上のコーン型ロール
を有する傾斜圧延機を採用する理由は次の通りである。
この傾斜圧延機を用いた傾斜圧延の他の熱間延伸加工法
としては、鍛造、孔型圧延、静水圧押出し等があるが、
これらは接合界面の接合強度及び外層材の均一性におい
て、上述の傾斜圧延と比較すれば劣っているばかりでな
く、外層材と内層材との変形抵抗差が大きい場合は両材
料の間に未接合部分が残るといった問題がある。このよ
うに、２層クラッド材15において、完全に接合がなされ
ていなければ、多芯構造複合材料24にしたときにもやは
り未接合部分が残ることになる。このように多芯構造複
合材料24に未接合部分があると、これを放熱用基板材料
として用いた場合に、この未接合部分が原因でIC,LSI,V
LSI等においての気密性が保持できなくなる。
としては、鍛造、孔型圧延、静水圧押出し等があるが、
これらは接合界面の接合強度及び外層材の均一性におい
て、上述の傾斜圧延と比較すれば劣っているばかりでな
く、外層材と内層材との変形抵抗差が大きい場合は両材
料の間に未接合部分が残るといった問題がある。このよ
うに、２層クラッド材15において、完全に接合がなされ
ていなければ、多芯構造複合材料24にしたときにもやは
り未接合部分が残ることになる。このように多芯構造複
合材料24に未接合部分があると、これを放熱用基板材料
として用いた場合に、この未接合部分が原因でIC,LSI,V
LSI等においての気密性が保持できなくなる。
従って、両材料間の接合が完全にでき、接合界面の接合
強度及び外層材の均一性に優れている傾斜圧延機を採用
するのである。そして、傾斜圧延機による延伸圧延は減
面率が50％以上であることが望ましく、この減面率で延
伸圧延を行うことによって接合性及び接合強度がより完
全になる。
強度及び外層材の均一性に優れている傾斜圧延機を採用
するのである。そして、傾斜圧延機による延伸圧延は減
面率が50％以上であることが望ましく、この減面率で延
伸圧延を行うことによって接合性及び接合強度がより完
全になる。
次に、伸縮工程Ｄについて説明する。
一般に３個のロールを有する傾斜圧延機では圧延材の径
が小さくなれば幾何学的制約から圧延ロール径も小さく
しなければならず必然的に圧延速度が低下し、また２層
クラッド素材10の温度が低下するので、実用的には直径
10mm程度までは傾斜圧延による熱間（温間）圧延が可能
であるが、10mm以下になると実用上熱間圧延が困難とな
る。そこで直径が10mm以下の線材とする際には伸線加工
が施される。
が小さくなれば幾何学的制約から圧延ロール径も小さく
しなければならず必然的に圧延速度が低下し、また２層
クラッド素材10の温度が低下するので、実用的には直径
10mm程度までは傾斜圧延による熱間（温間）圧延が可能
であるが、10mm以下になると実用上熱間圧延が困難とな
る。そこで直径が10mm以下の線材とする際には伸線加工
が施される。
この伸線加工法としては、ダイス伸線法、ローラダイス
伸線法、或いは孔型圧延法等による伸線加工法等がある
が、肉厚のバラツキを抑える観点からダイス伸線を採用
して極力２層クラッド材15における外層材12の肉厚のバ
ラツキを抑えるのがよい。
伸線法、或いは孔型圧延法等による伸線加工法等がある
が、肉厚のバラツキを抑える観点からダイス伸線を採用
して極力２層クラッド材15における外層材12の肉厚のバ
ラツキを抑えるのがよい。
第８図はダイス５を用いた伸線加工態様を示す模式図で
ある。熱間圧延後の２層クラッド材15は表面のスケール
を除去した後、潤滑剤を塗布してダイス５にて伸線し、
順次複数回伸線加工を行って最終的に２層構造クラッド
複合芯材16に加工される。この２層構造クラッド複合芯
材16を円形断面で直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属
管の内径Ｄとの比D/dが12以上とする理由を下述する。
ある。熱間圧延後の２層クラッド材15は表面のスケール
を除去した後、潤滑剤を塗布してダイス５にて伸線し、
順次複数回伸線加工を行って最終的に２層構造クラッド
複合芯材16に加工される。この２層構造クラッド複合芯
材16を円形断面で直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属
管の内径Ｄとの比D/dが12以上とする理由を下述する。
一般に、多芯構造複合材料を製造する場合には、断面が
六角形形状の芯材を用いて多芯構造の複合ビレットが組
み立てられている。これは、多芯構造複合材料での芯材
の充填率を上げることと、拡散接合しやすくすることに
効果的であるからである。
六角形形状の芯材を用いて多芯構造の複合ビレットが組
み立てられている。これは、多芯構造複合材料での芯材
の充填率を上げることと、拡散接合しやすくすることに
効果的であるからである。
しかし、このように六角形形状の芯材を用いると、多芯
構造複合ビレットの組み立てに工数を多く必要としてコ
ストアップの一因となってしまうといった問題があっ
た。そこで、本発明はこの点に着目して、円形断面の芯
材を用いて効果的に複合ビレット20を組み立てて品質の
良い多芯構造複合材料24が製造できないかを検討した結
果、直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属管内径Ｄとの
比D/dが12以上となるようにし、且つ減面率20％以上の
熱間加工を行えば完全に拡散接合された多芯構造複合材
料24が製造でき、しかも、芯材が略六角形形状で接合す
ることが判った。
構造複合ビレットの組み立てに工数を多く必要としてコ
ストアップの一因となってしまうといった問題があっ
た。そこで、本発明はこの点に着目して、円形断面の芯
材を用いて効果的に複合ビレット20を組み立てて品質の
良い多芯構造複合材料24が製造できないかを検討した結
果、直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属管内径Ｄとの
比D/dが12以上となるようにし、且つ減面率20％以上の
熱間加工を行えば完全に拡散接合された多芯構造複合材
料24が製造でき、しかも、芯材が略六角形形状で接合す
ることが判った。
また、芯材の直径ｄと多芯構造の複合ビレット金属管内
径Ｄとの比D/dが12以下になると、多芯構造複合材料の
断面内で部分的に未接合部が存在して、品質が安定しな
いので不都合である。
径Ｄとの比D/dが12以下になると、多芯構造複合材料の
断面内で部分的に未接合部が存在して、品質が安定しな
いので不都合である。
次に、多芯構造の複合ビレット20の組み立て工程Ｅにつ
いて述べる。第１図は本発明に使用する多芯構造の複合
ビレット20の製作過程を一部断面図を含んで示す説明図
である。
いて述べる。第１図は本発明に使用する多芯構造の複合
ビレット20の製作過程を一部断面図を含んで示す説明図
である。
上述のようにして製造された２層構造クラッド複合芯材
16を数本から数千本と、この２層構造クラッド複合芯材
16の外層材12と同一材質の筒状をなす金属管21を用意し
て、これらを有機溶剤等で脱脂，清浄する。そして、そ
の後に第１図に示すように金属管21に２層構造クラッド
複合芯材16を数本から数千本を挿入して充填率80％以上
となるようにする。その後に、金属管21の両端を蓋材2
2,22で溶接等の手段によって溶接密閉した後、片方の蓋
材22に取り付けられている脱気管23によって金属管21の
内部を１×10-1Torr以下の真空度になるまで脱気を行
う。そして、脱気管23の一部を外気が侵入しないように
圧着密閉させて多芯構造の複合ビレット20を得る。尚、
上記した多芯構造の複合ビレット20における２層構造ク
ラッド複合芯材16の充填率は金属管の内径をＤ、挿入す
る芯材16の直径をｄ、本数をＮとすると次の式で求めら
れる。
16を数本から数千本と、この２層構造クラッド複合芯材
16の外層材12と同一材質の筒状をなす金属管21を用意し
て、これらを有機溶剤等で脱脂，清浄する。そして、そ
の後に第１図に示すように金属管21に２層構造クラッド
複合芯材16を数本から数千本を挿入して充填率80％以上
となるようにする。その後に、金属管21の両端を蓋材2
2,22で溶接等の手段によって溶接密閉した後、片方の蓋
材22に取り付けられている脱気管23によって金属管21の
内部を１×10-1Torr以下の真空度になるまで脱気を行
う。そして、脱気管23の一部を外気が侵入しないように
圧着密閉させて多芯構造の複合ビレット20を得る。尚、
上記した多芯構造の複合ビレット20における２層構造ク
ラッド複合芯材16の充填率は金属管の内径をＤ、挿入す
る芯材16の直径をｄ、本数をＮとすると次の式で求めら
れる。
また、金属管21の内部の真空度を１×10-1Torr以下とし
たのは、これを超えると後工程の加熱熱間加工工程にお
いて、芯材表面に酸化物が生成されて接合性が悪くなる
のでこれを防ぐためである。
たのは、これを超えると後工程の加熱熱間加工工程にお
いて、芯材表面に酸化物が生成されて接合性が悪くなる
のでこれを防ぐためである。
次に、多芯構造の複合ビレット20の加熱工程Ｆについて
述べる。上述のようにして得られた多芯構造の複合ビレ
ット20は、芯材の内層材11、外層材12（中間材を設けた
場合は中間材）、金属管21及びこれらの金属間化合物の
融点より低い温度に加熱される。
述べる。上述のようにして得られた多芯構造の複合ビレ
ット20は、芯材の内層材11、外層材12（中間材を設けた
場合は中間材）、金属管21及びこれらの金属間化合物の
融点より低い温度に加熱される。
次に、多芯構造の複合ビレット20の熱間加工工程Ｇにつ
いて述べる。これは、多芯構造の複合ビレット20を熱間
延伸加工して２層構造クラッド複合芯材16同士を拡散接
合させる工程である。
いて述べる。これは、多芯構造の複合ビレット20を熱間
延伸加工して２層構造クラッド複合芯材16同士を拡散接
合させる工程である。
熱間延伸加工を行う理由は、多芯構造の複合ビレット20
内に存在している隙間をなくすと同時に、２層構造クラ
ッド複合芯材16同士を略六角形形状となって完全に接触
させ、２層構造クラッド複合芯材16の外層材12同士を拡
散接合させて接合強度を大きくするためである。熱間延
伸加工法としては断面内でほぼ同一の変形を行わせるた
めに軸対称加工法である熱間静水圧押出し、熱間押出し
又は熱間傾斜圧延を採用する。多芯構造の複合ビレット
の場合には、基本的に同一種類の金属である外層材12同
士を拡散接合させるので、上述の３つの加工方法のいず
れを採用してもよい。そして、２層構造クラッド複合芯
材16の充填率は80％以上あるから空隙率（未充填率）は
20％以下であり、この熱間延伸加工にあっては減面率は
20％以上あれば芯材同士を拡散接合させることができ
る。
内に存在している隙間をなくすと同時に、２層構造クラ
ッド複合芯材16同士を略六角形形状となって完全に接触
させ、２層構造クラッド複合芯材16の外層材12同士を拡
散接合させて接合強度を大きくするためである。熱間延
伸加工法としては断面内でほぼ同一の変形を行わせるた
めに軸対称加工法である熱間静水圧押出し、熱間押出し
又は熱間傾斜圧延を採用する。多芯構造の複合ビレット
の場合には、基本的に同一種類の金属である外層材12同
士を拡散接合させるので、上述の３つの加工方法のいず
れを採用してもよい。そして、２層構造クラッド複合芯
材16の充填率は80％以上あるから空隙率（未充填率）は
20％以下であり、この熱間延伸加工にあっては減面率は
20％以上あれば芯材同士を拡散接合させることができ
る。
第９図は熱間延伸加工に用いられる熱間押出しを示す説
明図である。図に示すように、加熱された多芯構造の複
合ビレット20は、潤滑剤を塗布された後、熱間押出し装
置30のコンテナ32に挿入され、押出しパンチ31によって
加圧され、ダイス33で縮径されることによって延伸加工
を受け、多芯構造複合材料24に形成される。この多芯構
造複合材料24は軸方向に垂直に切断されて薄い板状また
は凸状等となって最終製品の放熱用基板として使用され
る。
明図である。図に示すように、加熱された多芯構造の複
合ビレット20は、潤滑剤を塗布された後、熱間押出し装
置30のコンテナ32に挿入され、押出しパンチ31によって
加圧され、ダイス33で縮径されることによって延伸加工
を受け、多芯構造複合材料24に形成される。この多芯構
造複合材料24は軸方向に垂直に切断されて薄い板状また
は凸状等となって最終製品の放熱用基板として使用され
る。
ところで、棒材の熱間延伸加工法としては、上述の他に
２方ロール孔型圧延法、鍛造法がある。しかし、これら
の加工法は、不均一変形となる加工法であるので、２層
構造クラッド複合芯材16が場所ごとに非常に異なった形
状となる。２層構造クラッド複合芯材16同士を拡散接合
させるという点では、これらの加工方法も効果はある
が、形状といった点では劣った加工法であるので、本発
明では、目的とする均質な多芯構造複合材料24を得るた
めの延伸加工法として２方ロール孔型圧延法、鍛造法を
採用することは望ましくない。しかし３方ロール及び４
方ロールの孔型圧延方ならばよい。
２方ロール孔型圧延法、鍛造法がある。しかし、これら
の加工法は、不均一変形となる加工法であるので、２層
構造クラッド複合芯材16が場所ごとに非常に異なった形
状となる。２層構造クラッド複合芯材16同士を拡散接合
させるという点では、これらの加工方法も効果はある
が、形状といった点では劣った加工法であるので、本発
明では、目的とする均質な多芯構造複合材料24を得るた
めの延伸加工法として２方ロール孔型圧延法、鍛造法を
採用することは望ましくない。しかし３方ロール及び４
方ロールの孔型圧延方ならばよい。
次に、本発明方法による多芯構造複合材料24を得る数値
例を具体的に述べる。
例を具体的に述べる。
内層材11は直径 長さ300mmの無酸素銅（Cu;99.99％）を用い、これらの
周面を脱脂，清浄した後、脱脂，清浄した外径60mm,内
径 長さ320mmの36％Ni-Fe合金管からなる外層材12内に挿入
し、この外層材12の両端を36％Ni-Fe合金板からなる蓋
材13,13にて溶接密閉し、内部を２×10-4Torrまで脱気
を行って２層クラッド素材10を製作した。上記外層材12
と内層材11の材質である36％Ni-Fe合金及び無酸素銅の
成分組成を第１表に示す。
周面を脱脂，清浄した後、脱脂，清浄した外径60mm,内
径 長さ320mmの36％Ni-Fe合金管からなる外層材12内に挿入
し、この外層材12の両端を36％Ni-Fe合金板からなる蓋
材13,13にて溶接密閉し、内部を２×10-4Torrまで脱気
を行って２層クラッド素材10を製作した。上記外層材12
と内層材11の材質である36％Ni-Fe合金及び無酸素銅の
成分組成を第１表に示す。
次に、上記２層クラッド素材10を950℃に加熱した後、
３個のコーン型ロールを有する交叉型の傾斜圧延機を用
い、次に示す圧延条件にて傾斜圧延を行った。
３個のコーン型ロールを有する交叉型の傾斜圧延機を用
い、次に示す圧延条件にて傾斜圧延を行った。
「傾斜圧延条件」 交叉角（γ）:3° 傾斜角（β）:13° ロールゴージ部直径:117mm ロール材質:SCM440 ロール回転数:80rpm 減面率:87.8％（60mmφ→21mmφ） そして、上記の傾斜圧延条件のもとで傾斜圧延して得ら
れた２層クラッド材15を酸洗いにて表面スケールを除去
して冷間にて１ダイス毎の平均減面率を15％として直径
が1.5mm,2.0mm,3.0mm,4.0mm,5.0mmになるようにそれぞ
れダイス伸線を行った。これらの２層クラッド材15を長
さ175mmに切断し、脱脂・洗浄した後、脱脂・洗浄した
外径67mm、内径55mm、長さ185mmの36％Ni-Fe合金製の金
属管21に各サイズ毎に第２表に示した数本から数千本を
挿入して、内部を２×10-4Torrまで脱気を行って、多芯
構造の複合ビレット20を製作した。
れた２層クラッド材15を酸洗いにて表面スケールを除去
して冷間にて１ダイス毎の平均減面率を15％として直径
が1.5mm,2.0mm,3.0mm,4.0mm,5.0mmになるようにそれぞ
れダイス伸線を行った。これらの２層クラッド材15を長
さ175mmに切断し、脱脂・洗浄した後、脱脂・洗浄した
外径67mm、内径55mm、長さ185mmの36％Ni-Fe合金製の金
属管21に各サイズ毎に第２表に示した数本から数千本を
挿入して、内部を２×10-4Torrまで脱気を行って、多芯
構造の複合ビレット20を製作した。
次に、これら多芯構造の複合ビレット20を950℃に加熱
した後、ガラス潤滑剤（成分）〔57％SiO2＋19％B2O3＋
22％Na2O3＋２％（CaO＋MgO）〕を塗布し、外径30mmに
なるように熱間押出しを行った。このようにして、熱間
押出しして得られた多芯構造複合材料24について、浸透
探傷試験による欠陥の有無の確認、せん断試験による多
芯構造複合材料24接合部のせん断強さ測定、熱膨張係数
及び熱伝導率等の測定を行った。その結果を第２表，第
３表に示す。
した後、ガラス潤滑剤（成分）〔57％SiO2＋19％B2O3＋
22％Na2O3＋２％（CaO＋MgO）〕を塗布し、外径30mmに
なるように熱間押出しを行った。このようにして、熱間
押出しして得られた多芯構造複合材料24について、浸透
探傷試験による欠陥の有無の確認、せん断試験による多
芯構造複合材料24接合部のせん断強さ測定、熱膨張係数
及び熱伝導率等の測定を行った。その結果を第２表，第
３表に示す。
この結果より、２層構造をクラッド複合芯材16の直径ｄ
と多芯構造の複合ビレット金属管内径Ｄとの比D/dが12
以下の場合には、接合不良を起こすが、12以上では接合
は良好であることが確認された。100℃のときの熱膨張
係数は5.2×10-6／℃,25℃のときの熱伝導率は120kcal/
m.h.℃であり、狙い通りの良好な特性が得られる。
と多芯構造の複合ビレット金属管内径Ｄとの比D/dが12
以下の場合には、接合不良を起こすが、12以上では接合
は良好であることが確認された。100℃のときの熱膨張
係数は5.2×10-6／℃,25℃のときの熱伝導率は120kcal/
m.h.℃であり、狙い通りの良好な特性が得られる。
また、コストも安価であり異方性もなく軽量であって機
械加工性が良いものが得られる。
械加工性が良いものが得られる。
そして、直径が1.5mmの２層構造クラッド複合芯材16を
用いた場合での多芯構造複合材料のミクロ構造を第３図
に示す。この第３図に示すように、略六角形形状となっ
て接合している。
用いた場合での多芯構造複合材料のミクロ構造を第３図
に示す。この第３図に示すように、略六角形形状となっ
て接合している。
更に、多芯構造の複合ビレット20の熱間延伸加工を施す
際の減面率の芯材の拡散接合状況に及ぼす影響について
検討を行った。多芯構造の複合ビレット20としては上述
の芯材の外径が1.5mmを使用した場合であって、延伸加
工法としては熱間押出し法を用いた。この時、30φ,40
φ,50φ,53φとなるように押出しを実施した。そして、
得られた多芯構造複合材料24については浸透探傷試験に
よる欠陥の有無を確認して、芯材の接合状況を調べた。
その結果を第４表に示す。
際の減面率の芯材の拡散接合状況に及ぼす影響について
検討を行った。多芯構造の複合ビレット20としては上述
の芯材の外径が1.5mmを使用した場合であって、延伸加
工法としては熱間押出し法を用いた。この時、30φ,40
φ,50φ,53φとなるように押出しを実施した。そして、
得られた多芯構造複合材料24については浸透探傷試験に
よる欠陥の有無を確認して、芯材の接合状況を調べた。
その結果を第４表に示す。
この表から、減面率としては20％以上あれば芯材同士の
接合が良好であることが判る。
接合が良好であることが判る。
本発明によれば、まず円形断面の多層構造クラッド複合
芯材を製造した後に、この多層構造クラッド複合芯材の
外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12以上と
なる範囲でこの多層構造クラッド複合芯材を金属管の内
側に複数本稠密充填して、これを加熱して減面率20％以
上で熱間加工することにより、多層構造クラッド複合芯
材同士が断面略六角形形状となって互いに拡散接合され
るので、接合強度に優れ、またこの熱間加工を３個以上
のロールを備えた傾斜圧延機を用いて、構成材料同士を
直接的に拡散接合させることにより、相互に強固に結合
した多芯構造複合材料を効率的に、しかも安価に製造出
来る等の優れた効果を奏する。
芯材を製造した後に、この多層構造クラッド複合芯材の
外径（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12以上と
なる範囲でこの多層構造クラッド複合芯材を金属管の内
側に複数本稠密充填して、これを加熱して減面率20％以
上で熱間加工することにより、多層構造クラッド複合芯
材同士が断面略六角形形状となって互いに拡散接合され
るので、接合強度に優れ、またこの熱間加工を３個以上
のロールを備えた傾斜圧延機を用いて、構成材料同士を
直接的に拡散接合させることにより、相互に強固に結合
した多芯構造複合材料を効率的に、しかも安価に製造出
来る等の優れた効果を奏する。
第１図は本発明に係る多芯構造複合材料の製造方法の実
施に使用する多芯構造の複合ビレットの一部断面図を含
む側面図、第２図は本発明方法の実施に使用する２層ク
ラッド素材の一部断面図を含む側面図、第３図は本発明
方法の実施によって得られた多芯構造複合材料の一部の
拡大断面図、第４図は本発明方法の製造過程を示すブロ
ック図、第５図は本発明方法に使用する傾斜圧延機によ
る圧延状態を示す正面図、第６図は第５図のVI-VI線に
よる断面図、第７図は第５図のVII-VII線方向から見た
側面図、第８図は本発明方法に使用するダイスによる伸
線加工態様を示す模式図、第９図は本発明方法での一態
様例である熱間押出しを示す説明図である。 1,2,3……ロール、４……傾斜圧延機 10……多層クラッド素材、15……多層クラッド材 16……多層構造クラッド複合芯材 20……多芯構造の複合ビレット 21……金属管、24……多芯構造複合材料
施に使用する多芯構造の複合ビレットの一部断面図を含
む側面図、第２図は本発明方法の実施に使用する２層ク
ラッド素材の一部断面図を含む側面図、第３図は本発明
方法の実施によって得られた多芯構造複合材料の一部の
拡大断面図、第４図は本発明方法の製造過程を示すブロ
ック図、第５図は本発明方法に使用する傾斜圧延機によ
る圧延状態を示す正面図、第６図は第５図のVI-VI線に
よる断面図、第７図は第５図のVII-VII線方向から見た
側面図、第８図は本発明方法に使用するダイスによる伸
線加工態様を示す模式図、第９図は本発明方法での一態
様例である熱間押出しを示す説明図である。 1,2,3……ロール、４……傾斜圧延機 10……多層クラッド素材、15……多層クラッド材 16……多層構造クラッド複合芯材 20……多芯構造の複合ビレット 21……金属管、24……多芯構造複合材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 千博 大阪府大阪市東区北浜５丁目15番地 住友 金属工業株式会社内 (72)発明者 鈴島 義幸 大阪府吹田市南吹田２丁目19番１号 住友 特殊金属株式会社吹田製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−294155（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84883（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】多芯構造のクラッド複合材料を製造する方
法において、円形断面の２層以上の多層構造クラッド複
合芯材を製造し、この多層構造クラッド複合芯材の外径
（ｄ）と金属管の内径（Ｄ）との比D/dが12以上となる
範囲でこの多層構造クラッド複合芯材を金属管の内側に
複数本稠密充填して多芯構造の複合ビレットを形成し、
この複合ビレットを加熱して減面率20％以上の熱間加工
によって芯材同士を直接拡散接合することを特徴とする
放熱基板用多芯構造複合材料の製造方法。 - 【請求項２】金属管に金属棒を嵌合して２層以上の多層
構造のクラッド素材を組み立て、その後にこのクラッド
素材を加熱して、３個以上のロールを有する傾斜圧延機
で熱間傾斜圧延して延伸するとともに、多層構造クラッ
ド構成材料同士を直接拡散接合させた多層のクラッド材
を形成し、次にこの多層クラッド材に縮径加工を施して
円形断面の多層構造クラッド複合芯材を製造することを
特徴とする請求項１記載の放熱基板用多芯構造複合材料
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295264A JPH07115214B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 多芯構造複合材料の製造方法 |
| US07/439,534 US5007577A (en) | 1988-11-22 | 1989-11-21 | Multiple-core complex material and method of manufacturing the same |
| DE68925782T DE68925782T2 (de) | 1988-11-22 | 1989-11-21 | Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Materials mit Mehrfachkern |
| EP89312081A EP0370769B1 (en) | 1988-11-22 | 1989-11-21 | Method of manufacturing a multiple-core complex material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295264A JPH07115214B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 多芯構造複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02142682A JPH02142682A (ja) | 1990-05-31 |
| JPH07115214B2 true JPH07115214B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=17818341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295264A Expired - Fee Related JPH07115214B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 多芯構造複合材料の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5007577A (ja) |
| EP (1) | EP0370769B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07115214B2 (ja) |
| DE (1) | DE68925782T2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5310520A (en) * | 1993-01-29 | 1994-05-10 | Texas Instruments Incorporated | Circuit system, a composite material for use therein, and a method of making the material |
| US6568060B1 (en) * | 1999-06-04 | 2003-05-27 | Polymet Corporation | Method and fixture for filled billet packing |
| US6904657B2 (en) * | 2002-04-29 | 2005-06-14 | Polymet Corporation | Brittle wire extrusion method and apparatus |
| US7063453B2 (en) * | 2004-02-23 | 2006-06-20 | Xaloy, Inc. | Enhanced thermal conduction in apparatus for plasticating resinous material |
| DE102007019885B4 (de) * | 2007-04-27 | 2010-11-25 | Wieland-Werke Ag | Kühlkörper mit matrixförmig strukturierter Oberfläche |
| CN102019501B (zh) * | 2009-09-10 | 2012-10-10 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种搅拌摩擦焊接圆形环缝的方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US246407A (en) * | 1881-08-30 | Manufacture of electrical conductors | ||
| US3204326A (en) * | 1960-12-19 | 1965-09-07 | American Optical Corp | Multi-element energy-conducting structures and method of making the same |
| US3355796A (en) * | 1965-05-26 | 1967-12-05 | Texas Instruments Inc | Manufacture of clad rods, wires and the like |
| US3463620A (en) * | 1968-02-28 | 1969-08-26 | Olin Mathieson | Cylindrical or rod-like composite article |
| FR2197682B1 (ja) * | 1972-09-01 | 1978-02-17 | Felten & Guilleaume Carlswerk | |
| US3991928A (en) * | 1974-08-22 | 1976-11-16 | United Technologies Corporation | Method of fabricating titanium alloy matrix composite materials |
| US4209122A (en) * | 1978-12-18 | 1980-06-24 | Polymet Corporation | Manufacture of high performance alloy in elongated form |
| SE420964B (sv) * | 1980-03-27 | 1981-11-09 | Asea Ab | Kompositmaterial och sett for dess framstellning |
| JPS61114848A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-02 | 工業技術院長 | 金属基複合材料の製造法 |
| US4598859A (en) * | 1985-02-08 | 1986-07-08 | Pfizer Inc. | Exhausting gas from a metal assembly |
| JPS628488A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-16 | 三菱電機株式会社 | シ−ズヒ−タ |
| JPS62294155A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Nippon Seisen Kk | ＮｉＴｉ系機能合金用複合材 |
| US5004143A (en) * | 1986-07-31 | 1991-04-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method of manufacturing clad bar |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295264A patent/JPH07115214B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-11-21 US US07/439,534 patent/US5007577A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-21 EP EP89312081A patent/EP0370769B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-21 DE DE68925782T patent/DE68925782T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0370769A2 (en) | 1990-05-30 |
| US5007577A (en) | 1991-04-16 |
| EP0370769B1 (en) | 1996-02-28 |
| DE68925782D1 (de) | 1996-04-04 |
| DE68925782T2 (de) | 1996-09-05 |
| EP0370769A3 (en) | 1990-09-19 |
| JPH02142682A (ja) | 1990-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7776454B2 (en) | Ti brazing strips or foils | |
| US4795078A (en) | Method for producing a clad steel pipe | |
| US6722002B1 (en) | Method of producing Ti brazing strips or foils | |
| EP0372999A2 (en) | Process for manufacturing clad metal tubing | |
| EP0135937A2 (en) | Method of bonding alumina to metal | |
| US5322740A (en) | Solid state joint between aluminum alloys and/or magnesium alloys, and a method of making same | |
| WO2006068948A1 (en) | Titanium braze foil with a zirconium layer | |
| EP0028763B1 (en) | Method for pressure bonding metal members by utilizing eutectic reaction | |
| JPH07115214B2 (ja) | 多芯構造複合材料の製造方法 | |
| JP2000239838A (ja) | 固相拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体およびその製造方法 | |
| JP2825249B2 (ja) | 多層ろう付け箔 | |
| US6921583B2 (en) | Al-Cu bonded structure and method for making the same | |
| JP2521940B2 (ja) | 継目無鋼管製造用プラグ | |
| JP2707852B2 (ja) | 二重金属管の製造方法 | |
| EP3023189B1 (en) | Brazing sheet for surface joining | |
| JP3245477B2 (ja) | 厚板クラッド材 | |
| JPH04315524A (ja) | 銅材とアルミニウム材との接合用部材及びその製造方法 | |
| JPH04111981A (ja) | 貴金属クラッドチタン線材の製造方法 | |
| JPS63169307A (ja) | Ｗ又はＷ合金／Ｍｏ又はＭｏ合金張り合わせ材料の製造方法 | |
| JP6606661B1 (ja) | アルミナ分散強化銅のろう付接合方法 | |
| JPH04182023A (ja) | クラッド金属管の製造方法 | |
| JP2622779B2 (ja) | ＭｎＡｌＣ系複合磁石材料およびその製造方法 | |
| JPH01150487A (ja) | 多層金属管状体の製造方法 | |
| JP3822108B2 (ja) | ろう接用複合管および熱交換用複合管 | |
| JPS6284883A (ja) | Ｔｉ系金属とＮｉ系金属のクラツド材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |