KR100958560B1

KR100958560B1 - 반도체 장치 방열용 합금재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100958560B1
Application number: KR1020077022551A
Authority: KR
Inventors: 호시아키 데라오; 히데아키 고비키; 사토시 우에노소노
Original assignee: 제이에프이 세이미츠 가부시키가이샤; 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2010-05-17
Also published as: EP1873272B1; US20090053090A1; CN101163810A; US7955448B2; WO2006112063A1; CN101163810B; EP1873272A4; EP1873272A1; KR20070108563A

Abstract

저렴하고, 종래의 복합재료와 같이 열팽창률이 작고, 게다가 순동과 같이 열전도율이 크고, 또한 기계 가공성이 우수한 방열용 합금재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 방열용 합금재로서 다양한 형상이 요구되므로, 종래의 용해법 외에도 제조 원가가 저렴하고 다양한 형상의 방열용 합금재를 공급할 수 있는 분말 소결법을 사용한 제조 방법도 제공한다. 본원 발명의 합금재는, Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 100nm 이상의 Cr 상을 제외한 Cu 매트릭스 중에 장경 100nm 이하이고, 애스펙트비 10 미만의 입자상 Cr 상을 20개/㎛² 이상의 밀도로 석출시킨 조직을 갖는다.

반도체 장치 방열용 합금재

Description

반도체 장치 방열용 합금재 및 그 제조 방법 {ALLOY MATERIAL FOR DISSIPATING HEAT FROM SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 전자기기에 탑재된 반도체 소자 등의 전기 부품이 발하는 열을 신속하게 확산시키기 위해 사용되는 방열용 합금재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 크롬이 함유된 구리 합금으로 이루어지는 방열용 합금재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자는, 작동시의 발열에 의한 비정상인 온도 상승을 방지하기 위해, 방열용 합금재에 접합하여 사용된다. 방열용 합금재는, 히트싱크 혹은 히트스프레더라고도 한다. 반도체 소자와 방열용 합금재의 접합 방법에는, (1) 직접 연납땜 (soldering) 혹은 경납땜 (brazing) 에 의해 접합하는 방법, (2) 질화 알루미늄 (AlN) 등의 세라믹스를 통하여 연납땜 작업 혹은 경납땜 작업에 의해 접합하는 방법, (3) 실리콘 그리스 등의 열전도성 수지를 개재하여 고정시키는 방법이 있다. 어느 경우도, 작동하는 반도체 소자가 발하는 열을 신속하게 방산시키기 위해, 방열용 합금재는 열전도율이 높을 것이 요구된다.

상기 (1), (2) 의 경우, 반도체 소자 혹은 질화 알루미늄과 방열용 합금재가 강고하게 고정되기 때문에, 접합부의 박리나 휨 등을 방지하기 위해, 반도체 소자 나아가서는 질화 알루미늄 등의 세라믹스에 가까운 열팽창률을 갖는 방열용 합금재가 요구된다.

이러한 특성을 단일한 소재에 의해 얻는 것은 어렵고, 종래 방열용 합금재는 일반적으로 열팽창률이 작은 재료와 열전도율이 큰 재료를 조합한, 이른바 복합 재료가 많이 사용되고 있다. 따라서, 특허 문헌 1 에는 텅스텐-구리 (W-Cu), 몰리브덴-구리 (Mo-Cu) 등의 금속-금속계 복합 재료가 제안되고 있다. 텅스텐, 몰리브덴은 열팽창률이 낮고, 한편으로 구리는 열전도율이 높기 때문에 상기 제안이 이루어지고 있다. 또, 특허 문헌 2 에는 탄화 규소-알루미늄 (SiC-Al), 제 1 산화구리-구리 (Cu₂O-Cu) 등의 세라믹스-금속계 복합 재료가 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 3 에는, 크롬-구리 (Cr-Cu), 니오븀-구리 (Nb-Cu) 등의 금속-금속계 복합 재료가 제안되고 있다.

한편, 실리콘 그리스 등의 열전도성 수지를 개재하여 반도체 소자를 방열재에 고정시키는 경우에는, 반도체 소자 혹은 질화 알루미늄과 방열판의 열팽창의 차이를 열전도성 수지가 흡수하기 때문에 열팽창이 큰 순동 등의 저렴한 방열용 합금 재료의 사용이 가능하나, 연납땜이나 경납땜재에 비교하여 수지의 열전도율이 작기 때문에 발열량이 큰 반도체 소자로는 바람직하지 않다.

또, 오래 전부터 용접용 전극 재료로서 사용되는 크롬구리 (JIS-Z3234) 합금은, 석출 경화형의 합금이며, 강도가 요구되는 용도로 순동 대신 방열용 합금재로도 사용되는데, 그 열팽창률은 순동과 대략 동일한 17.6 × 10^-6/K 로 높고, 연납땜 작업나 경납땜 작업이 이루어지는 방열용 합금재로는 적용할 수 없었다.

상기 서술한 바와 같이, 발열량이 큰 반도체 소자에는 연납땜 혹은 경납땜에 의해 방열판에 고정되는 것이 바람직하다.

그러나, 특허 문헌 1 에서 제안되는 텅스텐-구리, 몰리브덴-구리 등의 금속-금속계 복합 재료를 사용한 방열용 합금재는, 절삭 가공이나 프레스 가공 등의 기계 가공성은 양호하지만, 그 원료인 텅스텐이나 몰리브덴의 분말이 고가라는 문제점이 있다.

또, 특허 문헌 2 에서 제안되는 탄화 규소-알루미늄, 제 1 산화구리-구리 등의 세라믹스-금속계 복합 재료는 경도가 높고, 기계 가공성이 떨어지고, 나아가 균일한 도금 처리가 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 특허 문헌 3 에서 제안되는 구리 합금에서는, 응고시에 구리모상 중에 정출된 Cr 층의 애스펙트비를 크게 함으로써, 열팽창을 저하시키는 것을 개시하고 있다. 또한, 특허 문헌 3 에 기재되는 제 2 상이란, 도 1 에 나타내는 Cu-Cr 계 상태도에서의 주로 응고시의 1 차 석출상을 의미한다. 한편으로, 본원에서는, 시효 열처리시의 시효 석출상을 2차 석출상으로 한다.

특허 문헌 1 : 일본 특허공고공보 평5-38457호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-212651호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2000-239762호

본 발명의 목적은, 저렴하고, 상기 서술한 복합 재료와 같이 열팽창률이 작고, 게다가 순동과 같이 열전도율이 크고, 또한 기계 가공성이 우수한 방열용 합금재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 특히 방열용 합금재로서 다양한 형상이 요구되므로, 종래의 용해법 외에도 제조 원가가 저렴하고 다양한 형상의 방열용 합금재를 공급할 수 있는 분말 소결법을 사용한 제조 방법도 제공한다.

본 발명에서는, 종래, 접점 합금으로서 실용화되고 있는 Cu-Cr 합금 (Cr 이 3 질량% 이하) 의 합금을 출발점으로서 연구를 진행시켰다. 도 1 에 나타내는 Cu-Cr 계 상태도에 의하면 Cr 약 1.5 질량% 에 공정(共晶)점이 있고, 약 40 질량% 에 편정(偏晶)점이 있다. 따라서, Cr 이 3 질량% 이하, Cr 이 3 을 초과하고 40 질량% 이하, Cr 이 40 질량% 를 초과하는 합금으로 나누어 연구를 진행시켰다.

그 결과, 어느 경우에도 이들 합금을 소정의 형상으로 가공한 후, 용체화 열처리하여 서냉하여, 다양한 온도에서 시효하면, 열팽창 계수가 500 ∼ 750℃ 사이에서 급격하게 감소되는 것이 판명되고, 열팽창 계수가 작은 합금이 되는 것을 발견했다.

발명의 제 1 양태는, Cr 이 0.3 질량% 이상, 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 100nm 이상의 Cr 상을 제외한 Cu 매트릭스 중에 장경 100nm 이하이고, 애스펙트비 10 미만의 입자상 Cr 상을 20개/㎛² 이상의 밀도로 석출시킨 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 2 양태는, Cr 과, 잔부가 Cu 와 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 그 합금을 용해법 또는 분말야금법으로 소정의 형상으로 가공한 후, 용침 처리 후 및/또는 용체화 열처리 후 600℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각하고, 500℃ 이상 750℃ 이하 사이에서 시효 열처리를 실시한 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 3 양태는, Cr 과, 잔부가 Cu 와 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 그 합금을 분말야금법에 의해 소정의 형상으로 성형 가공한 후, 상기 분말야금법에서의 소결 처리 후 600℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각하고, 500℃ 이상 750℃ 이하 사이에서 시효 열처리를 실시한 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 4 양태는, 상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 0.3 질량% 이상 3 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 5 양태는, 상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 3 질량% 를 초과하고 40 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 6 양태는, 상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 40 질량% 를 초과하고 80 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 7 양태는, 상기 Cu-Cr 합금은, 추가로 Ti, Zr, Fe, Co 및 Ni 에서 선택한 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.1 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 8 양태는, 상기 용체화 열처리의 온도는 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금이다.

발명의 제 9 양태는, 상기 Cu-Cr 합금을 사용한 것을 특징으로 하는 방열용 부재이다.

발명의 제 10 양태는, 상기 Cu-Cr 합금을 방열용 부재로서 사용하는 방법이다.

발명의 제 11 양태는, Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 용해ㆍ주조 또는 용해ㆍ주조ㆍ가공이고, 얻어진 합금을 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

발명의 제 12 양태는, Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하여 얻어진 소결체를 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

발명의 제 13 양태는, Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cr 단독 또는 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하고, 구리를 용침하여 용침체로 하고, 얻어진 용침체를 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

발명의 제 14 양태는, 상기 Cu-Cr 합금은, 추가로 Ti, Zr, Fe, Co 및 Ni 에서 선택한 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.1 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

발명의 제 15 양태는, 상기 Cu-Cr 합금을, 상기 시효 열처리 전에 추가로, 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도 범위에서 용체화 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

발명의 제 16 양태는, 상기 Cu-Cr 합금을, 상기 용체화 열처리 후 600℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법이다.

본 발명에 관련된 Cu-Cr 합금은, 반도체 장치용 방열판으로서 바람직한 고열 전도율 및 저열팽창률을 양립하고, 종래의 텅스텐-구리계 혹은 몰리브덴-구리계의 반도체 장치용 방열용 합금재보다 경제적으로 제조하는 것이 가능함과 함께, 균일한 도금이 가능하고, 추가로 기계 가공성도 우수하다. 본 발명의 방열용 합금재는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 실온 ∼ 200℃ 의 열팽창률이 9.0 × 10^-6 ∼ 16.7 × 10^-6/K, 열전도율이 134 ∼ 350W/(mㆍK) 인 Cu-Cr 합금이다.

도 1 은, 종래 공지된 Cu-Cr 합금의 상태도이다.

도 2 는, 시효 온도와 비커스 경도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3 은, 본 발명에 이러한 방열용 합금재의 단면을 나타내는 사진이다.

도 4 는, 시효 온도와 열팽창률의 관계를 나타내는 도면이다.

도 5 는, 본 발명에 관련된 그 외의 방열용 합금재의 단면을 나타내는 사진이다.

도 6 은, 방열용 합금재의 제조 방법을 구성하는 공정을 나타내는 설명도이 다.

도 7 은, Cr 52.5 질량%-Cu 47.5 질량% 로 이루어지는 용침체를 다양한 온도에서 시효시킨 경우의 시효 온도와 열팽창률의 관계를 나타내는 도면이다.

도 8 은, 본 발명에 있어서 크롬의 입도를 변화시켰을 경우에서의 입도의 열팽창률과 열전도율에 대한 영향을 나타내는 도면이다.

도 9 는, 본 발명의 Cu-Cr 합금의 열팽창률과 열전도율의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 실시예를 참조하면서 본 발명 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

본 발명에 관련된 Cu-Cr 합금으로부터 방열판을 제조하고, 그 특성을 조사했다. 본 발명에 관련된 판재는, Cr 을 1.1 질량% 함유하는 Cu-Cr 합금을 진공 용해로로 용해하고, 이것을 주형으로 주조하여 가로 세로 80mm × 80mm, 중량 30kg 의 크기의 주괴로 한다. 그 후, 이 주괴를 압연 온도 950℃ 에서 열간 가공하고, 산화막 제거 후 냉간 압연을 실시하여 대체로 3mm 의 판재로 가공한다.

또한, 판재를 프레스 가공에 의해 150 × 150 × 3mm 의 방열판으로 완성하고, 1000℃ 에서 30분간 유지하여 용체화하고, 냉각 속도의 영향을 조사하기 위해 평균 냉각 속도 600℃/분 (이하 급냉이라고 한다) 과 평균 냉각 속도 30℃/분 (이하 서냉이라고 한다) 에서 냉각하여 방열판을 제조했다. 여기서 평균 냉각 속도란, 소결 처리 후 또는 용침 열처리 용체화 열처리에 있어서 유지 온도에서, 100 ℃ 까지의 냉각 과정에서의 평균 냉각 속도를 말하는 것으로 한다. 또한, 방열판을 직경 10mm, 두께 3mm 의 원반상 비커스 경도 측정용의 시험편으로 잘라내고, 아르곤 가스 중에서, 500℃ 이상 700℃ 이하의 범위의 온도에서 60분간 유지하여, 시효 열처리를 실시한다.

얻어진 시험편의 비커스 경도의 시효 온도 의존성을 도 2 에 나타낸다. 도면의 세로축은, 비커스 경도를, 도면의 가로축은, 시효 온도(℃) 를 나타내고 있다. 도 2 에 기재된 측정 결과는, 본 발명에 관련된 방열판의 제조 방법에 의해 제조된 합금의 특성을 나타내는 측정 결과이다. 서냉에 관련된 방열용 합금재의 특성은 실선으로 나타내고, 급냉의 경우는 점선으로 나타낸다. 이 도면에서 0℃ 는 시효 열처리 전의 경도를 나타낸다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 급냉에 의해 얻어지는 시험편의 비커스 경도 (JIS Z2244 : 2003) 를 측정하면, 시효 열처리 전 (0℃) 의 경우, 비커스 경도는 53 을 기록하지만, 시효 온도를 올려 시효 온도가 500℃ 에 도달하면, 비커스 경도는 135 를 기록한다. 그 후, 시효 온도가 상승됨에 따라, 비커스 경도는 감소되고, 시효 온도가 700℃ 에 도달할 때에는, 비커스 경도는 70 을 기록한다.

한편, 서냉된 경우에는 시효 처리에 의해 경도의 상승은 작다. 서냉 후, 방열판을 직경 10mm, 두께 3mm 의 원반상 비커스 경도 측정용의 시험편으로 잘라내고, 아르곤 가스 중에서, 500℃ 이상 700℃ 이하의 범위의 온도에서 60분간 유지하여, 시효 열처리한다.

상기 방법으로 얻어진 서냉된 Cu-Cr 합금 중 550℃ 에서 시효 처리한 조직의 SEM (주사형 전자 현미경) 사진을 도 3 에 나타낸다. 도 3 에서 명확한 바와 같이, Cr 이 0.3 ∼ 1.5 질량% 정도 고용된 구리 매트릭스 중에 크롬이 2차 석출되어 있다. 이 2차 석출된 크롬의 평균 입경은 26nm (나노미터) 이고, 장경 100nm 이하의 크롬 입자에 대해 단위 면적 당의 개수는 75개/㎛² (이하 석출 밀도라고 한다), 애스펙트비는, 최대로 5.6, 평균으로 1.7 이다. 즉, 크롬이 나노미터 레벨에서 석출되고 있다. 또한, 이 사진을 촬영한 장치 및 여러 조건은 하기와 같다. 촬영 장치는 히타치 제작소 FE-SEM, 형번 S-4800 이다. 촬영 조건은 가속전압 3kV 이며, 배율은 100,000배이다. 시야 사이즈는 1270 × 890nm 이다. 에칭 조건은 이하와 같다. 증류수 80ml 에 대해, 2 크롬산 칼륨 10g, 황산 (96%) 5ml, 염산 1 ∼ 2 방울을 용해 혼합한 용액 중에 실온에서 3 ∼ 15초 침지 후 세면 건조했다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서 서냉한 방열용 합금재의 제조 방법에 의해 얻어지는 시험편의 비커스 경도를 측정하면, 시효 열처리 전 (0℃) 의 경우, 비커스 경도는 51 을 기록하지만, 시효 온도를 올려 시효 온도가 500℃ 에 도달해도, 비커스 경도는 65 에 밖에 도달하지 않는다. 그 후, 시효 온도가 상승해도, 비커스 경도의 변화는 적고, 시효 온도가 650℃ 에 도달할 때에도, 비커스 경도는 61 에 밖에 기록되지 않는다. 이와 같이 경도가 높아지지 않는 이유는, 상세하게는 불명확하지만, 통상 Cu-Cr 합금을 450℃ 이상 500℃ 이하의 범위에서 경화를 일으키게 하는 것에 효과가 있는 것으로 되어 있는 GP존 (Guinier- preston Zone)으로 불리는 원자 레벨에서의 석출은 발생하지 않고, 대신에 수십 나노미터 레벨의 크롬이 석출된 것에 의한 것이라고 추정된다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 서냉하는 제조 방법에 의해 얻어지는 시험편과, 급냉된 시험편의 시효 온도 550℃ 에서의 비커스 경도를 비교하면, 급냉된 시험편의 비커스 경도는 서냉한 방열용 합금재의 제조 방법에 의해 얻어지는 시험편에 비해 현저하게 딱딱한 것이다.

도 4 는, 상기 시험편의 열팽창률의 시효 온도 의존성을 나타내는 도면이다. 도면의 세로축은 열팽창률을, 도면의 가로축은 시효 온도(℃) 를 나타내고 있다. 도 4 에 기재된 측정 결과는, 서냉했을 경우 및 급냉했을 경우에 의한 합금의 특성을 나타내는 측정 결과이다. 서냉에 관련된 방열재의 제조 방법은 실선으로 나타내고 있고, 급냉에 관련된 방열재의 예는 점선으로 나타낸다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 서냉의 경우에 얻어지는 시험편의 열팽창률을 측정하면, 시효 열처리 전의 (0℃) 인 경우, 열팽창률은 16.9 × 10^-6/K 인데, 시효 온도를 올려 시효 온도가 550℃ 에 도달하면, 열팽창률은 대체로 13.5 × 10^-6/K 로 저하된다. 그 후, 시효 온도가 상승하면, 열팽창률은 급격하게 상승하고, 시효 온도가 650℃ 에 도달할 때에는, 열팽창률은 대체로 15.9 × 10^-6/K 에 도달한다.

상기 서술한 바와 같이, 서냉에 의해 얻어지는 시험편과 급냉에 의해 얻어지는 시험편의 시효 온도 550℃ 에서의 열팽창률을 비교하면, 서냉에 의해 얻어지는 시험편의 열팽창률은, 급냉의 시험편의 열팽창률에 비해 현저하게 열팽창이 작다. 그러나, 어느 경우에도 열팽창률의 저하는 인정된다. 또한, 열전도율, 용체화 열처리 후 서냉한 경우, 시효 열처리 전이 259W/mK 인 것에 대해, 550℃ 에서의 시효 온도에서는 345W/mK 까지 향상된다.

(실시예 2)

다음으로, 금속 크롬 분말을 소결하고 방열판을 제조 방법 (이하, 분말야금법이라고 한다.) 에 대해, 도 5, 도 6, 도 7, 표 1 을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 발명에 관련된 방열 판재는, 기본적으로는 Cr-Cu 의 금속-금속계 복합 재료로서, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내에서 시효 열처리하여 이루어지는 것이다. 이러한 방열 판재는, 기본적으로는 금속 크롬 분말을 원료 분말로서 성형 소결체로 하고, 이것에 구리를 용침시킨 후, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내에서 시효 열처리함으로써도 얻을 수 있다.

제조 공정을 도 6 에 나타낸다. 도 6(a) 에 예시하는 바와 같이, 금속 크롬 분말을 충전 성형하여 분말 성형체를 얻는 충전 성형 공정과, 이 분말 성형체를 소결하고 성형 소결체를 얻는 소결 공정과, 성형 소결체에 구리를 용침하여 용침체를 얻는 용침 공정과, 용침체에 시효 열처리를 실시하는 시효 열처리 공정을 거쳐 방열 판재가 제조된다. 또한, 용침체를 상기 시효 열처리 전에 용체화 열처리 공정을 추가할 수도 있다. 이하, 도 6(a) 에 나타내는 프로세스에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.

금속 크롬 분말은, 성형 소결 공정에 있어서 주로 금속 Cr 로 이루어지는 공극을 갖는 소결체를 만들고, 그 소결체는 구리의 용침을 가능하게 하는 공간을 제 공하는 기능을 가지는 것이다.

이하, 그 성형 소결이 종료했을 때에 존재하는 금속 조직을 A 상으로 하고, 그 후 구리 용침으로 형성된 금속 조직을 B 상이라고 하기로 한다. 용침 공정 중에 A 상 중의 크롬이 일부 용해되어 B 상 중에 용해하고, 용침 후의 응고의 공정에서 Cr 의 1차 석출이 이루어진다. 이 응고 후의 B 상 중에는 0.3 ∼ 1.5 질량% 정도의 Cr 이 고용되어 있고, 그 후의 시효 열처리 공정에서 2차 석출이 발생한다.

상기 금속 크롬 분말의 순도는 99 질량% 이상, 입도는 250㎛ 이하의 것 (JIS Z2510 에 기초하여 체로 분리한 것으로서, 수치는 JIS Z8801-1 에 나타내는 공칭 메시 치수를 나타낸다. 이하, 동일함.) 을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 성형 소결체는, 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni) 에서 선택한 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.1 질량% 이상 2.0 질량% 이하를 함유할 수 있다. 이들 원소는, 구리와의 젖음성을 저하시키는 크롬 표면의 산화막을 제거할 수 있는 탈산 효과나 구리와 젖기 쉬운 성질을 갖고, 성형 소결체에 대한 구리의 용침성을 향상시키는 작용을 갖는다.

그러나, 그 배합량이 0.1 질량% 미만이면, 용침성을 향상시키는 효과를 얻지 못하고, 한편, 그 배합량이 2.0 질량% 를 초과하면, 용침시, 이들 원소가 구리와 합금화되어, 열전도율을 열화시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 이들 원소의 크롬 분말에 대한 배합량은 합계로 0.1 질량% 이상 2.0 질량% 이하의 범위내로 한다.

또한, 상기 서술한 Ti 등을 함유하는 성형 소결체는, 일반적으로는 금속 크롬 분말에 티탄 분말 등을 소정량 배합한 혼합 분말을 성형 및 소결함으로써 얻을 수 있는데, 예를 들어 니켈 도금한 금속 크롬 분말을 원료 분말로서도 얻을 수 있다. 또, 철계의 분말야금으로 알려져 있는 편석 방지 기술을 응용하고, 금속 크롬 분말의 표면에 Ti, Zr, Fe, Co 또는 Ni 등을 바인더에 의해 균일하게 부착시킨 것을 성형, 소결하여 상기 성형 소결체를 얻을 수도 있다.

도 6(a) 에 나타내는 공정에 있어서, Cr 함유량이 40 질량% 를 초과하는 경우에는, 원료의 Cr 분말 단독으로 충전 성형하고, 구리 분말을 함유하지 않기 때문에, 소결 후에 구리의 용침이 가능하게 되는 공극을 남기도록 실시한다. 이러한 충전 성형의 수단은, 목표로 하는 방열 판재의 특성치에 따라 적절한 방법을 선택하여 실시하면 되어, 특별히 제한되지 않는다.

충전 성형에 의해 얻어진 분말 성형체는, 다음으로 소결 공정에 제공되어 성형 소결체가 된다. 이 소결 공정은, Cr 분말 표면의 산화막이나, 윤활재 첨가했을 경우, 탈지 공정 중 충분히 열분해되지 않고 잔류된 산소, 탄소 등을 제거하는 것을 목적으로 하고 있고, Cr 의 골격 구조가 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 이 소결 공정은, 원료 분말인 금속 크롬 분말의 특성, 또 충전 성형의 수단에 따라 적절한 방법을 선택하여 실시하는 것이 필요하다.

소결 프로세스에 대해서는, 이 목적이 달성되는 한 특별히 제한할 필요는 없는데, 예를 들어, 수소 분위기 중 혹은 진공 중에서 1200℃ 이상 1600℃ 이하, 바람직하게는 1250℃ 이상 1450℃ 이하이고, 분말 성형체의 크기에 따라 30분 이상 300분 이하 정도 유지하면 충분하다.

이와 같이 하여 얻어진 성형 소결체에 대해서 구리의 용침이 실시된다. 이 구리의 용침은 소결 공정까지 이미 형성된 주로 Cr 로 이루어지는 골격 사이에 구리를 충전시키고, 방열용 합금재에 소정의 열전도율을 부여하기 위한 것이다. 구리의 용침량은, 방열용 합금재에 요구되는 열전도율 등에 의해 결정하면 되는데, 일반적으로는 방열용 합금재 중, 구리가 10 질량% 이상 80 질량% 이하, 바람직하게는 40 질량% 이상 60 질량% 이하를 차지하도록 하는 것이 좋다.

용침의 수단은 공지된 수단을 채용하면 된다. 예를 들어, 성형 소결체의 상면 또는 하면 혹은 상하면에 순동판 혹은 순동의 분말을 두고, 진공 중 혹은 수소 분위기 중에서, 1100℃ 이상 1300℃ 이하, 바람직하게는 1150℃ 이상 1250℃ 이하의 범위내에서 20분 이상 60분 유지함으로써 충분한 구리의 용침이 가능하다. 또, 순동판 혹은 순동의 분말 대신 구리의 분말 성형체, 성형 소결체를 사용할 수도 있다.

용침체는 표면에 남은 여분의 순동 부분을 지석(砥石) 에 의한 연삭 가공 등으로 제거되고, 나아가, 기계 가공 혹은 프레스 가공에 의해 방열판의 형상으로 마무리한 후, Ni 를 두께 2㎛ 이상 8㎛ 이하로 부착시킨 도금 처리를 실시한 후, 본 발명에 따른 시효 열처리가 실시된다.

실시예로서 입도 150㎛ 이하의 금속 크롬 분말을 알루미나 용기 중에 중력에 의해 자연 충전하고, 이것을 수소 중에서 1500℃, 60분 유지하여 성형 소결체를 얻었다. 얻어진 성형 소결체의 상면에 무산소 구리판을 올려 진공 중에서 1200 ℃, 30분 유지하여 구리를 용침시킨 후, 1200℃ 에서 200℃ 까지 45분간 걸쳐 냉각 (평균 냉각 속도 22℃/분) 하여, Cr 52.5 질량%-Cu 47.5 질량% 로 이루어지는 150 × 150 × 4mm 의 용침체로 했다. 그 용침체에서 25 × 8 × 3mm 의 판상체을 잘라내고, 수소 중에서 다양한 온도에서 60분 유지할 때 시효 열처리를 실시하여 얻은 시험편에 열팽창 측정 시험을 실시한 결과를 도 7 에 나타낸다.

도 7 에 나타낸 바와 같이, 시효 열처리를 500℃ 이상 600℃ 이하의 온도 범위에서 실시하면, 용침체에 있어서 열팽창률이 저하되어, 본 발명의 목적이 달성된다. 이에 대해, 시효 온도가 500℃ 미만 또는 600℃ 초과로 열팽창률이 급속히 증대된다. 이러한 현상은, Cr 이 Cu 중에 고용되어 있는 B 상에서 550℃ 를 중심으로 하는 시효 열처리에 의해 Cr 이 2차 석출됨으로써 열팽창률이 급격하게 저하되고, 그것에 의해 금속 크롬 A 상을 함유한 용침체 전체의 열팽창률을 저하시킨 결과인 것으로 추정된다.

이와 같이 500℃ 이상 600℃ 이하의 온도 범위, 특히 550℃ 를 중심으로 할 때 시효 열처리에 의해 열팽창률이 급격하게 저하되는 현상은 크롬이 용침 후 혹은 용체화 열처리 후 0.3 질량% 이상 10 질량% 이하의 범위에서 고용된 Cu-Cr 합금에서 확인되는데, 본 발명은 이 현상을 이용함으로써 금속 크롬 A 상을 함유하는 용침체 전체의 열팽창률을 저하시키는 것이다.

이 점에서, 예를 들어, 용접용 전극 재료로서 사용되고 있는 Cu-Cr 에 합금 에 있어서 그 경도를 상승시키기 위해 채용되는 450℃ 이상 500℃ 이하의 시효 열처리란, 그 온도가 50℃ 이상 100℃ 고온으로서, 그 본질이 상이한 것이다. 본 발명에서는, B 상에 크롬이 0.3 ∼ 1.5 질량% 정도 고용되어 있으면 되고, 시효 열처리에 의해 금속 크롬으로서 석출하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

Cu-Cr 합금을 450℃ 이상 500℃ 이하의 범위에서 시효 처리를 실시하면 원자 레벨에서의 석출인 GP존을 이용하여 경도를 상승시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서는, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위에서 시효 열처리함으로써 수십 nm 오더의 금속 크롬상이 석출시키는 즉, 과시효 상태로 두는 것이고, 그것에 따라 석출된 수십 nm 오더의 Cr 입자의 2차 석출 (응고 후의 고상 석충) 에 의해 열팽창이 억제된 결과라고 추정된다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 시효 열처리는, 고상에 Cr 을 고용시킨 후, 시효 열처리에 의해 수십 nm 오더의 금속 크롬상을 석출시키는 조작이기 때문에, 전제 조건으로서 고상에 크롬이 소정량 고용되어 있는 것이 중요하다. 이 조건은, 통상, 구리의 용침 조작에 있어서 달성되는데, 예를 들어, 용침 후 소결체가 극단적으로 늦게 냉각되면, 용침 시에 일단 고용된 크롬 성분의 대부분이 서브 미크론 이상의 Cr입자로 성장해 버려, 상기 조건을 만족하지 못할 우려가 있다. 따라서, 확실하게 Cr 을 2차 석출시키기 위해서는, B 상에 Cr 성분을 고용시키기 위해 시효 열처리 전에 900℃ 이상 1050℃ 이하에서 용체화 열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 2차 석출되는 Cr 성분의 함유량을 시효 열처리 전의 단계에서 확실하게 0.3 질량% ∼ 1.5 질량% 정도의 범위로 할 수 있다.

또한, 시효 열처리 전에서의 크롬 성분의 함유량은, 예를 들어 EPMA (Electric Probe Micro Analyzer) 등의 분석 수단에 의해 측정할 수 있고, 또, 용 침 처리 조건, 용체화 열처리 조건 등과 상기 서술한 크롬 성분의 함유량의 관계를 해석하여, 방열용 합금재로서 요구되는 열전도율에 맞춘 원하는 크롬 함유량이 되도록 할 수 있다.

이러한 시효 열처리에 의해, 본 발명이 대상으로 하는 Cu-Cr 의 금속-금속계 복합 재료로 이루어지는 방열용 합금재의 열팽창률을 낮은 값로 억제할 수 있다. 방열용 합금재로는, 열팽창률이 낮은 값인 것 외에, 열전도율이 큰 것도 필요하다. 이러한 조건은, 제 1 로는 2차 석출량에 의해, 즉, Cu-Cr 성형 소결체에서의 구리의 용침량에 의해 관리할 수 있는 것인데, 아울러, 상기 서술한 시효 열처리에 의해 열전도도율이 극대화됨으로써 달성되는 것이다.

금속 크롬의 1차상 사이를 매우는 Cu-Cr 합금은, 시효 열처리 전에는 고용 크롬을 위해 그 열전도도율이 작은데, 본 발명의 시효 열처리를 받은 후에는, Cr 이 금속 크롬상으로서 석출된 상태에 있고, 구리 매트릭스 중에 금속 크롬상이 분산된 상태로 되어 있고, 순화된 구리 매트릭스의 열전도도율이 극대화되어 있게 된다. 이에 따라, 방열용 합금재 전체로서 매우 높은 열전도율을 얻을 수 있게 되어 있다.

또한, 용침 처리 후의 구리의 제거 가공, 절삭 가공, 또 프레스 가공 등에 의해 가공 변형이 이루어지고, 이에 따라 열전도율의 저하되고, 나아가서는 방열용 합금재 전체의 열전도율의 저하가 발생하는데, 상기 시효 열처리에 의해 가공 변형도 제거되므로, 본 발명에서는 이들이 원인이 되는 열전도율의 저하가 방지되어, 구리 본래의 특성을 충분히 이끌어 낼 수 있게 된다.

또한, 열전도율과 전기 전도도는, 비데만ㆍ프란츠 (Wiedemann-Franz) 의 법칙, 즉 금속의 열전도도와 전기 전도도의 비는 절대 온도로 금속의 종류에 의하지 않는 정수를 곱한 것과 동일하다는 법칙이 있으므로, 열전도율의 측정 대신 전기 전도도를 측정에, 제품의 특성 관리를 실시할 수 있다.

상기 서술한 본 발명의 기본 형태를 도 6(a) 에 나타내는 프로세스에 따라 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기 서술한 프로세스에 한정되는 것이 아니고, 다른 수법에 의해 제조한 Cu-Cr 계 금속-금속 복합 재료의 방열용 합금재에 있어서도, 금속 크롬상이 석출되는 시효 열처리를 실시하는 한 동일하게 적용할 수 있다. 이하, 이들 경우의 실시형태에 대해 설명한다.

도 6(b) 는, 원료 분말로는, 금속 크롬 분말과 구리 분말의 혼합 분말을 사용하여 이 혼합 분말을 가압 성형하여 소결하는 공정을 나타내고 있다. 이 경우에는, 소결 공정을 끝낸 시점에서 Cr 로 이루어지는 A 상 사이에 구리가 충전된 성형 소결체를 얻을 수 있으므로, 구리 성분이 비교적 많은, 예를 들어, C 가 3 질량% 를 초과하고 40 질량% 이하를 함유하는 방열판재료를 비교적 용이하게 제조할 수 있다.

이 경우, 혼합 분말의 가압 성형에는, 예를 들어, 금형에 분말을 충전하여 가압하는 일반적인 분말 성형 방법 외에, MIM (Metal Injection Molding : 냉간 등방압성형) 을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 분말 성형체를 소결 후, HIP (Hot Isostatic Pressing : 열간 등방압 성형) 처리를 실시할 수도 있다. 또, 알루미나 등의 내열성 용기에 금속 크롬 분말과 구리 분말의 혼합 분말을 충전하 고, 가압 성형을 실시하지 않고, 수소 분위기 중 또는 진공 중에 있어서 850℃ 이상 1080℃ 이하의 범위내의 온도에서, 분말 성형체의 크기에 따라 30분 이상 300분 이하의 소결 처리를 실시할 수도 있다.

또한, 이 경우에 있어서, 금속 크롬 분말은 상기 서술한 도 6(a) 에 나타내는 기본 공정에 있어서 사용하는 것과 동일한 것이면 되고, 또, 상기 서술한 수법에 의해 금속 크롬 분말에 티탄 등을 부착시킨 것이어도 된다. 한편, 구리 분말은 입도 150㎛ 이하의 전해법 혹은 아토마이즈 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 경우에는 원칙으로서 구리의 용침 공정을 필요로 하지 않은데, 예를 들어 알루미나 등의 내열성 용기에 금속 크롬 분말과 구리 분말의 혼합 분말을 충전하고, 가압 성형을 실시하지 않고 소결 처리를 실시했을 경우에는, 얻어진 성형 소결체에 추가로 구리의 용침 처리를 실시하고, 크롬 A 상 사이의 공극을 제거하고, 구리 합금의 충전 상태를 개선하여, 그것에 따라 열전도율의 향상을 도모할 수도 있다.

이와 같이 하여 얻어진 성형 소결체도 기본 프로세스에 나타내는 경우와 동일하게, 기계 가공 혹은 프레스 가공에 의해 방열판의 형상으로 가공 완성한 후, 니켈을 두께 2㎛ 이상 8㎛ 이하로 부착시키는 도금 처리를 실시한 후, 본 발명에 따른 시효 열처리를 한다. 또한, 용침 처리를 실시되었을 경우, 용침체 표면에 남은 여분의 순동 부분을 가공 제거하는 공정을 하는 것은 당연하다.

(실시예 3)

상기 도 6(a) 에 나타내는 방법에 의해 얻어진 방열용 합금재 중 550℃ 에서 열처리한 금속 조직의 SEM (주사형 전자 현미경) 사진을 도 5 에 나타낸다. 도 5 에서 명확한 바와 같이, 구리의 B 상 중에 시효 열처리로 2차 석출된 수십 nm 의 크롬 입자와 용침 후 B 상이 응고될 때에 1차 석출된 큰 장경 (100nm 초과) 의 크롬 입자가 관찰된다. 2차 석출된 크롬의 평균 입경은, 22nm (나노미터) 이며, 석출 밀도는 170개/㎛², 애스펙트비는 최대로 4.1, 평균으로 1.6 이다. 또한, 이 사진을 촬영한 장치 및 여러 조건은 도 3 에서 사용한 장치 및 여러 조건과 동일하다. 크롬의 석출 사이즈는 도 3 과 마찬가지로 나노 레벨이며, 동일한 원리에 의해 열팽창이 저감된 것으로 추정된다.

얻어진 판상체에서 직경 10mm 두께 3mm 의 원반상의 열전도율 측정용의 시험편, 길이 25mm, 폭 8mm, 두께 3mm 의 판상의 열팽창률 측정용 시험편 및 1변이 30mm, 두께 3mm 의 정방형 판상의 전기전도도 측정용 시험편을 잘라 냈다. 이들 각 시험편에 수소 중, 550℃ 에 있어서 60분 유지할 때 시효 열처리를 실시한 후, 밀도, 열팽창률, 열전도율 및 전기 전도도의 측정을 실시했다. 밀도는 아르키메데스법에 의해, 열팽창률은 시험편의 길이 방향의 연장으로부터 구하고, 열전도율은 레이저-플래시법에 의해 구했다.

전기 전도도는 전기 전도도 측정 장치 (일본 페르스타 주식회사 제조 SIGMATEST D2. 068) 에 의해 측정했다. 전기 전도도는 시효 열처리 전후에서 측정했다. 측정 결과를 표 2a, 표 2b 에 나타낸다. 본 발명의 반도체용 방 열 판재료인 발명예 13 은 열팽창률이 10.7 × 10^-6/K 로 우수한 값을 갖고, 열전도도도 183W/(mㆍK) 로 우수한 값을 가지고 있다. 또한, 표 중의 전기 전도도의 단위 「%IACS」 는, International Annealed Copper Standard 로 나타낸 것으로서, 100% IACS 가 58MS/m 이다.

이들과는 별도로 반도체용 방열판 재료에 대한 반도체 소자의 연납땜에 의한 접합을 문제없이 할 수 있는지의 여부를 검증하기로 했다. 이를 위해 시험편 (100 × 100 × 3mm) 에, 추가로 직경 5mm 의 구멍을 볼 판에서 4지점 뚫고, 5㎛ 의 두께로 전해 니켈 도금을 실시한 후, 수소 중에서 550℃ 의 온도에서 60분 유지하는 시효 열처리를 실시하고, 그 후 15 × 15 × 2mm 의 질화 알루미늄판을 4개 연납땜했다. 그 결과, 도금 부분에 아무런 문제도 없고, 유해한 휨도 발생되지 않았기 때문에, 연납땜 작업이 충분히 가능하다는 것을 검증할 수 있었다.

입도 45㎛ 이하의 금속 크롬 분말 (순도 99 질량% 이상) 40 질량% 와 입도 63㎛ 이하의 순동 분말 60 질량% 를 혼합하고, 그 혼합 분말을 고무형으로 충전하여 CIP 에 의해 5t/㎠ 의 압력을 가하여 성형하고, 얻어진 분말 성형체를 수소 중에 있어서 1050℃ 의 온도에서 80분 유지하여 소결 처리를 실시했다. 얻어진 성형 소결체 상에 무산소 구리판을 올려 놓고, 수소 중에 있어서 1200℃ 의 온도에서 30분 유지하고 구리를 용침시켜 용침체로 했다. 얻어진 용침체에 대해, 발명예 13 과 동일하게 처리하고, 밀도, 열팽창률, 열전도율 및 전기 전도도의 측정을 실시했다.

결과를 표 1 에 함께 나타낸다. 본 발명은 방열용 합금재인 발명예 28 은 열팽창률이 12.9 × 10^-6/K 로 우수한 값을 갖고, 열전도도도 220W/(mㆍK) 와 우수한 값을 가지고 있다. 또한, 이 경우에 대해서도 실시예 3 과 동일하게 방열 시험을 실시했는데, 도금 부분에 아무런 문제도 없고, 유해한 휨의 발생도 보이지 않았다.

(실시예 4)

본 발명을 도 6(a) 에 나타내는 공정에 있어서 실시했을 경우, 분말의 입자경의 영향을 조사하기 위해, 150㎛ 이하, 40㎛ 이하, 및 75 ∼ 150㎛ 의 3 종류의 Cr 에 분말을 소결하고, 용침 처리를 실시함으로써 합금을 제조했다. 다양한 시효 온도에서 시효 처리하여, 열팽창률을 측정했다. 또한, 다른 조건은 상기 서술한 실시예와 동일하다. 시효 처리 온도와 열팽창률의 관계를 도 8 에 나타냈다. 모든 입경을 사용한 합금에서도 열팽창률은 저하되어 있다.

이상의 실시예의 결과를 정리하여 표 2a, 표 2b 및 도 9 에 나타냈다. 도 9 는 Cu 와 Cr 의 성분이 각각 상이한 합금의 열팽창과 열전도의 관계를 나타낸다. 도 9 중 우측의 사각점은 시효 열처리 전 및 450℃ 이하의 시효 열처리 후의 열팽창과 열전도의 관계인데, 500℃ 시효 열처리를 실시한 후의 관계는 점선의 범위에 있고, 본 발명의 시효 열처리를 실시하면 현저하게 동일 열전도율이어도 열팽창률이 낮은 합금을 얻을 수 있었다. 이 도면에서, 본 발명의 제조 방법에 의해, 동일 열전도율에서도 열팽창률을 저하시키는 것이 명확하다.

본 발명의 Cu-Cr 합금은, 바람직한 고열 전도율 및 저열 팽창률을 양립하고, 종래의 텅스텐-구리계 혹은 몰리브덴-구리계의 방열재보다 경제적으로 제조하는 것이 가능함과 함께, 균일한 도금이 가능하고, 게다가 기계 가공성이 우수하기 때문에, 특히 반도체용의 방열용 합금재로서 산업상 사용 가치가 높다.

Claims

Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 100nm 이상의 Cr 상을 제외한 Cu 매트릭스 중에 장경 100nm 이하이고, 애스펙트비 10 미만의 입자상 Cr 상을 20개/㎛² 이상의 밀도로 석출시킨 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항에 있어서, 상기 Cu-Cr 합금이, Cr 과, 잔부가 Cu 와 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 그 합금을 용해법 또는 분말야금법에 의해 소정의 형상으로 가공한 후, 용침 처리 후 및/또는 용체화 열처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각하고, 500℃ 이상 750℃ 이하 사이에서 시효 열처리를 실시한 합금인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 2 항에 있어서, 상기 용체화 열처리의 온도는 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항에 있어서, 상기 Cu-Cr 합금이, Cr 과, 잔부가 Cu 와 불가피한 불순물로 이루어지는 Cu-Cr 합금으로서, 그 합금을 분말야금법에 의해 소정의 형상으로 성형 가공한 후, 상기 분말야금법에서의 소결 처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각하고, 500℃ 이상 750℃ 이하 사이에서 시효 열처리를 실시한 합금인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 0.3 질량% 이상 3 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 3 질량% 를 초과하고 40 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Cu-Cr 합금의 Cr 이 40 질량% 를 초과하고 80 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 Cu-Cr 합금을 사용한 것을 특징으로 하는 방열용 부재.
Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 용해ㆍ주조 또는 용해ㆍ주조ㆍ가공이고, 얻어진 합금을 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도 범위에서 용체화 열처리하고, 상기 용체화 열처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법.
Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하고, 상기 소결 처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후, 얻어진 소결체를 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리 하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법.
Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하고, 얻어진 소결체를 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도 범위에서 용체화 열처리하고, 상기 용체화 열처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리 하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법.
Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cr 단독 또는 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하고, 구리를 용침하고, 상기 용침 처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각하여 용침체로 하고, 얻어진 용침체를 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법.
Cr : 0.3 질량% 이상 80 질량% 이하와, 잔부가 Cu 와, 불가피한 불순물인 Cu-Cr 합금을 제조할 때에 있어서, 그 제조 방법이 Cr 단독 또는 Cu 와 Cr 의 분말을 혼합ㆍ소결하고, 구리를 용침하여 용침체로 하고, 얻어진 용침체를 900℃ 이상 1050℃ 이하의 범위내의 온도 범위에서 용체화 열처리하고, 상기 용체화 열처리 후 30℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후, 500℃ 이상 750℃ 이하의 범위내의 온도에서 시효 열처리하는 것을 특징으로 하는 Cu-Cr 합금의 제조 방법.
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