KR20200052841A - 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법으로서, 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 성형한 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침시켜, 상기 몰리브덴 분말로 이루어진 코어; 및 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법은 MoCu 방열 소재에 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법{MoCu HEAT DISSIPATION MATERIAL WITH CARBON PARTICLES AND PREPARING METHOD THEREOF}
본 발명의 기술적 사상은 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, MoCu 방열 소재에 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키지에서 방열 기판은 반도체 소자 또는 세라믹 기판에 접합되어 반도체 소자에서 발생되는 열을 원활히 방출하도록 유도한다. 반도체 소자의 고출력화와 대용량화에 따라 발열량이 증대되고 있어, 반도체 소자의 성능을 유지하기 위해서 반도체 패키지용 방열 기판은 다양한 소재와 구조가 채용되고 있다.
예를 들면, W-Cu 복합소재로서, 텅스텐(W) 분말을 고온 소결하여 다공성의 소결체를 만들고, 이 소결체에 구리(Cu)를 주입시켜 만든 복합소재이나, Cu의 함량을 증가시키는데 한계가 있어 고출력ㅇ대용량의 반도체용 패키지에 사용하는데 제한이 따른다.
또한 방열 소재가 이종 소재와 접합하는 경우, 이종 소재와의 열팽창계수 차이에 의해 열응력이 발생할 수 있다. 이와 같은 열응력에 의해 균열(crack)이 발생하거나 접합 부위가 손상되어, 제품의 신뢰성을 열화시키고 제품 수명을 단축시킬 수 있다.
특히 고온에서 열팽창계수가 낮을수록 유리하므로 이에 상기한 문제들을 해결할 수 있는 방열 소재 및 그의 제조방법이 요구되고 있다.
1. 한국 등록특허 제10-1890396호 2. 한국 등록특허 제10-0674216호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, MoCu 방열 소재에 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 바인더에 혼합하는 탄소(carbon) 분말의 양을 조절함으로써 방열 특성을 조정할 수 있는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재는 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 성형한 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜, 상기 몰리브덴 분말로 이루어진 코어; 및 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 MoCu 방열 소재는 30 내지 50 wt%의 구리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 MoCu 방열 소재는 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 MoCu 방열 소재는 열전도율이 185 내지 220 W/mK이고 열팽창계수가 상온 내지 400℃의 온도에서 8 내지 8.8×10-6 /K이고 상온 내지 800℃의 온도에서 7×10-6 /K 이상 8.5×10-6 /K 미만일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법은 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 Mo혼합분말을 제조하는 단계, 상기 Mo혼합분말을 가압하여 Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계 및 상기 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계는 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어, 상기 몰리브덴으로 이루어진 코어 및 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 바인더 2 내지 6 중량부 및 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 혼합할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 평균입경 3 내지 5 ㎛의 몰리브덴(Mo)의 분말 및 평균입경 2 내지 3 ㎛의 탄소(carbon) 분말을 혼합할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 상기 분말을 110 내지 130 ℃ 에서 건조한 후 300 내지 350 메쉬(mesh)로 입도 선별할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계는 상기 Mo혼합분말을 70 내지 100 kgf/㎠ 로 가압할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계는 상기 구리를 수소 환원성 분위기에서 1350 내지 1450 ℃의 온도에서 용침시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재는 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 MoCu 방열 소재를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조방법은 바인더에 혼합하는 탄소 분말의 양을 조절함으로써 방열 특성을 조정할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법을 나타내는 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 단면 SEM 사진 및 EDS 성분 분석 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 EDS Mapping 분석 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 열전도율을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 열팽창계수를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재는 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 성형한 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜, 상기 몰리브덴 분말로 이루어진 코어; 및 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는(chin) 구리 매트릭스로 이루어질 수 있다. 즉, 매트릭스는 탄소 분말과 구리로 이루어져, 몰리브덴들 사이에 탄소 분말과 구리가 존재하는 구조일 수 있다.
상기 MoCu 방열 소재는 30 내지 50 wt%의 구리를 포함할 수 있다. 구리 함유량이 30 wt% 미만에서는 열전도율 특성이 저하될 수 있다. 또한 구리 함유량이 50 wt% 초과에서는 외부의 충격으로부터 변형되기 쉬워 형상유지능이 저하되며, 구리 함량 증가에 따른 열전도율의 상승을 기대하기 어렵다.
상기 MoCu 방열 소재는 상온(RT, 25~30℃)에서 열전도율이 185 내지 220 W/mK이고 열팽창계수가 상온(RT) 내지 400℃의 온도에서 8 내지 8.8×10-6 /K이고 상온(RT) 내지 800℃의 온도에서 7×10-6 /K 이상 8.5×10-6 /K 미만일 수 있다. 상기 탄소 분말을 포함하는 구리 매트릭스는 MoCu 방열 소재의 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선할 수 있다. 열전도율과 같은 방열 특성이 보장되는 동시에 열팽창계수를 감소시켜 제조 공정 중에 발생되는 물리적 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법을 나타내는 공정 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법은 Mo혼합분말을 제조하는 단계(S100), Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계(S200) 및 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계(S100)는 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 Mo혼합분말을 제조하는 단계이다.
상기 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 바인더 2 내지 6 중량부 및 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 혼합할 수 있다. 상기 바인더의 중량 범주가 상기 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 대비 약 2 내지 6 중량부를 만족하는 경우, 본 발명에 따른 상기 Mo혼합분말 성형체의 형상 유지능이 향상될 수 있으며, 구리 용침 시 구리가 상기 Mo혼합분말 성형체에 일정 함량으로 형성될 수 있다.
또한 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 혼합할 수 있으며, 본 발명에 따른 MoCu 방열 소재는 바인더에 혼합하는 탄소 분말의 양을 조절함으로써 방열 특성을 조정할 수 있다.
또한 평균입경 3 내지 5 ㎛의 몰리브덴(Mo)의 분말 및 평균입경 2 내지 3 ㎛의 탄소(carbon) 분말을 혼합할 수 있다. 몰리브덴(Mo) 분말의 평균입경이 5 ㎛ 초과인 경우에는, 구리 용침 시 몰리브덴(Mo) 분말을 둘러싸는 구리 매트릭스 형성이 저하될 수 있으며, 본 발명이 목적으로 하는 열전도율의 상승과 열팽창계수의 감소를 기대하기 어렵다. 또한 평균입경 2 내지 3 ㎛의 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 용침된 구리 매트릭스에 포함될 수 있다.
상기 분말을 혼합한 다음, 상기 분말을 110 내지 130 ℃ 에서 건조한 후 300 내지 350 메쉬(mesh)로 입도 선별할 수 있다.
상기 Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계(S200)는 상기 Mo혼합분말을 가압하여 Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계이다. 상기 Mo혼합분말을 70 내지 100 kgf/㎠ 로 가압할 수 있다.
가압을 통하여 Mo혼합분말 성형체를 제조하여 본 발명에 따른 MoCu 방열 소재의 형상 유지능이 향상될 수 있으며, 구리 용침 시 구리가 상기 Mo혼합분말 성형체에 일정 함량으로 용침되어, 구리가 소재 내부 및 표면에 균일하게 형성될 수 있다.
상기 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계(S300)는 상기 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계이다. 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어, 상기 몰리브덴으로 이루어진 코어 및 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스를 형성할 수 있다.
MoCu 방열 소재를 제조하는 단계(S300)에서 구리가 상기 Mo혼합분말 성형체 내부로 용침되어 균일한 MoCu 방열 소재를 형성시킬 수 있으며, 또한 MoCu 방열 소재의 내부 또는 표면에 크랙(crack)이나 보이드(void)와 같은 결함의 발생을 방지할 수 있다.
특히 상기 구리를 수소 환원성 분위기에서 1350 내지 1450 ℃의 온도에서 용침시킬 수 있다. 상기 온도의 범주를 만족하는 경우, 본 발명은 표면에 잔존하는 산화물을 제거할 수 있으며, MoCu 방열 소재의 내부 및 표면에 구리가 균일하게 형성될 수 있다.
또한 상기 바인더를 제거하는 제조공정은 따로 필요하지 않으며, 구리 용침을 위하여 온도를 올리는 과정 중 400 내지 500 ℃에서 상기 바인더는 탄화되어 제거될 수 있다. 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어 상기 탄소 분말을 포함하는 구리 매트릭스가 형성된다.
이는 MoCu 방열 소재의 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선할 수 있다. 열전도율과 같은 방열 특성이 보장되는 동시에 열팽창계수를 감소시켜 제조 공정 중에 발생되는 물리적 변형을 방지할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부 사항을 설명하고자 한다.
(실시예 1)
- MoCu 방열 소재 제조
바인더 폴리비닐알코올(PVA, HS-BD25) 4 g 및 2 내지 3㎛ 입경의 탄소(carbon) 분말 10 g을 혼합하여 슬러리 제조한 후 알코올 용매에 희석하고 평균입경 4 ㎛인 몰리브덴(Mo) 분말 100g을 투입하여 혼합하였다.
이를 회전형 증발기(rotary evaporator)에 투입하여 혼합 및 가열하면서 용매를 제거하였다. 이후 용매가 제거된 혼합 분말은 120 ℃로 유지된 건조기에서 건조되었다. 건조된 분말은 325 메쉬(mesh)로 입도 선별한 다음 프레스 성형 장치를 이용하여 Mo혼합분말 성형체를 제조하였다. 이때 성형 압력은 85 kgf/㎠ 이었으며 50ⅹ30ⅹ2.0 mmt의 금형 사이즈로 제조하였다.
다음으로 상기 Mo혼합분말 성형체 상에 구리 시트를 놓고, 이를 수소분위기의 열처리로로 장입하여 약 35 wt%의 구리가 용침된 MoCu 방열 소재를 제조하였다(Mo-35%Cu). 이때, 용침 온도는 1400 ℃이었다. 이후 용침된 MoCu 방열 소재를 질소분위기에서 냉각하였다.
- MoCu 방열 소재 방열특성 확인
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 단면 SEM 사진이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용침된 구리 매트릭스의 EDS 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 도 2와 같이, 몰리브덴 분말로 이루어진 코어와 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스로 이루어 진 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 EDS Mapping 분석 결과를 나타낸다. 상기 MoCu 방열 소재 내부에 구리가 균일하게 용침되어 제조된 것을 확인할 수 있으며, 또한 보이드와 같은 결함이 전무하며, 몰리브덴, 탄소(carbon) 분말 및 구리가 균일하게 분포된 것을 알 수 있다.
비교예로 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재(Mo-35%Cu)와 본 발명에 따른 MoCu 방열 소재의 열전도율을 측정하여 비교하였다. 그 결과, 동일한 조건에서 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재는 200 W/mK의 열전도율, 탄소 분말을 포함하여 제조된 MoCu 방열 소재는 206.7 W/mK의 열전도율의 결과를 확인하였다. 이것으로 MoCu 방열 소재에 탄소를 추가하여 방열 특성을 개선됨을 확인할 수 있다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재의 열팽창계수를 확인한 표이다. 상온(RT: 25~30℃)부터 800℃의 온도범위에서 열팽창계수를 측정하였다. 표 1과 같이 비교예로 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재는 RT~400℃까지의 온도에서 8.9×10-6 /K의 열팽창 계수를 가지며, 본 발명에 따른 MoCu 방열 소재는 RT~400℃까지의 온도에서 8.37×10-6 /K의 열팽창 계수를 가져 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 것을 확인하였다.
또한 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재는 RT~800℃의 온도에서 8.5×10-6 /K의 열팽창 계수를 가지며, 본 발명에 따른 MoCu 방열 소재는 RT~800 ℃의 온도에서 7.75×10-6 /K의 열팽창계수를 가지며, 이는 실제 제품 공정(Brazing) 온도 800~900℃에서 이종 소재의 접합을 할 때 고온에서 열팽창계수가 낮을수록 유리하게 적용할 수 있다.
열팽창계수 (10-6 /K) 온도 구간
RT~100℃ RT~200℃ RT~300℃ RT~400℃ RT~500℃ RT~600℃ RT~700℃ RT~800℃
비교예 - - - 8.9 - - - -
실시예 10.06 9.07 8.58 8.37 8.27 8.05 7.85 7.75
(실시예 2)
탄소(carbon) 분말의 함량을 변화시키면서 본 발명의 일 실시예에 따른 MoCu 방열 소재를 제조하였다(Mo:Cu=65:35, Mo-35%Cu). 구리(Cu) 함량을 일정하게 유지하기 위하여 바인더 폴리비닐알코올(PVA, HS-BD25)의 함량을 조절하였다. 탄소 분말과 바인더의 함량을 변화시킨 것 외에 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 탄소(carbon) 분말의 함량을 5 내지 15 중량부를 혼합하였다.
표 2는 본 발명의 일 실시예로서, 탄소 분말의 함량에 따른 MoCu 방열 소재의 열전도율과 열팽창계수를 나타낸다.
탄소 분말 8~15 중량부를 혼합하면 열전도율이 180W/(m*K) 이상이 되고, 탄소 분말 10~12 중량부를 혼합하면 열전도율이 200W/(m*K)를 초과하여 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재(Mo-35%Cu)보다 높은 열전도율을 나타내었다.
한편, 탄소 분말을 15 중량부 미만으로 혼합하면 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재보다 열팽창계수가 감소하였다. 탄소 분말 5~12 중량부를 혼합하면 RT~400℃의 온도에서 열팽창계수가 8.03~8.77×10-6 /K로 감소하고, RT~800℃의 온도에서 열팽창계수가 7.22~8.37×10-6 /K로 감소하여, 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재(Mo-35%Cu)보다 낮은 열팽창계수를 나타내었다.
이처럼 MoCu 방열 소재에 탄소 분말을 추가하면 열팽창계수가 감소하고 방열 특성이 개선됨을 알 수 있다. 탄소 분말 8~12 중량부를 혼합하면 열전도율이 185~220 W/(m*K), RT~400℃의 온도에서 열팽창계수가 8~8.8×10-6 /K, RT~800℃의 온도에서 열팽창계수가 7×10-6 /K 이상 8.5×10-6 /K 미만인 MoCu 방열 소재를 얻을 수 있다. 특히, 탄소 분말 10~12 중량부를 혼합하면 열전도율이 200~220 W/(m*K), RT~400℃의 온도에서 열팽창계수가 8.3~8.8×10-6 /K, RT~800℃의 온도에서 열팽창계수가 7~8×10-6 /K인 MoCu 방열 소재를 얻을 수 있고 탄소 분말을 포함하지 않고 제조한 MoCu 방열 소재(Mo-35%Cu)보다 열전도율은 높아지고 열팽창계수는 감소하여 우수한 특성을 보였다.
탄소 분말의 함량(중량부): Mo 분말 100g 기준 비고
열전도율
(W/(m*K))		 0 5 8 10 12 15
열팽창계수
(10-6 /K)		 200 179.08 185.03 206.7 212.8 193.6 RT
8.9 8.03 8.41 8.37 8.77 9.50 RT~400℃
8.5 8.37 8.14 7.75 7.22 8.94 RT~800℃
위와 같이, 본 발명에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재는 탄소를 추가하여 열팽창계수를 감소시키고 방열 특성을 개선한 MoCu 방열 소재를 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조방법은 바인더에 혼합하는 탄소 분말의 양을 조절함으로써 방열 특성을 조정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 성형한 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜,
    상기 몰리브덴 분말로 이루어진 코어; 및
    탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MoCu 방열 소재는 30 내지 50 wt%의 구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 MoCu 방열 소재는 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MoCu 방열 소재는 열전도율이 185 내지 220 W/mK이고 열팽창계수가 상온 내지 400℃의 온도에서 8 내지 8.8×10-6 /K이고 상온 내지 800℃의 온도에서 7×10-6 /K 이상 8.5×10-6 /K 미만인 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재.
  5. 몰리브덴(Mo) 분말, 바인더 및 탄소(carbon) 분말을 혼합하여 Mo혼합분말을 제조하는 단계;
    상기 Mo혼합분말을 가압하여 Mo혼합분말 성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 Mo혼합분말 성형체에 구리(Cu)를 용침(infiltration)시켜 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계는 탄화되어 제거되는 상기 바인더의 공극에 상기 구리가 용침되어, 상기 몰리브덴으로 이루어진 코어 및 상기 탄소 분말을 포함하고 상기 코어를 둘러싸는 구리 매트릭스를 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 몰리브덴(Mo) 분말 100 중량부 기준으로 바인더 2 내지 6 중량부 및 탄소(carbon) 분말 8 내지 12 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 평균입경 3 내지 5 ㎛의 몰리브덴(Mo)의 분말 및 평균입경 2 내지 3 ㎛의 탄소(carbon) 분말을 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 Mo혼합분말을 제조하는 단계는 상기 분말을 110 내지 130 ℃ 에서 건조한 후 300 내지 350 메쉬(mesh)로 입도 선별하는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 MoCu 방열 소재를 제조하는 단계는 상기 구리를 수소 환원성 분위기에서 1350 내지 1450 ℃의 온도에서 용침시키는 것을 특징으로 하는 탄소 분말을 갖는 MoCu 방열 소재의 제조 방법.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115637344A (zh) * 2022-10-28 2023-01-24 西安建筑科技大学 一种高均质钼铜合金高效熔渗方法与装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07233404A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Hitachi Metal Ee F T:Kk ヒートシンク材料の製造方法
JPH1180858A (ja) * 1997-09-03 1999-03-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 複合材料及びその製造方法
JPH11307701A (ja) * 1997-08-22 1999-11-05 Tokyo Tungsten Co Ltd 放熱基板及びその製造方法
JP2002121639A (ja) * 2000-10-18 2002-04-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 放熱基板およびそれを用いたハイパワー高周波トランジスターパッケージ
WO2005024076A1 (ja) * 2003-09-03 2005-03-17 Komatsu Ltd. 焼結摺動材料、摺動部材、連結装置および摺動部材が適用される装置
KR100674216B1 (ko) 2006-06-21 2007-01-25 주식회사 쎄타텍 텅스텐-구리 합금 부품 제조방법
KR101890396B1 (ko) 2017-01-23 2018-08-21 (주)메탈라이프 텅스텐-구리 클래드 합금의 제조방법 및 이를 이용한 클래드 합금

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07233404A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Hitachi Metal Ee F T:Kk ヒートシンク材料の製造方法
JPH11307701A (ja) * 1997-08-22 1999-11-05 Tokyo Tungsten Co Ltd 放熱基板及びその製造方法
JPH1180858A (ja) * 1997-09-03 1999-03-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 複合材料及びその製造方法
JP2002121639A (ja) * 2000-10-18 2002-04-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 放熱基板およびそれを用いたハイパワー高周波トランジスターパッケージ
WO2005024076A1 (ja) * 2003-09-03 2005-03-17 Komatsu Ltd. 焼結摺動材料、摺動部材、連結装置および摺動部材が適用される装置
KR100674216B1 (ko) 2006-06-21 2007-01-25 주식회사 쎄타텍 텅스텐-구리 합금 부품 제조방법
KR101890396B1 (ko) 2017-01-23 2018-08-21 (주)메탈라이프 텅스텐-구리 클래드 합금의 제조방법 및 이를 이용한 클래드 합금

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115637344A (zh) * 2022-10-28 2023-01-24 西安建筑科技大学 一种高均质钼铜合金高效熔渗方法与装置
CN115637344B (zh) * 2022-10-28 2023-11-10 西安建筑科技大学 一种高均质钼铜合金高效熔渗方法与装置

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