TW201934766A - 包覆材及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種包覆材及其製造方法，該包覆材即使在藉由壓製加工衝孔(施加較熱衝撃高之剪切力)下，仍可防止裂縫或剝離產生。前述包覆材之製造方法係於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層之各面上，將至少一面形成有金屬膜之Mo-Cu層以該金屬膜直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層與Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱，其中，前述金屬膜係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成。
Description
本發明係有關於包覆材及其製造方法，且係有關於適合裝載電子零件基板用之散熱板材料的包覆材及其製造方法。
裝載電子零件基板用之散熱板因需有效率地散放自電源模組或無線電頻率(RF)模組等所使用之半導體元件等電子零件產生的熱，故要求熱傳導性優異。
如此之散熱板材料，已提案有：將黑鉛、碳纖維、奈米碳管等結晶性碳材層與Cu、Al、Ag、Mg、W、Mo、Si、Zn等金屬層積層後複合化的複合體(參照例如，專利文獻1)；於以碳為主成分之密質基材上形成有以銅或鋁為主成分之傳熱層的碳-金屬複合體(參照例如，專利文獻2)；於2片金屬基板之間配置有高溫熱分解石墨層的熱傳導複合材(參照例如，專利文獻3)；及由碳質構件中填充有金屬之金屬基複合材料所構成的金屬基複合板(參照例如，專利文獻4)等。
但，該等習知之散熱板材料的熱傳導率最大為300W/mK左右，並不足以作為裝載要求更高熱傳導率之功率電晶體的基板用之散熱板材料使用。
為解決如此問題，已提出有一種散熱板材，該散熱板材於由Cu基質中複合化有碳相之複合材料(Cu-C)所構成的核心層兩面，積層有由選自於由Mo、Mo-Cu合金、W、W-Cu合金、Cr及Cr-Cu合金所構成群組中之1種以上所構成的包覆層(例如，專利文獻5參照)。
先前技術文獻
專利文獻
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-1232號公報(段落編號0006)
專利文獻2：日本專利特開2010-77013號公報(段落編號0009)
專利文獻3：日本專利特表2014-515876號公報(段落編號0008)
專利文獻4：國際公開WO2011/096542號公報(段落編號0009)
專利文獻5：韓國專利申請公開10-2016-0120887號(段落編號0013)
專利文獻2：日本專利特開2010-77013號公報(段落編號0009)
專利文獻3：日本專利特表2014-515876號公報(段落編號0008)
專利文獻4：國際公開WO2011/096542號公報(段落編號0009)
專利文獻5：韓國專利申請公開10-2016-0120887號(段落編號0013)
發明概要
發明欲解決之課題
但，專利文獻5之散熱板材，有時會因為藉由壓製加工衝孔以製作散熱板之際的剪切力、或對散熱板之熱衝撃等，而在核心層與包覆層之界面剝離。
發明欲解決之課題
但，專利文獻5之散熱板材，有時會因為藉由壓製加工衝孔以製作散熱板之際的剪切力、或對散熱板之熱衝撃等，而在核心層與包覆層之界面剝離。
因此，本發明有鑑於前述習知之問題點，目的係提供一種即使在藉由壓製加工衝孔(施加較熱衝撃高之剪切力)下仍可防止裂縫或剝離產生的包覆材及其製造方法。
用以解決課題之手段
用以解決課題之手段
本發明人等為解決前述課題專心研究之結果，發現於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層之各面上，將至少一面形成有金屬膜之Mo-Cu層以該金屬膜直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層與Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱，其中，前述金屬膜係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成；藉此，可製造一種即使在藉由壓製加工衝孔(施加較熱衝撃高之剪切力)下仍可防止裂縫或剝離產生的包覆材，而完成本發明。
換言之，本發明包覆材之製造方法的特徵在於：於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層之各面上，將至少一面形成有金屬膜之Mo-Cu層以該金屬膜直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層與Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱，其中，前述金屬膜係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成。
該包覆材之製造方法中，於配置Mo-Cu層之際，可於Mo-Cu層之另一面配置由Cu所構成之Cu層，並在對Cu-石墨層與Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱之際，亦可對Mo-Cu層與Cu層之間邊施加壓力邊加熱。該Cu層宜由軋延銅箔所構成。又，Cu-石墨層宜藉由對表面形成有Cu皮膜之石墨粉末邊施加壓力邊加熱以使其燒結而得。又，至少一面形成有金屬膜之Mo-Cu層，宜藉於由Mo-Cu合金所構成之Mo-Cu層的至少一面利用濺鍍、蒸鍍或鍍敷形成金屬膜而得。
又，本發明包覆材之特徵為：於由表面形成有Cu皮膜之石墨粉末之燒結體所構成的Cu-石墨層之兩面，隔著由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成的金屬膜積層有Mo-Cu層。
該包覆材中，亦可於Mo-Cu層之與金屬膜相反側之面積層由Cu所構成的Cu層。又，金屬膜之厚度以10~500nm為佳，金屬膜宜於Cu-石墨層與Mo-Cu層之間斷續地配置。
發明效果
發明效果
依據本發明可製造一種包覆材，其即使在藉由壓製加工衝孔(施加較熱衝撃高之剪切力)下，仍可防止裂縫或剝離產生。
用以實施發明之形態
[第1實施形態]
如圖1所示，本發明包覆材之製造方法的第1實施形態中，係於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層12之各面上，將至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10以該金屬膜10a直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間邊施加壓力邊加熱以接合該等之層，其中，前述金屬膜10a係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成。再者，由Cu-石墨層12與Mo-Cu層10間之密著性或成本等方面來看，金屬膜10a之金屬以Co或Ti為佳，以Co更佳。
[第1實施形態]
如圖1所示，本發明包覆材之製造方法的第1實施形態中，係於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層12之各面上，將至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10以該金屬膜10a直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間邊施加壓力邊加熱以接合該等之層，其中，前述金屬膜10a係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成。再者，由Cu-石墨層12與Mo-Cu層10間之密著性或成本等方面來看，金屬膜10a之金屬以Co或Ti為佳，以Co更佳。
表面形成有Cu皮膜之石墨粉末可如下地製造：例如，將(市售之石墨粉末以篩等分級而得)平均粒徑(粒子長度方向長度(長徑)之平均值)100~150mm(以110~140mm為佳)之石墨粉末(以鱗狀之石墨粉末為佳)以300~400℃加熱30~90分左右進行石墨粉末之活性化處理後，於(使該經活性化處理之石墨粉末表面可良好地形成Cu皮膜)石墨粉末10~20重量份中添加作為凝結劑之冰醋酸1~5重量份(以2~4重量份為佳)、硫酸銅五水合物50~60重量份、純水5~15重量份、及作為取代溶劑(電負度大於Cu鹽水溶液之金屬0.5~1.0mm大小)之Zn、Fe、Al等顆粒物10~20重量份，製作漿體後，常溫中邊攪拌邊藉由無電解鍍敷(自溶解殘留有硫酸銅之漿體)取代析出Cu。如此，宜將表面形成有Cu皮膜之石墨粉末浸漬於混合有(為防止大氣中腐蝕)蒸餾水、硫酸、磷酸及酒石酸(以重量比75：10：10：5為佳)之溶液中15~25分鐘後，水洗(用以去除表面形成有Cu皮膜之石墨粉末表面殘留之酸)，並藉於大氣中以50~60℃加熱乾燥，得到石墨粉末表面形成有厚度0.3~3mm之Cu皮膜的石墨粉末。
Cu-石墨層(Cu-石墨板)12可如以下得到：如圖3所示，將前述表面形成有Cu皮膜之石墨粉末100裝入模具(或容器)102內後，藉由超音波振動器等振動機構104使該模具(或容器)102振動，使模具(或容器)102內之(表面形成有Cu皮膜之)石墨粉末定向成朝(如圖4所示)特定方向(大致水平方向)上延伸後，(如圖5中箭頭A所示)(宜為使定向組織維持原狀)藉由沿著源自模具(或容器)102內上部之單軸的加壓力進行單軸加壓成形，製作燒結用成形體，邊利用通電燒結裝置對該成形體施加(以10~100MPa為佳之)壓力邊以860~1030℃(較Cu熔點1083℃低223~53℃)為佳之溫度加熱使其燒結，藉此，如圖6所示，得到具有表面形成有Cu皮膜之石墨粉末於特定方向(大致水平方向)上定向之組織的塊材(表面形成有Cu皮膜之石墨粉末的燒結體)106後，利用鑽石線切斷機或雷射等將該塊材106在相對於(略水平方向上定向之)石墨粉末之定向方向呈垂直的方向上切斷。再者，Cu-石墨層(Cu-石墨板)12係如下所述地形成Cu-石墨層：於依厚度方向切斷之截面(相對於石墨粉末之定向方向呈垂直之截面)中，相對於Cu-石墨層面積，Cu所占之面積比率(面積率)以10~60面積%為佳(更佳者是20~60面積%)。相對於該Cu-石墨層面積，Cu所占之面積比率(面積率)可如下算出：將依厚度方向切斷包覆材之截面(相對於石墨粉末之定向方向呈垂直之截面)拋光研磨後，藉由雷射顯微鏡以1024像素×768像素觀察703mm×527mm區域，算出該截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率。
Mo-Cu層10以由Mo-Cu合金所構成之(軋延)板材為佳，藉由電子探針顯微分析儀(EPMA)分析依厚度方向切斷之截面，分成Cu相與Mo相2相，截面中相對於Mo-Cu層面積，Cu相所占的面積比率以20~80面積%為佳，以40~60面積%更佳。又，Mo-Cu層10可為如下製作之Mo-Cu板：將平均粒徑10~50μm(以20~40μm為佳)之Mo-Cu二相合金粉末裝入模具內後，藉由擠壓施加150~250MPa(以180~220MPa為佳)之壓力而形成由Mo-Cu粉末所構成之層後，邊施加50~110MPa(以70~90MPa為佳)之壓力，邊以800~1100℃(以900~1000℃為佳)加熱使其加壓燒結而作成(依厚度方向切斷之截面中Cu相所占面積相對於Mo-Cu層10面積之比率(面積率)為20~80面積%(以40~60面積%為佳))。另，依厚度方向切斷之截面中Cu相所占面積相對於Mo-Cu層10面積之比率(面積率)可如下算出：將依厚度方向切斷包覆材之截面拋光研磨後，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)以600倍觀察10200μm2
區域，自該截面之反射電子組成(COMPO)像，算出截面中Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率。
於至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10，可藉由利用濺鍍、蒸鍍或鍍敷於Mo-Cu層10之至少一面形成厚度10~500nm(以50~100nm)金屬膜10a而得。若該金屬膜10a之厚度小於10nm，Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之接合強度過小，有藉由壓製加工衝孔包覆材之際，產生裂縫或剝離的情況，若厚度大於500nm，則有包覆材之熱傳導率為300W/mK以下的情況。
於Cu-石墨層12之兩面隔著金屬膜10a配置Mo-Cu層10後，對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間邊施加50~110MPa(以70~90MPa為佳)之壓力邊以800~1100℃(以900~1000℃為佳)加熱1~2小時，藉此可得於Cu-石墨層12表面積層並接合有Mo-Cu層10之包覆材。再者，於Cu-石墨層12之兩面隔著金屬膜10a配置Mo-Cu層10之際，宜以使Mo-Cu層10之金屬膜10a直接接觸Cu-石墨層12之切截面之方式來配置。藉由如此配置，可充分地提高包覆材厚度方向之熱傳導率。
再者，Cu-石墨層12與Mo-Cu層10隔著金屬膜10a接合，但該金屬膜10a於Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間不需連續地配置，亦可(具分斷之部分)斷續地配置。若如所述具有金屬膜10a之分斷部分，則對包覆材之厚度方向上不易成為熱阻，吾人認為相較於連續配置的情況，可更有效率地熱擴散。如此之金屬膜10a的分斷部分將受金屬膜10a之金屬元素擴散進行所影響，認為Cu-石墨層12與Mo-Cu層10會在該部分緊密地接合。
[第2實施形態]
如圖2所示，本發明包覆材之製造方法的第2實施形態中，係於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層12之各面上，將至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10以該金屬膜10a直接接觸前述各面之方式進行配置，與此同時，於Mo-Cu層10之另一面配置由Cu所構成之Cu層14，然後對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間及Cu層14與Mo-Cu層10之間邊施加壓力邊加熱以接合該等層；其中，前述金屬膜10a係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬(以Co或Ti為佳，更佳者是Co)所構成。Cu層以由軋延銅箔所構成之Cu板為佳，亦可為藉由擠壓對Cu粉末施加150~250MPa(以180~220MPa為佳)之壓力製作的Cu板。
如圖2所示，本發明包覆材之製造方法的第2實施形態中，係於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層12之各面上，將至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10以該金屬膜10a直接接觸前述各面之方式進行配置，與此同時，於Mo-Cu層10之另一面配置由Cu所構成之Cu層14，然後對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間及Cu層14與Mo-Cu層10之間邊施加壓力邊加熱以接合該等層；其中，前述金屬膜10a係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬(以Co或Ti為佳，更佳者是Co)所構成。Cu層以由軋延銅箔所構成之Cu板為佳，亦可為藉由擠壓對Cu粉末施加150~250MPa(以180~220MPa為佳)之壓力製作的Cu板。
再者，表面形成有Cu皮膜之石墨粉末、燒結石墨粉末而得之Cu-石墨層12、及至少一面形成有金屬膜10a之Mo-Cu層10，可藉由與上述第1實施形態相同之方法製作。
於Cu-石墨層12之兩面隔著金屬膜10a配置Mo-Cu層10，並於Mo-Cu層10之另一面配置由Cu所構成之Cu層14後，對Cu-石墨層12與Mo-Cu層10之間及Cu層14與Mo-Cu層10之間邊施加50~110MPa(以70~90MPa為佳)之壓力邊以800~1100℃(以900~1000℃為佳)加熱1~2小時，藉此，可得於Cu-石墨層12表面積層有Mo-Cu層10、並於Mo-Cu層之與金屬膜相反側之面積層接合有由Cu所構成之Cu層的包覆材。
再者，上述包覆材之製造方法的第1及第2實施形態中，係如下所述地形成Cu-石墨層：在依垂直於包覆材表面且相對於石墨粉末之定向方向呈垂直的方向切斷後得到的截面中，相對於Cu-石墨層面積，Cu所占之面積比率(面積率)以10~60面積%為佳(以20~60面積%更佳)。
又，藉由上述包覆材之製造方法的第1及第2實施形態製造之包覆材中，包覆材之厚度視用途而異，但例如，使用於高頻模組用底板的情況，以0.5~2mm左右為佳，使用於電源模組用底板的情況，則以2~5mm左右為佳。又，相對於包覆材之厚度，以Cu-Mo層10為2~10%、Cu-石墨層12為40~96%、Cu層14為0~20%之厚度為佳。
[實施例]
[實施例]
以下，詳細地說明本發明包覆材及其製造方法之實施例。
[實施例1]
首先，將市售鱗片狀之石墨(黑鉛)粉末以篩分級後得到平均粒徑130mm的鱗狀石墨粉末。再者，該石墨粉末為平均粒徑130mm的鱗狀石墨粉末係由經顯微鏡觀察之影像算出形狀及平均粒徑(長徑)。將所得之石墨粉末以350℃加熱60分鐘進行石墨粉末之活性化處理後，於石墨粉末15重量份中依序混合冰醋酸3重量份、硫酸銅五水合物57重量份、純水10重量份、(粒徑0.7mm之)Zn粒子15重量份，製作漿體後，常溫下邊以25rpm之旋轉數攪拌邊藉由無電解鍍敷(自溶解殘留有硫酸銅之漿體)取代析出Cu，於石墨粉末表面形成Cu鍍敷皮膜。如此將表面形成有Cu鍍敷皮膜之石墨粉末浸漬於以重量比75：10：10：5混合有蒸餾水、硫酸、磷酸及酒石酸的溶液中20分鐘後水洗，藉於大氣中以55℃加熱乾燥，得到表面形成有厚度1mm之Cu鍍敷皮膜的石墨粉末。
首先，將市售鱗片狀之石墨(黑鉛)粉末以篩分級後得到平均粒徑130mm的鱗狀石墨粉末。再者，該石墨粉末為平均粒徑130mm的鱗狀石墨粉末係由經顯微鏡觀察之影像算出形狀及平均粒徑(長徑)。將所得之石墨粉末以350℃加熱60分鐘進行石墨粉末之活性化處理後，於石墨粉末15重量份中依序混合冰醋酸3重量份、硫酸銅五水合物57重量份、純水10重量份、(粒徑0.7mm之)Zn粒子15重量份，製作漿體後，常溫下邊以25rpm之旋轉數攪拌邊藉由無電解鍍敷(自溶解殘留有硫酸銅之漿體)取代析出Cu，於石墨粉末表面形成Cu鍍敷皮膜。如此將表面形成有Cu鍍敷皮膜之石墨粉末浸漬於以重量比75：10：10：5混合有蒸餾水、硫酸、磷酸及酒石酸的溶液中20分鐘後水洗，藉於大氣中以55℃加熱乾燥，得到表面形成有厚度1mm之Cu鍍敷皮膜的石墨粉末。
將該表面形成有Cu鍍敷皮膜之石墨粉末裝入模具內後，藉由超音波振動器使其振動10分鐘，使模具內之(表面形成有Cu鍍敷皮膜之)石墨粉末定向成大致朝水平方向延伸後，藉由沿著源自模具內上部之單軸的加壓力進行單軸加壓成形，製作燒結用成形體，且邊利用通電燒結裝置對該成形體施加80MPa之壓力邊以930℃加熱20分鐘使其燒結，藉此得到具有表面形成有Cu鍍敷皮膜之石墨粉末定向於大致水平方向之組織的塊材(表面形成有Cu鍍敷皮膜之石墨粉末的燒結體)。利用鑽石線切斷機將該塊材在相對於(定向於水平方向之)石墨粉末之定向方向呈垂直的方向上切斷，得到厚度790mm之Cu-石墨板(Cu-石墨層)。
接著，於由厚度50mm之市售Mo-Cu合金(50質量%之Mo與剩餘部分之Cu合金)所構成的板材(Mo-Cu層)之一面，藉由濺鍍形成厚度75nm之Co膜，並將該由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)配置於模具內，再配置前述Cu-石墨板(Cu-石墨層)，使其切截面直接接觸模具內之形成在Mo-Cu層之一面的Co膜，此外，將與前述由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)相同之板材配置於模具內，使Co膜直接接觸Cu-石墨層相反側之切截面，然後邊施加80MPa之壓力邊以950℃加熱1.5小時，得到厚度790mm之Cu-石墨層兩面積層有厚度50mm之Mo-Cu層的包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由電子探針顯微分析儀(EPMA)分析截面後，確認所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面隔著Co膜積層有Mo-Cu層的包覆材。
又，對依厚度方向切斷包覆材之截面(相對於石墨粉末之定向方向呈垂直的截面)拋光研磨後，於藉由雷射顯微鏡以1024像素×768像素觀察703mm×527mm區域，算出此時截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率(面積率)為30面積%。
又，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)以600倍觀察依厚度方向切斷包覆材之截面的10200mm2
區域，由該截面之反射電子組成(COMPO)像算出該截面中Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率(面積率)為50面積%。
又，利用模具將所得之包覆材衝孔成15mm×25mm之矩形後，藉由光學顯微鏡以100倍觀察該截面，未發現裂縫產生。
又，藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)以加壓電壓15kV、倍率600倍、光束直徑1mm觀察所得之包覆材的截面，並對該觀察區域(200mm×200mm區域)利用特性X射線進行面分析(以249像素×183像素)後，於Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面偵測出Co膜，該Co膜為不連續分斷的部分(面分析中最大偵測位準1/5以下之部分)。
又，觀察將所得包覆材依厚度方向切斷之截面的組織照片，評價包覆材中石墨粉末之定向性。該截面之組織照片中，將燒結時之加壓方向作為Z軸方向、與該Z軸方向正交之方向作為X軸方向，假定由Z軸方向上以距離0.5mm為間隔畫出10條線，與X軸方向上以距離0.5mm為間隔畫出10條線所構成的網格，測定該網格中存在於線之100個交點的石墨粉末鱗狀面之法線向量與Z軸所形成的角度，得知：10°以下法線向量之數量為45%，大於10°且在20°以下法線向量之數量為23%，大於20°且在30°以下法線向量之數量為21%，大於30°法線向量之數量為11%。如此，藉使石墨粉末之鱗狀面自略水平方向(與包覆材表面略平行之方向)些微傾斜，可保持包覆材厚度方向之高熱傳導率，且可大幅改善對與厚度方向垂直之方向的熱傳導率。
[實施例2]
將由市售厚度100mm之軋延銅箔所構成的Cu板(Cu層)配置於模具內，於該Cu板(Cu層)上，配置與實施例1相同之由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)，使其Co膜朝上，於該Co膜上配置與實施例1相同之Cu-石墨層，於該Cu-石墨層上，配置與實施例1相同之由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)，使其Co膜朝下，並於該Mo-Cu層上配置與前述相同之Cu板(Cu層)後，邊施加80MPa之壓力邊以950℃加熱1.5小時，得到厚度790mm之Cu-石墨層兩面積層有厚度50mm之Mo-Cu層，且於該等Mo-Cu層之外側面積層有厚度100mm之Cu層的包覆材。
將由市售厚度100mm之軋延銅箔所構成的Cu板(Cu層)配置於模具內，於該Cu板(Cu層)上，配置與實施例1相同之由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)，使其Co膜朝上，於該Co膜上配置與實施例1相同之Cu-石墨層，於該Cu-石墨層上，配置與實施例1相同之由一面形成有Co膜之Mo-Cu合金所構成的板材(Mo-Cu層)，使其Co膜朝下，並於該Mo-Cu層上配置與前述相同之Cu板(Cu層)後，邊施加80MPa之壓力邊以950℃加熱1.5小時，得到厚度790mm之Cu-石墨層兩面積層有厚度50mm之Mo-Cu層，且於該等Mo-Cu層之外側面積層有厚度100mm之Cu層的包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由與實施例1相同之方法分析截面後，確認所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面隔著Co膜積層有Mo-Cu層、且於該等Mo-Cu層之外側面積層有Cu層的包覆材。
又，藉由與實施例1相同之方法，算出依厚度方向切斷包覆材之截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率(面積率)與Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率(面積率)，分別為30面積%與50面積%。
又，藉由與實施例1相同之方法以模具衝孔所得之包覆材後，觀察該截面，未發現裂縫產生。
又，包覆材之截面分析中，於Cu-石墨層與Mo-Cu層之邊界部分直徑10mm之圓的範圍內進行元素分析，Co為0.4質量%、Cu為72.5質量%，相對於Cu之Co的質量比率為0.55質量%。
又，藉由雷射閃光法測定所得之包覆材厚度方向的熱傳導率為458W/m×K。
[比較例1]
除了未於Mo-Cu層之一面形成Co膜以外，藉由與實施例1相同之方法得到包覆材。
除了未於Mo-Cu層之一面形成Co膜以外，藉由與實施例1相同之方法得到包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由與實施例1相同之方法分析截面後，確認Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面未存在Co，所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面積層有Mo-Cu層的包覆材。又，藉由與實施例1相同之方法，算出依厚度方向切斷包覆材之截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率(面積率)與Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率(面積率)，分別為30面積%與50面積%。又，藉由與實施例1相同之方法以模具對所得之包覆材進行衝孔後，觀察該截面，結果於Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面附近產生裂縫。
[比較例2]
除了未於Mo-Cu層之一面形成Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法得到包覆材。
除了未於Mo-Cu層之一面形成Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法得到包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由與實施例1相同之方法分析截面後，確認Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面未存在Co，所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面積層有Mo-Cu層、並於該等Mo-Cu層之外側面積層有Cu層的包覆材。又，藉由與實施例1相同之方法，算出依厚度方向切斷包覆材之截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率(面積率)與Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率(面積率)，分別為30面積%與50面積%。又，藉由與實施例1相同之方法以模具對所得之包覆材進行衝孔後，觀察該截面，結果於Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面附近產生裂縫。
[比較例3]
除了於Mo-Cu層之一面形成Cr膜取代Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法，得到包覆材。
除了於Mo-Cu層之一面形成Cr膜取代Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法，得到包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由與實施例1相同之方法分析截面後，確認所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面隔著Cr膜積層有Mo-Cu層、並於該等Mo-Cu層之外側面積層有Cu層的包覆材。又，藉由與實施例1相同之方法，算出依厚度方向切斷包覆材之截面中Cu所占面積相對於Cu-石墨層面積之比率(面積率)與Cu相所占面積相對於Mo-Cu層面積之比率(面積率)，分別為30面積%與50面積%。又，藉由與實施例1相同之方法以模具對所得之包覆材進行衝孔後，觀察該截面，結果於Cu-石墨層與Mo-Cu層之界面附近產生裂縫。
[實施例3]
除了於Mo-Cu層之一面形成Ti膜取代Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法，得到包覆材。
除了於Mo-Cu層之一面形成Ti膜取代Co膜以外，藉由與實施例2相同之方法，得到包覆材。
將該包覆材依厚度方向切斷，並藉由與實施例1相同之方法分析截面後，確認所得之包覆材為Cu-石墨層之兩面隔著Ti膜積層有Mo-Cu層、並於該等Mo-Cu層之外側面積層有Cu層的包覆材。又，藉由與實施例1相同之方法以模具對所得之包覆材進行衝孔後，觀察該截面，結果未發現有裂縫產生。又，藉由雷射閃光法測定所得包覆材之厚度方向的熱傳導率為420W/m×K。
產業上之可利用性
產業上之可利用性
本發明包覆材可作為裝載電子零件基板用之散熱板材料利用。
10‧‧‧Mo-Cu層
10a‧‧‧金屬膜
12‧‧‧Cu-石墨層
14‧‧‧Cu層
100‧‧‧石墨粉末
102‧‧‧模具
104‧‧‧振動機構
106‧‧‧塊材
A‧‧‧箭頭
圖1係說明本發明包覆材之製造方法第1實施形態的截面圖。
圖2係說明本發明包覆材之製造方法第2實施形態的截面圖。
圖3所示者係本發明包覆材之製造方法第1及第2實施形態中，將表面形成有Cu皮膜之石墨粉末裝入模具內之狀態。
圖4所示者係本發明包覆材之製造方法第1及第2實施形態中，使表面形成有Cu皮膜之石墨粉末於模具內振動後之狀態。
圖5所示者係說明本發明包覆材之製造方法第1及第2實施形態中，將表面形成有Cu皮膜之石墨粉末於模具內加壓之步驟。
圖6係顯示藉由本發明包覆材之製造方法第1及第2實施形態所製造之塊材(表面形成有Cu皮膜之石墨粉末之燒結體)的立體圖。
Claims (11)
- 一種包覆材之製造方法，其特徵在於： 於表面形成有Cu皮膜之石墨粉末經燒結而得的Cu-石墨層之各面上，將至少一面形成有金屬膜之Mo-Cu層以該金屬膜直接接觸前述各面之方式進行配置後，對Cu-石墨層與Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱，其中，前述金屬膜係由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成。
- 如請求項1之包覆材之製造方法，其於配置前述Mo-Cu層之際，於前述Mo-Cu層之另一面配置由Cu所構成之Cu層，並在對前述Cu-石墨層與前述Mo-Cu層之間邊施加壓力邊加熱之際，對前述Mo-Cu層與Cu層之間邊施加壓力邊加熱。
- 如請求項2之包覆材之製造方法，其中前述Cu層由軋延銅箔所構成。
- 如請求項1之包覆材之製造方法，其中前述Cu-石墨層係藉由對表面形成有Cu皮膜之石墨粉末邊施加壓力邊加熱以使其燒結而得。
- 如請求項1之包覆材之製造方法，其中前述至少一面形成有前述金屬膜之Mo-Cu層，係藉於前述Mo-Cu層的至少一面利用濺鍍、蒸鍍或鍍敷形成前述金屬膜而得。
- 如請求項1之包覆材之製造方法，其中前述Cu皮膜為Cu鍍敷皮膜。
- 一種包覆材，其特徵在於： 於由表面形成有Cu皮膜之石墨粉末之燒結體所構成的Cu-石墨層之兩面，隔著由選自於由Co、Ti、Pd、Pt及Ni所構成群組中之1種金屬所構成的金屬膜積層有Mo-Cu層。
- 如請求項7之包覆材，其中於前述Mo-Cu層之與前述金屬膜相反側之面積層有由Cu所構成的Cu層。
- 如請求項7之包覆材，其中前述金屬膜之厚度為10~500nm。
- 如請求項7之包覆材，其中前述金屬膜於前述Cu-石墨層與前述Mo-Cu層之間斷續地配置。
- 如請求項7之包覆材，其中前述Cu皮膜為Cu鍍敷皮膜。
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