JP2001085583A - 金属−セラミックス複合体の製造用型とそれを用いた金属−セラミックス複合体の製造方法 - Google Patents
金属−セラミックス複合体の製造用型とそれを用いた金属−セラミックス複合体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金属−セラミックス複合体を安価に提供するた
めに、含浸操作に於いて多数回の使用が可能な型を提供
すること。 【解決手段】無機質多孔体にアルミニウムを主成分とす
る金属を含浸する金属−セラミックス複合体の製造に用
いられる型であって、該型は、内部と外部とを連結する
１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士を挟持する平板
型とからなり、しかも前記枠型には、含浸操作後の金属
−セラミックス複合体と枠型との熱膨張率差により枠型
が塑性変形しないように、分割部が設けられていること
を特徴とする金属−セラミックス複合体の製造用型であ
る。
めに、含浸操作に於いて多数回の使用が可能な型を提供
すること。 【解決手段】無機質多孔体にアルミニウムを主成分とす
る金属を含浸する金属−セラミックス複合体の製造に用
いられる型であって、該型は、内部と外部とを連結する
１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士を挟持する平板
型とからなり、しかも前記枠型には、含浸操作後の金属
−セラミックス複合体と枠型との熱膨張率差により枠型
が塑性変形しないように、分割部が設けられていること
を特徴とする金属−セラミックス複合体の製造用型であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導特性に優
れ、かつ軽量であり、セラミックス基板やＩＣパッケー
ジなどの半導体部品のヒートシンクなどの放熱部材とし
て好適な高熱伝導性の炭化珪素質複合材料の製造方法に
関する。
れ、かつ軽量であり、セラミックス基板やＩＣパッケー
ジなどの半導体部品のヒートシンクなどの放熱部材とし
て好適な高熱伝導性の炭化珪素質複合材料の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体素子を搭載するための
基板としてセラミックス基板や樹脂基板等の種々の絶縁
性基板が用いられているが、近年の回路基板の小型化、
半導体素子の高集積化が進むに従い、これらの回路基板
における絶縁材料の放熱特性の向上が望まれている。セ
ラミックス基板に用いられている材料としては、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベリリア（ＢｅＯ）を添加した炭化珪
素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素
（Ｓｉ3Ｎ4）等が知られている。
基板としてセラミックス基板や樹脂基板等の種々の絶縁
性基板が用いられているが、近年の回路基板の小型化、
半導体素子の高集積化が進むに従い、これらの回路基板
における絶縁材料の放熱特性の向上が望まれている。セ
ラミックス基板に用いられている材料としては、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベリリア（ＢｅＯ）を添加した炭化珪
素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素
（Ｓｉ3Ｎ4）等が知られている。
【０００３】前記セラミックス基板を回路基板やパッケ
ージ用基体等として用いる場合、半導体素子からの発熱
を回路基板裏面等に設けられるヒートシンクと呼ばれる
放熱部品を介して外部に発散させることで、半導体素子
の温度上昇を防止し、動作特性を確保している。
ージ用基体等として用いる場合、半導体素子からの発熱
を回路基板裏面等に設けられるヒートシンクと呼ばれる
放熱部品を介して外部に発散させることで、半導体素子
の温度上昇を防止し、動作特性を確保している。
【０００４】前記のヒートシンクとして銅（Ｃｕ）等を
用いると、セラミックス基板とヒートシンクの熱膨張差
に起因して、加熱接合時や実使用条件下で受ける熱サイ
クル等により、セラミックス基板或いはセラミックス基
板とヒートシンクを接合している半田にクラックや割れ
等が生じることがある。そのため、セラミックス基板を
信頼性が要求される分野に用いる場合には、セラミック
ス基板と熱膨張差の小さいＭｏ、Ｗ等の高融点金属をヒ
ートシンクとして用いていた。しかし、ＭｏやＷ製のヒ
ートシンクを用いた放熱部品は、ＭｏやＷが重金属であ
るために重量が重く、放熱部品の軽量化が望まれる用途
には好ましくないし、高価である。
用いると、セラミックス基板とヒートシンクの熱膨張差
に起因して、加熱接合時や実使用条件下で受ける熱サイ
クル等により、セラミックス基板或いはセラミックス基
板とヒートシンクを接合している半田にクラックや割れ
等が生じることがある。そのため、セラミックス基板を
信頼性が要求される分野に用いる場合には、セラミック
ス基板と熱膨張差の小さいＭｏ、Ｗ等の高融点金属をヒ
ートシンクとして用いていた。しかし、ＭｏやＷ製のヒ
ートシンクを用いた放熱部品は、ＭｏやＷが重金属であ
るために重量が重く、放熱部品の軽量化が望まれる用途
には好ましくないし、高価である。
【０００５】このため、近年、銅やアルミニウム合金を
無機質繊維または粒子で強化したＭＭＣ（Ｍｅｔａｌ
Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と略称される金属
−セラミックス複合体が注目されている。この複合体
は、一般には、強化材である無機質繊維あるいは粒子
を、あらかじめ成形することでプリフォームを形成し、
そのプリフォームの繊維間あるいは粒子間に基材（マト
リックス）である金属を含浸或いは溶浸させて得られ
る。強化材として、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素、シリカ（ＳｉＯ2）、炭素等のセラミ
ックスが用いられる。
無機質繊維または粒子で強化したＭＭＣ（Ｍｅｔａｌ
Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と略称される金属
−セラミックス複合体が注目されている。この複合体
は、一般には、強化材である無機質繊維あるいは粒子
を、あらかじめ成形することでプリフォームを形成し、
そのプリフォームの繊維間あるいは粒子間に基材（マト
リックス）である金属を含浸或いは溶浸させて得られ
る。強化材として、アルミナ、炭化珪素、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素、シリカ（ＳｉＯ2）、炭素等のセラミ
ックスが用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記製造方法に於い
て、特に半導体素子等の電気部品を搭載した回路基板の
裏面に用いるヒートシンクの用途を狙いに板状の金属−
セラミックス複合体を得ようとする際には、無機質多孔
体を配置できる空隙部と該無機質多孔体に金属溶湯を供
給できる少なくとも１個の注入孔とを有する枠型と、前
記枠型間に挟まれて前記空隙部の壁面を構成する平面型
とを用いることが一般的である。
て、特に半導体素子等の電気部品を搭載した回路基板の
裏面に用いるヒートシンクの用途を狙いに板状の金属−
セラミックス複合体を得ようとする際には、無機質多孔
体を配置できる空隙部と該無機質多孔体に金属溶湯を供
給できる少なくとも１個の注入孔とを有する枠型と、前
記枠型間に挟まれて前記空隙部の壁面を構成する平面型
とを用いることが一般的である。
【０００７】しかし、このような構造の型を用いて金属
−セラミックス複合体を製造すると、特に前記枠型が変
形してしまい酷いときには１回で使用できなくなってし
まうことがあり、安価に金属−セラミックス複合体を供
給する上での実用上の問題となっている。
−セラミックス複合体を製造すると、特に前記枠型が変
形してしまい酷いときには１回で使用できなくなってし
まうことがあり、安価に金属−セラミックス複合体を供
給する上での実用上の問題となっている。
【０００８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は含浸操作に於いて多数回の使用が可
能な型を提供し、もって金属−セラミックス複合体を安
価に提供することを目的とするものである。
であり、その目的は含浸操作に於いて多数回の使用が可
能な型を提供し、もって金属−セラミックス複合体を安
価に提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、無機質
多孔体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸する金
属−セラミックス複合体の製造に用いられる型であっ
て、該型は、内部と外部とを連結する１個以上の孔を有
する枠型と該枠型同士を挟持する平板型とからなり、し
かも前記枠型には、含浸操作後の金属−セラミックス複
合体と枠型との熱膨張率差により枠型が塑性変形しない
ように、分割部が設けられていることを特徴とする金属
−セラミックス複合体の製造用型である。
多孔体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸する金
属−セラミックス複合体の製造に用いられる型であっ
て、該型は、内部と外部とを連結する１個以上の孔を有
する枠型と該枠型同士を挟持する平板型とからなり、し
かも前記枠型には、含浸操作後の金属−セラミックス複
合体と枠型との熱膨張率差により枠型が塑性変形しない
ように、分割部が設けられていることを特徴とする金属
−セラミックス複合体の製造用型である。
【００１０】また、本発明は、内部と外部とを連結する
１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士を挟持する平板
型とからなる型を用いて、無機質多孔体にアルミニウム
を主成分とする金属を含浸する金属−セラミックス複合
体の製造方法であって、前記枠型が含浸操作後の金属−
セラミックス複合体と枠型との熱膨張率差により枠型が
塑性変形しないように、該枠型に分割部を設けたことを
特徴とする金属−セラミックス複合体の製造方法であ
る。
１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士を挟持する平板
型とからなる型を用いて、無機質多孔体にアルミニウム
を主成分とする金属を含浸する金属−セラミックス複合
体の製造方法であって、前記枠型が含浸操作後の金属−
セラミックス複合体と枠型との熱膨張率差により枠型が
塑性変形しないように、該枠型に分割部を設けたことを
特徴とする金属−セラミックス複合体の製造方法であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の型は、無機質多孔体にア
ルミニウムを主成分とする金属を含浸する金属−セラミ
ックス複合体の製造に用いられる型であって、内部と外
部とを連結する１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士
を挟持する平板型とからなり、しかも前記枠型に分割部
が設けられていることを特徴としている。前記分割部の
存在により、金属−セラミックス複合体を製造するとき
の含浸操作後に生じがちな、金属−セラミックス複合体
と枠型との熱膨張率差に原因する枠型の塑性変形が防止
され、複数回（好ましい場合には５回以上）の繰り返し
使用が可能となる。
ルミニウムを主成分とする金属を含浸する金属−セラミ
ックス複合体の製造に用いられる型であって、内部と外
部とを連結する１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士
を挟持する平板型とからなり、しかも前記枠型に分割部
が設けられていることを特徴としている。前記分割部の
存在により、金属−セラミックス複合体を製造するとき
の含浸操作後に生じがちな、金属−セラミックス複合体
と枠型との熱膨張率差に原因する枠型の塑性変形が防止
され、複数回（好ましい場合には５回以上）の繰り返し
使用が可能となる。
【００１２】また、本発明の製造方法は、含浸操作に於
いて繰り返し使用できる前記型を用いているので、その
結果として、従来に比して格段に低い型費用で、従って
安価なコストで金属−セラミックス複合体が提供できる
という効果を示すものである。
いて繰り返し使用できる前記型を用いているので、その
結果として、従来に比して格段に低い型費用で、従って
安価なコストで金属−セラミックス複合体が提供できる
という効果を示すものである。
【００１３】
【実施例】〔実施例１〜３、比較例〕炭化珪素粉末Ａ
（大平洋ランダム（株）社製「ＮＧ−２２０」；平均粒
径６０μｍ）、炭化珪素粉末Ｂ（屋久島電工（株）社製
「ＧＣ−１０００Ｆ」；平均粒径１０μｍ）及びシリカ
ゾル（日産化学（株）社製「スノーテックス」）と水と
を、 炭化珪素粉末Ａ；５４ｗｔ％ 炭化珪素粉末Ｂ；３０ｗｔ％ シリカゾル ； ４ｗｔ％ 水 ； ８ｗｔ％ の組成で配合し、撹拌混合機で３０分間混合した後、７
ＭＰａの圧力で成型し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍ
ｍの形状とした。前記成形体を、大気雰囲気中で１１０
０℃２時間加熱して炭化珪素質多孔体を作成した。この
とき、多孔体の相対密度は６５％であった。
（大平洋ランダム（株）社製「ＮＧ−２２０」；平均粒
径６０μｍ）、炭化珪素粉末Ｂ（屋久島電工（株）社製
「ＧＣ−１０００Ｆ」；平均粒径１０μｍ）及びシリカ
ゾル（日産化学（株）社製「スノーテックス」）と水と
を、 炭化珪素粉末Ａ；５４ｗｔ％ 炭化珪素粉末Ｂ；３０ｗｔ％ シリカゾル ； ４ｗｔ％ 水 ； ８ｗｔ％ の組成で配合し、撹拌混合機で３０分間混合した後、７
ＭＰａの圧力で成型し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍ
ｍの形状とした。前記成形体を、大気雰囲気中で１１０
０℃２時間加熱して炭化珪素質多孔体を作成した。この
とき、多孔体の相対密度は６５％であった。
【００１４】前記の炭化珪素質多孔体を図１（実施例
１）、図２（実施例２）、図３（実施例３）の分割部分
を有する枠型に配置し、更に枠型の両面全体を覆う大き
さの厚さ０．７ｍｍの鉄製の板型を配置し、炭化珪素質
多孔体が空隙部に配置し一部が外部と通じている型を構
成した。前記型１０個について、板型部分を接触させる
ことでそれぞれを集合して、１つのブロックとした。ま
た、比較例として、分割部を有しない型枠（図４参照）
を用いたこと以外は前記実施例と同じ操作をしてブロッ
クを作製した。
１）、図２（実施例２）、図３（実施例３）の分割部分
を有する枠型に配置し、更に枠型の両面全体を覆う大き
さの厚さ０．７ｍｍの鉄製の板型を配置し、炭化珪素質
多孔体が空隙部に配置し一部が外部と通じている型を構
成した。前記型１０個について、板型部分を接触させる
ことでそれぞれを集合して、１つのブロックとした。ま
た、比較例として、分割部を有しない型枠（図４参照）
を用いたこと以外は前記実施例と同じ操作をしてブロッ
クを作製した。
【００１５】前記ブロックを電気炉を用いて６５０℃に
加熱し、更に予め加熱しておいた内径３５０ｍｍのプレ
ス型内に配置し、８５０℃のアルミニウム合金（Ａｌ−
１２Ｓｉ合金）の溶湯を前記プレス型内に流し込み、７
０ＭＰａの圧力で１５分間プレスして、炭化珪素質多孔
体中に前記合金を含浸する処理を行った。冷却後、プレ
ス型内、更に前記型よりアルミニウム−炭化珪素質複合
体を取り出し、その枠型と接していた部分の外形寸法を
測定した。その結果を表２に示した。
加熱し、更に予め加熱しておいた内径３５０ｍｍのプレ
ス型内に配置し、８５０℃のアルミニウム合金（Ａｌ−
１２Ｓｉ合金）の溶湯を前記プレス型内に流し込み、７
０ＭＰａの圧力で１５分間プレスして、炭化珪素質多孔
体中に前記合金を含浸する処理を行った。冷却後、プレ
ス型内、更に前記型よりアルミニウム−炭化珪素質複合
体を取り出し、その枠型と接していた部分の外形寸法を
測定した。その結果を表２に示した。
【００１６】上記操作で使用した枠型、板型を繰り返し
て使用し、その使用回数毎の、得られるアルミニウム−
炭化珪素質複合体の外形寸法の変化の状況を調べた。こ
の結果を表１に示した。
て使用し、その使用回数毎の、得られるアルミニウム−
炭化珪素質複合体の外形寸法の変化の状況を調べた。こ
の結果を表１に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例、比較例との対比から、分割部を有
する枠型を用いた実施例では、枠型を繰り返し使用して
も、得られるアルミニウム−炭化珪素質複合体の寸法に
変化はないが、分割部を有しない枠型を用いた比較例で
は、２回目の使用において、得られるアルミニウム−炭
化珪素質複合体の寸法に変化が現れ、１回目の使用によ
り枠型が塑性変形を受けてしまったことが、明瞭であ
る。
する枠型を用いた実施例では、枠型を繰り返し使用して
も、得られるアルミニウム−炭化珪素質複合体の寸法に
変化はないが、分割部を有しない枠型を用いた比較例で
は、２回目の使用において、得られるアルミニウム−炭
化珪素質複合体の寸法に変化が現れ、１回目の使用によ
り枠型が塑性変形を受けてしまったことが、明瞭であ
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明の型は、繰り返し使用して所望寸
法の金属−セラミックス複合体を得ることができるの
で、この型を用いることにより、無機質多孔体に金属を
含浸する際の型の消耗が著しく改善され、その結果安価
に金属−セラミックス複合体を提供でき、産業上非常に
有用である。
法の金属−セラミックス複合体を得ることができるの
で、この型を用いることにより、無機質多孔体に金属を
含浸する際の型の消耗が著しく改善され、その結果安価
に金属−セラミックス複合体を提供でき、産業上非常に
有用である。
【図１】 本発明の実施例１に係る枠型の平面図。
【図２】 本発明の実施例２に係る枠型の平面図。
【図３】 本発明の実施例３に係る枠型の平面図。
【図４】 比較例に係る枠型の平面図。
１ 注入部 ２ 分割部
Claims (2)
- 【請求項１】無機質多孔体にアルミニウムを主成分とす
る金属を含浸する金属−セラミックス複合体の製造に用
いられる型であって、該型は、内部と外部とを連結する
１個以上の孔を有する枠型と該枠型同士を挟持する平板
型とからなり、しかも前記枠型には、含浸操作後の金属
−セラミックス複合体と枠型との熱膨張率差により枠型
が塑性変形しないように、分割部が設けられていること
を特徴とする金属−セラミックス複合体の製造用型。 - 【請求項２】内部と外部とを連結する１個以上の孔を有
する枠型と該枠型同士を挟持する平板型とからなる型を
用いて、無機質多孔体にアルミニウムを主成分とする金
属を含浸する金属−セラミックス複合体の製造方法であ
って、前記枠型が含浸操作後の金属−セラミックス複合
体と枠型との熱膨張率差により枠型が塑性変形しないよ
うに、該枠型に分割部を設けたことを特徴とする金属−
セラミックス複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25679999A JP2001085583A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 金属−セラミックス複合体の製造用型とそれを用いた金属−セラミックス複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25679999A JP2001085583A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 金属−セラミックス複合体の製造用型とそれを用いた金属−セラミックス複合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085583A true JP2001085583A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17297612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25679999A Pending JP2001085583A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 金属−セラミックス複合体の製造用型とそれを用いた金属−セラミックス複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001085583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173591A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-29 | Mitsubishi Materials Corp | 絶縁回路基板及びこれを備えるパワーモジュール構造体 |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25679999A patent/JP2001085583A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173591A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-29 | Mitsubishi Materials Corp | 絶縁回路基板及びこれを備えるパワーモジュール構造体 |
| JP4548317B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2010-09-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁回路基板及びこれを備えるパワーモジュール構造体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060308 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080812 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
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