JPS62284032A - 調整された熱膨張率と熱伝導度を有する複合金属材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明は調整された熱膨張率と熱伝導度を有す複合金属
材料に関する。より具体的に言えば、熱膨張係数（線膨
張係数）と熱伝導率の異なる２種の金属材料を組み合せ
てなる調整された熱膨張率と熱伝導度を有する複合金属
材料に関する。

〈従来技術とその問題点〉 通信情報機器、計算機、オートメイション機器の普及に
伴ない、これらの性能向上に対する要求はますます高ま
りつつある。−例として大型コンピュータにおいては、
演算処理の一層の高速化を目差すために、演算回路に使
用する電流値が増大する傾向にあり、これに伴ないＬＳ
Ｉチップの発熱量が増大し、温度が上昇する。ＬＳＩの
温度が上昇すると、その信頼度が低下するためＬＳＩ中
において発生する熱量を効率よく逃がす必要がある。こ
のためＬＳＩのシリコンチップ基盤材料としてシリコン
チップに近い熱膨張係数を有するとともに熱伝導性のよ
いことが要求される。

このような基盤材料として多用されているものにアルミ
ナセラミックスがある。しかしＬＳＩチップの通電電流
が増加し、発熱量が増大した場合にはアルミナセラミッ
クスの熱伝導率ではＬＳＩチップの放熱にとって必ずし
も十分とは言えない。従来このような高い熱伝導性を要
求される用途においてはべりリア（Ｂｅ　Ｏ）が使用さ
れてきたがへりリアは高価であるとともに、その製造時
に有毒物質を発生するので、代替材料が強く求められて
いる。本発明者はこのような事情に鑑み、低熱膨張率、
高熱伝導性を有し、製造上に問題が少なく、またベリリ
アに比して、より安価な材料の開発を試みた。

熱膨張係数、熱伝導率などは物質固有の値であって、物
質単体では変化させることが困難であるが、複合材料で
はその構成材料の材質を選択し、配合割合を変化させる
ことにより所望の値とすることが可能である。

く問題解決の手段〉 Ｃｕは熱膨張係数ＩＢ、５Ｘ　１０−”／”０　（２０
℃）であまり小さくないが、熱伝導率は３．９４Ｗ　／
　ｃｍ・℃と極めて大きい材料である。一方Ｍｏは熱伝
導率は１．４２Ｗ／ｃｍ・℃とあまり大きくないが、熱
膨張係数は４．ｉｌｌ　Ｘｌ０−６／’０（２０℃）と
小さい材料である本発明者らはこれらの両材料の特性を
複合することにより所望の熱膨張係数と熱伝導率を有す
る材料を得ることが可能であることを見出だした。

〈発明の構成〉 本発明によれば、ＣｕまたはＣｕ合金の母地中にＭｏ粒
子を分散させてなる熱膨張係数と熱伝導率を調整された
複合金属材料が提供される。

本発明の材料はＣｕまたはＣｕ合金の粉末と、Ｍｏの粉
末を混合、圧縮成形、焼結によって所望の形状に形成す
ることができる。必要に応じて、さらに熱間圧延、焼鈍
、冷間圧延、を加えて所望の板厚にすることができる。

原料は、市販の電解銅粉末、金属Ｍｏ粉末を使用でき、
用途に応じて合金元素を添加した合金粉末を使用するこ
とができる。圧縮成形に際しては圧縮荷重０．５ｔｏｎ
／ｃｍ２以上必要である。焼結はＡｒ、Ｎ２．Ｈ２，な
どの非酸化性雰囲気中で、Ｃｕの融点近傍の、１０００
〜１１５０℃の温度で実施する。焼結後に密度は原料粉
末の混合割合より求められる理論密度の８０％程度であ
り空孔が残存しているが、焼結材を熱間圧延、または熱
間圧延、焼鈍、冷間圧延を実施することにより密度を理
論密度の８８％以上とし空孔をほぼ消滅させることが可
能である。

〈実施例〉 ５０メツシユの市販電解銅粉末に、３２５メツシユの金
属Ｍｏ粉末を原子％で２０．３０，５０．７０％を混合
し、圧縮荷重３ｔｏｎ／ｃｍ２で、１０ｍｍＸ　１０ｍ
ｍＸ　５０ｍ５の直方体にプレスし、Ａｒ中で１１００
℃で１時間の焼結後、８００℃に加熱して熱間圧延を行
ない、板厚３■の板を得た。−またＭｏ３０．５ｏ原子
％のものでは、熱間圧延後、焼鈍（Ａｒ雰囲気中８００
　”０１１時間）、冷間圧延により板厚１．５■簡の板
を得た。さらに、Ｍｏ３０．５ｏ原子％のものについて
Ａｒ雰囲気中で１１００’Ｏ１１時間焼結の後、機械加
工によりサンプルを採取した。

これらの板の軌膨張係数と熱伝導率を測定した。結果は
第１表に示しである。またＣｕとＭｏの組成比による膨
張率の変化を第１図に、同じく熱伝導率の変化を第２図
に示す。

第１表 木（２０〜２００℃） 第１．２図中、白抜きで示したデータは焼結後圧延を実
施したものであり、黒塗りのデータは焼　。

結のみのものである。

第１表、第１図、第２図に示すようにＭｏ含有量を変化
させることによりＣｕ、Ｍｏの単体の各々の値の中間値
に熱膨張係数、熱伝導率の調整が可能である。また圧延
による空孔の減少により熱伝導率が高くなることから、
本発明の目的とする高熱伝導率を得るためには圧延工程
の付加が有利である。

〈発明の効果〉 上の説明から明らかなように、本発明の調整された熱膨
張係数と熱伝導率を調整された材料は、Ｍｏ粒子の含有
率により熱膨張係数、熱伝導率を変化させることが可能
であり、使用機器における要求仕様に応じた材料設計を
することができる。

したがって本発明材料の使用は機器の信頼性向上の点で
有意義である。またかかる製造工程による場合、製造設
備としては粉末圧延機、雰囲気焼結炉、熱間圧延機等を
組み合せることにより容易に生産が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｕ−Ｍｏ複合体中のＭｏの含有量と熱膨張係
数の関係を示すものである。 第２図はＣｕ−Ｍｏ複合体中のＭｏの含有量と熱伝導率
の関係を示すものである。 第１図　　　　第２図 Ｍｏ会冴景（ｒ％）　　　　Ｍｏ名洟童（蔚％）手続補
正書 昭和６１年１２月９日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ｌ　事件の表示 昭和６１年　特　許　願　第１２７１６７号２　発明の
名称 調整された熱膨張率と熱伝導度を有する複合金属材料 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　（４５８）　　日新製鋼株式会社４代理人（〒
１６４） 住　所　東京都中野区本町１丁目３１番４号シティーハ
イムコスモ１００３号室 氏　名　弁理±　７１１９　松　井　政　広５　補正指
令の日付　自発 ６　補正により増加する発明の数　なし補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄において次の補正表に従
い訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ＣｕまたはＣｕ合金の母地中にＭｏ粒子を分散させ
   てなる熱膨張係数と熱伝導率を調整された複合金属材料
   。 ２　ＣｕまたはＣｕ合金中のＭｏ含有量が２０〜７０原
   子％である特許請求の範囲第１項記載の熱膨張係数と熱
   伝導率を調整された複合金属材料。