JP2016007634A - アルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高熱伝導、低熱膨張並びに低比重であるアルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸してなるアルミニウム−炭化珪素質複合体であって、該複合体中の炭化珪素の割合が６０体積％以上であり、粒径が８０μｍ以上８００μｍ以下である炭化珪素を６０質量％以上７５質量％以下含有し、粒径が８μｍ以上粒径８０μｍ未満である炭化珪素を２０質量％以上３０質量％以下含有し、粒径が８μｍ未満である炭化珪素を５質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とするアルミニウム−炭化珪素質複合体を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法に関する。

従来より、パワーモジュ−ルにおけるヒートシンク材として、銅が使用されてきた。しかし、銅をヒートシンク材として使用した場合、その高い熱膨張係数（１７ｐｐｍ／Ｋ）のため、ヒートシンク材の上に搭載されたセラミックス回路基板或いは両者を接合する半田にクラックが発生する等、信頼性に問題があった。そのため、低熱膨張、高熱伝導性を有するヒートシンク材が要望されていた。

上記の状況下において、炭化珪素質複合体は、該複合体中の炭化珪素の含有量を上げることにより、その熱膨張係数を１０ｐｐｍ／Ｋ以下に抑えられること、また、高熱伝導性を発現できること、さらには低比重であること等から、近年、ヒートシンク材として注目されている（特許文献１、２及び３）。
しかし、従来の炭化珪素質複合体の熱伝導率は、いずれも室温下でたかだか２００Ｗ／ｍＫ程度であり、銅のそれ（４００Ｗ／ｍＫ）には及ばず、さらなる高熱伝導率を有する炭化珪素質複合体が望まれていた。

本発明者らは、従来のヒートシンク材が有する課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、炭化珪素質複合体の熱伝導率が該複合体を構成する炭化珪素粒子の粒径と炭化珪素の含有量に大きく依存していること、また特定範囲の粒径及び炭化珪素含有量を有する複合体が２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を示すこと、更に粒径の大きな炭化珪素粉末を使用しただけでは複合体中の炭化珪素含有量が増加できず、２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率は達成できないこと、加えて、炭化珪素含有量を増加させる目的で炭化珪素の微粉を添加する際に、２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を達成するためには、使用される炭化珪素粒子の粒径及びその量を特定するべきことを見出し、本発明に至ったものである。

特開２０００−１５４０８０号公報 特開２０００−１４１０２２号公報 特開２０００−１６９２６７号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高熱伝導、低熱膨張並びに低比重であるアルミニウム−炭化珪素質複合体を得ることを目的になされたものである。

本発明に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体は、多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸してなるアルミニウム−炭化珪素質複合体であって、該複合体中の炭化珪素の割合が６０体積％以上であり、粒径が８０μｍ以上８００μｍ以下である炭化珪素を６０質量％以上７５質量％以下含有し、粒径が８μｍ以上粒径８０μｍ未満である炭化珪素を２０質量％以上３０質量％以下含有し、粒径が８μｍ未満である炭化珪素を５質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、上記のアルミニウム−炭化珪素質複合体は、２５℃での熱伝導率が２３０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、上記のアルミニウム−炭化珪素質複合体は、２５℃ないし１５０℃における熱膨張係数が７．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、上記のアルミニウム−炭化珪素質複合体は、前記アルミニウム合金が、１０〜１４質量％の珪素と、０．５〜２．５質量％のマグネシウムを含有してなることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、上記のアルミニウム−炭化珪素質複合体は、異なる粒度分布を有する３種以上の炭化珪素粉末を配合した原料粉末に、無機バインダーを添加し、成形工程及び焼成工程を経ることを特徴とする。

本発明に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体又は本発明に係る製造方法により提供されるアルミニウム−炭化珪素質複合体は、高熱伝導、低熱膨張並びに低比重である。

以下に、本発明に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体及びその製造方法について一実施形態を説明する。しかし本発明は以下の実施形態に限定されるものでないことは自明である。

本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体は、多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸してなるアルミニウム−炭化珪素質複合体であって、該複合体中の炭化珪素の割合が６０体積％以上であり、粒径が８０μｍ以上８００μｍ以下である炭化珪素を６０質量％以上７５質量％以下含有し、粒径が８μｍ以上粒径８０μｍ未満である炭化珪素を２０質量％以上３０質量％以下含有し、粒径が８μｍ未満である炭化珪素を５質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とする。

［炭化珪素質複合体］
本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体では、全炭化珪素粒子に対する８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する粒子の量を６０質量％以上７５質量％未満とすることにより、２３０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を発現させることができる。
前記の粒径が８０μｍ以上であることにより、目的とする２３０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を得ることが容易となる。また、５５質量％未満であると、たとえ複合体中の炭化珪素含有量自体を大きくできても、本発明の目的を達成できない。

本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体では、全炭化珪素粒子に対する８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する粒子の量を２０質量％以上３０質量％未満とすることにより、熱伝導率の低下を抑制できるという効果を得ることができる。

また本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体では、全炭化珪素粒子に対する８μｍ未満の粒径を有する粒子の量を５質量％以上１０質量％未満とすることにより、目的とする７．０ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張係数を得ることが容易となる。

本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体では、該複合体を構成する炭化珪素粒子の粒径及び炭化珪素の含有量が、熱伝導率を大きく支配する重要な因子であり、炭化珪素粒子が特定範囲の粒径を有し、しかも該複合体中の炭化珪素含有量が特定量以上であるときに、室温（２５℃）での２３０Ｗ／ｍＫ以上の高い熱伝導率を有する炭化珪素質複合体が得られるという知見に基づいている。

また、単に粒径が大きな炭化珪素粉末を使用して得られる炭化珪素質複合体は、使用する炭化珪素粒子自体の粒径が大きいがために、原料からの酸素の混入が少ないし、複合体の製造過程を通じて酸化等の影響を受けて酸素を混入し難いことから比較的高い熱伝導率を有するものの、２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率の発現は難しいこと、その理由として、粒径が大きいために複合体中の炭化珪素含有量を向上させることが困難であること、更に、炭化珪素含有量を向上するべく添加される粒径の小さな炭化珪素粉末については、その量を特定範囲に限定しなければ、室温での２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を発現できないという知見に基づいている。

［アルミニウム合金］
本実施形態において、アルミニウム合金としては、炭化珪素質複合体を作製する際に通常使用されている珪素含有アルミニウム合金、珪素とマグネシウムを含有するアルミニウム合金並びにマグネシウム含有アルミニウム合金が挙げられる。この中で、溶融金属の融点が低く作業性のよいことから珪素とマグネシウムを含有するアルミニウム合金が好ましく、また得られる複合体の熱伝導率向上の面からはマグネシウム含有アルミニウム合金が好ましく選択される。

熱伝導率の低下を抑制するために、珪素の含有量を１８質量％以下とするのがよい。さらに好ましくは、珪素の含有量は１０〜１４質量％である。

また、マグネシウムの含有量については、合金の融点が低下するため作業性が良いこと、得られる複合体の熱伝導率が低下する原因となること等を考慮し、０．５質量％以上２．５質量％以下であることが好ましい。
さらに、０．５質量％以上１．６質量％以下では、２５℃での熱伝導率が２３０Ｗ／ｍＫ以上であり、１．６質量％以上２．５質量％以下では２５℃での熱伝導率が２４０Ｗ／ｍＫ以上であるためより好ましい。

本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体の用途は限定されるものではないが、特に半導体モジュール用放熱板のように一層低熱膨張性を要求される用途においては、該複合体中の炭化珪素含有量が多いことが望ましい。このため、該複合体中の炭化珪素含有量を６０体積％以上にすることが好ましく、この場合、２５℃から１５０℃における複合体の熱膨張係数が７．０ｐｐｍ／Ｋ以下である複合体を得ることができる。

［製造方法］
本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体を作製するには、全炭化珪素粒子中の８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する粒子が６０質量％以上７５質量％以下で、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する粒子が２０質量％以上３０質量％以下で、８μｍ未満の粒径を有する粒子が５質量％以上１０質量％以下となるように構成された炭化珪素粉末を用いて、炭化珪素の充填度（或いは相対密度）が６０体積％以上の多孔質成形体を得て、該多孔質成形体にアルミニウム合金を、従来公知の含浸方法を適用して、含浸すればよい。

前記従来公知の含浸方法としては、溶融アルミニウム合金中に炭化珪素粉末を攪拌しながら所定量投入する方法、炭化珪素粉末とアルミニウム合金粉末を混合し焼成する粉末冶金法、及び予め炭化珪素よりなるプリフォームを作製し、これに溶融アルミニウム合金を含浸する溶湯鍛造法やダイカスト法等が知られている。これらのうち、複合体中の炭化珪素含有量を多くできる点、並びに緻密な複合体が得られやすいことから、プリフォームを作製し、これに溶融アルミニウムを含浸する方法が、好ましい方法である。

より好ましい含浸方法としては溶湯鍛造法が挙げられる。この方法はプリフォームを金型内に設置し、アルミニウム合金を投入後、機械的圧力で加圧する方法であり、作業が容易で、かつ、例えばプリフォームの余熱処理を空気中で行う場合、その余熱がプリフォ−ムに大きな酸化を起こさせない温度条件で、アルミニウム合金を含浸できるからである。溶湯鍛造法にあっての一般的な条件としては、アルミニウム合金を含浸させる際の溶融アルミニウム合金温度が７００〜８５０℃であり、含浸時の圧力としては３０ＭＰａ以上である。

以下、本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体を製造する方法として、特にプリフォームにアルミニウム合金を含浸する方法を通して、本発明をより詳細に説明する。

プリフォームを作製するに際しては、その成形方法として、プレス成形法、鋳込み成形法、押し出し成形法等の公知の成形法が採用できるとともに、従来公知の乾燥、焼成等の処理を適用できる。また、成形に際してはメチルセルロ−ス、ＰＶＡ等の有機バインダーやコロイダルシリカ、アルミナゾル等の無機バインダー、さらに溶媒として水や有機溶剤等を使用することに何ら問題はない。
このような種々の処理を施しても、含浸直前におけるプリフォ−ムが、全炭化珪素粒子中の８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する粒子が６０質量％以上７５質量％以下で、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する粒子が２０質量％以上３０質量％以下で、８μｍ未満の粒径を有する粒子が５質量％以上１０質量％以下から構成され、炭化珪素の充填度が６０体積％以上である構成が保たれていれば良い。

プリフォ−ムは、その強度を発現させることを目的に、コロイダルシリカやアルミナゾル等の無機バインダー添加を行うが、これらのバインダーは熱伝導率を低下させる方向に作用する。したがって、その添加に際しては、プリフォ−ム作製時に使用する炭化珪素粉末の粒径及びそれから得られるプリフォ−ムの炭化珪素充填度にあわせて、その添加量を適宜調整すべきである。前記無機バインダーの中でコロイダルシリカは焼成により、シリカとなり炭化珪素粒子を結合し、十分なプリフォ−ム強度を発現させるので好ましいものであるが、これら無機バインダーの添加により無機バインダーに由来する酸素増量が発生するので、その添加量を制限するべきである。

本実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体を作製するに当たっては、無機バインダーの添加量は、例えば固形分濃度２０質量％のシリカゾルの場合、全炭化珪素粒子に対して１０質量％以下が好ましい。無機バインダーの添加量が１０質量％以上では２５℃での熱伝導率が２３０Ｗ／ｍＫ以上であり、１０質量％以上では、２５℃での熱伝導率が２４５Ｗ／ｍＫ以上である。

プリフォ−ムは、前記した無機バインダーによる強度発現等を目的に焼成されるのが一般的である。この際、通常、空気中など酸素含有雰囲気で焼成することが行われるが、プリフォ−ムを構成する炭化珪素粉末は、この焼成により若干酸化され、複合体において熱伝導率低下原因になることがある。したがって、プリフォームの焼成に際しては、使用した炭化珪素粉末の粒径に応じて、なるべく酸化を受け難い条件を採用すべきである。例えば、空気中での焼成は、その保持時間にもよるが、９５０℃未満の温度で行い、酸化をできるだけ抑えることが好ましい。好ましい温度範囲としては、７５０〜９００℃である。また、非酸化性の雰囲気中での焼成方法としては、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素等の非酸化性ガス中或いは真空中で焼成する方法が挙げられる。

又、プリフォ−ムにアルミニウム合金を含浸する方法としては、溶湯鍛造法、ダイカスト法並びにそれらを改良した方法等、公知の方法が使用できる。なお、含浸時には通常、その予備工程としてアルミニウム合金が浸透しやすいよう、プリフォ−ムの予熱処理が行われるのが一般的である。予熱処理に於いては、プリフォームを構成する炭化珪素粒子が酸化されて、酸素量が１．４質量％を超えないよう留意すべきであり、さらに酸素量を１．１質量％以下に抑制することが好ましい。

上記実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体は、２３０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を有することから、パワ−モジュ−ル用のヒートシンク材として好適である。また、２５℃から１５０℃における熱膨張係数が７．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることから、半導体モジュ−ル用放熱板として用いることができる。

また、上記実施形態に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体は、その比重が約３程度の低比重であり、自動車、電車等の移動装置用の搭載材料としても有用である。

［実施例１］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末６５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末１０質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を８．９質量％、水を１２質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。このスラリ−を石膏型に流し込み放置した後、脱型・乾燥し成形体を得た。この成形体を空気中、１０００℃で４時間焼成しプリフォ−ムとした。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ８０を用いた。
また、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が１０質量％となるように、南興セラミックス社製ＧＣ‐＃５００、屋久島電工製ＧＣ‐１０００Ｆ及び南興セラミックス社製ＧＣ‐＃４０００を１３．５：１６．５：５．０の配合率で混合した粉末を用いた。

前記プリフォ−ムの一部について、密度を測定するために、直径５０ｍｍ、厚み５ｍｍに加工した。プリフォ−ムの炭化珪素の充填度は６９．６％であった。プリフォ−ムの炭化珪素充填度については、上記加工品の密度を炭化珪素の理論密度３．２１ｇ／ｃｍ^３で除し、百分率で定義した。

残りのプリフォ−ムについて、空気中６５０℃で１時間焼成することで予熱処理を行った。予熱後、すぐにプリフォ−ムを金型内に設置した後、珪素１２質量％、マグネシム１質量％を含み、８５０℃で溶融しているアルミニウム合金をプリフォ−ムの前面が十分隠れるように、金型内に投入した。その後、速やかにパンチにより５６ＭＰａの圧力で１４分間プレスし、冷却後、金型内から炭化珪素質複合体を含むアルミニウム合金塊を取り出した。更に、この塊から炭化珪素質複合体を切り出した。

前記複合体の室温での熱伝導率を測定するため、一部を縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、厚み１ｍｍに加工し試料とした。レ−ザ−フラッシュ法で、この試料の熱伝導率を測定した結果、その熱伝導率は２５２Ｗ／ｍＫであった。熱膨張係数測定用試料については、前記複合体から所定形状の試料を切り出し、室温（２５℃）から１５０℃までの熱膨張係数を測定した。この結果を表１に示す。

［実施例２］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末６５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末２６質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末９質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１１．６質量％、水を９質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ８０を用いた。
また、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２６質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が９質量％となるように、南興セラミックス社製ＧＣ‐＃５００、屋久島電工製ＧＣ‐１０００Ｆ及びＧＭＦ‐４Ｓを１３．５：１６．５：５．０の配合率で混合した粉末を用いた。
実施例１と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例３］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末６５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末１０質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１２．０質量％、水を９質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ８０を用いた。
また、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が１０質量％となるように、南興セラミックス社製ＧＣ‐＃５００、屋久島電工製ＧＣ‐１０００Ｆ及び南興セラミックス社製ＧＣ‐＃４０００を１３．５：１６．５：５．０の配合率で混合した粉末を用いた。実施例１と同じ方法でプリフォームを作製した。

アルミニウム合金は、珪素１２質量％、マグネシム０．９質量％を含有するアルミニウム合金を用いて複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例４］
アルミニウム合金を珪素１２質量％、マグネシム１．２質量％を含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例３と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例５］
アルミニウム合金を珪素１２質量％、マグネシム１．６質量％を含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例３と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例６］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ８０を用いた。
また、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が１０質量％となるように、南興セラミックス社製ＧＣ‐＃５００、屋久島電工製ＧＣ‐１０００Ｆ及び南興セラミックス社製ＧＣ‐＃６０００を１３．５：１６．５：５．０の配合率で混合した粉末を用いた。
コロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を６質量％秤量し、スラリ−を調整した以外実施例３と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例７］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末６０質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末３０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末１０質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１２質量％、水を９質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末が６０質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が３０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が１０質量％となるように、大平洋ランダム社製ＮＧ-Ｆ５４、大平洋ランダム社製ＧＣ-＃５００、大平洋ランダム社製ＧＣ−＃３０００を６０：３０：１０の配合率で混合した粉末を用いた。
実施例１と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例８］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末７５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末２５質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末５質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１２質量％、水を９質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末が７５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が５質量％となるように、大平洋ランダム社製ＮＧ-Ｆ３０、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ２２０、大平洋ランダム社製ＧＣ−＃２０００を６０：３０：１０の配合率で混合した粉末を用いた。
実施例１と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。結果を表１に示す。

［実施例９］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末７０質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末２０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末１０質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１２質量％、水を９質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末として、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ８０を用いた。
また、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が２０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が１０質量％となるように、大平洋ランダム社製ＧＣ‐＃８００、大平洋ランダム社製ＧＣ‐＃６０００を２０:１０の配合率で混合した。
実施例１と同じ方法でプリフォームを作製した。アルミニウム合金は、珪素１２質量％、マグネシム１．６質量％である。

［実施例１０］
アルミニウム合金を珪素１２質量％、マグネシム２．１質量％含有するアルミニウム合金とした以外は、実施例８と同じ方法でプリフォーム及び複合体を作製した。

［比較例］
８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末５５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末４０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末５質量％及びコロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックスＯ、固形物を２０質量％含有）を１２質量％、水を１２質量％秤量し、これらを混合してスラリ−を調整した。このスラリ−を石膏型に流し込み放置した後、脱型・乾燥し成形体を得た。この成形体を空気中、１０００℃で４時間焼成しプリフォ−ムとした。

８０μｍ以上８００μｍ以下の粒径を有する炭化珪素粉末が５５質量％、８μｍ以上８０μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が４０質量％、８μｍ未満の粒径を有する炭化珪素粉末が５質量％となるように、大平洋ランダム社製ＮＧ‐Ｆ１５０、屋久島電工製ＧＣ‐１０００Ｆを２:１の配合率で混合した粉末を用いた。

表１からわかるように、本発明に係る実施例１ないし１０のアルミニウム−炭化珪素質複合体は、高い熱伝導を有し、かつ低い熱膨張係数を有する。またこれらのアルミニウム−炭化珪素質複合体は、低比重であることがわかる。

このように、本発明に係るアルミニウム−炭化珪素質複合体は、高熱伝導率を有することから、パワ−モジュ−ル用のヒートシンク材として好適であり、低い熱膨張係数を有することから、半導体モジュ−ル用放熱板として用いることができる。また、その比重が低いため、自動車、電車等の移動装置用の搭載材料としても有用である。

Claims (5)

1. 多孔質炭化珪素成形体にアルミニウム合金を含浸してなるアルミニウム−炭化珪素質複合体であって、
   該複合体中の炭化珪素の割合が６０体積％以上であり、
   粒径が８０μｍ以上８００μｍ以下である炭化珪素を６０質量％以上７５質量％以下含有し、
   粒径が８μｍ以上粒径８０μｍ未満である炭化珪素を２０質量％以上３０質量％以下含有し、
   粒径が８μｍ未満である炭化珪素を５質量％以上１０質量％以下含有することを特徴とするアルミニウム−炭化珪素質複合体。
2. ２５℃での熱伝導率が２３０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体。
3. ２５℃ないし１５０℃における熱膨張係数が７．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体。
4. 前記アルミニウム合金が、１０〜１４質量％の珪素と、０．５〜２．５質量％のマグネシウムを含有してなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体。
5. 異なる粒度分布を有する３種以上の炭化珪素粉末を配合した原料粉末に、無機バインダーを添加し、成形工程及び焼成工程を経ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム−炭化珪素質複合体の製造方法。