本發(fā)明涉及鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體及其制造方法。

背景技術(shù)：

以往的電路基板的典型的散熱結(jié)構(gòu)是經(jīng)由電路基板的背面(散熱面)的金屬板(例如銅板)焊接底板而成的結(jié)構(gòu)，作為底板，一般是銅、鋁。另外，作為使熱膨脹系數(shù)接近于電路基板的熱膨脹系數(shù)的底板，提出了鋁合金-碳化硅質(zhì)復(fù)合體(專利文獻(xiàn)1)。

底板多與散熱葉片、散熱單元等接合而使用，其接合部分的形狀、翹曲也作為重要的特性列舉出。例如，將底板接合于散熱葉片的情況下，一般利用在底板的周緣部設(shè)置的孔、螺絲固定于散熱葉片、散熱單元等而使用。

例如，為了在底板與散熱葉片之間盡可能不產(chǎn)生間隙，有時使用預(yù)先使底板帶有凸型的翹曲的產(chǎn)品。提出了通過機(jī)械加工對底板表面進(jìn)行切削從而帶有翹曲的方法，但鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體非常硬，使用金剛石磨削工具等工具，需要大量的磨削，因此存在制品價格升高的問題。

為了消除這樣的問題，提出了在兩板面設(shè)置由鋁合金構(gòu)成的鋁層、將該鋁層加工而成的鋁合金-碳化硅質(zhì)復(fù)合體(專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平3-509860號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-64261公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

將底板接合于散熱葉片的情況下，如果在底板的與散熱葉片等相接的面大量存在微小的凹凸，則具有底板與散熱葉片之間的密合性降低的問題。因此，具有如下的問題：底板與散熱葉片之間的傳熱性顯著地降低，由陶瓷電路基板、底板、散熱葉片等構(gòu)成的組件整體的散熱性顯著地降低。

本發(fā)明鑒于上述狀況而完成，提供與其他散熱部件的密合性高的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明，提供鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，該鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有包含碳化硅和鋁合金的平板狀的復(fù)合化部，和在復(fù)合化部的兩板面設(shè)置的包含鋁合金的鋁層，在一個板面安裝電路基板，另一板面用作散熱面，其特征在于，散熱面?zhèn)鹊膹?fù)合化部的板面為凸型的翹曲的形狀，散熱面?zhèn)鹊匿X層為凸型的翹曲的形狀，相對的外周面的短邊中央的厚度的平均(Ax)與板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)為0.91≤Ax/B≤1.00，相對的外周面的長邊中央的厚度的平均(Ay)與板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)為0.94≤Ay/B≤1.00。

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其特征在于，安裝了電路基板時的上述外周面的短邊方向上的基于10cm的翹曲量Cx為-10μm≤Cx≤30μm，安裝了電路基板時的上述外周面的長邊方向上的基于10cm的翹曲量Cy為-10μm≤Cy≤40μm。

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其特征在于，上述外周面的短邊和長邊的長度相等，相對的外周面的邊中央的厚度的平均(A)與板面的中心部的厚度(B)之比(A/B)為0.91≤A/B≤1.00。

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其特征在于，待安裝上述電路基板的面的鋁層的平均厚度為0.1mm～0.3mm，該面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.1mm以內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其特征在于，待安裝上述電路基板的面的鋁層的平均厚度與散熱面的鋁層的平均厚度之差為較厚的鋁層的平均厚度的50％以下。

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其特征在于，25℃下的熱導(dǎo)率為180W/mK以上，150℃下的熱膨脹系數(shù)為10×10^-6/K以下。

根據(jù)本發(fā)明，提供鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法，為上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法，其特征在于，包括：形成平板狀的碳化硅質(zhì)多孔體的工序；將碳化硅質(zhì)多孔體的一個板面機(jī)械加工為凸型的翹曲的形狀的工序；使鋁合金浸漬到碳化硅質(zhì)多孔體中，制作鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的工序，其中該鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有包含碳化硅和鋁合金的平板狀的復(fù)合化部，和在復(fù)合化部的兩板面設(shè)置的包含鋁合金的鋁層；以及通過對將碳化硅質(zhì)多孔體加工為凸型的翹曲的形狀的面?zhèn)鹊匿X層進(jìn)行機(jī)械加工，從而將凸型的翹曲的形狀的散熱面成型的工序。

本發(fā)明的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體與其他散熱部件的密合性高。

附圖說明

圖1為表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的概念的構(gòu)成的圖，是從板厚方向觀察的平面圖。

圖2為從圖1的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的外周面的短邊方向(圖2(a))和長邊方向(圖2(b))觀察的側(cè)面圖。

圖3為表示本發(fā)明的另一實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的概念的構(gòu)成的平面圖。

圖4為表示本發(fā)明的另一實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的概念的構(gòu)成的平面圖。

圖5為用于說明本發(fā)明中的翹曲量的定義的概念的側(cè)面圖。

具體實施方式

以下對本發(fā)明涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體及其制造方法的一實施方式進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明當(dāng)然并不限定于這些實施方式。

本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體是這樣的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體：其具有包含碳化硅和鋁合金的平板狀的復(fù)合化部，和在復(fù)合化部的兩板面設(shè)置的包含鋁合金的鋁層，在一個板面安裝電路基板，另一板面用作散熱面，散熱面?zhèn)鹊膹?fù)合化部的板面為凸型的翹曲的形狀，散熱面?zhèn)鹊匿X層為凸型的翹曲的形狀，相對的外周面的短邊中央的厚度的平均(Ax)與板面的中心部的厚度(B)之比(Ax/B)為0.91≤Ax/B≤1.00，相對的外周面的長邊中央的厚度的平均(Ay)與板面的中心部的厚度(B)之比(Ay/B)為0.94≤Ay/B≤1.00。

上述鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體例如具有圖1或圖2中所示的形狀。

如圖1中所示那樣，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1從板厚方向看，為平面視矩形，在板面的周緣部設(shè)置了用于螺絲緊固固定于其他部件的貫通孔2。另外，如圖2中所示那樣，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1具有圍繞正板面、背板面的周圍的外周面，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1的一個板面具有凸型的翹曲的形狀。這樣的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1中，具有凸型的翹曲的形狀的板面成為散熱面，在另一板面安裝電路基板。

圖1或圖2中所示那樣的形狀的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1中，將相對的外周面的各短邊的中央位置的板厚方向的厚度設(shè)為Ax1和Ax2的情況下，相對的外周面的短邊中央的厚度的平均Ax用下述式(1)定義。

Ax＝(Ax1+Ax2)/2…(1)

同樣地，將相對的外周面的各長邊的中央位置的板厚方向的厚度設(shè)為Ay1和Ay2的情況下，相對的外周面的長邊中央的厚度的平均Ay用下述式(2)定義。

Ay＝(Ay1+Ay2)/2…(2)

板面的中心部的厚度B意指矩形的板面的中心部(矩形的對角線的交點)的板厚方向的厚度。厚度B優(yōu)選2mm-6mm，更優(yōu)選地，厚度B為3mm-6mm。

本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1的相對的外周面的短邊中央的厚度的平均Ax與板面的中心部的厚度B之比(Ax/B)為0.91≤Ax/B≤1.00。另外，相對的外周面的長邊中央的厚度的平均Ay與板面的中心部的厚度B之比(Ay/B)為0.94≤Ay/B≤1.00。

通過成為這樣的構(gòu)成，將電路基板安裝于鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體時的復(fù)合體整體的翹曲的形狀成為適當(dāng)?shù)男螤?，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體對于其他散熱部件的密合性提高，作為散熱部件的冷卻效果提高。

就本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1而言，更優(yōu)選地，安裝了電路基板時的外周面的短邊方向上的基于10cm的翹曲量Cx為-10μm≤Cx≤30μm，安裝了電路基板時的外周面的長邊方向上的基于10cm的翹曲量Cy為-10μm≤Cy≤40μm。

由此，將本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體與其他散熱部件接合時的冷卻效果提高。這是因為，通過將安裝了電路基板時的翹曲量規(guī)定在上述范圍，從而與其他散熱部件的密合性提高。

本實施方式中，假想平板狀的散熱部件的中心部(散熱部件的中心部可設(shè)為大致矩形的平板的板面中的、對角線的交點)成為中點的、將散熱部件的板面的長邊方向或短邊方向的線段的端點之間連結(jié)的直線，謀求該直線的垂線中通過上述中心部的垂線的長度，將換算為基于10cm的量的數(shù)值定義為翹曲量Cx(短邊方向)、Cy(長邊方向)。

例如，在圖5的例子中，散熱部件的中心部O成為中點，P1和P2成為長邊方向或短邊方向的線段的端點。假想將該P1與P2連結(jié)的直線，將從該直線向中心部O所引的垂線的長度設(shè)為Z。此時，將連結(jié)P1和P2的直線的長度設(shè)為X，將相對于長度X的長度Z的值設(shè)為翹曲量。其中，將長度X設(shè)為10cm時的、長度Z的換算值設(shè)為基于10cm的翹曲量Cx或Cy。

就翹曲量Cx、Cy而言，將在鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的散熱面?zhèn)瘸蔀橥剐偷穆N曲定義為正的值(例如，20μm)，將成為凹型的翹曲定義為負(fù)的值(例如，-5μm)。

就本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1而言，優(yōu)選地，待安裝電路基板的面的鋁層的平均厚度為0.1mm～0.3mm。

如果電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.1mm以上，則抑制機(jī)械加工時加工刀刃碰上鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體中的SiC預(yù)型件結(jié)構(gòu)部分等而產(chǎn)生碎落，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體中的SiC預(yù)型件結(jié)構(gòu)部分露出所引起的鍍敷不良不易發(fā)生。如果為0.3mm以下，則復(fù)合體整體中所占的鋁的量不會增多，能夠?qū)崤蛎浵禂?shù)控制得低。

電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差優(yōu)選為0.1mm以內(nèi)。更優(yōu)選地，厚度差為0.05mm以內(nèi)。

通過電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.1mm以內(nèi)，進(jìn)行了機(jī)械加工的情況下，能夠抑制其后的退火處理時翹曲大幅地變化。進(jìn)而，能夠抑制來自所安裝的元件的熱導(dǎo)致的裂紋的產(chǎn)生。

就本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1而言，更優(yōu)選地，待安裝電路基板的面的鋁層的平均厚度與散熱面的鋁層的平均厚度之差為較厚的鋁層的平均厚度的50％以下。

通過待安裝電路基板的面的鋁層的平均厚度與散熱面的鋁層的平均厚度之差為較厚的鋁層的平均厚度的50％以下，能夠抑制熱導(dǎo)率的降低以及用于除去加工變形的退火處理時由于兩板面的鋁層的熱膨脹系數(shù)差而致使復(fù)合體翹曲量的變化。

對于本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1，更優(yōu)選地，25℃下的熱導(dǎo)率為180W/mK以上，150℃下的熱膨脹系數(shù)為10×10^-6/K以下。

通過25℃下的熱導(dǎo)率為180W/mK以上，優(yōu)選用作安裝電路基板、與其他散熱部件接合的底板。另外，通過150℃下的熱膨脹系數(shù)為10×10^-6/K以下，用作安裝電路基板、與其他散熱部件接合的底板時，裂紋等不易產(chǎn)生。

本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體1在用于除去加工變形的退火處理的前后，散熱面的長邊方向上的基于10cm的翹曲量Dy的變化量可以為15μm以下。由此，具有實際使用時的熱循環(huán)引起的形狀變化小的效果。

用于除去加工變形的退火處理優(yōu)選在400℃～550℃的溫度下進(jìn)行10分鐘以上。

如果退火溫度為400℃以上，退火時間為10分鐘以上，則使復(fù)合體內(nèi)部的變形充分地釋放，能夠抑制其后的電路基板的焊接工序等中翹曲大幅地變化。另外，如果退火溫度為550℃以下，浸漬的鋁合金不會熔融。

在上述例子中，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有有短邊和長邊的矩形的板面，但也可如圖3中所示那樣外周面的短邊和長邊的長度相等。

在這種情況下，相對的外周面的邊中央的厚度的平均(A)與板面的中心部的厚度(B)之比(A/B)優(yōu)選為0.91≤A/B≤1.00。

外周面的短邊和長邊的長度相等時，安裝了電路基板時的、邊方向上的基于10cm的翹曲量C可以為-10μm≤Cx≤30μm。

另外，圖4中所示的具有矩形的板面的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體也為本發(fā)明的一實施方式。

上述實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體在兩板面具有鋁層，可以將散熱面加工為理想的球面形狀，因此用作底板的情況下，底板與散熱葉片等散熱部件的接觸變得良好，發(fā)揮由陶瓷電路基板、底板以及散熱葉片等構(gòu)成的組件的散熱特性優(yōu)異這樣的效果。

對于上述實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，25℃下的熱導(dǎo)率為180W/mK以上，150℃下的熱膨脹系數(shù)能夠達(dá)到10×10^-6/K以下。除了上述效果以外，由于為高熱導(dǎo)率，并且為與半導(dǎo)體部件、陶瓷電路基板同等水平的低膨脹率，因此使用了其的散熱部件以及使用了該散熱部件的組件的散熱特性優(yōu)異，另外，即使經(jīng)受溫度變化也不易變形，其結(jié)果具有獲得高可靠性的特長。

上述實施方式涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有良好的散熱特性和應(yīng)力緩和性，例如，適合作為在陶瓷電路基板與散熱葉片等散熱部件之間存在的底板。

接下來，對本發(fā)明的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法的一個實施方式進(jìn)行說明。

[制造方法]

本實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法包括：形成平板狀的碳化硅質(zhì)多孔體的工序；將碳化硅質(zhì)多孔體的一個板面機(jī)械加工為凸型的翹曲的形狀的工序；使鋁合金浸漬到碳化硅質(zhì)多孔體中，制作鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的工序，其中該鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有包含碳化硅和鋁合金的平板狀的復(fù)合化部和在復(fù)合化部的兩板面設(shè)置的包含鋁合金的鋁層；以及通過對將碳化硅質(zhì)多孔體加工為凸型的翹曲的形狀的那一面?zhèn)鹊匿X層進(jìn)行機(jī)械加工，從而成型凸型的翹曲的形狀的散熱面的工序。

本發(fā)明的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制作中優(yōu)選使用的制法為在高壓下進(jìn)行浸漬的高壓鍛造法，能夠采用熔液鍛造法和模鑄法。高壓鍛造法是將陶瓷多孔體(預(yù)型件)裝填到高壓容器內(nèi)、在高壓下使鋁合金的熔液浸漬到其中而得到復(fù)合體的方法。

在本發(fā)明的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制作中，從能夠大量地、穩(wěn)定地進(jìn)行制造的理由出發(fā)，特別優(yōu)選熔液鍛造法。以下對采用熔液鍛造法的制造方法進(jìn)行說明。

在形成平板狀的碳化硅質(zhì)多孔體的工序中，關(guān)于碳化硅質(zhì)多孔體(SiC預(yù)型件)的制造方法，并無特別限制，可以采用公知的方法制造。例如，能夠通過在作為原料的碳化硅(SiC)粉末中添加二氧化硅或氧化鋁等作為粘結(jié)材料、混合、成型、在800℃以上進(jìn)行燒成而得到。

對于成型方法，并無特別限制，能夠使用模壓成型、擠出成型、澆鑄成型等，根據(jù)需要可以將保形用粘結(jié)劑并用。

使鋁或其合金浸漬到碳化硅質(zhì)多孔體中而成的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的重要的特性為熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)。碳化硅質(zhì)多孔體中的SiC含有率高，則熱導(dǎo)率高，熱膨脹系數(shù)變小，因此優(yōu)選，但如果含有率升高，則有時沒有充分地浸漬鋁合金。

實用上，優(yōu)選地，包含40質(zhì)量％以上的平均粒徑優(yōu)選為40μm以上的粗的SiC粒子，SiC預(yù)型件的相對密度優(yōu)選在55％～75％的范圍。就SiC預(yù)型件的強度而言，為了防止處理時、浸漬中的開裂，優(yōu)選彎曲強度為3MPa以上。平均粒徑能夠通過算出使用掃描型電子顯微鏡(例如日本電子株式會社制“JSM-T200型”)和圖像解析裝置(例如Nippon AVIONICS Co.,Ltd.制造)、對于1000個粒子求出的粒徑的平均值而測定。另外，相對密度能夠采用阿基米德法等測定。

對于SiC預(yù)型件的原料即SiC粉，優(yōu)選進(jìn)行粒度調(diào)節(jié)。如果只是粗粉，強度顯現(xiàn)性降低，另一方面，如果只是微粉，對于得到的復(fù)合體，有時不希望高的熱導(dǎo)率。優(yōu)選將平均粒徑優(yōu)選為40μm～150μm的SiC粗粉40質(zhì)量％～80質(zhì)量％和平均粒徑優(yōu)選為5μm～15μm的SiC微粉60質(zhì)量％～20質(zhì)量％混合而成的混合粉末。

SiC預(yù)型件通過對在上述SiC粉末中添加了粘結(jié)材料的混合物的成型體進(jìn)行脫脂、燒成而得到。如果燒成溫度為800℃以上，則與燒成時的氣氛無關(guān)，得到彎曲強度為3MPa以上的SiC預(yù)型件。

如果在氧化性氣氛中、在超過1100℃的溫度下燒成，則有時促進(jìn)SiC的氧化，鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的熱導(dǎo)率降低，因此優(yōu)選在氧化性氣氛中、在1100℃以下的溫度下燒成。燒成時間根據(jù)SiC預(yù)型件的大小、向燒成爐中的投入量、燒成氣氛等條件適當(dāng)?shù)卮_定。

就SiC預(yù)型件而言，在成型時成為規(guī)定的形狀的情況下，通過1片片地進(jìn)行干燥，或者在SiC預(yù)型件間使用與預(yù)型件形狀相等的形狀的碳等的間隔物進(jìn)行干燥，從而能夠防止干燥引起的翹曲形狀的變化。另外，關(guān)于燒成，通過也進(jìn)行與干燥時同樣的處理，可以防止與內(nèi)部組織的變化相伴的形狀變化。

在將碳化硅質(zhì)多孔體的一個板面機(jī)械加工為凸型的翹曲的形狀的工序中，利用車床等切削機(jī)具，對SiC預(yù)型件的一板面進(jìn)行加工以致成為具有凸型的翹曲的形狀。這樣，由于在預(yù)型件的階段實施切削加工，因此不必使用特別的切削器具等，能夠容易地形成翹曲的形狀。

接下來，經(jīng)歷如下的工序：采用高壓鍛造法等使鋁合金浸漬到碳化硅質(zhì)多孔體中，制作具有包含碳化硅和鋁合金的平板狀的復(fù)合化部和在復(fù)合化部的兩板面設(shè)置的包含鋁合金的鋁層的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

作為使鋁合金浸漬到SiC預(yù)型件中、得到鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的方法，例如有下述方法。

將SiC預(yù)型件容納于?？騼?nèi)后，在上述?？虻膬砂迕媾渲糜裳趸X或二氧化硅構(gòu)成的纖維、球狀粒子和破碎形狀的粒子中的1種以上以使它們直接相接，制成一個塊體。

將上述塊體在500～650℃左右預(yù)加熱后，在高壓容器內(nèi)配置1個或2個以上，為了防止塊體的溫度降低，盡可能快速地以30MPa以上的壓力對鋁合金的熔液進(jìn)行加壓，使鋁合金浸漬到SiC預(yù)型件的空隙中，從而得到在兩板面設(shè)置了鋁層的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

就鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體中的鋁合金而言，為了浸漬時充分地浸透到預(yù)型件的空隙內(nèi)，優(yōu)選熔點盡可能低。

作為這樣的鋁合金，例如可列舉出含有7～25質(zhì)量％的硅的鋁合金。進(jìn)而以0.2質(zhì)量％～5質(zhì)量％的范圍含有鎂時，碳化硅粒與金屬部分的結(jié)合變得更為牢固而優(yōu)選。關(guān)于鋁合金中的鋁、硅、鎂以外的金屬成分，只要是特性沒有極端地變化的范圍，則并無特別限制，例如可含有銅等。

作為鋁合金，優(yōu)選使用作為鑄造用合金的AC4C、AC4CH、ADC12等。

再有，為了除去浸漬時的變形，在鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制作后可對鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體進(jìn)行退火處理。

為了除去對SiC預(yù)型件浸漬鋁合金時的變形而進(jìn)行的退火處理優(yōu)選在400℃～550℃的溫度下進(jìn)行10分鐘以上。如果退火溫度為400℃以上，則使復(fù)合體內(nèi)部的變形充分地釋放，能夠抑制在機(jī)械加工后的退火處理工序翹曲大幅地變化。另一方面，如果退火溫度為550℃以下，則能夠防止浸漬中使用的鋁合金熔融。如果退火時間為10分鐘以上，則即使退火溫度為400℃～550℃，也使復(fù)合體內(nèi)部的變形充分地釋放，在用于除去機(jī)械加工后的加工變形的退火處理工序中，能夠抑制翹曲大幅地變化。

在使鋁合金浸漬于SiC預(yù)型件的工序中，通過配置由氧化鋁或二氧化硅構(gòu)成的、纖維、球狀粒子和破碎形狀的粒子中的1種以上以致與SiC預(yù)型件的表面直接相接，從而形成規(guī)定的厚度的鋁層。由此，具有如下優(yōu)點：不僅能夠形成規(guī)定的厚度的鋁層，而且?guī)缀醪淮嬖诮n后的顏色不均，形狀附加時加工性改善。

對于鋁層中的由氧化鋁或二氧化硅構(gòu)成的纖維、球狀粒子和破碎形狀的粒子中的1種以上構(gòu)成的材料的含量，相對于鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的質(zhì)量，優(yōu)選為5質(zhì)量％～40質(zhì)量％，特別優(yōu)選為10質(zhì)量％～20質(zhì)量％。

如果該含量為5質(zhì)量％以上，則兩板面的鋁層的厚度控制容易，能夠抑制由于加工后的退火處理而使翹曲形狀大幅地變化。如果該含量為40質(zhì)量％以下，則鋁合金層不會過度變硬，容易實施一般的機(jī)械加工。

對于在鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體表面設(shè)置的鋁層的厚度，在通過機(jī)械加工對兩板面進(jìn)行加工的情況下，可使兩板面的厚度相等，但只對散熱面?zhèn)冗M(jìn)行加工的情況下，使預(yù)先加工的散熱面?zhèn)鹊匿X層的厚度厚為宜，以致加工后兩板面的鋁層的厚度沒有大幅地不同。

電路基板安裝面的鋁層的平均厚度優(yōu)選0.1mm～0.3mm，兩板面的鋁層的平均厚度之差優(yōu)選為較厚的鋁層的平均厚度的50％以內(nèi)。

預(yù)先使散熱面?zhèn)鹊匿X層的厚度變厚的情況下，更優(yōu)選只對散熱面?zhèn)冗M(jìn)行加工，將兩板面的鋁層的平均厚度之差調(diào)節(jié)到散熱面的鋁層的平均厚度的優(yōu)選地40％以內(nèi)，特別優(yōu)選地30％以內(nèi)。這是出于如下的理由：利用兩板面的鋁層的熱膨脹系數(shù)差，能夠抑制復(fù)合體的翹曲量變化。

在通過對將碳化硅質(zhì)多孔體加工為凸型的翹曲的形狀的面?zhèn)鹊匿X層進(jìn)行機(jī)械加工從而成型凸型的翹曲的形狀的散熱面的工序中，采用車床等切削機(jī)具，形成鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的散熱面的翹曲形狀。被加工品在車床等上的固定一般采用利用在被加工品的周緣部設(shè)置的孔等進(jìn)行螺絲緊固的方法。本實施方式中，由于對鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體表面的鋁層進(jìn)行機(jī)械加工，因此可以得到理想的球面形狀的散熱面，能夠得到具有良好的散熱特性和應(yīng)力緩和性的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

再有，上述機(jī)械加工后的兩板面的鋁層的平均厚度的合計優(yōu)選為1.0mm以下，特別優(yōu)選為0.6mm以下。如果兩板面的鋁層的平均厚度的合計為1.0mm以下，則將鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體整體的熱膨脹系數(shù)控制得小，半導(dǎo)體部件搭載后施加了熱負(fù)荷時，抑制起因于鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體與陶瓷電路基板的熱膨脹系數(shù)差的裂紋在焊料層中產(chǎn)生。

上述實施方式的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體與其他散熱部件的密合性高，優(yōu)選用作搭載半導(dǎo)體部件的陶瓷電路基板的基材。

實施例

[實施例1]

稱取碳化硅粉末A(大平洋藍(lán)登株式會社制造：NG-150，平均粒徑：100μm)70g、碳化硅粉末B(屋久島電工株式會社制造：GC-1000F，平均粒徑：10μm)30g和硅溶膠(日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會社制造：SNOWTEX)10g，用攪拌混合機(jī)混合30分鐘后，以壓力10MPa模壓成型為185mm×135mm×4.6mm的尺寸的平板狀。

將得到的成型體在大氣中、溫度900℃下燒成2小時，得到了相對密度(堆積密度)為65體積％的SiC預(yù)型件。

對于該SiC預(yù)型件的、完成后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的成為散熱面的面用R＝14m的車床機(jī)械加工為凸型的翹曲的形狀。

在機(jī)械加工了的SiC預(yù)型件的兩面配置氧化鋁纖維(田中制紙工業(yè)株式會社制造，純度97％，片狀形態(tài))，將兩面用碳涂覆的SUS板夾持而成為一體的層疊體用電爐預(yù)加熱到620℃。

接下來，將預(yù)加熱過的層疊體放入預(yù)加熱過的內(nèi)徑300mm的壓模內(nèi)，注入含有12質(zhì)量％硅、0.5質(zhì)量％鎂的鋁合金的熔液，用100MPa的壓力加壓20分鐘，使鋁合金浸漬到碳化硅質(zhì)多孔體中。

將浸漬后的層疊體冷卻到室溫后，采用濕式帶鋸將鐵框等切斷，移除夾持的SUS板。然后，為了除去浸漬時的變形，在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，得到了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

在鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的周緣部的4角設(shè)置直徑7mm的加工孔，利用加工孔而螺絲固定于車床夾具。使電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.05mm，使電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.15mm。另外，使散熱面的鋁層的平均厚度為0.20mm。

測定鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的外周面的2個短邊中央的厚度2點，算出其平均(Ax)，測定2個長邊中央的厚度2點，算出其平均(Ay)。以(Ax)與中心部的厚度(B)之比(Ax/B)成為0.91，(Ay)與中心部的厚度(B)之比(Ay/B)成為0.94的方式機(jī)械加工。

然后，通過目視確認(rèn)了機(jī)械加工后的裂紋的產(chǎn)生。

機(jī)械加工后，使用馬弗爐在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，進(jìn)行了加工變形的除去。然后，測定了電路基板的安裝前的翹曲量。將其結(jié)果示于表1和表2中。

在退火處理后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的電路基板安裝面形成電路，安裝了氮化鋁電路基板(大?。?8.4mm×57.3mm×0.6mmt)。

然后，測定了電路基板的安裝后的翹曲量。翹曲量的測定條件如下所述。將其結(jié)果示于表1和表2中。

裝置：激光三維形狀測定機(jī)

XYθ工作臺單元：K2-300(神津精機(jī)株式會社制造)

高精度激光位移計：LK-G500(KEYENCE CORPORATION制造)

電動機(jī)控制器：SC-200K(神津精機(jī)株式會社制造)

AD轉(zhuǎn)換器：DL-100(神津精機(jī)株式會社制造)

測定條件：對于電路基板的短邊方向和長邊方向，分別使測定范圍為135mm、185mm，以2.5mm的測定間距進(jìn)行了形狀測定。

其中，由形狀測定的結(jié)果，將上述實施方式的段落“0024”中說明的中心部(圖5的O)的厚度與從該中心部在短邊方向或長邊方向上延伸的線段的端點(圖5的P1和P2)即假想的直線的長度成為10cm的端點的厚度之差設(shè)為圖5中所說的Z。對于短邊方向和長邊方向，分別如上述那樣求出Z，將其設(shè)為基于10cm的翹曲量Cx和Cy。

[實施例2]

電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.09mm，電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.17mm，散熱面的鋁層的平均厚度為0.17mm，以及(Ax/B)為1.00，(Ay/B)為1.00，除了這些以外，經(jīng)過與實施例1同樣的工序，制作了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

機(jī)械加工后，使用馬弗爐，在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，進(jìn)行了加工變形的除去。在退火處理后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的電路面形成電路，安裝了氮化鋁電路基板(大?。?8.4mm×57.3mm×0.6mmt)。

然后，測定了安裝后的翹曲量。將其結(jié)果示于表1和表2中。

[實施例3]

使SiC預(yù)型件的尺寸為135mm×135mm，(Ax/B)為0.96，(Ay/B)為0.96，電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.20mm，散熱面的鋁層的平均厚度為0.21mm，除了這些以外，通過與實施例1同樣的工序制作了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。將其結(jié)果示于表1和表2中。就翹曲量的測定條件而言，對于電路基板的各邊方向，使測定范圍為135mm。

[比較例1]

電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.09mm，電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.10mm，散熱面的鋁層的平均厚度為0.15mm，以及(Ax/B)為0.90，(Ay/B)為0.93，除了這些以外，經(jīng)過與實施例1同樣的工序制作了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

機(jī)械加工后，使用馬弗爐在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，進(jìn)行了加工變形的除去。在退火處理后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的電路面形成電路，安裝了氮化鋁電路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。

然后，測定了安裝后的翹曲量。將其結(jié)果示于表1和表2中。

[比較例2]

電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.08mm，電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.25，散熱面的鋁層的平均厚度為0.25，以及(Ax/B)為1.01，(Ay/B)為1.01，除了這些以外，經(jīng)過與實施例1同樣的工序而制作了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

機(jī)械加工后，使用馬弗爐在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，進(jìn)行了加工變形的除去。在退火處理后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的電路面形成電路，安裝了氮化鋁電路基板(大小：48.4mm×57.3mm×0.6mmt)。

然后，測定了安裝后的翹曲量。將其結(jié)果示于表1和表2中。

[比較例3]

電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.13mm，電路基板安裝面的鋁層的平均厚度為0.10mm，散熱面的鋁層的平均厚度為0.20mm，以及(Ax/B)為0.92，(Ay/B)為0.93，除了這些以外，經(jīng)過與實施例1同樣的工序而制作了鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體。

機(jī)械加工后，使用馬弗爐在530℃的溫度下進(jìn)行4小時的退火處理，進(jìn)行了加工變形的除去。在退火處理后的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的電路面形成電路，安裝了氮化鋁電路基板(大?。?8.4mm×57.3mm×0.6mmt)。

然后，測定了安裝后的翹曲量。將其結(jié)果示于表1和表2中。

應(yīng)予說明，就電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差而言，對于采用實施例和比較例的方法得到的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體，沿著各樣品的對角線切斷，對于通過切斷而露出的兩板面的鋁層的厚度，分別在對角線以等間隔測定20點而求出。

在表2中示出對于上述實施例和比較例的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的、熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)的測定結(jié)果。

[表1]

[表2]

如由上述結(jié)果可知，本發(fā)明涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體的散熱面為凸型的翹曲的形狀，(Ax/B)為0.91≤Ax/B≤1.00，(Ay/B)為0.94≤Ay/B≤1.00，因此安裝了電路基板后的復(fù)合體整體的翹曲的形狀成為適當(dāng)?shù)男螤?，產(chǎn)生了如下效果：鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體對于其他散熱部件的密合性提高，作為散熱部件的冷卻效果提高。

比較例1和2中，可知Cx與Cy的翹曲的方向彼此反向。通過翹曲為這樣的形狀，從而在與其他散熱部件之間產(chǎn)生間隙，密合性降低。其結(jié)果，作為散熱部件的冷卻效果降低。

比較例3中產(chǎn)生了裂紋，認(rèn)為這是因為電路基板安裝面內(nèi)的鋁層的厚度差為0.13mm。

如由上述實驗結(jié)果可知，本發(fā)明涉及的鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體具有作為搭載半導(dǎo)體部件的陶瓷電路基板的基材優(yōu)選的范圍的翹曲量。

附圖標(biāo)記說明

1 鋁-碳化硅質(zhì)復(fù)合體

2 貫通孔