TiB_2/Cu複合材料の反応合成における原料粉末配合比とCu粉末粒径による複合構造制御

摘要

近年，自動車や様々な電子機器の高性能化に伴い，それらに内蔵された半導体素子からの発熱を制御する放熱設計の重要性が高まっている．放熱設計の要となるのは放熱基板材料である．放熱基板材料には，高い熱伝導率とともに，半導体素子は6～7．0×10~(-6)/K）に近い低練熟膨張係数という特性も求められる.これは，放熱基板材料と半導体素子の熱膨張係数の差が大きいほど高い熱応力が生じ素子の寿命を縮めてしまうからである.熱伝導率が高い物質のひとつとしてCuが挙げられるが, Cuは練熟膨張係数が17×10~(-6)/Kと，半導体素子のそれとは大きな差がある.そこで筆者らの研究力レープでは，これまでTiB_2/Cu複合材料の製造プロセスを開発してきた．これは，Cuに低練熱膨張係数を持つTiB_2（線熱膨張係数＝6.6X10~(-6)/K)を複合化することによって高い熱伝導率と低い線熱膨張係数を両立する材料の開発を目指したものである．特に，これまでの研究では，反応合成法や反応浸透法を用いてTiB_2/Cu複合材料を作製してきた．反応合成法とは，発熱反応を用いてマトリックス内に強化材をin-situ生成する手法である．また，反応浸透法とは，反応合成後の複合材料に溶融金属を浸透させることで残存する空隙を除去する方法である.本研究では，Cu，Ti, B粉末を用いた反応浸透法によって複合材料作製を行った．この際原料粉末として用いた伽粉末の粒径や体禰己合率を変えることで，これらの条件が複合構造に与える影響を調べた．