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JP7794844B2 - Heat dissipation member and electronic device - Google Patents
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JP7794844B2 - Heat dissipation member and electronic device - Google Patents

Heat dissipation member and electronic device

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JP7794844B2 JP2023556433A JP2023556433A JP7794844B2 JP 7794844 B2 JP7794844 B2 JP 7794844B2 JP 2023556433 A JP2023556433 A JP 2023556433A JP 2023556433 A JP2023556433 A JP 2023556433A JP 7794844 B2 JP7794844 B2 JP 7794844B2
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Description

本発明は、放熱部材および電子装置に関する。 The present invention relates to a heat dissipation member and an electronic device.

これまで銅-ダイヤモンド複合体を用いた放熱部材について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、金属マトリクス-熱伝導体粒子の複合材料に関して、このような複合材料にはダイヤモンド粒子やSiC粒子等のセラミックス粒子を含有しているため、複合材料の表面を研磨して平坦に加工することは困難であると記載されている(段落0012)。 A variety of heat dissipation components using copper-diamond composites have been developed to date. One example of this type of technology is described in Patent Document 1. Patent Document 1 states that, with regard to a metal matrix-thermal conductor particle composite material, because such composite materials contain ceramic particles such as diamond particles or SiC particles, it is difficult to polish the surface of the composite material to make it flat (paragraph 0012).

国際公開第2016/035796号International Publication No. 2016/035796

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載の放熱部材において、熱伝導率について改善の余地があることが判明した。However, after investigations by the inventors, it was found that there is room for improvement in the thermal conductivity of the heat dissipation member described in Patent Document 1 above.

本発明者がさらに検討したところ、銅-ダイヤモンド複合体と金属膜との接合面において、ダイヤモンド粒子が脱粒してなる凹部(いわゆる、脱粒痕)を形成することにより、放熱部材の熱伝導率を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。 Further research by the inventors led to the discovery that the thermal conductivity of the heat dissipation component can be improved by forming recesses (so-called shedding marks) at the joint surface between the copper-diamond composite and the metal film, which are formed by diamond particles shedding, and this led to the completion of the present invention.

本発明の一態様によれば、以下の放熱部材および電子装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, the following heat dissipation member and electronic device are provided.

1. 銅を含有する金属マトリックス中に複数のダイヤモンド粒子が分散した、銅-ダイヤモンド複合体と、
前記銅-ダイヤモンド複合体の少なくとも一方の面に接合した金属膜と、
を含む放熱部材であって、
当該放熱部材の積層方向における断面の少なくとも1つにおいて、前記銅-ダイヤモンド複合体と前記金属膜との接合面に、前記ダイヤモンド粒子が脱粒してなる凹部を少なくとも一個以上有する、
放熱部材。
2. 1.に記載の放熱部材であって、
少なくとも一個の前記凹部の内部に前記金属膜が埋設された構造を備える、放熱部材。
3. 1.または2.に記載の放熱部材であって、
前記接合面から脱粒した前記ダイヤモンド粒子の脱粒率が、個数換算で、0.5%以上10%以下である、放熱部材。
4. 1.~3.のいずれか一つに記載の放熱部材であって、
前記銅-ダイヤモンド複合体の熱伝導率が600W/m・K以上である、放熱部材。
5. 1.~4.のいずれか一つに記載の放熱部材であって、
画像式粒度分布測定装置を用いて前記ダイヤモンド粒子の粒度分布を測定したとき、前記ダイヤモンド粒子の球形度の体積粒度分布において、累積値が50%となる球形度の 50 が0.75以上である、放熱部材。
6. 1.~5.のいずれか一つに記載の放熱部材であって、
画像式粒度分布測定装置を用いて前記ダイヤモンド粒子の粒度分布を測定したとき、前記ダイヤモンド粒子の粒子径の体積粒度分布において、累積値が50%となる粒子径のD50が300μm以下である、放熱部材。
7. 1.~6.のいずれか一つに記載の放熱部材であって、
前記金属マトリックスが、金属粉末の焼結体で構成される、放熱部材。
8. 1.~7.のいずれか一つに記載の放熱部材と、
前記放熱部材上に設けられた電子部品と、を備える、電子装置。
1. A copper-diamond composite having a plurality of diamond particles dispersed in a copper-containing metal matrix;
a metal film bonded to at least one surface of the copper-diamond composite;
A heat dissipation member comprising:
At least one cross section of the heat dissipation member in the lamination direction has at least one recess formed by shedding of the diamond particles on the bonding surface between the copper-diamond composite and the metal film.
Heat dissipation material.
2. The heat dissipation member according to 1.,
A heat dissipation member having a structure in which the metal film is embedded inside at least one of the recesses.
3. The heat dissipation member according to 1. or 2.,
A heat dissipation member, wherein the diamond particles shed from the bonding surface have a shedding rate of 0.5% or more and 10% or less in terms of number.
4. The heat dissipation member according to any one of 1. to 3.,
A heat dissipation member in which the thermal conductivity of the copper-diamond composite is 600 W/m·K or more.
5. The heat dissipation member according to any one of 1. to 4.,
A heat dissipation component in which, when the particle size distribution of the diamond particles is measured using an image particle size distribution measuring device, the S50 , which is the sphericity at which the cumulative value reaches 50% in the volume particle size distribution of the sphericity of the diamond particles, is 0.75 or more.
6. The heat dissipation member according to any one of 1. to 5.,
A heat dissipation component, wherein when the particle size distribution of the diamond particles is measured using an image particle size distribution measuring device, the particle size D50 , which is the particle size at which the cumulative value reaches 50% in the volume particle size distribution of the particle diameters of the diamond particles, is 300 μm or less.
7. The heat dissipation member according to any one of 1. to 6.,
The heat dissipation member, wherein the metal matrix is composed of a sintered body of metal powder.
8. The heat dissipation member according to any one of 1. to 7.,
an electronic component provided on the heat dissipation member.

本発明によれば、熱伝導率に優れた放熱部材、およびそれを用いた電子装置が提供される。 The present invention provides a heat dissipation component with excellent thermal conductivity and an electronic device using the same.

本実施形態に係る放熱部材の構成の一例を示す断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a heat dissipation member according to the present embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 Embodiments of the present invention will be described below using the drawings. Note that in all drawings, similar components will be given similar symbols and descriptions will be omitted where appropriate. Also, the drawings are schematic and do not correspond to actual dimensional proportions.

本実施形態の放熱部材の概要について、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る放熱部材の構成の一例を示す断面模式図である。
The heat dissipation member of this embodiment will be outlined with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a heat dissipation member according to this embodiment.

本実施形態の放熱部材100は、銅を含有する金属マトリックス10中に複数のダイヤモンド粒子20が分散した、銅-ダイヤモンド複合体30と、銅-ダイヤモンド複合体30の少なくとも一方の面に接合した金属膜50と、を含み、積層方向における断面の少なくとも1つにおいて、銅-ダイヤモンド複合体30と金属膜50との接合面(接合界面12)に、ダイヤモンド粒子が脱粒してなる凹部70を少なくとも一個以上有するものである。 The heat dissipation member 100 of this embodiment includes a copper-diamond composite 30 in which a plurality of diamond particles 20 are dispersed in a copper-containing metal matrix 10, and a metal film 50 bonded to at least one surface of the copper-diamond composite 30, and has at least one recess 70 formed by shedding of diamond particles on the bonding surface (bonding interface 12) between the copper-diamond composite 30 and the metal film 50 in at least one cross section in the stacking direction.

本実施形態の放熱部材100において、銅-ダイヤモンド複合体30(以下、単に「複合体」と呼称することもある。)の表面(接合界面12)には、ダイヤモンド粒子の全部または一部が除去されて形成される凹部70が一個または二個以上存在する。その複合体の表面にある凹部70の内部の少なくとも一部または全体に金属膜50が埋設している。凹部70の少なくとも一個以上がこのような埋設構造を有することにより、ダイヤモンド固有の熱伝導特性を複合体から金属膜50に亘ってよく発現させることが可能となる。これにより、放熱部材100の熱伝導率を向上できる。
また、上記の埋設構造により、複合体と金属膜50との密着性を高められるため、金属膜50の薄膜化を図ることができる。このため、放熱部材100の熱伝導率を一層向上できる。
In the heat dissipation member 100 of this embodiment, the surface (bonding interface 12) of the copper-diamond composite 30 (hereinafter sometimes simply referred to as the "composite") has one or more recesses 70 formed by removing all or part of the diamond particles. A metal film 50 is embedded at least partially or entirely inside the recesses 70 on the surface of the composite. By having at least one or more recesses 70 have such an embedded structure, it becomes possible to effectively express the heat conduction properties inherent to diamond from the composite to the metal film 50. This makes it possible to improve the thermal conductivity of the heat dissipation member 100.
Furthermore, the above-described embedded structure improves the adhesion between the composite and the metal film 50, thereby enabling the thickness of the metal film 50 to be reduced, thereby further improving the thermal conductivity of the heat dissipation member 100.

接合面から脱粒したダイヤモンド粒子の脱粒率の下限は、個数換算で、好ましくは0.5%以上、より好ましくは0.3%以上、さらに好ましくは0.2%以上である。これにより、放熱部材の熱伝導率を向上できる。また、複合体と金属膜との密着性を高め、放熱部材の耐久性を向上できる。
一方、上記ダイヤモンド粒子の脱粒率の上限は、個数換算で、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下、さらに好ましくは5%以下である。これにより、表面銅層を形成し、平滑化する際に脱粒痕に銅が多く残留し、熱伝導率を低下させるため、過剰の脱粒は好ましくない。
The lower limit of the shedding rate of diamond particles shed from the bonding surface, calculated in number, is preferably 0.5% or more, more preferably 0.3% or more, and even more preferably 0.2% or more. This improves the thermal conductivity of the heat dissipation member. It also improves the adhesion between the composite and the metal film, thereby improving the durability of the heat dissipation member.
On the other hand, the upper limit of the shedding rate of the diamond particles, calculated as the number of particles, is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, and even more preferably 5% or less. Excessive shedding is not preferable because, when a surface copper layer is formed and smoothed, a large amount of copper remains in the shedding traces, reducing thermal conductivity.

ダイヤモンド粒子の脱粒率は、複合体の表面に表出したダイヤモンド粒子(ダイヤモンド粒子の脱粒により形成された凹部を含む)の全個数をAとし、ダイヤモンド粒子の脱粒により形成された凹部をBとしたとき、式:B/A×100(%)に基づいて算出される。
なお、脱粒により形成された凹部の個数は、断面SEM画像に基づいて算出する。断面SEM画像は、複合体または放熱部材のいずれかでよいが、複合体の断面SEM画像が好ましい。
The diamond particle shedding rate is calculated based on the formula: B/A x 100 (%), where A is the total number of diamond particles (including recesses formed by shedding of diamond particles) exposed on the surface of the composite, and B is the recesses formed by shedding of diamond particles.
The number of recesses formed by particle shedding is calculated based on a cross-sectional SEM image. The cross-sectional SEM image may be of either the composite or the heat dissipation member, but a cross-sectional SEM image of the composite is preferred.

また、本発明者のさらなる知見によれば、例えば、ダイヤモンド粒子の粒径や球形度、研削・研磨に用いる砥石の粒度(番手)などを適切に調整して、緩やかな条件の研削手段を用いることにより、銅-ダイヤモンド複合体の表面における平滑度合やダイヤモンド粒子の脱粒率を適切に制御できることを見出した。
詳細なメカニズムは定かではないが、穏やかな条件の研削手段により、ダイヤモンド粒子の割れや脱落を抑制しつつ、銅-ダイヤモンド複合体の表面を適度に平滑化することで、かかる複合体の表面に形成する金属膜の膜厚を薄膜化することができ、その結果、銅-ダイヤモンド複合体および金属膜で構成される放熱部材全体の熱伝導率を向上できると考えられる。
一方で、銅-ダイヤモンド複合体の表面に平滑化処理がなされていない場合、ダイヤモンド粒子の脱粒は見られないものの、表面に存在する大きな凹凸を埋めるために金属膜を厚く形成する必要があるが、複合体の表面における金属膜を厚膜化すると、全体の熱伝導率が低下する恐れがある。
Furthermore, according to further findings of the present inventors, it has been found that the degree of smoothness on the surface of the copper-diamond composite and the shedding rate of diamond particles can be appropriately controlled by, for example, appropriately adjusting the particle size and sphericity of the diamond particles, the grain size (grit) of the grinding stone used for grinding and polishing, and using grinding means with gentle conditions.
Although the detailed mechanism is unclear, it is believed that by using a grinding method under mild conditions to prevent cracking and falling off of diamond particles while moderately smoothing the surface of the copper-diamond composite, it is possible to reduce the thickness of the metal film formed on the surface of such a composite, and as a result, it is possible to improve the thermal conductivity of the entire heat dissipation component composed of the copper-diamond composite and the metal film.
On the other hand, if the surface of the copper-diamond composite is not smoothed, no diamond particles are removed, but a thick metal film must be formed to fill in the large irregularities on the surface. However, if the metal film on the surface of the composite is made too thick, there is a risk that the overall thermal conductivity will decrease.

放熱部材100の熱伝導率の下限は、好ましくは600W/m・K以上、より好ましくは630W/m・K以上、さらに好ましくは650W/m・K以上である。これにより、放熱部材の放熱特性を高められる。
一方、放熱部材100の熱伝導率の上限は、特に限定されないが、好ましくは950W/m・K以下、より好ましくは900W/m・K以下、さらに好ましくは870W/m・K以下である。
The lower limit of the thermal conductivity of the heat dissipation member 100 is preferably 600 W/m·K or more, more preferably 630 W/m·K or more, and even more preferably 650 W/m·K or more. This improves the heat dissipation characteristics of the heat dissipation member.
On the other hand, the upper limit of the thermal conductivity of the heat dissipation member 100 is not particularly limited, but is preferably 950 W/m·K or less, more preferably 900 W/m·K or less, and even more preferably 870 W/m·K or less.

本実施形態の放熱部材の構成について詳細を説明する。 The configuration of the heat dissipation member of this embodiment will be described in detail.

放熱部材100は、銅-ダイヤモンド複合体30および金属膜50を備える。 The heat dissipation member 100 comprises a copper-diamond composite 30 and a metal film 50.

(銅-ダイヤモンド複合体)
銅-ダイヤモンド複合体30は、銅を含有する金属マトリックス10と、金属マトリックス10中に存在する複数のダイヤモンド粒子20を含む。
(Copper-diamond composite)
The copper-diamond composite 30 includes a copper-containing metal matrix 10 and a plurality of diamond particles 20 present in the metal matrix 10 .

銅-ダイヤモンド複合体30の熱伝導率の下限は、好ましくは600W/m・K以上、より好ましくは630W/m・K以上、さらに好ましくは650W/m・K以上である。これにより、放熱部材の放熱特性を高められる。
一方、銅-ダイヤモンド複合体30の熱伝導率の上限は、特に限定されないが、好ましくは950W/m・K以下、より好ましくは900W/m・K以下、さらに好ましくは870W/m・K以下である。
The lower limit of the thermal conductivity of the copper-diamond composite 30 is preferably 600 W/m·K or more, more preferably 630 W/m·K or more, and even more preferably 650 W/m·K or more, thereby improving the heat dissipation characteristics of the heat dissipation member.
On the other hand, the upper limit of the thermal conductivity of the copper-diamond composite 30 is not particularly limited, but is preferably 950 W/m·K or less, more preferably 900 W/m·K or less, and even more preferably 870 W/m·K or less.

銅-ダイヤモンド複合体30の形状、サイズは、用途に応じて適宜設定され得る。
銅-ダイヤモンド複合体30の形状の一例は、例えば、平板状、ブロック状、棒状等が挙げられる。
The shape and size of the copper-diamond composite 30 can be appropriately set depending on the application.
The copper-diamond composite 30 may have, for example, a flat plate, a block, a rod, or the like shape.

金属マトリックス10は、銅を含有するものであればよく、銅以外の他の高熱伝導性金属を含有してもよい。すなわち、金属マトリックス10は、銅相および/または銅合金相で構成される。The metal matrix 10 may contain copper, or may contain a high thermal conductivity metal other than copper. That is, the metal matrix 10 is composed of a copper phase and/or a copper alloy phase.

金属マトリックス10中の主成分は、熱伝導性やコストの観点から、銅が好ましい。
主成分の銅の含有量の下限は、金属マトリックス10の100質量%中、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上である。これにより、銅および銅合金の良好な熱伝導率を利用できる。また、ロウ付け性や表面平滑性の確保のためマトリックスと同じ銅を表面層として活用でき、他の表面被膜層形成を省ける。
主成分の銅の含有量の上限は、金属マトリックス10の100質量%中、とくに限定されないが、100質量%以下でもよく、99質量%以下でもよい。
The main component of the metal matrix 10 is preferably copper from the viewpoints of thermal conductivity and cost.
The lower limit of the content of copper as the main component is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more, based on 100% by mass of the metal matrix 10. This allows the excellent thermal conductivity of copper and copper alloys to be utilized. Furthermore, the same copper as the matrix can be used as the surface layer to ensure brazability and surface smoothness, eliminating the need to form another surface coating layer.
The upper limit of the content of copper as the main component is not particularly limited, but may be 100% by mass or less, or 99% by mass or less, based on 100% by mass of the metal matrix 10 .

他の高熱伝導性金属として、例えば、銀、金、アルミニウム等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。銅とともに他の高熱伝導性金属を組み合わせる場合、銅と他の高熱伝導性金属とで形成した合金や、複合材料を用いることができる。
なお、金属マトリックス10は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、高熱伝導性金属以外の金属等を許容する。
Examples of other highly thermally conductive metals include silver, gold, and aluminum. These may be used alone or in combination of two or more. When copper is combined with other highly thermally conductive metals, an alloy or composite material formed of copper and the other highly thermally conductive metal may be used.
The metal matrix 10 may be made of metals other than high thermal conductivity metals as long as the effects of the present invention are not impaired.

また、金属マトリックス10として、銅合金を用いる場合、銅合金は、CuAg、CuAl、CuSn、CuZr、CrCu等が挙げられる。 Furthermore, when a copper alloy is used as the metal matrix 10, examples of the copper alloy include CuAg, CuAl, CuSn, CuZr, CrCu, etc.

金属マトリックス10は、例えば、銅(および必要に応じて他の光熱伝導性金属)を含む金属粉末の焼結体である。本実施形態において、金属マトリックス10は、複数のダイヤモンド粒子20の少なくとも一部が内部に埋設された焼結体で構成される。The metal matrix 10 is, for example, a sintered body of metal powder containing copper (and other photothermal conductive metals as needed). In this embodiment, the metal matrix 10 is composed of a sintered body having at least some of the diamond particles 20 embedded therein.

ダイヤモンド粒子20は、複数の粒子の全体が金属マトリックス10中に埋設された状態であるが、1個の粒子または複数の粒子における少なくとも一部が銅-ダイヤモンド複合体30の接合界面12において露出するように構成されてもよい。 The diamond particles 20 may be configured so that the entirety of the multiple particles is embedded in the metal matrix 10, but at least a portion of one particle or multiple particles is exposed at the bonding interface 12 of the copper-diamond composite 30.

ダイヤモンド粒子20は、表面に金属含有被覆層を有しないノンコートダイヤモンド粒子、および表面に金属含有被覆層を有するコートダイヤモンド粒子の少なくとも一方を含む。ダイヤモンドと金属粒子間の密着性向上や分散性の観点から、コートダイヤモンド粒子がより好ましい。 Diamond particles 20 include at least one of uncoated diamond particles that do not have a metal-containing coating layer on their surface, and coated diamond particles that have a metal-containing coating layer on their surface. Coated diamond particles are more preferred from the standpoint of improving adhesion between the diamond and metal particles and dispersibility.

銅-ダイヤモンド複合体30中のダイヤモンド粒子20の体積比率の下限は、好ましくは10体積%以上、より好ましくは20体積%以上、さらに好ましくは30体積%以上である。これにより、銅-ダイヤモンド複合体30の熱伝導性を高められる。
一方、銅-ダイヤモンド複合体30中のダイヤモンド粒子20の体積比率の上限は、例えば、好ましくは80体積%以下、より好ましくは70体積%以下、さらに好ましくは60体積%以下である。これにより、銅-ダイヤモンド複合体30中において、ダイヤモンド粒子20の周囲に銅粉の付周りが低下する等により大きな気孔が残留することを抑制でき、製造安定性に優れた構造を実現できる。
The lower limit of the volume ratio of diamond particles 20 in the copper-diamond composite 30 is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and even more preferably 30% by volume or more, thereby increasing the thermal conductivity of the copper-diamond composite 30.
On the other hand, the upper limit of the volume ratio of diamond particles 20 in the copper-diamond composite 30 is, for example, preferably 80 volume % or less, more preferably 70 volume % or less, and even more preferably 60 volume % or less. This makes it possible to prevent large pores from remaining around the diamond particles 20 in the copper-diamond composite 30 due to a decrease in the adhesion of copper powder around the diamond particles 20, and realizes a structure with excellent manufacturing stability.

ダイヤモンド粒子20として、コートダイヤモンド粒子を用いる場合、コートダイヤモンド粒子中の金属含有被覆層は、モリブデン、タングステン、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタルおよびこれらの合金等を含んでもよい。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、金属含有被覆層は、粒子表面の少なくとも一部または全面を覆うように構成される。 When coated diamond particles are used as diamond particles 20, the metal-containing coating layer in the coated diamond particles may contain molybdenum, tungsten, chromium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, and alloys thereof. These may be used alone or in combination of two or more. The metal-containing coating layer is configured to cover at least a portion or the entire surface of the particle.

ダイヤモンド粒子20の球形度や粒子径は、以下の手順に従って測定する。
ダイヤモンド粒子20の粒度分布を、画像式粒度分布測定装置(例えば、Malvern社製、Morphologi4)を用いて測定する。粒度分布は、形状分布や粒子径分布を含む。
得られた粒度分布から、球形度の体積粒度分布や粒子径の体積粒度分布を作成する。
そして、ダイヤモンド粒子20の球形度の体積粒度分布において、所定の累積値の球形度や、所定の累積値の粒子径を求める。
ここで、球形度および粒子径を以下のように定義する。
球形度:投影された物体と同じ面積を持つ円周と物体との円周長の比率
粒子径:粒子画像の輪郭上の2点における最大長さ
The sphericity and particle size of the diamond particles 20 are measured according to the following procedure.
The particle size distribution of the diamond particles 20 is measured using an image-based particle size distribution measuring device (for example, Morphologi4 manufactured by Malvern). The particle size distribution includes a shape distribution and a particle diameter distribution.
From the particle size distribution thus obtained, a volume particle size distribution of sphericity and a volume particle size distribution of particle diameter are created.
Then, in the volume particle size distribution of the sphericity of the diamond particles 20, a predetermined cumulative value of sphericity and a predetermined cumulative value of particle diameter are determined.
Here, the sphericity and particle size are defined as follows.
Sphericity: The ratio of the circumference of a circle with the same area as the projected object to the circumference of the object. Particle diameter: The maximum length at two points on the outline of the particle image.

上記の手順に従って測定される、ダイヤモンド粒子20における累積値が50%となる球形度S50の下限は、例えば、0.75以上、好ましくは0.80以上、より好ましくは0.85以上、さらに好ましくは0.9以上である。これにより、ダイヤモンド粒子20の充填度合を高め、複合体の熱伝導率を高められる。
一方、上記球形度S50の上限は、とくに限定されないが、例えば、1.0以下、0.99以下でもよい。
The lower limit of the sphericity S50 at which the cumulative value of the diamond particles 20 reaches 50%, as measured according to the above procedure, is, for example, 0.75 or more, preferably 0.80 or more, more preferably 0.85 or more, and even more preferably 0.9 or more. This increases the degree of packing of the diamond particles 20 and increases the thermal conductivity of the composite.
On the other hand, the upper limit of the sphericity S50 is not particularly limited, but may be, for example, 1.0 or less, or 0.99 or less.

上記の手順に従って測定される、ダイヤモンド粒子20における累積値が50%となる粒子径D50の上限は、例えば、300μm以下、好ましくは270μm以下、より好ましくは250μm以下、さらに好ましくは220μm以下、特に好ましくは200μm以下、最も好ましくは180μm以下である。これにより、ダイヤモンド粒子20の充填度合を高め、複合体の熱伝導率を高められる。
上記粒子径D50の下限は、とくに限定されないが、例えば、5μm以上でもよい。
The upper limit of the particle diameter D50 at which the cumulative value of the diamond particles 20 reaches 50%, as measured according to the above procedure, is, for example, 300 μm or less, preferably 270 μm or less, more preferably 250 μm or less, even more preferably 220 μm or less, particularly preferably 200 μm or less, and most preferably 180 μm or less. This increases the degree of packing of the diamond particles 20 and increases the thermal conductivity of the composite.
The lower limit of the particle diameter D50 is not particularly limited, but may be, for example, 5 μm or more.

放熱部材100中において、複数のダイヤモンド粒子20が、金属マトリックス10から少なくとも一部の面が露出した第一ダイヤモンド粒子と、金属マトリックス10中に全面が埋設された第二ダイヤモンド粒子とを、含むように構成されてもよい。
また、放熱部材100は、第一ダイヤモンド粒子のひとつと、第二ダイヤモンド粒子の一つとが接する連結構造を有してもよい。連結構造において、第二ダイヤモンド粒子は、少なくとも1個以上、2個以上、あるいは4個以上が連続的に接していてもよい。
これにより、放熱部材100の熱伝導率を向上できる。
なお、上記の連結構造は、放熱部材100の厚み方向の断面の少なくとも一つで確認される。
In the heat dissipation member 100, the plurality of diamond particles 20 may be configured to include a first diamond particle having at least a portion of its surface exposed from the metal matrix 10 and a second diamond particle having its entire surface embedded in the metal matrix 10.
The heat dissipation member 100 may also have a connecting structure in which one of the first diamond particles is in contact with one of the second diamond particles, and in the connecting structure, at least one, two, or four or more of the second diamond particles may be in continuous contact with each other.
This improves the thermal conductivity of the heat dissipation member 100 .
The above-described connection structure is confirmed in at least one cross section of the heat dissipation member 100 in the thickness direction.

銅-ダイヤモンド複合体30の、JIS B 0621:1984に準拠して算出される平坦度の上限は、例えば、40μm以下、好ましくは39μm以下、より好ましくは38μm以下である。これにより、複合体と金属膜との密着性を向上でき、放熱部材の熱伝導率の低減を抑制できる。
一方、上記の平坦度の下限は、とくに限定されないが、1μm以上としてもよい。
The upper limit of the flatness of the copper-diamond composite 30 calculated in accordance with JIS B 0621: 1984 is, for example, 40 μm or less, preferably 39 μm or less, and more preferably 38 μm or less, which can improve the adhesion between the composite and the metal film and suppress a decrease in the thermal conductivity of the heat dissipation member.
On the other hand, the lower limit of the flatness is not particularly limited, but may be 1 μm or more.

銅-ダイヤモンド複合体30の表面(接合界面12)において露出しているダイヤモンド粒子表面のの、JIS B 0601:2013に準拠して算出される十点平均高さの上限は、例えば、5μm以下、好ましくは4μm以下、より好ましくは3μm以下である。これにより、複合体と金属膜との密着性を向上できる。
一方、上記のダイヤモンド粒子表面の十点平均高さの下限は、とくに限定されないが、0.1μm以上としてもよい。
The upper limit of the ten-point average height of the diamond particle surface exposed at the surface (bonding interface 12) of the copper-diamond composite 30, calculated in accordance with JIS B 0601:2013, is, for example, 5 μm or less, preferably 4 μm or less, and more preferably 3 μm or less, thereby improving the adhesion between the composite and the metal film.
On the other hand, the lower limit of the ten-point average height of the diamond particle surface is not particularly limited, but may be 0.1 μm or more.

(金属膜)
金属膜50は、銅-ダイヤモンド複合体30の少なくとも一面上に形成されていればよく、例えば、平板状の銅-ダイヤモンド複合体30の両面にそれぞれ形成されてもよい。
(metal film)
The metal film 50 may be formed on at least one surface of the copper-diamond composite 30, and may be formed on both surfaces of the copper-diamond composite 30 in the form of a flat plate, for example.

金属膜50は、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、錫、およびマグネシウムからなる群から選ばれる一または二以上を含んでもよい。好ましくは、金属膜50が、金属マトリックス10中の主成分の金属と同種の金属を含むことが好ましく、少なくとも銅または銅合金を含むことが好ましい。The metal film 50 may contain one or more elements selected from the group consisting of copper, silver, gold, aluminum, nickel, zinc, tin, and magnesium. Preferably, the metal film 50 contains the same metal as the main component metal in the metal matrix 10, and preferably contains at least copper or a copper alloy.

主成分の銅の含有量は、金属膜50の100質量%中、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上である。
主成分の銅の含有量の上限は、金属膜50の100質量%中、とくに限定されないが、100質量%以下でもよく、99質量%以下でもよい。
The content of the main component copper is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more, out of 100% by mass of the metal film 50.
The upper limit of the content of copper as the main component is not particularly limited, but may be 100 mass % or less, or 99 mass % or less, based on 100 mass % of the metal film 50 .

金属膜50の膜厚の上限は、好ましくは150μm以下、より好ましくは120μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。これにより、放熱部材の熱伝導率を高められる。
一方、金属膜50の膜厚の下限は、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上である。これにより、複合体との密着強度や自身の耐久性を高められる。
The upper limit of the thickness of the metal film 50 is preferably 150 μm or less, more preferably 120 μm or less, and even more preferably 100 μm or less, which increases the thermal conductivity of the heat dissipation member.
On the other hand, the lower limit of the film thickness of the metal film 50 is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and even more preferably 20 μm or more, which can increase the adhesive strength with the composite and the durability of the metal film itself.

金属膜50は、例えば、スパッタ法、メッキ法により得られる。
金属膜50中の金属の結晶粒径の平均値は、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは10nm以上40nm以下、さらに好ましくは20nm以上30nm以下である。結晶粒径の平均値は、透過型電子顕微鏡(TEM)により測定する。
The metal film 50 is obtained by, for example, sputtering or plating.
The average crystal grain size of the metal in the metal film 50 is preferably 5 nm to 50 nm, more preferably 10 nm to 40 nm, and even more preferably 20 nm to 30 nm. The average crystal grain size is measured using a transmission electron microscope (TEM).

本実施形態の電子装置は、上記の放熱部材と、放熱部材上に設けられた電子部品とを備える。 The electronic device of this embodiment comprises the above-mentioned heat dissipation member and electronic components mounted on the heat dissipation member.

電子部品としては、例えば、半導体素子等が挙げられる。半導体素子の具体例として、例えば、パワー半導体、画像表示素子、マイクロプロセッサユニット、レーザダイオード等が挙げられる。 Examples of electronic components include semiconductor elements. Specific examples of semiconductor elements include power semiconductors, image display elements, microprocessor units, and laser diodes.

放熱部材は、ヒートシンクやヒートスプレッダ等に用いられる。ヒートシンクは、半導体素子の動作時に発生する熱を外部空間に放熱し、ヒートスプレッダは、半導体素子の発熱を他の部材に伝熱する。 Heat dissipation components are used in heat sinks and heat spreaders. Heat sinks dissipate heat generated by semiconductor elements during operation to the external space, while heat spreaders transfer heat generated by semiconductor elements to other components.

電子部品は、放熱部材に直接またはセラミック基板等を介して間接的に設置されてもよい。 Electronic components may be mounted directly on the heat dissipation member or indirectly via a ceramic substrate or the like.

本実施形態の放熱部材の製造方法の一例を説明する。 An example of a method for manufacturing the heat dissipation member of this embodiment is described below.

放熱部材の製造方法の一例は、原料混合工程、焼結工程、平滑化工程、および成膜工程を含む。 An example of a method for manufacturing a heat dissipation component includes a raw material mixing process, a sintering process, a smoothing process, and a film formation process.

原料混合工程では、銅粉末等の銅を含む金属粉末、およびダイヤモンド粒子を混合し、混合物を得る。
原料粉末の混合は、乾式、湿式の種々の方法を適用できるが、乾式混合方法を用いてもよい。
In the raw material mixing step, a metal powder containing copper, such as copper powder, and diamond particles are mixed to obtain a mixture.
The raw material powders can be mixed by various methods, such as dry and wet methods, but a dry mixing method may also be used.

焼成工程では、金属粉末とダイヤモンド粒子との混合物を焼成し、銅とダイヤモンド粒子との複合焼結体を得る。
焼成温度は、金属粉末に含まれる金属種に応じて適宜選択できるが、銅粉末の場合、好ましくは800℃以上1100℃以下、より好ましくは850℃以上1000℃以下である。焼成温度を800℃以上とすることにより、銅-ダイヤモンド複合体が緻密化し、所望の熱伝導率が得られる。焼成温度を1100℃以下とすることにより、ダイヤモンド粒子の界面のグラファイト化による劣化を抑制し、ダイヤモンド本来の熱伝導率の低下を防止できる。
焼成時間は、特に限定されないが、好ましくは5分以上3時間以下、より好ましくは10分以上2時間以下である。焼成時間を5分以上とすることにより、銅-ダイヤモンド複合体が緻密化し、所望の熱伝導率が得られる。焼成時間を3時間以下とすることにより、コートダイヤモンド粒子中のダイヤモンドと表面を被覆する金属との間で炭化物の形成や厚膜化が生じて、フォノン散乱による熱伝導率低下や線膨張率差によるクラックが引き起こされることを抑制できる。また複合体の生産性を高められる。
In the firing step, the mixture of metal powder and diamond particles is fired to obtain a composite sintered body of copper and diamond particles.
The firing temperature can be appropriately selected depending on the type of metal contained in the metal powder, but in the case of copper powder, it is preferably 800°C or higher and 1100°C or lower, more preferably 850°C or higher and 1000°C or lower. By setting the firing temperature to 800°C or higher, the copper-diamond composite is densified and the desired thermal conductivity is obtained. By setting the firing temperature to 1100°C or lower, deterioration due to graphitization of the interfaces between diamond particles can be suppressed, and a decrease in the inherent thermal conductivity of diamond can be prevented.
The firing time is not particularly limited, but is preferably 5 minutes to 3 hours, more preferably 10 minutes to 2 hours. By setting the firing time to 5 minutes or more, the copper-diamond composite is densified and the desired thermal conductivity is obtained. By setting the firing time to 3 hours or less, it is possible to prevent the formation of carbides and thickening of the film between the diamond in the coated diamond particles and the metal coating the surface, which can lead to a decrease in thermal conductivity due to phonon scattering and cracks due to differences in linear expansion coefficients. In addition, the productivity of the composite can be improved.

焼成工程では、常圧焼結方法でも加圧焼結方法でも構わないが、緻密な複合体を得るために加圧焼結方法が好ましい。 The firing process can be carried out using either atmospheric sintering or pressure sintering, but pressure sintering is preferred in order to obtain a dense composite.

加圧焼結方法としては、ホットプレス焼結や放電プラズマ焼結(SPS)、熱間等方加圧焼結(HIP)等が挙げられる。ホットプレス焼結やSPS焼結の場合、圧力は、好ましくは10MPa以上、より好ましくは30MPa以上である。一方、ホットプレス焼結やSPS焼結の場合、圧力は、100MPa以下が好ましい。圧力を10MPa以上とすることにより、銅-ダイヤモンド複合体が緻密化し、所望の熱伝導率が得られる。圧力を100MPa以下とすることにより、ダイヤモンドの割れが生じ、ダイヤ界面の増加やダイヤ破砕面と金属間との密着性が低下して、ダイヤモンド本来の熱伝導率が低下してしまうことを防止できる。 Examples of pressure sintering methods include hot press sintering, spark plasma sintering (SPS), and hot isostatic pressing (HIP). In the case of hot press sintering and SPS sintering, the pressure is preferably 10 MPa or more, more preferably 30 MPa or more. On the other hand, in the case of hot press sintering and SPS sintering, the pressure is preferably 100 MPa or less. By setting the pressure to 10 MPa or more, the copper-diamond composite becomes densified and the desired thermal conductivity is obtained. Setting the pressure to 100 MPa or less prevents cracking of the diamond, an increase in the diamond interface, and a decrease in adhesion between the crushed diamond surface and the metal, which would result in a decrease in the diamond's inherent thermal conductivity.

平滑化工程では、複合焼結体の表面の少なくとも一部を研削・研磨し、銅-ダイヤモンド複合体を得る。 In the smoothing process, at least a portion of the surface of the composite sintered body is ground and polished to obtain a copper-diamond composite.

成膜工程では、平滑化した銅-ダイヤモンド複合体の表面の少なくとも一部に金属膜を形成する。 In the film formation process, a metal film is formed on at least a portion of the surface of the smoothed copper-diamond composite.

金属膜を形成する方法は、スパッタ法、めっき法、銅箔を用いた加圧共焼成法などの一般的な方法を採用してもよいが、薄膜化するためにスパッタ法を用いてもよい。
また、金属膜の表面の少なくとも一部を平面研削・研磨をしてもよい。これにより、成膜工程後における金属膜の表面平滑性を向上できる。
The metal film may be formed by a common method such as sputtering, plating, or pressure co-firing using copper foil, but sputtering may also be used to make the film thinner.
Furthermore, at least a part of the surface of the metal film may be subjected to surface grinding or polishing, which can improve the surface smoothness of the metal film after the film formation process.

また、焼成工程と平滑化工程との間に、アニール工程を追加して行ってもよい。
また、成膜工程の前に、銅-ダイヤモンド複合体において、形状加工や穴あき加工等の加工を施す工程を行ってもよい。
An annealing step may be added between the firing step and the smoothing step.
Furthermore, prior to the film-forming step, the copper-diamond composite may be subjected to a process such as shaping or drilling.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 The above describes embodiments of the present invention, but these are merely examples of the present invention, and various other configurations may be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. that are within the scope of achieving the objectives of the present invention are included in the present invention.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the descriptions of these examples in any way.

<複合体、放熱部材の作製>
(実施例1)
銅粉末とダイヤモンド粒子(Moコート)とを50体積%:50体積%になるように秤量し、秤量した粉末をV型混合機で均一に混合し、混合物を得た(原料混合工程)。
続いて、SPS焼成装置を用いて、得られた混合物を型内に充填し、30MPaの加圧条件下で、900℃で1時間加熱焼結し、銅マトリックス中に複数のダイヤモンド粒子が分散してなる、円板状の複合焼結体を得た(焼結工程)。
<Production of composite and heat dissipation member>
Example 1
Copper powder and diamond particles (Mo coated) were weighed out to a ratio of 50% by volume:50% by volume, and the weighed powders were mixed uniformly in a V-type mixer to obtain a mixture (raw material mixing step).
Next, the resulting mixture was filled into a mold using an SPS sintering device and heated and sintered at 900°C for 1 hour under a pressure of 30 MPa, obtaining a disk-shaped composite sintered body consisting of multiple diamond particles dispersed in a copper matrix (sintering process).

原料のダイヤモンド粒子について、画像式粒度分布測定装置(Malvern社製、Morphologi4)を用いてダイヤモンド粒子の粒度分布(形状分布/粒子径分布)を測定した。
ダイヤモンド粒子の球形度の体積粒度分布において、累積値が50%となる球形度S50、ダイヤモンド粒子の粒子径の体積粒度分布において、累積値が50%となる粒子径D50を求めた。これらの値は、2回測定した値の平均値とした。
球形度および粒子径を以下のように定義した。
球形度:投影された物体と同じ面積を持つ円周と物体との円周長の比率
粒子径:粒子画像の輪郭上の2点における最大長さ
その結果、使用したダイヤモンド粒子における球形度S50が0.9、粒子径D50が200μmであった。
The particle size distribution (shape distribution/particle size distribution) of the diamond particles used as raw material was measured using an image particle size distribution measuring device (Morphologi 4, manufactured by Malvern).
The sphericity S50 , the cumulative value of which reaches 50% in the volume particle size distribution of the sphericity of the diamond particles, and the particle diameter D50 , the cumulative value of which reaches 50% in the volume particle size distribution of the particle diameter of the diamond particles, were determined. These values were taken as the average of values measured twice.
The sphericity and particle size were defined as follows:
Sphericity: Ratio of the circumference of a circle having the same area as the projected object to the circumference of the object. Particle diameter: Maximum length at two points on the contour of the particle image. As a result, the sphericity S50 of the diamond particles used was 0.9 and the particle diameter D50 was 200 μm.

得られた複合焼結体の両面を、#400の砥石を用いて平面研削・研磨して平滑化し、外径30mmφ、厚み3mmの銅-ダイヤモンド複合体(研削した複合焼結体)を得た(平滑化工程)。 Both sides of the obtained composite sintered body were smoothed by surface grinding and polishing using a #400 grinding wheel, resulting in a copper-diamond composite (ground composite sintered body) with an outer diameter of 30 mm and a thickness of 3 mm (smoothing process).

銅-ダイヤモンド複合体中のダイヤモンド粒子の含有量が、50.8体積%であった。
銅-ダイヤモンド複合体の、平滑化した表面のうちの一方の面(銅マトリックスからダイヤモンド粒子に跨がる面領域)における平坦度を、デジタルマイクロスコープ(VHX-8000、Keyence製)により観察・測定した。JIS B 0621:1984に準拠して算出される平坦度が30.1μmであった。
また、銅-ダイヤモンド複合体の表面において露出しているダイヤモンド粒子表面の十点平均高さ(ダイヤ面の十点平均高さRz)が1.5μmであった。
また銅-ダイヤモンド複合体の熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定した結果、753W/m・Kであった。なお、レーザーフラッシュ法の測定は、サンプル表面にカーボンコーティングを施し、室温下で測定とした。
The content of diamond particles in the copper-diamond composite was 50.8% by volume.
The flatness of one of the smoothed surfaces of the copper-diamond composite (the surface region spanning from the copper matrix to the diamond particles) was observed and measured using a digital microscope (VHX-8000, manufactured by Keyence). The flatness calculated in accordance with JIS B 0621:1984 was 30.1 μm.
The ten-point average height of the diamond particle surfaces exposed on the surface of the copper-diamond composite (ten-point average height Rz of the diamond surface) was 1.5 μm.
The thermal conductivity of the copper-diamond composite was measured by a laser flash method and found to be 753 W/m·K. The laser flash method was performed at room temperature with a carbon coating applied to the sample surface.

その後、銅-ダイヤモンド複合体の両面上のそれぞれに、スパッタ法により、厚み30μmのCu膜を成膜し、Cu膜/銅-ダイヤモンド複合体/Cu膜で構成される放熱部材を得た(成膜工程)。
放熱部材の熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定した結果、748W/m・Kであった。
放熱部材中のCu膜の結晶粒径の平均値が26nmであった。なお、結晶粒径の測定方法は、透過型電子顕微鏡により得られた組織から1μm内の結晶粒数から算出した。
Thereafter, a Cu film having a thickness of 30 μm was formed on each of both surfaces of the copper-diamond composite by sputtering, to obtain a heat dissipation member composed of Cu film/copper-diamond composite/Cu film (film forming step).
The thermal conductivity of the heat dissipation member was measured by a laser flash method and was found to be 748 W/m·K.
The average crystal grain size of the Cu film in the heat dissipation member was 26 nm. The crystal grain size was measured by calculating the number of crystal grains within 1 μm2 from the structure obtained by a transmission electron microscope.

実施例1の放熱部材の厚み方向(複合体とCu膜との積層方向)における断面SEM画像を取得した
取得した断面SEM画像において、銅-ダイヤモンド複合体が、Cu膜(金属膜)との界面(接合面)において、ダイヤモンド粒子が脱粒して形成された凹部(脱粒痕)が複数個存在することが確認された。
またダイヤモンド粒子の脱粒率は、複合体の表面に表出したダイヤモンド粒子(ダイヤモンド粒子の脱粒により形成された凹部を含む)の全個数をAとし、ダイヤモンド粒子の脱粒により形成された凹部をBとしたとき、式:B/A×100(%)に基づいて算出される。なお、脱粒により形成された凹部の個数は、複合体の断面SEM画像に基づいて算出した。
A cross-sectional SEM image was taken of the heat dissipation member of Example 1 in the thickness direction (the stacking direction of the composite and the Cu film). In the taken cross-sectional SEM image, it was confirmed that the copper-diamond composite had multiple depressions (grain shedding marks) formed by the shedding of diamond particles at the interface (bonding surface) with the Cu film (metal film).
The diamond particle shedding rate is calculated based on the formula: B/A x 100 (%), where A is the total number of diamond particles (including recesses formed by shedding of diamond particles) exposed on the surface of the composite, and B is the recesses formed by shedding of diamond particles. The number of recesses formed by shedding was calculated based on a cross-sectional SEM image of the composite.

(実施例2~6、比較例1)
表1のダイヤモンド粒子の粒径、球形度を変更し、研削・研磨条件を備考に記載の条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、複合体および放熱部材を得た。
得られた複合体および放熱部材に対して、実施例1と同様の評価を行った。
なお、実施例2~6の放熱部材において、断面SEM画像から、ダイヤモンド粒子が脱粒して形成された凹部(脱粒痕)が複数個、存在確認された。一方、比較例1では、脱粒痕は確認されなかった。
(Examples 2 to 6, Comparative Example 1)
A composite and a heat dissipation member were obtained in the same manner as in Example 1, except that the particle size and sphericity of the diamond particles in Table 1 were changed and the grinding and polishing conditions were changed to those described in the remarks.
The obtained composite and heat dissipation member were evaluated in the same manner as in Example 1.
In the heat dissipation members of Examples 2 to 6, the cross-sectional SEM images confirmed the presence of multiple depressions (grain shedding marks) formed by diamond grain shedding. On the other hand, in Comparative Example 1, no grain shedding marks were confirmed.

表1に示したとおり、実施例1~6の放熱部材は、比較例1比べて、優れた熱伝導率を実現できる結果を示した。 As shown in Table 1, the heat dissipation members of Examples 1 to 6 were shown to be able to achieve superior thermal conductivity compared to Comparison Example 1.

この出願は、2021年10月29日に出願された日本出願特願2021-177306号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-177306, filed on October 29, 2021, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.

10 金属マトリックス
12 接合界面
20 ダイヤモンド粒子
30 銅-ダイヤモンド複合体
50 金属膜
70 凹部
100 放熱部材
10 Metal matrix 12 Bonding interface 20 Diamond particles 30 Copper-diamond composite 50 Metal film 70 Recess 100 Heat dissipation member

Claims (7)

銅を含有する金属マトリックス中に複数のダイヤモンド粒子が分散した、銅-ダイヤモンド複合体と、
前記銅-ダイヤモンド複合体の少なくとも一方の面に接合した金属膜と、
を含む放熱部材であって、
当該放熱部材の積層方向における断面の少なくとも1つにおいて、前記銅-ダイヤモンド複合体と前記金属膜との接合面に、前記ダイヤモンド粒子が脱粒してなる凹部を少なくとも一個以上有し、
前記接合面から脱粒した前記ダイヤモンド粒子の脱粒率が、個数換算で、0.5%以上10%以下である、放熱部材。
a copper-diamond composite having a plurality of diamond particles dispersed in a copper-containing metal matrix;
a metal film bonded to at least one surface of the copper-diamond composite;
A heat dissipation member comprising:
At least one cross section of the heat dissipation member in the lamination direction has at least one recess formed by shedding of the diamond particles on the bonding surface between the copper-diamond composite and the metal film,
A heat dissipation member, wherein the diamond particles shed from the bonding surface have a shedding rate of 0.5% or more and 10% or less in terms of number.
請求項1に記載の放熱部材であって、
少なくとも一個の前記凹部の内部に前記金属膜が埋設された構造を備える、放熱部材。
The heat dissipation member according to claim 1,
A heat dissipation member having a structure in which the metal film is embedded inside at least one of the recesses.
請求項1または2に記載の放熱部材であって、
前記銅-ダイヤモンド複合体の熱伝導率が600W/m・K以上である、放熱部材。
The heat dissipation member according to claim 1 or 2,
A heat dissipation member in which the thermal conductivity of the copper-diamond composite is 600 W/m·K or more.
請求項1または2に記載の放熱部材であって、
画像式粒度分布測定装置を用いて前記ダイヤモンド粒子の粒度分布を測定したとき、前記ダイヤモンド粒子の球形度の体積粒度分布において、累積値が50%となる球形度の 50 が0.75以上である、放熱部材。
The heat dissipation member according to claim 1 or 2,
A heat dissipation component in which, when the particle size distribution of the diamond particles is measured using an image particle size distribution measuring device, the S50 , which is the sphericity at which the cumulative value reaches 50% in the volume particle size distribution of the sphericity of the diamond particles, is 0.75 or more.
請求項1または2に記載の放熱部材であって、
画像式粒度分布測定装置を用いて前記ダイヤモンド粒子の粒度分布を測定したとき、前記ダイヤモンド粒子の粒子径の体積粒度分布において、累積値が50%となる粒子径のD50が300μm以下である、放熱部材。
The heat dissipation member according to claim 1 or 2,
A heat dissipation component, wherein when the particle size distribution of the diamond particles is measured using an image particle size distribution measuring device, the particle size D50 , which is the particle size at which the cumulative value reaches 50% in the volume particle size distribution of the particle diameters of the diamond particles, is 300 μm or less.
請求項1または2に記載の放熱部材であって、
前記金属マトリックスが、金属粉末の焼結体で構成される、放熱部材。
The heat dissipation member according to claim 1 or 2,
The heat dissipation member, wherein the metal matrix is composed of a sintered body of metal powder.
請求項1または2に記載の放熱部材と、
前記放熱部材上に設けられた電子部品と、を備える、電子装置。
The heat dissipation member according to claim 1 or 2;
an electronic component provided on the heat dissipation member.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021168376A (en) 2020-01-31 2021-10-21 日亜化学工業株式会社 Method of manufacturing heat dissipation substrate and method of manufacturing composite substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4148123B2 (en) * 2003-12-08 2008-09-10 三菱マテリアル株式会社 Radiator and power module
WO2007074720A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-05 A. L. M. T. Corp. Semiconductor element mounting substrate, semiconductor device using the same, and process for producing semiconductor element mounting substrate
JP2013098491A (en) * 2011-11-04 2013-05-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Heat sink, method of manufacturing heat sink, semiconductor device and semiconductor module
JP6429108B2 (en) * 2013-10-16 2018-11-28 株式会社アライドマテリアル Semiconductor element mounting substrate and semiconductor element device using the same
CN111727266B (en) * 2018-02-14 2021-11-02 住友电气工业株式会社 Composite part and method of manufacturing composite part

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021168376A (en) 2020-01-31 2021-10-21 日亜化学工業株式会社 Method of manufacturing heat dissipation substrate and method of manufacturing composite substrate

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