專(zhuān)利名稱(chēng)：高熱導(dǎo)性復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及最適宜作為電子儀器或半導(dǎo)體設(shè)備的散熱器材料或封裝材料等放熱用材料的，具有低熱膨脹性和高熱導(dǎo)性的SiC-Cu類(lèi)復(fù)合材料及其制備方法。
另外，這類(lèi)放熱用材料，由于是與其它材料的連接狀態(tài)下使用的，不僅熱導(dǎo)率要高，而且為了不使接合面因熱膨脹而斷裂，必須是具有與半導(dǎo)體元件相同程度的熱膨脹系數(shù)的材料。特別地，由于半導(dǎo)體元件中使用的硅或GaAs的熱膨脹系數(shù)分別為4.2×10-6/K，6.5×10-6/K，在封裝材料的情況下，它們也必須具備相同程度的低熱膨脹系數(shù)。
過(guò)去，在這類(lèi)低熱膨脹下要求高熱導(dǎo)的部位經(jīng)常使用的材料是W-Cu復(fù)合材料。這類(lèi)材料由于分別具有高熱導(dǎo)率，W具有低熱膨脹系數(shù)(4.5×10-6/K)，而且，兩者的反應(yīng)或者相互的固溶非常少，因此在W含量高的組成時(shí)，能夠得到具有低熱膨脹系數(shù)和比常規(guī)高的熱導(dǎo)率的復(fù)合材料。但是，由于其熱導(dǎo)率至高不過(guò)200W/mK的程度，就得不到充滿(mǎn)滿(mǎn)足近年來(lái)對(duì)散熱材料的上述要求的特性。
另一方面，近年來(lái)，在作為具有高熱導(dǎo)率的材料而備受注目的材料中有碳纖維-Cu復(fù)合材料。特別是石墨化的高彈性碳纖維，沿纖維方向的熱導(dǎo)率非常高，據(jù)說(shuō)超過(guò)了1000W/mK。且纖維方向的熱膨脹系數(shù)非常小。但是，其具有所謂橫向的熱導(dǎo)率非常低，同時(shí)，熱膨脹系數(shù)非常大的缺點(diǎn)。這樣的碳纖維-Cu復(fù)合材料，由于其特性是各向異性的，例如在薄板的散熱器中使用時(shí)，這類(lèi)散熱器通常要求在厚度方向有高熱導(dǎo)且在橫向有低熱膨脹，但是由于碳纖維僅在纖維方向上滿(mǎn)足這兩個(gè)要求，必須要求用立體編織等方法。此時(shí)，由于立體編織的碳纖維材料是多孔的，通過(guò)在其中將Cu在其熔點(diǎn)以上的溫度下加壓溶浸，能夠得到致密的碳纖維-Cu復(fù)合材料。據(jù)報(bào)道如此可得到各向同性地同時(shí)具備接近300W/mK的熱導(dǎo)率和7×10-6/K左右的低熱膨脹系數(shù)的材料。但是，該材料的制備成本顯然非常高。
另一方面，近年來(lái)正在發(fā)展使用的材料中，有SiC-Al復(fù)合材料(例如特開(kāi)平02-236244號(hào)，特開(kāi)平10-231175號(hào))。該材料具有所謂在低密度下制備成本低的明顯特征，同時(shí)，熱導(dǎo)率較高，熱膨脹系數(shù)低，但是，由于其組成元素的SiC和Al的熱導(dǎo)率至高不過(guò)250W/mK左右，不容易得到200W/mK以上的復(fù)合材料。
因此，有人提出將SiC和熱導(dǎo)率高的Cu組合的復(fù)合材料(例如，特開(kāi)平08-279569號(hào))。但是，SiC和Cu在制備時(shí)反應(yīng)生成Cu的硅化物和碳，并因此熱導(dǎo)率大幅度減小。因此，例如在美國(guó)專(zhuān)利第6,110,577號(hào)中提出的，使制備時(shí)要求的溫度盡可能低，且通過(guò)進(jìn)行快速?gòu)?fù)合化，以減少反應(yīng)的方法，通過(guò)該方法得到的SiC-Cu類(lèi)復(fù)合材料。但是，由于即使在Cu中極少量固溶Si，熱導(dǎo)率也會(huì)大幅度降低，因此該材料的構(gòu)成元素的最初的高熱導(dǎo)率就不能發(fā)揮。
因此，現(xiàn)有的材料，近年來(lái)由于沒(méi)有可相應(yīng)于半導(dǎo)體設(shè)備，電子儀器的高速化，大規(guī)?；哪軌虻统杀镜靥峁┑蜔崤蛎浵禂?shù)和高熱導(dǎo)率的材料，正在尋求新材料的出現(xiàn)。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供與現(xiàn)有封裝材料相對(duì)應(yīng)的，具有低熱膨脹系數(shù)(4.5～10×10-6/K)，同時(shí)具備高熱導(dǎo)率(≥200W/mK)的復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一具體目的是在Si-Cu類(lèi)復(fù)合材料中解決了上述反應(yīng)問(wèn)題的，低成本地提供低熱膨脹系數(shù)，高熱導(dǎo)率的復(fù)合材料。
本發(fā)明者們，對(duì)SiC-Cu類(lèi)復(fù)合材料的上述問(wèn)題反復(fù)深入研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了下述技術(shù)主題，在該發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
即，由于熱導(dǎo)率主要依賴(lài)于散射因素的量，為了得到高熱導(dǎo)率，不僅要控制SiC和Cu之間的反應(yīng)，而且必須保持各相的純度極高。因此，在制備中必須考慮為防止SiC和Cu反應(yīng)的方法。
因此，對(duì)該方法研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合材料中SiC和Cu的界面上具有薄的防反應(yīng)層結(jié)構(gòu)是有效的，但是，作為構(gòu)成該防反應(yīng)層的材料，可知必須選擇與SiC和Cu不反應(yīng)，同時(shí)，相對(duì)于兩相沒(méi)有實(shí)質(zhì)性固溶的元素或化合物，對(duì)此進(jìn)行深入研究的結(jié)果是，作為上述物質(zhì)，優(yōu)選碳或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物，通過(guò)這樣，可以實(shí)現(xiàn)高熱導(dǎo)率化。另外，Re雖然也是有效的，但存在價(jià)格高的問(wèn)題。
另一方面，對(duì)于熱膨脹系數(shù)，通過(guò)形成具有SiC的堅(jiān)固骨架結(jié)構(gòu)的組織，能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的低熱膨脹系數(shù)(4.5～10×10-6/K)。
在該發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上得到的本發(fā)明的高熱導(dǎo)性復(fù)合材料，其特征是含有占20-75％體積比的SiC和占其余體積比的Cu，和介于SiC和Cu界面之間，防止兩者反應(yīng)的防反應(yīng)層。
在本發(fā)明中，上述防反應(yīng)層，是由碳或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物制成的厚度為0.01～10微米的薄膜形式形成的。
另外，本發(fā)明的復(fù)合材料優(yōu)選，該復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為4.5～10×10-6/K，熱導(dǎo)率為200W/mK以上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方式，上述SiC形成骨架結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)的預(yù)成型品形成后，將上述防反應(yīng)層涂布在預(yù)成型品表面上，再將上述Cu溶浸在該預(yù)成型品上。
根據(jù)本發(fā)明的其它具體的實(shí)施形式，上述復(fù)合材料，是由將涂布了上述防反應(yīng)層的SiC粉末和Cu粉末的混合粉末加壓燒結(jié)得到的燒結(jié)體構(gòu)成的。
為了得到上述復(fù)合材料，根據(jù)本發(fā)明，提供了高熱導(dǎo)性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在形成骨架結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)的SiC預(yù)成型品的內(nèi)外表面上，涂布與SiC和Cu不反應(yīng)的，同時(shí)，相對(duì)于兩相沒(méi)有實(shí)質(zhì)性固溶的元素或化合物制成的防反應(yīng)層后，在該預(yù)成型品上將Cu加壓溶浸。
另外，第2種制備方法的特征是在SiC粉末體表面上，涂布與SiC和Cu不反應(yīng)的，且相對(duì)于兩相沒(méi)有實(shí)質(zhì)性固溶的元素或化合物制成的防反應(yīng)層后，將該SiC粉末體和Cu粉末混合后的混合粉末，在400℃～1000℃的溫度下加壓燒結(jié)。
本發(fā)明方法中，上述防反應(yīng)層，是由碳或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物制成的薄膜，該薄膜涂布成0.01～10微米的厚度。
另外，上述混合粉末，是按照涂布了防反應(yīng)層的SiC粉末體的體積比為20-75％，其余體積比為Cu粉末的體積比混合形成的。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的高熱導(dǎo)性復(fù)合材料及其制備方法，能夠以低的成本得到具有與現(xiàn)有的封裝材料等相應(yīng)的，低熱膨脹系數(shù)(4.5～10×10-6/K)和高熱導(dǎo)性(≥200W/mK)的，適宜作為電子儀器或半導(dǎo)體設(shè)備散熱材料用的復(fù)合材料。
如此得到的本發(fā)明復(fù)合材料，具有低熱膨脹系數(shù)，高的熱導(dǎo)率，而且，能夠以比較低的成本制備，最適宜作為主要是電子儀器或半導(dǎo)體設(shè)備中的散熱材料或封裝材料。
上述的SiC預(yù)成型品，可以用市售的高純度SiC原料粉末，通過(guò)常用的模具成形等成形方法得到?；蛘?，是然后進(jìn)行多次燒結(jié)固化，或者為了除去表面的二氧化硅，也可以是在2000℃以下的高溫假燒處理的產(chǎn)品。但是為了得到高熱導(dǎo)率，應(yīng)該盡可能用高純度的結(jié)晶性良好的SiC構(gòu)成的預(yù)成型品。這樣的預(yù)成型品，可以用市售的原料粉末制成成形體后，保持在2200℃以上的高溫，通過(guò)所謂再結(jié)晶法而制成。在此情況下，例如使用40微米以上的SiC粗粉和5微米以下的細(xì)粉混合后的粉末，由于細(xì)粉優(yōu)先升華再結(jié)晶，能夠得到具有適宜Cu加壓溶浸的比較粗的空隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)，具有低熱膨脹系數(shù)的連續(xù)的堅(jiān)固的SiC的骨架結(jié)構(gòu)的預(yù)成型品。
作為其他的適宜制作預(yù)成型品的方法，是將高純度Si和C等摩爾比的混合粉末在1400℃以上加熱，而生成SiC的反應(yīng)燒結(jié)法。此時(shí)，作為碳源的使用高純度的碳粉和酚樹(shù)脂或?yàn)r青等通過(guò)熱處理生成的碳的方法，由于能夠得到成形性或預(yù)成型品的密度高的產(chǎn)品，因此是優(yōu)選的。另外，作為碳源，可以使用碳纖維，此時(shí)，可得到通過(guò)連結(jié)的SiC得到優(yōu)異的預(yù)成型品。
作為預(yù)成型品的相對(duì)密度，雖然與SiC的骨架結(jié)構(gòu)有關(guān)，但是為了得到低熱膨脹系數(shù)和高熱導(dǎo)率，體積比必須在20-75％，更優(yōu)選為30-70％。SiC預(yù)成型品的體積比在20％以下時(shí)，熱膨脹系數(shù)就達(dá)不到10×10-6/K以下，而其體積比超過(guò)75％時(shí)就難以獲得高的熱導(dǎo)率。
其次，在這樣得到的SiC預(yù)成型品的外部及內(nèi)部的表面，即在該預(yù)成型品和在其中溶浸的Cu之間的界面上，涂布防反應(yīng)層。作為防反應(yīng)層，優(yōu)選為由碳或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物。
作為防反應(yīng)層使用碳時(shí)，通過(guò)甲烷等的熱分解方法是容易的。即，將多孔的預(yù)成型品在減壓(5KPa左右)的甲烷氣流中放置，在1400℃左右加熱，1小時(shí)左右均勻地涂布上1微米薄的碳。
碳薄膜的涂布，也可以通過(guò)酚樹(shù)脂等的熱分解進(jìn)行。例如，將酚樹(shù)脂溶解在醇中，將SiC預(yù)成型品在其中充分浸漬后，取出，干燥，將其置于惰性氣氛中，在500℃左右碳化，能夠得到致密的薄膜涂層。
對(duì)于薄膜的厚度，優(yōu)選控制在10微米以下。由于該涂層通常熱導(dǎo)率低，因此優(yōu)選為為防止反應(yīng)所必須的最低限的厚度。對(duì)于下限，理論上為0.01微米就足夠了。但是，從制作的容易程度和膜厚度的均一性問(wèn)題考慮，實(shí)際上所必須的膜厚度可以認(rèn)為是0.1～3微米左右。
另一方面，上述碳化物的預(yù)成型品，可以用常規(guī)的CVD(氣相反應(yīng))法得到。例如，通過(guò)Cr等金屬氯化物的蒸氣和烴的氣相反應(yīng)，能夠生成碳化物的薄膜。
其次，這樣得到的具有防反應(yīng)層的多孔質(zhì)的SiC預(yù)成型品中，金屬基復(fù)合材料的制備的通過(guò)利用現(xiàn)有常規(guī)的加壓溶浸法，在高溫下將Cu的熔融液加壓溶浸，得到目標(biāo)復(fù)合材料。
另外，作為防反應(yīng)層，用碳膜，例如將添加了0.3原子％以下Cr的Cu溶浸，由于碳和Cr的反應(yīng)而改善了浸潤(rùn)性，可以得到良好的接合。此時(shí)，也取決于膜的厚度，但在界面上，能夠得到由C和鉻的碳化物構(gòu)成的防反應(yīng)層。
下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明第1種高熱導(dǎo)性復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。將平均粒徑40微米的SiC粉末和平均粒徑2微米的SiC粉末以7∶3的比率的混合物用球磨機(jī)充分混合。將該粉末用模具成形，在1個(gè)氣壓的氬氣中，在2200℃燒結(jié)1小時(shí)，得到具有70％左右相對(duì)密度的SiC預(yù)成型品。
然后，將該預(yù)成型品放置在電爐中，在5KPa的減壓甲烷氣流中，在1400℃保持1小時(shí)，進(jìn)行作為防反應(yīng)層的碳的涂布。涂層為1微米左右厚，直至預(yù)成型品的內(nèi)部均勻地涂布。
將這樣涂布了碳的SiC預(yù)成型品放置在石墨模具內(nèi)，在4MPa的單軸加壓下，在1200℃下將熔解的Cu加壓溶浸，得到復(fù)合材料。
所得的復(fù)合材料，是由含有70體積％左右的連續(xù)的SiC骨架，其余部分為作為基質(zhì)的30體積％的Cu制成的，兩者的界面上保持著具有同樣厚度的碳薄膜結(jié)構(gòu)。從兩相的元素分析結(jié)果，可知SiC和Cu之間的反應(yīng)由于碳薄膜涂層的效果而被防止。因此，通過(guò)激光-閃光法進(jìn)行熱導(dǎo)率的測(cè)定結(jié)果，可知具有200W/mK以上的高熱導(dǎo)率。另外，從室溫到500℃的熱膨脹的測(cè)定結(jié)果，可知具有6×10-6/K左右的低熱膨脹系數(shù)。用與實(shí)施例1同樣的方法，但在界面上不涂布碳制成SiC預(yù)成型品，在同樣的條件下將Cu加壓溶浸，得到復(fù)合材料。
所得的復(fù)合材料，SiC和Cu顯著地發(fā)生反應(yīng)，測(cè)定的熱導(dǎo)率為100W/mK以下。將30重量份平均粒徑為40微米的SiC粉末，49重量份平均粒徑10微米的Si粉末，11重量份平均粒徑為6微米的碳粉末的混合物用球磨機(jī)充分混合。將該粉末用模具成形，在1個(gè)氣壓的氬氣中，在1600℃燒結(jié)1小時(shí)，得到具有50％左右相對(duì)密度的SiC預(yù)成型品。
然后，將酚樹(shù)脂溶解在乙醇中，調(diào)制成10％的溶液。在該溶液中，浸漬SiC預(yù)成型品后，取出充分干燥，在電爐中氬氣下，通過(guò)在1小時(shí)內(nèi)從室溫加熱至1000℃的升溫，將樹(shù)脂碳化。得到的SiC預(yù)成型品涂布了3微米左右的碳。
將該涂布了碳的SiC預(yù)成型品放置在石墨模具中，在與實(shí)施例1相同的條件下將Cu加壓溶浸，得到復(fù)合材料。但是，此時(shí)，用溶解了0.3原子％Cr的Cu作為溶浸材料。
所得的復(fù)合材料，是由連接的SiC骨架結(jié)構(gòu)和其余部分為Cu制成的，兩者的界面具有由碳和若干Cr3C2構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
關(guān)于本發(fā)明的第2種SiC-Cu類(lèi)高熱導(dǎo)性復(fù)合材料，可以通過(guò)所謂在SiC粉末體上涂布防反應(yīng)層，再與Cu粉末體混合后，加壓燒結(jié)的過(guò)程制備。
上述的SiC粉末體可以使用市售的SiC原料粉末。但是，為了得到高熱導(dǎo)率，應(yīng)該盡量使用高純度的結(jié)晶性良好的SiC粉末。
其次，在SiC粉末體的全表面涂布防反應(yīng)層。作為防反應(yīng)層，優(yōu)選為碳或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物。
在使用碳作為防反應(yīng)層的情況下，可以通過(guò)甲烷等的熱分解方法容易地進(jìn)行。即，將SiC粉末體置于甲烷氣流中，在1400℃左右加熱1小時(shí)左右能夠均勻地涂布1微米左右的薄碳。此時(shí)，優(yōu)選以SiC粉末體為流動(dòng)層。
碳薄膜涂層，可以通過(guò)酚樹(shù)脂等的熱分解得到。例如，將酚樹(shù)脂溶解在乙醇中，在其中混合SiC粉末體，噴霧干燥。將所得粉末體置于惰性氣氛中，在500℃碳化，得到致密地涂布了薄膜的SiC粉末體。
至于薄膜的厚度最好控制在10微米以下。這是由于涂層通常熱導(dǎo)率低，因此最好是為防止反應(yīng)所必須的最低限的厚度。至于下限，理論上有0.01微米左右就足夠了，但從制作的容易程度和膜厚的均一性問(wèn)題考慮，認(rèn)為實(shí)際上必須的膜厚為0.1～3微米左右。另一方面，上述碳化物的涂層，可以用常規(guī)的CVD(氣相反應(yīng))法得到。例如，通過(guò)Cr等金屬氯化物的蒸氣和烴的氣相反應(yīng)，能夠生成碳化物的薄膜。
對(duì)于Cr的碳化物，作為其它的涂層方法，也可以是將上述的施加了碳薄膜涂層的SiC粉末體，放置于高溫的Cr蒸氣中，使之生成鉻碳化物的方法。由于Cr的蒸氣壓從1300℃至1500℃左右非常高，因此可以在短時(shí)間內(nèi)形成碳化物。
然后，將這樣得到的涂布了防反應(yīng)層的SiC粉末體和Cu粉末按照SiC粉末體的體積比為20-75％，其余部分為Cu粉末的比率混合。這樣的混合比率，在為得到低熱膨脹系數(shù)和高熱導(dǎo)率中是有效的，SiC粉末體的體積比在20％以下時(shí)，熱膨脹系數(shù)不能在10×10-6/K以下，另外其體積比超過(guò)75％時(shí)就難以得到高熱導(dǎo)率。
混合，可以利用現(xiàn)有的常規(guī)使用的各種干式，濕式混合法。
將這樣得到的混合粉末填充至石墨模具中后，在真空，或惰性氣氛下加壓燒結(jié)成為燒結(jié)體。
燒結(jié)溫度可以為400～1000℃。高溫下所必須加壓的壓力在數(shù)MPa以上，但是在低溫下必須要高。
另外，作為防反應(yīng)層使用碳薄膜，例如，通過(guò)利用添加固溶了0.3原子％以下Cr的Cu粉末，燒結(jié)時(shí)，通過(guò)碳和Cr的擴(kuò)散反應(yīng)形成碳化物，改善了界面強(qiáng)度，能夠得到良好的接合。此時(shí)，雖然也依賴(lài)于薄膜厚度，但在界面上，能夠得到由C和鉻碳化物構(gòu)成的防反應(yīng)層。
下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的第2種高熱導(dǎo)性復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。將平均粒徑為40微米的SiC粉末體放置在電爐中，在5Kpa的減壓甲烷氣流中，在1400℃保持1小時(shí)，進(jìn)行作為防反應(yīng)層的碳的涂布。涂層為1微米左右厚，粉末是均勻涂布的。
將這樣涂布了碳的SiC粉末和平均粒徑為30微米的Cu粉末按60∶40的體比，用球磨機(jī)干式混合，得到混合粉末。將所得混合粉末填充至石墨模具內(nèi)，在4MPa的單軸壓力下，在800℃加壓燒結(jié)，得到作為燒結(jié)體的高熱導(dǎo)性復(fù)合材料。
所得的復(fù)合材料，由含有60體積％左右的SiC，其它部分為作為基質(zhì)的40體積％左右的Cu制成，兩者的界面保持著具有均勻厚度的碳薄膜結(jié)構(gòu)。從兩相的元素分析結(jié)果可知，SiC和Cu之間的反應(yīng)由于碳薄膜涂層的效果而被防止。因此，通過(guò)激光-閃式法進(jìn)行熱導(dǎo)率的測(cè)定結(jié)果可知，具有200W/mK以上的高熱導(dǎo)率。另外，測(cè)定從室溫至500℃的熱膨脹系數(shù)的結(jié)果可知，具有6×10-6/K左右的低熱膨脹系數(shù)。使用沒(méi)有涂布碳的SiC粉末，按與實(shí)施例3同樣的方法，得到復(fù)合材料。
所得的復(fù)合材料，SiC和Cu顯著地發(fā)生反應(yīng)，測(cè)定的熱導(dǎo)率為100W/mK以下的低熱導(dǎo)率。將20g酚樹(shù)脂溶解在100毫升乙醇中，在其中添加100g平均粒徑為40微米的SiC粉末配制成漿料。將所得漿料噴霧干燥，得到通過(guò)樹(shù)脂涂布的SiC粉末。然后，將該粉末填充至石墨坩堝中，在氬氣中，1小時(shí)內(nèi)升溫至1000℃，將酚樹(shù)脂碳化，所得SiC粉末，是1微米左右厚的碳較均勻涂布的。
其次，將填充了1gCr粉末的鋁坩堝，和填充了涂布了碳的SiC粉末的石墨模具并排放置在爐內(nèi)，在1500℃加熱30分鐘。結(jié)果，碳涂層的SiC粉末表面層變?yōu)樘蓟t。
將14g這樣得到的粉末，和26g平均粒徑為30微米的Cu粉末，用球磨機(jī)充分混合。將2g這樣的混合粉末填充到石墨模具中，在1個(gè)氣壓的氬氣中，在5MPa的單軸加壓下，在800℃燒結(jié)20分鐘，得到作為燒結(jié)體的高熱導(dǎo)性復(fù)合材料。
所得復(fù)合材料，具有由SiC相和其余為Cu形成的，兩者的界面由碳和Cr3C2構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.高熱導(dǎo)性復(fù)合材料，其特征在于該材料含有占20～75％體積比的SiC和占其余體積比的Cu，和介于該SiC和Cu界面上的防止兩者反應(yīng)的防反應(yīng)層。
2.權(quán)利要求1中記載的復(fù)合材料，其特征在于上述防反應(yīng)層，是由碳，或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物形成的厚度為0.01～10微米的薄膜。
3.權(quán)利要求1中記載的復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為4.5～10×10-6/K，熱導(dǎo)率為200W/mK以上。
4.權(quán)利要求1中記載的復(fù)合材料，其特征在于是形成具有上述SiC骨架結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)預(yù)成型品后，將上述防反應(yīng)層涂布在該預(yù)成型品表面，再將上述Cu溶浸在預(yù)成型品中而形成的。
5.權(quán)利要求1中記載的復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料是由將涂布了上述防反應(yīng)層的SiC粉末體和Cu粉末的混合粉末加壓燒結(jié)后得到的燒結(jié)體構(gòu)成的。
6.高熱導(dǎo)性復(fù)合材料，其特征在于該材料含有占20～75％體積比的SiC和占其余體積比的Cu，和介于該SiC和Cu界面上的防止兩者反應(yīng)的防反應(yīng)層，上述防反應(yīng)層是由碳，或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物制成的厚度為0.01～10微米的薄膜形成的，而且，熱膨脹系數(shù)為4.5～10×10-6/K，熱導(dǎo)率為200W/mK以上。
7.權(quán)利要求6中記載的復(fù)合材料，其特征在于形成上述SiC骨架結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)預(yù)成型品后，將上述防反應(yīng)層涂布在該預(yù)成型品表面，再將上述Cu溶浸在該預(yù)成型品中。
8.權(quán)利要求6中記載的復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料是由涂布了上述防反應(yīng)層的SiC粉末體和Cu粉末的混合粉末加壓燒結(jié)得到的燒結(jié)體構(gòu)成的。
9.高熱導(dǎo)性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在形成骨架結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)預(yù)成型品的內(nèi)外表面上，涂布與SiC和Cu不反應(yīng)，且相對(duì)于兩相沒(méi)有實(shí)質(zhì)固溶的元素或化合物形成的防反應(yīng)層后，將Cu加壓溶浸到該預(yù)成型品上。
10.權(quán)利要求9中記載的制備方法，其特征在于上述防反應(yīng)層是由碳，或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物形成的薄膜，該薄膜涂布成0.01～10微米的厚度。
11.高熱導(dǎo)性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在SiC粉末體的表面上，涂布與SiC和Cu不反應(yīng)，且相對(duì)于兩相沒(méi)有實(shí)質(zhì)固溶的元素或化合物形成的防反應(yīng)層后，將該SiC和Cu粉末混合成混合粉末，將該粉末在400℃～1000℃的溫度下加壓燒結(jié)。
12.權(quán)利要求11中記載的制備方法，其特征在于上述混合粉末是通過(guò)按體積比為20～75％的涂布了防反應(yīng)層的SiC粉末體，和其余部分為Cu的體積比混合形成的。
13.權(quán)利要求11中記載的制備方法，其特征在于上述防反應(yīng)層是由碳，或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物形成的薄膜，該薄膜涂布成0.01～10微米的厚度。
全文摘要
高熱導(dǎo)性復(fù)合材料，含有占20～75％體積比的SiC和占其余體積比的Cu，和介于該SiC和Cu界面上的防止兩者反應(yīng)的防反應(yīng)層，上述防反應(yīng)層是由碳，或選自Cr，Nb，Ta，W中至少一種元素的碳化物形成的厚度為0.01～10微米的薄膜形成的。另外熱膨脹系數(shù)為4.5～10×10
文檔編號(hào)C22C32/00GK1392219SQ0210565
公開(kāi)日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者菖蒲一久, 坂本滿(mǎn), 田原龍夫, 平井壽敏, 北原晃, 佐藤富雄, 山下勇 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所