发布信息

散热构件及散热器的制作方法

作者:admin      2022-08-27 10:51:38     871



电气元件制品的制造及其应用技术1.本公开涉及用于电气设备及电子设备的散热的散热构件及散热器。背景技术:2.在搭载有led(light emitting diode)元件或ic(integrated circuit)等发热构件的电气电子设备中,通常使用采用铝散热器的自然空冷或采用电动风扇的强制空冷的散热技术。难以将需要空气对流的铝散热器或电动风扇应用于为了防尘及防水而在密闭壳体中使用的车载电气安装件或在真空中使用的宇宙设备。另外,在包含因cpu(central processing unit)的高性能化而发热量处于增大倾向的笔记本型的个人计算机的信息设备中,进行小型化及高密度安装化,难以确保用于收纳体积大的铝散热器的空间。进而,由于铝散热器为金属制,因此产生电磁噪声,存在电气电子设备误动作的可能性。这样,在使用有铝散热器或电动风扇的以往的散热技术中,以散热对策困难的电气电子设备为对象、利用红外线的热辐射的陶瓷散热器受到关注。3.在专利文献1中,公开有与将磁随机存取存储器密封的密封剂的表面接触而设置散热构件的磁存储器装置。在专利文献1中,公开有散热构件由导热性优异的金属或高导热性陶瓷构成。作为高导热性陶瓷,例示有氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅或碳化硅。4.现有技术文献5.专利文献6.专利文献1:日本特开2005-78693号公报技术实现要素:7.发明所要解决的课题8.但是,陶瓷材料的辐射率由各物质的晶体结构所固有的辐射光谱决定,存在辐射率高的波长区域和低的波长区域。因此,一般而言,在单一的陶瓷材料中,难以提高对红外线的全部波长区域的辐射率进行平均而得到的平均辐射率。即,在氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅或碳化硅以单一体作为高导热性陶瓷而使用的上述专利文献1所记载的技术中,难以使红外线区域的平均辐射率进一步提高。9.本公开是鉴于上述情况而完成的,其目的在于得到与以往相比能够使红外线的区域中的平均辐射率提高的散热构件。10.用于解决课题的手段11.为了解决上述课题,实现目的,本公开的散热构件是具备热辐射陶瓷材料的散热构件,热辐射陶瓷材料以氮化硅和氮化硼为主成分。氮化硼的质量相对于氮化硅及氮化硼的质量的比例为10质量%以上且40质量%以下。12.发明的效果13.根据本公开,起到与以往相比能够使红外线的区域中的平均辐射率提高的效果。附图说明14.图1是示意性地表示包含根据实施方式1的散热构件的电气电子设备的结构的一例的剖视图。15.图2是示意性地表示根据实施方式1的散热构件的结构的一例的剖视图。16.图3是示意性地表示根据实施方式1的散热构件的结构的另一例的剖视图。17.图4是示意性地表示根据实施方式2的散热构件的结构的一例的剖视图。18.图5是表示实施例1至8及比较例1至3中的散热构件的原料、热辐射陶瓷材料及特性的一例的图。具体实施方式19.以下,基于附图对本公开的实施方式所涉及的散热构件以及散热器进行详细说明。予以说明,本公开并不限定于这些实施方式。20.实施方式121.图1是示意性地表示包含根据实施方式1的散热构件的电气电子设备的结构的一例的剖视图。电气电子设备1是搭载有led元件或ic等发热部件的电气设备或电子设备。电气电子设备1在壳体10内具备基板11和配置在基板11上的部件。就壳体10而言,在一个例子中,为了防尘及防水,将配置于内部的基板11密闭。基板11在一个例子中为印刷布线基板。部件是经由焊料与基板11上连接的电路部件、包含半导体元件的半导体封装等。在部件中,存在因动作而发热的部件。以下,将发热的部件称为发热部件12。22.电气电子设备1还具备:在壳体10内在发热部件12上接触而配置的散热构件13。散热构件13是利用红外线的热辐射而将来自发热部件12的热进行辐射的构件。就使用有散热构件13的冷却装置的一例而言,是散热器、散热设备(heat spreader)、散热基板(heat dissipation substrate)。即,散热器、散热设备、散热基板具备散热构件13。关于散热构件13的详细情况,将在后面叙述。23.图2是示意性地表示根据实施方式1的散热构件的结构的一例的剖视图。散热构件13由热辐射陶瓷材料20的烧结体构成。就包含热辐射陶瓷材料20的散热构件13而言,通过红外线的辐射将从发热部件12所包含的半导体元件等热源产生的热向外部释放,由此显现冷却效果。因此,热辐射陶瓷材料20优选辐射率尽可能高。但是,陶瓷材料的辐射率由各物质的晶体结构所固有的辐射光谱决定,存在辐射率高的波长区域和低的波长区域。因此,一般而言,在单一的陶瓷材料中,难以提高对红外线的全部波长区域的辐射率进行平均而得到的平均辐射率。因此,在实施方式1中,由热辐射陶瓷材料(si3n4-bn)20构成散热构件13,上述热辐射陶瓷材料(si3n4-bn)20为使辐射光谱不同的氮化硅(si3n4)粒子21和氮化硼(bn)粒子22复合化而成。由此,能够得到比较高的热辐射率,能够在波长为3μm以上且25μm以下的红外线的区域实现高的平均辐射率。在此,所谓平均辐射率,是指波长为3μm以上且25μm以下的红外线的区域中的各辐射率的平均值。24.在实施方式1中,氮化硼粒子22的质量相对于构成散热构件13的热辐射陶瓷材料20的氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的质量的比例、即氮化硼的质量相对于氮化硅及氮化硼的质量的比例为10质量%以上且40质量%以下。以下,就氮化硼粒子22的质量相对于氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的质量的比例而言,也简称为氮化硼粒子22的质量的比例。另外,氮化硼粒子22的质量的比例优选为20质量%以上且30质量%以下。25.在氮化硼粒子22的质量的比例过少的情况下,即氮化硼粒子22的质量的比例小于10质量%的情况下,存在辐射率低的波长区域,结果平均辐射率没有提高。即,在将具有这样的氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的质量比的热辐射陶瓷材料20用作散热构件13时,得不到充分的冷却性能。因此,氮化硼粒子22的质量的比例优选为10质量%以上。26.另一方面,在氮化硼粒子22的质量的比例过多时,即氮化硼粒子22的质量的比例大于40质量%时,热辐射陶瓷材料20的空隙率变大,热导率极端降低。即,从作为热源的发热部件12所产生的热量难以传递到散热构件13,冷却性能的提高受到阻碍。另外,热辐射陶瓷材料20的机械强度显著降低,因此在将具有这样的氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的质量比的热辐射陶瓷材料20用作散热构件13时,有可能产生开裂或裂纹。因此,氮化硼粒子22的质量的比例优选为40质量%以下。予以说明,在氮化硼粒子22的质量的比例为20质量%以上且30质量%以下的情况下,与散热构件13的冷却性能相关的辐射率及热导率这两者进一步提高。27.热辐射陶瓷材料20中所含的氮化硼粒子22可以是六边形的bn层无秩序地层叠而成的乱层结构氮化硼(t-bn),但优选六边形的bn层有序地层叠而成的六方晶氮化硼(h-bn)。通过含有六方晶氮化硼,热辐射陶瓷材料20的热导率容易提高,另外,平均热辐射率也容易提高。28.热辐射陶瓷材料20的空隙率与散热构件13的热导率及机械强度相关联。即,若热辐射陶瓷材料20的空隙率过高,则在热辐射陶瓷材料20的内部空隙彼此相连,结果机械强度降低。另外,空隙的空气层起到绝热材料的作用,因此热的传递受到阻碍,作为结果,热导率降低。因此,从得到所期望的热导率及机械强度的观点考虑,热辐射陶瓷材料20的空隙率优选为40%以下。另外,热辐射陶瓷材料20的空隙率更优选为35%以下,进一步优选为30%以下。29.另外,就热辐射陶瓷材料20的空隙率而言,具有若氮化硼粒子22的质量的比例变小则变小的倾向。但是,如上所述,在氮化硼粒子22的质量的比例小于10质量%的情况下,热辐射陶瓷材料20的平均辐射率不提高。在氮化硼粒子22的质量的比例小于10质量%的情况下,空隙率也小于10%。考虑到这些情况,热辐射陶瓷材料20的空隙率优选为10%以上且40%以下。30.在此,对本说明书中使用的热辐射陶瓷材料20的“空隙率”进行说明。“空隙率”通过阿基米德法来算出。具体而言,就“空隙率”而言,能够使用切出为长方体形状的热辐射陶瓷材料20的质量及尺寸的测定值,由下式(1)来算出。予以说明,长方体形状的热辐射陶瓷材料20的尺寸为长、宽以及高的长度。31.空隙率={1-[w干燥/(l×w×t)/ρ理论]}×100···(1)[0032](1)式中,w干燥为在150℃下干燥了2小时的热辐射陶瓷材料20的质量(g)。另外,在(1)式中,l、w及t分别是长方体形状的热辐射陶瓷材料20的长、宽以及高的长度(cm),ρ理论是热辐射陶瓷材料20的理论密度(g/cm3)。[0033]热辐射陶瓷材料20的平均辐射率为70%以上。一般而言,热辐射陶瓷材料20的辐射率根据温度而变化,但若在作为电气电子设备1的散热构件13所通常使用的200℃以下的温度区域、优选为150℃以下的温度区域中具有70%以上的平均辐射率,则作为散热构件13能够得到充分的冷却性能。进而,热辐射陶瓷材料20的热导率优选为40w/(m·k)以上。是因为,如果热导率为40w/(m·k)以上,则从热源产生的热量被高效地传递到散热构件13,因此能够期待更高的冷却性能。[0034]热辐射陶瓷材料20中包含的氮化硅及氮化硼作为粒子存在。从使热辐射陶瓷材料20的冷却性能均匀化及提高机械强度的观点考虑,氮化硼粒子22优选在氮化硅粒子21之间均匀地分散。[0035]从确保氮化硼粒子22的均匀分散性的观点考虑,氮化硼粒子22的平均粒径优选为0.05μm以上且1μm以下。[0036]如果氮化硼粒子22的平均粒径超过1μm,则有时难以得到氮化硼粒子22均匀地分散在氮化硅粒子21之间的状态。另一方面,如果氮化硼粒子22的平均粒径小于0.05μm,则氮化硼粒子22有时牢固地凝聚,难以得到氮化硼粒子22均匀地分散在氮化硅粒子21之间的状态。其结果,在热辐射陶瓷材料20的内部,氮化硼粒子22多的部分与氮化硅粒子21多的部分不均匀地产生。以下,将氮化硼粒子22多的部分称为富含氮化硼的部分,将氮化硅粒子21多的部分称为富含氮化硅的部分。由于产生这样的不均匀,在散热构件13的冷却性能上产生不均匀。另外,就富含氮化硼的部分而言,空隙率变大,因此机械强度降低,成为产生裂纹及裂纹的原因。因此,在氮化硼粒子22未均匀地分散于氮化硅粒子21之间的情况下,处于不能使由热辐射陶瓷材料20构成的散热构件13的整体的冷却性能及机械强度充分提高的倾向。因此,氮化硼粒子22的平均粒径优选为0.05μm以上且1μm以下。[0037]对氮化硅粒子21的平均粒径没有特别限定,优选为2μm以上且30μm以下。[0038]在此,就热辐射陶瓷材料20中的各粒子的平均粒径而言,能够通过用扫描型电子显微镜(scanning electron microscope:sem)观察热辐射陶瓷材料20的截面而得到。具体而言,将热辐射陶瓷材料20切断,将其截面用sem放大至例如15000倍后,对至少20个粒子测定长径,将其测定值进行平均化,由此能够得到粒子的平均粒径。[0039]就热辐射陶瓷材料20而言,除了氮化硅粒子21及氮化硼粒子22以外,为了致密化,能够含有烧结助剂。对烧结助剂没有特别限定,可以使用该技术领域中公知的烧结助剂。钇等稀土元素、铝、钛、镁或硅的氧化物、铝或钛的氮化物是烧结助剂的一例。它们可以单独使用或组合使用2种以上。另外,这些之中,从热辐射陶瓷材料20的平均辐射率及机械强度的观点考虑,优选使用稀土元素的氧化物作为烧结助剂。[0040]对热辐射陶瓷材料20中的烧结助剂的含量没有特别限定,优选为2质量%以上且20质量%以下。若烧结助剂的含量小于2质量%,则有时不能使陶瓷复合体充分致密化。另一方面,若烧结助剂的含量多于20质量%,则氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的含量变少,因此有时热辐射陶瓷材料20的平均辐射率不充分提高。由以上,烧结助剂的含量优选为2质量%以上且20质量%以下。[0041]就热辐射陶瓷材料20而言,除了上述成分之外,为了得到所期望的效果,可以含有该技术领域中公知的各种成分。就热辐射陶瓷材料20中的该成分的含量而言,只要在不阻碍本公开的效果的范围内就没有特别限定。[0042]图3是示意性地表示根据实施方式1的散热构件的结构的另一例的剖视图。在一例中,散热构件13为平板状。如图3中所示,散热构件13可以在热辐射陶瓷材料20的至少一部分的表面具有金属氧化物层23。在图3的例子中,示出在平板状的热辐射陶瓷材料20的一个面上设置金属氧化物层23的情况。金属氧化物层23具有与氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的辐射光谱不同的辐射光谱。通过具有这样的金属氧化物层23,能够进一步提高散热构件13的平均辐射率。特别是,在金属氧化物层23以r为稀土元素时,优选为含有作为稀土硅酸盐的一种的r2si2o7的氧化物层。r2si2o7具有与氮化硅粒子21相同程度的热膨胀率,因此能够抑制在热辐射陶瓷材料20与金属氧化物层23的界面处产生热应力,能够抑制被加热到高温时的剥离及裂纹的产生。在此,对r2si2o7没有特别限定,可以使用y2si2o7、lu2si2o7或yb2si2o7。[0043]就金属氧化物层23而言,通过使热辐射陶瓷材料20在空气中高温氧化,能够形成在热辐射陶瓷材料20的表面。在该情况下,热辐射陶瓷材料20中的稀土氧化物的含量优选为3质量%以上且20质量%以下。若稀土氧化物的含量小于3质量%,则金属氧化物层23中的稀土硅酸盐的含量极端变少,在被加热至高温时金属氧化物层23有时会剥离。另一方面,在稀土氧化物的含量多于20质量%的情况下,与上述的烧结助剂的情况同样地,氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的含量变少,因此有时热辐射陶瓷材料20的平均辐射率不充分提高。由以上,热辐射陶瓷材料20中的稀土氧化物的含量优选为3质量%以上且20质量%以下。[0044]就由根据实施方式1的热辐射陶瓷材料20构成的散热构件13而言,能够用于电气电子设备1的散热对策,具体而言,设想散热器、散热设备、散热基板等用途。特别是在将散热构件13用作散热器的情况下,就具备平板状的散热构件13的散热器而言,优选至少在单侧的表面具有高低差为进行辐射的红外线的波长以上的凹凸。具体而言,由于利用在3μm以上且30μm以下的范围的波长区域进行热辐射的热辐射陶瓷材料20,因此散热器优选具有25μm以上的凹凸,进一步优选具有30μm以上的凹凸。通过在表面设置红外线的波长以上的凹凸,对红外线的辐射有效的表面积增加。由此,表观的平均辐射率提高,散热器的冷却性能提高。[0045]接着,对散热构件13的制造方法进行说明。就根据实施方式1的散热构件13而言,能够使用该技术领域中公知的方法来制造。例如,根据实施方式1的散热构件13能够以如下方式制造。[0046]首先,将氮化硅粉末、氮化硼粉末、烧结助剂、分散剂、接合剂(binding agent)及水混合而制备浆料。作为氮化硅粉末、氮化硼粉末及烧结助剂的平均粒径,没有特别限定,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下,进一步优选为0.5μm以下。特别地,若氮化硼粉末的平均粒径超过1μm,则有时难以得到氮化硼粒子22均匀地分散于氮化硅粒子21之间的状态,因此散热构件13的冷却性能容易产生不均匀。另外,如果氮化硼粉末的平均粒径小于0.05μm,则有时氮化硼粉末牢固地凝聚,难以得到氮化硼粉末在氮化硅粉末之间均匀地分散的状态。因此,氮化硼粉末的平均粒径为0.05μm以上且1μm以下。[0047]就分散剂而言,只要能够用于水系浆料就没有特别限定,可以使用该技术领域中公知的分散剂。分散剂的一例为烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、反应性表面活性剂、脂肪酸盐、萘磺酸甲醛缩合物等阴离子性表面活性剂;烷基胺盐、季铵盐、作为两性表面活性剂的烷基甜菜碱、烷基氧化胺等阳离子性表面活性剂;聚氧乙烯烷基醚、聚氧化烯衍生物、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸蓖麻油、聚氧乙烯烷基胺、烷基链烷醇酰胺等非离子性表面活性剂。它们可以单独使用或组合使用2种以上。[0048]对接合剂没有特别限定,可以使用该技术领域中公知的接合剂。接合剂的一例为丙烯酸系、纤维素系、聚乙烯醇系、聚乙烯醇缩醛系、氨基甲酸酯系或乙酸乙烯酯系的树脂。它们可以单独使用或组合使用2种以上。[0049]对水没有特别限定,可以使用纯水、ro(reverse osmosis:反渗透)水、去离子水等。[0050]对制备浆料时的混合没有特别限定,可以使用该技术领域中公知的方法进行。混合方法的一例为捏合机、球磨机、行星式球磨机、混炼混合机、珠磨机。[0051]接着,对浆料进行造粒而制备造粒粉。作为造粒方法,没有特别限定,可以按照该技术领域中公知的方法进行。例如,可以通过使用喷雾干燥器等的喷雾干燥来得到造粒粉。就喷雾干燥的条件而言,只要根据所使用的设备适当调整即可,没有特别限定。[0052]接着,向具有所希望的形状的模具中填充造粒粉,进行加压成型而制作成型体。在将散热构件13应用于散热器的情况下,期望的形状在一个例子中为平板状。对加压成型方法没有特别限定,可以按照该技术领域中公知的方法进行。加压成型方法的一例是冷等静压(cold isostatic pressing:cip)成型法、温等静压(warm isostatic pressing:wip)成型法、单轴加压成型法。[0053]就加压成型时的加压力而言,只要根据造粒粉的种类、使用的装置等适当调整即可,没有特别限定,通常为30mpa以上且500mpa以下。[0054]然后,对成型体进行脱脂处理。对脱脂处理的方法没有特别限定,可以按照该技术领域中公知的方法进行。例如,通过在空气气氛中对成型体进行加热处理,能够进行脱脂处理。就加热温度而言,只要是结合剂能够热分解的温度就没有特别限定,通常为300℃以上且800℃以下。[0055]接着,对脱脂处理后的成型体进行烧成。对烧成方法没有特别限定,可以按照该技术领域中公知的方法进行。例如,脱脂处理后的成型体在氮气氛中被烧成。烧成时的氮气的压力可以为常压,从抑制si3n4的热分解的观点考虑,优选为0.2mpa以上且1.0mpa以下。另外,对烧成温度没有特别限定,通常为1700℃以上且2100℃以下,优选为1750℃以上且2050℃以下,更优选为1800℃以上且2000℃以下。[0056]之后,为了调整形状,也可以对烧成后的成型体的表面进行磨削加工。对磨削加工方法没有特别限定,可以按照该技术领域中公知的方法进行。磨削加工方法的一例是使用金刚石刀具的磨削加工。另外,烧成后的成型体也可以在氧气氛中进行热处理。由此,在表面形成金属氧化物层23。如以上,形成根据实施方式1的散热构件13。[0057]在实施方式1中,通过使红外线的区域中的热辐射光谱不同的氮化硅粒子21及氮化硼粒子22复合化而成的热辐射陶瓷材料20来构成散热构件13。由此,散热构件13在红外线的区域具有比以往高的平均辐射率。其结果,就散热构件13而言,与以往相比,具有优异的冷却性能。[0058]实施方式2[0059]图4是示意性地表示根据实施方式2的散热构件的结构的一例的剖视图。以下,对与实施方式1不同的部分进行说明。另外,对与实施方式1相同的结构要素标注相同的附图标记,并省略其说明。[0060]就根据实施方式2的散热构件13而言,具备:基材30、和含有热辐射陶瓷材料20的涂层25。涂层25包含填料和粘结剂26。填料是热辐射陶瓷材料20,包含氮化硅粒子21和氮化硼粒子22。就根据实施方式2的涂层25中的、氮化硼粒子22的质量相对于氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的质量的比例而言,与实施方式1的热辐射陶瓷材料20相同,为10质量%以上且40质量%以下。[0061]散热构件13具备含有预先确定的质量比的氮化硅粒子21和氮化硼粒子22的涂层25,因此与以往相比,具有高的平均辐射率,冷却性能优异。[0062]对涂层25中含有的粘结剂26没有特别限定,只要具有使氮化硅粒子21和氮化硼粒子22均匀地分散、作为涂层25固定化的功能即可。就涂层中所含的粘结剂26而言,在一个例子中,可以适当选定使用有机系粘结剂及无机系粘结剂。选定粘结剂26时的一个指标可举出耐热性。即,根据使用散热构件13的温度,适当选定具有所期望的耐热性的粘结剂26。[0063]对有机系粘结剂没有特别限定,可以举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、有机硅树脂及聚酰亚胺树脂等。其中,环氧树脂的粘接性优异,因此优选。作为环氧树脂的例子,可举出双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、脂环脂肪族环氧树脂、或缩水甘油基-氨基苯酚系环氧树脂等。这些树脂可以单独使用或组合使用2种以上。[0064]在使用环氧树脂作为热固化性树脂的情况下,固化剂的一个例子是甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐和纳迪克酸酐等脂环式酸酐;十二碳烯基琥珀酸酐等脂肪族酸酐;邻苯二甲酸酐及偏苯三酸酐等芳香族酸酐;双氰胺及己二酸二酰肼等有机二酰肼;三(二甲基氨基甲基)苯酚;二甲基苄基胺;1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯及其衍生物;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或2-苯基咪唑等咪唑类。这些固化剂可以单独使用或组合使用2种以上。[0065]固化剂的配合量根据使用的热固化性树脂及固化剂的种类等适当设定,一般而言,就固化剂的配合量而言,相对于100质量份的热固化性树脂为0.1质量份以上且200质量份以下。[0066]就散热构件13中的涂层25而言,从使氮化硅粒子21及氮化硼粒子22与热固化性树脂的固化物的界面的粘接力提高的观点考虑,可以含有偶联剂。偶联剂的一个例子为γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、n-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷或γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。这些偶联剂可以单独使用或组合使用。[0067]偶联剂的配合量根据所使用的热固化性树脂及偶联剂的种类等适当设定。一般而言,就偶联剂的配合量而言,相对于100质量份的热固化性树脂,为0.01质量份以上且1质量份以下。[0068]无机系粘结剂优选为与氮化硅粒子21及氮化硼粒子22的亲合性好、可均匀分散的液态的粘结剂26。另外,无机系粘结剂的固化温度多比有机系粘结剂高,但从作业性及防止基材30的热处理引起的变质的观点考虑,无机系粘结剂的固化温度为250℃以下、优选为200℃以下、进一步优选为180℃以下。通过使用这样的无机系粘结剂,可不产生基材30的热劣化地有效地形成涂层25。无机系粘结剂的一个例子没有特别限定,为溶胶-凝胶玻璃、有机无机混合玻璃、水玻璃、单液性的无机粘接剂或双液性的无机粘接剂。它们可以单独使用或组合使用。[0069]对散热构件13中的基材30没有特别限定,从高效地传递发热部件12的热的观点考虑,优选为热导率高的金属或陶瓷。金属的一例是铝、铜、不锈钢、铁或其他合金。另外,陶瓷的一例为氧化铝、氧化镁、氧化锆、氮化铝或碳化硅。它们可以单独使用或组合使用。[0070]在实施方式2中,散热构件13具备:基材30、和含有热辐射光谱不同的氮化硅粒子21及氮化硼粒子22和粘结剂26的涂层25。通过这样的结构,也与实施方式1的情况相同地具有与以往相比平均热辐射率高、冷却性能优异的效果。[0071]实施例[0072]以下,通过实施例和比较例对本公开的详细情况进行说明,但本公开并不被这些实施例和比较例限定。[0073][实施例1][0074]混合粉末的原料为氮化硅(si3n4)粉末、氮化硼(bn)粉末及烧结助剂。氮化硅粉末的平均粒径为0.1μm,氮化硼粉末的平均粒径为0.1μm。烧结助剂使用平均粒径为1μm的氧化钇(y2o3)粉末和平均粒径为1μm的氧化铝(al2o3)粉末。就各粉末的配合比而言,将氮化硅粉末设为77质量份,将氮化硼粉末设为19质量份,将氧化钇粉末设为3质量份,将氧化铝粉末设为1质量份。另外,相对于100质量份的混合粉末,加入1质量份的作为分散剂的聚氧乙烯月桂基醚、1质量份的作为接合剂的聚乙烯醇、50质量份的水,用球磨机混合约5小时,制备浆料。[0075]接着,利用喷雾干燥机对得到的浆料进行喷雾干燥而得到造粒粉。然后,将得到的造粒粉填充到具有天线罩的形状的模具中,使用冷等静压机进行cip成型,由此得到成型体。加压力设为98mpa。[0076]接着,将得到的成型体在空气气氛中、600℃下加热处理2小时,由此进行脱脂处理。然后,将脱脂处理的成型体在氮气氛中、1900℃下烧成2小时。烧成时的氮气的压力为0.9mpa。通过以上,形成包含热辐射陶瓷材料20的散热构件13。[0077][实施例2][0078]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为86质量份,使氮化硼粉末的配合量为10质量份,除此以外,与实施例1相同。[0079][实施例3][0080]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为67质量份,使氮化硼粉末的配合量为29质量份,除此以外,与实施例1相同。[0081][实施例4][0082]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为58质量份,使氮化硼粉末的配合量为38质量份,除此以外,与实施例1相同。[0083][实施例5][0084]在氮气氛中的烧成后,在大气中、1300℃下进行1小时的热处理、即氧化处理,在烧结体的表面形成金属氧化物层23。其他处理与实施例1相同。[0085][实施例6][0086]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为71质量份,使氮化硼粉末的配合量为18质量份,使氧化钇粉末的配合量为10质量份。另外,在氮气氛中的烧成后,在大气中、1300℃下进行1小时的热处理、即氧化处理,在烧结体的表面形成金属氧化物层23。其他处理与实施例1相同。[0087][实施例7][0088]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为67质量份,使氮化硼粉末的配合量为17质量份,使氧化钇粉末的配合量为15质量份。另外,在氮气氛中的烧成后,在大气中、1300℃下进行1小时的热处理、即氧化处理,在烧结体的表面形成金属氧化物层23。其他处理与实施例1相同。[0089][实施例8][0090]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为63质量份,使氮化硼粉末的配合量为16质量份,使氧化钇粉末的配合量为20质量份。另外,在氮气氛中的烧成后,在大气中、1300℃下进行1小时的热处理、即氧化处理,在烧结体的表面形成金属氧化物层23。其他处理与实施例1相同。[0091][比较例1][0092]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为96质量份,使氮化硼粉末的配合量为0质量份,除此以外,与实施例1相同。[0093][比较例2][0094]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为91质量份,使氮化硼粉末的配合量为5质量份,除此以外,与实施例1相同。[0095][比较例3][0096]在混合粉末中,使氮化硅粉末的配合量为48质量份,使氮化硼粉末的配合量为48质量份,除此以外,与实施例1相同。[0097]对于包含上述实施例1-8和比较例1-3中得到的热辐射陶瓷材料20的散热构件13,测定空隙率。空隙率使用上述说明的阿基米德法来算出。[0098]另外,对于包含上述实施例1-8及比较例1-3中得到的热辐射陶瓷材料20的散热构件13,评价(1)作为散热构件13的冷却性能、(2)机械强度、(3)热导率及(4)平均辐射率。[0099](1)作为散热构件13的冷却性能[0100]在长100mm、宽100mm及厚7mm的热辐射陶瓷材料20的单侧表面,安装陶瓷加热器。向安装的陶瓷加热器施加20w的电力,放置几小时直到热辐射陶瓷材料20及陶瓷加热器的温度达到饱和温度。然后,使用热电偶测量陶瓷加热器的表面温度。投入20w的电力时的陶瓷加热器的饱和温度成为作为散热构件13的冷却性能。饱和温度越低,表示作为散热构件13的冷却性能越高。[0101](2)机械强度[0102]作为散热构件13的机械强度,测定3点弯曲强度。就该3点弯曲强度而言,使用万能试验机进行测定。此时,试验片使用从热辐射陶瓷材料20切出为长4mm、宽3mm以及长40mm的材料。[0103](3)热导率[0104]使用激光闪光法测定热导率。此时,试验片使用从热辐射陶瓷材料20切出为直径10mm和厚度1mm的材料。[0105](4)平均辐射率[0106]就平均辐射率而言,通过使用辐射率测定装置测定3μm以上且25μm以下的波长区域中的各辐射率、计算全波长区域中的辐射率的平均值来求出。此时,试验片使用从热辐射陶瓷材料20切出为长20mm、宽20mm以及厚2mm的材料。[0107]图5是表示实施例1至8及比较例1至3中的散热构件的原料、热辐射陶瓷材料及特性的一例的图。在原料的项目中,示出构成粉末原料的氮化硅粉末、氮化硼粉末及烧结助剂的质量%与相对于粉末原料100质量份的分散剂、接合剂及水的质量份。在热辐射陶瓷材料20的项目中,示出氮化硅及氮化硼的总含量、氮化硅及氮化硼的质量比、热辐射陶瓷材料20的空隙率、以及金属氧化物层23的有无。在特性的项目中,示出上述4个评价项目的结果。4个评价项目是机械强度[mpa]、热导率[w/(m·k)]、3μm以上且25μm以下的波长区域中的热辐射陶瓷材料20的平均辐射率[%]及作为散热构件13的冷却性能、即投入20w的电力时的饱和温度[℃]。[0108]如图5中所示,实施例1至8的散热构件13具有平均辐射率为75%以上的高度。另外,投入20w的电力时的饱和温度落入从120℃到133℃的范围。实施例1至8的空隙率在12%至39%的范围内。机械强度在152mpa到309mpa的范围内。热导率在29w/(m·k)至51w/(m·k)的范围内。另外,在散热构件13具有金属氧化物层23的情况下,与不具有金属氧化物层23的情况相比,存在平均辐射率升高的倾向,其结果,与不具有金属氧化物层23的情况相比,存在投入20w的电力时的饱和温度降低的倾向。进而,就氮化硼粉末的质量相对于氮化硅粉末及氮化硼粉末的合计含量的比例为20质量%以上且30质量%以下的实施例1、3、5、6、7、8而言,即使与氮化硼粉末的质量相对于氮化硅粉末及氮化硼粉末的合计含量的比例为10质量%的实施例2相比,即使与为40质量%的实施例4相比,具有30w/(m·k)以上的热导率,且具有80%以上的平均辐射率,热导率及平均辐射率这两者均具有高的值。因此,在使与散热构件13的冷却性能相关的辐射率及热导率这两者提高的情况下,优选氮化硼粉末的质量相对于氮化硅粉末及氮化硼粉末的合计含量的比例为20质量%以上且30质量%以下。[0109]另一方面,比较例1、2的散热构件13的平均辐射率为65%左右,投入20w的电力时的饱和温度成为156℃至168℃的范围。认为这是因为如比较例1那样不含有氮化硼,或者如比较例2那样虽然含有氮化硼、但氮化硼的含量少。即,认为在si3n4:bn处于90:10至100:0的范围的情况下,平均辐射率与实施例1至8的情况相比降低,其结果,作为散热构件13的冷却性能降低。[0110]另外,比较例3的散热构件13的平均辐射率为80%左右,但投入20w的电力时的饱和温度为148℃,与实施例1-8的情况相比升高。认为这是因为,与实施例1至8的情况相比,bn的含量变多,与此相伴,空隙率提高至53%。即,发热体的热不会被高效地传递到散热构件13,热导率与实施例1至8的情况相比极端地降低。其结果,认为在比较例3中,作为散热构件13的冷却性能降低。另外,由于空隙率变大,因此机械强度也极端地降低,因此在作为散热构件13进行使用时,产生开裂或裂纹的可能性变高。[0111]如上所述,与比较例1至3相比,为了提高作为散热构件13的冷却性能,氮化硼粒子22的质量相对于构成散热构件13的热辐射陶瓷材料20的氮化硅粒子21和氮化硼粒子22的质量的比例为10质量%以上且40质量%以下。另外,若参照实施例1至8及比较例1至3的结果,则在200℃以下的温度,3μm以上且25μm以下的波长区域中的平均辐射率为70%以上时,能够提高作为散热构件13的冷却性能。另外,此时的空隙率优选为10%以上且40%以下。进而,在使用氧化钇粉末等稀土氧化物作为烧结助剂的情况下,稀土氧化物为3质量%以上且20质量%以下即可。根据这样的条件,能够提供平均辐射率高、冷却性能优异的散热构件13。[0112]以上的实施方式所示的构成表示本公开的内容的一例,也可以与其他公知的技术组合,在不脱离本公开的主旨的范围内,也可以省略、变更构成的一部分。[0113]附图标记的说明[0114]1电气电子设备、10壳体、11基板、12发热构件、13散热构件、20热辐射陶瓷材料、21氮化硅粒子、22氮化硼粒子、23金属氧化物层、25涂层、26粘结剂、30基材。









图片声明:本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明:本文中引用的各种信息及资料(包括但不限于文字、数据、图表及超链接等)均来源于该信息及资料的相关主体(包括但不限于公司、媒体、协会等机构)的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理!本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明:我们致力于保护作者版权,注重分享,被刊用文章因无法核实真实出处,未能及时与作者取得联系,或有版权异议的,请联系管理员,我们会立即处理,本文部分文字与图片资源来自于网络,部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请立即通知我们,情况属实,我们会第一时间予以删除,并同时向您表示歉意,谢谢!

相关内容 查看全部