WO2001048816A1

WO2001048816A1 - Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material

Info

Publication number: WO2001048816A1
Application number: PCT/JP2000/009133
Authority: WO
Inventors: Shuhei Ishikawa; Tsutomu Mitsui; Ken Suzuki; Nobuaki Nakayama; Hiroyuki Takeuchi; Seiji Yasui
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2001-07-05
Also published as: EP1160860A4; EP1160860B1; KR20020006666A; DE60045152D1; CN1345467A; KR20040053225A; CN1178297C; EP1160860A1; KR100460585B1; KR100522859B1; US6933531B1

Description

明細書ヒートシンク材及びその製造方法技術分野

本発明は、例えば I Cチップから発生する熱を効率よく放熱させるヒ' クを構成するためのヒートシンク材及びその製造方法に関する。背景技術

一般に、 I cチップにとって熱は大敵であり、内部温度が最大許容接合温度を超えないようにしなければならない。また、パワートランジスタや半導体整流素子等の半導体装置では、動作面積当たりの消費電力が大きいため、半導体装置のケース（パッケージ）やリードから放出される熱量だけでは、発生熱量を放出しきれず、装置の内部温度が上昇して熱破壊を引き起こすおそれがある。

この現象は、 C P Uを搭載した I Cチップにおいても同じであり、クロック周波数の向上に伴って動作時の発熱量が多くなり、放熱を考慮した熱設計が重要な事項となってきている。

前記熱破壊の防止等を考慮した熱設計においては、 I Cチップのケース（パッケージ）に放熱面積の大きいヒートシンクを固着することを加味した素子設計や実装設計が行われている。

前記ヒートシンク用の材料としては、一般に、熱伝導度の良好な銅やアルミ二ゥム等の金属材料が使用されている。

近時、 C P Uやメモリ等の I Cチップにおいては、低消費電力を目的とした低電力駆動を図りながらも、素子の高集積化と素子形成面積の拡大化に伴って I C チップ自体が大型化する傾向にある。 I Cチップが大型化すると、半導体基体 (シリコン基板や G a A s基板）とヒートシンクとの熱膨張の差によって生じる応力が大きくなり、 I Cチップの剥離現象や機械的破壊が生じるおそれがある。これを防止するためには、 I Cチップの低電力駆動の実現とヒートシンク材の改善が挙げられる。 I Cチップの低電力駆動は、現在、電源電圧として、従来から用いられてきた T T Lレベル（5 V) を脱して、 3 . 3 V以下のレベルが実用化されている。

一方、ヒートシンクの構成材料としては、単に熱伝導度を考えるのみでなく、半導体基体であるシリコンや G a A sと熱膨張率がほぼ一致し、しかも、熱伝導度の高い材料の選定が必要となってきている。

ヒートシンク材の改善に関しては、多種多様の報告があり、例えば窒化アルミニゥム（A 1 N) を使用した例や、 C u (銅） — W (タングステン）を用いた例などがある。 A 1 Nは、熱伝導性と熱膨張性のバランスに優れており、特に S i の熱膨張率とほぼ一致することから、半導体基体としてシリコン基板を用いた半導体装置のヒートシンク材として好適である。

また、じ11ー\¥は、 Wの低熱膨張性と C uの高熱伝導性を兼ね備えた複合材料であり、しかも、機械加工が容易であることから、複雑な形状を有するヒートシンクの構成材料として好適である。

また、他の例としては、 S i Cを主成分とするセラミック基材に金属 C uを 2 0〜4 0 V 0 1 %の割合で含有させたもの（従来例 1 ：特開平 8 _ 2 7 9 5 6 9 号公報参照）や、無機物質からなる粉末焼結多孔質体に C uを 5〜3 O w t %含浸させたもの（従来例 2 ：特開昭 5 9 - 2 2 8 7 4 2号公報参照）などが提案されている。

前記従来例 1に係るヒートシンク材は、 S i Cと金属 C uの圧粉体を成形してヒートシンクを作製するという粉体成形であるため、熱膨張率と熱伝導率はあくまでも理論的な値であり、実際の電子部品等で求められる熱膨張率と熱伝導率のバランスを得ることができないという問題がある。

従来例 2は、無機物質からなる粉末焼結多孔質体に含浸される C uの比率が低く、熱伝導度を高める上で限界が生じるおそれがある。

一方、カーボンと金属を組み合わせた複合材料が開発され、実用化されている力この複合材料は、金属を C uとした場合は、例えば放電加工用の電極として使用され、金属を P bとした場合は、例えば軸受部材として使用されており、ヒートシンク材として用途例が知られていない。

即ち、力一ボンと金属を組み合わせた複合材料において、熱伝導率の高いものでも 1 4 O WZmKであり、 I Cチップのヒートシンク材として必要な 1 6 0 W ノ mK以上を満足させることができないのが現状である。発明の開示

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、実際の電子部品（半導体装置を含む）等で求められる熱膨張率と熱伝導率とのバランスに適合した特性を得ることができるヒートシンク材を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、実際の電子部品（半導体装置を含む）等で求められる熱膨張率と熱伝導率とのバランスに適合した特性を有するヒートシンク材を容易に製造することができ、高品質のヒートシンクの生産性を向上させることができるヒートシンク材の製造方法を提供することにある。

本発明に係るヒートシンク材は、カーボン又はその同素体と、金属とを含み、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 1 6 0 WZmK以上であることを特徴とする。これにより、セラミック基板や半導体基板（シリコン、 G a A s ) 等と熱膨張率がほぼ一致し、熱伝導性のよいヒートシンク材を得ることができる。

また、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 1 8 O WZ mK以上であって、かつ、熱膨張率が 1 X 1 0— ⁶ 。 C〜 1 0 X 1 0— ⁶ であるヒートシンク材も得ることができる。

前記同素体としては、グラフアイトやダイヤモンドが好ましい。また、カーボン又はその同素体として、熱伝導率が 1 0 0 WZmK以上のものを使用することが好ましい。

そして、ヒートシンク材は、前記力一ボン又はその同素体を焼成してネットヮーク化することによって得られる多孔質焼結体に前記金属を含浸することにより構成することができる。

この場合、前記多孔質焼結体の気孔率が 1 Ο ν ο 1 %〜5 0 ν ο 1 %であって、平均気孔径が 0. 1 /zm〜200 zmであることが好ましく、前記カーボン又はその同素体と前記金属との体積率は、前記カーボン又はその同素体が 50 V o 1 %〜80 V o 1 %、金属が 50 vo l %〜20 v o l %の範囲であることが好ましい。

また、前記カーボン又はその同素体に、該カーボン又はその同素体を焼成した際の閉気孔率を低減させる添加物を添加させることが好ましい。この添加物としては、 S i C及び Z又は S iを挙げることができる。

ヒートシンク材は、前記カーボン又はその同素体の粉体に、水又は結合材を混合し、所定圧力下で成形された予備成形体に、前記金属が含浸されて構成されていてもよい。この場合、粉体の平均粉末粒度が 1 m〜2000 μπιであり、前記粉体が最小の長さをとる方向と、最大の長さをとる方向で、その長さの比が 1 ： 5以下であることが好ましい。この場合、強いネットワークはないものの、任意の形状を作ることができる。

また、前記カーボン又はその同素体と前記金属との体積率が、前記カーボン又はその同素体が 20 V ο 1 %〜 80 V ο 1 %、金属が 80 ν ο 1 %〜20 ν ο 1 %の範囲であることが好ましい。

また、ヒートシンク材は、前記金属が溶解した液体状態又は固液共存状態に、前記カーボン又はその同素体の粉体を混合し、铸造成形されて構成されていてもよい。

なお、作製されたヒートシンク材の閉気孔率は 12 vo 1 %以下であることが好ましい。

前記金属に、界面の濡れ性改善のための元素が添加されていることが好ましい。この添加元素としては、 Te、 B i、 Pb、 Sn、 S e、 L i、 S b、 T l、 C a、 Cd、 N iから選択された 1種以上を採用することができる。特に、 N iは、カーボンを溶解しやすく含浸しやすいという効果がある。

前記金属に、前記カーボン又はその同素体との反応性を向上させるための元素を添加することが好ましい。この添加元素としては、 Nb、 C r、 Z ]：、 B e、 T i、 Ta、 V、 B、 Mnから選択された 1種以上を採用することができる。前記金属に、湯流れ性を向上させるため、固相ノ液相の温度範囲が 3 0 以上、望ましくは 5 O t:以上の元素を添加することが好ましい。これにより、含浸の際のばらつきを低減することができるとともに、残留気孔が減少し強度の向上を図ることができる。なお、含浸圧力を上昇させても同様の効果を得ることができる。この添加元素としては、 S n、 P、 S i、 M gから選択された 1種以上を採用することができる。また、前記金属に、前記融点を低減させるための元素を添加することが好ましい。この添加元素としては、例えば Z nなどがある。

前記金属に、熱伝導率を向上させるための元素が添加されていることが好ましレこの場合、前記金属に、前記熱伝導率を向上させるための元素を添加し、熱処理、加工及びカーボンとの反応後、偏析等によって得られる合金の熱伝導率が 1 O WZmK以上であるとよい。望ましくは 2 O WZmK以上、さらに望ましくは 4 O WZmK以上、最も望ましくは 6 O WZmK以上であることが好ましい。熱処理による効果は、添加元素の時効や焼鈍、加工の組合わせにより熱伝導率が向上することが知られており、この効果を利用したものである。また、カーボンとの反応により銅、アルミ、銀中の添加元素は減少し、熱伝導率が向上することも知られている。さらに、含浸金属が凝固する際に偏析等により添加元素が表面などに析出し、全体での熱伝導率が向上することも知られているので、これらの効果も利用することができる。

前記ヒートシンク材は、前記カーボン又はその同素体の粉体と前記金属の粉体とを混合し、所定圧力下で成形することでも構成することができる。この場合、前記カーボン又はその同素体の粉体と前記金属の粉体の平均粉末粒度が 1 m〜 5 0 0 mであることが好ましい。

前記ヒートシンク材は、前記カーボン又はその同素体の粉砕裁断材と前記金属の粉体とを混合し、所定温度、所定圧力下で成形することでも構成することができる。

そして、上述のように成形によってヒートシンク材を構成する場合においては、前記カーボン又はその同素体と前記金属との体積率が、前記カーボン又はその同素体が 2 0 v o l %〜6 0 v o l %の範囲、金属が 8 0 v o 1 %〜4 0 v o 1 % の範囲であることが好ましい。これにより、熱伝導率が 20 OW/mK以上であつて、かつ、熱膨張率が 3 X 10— ⁶Z 〜 14 X 10_⁶ であるヒートシンク材を得ることができる。

この場合、前記カーボン又はその同素体に、成形後の再焼成を可能とする添加物を添加させることが好ましい。この添加物としては、 3 1じ及び又は5 1を挙げることができる。

前記金属に、界面の濡れ性改善のための低融点金属が添加されていることが好ましい。この低融点金属としては、 Te、 B i、 Pb、 Sn、 S e、 L i、 S b、 S e、 T l、 Ca、 Cd、 N iから選択された 1種以上を採用することができる。前記金属に、前記カーボン又はその同素体との反応性を向上させるための元素が添加されていることが好ましい。この添加元素としては、 Nb、 C r、 Z r、 Be、 T i、 Ta、 V、 B、 M nから選択された 1種以上を採用することができる。

前記金属に、湯流れ性を向上させるため、固相 Z液相の温度範囲が 30で以上の元素、望ましくは 50 以上の元素を添加することが好ましい。これにより、含浸の際のばらつきを低減することができるとともに、残留気孔が減少し強度の向上を図ることができる。なお、含浸圧力を上昇させても同様の効果を得ることができる。この添加元素としては、 Sn、 P、 S i、 Mgから選択された 1種以上を採用することができる。また、前記金属に、前記融点を低減させるための元素を添加することが好ましい。この添加元素としては、例えば Znなどがある。そして、少なくとも前記カーボン又はその同素体と添加元素との反応によって、前記カーボン又はその同素体の表面にカーバイド層が形成されていてもよい。この場合、前記添加元素としては、 T i、 W、 Mo、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 T a、 V、 B、 Mnから選択された 1種以上を採用することができる。

また、前記カーボン又はその同素体と組み合わされる前記金属としては、導電率の高い金属である C u、 A l、 A gから選択された少なくとも 1種を採用することができる。

また、本発明は、最小の熱伝導率をとる方向と、最大の熱伝導率をとる方向で、熱伝導率の比が 1 ： 5以下である。これにより、熱伝導率がほとんど等方性に近い特性を有するため、熱の拡散が良好でありヒートシンクとして使用する場合に好適である。また、設置方向をいちいち考慮する必要がなく、実装面で有利となる。

次に、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体を焼成してネットワーク化することによって多孔質焼結体を作製する焼成工程と、金属を前記多孔質焼結体中に含浸させる含浸工程と、少なくとも前記金属が含浸された前記多孔質焼結体を冷却する冷却工程とを有することを特徴とする。

これにより、セラミック基板や半導体基板（シリコン、 G a A s ) 等と熱膨張率がほぼ一致し、熱伝導性のよいヒートシンク材を容易に製造することができ、高品質のヒートシンクの生産性を向上させることができる。

そして、前記焼成工程は、容器内に前記カーボン又はその同素体を入れ、該容器内を加熱することにより、前記カーボン又はその同素体による多孔質焼結体を作製するようにしてもよい。

また、前記含浸工程は、容器内に入れられた前記金属の溶湯に前記多孔質焼結体を浸漬し、前記容器内に含浸用ガスを導入して前記容器内を加圧することにより、前記溶湯を多孔質焼結体中に含浸させるようにしてもよい。この場合、前記加圧力としては、前記力一ボン又はその同素体による多孔質焼結体の圧縮強度の 4〜5倍以下であること、あるいは 1 . 0 1〜2 0 2 M P a ( 1 0〜2 0 0 0気圧）であることが好ましい。この場合の冷却工程として、前記容器内の前記含浸用ガスを抜き、速やかに冷却用ガスを導入して前記容器内を冷却するようにしてちょい。

他の製造方法としては、次の方法が挙げられる。即ち、前記焼成工程として、ケース内に前記カーボン又はその同素体を収容する工程と、前記ケース内を予熱して、前記カーボン又はその同素体による多孔質焼結体を作製する工程とを有し、前記含浸工程として、プレス機の金型に前記ケースを収容する工程と、前記ケース内に前記金属の溶湯を注湯する工程と、前記プレス機のパンチで前記溶湯を押し下げ圧入して前記ケース内の前記多孔質焼結体中に前記溶湯を含浸させる工程とを有することである。

この場合、前記パンチによる圧入時の圧力を、前記カーボン又はその同素体による多孔質焼結体の圧縮強度の 4〜 5倍以下であること、あるいは 1 . 0 1〜2 0 2 M P a ( 1 0〜2 0 0 0気圧）とすることが好ましい。また、前記金型として、前記多孔質焼結体に残存するガスを抜くためのガス抜き孔、又は、ガスを抜くための隙間部が形成された金型を用いることが好ましい。

また、前記冷却工程は、前記多孔質焼結体に前記金属が含浸された前記ヒートシンク材を、冷却ガスの吹き付けもしくは冷却水が供給されている冷却ゾーン又は冷却用金型で冷却するようにしてもよい。

本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体の粉体に、水又は結合材を混合する工程と、前記混合物を所定圧力下で予備成形体を成形する工程と、金属を前記予備成形体中に含浸させる含浸工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、金属が溶解した液体状態又は固液共存状態に、カーボン又はその同素体の粉体を混合する工程と、前記混合物を铸造成形する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体の粉体と金属の粉体とを混合する混合工程と、前記混合物をホットプレス機の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体の粉体と金属の粉体とを混合する混合工程と、前記混合物を予備成形して予備成形体とする予備成形工程と、前記予備成形体をホットプレス機の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体の粉砕裁断材料と金属の粉体とを混合し、予備成形して混合物を作製する混合工程と、前記混合物をホットプレス機の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るヒートシンク材の製造方法は、カーボン又はその同素体の粉砕裁断材料と金属の粉体とを混合する混合工程と、前記混合物を予備成形して予備成形体とする予備成形工程と、前記予備成形体をホットプレス機の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とする。

これらの製造方法において、前記所定温度は、前記金属における融点の一 1 0 〜一 5 0でが好ましく、前記所定圧力は、 1 0 . 1 3〜： L 0 1 . 3 2 M P a ( 1 0 0〜： I 0 0 0気圧）が好ましい。

また、これらの製造方法において、加圧工程後に、前記ヒートシンク材を前記金属における融点以上まで加熱するようにしてもよい。

さらに、前記金属は、 C u、 Aし A gから選択された少なくとも 1種であつてもよい。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施の形態に係るヒートシンク材の構成を示す斜視図である。図 2 Aは、第 1の製造方法で使用される高圧容器の正面を一部破断して示す図である。

図 2 Bは、前記高圧容器の側面を一部破断して示す図である。

図 3は、第 1の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 4は、第 1の製造方法の第 1の変形例を示す工程プロック図である。

図 5は、第 1の製造方法の第 2の変形例を示す工程プロック図である。

図 6は、第 2の製造方法で使用される炉を示す構成図である。

図 7は、第 2の製造方法で使用されるプレス機を示す構成図である。

図 8は、第 2の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 9は、第 2の実施の形態に係るヒートシンク材の構成を示す斜視図である。図 1 0は、第 3の製造方法で使用される予備成形機を示す構成図である。図 1 1は、第 3の製造方法で使用されるホットプレス機を示す構成図である。図 1 2は、第 3の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 1 3は、第 4の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 1 4は、第 4の製造方法で使用されるホットプレス機を示す構成図である。図 1 5は、第 3の実施の形態に係るヒートシンク材の構成を示す斜視図である _c 図 1 6は、第 5の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 1 7は、第 5の製造方法に係るヒートシンク材の特性を示す図表である。図 1 8は、第 6の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 1 9は、カーボン Pにおける実験例の結果を示す図表である。

図 2 0は、カーボン Mにおける実験例の結果を示す図表である。

図 2 1は、カーボン Nにおける実験例の結果を示す図表である。

図 2 2は、カーボン P、 M、 Nの特性を示す図表である。

図 2 3は、実験結果のうち、金型プレスによる場合とガス加圧による場合の各代表例を抽出して示す図表である。

図 2 4は、含浸圧力に対する気孔率及び密度の変化を示す特性図である。

図 2 5は、各ロットの測定密度と密度平均との関係を示す特性図である。

図 2 6は、含浸圧力に対する熱伝導率の変化を示す特性図である。

図 2 7は、含浸圧力に対する圧縮強度の変化を示す特性図である。

図 2 8は、含浸圧力に対する密度の変化を示す特性図である。

図 2 9は、含浸圧力に対する熱伝導率の変化を示す特性図である。

図 3 0は、 S i Cの気孔率、気孔径、 N iめっきの有無、 S i含浸の有無、含浸温度、加圧力、加圧時間、冷却速度を適宜変えたときの S i C Z C uの反応状況と C uの含浸状況の違いを示す表図である。

図 3 1は、含浸圧力に対する残留気孔の変化を示す特性図である。

図 3 2は、添加元素に対する残留気孔の変化を示す特性図である。

図 3 3は、第 7の製造方法に使用されるホットプレス機を示す概略構成図である。

図 3 4は、第 7の製造方法を示す工程ブロック図である。

図 3 5 Aは、パッキン部材を示す平面図である。図 35 Bは、図 35 Aにおける XX I VB-XX I VB線上の断面図である。図 36は、第 7の製造方法に使用されるホットプレス機の他の例を示す概略構成図である。

図 37は、第 7の製造方法の変形例に使用されるホットプレス機を示す概略構成図である。

図 38は、第 7の製造方法の変形例を示す工程ブロック図である。

図 39は、第 8の製造方法に使用されるホットプレス機を示す概略構成図である。

図 40は、第 8の製造方法を示す工程ブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係るヒートシンク材及びその製造方法の実施の形態例を図 1〜図 40を参照しながら説明する。

第 1の実施の形態に係るヒートシンク材 1 OAは、図 1に示すように、カーボン又はその同素体を焼成してネットワーク化することによって得られる多孔質焼結体 12に金属 14が含浸されて構成されている。

この場合、前記力一ボン又はその同素体として、熱伝導率が 10 OW/mK以上、望ましくは 15 OWZmK以上（気孔がない状態での推定値）、さらに望ましくは 20 OWZmK以上（気孔がない状態での推定値）のものを使用することが好ましい。

本例では、熱伝導率が 10 OWZmK以上のグラフアイ卜で構成された多孔質焼結体 12の開気孔部に銅を含浸させたヒートシンク材を示す。含浸する金属 1 4としては、銅のほかに、アルミニウムや銀を使用することができる。

また、多孔質焼結体 12と金属 14との体積率は、多孔質焼結体 12が 50 v o 1 %〜80 ν ο 1 %、金属 14が 50 ν ο 1 %〜20 ν ο 1 %の範囲としている。これにより、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 1 80〜22 OWZmK以上であって、かつ、熱膨張率が 1 X 10— ⁶Zt：〜 1 0 X 1 o_⁶/t:であるヒートシンク材を得ることができる。前記多孔質焼結体 12の気孔率としては、 10 vo l %〜50 v o l %であることが望ましい。気孔率が 10 vo 1 %以下では、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の 18 OWZmK (室温）の熱伝導率を得ることができず、 5 0 vo 1 %を超えると多孔質焼結体 12の強度が低下し、熱膨張率を 15. 0 X 10—⁶ 以下に抑えることができないからである。

前記多孔質焼結体 12の平均開気孔径（気孔径）の値としては、 0. 1〜20 0 tmが望ましい。前記気孔径が 0. l //m未満であると、開気孔内に金属 14 を含浸することが困難になり、熱伝導率が低下する。一方、前記気孔径が 200 mを超えると、多孔質焼結体 12の強度が低下し、熱膨張率を低く抑えることができない。

前記多孔質焼結体 12の平均開気孔に関する分布（気孔分布）としては、 0. 5〜50 に 90 V o 1 %以上分布することが好ましい。 0. 5〜50 j mの気孔が 90 V o 1 %以上分布していない場合は、金属 14が含浸していない開気孔が増え、熱伝導率が低下する可能性がある。

また、多孔質焼結体 12に金属 14を含浸して得たヒートシンク材 1 OAの閉気孔率としては、 12 V o 1 %以下であることが好ましい。 5 vo l %を超えると、熱伝導率が低下する可能性があるからである。

なお、前記気孔率、気孔径及び気孔分布の測定には、株式会社島津製作所製の自動ポロシメ一夕（商品名「オートポア 9200」）を使用した。

この第 1の実施の形態に係るヒートシンク材 1 OAにおいて、前記グラフアイ卜に、該グラフアイトを焼成した際の閉気孔率を低減させる添加物を添加させることが好ましい。この添加物としては、 S i C及び Z又は S iを挙げることができる。これにより、焼成時の閉気孔（クローズドポア）を減少させることができ、多孔質焼結体 12に対する金属 14の含浸率を向上させることができる。

また、グラフアイト中に、該グラフアイトと反応する元素を添加するようにしてもよい。この添加元素としては、 T i、 W、 Mo、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 Ta、 V、 B、 Mnから選択された 1種以上を挙げることができる。これにより、卜の焼成時に、該グラフアイトの表面（開気孔の表面を含む）に反応層（カーバイド層）が形成され、グラフアイトの開気孔に含浸される金属 14との濡れ性が改善し、低圧での含浸が可能になり、しかも、微細開気孔への含浸も可能になる。

一方、多孔質焼結体 1 2に含浸される金属 14に、 Te、 B i、 P b、 S n、 S e、： L i、 S b、 Tし C a、 Cd、 N iから選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、多孔質焼結体 1 2と金属 14との界面の濡れ性が改善され、多孔質焼結体 1 2の開気孔内に金属 14が入り易くなる。特に、 N i は、カーボンを溶解しやすく含浸しやすいという効果がある。

また、多孔質焼結体 1 2に含浸される金属 14に、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 T i、 Ta、 V、 B、 Mnから選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、グラフアイトと金属との反応性が向上し、開気孔内においてグラフアイ卜と金属とが密着し易くなり、閉気孔の発生を抑制することができる。また、多孔質焼結体 1 2に含浸される金属 14に、湯流れ性を向上させるとともに残留気孔が減少するため、固相 Z液相の温度範囲が 30°C以上、望ましくは 50で以上の元素、例えば S n、 P、 S i、 Mgから選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、含浸の際のばらつきを低減することができるとともに、残留気孔が減少し強度の向上を図ることができる。なお、含浸圧力を上昇させても同様の効果を得ることができる。また、前記金属 14に、融点を低減させるための元素を添加することが好ましい。この添加元素としては、例えば Z nなどがある。

次に、この第 1の実施の形態に係るヒートシンク材 1 OAを製造するためのいくつかの方法を図 2 A〜図 8を参照しながら説明する。

第 1の実施の形態に係るヒートシンク材 10 Aを製造するための第 1及び第 2 の製造方法は共に、グラフアイトを焼成してネットワーク化することによって多孔質焼結体 1 2を作製する焼成工程と、金属 14を前記多孔質焼結体 1 2中に含浸させる含浸工程とを有する。

そして、第 1の製造方法は、具体的には図 2 A及び図 2 Bにその一例を示すように、高圧容器 30を使用することによって行われる。この高圧容器 30は、角筒状の筐体 3 2における両側板 3 4及び 3 6のほぼ中央部分にそれぞれ回転軸 3 8が設けられて、該回転軸 3 8を中心として筐体 3 2自体が回転できるようになつている。

筐体 3 2内には、耐火容器 4 0と該耐火容器 4 0を加熱するためのヒー夕 4 2 が設けられている。耐火容器 4 0は、中空部 4 4を有する角筒状の形状を有し、 1つの側面における高さ方向中央部分に中空部 4 4に連通する開口 4 6が設けられている。中空部 4 4のうち、開口 4 6を中心として一方の中空部（以下、第 1 室 4 4 aと記す）には、含浸材料である金属 1 4の塊、あるいは金属 1 4の溶融金属が収容されるようになっている。

他方の中空部（以下、第 2室 4 4 bと記す）は、被含浸試料である多孔質焼結体 1 2が複数取り付けられるようになつており、第 2室 4 4 bが上方に位置しても、多孔質焼結体 1 2が落下しないように多孔質焼結体 1 2の支持機構が設けられている。なお、ヒー夕 4 2は、 3 0 O M P aの高圧力下でも破壊されない構造とされている。

また、前記高圧容器 3 0には、真空引きのための吸気管 4 8と、高圧力付与のためのガス及び冷却用ガスの導入管 5 0及び導出管 5 2が設けられている。

次に、前記高圧容器 3 0を用いた第 1の製造方法について図 3を参照しながら説明する。

まず、ステップ S 1において、グラフアイトを棒状に成形する工程、ピッチ (コールタールの一種）を含浸させる工程及び加熱焼成する工程を経てグラファィトによる多孔質焼結体 1 2を作製する。

グラフアイトを棒状に成形するには、グラフアイト粉体にピッチを混合して、 1 5 0 °C程度の雰囲気中で押しだし成形を行って棒状（Φ 1 0 0〜Φ 6 0 0、長さ 3 0 0 0 mm程度）のグラフアイトを得る。このままの状態のグラフアイトは、気孔が多くしかも熱伝導率が低い。

次に、グラフアイトの気孔を減少させるために真空脱気を行い、その真空中でピッチを含浸させる。そして、 1 0 0 o t程度で焼成しさらにピッチを含浸する工程を 3回程度繰り返す。そして、熱伝導率を向上させるために 3 0 0 0 程度の炉の中でグラフアイトを加熱焼成する。このとき、グラフアイトが燃焼することを防止するために炉をカーボン粉末でカバーするとともに、グラフアイト自身もカーボン粉末でカバーしておく。また、このグラフアイトを加熱する工程は、グラフアイトに直接通電することにより加熱焼成してもよい。

このようにすることで、多孔質焼結体 1 2が得られるが、最終製品の形状によつてはさらに予備加工をしておくことが望ましい。

その後、ステップ S 2において、高圧容器 3 0を初期状態にして、高圧容器 3 0内に設けられている耐火容器 4 0の第 1室 4 4 aを下方に位置させる。

その後、多孔質焼結体 1 2と金属 1 4の塊を高圧容器 3 0の耐火容器 4 0内に入れ、金属 1 4の塊を耐火容器 4 0の第 1室 4 4 a内に配置し、多孔質焼結体 1 2を第 2室 4 4 bにセットする（ステップ S 3 ) 。このとき予め多孔質焼結体 1 2を予熱しておくことが好ましい。予熱を行うには、多孔質焼結体 1 2をカーボンケースに収納するか又は断熱材にて覆った状態で予熱を行い、所定の温度に達したらケースに収納するか又は断熱材にて覆った状態のままで上記のとおり第 2 室 4 4 bにセッ卜する。

その後、高圧容器 3 0 (及び耐火容器 4 0 ) を密封した後、吸気管 4 8を通じて高圧容器 3 0内の真空引きを行って該高圧容器 3 0内を負圧状態にする（ステップ S 4 ) 。

その後、ヒータ 4 2に通電して第 1室 4 4 aの金属 1 4を加熱溶解する（ステップ S 5 ) 。以下の説明では、加熱溶解された金属 1 4を便宜的に「溶融金属 1 4」とも記す。

その後、第 1室 4 4 a内の溶融金属 1 4が所定温度に達した段階で、高圧容器 3 0を 1 8 0度転回させる（ステップ S 6 ) 。この転回動作によって、第 1室 4 4 aが上方に位置することから、第 1室 4 4 a内の溶融金属 1 4は、自重によつて下方に位置する第 2室 4 4 b内に落下し、この段階で、溶融金属 1 4に多孔質焼結体 1 2が浸された状態となる。

その後、ガス導入管 5 0を通じて高圧容器 3 0内に含浸用ガスを導入して、該高圧容器 3 0内を加圧する（ステップ S 7 ) 。この加圧処理によって、前記溶融金属 1 4は多孔質焼結体 1 2の開気孔部中に含浸することとなる。

この含浸工程が終了した時点で直ちに冷却工程に移行する。この冷却工程は、まず、前記高圧容器 3 0を再び 1 8 0度転回させる（ステップ S 8 ) 。この転回動作によって、第 1室 4 4 aが下方に位置することから、第 2室 4 4 b内の溶融金属 1 4は、再び第 1室 4 4 a内に落下することになる。

前記ステップ S 7での加圧処理（含浸処理）によって、溶融金属 1 4の一部が多孔質焼結体 1 2の開気孔中に含浸されていることから、下方に位置する第 1室 4 4 aに落下する溶融金属 1 4は多孔質焼結体 1 2に含浸されなかった残存溶融金属である。残存溶融金属が第 1室 4 4 a内に落下した段階で、第 2室 4 4 bには溶融金属 1 4が含浸された多孔質焼結体 1 2が残ることとなる。

その後、ガス導出管 5 2を通じて高圧容器 3 0内の含浸用ガスを排気すると同時に、ガス導入管 5 0を通じて冷却用ガスを高圧容器 3 0内に導入する（ステツプ S 9 ) 。この含浸用ガスの排気と冷却用ガスの導入によって、冷却用ガスが高圧容器 3 0内を満遍なく循環し、高圧容器 3 0は急速に冷却される。この速やかなる冷却によって、前記多孔質焼結体 1 2に含浸された溶融金属 1 4が、急速に金属 1 4の塊に固化して体積が膨張することから、含浸された金属 1 4は多孔質焼結体 1 2に強固に保持される。

他の冷却工程としては、図 3において一点鎖線の枠内に示すように、前記ステップ S 8での処理が終了した段階で、高圧容器 3 0、あるいは溶融金属 1 4が含浸された多孔質焼結体 1 2を冷却ゾーンに搬送し、冷却ゾーンに設置されている冷やし金に接触させる方法がある（ステップ S 1 0参照）。

この冷やし金への接触によって多孔質焼結体 1 2は急速に冷却されることになる。この冷却過程においては、多孔質焼結体 1 2に冷却ガスを吹き付けたり、冷やし金を水冷しながら行うようにしてもよく、特に、押湯効果を考えて冷却した方が好ましい。

このように、第 1の製造方法の各工程を踏むことにより、グラフアイトによる多孔質焼結体 1 2への金属 1 4の含浸処理を容易に行うことができ、しかも、多孔質焼結体 12への金属 14の含浸率を向上させることができ、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 180〜22 OWZmK以上であつて、かつ、熱膨張率が 1 X 10— ⁶Z：〜 10 X 10— ⁶z :であるヒートシンク材 1 OAを容易に得ることができる。

ただし、後述する多孔質焼結体に S i Cを採用する場合は、室温から 200°C までの平均熱膨張率が 4. 0 X 10— ⁶ノで〜 9. 0 X 1 0 _⁶Z°Cで、かつ直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 16 OW/mK (室温）以上、好ましくは 18 OW/mK以上であるヒートシンク材を得ることができる。前記ステップ S 5において、ヒー夕 42に通電して第 1室 44 aの金属 14を加熱溶解する場合に、ステップ S 6に移行する所定温度（加熱温度）は、金属 1 4の融点より 3 Ot：〜 250で高い温度がよく、好ましくは前記融点より 5 Ot: 〜200で高い温度が望ましい。この場合、高圧容器 30内を 1 X 10— ³T o r r以下の真空中にしておくことが好ましい。

また、前記ステップ S 7において、高圧容器 30内に含浸用ガスを導入することによって高圧容器 30に付与する圧力としては、 0. 98 MP a以上、 202 MP a以下とする。この場合、 4. 9MP a以上、 202 M P a以下が好ましく、より好ましくは 9. 8MP a以上、 202MP以下であるとよい。

この圧力は、高圧である方が含浸率の向上、冷却能力の向上の観点から好ましい。しかし、圧力が高すぎるとグラフアイトの破損を生じやすくなり、また、高圧に耐えうる設備のコストが高くなるので、これらの要素を勘案して圧力を選択する。

また、高圧容器 30への圧力の付与時間は 1秒以上、 60秒以下がよく、望ましくは 1秒以上、 30秒以下が好ましい。

なお、多孔質焼結体 20の気孔としては、上述したように、平均直径が 0. 5 m〜 50 mのものが 90 v o 1 %以上存在し、かつ、気孔率が 10 v o 1 % 〜50 v o 1 %であることが望ましい。

ただし、後述する多孔質焼結体に S i Cを採用する場合は、平均直径が 5 zm 〜 50 mのものが 90 %以上存在し、かつ、気孔率が 20 V o 1 %〜70 ν ο 1 %であることが望ましい。

一方、冷却工程における冷却速度は、含浸時の温度から 800 までの期間において、ー400 ノ時間以上とすることが好ましく、より好ましくは一 80 0で時間以上が望ましい。

前記ステップ S 7において、高圧容器 30に付与する圧力は、多孔質焼結体 1 2の開気孔部に金属 14を完全に含浸させるために必要な圧力である。この場合、多孔質焼結体 12に金属 14が含浸されていない開気孔が残存すると、熱伝導性を著しく阻害するため、高い圧力を付与することが必要となる。

この圧力はその概略をヮッシュバーン（Washburn) の式によって推定できるが、気孔径が小さいほど大きな力を必要とする。この式に従えば、 0.

のとき 39. 2MP a、 1. 0 /ηιφのとき 3. 92MP a、 Ι Ο ΙΏΦのとき 0. 392ΜΡ aの圧力が適当である。しかしながら、実際は平均気孔径が 0. Ι ζπιφの材料は 0. 0 1 πιφ以下の気孔も存在する（図 3 1及び図 32参照）ためにより大きい圧力が必要になる。具体的には 0. 0 1 m(Mこは 3 9 2 MP aが必要である。

なお、グラフアイ卜への添加元素や金属への添加元素の好ましい例については、すでに述べたのでここではその説明を省略する。

次に、第 1の製造方法のいくつかの変形例を図 4及び図 5を参照しながら説明する。

第 1の変形例は、図 4に示すように、まず、グラフアイトを焼成して、グラフアイトによる多孔質焼結体 12を作製する（ステップ S 101) 。高圧容器 30 を初期状態にして、高圧容器 30内に設けられている耐火容器 40の第 1室 44 aを下方に位置させる（ステップ S 102) 。

その後、多孔質焼結体 1 2を第 2室 44 bにセットし、予め溶融された金属 (溶融金属） 14を第 1室 44 a内に流し込む（ステップ S 103) 。

その後、第 1室 44 a内の溶融金属 14が所定温度に達した段階で、高圧容器 30を 180度転回させる（ステップ S 104) 。この転回動作によって、第 1 室 44 a内の溶融金属 14が下方に位置する第 2室 44 bに落下し、この段階で、溶融金属 1 4に多孔質焼結体 1 2が含浸された状態となる。

その後、ガス導入管 5 0を通じて高圧容器 3 0内に含浸用ガスを導入して、該高圧容器 3 0内を加圧する（ステップ S 1 0 5 ) 。この加圧処理によって、前記溶融金属 1 4は多孔質焼結体 1 2の開気孔部中に含浸することとなる。

次に、第 2の変形例について図 5を参照しながら説明する。この第 2の変形例に係る含浸工程は、高圧容器 3 0内に設置されている耐火容器 4 0の内部中央部分に、多孔質セラミック材からなる仕切板（図示せず）が設けられた高圧容器 3 0を用いる。耐火容器 4 0内は、前記仕切板によって第 1室 4 4 aと第 2室 4 4 bとに仕切られることになる。

前記仕切板としては、気孔率が 4 0 V o 1 %〜9 0 ν ο 1 %で、かつ気孔径が 0 . 5 mm〜3 . 0 mmである多孔質セラミック材を用いることが望ましく、より好ましくは気孔率が 7 0 V o 1 %〜8 5 V o 1 %であり、かつ気孔径が 1 . 0 mm〜2 . 0 mmである多孔質セラミック材を用いることが望ましい。

そして、この第 2の変形例では、図 5に示すように、まず、グラフアイトを焼成して、グラフアイトによる多孔質焼結体 1 2を作製する（ステップ S 2 0 1 ) 。高圧容器 3 0を初期状態にして、高圧容器 3 0内に設けられている耐火容器 4 0 の第 1室 4 4 aを下方に、第 2室 4 4 bを上方に位置させる（ステップ S 2 0 2 ) 。

その後、多孔質焼結体 1 2と金属 1 4の塊を高圧容器 3 0の耐火容器 4 0内に入れ、金属 1 4の塊を上方に位置する第 2室 4 4 b内に配置し、多孔質焼結体 1 2を下方に位置する第 1室 4 4 aにセットする（ステップ S 2 0 3 ) 。

その後、高圧容器 3 0 (及び耐火容器 4 0 ) を密封した後、吸気管 4 8を通じて高圧容器 3 0内の真空引きを行って該高圧容器 3 0内を負圧状態にする（ステップ S 2 0 4 ) 。

その後、ヒータ 4 2に通電して第 2室 4 4 bの金属 1 4を加熱溶解する（ステップ S 2 0 5 ) 。前記溶融金属 1 4が所定温度に達した段階で、ガス導入管 5 0 を通じて高圧容器 3 0内に含浸用ガスを導入して、該高圧容器 3 0内を加圧する (ステップ S 2 0 6 ) 。この加圧処理によって、上方に位置する第 2室 4 4 b内の溶融金属 1 4は、仕切板を通過し、下方に位置する第 1室 4 4 a内の多孔質焼結体 1 2の開気孔部中に含浸されることになる。

次に、第 2の製造方法について図 6〜図 8を参照しながら説明する。この第 2 の製造方法では、図 6に示すように、グラフアイトを焼成して多孔質焼結体 1 2 を作製するための炉 6 0と、図 7に示すように、多孔質焼結体 1 2に金属 1 4を含浸させるためのプレス機 6 2が使用される。

炉 6 0は、図 6に示すように、一般にはグラフアイトを黒鉛化するために用いられるものであり、その内部にケース 7 0が収容可能な空間 7 2と、該空間 7 2 内に収容されたケース 7 0を加熱するためのヒー夕 7 4が設けられている。ケース 7 0はグラフアイト、セラミックス、セラペーパ（アルミナ等のセラミックスから構成される断熱材）等の材料から構成される。そして、このケース 7 0には、グラフアイトが収容される。

プレス機 6 2は、図 7に示すように、上部開口の凹部 8 0を有する金型 8 2と、凹部 8 0内に揷通可能とされ、かつ、凹部 8 0内の内容物を押し下げ圧入するパンチ 8 4とを有する。

次に、前記炉 6 0とプレス機 6 2を用いた第 2の製造方法について図 8を参照しながら説明する。

まず、ケース 7 0内にグラフアイトを入れ、該ケース 7 0を炉 6 0内に収容する（ステップ S 3 0 1 ) 。炉 6 0内の雰囲気を加熱して、グラフアイトを焼成し多孔質焼結体 1 2を作製する（ステップ S 3 0 2 ) 。

また、この工程においては、グラフアイトに対して電流を通電することにより 3 0 0 O t程度まで加熱して、多孔質焼結体 1 2を作製するようにしてもよい。その後、炉 6 0から多孔質焼結体 1 2をケース 7 0ごと取り出して、プレス機 6 2の凹部 8 0内に多孔質焼結体 1 2をケース 7 0ごと収容する（ステップ S 3 0 3 ) 。

次に、ケース 7 0内に金属 1 4の溶湯 8 6を注湯した後（ステップ S 3 0 4 ) 、パンチ 8 4を凹部 8 0内に挿通し、ケース 7 0内の前記溶湯 8 6を押し下げ圧入する（ステップ S 3 0 5 ) 。このパンチ 8 4の押圧処理によって、金属 1 4の溶湯 86は、多孔質焼結体 12の開気孔部中に含浸することとなる。

上述の第 2の製造方法において、前記パンチ 84による圧入時の圧力を 1. 0 l〜202MP a (10〜2000気圧）とすることが好ましい。また、図 7に示すように、ケース 70の底部や金型 82の底部に、多孔質焼結体 12に残存するガスを抜くためのガス抜き孔 88及び 90やガスを抜くための隙間部を形成するようにしてもよい。この場合、パンチ 84の圧入時に、多孔質焼結体 12に残存するガスがガス抜き孔 88及び 90を通して抜けるため、開気孔への溶湯 86 の含浸がスムーズに行われることになる。

このように、第 2の製造方法の各工程を踏むことにより、グラフアイトによる多孔質焼結体 12への金属 14の含浸処理を容易に行うことができ、しかも、多孔質焼結体 12への金属 14の含浸率を向上させることができ、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 180〜22 OWZmK以上であつて、かつ、熱膨張率が 1 X 10— ⁶/ ：〜 10 X 1 o_⁶/ :であるヒートシンク材 10 Aを容易に得ることができる。

上述の炉 60の代わりに、予熱を利用する炉を使用してもよい。この場合、予め圧粉した材料またはグラフアイトによる多孔質焼結体 12を予熱する。この処理によってネットワーク化しているグラフアイト（又は後述の S i C) に対して金属 14が含浸しやすくなる。予熱の温度は、溶湯 86と同程度の温度まで予熱することが望ましい。具体的には、溶湯 86が 1200で程度であるならば、グラファイトの予熱温度は 100 O ：〜 140 O :が望ましい。

次に、第 2の実施の形態に係るヒートシンク材 10 Bについて図 9を参照しながら説明する。

第 2の実施の形態に係るヒートシンク材 10Bは、図 9に示すように、カーボン又はその同素体の粉体 12 aと金属 14の粉体 14 aとを混合し、所定温度、所定圧力下で成形されて構成されている。

前記カーボン又はその同素体としては、熱伝導率が 10 OWZmK以上、望ましくは 150WZmK以上（気孔がない状態での推定値）、さらに望ましくは 2 O OW/mK以上（気孔がない状態での推定値）のものを使用することが好ましレ^ 特に、この第 2の実施の形態では、グラフアイトのほかに、ダイヤモンドを使用することができる。本例では、熱伝導率が 10 OW/mK以上のグラフアイ卜の粉体と銅の粉体を混合し、成形して構成されたヒートシンク材 10 Bを示す _c 前記金属 14としては、銅のほかに、アルミニウムや銀を使用することができる。また、この第 2の実施の形態に係るヒートシンク材 10 Bは、前記カーボン又はその同素体の粉碎裁断材（例えば炭素繊維の粉砕裁断材）と前記金属 14の粉体 14 aとを混合し、所定温度、所定圧力下で成形して構成することもできる。そして、前記所定温度としては、プレス型内での成形を考慮すると、前記金属 14における融点の一 10 ^ 50 が好ましく、前記所定圧力としては、 1 0. 13〜： L 01. 32MP a ( 100〜： L 000気圧）が好ましい。

また、前記カーボン又はその同素体の粉体 12 aと、金属 14の粉体 14 aの平均粉末粒度は、 1 zm〜500 mであることが好ましい。力一ボン又はその同素体と金属 14との体積率は、カーボン又はその同素体が 20 V o 1 %〜60 V o 1 %、金属 14が 80 V o 1 %〜40 V o 1 %の範囲としている。これにより、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 200〜 350 W/mK以上であって、かつ、熱膨張率が 3 X 1 0— ⁶ΖΤ〜 14 X 10— ⁶ であるヒートシンク材 10 Βを得ることができる。

この第 2の実施の形態に係るヒートシンク材 10Βにおいて、カーボン又はその同素体に、成形後の再焼成を可能とする添加物を添加させることが好ましい。この添加物としては、 S i C及びノ又は S iを挙げることができる。これにより、成形後において、前記金属 14の融点以上の温度での再焼成が可能となる。この場合、成形後に生じた粒同士が前記再焼成によって結合することになるため、熱伝導を阻害する粒界をほとんどなくすことができ、ヒートシンク材 10 Bの熱伝導率の向上を図ることができる。

また、カーボン又はその同素体中に、該カーボン又はその同素体と反応する元素を添加するようにしてもよい。この添加元素としては、 T i、 W、 Mo、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 Ta、 V、 B、 M nから選択された 1種以上を挙げることができる。これにより、成形時や再焼成時に、カーボン又はその同素体の表面に反応層（カーバイド層）が形成され、ヒートシンク材 10 Bの表面における粒同士の結合を向上させることができる。

一方、前記金属 14には、低融点金属、例えば Te、 B i、 Pb、 Sn、 S e、 L i、 S t>、 T l、 Ca、 Cd N iから選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、カーボン又はその同素体と金属 14との界面の濡れ性が改善され、熱伝導を阻害する粒界の発生を抑えることができる。なお、熱伝導の観点から、前記低融点金属は前記金属 14に固溶しないことが好ましい。

また、前記金属 14に、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 T i、 Ta、 V、 B、 Mn から選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、カーボン又はその同素体と金属 14との反応性が向上し、この場合も、成形時における粒界の発生を抑えることができる。

また、前記金属 14に、湯流れ性を向上させるとともに残留気孔を減少させるため、固相 Z液相の温度範囲が 30°C以上、望ましくは 5 Ot:以上の元素、例えば Sn、 P、 S し Mgから選択された 1種以上を添加することが好ましい。これにより、含浸の際のばらつきを低減することができるとともに、残留気孔が減少し強度の向上を図ることができる。なお、含浸圧力を上昇させても同様の効果を得ることができる。

また、前記金属 14に、融点を低減させるための元素を添加することが好ましい。この添加元素としては、例えば Znなどがある。

次に、この第 2の実施の形態に係るヒートシンク材 10Bを製造するためのいくつかの方法（第 3及び第 4の製造方法）を図 10〜図 14を参照しながら説明する。

まず、第 3の製造方法は、具体的には図 10及び図 1 1にその一例を示すように、予備成形機 100 (図 10参照）と、ホットプレス機 102 (図 1 1参照）を使用することによって行われる。

予備成形機 100は、図 10に示すように、上部開口の凹部 1 10を有する金型 1 12と、凹部 1 10内に揷通可能とされ、かつ、凹部 1 10内の内容物を押し下げ圧入するパンチ 1 14とを有する。ケース 70には、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 aと金属 1 4の粉体 1 4 aとを混合したもの、即ち、混合物 1 0 4が収容される。

ホットプレス機 1 0 2は、図 1 1に示すように、筒状の筐体 1 2 0内に、基台を兼ねる下パンチ 1 2 2と、該下パンチ 1 2 2上に固定された上面開口の黒鉛製の耐火容器 1 2 4と、該耐火容器 1 2 4内に上方から進退自在とされた上パンチ 1 2 6と、前記耐火容器 1 2 4を加熱するためのヒータ 1 2 8が設けられている。耐火容器 1 2 4には、前記予備成形機 1 0 0で成形された混合物 1 0 4の予備成形体 1 0 6が収容される。なお、このホットプレス機 1 0 2には、真空引きのための吸気管 1 3 0が設けられている。

下パンチ 1 2 2の内部には、耐火容器 1 2 4内を加熱するための加熱用流体や耐火容器 1 2 4内を冷却するための冷却用流体を流通させる通路 1 3 2が設けられている。

そして、第 3の製造方法は、図 1 2に示す工程を踏むことにより行われる。まず、ケース 7 0内にカーボン又はその同素体の粉体 1 2 aと金属 1 4の粉体 1 4 aとを入れて混合して混合物 1 0 4を得た後（ステップ S 4 0 1 ) 、該混合物 1 0 4が入ったケース 7 0を予備成形機 1 0 0における金型 1 1 2の凹部 1 1 0内に収容する（ステップ S 4 0 2 ) 。その後、パンチ 1 1 4を凹部 1 1 0内に圧入して混合物 1 0 4を予備成形して予備成形体 1 0 6を成形する（ステップ S 4 0

3 ) 。

次に、金型 1 1 2から予備成形体 1 0 6を取り出して、該予備成形体 1 0 6をホットプレス機 1 0 2における耐火容器 1 2 4内に収容する（ステップ S 4 0

4 ) 。耐火容器 1 2 4を密封した後、吸気管 1 3 0を通じて耐火容器 1 2 4内の真空引きを行って該耐火容器 1 2 4内を負圧状態にする（ステップ S 4 0 5 ) 。その後、ヒータ 1 2 8に通電して、耐火容器 1 2 4内の温度を金属 1 4の融点の一 l O :〜― 5 0 にする（ステップ S 4 0 6 ) 。

所定温度に達した段階で、上パンチ 1 2 6を下方に移動させて、予備成形体 1 0 6を加圧してヒートシンク材 1 0 Bを得る（ステップ S 4 0 7 ) 。その後、加ェ工程等を経ることによって実際のヒートシンク材 1 0 Bとして使用される。但し、カーボン又はその同素体と金属 14との結合力を高める元素が添加されている場合には、前記加圧後に、金属 14の融点以上まで加熱してもよい。

なお、力一ボン又はその同素体への添加元素や金属 14への添加元素の好ましい例については、すでに述べたのでここではその詳細な説明を省略する。

このように、第 3の製造方法の各工程を踏むことにより、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 200〜35 OWZmK以上であって、かつ、熱膨張率が 3 X 1 0_⁶Z ：〜 14 X 1 0— ⁶ でであるヒートシンク材 1 0 Bを容易に得ることができる。

次に、第 4の製造方法について図 1 3及び図 14を参照しながら説明する。この第 4の製造方法では、図 14に示すように、予備成形機 1 00は使用せずに、ホットプレス機 1 02のみを使用することによって行われる。

即ち、図 1 3に示すように、まず、ケース 70内にカーボン又はその同素体の粉体 1 2 aと金属 14の粉体 1 4 aとを入れて混合して混合物 1 04を得た後 (ステップ S 50 1) 、ケース 70内の混合物 104を直接ホットプレス機 10 2における耐火容器 1 24内に収容する（ステップ S 502) 。耐火容器 124 を密封した後、吸気管 1 30を通じて耐火容器 1 24内の真空引きを行って該耐火容器 1 24内を負圧状態にする（ステップ S 503) 。その後、ヒー夕 128 に通電して、耐火容器 1 24内の温度を金属 14の融点の— 1 0で〜一 50 にする（ステップ S 504) 。

所定温度に達した段階で、上パンチ 1 26を下方に移動させて、混合物 104 を加圧してヒートシンク材 1 0 Bを得る（ステップ S 505) 。

この第 4の製造方法においても、直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 200〜35 OWZmK以上であって、かつ、熱膨張率が 3 X 1 0_⁶zt：〜 1 4 X 1 0— ⁶Z であるヒートシンク材 1 0 Bを容易に得ることができる。

次に、第 3の実施の形態に係るヒートシンク材 1 0 Cについて図 1 5を参照しながら説明する。

第 3の実施の形態に係るヒートシンク材 10 Cは、図 1 5に示すように、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 bとバインダー（結合体）等とを混合した混合物を加圧して予備成形体及びブロック（立方体、直方体、又は任意形状であってもよい）を成形し、さらに、このブロックに金属を含浸させて構成している。粉体 1 2 bは、第 2の実施の形態で用いたカーボン又はその同素体の粉体 1 2 aと同じものでもよい。このヒートシンク材 1 0 Cは、最終形状に近い任意の形状に作ることができる。

前記カーボン又はその同素体としては、グラフアイトのほかに、ダイヤモンドを使用することができる。また、金属 1 4としては、銅のほかに、アルミニウムや銀を使用することができる。

また、前記カーボン又はその同素体の粉体 1 2 bの平均粉末粒度は、 l m〜 2 0 0 0 mであり、前記粉体 1 2 bが最小の長さをとる方向と、最大の長さをとる方向で、その長さの比が 1 ： 5以下であることが好ましい。この場合、強いネットワークはないものの、最終形状に近い任意の形状に作ることができる。従つて、後工程の加工を省略することも可能である。そして、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 bと金属 1 4との体積率は、カーボン又はその同素体が 2 0 V o 1 %〜8 0 V o 1 %、金属 1 4が 8 0 v o l %〜2 0 v o l %の範囲が望ましい。また、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 b中に、該カーボン又はその同素体と反応するための添加元素を添加することが望ましい。この添加元素は第 2の実施の形態と同様に選択すればよい。

前記金属 1 4には、第 1の実施の形態の場合と同様に各添加元素を用いることが望ましい。つまり、濡れ性改善のための添加元素、カーボン又はその同素体と金属 1 4との反応性を向上させるための添加元素、湯流れ性を向上させるための添加元素、融点を低減させるための添加元素などである。

次に、第 3の実施の形態の第 5の製造方法について図 1 6を参照しながら説明する。この第 5の製造方法では、まず、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 に水、バインダー（結合材）を混合させて混合物を用意する（ステップ S 6 0 1 ) そして、その混合物を所定圧力で加圧して予備成形体を成形する（ステップ S 6 0 2 ) 。加圧装置としてはプレス機 6 2 (図 7参照）又は予備成形機 1 0 0 (図 1 0参照）を用いるとよい。

次に、得られた予備成形体に溶融金属 1 4を含浸しやすくするために予熱処理を行う（ステップ S 6 0 3 ) 。この予熱温度は、例えば、溶融金属 1 4が 1 2 0 0で程度であるならば、グラフアイトの予熱温度は 1 0 0 0 ：〜 1 4 0 が望ましい。この予熱処理を行うことで、ステップ S 6 0 1において用いたバインダ一を除去することもできる。

さらに、ステップ S 6 0 4において、予備成形体を焼成してブロックを成形する。焼成する方法は第 1の実施の形態と同様に行う。

そして、予備成形体に溶融金属 1 4を含浸させる（ステップ S 6 0 5 ) 。この含浸工程は、第 1の実施の形態で示した各含浸工程と同じ処理を行えばよい。例えば、高圧容器 3 0 (図 2参照）を使用して、第 1の製造方法（図 3参照）におけるステップ S 2からステップ S 9の工程を行うことでヒートシンク材 1 0 Cを得ることができる。

この第 5の製造方法によれば、ステップ S 6 0 2で行う加圧処理において、粉体の圧粉状況により熱膨張率と熱伝導率を所望の値に制御することができる。また、得られたヒートシンク材 1 0 Cは、熱伝導率がより等方性になり、濡れ性、材料歩留まりも向上するという特徴を持つ。

さらに、金属 1 4の方がネットワークになるので強度を上げることができ、残留気孔も減少させることができる。

またさらに、ヒートシンク材 1 0 Cを廉価に製造することができる。すなわち、含浸前のブロックは脆いためにそのままでは加工できない。しかし、粉末予備成形品は、そのものの形状に成形しておいてから含浸することができ、かつ、その後多少の塑性変形にも耐えうるため、複雑形状のヒートシンク材 1 0 Cを廉価に得ることができる。

この第 5の製造方法においても、前述の各製造方法の場合と同様に、含浸させる金属 1 4に炭化物を形成する元素を添加することで熱膨張を下げることができる。また、濡れ性等の改良元素を添加することにより含浸率を向上させることができる。また、高い含浸圧力を付与した場合の方が、含浸率が上がり、強度、熱伝導率も向上する。

ここで、第 5の製造方法による含浸実施例を図 1 7に示す。図 1 7の充填方法の欄で「無加圧」と表示されているものは、上記加圧工程ステップ S 6 0 2を省略して粉体を敷き詰めた混合物にそのまま金属 1 4を含浸させたことを示している。また、「加圧」と表示されているものは、粉体 1 0 0 0 c m ³に水ガラス 1 0 c m ³と水 1 0 0 c m ³を添加して圧粉し、その後予熱時（ 1 2 0 0 ）に水と水ガラスを除去させて成形したものである。

次に、第 3の実施の形態に係るヒートシンク材 1 0の第 6の製造方法について図 1 8を参照しながら説明する。この第 6の製造方法では、まず、金属を溶解した溶融金属 1 4又は固液共存状態の金属（固液共存金属）を用意する（ステップ S 7 0 1 ) 。ここで、固液共存状態とは金属（一般には合金）を半融状態にしたもの、又は金属溶湯を冷却、撹拌して半凝固状態にしたものをいい、金属を加熱し直接的に半融状態にしたものと、一度完全に溶解した後に冷却して半凝固状態にしたものの両方を指す。

次に、カーボン又はその同素体の粉体 1 2 aを前記溶融金属 1 4または固液共存状態の金属に混合させる（ステップ S 7 0 2 ) 。

そして、この粉体 1 2 aを混合させた溶融金属 1 4または固液共存金属を铸造加工し、所望の形状に成形することでヒートシンク材 1 0 Cを得ることができる (ステップ S 7 0 3 ) 。

第 6の製造方法において得られたヒートシンク材 1 0 Cは、第 5の製造方法により作製したものと同様の特徴を有する。

次に、 1つの実験例（第 1の実験例）を示す。この第 1の実験例は、 3種類のカーボン（P、 M、 N) について、含浸する金属 1 4の種類、添加元素の種類、含浸方法を変えて、 2方向の熱伝導率の違い、 2方向の熱膨張率の違い、 2方向の曲げ強度の違い、耐水性、添加元素の効果をそれぞれ見たものである。この実験例の結果を図 1 9〜図 2 1に示す。また、 3種類の力一ボン（P、 M、 N) の各特性を図 2 2に示す。なお、耐水性は、デシケ一夕内に少量の水とサンプルを入れ、サンプルを水に浸さずに水の雰囲気に曝した状態にして検査した。

まず、含浸方法として金型プレスを用いた場合について見てみると、熱伝導率については、添加元素を含んだ銅合金を含浸させたものの方が純銅を含浸させたものよりも全体に高くなつている。本来、純銅の方が熱伝導率が高いが、カーボンとの濡れ性が悪く、含浸しにくいこと、含浸後のカーボンと金属の界面で熱伝導率が低下することなどが原因と考えられる。

また、純アルミを含浸させたものは、カーバイドを生成する効果とカーボンに対する濡れ性が高いため、純銅を含浸させた場合よりも熱伝導率の高いものが得られるが、添加元素を含む銅合金を含浸させたものの方が熱伝導率が高くなつている。

しかし、含浸方法としてガス加圧を用いた場合は、金型プレスによる場合よりも熱伝導率が高くなつており、ガス加圧によって純銅を含浸させたものの熱伝導率は、添加元素を含んだ銅合金を含浸させたものとほぼ同じになっている。図 2 3に、図 1 9〜図 2 1に示す実験結果のうち、金型プレスによる場合とガス加圧による場合の各代表例を抽出して示す。

これは、ガス加圧の方が予熱温度及び溶湯温度の制御がやりやすいためである。もちろん、金型プレスにおいても、設備上の工夫をすることで同レベルの含浸特性（熱伝導率が高くなる）を得ることができる。

熱膨張率については、すべてのカーボンにおいて、純銅を含浸させたもの、銅合金を含浸させたもの、純アルミを含浸させたもので違いはなく、含浸方法によつても違いはなかった。

また、濡れ性を向上させる添加元素を含む銅合金を含浸させたものは、耐水性が良好であり、カーバイドの生成が容易になる添加元素を含む銅合金を含浸させたものは、力一ボンのみよりも曲げ強度が向上していることがわかる。

また、これら各サンプルは、面方向と厚さ方向の熱伝導率の比が 1 ： 5以下となっており、ほとんど等方性に近い特性を有するため、ヒートシンクとして使用する場合に、設置方向をいちいち考慮する必要がなく、実装面で有利となる。さらに、 2つの実験例（第 2及び第 3の実験例）を示す。これらの実験例は、第 1の実施の形態における、カーボンに金属を含浸させる含浸工程で、容器内を含浸加圧する際の含浸圧力を変えて、残留気孔、密度、均質化、圧縮強度、及び直交する 2つの面方向における熱伝導率の違いをそれぞれ見たものである。

第 2の実験例は、含浸圧力を 26. 7MP a (272 k g f /cm²) 、及び 156. OMP a ( 1 592 kg f /cm²) で行った。この実験例の結果を図 24に示す。

図 24は、縦軸に気孔率（口で示す）、及び密度（〇で示す）をとつて、横軸に含浸圧力をとり、プロットしたものである。気孔率のプロットを口で示し、密度のプロットを〇で示す。この実験結果から高い含浸圧力を付与した場合の方が、密度は大きくなり、しかも気孔率は減少していることがわかる。

また、カーボンの圧縮強度（規格： J I S R 1608 ファインセラミツクスの圧縮強さ試験方法）は面方向で 24. 5〜34. 3 MP a (250〜 35 k g f /cm²) 、厚さ方向で 34. 3〜44. 1 MP a (350〜450 k g f /cm²) なので、この実験から、上記含浸工程ではカーボンの圧縮強度の 4 〜 5倍の含浸圧力を付与した場合でも製造上問題のないことが確認できた。

第 3の実験例は、含浸圧力を 26. 7 MP a (272 kg f /cm²) 、及び 60. OMP a (6 12 k g f /cm²) で行った。この実験例の結果を図 25 〜図 29に示す。

図 25は縦軸に測定密度をとつて、横軸に各ロットの密度平均をとりプロットしたものである。

この図 25から、含浸圧力を高くした方がロットごとの密度平均のばらつきが小さいことが分かる。

図 26〜図 28は、横軸に含浸圧力をとつて、縦軸にはそれぞれ、厚さ方向の熱伝導率、圧縮強度、及び密度をとつてプロットしたものである。これらの図 2 6〜図 28から、高い含浸圧力を付与した場合の方が、各特性とも値が向上してることがわかる。

図 29は、直交する 2つの面方向での熱伝導率の違いをプロッ卜したものである。一方を X方向として横軸にとり、もう一方を Y方向として縦軸にとった。この図 29から、高い含浸圧力を付与した場合の方が、面方向でのばらつきが少ないことがわかる。

前記第 2及び第 3の実験例では、含浸圧力を高くしたことで、金属 14の含浸量が増えたことにより、各効果を奏したものと考えられる。

さらに、別の 2つの実験例（第 4及び第 5の実験例）を示す。この第 4及び第 5の実験例は、第 4の実施の形態において、カーボンに金属 14を含浸させる含浸工程で、含浸加圧する際の含浸圧力と、金属 14に添加する元素とを変えて、残留気孔の変化をそれぞれ見たものである。

第 4の実験例は、含浸金属に Cu 0. INbを採用し、含浸圧力を加えない元素材と、 27MP a、 48MP a、及び 60 MP aを加圧した場合で行った。この実験例の結果を図 31に示す。

図 31は横軸に気孔径、縦軸に残留気孔容積をとり、各含浸圧力の場合における違いを見たものである。この図 31から、含浸圧力を上げることで含浸後の残留気孔率が減少していることが分かる。

第 5の実験例は、含浸させる金属に元素を添加しない元素材と、 Cu 5 S iを添加した場合及び Cu O. 1 Nbを添加した場合であり、含浸圧力については 2 7 MP aの場合と 43 MP aの場合で実験した。この実験例の結果を図 32に示す。

図 32における元素材は、図 31における元素材と同条件であるので、それぞれの波形はほぼ同じ形状になっている。

添加した元素の Cu 5 S iは、固相ノ液相温度範囲が 30°C以上あるので、 C u 0. 1 Nbに比べて湯流れ性（濡れ性）がよい。その結果、 Cu 5 S iを添加したものの方が残留気孔が減少していることが分かる。また、含浸圧力を上げた方が含浸後の残留気孔が減少する傾向がみられるが、これは図 31と同じ傾向といえる。また、残留気孔が減少することにより強度の向上を図ることができる。次に、カーボン又はその同素体に代えて、 S i Cを多孔質焼結体として利用する場合について説明する。 S i Cに濡れ性改善のための添加剤を入れるには、金属の成分に 5%までの範囲で、 Be、 Aし S i、 Mg、 T i、 N iから選択された 1種以上の添加元素を含むことが好ましい。これらの元素は、カーボンを多孔質焼結体として利用した場合とは異なるので注意する。

そして、 S i Cと金属 14との濡れ性の向上を図って、 5 1〇に予め1〜10 v o l %、望ましくは 3〜5 v o l %の N iめっきを施すことが好ましい。この場合、低圧力での含浸を実現させることができる。ここでいう、 N iめっきとしては、予熱時に溶融しないめつき処理が望ましく、例えば N i— P— Wのめつきや N i— B—Wのめつき等が含まれる。

また、 S i Cと金属 14との濡れ性の向上を図って、 3 1 ( に予め3 1を1〜 10 V o 1 %、望ましくは 3〜5 V o 1 %含浸させることが好ましい。この場合も低圧力での含浸を実現させることができる。

そして、前記 S i Cに予め 1〜 10 V o 1 %のN iめっきを施す、あるいは、予め S iを 1〜 10 V o 1 %含浸させることに関連して、 S i Cに予めパラジゥムめっきを施すようにしてもよい。この場合、前記パラジウムめっきに加えて、

N iや S iとの複合めつきを施すことも可能である。

また、 S i Cと金属 14は高温において反応が生じ、該 S i Cが S iと Cに分解されて本来の機能が発揮されなくなる。このため、 S i Cと金属 14とが高温で直接接触する時間を短縮することが必要である。第 1の処理条件（高庄容器 3 0に付与する圧力 =0. 98MP a (10 k g f /cm²) 以上、 98MP a ( 1000 k g f /cm²) 以下）、第 2の処理条件（加熱温度 =金属 14の融点より 3 O ：〜 250 高い温度）又は第 3の処理条件（S i Cに予め 1〜 10 V o 1 %の N iめっきを施す）を満足させることにより、 S i Cと金属 14との接触時間を短くすることができるため、前記のような S i Cの分解反応を事前に回避することができる。

また、 S i Cと金属 14とは濡れ性が悪いことから、金属 14を十分に含浸させるには高圧力をかけることが必要である。第 3の処理条件（S 〖じに予め1〜 10 V o 1 %の N iめっきを施す）、又は第 4の処理条件（S i Cに予め S iを 1〜10 vo 1 %含浸させる）を行うことにより S i Cの気孔表面が改質され、 S i Cと金属 14との濡れ性が良好となるため、より低圧力でより細かい気孔にまで金属 14を含浸させることができる。

ここで、さらに別の実験例（第 6の実験例）を示す。この第 6の実験例は、 S i Cの気孔率、気孔径、 N iめっきの有無、 S i含浸の有無、含浸温度、加圧力、加圧時間、冷却速度を適宜変えて、そのときの S i C/Cuの反応状況と Cuの含浸状況の違いをみたものである。その実験結果を図 30の表図に示す。この図 30において、 S i C/Cuの反応状況は、 S i Cと Cuとの間に形成された反応層の厚み（平均値）によって決定させた。その決定条件は、以下の通りである。また、この決定条件の根拠は、 S i Cと Cuとの間に 5 m以上の反応層が生じると、 S i Cと Cu間の熱伝達が悪化し、半導体ヒートシンク用複合材料とした場合の熱伝導率が低下するからである。

，反応層の厚み（平均）が 1 m以下 → 「反応無し」

•反応層の厚み（平均）が 1 j mを超え 5 m以下 → 「反応少」

·反応層の厚み（平均）が 5 xmを超える → 「反応大」

この実験結果から、 S i Cの気孔率、気孔径、含浸温度、加圧力、加圧時間及び冷却速度についてそれぞれ所定範囲を満足するもの（サンプル 3、 7、 8、 1 1及び 12) については、いずれも S i CZCuの反応状況が「反応無し」で、かつ Cuの含浸状況が良好となっており、良好な結果が得られている。

これらサンプルのうち、サンプル 3、 7、 1 1及び 12については、 N iめつきあるいは S i含浸を行っているため、 C uとの濡れ性が良好となり、加圧時間を短くしても前記のように良好な結果が得られた。また、サンプル 8については、 N iめっき及び S i含浸を行っていないが、加圧力を高くしたことによって、加圧時間を短くすることが可能となり、前記のように良好な結果が得られた。

一方、加圧力が前記所定範囲よりも低い 0. 78MP a (8 kg f /cm²) であるサンプル 1、 5及び 9については、 C uの含浸状況がいずれも不十分となつており、これらサンプルのうち、加圧時間が長いものについては（サンプル 1 及び 5) 、 S i CZCuの反応状況が「反応大」となっている。なお、サンプル 6について、 S i C Z C uの反応状況が「反応少」にも拘わらず含浸状況が不十分となっているのは、気孔率及び気孔径がそれぞれ所定範囲を満たしていないからと考えられ、サンプル 1 4について、含浸状況が良好であるにも拘わらず S i C / C uの反応状況が「反応大」となっているのは、気孔径が所定範囲よりも大きく、加圧時間が比較的長いからと考えられる。

次に、多孔質焼結体に S i Cを利用した実施の形態について説明する。まず、前記第 1の実施の形態（第 1の製造方法、第 1の変形例、第 2の変形例、及び第 2の製造方法）において、 S i Cを利用する場合は、グラフアイトを焼成して多孔質焼結体を作製する工程（ステップ S l、ステップ S I 0 1、ステップ S 2 0 1、ステップ S 3 0 1、及びステップ S 3 0 2 ) は不要であり、その後のステツプでは同じ工程で製造することができる。

さらに、多孔質焼結体に S i Cを利用した実施の形態として、第 4の実施の形態に係る製造方法（第 7の製造方法）について、図 3 3〜図 3 6を参照しながら説明する。

この第 7の製造方法は、具体的には図 3 3にその一例を示すように、ホットプレス機 1 0 6 0を使用することによって行われる。このホットプレス機 1 0 6 0 は、前記第 2の実施の形態で説明したホットプレス機 1 0 2とほぼ同じ構造であるが、便宜上、図を分けて説明する。

このホットプレス機 1 0 6 0は、筒状の筐体 1 0 6 2内に、基台を兼ねる下パンチ 1 0 6 4と、該下パンチ 1 0 6 4上に固定された上面開口の耐火容器 1 0 6 6と、該耐火容器 1 0 6 6内に上方から進退自在とされた上パンチ 1 0 6 8と、前記耐火容器 1 0 6 6を加熱するためのヒー夕 1 0 7 0が設けられている。なお、このホットプレス機 1 0 6 0には、真空引きのための吸気管 1 0 7 2が設けられている。

前記耐火容器 1 0 6 6は、中空部 1 0 7 4を有する筒状の形状を有する。上パンチ 1 0 6 8は、その側面に、該上パンチ 1 0 6 8の行程（ストロ一ク）を決定するフランジ部 1 0 7 6が設けられ、該フランジ部 1 0 7 6の下面には、前記耐火容器 1 0 6 6の上周面と接触して耐火容器 1 0 6 6を密閉状態にするためのパッキン 1 0 7 8が取り付けられている。一方、下パンチ 1 0 6 4の内部には、耐火容器 1 0 6 6内を加熱するための加熱用流体や耐火容器 1 0 6 6内を冷却するための冷却用流体を流通させる通路 1 0 8 0が設けられている。

そして、第 7の製造方法は、図 3 4に示す工程を踏むことにより行われる。まず、耐火容器 1 0 6 6の中空部 1 0 7 4内に、下から S i C 1 0 2 0、多孔質セラミック製のフィル夕 1 0 5 4、金属 1 4の塊の順で投入する（ステップ S 1 3 0 1 ) 。フィル夕 1 0 5 4としては、気孔率が 4 0 %〜9 0 %で、かつ気孔径が 0 . 5 mm〜3 . 0 mmである多孔質セラミック材を用いることが望ましく、より好ましくは気孔率が 7 0 %〜8 5 %で、かつ気孔径が 1 . 0 mm〜2 . 0 m mである多孔質セラミック材を用いることが望ましい。

また、前記フィル夕 1 0 5 4は、 S i C 1 0 2 0と金属 1 4の塊とを仕切って両者を非接触状態におく仕切板としての機能を果たし、中空部 1 0 7 4のうち、フィル夕 1 0 5 4上の金属 1 4の塊がセッ卜された部分を上室 1 0 7 4 a、フィル夕 1 0 5 4下の S i C 1 0 2 0がセットされた部分を下室 1 0 7 4 bとして定義することができる。

次に、耐火容器 1 0 6 6を密封した後、吸気管 1 0 7 2を通じて耐火容器 1 0 6 6内の真空引きを行って該耐火容器 1 0 6 6の両室 1 0 7 4 a及び 1 0 7 4 b 内を負圧状態にする（ステップ S 1 3 0 2 ) 。

その後、ヒー夕 1 0 7 0に通電して上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4を加熱溶解する（ステップ S 1 3 0 3 ) 。このとき、前記ヒー夕 1 0 7 0への通電と併せて下パンチ 1 0 6 4の通路 1 0 8 0内に加熱用流体を流して耐火容器 1 0 6 6の内部を加熱するようにしてもよい。

上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4の溶解物（溶融金属）が所定温度に達した段階で、上パンチ 1 0 6 8を下方に移動させて上室 1 0 7 4 a内を所定圧まで加圧する (ステップ S 1 3 0 4 ) 。このとき、上パンチ 1 0 6 8のフランジ部 1 0 7 6に取り付けられたパッキン 1 0 7 8と耐火容器 1 0 6 6の上周面との接触及び互いの押圧により、耐火容器 1 0 6 6が密封され、内部の溶融金属が耐火容器 1 0 6 6の外に漏れるという不都合が有効に防止される。所定圧になった上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4の溶解物（溶融金属）は上室 1 0 7 4 a内の圧力によってフィルタ 1 0 5 4を通して下室 1 0 7 4 b側に押し出されて該下室 1 0 7 4 b内に導入されると同時に、該下室 1 0 7 4 b内に設置された S i C 1 0 2 0に含浸される。

時間管理によって予め設定されている終点（S i C 1 0 2 0内への溶融金属 1 4の含浸が飽和状態とされた時点）となった段階において、今度は、下パンチ 1 0 6 4内の通路 1 0 8 0に冷却用流体を流して耐火容器 1 0 6 6を下方から上方に向かって冷却させることにより（ステップ S 1 3 0 5 ) 、 S i C 1 0 2 0に含浸された溶融金属 1 4を凝固させる。凝固が完了するまで上パンチ 1 0 6 8と下パンチ 1 0 6 4による耐火容器 1 0 6 6内の加圧状態は保持される。

凝固が完了した時点で、金属 1 4が含浸された S i C 1 0 2 0を耐火容器 1 0 6 6から取り出す（ステップ S 1 3 0 6 ) 。

この製造方法においては、 S i C 1 0 2 0と金属 1 4とを十分に脱気しつつ加熱し、金属 1 4を溶融した後、速やかに S i C 1 0 2 0に接触させ、かつ、これらを加圧状態とし、さらにその加圧状態を冷却操作完了時まで保持するようにしたので、 S i C 1 0 2 0に金属 1 4を効率的に含浸することができる。前記例では含浸処理を負圧下で行うようにしたが、常圧下で行ってもよい。

このように、溶融金属 1 4と S i C 1 0 2 0を共に加圧下においた後に、互いに接触させて、含浸処理を行うようにしたので、両者を接触させる際の圧力低下を最小限にすることができ、含浸処理時における加圧状態を良好に保持させることができる。

前記例では、溶融金属 1 4の漏れを防止するために、上パンチ 1 0 6 8におけるフランジ部 1 0 7 6の下面にパッキン 1 0 7 8を設けるようにしたが、図 3 3 の二点鎖線で示すように、耐火容器 1 0 6 6の上周面にパッキン 1 0 7 8を設けるようにしてもよい。また、図 3 5 Aに示すように、リング状の割型パッキン 1 1 0 0を 2枚重ねにしたパッキン部材 1 1 0 2を、図 3 6に示すように、上パンチ 1 0 6 8の下部に設けるようにしてもよい。この場合、パツキン部材 1 1 0 2 の中空部 1 1 0 4に溶融金属が入り込むことにより各割型パッキン 1 1 0 0の直径が拡大し、結果的に上室 1 0 7 4 aが密封されて溶融金属 1 4の漏れが防止されることになる。

次に、第 7の製造方法の変形例について図 3 7及び図 3 8を参照しながら説明する。なお、図 3 3と対応する構成要素については同符号を付してその重複説明を省略する。

この変形例に係る製造方法においては、ホットプレス機 1 0 6 0として、図 3 7に示すように、耐火容器 1 0 6 6における中空部 1 0 7 4の高さ方向中央部に多孔質セラミックスにて構成されたフィルタ部材 1 1 1 0が固着され、下室 1 0 7 4 bの側面に扉 1 1 1 2が開閉自在に取り付けられたものが使用される。従つて、耐火容器 1 0 6 6の中空部 1 0 7 4のうち、フィル夕部材 1 1 1 0よりも上の部分が上室 1 0 7 4 aとなり、フィル夕部材 1 1 1 0よりも下の部分が下室 1 0 7 4 bとなる。特に、下室 1 0 7 4 bに取り付けられた扉 1 1 1 2に関しては、該扉 1 1 1 2を閉じたときに下室 1 0 7 4 bが密封されるような構造が採用される。

そして、この変形例に係る製造方法は、図 3 8に示す工程を踏むことにより行われる。

まず、耐火容器 1 0 6 6の上室 1 0 7 4 a内に金属 1 4の塊を投入し、下室 1 0 7 4 bの扉 1 1 1 2を開いて該下室 1 0 7 4 b内に S i C 1 0 2 0を投入する (ステップ S 1 4 0 1 ) 。

次に、扉 1 1 1 2を閉じて下室 1 0 7 4 bを密封し、さらにホットプレス機 1 0 6 0を密封した後、吸気管 1 0 7 2を通じて耐火容器 1 0 6 6内の真空引きを行って該耐火容器 1 0 6 6の両室 1 0 7 4 a及び 1 0 7 4 b内を負圧状態にする (ステップ S 1 4 0 2 ) 。

その後、ヒータ 1 0 7 0に通電して上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4を加熱溶解する（ステップ S 1 4 0 3 ) 。この場合も前記ヒー夕 1 0 7 0への通電と併せて下パンチ 1 0 6 4の通路 1 0 8 0内に加熱用流体を流して耐火容器 1 0 6 6の内部を加熱するようにしてもよい。

上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4の溶解物（溶融金属）が所定温度に達した段階で、上パンチ 1 0 6 8を下方に移動させて上室 1 0 7 4 a内を所定圧まで加圧する (ステップ S 1 4 0 4 ) 。

所定圧になった上室 1 0 7 4 a内の金属 1 4の溶解物（溶融金属）は上室 1 0 7 4 a内の圧力によってフィル夕部材 1 1 1 0を通して下室 1 0 7 4 b側に押し出されて該下室 1 0 7 4 b内に導入されると同時に、該下室 1 0 7 4 b内に設置された S i C 1 0 2 0に含浸される。

時間管理によって予め設定されている終点となった段階において、今度は、下パンチ 1 0 6 4内の通路 1 0 8 0に冷却用流体を流して耐火容器 1 0 6 6を下方から上方に向かって冷却させることにより（ステップ S 1 4 0 5 ) 、 S i C 1 0 2 0に含浸された溶融金属 1 4を凝固させる。

凝固が完了した時点で、金属 1 4が含浸された S i C 1 0 2 0を耐火容器 1 0 6 6から取り出す（ステップ S 1 4 0 6 ) 。

この変形例に係る製造方法においても、第 7の製造方法と同様に、 S i C I O 2 0に金属 1 4を効率的に含浸することができる。また、この変形例でも、溶融金属 1 4と S 1 C 1 0 2 0を共に加圧下においた後に、互いに接触させて、含浸処理を行うようにしているため、両者を接触させる際の圧力低下を最小限にすることができ、含浸処理時における加圧状態を良好に保持させることができる。なお、この変形例では、負圧下で含浸処理を行うようにしたが、常圧下で行ってもよい。

さらに、多孔質焼結体に S i Cを利用した実施の形態として、第 5の実施の形態に係る製造方法（第 8の製造方法）について、図 3 9及び図 4 0を参照しながら説明する。なお、図 3 3と対応する構成要素については同符号を記してその重複説明を省略する。

この第 8の製造方法は、前記第 4の実施の形態に係る製造方法と原理的にはほぼ同じであるが、含浸工程において、 S i C 1 0 2 0と金属 1 4とを負圧下又は常圧下で接触させ、加熱処理して前記金属 1 4を溶融する点で異なる。

具体的には、図 3 3に示した第 3の実施の形態に係る製造方法にて使用されるホットプレス機 1 0 6 0の耐火容器 1 0 6 6内にフィル夕 1 0 5 4を投入せずに、下から S i C 1 0 2 0、金属 1 4の順に投入する点で異なる。

そして、第 5の実施の形態に係る製造方法は、図 4 0に示す工程を踏むことにより行われる。

まず、耐火容器 1 0 6 6の中空部 1 0 7 4内に、下から S i C 1 0 2 0、金属 1 4の塊の順に投入する（ステップ S 1 5 0 1 ) 。

次に、ホットプレス機 1 0 6 0を密封した後、吸気管 1 0 7 2を通じて耐火容器 1 0 6 6内の真空引きを行って該耐火容器 1 0 6 6内を負圧状態にする（ステップ S 1 5 0 2 ) 。

その後、ヒータ 1 0 7 0に通電して耐火容器 1 0 6 6内の金属 1 4を加熱溶解する（ステップ S 1 5 0 3 ) 。このとき、前記ヒー夕 1 0 7 0への通電と併せて下パンチ 1 0 6 4の通路 1 0 8 0内に加熱用流体を流して耐火容器 1 0 6 6の内部を加熱するようにしてもよい。

耐火容器 1 0 6 6内の金属 1 4の溶解物（溶融金属）が所定温度に達した段階で、上パンチ 1 0 6 8を下方に移動させて耐火容器 1 0 6 6内を所定圧まで加圧する（ステップ S 1 5 0 4 ) 。

所定圧になった金属 1 4の溶解物（溶融金属）は耐火容器 1 0 6 6内の圧力によって S i C 1 0 2 0に含浸される。

時間管理によって予め設定されている終点（S i C 1 0 2 0内への溶融金属の含浸が飽和状態とされた時点）となった段階において、今度は、下パンチ 1 0 6 4内の通路 1 0 8 0に冷却用流体を流して耐火容器 1 0 6 6を下方から上方に向かって冷却することにより（ステップ S 1 5 0 5 ) 、 S i C 1 0 2 0に含浸された溶融金属を凝固させる。凝固が完了するまで上パンチ 1 0 6 8と下パンチ 1 0 6 4による耐火容器 1 0 6 6内の加圧状態は保持される。

凝固が完了した時点で、金属 1 4が含浸された S i C 1 0 2 0を耐火容器 1 0 6 6から取り出す（ステップ S 1 5 0 6 ) 。

この第 8の製造方法においても、 S i C 1 0 2 0と金属 1 4とを十分に脱気しつつ加熱し、金属 1 4と S i C 1 0 2 0とを接触させた状態で金属 1 4を溶融した後、耐火容器 1 0 6 6内を加圧状態とし、さらにその加圧状態を冷却操作完了時まで保持するようにしたので、 S i C 1 0 2 0に金属 1 4を効率的に含浸することができる。

なお、この発明に係るヒートシンク材及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

請求の範囲

1. カーボン又はその同素体と、金属（14)とを含み、

直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 16 OWZmK以上であることを特徴とするヒートシンク材。

2. 請求項 1記載のヒートシンク材において、

直交する 3軸方向の平均又はいずれかの軸方向の熱伝導率が 18 OWZmK以上であって、かつ、

熱膨張率が 1 X 1 0— ⁶/ 〜 1 0 X 1 0— ⁶z :であることを特徴とするヒートシンク材。

3. 請求項 1記載のヒートシンク材において、

前記同素体がグラフアイトであることを特徴とするヒートシンク材。

4. 請求項 1記載のヒートシンク材において、

前記同素体がダイヤモンドであることを特徴とするヒートシンク材。

5. 請求項 1記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体として、熱伝導率が 10 OWZmK以上のものが使用されていることを特徴とするヒートシンク材。

6. 請求項 1、 3又は 5のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記力一ボン又はその同素体を焼成してネットワーク化することによって得られる多孔質焼結体（12)に前記金属（14)が含浸されて構成されていることを特徴とするヒートシンク材。

7. 請求項 6記載のヒートシンク材において、前記多孔質焼結体（12)の気孔率が 10 v o l %〜50 v o l %であって、平均気孔径が 0. 1 m〜200 であることを特徴とするヒートシンク材。

8. 請求項 6又は 7記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体と前記金属（14)との体積率が、前記カーボン又はその同素体が 50 V o 1 %〜80 ν ο 1 %、金属（14)が 50 v o 1 %〜 20 v o 1 %の範囲であることを特徴とするヒートシンク材。

9. 請求項 6〜 8のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体に、該カ一ボン又はその同素体を焼成した際の閉気孔率を低減させる添加物が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

10. 請求項 9記載のヒートシンク材において、

前記閉気孔率を低減させる添加物が、 S i C及び Z又は S iであることを特徴とするヒートシンク材。

1 1. 請求項 1、 3又は 5のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記カーボン又はその同素体の粉体（12b)に、水又は結合材を混合し、所定圧力下で成形された予備成形体に、前記金属（14)が含浸されて構成されていることを特徴とするヒートシンク材。

12. 請求項 1 1記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体の粉体（12b)の平均粉末粒度が 1 m〜2000 mであり、

前記粉体（12b)が最小の長さをとる方向と、最大の長さをとる方向で、その長さの比が 1 ： 5以下であることを特徴とするヒートシンク材。

13. 請求項 1 1又は 12記載のヒートシンク材において、前記カーボン又はその同素体と前記金属（14)との体積率が、前記カーボン又はその同素体が 20 v o l %〜80 v o l %、金属（14)が 80 v o 1 %〜20 V o 1 %の範囲であることを特徴とするヒートシンク材。

14. 請求項 1、 3又は 5のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)が溶解した液体状態又は固液共存状態に、前記カーボン又はその同素体の粉体（12b)を混合し、铸造成形されて構成されていることを特徴とするヒートシンク材。

15. 請求項 6〜 14のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、閉気孔率が 12 V o 1 %以下であることを特徴とするヒートシンク材。

16. 請求項 6〜15のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（ 14)に、界面の濡れ性改善のための元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

17. 請求項 16記載のヒートシンク材において、

前記界面の濡れ性改善のための添加元素が T e、 B i、 Pb、 Sn、 S e、 L i、 S b、 T l、 C a、 Cd、 N iから選択された 1種以上であることを特徴とするヒートシンク材。

18. 請求項 6〜17のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、前記カーボン又はその同素体との反応性を向上させるための元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

19. 請求項 18記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体との反応性を向上させるための添加元素が Nb、 C r、 Z r、 B e、 T i、 Ta、 V、 B、 M nから選択された 1種以上であることを特徴とするヒートシンク材。

20. 請求項 6〜19のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、湯流れ性を向上させるため、固相 Z液相の温度範囲が 3 0 以上の元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

21. 請求項 20記載のヒートシンク材において、

前記添加元素が Sn、 P、 S i、 Mgから選択された 1種以上であることを特徴とするヒートシンク材。

22. 請求項 6〜 21のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（ 14 )に、融点を低減させるための元素が添加されていることを特徵とするヒートシンク材。

23. 請求項 22記載のヒートシンク材において、

前記添加元素が Z nなどであることを特徴とするヒートシンク材。

24. 請求項 6〜 23のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、熱伝導率を向上させるための元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

25. 請求項 24記載のヒートシンク材において、

前記金属（14)に、前記熱伝導率を向上させるための元素を添加し、熱処理、加工及びカーボンとの反応後、偏析等によって得られる合金の熱伝導率が 10W ZmK以上であることを特徴とするヒートシンク材。

26. 請求項 1〜5のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体の粉体（12a)と前記金属（14)の粉体（14a)とを混合し、所定圧力下で成形されて構成されていることを特徴とするヒートシンク材。

27. 請求項 26記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体の粉体（12a)と前記金属（14)の粉体（14a)の平均粉末粒度が 1 m〜500； mであることを特徴とするヒートシンク材。

28. 請求項 1〜5のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、

前記カーボン又はその同素体の粉枠裁断材と前記金属（14)の粉体とを混合し、所定温度、所定圧力下で成形されて構成されていることを特徴とするヒートシンク材。

29. 請求項 26〜28のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記カーボン又はその同素体と前記金属（14)との体積率が、前記カーボン又はその同素体が 20 v o l %〜60 v o l %、金属（14)が 80 v o 1 %〜40 V o 1 %の範囲であることを特徴とするヒートシンク材。

30. 請求項 26〜29のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、熱伝導率が 20 OWZmK以上であって、かつ、熱膨張率が 8 X 10— ⁶ 〜 14 X 10—⁶/ であることを特徵とするヒートシンク材。

31. 請求項 26〜30のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記カーボン又はその同素体に、成形後の再焼成を可能とする添加物が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

32. 請求項 3 1記載のヒートシンク材において、

前記成形後の再焼成を可能とする添加物が、 S i C及び Z又は S iであることを特徴とするヒートシンク材。

33. 請求項 26〜32のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、界面の濡れ性改善のための低融点金属が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

34. 請求項 33記載のヒートシンク材において、

前記低融点金属が T e、 B i、 Pb、 Sn、 S e、 L i、 S b、 S e、 Tし C a、 Cd、 N iから選択された 1種以上であることを特徴とするヒートシンク材。

35. 請求項 26〜34のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、前記カーボン又はその同素体との反応性を向上させるための元素が添加されていることを特徵とするヒートシンク材。

36. 請求項 35記載のヒートシンク材において、

37. 請求項 26〜36のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、湯流れ性を向上させるため、固相 Z液相の温度範囲が 3

0°C以上の元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

38. 請求項 37記載のヒートシンク材において、

39. 請求項 26〜38のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)に、融点を低減させるための元素が添加されていることを特徴とするヒートシンク材。

40. 請求項 39記載のヒートシンク材において、

前記添加元素が Znなどであることを特徴とするヒートシンク材。

41. 請求項 1〜40のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記カーボン又はその同素体の表面に、力一バイド層が形成されていることを特徴とするヒートシンク材。

42. 請求項 41記載のヒートシンク材において、

前記力一バイド層の形成は、少なくとも前記カーボン又はその同素体と添加元素との反応に基づくものであることを特徴とするヒートシンク材。

43. 請求項 42記載のヒートシンク材において、

前記添加元素が、 T i、 W、 Mo、 Nb、 C r、 Z r、 B e、 Ta、 V、 B、 Mnから選択された 1種以上であることを特徴とするヒートシンク材。

44. 請求項 1〜43のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、前記金属（14)は、 Cu、 A l、 Agから選択された少なくとも 1種であることを特徴とするヒートシンク材。

45. 請求項 1〜44のいずれか 1項に記載のヒートシンク材において、最小の熱伝導率をとる方向と、最大の熱伝導率をとる方向で、熱伝導率の比が 1 ： 5以下であることを特徴とするヒートシンク材。

46. カーボン又はその同素体を焼成してネットワーク化することによって多孔質焼結体（12)を作製する焼成工程と、金属（14 )を前記多孔質焼結体（12 )中に含浸させる含浸工程と、少なくとも前記金属（ 14 )が含浸された前記多孔質焼結体（12 )を冷却する冷却工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

4 7 . 請求項 4 6記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記焼成工程は、容器内に前記カーボン又はその同素体を入れ、該容器内を加熱することにより、前記力一ボン又はその同素体による多孔質焼結体（12 )を作製することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

4 8 . 請求項 4 6又は 4 7記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記含浸工程は、容器内に入れられた前記金属（14 )の溶湯に前記多孔質焼結体（12 )を浸漬し、前記容器内に含浸用ガスを導入して前記容器内を加圧することにより、前記溶湯を多孔質焼結体（12 )中に含浸させることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

4 9 . 請求項 4 8記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記加圧力が、前記カーボン又はその同素体による多孔質焼結体（12 )の圧縮強度の 4〜 5倍以下であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

5 0 . 請求項 4 9記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記加圧力が、 1 . 0 1〜2 0 2 M P a ( 1 0〜2 0 0 0気圧）であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

5 1 . 請求項 4 6〜5 0のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記冷却工程は、前記容器内の前記含浸用ガスを抜き、速やかに冷却用ガスを導入して前記容器内を冷却することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

52. 請求項 46〜51のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記焼成工程は、ケース（70)内に前記カーボン又はその同素体を収容するェ程と、前記ケース（70)内を予熱して、前記カーボン又はその同素体による多孔質焼結体（ 12 )を作製する工程とを有し、

前記含浸工程は、プレス機（62)の金型（82)に前記ケース（70)を収容するェ程と、前記ケース内に前記金属（14)の溶湯（86)を注湯する工程と、前記プレス機（62)のパンチ（84)で前記溶湯（86)を押し下げ圧入して前記ケース（70)内の前記多孔質焼結体（12)中に前記溶湯（86)を含浸させる工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

53. 請求項 52記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記パンチ（84)による圧入時の圧力が、前記力一ボン又はその同素体による多孔質焼結体（ 12)の圧縮強度の 4〜 5倍以下であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

54. 請求項 53記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記パンチ（84)による圧入時の圧力が、 1. 0 1〜202MP a (10〜 2 000気圧）であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

55. 請求項 53又は 54記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記金型（82)として、前記多孔質焼結体（12)に残存するガスを抜くためのガス抜き孔、又は、ガスを抜くための隙間部が形成された金型（82)を用いることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

56. 請求項 46〜55のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記冷却工程は、前記多孔質焼結体（ 12 )に前記金属（ 14 )が含浸された前記ヒートシンク材を、冷却ガスの吹き付けもしくは冷却水が供給されている冷却ゾーン又は冷却用金型で冷却することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

57. 力一ボン又はその同素体の粉体（12b)に、水又は結合材を混合する工程と、

前記混合物を所定圧力下で予備成形体を成形する工程と、

金属（14)を前記予備成形体中に含浸させる含浸工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

58. 金属（14)が溶解した液体状態又は固液共存状態に、カーボン又はその同素体の粉体（l_2a)を混合する工程と、

前記混合物を铸造成形する工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

59. カーボン又はその同素体の粉体と金属（14)の粉体（14a)とを混合する混合工程と、

前記混合物（104)をホットプレス機（102)の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

60. カーボン又はその同素体の粉体と金属（14)の粉体（14a)とを混合する混合工程と、

前記混合物（ 104 )を予備成形して予備成形体（ 106 )とする予備成形工程と、前記予備成形体（106)をホットプレス機（102)の金型内に入れ、所定温度、所定圧力下で成形してヒートシンク材を作製する加圧工程とを有することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

61. カーボン又はその同素体の粉砕裁断材料と金属（14)の粉体（14a)とを混合し、予備成形して混合物（104)を作製する混合工程と、

62. カーボン又はその同素体の粉砕裁断材料と金属（14)の粉体（14a)とを混合する混合工程と、

63. 請求項 59〜62のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記所定温度が前記金属（14)における融点の一 10 〜一 50 であり、前記所定圧力が 10. 13〜； L 01. 32MP a (100〜： 1000気圧）であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

64. 請求項 59〜63のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

加圧工程後に、前記ヒートシンク材を前記金属（14)における融点以上まで加熱することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。

65. 請求項 46〜64のいずれか 1項に記載のヒートシンク材の製造方法において、

前記金属（14)は、 Cu、 Aし Agから選択された少なくとも 1種であることを特徴とするヒートシンク材の製造方法。