[发明专利]金刚石复合材料和散热部件

说明书

本发明提供了一种散热部件以及导热性优异的并且适合作为散热部件的材料的致密金刚石复合材料；并且提供了一种金刚石复合材料的制造方法，该方法能够以高生产率制造在金刚石和金属之间具有优异润湿性的致密金刚石复合材料。该金刚石复合材料具有：被覆金刚石颗粒，其具有金刚石颗粒和包含元素周期表中的第4族元素并覆盖金刚石颗粒的表面的碳化物层；以及将被覆金刚石颗粒结合在一起的银或银合金，所述复合材料的氧含量为0.1质量％以下。

本申请是申请号为201580047186.9、申请日为2015年9月1日、发明名称为“金刚石复合材料和散热部件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种其中金刚石和金属被复合在一起的复合材料及其制造方法，以及一种由该复合材料构成的散热部件。特别地，本发明涉及一种导热性优异、适合作为用于散热部件的材料并且致密的金刚石复合材料，以及一种制造金刚石复合材料的方法，该方法可以有效地制造这样的金刚石复合材料，其中金刚石和金属之间的润湿性优异，并且该金刚石复合材料是致密材料。

背景技术

正在逐渐开发半导体元件，以实现更高的集成度、更高的功率和更高的速度。因此，需要使半导体元件充分散热，以防止半导体元件达到运行上限温度。通常，使半导体元件散热利用自然对流和强制通风以及用于扩大散热表面的散热部件(称为散热片、散热器等)。

作为要求呈现特别高的散热性的散热部件的材料，已经考虑了具有高导热率的金刚石和金属的复合材料。专利文献1公开了金刚石和Ag-Cu合金的复合材料。专利文献2公开了金刚石和铜的复合材料。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利未审查公开No.2004-197153

专利文献2：WO2003/040420

发明内容

技术问题

通常，金刚石与金属的润湿性差。其结果是，当将金刚石和金属复合在一起时，金刚石和金属的界面的附近会产生孔隙，并引起复合材料的密度和导热率降低。因此，需要开发一种金刚石和金属的复合材料，其用作半导体元件等的散热部件的材料、具有极少的孔隙并且致密且导热性优异。

专利文献1公开了一种这样的构成，其中使用Ti粉末作为原料，并且使金刚石本身和Ti反应以在金刚石颗粒的表面上形成Ti的碳化物，使Ti的碳化物和Ag-Cu合金润湿，从而使得金刚石颗粒和Ag-Cu合金通过Ti的碳化物彼此紧密地密着。然而，Ti或类似的元素周期表中的第4族元素通常容易与氧键合，并且氧化物膜可存在于Ti的粉末颗粒的表面上。该氧化物膜抑制金刚石和Ti的反应并且不能充分地提高润湿性，这可能引起由孔隙导致的复合材料的密度降低以及复合材料的导热率降低。可能残留在复合材料中的氧化物也可能会导致导热率降低。

此外，在专利文献1中，使用银粉、银板等作为原料。银本身可能含有氧，因此，从银中释放的氧和元素周期表中的第4族元素(例如，Ti)结合在一起以形成氧化物，这可能会抑制金刚石和Ti的反应。

此外，工业金刚石可能具有残留在金刚石粉末颗粒的表面上的氧化物(例如，Cr、Fe等的氧化物)，该氧化物产生于用于生产金刚石的试剂等。该氧化物还可以作为抑制金刚石和元素周期表中的第4族元素(如Ti)的反应的一个因素。