(57)【要約】【課題】従来の大量生産方式である直接押出による製造方式であって製造工程が簡単であり、必要とされる設備も比較的単純であって価格競争力が高いため量産に適し、軽量化・高強度・高熱伝導性の放熱板を製造することができる、アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法は、（Ａ）（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、及び（ｉｉ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）して複合粉末を製造する複合粉末製造段階と、（Ｂ）前記複合粉末を含む多層ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を製造するビレット製造段階と、（Ｃ）前記ビレットを押出ダイス（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｄｉｅｓ）を用いて直接押出（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）させて放熱板（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）を製造する直接押出段階とを含んでなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、及び（ｉｉ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）して複合粉末を製造する複合粉末製造段階と、
（Ｂ）前記複合粉末を含む多層ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を製造するビレット製造段階と、
（Ｃ）前記ビレットを押出ダイス（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｄｉｅｓ）を用いて直接押出（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）させて放熱板（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）を製造する直接押出段階とを含み、
前記多層ビレットは、
コア層、及び前記コア層を取り囲む２層以上のシェル層を含んでなり、
前記コア層、及び最外郭シェル層を除くシェル層は、前記複合粉末からなり、前記最外郭シェル層は、（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、または（ｉｉ）前記複合粉末からなり、
前記コア層及び前記シェル層それぞれに含まれる複合粉末は、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末に対するカーボンナノチューブの体積分率が互いに異なることを特徴とする、アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項２】
前記複合粉末は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部及び前記カーボンナノチューブ０．０１体積部乃至１０体積部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項３】
前記段階（Ａ）におけるボールミルは、１５０ｒ／ｍｉｎ乃至３００ｒ／ｍｉｎの低速または３００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で１２時間乃至４８時間の間、前記複合粉末１００体積部に対して１００体積部乃至１５００体積部のボール及び１０体積部乃至５０体積部の有機溶剤と共に、水平型及びプラネタリーボールミル機を用いて行われることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項４】
前記有機溶剤がヘプタンであることを特徴とする、請求項３に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項５】
前記多層ビレットは、
コア層、前記コア層を取り囲む第１シェル層、及び前記第１シェル層を取り囲む第２シェル層からなることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項６】
前記多層ビレットは、
前記第２シェル層としての缶状の第１ビレット、
前記第１シェル層として前記第１ビレットの内部に配置された第２ビレット、及び、
前記コア層として前記第２ビレットの内部に配置された第３ビレットからなることを特徴とする、請求項５に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項７】
前記第２ビレットは、前記アルミニウム１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０．０９体積部乃至１０体積部で含み、
前記第３ビレットは、前記アルミニウム粉末１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０体積部超過０．０８体積部以下で含むことを特徴とする、請求項６に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項８】
前記段階（Ｂ）のビレット製造段階は、前記複合粉末を１０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの高圧で圧着させる工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項９】
前記段階（Ｂ）のビレット製造段階は、前記複合粉末を３０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの圧力下、２８０℃乃至６００℃の温度で１秒乃至３０分間、放電プラズマ焼結（ｓｐａｒｋ  ｐｌａｓｍａ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）させる工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の製造方法によって製造されたアルミニウム系クラッド放熱板。
【請求項１１】
フィン（ｆｉｎ）型放熱板またはバー（ｂａｒ）型放熱板であることを特徴とする、請求項１０に記載のアルミニウム系クラッド放熱板。
【請求項１２】
前記フィン型放熱板がＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ  Ｆｉｎ）型またはＰＦ（Ｐｉｎ  Ｆｉｎ）型であることを特徴とする、請求項１１に記載のアルミニウム系クラッド放熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱板の製造方法及びこれにより製造された放熱板に係り、より詳細には、アルミニウム系クラッド材をベースとする放熱板の製造方法、及びこれにより製造された放熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品などは、駆動時に大量の熱を発生させる。このような電子部品の発熱は、誤作動や破損を発生させるので、これを防止するためには放熱が必ず必要である。主に、放熱のための装置としては、複数の放熱フィンが備えられた放熱板などが採用される。
【０００３】
従来では放熱板の素材としてアルミニウムや銅などの金属素材を使用したが、その中でも、アルミニウムは、比重が小さくて軽いため航空機、自動車、船舶、鉄道などに使用され、電気の良導体であるため送電線などに使用され、大気中における耐食性が強く人体に無害であるため食品工業食器類などにも多用され、この他にペイント、アルミニウム箔による包装、建築材料、原子炉材などにも利用されるなど、現在までに非常に多くの用途が知られている。ただし、アルミニウムは、前述した様々な利点があるものの、機械的・物理的性質が相対的に低いという欠点を持つ。
【０００４】
そこで、アルミニウムと異種材料とを複合化した素材をベースとして熱伝導性だけでなく、耐食性、機械的特性、加工性などの機能が向上したアルミニウム系放熱板を開発する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１３２０９３５号（登録日：２０１３年１０月１６日）
【特許文献２】韓国登録特許第１０−１３２９２２５号（登録日：２０１３年１１月７日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来の大量生産方式である直接押出による製造方式であって製造工程が簡単であり、必要とされる設備も比較的単純であって価格競争力が高いため量産に適し、軽量化・高強度・高熱伝導性の放熱板を製造することができる、アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法によって製造されたアルミニウム系クラッド放熱板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、（Ａ）（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、及び（ｉｉ）カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）して複合粉末を製造する複合粉末製造段階と、（Ｂ）前記複合粉末を含む多層ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を製造するビレット製造段階と、（Ｃ）前記ビレットを押出ダイス（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｄｉｅｓ）を用いて直接押出（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）させて放熱板（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）を製造する直接押出段階とを含み、前記多層ビレットは、コア層、及び前記コア層を取り囲む２層以上のシェル層を含んでなり、前記コア層、及び最外郭シェル層を除くシェル層は、前記複合粉末からなり、前記最外郭シェル層は、（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、または（ｉｉ）前記複合粉末からなり、前記コア層及びシェル層それぞれに含まれる複合粉末は、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末に対するカーボンナノチューブの体積分率が互いに異なることを特徴とする、アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法を提供する。
【０００９】
また、前記複合粉末は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部及び前記カーボンナノチューブ０．０１体積部乃至１０体積部を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記段階（Ａ）におけるボールミルは、１５０ｒ／ｍｉｎ乃至３００ｒ／ｍｉｎの低速または３００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で１２時間乃至４８時間の間、前記複合粉末１００体積部に対して１００体積部乃至１５００体積部のボール及び１０体積部乃至５０体積部の有機溶剤と共に、水平型及びプラネタリーボールミル機を用いて行われることを特徴とする。
【００１１】
また、前記有機溶剤はヘプタンであることを特徴とする。
【００１２】
また、前記多層ビレットは、コア層、前記コア層を取り囲む第１シェル層、及び前記第１シェル層を取り囲む第２シェル層からなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記多層ビレットは、前記第２シェル層としての缶状の第１ビレット、前記第１シェル層として前記第１ビレットの内部に配置された第２ビレット、及び前記コア層として前記第２ビレットの内部に配置された第３ビレットからなることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第２ビレットは、前記アルミニウム１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０．０９体積部乃至１０体積部で含み、前記第３ビレットは、前記アルミニウム粉末１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０体積部超過０．０８体積部以下で含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記段階（Ｂ）のビレット製造段階は、前記複合粉末を１０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの高圧で圧着させる工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記段階（Ｂ）のビレット製造段階は、前記複合粉末を３０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの圧力下、２８０℃乃至６００℃の温度で１秒乃至３０分間放電プラズマ焼結（ｓｐａｒｋ  ｐｌａｓｍａ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）させる工程を含むことを特徴とする。
本発明の他の態様によれば、前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法によって製造されたアルミニウム系クラッド放熱板を提供する。
【００１７】
また、フィン（ｆｉｎ）型放熱板またはバー（ｂａｒ）型放熱板であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記フィン型放熱板は、ＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ  Ｆｉｎ）型またはＰＦ（Ｐｉｎ  Ｆｉｎ）型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法は、 従来の大量生産方式である直接押出による製造方式であって製造工程が簡単であり、必要とされる設備も比較的単純であって価格競争力が高いため量産に適し、軽量化、高強度及び高熱伝導性のアルミニウム系クラッド放熱板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法の工程フローチャートである。
【図２】ビレット製造過程を模式的に示す図である。
【図３】多層ビレットの一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例で製造したアルミニウム系クラッド放熱板の写真である。
【図５】本発明によって製造されるバー（ｂａｒ）型放熱板の写真である。
【図６】本発明によって製造されるバー（ｂａｒ）型放熱板の長さ方向の断面図である。
【図７】本発明によって製造されるバー（ｂａｒ）型放熱板の長さ方向の側面図である。
【図８】本発明によって製造されるバー（ｂａｒ）型放熱板の斜視図である。。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を説明するにあたり、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にするおそれがあると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
本発明の概念による実施例は、様々な変更を加えることができ、様々な形態を有することができる。よって、特定の実施例を図面に例示し、本明細書または出願に詳細に説明しようとする。ところが、これは本発明の概念による実施例を特定の開示形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものと理解されるべきである。
【００２３】
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたもので、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組み合わせの存在または付加の可能性を予め排除しないと理解されるべきである。
【００２４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施例に係るアルミニウム系クラッド放熱板の製造方法の工程フローチャートである。
【００２６】
まず、図１を参照して、前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法を説明する。
【００２７】
図１を参照すると、前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）して複合粉末を製造する複合粉末製造段階（Ｓ１０）と、前記複合粉末で多層ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を製造するビレット製造段階（Ｓ２０）と、前記ビレットを押出ダイス（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｄｉｅｓ）を用いて直接押出（ｄｉｒｅｃｔ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）させる直接押出段階（Ｓ３０）とを含む。
【００２８】
まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）して複合粉末を製造する（Ｓ１０）。
【００２９】
前記アルミニウム合金粉末は、１０００番台系、２０００番台系、３０００番台系、４０００番台系、５０００番台系、６０００番台系、７０００番台系及び８０００番台系よりなる群から選択されるいずれか一つであり得る。
【００３０】
前記複合粉末は前記カーボンナノチューブを含むことにより、これを用いて製造された前記アルミニウム系クラッド放熱板は、高熱伝導性、高強度、軽量化特性を持つので、様々な電子部品及び照明器具などの放熱用素材として非常に有用に活用できる。
【００３１】
また、前記複合粉末は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末以外の金属粉末をさらに含むことができる。前記追加の金属粉末は、銅、マグネシウム、チタン、ステンレス鋼、タングステン、コバルト、ニッケル、スズ、及びこれらの合金よりなる群から選択されるいずれか一つの金属であり得る。
【００３２】
ただし、マイクロサイズの前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粒子は、ナノサイズの前記カーボンナノチューブとのサイズ差が大きくて分散が難しく、前記カーボンナノチューブは、強いファンデルワールス力によって凝集しやすく、前記カーボンナノチューブを前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末と均一に分散させるために分散誘導剤がさらに添加できる。
【００３３】
前記分散誘導剤としては、ナノＳｉＣ、ナノＳｉＯ２、ナノＡｌ２Ｏ３、ナノＴｉＯ２、ナノＦｅ３Ｏ４、ナノＭｇＯ、ナノＺｒＯ２、及びこれらの混合物よりなる群から選択されるいずれか一つのナノサイズのセラミックを使用することができる。
【００３４】
前記ナノサイズのセラミックは、前記カーボンナノチューブを前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粒子の間に均一に分散させる作用をし、特に、前記ナノＳｉＣ（ナノシリコンカーバイド、ｎａｎｏ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）は、引張強度が高く、鋭く、一定の電気伝導性及び熱伝導性を持っており、高硬度及び高耐火性を有し、熱衝撃に強く、高温性質及び化学的安定性に優れて研磨材、耐火材として使用される。また、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粒子の表面に存在する前記ナノＳｉＣ粒子は、前記カーボンナノチューブと前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粒子との直接接触を抑制して、一般に知られている前記カーボンナノチューブと前記アルミニウまたはアルミニウム合金ムとの反応によって生成できる不健全相のアルミニウムカーバイドの生成を抑制する役割も果たす。
【００３５】
前記複合粉末は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部、及び前記カーボンナノチューブ０．０１体積部乃至１０体積部を含むことができる。
【００３６】
前記カーボンナノチューブの含有量が前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部に対して０．０１体積部未満である場合、前記アルミニウム系クラッド放熱板の強度は純アルミニウムまたはアルミニウム合金と同様に示されるので、強化材として十分な役割を果たすことができないおそれがあり、前記カーボンナノチューブの含有量が１０体積部を超える場合、強度は純アルミニウムまたはアルミニウム合金に比べて増加するもの、延伸率が低下するおそれがある。また、前記カーボンナノチューブの含有量が非常に多くなると、むしろ分散が難しくなり、欠陥として作用して機械的・物理的特性を低下させるおそれもある。
【００３７】
また、前記複合粉末が前記分散誘導剤をさらに含む場合、前記複合粉末は、前記アルミニウム粉末１００体積部に対して前記分散誘導剤０．１体積部乃至１０体積部をさらに含むことができる。
【００３８】
前記分散誘導剤の含有量が前記アルミニウム粉末１００体積部に対して０．１体積部未満である場合には、分散誘導効果が微々たるものであり、１０体積部を超える場合には、カーボンナノチューブの凝集により分散が難しくてむしろ欠陥として作用するおそれがある。
【００３９】
一方、前記ボールミルは、具体的には大気、不活性雰囲気、例えば窒素またはアルゴン雰囲気中、１５０ｒ／ｍｉｎ乃至３００ｒ／ｍｉｎの低速または３００ｒ／ｍｉｎ以上の高速で１２時間乃至４８時間の間、ボールミル機、例えば水平型またはプラネタリーボールミル機を用いて行われ得る。
【００４０】
このとき、前記ボールミルは、ステンレス容器で、ステンレスボール（直径２０φのボールと直径１０φのボールを１：１で混合）を前記複合粉末１００体積部に対して１００体積部乃至１５００体積部で装入して行われ得る。
【００４１】
また、摩擦係数を減少させるために、工程制御剤として、ヘプタン、ヘキサン及びアルコールよりなる群から選択されるいずれか一つの有機溶剤を前記複合粉末１００体積部に対して１０体積部乃至５０体積部で使用することができる。前記有機溶剤は、ボールミル後の容器をオープンして前記混合粉末の回収の際にフードからすべて蒸発し、回収される混合粉末には、前記アルミニウム粉末と前記カーボンナノチューブのみが残る。
【００４２】
この時、前記ナノサイズのセラミックである分散誘導剤は、前記ボールミル工程時に発生する回転力によって前記ナノサイズのミリングボールのような役割を果たし、物理的に凝集した前記カーボンナノチューブを分離し、流動性を促進させて前記カーボンナノチューブを前記アルミニウム粒子の表面にさらに均一に分散させることができる。
【００４３】
次に、前記得られた複合粉末を含む多層ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）を製造する（Ｓ２０）。
【００４４】
本段階で製造される前記多層ビレットは、コア層、及び前記コア層を取り囲む２層以上のシェル層を含んでなり、前記コア層、及び最外郭シェル層を除くシェル層は、前記複合粉末からなり、前記最外郭シェル層は、（ｉ）アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末、または（ｉｉ）前記複合粉末からなり、前記コア層及びシェル層それぞれに含まれる複合粉末は、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末に対するカーボンナノチューブの体積分率が互いに異なることを特徴とする。
【００４５】
前記多層ビレットに含まれるシェル層の数は、特に限定されないが、経済性などを考慮すると、５層以下であることが好ましい。
【００４６】
図２は上述したような多層ビレット製造過程の一例を模式的に示す図である。 図２を参照すると、前記ビレットは、前記複合粉末１０をガイダーＧを介して金属缶２０に装入し（Ｓ２０−１）、キャップＣで封入または圧着して粉末が流れないようにして製造することができる（Ｓ２０−４）。
【００４７】
前記金属缶２０は、電気伝導性及び熱伝導性のある金属からなるものであれば、いずれも使用可能であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金缶、銅缶、マグネシウム缶を好ましく使用することができる。前記金属缶２０の厚さは、６インチのビレットを仮定する場合に０．５ｍｍ乃至１５０ｍｍであり得るが、これは、ビレットの大きさに応じて様々な厚さ比率を持つことができる。
【００４８】
図３は本段階で製造できる多層ビレットの一例であって、コア層と、これを取り囲む２層シェル層を含む多層ビレット、すなわち、コア層、前記コア層を取り囲む第１シェル層、及び前記第１シェル層を取り囲む第２シェル層からなる多層ビレットを模式的に示す斜視図である。
【００４９】
図３を参照すると、まず、第２シェル層としての中空円筒状の第１ビレット１１の内部に、第１シェル層として前記第１ビレット１１とは成分が異なる第２ビレット１２を配置し、前記第２ビレット１２の内部にコア層として前記第２ビレット１２とは成分が異なる第３ビレット１３をさらに配置して多層ビレットを製造することができる。
【００５０】
この時、前記第１ビレット１１は、中空円筒状であって、一方の入口が閉じた缶（ｃａｎ）状、または両方の入口が開いた中空円筒状であり得る。前記第１ビレット１１は、アルミニウム、銅、マグネシウムなどからなり得る。前記第１ビレット１１は、前記金属母材を溶融させた後、鋳型に注入して中空円筒状に製造するか、或いは機械加工して製造することができる。
【００５１】
前記第２ビレット１２は、前記製造された複合粉末を含むことができ、前記第２ビレット１２は、塊（ｂｕｌｋ）または粉末であり得る。
【００５２】
前記第２ビレット１２が塊である場合には、前記第２ビレット１２は、具体的には円柱状をすることができる。前記多層ビレットは、前記円柱状の第２ビレット１２を前記第１ビレット１１の内部に配置させて製造することができる。この時、前記第２ビレット１２を前記第１ビレット１１の内部に配置させる方法では、前記第２ビレット１２の複合粉末を溶融させて鋳型に注入して円柱状に製造した後、これを前記第１ビレット１１の内部に嵌合して製造することもでき、或いは、前記複合粉末を前記第１ビレット１１の内部に直接装入して製造することもできる。
【００５３】
前記第３ビレット１３は、金属の塊（ｂｕｌｋ）または粉末であり得る。
【００５４】
一方、前記第２ビレット１２または前記第３ビレット１３などが、前記複合粉末を含む塊である場合、前記複合粉末を高圧で圧着させるか或いは焼結させて塊状に製造することができる。
【００５５】
この時、前記第２ビレット１２と第３ビレット１３が含む複合粉末は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部に対する前記カーボンナノチューブの体積部が互いに異なり得る。すなわち、図３において、前記第２ビレット１２は、前記第３ビレット１３とは前記アルミニウムまたはアルミニウム合金１００体積部に対する前記カーボンナノチューブの体積部が異なり得る。
【００５６】
前記第２ビレット１２は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０．０９体積部乃至１０体積部で含み、前記第３ビレット１３は、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末１００体積部に対して前記カーボンナノチューブを０体積部超過０．０８体積部以下で含むことができる。
【００５７】
または、前記第２ビレット１２は、前記複合粉末を含み、前記第３ビレット１３は、前記第１ビレット１１と同様に、アルミニウム、銅、マグネシウム、チタン、ステンレス鋼、タングステン、コバルト、ニッケル、スズ、及びこれらの合金よりなる群から選択されるいずれか一つの金属塊または金属粉末であってもよい。
【００５８】
前記多層ビレットは、前記多層ビレットの全体積に対して、前記第２ビレット１２を０．０１体積％乃至１０体積％、及び前記第３ビレット１３を０．０１体積％乃至１０体積％で含むことができ、前記第１ビレット１１を残りの体積で含むことができる。
【００５９】
上述したような構成を持つ多層ビレットを用いて後述の直接押出方法によって放熱板を製造する場合には、相対的に厚さが薄くて強度が弱い部分の強度を部分的にさらに強化することができる。
【００６０】
一方、前記多層ビレットが、前記複合粉末を含む前記第２ビレット１２又は前記第３ビレット１３を含むことにより、前記多層ビレットは、前記封入する前に、１０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの高圧で圧着させる工程を含むことができる（Ｓ２０−２）。
【００６１】
前記多層ビレットを圧着することにより、以後、前記多層ビレットを押出ダイスを用いて直接押出させることが可能となる。前記複合粉末を圧着する条件が１０ＭＰａ未満である  場合には、製造されたアルミニウム系クラッド放熱板に気孔が発生することができ、前記複合粉末が流下することができ、前記複合粉末を圧着する条件が１００ＭＰａを超える場合には、高圧力により前記第２ビレット（２番目以上のビレットを意味する）が膨張することができる。
【００６２】
また、前記多層ビレットが、前記複合粉末を含む前記第２ビレット及び／または前記第３ビレットを含むことにより、以後、前記多層ビレットを押出ダイスを用いて直接押出させるために、前記多層ビレットを焼結させる工程をさらに含むことができる（Ｓ２０−３）。
【００６３】
前記焼結には、放電プラズマ焼結（ｓｐａｒｋ  ｐｌａｓｍａ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）または熱間加圧焼結装置を使用することができるが、同じ目的を達成することができる限り、いかなる焼結装置を使用してもよい。ただし、短時間で高精度に焼結することが必要な場合、放電プラズマ焼結を用いることが好ましく、この時、３０ＭＰａ乃至１００ＭＰａの圧力下、２８０℃乃至６００℃の温度で１秒乃至３０分間、放電プラズマ焼結を行うことができる。
【００６４】
次に、前記製造されたビレットを押出ダイスを用いて直接押出させてアルミニウム系クラッド放熱板を製造する（Ｓ３０）。
【００６５】
前記押出ダイスは、平ダイス（Ｓｏｌｉｄ  Ｄｉｅｓ）、中空ダイス（Ｈｏｌｌｏｗ  Ｄｉｅｓ）、半中空ダイス（Ｓｅｍｉ−Ｈｏｌｌｏｗ  Ｄｉｅｓ）であり得る。
【００６６】
前記直接押出時のダイ角（ｄｉｅ  ａｎｇｌｅ）は４００℃乃至５５０℃であり、押出比は１５乃至１２０であり、押出速度は２ｍｍ／ｓ乃至１０ｍｍ／ｓであり、押出圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ２乃至２００ｋｇ／ｃｍ２であり、ビレット温度は３５０℃乃至５５０℃であり得る。前記押出比は、前記ビレットの断面積と前記アルミニウム系クラッド放熱板の断面積との比である。
【００６７】
一方、前記ビレットが、前記複合粉末を含む前記第２ビレット及び／または前記第３ビレット（２番目以上のビレットを意味）を含む場合には、前記多層ビレットを前記押出ダイスを用いて直接押出させるために、上述したように、前記多層ビレットを高圧で圧着させるか或いは前記焼結させる必要がある。
【００６８】
前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法は、選択的に、前記製造されたアルミニウム系クラッド放熱板の熱処理などの後処理工程をさらに含むことができる。前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法を用いる場合、従来の一般な熱処理条件で熱処理してもさらに良い熱処理効果を得ることができる。
【００６９】
本発明の他の一実施例に係るアルミニウム系クラッド放熱板は、前記アルミニウム系クラッド放熱板の製造方法によって製造できる。
【００７０】
図４乃至図８は、本発明によって製造される放熱板を示す写真及び図である。
【００７１】
本発明によって製造される放熱板の形状には特に限定がなく、フィン（ｆｉｎ）型放熱板（図４）だけでなく、バー型放熱板（図５乃至図８）も製造することができる。
【００７２】
図４に示した放熱板は、本体と、前記本体から延びた複数のフィンとを含むＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ Ｆｉｎ）タイプのフィン型放熱板であり、図５乃至図８に示した放熱板は、平板状の本体のみからなるバー型放熱板であって、前記放熱板の本体は、外部層、内部層、及び前記外部層と前記内部層との間に位置する中間層の３つの層からなり得る。
【００７３】
一例として、前記外部層は、アルミニウム６０６３（Ａｌ６０６３）からなり、前記内部層は、アルミニウム３００３（Ａｌ３００３）からなり、前記中間層は、前記アルミニウム−ＣＮＴ複合粉末（Ａｌ−ＣＮＴ）からなり得る。また、前記放熱板の前記複数のフィンは、アルミニウム６０６３（Ａｌ６０６３）からなり得る。
【００７４】
このような前記放熱板は、アルミニウム６０６３からなる円筒状の第１ビレットの内部には、アルミニウム３００３からなる円柱状の第３ビレットが位置し、前記第１ビレットと前記第３ビレットとの間には、前記複合粉末を含む構造の多層ビレットを製造し、前記多層ビレットを圧着または焼結させた後、これを直接押出することにより製造することができる。
【００７５】
以下、本発明を実施例を挙げて詳細に説明する。
【００７６】
本発明に係る実施例は、様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の実施例は、当業分野における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００７７】
［実施例及び比較例：ＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ  Ｆｉｎ）型アルミニウム系クラッド放熱板の製造］
＜実施例１＞
カーボンナノチューブは、純度９９．５％、直径１０ｎｍ以下及び長さ３０μｍ以下を有し（ルクセンブルク、（株）ＯＣＳｉＡｌ社製）、アルミニウム粉末は、平均粒径４５μｍ、純度９９．８％（韓国、ＭｅｔａｌＰｌａｙｅｒ製）のものを使用した。
【００７８】
一方、前記第１ビレットである金属缶の中央に円柱状の第３ビレットが位置し、前記第１ビレットと第３ビレットとの間に第２ビレット（複合粉末）が位置するように、多層ビレットを製造した。
【００７９】
前記第２ビレットは、前記アルミニウム粉末１００体積部に対してカーボンナノチューブを０．１体積部で含むアルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を含み、前記第１ビレットは、アルミニウム６０６３からなり、前記第３ビレットは、アルミニウム３００３合金からなっている。
【００８０】
前記第２ビレットは、具体的には次の方法で製造された。アルミニウム粉末１００体積部、前記カーボンナノチューブ０．１体積部の割合でステンレス容器に３０体積％で充填し、前記容器にステンレスボール（直径２０φのボールと直径１０φのボールとを混合）を容器の内部に３０体積％まで充填し、ヘプタンを５０ｍｌ添加した後、これを水平型ボールミル機を用いて２５０ｒｐｍで２４時間低速ボールミルさせた。その後、前記容器をオープンして前記ヘプタンをフードからすべて蒸発させ、アルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を回収した。
【００８１】
前記製造されたアルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を前記第１ビレットと前記第３ビレットとの間の隙間２．５ｔに装入させ、１００ＭＰａの圧力で圧着させることにより、前記多層ビレットを製造した。
【００８２】
直接押出機を用いて押出比１００、押出速度５ｍｍ／ｓ、押出圧力２００ｋｇ／ｃｍ２、ビレット温度４６０℃の条件で直接押出することにより、図４に示したＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｈｔ  Ｆｉｎ）型アルミニウム系クラッド放熱板を製造した。
【００８３】
＜実施例２＞
実施例１と同様の方法で、前記カーボンナノチューブの含有量が１体積部であるアルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を製造し、多層ビレットを製造した。
【００８４】
前記製造されたビレットは、実施例１と同様の条件で直接押出することにより、ＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｔ  Ｆｉｎ）型アルミニウム系クラッド放熱板を製造した。
【００８５】
＜実施例３＞
実施例１と同様の方法で、前記カーボンナノチューブの含有量が３体積部であるアルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を製造し、多層ビレットを製造した。
【００８６】
前記製造されたビレットは、実施例１と同様の条件で直接押出することにより、ＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｔ  Ｆｉｎ）型アルミニウム系クラッド放熱板を製造した。
【００８７】
＜比較例１＞
ＣＮＴ１０重量％とアルミニウム粉末８０重量％とを混合したアルミニウム−ＣＮＴ混合物を分散誘導剤（溶媒と天然ゴム液を１：１で混合した溶液）と１：１で混合し、超音波を１２分間照射して分散混合物を製造した後、分散混合物を管状炉で不活性雰囲気、５００℃で１．５時間熱処理して分散誘導剤成分を完全に除去することにより、アルミニウム−ＣＮＴ混合物を製造した。
【００８８】
前記製造されたアルミニウム−ＣＮＴ複合粉末を直径１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム缶に投入して封入し、熱間押出機（日本、島津製作所製、モデルＵＨ−５００ｋＮ）で押出温度４５０℃、押出比２０の条件で熱間粉末押出することにより、ＳＦ（Ｓｔｒａｉｇｔ  Ｆｉｎ）型アルミニウム系クラッド放熱板を製造した。
【００８９】
［実験例１：アルミニウム系クラッド放熱板の機械的物性の測定］
実施例及び比較例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板の引張強度、延伸率及びビッカース硬さを測定し、その結果を下記表１に示した。
【００９０】
前記引張強度及び延伸率は、引張速度２ｍｍ／ｓの引張テスト条件及び引張試験片ＫＳ規格４号の方法で測定し、前記ビッカース硬さは、３００ｇ、１５秒の条件及び方法で測定した。
【００９１】
【表１】
2020176325.tif 000003
【００９２】
１）Ａｌ６０６３：アルミニウム６０６３
２）Ａｌ３００３：アルミニウム３００３
前記表１を参照すると、実施例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、強い材質（Ａｌ６０６３）とソフトな材質（Ａｌ３００３）の材料を用いて押し出したアルミニウム系クラッド放熱板に比べて強度と延性を同時に持っていることが分かる。
【００９３】
また、比較例１で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、ビッカース硬さが高いものの、延伸率が非常に低いことが分かる。
【００９４】
［実験例２：アルミニウム系クラッド放熱板の耐食性の測定］
実施例及び比較例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板の耐食性の特性を測定し、その結果を下記表２に示した。
【００９５】
前記特性は、海水噴霧試験法でサイズ１０＊１０と厚さ２ｍｍのサンプルをＣＡＳＳ規格で測定した。
【００９６】
【表２】
2020176325.tif 000004
【００９７】
１）Ａｌ６０６３：アルミニウム６０６３
２）Ａｌ３００３：アルミニウム３００３
前記表２を参照すると、実施例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、強い材質（Ａｌ６０６３）と耐食性に優れた材質（Ａｌ３００３）の材料を用いて少量のＣＮＴの添加でも押し出したアルミニウム系クラッド放熱板に比べて耐食性が非常に向上することを確認することができる。また、比較例１で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、純合金よりも高い値を示すが、実施例２で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板よりは低いことが分かる。
【００９８】
［実験例３：アルミニウム系クラッド放熱板の熱伝導度の測定］
実施例及び比較例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）、熱容量（ｈｅａｔ  ｃａｐａｃｉｔｙ）、熱拡散性（ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ）、熱伝導度（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を測定し、その結果を下記表３に示す。
【００９９】
前記密度は、アルキメデスの原理でＩＳＯ規格に基づいて前記アルミニウム系クラッド放熱板の密度を測定し、前記熱容量と熱拡散性は、レーザーフラッシュ方法でサイズ１０＊１０と厚さ２ｍｍのサンプルで測定し、前記熱伝導度は、測定された密度＊熱容量＊熱拡散度の積で得られた。
【０１００】
【表３】
2020176325.tif 000005
【０１０１】
１）Ａｌ６０６３：アルミニウム６０６３
２）Ａｌ１００５：アルミニウム１００５
３）ＳＷＣＮＴ：単一壁カーボンナノチューブ
前記表３を参照すると、実施例で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、強い材質（Ａｌ６０６３）と軟質の優れた熱伝導性を有する純Ａｌ系（Ａｌ１００５）の材料を用いて少量のＣＮＴの添加でも押し出したアルミニウム系クラッド放熱板に比べて熱伝導度が非常に向上することを確認することができる。
【０１０２】
また、比較例１で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板は、純合金よりは高い値を示すが、実施例３で製造されたアルミニウム系クラッド放熱板よりは低いことが分かる。
【０１０３】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、前述した実施例は、本発明の特定の一例として提示されるものであり、これによって本発明が限定されるのではなく、後述する特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するのである。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    複合粉末
１１    第１ビレット
１２    第２ビレット
１３    第３ビレット
２０    金属缶
Ｇ      ガイダー
Ｃ      キャップ
【図１】
2020176325.tif 000006
【図２】
2020176325.tif 000007
【図３】
2020176325.tif 000008
【図４】
2020176325.tif 000009
【図５】
2020176325.tif 000010
【図６】
2020176325.tif 000011
【図７】
2020176325.tif 000012
【図８】
2020176325.tif 000013