(57)【要約】  本発明は、熱の２次元的な拡散に好適である、二軸方向に高熱伝導率を有する金属−黒鉛複合材料およびその製造方法を提供する。本発明の金属−黒鉛複合材料は、２０〜８０体積％の鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスとを含み、金属−黒鉛複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して１５％以下であり、金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有することを特徴とする。
2009051094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜８０体積％の鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスとを含む金属−黒鉛複合材料であって、
前記金属−黒鉛複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して１５％以下であり、
前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有することを特徴とする金属−黒鉛複合材料。
【請求項２】
前記鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ002値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項３】
前記鱗状黒鉛粉末は、１０〜１００の平均アスペクト比を有することを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項４】
前記鱗状黒鉛粉末は、５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項５】
炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項６】
（１）  鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスの鱗状粉末とを混合して粉末混合体を得る工程と、
（２）  前記粉末混合体を用いて焼結前駆体を形成する工程と、
（３）  前記焼結前駆体を、一軸加圧しながら焼結させる工程と、
を含む金属−黒鉛複合材料の製造方法であって、
前記鱗状黒鉛粉末は金属−黒鉛複合材料の２０〜８０体積％を構成し、前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有し、前記鱗状黒鉛粉末全体に対する、工程（３）の一軸加圧の方向ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末の比率は、１５％以下であることを特徴とする金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ002値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記鱗状黒鉛粉末は１０〜１００の平均アスペクト比を有し、前記マトリクスの鱗状粉末は１０〜１００の平均アスペクト比を有することを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記鱗状黒鉛粉末は、５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１０】
前記粉末混合体に炭素繊維またはカーボンナノファイバーを添加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１１】
工程（２）は、
（２ａ）  型内に前記粉末混合体を充填する工程と、
（２ｂ）  前記充填された粉末混合体を一軸加圧する工程と
を１回以上反復することによって実施され、１回の工程（２ａ）および（２ｂ）で得られる焼結前駆体の、工程（２ｂ）の一軸加圧方向における厚さは５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１２】
工程（２）は、
（２ｃ）  前記粉末混合体と液体媒質とを混合してスラリーを形成する工程と、
（２ｄ）  前記スラリーをドクターブレード法を用いて基板上に展開させる工程と
（２ｅ）  液体媒質を除去する工程と
によって実施され、（２ｃ）〜（２ｅ）の工程で得られる焼結前駆体の厚さは５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする金属−黒鉛複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高熱伝導性を有する金属−黒鉛複合材料およびその製造方法に関する。より具体的には、効率的な放熱を必要とする半導体機器などの冷却に適した二軸方向に高熱伝導率を有する金属−黒鉛複合材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体機器の放熱部品用の材料には、より高い熱伝導率が求められている。また、熱膨張・収縮による熱的接続の破壊を防止するために、熱源である半導体材料と同等の熱膨張率を有することが求められている。さらに、携帯用の半導体機器の応用においては、軽量性が重視されてきている。【０００３】
近年、この目的に対して、金属より高い熱伝導率、ならびに低い熱伝導率および密度を有する材料として、黒鉛質炭素繊維を用いた複合材料が注目を集めている。たとえば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維に代表されるランダム構造を有する黒鉛質炭素繊維、ピッチ系炭素繊維に代表されるラジアル構造を有する黒鉛質炭素繊維、および気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）に代表されるチューブ状構造を有する黒鉛質炭素繊維を用いた複合材料が注目されてきている。【０００４】
しかしながら、黒鉛の高い熱伝導率は、その結晶構造における炭素原子からなる六角網構造（グラファイト構造）と平行な方向において実現される。そして、グラファイト構造と交差ないし直交する方向（六角網を貫く方向）における黒鉛の熱伝導率は低い。前述の黒鉛質炭素繊維においては、いずれにおいてもグラファイト構造は繊維の長さ方向に発展しているため、黒鉛質炭素繊維の長さ方向においては高い熱伝導率が得られる。しかしながら繊維太さ方向においては、いずれの繊維においてもグラファイト構造と交差ないし直交する部分が存在し、そのために繊維太さ方向における熱伝導率は、繊維長さ方向に比べて低いものである。【０００５】
最近になって、半導体の微細化につれて、半導体から発せられる熱を１方向に伝達して別の場所で放熱を行うのではなく、熱を２次元的に拡散させて放熱面積を大きくして放熱を行う構造が検討されている。特に局所的な高温化が好ましくない、ノートＰＣや携帯用通信機器などにおいて、このような構造が検討されている。【０００６】
これに対して、黒鉛質炭素繊維を用いた複合材料は、用いられる炭素繊維の熱伝導率の異方性のため、熱の２次元的拡散には不適であり、その熱伝導率についても炭素繊維を一軸方向に並べた場合を除いて、最も熱伝導率の高い金属である銀（熱伝導率＝約４３０Ｗ／ｍＫ）以上の熱伝導率は実現できていない。【０００７】
また、黒鉛の鱗状粉末はその高い自己潤滑性が注目され、特に銅との複合材料が直流電動機用ブラシなどの摺動部品において広く用いられている（特許文献１および２参照）。これら摺動部品においては、自己潤滑性を効率よく発現させるために金属中への黒鉛粉末の分散性が重視されており、熱伝導率および高い熱伝導率を実現させるための黒鉛粉末の配向については検討がほとんどなされていない。また、これらの部品を製造する際には無加圧焼結法が広く用いられている。焼結時に加圧されておらず、かつ銅と黒鉛表面との親和性が低いことから、これらの材料の密度は低いものと認められる。【０００８】
また、黒鉛の鱗状粉末および銅の球形粒子に加えて、偏平状の銅粉を含む混合物を焼結させて摺動部品用複合材料を得る方法も検討されている（特許文献３参照）。しかしながら、偏平状銅粉の使用量は銅全体に対して４０質量％までである。加えて、偏平状の銅粉の使用は摺動部品用複合材料の表面に銅を偏析させることを目的としており、それによる黒鉛の鱗状粉末の配向については全く言及されていない。【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２０７２５３号公報
【特許文献２】特開平０８−３３１８１１号公報
【特許文献３】特開２００４−３００４８５号公報
【非特許文献１】P. M. Adams, H. A. Katzman, G. S. Rellick and G. W. Stupian, "CHARACTERIZATION OF HIGH THERMAL CONDUCTIVITY CARBON FIBERS AND A SELF-REINFORCED GRAPHITE PANEL", Carbon, Vol.36, No.3, pp.233-245 (1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、熱の２次元的な拡散に好適である、二軸方向に高熱伝導率を有する金属−黒鉛複合材料およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の実施形態の金属−黒鉛複合材料は、２０〜８０体積％の鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスとを含み、前記金属−黒鉛複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して１５％以下であり、前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有することを特徴とする。本実施形態において、鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ002値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることが望ましい。また、鱗状黒鉛粉末は、１０〜１００の平均アスペクト比および／または５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することが望ましい。また、本実施形態の金属−黒鉛複合材料は、炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含んでもよい。【００１２】
本発明の第２の実施形態の金属−黒鉛複合材料の製造方法は、
（１）  鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスの鱗状粉末とを混合して粉末混合体を得る工程と、
（２）  前記粉末混合体を用いて焼結前駆体を形成する工程と、
（３）  前記焼結前駆体を、一軸加圧しながら焼結させる工程と、
を含み、前記鱗状黒鉛粉末は金属−黒鉛複合材料の２０〜８０体積％を構成し、前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有し、前記鱗状黒鉛粉末全体に対する、工程（３）の一軸加圧の方向ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末の比率は、１５％以下であることを特徴とする。本実施形態は、前述の方法によって製造される金属−黒鉛複合材料をも含む。ここで、鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ002値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることが望ましい。また、鱗状黒鉛粉末は、１０〜１００の平均アスペクト比および／または５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することが望ましい。また、本実施形態の金属−黒鉛複合材料は、炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含んでもよい。【００１３】
さらに、第２の実施形態における工程（２）は、粉末混合体から圧粉によって焼結前駆体を形成するために、以下の工程
（２ａ）  型内に前記粉末混合体を充填する工程と、
（２ｂ）  前記充填された粉末混合体を一軸加圧する工程と
を反復することによって実施してもよい。ここで、１回の工程（２ａ）および（２ｂ）で得られる焼結前駆体の、工程（２ｂ）の一軸加圧方向における厚さは５ｍｍ以下であることが必要である。【００１４】
あるいはまた、第２の実施形態における工程（２）は、粉末混合体からスラリーを経由して焼結前駆体を形成するために、以下の工程
（２ｃ）  前記粉末混合体と液体媒質とを混合してスラリーを形成する工程と、
（２ｄ）  前記スラリーをドクターブレード法を用いて基板上に展開させる工程と
（２ｅ）  液体媒質を除去する工程と
を含んでもよい。ここで、（２ｃ）〜（２ｅ）の工程で得られる焼結前駆体の厚さは５ｍｍ以下であることが必要である。
【発明の効果】
【００１５】
以上の構成を採ることによって、本発明に係る金属−黒鉛複合材料は、一般的な金属材料に比較して、二軸方向により高い熱伝導率を有する。したがって、熱を２次元的に拡散しつつ輸送することによって、冷却を必要とする機器の熱を効率よく冷却することができる。また、本発明に係る金属−黒鉛複合材料は低い熱膨張率を有するため、金属材料より低い熱膨張率を有するＳｉなどの半導体の冷却部材として、信頼性の高い接合状態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１で得られた複合材料の断面組織写真を示す図である。
【図２】図２は、実施例２で得られた複合材料の断面組織写真を示す図である。
【図３】図３は、比較例２で得られた複合材料の断面組織写真を示す図である。
【図４】図４は、比較例３で得られた複合材料の断面組織写真を示す図である。
【図５】図５は、実施例８で得られたＣｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの破断面の断面組織写真を示す図である。
【図６】図６は、実施例８で得られたＣｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの研磨面の断面組織写真を示す図である。
【図７】図７は、実施例８で得られたＣｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの研磨面の断面組織写真を示す図である。
【図８】図８は、実施例９のサンプル２の断面組織写真を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態の金属−黒鉛複合材料は、鱗状黒鉛粉末とマトリクスとを含み、９５％以上の相対密度を有することを特徴とする。本発明における相対密度とは、鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの体積％および真密度から計算される理想密度に対する実際の密度の比を意味し、以下の式
（相対密度）＝（実際の密度）／（理想密度）
（理想密度）＝（鱗状黒鉛粉末の真密度）×（鱗状黒鉛粉末の体積％）／１００
＋（マトリクスの真密度）×（マトリクスの体積％）／１００
により計算される。９５％以上の相対密度を有することは、複合材料中に熱伝導を阻害する空隙がほとんど存在しないことを保証し、かつ機械的強度などの特性を向上させることができる。【００１８】
本発明において用いる鱗状黒鉛粉末は、高い結晶性を有することが望ましい。望ましくは、学振法によって決定される鱗状黒鉛粉末のｄ002値は、０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内である。ｄ002値は、黒鉛粉末中のグラファイト面の間隔に相当する量であり、理想値は０．３３４５ｎｍである。しかしながら、通常の場合、結晶の乱れなどによって、ｄ002値は理想値０．３３４５ｎｍよりも大きな値をとる。高い結晶性を有する鱗状黒鉛粉末は、鱗状面の方向（すなわち、直交する二軸方向）に高い熱伝導率を有し、前述の範囲内のｄ002値を有する粒子は１０００〜２０００Ｗ／ｍＫの範囲内の熱伝導率を有する（非特許文献１参照）。【００１９】
本発明において用いる鱗状黒鉛粉末は、１０〜１００、好ましくは３０〜１００の平均アスペクト比を有する。本発明における平均アスペクト比とは、粒子の厚さに対する鱗状面の代表長さの比の平均を意味する。また、本発明において用いる鱗状黒鉛粉末は、５０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは８０μｍ〜５００μｍの平均粒子サイズを有する。本発明における平均粒子サイズとは、粉末の鱗状面の平均代表長さを意味する。【００２０】
必須ではないが、特にマトリクスとしてアルミニウムまたはその合金を使用する場合、鱗状黒鉛粉末の表面に被覆を適用してマトリクスとの親和性を向上させ、得られる複合材料の機械的強度などを向上させることができる。【００２１】
本実施形態におけるマトリクスは、銅、アルミニウムまたはそれらの合金であり、第２の実施形態において後述するように、鱗状粉末の加圧焼結によって作製される。熱伝導率を増大させる観点からは、銅またはアルミニウムの純金属を用いることが好ましい。しかしながら、機械的強度または熱膨張率などの他の特性の向上、あるいは製造効率の向上を考慮する必要がある場合には、銅の合金またはアルミニウムの合金を使用することができる。【００２２】
本実施形態の金属−黒鉛複合材料は、第２の実施形態において後述するように鱗状黒鉛粉末およびマトリクスを形成する鱗状粉末の加圧焼結によって作製され、その際に鱗状黒鉛粉末の鱗状面の法線ベクトルが加圧方向（すなわち、Ｚ方向）に整列する。そして、鱗状黒鉛粉末の鱗状面は、加圧方向と直交するように（すなわち、ＸＹ面内に）整列し、熱伝導容易面を形成する。本実施形態の金属−黒鉛複合材料においては、熱伝導容易面の法線ベクトル（すなわち加圧方向の方向ベクトル）に対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いている鱗状黒鉛粉末が、鱗状黒鉛粉末全体の１５％以下であることが重要である。鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末は、少量であっても、鱗状面の整列による熱伝導容易面の形成を阻害し、熱伝導容易面内の熱伝導率を低下させるからである。【００２３】
本実施形態の金属−黒鉛複合材料は、２０〜８０体積％の鱗状黒鉛粉末と、８０〜２０体積％のマトリクスとを含む。このような範囲内の体積比を実現することによって、熱伝導容易面内の高い熱伝導率と、低い熱膨張率とを同時に満たすことができる。また、本実施形態の金属−黒鉛複合材料は、炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含んでもよい。【００２４】
本発明の第２の実施形態の金属−黒鉛複合材料の製造方法は、
（１）  鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスの鱗状粉末とを混合して粉末混合体を得る工程と、
（２）  前記粉末混合体を用いて焼結前駆体を形成する工程と、
（３）  前記焼結前駆体を、一軸加圧しながら焼結させる工程と、
を含む。【００２５】
工程（１）において用いられるマトリクスの鱗状粉末は、アルミニウム、銅、またはこれらを基とする合金から作製することができる。マトリクスの鱗状粉末は、１０〜１００、好ましくは３０〜１００の平均アスペクト比を有する。マトリクスの鱗状粉末の平均粒子サイズは、用いる黒鉛粉末の平均サイズの１〜５０％であることが望ましい。一方、鱗状黒鉛粉末は、第１の実施形態において記載したものを工程（１）において用いることができる。【００２６】
アルミニウムまたはその合金の鱗状粉末を用いる場合、黒鉛粉末が金属を充填し得る範囲内で、できるだけ大きな平均粒子サイズを用いることが望ましい。これは、通常の場合、アルミニウムの鱗状粉末の表面は酸化されているためである。粉末表面の酸化物は、焼結時に除去することができず、複合材料中のアルミニウムマトリクス中に残存し、熱伝導を阻害する要因となり得る。この影響を軽減するために、可能な限り表面積の小さい粉末を用いて、アルミニウムマトリクス中に残存する酸化物の量を減少させることが重要である。アルミニウムまたはその合金の鱗状粉末の平均粒子サイズは、用いる黒鉛粉末の平均サイズの３０〜５０％程度であることが特に望ましい。【００２７】
銅またはその合金を用いる場合、アルミニウムの場合について前述した要因を考慮する必要はない。しかしながら、銅またはその合金と黒鉛との比重差が大きいため、得られる複合材料中の偏析が生じやすくなる。偏析を防止するために、銅またはその合金の鱗状粉末を用いる場合には、可能な限り平均粒子サイズの小さいことが望ましい。具体的には、銅またはその合金の鱗状粉末の平均粒子サイズは、用いる黒鉛粉末の平均サイズの１〜５０％程度であることが特に望ましい。【００２８】
鱗状黒鉛粉末とマトリクスの鱗状粉末との混合は、当該技術において知られている任意の手段を用いて実施することができる。たとえば、鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの鱗状粉末に不活性の液体媒質を加え、遊星ボールミルなどを用いて混合し、その後に乾燥器などを用いて液体媒質を除去することによって、粉末混合体を得ることができる。【００２９】
鱗状黒鉛粉末とマトリクスの鱗状粉末との混合比率は、最終的に得られる複合材料中の鱗状黒鉛粉末が複合材料の２０〜８０体積％を構成するように決定される。また、本実施形態の粉末混合体は、炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含んでもよい。【００３０】
工程（２）において、工程（１）で得られた粉末混合体を用いて焼結前駆体を形成する。工程（２）を実施した際に、鱗状黒鉛粉末が高度に配向していることが望ましい。【００３１】
たとえば、工程（２）を：
（２ａ）  型内に前記粉末混合体を充填する工程と、
（２ｂ）  前記充填された粉末混合体を一軸加圧する工程と
を反復することによって実施してもよい。ここで、型としては、当該技術において知られている任意のものを用いることができる。必須ではないが、工程（３）において用いる焼結型（たとえば、パルス通電焼結において用いるポンチとダイスの組み合わせ）に充填することが便利である。【００３２】
工程（２ｂ）における一軸加圧には５〜１５０ＭＰａの範囲内の圧力を用いることができる。工程（２ｂ）において一軸加圧される際に、鱗状黒鉛粉末の鱗状面は、その法線ベクトルが加圧方向となるように配向される。【００３３】
ただし、一度に大量の粉末混合体を充填した場合には、工程（２ｂ）において十分な配向が達成されず、ひいては焼結後の複合材料中の鱗状黒鉛粉末の十分な配向が達成されない恐れがある。このために、工程（２ａ）で充填する粉末混合体の量を制限し、工程（２ｂ）において十分な配向を達成することが望ましい。本発明においては、１回の工程（２ａ）および（２ｂ）で得られる焼結前駆体の、工程（２ｂ）の一軸加圧方向における厚さは５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下とすることが望ましい。より大きな厚さを有する複合材料を作製する場合には、前述の工程（２ａ）および（２ｂ）を適当な回数にわたって繰り返して、焼結前駆体を形成する。【００３４】
別法として、粉末混合体および液体媒質から形成されるスラリー状混合物を、型に流し込み、引き続いて液体媒質の除去を行って焼結前駆体を形成することができる。この方法においては、粉末混合体は重力によって型の底部へと沈降して積み重なり、その際に鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの鱗状粉末の両方の鱗状面の法線ベクトルが、鉛直方向を向くように配向する。この方法の変形例として、型の底面に石膏のような液体媒質の吸収体を配置して、型に対するスラリー状混合物の流し込みと液体媒質の除去を同時に行う、いわゆるスリップキャスティングを行ってもよい。【００３５】
あるいはまた、以下の工程
（２ｃ）  前記粉末混合体と液体媒質とを混合してスラリーを形成する工程と、
（２ｄ）  前記スラリーをドクターブレード法を用いて基板上に展開させる工程と
（２ｅ）  液体媒質を除去する工程と
によって、焼結前駆体を形成してもよい。【００３６】
工程（２ｃ）においては、粉末混合体および液体媒質を混合してスラリー状混合物を調製する。必要に応じて、結合剤を添加してもよい。結合剤としては、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、パラフィン、ニカワなどの当該技術において知られている材料を用いることができる。得られる複合材料の熱伝導性に対する結合剤の影響を抑制するために、必要最小限量の結合剤を用いることが望ましい。【００３７】
次いで、工程（２ｄ）においては、所定量のスラリー状混合物を基板上に滴下し、基板との間に一定の間隔を維持して移動可能なブレードを用いてスラリー状混合物を基板上に展開する。スラリー状混合物の横方向への展開を制限するために、一定の幅の溝を有する基板を用い、その溝内にスラリー状混合物を滴下し、溝の延びる方向に沿ってブレードを移動させてもよい。【００３８】
最後に、工程（２ｅ）において、加熱または減圧などの当該技術において知られている任意の手段を用いて液体媒質を除去して、焼結前駆体が得られる。【００３９】
この方法においては、鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの鱗状粉末の両方の鱗状面の法線ベクトルが基板面の法線ベクトルと一致するように、両方の粉末が配向する。ここで、（２ｃ）〜（２ｅ）の工程で得られる焼結前駆体の厚さは０．５〜５ｍｍであることが必要である。より厚い焼結前駆体が必要な場合には、工程（２ｄ）および（２ｅ）を複数回繰り返して得られる複数の焼結前駆体を重ね合わせて、工程（３）の焼結工程を実施する。【００４０】
工程（３）において、工程（２）で得られた焼結前駆体を一軸加圧しながら焼結させ、複合材料を形成する。本工程においては、ホットプレス法、パルス通電焼結（ＳＰＳ）法、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）法などの方法を用いることができる。【００４１】
ホットプレス法においては、貫通孔を有するダイスと、該貫通孔に嵌合する２つのポンチとからなる型を用いる。焼結前駆体は、工程（２）における鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの鱗状粉末の鱗状面がポンチによる加圧方向と直交するように、ダイスの貫通孔内に配置される。次いで、２つのポンチで焼結前駆体を挟んで加圧し、同時にヒータなどの加熱手段によって型全体を加熱し、焼結前駆体を焼結させる。【００４２】
ＳＰＳ法においては、ホットプレス法と同様にして、ダイスおよび２つのポンチからなる型内に焼結前駆体を配置し、２つのポンチから焼結前駆体に対してパルス状の電流を流し、それによって焼結前駆体内に発生するジュール熱を用いて焼結を進行させる。【００４３】
工程（２ａ）および（２ｂ）の反復により形成される焼結前駆体を、上記の２つの方法のいずれかによって焼結させる場合、工程（２ａ）および（２ｂ）において、貫通孔を有するダイスと該貫通孔に嵌合する１つのポンチからなる型を使用し、工程（３）においてもう１つのポンチを組み合わせて焼結を実施してもよい。言い換えると、工程（２）および（３）において、共通の型を使用することができる。【００４４】
ホットプレス法またはＳＰＳ法のいずれかを用いて焼結を実施する場合、装置内の圧力を３０Ｐａ以下に減圧することが望ましい。また、ポンチによる一軸加圧においては、２０〜１５０ＭＰａの圧力を使用することが望ましい。【００４５】
一方、ＨＩＰ法を用いる場合には、一軸方向に伸縮性を有する型の中に焼結前駆体を配置する。この際に、焼結前駆体は、工程（２）における鱗状黒鉛粉末およびマトリクスの鱗状粉末の鱗状面が、型の伸縮方向に直交するように配置される。次いで、焼結前駆体を収容した型を、加圧流体を含む加圧容器内に配置し、加熱手段によって加圧流体を加熱すると同時に、加圧流体に圧力を印加して、焼結を進行させる。加圧流体に印加する圧力は、２０〜３００ＭＰａの範囲内であることが望ましい。【００４６】
以上の方法のいずれを用いる場合においても、アルミニウムまたはそれを基とする合金をマトリクスとして用いた場合には焼結前駆体の最高到達温度が５００〜６５０℃の範囲内となる条件で焼結を実施することが好ましい。また、銅またはそれを基とする合金をマトリクスとして用いた場合には焼結前駆体の最高到達温度が８００〜１０００℃の範囲内となる条件で焼結を実施することが好ましい。【００４７】
本発明の第２の実施形態の方法によって製造される金属−黒鉛複合材料は、第１の実施形態の複合材料同様に、９５％以上の相対密度を有する。また、本実施形態の金属−黒鉛複合材において、鱗状黒鉛粉末全体に対する、工程（３）の一軸加圧の方向ベクトル（複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに相当する）に対して鱗状面の法線ベクトルが２０゜以上傾いた鱗状黒鉛粉末の比率は、１５％以下である。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
本実施例において用いた銅粉末は、平均粒子サイズ５μｍ、平均厚さ２００ｎｍの鱗状粉末であり、その平均アスペクト比は２５であり、真密度は８．９３ｇ／ｃｍ3であった。本発明において用いた黒鉛粉末は、平均粒径３００μｍ、平均厚さ１０ｎｍの鱗状粉末であり、そのアスペクト比は３０であり、真密度は２．２７ｇ／ｃｍ3であった。黒鉛粉末の結晶性を、２０質量％の内部標準用珪素粉を混合した試料に学振法を適用して評価した。その結果、黒鉛粉末のｄ002は０．３３４７ｎｍであり、高結晶性であることが明らかとなった。【００４９】
銅粉末８０．２ｇ、黒鉛粉末１９．８ｇ、エタノール３０ｇおよび直径１０ｍｍのＳＵＳボール３００ｇを遊星ボールミル中に添加した。遊星ボールミルを、１５０ｒｐｍのベース回転数（公転数）および−２．５の回転比（マイナス符号はベース回転と逆方向の回転を表す）の条件下で、１０分間にわたって混合を行った。得られた粉末混合体を遊星ボールミルから取り出し、１日にわたって風乾し、そして１時間にわたって７０℃の温風乾燥器にて乾燥させた。【００５０】
得られた粉末混合物を、パルス通電焼結法を用いて焼結させた。２０ｍｍ角の貫通孔を有する黒鉛製ダイスに、粉末混合物４〜５ｇを充填し、２０ＭＰａ程度の圧力を印加して圧粉した。１回の充填／圧粉工程において、厚さ３ｍｍの圧粉体が得られた。この充填／圧粉工程を１０回にわたって繰り返して、加圧方向の厚さ３０ｍｍの焼結前駆体を得た。次いで、パルス通電焼結装置内を３０Ｐａ以下に減圧し、焼結前駆体に対して５０ＰＭａの圧力（２０ｋＮの押圧力）を印加し、１０分間にわたってパルス幅０．５ｍｓ、周波数３７５Ｈｚ、電流密度１０００Ａ／ｃｍ2の電流を流して焼結を実施した。その際の最高到達温度は９００℃であり、最高到達温度における保持時間を５分間とした。焼結により得られた複合材料は２０×２０×２０ｍｍの寸法を有した。複合材料中の黒鉛粉末の体積％（Ｖｆ）は、５０％であった。【００５１】
得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。なお、第１表において、Ｚ方向が焼結時の加圧方向であり、ＸおよびＹ方向は、Ｚ方向と直交する２つの方向である。【００５２】
また、得られた複合材料の断面組織写真を図１に示す。この断面組織写真の観察により、複合材料中の黒鉛粉末の配向性を評価した。複合材料のＸＺ断面を作製し、０．５ｍｍ毎のＺ方向に延びる１０本のライン、および０．５ｍｍ毎のＸ方向に延びる１０本のラインからなるグリッドを想定し、グリッド中の１００個のライン交点に存在する黒鉛粉末の鱗状面の法線ベクトルとＺ軸とのなす角を測定した。評価結果を第１表に示す。【００５３】
（実施例２）
粉末混合体を作製する際に銅粉末７３．０ｇおよび黒鉛粉末２７．０ｇを用いたことを除いて実施例１の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは６０％であった。【００５４】
得られた複合材料の断面組織写真を図２に示す。この断面組織写真の観察による複合材料中の黒鉛粉末の配向性の評価結果、および得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００５５】
（実施例３）
粉末混合体を作製する際に銅粉末６３．４ｇおよび黒鉛粉末３６．６ｇを用いたことを除いて実施例１の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは７０％であった。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００５６】
（実施例４）
以下の点を除いて、実施例１の手順を繰り返して、複合材料を形成した。【００５７】
銅粉末に代えて、平均粒径３０μｍ、平均厚さ１μｍ、アスペクト比３０を有するアルミニウム粉末を使用した。粉末混合体を作製する際に、アルミニウム粉末３６．４ｇおよび黒鉛粉末２２．７ｇを用いた。電流密度を７５０Ａ／ｃｍ2に変更したこと、および最高到達温度における保持時間を０分に変更したことを除いて実施例１と同様の手順によってパルス通電焼結法を実施して、複合材料を作製した。【００５８】
本実施例においては、パルス通電焼結を行った際の到達温度は６２５℃であった。また、得られた複合材料のＶｆは５０％であった。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００５９】
（実施例５）
粉末混合体を作製する際にアルミニウム粉末２９．７ｇおよび黒鉛粉末２７．７ｇを用いたことを除いて実施例４の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは６０％であった。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００６０】
（実施例６）
粉末混合体を作製する際にアルミニウム粉末２２．７ｇおよび黒鉛粉末３３．０ｇを用いたことを除いて実施例４の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは７０％であった。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００６１】
（実施例７）
実施例１と同様の銅粉末および黒鉛粉末を用い、ドクターブレード法を用いてグリーンシートを作製した。【００６２】
銅粉末６５．０ｇ、黒鉛粉末１１．０ｇ、エタノール２５ｇおよび直径１０ｍｍのＳＵＳボール３００ｇを遊星ボールミル中に添加した。遊星ボールミルを、１５０ｒｐｍのベース回転数（公転数）および−２．５の回転比（マイナス符号はベース回転と逆方向の回転を表す）の条件下で、１０分間にわたって混合を行って、ＳＵＳボールを除去してスラリーを得た。【００６３】
得られたスラリー２００ｇに対して、６ｇのポリエチレングリコール（分子量３００）を添加して、塗布混合物を得た。この塗布混合物を、基板上に７０ｍｍの間隔で設置された高さ２ｍｍの型に流し込み、型上に、アルミニウム製のドクターブレードを滑らせて、続いて型中のスラリーを乾燥させて、幅７０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ２ｍｍのグリーンシートを得た。【００６４】
得られたグリーンシートを長さ７０ｍｍに切断した。幅７０ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ２ｍｍのグリーンシートを、７０ｍｍ角の貫通孔を有する黒鉛製ダイス内に配置し、実施例１と同様の条件によるパルス通電焼結法を用いて、焼結させた。得られた複合材料は、幅７０ｍｍ×長さ７０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの寸法、および４０％のＶｆを有した。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００６５】
（比較例１）
実施例１と同様の手順に従って粉末混合体を調製した。得られた粉末混合体を、５０ＭＰａの圧力を用いる一軸加圧成形して、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状の圧粉成形体を得た。得られた圧粉成形体を真空炉内に配置し、真空炉内を３０Ｐａ以下に減圧し、１時間にわたって９００℃に加熱することによって無加圧焼結を実施した。得られた複合材料は、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状であった。得られた複合材料のＶｆは５０％であった。得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。なお、本比較例におけるＺ方向は、一軸加圧成形時の加圧方向である。【００６６】
（比較例２）
黒鉛製ダイスに対する粉末混合体の充填量を１回当たり２０ｇに変更したことを除いて、実施例２の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは６０％であった。【００６７】
得られた複合材料の断面組織写真を図３に示す。この断面組織写真の観察による複合材料中の黒鉛粉末の配向性の評価結果、および得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００６８】
（比較例３）
鱗状銅粉に代えてアトマイズ法により作製した球状銅粉を用いたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、複合材料を作製した。得られた複合材料のＶｆは５０％であった。【００６９】
得られた複合材料の断面組織写真を図４に示す。この断面組織写真の観察による複合材料中の黒鉛粉末の配向性の評価結果、および得られた複合材料の相対密度、熱伝導率および熱膨張率を測定した結果を第１表に示す。【００７０】
【表１】
2009051094.tif 000003
【００７１】
以上の結果から、実施例１〜６において得られた複合材料はいずれも９５％より大きい相対密度を示し、複合材料中に空隙がほとんど存在しないことが分かる。これに対して、一軸加圧成形後に無加圧焼結を実施した比較例１の相対密度は５４．１％であり、複合材料中に相当数の空隙が存在することが分かる。空隙の存在によって比較例１の複合材料は、ＸＹ方向において低い熱膨張率（５．２ｐｐｍ／Ｋ）を示したものの、その熱伝導率（特にＸＹ方向）は各実施例の複合材料に比較して低いものであった。【００７２】
また、黒鉛粉末の配向性の評価から、実施例１〜６の複合材料においては、鱗状面の法線ベクトルが２０゜を越えて傾いた黒鉛粉末の比率は１２％以下であった。このように黒鉛粉末の鱗状面がＸＹ面に沿って整列したことによって、実施例１〜６の複合材料は、加圧方向に垂直な面内（すなわち、ＸＹ方向）において高い熱伝導率を示すと同時に、加圧方向（Ｚ方向）において低い熱伝導率を示した。これに対して、圧粉工程における１回当たりの充填量を増やした比較例２においては、相対密度は実施例の複合材料と同等であるものの、鱗状面の法線ベクトルが２０゜を越えて傾いた黒鉛粉末の比率が１６％となった。この整列の乱れによって、比較例２の複合材料のＸＹ方向における熱伝導率が低下した。また、鱗状銅粉に代えて球状銅粉を用いた比較例３においては、鱗状面の法線ベクトルが２０゜を越えて傾いた黒鉛粉末の比率が４５％となり、複合材料のＸＹ方向における熱伝導率が著しく低下した。【００７３】
（実施例８）
実施例１において用いた銅粉末および黒鉛粉末、ならびに実施例４で用いたアルミニウム粉末に加えて、直径１０μｍ、長さ３ｍｍの短繊維炭素繊維（Chopped Carbon Fiber、以下、ＣＣＦと称する）を用いて、金属−黒鉛複合材料を形成した。用いた材料の混合および焼結は、実施例１と同様の手順を用いて行った。【００７４】
本実施例では、黒鉛粉末およびＣＣＦの総量を５０体積％に固定し、黒鉛粉末とＣＣＦとの配合比を変化させた。得られた材料の密度、相対密度、熱伝導率、熱膨張係数、および曲げ強度を測定した。曲げ強度は、３ｍｍ×２ｍｍ×２０ｍｍの寸法のサンプルを、スパン１６ｍｍの２つの支点にて支持し、該２支点の中央部に速度０．５ｍｍ／分で加重を印加する３点曲げ試験にて測定した。得られた結果を第２表に示す。【００７５】
【表２】
2009051094.tif 000004
【００７６】
第２表において、「Ｃｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒ」は、１０体積％のＣＣＦ、４０体積％の黒鉛粉末および残余のＣｕを含む原料から作製した複合材料を表わす。また、熱伝導率および熱膨張率に関して、Ｚ方向が焼結時の加圧方向であり、ＸおよびＹ方向は、Ｚ方向と直交する２つの方向である。【００７７】
第２表から明らかなように、ＣＣＦの添加量の増大に伴って熱伝導率はわずかに減少するものの、Ｃｕを基とする複合材料においては大幅に曲げ強度が増大することが分かる。また、Ａｌを基とする複合材料においても、曲げ強度の若干の増大が認められる。【００７８】
次に、Ｃｕ−１０ＣＣＦ−４０ＧｒをＸＺ面において破断し、その破断面、および当該破断面を研磨した研磨面の観察を行った。図５に、Ｃｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの破断面の断面組織写真（５００倍）を示し、図６に、Ｃｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの研磨面の断面組織写真（３０倍）を示し、図７に、Ｃｕ−１０ＣＣＦ−４０Ｇｒの研磨面の断面組織写真（１０００倍）を示した。【００７９】
図５において、破断面において、鱗状の黒鉛粉末が破断していることが分かる。これに対して、ＣＣＦは、その一部が破断面から突出し、およびその一部は破断面から引き抜かれている。このことから、ＣＣＦが複合材料の曲げ強度の向上に寄与していることが分かる。【００８０】
図６および図７から、鱗状の黒鉛粉末がほぼＸＹ平面内に配列していることが分かる。また、図７において、鱗状の黒鉛粉末の間のマトリクス金属中に直径１０μｍ程度のＣＣＦの断面組織が存在すること、およびＣＣＦがＸＹ平面内においてランダムに配向していることが分かる。【００８１】
（実施例９）
本実施例においては、異なる形状のマトリクス金属の粉末を用いて得られる複合材料の特性を評価した。本実施例において用いた鱗状銅粉は、約５０μｍの平均粒径および約３０の平均アスペクト比を有した。また、本実施例において用いた球状銅粉は、水アトマイズ法で作製され、約４０μｍの平均粒径を有した。さらに、本実施例においては、３００μｍの平均粒径および１０ｎｍの平均厚さを有する鱗状黒鉛粉末を用いた。【００８２】
７０体積％の銅粉と３０体積％の鱗状黒鉛粉末を用いて２種の複合材料を作製した。一方においては、銅粉として鱗状銅粉のみを用いた。他方においては、銅粉として４０体積％の鱗状銅粉と６０体積％の球状銅粉との混合物を用いた。複合材料の作製は、実施例１の手順を用いて行った。【００８３】
得られた２種の複合材料に関して、密度、相対密度、熱伝導率、熱膨張率、曲げ強さおよび黒鉛粉末の配向状態を評価した。結果を第３表に示す。また、鱗状銅粉と球状銅粉との混合物を用いて作製した複合材料の断面組織写真を図８に示した。【００８４】
【表３】
2009051094.tif 000005
【００８５】
第３表から分かるように、鱗状銅粉と球状銅粉との混合物を用いたサンプル２においては、ＸＹ平面に対して２０度以上傾いて配列した黒鉛粉末の比率が１８％まで上昇した。すなわち、球状銅粉を用いたことによって、黒鉛粉末の配向が乱れたことが分かった。この配向の乱れによって、サンプル２のＸＹ平面内の熱伝導率（５７０．１Ｗ／ｍ／Ｋ）が、鱗状銅粉のみを用いたサンプル１の熱伝導率（６３１．６Ｗ／ｍ／Ｋ）に比べて約１０％低下した。さらに、球状銅粉を用いたサンプル２の曲げ強さ（２６ＭＰａ）は、鱗状銅粉のみを用いたサンプル１の曲げ強さ（５３．５ＭＰａ）の約半分であった。このことから、黒鉛粉末の配向の乱れが、複合材料の機械的強度にも悪影響を与えることが分かった。
【図１】
2009051094.tif 000006
【図２】
2009051094.tif 000007
【図３】
2009051094.tif 000008
【図４】
2009051094.tif 000009
【図５】
2009051094.tif 000010
【図６】
2009051094.tif 000011
【図７】
2009051094.tif 000012
【図８】
2009051094.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月8日(2009.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜８０体積％の鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスとを含む金属−黒鉛複合材料であって、
前記金属−黒鉛複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０°以上傾いた鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して１２％以下であり、前記鱗状面の法線ベクトルの傾きが１０°以下である鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して５５％以上であり、
前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有することを特徴とする金属−黒鉛複合材料。
【請求項２】
前記鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ００２値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項３】
前記鱗状黒鉛粉末は、１０〜１００の平均アスペクト比を有することを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料
【請求項４】
前記鱗状黒鉛粉末は、５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項５】
炭素繊維またはカーボンナノファイバーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の金属−黒鉛複合材料。
【請求項６】
（１）  鱗状黒鉛粉末と、銅、アルミニウムまたはそれらの合金からなる群から選択されるマトリクスの鱗状粉末とを混合して粉末混合体を得る工程と、
（２）  前記粉末混合体を用いて焼結前駆体を形成する工程と、
（３）  前記焼結前駆体を、一軸加圧しながら焼結させる工程と、
を含む金属−黒鉛複合材料の製造方法であって、
前記鱗状黒鉛粉末は金属−黒鉛複合材料の２０〜８０体積％を構成し、前記金属−黒鉛複合材料は９５％以上の相対密度を有し、前記鱗状黒鉛粉末全体に対する、工程（３）の一軸加圧の方向ベクトルに対して鱗状面の法線ベクトルが２０°以上傾いた鱗状黒鉛粉末の比率は、１２％以下であり、前記鱗状面の法線ベクトルの傾きが１０°以下である鱗状黒鉛粉末は、前記鱗状黒鉛粉末全体に対して５５％以上であることを特徴とする金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記鱗状黒鉛粉末は、Ｘ線回折によって測定される黒鉛結晶のｄ００２値が０．３３４５〜０．３３６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記鱗状黒鉛粉末は１０〜１００の平均アスペクト比を有し、前記マトリクスの鱗状粉末は１０〜１００の平均アスペクト比を有することを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記鱗状黒鉛粉末は、５０〜１０００μｍの平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１０】
前記粉末混合体に炭素繊維またはカーボンナノファイバーを添加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１１】
工程（２）は、
（２ａ）  型内に前記粉末混合体を充填する工程と、
（２ｂ）  前記充填された粉末混合体を一軸加圧する工程と
を１回以上反復することによって実施され、１回の工程（２ａ）および（２ｂ）で得られる焼結前駆体の、工程（２ｂ）の一軸加圧方向における厚さは５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法。
【請求項１２】
工程（２）は、
（２ｃ）  前記粉末混合体と液体媒質とを混合してスラリーを形成する工程と、
（２ｄ）  前記スラリーをドクターブレード法を用いて基板上に展開させる工程と
（２ｅ）  液体媒質を除去する工程と
によって実施され、（２ｃ）〜（２ｅ）の工程で得られる焼結前駆体の厚さは５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の金属−黒鉛複合材料の製造方法
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする金属−黒鉛複合材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
の範囲内となる条件で焼結を実施することが好ましい。
［００４７］
本発明の第２の実施形態の方法によって製造される金属−黒鉛複合材料は、第１の実施形態の複合材料同様に、９５％以上の相対密度を有する。また、本実施形態の金属−黒鉛複合材において、鱗状黒鉛粉末全体に対する、工程（３）の一軸加圧の方向ベクトル（複合材料の熱伝導容易面の法線ベクトルに相当する）に対して鱗状面の法線ベクトルが２０°以上傾いた鱗状黒鉛粉末の比率は、１５％以下である。
実施例
［００４８］
（実施例１）
本実施例において用いた銅粉末は、平均粒子サイズ５μｍ、平均厚さ２００ｎｍの鱗状粉末であり、その平均アスペクト比は２５であり、真密度は８．９３ｇ／ｃｍ３であった。本発明において用いた黒鉛粉末は、平均粒径３００μｍ、平均厚さ１０ｎｍの鱗状粉末であり、そのアスペクト比は３０であり、真密度は２．２７ｇ／ｃｍ３であった。黒鉛粉末の結晶性を、２０質量％の内部標準用珪素粉を混合した試料に学振法を適用して評価した。その結果、黒鉛粉末のｄ００２は０．３３４７ｎｍであり、高結晶性であることが明らかとなった。
［００４９］
銅粉末８０．２ｇ、黒鉛粉末１９．８ｇ、エタノール３０ｇおよび直径１０ｍｍのＳＵＳボール３００ｇを遊星ボールミル中に添加した。遊星ボールミルを、１５０ｒｐｍのベース回転数（公転数）および−２．５の回転比（マイナス符号はベース回転と逆方向の回転を表す）の条件下で、１０分間にわたって混合を行った。得られた粉末混合体を遊星ボールミルから取り出し、１日にわたって風乾し、そして１時間にわたって７０℃の温風乾燥器にて乾燥させた。
［００５０］
得られた粉末混合物を、パルス通電焼結法を用いて焼結させた。２０ｍｍ角の貫通孔を有する黒鉛製ダイスに、粉末混合物４〜５ｇを充填し、２０ＭＰａ程度の圧力を印加して圧粉した。１回の充填／圧粉工程において、厚さ３ｍｍの圧粉体が得られた。この充填／圧粉工程を１０回にわたって繰り返して、加圧方向の厚さ３０ｍｍの焼結前駆体を得た。次いで、パルス通電焼結装置内を３０Ｐａ以下に減圧し、焼結前駆体に対して５０ＭＰａの圧力（２０ｋＮの押圧力）を印加し、１０分間にわたってパルス幅０．５ｍｓ、周波数３７５Ｈｚ、電流密度１０００Ａ／ｃｍ２の電流を流して焼結を実施した。そ
【国際調査報告】
2009051094.tif 000014
2009051094.tif 000015