(57)【要約】【課題】多孔質セラミックスを提供する。【解決手段】粉粒子状の炭化ケイ素に適切な比例によって、樹脂を添加した上、溶剤を添加して混合し均一に攪拌する。樹脂は混練プロセスにおいて、粉粒子状の炭化ケイ素の表面を覆って、膠質物を形成し、この膠質物を押出成形加工によって成形し、炭化ケイ素の溶融温度によって、この固形物に焼結を行い、炭化ケイ素の溶融温度が樹脂よりはるかに高いため、樹脂が完全に燃焼し、炭化ケイ素の間に空孔を形成して、多孔質セラミックスを形成する。さらに、樹脂の添加比率と空孔の大きさと単位面積の空孔数を改変することによって、多孔質セラミックスの熱伝導と放熱の最適条件を調製できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気接触の表面積を増やし、放熱器の放熱効果を向上する多孔質セラミックスであって、
前記多孔質セラミックスは炭化ケイ素（ＳｉＣ）を基材とし、多孔質セラミックスは成形される前に、あらかじめ粉粒子状の前記炭化ケイ素に適切な比例によって、樹脂を加えた後に、溶剤を添加して均一に攪拌し、前記樹脂は前記溶剤によって液状に溶解され、前記樹脂は混練プロセスにおいて、前記粉粒子状の炭化ケイ素の表面を覆い、溶剤が完全に揮発され膠質物になるまでに引き続き攪拌し、前記膠質物を押出成形加工によって成形した後、引き続き低温加熱によって前記樹脂を硬化させ、成形された前記膠質物が固形物を形成し、炭化ケイ素の溶融温度によって焼結を行い、炭化ケイ素をセラミックスに焼成し、炭化ケイ素の溶融点が樹脂よりはるかに高いため、樹脂は焼結プロセスで完全に燃焼され、いままでに占めていた容積が失われて空孔を形成し、多孔質セラミックスが出来上がることを特徴とする、多孔質セラミックス。
【請求項２】
前記粉粒子状の炭化ケイ素と樹脂とが膠質物に形成された後に、造粒を行い、粒径範囲が一定範囲の顆粒を選別した上、選別された顆粒を押出成形することを特徴とする、請求項１に記載の多孔質セラミックス。
【請求項３】
空気接触の表面積を増やし、放熱器の放熱効果を向上する多孔質セラミックスであって、前記多孔質セラミックスは炭化ケイ素（ＳｉＣ）を基材とし、誘電体材料によって結合され、前記多孔質セラミックスが成形される前、あらかじめ粉粒子状の前記炭化ケイ素と誘電体材料とを適切な比例によって混合し、樹脂を加えた後に、溶剤を添加して均一に攪拌し、前記樹脂は前記溶剤によって液状に溶解され、前記樹脂は混練プロセスにおいて、前記粉粒子状の炭化ケイ素の表面を覆い、溶剤が完全に揮発され膠質物になるまで引き続き攪拌し、前記膠質物を押出成形加工によって成形した後に、低温加熱によって前記樹脂を硬化させ、成形された前記膠質物を固形物に形成した上、誘電体材料の溶融温度によって固形物を加熱し、誘電体材料を溶融し、炭化ケイ素に結合させ、誘電体材料の溶融点が樹脂よりはるかに高いため、樹脂は焼結プロセスで完全に燃焼され、いままでに占めていた容積が失われて、炭化ケイ素の空間に空孔を形成し、多孔質セラミックスが出来上がることを特徴とする、多孔質セラミックス。
【請求項４】
前記粉粒子状の炭化ケイ素と誘電体材料と樹脂とが膠質物に形成された後に、造粒を行い、粒径範囲が一定範囲の顆粒を選別した上、選別された顆粒を押出成形することを特徴とする、請求項３に記載の多孔質セラミックス。
【請求項５】
前記誘電体材料は酸化ケイ素ベース（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｍｅｌｔｉｎｇｓ）であることを特徴とする、請求項３に記載の多孔質セラミックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の多孔質セラミックスに係り、特に空気接触の表面積を増やし、放熱器の放熱効果を向上できる多孔質セラミックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近は、電子素子の微小化および単位面積当たりの集積度の増加に伴って、電子デバイスの総発熱量が高くなるため、放熱効果を向上する必要がある。また、電子素子による電子電離と熱応力が全体の安定性に影響を与え、電子素子の寿命が短縮されることを避けなければならない。一方、いままでの純銅またはアルミ合金を熱拡散基材とした放熱方式は、もはや使用に適さない。よって、先進技術においては、炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ、ＳｉＣ）の粉体を多孔質炭化ケイ素セラミック体に焼結し、空孔によって空気接触の表面積を増すことにより放熱の加速化が図られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この種の多孔質炭化ケイ素セラミック体は製造するときに、以下の欠点があった。
【０００４】
＜イ＞炭化ケイ素粉体は焼結するときに、炭化ケイ素自体の拡散係数によって空孔が形成されるが、その空孔の分布が均一でなく、かつ空孔の形成面積を精確に管理できないため、放熱効果が限られている。
【０００５】
＜ロ＞炭化ケイ素を焼結する前に、水と少量の結合剤を添加し炭化ケイ素と結合させた上、スラッジ状に攪拌した後に、水分を蒸発させて、成形体に加圧成形し、その後の焼結に提供する。しかしながら、炭化ケイ素の硬度は非常に高く、加圧成形に使用されている金型が炭化ケイ素と接触するため、金型の損耗が大きいほか、成形体の成形に大きい圧力が必要であった。
【０００６】
そこで、本発明の主な目的は、樹脂を炭化ケイ素粉粒子に添加し、炭化ケイ素を焼結した後に、樹脂が完全に燃焼され、空孔を形成する働きを利用し、樹脂の添加率を調節することによって、炭化ケイ素焼結後の空孔の大きさと単位面積を有する空孔数を改変し、多孔質セラミックスの熱伝導と放熱の最適条件の調製を行う、一種の多孔質セラミックスを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の次の目的は、誘電体材料を炭化ケイ素間の結合物質として、省エネと製造コストの低減を実現する、一種の多孔質セラミックスを提供することにある。
【０００８】
また、本発明のもう一つの目的は、樹脂を粉粒子状の炭化ケイ素の表面に覆い、金型によって押出成形するときに、金型は硬度の低い樹脂と接触し、成形に必要な圧力を和らげ、金型の損耗を低減する、一種の多孔質セラミックスを提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明のさらなる一つの目的は、樹脂を粉粒子状の炭化ケイ素の表面に覆い、金型によって押出成形する前に、あらかじめ造粒し一定範囲の粒径を選別した後に、これらの顆粒を金型に入れて押出成形加工を実施し、炭化ケイ素を焼結し樹脂を完全に燃焼した後に形成される空孔が均一である、一種の多孔質セラミックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明に係る多孔質セラミックスの製作は、以下のステップによって行われる。
【００１１】
＜イ＞混練、粉粒子状の炭化ケイ素と誘電体材料とを適切な比例によって混練し、樹脂を加える。さらに溶剤を加えて、均一に攪拌して混合することによって、混練の過程で樹脂を粉粒子表面に覆わせる。
【００１２】
＜ロ＞揮発、溶剤が完全に揮発されるまで引き続き攪拌する。
【００１３】
＜ハ＞造粒、溶剤が揮発した後の混練物を造粒し、得られた顆粒から一定粒径の粒子を選別する。
【００１４】
＜ニ＞成形、選別された顆粒を金型に入れて、押出成形する。
【００１５】
＜ホ＞硬化、押出成形された炭化ケイ素を加熱し、炭化ケイ素に覆われた樹脂を固化させ、炭化ケイ素を固形物に形成する。
【００１６】
＜へ＞焼結、誘電体材料の溶融点温度によって前記固形物を加熱させ、誘電体材料を溶融し炭化ケイ素に結合した上、樹脂を完全に燃焼させて空孔を形成し、多孔質セラミックスを仕上げる。
【発明の効果】
【００１７】
前記説明の通り、本発明が公知技術の不足点と欠点を解決し得る主な技術手段を以下の通り説明する。
【００１８】
＜イ＞本発明は樹脂を粉粒子状の炭化ケイ素と炭化ケイ素ベースの表面に覆い、金型によって押出成形加工するときに、炭化ケイ素ではなく樹脂と接触する。樹脂の硬度が炭化ケイ素より柔らかいため、低い圧力による成形加工が可能であり、金型は硬度の高い炭化ケイ素に接触することによる高い損耗を避けられる。
【００１９】
＜ロ＞本発明は樹脂を完全に燃焼させ、炭化ケイ素同士の間に空間を残し、炭化ケイ素は炭化ケイ素ベースによって結合し空孔を形成する。よって、空孔の大きさと単位面積の有する空孔数は、樹脂の添加率を調節すれば、多孔質セラミックスの熱伝導と放熱の最適条件に調製できる。
【００２０】
＜ハ＞本発明は誘電体材料を炭化ケイ素間の結合物質に使用し、誘電体材料の溶融温度は炭化ケイ素よりはるかに低いため、燃焼温度を引き下げることによって、省エネと製造コストの低減を実現できるほか、様々な需要により、異なる誘電体材料を使用できる。その例として、ベアリングに使用されるときには、溶融温度の高い誘電体材料を使用し、ヒートシンクに使用されるときは、溶融温度の低い誘電体材料を使用する。
【００２１】
＜ニ＞本発明は、樹脂を粉粒子状の炭化ケイ素の表面に覆い、金型によって押出成形する前に、あらかじめ造粒し、一定範囲の粒径を選別した後に、これらの顆粒を金型に入れて押出成形加工を実施し、炭化ケイ素を焼結し樹脂が完全燃焼された後に形成する空孔を均一にさせることによって、全体の放熱効果を均一化できる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る多孔質セラミックスは炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ、ＳｉＣ）を基材とし、多孔質セラミックスを製作するとき、あらかじめ粉粒子状の炭化ケイ素に適切な比例の熱硬化性樹脂を添加した後に、アセトンなどの溶剤を加えて、炭化ケイ素と均一に攪拌し混練する。溶剤によって、樹脂を液状に溶解し、樹脂は混練の過程で、粉粒子状の炭化ケイ素の表面を覆い、溶剤を完全に揮発させて膠質物になるまで、引き続き攪拌する。
【００２３】
続いて、この膠質物を造粒し、得られた顆粒のうち一定の粒径範囲を選別した後に、この顆粒を金型に入れて、押出成形加工し、製品の所望形状を形成した後に、低温加熱（約摂氏１８０度）方式によって、樹脂を硬化させ固形物を形成する。
【００２４】
さらに炭化ケイ素の溶融点温度（約摂氏２０００〜２６００度）によって、この固形物を加熱して、炭化ケイ素をセラミックスに焼結する。炭化ケイ素の溶融点は樹脂をはるかに超えるため、樹脂は焼結プロセスで完全に燃焼し、占めていた体積が失われて空孔を形成し、多孔質セラミックスを形成する。
【００２５】
以上の説明から、多孔質セラミックスの空孔は樹脂を完全に燃焼し残された空孔からなることが分かる。よって、空孔の大きさまたは単位面積の空孔数を調節することは、樹脂の添加率を調節すれば実現可能であり、必要によって、多種類の多孔質セラミックスを製造できる。
【００２６】
炭化ケイ素の溶融点は非常に高く、製造された多孔質セラミックスの耐熱温度も非常に高い。そこで、余り高くない耐熱温度で使用する場合には、低溶融点の誘電体材料を炭化ケイ素間の結合物質として添加し、燃焼温度を引き下げて、誘電体材料の溶融点で焼結することによって、省エネと製造コストの低減を実現できる。
【００２７】
さらに、この誘電体材料は酸化ケイ素ベース溶融物（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｍｅｌｔｉｎｇｓ、溶融温度約摂氏１０００度）であり、前記誘電体材料をプロセスに添加する前に、あらかじめ粉粒子状の炭化ケイ素と誘電体材料とを適切な比例によって混合し樹脂を加える。このとき、樹脂は熱硬化性樹脂を使用し、粉粒子状の炭化ケイ素と誘電体材料と樹脂との添加比例は約８：１：１とする。さらに、溶剤を加えて均一になるまで攪拌し混練する。このとき、溶剤はアセトンなどを使用する。溶剤によって、樹脂の溶液を液状に溶解し、樹脂は混練プロセスにおいて、粉粒子状の炭化ケイ素と誘電体材料の表面を覆い、溶剤が完全に揮発し膠質物になるまで、引き続きに攪拌する。それに伴い、この膠質物を造粒して得られた顆粒のうち、一定の粒径範囲を選別し、これらの顆粒を金型に入れて押出成形加工した後に、低温加熱（約摂氏１８０度）によって樹脂を硬化させ、固形物を形成する。
【００２８】
さらに、誘電体材料の溶融温度によって、この固形物を加熱し、誘電体材料を溶かして、炭化ケイ素に結合させる。誘電体材料の溶融点は樹脂よりはるかに高いため、樹脂が完全に燃焼した後、それまでに占めていた体積が失われて、多孔質セラミックスが形成される。