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CN1178297C - 散热材料及其制造方法 - Google Patents

散热材料及其制造方法 Download PDF

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CN1178297C
CN1178297C CNB008055327A CN00805532A CN1178297C CN 1178297 C CN1178297 C CN 1178297C CN B008055327 A CNB008055327 A CN B008055327A CN 00805532 A CN00805532 A CN 00805532A CN 1178297 C CN1178297 C CN 1178297C
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graphite
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三井任
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中山信亮
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Abstract

一种制备散热材料的方法，包括：把石墨放进容器(70)内，将该容器置于炉中(工序S301)，焙烧炉(60)内部，制备石墨多孔烧结体(12)(工序S302)，其后，从炉(60)取出装有多孔烧结体(12)的容器(70)，将装有多孔烧结体(12)的容器(70)放在压机(62)的凹区内(工序S303)，然后，向容器(70)内浇注金属(14)的熔体(86)(工序S304)，使冲头(84)冲入凹区内，将容器(70)内的上述熔体(86)挤下，进行压入配合(工序S305)，借助冲头(84)的挤压，金属(14)的熔体(86)就浸入多孔烧结体(12)的开孔气孔中。

Description

散热材料及其制造方法
                       技术领域
本发明涉及一种用于构成散热片(使例如集成电路(IC)芯片所产生的热量有效释放)的散热材料及其制造方法。
                       背景技术
通常，对IC芯片来说，“热”是一个不利因素，其内部温度不得超出最高容许接合温度。在功率晶体管、半导体整流元件等的半导体装置中，由于每操作面积的电消费高，所生热量仅从半导体装置的外壳和引线发散是不充分的，装置的内部温度升高，有引发热破坏的危险。
此现象在CPU负载的IC芯片方面同样存在，伴随时钟脉冲频率的提高，操作时发热量增大，涉及散热的热设计正成为重要项目。
在上述防止热破坏的热设计方面，目前实施的元件设计和封装设计的一种做法是把散热面积大的散热片固着在IC芯片的外壳上。
通常采用导热率良好的铜、铝等金属材料作为上述散热片的材料。
近来，在CPU、存储器等IC芯片方面，试图进行电消费低为目的的低电力驱动，伴随元件的高集成化和元件形成面积的扩大化，IC芯片本身有大型化的倾向。IC芯片大型化，半导体基底(Si片、GaAs片)与散热片热膨胀之差所生的应力增大，有导致芯片剥离和机械破坏的危险。
为防止这种现象的出现，举出IC芯片低电力驱动的实现和散热材料的改善两个方面。IC芯片的低电力驱动，作为电源电压已摆脱迄今使用的TTL电平(5V)，3.3V以下的电平正在实用化。
另一方面，作为散热片的构成材料，不仅要考虑导热率，而且必须选定与半导体基底Si、GaAs热膨胀率大体一致且导热率高的材料。
关于散热材料的改善，有各种各样的报道，例如有氮化铝(AlN)的例子、Cu(铜)-W(钨)的例子。AlN，因其导热性与热膨胀性的平衡极好，尤其是与Si的热膨胀率大体一致，用作半导体基底Si基片半导体装置的散热材料是适宜的。
Cu-W，是一种低热膨胀性(W)和高导热性(Cu)兼备的复合材料且易于机械加工，所以用作形状复杂的散热片的构成材料是适宜的。
此外，作为其它的例子有：现有技术的例1-特开平8-279569，含金属Cu 20-40vol％的，以SiC为主成分的陶瓷基材；现有技术的例2-特开昭59-228742，把5-30wt％的Cu浸入由无机物制成的粉末烧结多孔体中的材料等。
上述现有技术的例1的散热材料，由于是SiC和金属Cu的冷压粉体成型制备散热片所谓的粉体成型，其热膨胀率和导热率毕竟是理论值。存在的问题是，不能获得从实际电子元件等测得的热膨胀率与导热率的平衡。
现有技术的例2，由无机物制成的粉末烧结多孔体中所含Cu的比率低，恐怕在提高导热率上受到限制。
另一方面，碳与金属组合的复合材料正在开发和实用化，而这种复合材料，金属为Cu时，有用作放电加工用电极的例子，金属为Pb时，有用作轴承材料的例子，而作为散热材料用途的例子却是未知的。
也就是说，碳与金属组合的复合材料的现状是，即使导热率高的也只是140W/mK，不能满足作为IC芯片散热材料必需的160W/mK以上的条件。
                       发明内容
在考虑这样的课题的基础上，本发明的目的是提供一种具有适合于从实际电子元件(含半导体装置)等测得的热膨胀率和导热率的平衡的特性的散热材料。
本发明的另一目的是提供一种易于制造具有适合于从实际电子元件(含半导体装置)等测得的热膨胀率和导热率的平衡特性的散热材料、又能提高高品质散热片的生产率的散热材料制造方法。
本发明散热材料包含碳或石墨和金属(14)，其正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，该材料通过使上述金属(14)浸入预成型体中而构成，该预成型体是将混有水或粘合材料的碳或石墨粉体(12b)在规定压力下成型制得的，其中上述碳或石墨粉体(12b)的平均粉末粒度为1μm-2000μm，上述粉体(12b)在长度最短方向和长度最大方向的长度之比在1∶5以下。从而能够得到与陶瓷基底、半导体基底(Si、GaAs)等的热膨胀率大体一致、导热性良好的散热材料。
并且，也能够得到正交三轴方向的平均导热率或任一轴向的导热率在180W/mK以上且热膨胀率为1×10-6/℃-10×10-6/℃的散热材料。
上述同素异形体优选为石墨或金刚石。作为碳或石墨，以使用导热率在100W/mK以上者为宜。
散热材料通过使上述金属浸入多孔烧结体中构成，该烧结体是由上述碳或石墨焙烧网状化制得的。
此时，上述多孔烧结体的气孔率优选为10vol％-50vol％，平均气孔径为0.1μm-200μm。上述碳或石墨和上述金属的体积百分率优选为：上述碳或石墨为50vol％-80vol％，金属为50vol％-20vol％。
上述碳或石墨中优选含有使其焙烧时闭孔气孔率降低的添加剂，作为此种添加剂，可以举出SiC和/或Si。
散热材料也可通过使上述金属浸入预成型体中构成，该预成型体是混有水或粘合材料的碳或石墨粉体在规定压力下成型制得的。此时，粉体的平均粉末粒度为1μm-2000μm，上述粉体的颗粒在最短方向和最长方向的长度之比优选在1∶5以下。此时，尽管没有大的网状结构，但是能制成任意形状。
上述碳或石墨和上述金属的体积百分率优选是：上述碳或石墨为20vol％-80vol％，金属为80vol％-20vol％。
散热材料也可通过把上述碳或石墨的粉体与熔融状态或固液共存状态的上述金属混合后铸造成型而构成。
还有，制得散热材料的闭孔气孔率优选在12vol％以下。
上述金属中优选含有用于改善界面润湿性的添加元素。作为此种添加元素，可采用一种以上选自Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Tl、Ca、Cd、Ni的元素，尤其是Ni，具有易于熔碳、易于浸入的作用。
上述金属中优选含有用于提高与上述碳或石墨反应性的添加元素。作为此种添加元素，可采用一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、Ta、V、B、Mn的元素。
上述金属中优选含有用于提高熔体流动性的、固相/液相温度范围在30℃以上，优选在50℃以上的添加元素。从而能够设法使产物品质均一，同时减少残留气孔而提高强度。还有，即使使浸入压力增高也能得到同样效果。作为此种添加元素，可采用一种以上选自Sn、P、Si、Mg的元素。上述金属中优选含有降低熔点用的添加元素。作为此种添加元素，例如是Zn等。
上述金属中优选含有提高导热率用的添加元素。此时在前述金属中添加前述用于提高导热率的元素后，经热处理、加工及与碳反应，借助偏析等制得合金的导热率在10W/mK以上，优选在20W/mK以上，更优选在40W/mK以上，最优选在60W/mK以上。
借助添加元素的时效、退火、加工的组合来提高导热率是热处理的已知的作用。此外，借助与碳的反应来减少铜、铝、银中的添加元素来提高导热率也是已知的。还有，由于浸入金属凝固时借助偏析等使添加元素在表面等析出，来提高整体上的导热率也是已知的，也可利用这些作用。
上述散热材料也可通过将碳或石墨粉体与上述金属粉体混合，然后在规定压力下成型而得到。此时，上述碳或石墨粉体和上述金属粉体的平均粉末粒度优选为1μm-500μm。
上述散热材料也可通过将上述碳或石墨的粉碎切削材料与上述金属粉体混合，然后在规定温度、规定压力下成型。
借助上述成型方法构成散热材料时，上述碳或石墨和上述金属的体积百分率是：上述碳或石墨优选为20vol％-60vol％，金属优选为80vol％-40vol％。从而能够制得一种导热率在200W/mK以上，且热膨胀率为3×10-6/℃-14×10-6/℃的散热材料。
此时，上述碳或石墨中优选含有成型后能再焙烧的添加剂。作为此添加剂，可以举出SiC和/或Si。
上述金属中优选含有用于改善界面润湿性的低熔点金属。作为此低熔点金属，可采用一种以上选自Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Se、Tl、Ca、Cd、Ni的金属。
上述金属中优选含有用于提高与上述碳或石墨反应性的添加元素。作为此添加元素，可采用一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、Ta、V、B、Mn的元素。
上述金属中优选含有提高熔体流动性用的、固相/液相温度范围在30℃以上，优选在50℃以上的添加元素。从而在浸入时降低制品品质不均一性的同时，能设法减少残留气孔而提高强度。还有，提高浸入压力也能得到同样的效果。作为此添加元素，可采用一种以上选自Sn、P、Si、Mg的元素。上述金属中优选含有降低熔点用的添加元素。作为此添加元素，例如是Zn等。
也可借助至少上述碳或石墨与添加元素的反应，在上述碳或石墨表面上形成碳化物层。此时作为上述添加元素，可采用一种以上选自Ti、W、Mo、Nb、Cr、Zr、Be、Ta、V、B、Mn的元素。
作为与上述碳或石墨组合的上述金属，可采用至少一种选自Cu、Al、Ag的高导电率金属。
本发明材料的导热率在其最低值方向和最高值方向导热率之比在1∶5以下，从而具有接近几乎“各向同性”的特性，热扩散良好，因而适于用作散热材料。此外，没有详细考虑设置方向的必要，对实际安装有利。
其次，本发明的散热材料制造方法包括：将碳或石墨焙烧网状化、制备多孔烧结体的焙烧工艺、使金属浸入上述多孔烧结体中的浸入工艺，和至少使含浸上述金属的上述多孔烧结体冷却的冷却工艺。
从而能够容易地制得一种与陶瓷基底、半导体基底(Si、GaAs)等热膨胀率大体一致、导热性良好的散热材料，能够提高高品质散热片的生产率。
关于上述焙烧操作，也可把上述碳或石墨放进容器内，借助给该容器加热来制备由上述碳或石墨形成的多孔烧结体。
关于上述浸入操作，也可以把上述多孔烧结体浸入容器内的上述金属熔体中，把浸入用气体导入上述容器内，给容器内部加压，使上述熔体浸入多孔烧结体中。此时上述所施压力优选在上述碳或石墨形成的多孔烧结体压缩强度的4-5倍以下，或为1.01-202MPa(10-2000atm)。作为此时的冷却操作，也可放出上述容器内的上述浸入用气体，迅速导入冷却用气体，使上述容器内部冷却。
作为另外的制造方法，可以举例如下。也就是说，上述焙烧操作包括：把上述碳或石墨放进容器内的容纳操作，和给上述容器内部预热并由上述碳或石墨形成多孔烧结体的制备操作；上述浸入操作包括：把上述容器放进压机模具中的容纳操作，把上述金属熔体浇注到上述容器内的操作，和用上述压机的冲头把上述熔体挤下、压入配合到上述容器内的上述多孔烧结体中的浸入操作。
此时，上述冲头压入配合时的压力优选为上述碳或石墨形成的多孔烧结体压缩强度的4-5倍以下，或为1.01-202MPa(10-2000atm)。上述多孔烧结体中残存气体排出用的排气孔或排气用的间隙部分形成的模具优选用作上述模具。
关于上述冷却操作，浸有上述金属的上述多孔烧结体散热材料的冷却方法可有：吹进冷却气体、借助带冷却水的冷却区或冷却用模具进行冷却。
本发明的散热材料制造方法包括：把水或粘合材料与碳或石墨粉体混合的操作，上述混合物在规定压力下形成预成型体的成型操作，和使金属浸入上述预成型体中的浸入操作。
本发明的散热材料制造方法包括：碳或石墨粉体与熔融液体状态或固液共存状态金属的混合操作，和把上述混合物铸造成型的操作。
本发明的散热材料制造方法包括：碳或石墨粉体与金属粉体的混合操作，和把上述混合物放进热压机模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作。
本发明的散热材料制造方法包括：碳或石墨粉体与金属粉体的混合操作，把上述混合物预成型为预成型体的预成型操作，和把上述预成型体放进热压机模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作。
本发明的散热材料制造方法包括：碳或石墨的粉碎切削材料与金属粉体混合，预成型制备混合物的混合操作，和把上述混合物放进热压机模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作。
本发明的散热材料制造方法包括：将碳或石墨的粉碎切削材料与金属粉体的混合操作，上述混合物预成型成预成型体的预成型操作，和把上述预成型体放进热压机模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作。
在此等制造方法中，上述规定温度优选为相对于上述金属熔点的-10℃--50℃，上述规定压力优选为10.13-101.32MPa(100-1000atm)。
另外，在此等制造方法中，加压操作后，也可将上述散热材料加热到上述金属的熔点以上。
还有，上述金属也可以是至少一种选自Cu、Al、Ag的金属。
                       附图说明
图1第1实施方案散热材料的构成立体图
图2A第1制造方法中所用高压容器正面一部分的断面图
图2B上述高压容器侧面一部分的断面图
图3第1制造方法操作方框图
图4第1制造方法第1变形实施例操作方框图
图5第1制造方法第2变形实施例操作方框图
图6第2制造方法中所用炉子构成图
图7第2制造方法中所用压机构成图
图8第2制造方法操作方框图
图9第2实施方案散热材料的构成立体图
图10第3制造方法中所用预成型机构成图
图11第3制造方法中所用热压机构成图
图12第3制造方法操作方框图
图13第4制造方法操作方框图
图14第4制造方法中所用热压机构成图
图15第3实施方案散热材料的构成立体图
图16第5制造方法操作方框图
图17第6制造方法操作方框图
图18浸入压力对气孔率及密度的影响特性图
图19各批实测密度与密度平均值的关系特性图
图20浸入压力对导热率的影响特性图
图21浸入压力对压缩强度的影响特性图
图22浸入压力对密度的影响特性图
图23浸入压力对导热率的影响特性图
图24浸入压力对残留气孔的影响特性图
图25添加元素对残留气孔的影响特性图
图26第7制造方法中所用热压机构成图
图27第7制造方法操作方框图
图28A密封件平面图
图28B图28A中XXIVB-XXIVB线上的断面图
图29第7制造方法中所用热压机另例构成图
图30第7制造方法变形实施例中所用热压机构成图
图31第7制造方法变形实施例操作方框图
图32第8制造方法中所用热压机构成图
图33第8制造方法操作方框图
具体实施方式
以下，参照图1-图33和表1-表7，对本发明散热材料及其制造方法进行说明。
表1第5制造方法散热材料特性图表
表2碳P的实验例结果图表
表3碳M的实验例结果图表
表4碳N的实验例结果图表
表5碳P、M、N特性图表
表6实验结果中抽出的各代表例图表(模具加压、气体加压)
表7适当改变SiC的气孔率、气孔径、是否镀Ni、是否浸Si、浸渍温度、所施压力、加压时间、冷却速度时，SiC/Cu的反应状况与Cu浸入状况的差别图表
第1实施方案的散热材料10A，如图1所示，通过使金属14浸入由碳或石墨焙烧成的网状多孔烧结体12中构成。
此时，作为上述碳或石墨，优选导热率在100W/mK以上，优选在150W/mK以上(无气孔时的估计值)，更优选在200W/mK以上(无气孔时的估计值)。
本例中所示的散热材料是使铜浸入石墨(导热率在100W/mK以上)构成的多孔烧结体12的开孔气孔中制得的。作为浸入金属14，除铜之外也可以是铝或银。
多孔烧结体12和金属14的体积百分率优选是：多孔烧结体12为50vol％-80vol％，金属14为50vol％-20vol％。从而能够制得正交三轴方向的平均导热率，或任一轴向的导热率在180-220W/mK以上，且热膨胀率为1×10-6/℃-10×10-6/℃的散热材料。
上述多孔烧结体12的气孔率优选为10vol％-50vol％。气孔率在10vol％以下时，不能得到正交三轴向平均或任一轴向为180W/mK(室温)的导热率；超过50vol％时，多孔烧结体12的强度下降，不能把热膨胀率控制在15.0×10-6/℃以下。
上述多孔烧结体12的平均开孔气孔径(气孔径)优选为0.1-200μm。上述气孔径不满0.1μm时，金属14就难以浸入开孔气孔内，导热率降低；超过200μm时，多孔烧结体12的强度降低，不能把热膨胀率控制在低水平。
上述多孔烧结体12的平均开孔气孔分布(气孔分布)优选为0.5-50μm的气孔占90vol％以上。当0.5-50μm的气孔不在90vol％以上时，不含浸金属14的开孔气孔数目增加，导热率降低。
金属14浸入多孔烧结体12所得散热材料10A的闭孔气孔率优选在12vol％以下。超过5vol％时，导热率可能降低。
还有，上述气孔率、气孔径及气孔分布是用株式会社岛津公司的自动孔度计-Autopore 9200(商品名)测定的。
在此第1实施方案的散热材料10A中，向上述石墨中优选添加焙烧时降低其闭孔气孔率的添加剂。可以举出SiC和/或Si用作这种添加剂。从而能减少焙烧时闭孔气孔的数目，能提高金属14对多孔烧结体12的浸入率。
也可向石墨中添加与该石墨起反应的元素。可以举出一种以上选自Ti、W、Mo、Nb、Cr、Zr、Be、Ta、V、B、Mn的元素作为添加元素。从而当焙烧时能在该石墨表面(含开孔气孔表面)形成反应层(碳化物层)，改善浸入金属14与石墨开孔气孔的润湿性，使低压下的浸入成为可能，而且浸入微小的开孔气孔中也成为可能。
另一方面，向浸入多孔烧结体12的金属14中优选添加一种以上选自Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Tl、Ca、Cd、Ni的元素。从而能改善多孔烧结体12与金属14的界面润湿性，使金属14易于浸入多孔烧结体12的开孔气孔内。尤其是Ni，具有易于熔碳、易于浸入的效果。
向浸入多孔烧结体12的金属14中优选添加一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、To、V、B、Mn的元素。从而能提高石墨与金属的反应性，开孔气孔内石墨与金属变得易于粘附，能够抑制闭孔气孔的生成。
向浸入多孔烧结体12的金属14中优选添加一种以上选自例如Sn、P、Si、Mg的元素，其固相/液相温度范围在30℃以上、优选在50℃以上，以提高熔体流动性，同时减少残留气孔。从而能够设法使产物品质均一，同时减少残留气孔数而提高强度。还有，使浸入压力增高也能得到同样效果。向上述金属14中优选添加用于降低熔点的元素，例如Zn等。
其次，参照图2A-图8，对第1实施方案散热材料10A的若干制造方法进行说明。
第1实施方案散热材料10A的第1及第2制造方法都包括制备由石墨焙烧成的网状多孔烧结体12的焙烧操作和使金属14浸入上述多孔烧结体12中的浸入操作。
第1制造方法，具体如图2A及图2B中的例子所示，借助使用高压容器30进行。此高压容器30，在角筒状筐体32的两侧板34及36的大致中央区分别设有旋转轴38，以该旋转轴38为中心，使筐体32本身能够旋转。
筐体32内设有耐火容器40和加热耐火容器40用的加热器42。耐火容器40呈角筒状，有中空区44，在一侧高度方向中央区设有通到中空区44的开口46。中空区44内，以开口46为中心的一方的中空区(下文称为第1室44a)中，放置着浸入材料金属14的块料或熔体。
另一方的中空区(下文称为第2室44b)是一个能容下多个被浸入材料多孔烧结体12的空腔，其内设有多孔烧结体12的支承装置，用于防止当第2室44b位于上方时多孔烧结体12落下。还有，加热器42的结构能够耐受300MPa的高压而不致破裂。
上述高压容器30上设有抽真空的吸气管48、加压用气体、冷却用气体进气管50及排气管52。
其次，参照图3对采用上述高压容器30的第1制造方法进行说明。
首先，在工序S1中，通过棒状石墨成型操作、沥青(煤焦油的一种)浸入操作以及加热焙烧操作来制备石墨多孔烧结体12。
石墨成型为棒状时，把沥青混合到石墨粉末中，在约150℃的气氛中挤出成型，制得棒状(100-600，长约3000mm)的石墨。这样成型后不再加工的石墨气孔多而且导热率低。
其次，进行真空脱气以减少石墨中的气孔，在真空中使沥青浸入。随后在约1000℃下焙烧，再重复进行沥青浸入操作约3次。
随后在约3000℃的炉中加热焙烧石墨以提高导热率。此时，为防止石墨燃烧，炉子要用碳粉覆盖，同时石墨本身也先用碳粉覆盖。这一石墨加热操作也可通过石墨直接通电来加热焙烧。
这样制得的多孔烧结体12还希望根据最终制品的形状更进一步进行预加工。
其后，在工序S2中，使高压容器30呈初态，使高压容器30内设置的耐火容器40的第1室44a位于下方。
其后，把多孔烧结体12和金属块料14放进高压容器30的耐火容器40内，把金属块料14放置在耐火容器40的第1室44a内，把多孔烧结体12放置在第2室44b内(工序S3)。此时优选对多孔烧结体12预热。预热时多孔烧结体12或放在碳容器中或用隔热材料覆盖，预热达到规定温度后就原封不动地照上述那样(放在容器中或用隔热材料覆盖)放置在第2室44b内。
其后，高压容器30(及耐火容器40)密封后，通过吸气管48给高压容器30抽真空，使高压容器30内呈负压状态(工序S4)。
其后，给加热器42通电，使第1室44a的金属14受热熔融(工序S5)。下文中受热熔融的金属14简称为熔融金属14。
其后，当第1室44a内的熔融金属14达到规定温度时，使高压容器30旋转180°(工序S6)。借助这一旋转动作，位于上方的第1室44a内的熔融金属14就自然落入位于下方的第2室44b内。此时，多孔烧结体12就处于被熔融金属14浸泡的状态。
其后，把“浸入用气体”经进气管50导入高压容器30内，给该高压容器30加压(工序S7)。借助这一加压处理，使上述熔融金属14浸入多孔烧结体12的开孔气孔中。
此浸入操作结束后即转换到冷却操作。此冷却操作先使上述高压容器30再旋转180℃(工序S8)。借助这一旋转动作，使第2室44b内的熔融金属14重新落入位于下方的第1室44a内。
借助上述工序S7的加压处理(浸入处理)，由于熔融金属14只有一部分浸入多孔烧结体12的开孔气孔中，所以落入位于下方第1室44a的熔融金属14是那些尚未浸入多孔烧结体12中的残存的熔融金属。残存熔融金属落入第1室44a后，熔融金属14浸入的多孔烧结体12遗留在第2室44b中。
其后，经排气管52排出高压容器30内的浸入用气体。同时经进气管50向高压容器30内导入冷却用气体(工序S9)。借助上述两种气体的排出、导入，冷却用气体遍及整个高压容器30内部进行循环，使之迅速冷却。借此迅速冷却，浸入上述多孔烧结体12的熔融金属14迅速固化成金属块14且体积膨胀，浸入的金属14就被稳固地保持在多孔烧结体12中。
关于其它冷却操作，有一种与“冷却用金属”接触的方法(参照工序S10)。如图3单点封闭线的框内所示，上述工序S8处理结束后，把高压容器30或熔融金属14浸入的多孔烧结体12移送到冷却区，使之与设于该区的冷却用金属接触。
借助此法能使多孔烧结体12迅速冷却。在此冷却过程中也可一面把冷却用气体吹向多孔烧结体12，一面把冷却用金属用水冷却，特别优选的是考虑到冒口效果的冷却方法。
像这样，按照第1制造方法的各步操作，能够容易地进行金属14向石墨多孔烧结体12的浸入处理，而且能使金属14向多孔烧结体12的浸入率提高，能够容易地制得正交三轴向的平均或任一轴向的导热率在180-220W/mK以上，且热膨胀率为1×10-6/℃-10×10-6/℃的散热材料10A。
但是，当下文所述的多孔烧结体选用SiC时，能够制得一种室温-200℃的平均热膨胀率为4.0×10-6/℃-9.0×10-6/℃，且正交三轴向的平均或任一轴向的导热率在160W/mK以上(室温)，优选在180W/mK以上的散热材料。
在上述工序S5中，给加热器42通电，加热熔融第1室44a的金属14时，转换到工序S6的规定温度(加热温度)应比金属14的熔点高30℃-250℃，优选比上述熔点高50℃-200℃。此时优选把高压容器30内的真空定在1×10-3乇以下。
在上述工序S7中，向高压容器30内导入浸入用气体而给高压容器30加压所施的压力为0.98MPa-202MPa。此时优选的是4.9MPa-202MPa，更优选的是9.8MPa-202MPa。
此压力从提高浸入率、提高冷却能力观点来看，高压是适宜的；但压力过高则石墨易破损且提高设备成本，因此选择压力时要考虑这些因素。
给高压容器30加压的时间为1秒-60秒，优选为1秒-30秒。
还有，关于多孔烧结体12的气孔，如上所述，其平均直径优选为0.5μm-50μm的占90vol％以上，且其气孔率为10vol％-50vol％。
但是，下文所述的多孔烧结体采用SiC时，其平均直径优选为5μm-50μm的占90％以上，且其气孔率为20vol％-70vol％。
另一方面，在冷却操作中的冷却速度，从浸入时的温度到800℃期间，优选在-400℃/hr以上，更优选在-800℃/hr以上。
在上述工序S7中，向高压容器30施加的压力是为使金属14完全浸入多孔烧结体12的开孔气孔中所必需的压力。此时，由于残存于多孔烧结体12中未含浸金属14的开孔气孔显著阻碍导热率，施加高压就成为必要。
此压力能由Washburn式做出大体估计，气孔径越小越需要高压。依此式，0.1μm时39.2MPa，1.0μm时3.92MPa，10μm时0.392MPa的压力是适宜的。但实际上平均气孔径为0.1μm的材料中也存在着0.01μm以下的气孔(参照图24及图25)，因而较高的压力就成为必要。具体地说，0.01μm时需要392MPa。
还有，向石墨和向金属中添加的添加元素的优选例子上文业已说明，此处从略。
其次，参照图4及图5对第1制造方法的若干变形情况进行说明。
第1变形实施例，如图4所示，首先焙烧石墨，制备石墨多孔烧结体12(工序S101)。使高压容器30呈初态，使高压容器30内设置的耐火容器40的第1室44a位于下方(工序S102)。
其后，把多孔烧结体12放置在第2室44b内，使预熔的金属(熔体)14流入第1室44a(工序S103)。
其后，当第1室44a内的熔融金属14达到规定温度时，使高压容器30旋转180°(工序S104)。借助这一旋转动作，第1室44a内的熔融金属14就落入位于下方的第2室44b中，此时，多孔烧结体12就处于被熔融金属14浸泡的状态。
其后，把“浸入用气体”经进气管50导入高压容器30内，给该高压容器30加压(工序S105)。借助这一加压处理，使上述熔融金属14浸入多孔烧结体12的开孔气孔中。
其次，参照图5对第2变形实施例进行说明。此第2变形实施例的浸入操作，在高压容器30内所设耐火容器40的内部中央区设有多孔陶瓷隔板(图中未示出)，把耐火容器40内部分隔成第1室44a和第2室44b。
作为上述隔板，优选使用气孔率为40vol％-90vol％，且气孔径为0.5mm-3.0mm的多孔陶瓷材料，更优选使用气孔率为70vol％-85vol％，且气孔径为1.0-2.0mm的多孔陶瓷材料。
在此第2变形实施例中，如图5所示，首先，焙烧石墨，制备石墨多孔烧结体12(工序S201)。使高压容器30呈初态，使高压容器30内设置的耐火容器40的第1室44a位于下方、第2室44b位于上方(工序S202)。
其后，把多孔烧结体12和金属块料14放进高压容器30的耐火容器40内，把金属块料14放置在位于上方的第2室44b内，多孔烧结体12放置在位于下方的第1室44a内(工序S203)。
其后，高压容器30(及耐火容器40)密封后，通过吸气管48对高压容器30内部抽真空，使高压容器30内呈负压状态(工序S204)。
其后，给加热器42通电，使第2室44b的金属14受热熔融(工序S205)。当上述熔融金属14达到规定温度时，把“浸入用气体”经进气管50导入高压容器30内，给该高压容器30加压(工序S206)。借助这一加压处理，使位于上方的第2室44b内的熔融金属14通过隔板，浸入位于下方第1室44a内多孔烧结体12的开孔气孔中。
其次，参照图6-图8对第2制造方法进行说明。在第2制造方法中，如图6所示，使用将石墨焙烧成多孔烧结体12的炉子60，和如图7所示，使金属14浸入多孔烧结体12的压机62。
炉子60，如图6所示，其内部设有能容纳容器70的空间72，和对容器70加热的加热器74。容器70由石墨、陶瓷、陶瓷纸(cerapaper)(由Al2O3等陶瓷组成的隔热材料)等材料构成，随后把石墨容纳在此容器70中。
压机62，如图7所示，包括带有上部开口凹区80的模具82，和能压入凹区80内且能把凹区80内容物挤下压入配合的冲头84。
其次，参照图8对使用上述炉子60和压机62的第2制造方法进行说明。
首先，把石墨放进容器70内，把该容器70放置在炉子60内(工序S301)。对炉子60内的气氛加热，焙烧石墨来制备多孔烧结体12(工序S302)。
在此操作中，也可借助给石墨通电将其加热到约3000℃来制备多孔烧结体12。
其后，把多孔烧结体12连同容器70从炉子60中取出，一起放进压机62的凹区80内(工序S303)。
其次，把金属14熔体86浇注到容器70内之后(工序S304)，冲头84压入凹区80内，挤下压入配合到容器70内的上述熔体86(工序S305)。借助冲头84的挤压处理，使金属14熔体86浸入多孔烧结体12的开孔气孔中。
在上述第2制造方法中，上述冲头84的冲入压力优选为1.01-202MPa(10-2000atm)。又如图7所示，在容器70的底部和模具82的底部可以形成放气口88和90或用于放气的间隙区。此时，由于冲头84压入，多孔烧结体12中残存的气体经排气口88和90排出，使熔体86得以顺利地浸入开孔气孔中。
像这样，按照第2制造方法的各步操作，能够容易地进行金属14向石墨多孔烧结体12的浸入处理，而且能使金属14向多孔烧结体12的浸入率提高，能够容易地制得正交三轴向的平均或任一轴向的导热率在180-220W/mK以上，且热膨胀率为1×10-6/℃-10×10-6/℃的散热材料10A。
也可用预热炉来代替上述炉子60。此时，把预先粉碎的材料或石墨制成的多孔烧结体12先行预热。这一处理使金属14易于浸入网状石墨(或下文的SiC)中。适宜的预热温度应与熔体86的温度大体相同。具体地说，熔体86为约1200℃时，石墨的预热温度以1000℃-1400℃为宜。
其次，参照图9对第2实施方案的散热材料10B进行说明。
第2实施方案的散热材料10B，如图9所示，通过把碳或石墨的粉体12a和金属14的粉体14a混合，在规定温度、规定压力下成型而构成。
作为上述碳或石墨，适宜的导热率在100W/mK以上，优选在150W/mK以上(无气孔时的估计值)，更优选在200W/mK以上(无气孔时的估计值)。尤其在此第2实施方案中，除石墨外，也可使用金刚石。在本实施方案中，举出了导热率在100W/mK以上的石墨粉体和铜粉体混合、成型为散热材料10B的例子。除铜以外，铝和银也可用作上述金属14。
此第2实施方案的散热材料10B也可通过将上述碳或石墨的粉碎切削材料(例如碳纤维的粉碎切削材料)与上述金属14的粉体14a混合，在规定温度、规定压力下成型而成。
作为上述规定温度，考虑到压机模具内的成型，优选为相对于上述金属14的熔点的-10℃--50℃，作为上述规定压力，优选为10.13-101.32MPa(100-1000atm)。
上述碳或石墨粉末12a和金属14粉末14a的平均粉末粒度优选为1μm-500μm，碳或石墨和金属14适宜的体积百分率是：碳或石墨为20vol％-60vol％，金属14为80vol％-40vol％。从而能够制得一种正交三轴向的平均或任一轴向的导热率在200-350W/mK以上，且热膨胀率为3×10-6/℃-14×10-6/℃的散热材料10B。
在此第2实施方案的散热材料10B中，优选向碳或石墨中添加成型后能再焙烧的添加剂。作为这种添加剂可以举出SiC和/或Si。从而在成型后上述金属14熔点以上的温度下的再焙烧成为可能。此时，成型后所生成的晶粒之间借助再焙烧而粘合，能去除大部分阻碍导热的“晶粒边界”，能设法提高散热材料10B的导热率。
也可以向碳或石墨中添加与该碳或石墨起反应的元素。可以举出一种以上选自Ti、W、Mo、Nb、Cr、Zr、Be、Ta、V、B、Mn的元素作为此添加元素。从而成型或再焙烧时在碳或石墨表面上形成反应层(碳化物层)，能够促进散热材料10B表面上晶粒之间的粘接。
另一方面，优选向上述金属14中添加一种以上选自例如Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Tl、Ca、Cd、Ni的低熔点金属。从而能够改善碳或石墨与金属14的界面润湿性，能够抑制阻碍导热的晶粒边界的产生。还有，从导热观点来看，上述低熔点金属以不与上述金属14形成固溶体为宜。
优选向上述金属14中添加一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、Ta、V、B、Mn的元素。从而提高对碳或石墨和金属14的反应性，此时同样能够抑制成型时晶粒边界的产生。
优选向上述金属14中添加1种以上固相/液相的温度范围在30℃以上、优选在50℃以上、用于提高熔体流动性同时减少残留气孔的元素(选自例如Sn、P、Si、Mg)。从而在浸入时降低制品品质不均一性，同时能设法减少残留气孔而提高强度。还有，提高浸入压力也能得到同样的效果。
优选向上述金属14中添加降低熔点的元素。作为此种添加元素有例如Zn等。
其次，参照图10-图14，对此第2实施方案的散热材料10B的若干制造方法(第3及第4制造方法)进行说明。
首先，第3制造方法，其一例具体如图10及图11中所示，借助预成型机100(参照图10)和热压机102(参照图11)进行。
预成型机100，如图10所示，包括带有上部开口的凹区110的模具112，和能压入凹区110内且能把凹区110内容物挤下压入配合的冲头114。容器70中容纳着碳或石墨粉末12a和金属14粉末14a的混合物104。
热压机102，如图11所示，在筒状筐体120内设有兼作基台的下冲头122、固定在其上的上面开口的石墨耐火容器124、在该耐火容器124内部从上方进退自如的上冲头126、用于耐火容器124加热的加热器128。在耐火容器124中容纳着由预成型机100成型的混合物104的预成型体106。还有，在此热压机102中，设有抽真空用的吸气管130。
在下冲头122内部设有流体流通通路132，当加热耐火容器124内部时，通加热用流体，当使其冷却时，通冷却用流体。
第3制造方法可按照图12所示的各步操作进行。首先，把碳或石墨粉末12a和金属14粉末14a放进容器70内混合得到混合物104后(工序S401)，把装有该混合物104的容器70容纳在预成型机100模具112的凹区110内(工序S402)。其后，把冲头114压入凹区110内，使混合物104预成型为预成型体106(工序S403)。
其次，把预成型体106从模具112中取出，把该预成型体106容纳在热压机102的耐火容器124内(工序S404)。耐火容器124经密封后，通过吸气管130给耐火容器124抽真空，使该耐火容器124内呈负压状态(工序S405)。其后，给加热器128通电，使耐火容器124内的温度为相对于金属14熔点的-10℃--50℃(工序S406)。
当达到规定温度时，使上冲头126下移，给预成型体106加压制得散热材料10B(工序S407)。其后，经过加工操作等，用作实际的散热材料10B。但是，当添加使碳或石墨与金属14的粘合力提高的元素时，也可在上述加压后加热到金属14的熔点以上。
还有，向碳或石墨和向金属14中添加的添加元素的优选例子前已述及，详细说明此处省略。
像这样，按照第3制造方法的各个操作，能够容易地制得一种正交三轴向的平均或在任一轴向的导热率在200-350W/mK以上，且热膨胀率为3×10-6/℃-14×10-6/℃的散热材料10B。
其次，参照图13及图14对第4制造方法进行说明。此第4制造方法，如图14所示，不用预成型机100，只用热压机102来实现。
也就是说，如图13所示，首先，把碳或石墨粉末12a和金属14粉末14a放进容器70内混合得到混合物104后(工序S501)，容器70内的混合物104直接容纳在热压机102的耐火容器124内(工序S502)。耐火容器124密封后，通过吸气管130给耐火容器124抽真空，使耐火容器124内呈负压状态(工序S503)。其后，给加热器128通电，使耐火容器124内的温度为相对于金属14熔点的-10℃--50℃(工序S504)。
当达到规定温度时，使上冲头126下移，给混合物104加压制得散热材料10B(工序S505)。
用这个第4制造方法也能够容易地制得一种正交三轴向的平均或在任一轴向的导热率在200-350W/mK以上，且热膨胀率为3×10-6/℃-14×10-6/℃的散热材料10B。
其次，参照图15对第3实施方案的散热材料10C进行说明。
第3实施方案的散热材料10C通过如图15所示，对碳或石墨粉末12b和粘结剂等的混合物加压，成型为预成型体或块料(立方体、长方体或任意形状均可)，而且使金属浸入此块料中而构成。粉末12b也可与第2实施方案所用的碳或石墨粉末12a相同。此散热材料10C能够制成与最终形状相近的任意形状。
除石墨之外，金刚石也可用作上述碳或石墨。除铜之外，铝、银也可用作金属14。
上述碳或石墨粉末12b的平均粉末粒度是1μm-2000μm，上述粉末12b在最小长度取向与最大长度取向的长度之比优选在1∶5以下。此时无坚固的网状结构，因而能够制成与最终形状相近的任意形状。所以能够省略二次成型加工。而碳或石墨粉末12b和金属14的体积百分率是：前者优选在20vol％-80vol％，后者优选在80vol％-20vol％范围。
优选向碳或石墨粉末12b中添加与该碳或石墨起反应的添加元素。此添加元素的选择可与第2实施方案相同。
在上述金属14中，优选使用与第1实施方案同样的各添加元素，也就是说润湿性改善的添加元素、提高碳或石墨与金属14的反应性的添加元素、提高熔体流动性的添加元素，降低熔点的添加元素等。
其次，参照图16对第3实施方案的第5制造方法进行说明。在此第5制造方法中，首先，准备碳或石墨粉末12b、水和粘结剂的混合物(工序S601)。
然后，在规定压力下给上述混合物加压使之成型为预成型体(工序S602)。压机62(参照图7)或预成型机100(参照图10)可用作加压装置。
其次，进行预热处理以便熔融金属14易于浸入所得的预成型体中(工序S603)。此预热温度，例如熔融金属14为约1200℃时，石墨的预热温度优选为1000℃-1400℃。借此预热处理，能去除工序S601中所用的粘结剂。
而且，在工序S604中，焙烧预成型体使之成型为块料。焙烧方法与第1实施方案相同。
然后，使熔融金属14浸入预成型体(工序S605)。此浸入操作可与第1实施方案中所示的各浸入操作相同。例如，使用高压容器30，(参见图2)用第1制造方法(参照图3)的工序S2到工序S9的操作能够制得散热材料10C。
照此第5制造方法，在用工序S602的加压处理中，能够依照粉末的压缩状况来调节热膨胀率和导热率使之达到规定的值。
所得的散热材料10C，具有导热率更具各向同性，润湿性、材料利用率也得到提高等特征。
而且，由于金属14呈网状结构而能提高强度，还能使残留气孔减少。
而且，散热材料10C能够廉价生产。也就是说，浸入前的块料因其脆而不能原封不动地加工。而粉末预成型品，由于原形成型就能被金属浸入，且其后也能耐受塑性变形，能够廉价生产复杂形状的散热材料10C。
此第5制造方法中也与上述各制造方法一样，向浸入金属14中添加形成碳化物的元素，能够减少热膨胀，另外，通过添加改善润湿性等的元素，就能使浸入率提高。另外，在提供高浸入压力的情况下，浸入率提高了，强度、导热率也提高了。
第5制造方法的浸入实施例示于表1。表1填充方法一栏中的“不加压”表示上述加压操作工序S602省略，混合粉体不经加压，只是处于“铺满”状态下使金属14浸入其中。而“加压”是指把水玻璃10cm3和水100cm3添加到粉体1000cm3中压实，在随后预热时(1200℃)使水和水玻璃去除而成型。
其次，参照图17对第3实施方案的散热材料10a的第6制造方法进行说明。在此第6制造方法中，首先，制备一种熔有金属的熔融金属14或固液共存态金属(工序S701)。此处，所谓固液共存状态是指半熔融态的金属(通常为合金)，或是金属熔体冷却、搅拌形成的半凝固态，意即兼指金属受热直接形成的半熔融态和冷却完全熔融的金属形成的半凝固态。
其次，使碳或石墨粉体12a与上述熔融金属14或固液共存态金属混合(工序S702)。
然后，把混有粉体12a的熔融金属14或固液共存态金属铸造成型，可以制得规定形状的散热材料10C(工序S703)。
第6制造方法制得的散热材料10C的特征与第5制造方法制得的材料相同。
其次，举出一个实验例子(第1实验例)。此第1实验例分别就三种碳(P、M、N)的：浸入金属14的种类、添加元素的种类、改变浸入法、二方向导热率之差、二方向热膨胀率之差、二方向挠曲强度之差、耐水性、添加元素的效果给予评定。此实验例的结果示于表2-表4。三种碳(P、M、N)的各种特性示于表5。
还有，耐水性是在暴露于水气氛的状态下检查的，做法是将少量水和试样放进干燥器内，试样不泡在水中。
首先，请看“模具加压”用作浸入方法的情况，就导热率而言，铜合金(含添加元素)浸入的试样导热率都高于纯铜浸入的试样。这可认为是，纯铜的导热率固然高，却因其与碳的润湿性差而不易浸入，且在浸入后的碳/金属界面上导热率降低等原因。
纯铝浸入的试样，由于生成碳化物及对碳的润湿性高，其导热率能高于纯铜浸入的试样，但还是铜合金(含添加元素)浸入的试样的导热率高。
但在“气体加压”用作浸入方法时，试样的导热率比“模具加压”高，用“气体加压”使纯铜浸入试样的导热率，大致与铜合金(含添加元素)浸入试样相同。表2-表4实验结果中抽出的“模具加压”和“气体加压”的各代表例示于表6。
这是由于“气体加压”的预热温度和熔体温度易于控制之故。当然，“模具加压”也能借助设备条件得到同一水平的浸入特性(导热率高)。
就热膨胀率而言，所有的试样，包括纯铜浸入的、铜合金浸入的、纯铝浸入的热膨胀率都没有差别，即使按照浸入方法，也没有差别。
实验结果证实铜合金(含提高润湿性的添加元素)浸入的试样耐水性良好；铜合金(含使碳化物的生成更容易的添加元素)浸入的试样的挠曲强度比只用碳的高。
上述各试样平面方向和厚度方向导热率之比在1∶5以下，具有几乎接近“各向同性”的特性，用作散热材料时，没有详细考虑安装方向的必要，对实际安装有利。
再举出两个实验例(第2及第3实验例)。此等实验例在第1实施方案的金属浸入碳的浸入操作中，当改变容器内的浸入压力，分别对残留气孔、密度、均匀化、压缩强度以及正交二面方向的导热率之差给予评定。
第2实验例在26.7MPa(272kgf/cm2)以及156.0MPa(1592kgf/cm2)下施加浸入压力。其实验结果示于图18。
图18为浸入压力[横轴]对气孔率(□)及密度(○)[纵轴]的影响特性曲线。由此实验结果可见，施加高浸入压力，密度增高、气孔率减低。
碳的压缩强度(技术规格：JIS R 1608精细陶瓷压缩强度试验方法)，面方向为24.5-34.3MPa(250-350kgf/cm2)、厚度方向为34.3-44.1MPa(350-450kgf/cm2)，因而由此实验可以确认在上述浸入操作中即使施加碳压缩强度4-5倍的浸入压力，制造上也没有问题。
第3实验例在26.7MPa(272kgf/cm2)以及60.0MPa(612kgf/cm2)下施加浸入压力。其实验结果示于图19-图23。
图19为“测定密度”[纵轴]对“各批平均密度”[横轴]的关系曲线。从图19可以判明，浸入压力高，对每批密度平均值的偏离小。
图20-图22分别为浸入压力[横轴]对厚度方向导热率，压缩强度及密度[纵轴]的影响特性曲线。从这些图可见，浸入压力高，全部特性值同时提高。
图23为正交两个平面方向的导热率之差的关系曲线。X方向为横轴，Y方向为纵轴。从图23可见，浸入压力高，平面方向的偏离小。
在上述第2及第3实验例中，可以判明，提高浸入压力，借助增大金属14的浸入量来获得各种效果。
举出另外两个实验例(第4及第5实验例)。此等实验例在第4实施方案的金属14浸入碳的浸入操作中，改变浸入压力和添加到金属14中的添加元素，分别对残留气孔的变化给予评定。
第4实验例采用Cu0.1Nb作为浸入金属，对不施加浸入压力的元素材料和加压27MPa、48MPa及60MPa的材料进行实验。结果示于图24。
图24横轴为气孔径、纵轴为残留气孔体积，对各浸入压力下的差数给予评定。从图24可见，浸入压力增高，浸入后的残留气孔率降低。
第5实验例是，不含添加元素的浸入金属、添加Cu5Si及添加Cu0.1Nb的材料，在27MPa和43MPa的浸入压力下进行实验。结果示于图25。
图25的元素材料与图24的元素材料条件相同，因而波形大致相同。
由于添加元素Cu5Si的固相/液相温度范围在30℃以上，与Cu0.1Nb相比其熔体流动性(润湿性)良好。其结果，含Cu5Si试样的残留气孔减少。增高浸入压力，浸入后残留气孔有减少趋势，可以说这与图24的趋势相同。借助残留气孔的减少，能设法提高强度。
其次，用SiC代替碳或石墨，用作多孔烧结体进行说明。
优选使金属组成中含有1种以上选自Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni的添加元素，其含量在5％范围以内。这种添加剂用于改善对SiC的润湿性。值得注意的是，这些元素与用碳作多孔烧结体的场合不同。
然后，为提高SiC和金属14的润湿性，优选在SiC上预先镀镍，镀镍量为1-10vol％，优选为3-5vol％。此时就能实现低压下的浸入。此处的镀镍，优选是预热时不熔融的镀镍处理，例如包括镀Ni-P-W，镀Ni-B-W等。
同样，为促使SiC和金属14润湿性的提高，优选在SiC上预先浸入1-10vol％，优选为3-5vol％的Si。此时也能实现低压下的浸入。
与上述在SiC上预先镀1-10vol％镍或预先浸1-10vol％硅有关的是，也可在SiC上预先镀钯。此时也可把Ni和Si的“复合镀层”加到上述钯镀层上。
SiC和金属14在高温下起反应，该SiC分解为Si和C，不能发挥原有的作用。因此有必要缩短SiC和金属14高温直接接触的时间。如果能够满足下述处理条件，就能缩短SiC和金属14的接触时间，就能事先避免上述SiC的分解反应：第1处理条件(向高压容器30施加的压力在0.98MPa(10kgf/cm2)以上、98MPa(1000kgf/cm2)以下)，第2处理条件(加热温度为高于金属14的熔点30℃-250℃的温度)或第3处理条件(在SiC上预先镀1-10vol％的Ni)。
由于SiC和金属14的润湿性差，有必要施加高压使金属14充分浸入。借助第3处理条件(在SiC上预先镀1-10vol％的Ni)，或用第4处理条件(在SiC中预先浸入1-10vol％的Si)，使SiC的气孔表面改性，就提高了SiC和金属14的润湿性，能使金属14在较低压力下浸入到更微细的气孔内。
在此又举出另外的实验例(第6实验例)。此第6实验例对适当改变SiC的气孔率、气孔径、有否镀Ni、有否浸Si、浸入温度、所施压力、加压时间、冷却速度导致的SiC/Cu的反应状况和Cu的浸入状况给予评定。实验结果示于表7。在表7中，SiC/Cu的反应状况取决于SiC与Cu间形成的反应层的厚度(平均值)。其决定条件如下。此决定条件的根据是，当SiC与Cu间的反应层达5μm以上时，SiC与Cu间的导热恶化，所以在作为半导体散热用复合材料时的导热率降低。
·反应层厚度(平均)在1μm以下→「无反应」
·反应层厚度(平均)超过1μm，在5μm以下→「少量反应」
·反应层厚度(平均)超过5μm→「大量反应」
由此实验结果，就SiC的气孔率、气孔径、浸入温度、所施压力、加压时间及冷却速度分别满足规定范围的(试样3、7、8、11及12)的任一试样，SiC/Cu的反应状况为无反应，且Cu的浸入状况良好，获得良好的结果。
此等试样中，就试样3、7、11及12而言，由于进行了镀Ni或浸Si，与Cu的润湿性好转，即使加压时间短也能获得上述的良好结果。就试样8而言，虽未进行镀Ni及浸Si，但借助提高所施压力而缩短加压时间，也能获得上述的良好结果。
另一方面，就所施压力为比上述规定范围低的0.78MPa(8kgf/cm2)的试样1、5及9而言，Cu的浸入状况都不充分，就其中加压时间长的试样(试样1及5)而言，SiC/Cu的反应状况成为「大量反应」(反应大)。
还有，就试样6而言，可以认为，SiC/Cu的反应状况为「少量反应」(反应少)但浸入状况不充分是由于气孔率及气孔径分别未满足规定范围所致；就试样14而言，可以认为，虽然浸入状况良好但SiC/Cu的反应状况为「大量反应」是由于气孔径比规定范围大，加压时间较长所致。
其次，就SiC用作多孔烧结体进行说明。首先，在上述第1实施方案(第1制造方法、第1变形实施例、第2变形实施例以及第2制造方法)中，用SiC时，焙烧石墨制备多孔烧结体的操作(工序S1、工序S101、工序S201、工序S301以及工序S302)是不必要的。在其后的工序中，能用同一操作来制造。
再者，就SiC用作多孔烧结体的实施方案，第4实施方案的制造方法(第7制造方法)参照图26-图29进行说明。
此第7制造方法，如图26所示的具体例子，可以借助热压机1060进行。此热压机1060的结构大致与上述第2实施方案中的热压机102相同，此处分图(图26)以便说明。
此热压机1060，在筒状筐体1062内设有兼作基台的下冲头1064、固定于其上的上面开口的耐火容器1066、耐火容器1066内部从上方进退自如的上冲头1068、给耐火容器1066加热用的加热器1070。还有，在此热压机1060中设有抽真空用的吸气管1072。
上述耐火容器1066，呈筒形，含有中空区1074。上冲头1068在其侧面设有决定该上冲头1068冲程(Stroke)的法兰区1076，该法兰区1076下面装有与耐火容器1066上周面接触，使其成密闭状态的密封件1078。另一方面，在下冲头1064内部，设有对耐火容器1066加热的加热用流体或对耐火容器1066冷却的冷却用流体流通的通路1080。
第7制造方法可以按照图27所示的操作进行。
首先，在耐火容器1066的中空区1074内，从下到上顺序投入SiC1020、多孔陶瓷过滤料1054、金属14块料(工序S1301)。作为过滤料1054，优选用气孔率为40％-90％，气孔径为0.5mm-3.0mm的多孔陶瓷材料、更优选用气孔率为70％-85％，气孔径为1.0mm-2.0mm的多孔陶瓷材料。
上述过滤料1054，把SiC1020和金属14块料隔离，起到使两者保持非接触状态的隔板作用，中空区1074内，可把过滤料1054上放金属14块料的部分叫做上室1074a，其下放SiC1020的部分叫做下室1074b。
其次，耐火容器1066密封后，通过吸气管1072给耐火容器1066抽真空，使其两室1074a及1074b内呈负压状态(工序S1302)。
其后，给加热器1070通电，加热熔融上室1074a内的金属14(工序S1303)。此时，也可与上述加热器1070的通电合在一起，使加热用流体流入下冲头1064通路1080内，给耐火容器1066内部加热。
当上室1074a内金属14熔体(熔融金属)达到规定温度时，使上冲头1068下移，给上室1074a加压达到规定压力(工序S1304)。此时，借助装在上冲头1068法兰区1076上的密封件1078与耐火容器1066上周面的接触及相互挤压，使耐火容器1066得以密封，能够有效防止内部熔融金属向外泄漏。
达到规定压力的上室1074a内的金属14熔体(熔融金属)，借助其内的压力通过过滤料1054，挤入下室1074b内，在导入该下室1074b的同时，浸入放置其内的SiC1020。
借助时间控制，在达到预定终点(熔融金属14浸入SiC1020达到饱和状态)的时刻，使冷却用流体流入下冲头1064内的通路1080，借助由下而上地冷却耐火容器1066(工序S1305)，使含在SiC1020中的熔融金属14凝固。直到凝固结束，通过上冲头1068和下冲头1064，使耐火容器1066一直保持加压状态。
在凝固结束的时刻，从耐火容器1066中取出浸有金属14的SiC1020(工序S1306)。
在此制造方法中，给SiC1020和金属14边充分脱气边加热，使金属14熔融后迅速与SiC1020接触，且继续保持加压状态直到冷却操作结束，以便金属14充分浸入SiC1020中。上述例子中的浸入处理是在负压下进行的，不过也可在常压下进行。
熔融金属14和SiC1020共同处于加压状态后，得以相互接触，进行浸入处理，像这样，就能使接触时的压力落差降至最低限度，能很好地保持浸入处理时的加压状态。
在上述例子中，为防止熔融金属14泄漏，在上冲头1068的法兰区1076下面设有密封件1078，还可在耐火容器1066的上周面上设置密封件1078(图26双点封闭线所示)。如图28A所示，也可在上冲头1068下部设置由两片分瓣圈式密封件1100重叠成的密封元件1102(图29)。此时，熔融金属注入密封元件1102中空区1104，使各分瓣密封件1100的直径扩大，结果上室1074a得以密封，熔融金属14的泄漏得以防止。
其次，参照图30及图31对第7制造方法的变形实施例进行说明。与图26对应的组成部分使用同一符号，重复说明从略。
在此变形实施例的制造方法中，作为热压机1060，如图30所示，采用的结构是，把多孔陶瓷过滤料1110堆积在耐火容器1066中空区1074高度方向的中段，下室1074b的侧面设有开闭自如的门扇1112。从而在耐火容器1066中空区1074内，过滤料1110上部形成上室1074a，其下部形成下室1074b。尤其当设置于下室1074b的门扇1112关闭时，下室1074b得以密封。
然后，此变形实施例的制造方法可以按照图31所示的操作进行。
首先，向耐火容器1066的上室1074a内投入金属14块料，打开下室1074b的门扇1112，向其内投入SiC1020(工序S1401)。
其次，关闭门扇1112，密封下室1074b，再密封热压机1060后，通过吸气管1072给耐火容器1066抽真空，使其两室1074a及1074b内呈负压状态(工序S1402)。
其后，给加热器1070通电，加热熔融上室1074a内的金属14(工序S1403)。此时，也可与上述加热器1070的通电合在一起，使加热用流体流入下冲头1064的通路1080内，给耐火容器1066内部加热。
当上室1074a内金属14熔体(熔融金属)达到规定温度时，使上冲头1068下移，给上室1074a加压达到规定压力(工序S1404)。
达到规定压力的上室1074a内的金属14熔体(熔融金属)，借助其内的压力通过过滤料1110，挤入下室1074b内，在导入该下室的同时，浸入放置其内的SiC1020中。
借助时间控制，在达到预定终点的时刻，使冷却用流体流入下冲头1064内的通路1080，借助由下而上地冷却耐火容器1066(工序S1405)，使含在SiC1020中的熔融金属14凝固。
在凝固结束的时刻，从耐火容器1066中取出浸有金属14的SiC1020(工序S1406)。
在此变形实施例的制造方法中，与第7制造方法相同，也能使金属14充分浸入SiC1020。此变形实施例中，熔融金属14和SiC1020共同处于加压状态后，同样地相互接触，进行浸入处理，如此就能使接触时的压力落差降至最低限度，能很好地保持浸入处理时的加压状态。还有，此变形实施例是在负压下进行浸入处理的，不过也可在常压下进行。
再者，作为SiC用作多孔烧结体的实施例，就第5实施方案的制造方法(第8制造方法)参照图32及图33进行说明。还有，与图26对应的组成部分使用同一符号，重复说明从略。
此第8制造方法，在原理上与上述第4实施方案的制造方法大致相同，不同之处在于，浸入操作中，使SiC1020和金属14在负压下或常压下接触，以及热处理使上述金属14熔融。
具体地说，在图26所示第3实施方案的制造方法中，不向所用热压机1060的耐火容器1066内投入过滤料1054，在从下到上SiC1020、金属14的投入顺序上不同。
第5实施方案的制造方法可以按照图33所示的操作进行。
首先，向耐火容器1066中空区1074内，从下到上顺序投入SiC1020、金属14块料(工序S1501)。
其次，热压机1060密封后，通过吸气管1072给耐火容器1066抽真空，使耐火容器1066呈负压状态(工序S1502)。
其后，给加热器1070通电，加热熔融耐火容器1066内的金属14(工序S1503)。此时，也可与上述加热器1070的通电合在一起，使加热用流体流入下冲头1064的通路1080内，给耐火容器1066内部加热。
当耐火容器1066内的金属14熔体(熔融金属)达到规定温度时，使上冲头1068下移，给耐火容器1066加压达到规定压力(工序S1504)。
达到规定压力的金属14熔体(熔融金属)，借助耐火容器1066内的压力浸入SiC1020中。
借助时间控制，在达到预定终点(熔融金属浸入SiC1020达到饱和状态)的时刻，使冷却用流体流入下冲头1064内的通路1080，借助由下而上地冷却耐火容器1066(工序S1505)，使含在SiC1020中的熔融金属凝固。通过上冲头1068和下冲头1064造成的耐火容器1066内的加压状态一直保持到凝固结束。
在凝固结束的时刻，从耐火容器1066中取出浸有金属14的SiC1020(工序1506)。
在此第8制造方法中，给SiC1020和金属14边充分脱气边加热，在金属14与SiC1020接触的状态下使金属14熔融之后，使耐火容器1066处于加压状态，直到冷却操作结束时一直保持该加压状态，以便金属14充分浸入SiC1020。
还有，本发明的散热材料及其制造方法不限于上述实施方案。不言而喻，本行业人员对本发明所做的种种修改和变动，只要没有脱离本发明的精神和范围，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
                                                                      表1
试样     大小(mm)    粉末种类 粉末粒度(μm) 填充法 金属 添加元素 添加量(wt％) 浸入方法   浸入压力(Mpa)    导热率(W/mK)   热膨张率(×10-6/K) 耐水性   效果
PW-1  30×120×190     -P 平均120 不加压   Cu   Nb   0.001   加压     60.0     321     14.0   △ 生成碳化物
PW-2  30×120×191     -S 平均50 不加压   Cu   Nb   0.001   加压     60.0     325     13.5   △ 生成碳化物
PW-3  30×120×192     -R 212-1180 不加压   Cu   Nb   0.001   加压     60.0     305     13.6   △ 生成碳化物
PW-4  30×120×193     -P 平均120 不加压   Cu   Nb   0.001   加压     60.0     321     14.0   △ 生成碳化物
PW-5  30×120×194     -P 平均120 加压7MPa   Cu   Nb   0.001   加压     60.0     311     11.5   △ 生成碳化物
PW-6  30×120×195     -P 平均120 加压25MPa   Cu   Nb   1.001   加压     60.0     301     9.5   △ 生成碳化物
                                                                            表2
  试样     大小(mm) 金属 元素 添加量(wt％)   浸入方法        导热率(W/mK)        热膨胀率(×10-6/℃)       挠曲强度(MPa)  耐水性     效果
  面   厚度   面   厚度   面   厚度
  p1-1     20×60×60     Al     无     无   加压   171   171   5.3   5.5   33.3   53.9     △     无
  p1-2     20×60×60     Cu     无     无   加压   162   170   5.1   5.1   27.4   41.2     ◎     无
  p2-1p2-2p2-3p2-4p2-5p2-6     20×60×6020×60×6020×60×6020×60×6020×60×6020×60×60     CuCuCuCuCuCu     BiSbTeTeTe，BiTe，Pb     2.000.500.502.000.5，0.50.5，2.0 加压   168178180172169172   178186189178176185   5.05.05.04.95.05.0   5.15.15.15.05.05.0   28.427.426.525.526.527.4   45.141.239.238.239.241.2 ◎ 润湿性
  p3-1p3-2p3-3p3-4p3-5     20×60×6020×60×6020×60×6020×60×6020×60×60     CuCuCuCuCu     BeCrMnNbZr     1.000.500.500.050.50 加压   184187175187172   204192181190174   5.05.05.05.05.0   5.05.05.05.05.0   34.337.234.334.324.5   57.858.856.856.840.2 △ 生成碳化物
  p4-1     20×60×60     Cu  Te，Ni    0.5，0.5   加压   165   177   5.0   5.0   27.4   45.1     ○     复合添加
  p5-1     20×60×60     Cu     无     无   气体   170   188   5.0   5.0   27.4   41.2     ◎     无
  p6-1p6-2     10×85×18020×60×60     CuCu     TeTe     2.002.00   气体   185192   196204   5.05.0   5.15.0   26.528.4   39.242.1     ◎     润湿性
                                                                             表3
试样     大小(mm) 金属 元素 添加量(wt％)   浸入方法      导热率(W/mK)       热膨胀率(×10-6/℃)       挠曲强度(MPa)  耐水性     效果
  面   厚度   面   厚度   面   厚度
  m1-1     20×60×60     Al     无     无   加压   161   187   4.5   5.6   34.3   56.8     △     无
  m1-2     20×60×60     Cu     无     无   加压   145   181   4.5   5.1   28.4   42.1     ◎     无
  m2-1     20×60×60     Cu     Te     0.50   加压   168   199   4.5   5.1   26.5   39.2     ◎     润湿性
  m3-1m3-2m3-3m3-4m3-5m3-6     20×60×6020×60×6020×60×6020×120×19020×60×6020×60×60     CuCuCuCuCuCu     BeCrMnNbNbZr     1.000.500.500.050.050.50 加压   184170165162169158   2131931921 92207182   4.54.54.54.54.54.5   5.15.15.15.15.15.1   36.337.235.335.335.332.3   59.860.857.857.857.852.9 △ 碳化物生成
  m5-1     20×60×60     Cu     无     无   气体   166   198   4.5   5.1   25.5   38.2     ◎     无
                                                                               表4
  试样        大小(mm)   金属     添加元素     添加量(wt％) 浸入方法   浸入压力(MPa)     导热率(W/mK)       热膨胀率(×10-6/K)      挠曲强度(MPa)       压缩强度(MPa)   耐水性     效果
  面 厚度   面 厚度   面   厚
  n1-1n1-4     20×60×6020×120×190   AlAl     无无     无无 加压加压     26.760.0   156185   311350   5.55.5   6.06.5   31.4   51.9   46.1   51.0  △△     无无
  n1-2n1-3     20×60×6020×120×190   CuCu     无无     无无 加压加压     26.726.7   150147   310268   3.83.9   4.54.5   26.526.5   39.239.2  ◎◎     无无
  n2-1     20×60×60   Cu     Te     0.500 加压     26.7   190   351   3.8   4.5   26.5   39.2  ◎     润湿性
  n3-1n3-2n3-3n3-4n3-5n3-6n3-7n3-8n3-9n3-10n3-11n3-12n3-13n3-14n3-15n3-16n3-17n3-18n3-19n3-20     20×60×6020×120×19020×60×6020×60×6020×60×6020×120×19020×60×6020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×19020×120×190   CuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCuCu     BeBeCrMnNbNbZrNbNbNbBeNi，SnNi，Si，PMnCrZrSiSiSiSi     1.0001.0000.5000.5000.0500.0500.5000.0010.0011.1001.9009.4，6.71.0，0.23，0.044.1802.8704.49011.30010.9005.1705.300 加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压加压     26.7156.126.726.7156.126.726.743.360.060.060.060.060.060.060.060.026.760.0153.043.3   183189180176198167158182182196186190190181195207157159165163   341342320330336309312352363359366343353352387367333316343325   3.84.03.83.83.83.83.84.54.04.04.5   4.54.64.54.54.54.54.53.03.02.53.5   38.237.236.334.335.335.334.3   62.761.759.855.957.857.856.8 42.140.242.151.057.851.948.051.048.053.953.956.852.954.9 48.051.951.958.864.751.051.954.951.963.760.868.662.760.8  △△△△△△△△△△△◎○△△△◎◎◎◎   碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成碳化物生成复合添加复合添加碳化物生成碳化物生成碳化物生成固液范围扩大固液范围扩大固液范围扩大固液范围扩大
  n5-1     20×60×60   Cu     无     无 气体     26.7   170   320   3.8   4.5   26.5   39.2  ◎     无
  n7-1n7-2n7-3     20×120×19020×120×19020×120×190   AlAlAl     BeSiSi     2.0005.00012.000 加压加压加压     60.060.060.0   177169181   332329327   5.05.05.0   6.56.56.5   57.850.056.8   62.761.768.6  △◎◎   碳化物生成固液范围扩大固液范围扩大
                                                 表5
    碳的种类          导热率(W/mK)       热膨胀率(×10-6/℃)        挠曲强度(MPa)
    面方向     厚度方向     面方向     厚度方向     面方向   厚度方向
    P     150     160     3.2     3.2     34.3     49.0
    M     140     168     3.2     3.2     29.4     44.1
    N     150     255     1.8     2.3     14.7     29.4
                                                                   表6
试样     大小(mm) 金属 元素 添加量(wt％)   浸入方法     导热率(W/mK)       热膨胀率(×10-6/℃)      挠曲强度(MPa) 耐水性   效果
  面   厚度   面   厚度   面   厚度
 p1-2p5-1     20×60×6020×60×60     Cu     无     无   加压气体   162170   170188   5.15.0   5.15.0   27.427.4   41.241.2     ◎     无
 p2-4p6-2     20×60×6020×60×60     CuCu     TeTe     22   加压气体   172192   178204   4.95.0   5.05.0   25.528.4   38.242.1     ◎     润湿性
 m1-2m5-1     20×60×6020×60×60     Cu     无     无   加压气体   145166   181198   4.54.5   5.15.1   28.425.5   42.138.2     ◎     无
 n1-2n5-1     20×60×6020×60×60     CuCu     无     无   加压气体   150170   310320   3.83.8   4.54.5   26.526.5   39.239.2     ◎     无
                                                                   表7
    号    气孔率[％] 气孔径[μm]   镀Ni   浸入Si   浸入温度[℃]     所施压力[Mpa(kgf/cm2)]   加压时间[sec]  冷却速度[℃/min]    Si/Cu反应状况   浸入状况
    试样1     35     70   无   无     1130     0.78(8)     60     260     △     △
    试样2     44     22   无   无     1130     7.84(80)     20     900     ○     ◎
    试样3     59     42   无   有     1130     11.8(120)     10     480     ◎     ◎
    试样4     15     5   有   无     1130     23.5(240)     10     900     ◎     ○
    试样5     59     42   无   有     1180     0.78(8)     60     900     △     △
    试样6     15     5   无   无     1180     3.92(40)     20     480     ○     △
    试样7     59     42   无   有     1180     11.8(120)     10     900     ◎     ◎
    试样8     44     22   无   无     1180     23.5(240)     10     620     ◎     ◎
    试样9     44     22   无   有     1230     0.78(8)     20     480     ○     △
    试样10     59     42   有   无     1230     3.92(40)     35     790     ○     ○
    试样11     35     70   无   无     1230     7.84(80)     100     620     ◎     ◎
    试样12     44     22   无   有     1230     23.5(240)     5     620     ◎     ◎
    试样13     59     42   无   无     1280     3.92(40)     50     790     ○     ○
    试样14     35     70   无   无     1280     7.84(80)     35     480     △     ◎
    试样15     44     22   有   无     1280     7.84(80)     5     620     ○     ◎
    试样16     59     42   无   有     1280     11.8(120)     10     790     ○     ◎
    试样17     20     21   无   无     1150     156.1     3     900     ◎     ◎
    试样18     20     19   无   无     1150     156.1     5     900     ◎     ◎
    试样19     20     23   无   无     1140     69.3     5     900     ◎     ◎
    试样20     20     22   无   无     1145     26.7     7     900     ◎     ◎
注)    Si/Cu反应： ◎无反应     ○少量反应     △大量反应
       Cu浸入状况：  ◎浸入良好   ○浸入稍不充分 △浸入不充分

Claims (58)

1.一种散热材料，该材料包含碳或石墨和金属(14)，其正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，该材料通过使上述金属(14)浸入预成型体中而构成，该预成型体是将混有水或粘合材料的碳或石墨粉体(12b)在规定压力下成型制得的，其中上述碳或石墨粉体(12b)的平均粉末粒度为1μm-2000μm，上述粉体(12b)在长度最短方向和长度最大方向的长度之比在1∶5以下。
2.一种散热材料，该材料包含碳或石墨和金属(14)，其正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，该材料通过将碳或石墨粉体(12a)与上述金属(14)的粉体(14a)混合，然后在规定压力下成型得到，其中上述碳或石墨粉体(12a)和上述金属(14)粉体(14a)的平均粉末粒度为1μm-500μm。
3.按照权利要求1或2的散热材料，该材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在180W/mK以上，且热膨胀率为1×10-6/℃-10×10-6/℃。
4.按照权利要求1或2的散热材料，其中上述碳或石墨的导热率在100W/mK以上。
5.按照权利要求1或2的散热材料，该材料通过使上述金属(14)浸入多孔烧结体(12)中而构成，该烧结体是通过焙烧上述碳或石墨使之网状化制得的。
6.按照权利要求5的散热材料，其中上述多孔烧结体(12)的气孔率为10vol％-50vol％，平均气孔径为0.1μm-200μm。
7.按照权利要求5的散热材料，其中上述碳或石墨和上述金属(14)的体积百分率是：上述碳或石墨的体积百分率为50vol％-80vol％，金属(14)的体积百分率为50vol％-20vol％。
8.按照权利要求5的散热材料，其中，向上述碳或石墨中添加使该碳或石墨焙烧时的闭孔气孔率降低的添加剂。
9.按照权利要求8的散热材料，其中上述降低闭孔气孔率的添加剂是SiC和/或Si。
10.按照权利要求1或2的散热材料，其中上述碳或石墨和上述金属(14)的体积百分率是：上述碳或石墨的体积百分率为20vol％-80vol％，金属(14)的体积百分率为80vol％-20vol％。
11.按照权利要求1或2的散热材料，该材料通过把上述碳或石墨粉体(12b)与熔融液体状态或固液共存状态的上述金属(14)混合后铸造成型而得到。
12.按照权利要求1或2的散热材料，其中该材料的闭孔气孔率在12vol％以下。
13.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加改善界面润湿性的元素。
14.按照权利要求13的散热材料，其中上述改善界面润湿性的添加元素是一种以上选自Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Tl、Ca、Cd、Ni的元素。
15.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于提高与上述碳或石墨反应性的元素。
16.按照权利要求15的散热材料，其中上述用于提高与上述碳或石墨反应性的添加元素是一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、Ta、V、B、Mn的元素。
17.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于提高熔体流动性的、固相/液相温度范围在30℃以上的元素。
18.按照权利要求17的散热材料，其中上述添加元素是一种以上选自Sn、P、Si、Mg的元素。
19.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于降低熔点的元素。
20.按照权利要求19的散热材料，其中上述添加元素是Zn等。
21.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于提高导热率的元素。
22.按照权利要求21的散热材料，其中把上述提高导热率用的元素添加到上述金属(14)中，经热处理、加工及与碳反应后，借助偏析等制得的合金的导热率在10W/mK以上。
23.按照权利要求1或2的散热材料，该材料通过将上述碳或石墨的粉碎切削材料与上述金属(14)粉体混合，然后在规定温度、规定压力下成型得到。
24.按照权利要求1或2的散热材料，其中上述碳或石墨和上述金属(14)的体积百分率是：上述碳或石墨的体积百分率为20vol％-60vol％，金属(14)的体积百分率为80vol％-40vol％。
25.按照权利要求1或2的散热材料，其中该材料的导热率为200W/mK以上，且热膨胀率为3×10-6/℃-14×10-6/℃。
26.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述碳或石墨中添加使得成型后能再焙烧的添加剂。
27.按照权利要求26的散热材料，其中上述使得成型后能再焙烧的添加剂是SiC和/或Si。
28.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于改善界面润湿性的低熔点金属。
29.按照权利要求28的散热材料，其中上述低熔点金属是一种以上选自Te、Bi、Pb、Sn、Se、Li、Sb、Se、Tl、Ca、Cd、Ni的金属。
30.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于提高与上述碳或石墨反应性的元素。
31.按照权利要求30的散热材料，其中，用于提高与上述碳或石墨反应性的添加元素是一种以上选自Nb、Cr、Zr、Be、Ti、Ta、V、B、Mn的元素。
32.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加固相/液相的温度范围在30℃以上的元素以提高熔体流动性。
33.按照权利要求32的散热材料，其中上述添加元素是一种以上选自Sn、P、Si、Mg的元素。
34.按照权利要求1或2的散热材料，其中，向上述金属(14)中添加用于降低熔点的元素。
35.按照权利要求34的散热材料，其中上述添加元素是Zn等。
36.按照权利要求1或2的散热材料，其中在上述碳或石墨表面上形成碳化物层。
37.按照权利要求36的散热材料，其中上述碳化物层的形成至少基于上述碳或石墨与添加元素的反应。
38.按照权利要求37的散热材料，其中上述添加元素是一种以上选自Ti、W、Mo、Nb、Cr、Zr、Be、Ta、V、B、Mn的元素。
39.按照权利要求1或2的散热材料，其中上述金属(14)是至少一种选自Cu、Al、Ag的金属。
40.按照权利要求1或2的散热材料，其中该材料的导热率在最低值方向和最高值方向的导热率之比在1∶5以下。
41.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于该方法包括：将碳或石墨焙烧使之网状化，制备多孔烧结体(12)的焙烧操作，使金属(14)浸入上述多孔烧结体(12)中的浸入操作，和至少使含浸上述金属(14)的上述多孔烧结体(12)冷却的冷却操作，其中在上述焙烧操作中，把上述碳或石墨放进容器内，借助加热该容器，制备由上述碳或石墨形成的多孔烧结体(12)。
42.按照权利要求41的散热材料制造方法，其中在上述浸入操作中，把上述多孔烧结体(12)浸入容器内的上述金属(14)熔体中，把浸入用气体导入上述容器内，对上述容器内部加压，使上述熔体浸入多孔烧结体(12)中。
43.按照权利要求42的散热材料制造方法，其中上述所施压力为由上述碳或石墨形成的多孔烧结体(12)的压缩强度的4-5倍以下。
44.按照权利要求43的散热材料制造方法，其中上述所施压力为1.01-202MPa。
45.按照权利要求41～44任一项的散热材料制造方法，其中在上述冷却操作中，放出上述容器内的上述浸入用气体，迅速导入冷却用气体，使上述容器内部冷却。
46.按照权利要求41～44任一项的散热材料制造方法，其中焙烧操作包括：把上述碳或石墨放进容器(70)内的容纳操作，和将上述容器(70)预热并由上述碳或石墨形成多孔烧结体(12)的制备操作；上述浸入操作包括：把上述容器(70)放进压机(62)的模具(82)中的容纳操作，把上述金属(14)的熔体(86)浇注到上述容器内的操作，和用上述压机(62)的冲头(84)把上述熔体(86)挤下压入配合到上述容器(70)内的上述多孔烧结体(12)中的浸入操作。
47.按照权利要求46的散热材料制造方法，其中上述冲头(84)压入配合时的压力为由上述碳或石墨形成的多孔烧结体(12)的压缩强度的4-5倍以下。
48.按照权利要求47的散热材料制造方法，其中上述冲头(84)压入配合时的压力为1.01-202MPa。
49.按照权利要求46的散热材料制造方法，其中，使用在上述多孔烧结体(12)中残存气体排出用的排气口或排气用的间隙区形成的模具(82)。
50.按照权利要求41～44任一项的散热材料制造方法，其中在上述冷却操作中，浸有上述金属(14)的上述多孔烧结体(12)散热材料的冷却方法有：吹冷却气体，或借助带冷却水的冷却区或冷却用模具进行冷却。
51.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，该方法包括：把水或粘合材料与石墨粉体(12b)混合的操作，上述混合物在规定压力下形成预成型体的成型操作，和使金属(14)浸入上述预成型体中的浸入操作。
52.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于该方法包括：碳或石墨粉体(12a)与熔融状态或固液共存状态的金属(14)的混合操作，和把上述混合物铸造成型的操作。
53.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于该方法包括：碳或石墨粉体与金属(14)的粉体(14a)的混合操作，和把上述混合物(104)放进热压机(102)的模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作，其中上述规定温度为相对于上述金属(14)熔点的-10℃--50℃，上述规定压力为10.13-101.32MPa。
54.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于该方法包括：碳或石墨粉体与金属(14)的粉体(14a)的混合操作，把上述混合物(104)预成型为预成型体(106)的预成型操作，和把上述预成型体(106)放进热压机(102)模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作，其中上述规定温度为相对于上述金属(14)熔点的-10℃--50℃，上述规定压力为10.13-101.32MPa。
55.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于，该方法包括，碳或石墨的粉碎切削材料与金属(14)的粉体(14a)混合、预成型制备混合物(104)的混合操作，和把上述混合物(104)放进热压机(102)模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作，其中上述规定温度为相对于上述金属(14)熔点的-10℃--50℃，上述规定压力为10.13-101.32MPa。
56.一种散热材料制造方法，该散热材料的正交三轴向的平均导热率或任一轴向的导热率在160W/mK以上，其特征在于该方法包括：碳或石墨的粉碎切削材料与金属(14)的粉体(14a)的混合操作，上述混合物(104)预成型形成预成型体(106)的预成型操作，和把上述预成型体(106)放进热压机(102)模具内，在规定温度、规定压力下成型制备散热材料的加压操作，其中上述规定温度为相对于上述金属(14)熔点的-10℃--50℃，上述规定压力为10.13-101.32MPa。
57.按照权利要求53～56任一项的散热材料制造方法，其中加压操作后，将上述散热材料加热到上述金属(14)的熔点以上。
58.按照权利要求53～56任一项的散热材料制造方法，其中上述金属(14)为至少一种选自Cu、Al、Ag的金属。
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