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THERMAL EXPANSION SUPPRESSING MEMBER AND ANTI-THERMALLY-EXPANSIVE MEMBER foreign

Patent code P180015503
File No. 3070
Posted date Nov 21, 2018
Application number P2011-097851
Publication number P2012-056830A
Patent number P5781824
Date of filing Apr 26, 2011
Date of publication of application Mar 22, 2012
Date of registration Jul 24, 2015
Priority data
  • P2010-180885 (Aug 12, 2010) JP
Inventor
  • (In Japanese)久保田 純
  • (In Japanese)三浦 薫
  • (In Japanese)薮田 久人
  • (In Japanese)松村 喜彦
  • (In Japanese)島川 祐一
  • (In Japanese)東 正樹
Applicant
  • (In Japanese)キヤノン株式会社
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title THERMAL EXPANSION SUPPRESSING MEMBER AND ANTI-THERMALLY-EXPANSIVE MEMBER foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal expansion suppressing member having negative thermal expansion properties and a metal-based anti-thermally-expansive member having a small thermal expansion.
SOLUTION: The thermal expansion suppressing member includes at least an oxide represented by the following general formula (1), and the anti-thermally-expansive member includes a metal having a positive linear expansion coefficient at 20°C, and a solid body including at least an oxide represented by the following general formula (1), the metal and solid being joined to each other: (Bi1-xMx)NiO3 (1) where M represents at least one metal selected from the group consisting of La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and In; and x represents a numerical value of 0.02≤x≤0.15.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

一般に、電子部材、光学部材や構造部材は、金属や樹脂、セラミックスやガラスといった素材からなる。これら従来の素材は、正の線膨張特性を有しているために、環境温度の上下に応じて膨張や収縮を生じる。

例えば、従来の金属系放熱板(ヒートシンク)には、熱伝導の良いアルミニウムや銅を主体とした金属部材が広く用いられていた。これらの金属部材は冷却の対象となる絶縁体や半導体やはんだ等の部材と熱膨張差が大きいため、熱応力ひずみによる悪影響を生じる問題があった。

このような問題を解決するために、負の熱膨張特性を有する金属酸化物の利用が提案されている。

例えば特許文献1には、線膨張係数が-4.7×10-6/Kから-9.4×10-6/Kの範囲内にあるZrW2O8を用いて熱膨張を抑制した光ファイバ素子の開示がある。しかしながら、このタングステン酸系金属酸化物による負の熱膨張材料には、線膨張係数の絶対値が依然として小さいという課題があった。

そこで特許文献2には、マンガン窒化物を主成分とすることで負方向の線膨張係数を最大で-60×10-6/Kまで大きくした材料が開示されている。しかしながら、このマンガン窒化物による負の熱膨張材料には、負の熱膨張特性を示す温度領域が狭く、また線膨張係数の絶対値が大きい材料ほど負の熱膨張特性を示す前記温度領域が実用温度領域より低温側にあるという課題があった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は熱膨張抑制部材および対熱膨張性部材に関する。特に負の熱膨張特性を有する酸化物を金属と接合した新規な対熱膨張性部材に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
20℃において正の線膨張係数を有する金属からなる有形部材と、下記一般式(1)で表される酸化物を少なくとも含む基準状態で負の熱膨張特性を有する固形物からなる有形部材とを、前記金属からなる有形部材と前記固形物からなる有形部材に生じた熱応力を伝播できる強度で界面を介して接合してなることを特徴とする、外熱による体積変化が軽減されている対熱膨張性部材。
一般式(1)
(Bi1-xMx)NiO3
(MはLa、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Inのうちの少なくとも1種の元素である。xは0.02≦x≦0.15の数値を表す。)

【請求項2】
 
前記正の線膨張係数を有する金属の20℃における線膨張係数αが、10×10-6/K以上30×10-6/K以下であることを特徴とする請求項1に記載の対熱膨張性部材。

【請求項3】
 
前記正の線膨張係数を有する金属の0℃における熱伝導率κが、100W/mK以上410W/mK以下であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の対熱膨張性部材。

【請求項4】
 
前記正の線膨張係数を有する金属が、アルミニウムおよび銅の少なくとも一方を成分として含んでいることを特徴とする請求項3に記載の対熱膨張性部材。

【請求項5】
 
20℃において前記金属よりも低い線膨張係数を有する請求項1に記載の対熱膨張性部材。

【請求項6】
 
前記固形物の20℃における線膨張係数αが、-85×10-6/K以上-19×10-6/K以下であることを特徴とする請求項1に記載の対熱膨張性部材。

【請求項7】
 
前記固形物の20℃における線膨張係数αが、-28×10-6/K以上-19×10-6/K以下であることを特徴とする請求項6に記載の対熱膨張性部材。

【請求項8】
 
請求項1乃至5いずれか一項記載の対熱膨張性部材を備えたデバイス。

【請求項9】
 
請求項1乃至5いずれか一項記載の対熱膨張性部材を備えた、放熱性のプリント基板、LED素子、放熱基板、構造材、有機感光体の基材、スペーサ部材、電極、バネのいずれかの物品。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011097851thum.jpg
State of application right Registered
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