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熱膨張抑制部材および対熱膨張性部材 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015503
整理番号 3070
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2011-097851
公開番号 特開2012-056830
登録番号 特許第5781824号
出願日 平成23年4月26日(2011.4.26)
公開日 平成24年3月22日(2012.3.22)
登録日 平成27年7月24日(2015.7.24)
優先権データ
  • 特願2010-180885 (2010.8.12) JP
発明者
  • 久保田 純
  • 三浦 薫
  • 薮田 久人
  • 松村 喜彦
  • 島川 祐一
  • 東 正樹
出願人
  • キヤノン株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 熱膨張抑制部材および対熱膨張性部材 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】負の熱膨張特性を有する熱膨張抑制部材および熱膨張の小さい金属系の対熱膨張性部材を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される酸化物を少なくとも含む熱膨張抑制部材および20℃において正の線膨張係数を有する金属と下記一般式(1)で表される酸化物を少なくとも含む固形物を接合してなる対熱膨張性部材。一般式(1)(Bi1-x)NiO(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種の金属である。xは0.02≦x≦0.15の数値を表す。)
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


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ZrW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。

産業上の利用分野


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。

特許請求の範囲 【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-x)NiO
(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または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に記載の対熱膨張性部材。

【請求項8】
請求項乃至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】
請求項乃至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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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