CN109690760A - 散热板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有Cu‑Mo复合材料和Cu材料的包层结构的低热膨胀系数、高导热系数的散热板。该散热板通过Cu‑Mo复合体层、Cu层、Cu‑Mo复合体层在板厚方向依次层叠或者Cu‑Mo复合体层和Cu层在板厚方向交替层叠而由3层以上的Cu‑Mo复合体层和2层以上的Cu层构成，而且两面的最外层由Cu‑Mo复合体层构成，Cu‑Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。利用该包层结构，从而在为低热膨胀系数的同时得到高导热系数。

Description

散热板及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于使由半导体元件等发热体产生的热有效地散失的散热板及其制造方法。
背景技术
为了使由半导体元件产生的热从半导体设备中有效地散失，一直使用散热板(散热片)。对于该散热板，在其功能上要求高导热系数，同时由于利用软钎焊或硬钎焊而接合于半导体或陶瓷电路基板、金属封装部件等，还要求为与被接合的部件接近的热膨胀系数(低热膨胀系数)。
以往，作为高导热系数、低热膨胀系数的散热板，一直使用Mo-Cu复合材料(例如，专利文献1)。一般，在散热板中使用的Mo-Cu复合材料如下制造，即将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体，根据需要对该压粉体实施还原烧结后，实施Cu熔渗或致密化处理，由此制成Mo-Cu复合材料，对该Mo-Cu复合材料进行轧制。Mo与Cu几乎不固溶，因此该Mo-Cu复合材料成为Mo与Cu的2相组织，制成利用低热膨胀系数的Mo和高导热系数的Cu的特性的散热板。
在专利文献2中，作为如上所述的以Mo-Cu复合材料为基底的散热板，公开了一种在经过特定的轧制工序而得到的Mo-Cu复合材料的两面压接Cu板而得的散热板，该散热板具有比[Cu/Mo/Cu]包层材料高的导热系数，加压冲裁性也优异。
另外，定性地已知Mo-Cu复合材料通过进行轧制而热膨胀系数降低，因此，如上所述地经过轧制工序进行制造。以往，认为Mo粒子由于较硬且1次粒子小，所以难以通过轧制而变形，因此Mo-Cu复合材料的轧制通过200～400℃左右的温轧来实施(专利文献1)。另外，在专利文献2中公开了一种在一次轧制中实施温轧、在二次轧制中实施冷轧的制造方法，该制造方法中也以Mo粒子不易变形为前提而将温轧(一次轧制)作为必需工序。
近年来，由于半导体的高输出化，散热板的散热性变得更重要。另一方面，对半导体模块的小型化的需求也高，散热板还需要从更小面积进行放热。因此，与板面方向的放热相比，厚度方向的散热性变得更加重要。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-307701号公报
专利文献2：日本特开2001-358266号公报
发明内容
但是，根据本发明人的研究结果，可知在专利文献2这样的Mo-Cu复合材料和Cu材料的包层结构中，在厚度方向的导热系数的提高并不充分，存在可得到在厚度方向的更高导热系数的最佳包层结构。
因此，本发明的目的在于提供一种具有Mo-Cu复合材料和Cu材料的包层结构的低热膨胀系数、高导热系数的散热板。
另外，本发明的另一目的在于提供一种能够稳定且成本地制造具有这样优异的热性能的散热板的制造方法。
专利文献2中记载的散热板的包层结构为Cu/(Cu-Mo)/Cu结构，根据本发明人研究的结果，可知制成(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构的包层结构为同等程度的低热膨胀系数，同时得到了更高导热系数。具体而言，表明在(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构中，虽然在相同的Cu比率下压下率相同，但与Cu/(Cu-Mo)/Cu结构相比板厚方向的导热系数变高为10W/m·K以上，根据条件会进一步变高。另外，表明在制造这样的(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构的包层材料时，通过以高压下率(总压下率)对材料进行冷轧，从而使热膨胀系数更有效地降低。此外，可知在这样的(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构的包层材料中，特别是通过对Cu-Mo复合体层的Cu含量进行优化，从而成为高度满足高导热系数和低热膨胀系数的散热板。
本发明是基于以上这样的见解而进行的，要旨如下。
[1]一种散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层、Cu层、Cu-Mo复合体层在板厚方向依次层叠，
Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。
[2]一种散热板，其特征在于，通过Cu-Mo复合体层和Cu层在板厚方向交替层叠而由3层以上的Cu-Mo复合体层和2层以上的Cu层构成，并且两面的最外层由Cu-Mo复合体层构成，
Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。
[3]根据上述[1]或[2]所述的散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层的Cu含量为10～50质量％。
[4]根据上述[1]或[2]所述的散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层的Cu含量为20～30质量％。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的散热板，其特征在于，板厚方向的导热系数为200W/m·K以上，50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数为10.0ppm/K以下。
[6]根据上述[1]～[4]中任一项所述的散热板，其特征在于，板厚方向的导热系数为250W/m·K以上，50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数为8.0ppm/K以下。
[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的散热板，其特征在于，在由层叠的Cu-Mo复合体层和Cu层构成的散热板主体的单面或两面形成有板厚方向的导热系数与散热板主体相比不低出10W/m·K以上的膜厚的镀覆被膜。
[8]一种散热板的制造方法，其特征在于，是上述[1]～[6]中任一项的散热板的制造方法，
使具有Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织的Cu-Mo复合材料(a)与Cu材料(b)层叠，将该层叠体扩散接合后，实施冷轧(x)，由此得到层叠有由Cu-Mo复合材料(a)形成的Cu-Mo复合体层和由Cu材料(b)形成的Cu层的散热板。
[9]根据上述[8]所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；以及将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序。
[10]根据上述[8]所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；以及对上述烧结体进行致密化处理的工序。
[11]根据上述[8]所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；以及在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于上述烧结体的工序。
[12]根据上述[8]～[11]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，冷轧(x)的压下率为70～99％。
[13]根据上述[12]所述的散热板的制造方法，其特征在于，冷轧(x)的压下率为90～96％。
[14]根据上述[8]～[13]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，通过交叉轧制进行冷轧(x)。
[15]根据上述[8]所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；对上述烧结体进行致密化处理的工序；以及对经上述致密化处理的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序。
[16]根据上述[8]所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于上述烧结体的工序；以及对含浸有上述Cu的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序。
[17]根据上述[15]或[16]所述的散热板的制造方法，其特征在于，将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为70～99％。
[18]根据上述[17]所述的散热板的制造方法，其特征在于，将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为90～96％。
[19]根据上述[15]～[18]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，通过交叉轧制进行轧制(y)。
[20]根据上述[15]～[19]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，在轧制(y)中对Cu-Mo复合材料(a)进行单向轧制时，在冷轧(x)中对Cu-Mo复合材料在与轧制(y)的轧制方向正交的方向进行轧制。
[21]根据上述[8]～[20]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量为10～50质量％。
[22]根据上述[8]～[20]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量为20～30质量％。
[23]根据上述[21]所述的散热板的制造方法，其特征在于，是在Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量小于20质量％、将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为70％以上的制造方法(其中，包括不进行Cu-Mo复合材料(a)的轧制(y)的制造方法。)
进行下述(1)或/和(2)的温轧。
(1)进行温轧来代替冷轧(x)。
(2)利用温轧进行轧制(y)。
[24]根据上述[22]所述的散热板的制造方法，其特征在于，是在将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为96％以上的制造方法(其中，包括不进行Cu-Mo复合材料(a)的轧制(y)的制造方法。)，
进行下述(1)或/和(2)的温轧。
(1)进行温轧来代替冷轧(x)。
(2)利用温轧进行轧制(y)。
[25]根据上述[8]～[24]中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，在由层叠的Cu-Mo复合体层和Cu层构成的散热板主体的单面或两面形成有在板厚方向的导热系数与散热板主体相比不低出10W/m·K以上的膜厚的镀覆被膜。
[26]一种半导体封装件，其特征在于，具备上述[1]～[7]中任一项所述的散热板。
[27]一种半导体模块，其特征在于，具有上述[26]所述的半导体封装件。
本发明的散热板具有低热膨胀系数、高导热系数的优异的热性能。另外，根据本发明的制造方法，能够稳定且低成本地制造具有这样优异的热性能的散热板。
附图说明
图1是示意地表示具有3层包层结构的本发明的散热板的板厚截面的说明图。
图2是示意地表示具有5层包层结构的本发明的散热板的板厚截面的说明图。
图3是示出实施例的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
图4是示出实施例的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
图5是示出实施例的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
图6是示出实施例的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
图7是示出实施例的散热板且制造时的冷轧的压下率不同的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
图8是示出实施例的散热板且制造时的冷轧的压下率不同的散热板的热性能(板厚方向的导热系数、50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数)的图。
具体实施方式
本发明的散热板中的3层包层结构的散热板是Cu-Mo复合体层、Cu层、Cu-Mo复合体层在板厚方向依次层叠的散热板，Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。图1是示意地表示具有该3层包层结构的本发明的散热板的板厚截面。
本发明的散热板的Cu-Mo复合体层和Cu层是通过使层叠的Cu-Mo复合材料与Cu材料扩散接合而构成的，在两层间具有扩散接合部，由于两部件的Cu彼此(Cu-Mo复合材料的Cu和Cu材料)进行扩散接合，因此得到完好的扩散接合部。例如，如果考虑将Mo(Mo材料)和Cu(Cu材料)包覆的情况，则由于Mo与Cu不进行合金化，因此两部件的接合并非扩散接合，而为机械接合，为这样的接合时，容易在接合界面残留氧化膜或微细的空隙，容易以它们为起点而产生裂纹等。与此相对，通过像本发明这样两部件的Cu彼此(Cu-Mo复合材料的Cu和Cu材料)进行扩散接合，从而不会在接合界面残留氧化膜或微细的空隙，得到完好的接合部。
本发明的散热板也可以为5层以上的包层结构，该包层结构的散热板通过Cu-Mo复合体层和Cu层在板厚方向交替层叠而由3层以上的Cu-Mo复合体层和2层以上的Cu层构成，并且两面的最外层由Cu-Mo复合体层构成，Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。图2示意地表示具有5层包层结构的本发明的散热板的板厚截面。
以上这样的两面的最外层由Cu-Mo复合体层构成的本发明的散热板(例如(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构的散热板)与专利文献2中公开的Cu/(Cu-Mo)/Cu结构的散热板相比具有高导热系数，认为这是由于如下的作用效果的差异而引起的。即，为专利文献2中公开的Cu/(Cu-Mo)/Cu结构的情况下，由于导热系数为外层(Cu层)＞内层(Cu-Mo复合体层)，因此外层·内层间的界面的热阻高，进入到外层(Cu层)的热在外层·内层间的界面进行反射和散射而使热流紊乱，因而热没有顺利地传递到内层(Cu-Mo复合体层)侧，相应地使板厚方向的导热系数变低。与此相对，认为在为本发明的(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)结构的情况下，由于导热系数为外层(Cu-Mo复合体层)＜内层(Cu层)，因此几乎不存在外层·内层间的界面的热阻，进入到外层(Cu-Mo复合体层)的热直接传递到内层(Cu层)侧，因而得到在板厚方向的高导热系数。
包层结构的层叠数没有特别限制，层叠数越多热膨胀系数越低，而且，冲压加工性也变好，因而对冲压加工有利。其中，由于层叠数增加时存在厚度方向的导热系数有少许降低的趋势，因此实际上的上限是总层叠数为11层左右。
Cu-Mo复合体层的Cu含量没有特别限制，一般优选为10～50质量％左右。如后所述，Cu含量较多的Cu-Mo复合体层(例如，40质量％以上)在以高压下率进行冷轧时冷轧性提高，容易得到由高压下率进行冷轧而带来的热膨胀系数的降低效果。另一方面，在提高约束Cu层的热膨胀的效果(从两侧夹持Cu层而进行物理性约束的效果)方面上，不仅轧制的压下率越高越好，Mo含量也越高越好，但导热系数处于折衷的关系，而且，Mo含量过多时冷轧变得困难。因此，主要从冷轧性等加工性的观点考虑，可以说Cu含量优选30～45质量％左右。与此相对，从散热板的热性能的观点考虑，Cu-Mo复合体层的Cu含量为15～30质量％左右是适当的，发现能够得到高度满足高导热系数和低热膨胀系数的优异的热性能。因此，从散热板的热性能的观点考虑，Cu-Mo复合体层的Cu含量优选为15～30质量％左右。另一方面，如后所述，Cu-Mo复合体层(Cu-Mo复合材料)的Cu含量小于20质量％时在冷轧性上还有可能产生问题，因此从散热板的热性能和冷轧性的观点考虑，Cu-Mo复合体层的Cu含量更优选为20～30质量％左右。
图3和图4是针对后述的实施例的散热板的一部分将它们的热性能进行整理而示出的图，图3示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数，图4示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数。这里，板面内热膨胀系数是利用推杆式位移检测法所测定的，将50℃－800℃和50℃－400℃时的各伸长量的差除以温度差而求出50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数和50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数。另外，板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)是利用闪光法(flash method)所测定的。对于该热性能的测定·计算方法，后述的图5～图8的热性能也相同。
图3和图4中针对由Cu-Mo复合材料单独构成的散热板(比较例)、专利文献2的由Cu/(Cu-Mo)/Cu结构的3层包层材料构成的散热板(比较例)、本发明的由3层～7层包层材料构成的散热板(发明例)示出了它们的热性能。图中，用圆圈包围并用箭头连接的为具有几乎相同密度的散热板。由此对具有几乎相同密度的散热板的热性能进行比较时，专利文献2的Cu/(Cu-Mo)/Cu结构的散热板与Cu-Mo复合材料单独的散热板相比板厚方向的导热系数略低，但板面内热膨胀系数大大降低。而且，相对于该Cu/(Cu-Mo)/Cu结构的散热板的热性能，本发明的散热板的板面内热膨胀系数几乎相同，同时板厚方向的导热系数大幅变高(该例中约高50～70W/m·K左右)。
图5和图6针对本发明的散热板示出了Cu-Mo复合体层的Cu含量对热性能所带来的影响，针对后述的实施例的散热板(本发明例的3层包层材料)的一部分将它们的热性能进行整理而示出。图5示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数，图6示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数。另外，在图5和图6中还示出了Cu-Mo复合体的Cu含量与本发明例的散热板几乎相同的由Cu-Mo复合体单独构成的散热板(比较例)的热性能，图中，用实线的箭头连接的为Cu-Mo复合体的Cu含量几乎相同的“由Cu-Mo复合体单独构成的散热板”和“本发明例的散热板”。
根据图5和图6，本发明例的散热板在Cu-Mo复合体层的Cu含量为15～45质量％的范围，Cu含量越低(Mo含量越高)板厚方向的导热系数越高，且板面内平均热膨胀系数越低。应予说明，如后所述，Cu-Mo复合体层(Cu-Mo复合材料)的Cu含量小于20质量％时冷轧性降低，因此Cu-Mo复合体层的Cu含量为15质量％的情况下利用温轧进行制造。另外，本发明例的散热板的板厚方向的导热系数与Cu-Mo复合体的Cu含量几乎相同的由Cu-Mo复合体单独构成的散热板(比较例)相比相当高，其程度在Cu-Mo复合体的Cu含量较低时(15质量％，25质量％)特别明显。根据该图5和图6的结果，认为Cu-Mo复合体层的Cu含量为15～30质量％(进一步考虑冷轧性时为20～30质量％)时得到特别优异的热性能。
Cu-Mo复合体层和Cu层的各厚度、Cu-Mo复合体层和Cu层的层厚比、散热板的板厚等也没有特别限制，但为5层以上(特别是7层以上)的多层的包层材料时，为了增强由Cu-Mo复合体层所致的Cu层的约束力，优选多个Cu层的厚度相同。另外，为5层以上的多层时，为了在确保热性能的同时避免在轧制时或实用时产生翘曲或应变等，优选以厚度方向中央的Cu-Mo复合体层为中心并在厚度方向为对称形状的结构(Cu-Mo复合体层和Cu层的厚度为对称形状的结构)。另外，散热板的板厚为1mm左右的情况较多，但没有特别限制。
对于Cu-Mo复合体层与Cu层的层厚比，相对于Cu-Mo复合体层，如果Cu层的层厚比大，则由Cu-Mo复合体层所致的Cu层的约束变弱，因此热膨胀系数变高，另一方面，如果Cu层的层厚比小，则导热系数变低。因此，可以根据期望得到的热性能而适当地选择Cu-Mo复合体层与Cu层的层厚比，从降低低温(例如200℃、400℃)下的热膨胀系数的观点考虑，最好不要使Cu层相对于Cu-Mo复合体层太厚。
另外，Cu-Mo复合体层的Cu含量、Cu-Mo复合体层与Cu层的层厚比与散热板的密度有关，该密度优选为9.25～9.55g/cm3左右，特别优选为9.30～9.45g/cm3左右。
本发明的散热板通过将预先制作好的Cu-Mo复合材料和Cu材料扩散接合后，进行轧制而制造，另外，在Cu-Mo复合材料的制造工序中有时也进行轧制，因此整体为轧制组织，另外，Cu-Mo复合体层的分散于Cu基体中的Mo相具有扁平延伸的形态，通常，板厚截面组织中的Mo相的长宽比(轧制方向的长宽比)超过2。另外，通过这样利用轧制(特别是冷轧)使Mo相变得扁平会使热膨胀系数降低，因此长宽比(轧制方向的长宽比)更优选3以上。
这里，长宽比是指轧制方向的板厚截面组织中的Mo相的长轴/短轴(长度比)，本发明中，利用SEM等对在轧制方向的板厚截面组织(经离子铣削加工的板厚截面组织)进行观察，求出任意1个视野中含有的各Mo相的长轴/短轴，将它们的平均值作为“板厚截面组织中的Mo相的长宽比”。另外，Cu-Mo复合体层经过在板面内正交的方向(X轴方向，Y轴方向)的轧制工序时，优选两轧制方向的长宽比满足上述条件。
应予说明，Cu-Mo复合体层的Cu基体中分散的Mo相根据Cu-Mo复合体层的Mo含量、轧制的形态(单向轧制、交叉轧制)等而扁平延伸的形态不同，例如在Cu-Mo复合体层的Mo含量较少的情况下，扁平延伸的Mo相具有接近各自独立的岛状的形态，如果Mo含量变多，则扁平延伸的Mo相彼此相连，成为这样的Mo相和Cu基体混在一起的条纹状或大理石纹状的形态(轧制组织)。因此，在后者的情况下，长宽比明显超过2，但有时无法具体定量化。
主要应用本发明的散热板的半导体封装件由于半导体反复工作和停止，因此反复从常温(寒冷地区的情况下也有时为－50℃左右)升温到半导体工作时的200℃左右。因此，散热板为了应对热疲劳而需要热膨胀系数较低。另外，在进行硬钎焊接合的用途中重要的是至800℃左右的热膨胀系数低，在进行软钎焊接合的用途中重要的是至400℃左右的热膨胀系数低。另一方面，散热板为了得到高散热性而需要具有高导热系数、特别是在板厚方向的高导热系数。
本发明的散热板具有兼具高导热系数和低热膨胀系数的优异的热性能，具体而言，在板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)优选为200W/m·K以上，更优选为250W/m·K以上，特别优选为260W/m·K以上。另外，50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数优选为10.0ppm/K以下，更优选为8.0ppm/K以下，特别优选为7.5ppm/K以下。
在主要应用本发明的散热板的半导体封装件中，散热板与像氧化铝基板等这样的陶瓷接合，但在以往的Si半导体封装件中，一直使用220W/m·K左右的散热板。与此相对，为了应对SiC半导体、GaN半导体等高输出半导体，本发明的散热板特别优选具有在板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)为260W/m·K以上、50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数为7.5ppm/K以下的热性能。特别是使Cu-Mo复合体层的Cu含量为20～30质量％时，能够容易地得到这样特别优异的热性能。
为了防腐蚀目的、与其它部件的接合(硬钎焊接合或软钎焊接合)，本发明的散热板可以在其表面实施镀Ni等镀覆。这时，镀覆被膜以不会显著影响散热板的热性能的程度的膜厚形成。镀覆的种类没有特别限制，例如可以应用镀Ni、镀Cu、镀Au、镀Ag等，可以将从它们中选择的镀覆单独实施或组合2层以上实施。镀覆被膜可以仅设置于散热板的单面(作为最外层的两Cu-Mo复合体层中的一方的表面)，也可以设置于散热板的两面。另外，为了改善对散热板表面实施镀Ni等镀覆时的镀覆性，可以在散热板表面(作为最外层的Cu-Mo复合体层的表面)形成不影响热性能的程度的厚度(例如几μm左右的厚度)的Cu膜(镀覆被膜等)。
镀覆被膜需要以不会对由Cu-Mo复合体层和Cu层构成的散热板主体的热性能造成很大影响的膜厚形成。具体而言，一般镀覆被膜变厚时在板厚方向的导热系数降低，因此镀覆被膜优选以在板厚方向的导热系数与散热板主体(不具有镀覆被膜的该散热板)的导热系数相比不低出10W/m·K以上的膜厚形成。因此，例如，镀覆被膜为镀Cu被膜时，一般优选为20μm以下的膜厚。
接下来，对以上所述的本发明的散热板的制造方法进行说明。
在本发明的散热板的制造方法的一个实施方式中，使具有Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织的Cu-Mo复合材料(a)与Cu材料(b)层叠，将该层叠体扩散接合后，实施冷轧(x)，由此得到由Cu-Mo复合材料(a)形成的Cu-Mo复合体层和由Cu材料(b)形成的Cu层层叠的散热板。这里，Cu-Mo复合材料(a)是预先制作好的，但该Cu-Mo复合材料(a)可以利用不进行轧制的方法(例如，后述的(i)～(iii)的方法)制作，还可以利用进行轧制(y)的方法(例如，后述的(iv)、(v)的方法)制作。
另外，在本发明的散热板的制造方法的另一实施方式中，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量较低时，为了防止因冷轧所致的裂边等而进行下述(1)或/和(2)的温轧。应予说明，该制造方法之后进行详述。
(1)进行温轧来代替冷轧(x)。
(2)利用温轧进行轧制(y)。
Cu-Mo复合材料(a)和Cu材料(b)的厚度根据所要制造的散热板的Cu-Mo复合体层和Cu层的厚度而进行选择，因此，根据Cu层的厚度，可以使用Cu箔作为Cu材料(b)。
应予说明，可以由层叠有Cu-Mo复合材料(a)的多张薄的Cu-Mo复合材料构成，也可以由层叠有Cu材料(b)的多张薄的Cu材料构成。因此，在该情况下，通过以下方式中的任一者制成层叠体并对该层叠体进行扩散接合，所述方式如下：(1)使由多张Cu-Mo复合材料构成的Cu-Mo复合材料(a)与单独的Cu材料(b)层叠、(2)使单独的Cu-Mo复合材料(a)与由多张Cu材料构成的Cu材料(b)层叠、(3)使由多张Cu-Mo复合材料构成的Cu-Mo复合材料(a)与由多张Cu材料构成的Cu材料(b)层叠。
进行层叠体的扩散接合的方法没有特别限制，优选利用放电等离子体烧结(SPS)、热压的扩散接合。
Cu-Mo复合材料(a)可以使用如下所述的材料。另外，作为Cu材料(b)，通常使用纯Cu板(包括纯Cu箔)。
如上所述，定性地已知Cu-Mo复合材料会通过轧制而使热膨胀系数降低，在以往技术中也一直进行Cu-Mo复合材料的轧制，但认为Mo粒子由于较硬且1次粒子小而不易因轧制而变形，因此Cu-Mo复合材料的轧制专门利用200～400℃左右的温轧来实施。另外，还提出了对65质量％Mo-35质量％Cu复合材料在二次轧制中实施冷轧的方法，在一次轧制中进行温轧。
但是，针对如上的以往的认识和基于该认识的制造方法，可知如果利用温轧来进行Cu-Mo复合材料(特别是Cu含量没有那么低的Cu-Mo复合材料)的轧制，则由于未适当进行Mo粒子的变形而缺乏使热膨胀系数降低的效果，与此相对，如果利用冷轧进行轧制，则Mo粒子的变形适当进行而热膨胀系数有效降低。另外，表明在Cu-Mo复合材料的Cu含量较低(例如小于20质量％)时，如果进行冷轧，则有可能因压下率而产生裂边等，有时最好使一部分或全部的轧制为温轧，但在Cu含量为20质量％以上(特别是25质量％以上)且压下率不是非常高的情况下，即便仅利用冷轧来进行Cu-Mo复合材料的轧制，也不产生较大裂边而得到良好的轧板。认为这样因温轧和冷轧而Mo粒子的塑性变形形态差别很大是由于如下理由。
在对Cu-Mo复合材料进行轧制时，由于Mo和Cu的屈服应力不同，从而在轧制初期，与Mo粒子变形相比，如果改变在Cu基体内的相对位置，进行轧制而在板厚方向Mo粒子彼此开始接触，则存在产生变形的趋势。认为在冷轧中，由于发生Cu的加工硬化，因而能够随着轧制的进行而使Mo粒子因Cu相而变形，因此Mo粒子的变形适当进行。与此相对，认为在温轧中Mo粒子在Cu基体内的相对位置变化变得更容易，Cu的加工硬化也难以产生，因此与冷轧相比无法充分得到使Mo粒子因Cu相而变形的作用，因而Mo粒子的变形不会适当进行。
这样的Cu-Mo复合材料中的Mo粒子的塑性变形形态的差异随着Cu-Mo复合材料的Cu含量变多而变得显著。认为这是由于在温轧中不仅无法利用Cu的加工硬化，而且在Cu多时，容易使Mo粒子在Cu基体内的相对位置改变，与此相对，在冷轧中，Cu多时，更多地受到Cu的加工硬化的影响。可知因为Cu的导热系数高但热膨胀系数也高，所以Cu-Mo复合材料的Cu含量多时容易在热膨胀系数方面产生问题，但通过以规定的高压下率进行冷轧，能够使Cu-Mo复合材料的热膨胀系数有效地降低。另外，如后所述，对轧制的一部分采用温轧而将冷轧和温轧并用时，也可以利用该冷轧来期待热膨胀系数的降低效果。
另外，Cu-Mo复合材料的Cu含量较少时(例如，Cu含量30％质量以下)，虽然其程度相对变小，但也能够得到与上述相同的效果。另一方面，Cu-Mo复合材料的Cu含量较少时，如上所述因Mo所致的约束得到强化，因此可以期待来自该方面的热膨胀系数的降低效果。
Cu-Mo复合材料(a)为预先制作好的，作为Cu-Mo复合材料(a)，例如可以使用由下述(i)～(iii)中的任一方法而得到的Cu-Mo复合材料。
(i)经过将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序、以及将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序而得到的Cu-Mo复合材料(a)
(ii)经过将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序、将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序、以及对上述烧结体进行致密化处理的工序而得到的Cu-Mo复合材料(a)
(iii)经过将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序、将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序、以及在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于上述烧结体的工序而得到的Cu-Mo复合材料(a)
利用以上的(i)～(iii)中的任一方法得到的Cu-Mo复合材料(a)由于未实施冷轧，因此在包层材料的冷轧(x)中，理想的是以压下率70～99％、更优选80～99％、特别优选90～96％进行轧制。该压下率也是Cu-Mo复合材料(a)的压下率。通过这样以高压下率进行冷轧而得到使热膨胀系数降低的效果，另外，压下率过高时存在导热系数降低的趋势，因此通过使压下率的上限为99％、优选96％，能够抑制导热系数的降低，而且有效地降低热膨胀系数。冷轧(x)以多道次实施。
冷轧(x)可以为单向轧制，为了缩小在板面内正交的2个方向(X轴方向、Y轴方向)间的热膨胀系数之差而减小面内各向异性，可以进行在正交的2个方向进行轧制的交叉轧制。这里，在正交的2个方向的轧制可以以不同的压下率进行，但在要得到在X轴方向和Y轴方向没有热膨胀系数差的具有均匀的热性能的轧板的情况下，优选以相同的压下率进行轧制。
另外，作为Cu-Mo复合材料(a)，可以使用由下述(iv)或(v)的方法得到的Cu-Mo复合材料。
(iv)经过将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序、将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序、对上述烧结体进行致密化处理的工序、以及对上述致密化处理后的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序而得到的Cu-Mo复合材料(a)
(v)经过将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序、将上述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序、在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于上述烧结体的工序、以及对含浸有上述Cu的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序而得到的Cu-Mo复合材料(a)
轧制(y)可以用冷轧进行。Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量小于40质量％(特别是30质量％以下)时也可以用冷轧进行轧制(y)，但也可以根据情况而用温轧进行。另外，轧制(y)可以为单向轧制，为了缩小在板面内正交的2个方向(X轴方向、Y轴方向)间的热膨胀系数之差而减小面内各向异性，可以进行在正交的2个方向进行轧制的交叉轧制。这里，在正交的2个方向的轧制可以以不同的压下率进行，但在要得到在X轴方向和Y轴方向没有热膨胀系数差的具有均匀的热性能的Cu-Mo复合材料(a)的情况下，优选以相同的压下率进行轧制。
利用以上的(iv)或(v)的方法而得到的Cu-Mo复合材料(a)由于实施了轧制(y)，因此在包层材料的冷轧(x)中，理想的是以将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为70～99％、更优选80～99％、特别优选90～96％这样的压下率进行轧制。其理由与上述相同。另外，出于与上述的交叉轧制相同的理由，在轧制(y)中对Cu-Mo复合材料(a)进行单向轧制时，可以在冷轧(x)中沿与轧制(y)的轧制方向正交的方向对Cu-Mo复合材料进行轧制。
图7和图8是针对后述的实施例的散热板且制造时的冷轧的压下率不同的散热板将它们的热性能进行整理而示出的图，图7示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数，图8示出板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)和50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数。这里，冷轧的压下率(70～98％)是将Cu-Mo复合材料单独的压下率和包层材料轧制时的Cu-Mo复合材料的压下率合计而得的总压下率。
另外，在本发明的散热板的制造中，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量较低时，也取决于材料的总压下率，但为了防止因冷轧所致的裂边等，优选为采用温轧的制造方法(其中，包括不进行Cu-Mo复合材料(a)的轧制(y)的制造方法)，在该制造方法中，例如优选按照如下条件进行温轧。
即，在材料的总压下率(将Cu-Mo复合材料单独的压下率和包层材料轧制时的Cu-Mo复合材料的压下率合计而得的总压下率)为70％以上、Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量小于20质量％时，优选进行下述(1)或/和(2)的温轧，特别是Cu含量为15质量％以下时，优选进行下述(1)和(2)的温轧。另外，在Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量为20～30质量％、材料的总压下率特别高时(例如总压下率为96％以上)，也优选进行下述(1)或/和(2)的温轧。
(1)上述进行温轧来代替冷轧(x)。
(2)上述利用温轧进行轧制(y)。
如上所述，在温轧中Mo粒子在Cu基体内的相对位置变化变得更容易，也难以产生Cu的加工硬化，因此与冷轧相比无法充分得到使Mo粒子因Cu相而变形的作用，存在由轧制所致的热膨胀系数的降低的比例与冷轧相比变低的趋势，但在低Cu含量的Cu-Mo复合材料的情况下，因Mo粒子间距离变短而不易产生Cu相与Mo粒子的相对位置变化，所以Mo粒子容易变形，因此按照如上所述的条件进行温轧，也得到具有与冷轧时差别不大的热性能的散热板。
温轧优选在200～300℃左右的温度进行。温轧的温度超过300℃时，Mo氧化而容易生成表面氧化物，该表面氧化物在轧制中剥离而容易产生对产品的品质造成不良影响等问题。
应予说明，进行上述(1)、(2)中的任一温轧时，根据Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量、厚度等考虑轧制性而选择任一者。
接下来，对用于得到Cu-Mo复合材料(a)的上述(i)～(v)的方法的工序进行说明。
在以下的说明中，将对Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末进行加压成型而制成压粉体的工序称为工序(A)，将在还原性气氛中或真空中对上述压粉体进行烧结而制成烧结体的工序称为工序(B)，将在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于上述烧结体的工序称为工序(C1)，将对上述烧结体进行致密化处理的工序称为工序(C2)，将经Cu熔渗或致密化处理的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序称为工序(D)。
在工序(A)中，按照常规方法对Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末进行加压成型而制成压粉体。上述的Cu-Mo复合材料(a)的制造方法中，存在在压粉体的烧结后进行Cu的熔渗的情况(工序(C1))、以及在压粉体的烧结后不进行Cu的熔渗而进行致密化处理的情况(工序(C1))，后者的情况下，配合与Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量对应的量的Cu粉末。
Mo粉末或Cu粉末的纯度或粒径没有特别限定，通常，作为Mo粉末，使用纯度为99.95质量％以上、FSSS平均粒径为1～8μm左右的Mo粉末。另外，作为Cu粉末，通常使用电解铜粉、雾化铜粉末等纯Cu且平均粒径D50为5～50μm左右的Cu粉末。
在工序(A)中，将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末填充到模具中，根据所使用的混合粉末的填充性、压粉体的成型密度的目标值来调整压力而进行加压成型，得到压粉体。
在工序(B)中，将工序(A)中得到的压粉体在还原性气氛(氢气氛等)中或真空中烧结而制成烧结体。该烧结也可以按照通常的条件进行，在为Mo粉末和Cu粉末的混合粉末的压粉体的情况下，优选以在900～1050℃(优选950～1000℃)左右的温度保持30～1000分钟左右的条件进行。另外，在为Mo粉末的压粉体的情况下，优选以在1100～1400℃(优选1200～1300℃)左右的温度保持30～1000分钟左右的条件进行。
在工序(C1)中，在非氧化性气氛中或真空中使熔化后的Cu含浸(Cu的熔渗)于工序(B)中得到的烧结体(多孔体)而得到Cu-Mo复合材料(a)。在进行该工序(C1)的情况下，利用Cu熔渗而成为所希望的Cu含量。
Cu的熔渗也可以按照通常的条件进行。例如在烧结体的上表面和/或下表面配置Cu板或Cu粉末，以1083～1300℃(优选1150～1250℃)左右的温度保持20～600分钟。非氧化性气氛没有特别限定，优选氢气氛。另外，从熔渗后的加工性提高的观点考虑，优选在真空中进行熔渗。
这里，在依次进行工序(B)和工序(C1)的情况下，可以以在工序(A)所得到的压粉体上配置有Cu熔渗用的Cu板或Cu粉末的状态，首先加热到烧结温度而实施工序(B)，在此之后，使温度升高到Cu熔渗温度而实施工序(C1)。
应予说明，对于该工序(C1)中得到的Cu-Mo复合材料(熔渗体)，优选在下一工序的冷轧之前，实施表面研磨(例如，利用铣床或磨石等进行的表面研磨加工)来除去残留于表面的多余的纯Cu。
另外，在代替工序(C1)所进行的工序(C2)中，对由工序(B)得到的烧结体进行致密化处理而得到Cu-Mo复合材料(a)。该情况下，可以在工序(B)的烧结之后，进一步升高温度而将Cu溶解的处理(在1200～1300℃左右保持20～120分钟左右的处理)后，进行工序(C2)的致密化处理。
该致密化处理需要较高的温度和压力，可以利用热压、放电等离子体烧结(SPS)、加热轧制等方法而进行。通过该致密化处理而减少烧结体中的空隙使其致密化，提高相对密度。
在工序(D)中，出于降低Cu-Mo复合材料(a)的热膨胀系数的目的，对工序(C1)或(C2)中得到的Cu-Mo复合材料以规定的压下率实施轧制(y)。
应予说明，在对工序(C1)或(C2)中得到的Cu-Mo复合材料进行轧制之前，可以根据需要以800～1000℃左右的温度实施均质化时效热处理。
本发明的散热板可以通过直接利用冷轧或温轧、或者进一步实施软质化时效热处理而制成产品。另外，根据需要，出于提高假定作为半导体的基座的用途的耐腐蚀性和对电腐蚀的性能的目的，可以进一步对表面实施镀Ni等镀覆。该情况下，镀覆被膜以不显著影响散热板的热性能的程度的膜厚形成。镀覆的种类没有特别限制，例如可以应用镀Ni、镀Cu、镀Au、镀Ag等，可以将从它们中选择的镀覆单独实施或组合2层以上实施。镀覆可以仅实施于散热板的单面(作为最外层的两Cu-Mo复合体层中的一方的表面)，也可以实施于散热板的两面。另外，为了改善对散热板表面实施镀Ni等镀覆时的镀覆性，可以对散热板表面(作为最外层的Cu-Mo复合体层的表面)实施作为基底的镀Cu。利用如上的镀覆所形成的镀覆被膜的优选的膜厚如前所述。
本发明的散热板能够适当地用于各种半导体模块所具备的陶瓷封装件、金属封装件等半导体封装件，得到较高的散热性和耐用性。特别是虽然为高导热系数，但在暴露于超过800℃的高温后也保持低热膨胀系数，因此对进行接合温度高达750℃以上的硬钎焊接合的用途等也能够没有问题地应用。
实施例
[实施例1]
(1)Cu-Mo复合材料的制造条件
将以规定的比例混合有Mo粉末(FSSS平均粒径：6μm)和纯Cu粉末(平均粒径D50：5μm)的混合粉末装入到模具(50mm×50mm)中进行加压成型，制成与后续工序的冷轧中的压下率对应的厚度的压粉体。将该压粉体在氢气氛中烧结(1000℃，600分钟)而得到烧结体。接着，在该烧结体的上表面放置纯Cu板，在氢气氛中加热到1200℃(保持时间180分钟)使纯Cu板熔化，使该熔化了的Cu含浸于烧结体，由此得到规定的Cu含量的Cu-Mo复合材料。对该Cu-Mo复合材料利用铣床除去残留于表面的Cu后，以规定的压下率实施单向的轧制(y)(冷轧)，制作Cu-Mo复合材料。
(2)各试样的制造条件
(2.1)本发明例
使如上所述得到的规定的板厚的Cu-Mo复合材料和纯Cu板层叠为(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的3层结构或(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的5层结构，利用放电等离子体烧结(SPS)装置(住友石炭矿业(株)社制“DR.SINTER SPS-1050”)使该层叠体在950℃保持18分钟、加压力20MPa的条件下进行扩散接合。接着，以与上述Cu-Mo复合材料的轧制(y)(冷轧)相同的压下率在与轧制(y)的轧制方向正交的方向进行轧制(冷轧)，制造本发明例的散热板(板厚1mm)。
(2.2)比较例
将Cu-Mo复合材料和纯Cu板制成Cu/(Cu-Mo)/Cu的3层结构，除此以外，按与本发明例相同的条件制造比较例的散热板(板厚1mm)(比较例3、5、7、9、11)。
另外，上述Cu-Mo复合材料单独也制成比较例的散热板(板厚1mm)(比较例1、2、4、6、8、10)。
(3)热性能的测定
对各试样利用推杆式位移检测法来测定板面内热膨胀系数，将50℃－400℃和50℃－800℃时的各伸长量之差除以温度差，求出50℃～400℃的板面内平均热膨胀系数和50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数。另外，利用闪光法(flash method)来测定板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)。
(4)热性能的评价
将各试样的热性能和制造条件一并示于表1和表2。根据其可知，与比较例相比，本发明例的板厚方向的导热系数大幅增加。
[表1]
[表2]
[实施例2]
(1)Cu-Mo复合材料的制造条件
Cu含量为30质量％以上的Cu-Mo复合材料利用与实施例1相同的方法和条件进行制作。另一方面，Cu含量小于30质量％的Cu-Mo复合材料如下进行制作。将Mo粉末(FSSS平均粒径：6μm)装入到模具(50mm×50mm)中进行加压成型，制成与后续工序的冷轧中的压下率对应的厚度的压粉体。将该压粉体在氢气氛中烧结(1300℃，600分钟)而得到烧结体。接着，在该烧结体的上表面放置纯Cu板，在氢气氛中加热到1200℃(保持时间180分钟)使纯Cu板熔化，使该熔化了的Cu含浸于烧结体，由此得到规定的Cu含量的Cu-Mo复合材料。将该Cu-Mo复合材料利用铣床而除去残留于表面的Cu后，以规定的压下率实施单向的轧制(y)(冷轧)，制作Cu-Mo复合材料。
(2)各试样的制造条件
(2.1)本发明例
使如上所述得到的规定的板厚的Cu-Mo复合材料和纯Cu板层叠为(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的3层结构、(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的5层结构或(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的7层结构，利用与实施例1相同的方法和条件进行扩散接合和轧制(冷轧)，制造本发明例的散热板(板厚1mm)。
(2.2)比较例
将Cu-Mo复合材料和纯Cu板制成Cu/(Cu-Mo)/Cu的3层结构，除此以外，按与本发明例相同的条件来制造比较例的散热板(板厚1mm)(比较例12、13)。
另外，上述Cu-Mo复合材料单独也制成比较例的散热板(板厚1mm)(比较例14～30)。
(3)热性能的测定
对各试样用与实施例1相同的方法进行测定，算出板面内平均热膨胀系数和板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)。
(4)热性能的评价
将各试样的热性能和制造条件一并示于表3和表4。据此，本发明例与比较例相比，导热系数大幅提高，特别是Cu-Mo复合体层的Cu含量为20～30质量％，因此得到高度满足高导热系数和低热膨胀系数的优异的热性能。
[表3]
[表4]
[实施例3]
(1)Cu-Mo复合材料的制造条件
以250℃的温度进行轧制，除此以外，用与实施例2(Cu含量小于30质量％的Cu-Mo复合材料的情况)相同的方法和条件来制作Cu-Mo复合材料。
(2)本发明例的各试样的制造条件
使如上所述得到的规定的板厚的Cu-Mo复合材料和纯Cu板层叠为(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的3层结构，以250℃的温度进行轧制，除此以外，用与实施例1相同的方法和条件来进行扩散接合和轧制，制造本发明例的散热板(板厚1mm)。
(3)热性能的测定
对各试样用与实施例1相同的方法进行测定，算出板面内平均热膨胀系数和板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)。
(4)热性能的评价
将各试样的热性能和制造条件一并示于表5。据此，通过进行温轧，能够在Cu-Mo复合材料的Cu含量为25质量％的情况下实现总压下率98％的轧制，能够在Cu-Mo复合材料的Cu含量为15质量％的情况下实现总压下率96％的轧制，任一本发明例都得到高度满足高导热系数和低热膨胀系数的优异的热性能。
[表5]
[实施例4]
(1)Cu-Mo复合材料的制造条件
用与实施例2(Cu含量小于30质量％的Cu-Mo复合材料的情况)相同的方法和条件来制作Cu-Mo复合材料。
(2)本发明例的各试样的制造条件
使如上所述得到的规定的板厚的Cu-Mo复合材料和纯Cu板层叠为(Cu-Mo)/Cu/(Cu-Mo)的3层结构，用与实施例1相同的方法和条件进行扩散接合和轧制(冷轧)，制作散热板主体(板厚1mm)。利用电镀在该散热板主体的两面形成膜厚为10μm或20μm的镀Cu被膜，制造本发明例的散热板。
(3)热性能的测定
对各试样用与实施例1相同的方法进行测定，算出板面内平均热膨胀系数和板厚方向的导热系数(室温下的导热系数)。
(4)热性能的评价
将各试样的热性能和制造条件一并示于表6。这些试样中，本发明例19和本发明例21的散热板主体的构成与本发明例7的散热板几乎相同，本发明例20和本发明例22的散热板主体的构成与本发明例8的散热板几乎相同，因此可以将它们的热性能进行对比。
形成了膜厚10μm的镀Cu被膜的本发明例19、20的散热板的热性能分别与本发明例7、8的散热板的热性能几乎相同。另一方面，形成了膜厚20μm的镀Cu被膜的本发明例21、22的散热板的热性能与本发明例7、8的散热板相比，板厚方向的导热系数略低，其降低量小于10W/m·K。
[表6]

Claims (27)

1.一种散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层、Cu层、Cu-Mo复合体层在板厚方向依次层叠，
Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。
2.一种散热板，其特征在于，通过Cu-Mo复合体层和Cu层在板厚方向交替层叠而由3层以上的Cu-Mo复合体层和2层以上的Cu层构成，并且两面的最外层由Cu-Mo复合体层构成，
Cu-Mo复合体层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织。
3.根据权利要求1或2所述的散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层的Cu含量为10～50质量％。
4.根据权利要求1或2所述的散热板，其特征在于，Cu-Mo复合体层的Cu含量为20～30质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的散热板，其特征在于，板厚方向的导热系数为200W/m·K以上，50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数为10.0ppm/K以下。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的散热板，其特征在于，板厚方向的导热系数为250W/m·K以上，50℃～800℃的板面内平均热膨胀系数为8.0ppm/K以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的散热板，其特征在于，在由层叠的Cu-Mo复合体层和Cu层构成的散热板主体的单面或两面形成有板厚方向的导热系数与散热板主体相比不低出10W/m·K以上的膜厚的镀覆被膜。
8.一种散热板的制造方法，其特征在于，是权利要求1～6中任一项所述的散热板的制造方法，
使具有Mo相分散在Cu基体中的板厚截面组织的Cu-Mo复合材料(a)与Cu材料(b)层叠，将该层叠体扩散接合后，实施冷轧(x)，由此得到由Cu-Mo复合材料(a)形成的Cu-Mo复合体层与由Cu材料(b)形成的Cu层层叠而得的散热板。
9.根据权利要求8所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；以及将所述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序。
10.根据权利要求8所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将所述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；以及对所述烧结体进行致密化处理的工序。
11.根据权利要求8所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将所述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；以及在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于所述烧结体的工序。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，冷轧(x)的压下率为70～99％。
13.根据权利要求12所述的散热板的制造方法，其特征在于，冷轧(x)的压下率为90～96％。
14.根据权利要求8～13中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，通过交叉轧制进行冷轧(x)。
15.根据权利要求8所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将所述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；对所述烧结体进行致密化处理的工序；以及对经所述致密化处理的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序。
16.根据权利要求8所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)是经过如下工序而得到的，所述工序为将Mo粉末或Mo粉末和Cu粉末的混合粉末加压成型而制成压粉体的工序；将所述压粉体在还原性气氛中或真空中烧结而制成烧结体的工序；在非氧化性气氛中或真空中使熔化的Cu含浸于所述烧结体的工序；以及对含浸有所述Cu的Cu-Mo复合材料实施轧制(y)的工序。
17.根据权利要求15或16所述的散热板的制造方法，其特征在于，将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为70～99％。
18.根据权利要求17所述的散热板的制造方法，其特征在于，将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为90～96％。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，通过交叉轧制进行轧制(y)。
20.根据权利要求15～19中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，在轧制(y)中对Cu-Mo复合材料(a)进行单向轧制时，在冷轧(x)中对Cu-Mo复合材料在与轧制(y)的轧制方向正交的方向进行轧制。
21.根据权利要求8～20中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量为10～50质量％。
22.根据权利要求8～20中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量为20～30质量％。
23.根据权利要求21所述的散热板的制造方法，其特征在于，是在Cu-Mo复合材料(a)的Cu含量小于20质量％、将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为70％以上的制造方法，其中，包括不进行Cu-Mo复合材料(a)的轧制(y)的制造方法，
进行下述(1)或/和(2)的温轧，
(1)进行温轧来代替冷轧(x)，
(2)利用温轧进行轧制(y)。
24.根据权利要求22所述的散热板的制造方法，其特征在于，是在将冷轧(x)和轧制(y)合计而得的Cu-Mo复合材料(a)的总压下率为96％以上的制造方法，其中，包括不进行Cu-Mo复合材料(a)的轧制(y)的制造方法，
进行下述(1)或/和(2)的温轧，
(1)进行温轧来代替冷轧(x)，
(2)利用温轧进行轧制(y)。
25.根据权利要求8～24中任一项所述的散热板的制造方法，其特征在于，在由层叠的Cu-Mo复合体层和Cu层构成的散热板主体的单面或两面形成在板厚方向的导热系数与散热板主体相比不低出10W/m·K以上的膜厚的镀覆被膜。
26.一种半导体封装件，其特征在于，具备权利要求1～7中任一项所述的散热板。
27.半导体模块，其特征在于，具备权利要求26所述的半导体封装件。
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