CN116157258A - 复合材料、散热器和半导体封装 - Google Patents

复合材料、散热器和半导体封装 Download PDF

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Abstract

复合材料具有多个第一层和多个第二层。第一层和第二层的数量的合计为5以上。第一层和第二层以第一层位于第一表面和第二表面的方式沿着复合材料的厚度方向交替地层叠。第一层由以铜作为主要成分的金属材料形成。第二层具有钼板和铜填料。钼板包含厚度方向上的端面即第一面和第二面以及从第一面朝向第二面贯通钼板的多个开口部。铜填料配置在开口部的内部。位于第一表面的第一层的厚度为0.025mm以上且为复合材料厚度的30％以下。与位于第一表面的第一层接触的第二层的厚度为0.05mm以上且为复合材料的厚度的35％以下。

Description

复合材料、散热器和半导体封装
技术领域
本公开内容涉及复合材料、散热器和半导体封装。本申请主张基于在2020年8月6日提交的日本专利申请特愿2020-133776号的优先权。在该日本专利申请中记载的所有记载内容通过参考引用到本说明书中。
背景技术
在专利文献1(日本特开2018-18976号公报)中记载了散热衬底。在专利文献1中记载的散热衬底具有芯基材、第一热传导构件和第二热传导构件。芯基材由钼(Mo)形成。第一热传导构件和第二热传导构件由铜(Cu)形成。芯基材具有第一面和第一面的相对面即第二面。第一热传导构件和第二热传导构件分别配置在第一面和第二面上。
芯基材具有沿着从第一面朝向第二面的方向贯通芯基材的开口部。在开口部的内部配置有插入体。插入体由铜形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-18976号公报
发明内容
本公开内容的复合材料为板状，具有第一表面和第一表面的相对面即第二表面。复合材料具有多个第一层和多个第二层。第一层的数量和第二层的数量的合计为5以上。第一层和第二层以第一层位于第一表面和第二表面的方式沿着复合材料的厚度方向交替地层叠。第一层由以铜作为主要成分的金属材料形成。第二层具有钼板和铜填料。钼板包含厚度方向上的端面即第一面和第二面以及从第一面朝向第二面贯通钼板的多个开口部。铜填料配置在开口部的内部。位于第一表面的第一层的厚度为0.025mm以上且为复合材料的厚度的30％以下。与位于第一表面的第一层接触的第二层的厚度为0.05mm以上且为复合材料厚度的35％以下。开口部的数量在第一表面的每1mm2面积中为2以上且12以下。开口部的当量圆直径的最大值的平均值与第二层的厚度之比为0.3以上且5.0以下。
附图说明
[图1]图1为复合材料10的立体图。
[图2]图2为复合材料10的截面图。
[图3]图3为钼板13的俯视图。
[图4A]图4A为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第一说明图。
[图4B]图4B为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第二说明图。
[图4C]图4C为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第三说明图。
[图5]图5为复合材料10的散热性能的评价方法的说明图。
[图6]图6为第一变形例所涉及的复合材料10的截面图。
[图7]图7为第二变形例所涉及的复合材料10的截面图。
[图8]图8为表示复合材料10的制造方法的工序图。
[图9]图9为半导体封装100的分解立体图。
具体实施方式
[本公开内容所要解决的课题]
在专利文献1中记载的散热衬底在低线膨胀系数和高散热性的兼顾方面存在改善的余地。
本公开内容是鉴于如上所述的现有技术的问题而完成的。更具体而言，本公开内容提供一种能够兼顾低线性膨胀系数和高散热性的复合材料。
[本公开内容的效果]
根据本公开内容的复合材料，能够兼顾低线膨胀系数和高散热性。
[本公开内容的实施方式的说明]
首先，列出并说明本公开内容的实施方式。
(1)一个实施方式所涉及的复合材料为板状，具有第一表面和第一表面的相对面即第二表面。复合材料具有多个第一层和多个第二层。第一层的数量和第二层的数量的合计为5以上。第一层和第二层以第一层位于第一表面和第二表面的方式沿着复合材料的厚度方向交替地层叠。第一层由以铜作为主要成分的金属材料形成。第二层具有钼板和铜填料。钼板包含厚度方向上的端面即第一面和第二面以及从第一面朝向第二面贯通钼板的多个开口部。铜填料配置在开口部的内部。位于第一表面的第一层的厚度为0.025mm以上且为复合材料的厚度的30％以下。与位于第一表面的第一层接触的第二层的厚度为0.05mm以上且为复合材料的厚度的35％以下。开口部的数量在第一表面的每1mm2面积中为2以上且12以下。开口部的当量圆直径的最大值的平均值与第二层的厚度之比为0.3以上且5.0以下。
根据所述(1)所涉及的复合材料，能够兼顾低线膨胀系数与高散热性。
(2)在所述(1)的复合材料中，开口部的当量圆直径的最大值的平均值与第二层的厚度之比可以为1.6以上且小于5.0。
(3)在所述(1)或(2)的复合材料中，厚度方向的热导率在室温下可以为290W/m·K以上。在温度从室温到800℃变化时与厚度方向正交的层内方向的线膨胀系数可以为9.0ppm/K以下。
(4)在所述(3)的复合材料中，端部温度差可以为50℃以下。
(5)在所述(1)或(2)的复合材料中，厚度方向的热导率在室温下可以为300W/m·K以上。在温度从室温到800℃变化时与厚度方向正交的层内方向的线膨胀系数可以为8.5ppm/K以下。
(6)在所述(5)的复合材料中，端部温度差可以为40℃以下。
(7)在所述(1)到(6)的复合材料中，第一面的开口部的当量圆直径的平均值和第二面的开口部的当量圆直径的平均值可以为0.05mm以上0.35mm以下。
(8)在所述(1)到(7)的复合材料中，开口部的最小开口面积的平均值可以为开口部的最大开口面积的平均值的57％以上且100％以下。
(9)在所述(1)到(8)的复合材料中，第一层的数量和第二层的数量的合计可以为9以下。
(10)一个实施方式所涉及的散热器具有所述(1)到(9)的复合材料。复合材料的第一表面成为与发热源的接触面。
(11)一个实施方式所涉及的半导体封装具有所述(1)到(9)的复合材料和配置在复合材料的第一表面上的半导体元件。
(12)所述(11)的半导体封装可以还具有由陶瓷材料形成的壳体构件。壳体构件以包围半导体元件的方式配置在第一表面上。
[本公开内容的实施方式的详细内容]
接着，参照附图说明本公开内容的实施方式的详细内容。在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照符号，不重复进行重复的说明。
(实施方式所涉及的复合材料的构成)
以下，对实施方式所涉及的复合材料(以下称为“复合材料10”)的构成进行说明。
图1为复合材料10的立体图。如图1所示，复合材料10具有板状的形状。复合材料10具有第一表面10a和第二表面10b。第一表面10a和第二表面10b为复合材料10的厚度方向上的端面。即，第二表面10b为第一表面10a在复合材料10的厚度方向上的相对面。
图2为复合材料10的截面图。如图2所示，复合材料10具有多个第一层11和多个第二层12。在图2所示的例子中，第一层11的数量为4，第二层12的数量为3，第一层11的数量和第二层12的数量的合计为7。
第一层11和第二层12以第一层11中的一个位于第一表面10a并且第一层11中的另一个位于第二表面10b的方式，沿着复合材料10的厚度方向交替地层叠。第二层12沿着复合材料10的厚度方向夹在两个第一层11之间。将复合材料10的厚度设为厚度T1。
第一层11由以铜作为主要成分的金属材料形成。在此，“以铜作为主要成分的金属材料”是指铜的含量为50质量％以上的金属材料。以铜作为主要成分的金属材料优选为含有70质量％以上的铜的铜合金。第一层11例如由纯铜形成。需要说明的是，纯铜为由铜和构成余量的不可避免的杂质构成的金属材料。
将第一层11中的位于第一表面10a的层设为第一层11a。将第一层11中的位于第二表面10b的层设为第一层11b。将第一层11的厚度设为厚度T2。第一层11a(第一层11b)的厚度T2为0.025mm以上且为厚度T1的30％以下。
第二层12具有钼板13和铜填料14。钼板13由以钼作为主要成分的金属材料形成。“以钼作为主要成分的金属材料”是指钼的含量为50质量％以上的金属材料。以钼作为主要成分的金属材料优选含有70质量％以上的钼。钼板13例如由纯钼形成。纯钼为由钼和构成余量的不可避免的杂质构成的金属材料。铜填料14由以铜作为主要成分的金属材料形成。铜填料14例如由纯铜形成。铜填料14优选由与第一层11相同的材料形成。
钼板13为板状体。钼板13具有第一面13a和第二面13b。第一面13a和第二面13b为复合材料10的厚度方向上的端面。即，第二面13b为第一面13a在复合材料10的厚度方向上的相对面。
钼板13具有多个开口部13c。开口部13c沿着从第一面13a朝向第二面13b的方向贯通钼板13。第一表面10a(第二表面10b)的每1mm2面积的开口部13c的数量(将开口部13c的总数除以第一表面10a(第二表面10b)的面积而得到的值)为2以上且12以下。铜填料14配置在开口部13c的内部。
将第二层12中的与第一层11a接触的层设为第二层12a。将第二层12中的与第一层11b接触的层设为第二层12b。将第二层12的厚度设为厚度T3。第二层12a(第二层12b)的厚度T3为0.05mm以上且为厚度T1的35％以下。
图3为钼板13的俯视图。如图3所示，开口部13c在俯视下具有圆形形状。但是，俯视下的开口部13c的形状不限于圆形形状。开口部13c在俯视下例如可以为椭圆形状、多边形形状和其它形状中的任一种。将俯视下的开口部13c的当量圆直径设为开口直径D。开口直径D通过计算将俯视下的开口部13c的面积除以π/4而得到的值的平方根而得到。
开口直径D在第一面13a与第二面13b之间可以是恒定的。开口直径D可以在第一面13a与第二面13b之间变化，也可以在第一面13a与第二面13b之间不恒定。在开口直径D在第一面13a与第二面13b之间变化的情况下，开口直径D可以随着从第一面13a和第二面13b中的一者朝向第一面13a和第二面13b中的另一者而减少。在某一个开口部中，将厚度方向的开口直径D的最大值设为开口直径Dmax。
将开口直径Dmax的平均值(计算所有开口部13c的开口直径Dmax的合计值，并且将该合计值除以开口部13c的总数而得到的值)定义为平均当量圆直径。对于一个第二层12，将平均当量圆直径除以厚度T3而得到的值、即平均当量圆直径与厚度T3之比为0.3以上且5.0以下。平均当量圆直径与厚度T3之比优选为1.6以上且小于5.0。
第一面13a的开口直径D的平均值(计算第一面13a的所有开口部13c的开口直径D的合计值，并且将该合计值除以开口部13c的总数而得到的值)和第二面13b的开口直径D的平均值(计算第二面13b的所有开口部13c的开口直径D合计值，并且将该合计值除以开口部13c的总数而得到的值)分别优选为0.05mm以上且0.35mm以下。
开口部13c的开口面积在与第一面13a平行的面上测定。将沿着钼板13的厚度方向在第一面13a与第二面13b之间测定时开口部13c的开口面积的最小值作为开口部13c的最小开口面积。将沿着钼板13的厚度方向在第一面13a与第二面13b之间测定时开口部13c的开口面积的最大值作为开口部13c的最大开口面积。开口部13c的最小开口面积的平均值(关于所有开口部13c计算开口部13c的最小开口面积的合计值并且将该合计值除以开口部13c的总数而得到的值)进一步优选为开口部13c的最大开口面积的平均值(关于所有开口部13c计算开口部13c的最大开口面积的合计值并且将该合计值除以开口部13c的总数而得到的值)的57％以上且100％以下。
复合材料10的厚度方向的热导率在室温下优选为290W/m·K以上。复合材料10的厚度方向的热导率在室温下优选为300W/m·K以上。需要说明的是，“室温”是指27℃。
复合材料10的厚度方向的热导率使用激光闪光法测定。在激光闪光法中，使用LFA457MicroFlash(NETZSCH公司制造)测定复合材料10的热扩散系数，并且基于该热扩散系数和复合材料10的各构成材料的体积比和比热，计算复合材料10的厚度方向的热导率。在计算所述热导率时，各构成材料的比热基于日本金属学会编辑的《金属数据手册第4版》(2004年，丸善出版)确定。另外，在测定复合材料10的热导率之前，在相同条件下测定相同形状的纯铜试样的热导率，将其结果用作参考，进行测定结果的校正。
图4A为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第一说明图。如图4A所示，从作为测定对象的复合材料10切出薄片15。薄片15的厚度、长度和宽度分别为t(mm)、B(mm)和C(mm)。
将用2除以t而得到的值的小数点以下进位后的数设为X。将用10除以B而得到的值的小数点以下进位后的数设为Y1。将用10除以C而得到的值的小数点以下进位后的数设为Y2。从作为测定对象的复合材料10切出与X、Y1和Y2的积相等数量的薄片15。
图4B为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第二说明图。如图4B所示，由X张薄片15制作块16。块16的厚度、长度和宽度分别为约2(mm)、B(mm)和C(mm)。在块16的制作中，第一，将X张薄片15层叠。此时，在相邻的薄片15之间配置由平均粒径为4μm的纯银形成的无定形粉末。在相邻的薄片15之间配置的无定形粉末的量为每100mm2 0.2g±30％。
在块16的制作中，第二，准备形成有内部尺寸为B(mm)×C(mm)的开口的矩形形状的模具(未图示)，在该开口内配置层叠的薄片15。所述模具为石墨制。在块16的制作中，第三，在施加载荷P的状态下对层叠的薄片15进行热处理。载荷P为4.9N以上且9.8N以下。热处理在非活性气体气氛中进行。热处理在900℃的保持温度、10分钟的保持时间下进行。通过热处理，无定形粉末软化变形，相邻的薄片15被胶粘，由此制作块16。
图4C为复合材料10的厚度方向的热导率的测定试样的制作步骤的第三说明图。如图4C所示，通过纵向排列Y1个块16并且横向排列Y2个块16，制作高度约10mm、宽度约10mm、厚度约2mm的测定试样17。在纵向排列Y1个块16并且横向排列Y2个块16时，相邻的块16通过胶粘构件彼此胶粘。作为胶粘构件，可以使用银焊料箔、陶瓷胶粘剂等能够耐受高达约800℃的温度的构件。纵向排列有Y1个并且横向排列有Y2个的块16可以通过在其外周卷绕不锈钢丝等来固定。
在温度从室温到800℃变化时复合材料10的层内方向(与厚度方向正交的方向)的线膨胀系数优选为9.0ppm/K以下。在温度从室温到800℃变化时复合材料10的层内方向的线膨胀系数进一步优选为8.5ppm/K以下。
在温度从室温到800℃变化时复合材料10的层内方向的线膨胀系数通过使用TDS5000SA(Bruker AXS公司制造)测定从室温到800℃的温度范围内的复合材料10的层内方向的膨胀位移来计算。当计算在温度从室温到800℃变化时复合材料10的层内方向的线膨胀系数时，复合材料10的平面形状为3mm×15mm的矩形形状。测定值为3个试样的平均值。
复合材料10的端部温度差优选为50℃以下。复合材料10的端部温度差进一步优选为40℃以下。图5为复合材料10的散热性能的评价方法的说明图。在图5中示意性地示出了从复合材料10的一个侧面观察的状态。从垂直于第一表面10a的方向观察时，复合材料10被切断成纵横为10mm的矩形形状。发热体70与切断的复合材料10的第一表面10a的中央接触。从垂直于第一表面10a的方向观察时发热体70为纵横为10mm的矩形形状。发热体70的发热量为50W。
使用硅油(信越化学公司制造，G-751)将铝翅片80胶粘在切断的复合材料10的第二表面10b上。该胶粘通过在切断的复合材料10的第二表面10b与铝翅片80之间配置有硅油的状态下施加9.8N的载荷来进行。
将切断的复合材料10的第一表面10a与发热体70的界面处的温度作为第一温度。将切断的复合材料10的第一表面10a的端部(角部)处的温度设为第二温度。将切断的复合材料10的第二表面10b与铝翅片80的界面处的温度设为第三温度。第一温度、第二温度和第三温度利用未图示的热电偶测定。将对铝翅片80的空气冷却控制成第三温度为25℃±3℃。将作为测定环境的周围温度设定为25℃±5℃。
使发热体70与切断后的复合材料10的第一表面10a接触，然后经过30秒以上，温度成为稳态时的第一温度与第二温度之差(第一温度-第二温度)为复合材料10的端部温度差。该端部温度差进行10次测定，采用其平均值。即，复合材料10的端部温度差为在发热体70与第一表面10a接触且铝翅片80与第二表面10b胶粘的状态下的发热体70所接触的第一表面10a的部分处的温度与第一表面10a的端部(角部)的温度之差。端部温度差越小，则复合材料10的层内方向的热传导越良好。
＜变形例＞
图6为第一变形例所涉及的复合材料10的截面图。图7为第二变形例所涉及的复合材料10的截面图。如图6所示，第一层11的数量和第二层12的数量的合计可以为5。如图7所示，第一层11的数量和第二层12的数量的合计可以为9。
(实施方式所涉及的复合材料的制造方法)
以下，对复合材料10的制造方法进行说明。
图8为表示复合材料10的制造方法的工序图。如图8所示，复合材料10的制造方法具有准备工序S1、开孔工序S2和接合工序S3。
在准备工序S1中，准备第一板材和第二板材。第一板材为由以铜作为主要成分的金属材料形成的板材。第二板材由以钼作为主要成分的金属材料形成。
在开孔工序S2中进行对第二板材的开孔加工。通过开孔加工，在第二板材中形成多个沿厚度方向贯通第二板材的开口部。其结果，第二板材成为钼板13。对第二板材的开孔加工例如通过蚀刻或激光照射来进行。
在接合工序S3中，第一，第一板材和钼板13在模具内交替地层叠(以下，将第一板材和钼板13交替地层叠而得到的结构称为层叠体)。模具例如由石墨形成。第一板材与钼板13的层叠以第一板材位于层叠体的表面的方式进行。
在接合工序S3中，第二，对层叠体进行加热和加压。加热温度为低于第一板材的熔点且第一板材充分软化的温度。加热温度例如为1000℃。加压沿着层叠体的厚度方向进行。加压在为了使通过加热而软化的第一板材流动所需的压力下进行。加压例如通过50MPa的压力进行。
通过所述加热和加压，第一板材流动的结果是第一板材被填充到钼板13的开口部13c中而成为铜填料14。另外，未填充到开口部13c的第一板材的余量成为第一层11。
(实施方式所涉及的半导体封装的构成)
以下，对实施方式所涉及的半导体封装(以下称为“半导体封装100”)的构成进行说明。
图9为半导体封装100的分解立体图。如图9所示，半导体封装100具有复合材料10、半导体元件20、壳体构件30、盖40、端子50a和端子50b。
复合材料10在半导体封装100中作为散热器起作用。半导体元件20配置在第一表面10a上。在半导体元件20与第一表面10a之间可以夹设有传热构件。半导体元件20在工作时成为发热源。
壳体构件30例如由陶瓷材料形成。陶瓷材料例如为氧化铝(Al2O3)。壳体构件30以包围半导体元件20的方式配置在第一表面10a上。壳体构件30的下端(第一表面10a侧的端)与第一表面10a之间例如通过钎焊接合。盖40例如由陶瓷材料或金属材料形成。盖40将壳体构件30的上端侧封闭。
端子50a和端子50b插入到壳体构件30中。其结果，端子50a和端子50b的一端位于由第一表面10a、壳体构件30和盖40划分的空间内，端子50a和端子50b的另一端位于该空间的外部。端子50a和端子50b例如由金属材料形成。金属材料例如为科瓦铁镍钴合金(Kovar)。
虽然未图示，但端子50a和端子50b的一端侧与半导体元件20电连接。半导体封装100在端子50a和端子50b的另一端侧与和半导体封装100不同的装置或电路电连接。
在第二表面10b上安装有散热构件60。散热构件60例如为在内部形成有冷却介质流动的流路的金属板。但是，散热构件60不限于此。散热构件60例如可以为冷却片。在散热构件60与第二表面10b之间也可以夹设有传热构件。
(实施方式所涉及的复合材料的效果)
以下，对复合材料10的效果进行说明。
为了使来自发热源的热从第一表面10a(第二表面10b)高效地释放，通过在第一表面10a(第二表面10b)侧提高热导率而使来自发热源的热沿着层内方向扩散是有效的。
在复合材料10中，热导率相对高的第一层11a(第一层11b)的厚度T2被确保在0.025mm以上。因此，根据复合材料10，能够使来自发热源的热从第一表面10a(第二表面10b)高效地释放。
复合材料10例如在将壳体构件30钎焊时被暴露于高温(例如约800℃)下。因此，要求复合材料10在暴露于高温时的热膨胀小。在复合材料10中，确保线膨胀系数相对低的第二层12a(第二层12b)的厚度T3为0.05mm以上。另外，在复合材料10中，通过使第一层11a(第一层11b)的厚度T2为厚度T1的30％以下，使得线膨胀系数相对高的第一层11a(第一层11b)不会变得过厚。因此，根据复合材料10，抑制了暴露于高温时的热膨胀。
为了改善复合材料10的散热性，不仅要求提高第一表面10a(第二表面10b)侧的热导率，还要求提高复合材料10整体的热导率。但是，如果增大复合材料10中的钼的比率，则复合材料10整体的线膨胀系数降低，另一方面，复合材料10整体的热导率降低。
第一表面10a(第二表面10b)的每1mm2面积的开口部13c的数量越多或者将开口部13c的平均当量圆直径除以厚度T3而得到的值越大，则复合材料10中的钼的比率越减少，复合材料10整体的热导率越降低。此外，第二层12a(第二层12b)的厚度T3越大，则复合材料10中的钼的比率越增加，复合材料10整体的热导率越降低。
在复合材料10中，将开口部13c的数量设定为在第一表面10a(第二表面10b)的每1mm2面积中为2以上且12以下，并且将使开口部13c的平均当量圆直径除以厚度T3而得到的值设定为0.3以上且5.0以下。另外，在复合材料10中，将第二层12a(第二层12b)的厚度T3设定为厚度T1的35％以下，使得第二层12a(第二层12b)的厚度T3不会变得过厚。因此，根据复合材料10，作为复合材料10整体，保持了热导率与线膨胀系数的平衡。
由此，根据复合材料10，能够兼顾低线膨胀系数与高散热性。
(实验例)
为了确认复合材料10的效果，准备样品1到样品48。在样品1到样品48中，第一层11由纯铜形成。在样品1到样品48中，钼板13由纯钼形成，铜填料14由纯铜形成。
在表1、表2和表3中示出了样品1到48中的复合材料10的尺寸。第一层11a和第一层11b以外的厚度T2由复合材料10的厚度T1、第一层11a和第一层11b的厚度T2以及第二层12的厚度T3确定，因此在表1到表3中省略记载。另外，在样品27到48中，第二层12a和第二层12b的厚度T3与第二层12a和第二层12b以外的第二层12的厚度T3相等。
将第一层11a(第一层11b)的厚度T1为0.025mm以上且为厚度T3的30％以下作为条件A。将第二层12a(第二层12b)的厚度T2为0.05mm以上且为厚度T3的30％以下作为条件B。
将第一表面10a(第二表面10b)的每1mm2面积的开口部13c的数量为2以上且12以下作为条件C。将使开口部13c的平均当量圆直径除以厚度T3而得到的值为0.3以上且5.0以下作为条件D。将使开口部13c的平均当量圆直径除以厚度T3而得到的值为1.6以上且小于5.0作为条件E。
在样品1到样品3、样品8、样品12、样品15、样品27、样品32、样品39和样品43中，条件A到条件D中的至少一个未得到满足。在除此以外的样品中，条件A到条件D全部得到满足。
在样品4到样品7、样品13、样品14、样品18到样品22、样品28到样品31、样品34、样品36到样品38、样品40到样品42和样品44到样品48中，进一步满足条件E。
[表1]
Figure BDA0004113609950000161
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Figure BDA0004113609950000171
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Figure BDA0004113609950000181
对样品1到样品48测定厚度方向的热导率、温度从室温到800℃变化时层内方向的线膨胀系数和端部温度差。
在表4、表5和表6中示出了对样品1到48的厚度方向的热导率、温度从室温到800℃变化时层内方向的线膨胀系数和端部温度差的测定结果。
[表4]
表4
Figure BDA0004113609950000191
[表5]
表5
Figure BDA0004113609950000201
[表6]
表6
Figure BDA0004113609950000202
将厚度方向的热导率为290W/m·K以上作为条件F。将温度从室温到800℃变化时层内方向的线膨胀系数为9.0ppm/K以下作为条件G。将端部温度差为50℃以下作为条件H。
在样品1到样品3、样品8、样品12、样品15、样品27、样品32、样品39和样品43中，条件F到条件H中的至少一个未得到满足。另一方面，在除此以外的样品中，条件F到条件H全部得到满足。由该比较，实验上也表明，通过满足所有条件A到条件D，复合材料10的低线膨胀系数与高散热性得到兼顾。
将厚度方向的热导率为300W/m·K以上作为条件I。将温度从室温到800℃变化时层内方向的线膨胀系数为8.5ppm/K以下作为条件J。将端部温度差为40℃以下作为条件K。
在样品4到样品7、样品13、样品14、样品18到样品22、样品28到样品31、样品34、样品36到样品38、样品40到样品42和样品44到样品48中，进一步满足条件I到条件K。由该比较，实验上也表明，通过进一步满足条件E，复合材料10的低线膨胀系数和高散热性进一步以高的水平得到兼顾。
本次公开的实施方式在所有方面均为例示，不应认为是限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是上述实施方式示出，旨在包括与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。
符号说明
10复合材料，10a第一表面，10b第二表面，11、11a、11b第一层，12、12a、12b第二层，13钼板，13a第一面，13b第二面，13c开口部，14铜填料，15薄片，16块，17测定试样，20半导体元件，30壳体构件，40盖，50a、50b端子，60散热构件，70发热体，80铝翅片，100半导体封装，D开口直径，S1准备工序，S2开孔工序，S3接合工序，T1、T2、T3厚度。

Claims (13)

1.一种复合材料，所述复合材料为具有第一表面和所述第一表面的相对面即第二表面的板状复合材料，其中，
所述复合材料具有多个第一层和多个第二层，
所述第一层的数量和所述第二层的数量的合计为5以上，
所述第一层和所述第二层沿着所述复合材料的厚度方向交替地层叠，
构成所述第一表面和所述第二表面的层为所述第一层，
所述第一层由以铜作为主要成分的金属材料形成，
所述第二层具有钼板和铜填料，
所述钼板具有在所述厚度方向上贯通所述钼板的多个开口部，
所述铜填料以填满所述开口部的内部的方式配置，
构成所述第一表面的所述第一层的厚度为0.025mm以上且为所述复合材料的厚度的30％以下，
与构成所述第一表面的所述第一层接触的所述第二层的厚度为0.05mm以上且为所述复合材料的厚度的35％以下，
在任一个所述第二层中，
所述开口部的数量在所述第一表面的每1mm2面积中为2以上且12以下，
将所述开口部的平均当量圆直径除以所述第二层的厚度而得到的值为0.3以上且5.0以下。
2.如权利要求1所述的复合材料，其中，将所述开口部的平均当量圆直径除以所述第二层的厚度而得到的值为1.6以上且小于5.0。
3.如权利要求1或权利要求2所述的复合材料，其中，所述厚度方向的热导率在室温下为290W/m·K以上，
在温度从室温到800℃变化时与所述厚度方向正交的层内方向的线膨胀系数为9.0ppm/K以下。
4.如权利要求3所述的复合材料，其中，所述复合材料的端部温度差为50℃以下。
5.如权利要求1或权利要求2所述的复合材料，其中，所述厚度方向的热导率在室温下为300W/m·K以上，
在温度从室温到800℃变化时与所述厚度方向正交的层内方向的线膨胀系数为8.5ppm/K以下。
6.如权利要求5所述的复合材料，其中，所述复合材料的端部温度差为40℃以下。
7.如权利要求1到权利要求6中任一项所述的复合材料，其中，
所述钼板具有所述厚度方向上的端面即第一面和第二面，
所述第一面的所述开口部的当量圆直径的平均值和所述第二面的所述开口部的当量圆直径的平均值为0.05mm以上且0.35mm以下。
8.如权利要求1到权利要求7中任一项所述的复合材料，其中，所述开口部的最小开口面积的平均值为所述开口部的最大开口面积的平均值的57％以上且100％以下。
9.如权利要求1到权利要求8中任一项所述的复合材料，其中，所述第一层的数量和所述第二层的数量的合计为9以下。
10.一种散热器，具有权利要求1到权利要求9中任一项记载的所述复合材料，
所述第一表面成为与发热源的接触面。
11.一种半导体封装，具有：权利要求1到权利要求9中任一项记载的所述复合材料和配置在所述第一表面上的半导体元件。
12.如权利要求11所述的半导体封装，其中，所述半导体封装还具有由陶瓷材料形成的壳体构件，
所述壳体构件以包围所述半导体元件的方式配置在所述第一表面上。
13.一种复合材料，所述复合材料为具有第一表面和所述第一表面的相对面即第二表面的板状复合材料，其中，
所述复合材料具有多个第一层和多个第二层，
所述第一层的数量和所述第二层的数量的合计为5以上且9以下，
所述第一层和所述第二层沿着所述复合材料的厚度方向交替地层叠，
构成所述第一表面和所述第二表面的层为所述第一层，
所述第一层由以铜作为主要成分的金属材料形成，
所述第二层具有钼板和铜填料，
所述钼板具有在所述厚度方向上贯通所述钼板的多个开口部，
所述铜填料以填满所述开口部的内部的方式配置，
构成所述第一表面的所述第一层的厚度为0.025mm以上且为所述复合材料的厚度的30％以下，
与构成所述第一表面的所述第一层接触的所述第二层的厚度为0.05mm以上且为所述复合材料的厚度的35％以下，
在任一个所述第二层中，
所述开口部的数量在所述第一表面的每1mm2面积中为2以上且12以下，
将所述开口部的平均当量圆直径除以所述第二层的厚度而得到的值为0.3以上且5.0以下，
所述厚度方向的热导率在室温下为290W/m·K以上，
在温度从室温到800℃变化时与所述厚度方向正交的层内方向的线膨胀系数为9.0ppm/K以下，
所述钼板具有所述厚度方向上的端面即第一面和第二面，
所述第一面的所述开口部的当量圆直径的平均值和所述第二面的所述开口部的当量圆直径的平均值为0.05mm以上且0.35mm以下，
所述开口部的最小开口面积的平均值为所述开口部的最大开口面积的平均值的57％以上且100％以下。
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