JP2000313904A - Composite material, its manufacture and semiconductor device - Google Patents

Composite material, its manufacture and semiconductor device

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JP2000313904A JP12128099A JP12128099A JP2000313904A JP 2000313904 A JP2000313904 A JP 2000313904A JP 12128099 A JP12128099 A JP 12128099A JP 12128099 A JP12128099 A JP 12128099A JP 2000313904 A JP2000313904 A JP 2000313904A
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composite material
particles
semiconductor device
thermal expansion
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Junya Kaneda
潤也 金田
Yasuo Kondo
保夫 近藤
Kazutaka Okamoto
和孝 岡本
Teruyoshi Abe
輝宜 阿部
Yasuhisa Aono
泰久 青野
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material having high thermal conductivity, a low coefficient of thermal expansion, and high plastic workability, and its manufacturing method. SOLUTION: The composite material contains a metal and particles of an inorganic compound having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal. Plastic working is carried out simultaneously with sintering. Moreover, >=95% or <=50% of the whole compound particles are in an indefinate form where a plurality of particles are joined together. The composite material can be manufactured by feeding a powder mixture between heating rolls 2 and applying shaping and heating to it continuously or simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低熱膨張性と高熱
伝導性を有する複合材料とその用途およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite material having low thermal expansion and high thermal conductivity, its use, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子デバイスによる電力やエネルギーの
変換,制御に関連した技術、特にオン,オフモードで用
いられる電力用電子デバイスとその応用技術としての電
力変換システムがパワーエレクトロニクスである。
2. Description of the Related Art Power electronics is a technology related to the conversion and control of power and energy by an electronic device, in particular, a power electronic device used in an on / off mode and a power conversion system as an application technology thereof.

【0003】電力変換のため、各種のオン,オフ機能を
持つ電力用半導体素子が用いられている。この半導体素
子としては、pn接合体を内蔵し、一方向のみの導電性
をもつ整流ダイオードをはじめ、種々のpn接合の組合
せ構造により、サイリスタ,バイポーラトランジスタ,
MOSFET等が実用化され、更には絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ(IGBT)やゲート信号によりタ
ーンオフ機能を併せもつゲートターンオフサイリスタ
(GTO)も開発されている。
[0003] For power conversion, power semiconductor devices having various on / off functions are used. This semiconductor device includes a rectifier diode having a built-in pn junction and having conductivity in only one direction, and a thyristor, a bipolar transistor,
MOSFETs and the like have been put to practical use, and furthermore, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and gate turn-off thyristors (GTOs) having a turn-off function by a gate signal have been developed.

【0004】これらの電力用半導体素子は、通電により
発熱し、その高容量化,高速化に伴い発熱量も増大する
傾向にある。発熱に起因する半導体素子の特性劣化,短
寿命化を防止するためには、放熱部を設け、半導体素子
及びその近傍での温度上昇を抑制する必要がある。銅
は、熱伝導率が393W/m・Kと大きく、かつ低価格
であるため、放熱部材として一般に用いられている。し
かし、電力用半導体素子を備える半導体装置の放熱部材
は、熱膨張率が4.2×10-6/℃ のSiと接合される
ため、熱膨張率がこれに近い放熱部材が望まれる。銅は
熱膨張率が17×10-6/℃と大きいため、半導体素子
との半田接合性は好ましくなく、MoやWといった熱膨
張率がSiと近い材料を放熱部材として用いたり、半導
体素子と放熱部材の間に設けたりしている。
[0004] These power semiconductor elements generate heat when energized, and the amount of heat generated tends to increase as their capacity and speed increase. In order to prevent the deterioration of the characteristics of the semiconductor element and the shortening of the service life due to the heat generation, it is necessary to provide a heat radiating section to suppress the temperature rise in the semiconductor element and its vicinity. Copper is generally used as a heat dissipating member because it has a large thermal conductivity of 393 W / m · K and is inexpensive. However, since the heat radiation member of the semiconductor device including the power semiconductor element is bonded to Si having a coefficient of thermal expansion of 4.2 × 10 −6 / ° C., a heat radiation member having a coefficient of thermal expansion close to this is desired. Copper has a large coefficient of thermal expansion of 17 × 10 −6 / ° C., and thus has poor solder jointability with a semiconductor element. It is provided between heat dissipating members.

【0005】一方、電子回路を一つの半導体チップ上に
集積させた集積回路(IC)は、その機能に応じたメモ
リー,ロジック,マイクロプロセッサ等に分類される。
ここでは電力用半導体素子に対し、電子用半導体素子と
呼ぶ。これらの半導体素子は、年々集積度や演算速度が
増加し、それに伴い発熱量も増大している。ところで、
一般に電子用半導体素子は、外気から遮断して故障や劣
化を防止する目的で、パッケージ内に収納されている。
この多くは、半導体素子がセラミックスにダイボンディ
ングされ、密封されているセラミックスパッケージ及び
樹脂で封止されているプラスチックパッケージである。
また、高信頼性,高速化に対応するために、複数個の半
導体装置を一つの基板上に搭載したマルチチップモジュ
ール(MCM)も製造されている。
On the other hand, integrated circuits (ICs) in which electronic circuits are integrated on one semiconductor chip are classified into memories, logics, microprocessors, and the like according to their functions.
Here, the power semiconductor element is called an electronic semiconductor element. The degree of integration and the operation speed of these semiconductor elements have been increasing year by year, and accordingly, the amount of heat generated has also increased. by the way,
In general, an electronic semiconductor element is housed in a package for the purpose of shutting it off from the outside air and preventing failure and deterioration.
Many of these are a ceramic package in which a semiconductor element is die-bonded to ceramics and sealed, and a plastic package in which the semiconductor element is sealed with resin.
Also, in order to support high reliability and high speed, a multi-chip module (MCM) in which a plurality of semiconductor devices are mounted on one substrate is also manufactured.

【0006】プラスチックパッケージは、リードフレー
ムと半導体素子の端子がボンディングワイヤにより接続
され、これを樹脂で封止する構造になっている。近年
は、半導体素子の発熱量の増大に伴い、リードフレーム
に熱放散性を持たせたパッケージや熱放散のための放熱
板を搭載するパッケージも出現している。熱放散のため
には、熱伝導率の大きい銅系のリードフレームや放熱板
が多用されているが、Siとの熱膨張差による不具合が
懸念されている。
The plastic package has a structure in which a lead frame and terminals of a semiconductor element are connected by a bonding wire, and this is sealed with a resin. In recent years, with an increase in the amount of heat generated by a semiconductor element, a package in which a lead frame has heat dissipation properties and a package in which a heat dissipation plate for heat dissipation is mounted have appeared. For heat dissipation, a copper-based lead frame or a heat radiating plate having a large thermal conductivity is often used, but there is a concern about a problem due to a difference in thermal expansion from Si.

【0007】一方、セラミックスパッケージは、配線が
プリントされたセラミックス基板上に半導体素子が搭載
され、金属やセラミックスのキャップで密封する構造を
持つ。さらに、セラミックス基板にはCu−MoやCu
−Wの複合材料あるいはコバール合金などが接合され、
放熱板として用いられているが、それぞれの材料におい
て低熱膨張化あるいは高熱伝導化とともに加工性の向
上,低コストが要求されている。
On the other hand, the ceramic package has a structure in which a semiconductor element is mounted on a ceramic substrate on which wiring is printed, and is sealed with a metal or ceramic cap. Furthermore, Cu-Mo or Cu
-W composite material or Kovar alloy is joined,
Although it is used as a heat radiating plate, each material is required to have low thermal expansion or high thermal conductivity as well as improved workability and low cost.

【0008】MCMはSi,金属、あるいはセラミック
スの基板上に形成された薄膜配線に複数個の半導体素子
をベアチップで搭載し、これをセラミックスパッケージ
に入れ、リッドで封止する構造を持つ。放熱性が要求さ
れる場合には、パッケージに放熱板や放熱フィンを設置
する。金属製の基板材料として、銅やアルミニウムが使
用されており、これらは熱伝導度が高いという長所を持
つが、熱膨張係数が大きく半導体素子との整合性が悪
い。このため、高信頼性MCMの基板にはSiや窒化ア
ルミニウム(AlN)が用いられている。また、放熱板
はセラミックスパッケージと接合されるため、熱膨張率
の点でパッケージ材料と整合性が良く、熱伝導率が大き
な材料が望まれている。
The MCM has a structure in which a plurality of semiconductor elements are mounted on a thin film wiring formed on a substrate made of Si, metal, or ceramics by a bare chip, placed in a ceramics package, and sealed with a lid. When heat dissipation is required, a heat sink or a heat dissipation fin is installed on the package. Copper or aluminum is used as a metal substrate material, which has the advantage of high thermal conductivity, but has a large coefficient of thermal expansion and poor compatibility with semiconductor elements. For this reason, Si or aluminum nitride (AlN) is used for the substrate of the highly reliable MCM. Further, since the heat radiating plate is bonded to the ceramic package, a material having good compatibility with the package material in terms of the coefficient of thermal expansion and having a large thermal conductivity is desired.

【0009】以上のように、半導体素子を搭載した半導
体装置は、いずれもその動作において熱を発生し、蓄熱
されると半導体素子の機能を損ねる恐れがある。このた
め、発生する熱を外部に放散するための熱伝導性に優れ
た放熱板が必要となる。放熱板は、直接あるいは絶縁層
を介して半導体素子と接合されるため、熱伝導性だけで
なく、熱膨張の点でも半導体素子との整合性が要求され
る。
As described above, any semiconductor device on which a semiconductor element is mounted generates heat during its operation, and if the heat is stored, the function of the semiconductor element may be impaired. Therefore, a heat radiating plate having excellent thermal conductivity for dissipating generated heat to the outside is required. Since the heat sink is bonded to the semiconductor element directly or via an insulating layer, the heat sink needs to have not only thermal conductivity but also consistency with the semiconductor element in terms of thermal expansion.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】現在用いられている半
導体素子は、主にSi及びGaAsである。これらの熱
膨張係数は、それぞれ2.6×10-6〜3.6×10-6
℃,5.7×10-6〜6.9×10-6/℃である。これらに
近い熱膨張係数をもつ放熱板材料には、従来よりAl
N,SiC,Mo,W,Cu−W等が知られているが、
これらは単一材料であるため、熱伝達係数と熱伝導率を
任意にコントロールすることは困難であるとともに、加
工性に乏しくコストが高いという問題がある。特開平8
−78578号公報にはCu−Mo焼結合金,特開平9−1812
20 号公報にはCu−W−Ni焼結合金,特開平9−2090
58号公報にはCu−SiC焼結合金,特開平9−15773
号公報にはAl−SiCが提案されている。これらの従
来公知の複合材は、両成分の比率を変えることによって
熱伝達係数及び熱伝導率を広範囲にコントロールできる
が、塑性加工性が低く、薄板の製造が困難であり、更に
製造工程が多くなるものである。
The semiconductor devices currently used are mainly Si and GaAs. The coefficients of thermal expansion of these are 2.6 × 10 −6 to 3.6 × 10 −6 /
° C, 5.7 × 10 -6 to 6.9 × 10 -6 / ° C. A heat sink material having a thermal expansion coefficient close to these is conventionally made of Al
N, SiC, Mo, W, Cu-W, etc. are known,
Since these are a single material, it is difficult to arbitrarily control the heat transfer coefficient and the thermal conductivity, and there is a problem that workability is poor and cost is high. JP Hei 8
-78578 discloses a Cu-Mo sintered alloy,
No. 20 discloses a Cu-W-Ni sintered alloy,
No. 58 discloses a Cu-SiC sintered alloy,
In this publication, Al-SiC is proposed. These conventionally known composite materials can control the heat transfer coefficient and the thermal conductivity over a wide range by changing the ratio of both components, but have low plastic workability, it is difficult to manufacture a thin plate, and the number of production steps is large. It becomes.

【0011】本発明の目的は、低熱膨張・高熱伝導性
で、かつ塑性加工性に優れた複合材料とその用途及びそ
の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a composite material having low thermal expansion, high thermal conductivity, and excellent plastic workability, a use thereof, and a production method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、金属と該金属
よりも熱膨張係数が小さい無機化合物粒子とを有し、焼
結と同時に塑性加工され、前記化合物粒子は前記粒子の
全体の95%以上又は50%以下で複数の粒子が互いに
連なった塊となって分散していること、前記化合物粒子
は単独で存在し、100μm平方内に100個以下であ
り、残りの前記化合物粒子は複数個の粒子が互いに連な
った複雑形状の塊となって分散していること、前記化合
物粒子は複数個の粒子が連なった塊が100μm平方内
に10個以下存在し、残りが単独の粒子として分散して
いること、前記化合物粒子はヴィッカース硬さが300
以下であること、20℃から300℃における熱膨張係
数が5×10-6〜17×10-6/℃、熱伝導率が270
〜375W/m・Kであり、また導電率が60〜85%
IACSであること、及び前記化合物粒子は10%以下
が互いに連なり塊となって分散しており、前記塊は塑性
加工され、加工方向に延びていることの少なくとも1つ
の構成を有することを特徴とする複合材料にある。
The present invention comprises a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, and is plastically worked at the same time as sintering. % Or more and 50% or less, a plurality of particles are dispersed as a continuous mass, the compound particles are present alone, and 100 or less within 100 μm square, and the remaining compound particles are plural. And the compound particles are dispersed in the form of a mass of a complex shape connected to each other, and the compound particles include 10 or less masses in which a plurality of particles are connected within a 100 μm square, and the rest are dispersed as single particles. The compound particles have a Vickers hardness of 300.
The thermal expansion coefficient at 20 ° C. to 300 ° C. is 5 × 10 −6 to 17 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity is 270.
3375 W / m · K and conductivity of 60-85%
It is characterized in that the compound particles are IACS, and that at least 10% of the compound particles are connected to each other and dispersed as a lump, and the lump is plastically processed and extends in the processing direction. Composite materials.

【0013】本発明は、銅と酸化銅粒子とを有し、焼結
と同時に塑性加工され、前記酸化銅粒子は前記粒子の全
体の95%以上又は10%以下が互いに連なった複雑形
状の塊となって分散していることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a complex mass comprising copper and copper oxide particles, wherein the copper oxide particles are subjected to plastic working at the same time as sintering, and 95% or more or 10% or less of the whole of the particles are connected to each other. And is dispersed.

【0014】本発明は、第一酸化銅(Cu2O)を20〜
80体積%含む銅(Cu)合金からなり、前記Cu2
相及びCu相がそれぞれ分散した組織を有し、室温から
300℃における熱膨張係数が5×10-6〜14×10-6
/℃及び熱伝導率が30〜325W/m・Kであること
が好ましい。
According to the present invention, copper (I) oxide (Cu 2 O)
Of copper (Cu) alloy containing 80% by volume, the Cu 2 O
Phase and Cu phase each have a dispersed structure, from room temperature
The coefficient of thermal expansion at 300 ° C. is 5 × 10 -6 to 14 × 10 -6
/ C and a thermal conductivity of 30 to 325 W / mK.

【0015】本発明は、真密度に対して93%以上の密
度を有すことが好ましい。
The present invention preferably has a density of 93% or more of the true density.

【0016】本発明は、金属と該金属よりも熱膨張係数
が小さい無機化合物粒子を有する複合材料の製造方法で
あって、成形および加熱を連続的あるいは同時に行うこ
とを特徴とする。
The present invention is a method for producing a composite material having a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, characterized in that molding and heating are performed continuously or simultaneously.

【0017】本発明は、金属と該金属よりも熱膨張係数
が小さい無機化合物粒子を有する複合材料の製造方法で
あって、該金属粒子と該無機化合物粒子の混合物が所定
の温度に加熱された圧延ロールへ供給され、連続的ある
いは同時に成形および加熱されることを特徴とする。
The present invention is a method for producing a composite material having a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, wherein a mixture of the metal particles and the inorganic compound particles is heated to a predetermined temperature. It is supplied to a rolling roll and is continuously or simultaneously formed and heated.

【0018】本発明は、圧延ロールの表面温度を800
℃以上にし、成形,加熱が連続的あるいは同時に行わ
れ、製造された銅と銅酸化物の複合材料が真密度の93
%以上の密度を有すことを特徴とする複合材料の製造方
法である。
According to the present invention, the surface temperature of the rolling roll is set to 800
℃ or more, molding and heating are performed continuously or simultaneously, and the produced composite material of copper and copper oxide has a true density of 93%.
% Is a method for producing a composite material having a density of not less than%.

【0019】本発明は、上記の複合材料の製造方法にお
いて、少なくとも成形および加熱される領域が減圧雰囲
気あるいは不活性ガス雰囲気であることを特徴とする。
According to the present invention, in the above-described method for producing a composite material, at least a region to be formed and heated is a reduced-pressure atmosphere or an inert gas atmosphere.

【0020】本発明に係る複合材料は金属として電気導
電性の高いAu,Ag,Cu,Alが用いられ、特にC
uは高融点で高強度を有する点で最も優れている。ま
た、無機化合物として前述の様にベースの金属に対して
極端に硬さの違う従来のSiC,Al23等の化合物で
はなく比較的軟かい粒子で焼結後に安定で、20〜150
℃の範囲での平均熱膨張係数が好ましくは5.0×10
-6/℃ 以下、より好ましくは3.5×10-6/℃ 以下
で、ヴィッカース硬さが300以下のものが好ましい。
このように無機化合物粒子として軟かいものを用いるこ
とによって焼結後の熱間,冷間による高い塑性加工性が
得られ、特にこれらの圧延が可能になることから製造時
間が短縮されるとともに比較的薄い板を得ることができ
る。そして、その複合材料は無機粒子を分散させている
ため高い強度を得ることができる。無機化合物粒子とし
て酸化銅,酸化錫,酸化鉛,酸化ニッケル等が考えられ
る。しかし、特に熱膨張係数の最も小さく軟かい酸化銅
が好ましい。
In the composite material according to the present invention, Au, Ag, Cu, Al having high electric conductivity is used as a metal.
u is most excellent in that it has a high melting point and high strength. An inorganic compound as a stable conventional SiC with different extreme hardness relative to the base of the metal as described above, after sintering at a relatively soft particles rather than compounds such as Al 2 O 3, 20 to 150
The average coefficient of thermal expansion in the range of ° C. is preferably 5.0 × 10
-6 / ° C. or lower, more preferably 3.5 × 10 -6 / ° C. or lower, and a Vickers hardness of 300 or lower are preferable.
By using soft inorganic compound particles in this way, high plastic workability by hot and cold after sintering can be obtained. A very thin plate can be obtained. And since the composite material has the inorganic particles dispersed therein, high strength can be obtained. Copper oxide, tin oxide, lead oxide, nickel oxide and the like can be considered as the inorganic compound particles. However, soft copper oxide having the smallest coefficient of thermal expansion is particularly preferable.

【0021】更に、本発明の複合材料はSiC,Al2
3等のよりヴィッカース硬さが1000以上の硬い平均粒
径3μm以下の微細なセラミックス粒子を5体積%以下
含有させてより強化させるのが好ましい。
Further, the composite material of the present invention is made of SiC, Al 2
It is preferable to contain 5% by volume or less of fine ceramic particles having a Vickers hardness of 1000 or more and a hard average particle size of 3 μm or less, such as O 3 , to further strengthen them.

【0022】特に、本発明に係る複合材料としては、第
一酸化銅(Cu2O)を20〜80体積%含む銅(Cu)
合金からなり、前記Cu2O 相及びCu相がそれぞれ分
散した組織を有し、室温から300℃における熱膨張係
数が5×10-6〜14×10-6/℃及び熱伝導率が30〜
325W/m・Kであるものが好ましい。
Particularly, as the composite material according to the present invention, copper (Cu) containing 20 to 80% by volume of cuprous oxide (Cu 2 O) is used.
The alloy has a structure in which the Cu 2 O phase and the Cu phase are respectively dispersed, and has a coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C. of 5 × 10 −6 to 14 × 10 −6 / ° C. and a thermal conductivity of 30 to 30 ° C.
It is preferably 325 W / m · K.

【0023】また、この銅−酸化銅複合材料は、第一酸
化銅(Cu2O)を5〜80体積%含み、残部が銅(C
u)で、前記Cu2O 相及びCu相が配向した組織を有
し、室温から300℃における熱膨張係数が5×10-6
〜14×10-6/℃であり、また熱伝導率が30〜32
5W/m・Kで、かつ配向方向の熱伝導率が配向方向に
直角な方向の2倍以上とするものが好ましい。
The copper-copper oxide composite material contains 5 to 80% by volume of cuprous oxide (Cu 2 O), and the remainder is copper (C
u), having a structure in which the Cu 2 O phase and the Cu phase are oriented, and having a coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C. of 5 × 10 −6.
1414 × 10 −6 / ° C. and a thermal conductivity of 30 to 32.
It is preferable that the thermal conductivity is 5 W / m · K and the thermal conductivity in the orientation direction is twice or more that in the direction perpendicular to the orientation direction.

【0024】本発明に係る複合材料の製造方法として、
一般に前述の無機化合物粒子の一例として第二酸化銅
(CuO)、金属の一例として銅(Cu)粉とを有する
混合粉末をプレス成形する工程と、800℃〜1050
℃で焼結する工程と、冷間もしくは熱間で塑性加工する
工程と、を含むプロセスが考えられるが、本発明では上
記複合材料の熱伝導性をさらに向上させるために、第二
酸化銅(CuO)粉,銅(Cu)粉とを有する混合粉末
の成形および加熱を連続的あるいは同時に行うことを特
徴としている。この方法により、一般的な粉末冶金法で
製造される複合材料に比べ、良好な銅のネットワークが
形成され、熱膨張係数を維持したまま熱伝導性を向上さ
せることができる。また、さらに冷間もしくは熱間プレ
スによる塑性加工する工程と、その後の焼鈍工程を含む
ことが好ましい。
As a method for producing a composite material according to the present invention,
Press molding a mixed powder having copper dioxide (CuO) as an example of the above-mentioned inorganic compound particles and copper (Cu) powder as an example of a metal;
C. and a step of cold or hot plastic working are considered. In the present invention, in order to further improve the thermal conductivity of the composite material, copper dioxide (CuO) is used. ) Is characterized in that the molding and heating of a mixed powder containing powder and copper (Cu) powder are performed continuously or simultaneously. According to this method, a better copper network is formed as compared with a composite material manufactured by a general powder metallurgy method, and the thermal conductivity can be improved while maintaining the thermal expansion coefficient. Further, it is preferable to further include a step of performing plastic working by cold or hot pressing and a subsequent annealing step.

【0025】本発明に係る銅複合材料は、17.6×1
-6/℃ の熱膨張係数と391W/m・Kの高い熱伝
導率を有するCuと12W/m・Kの熱伝導率と2.7
×10-6/℃の低熱膨張率を有するCu2O を複合化させ
た材料であり、半導体装置の放熱板に適用される焼結体
組成として、Cu−20〜80体積%Cu2O の組成範
囲で選択され、室温から300℃における熱膨張係数が
5×10-6〜14×10-6/℃であり、また熱伝導率が3
0〜325W/m・Kを有することができる。
The copper composite material according to the present invention is 17.6 × 1
Cu having a thermal expansion coefficient of 0 -6 / ° C and a high thermal conductivity of 391 W / m · K, a thermal conductivity of 12 W / m · K and 2.7
This is a composite material of Cu 2 O having a low coefficient of thermal expansion of × 10 −6 / ° C., and has a sintered body composition of Cu-20 to 80% by volume Cu 2 O applied to a heat sink of a semiconductor device. It is selected in the composition range, has a coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C. of 5 × 10 −6 to 14 × 10 −6 / ° C., and has a thermal conductivity of 3
0 to 325 W / m · K.

【0026】Cu2O 含有量は、20%以上で放熱板に
要求される熱膨張係数が得られ、80体積%以下で十分
な熱伝導性や構造体としての強度が得られるためであ
る。
When the content of Cu 2 O is 20% or more, the thermal expansion coefficient required for the heat sink is obtained, and when the content is 80% by volume or less, sufficient thermal conductivity and strength as a structure are obtained.

【0027】原料粉の混合は、Vミキサー,ポットミル
あるいはメカニカルアロイング等によって行われるが、
原料粉末の粒径は、プレス成形性や焼結後のCu2O の
分散性に影響を及ぼすので、Cu粉末は100μm以
下、Cu2O 及びCuO粉末の粒径は10μm以下、特
に1〜2μmが好ましい。連続的に粉末を供給するため
の容器内部は、その後の焼結性を高める目的で減圧雰囲
気あるいは真空に保たれていることが好ましい。
The mixing of the raw material powder is performed by a V mixer, a pot mill, a mechanical alloying or the like.
Since the particle size of the raw material powder affects the press formability and the dispersibility of Cu 2 O after sintering, the particle size of Cu powder is 100 μm or less, and the particle size of Cu 2 O and CuO powder is 10 μm or less, particularly 1-2 μm. Is preferred. The inside of the container for continuously supplying the powder is preferably kept in a reduced pressure atmosphere or a vacuum for the purpose of enhancing the sinterability thereafter.

【0028】次に、混合粉末は圧延ロール間でプレス成
形されると同時に焼成される。このとき、複合材料の密
度が真密度の93%以上となる条件でプレスしなければ
ならず、その条件はロール温度やロール回転速度によっ
て変動する。また、Cu2O含有量の増加につれてロー
ル間圧力を高めることが望ましい。
Next, the mixed powder is press-formed between the rolling rolls and fired at the same time. At this time, the pressing must be performed under the condition that the density of the composite material is 93% or more of the true density, and the condition varies depending on the roll temperature and the roll rotation speed. It is also desirable to increase the inter-roll pressure as the Cu 2 O content increases.

【0029】混合粉末成形体の加熱は、減圧雰囲気ある
いは不活性ガス雰囲気中が好ましく、ガス発生の観点か
ら特に1Torr以下の真空中が好ましい。加熱は、表面温
度が800℃以上に保たれたロールを用いて実施され
る。上記表面温度は、800℃〜1100℃が好まし
く、Cu2O 含有量の増加につれて温度が高められる。
上記表面温度はベース金属によって異なるが、特にCu
においては800℃以下では、密度の高い焼結体が得ら
れず、1100℃以上ではCuとCu2O の共晶反応に
より部分溶解する危険性があるために好ましくなく、9
00℃〜1000℃が好適である。
The heating of the mixed powder compact is preferably performed in a reduced pressure atmosphere or an inert gas atmosphere, and particularly preferably in a vacuum of 1 Torr or less from the viewpoint of gas generation. Heating is performed using a roll whose surface temperature is maintained at 800 ° C. or higher. The surface temperature is preferably from 800 ° C. to 1100 ° C., and the temperature increases as the Cu 2 O content increases.
Although the surface temperature varies depending on the base metal, in particular, Cu
At 800 ° C. or lower, a sintered body having a high density cannot be obtained. At 1100 ° C. or higher, there is a risk of partial melting due to the eutectic reaction between Cu and Cu 2 O.
00 ° C to 1000 ° C is preferred.

【0030】本発明の銅複合材料は、構成するCu及び
Cu2O の硬さが低く、延性に富むため、圧延,鍛造な
どの冷間あるいは熱間加工が可能であり、焼結後に必要
に応じて施される。加工を付与することによって、材料
に熱伝導の異方性が発現するが、強度向上や一定方向へ
の伝熱が必要な用途に対して有効である。
The copper composite material of the present invention has a low hardness of Cu and Cu 2 O, and has a high ductility, so that it can be subjected to cold or hot working such as rolling and forging, and becomes necessary after sintering. Will be applied accordingly. By imparting the processing, the material exhibits heat conduction anisotropy, but it is effective for applications requiring strength improvement and heat transfer in a certain direction.

【0031】本発明においては、原料粉にCuOを用
い、Cu粉末と混合・プレス成形した後に焼結過程でC
uを内部酸化させて、最終的にCu相とCu2O 相が分
散した組織を有する焼結体とすることができる。すなわ
ち、CuOはCuと共存する場合、高温においては
(1)式によりCu2O に変態する方が熱的に安定であ
ることを利用している。
In the present invention, CuO is used as a raw material powder, mixed with Cu powder and press-molded, and then sintered in a sintering process.
By internally oxidizing u, a sintered body having a structure in which a Cu phase and a Cu 2 O phase are dispersed can be finally obtained. That is, when CuO coexists with Cu, it utilizes the fact that it is more thermally stable to transform to Cu 2 O at high temperature according to the equation (1).

【0032】 2Cu+CuO→Cu+Cu2O …(1) 焼結体のCu2O の粒径は密度,強度あるいは塑性加工
性に影響するので微細であることが好ましい。しかしな
がら、粒径は粉末の混合方法に強く影響され、混合エネ
ルギーが大きい方が粉同士の凝集が少なく、焼結後に微
細なCu2O 相が得られる。
2Cu + CuO → Cu + Cu 2 O (1) The particle size of Cu 2 O in the sintered body is preferably fine because it affects density, strength or plastic workability. However, the particle size is strongly affected by the method of mixing the powders, and the larger the mixing energy, the less the agglomeration between the powders, and a fine Cu 2 O phase is obtained after sintering.

【0033】本発明において、混合エネルギーの小さい
VミキサーではCu2O相はCu2O相の50体積%以下
が粒径50〜200μmで、残部が50μm以下とし、
スチールボールを入れたポットミルでは50μm以下、
そして、最も混合エネルギーの大きいメカニカルアロイ
ングでは10μm以下と規定される。粒径が200μm
以上では、気孔率が大きく増加し、塑性加工が困難にな
り、その量がCu2O相の50体積%以上になると、熱伝
導率の減少と特性のばらつきの増加を招き、半導体装置
の放熱板に不適となる。より好ましい組織は、50μm
以下のCu2O相がCu相と均一に分散した組織である。
Cu2O の粒径はきわめて不規則な形状であるが、焼結
前の粒子が連なっているので、より高倍率で見ることに
より、焼結前の粒子径を見ることができる。Cu2O 相
は10μm以下が好ましい。
In the present invention, in a V mixer having a small mixing energy, the Cu 2 O phase has a particle size of 50 to 200 μm in 50% by volume or less of the Cu 2 O phase and the remaining 50 μm or less,
50 μm or less in a pot mill containing steel balls,
For mechanical alloying having the largest mixing energy, the diameter is specified to be 10 μm or less. Particle size 200μm
Above, the porosity greatly increases, and plastic working becomes difficult. When the porosity is 50% by volume or more of the Cu 2 O phase, the thermal conductivity decreases and the variation in characteristics increases, and the heat dissipation of the semiconductor device is caused. Unsuitable for board. More preferred tissue is 50 μm
This is a structure in which the following Cu 2 O phase is uniformly dispersed with the Cu phase.
Although the particle size of Cu 2 O is extremely irregular, since the particles before sintering are continuous, the particle size before sintering can be seen by looking at a higher magnification. The Cu 2 O phase is preferably 10 μm or less.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】(実施例1)原料粉として、75
μm以下の電解Cu粉末と純度3N,粒径1〜2μmの
Cu2O 粉末を用いた。Cu粉末とCu2O 粉末を表1
に示す比率で5kg調合した後、スチールボールを入れた
乾式のポットミル中で10時間以上混合した。圧延焼結
装置の概略を図1に示す。粉末は粉末容器1に入れら
れ、加熱ロール2へ供給される。加熱ロール2は電源3
から供給される通電により加熱され、その表面温度は非
接触型温度測定器4で連続的に測定される。また、加熱
ロールの下流側にもロール5が備えられている。これら
は、チャンバー6内に収納され、雰囲気を制御すること
ができる。本実施例で用いた圧延加熱条件は、ロール
径:300mm,ロール幅:200mm,真空度:0.005To
rr で実施した。ロール回転周速度,荷重,ロール表面
温度は、Cu2O 含有量に応じてそれぞれ3〜0.5 mm
/s,100〜500kN,900〜1050℃の範囲
の所定の値とした。その後、化学分析,組織観察,熱膨
張係数,熱伝導率及びヴィッカース硬さの測定に供し
た。熱膨張係数は室温から300℃の温度範囲でTMA
(Thermal MechanicalAnalysis)装置を用いて行い、熱
伝導率はレーザーフラッシュ法により測定した。その結
果を表1に併記した。焼結体組成は化学分析の結果、配
合組成と一致していた。また、熱膨張係数及び熱伝導率
は、表1より明らかなように、CuとCu2O の組成比
を調整することによって、広範囲に亘って変化してお
り、放熱板に求められる熱的特性にコントロールできる
ことがわかった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Example 1) As a raw material powder, 75
An electrolytic Cu powder of μm or less and a Cu 2 O powder having a purity of 3N and a particle size of 1 to 2 μm were used. Table 1 shows Cu powder and Cu 2 O powder.
After mixing 5 kg in the ratio shown in the above, the mixture was mixed in a dry pot mill containing steel balls for 10 hours or more. FIG. 1 schematically shows a rolling sintering apparatus. The powder is put in a powder container 1 and supplied to a heating roll 2. Heating roll 2 is power supply 3
The surface temperature is continuously measured by the non-contact type temperature measuring device 4. Also, a roll 5 is provided downstream of the heating roll. These are housed in the chamber 6 and the atmosphere can be controlled. The rolling heating conditions used in this example were as follows: roll diameter: 300 mm, roll width: 200 mm, degree of vacuum: 0.005 To.
rr. The roll rotation peripheral speed, load, and roll surface temperature are each 3 to 0.5 mm depending on the Cu 2 O content.
/ S, 100 to 500 kN, and a predetermined value in the range of 900 to 1050 ° C. Then, it was subjected to chemical analysis, microstructure observation, measurement of thermal expansion coefficient, thermal conductivity and Vickers hardness. The coefficient of thermal expansion is TMA in the temperature range from room temperature to 300 ° C.
(Thermal Mechanical Analysis) The thermal conductivity was measured by a laser flash method. The results are shown in Table 1. As a result of chemical analysis, the composition of the sintered body was consistent with the composition. Further, as is clear from Table 1, the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity are varied over a wide range by adjusting the composition ratio of Cu and Cu 2 O. I found that I could control it.

【0035】一方、Cu2O は混合工程において凝集,
加熱工程において肥大成長するが、Cu相とCu2O 相
が均一に分散した緻密な組織となっていた。なお、いず
れの配合比の複合材料においても、Cu相は断面の面積
率でその全体の50%以上が連なった不定形な形状であ
った。
On the other hand, Cu 2 O aggregates in the mixing step,
Although it grew and grew in the heating step, it had a dense structure in which the Cu phase and the Cu 2 O phase were uniformly dispersed. In addition, in the composite materials of any mixing ratio, the Cu phase had an irregular shape in which 50% or more of the entire area thereof was continuous in cross-sectional area ratio.

【0036】硬さ測定の結果、Cu相はHv75〜8
0,Cu2O がHv210〜230の硬さであった。ま
た、機械加工性を旋盤及びドリル加工で評価した結果、
加工性は非常に良好であり、形状付与が容易であること
がわかった。
As a result of the hardness measurement, the Cu phase was Hv75-8.
0, Cu 2 O had a hardness of Hv 210 to 230. In addition, as a result of evaluating the machinability by lathe and drill processing,
It was found that the workability was very good, and that the shape was easily imparted.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】ミクロ組織は、いずれの試料も全体の95
%以上のCu2O 粒子が複数個連なった不規測な複雑形
状の塊となって形成され、ロールによる伸ばされた方向
に配置していた。
The microstructure was 95% for all samples.
% Or more of Cu 2 O particles were formed as an unexpectedly complicated mass formed by connecting a plurality of Cu 2 O particles, and were arranged in the direction extended by the roll.

【0039】(比較例1)原料粉として、75μm以下
の電解Cu粉末と純度3N,粒径1〜2μmのCu2
粉末を用いた。Cu粉末とCu2O 粉末を表2に示す比
率で1400g調合した後、スチールボールを入れた乾
式のポットミル中で10時間以上混合した。混合粉末を
直径150mmの金型に注入し、Cu2O 含有量に応じて
400〜1000kg/cm2 の圧力で冷間プレスして直径
150mm×高さ17〜19mmの予備成形体を得た。その
後、予備成形体をアルゴンガス雰囲気中で焼結させて化
学分析,組織観察,熱膨張係数、および熱伝導率の測定
に供した。なお、焼結温度はCu2O 含有量に応じて9
00℃〜1000℃の間で変化させ、各温度で3時間保
持した。熱膨張係数は室温から300℃の温度範囲でT
MA(Thermal Mechanical Analysis)装置を用いて行
い、熱伝導率はレーザーフラッシュ法により測定した。
その結果を表2に併記した。
Comparative Example 1 As raw material powder, electrolytic Cu powder having a particle size of 75 μm or less and Cu 2 O having a purity of 3N and a particle size of 1 to 2 μm were used.
Powder was used. After mixing 1400 g of Cu powder and Cu 2 O powder in the ratio shown in Table 2, they were mixed for 10 hours or more in a dry pot mill containing steel balls. The mixed powder was poured into a mold having a diameter of 150 mm and cold-pressed at a pressure of 400 to 1000 kg / cm 2 depending on the content of Cu 2 O to obtain a preform having a diameter of 150 mm and a height of 17 to 19 mm. Thereafter, the preform was sintered in an argon gas atmosphere and subjected to chemical analysis, structure observation, measurement of thermal expansion coefficient, and measurement of thermal conductivity. The sintering temperature is 9 depending on the Cu 2 O content.
The temperature was changed between 00 ° C. and 1000 ° C., and each temperature was maintained for 3 hours. The coefficient of thermal expansion is T at room temperature to 300 ° C.
The measurement was performed using a MA (Thermal Mechanical Analysis) device, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method.
The results are shown in Table 2.

【0040】焼結体組成は化学分析の結果、配合組成と
一致していた。また、熱膨張係数及び熱伝導率は、表2
より明らかなように、CuとCu2O の組成比を調整す
ることによって、広範囲に亘って変化しており、放熱板
に求められる熱的特性にコントロールできることがわか
った。
As a result of chemical analysis, the composition of the sintered body was consistent with the composition. Table 2 shows the thermal expansion coefficient and thermal conductivity.
As is clear, it was found that by adjusting the composition ratio of Cu and Cu 2 O, the composition varied over a wide range, and it was possible to control the thermal characteristics required for the heat sink.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】一方、Cu2O は混合工程において凝集,
焼結工程において肥大成長するが、粒径は50μm以下
であり、Cu相とCu2O 相が均一に分散した緻密な組
織となっている。なお、Cu2O 粒子は断面の面積率で
その全体の99%以上が連なった不規則な形状の塊とな
って分散していることが明らかである。機械加工性を旋
盤及びドリル加工で評価した結果、加工性は非常に良好
であり、形状付与が容易であることがわかった。
On the other hand, Cu 2 O aggregates in the mixing step,
It grows enlarged in the sintering process, but has a particle size of 50 μm or less, and has a dense structure in which a Cu phase and a Cu 2 O phase are uniformly dispersed. It is apparent that Cu 2 O particles are dispersed as irregularly shaped masses in which 99% or more of the entire cross-sectional area ratio is continuous. As a result of evaluating the machinability with a lathe and a drill, it was found that the machinability was very good and the shape was easily imparted.

【0043】表1と表2の比較から、同一組成の銅−酸
化銅複合材料であっても、本発明の実施例1で製造され
た複合材料の方が、比較例1の粉末冶金法による複合材
料より熱伝導性が優れていた。
From the comparison between Table 1 and Table 2, even if the copper-copper oxide composite material has the same composition, the composite material manufactured in Example 1 of the present invention is more suitable for the powder metallurgy method in Comparative Example 1. Thermal conductivity was better than composite material.

【0044】(実施例2)原料粉として、74μm以下
の電解Cu粉末と純度3N,粒径1〜2μmのCuO粉
末を用いた。Cu粉末とCuO粉末を表3に示す比率で
1400g調合した後、スチールボールを入れた乾式の
ポットミル中で10時間以上混合した。図1に示す圧延
焼結装置を用いて、ロール径:300mm,ロール幅:2
00mm,真空度:0.005Torr の圧延加熱条件で実施
した。ロール回転周速度,荷重,ロール表面温度は、C
uO含有量に応じてそれぞれ3〜0.5mm/s ,100
〜500kN,900〜1050℃の範囲の所定の値と
した。その後、X線回折,組織観察,熱膨張係数、およ
び熱伝導率の測定に供した。熱膨張係数は室温から30
0℃の温度範囲でTMA(Thermal Mechanical Analysi
s)装置を用いて行い、熱伝導率はレーザーフラッシュ法
により測定した。その結果を表3に併記した。
(Example 2) Electrolytic Cu powder having a particle size of 74 µm or less and CuO powder having a purity of 3N and a particle size of 1 to 2 µm were used as raw material powders. After mixing 1400 g of Cu powder and CuO powder at the ratio shown in Table 3, they were mixed in a dry pot mill containing steel balls for 10 hours or more. Using a rolling sintering apparatus shown in FIG. 1, a roll diameter: 300 mm and a roll width: 2
The rolling was carried out under the conditions of 00 mm and a degree of vacuum of 0.005 Torr. Roll rotation speed, load and roll surface temperature are C
3 to 0.5 mm / s, 100 depending on the uO content.
500500 kN, and a predetermined value in the range of 900 to 1050 ° C. Then, it was subjected to X-ray diffraction, structure observation, measurement of thermal expansion coefficient, and measurement of thermal conductivity. Thermal expansion coefficient from room temperature to 30
In the temperature range of 0 ° C, TMA (Thermal Mechanical Analysi
s) Using a device, the thermal conductivity was measured by a laser flash method. The results are shown in Table 3.

【0045】焼結体について、X線回折により酸化物の
同定を行った結果、検出された銅酸化物の回折ピークは
Cu2O のみであり、焼結中にCuOからCu2O への
変態が完全になされたことを確認した。
[0045] The sintered body, the result of the identification of the oxide by X-ray diffraction, diffraction peaks of the detected cuprates are only Cu 2 O, transformation from CuO during sintering to Cu 2 O Was confirmed to have been completed.

【0046】本実施例で作製した複合材料は、実施例1
の同一組成のものと同様の組織を呈しており、Cu2
相はCuとCuOの酸化反応により生成したCu2Oと
CuOが分解して生成したCu2O からなっている。C
2O 粒子およびCuネットワークは実施例1と同様で
ある。
The composite material manufactured in this embodiment is the same as that in the first embodiment.
Of the same composition as that of Cu 2 O
Phase consists of Cu 2 O to Cu 2 O and CuO produced by the oxidation reaction of Cu and CuO is produced by decomposition. C
The u 2 O particles and Cu network are the same as in Example 1.

【0047】一方、熱膨張係数は、表3から明らかなよ
うに、Cu2O 粉末を素粉とした実施例1と比べて顕著
な差は見られないが、熱伝導率はCuOを素粉とした方
が、CuO配合量すなわちCu2O 含有量が50体積%
以上で高くなる傾向が見られる。これは焼結体の密度
が、CuOを素粉とする方が高いことに起因している。
On the other hand, as is apparent from Table 3, the coefficient of thermal expansion is not significantly different from that of Example 1 in which Cu 2 O powder is used as the raw material, but the thermal conductivity is CuO as the raw material. Is better when the content of CuO, that is, the content of Cu 2 O is 50% by volume.
Above, there is a tendency to increase. This is because the density of the sintered body is higher when CuO is used as the raw powder.

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】(実施例3)原料粉として、75μm以下
の電解Cu粉末と粒径1〜2μmのCu2O 粉末を用い
た。Cu粉末とCu2O 粉末を表4に示す比率で140
0g調合した後、スチールボールを入れた乾式のポット
ミル中で10時間以上混合した。実施例1と同様に混合
粉末を粉末容器1に入れ、同様に加熱されたロールによ
って焼結と同時に高温で圧延を行った。熱膨張係数は室
温から300℃の温度範囲でTMA(Thermal Mechanic
al Analysis)装置を用いて行い、熱伝導率はレーザーフ
ラッシュ法、導電率はシグマテスターを用い測定した。
その結果を表4に併記した。焼結体組成は化学分析の結
果、配合組成と一致していた。また、熱膨張係数,熱伝
導率及び導電率は、表4より明らかなように、CuとC
2O の組成比を調整することによって、広範囲に亘っ
て変化しており、放熱板に求められる熱的特性にコント
ロールできることがわかった。
Example 3 Electrolytic Cu powder having a particle size of 75 μm or less and Cu 2 O powder having a particle size of 1 to 2 μm were used as raw material powders. Cu powder and Cu 2 O powder were mixed in a ratio of 140 as shown in Table 4.
After mixing 0 g, the mixture was mixed in a dry pot mill containing steel balls for 10 hours or more. The mixed powder was placed in the powder container 1 in the same manner as in Example 1, and was rolled at a high temperature simultaneously with sintering by a heated roll. Thermal expansion coefficient is TMA (Thermal Mechanic) in the temperature range from room temperature to 300 ° C.
al Analysis) device, the thermal conductivity was measured using a laser flash method, and the conductivity was measured using a sigma tester.
The results are shown in Table 4. As a result of chemical analysis, the composition of the sintered body was consistent with the composition. The thermal expansion coefficient, thermal conductivity, and electrical conductivity are, as apparent from Table 4, Cu and C
By adjusting the composition ratio of u 2 O, the composition changed over a wide range, and it was found that the thermal characteristics required for the heat sink could be controlled.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】一方、No.23のミクロ組織は、Cu2
が混合工程において凝集,焼結工程において肥大成長す
るが、粒径は50μm以下であり、Cu相とCu2O 相
が均一に分散した緻密な組織となっている。なお、写真
中の白い部分がCu相、黒い部分がCu2O 相である。
Cu2O 粒子のほとんどが10μm以下の粒径であり、
それ以上のものは複数個のCu2O 粒子が連なり、15
体積%である。また、そのCu2O 遂は圧延方向に配向
していた。硬さ測定の結果、Cu相はHv75〜80、
Cu2O がHv210〜230の硬さであった。また、
機械加工性を旋盤及びドリル加工で評価した結果、加工
性は非常に良好であり、形状付与が容易であることがわ
かった。
On the other hand, the microstructure of No. 23 is Cu 2 O
Are grown in the aggregating and sintering steps in the mixing step, but have a particle size of 50 μm or less, and have a dense structure in which Cu phase and Cu 2 O phase are uniformly dispersed. The white part in the photograph is the Cu phase, and the black part is the Cu 2 O phase.
Most of the Cu 2 O particles have a particle size of 10 μm or less,
More than that, a plurality of Cu 2 O particles are connected,
% By volume. The Cu 2 O was oriented in the rolling direction. As a result of the hardness measurement, the Cu phase was Hv 75 to 80,
Cu 2 O had a hardness of Hv 210 to 230. Also,
As a result of evaluating the machinability with a lathe and a drill, it was found that the machinability was very good and the shape was easily imparted.

【0052】(実施例4)本発明の銅複合材料を、パワ
ー半導体素子の内、IGBT(Insulated GateBipolar
Transistor;以下IGBTと略す)モジュールの放熱板
(ベース板)に適用した実施例を述べる。
[0052] The copper composite material (Example 4) The present invention, among the power semiconductor element, IGBT (I nsulated G ate B ipolar
T ransistor; hereinafter abbreviated as IGBT) described an embodiment applied to the heat radiating plate (base plate) of the modules.

【0053】図2はIGBT素子24個の場合のモジュ
ール内部の平面図、図3はIGBT1個の場合のモジュ
ールの断面図を示す。IGBT素子101を4個とダイ
オード素子102を2個は銅箔202,203を図示し
ていない銀ろう材でAlN板204に接合したAlN基
板103に半田201により接続される。AlN基板1
03上にはエミッタ配線104とコレクタ配線105,
ゲート配線106の領域が形成されており、IGBT素
子101とダイオード素子102は、コレクタ配線10
5領域に半田付けされる。各素子からは、金属ワイヤ1
07によってエミッタ配線104に接続される。また、
ゲート配線106領域上には抵抗素子108が配置さ
れ、半導体素子であるIGBT素子101のゲートパッ
ドから金属ワイヤ107によって抵抗素子108に接続
される。半導体素子を搭載した6個のAlN基板103
が半田205によって実施例1,2に記載の本発明に係
る全表面にNiめっきされたCu−Cu2O 複合材から
なる放熱板109に接続される。各絶縁基板間は、端子
206と樹脂性のケース207が一体になったケースブ
ロック208の端子206とAlN基板103を半田2
09によって配線する。また、ケース207と放熱板1
09はシリコーンゴム系接着剤210によって接続され
る。ケースブロック208からの端子は、主端子が各A
lN基板103上でエミッタ端子接続位置110,エミッ
タセンス端子接続位置111,コレクタ接続端子位置1
12が各々2箇所、ゲート端子接続位置113が1箇所
で接続される。次に、樹脂注入口を持ったケース蓋21
1から端子全面が被覆されるようシリコーンゲル212
を注入し、その後熱硬化型エポキシ樹脂213を全面に
注入してモジュールを完成させる。
FIG. 2 is a plan view of the inside of the module in the case of 24 IGBT elements, and FIG. 3 is a sectional view of the module in the case of one IGBT. Four IGBT elements 101 and two diode elements 102 are connected by solder 201 to an AlN substrate 103 in which copper foils 202 and 203 are joined to an AlN plate 204 with a silver brazing material (not shown). AlN substrate 1
03, an emitter wiring 104 and a collector wiring 105,
The region of the gate wiring 106 is formed, and the IGBT element 101 and the diode element 102
Soldered to five areas. From each element, a metal wire 1
07 is connected to the emitter wiring 104. Also,
A resistance element 108 is arranged on the gate wiring 106 region, and is connected to the resistance element 108 by a metal wire 107 from a gate pad of the IGBT element 101 which is a semiconductor element. Six AlN substrates 103 on which semiconductor elements are mounted
Is connected to the heat radiating plate 109 made of a Cu—Cu 2 O composite material whose entire surface is plated with Ni according to the present invention described in the first and second embodiments by the solder 205. The terminals 206 and the AlN substrate 103 of the case block 208 in which the terminals 206 and the resin case 207 are integrated
09 for wiring. Also, the case 207 and the heat sink 1
09 are connected by a silicone rubber adhesive 210. The terminals from the case block 208 have the main terminals
On the 1N substrate 103, the emitter terminal connection position 110, the emitter sense terminal connection position 111, and the collector connection terminal position 1
12 are connected at two locations and the gate terminal connection position 113 is connected at one location. Next, a case lid 21 having a resin injection port is provided.
1 to cover the entire surface of the terminal.
Is injected, and then a thermosetting epoxy resin 213 is injected over the entire surface to complete the module.

【0054】放熱板109はAl製支持板にボルトによ
って8ケのボルト穴114を通して支持される。ボルト
穴114は機械加工によってあけられる。更に、ケース
207は接着剤210によって結合される他8ケのボルト
によってボルト穴115を通して結合される。
The heat radiating plate 109 is supported by eight supporting holes made of Al through eight bolt holes 114. The bolt holes 114 are drilled by machining. Furthermore, the case
Reference numeral 207 denotes the other two bolts which are connected by the adhesive 210, and is connected through the bolt holes 115.

【0055】表5に一般的に使用されるベース材と、本
発明のCu−Cu2O 合金材でCu−30体積%Cu2
O の熱膨張係数と熱伝導率を示す。Cu−Cu2O ベ
ース材料を用いた半導体素子は、一般的に使用されるC
uベースのモジュールに比べて熱膨張係数が小さく、A
lN基板103と放熱板109を接続する半田209の
信頼性を向上させることができる。その一方で、過酷な
使用環境下で半田106の信頼性を向上させるために使
用されるMoやAl−SiCベースは、Cu−Cu2
ベースを用いた半導体素子に比べて熱膨張係数は小さい
が、熱伝導率も小さく、モジュールの熱抵抗が大きくな
る問題が生じる。本実施例のCu−Cu2Oベースを搭載し
たモジュールでは、信頼性(熱疲労試験寿命)はCuベ
ースに比べ5倍以上、熱抵抗は同じベース厚さのモジュ
ールで、Moベースに比べて0.8倍以下にすることがで
きる。
[0055] Table a base material generally used in 5, Cu-30% by volume Cu-Cu 2 O alloy material of the present invention Cu 2
The thermal expansion coefficient and thermal conductivity of O 2 are shown. A semiconductor device using a Cu—Cu 2 O-based material is a commonly used C element.
lower thermal expansion coefficient than u-based module,
The reliability of the solder 209 connecting the 1N substrate 103 and the heat sink 109 can be improved. On the other hand, Mo or Al—SiC base used for improving the reliability of the solder 106 under severe use environment is Cu—Cu 2 O
Although the coefficient of thermal expansion is smaller than that of the semiconductor element using the base, the thermal conductivity is small, and there is a problem that the thermal resistance of the module increases. The module with Cu-Cu 2 O base of the present embodiment, reliability (thermal fatigue test life) 5 times compared with the Cu-based, thermal resistance at the module of the same base thickness, as compared with Mo-based 0.8 It can be less than double.

【0056】[0056]

【表5】 [Table 5]

【0057】これらの効果により、モジュールの構造や
他の部材の選択の幅を拡げることが可能となる。例え
ば、図2の実施例では、Cu−Cu2O 合金ベース材は
Moベース材に比べて熱伝導率が大きい、言い換えれば
熱拡がり性が向上するため、動作時の半導体素子端部と
中央部の温度差を小さく抑えられる効果があり、半導体
素子を従来モジュールに比べ約1.2 倍に大きくしてい
る。これにより、従来素子では同じ電流量を確保するた
めに、IGBTで30個使用していた構造を24で設計
が可能になり、モジュールサイズを小型化することがで
きた。さらに、AlNより熱伝導率が約20%小さいア
ルミナ基板を絶縁基板に使用することが可能になる。ア
ルミナはAlNに比ベ抗折強度が強く、基板サイズを大
きくすることができる。また、アルミナ板は熱膨張係数
がAlN板に比べ大きく、ベース材料との熱膨張差を小
さくできるので、モジュール自身の反り量も小さくする
ことができる。アルミナ基板の使用により、基板の許容
サイズを大きくできるので、1枚当りの搭載できる半導
体素子数を多くすることができる。つまり、各絶縁板毎
に必須な絶縁確保用の面積や基板間の面積を減らすこと
ができ、モジュールサイズを小さくすることが可能であ
る。
With these effects, it is possible to expand the range of selection of the module structure and other members. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, the Cu—Cu 2 O alloy base material has a higher thermal conductivity than the Mo base material, in other words, the heat spreadability is improved. This has the effect of suppressing the temperature difference of the semiconductor module to a small value, and the semiconductor element is about 1.2 times larger than the conventional module. As a result, in order to secure the same amount of current in the conventional device, the structure using 30 IGBTs can be designed with 24, and the module size can be reduced. Further, it becomes possible to use an alumina substrate having a thermal conductivity smaller than that of AlN by about 20% as the insulating substrate. Alumina has higher bending strength than AlN, and can increase the substrate size. Further, since the alumina plate has a larger thermal expansion coefficient than the AlN plate and can reduce the difference in thermal expansion from the base material, the warpage of the module itself can be reduced. By using an alumina substrate, the allowable size of the substrate can be increased, so that the number of semiconductor elements that can be mounted on one substrate can be increased. That is, it is possible to reduce an area for securing insulation and an area between substrates, which are indispensable for each insulating plate, and it is possible to reduce a module size.

【0058】図4は、本実施例のモジュール製造過程の
模式図を示す。(a)Cu−Cu2Oベースからなる放熱
板109は、表面がNiめっきされ、ほぼ平坦な状態で
入荷される。(b)は半導体素子からなるIGBT素子
101を半田により接合したAlN基板103を半田2
05により接合する。この時放熱板109の熱膨張係数
が半導体素子とAlN基板の複合体より大きいので、半
田の冷却過程でモジュール裏面が凹の形状で反る。
(c)ケースブロック208を熱硬化型の接着剤で組立
てる工程で、半田接合完了の複合体301に比べケース
の熱膨張係数が大きいため、接着剤の冷却過程でモジュ
ール裏面がほぼ平坦になる。(d)モジュール内部にシ
リコーンゲル212,熱硬化型エポキシ樹脂213を充
填すると、樹脂の熱膨張係数が大きいためモジュール裏
面が凸の形状で反る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a module manufacturing process according to this embodiment. (a) The heat radiating plate 109 made of Cu—Cu 2 O is received with its surface plated with Ni and almost flat. (B) shows an AlN substrate 103 in which an IGBT element 101 composed of a semiconductor element is joined by soldering,
05. At this time, since the thermal expansion coefficient of the heat radiating plate 109 is larger than the composite of the semiconductor element and the AlN substrate, the back surface of the module warps in a concave shape during the cooling of the solder.
(C) In the process of assembling the case block 208 with a thermosetting adhesive, the coefficient of thermal expansion of the case is larger than that of the composite body 301 after the soldering is completed, so that the module back surface becomes almost flat during the cooling of the adhesive. (D) When the inside of the module is filled with the silicone gel 212 and the thermosetting epoxy resin 213, the resin has a large coefficient of thermal expansion, and the back surface of the module is warped in a convex shape.

【0059】図5に、各工程での裏面反り量の実測結果
を示す。変形量がプラスは裏面が凹、マイナスは裏面凸
となるものである。本発明のCu−Cu2O ベースを使
用すると、反り量は従来のMoベースを使用したモジュ
ールに比べると、約1/3に抑えることができる。ま
た、Cuベースの結果は図示していないが、AlN基板
との膨張係数差が大きく(b)の工程で裏面が凹の方向
で反り量が大きく、モジュール完成後でも裏面が凹で1
00μm以上の反りが発生する。本発明のCu−Cu2
O ベースではモジュールの反り量を小さくすることが
できるのでモジュールの大型化が可能になる。また、組
立工程での反り量と同じく、モジュール実働時の温度変
化による反りの変化量も小さいので、モジュールと冷却
フィンの間に塗布するグリースの流失を抑えることがで
きる。
FIG. 5 shows the measured results of the amount of back surface warpage in each step. When the deformation amount is positive, the back surface is concave, and when the deformation amount is negative, the back surface is convex. When the Cu—Cu 2 O base of the present invention is used, the amount of warpage can be suppressed to about 3 as compared with a module using a conventional Mo base. Although the results for the Cu base are not shown, the difference in expansion coefficient from the AlN substrate is large, and in the step (b), the amount of warpage is large in the direction in which the back surface is concave.
Warpage of 00 μm or more occurs. Cu-Cu 2 of the present invention
With the O base, the amount of warpage of the module can be reduced, so that the module can be made larger. Also, since the amount of change in the warpage due to the temperature change during the actual operation of the module is small, as in the amount of warpage in the assembly process, it is possible to suppress the grease applied to the space between the module and the cooling fins.

【0060】図6に、本発明のモジュールを適用した電
力変換装置の一実施例を示す。パワー半導体装置501
は、Al製ヒートシンク511上に放熱性グリース51
0をはさんで締め付けボルト512により実装され、2
レベルインバータを構成した例を示す。一般的にモジュ
ールからなるパワー半導体装置501は、中間点(B
点)を一本の中間点配線503で配線できるように左右
を反転させて実装する。コレクタ側配線502とエミッ
タ側配線504は各々U,V,W相を配線して電源電圧
509を供給する。信号線は各IGBTモジュールから
なるパワー半導体装置501〜ゲート配線505,エミ
ッタ補助配線506,コレクタ補助配線507によって
構成する。508は負荷である。
FIG. 6 shows an embodiment of a power converter to which the module of the present invention is applied. Power semiconductor device 501
Is a heat dissipating grease 51 on an aluminum heat sink 511.
0 is mounted by tightening bolts 512
The example which comprised the level inverter is shown. In general, a power semiconductor device 501 composed of a module has an intermediate point (B
(Point) is mounted by inverting left and right so that it can be wired with one intermediate point wiring 503. The collector-side wiring 502 and the emitter-side wiring 504 supply the power supply voltage 509 by wiring the U, V, and W phases, respectively. The signal line is composed of a power semiconductor device 501 including each IGBT module to a gate wiring 505, an auxiliary emitter wiring 506, and a collector auxiliary wiring 507. 508 is a load.

【0061】図7に、モジュールの反り量及び図8にモ
ジュールを実装した場合の締め付け前後のモジュール裏
面の反り量(グリース厚さ)を示し、(a)が本発明、
(b)が従来法のものである。従来知られているAl−S
iCベースのモジュールの場合、裏面の凸量が約100
μmであるが、モジュールをグリースを塗布して締め付
けると、締め付け時にグリースに押されて変形し、逆に
モジュールの裏面が凹の状態に変形して中央部でのグリ
ース厚さが厚くなり、接触抵抗が大きくなる。これに対
して、本発明のCu−Cu2O ベースの場合、初期の裏
面の反り量が約50μmであるが、ベース材の剛性が大
きいので、グリースを塗布して締め付けた後のモジュー
ル中央部のグリース厚さを約50μmに抑えられ、従来
のAl−SiCベースに比べて半減させることができ
た。さらにモジュール内でのグリース厚さのばらつきも
小さくすることができる。実装時のグリースに押されて
変形する問題は、Cu−Cu2O 合金よりも剛性の小さ
なCuベースモジュールの実装時にも当然発生する問題
となり、本発明のCu−Cu2O 合金で対策できる。図
に示すように、本発明のCu−Cu2O 合金ベースは従
来の高信頼性モジュールで適用されていたMoあるいは
Al−SiC等のベース材に比べ熱抵抗,接触熱抵抗を
小さくすることができることを説明した。それにより、
図6に示すようにモジュールを細密の状態で実装でき
た。さらに、冷却フィンの冷却効率を下げることができ
るので電力変換装置の実装面積,体積を小さくすること
ができる。また、グリース厚さを薄くできることから、
冷却フィンの平坦度の許容範囲を大きく設定できるの
で、大型フィンでの電力変換装置の組立ても可能にな
る。また、強制空冷等の補助冷却機能をなくすこともで
き、この点でも小型化,低騒音化を図ることができる。
FIG. 7 shows the amount of warpage of the module and FIG. 8 shows the amount of warpage (grease thickness) on the back surface of the module before and after fastening when the module is mounted.
(b) is a conventional method. Conventionally known Al-S
In the case of an iC-based module, the amount of protrusion on the back surface is about 100
μm, but when the module is coated with grease and tightened, the module is pressed by the grease during tightening and deforms, and conversely, the back side of the module deforms into a concave state, the grease thickness at the center increases, Resistance increases. On the other hand, in the case of the Cu—Cu 2 O base of the present invention, the initial back surface warpage amount is about 50 μm, but the rigidity of the base material is large. Grease thickness was suppressed to about 50 μm, which was halved compared to the conventional Al-SiC base. Further, the variation of the grease thickness in the module can be reduced. Implementation of grease pushed deformation problem, a problem which naturally also occurs when implementing the rigidity of small Cu base module than Cu-Cu 2 O alloy, measures in Cu-Cu 2 O alloy of the present invention. As shown in the figure, the Cu—Cu 2 O alloy base of the present invention can reduce the thermal resistance and the contact thermal resistance as compared with the base material such as Mo or Al—SiC used in the conventional high reliability module. Explained what you can do. Thereby,
As shown in FIG. 6, the module could be mounted in a fine state. Furthermore, since the cooling efficiency of the cooling fins can be reduced, the mounting area and volume of the power converter can be reduced. Also, because the grease thickness can be reduced,
Since the allowable range of the flatness of the cooling fins can be set large, it is also possible to assemble the power converter with large fins. Further, an auxiliary cooling function such as forced air cooling can be eliminated, and in this respect, the size and noise can be reduced.

【0062】(実施例5)実施例1,2に記載の本発明
の銅複合材料を放熱板として図9及び図10に示すIC
を搭載したプラスチックパッケージに適用した。図9は
放熱板内蔵型であり、図10は放熱板露出型である。
(Example 5) The copper composite material of the present invention described in Examples 1 and 2 was used as a radiator plate for the IC shown in FIGS.
Was applied to a plastic package equipped with. FIG. 9 shows a heat sink built-in type, and FIG. 10 shows a heat sink exposed type.

【0063】放熱板は、モールド樹脂の熱膨張係数を考
慮して、室温から300℃における熱膨張係数が9×1
-6〜14×10-6/℃の範囲となるように、Cu−2
0〜55体積%Cu2O の範囲内で組成を変えて作製
し、機械加工及びNiめっき処理を施して供した。
The heat radiation plate has a thermal expansion coefficient of 9 × 1 from room temperature to 300 ° C. in consideration of the thermal expansion coefficient of the mold resin.
Cu-2 so as to be in the range of 0 -6 to 14 × 10 -6 / ° C.
It was prepared by changing the composition within the range of 0 to 55% by volume Cu 2 O, and subjected to machining and Ni plating.

【0064】図9でパッケージ構造を説明する。リード
フレーム31は、絶縁性ホリイミドテープ32を介して
本発明の銅複合材料からなるNiめっきされた放熱板3
3と接着されている。IC34は放熱板33と半田にて
接合されている。また、Auワイヤ35でIC上のAl
電極とリードフレームが接続されている。これらは、リ
ードフレームの一部を除き、エポキシ樹脂,シリカ製フ
ィラー、および硬化剤を主成分とするモールド樹脂36
で封止されている。図10に示した放熱板露出型のパッ
ケージは、放熱板33がモールド樹脂の外部に露出して
いる点が図9と異なる。
FIG. 9 illustrates the package structure. The lead frame 31 is provided with a Ni-plated heat sink 3 made of the copper composite material of the present invention via an insulating polyimide tape 32.
3 is adhered. The IC 34 is joined to the heat sink 33 by soldering. Also, the Al wire on the IC is connected to the Au wire 35.
The electrode and the lead frame are connected. These are, except for a part of the lead frame, a molding resin 36 mainly composed of an epoxy resin, a silica filler, and a curing agent.
It is sealed with. The heatsink-exposed package shown in FIG. 10 differs from FIG. 9 in that the heatsink 33 is exposed outside the mold resin.

【0065】上記のようにして実装されたパッケージに
ついて、反りや放熱板とモールド樹脂との接合部分での
クラックの有無を観察した。その結果、モールド樹脂と
放熱板との熱膨張差が0.5×10-6/℃ 以下であれば
問題がなく、組成的にはCu−5〜40体積%Cu2
が熱伝導率も200W/m・Kと高く、好適であった。
With respect to the package mounted as described above, the presence or absence of warping and cracks at the joint between the heat sink and the mold resin was observed. As a result, if the difference in thermal expansion between the mold resin and the heat radiating plate is 0.5 × 10 −6 / ° C. or less, there is no problem, and the composition is Cu-5 to 40% by volume Cu 2 O.
However, the thermal conductivity was as high as 200 W / m · K, which was suitable.

【0066】(実施例6)図11及び図12は、実施例
1,2に記載の本発明の銅複合材料を放熱板として用
い、ICを搭載したセラミックスパッケージの断面図を
示す。まず、図11について説明する。IC41はポリ
イミド系樹脂にてNiめっきされた放熱板42に接合さ
れている。さらに、放熱板42とAl23製のパッケー
ジ43は半田により接合されている。パッケージにはC
uによる配線がなされ、かつ配線基板との接続用にピン
44が設けられている。IC上のAl電極とパッケージ
の配線とは、Alワイヤ45で接続されている。これら
を封止するために、コバール製のウエルドリング46を
パッケージにAgろうで接合し、さらにウエルドリング
とコバール製のリッド47をローラー電極を用いて溶接
した。図12は、図11のセラミックスパッケージに放
熱フィン48を接続したパッケージである。 (実施例7)図13及び図14は、TAB(Tape Autom
ated Bonding)技術を適用し、かつ実施例1,2に記載
の本発明の銅複合材料を放熱板に使用したパッケージに
ついて説明する。
(Embodiment 6) FIGS. 11 and 12 are sectional views of a ceramic package on which an IC is mounted using the copper composite material of the present invention described in Embodiments 1 and 2 as a heat sink. First, FIG. 11 will be described. The IC 41 is joined to a radiator plate 42 plated with Ni using a polyimide resin. Further, the heat sink 42 and the package 43 made of Al 2 O 3 are joined by solder. C in the package
u, and a pin 44 is provided for connection to a wiring board. The Al electrode on the IC and the wiring of the package are connected by an Al wire 45. To seal them, a weld ring 46 made of Kovar was joined to the package with Ag solder, and the weld ring and a lid 47 made of Kovar were welded using a roller electrode. FIG. 12 shows a package in which a radiation fin 48 is connected to the ceramic package of FIG. (Embodiment 7) FIGS. 13 and 14 show TAB (Tape Automated).
(ated bonding) technology and a package using the copper composite material of the present invention described in Examples 1 and 2 for a heat sink will be described.

【0067】まず、図13のパッケージについて説明す
る。IC51は熱伝導性樹脂52を介してNiめっきさ
れた本発明に係る放熱板53を接合されている。ICの
端子にはAuバンプ54が形成され、TAB55と接続
されており、さらにTABは薄膜配線56を経由してリ
ードフレーム57と接続されている。ICはシリコンゴ
ム58を挿んで、Al23製のセラミックス基板59,
フレーム60、およびシーリングガラス61で密封され
ている。
First, the package shown in FIG. 13 will be described. The IC 51 is joined to a heat-radiating plate 53 according to the present invention, which is plated with Ni, via a heat conductive resin 52. Au bumps 54 are formed on the terminals of the IC and are connected to the TAB 55. The TAB is connected to the lead frame 57 via the thin film wiring 56. The IC is formed by inserting a silicon rubber 58 into a ceramic substrate 59 made of Al 2 O 3 .
It is sealed with a frame 60 and a sealing glass 61.

【0068】図14は、樹脂で封止したパッケージであ
る。IC65は、Au−Si合金66により、Niめっ
きされた本発明に係る放熱板67と接合されており、さ
らに、熱伝導性樹脂68により銅接地板69及びNiめ
っきされた本発明に係る放熱板70と接続されている。
一方、ICの端子は、Auバンプ71でTAB72と接
続され、樹脂73にて封止されている。ここで、リード
フレーム57及び放熱板の一部は、封止樹脂の外部に露
出している。また、TABはエポキシ系Agペースト7
4で銅接地板に固定されている。
FIG. 14 shows a package sealed with a resin. The IC 65 is joined with the Ni-plated heat radiating plate 67 of the present invention by the Au-Si alloy 66, and further, the copper ground plate 69 and the Ni-plated heat radiating plate of the present invention are plated with the heat conductive resin 68. 70.
On the other hand, the terminals of the IC are connected to the TAB 72 by the Au bumps 71 and are sealed by the resin 73. Here, the lead frame 57 and a part of the heat sink are exposed outside the sealing resin. TAB is an epoxy-based Ag paste 7
4 is fixed to the copper ground plate.

【0069】(実施例8)図15は、実施例1,2に記
載の本発明の銅複合材料を放熱板に適用したMCMの実施
例を示す。放熱板83は焼結体又はそれを圧延した後に
所定の形状にプレス加工したものである。
(Embodiment 8) FIG. 15 shows an embodiment of an MCM in which the copper composite material of the present invention described in Embodiments 1 and 2 is applied to a heat sink. The radiator plate 83 is a sintered body or one obtained by rolling the sintered body and pressing it into a predetermined shape.

【0070】IC81はAuワイヤ82を用いて、Ni
めっきされた本発明に係る放熱板83の上に形成された
薄膜配線84に接続され、さらに、AuワイヤでAlN
製のパッケージ85上に形成されている配線に接続さ
れ、外部端子86として取り出されている。IC部は、
42合金製のリッド87とパッケージのWメタライズ層
の間にAu−Sn製のプリフォーム88を挿んで接合
し、密封されている。
The IC 81 uses an Au wire 82 to
The thin film wiring 84 formed on the plated heat sink 83 according to the present invention is connected to the thin film wiring 84, and further, the AlN is connected with an Au wire.
Are connected to the wiring formed on a package 85 made of the same and are taken out as external terminals 86. The IC section
A preform 88 made of Au-Sn is inserted between the lid 87 made of 42 alloy and the W metallized layer of the package to be joined and sealed.

【0071】(実施例9)図16は、本発明の複合材料
を電極板に使用した静電吸着装置の断面図である。
(Embodiment 9) FIG. 16 is a sectional view of an electrostatic chuck using the composite material of the present invention for an electrode plate.

【0072】本静電吸着装置は、図16に示すように、
真空処理室95内部の減圧雰囲気中で導体または半導体
からなる加工物90に加工を施すスパッタリング装置の
チャックとして使用可能である。本静電吸着装置の電極
94に直流電源装置91からの電圧(500V程度)を
印加すると、誘電体板92と加工物90との間に静電吸
引力が発生するため、誘電体板92の表面に加工物90
を吸着させることができる。本実施例に用いた電極板
は、実施例1〜5に記載の複合材料を用いた。
As shown in FIG.
It can be used as a chuck of a sputtering apparatus for processing a workpiece 90 made of a conductor or a semiconductor in a reduced-pressure atmosphere inside a vacuum processing chamber 95. When a voltage (approximately 500 V) from the DC power supply 91 is applied to the electrode 94 of the present electrostatic attraction device, an electrostatic attraction force is generated between the dielectric plate 92 and the workpiece 90, so that the dielectric plate 92 Workpiece 90 on the surface
Can be adsorbed. The composite material described in Examples 1 to 5 was used for the electrode plate used in this example.

【0073】さて、実際のスパッタリングに際しては、
本静電吸着装置に加工物90を装着した後、ガス排気口
97に連結された排気ポンプを駆動することによって、
真空処理室95の内部圧力が1×10-3Pa程度になる
まで真空排気する。その後、ガス導入口96に取り付け
られたバルブを開放することによって、真空処理室95
の内部に反応ガス(アルゴンガス等)を10SCCM程
度導入する。このときの真空処理室95の内部圧力は2
×10-2Pa程度である。
Now, in actual sputtering,
After attaching the workpiece 90 to the electrostatic chuck, the exhaust pump connected to the gas exhaust port 97 is driven,
Evacuation is performed until the internal pressure of the vacuum processing chamber 95 becomes about 1 × 10 −3 Pa. Thereafter, by opening a valve attached to the gas inlet 96, the vacuum processing chamber 95 is opened.
A reaction gas (argon gas or the like) is introduced at about 10 SCCM. At this time, the internal pressure of the vacuum processing chamber 95 is 2
It is about × 10 -2 Pa.

【0074】その後、本静電吸着装置の電極94の高周
波電源13から、約4kWの高周波電力(13.56MH
z)を供給することによって、本静電吸着装置の電極9
4と他の電極(不図示)との間にプラズマを生成させ
る。この場合の高周波印加電圧のVDC及びVPPは、
2kV及び4kVである。尚、本静電吸着装置の電極9
4と高周波電源93との間に挿入されているマッチング
ボックス98は、高周波電力がプラズマに効率的に供給
されるように真空処理室95側とのインピーダンス整合
をとるためのものである。
Thereafter, a high-frequency power of about 4 kW (13.56 MHz) is supplied from the high-frequency power supply 13 of the electrode 94 of the present electrostatic chuck.
z), the electrodes 9 of the electrostatic chuck
A plasma is generated between the electrode 4 and another electrode (not shown). The VDC and VPP of the high frequency applied voltage in this case are
2 kV and 4 kV. In addition, the electrode 9 of the present electrostatic suction device
A matching box 98 inserted between the power supply 4 and the high frequency power supply 93 is for impedance matching with the vacuum processing chamber 95 so that high frequency power is efficiently supplied to the plasma.

【0075】このスパッタリング装置を実際に使用した
結果、加工中に加工物90の温度は450℃程度にまで
達したが、本静電吸着装置の誘電体板92には、異物発
生の発生原因となる割れ等の発生は認められなかった。
このことは、本静電吸着装置の使用が、加工の信頼性の
向上に有用であることを意味する。
As a result of actually using this sputtering apparatus, the temperature of the workpiece 90 reached about 450 ° C. during the processing. No cracks were found.
This means that the use of the present electrostatic suction device is useful for improving the reliability of processing.

【0076】尚、スパッタリング装置の他、減圧雰囲気
で導体または半導体(例えば、シリコン基板)からなる
加工物に加工を施す加工装置(いわゆる、減圧中加工装
置)、例えば、化学的気相蒸着装置,物理的蒸着装置,
ミリング装置,エッチング装置,イオン注入装置等のチ
ャックとして本静電吸着装置を使用しても、加工の信頼
性の向上という同様な効果が達成されることはいうまで
もない。
In addition to the sputtering apparatus, a processing apparatus for processing a workpiece made of a conductor or a semiconductor (for example, a silicon substrate) in a reduced-pressure atmosphere (a so-called processing apparatus under reduced pressure), for example, a chemical vapor deposition apparatus, Physical vapor deposition equipment,
It goes without saying that the same effect of improving the processing reliability can be achieved by using the present electrostatic chucking device as a chuck for a milling device, an etching device, an ion implantation device and the like.

【0077】本実施例によれば、誘電体板と電極の熱膨
張を調節することが可能であり、その耐熱性を向上させ
ることができる。従って、本発明に係る静電吸着装置を
減圧中加工装置のチャックとして利用すれば、誘電体板
の割れ等に起因する異物の発生率を低減させることでき
る。また、電極板あるいは電極板の下部に加熱用のヒー
ターを組み込んだ場合でも、熱膨張率を調節することで
加工の信頼性の向上という同様な効果が達成される。
According to the present embodiment, the thermal expansion of the dielectric plate and the electrodes can be adjusted, and the heat resistance thereof can be improved. Therefore, if the electrostatic suction device according to the present invention is used as a chuck of a processing device under reduced pressure, it is possible to reduce the incidence of foreign matter due to cracks in the dielectric plate. Further, even when a heater for heating is incorporated in the electrode plate or a lower portion of the electrode plate, a similar effect of improving the reliability of processing can be achieved by adjusting the coefficient of thermal expansion.

【0078】[0078]

【発明の効果】本発明の複合材料は、低熱膨張で高熱伝
導性を有するとともに高い塑性加工性を有することか
ら、製造工程が短縮され大量生産が可能となる顕著な効
果を有する。
Since the composite material of the present invention has low thermal expansion and high thermal conductivity and high plastic workability, it has a remarkable effect of shortening the manufacturing process and enabling mass production.

【0079】また、本発明の複合材料は、特に高熱伝導
性を有するCu相と低熱膨張性のCu2O 相からなる混
合組織を有するために、両方の特性を兼ね備えている。
また、本発明の複合材料は、特に、Cu及びCu2O に
おいては両者の含有量を調整することにより、低熱膨張
係数で、高熱伝導率を得ることができる。本発明の用途
として、半導体装置に搭載される放熱板や静電吸着装置
の電極板として広い範囲にわたって適用が可能である。
Further, the composite material of the present invention has both properties because it has a mixed structure composed of a Cu phase having high thermal conductivity and a Cu 2 O phase having low thermal expansion.
In addition, the composite material of the present invention can obtain a high thermal conductivity with a low coefficient of thermal expansion by adjusting the contents of both Cu and Cu 2 O. The present invention can be applied over a wide range as a heat sink mounted on a semiconductor device or an electrode plate of an electrostatic attraction device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の圧延焼結装置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a rolling sintering apparatus of the present invention.

【図2】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールの
平面図。
FIG. 2 is a plan view of an IGBT module according to Embodiment 6 of the present invention.

【図3】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールの
断面図。
FIG. 3 is a sectional view of an IGBT module according to a sixth embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールの
製造工程の模式図。
FIG. 4 is a schematic view of a manufacturing process of an IGBT module according to Embodiment 6 of the present invention.

【図5】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールの
各工程でのベース反り量を示す線図。
FIG. 5 is a diagram showing the amount of base warpage in each step of the IGBT module according to Embodiment 6 of the present invention.

【図6】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールを
実装した電力変換装置の平面図及びその断面図。
FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view of a power converter in which an IGBT module according to a sixth embodiment of the present invention is mounted.

【図7】本発明の実施例6に係るIGBTモジュールを
実装した電力変換装置のモジュールの実装前の反り量。
FIG. 7 is a diagram showing the amount of warpage of a power converter in which an IGBT module according to a sixth embodiment of the present invention is mounted before mounting the module.

【図8】実装後における反り量を示す線図。FIG. 8 is a diagram showing the amount of warpage after mounting.

【図9】本発明の実施例7に係る放熱板内蔵型プラスチ
ックパッケージの断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a plastic package with a built-in heat sink according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例7に係る放熱板露出型プラス
チックパッケージの断面図。
FIG. 10 is a sectional view of a heatsink-exposed plastic package according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例8に係るセラミックスパッケ
ージの断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a ceramic package according to Example 8 of the present invention.

【図12】本発明の実施例8に係る放熱フィン付きセラ
ミックスパッケージの断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a ceramic package with heat radiation fins according to Embodiment 8 of the present invention.

【図13】本発明の実施例9に係る半導体装置の断面
図。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例9に係る半導体装置の断面
図。
FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例10に係るMCMの断面図。FIG. 15 is a sectional view of an MCM according to Embodiment 10 of the present invention.

【図16】本発明に係る静電吸着装置の断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view of the electrostatic suction device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…粉末容器、2…加熱ロール、3…電源、4…非接触
型温度測定器、5…ロール、6…チャンバー、7…粉
末、8…複合材料、31,57…リードフレーム、32
…絶縁性ホリイミドテープ、33,42,53,67,
70,83,109…放熱板、34,41,51,65,
81…IC、35,82…Auワイヤ、36…モールド
樹脂、43,85…パッケージ、44…ピン、45…A
lワイヤ、46…ウエルドリング、47,87…リッ
ド、48…放熱フィン、52,68…熱伝導性樹脂、5
4,71…Auバンプ、55,72…TAB、56,8
4…薄膜配線、58…シリコンゴム、59…セラミック
ス基板、60…フレーム、61…シーリングガラス、6
6…Au−Si合金、69…銅接地板、73…樹脂、7
4…エポキシ系Agペースト、86…外部端子、88…
プリフォーム、95…真空処理室、90…加工物、94
…電極、91…直流電源装置、92…誘電体板、97…
ガス排気口、96…ガス導入口、93…高周波電源、9
8…マッチングボックス、101…IGBT素子、10
2…ダイオード素子、103…AlN基板、104…エ
ミッタ配線、105…コレクタ配線、106,505…
ゲート配線、107…金属ワイヤ、108…抵抗素子、
110…エミッタ端子接続位置、111…エミッタセン
ス端子接続位置、112…コレクタ接続端子位置、113
…ゲート端子接続位置、114,115…ボルト穴、2
01,205,209…半田、202,203…銅箔、
204…AlN板、206…端子、207…ケース、2
08…ケースブロック、210…シリコーンゴム系接着
剤、211…蓋、212…シリコーンゲル、213…後
熱硬化型エポキシ樹脂、501…パワー半導体装置、5
02…コレクタ側配線、504…エミッタ側配線、50
6…エミッタ補助配線、507…コレクタ補助配線、5
08…負荷、509…電源電圧、511…Al製ヒート
シンク、510…放熱性グリース、512…締め付けボ
ルト、503…中間点配線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Powder container, 2 ... Heating roll, 3 ... Power supply, 4 ... Non-contact type temperature measuring device, 5 ... Roll, 6 ... Chamber, 7 ... Powder, 8 ... Composite material, 31, 57 ... Lead frame, 32
... insulating polyimide tape, 33, 42, 53, 67,
70, 83, 109 ... heat sink, 34, 41, 51, 65,
81: IC, 35, 82: Au wire, 36: Mold resin, 43, 85: Package, 44: Pin, 45: A
1 wire, 46 ... weld ring, 47, 87 ... lid, 48 ... radiation fins, 52, 68 ... thermal conductive resin, 5
4,71 ... Au bump, 55,72 ... TAB, 56,8
4: Thin film wiring, 58: Silicon rubber, 59: Ceramic substrate, 60: Frame, 61: Sealing glass, 6
6 ... Au-Si alloy, 69 ... Copper ground plate, 73 ... Resin, 7
4: Epoxy Ag paste, 86: external terminal, 88:
Preform, 95: vacuum processing chamber, 90: workpiece, 94
... electrodes, 91 ... DC power supply, 92 ... dielectric plate, 97 ...
Gas outlet, 96 ... Gas inlet, 93 ... High frequency power supply, 9
8 ... matching box, 101 ... IGBT element, 10
2: Diode element, 103: AlN substrate, 104: Emitter wiring, 105: Collector wiring, 106, 505 ...
Gate wiring, 107: metal wire, 108: resistance element,
110: emitter terminal connection position, 111: emitter sense terminal connection position, 112: collector connection terminal position, 113
... Gate terminal connection positions, 114, 115 ... bolt holes, 2
01, 205, 209: solder, 202, 203: copper foil,
204: AlN plate, 206: terminal, 207: case, 2
08: case block, 210: silicone rubber adhesive, 211: lid, 212: silicone gel, 213: post-thermosetting epoxy resin, 501: power semiconductor device, 5
02: collector side wiring, 504: emitter side wiring, 50
6: Emitter auxiliary wiring, 507: Collector auxiliary wiring, 5
08: load, 509: power supply voltage, 511: heat sink made of Al, 510: heat-dissipating grease, 512: fastening bolt, 503: midpoint wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 和孝 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 阿部 輝宜 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 青野 泰久 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 4K018 AA02 AA03 AA14 AB01 AC01 BA02 EA29 KA32 KA62 5F036 AA01 BB01 BB08 BD01 BD11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazutaka Okamoto 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Teruyoshi Abe 7, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki No. 1-1 Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yasuhisa Aono 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory F-term (reference) 4K018 AA02 AA03 AA14 AB01 AC01 BA02 EA29 KA32 KA62 5F036 AA01 BB01 BB08 BD01 BD11

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子は前記粒子全体の50%以下で複数の粒子
が互いに連なった複雑形状の塊となって分散しているこ
とを特徴とする複合材料。
1. A metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, which are plastically worked at the same time as sintering, wherein the compound particles are 50% or less of the whole particles and a plurality of particles are connected to each other. A composite material characterized by being dispersed as a mass of complicated shape.
【請求項2】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子は複数の粒子が互いに連なった複雑形状の
塊が100μm平方内に10個以下であり、残りの前記
化合物粒子は単独で存在して分散していることを特徴と
する複合材料。
2. A compound having a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, and plastically processed at the same time as sintering. Wherein the number of the compound particles is 10 or less, and the remaining compound particles are present alone and dispersed.
【請求項3】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子はヴィッカース硬さが300以下であるこ
とを特徴とする複合材料。
3. A composite comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, wherein the compound particles are plastically processed at the same time as sintering, and the compound particles have a Vickers hardness of 300 or less. material.
【請求項4】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、2
0℃から300℃における熱膨張係数が5×10-6〜1
7×10-6/℃、熱伝導率が270〜375W/m・K
であり、また導電率が60〜85%IACSであること
を特徴とする銅複合材料。
4. It has a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, and is plastically worked at the same time as sintering.
Coefficient of thermal expansion from 0 ° C to 300 ° C is 5 × 10 -6 to 1
7 × 10 -6 / ° C, thermal conductivity 270-375 W / m · K
And a conductivity of 60 to 85% IACS.
【請求項5】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子は10%以下で複数の粒子が互いに連なり
塊となって分散しており、前記塊は塑性加工によって伸
ばされた方向に延びていることを特徴とする複合材料。
5. A composite material comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, and subjected to plastic working at the same time as sintering. A composite material, wherein the composite material is dispersed, and the lump extends in a direction elongated by plastic working.
【請求項6】銅と酸化銅粒子とを有し、焼結と同時に塑
性加工され、前記酸化銅粒子は前記粒子の全体の10%
以下で複数の粒子が互いに連なった複雑形状の塊となっ
て分散していることを特徴とする複合材料。
6. Copper and copper oxide particles, which are plastically worked at the same time as sintering, said copper oxide particles being 10% of the total of said particles.
A composite material, wherein a plurality of particles are dispersed in the form of a complex shaped mass connected to each other below.
【請求項7】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子は前記粒子の全体の95%以上で複数の粒
子が互いに連なった複雑形状の塊となって分散している
ことを特徴とする複合材料。
7. A composite material comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, and subjected to plastic working at the same time as sintering. A composite material characterized by being dispersed as a series of complicated shaped blocks.
【請求項8】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有し、焼結と同時に塑性加工され、前
記化合物粒子は単独で存在する粒子の数が断面で100
μm平方内に100個以下であり、残りの前記化合物粒
子は複数の粒子が互いに連なった複雑形状の塊となって
分散していることを特徴とする複合材料。
8. A composite material comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, which is plastically processed at the same time as sintering.
A composite material, wherein the number of particles is 100 or less in a square of μm, and the remaining compound particles are dispersed as a complex-shaped mass in which a plurality of particles are connected to each other.
【請求項9】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい無
機化合物粒子とを有する複合材料において、前記化合物
粒子はヴィッカース硬さが300以下であることを特徴
とする複合材料。
9. A composite material comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, wherein the compound particles have a Vickers hardness of 300 or less.
【請求項10】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい
無機化合物粒子とを有し、前記化合物粒子は複数の粒子
が互いに連なり塊となって分散しており、前記塊は焼結
と同時に塑性加工され、加工方向に延びていることを特
徴とする複合材料。
10. A semiconductor device comprising: a metal; and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal, wherein the compound particles have a plurality of particles connected to each other and are dispersed in a lump, and the lump is formed simultaneously with sintering. A composite material which is plastically processed and extends in a processing direction.
【請求項11】銅と酸化銅粒子とを有し、焼結と同時に
塑性加工され、前記酸化銅粒子は断面の面積率で前記粒
子の全体の95%以上で、複数の粒子が互いに連なった
複雑形状の塊となって分散していることを特徴とする複
合材料。
11. Copper and copper oxide particles, which are plastically worked at the same time as sintering, wherein said copper oxide particles have a cross-sectional area ratio of 95% or more of the whole particles, and a plurality of particles are connected to each other. A composite material characterized by being dispersed as a complex shaped mass.
【請求項12】請求項1〜11のいずれかにおいて、室
温から300℃における熱膨張係数が5×10-6〜14
×10-6/℃及び熱伝導率が30〜325W/m・Kで
あることを特徴とする複合材料。
12. The method according to claim 1, wherein a coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C. is 5 × 10 −6 to 14
A composite material characterized by having a thermal conductivity of 30 to 325 W / m · K at × 10 -6 / ° C.
【請求項13】請求項1〜12のいずれかにおいて、第
一酸化銅(Cu2O)を20〜80体積%含む銅(Cu)
合金からなり、真密度に対して93%以上の密度を有す
ことを特徴とする複合材料。
13. Copper (Cu) according to any one of claims 1 to 12, containing 20 to 80% by volume of cuprous oxide (Cu 2 O).
A composite material comprising an alloy and having a density of 93% or more of the true density.
【請求項14】金属と該金属よりも熱膨張係数が小さい
無機化合物粒子を有する複合材料の製造方法において、
前記金属からなる粉末と無機化合物粉末とを含む混合粉
末を加熱されたロール間に供給し、焼結と同時に塑性加
工を行うことを特徴とする複合材料の製造方法。
14. A method for producing a composite material comprising a metal and inorganic compound particles having a smaller coefficient of thermal expansion than the metal,
A method of manufacturing a composite material, comprising supplying a mixed powder containing a powder of a metal and an inorganic compound powder between heated rolls and performing plastic working simultaneously with sintering.
【請求項15】請求項1〜12のいずれかに記載の複合
材料よりなることを特徴とする半導体装置用放熱板。
15. A heat sink for a semiconductor device comprising the composite material according to claim 1. Description:
【請求項16】請求項15において、表面にNiめっき
層を有することを特徴とする半導体装置用放熱板。
16. A heat sink for a semiconductor device according to claim 15, wherein the heat sink has a Ni plating layer on the surface.
【請求項17】放熱板上に搭載された絶縁基板及び該絶
縁基板上に搭載された半導体素子を有する半導体装置に
おいて、前記放熱板は請求項15又は16に記載の放熱
板よりなることを特徴とする半導体装置。
17. A semiconductor device having an insulating substrate mounted on a radiator plate and a semiconductor element mounted on the insulating substrate, wherein the radiator plate comprises the radiator plate according to claim 15. Semiconductor device.
【請求項18】放熱板上に搭載された半導体素子と、前
記放熱板に接続されたリードフレームと、該リードフレ
ームと半導体素子とを電気的に接続する金属ワイヤとを
備え、前記半導体素子を樹脂封止した半導体装置におい
て、前記放熱板は請求項15又は16に記載の放熱板よ
りなることを特徴とする半導体装置。
18. A semiconductor device, comprising: a semiconductor element mounted on a heat sink; a lead frame connected to the heat sink; and a metal wire for electrically connecting the lead frame and the semiconductor element. 17. A semiconductor device in a resin-sealed semiconductor device, wherein the heat radiating plate comprises the heat radiating plate according to claim 15 or 16.
【請求項19】放熱板上に搭載された半導体素子と、前
記放熱板に接続されたリードフレームと、該リードフレ
ームと半導体素子とを電気的に接続する金属ワイヤとを
備え、前記半導体素子を樹脂封止するとともに、前記放
熱板の少なくとも前記素子の接合面に対して反対の面側
が開放されている半導体装置において、前記放熱板は請
求項15又は16に記載の放熱板よりなることを特徴と
する半導体装置。
19. A semiconductor device comprising: a semiconductor element mounted on a heat sink; a lead frame connected to the heat sink; and a metal wire for electrically connecting the lead frame and the semiconductor element. 17. A semiconductor device which is resin-sealed and has at least a surface of the heat radiating plate opposite to the element bonding surface being open, wherein the heat radiating plate is made of the heat radiating plate according to claim 15 or 16. Semiconductor device.
【請求項20】放熱板上に搭載された半導体素子と、外
部配線接続用ピンを有し、中央部に前記素子を収納する
開放空間を有するセラミックス多層配線基板と、前記素
子と基板の端子とを電気的に接続する金属ワイヤとを備
え、前記素子を前記空間に設置するように前記放熱板と
前記基板とを接合するとともに前記基板をリッドによっ
て接合し前記素子を大気より遮断する半導体装置におい
て、前記放熱板は請求項15又は16に記載の放熱板よ
りなることを特徴とする半導体装置。
20. A ceramic multilayer wiring board having a semiconductor element mounted on a heat sink, an external wiring connecting pin, and an open space for accommodating the element in the center, and a terminal of the element and the substrate. A metal wire that electrically connects the heat sink and the substrate so as to place the element in the space, and joins the substrate with a lid to shield the element from the atmosphere. 17. A semiconductor device comprising the heat radiating plate according to claim 15 or 16.
【請求項21】放熱板上に搭載された半導体素子と、外
部配線接続用端子を有し、中央部に前記素子を収納する
凹部を有するセラミックス多層配線基板と、前記素子と
基板の端子とを電気的に接続する金属ワイヤとを備え、
前記素子を前記凹部に設置するように前記放熱板と前記
基板との凹部とを接合するとともに前記基板をリッドに
よって接合し前記素子を大気より遮断する半導体装置に
おいて、前記放熱板は請求項15又は16に記載の放熱
板よりなることを特徴とする半導体装置。
21. A ceramic multilayer wiring board having a semiconductor element mounted on a heat sink, a terminal for external wiring connection, and a concave portion for accommodating the element in the center, and a terminal of the element and the substrate. And a metal wire for electrical connection,
In a semiconductor device in which the heat sink and the recess of the substrate are joined so that the element is installed in the recess and the substrate is joined by a lid and the element is shielded from the atmosphere, the heat sink is the claim 15 or A semiconductor device comprising the heat sink according to claim 16.
【請求項22】放熱板上に熱伝導性樹脂によって接合さ
れた半導体素子と、セラミックス絶縁基板に接合された
リードフレームと、前記素子とリードフレームとを電気
的に接続するTABとを備え、前記放熱板と絶縁基板と
を接続し前記素子を大気より遮断するとともに前記素子
と絶縁基板との間に熱伝導性樹脂弾性体を介在させた半
導体素子において、前記放熱板は請求項15又は16に
記載の放熱板よりなることを特徴とする半導体装置。
22. A semiconductor device comprising: a semiconductor element joined to a heat sink by a thermally conductive resin; a lead frame joined to a ceramic insulating substrate; and a TAB for electrically connecting the element to the lead frame. In a semiconductor device in which a heat radiating plate and an insulating substrate are connected to block the element from the atmosphere and a heat conductive resin elastic body is interposed between the element and the insulating substrate, the heat radiating plate according to claim 15 or 16 A semiconductor device comprising the heat sink according to any one of the preceding claims.
【請求項23】第1の放熱板上に金属によって接合され
た半導体素子と、接地板が接合された第2の放熱板の前
記接地板上に前記第1の放熱板を搭載し、前記素子の端
子に電気的に接続したTABとを備え、前記素子を樹脂
封止した半導体素子において、前記放熱板は請求項15
又は16に記載の放熱板よりなることを特徴とする半導
体装置。
23. A semiconductor device joined by metal on a first radiator plate, and the first radiator plate is mounted on the ground plate of a second radiator plate joined to a ground plate, 16. A semiconductor device comprising: a TAB electrically connected to a terminal of
A semiconductor device comprising the heat radiating plate according to claim 16.
【請求項24】請求項1〜12のいずれかに記載の複合
材料よりなることを特徴とする静電吸着装置用誘電体
板。
24. A dielectric plate for an electrostatic attraction device, comprising a composite material according to any one of claims 1 to 12.
【請求項25】電極層に電圧を印加することにより前記
電極層上に接合された誘電体板と物体との間に静電吸引
力を生じさせて前記誘電体板の表面に前記物体を固定す
る静電吸着装置において、前記誘電体板は請求項24よ
りなることを特徴とする静電吸着装置。
25. An object is fixed to a surface of the dielectric plate by applying a voltage to the electrode layer to generate an electrostatic attraction force between the dielectric plate and the object bonded on the electrode layer. 25. An electrostatic attraction device according to claim 24, wherein said dielectric plate is made of claim 24.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017008337A (en) * 2015-06-16 2017-01-12 Jx金属株式会社 Composite material of copper or copper alloy and negative thermal expansion material and electronic apparatus provided with the composite material

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