JP2002299532A - Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 - Google Patents
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 支持部材にボルトなどの固定部材で締め付け
る際の外力の印加に対して構造体として十分な耐力を備
え信頼性に優れ、かつ製造時の不良率を大幅に低減させ
たＡｌ−ＳｉＣ系複合体を提供する。 【解決手段】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に
形成された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合
金からなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系
複合体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の外周部に固
定用穴を設け、固定用穴の周囲が実質的にアルミニウム
またはアルミニウム合金から形成されるとともに、Ａｌ
−ＳｉＣ系複合体の外周縁部まで連通していることを特
徴とする。
る際の外力の印加に対して構造体として十分な耐力を備
え信頼性に優れ、かつ製造時の不良率を大幅に低減させ
たＡｌ−ＳｉＣ系複合体を提供する。 【解決手段】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に
形成された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合
金からなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系
複合体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の外周部に固
定用穴を設け、固定用穴の周囲が実質的にアルミニウム
またはアルミニウム合金から形成されるとともに、Ａｌ
−ＳｉＣ系複合体の外周縁部まで連通していることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に炭化ケイ素
（ＳｉＣ）からなる多孔体に、アルミニウム（Ａｌ）を
主成分とする金属を含浸して形成したアルミニウムと炭
化ケイ素の複合体（Ａｌ−ＳｉＣ系複合体）に関する。
本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、低熱膨張、高熱伝導
特性を有し、放熱基板、ヒートシンク、パッケージなど
半導体装置に用いられる放熱部品に好適なものである。
（ＳｉＣ）からなる多孔体に、アルミニウム（Ａｌ）を
主成分とする金属を含浸して形成したアルミニウムと炭
化ケイ素の複合体（Ａｌ−ＳｉＣ系複合体）に関する。
本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、低熱膨張、高熱伝導
特性を有し、放熱基板、ヒートシンク、パッケージなど
半導体装置に用いられる放熱部品に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業機器の分野では、半導体スイ
ッチングデバイスを用いて大きな電力を最適な電力に効
率よく交換制御する大電力モジュール装置の開発が進ん
でいる。例えば、電動車輌用インバータとして高電圧、
大電流動作が可能なＩＧＢＴモジュールがある。このよ
うな大電力モジュール化に伴い、半導体チップから発生
する熱も増大している。半導体チップは熱に弱く、発熱
が大きくなれば半導体回路の誤動作や破壊を招くことに
なる。そこで、半導体チップなど電子部品を搭載するた
めの回路基板の裏面にヒートシンクなどの放熱部品を設
けて、放熱部品を介して半導体チップから発生した熱を
外部に発散させ、半導体回路の動作を安定にすることが
行われている。電子部品を搭載するための回路基板とし
ては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミッ
クス基板が主に用いられている。
ッチングデバイスを用いて大きな電力を最適な電力に効
率よく交換制御する大電力モジュール装置の開発が進ん
でいる。例えば、電動車輌用インバータとして高電圧、
大電流動作が可能なＩＧＢＴモジュールがある。このよ
うな大電力モジュール化に伴い、半導体チップから発生
する熱も増大している。半導体チップは熱に弱く、発熱
が大きくなれば半導体回路の誤動作や破壊を招くことに
なる。そこで、半導体チップなど電子部品を搭載するた
めの回路基板の裏面にヒートシンクなどの放熱部品を設
けて、放熱部品を介して半導体チップから発生した熱を
外部に発散させ、半導体回路の動作を安定にすることが
行われている。電子部品を搭載するための回路基板とし
ては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミッ
クス基板が主に用いられている。
【０００３】従来の放熱部品用材料として、銅、モリブ
デン、タングステンなどがある。モリブデンやタングス
テンからなる放熱部品は高価であり、また金属の比重が
大きいため放熱部品の重量が重くなり、放熱部品の軽量
化が望まれる用途には好ましくない。
デン、タングステンなどがある。モリブデンやタングス
テンからなる放熱部品は高価であり、また金属の比重が
大きいため放熱部品の重量が重くなり、放熱部品の軽量
化が望まれる用途には好ましくない。
【０００４】また、銅からなる放熱部品は、放熱部品と
接合されるセラミックス基板との熱膨張係数の差が大き
いので、放熱部品とセラミックス基板との加熱接合時
や、使用中の熱サイクルにより、はんだ層の破壊、熱流
路の遮断、セラミックス基板の割れを生じやすい。つま
り、放熱部品とセラミックス基板とは、はんだによりろ
う付けされており、ろう材の融点以上に加熱した後、室
温まで冷却される。その際、ろう材の凝固点で互いに固
定され、その後は固定されたまま放熱部品とセラミック
ス基板がそれぞれ固有の熱膨張係数に従って収縮し、互
いの接合部に熱応力および熱歪みが残留するとともに反
りなどの変形を生じる。そして、モジュール装置の使用
時に熱ストレスが繰り返し与えられ、残留熱応力および
熱歪みに重畳されると、はんだ層の疲労破壊による熱流
路の遮断と、機械的に脆い性質を持つセラミックス基板
の割れを生じる。
接合されるセラミックス基板との熱膨張係数の差が大き
いので、放熱部品とセラミックス基板との加熱接合時
や、使用中の熱サイクルにより、はんだ層の破壊、熱流
路の遮断、セラミックス基板の割れを生じやすい。つま
り、放熱部品とセラミックス基板とは、はんだによりろ
う付けされており、ろう材の融点以上に加熱した後、室
温まで冷却される。その際、ろう材の凝固点で互いに固
定され、その後は固定されたまま放熱部品とセラミック
ス基板がそれぞれ固有の熱膨張係数に従って収縮し、互
いの接合部に熱応力および熱歪みが残留するとともに反
りなどの変形を生じる。そして、モジュール装置の使用
時に熱ストレスが繰り返し与えられ、残留熱応力および
熱歪みに重畳されると、はんだ層の疲労破壊による熱流
路の遮断と、機械的に脆い性質を持つセラミックス基板
の割れを生じる。
【０００５】銅などの従来材に替わる放熱部品用材料と
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金中に炭化ケ
イ素を分散させた低熱膨張・高熱伝導特性を有するＡｌ
−ＳｉＣ系複合体が注目されている（特公平７−２６１
７４号、特開昭６４−８３６３４号等参照）。Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の製法としては、炭化ケイ素粉末あるいは
炭化ケイ素繊維で形成された多孔体（プリフォーム）を
用い、この多孔体を型内の空間に配置し、アルミニウム
インゴットを接触させて、窒素雰囲気中で加圧もしくは
非加圧で加熱溶融したアルミニウムを型内の空間に流し
込むことによって、炭化ケイ素の多孔体に含浸させ、冷
却して作製する溶融金属含浸法などがある。この製造方
法によれば、炭化ケイ素の含有量を２０〜９０体積％の
範囲で選択できる。また、炭化ケイ素多孔体の形状の自
由度が高く、複雑な形状の製品をネットシェイプ成形で
きる利点を有する。
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金中に炭化ケ
イ素を分散させた低熱膨張・高熱伝導特性を有するＡｌ
−ＳｉＣ系複合体が注目されている（特公平７−２６１
７４号、特開昭６４−８３６３４号等参照）。Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の製法としては、炭化ケイ素粉末あるいは
炭化ケイ素繊維で形成された多孔体（プリフォーム）を
用い、この多孔体を型内の空間に配置し、アルミニウム
インゴットを接触させて、窒素雰囲気中で加圧もしくは
非加圧で加熱溶融したアルミニウムを型内の空間に流し
込むことによって、炭化ケイ素の多孔体に含浸させ、冷
却して作製する溶融金属含浸法などがある。この製造方
法によれば、炭化ケイ素の含有量を２０〜９０体積％の
範囲で選択できる。また、炭化ケイ素多孔体の形状の自
由度が高く、複雑な形状の製品をネットシェイプ成形で
きる利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】板状の放熱部品を半導
体モジュール装置に組立てる場合、放熱部品に固定用穴
を数箇所設け、固定用穴にボルト、ワッシャなどの固定
部材を装着し、モジュール装置を構成するヒートシンク
などの支持部材に放熱部品を固定することが一般に行わ
れる。その際、固定部材の締め付けにより、放熱部品の
固定用穴の周辺部に多大な締付け応力が負荷される。従
来材料の銅、モリブデン、タングステンなどの金属単体
からなる放熱部品に固定用穴を設ける場合、これらの放
熱部品は全体にわたって十分な強度を有するので、固定
部材の締め付け応力に対する強度的な対処を余り考慮し
なくても比較的容易に設計できる。
体モジュール装置に組立てる場合、放熱部品に固定用穴
を数箇所設け、固定用穴にボルト、ワッシャなどの固定
部材を装着し、モジュール装置を構成するヒートシンク
などの支持部材に放熱部品を固定することが一般に行わ
れる。その際、固定部材の締め付けにより、放熱部品の
固定用穴の周辺部に多大な締付け応力が負荷される。従
来材料の銅、モリブデン、タングステンなどの金属単体
からなる放熱部品に固定用穴を設ける場合、これらの放
熱部品は全体にわたって十分な強度を有するので、固定
部材の締め付け応力に対する強度的な対処を余り考慮し
なくても比較的容易に設計できる。
【０００７】一方、本発明に係るＡｌ−ＳｉＣ系複合体
は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主
成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合
本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された
実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
アルミニウム被覆層から構成されている。本発明に係る
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放熱部品に固定用穴を設
ける場合、固定用穴の内周面にアルミニウム被覆層を形
成させる。そこで、多くの固定用穴は放熱部品の外周縁
部近傍に設けられるため、特にコーナー端部などに位置
するＡｌ−ＳｉＣ複合本体部の面積（幅）は僅かなもの
となる。このため、特にコーナー端部などに位置するＡ
ｌ−ＳｉＣ複合本体部にはクラック、炭化ケイ素粒子の
未充填などの不具合が発生しやすいという問題があり、
炭化ケイ素の多孔体作製時の不良率を上げる要因となっ
ている。
は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主
成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合
本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された
実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる
アルミニウム被覆層から構成されている。本発明に係る
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放熱部品に固定用穴を設
ける場合、固定用穴の内周面にアルミニウム被覆層を形
成させる。そこで、多くの固定用穴は放熱部品の外周縁
部近傍に設けられるため、特にコーナー端部などに位置
するＡｌ−ＳｉＣ複合本体部の面積（幅）は僅かなもの
となる。このため、特にコーナー端部などに位置するＡ
ｌ−ＳｉＣ複合本体部にはクラック、炭化ケイ素粒子の
未充填などの不具合が発生しやすいという問題があり、
炭化ケイ素の多孔体作製時の不良率を上げる要因となっ
ている。
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
であって、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部にクラック、炭化ケ
イ素粒子の未充填などの不具合がなく、ヒートシンクな
どの支持部材にボルトなどの固定部材で締め付ける際の
外力の印加に対して構造体として十分な耐力を備え信頼
性に優れるＡｌ−ＳｉＣ系複合体であって、そのＡｌ−
ＳｉＣ系複合体を用いた放熱部品および半導体モジュー
ル装置を提供することを目的とする。
であって、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部にクラック、炭化ケ
イ素粒子の未充填などの不具合がなく、ヒートシンクな
どの支持部材にボルトなどの固定部材で締め付ける際の
外力の印加に対して構造体として十分な耐力を備え信頼
性に優れるＡｌ−ＳｉＣ系複合体であって、そのＡｌ−
ＳｉＣ系複合体を用いた放熱部品および半導体モジュー
ル装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ−ＳｉＣ系
複合体は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウ
ムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成
された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系複合
体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の外周部に固定用
穴を設け、固定用穴の周囲が実質的にアルミニウムまた
はアルミニウム合金から形成されるとともに、Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の外周縁部まで連通していることを特徴と
する。
複合体は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウ
ムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成
された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系複合
体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の外周部に固定用
穴を設け、固定用穴の周囲が実質的にアルミニウムまた
はアルミニウム合金から形成されるとともに、Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の外周縁部まで連通していることを特徴と
する。
【００１０】また、本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、
主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主成分
とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合本体
部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された実質
的にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアル
ミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系複合体であっ
て、該Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の外郭に固定用穴を設け
るためのぬすみ部を有することを特徴とする。
主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主成分
とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合本体
部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された実質
的にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアル
ミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系複合体であっ
て、該Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の外郭に固定用穴を設け
るためのぬすみ部を有することを特徴とする。
【００１１】また本発明は、前記本発明のＡｌ−ＳｉＣ
系複合体からなる放熱部品である。さらに、前記本発明
のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放熱部品を具備する半
導体モジュール装置である。
系複合体からなる放熱部品である。さらに、前記本発明
のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放熱部品を具備する半
導体モジュール装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２は、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に
係る比較例であり、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に設けた固定
用穴形状部を含む一般的な放熱部品を具備する半導体モ
ジュール装置の平面図を示す。図２において、Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体からなる板状の放熱部品１は、主に炭化ケ
イ素からなる多孔体にアルミニウムを主成分とする金属
を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２と、Ａ
ｌ−ＳｉＣ複合本体部２の表面に形成された実質的にア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウ
ム被覆層を有する。アルミニウム被覆層は後述する固定
用穴６の内周面のみならず、放熱部品１の外周縁部８、
さらにＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の表面全体にわたって
形成される。半導体基板９は、放熱部品１にはんだ付け
等により接合されている。
係る比較例であり、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に設けた固定
用穴形状部を含む一般的な放熱部品を具備する半導体モ
ジュール装置の平面図を示す。図２において、Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体からなる板状の放熱部品１は、主に炭化ケ
イ素からなる多孔体にアルミニウムを主成分とする金属
を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２と、Ａ
ｌ−ＳｉＣ複合本体部２の表面に形成された実質的にア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウ
ム被覆層を有する。アルミニウム被覆層は後述する固定
用穴６の内周面のみならず、放熱部品１の外周縁部８、
さらにＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の表面全体にわたって
形成される。半導体基板９は、放熱部品１にはんだ付け
等により接合されている。
【００１３】放熱部品１を固定するための固定用穴６を
放熱部品１の外周部に数箇所設ける。固定用穴６の内周
面には所定の厚みのアルミニウム被覆層３を形成させ
る。７は固定用穴６部に形成される、Ａｌ−ＳｉＣ複合
本体部２とアルミニウム被覆層３との境界部である。そ
れぞれの固定用穴６にボルトなどの固定部材４を装着し
て締め付けることにより、モジュール装置を構成するヒ
ートシンクなどの支持部材５に放熱部品１を固定する。
放熱部品１の外周部に数箇所設ける。固定用穴６の内周
面には所定の厚みのアルミニウム被覆層３を形成させ
る。７は固定用穴６部に形成される、Ａｌ−ＳｉＣ複合
本体部２とアルミニウム被覆層３との境界部である。そ
れぞれの固定用穴６にボルトなどの固定部材４を装着し
て締め付けることにより、モジュール装置を構成するヒ
ートシンクなどの支持部材５に放熱部品１を固定する。
【００１４】図２に示す比較例のＡｌ−ＳｉＣ系複合体
の場合、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部
８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の部分１０の幅
が狭く、この部分１０の面積が僅かとなり、Ａｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２を作製する際にこの部分１０にクラッ
ク、炭化ケイ素粒子の未充填などの不具合が発生しやす
い。
の場合、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部
８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の部分１０の幅
が狭く、この部分１０の面積が僅かとなり、Ａｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２を作製する際にこの部分１０にクラッ
ク、炭化ケイ素粒子の未充填などの不具合が発生しやす
い。
【００１５】図１は、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に係る本発
明例であり、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に設けた固定用穴形
状部を含む一般的な放熱部品を具備する半導体モジュー
ル装置の平面図を示す。図１は本発明の最も特徴とする
ところを除いて図２と同様の構成である。
明例であり、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体に設けた固定用穴形
状部を含む一般的な放熱部品を具備する半導体モジュー
ル装置の平面図を示す。図１は本発明の最も特徴とする
ところを除いて図２と同様の構成である。
【００１６】図１において、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体から
なる板状の放熱部品１は、主に炭化ケイ素からなる多孔
体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸して形成さ
れたＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本
体部２の表面に形成された実質的にアルミニウムまたは
アルミニウム合金からなるアルミニウム被覆層を有す
る。アルミニウム被覆層は後述する固定用穴６の外周の
みならず、放熱部品１の外周縁部８、さらにＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２の表面全体にわたって形成される。半導
体基板９は、放熱部品１にはんだ付け等により接合され
ている。
なる板状の放熱部品１は、主に炭化ケイ素からなる多孔
体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸して形成さ
れたＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本
体部２の表面に形成された実質的にアルミニウムまたは
アルミニウム合金からなるアルミニウム被覆層を有す
る。アルミニウム被覆層は後述する固定用穴６の外周の
みならず、放熱部品１の外周縁部８、さらにＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２の表面全体にわたって形成される。半導
体基板９は、放熱部品１にはんだ付け等により接合され
ている。
【００１７】放熱部品１を固定するための固定用穴６を
放熱部品１の外周部に数箇所設ける。図１の場合、固定
用穴６を６個設けた。それぞれの固定用穴６にボルトな
どの固定部材４を装着して締め付けることにより、モジ
ュール装置を構成するヒートシンクなどの支持部材５に
放熱部品１を固定する。
放熱部品１の外周部に数箇所設ける。図１の場合、固定
用穴６を６個設けた。それぞれの固定用穴６にボルトな
どの固定部材４を装着して締め付けることにより、モジ
ュール装置を構成するヒートシンクなどの支持部材５に
放熱部品１を固定する。
【００１８】図１に示す本発明例のＡｌ−ＳｉＣ系複合
体の場合、比較例で存在した固定用穴６より外周側の放
熱部品１の外周縁部８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体
部２を省略し、固定用穴６から近傍の外周縁部８にわた
るまで、実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金
で形成させた。すなわち、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部２の
外郭形状は、比較例では略長方形としたが、本発明例で
は固定用穴６が後で位置するところにあらかじめぬすみ
部１１を入れた形状とした。このように構成することに
より、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部８
までにはＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の幅の狭い部分が無
くなり、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部
８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２のクラック、炭
化ケイ素粒子の未充填などの不具合が発生するという従
来の問題を未然に防止できる。
体の場合、比較例で存在した固定用穴６より外周側の放
熱部品１の外周縁部８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体
部２を省略し、固定用穴６から近傍の外周縁部８にわた
るまで、実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合金
で形成させた。すなわち、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部２の
外郭形状は、比較例では略長方形としたが、本発明例で
は固定用穴６が後で位置するところにあらかじめぬすみ
部１１を入れた形状とした。このように構成することに
より、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部８
までにはＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の幅の狭い部分が無
くなり、固定用穴６より外周側の放熱部品１の外周縁部
８までにあるＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２のクラック、炭
化ケイ素粒子の未充填などの不具合が発生するという従
来の問題を未然に防止できる。
【００１９】
【実施例】平均粒径６０μｍ、純度９８％以上の炭化ケ
イ素粉末に結合剤、保形剤の溶媒を加え、これを攪拌機
で混合して炭化ケイ素のスラリーを得た。このスラリー
を所望の形状の金型に注入して成形後、冷却して脱型し
た。これを乾燥して炭化ケイ素の多孔体を作製した。
イ素粉末に結合剤、保形剤の溶媒を加え、これを攪拌機
で混合して炭化ケイ素のスラリーを得た。このスラリー
を所望の形状の金型に注入して成形後、冷却して脱型し
た。これを乾燥して炭化ケイ素の多孔体を作製した。
【００２０】表１は、数種類作製した炭化ケイ素の多孔
体を評価した結果を示す。表１において、「固定用穴
径」は、加工等によって最終的に仕上げられる固定用穴
６の直径を表わす。比較例における固定用穴は、炭化ケ
イ素の多孔体の作製時に予め設けられる。本発明例にお
ける固定用穴は、本発明の特徴から判るように炭化ケイ
素の多孔体の作製時には存在しない。「穴と最外周部間
の距離」は、固定用穴６の外径部端と最外周部８間の最
短距離であり、比較例の場合、固定用穴６より外周側に
位置するＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の部分１０の幅を表
わす。「クラック」は、炭化ケイ素の多孔体作製時のク
ラック発生率を表わす。「未充填」は、炭化ケイ素の多
孔体作製時の炭化ケイ素粒子の充填の不足が発生した率
を表わす。「不良率」は、クラックおよび未充填の発生
率の合計を表わす。
体を評価した結果を示す。表１において、「固定用穴
径」は、加工等によって最終的に仕上げられる固定用穴
６の直径を表わす。比較例における固定用穴は、炭化ケ
イ素の多孔体の作製時に予め設けられる。本発明例にお
ける固定用穴は、本発明の特徴から判るように炭化ケイ
素の多孔体の作製時には存在しない。「穴と最外周部間
の距離」は、固定用穴６の外径部端と最外周部８間の最
短距離であり、比較例の場合、固定用穴６より外周側に
位置するＡｌ−ＳｉＣ複合本体部２の部分１０の幅を表
わす。「クラック」は、炭化ケイ素の多孔体作製時のク
ラック発生率を表わす。「未充填」は、炭化ケイ素の多
孔体作製時の炭化ケイ素粒子の充填の不足が発生した率
を表わす。「不良率」は、クラックおよび未充填の発生
率の合計を表わす。
【００２１】 表１ 固定用穴径 穴と最外周部間の距離 クラック 未充填 不良率 （ｍｍ） （ｍｍ） （％） （％） （％） 本発明例１ （７） − ０ ０ ０ 比較例１ ７ ３．０ ２５ ２０ ４５ 比較例２ ７ ５．０ ２０ １５ ３５ 比較例３ ７ ７．０ ５ ５ １０
【００２２】表１から、本発明のＡｌ−ＳｉＣ複合体形
状にすることにより不良率が大幅に低減されることが確
認できた。
状にすることにより不良率が大幅に低減されることが確
認できた。
【００２３】ついで、炭化ケイ素の多孔体と型の内壁と
の間に所定の隙間を確保した状態で、本発明の炭化ケイ
素の多孔体を型内に装入した。そして、炭化ケイ素の多
孔体を装入した型内に加熱溶融したアルミニウム合金を
圧入し含浸させた。含浸完了、冷却後、型を解体し、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体からなる板状の放熱部品を作製し
た。
の間に所定の隙間を確保した状態で、本発明の炭化ケイ
素の多孔体を型内に装入した。そして、炭化ケイ素の多
孔体を装入した型内に加熱溶融したアルミニウム合金を
圧入し含浸させた。含浸完了、冷却後、型を解体し、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体からなる板状の放熱部品を作製し
た。
【００２４】このＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる板状の
放熱部品を厚み２０ｍｍのアルミニウム製のＩＧＢＴモ
ジュール装置を構成する支持部材に固定部材を介して締
め付けた。そして、本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体を用
いて次の評価した。
放熱部品を厚み２０ｍｍのアルミニウム製のＩＧＢＴモ
ジュール装置を構成する支持部材に固定部材を介して締
め付けた。そして、本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体を用
いて次の評価した。
【００２５】表２に示すように締め付けトルクを設定
し、破壊するまでトルクレンチで締め付けていき、破壊
発生トルクと破壊の起点箇所を比較した。なお、放熱部
品を破壊させ易くするため、放熱部品と支持部材の間に
厚み０．２ｍｍのシム板を挟んだ。また、表２におい
て、「破壊トルク」は破壊が発生した時点のトルクを示
す。「破壊起点」箇所中の「複合本体部」はＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２から破壊したことを示す。
し、破壊するまでトルクレンチで締め付けていき、破壊
発生トルクと破壊の起点箇所を比較した。なお、放熱部
品を破壊させ易くするため、放熱部品と支持部材の間に
厚み０．２ｍｍのシム板を挟んだ。また、表２におい
て、「破壊トルク」は破壊が発生した時点のトルクを示
す。「破壊起点」箇所中の「複合本体部」はＡｌ−Ｓｉ
Ｃ複合本体部２から破壊したことを示す。
【００２６】
【００２７】表２から、本発明例のＡｌ−ＳｉＣ複合体
は、比較例の構造でクラック、未充填のない良品（参考
例１）と同様、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部２から破壊して
構造体として十分な耐力が得られていることが確認でき
た。
は、比較例の構造でクラック、未充填のない良品（参考
例１）と同様、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部２から破壊して
構造体として十分な耐力が得られていることが確認でき
た。
【００２８】
【発明の効果】本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体によれ
ば、固定用穴形状部から外周に対して実質的にアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成されるため、この部
分にはクラック、未充填などの不具合が発生せず、炭化
ケイ素の多孔体作製時の不良率を低減することができ、
ヒートシンクなどの支持部材にボルトなどの固定部材で
締め付ける際の外力の印加に対して構造体として十分な
耐力を備え信頼性に優れる。
ば、固定用穴形状部から外周に対して実質的にアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で形成されるため、この部
分にはクラック、未充填などの不具合が発生せず、炭化
ケイ素の多孔体作製時の不良率を低減することができ、
ヒートシンクなどの支持部材にボルトなどの固定部材で
締め付ける際の外力の印加に対して構造体として十分な
耐力を備え信頼性に優れる。
【図１】本発明例のＡｌ−ＳｉＣ系複合体および半導体
モジュール装置の平面図を示す。
モジュール装置の平面図を示す。
【図２】比較例のＡｌ−ＳｉＣ系複合体および半導体モ
ジュール装置の平面図を示す。
ジュール装置の平面図を示す。
【符号の説明】 １ 放熱部品、 ２ Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部、 ３
アルミニウム被覆層、４ 固定部材、 ５ 支持部材、
６ 固定用穴、 ７ 境界部、８ Ａｌ−ＳｉＣ系複
合体の外周縁部、 ９ 半導体基板、１０ 固定用穴よ
り外側のＡｌ−ＳｉＣ複合本体部の狭い幅の部分、１１
ぬすみ部
アルミニウム被覆層、４ 固定部材、 ５ 支持部材、
６ 固定用穴、 ７ 境界部、８ Ａｌ−ＳｉＣ系複
合体の外周縁部、 ９ 半導体基板、１０ 固定用穴よ
り外側のＡｌ−ＳｉＣ複合本体部の狭い幅の部分、１１
ぬすみ部
Claims (4)
- 【請求項１】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に
形成された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合
金からなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系
複合体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の外周部に固
定用穴を設け、固定用穴の周囲が実質的にアルミニウム
またはアルミニウム合金から形成されるとともに、Ａｌ
−ＳｉＣ系複合体の外周縁部まで連通していることを特
徴とするＡｌ−ＳｉＣ系複合体。 - 【請求項２】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ複合本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に
形成された実質的にアルミニウムまたはアルミニウム合
金からなるアルミニウム被覆層を有するＡｌ−ＳｉＣ系
複合体であって、該Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の外郭に固
定用穴を設けるためのぬすみ部を有することを特徴とす
るＡｌ−ＳｉＣ系複合体。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のＡｌ−ＳｉＣ
系複合体からなることを特徴とする放熱部品。 - 【請求項４】 請求項４に記載の放熱部品を具備するこ
とを特徴とする半導体モジュール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102799A JP2002299532A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001102799A JP2002299532A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299532A true JP2002299532A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18955948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001102799A Pending JP2002299532A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002299532A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009098865A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | A.L.M.T. Corp. | ヒートスプレッダおよびその製造方法 |
| WO2017092627A1 (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 比亚迪股份有限公司 | 用于igbt模组的散热模组 |
| WO2020110824A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| WO2023058597A1 (ja) | 2021-10-06 | 2023-04-13 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| WO2024014211A1 (ja) * | 2022-07-13 | 2024-01-18 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-04-02 JP JP2001102799A patent/JP2002299532A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009098865A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | A.L.M.T. Corp. | ヒートスプレッダおよびその製造方法 |
| WO2017092627A1 (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 比亚迪股份有限公司 | 用于igbt模组的散热模组 |
| WO2020110824A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| JPWO2020110824A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2021-10-21 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| JP6996008B2 (ja) | 2018-11-29 | 2022-01-17 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| TWI819148B (zh) * | 2018-11-29 | 2023-10-21 | 日商電化股份有限公司 | 放熱構件 |
| US11903168B2 (en) | 2018-11-29 | 2024-02-13 | Denka Company Limited | Heat dissipation member |
| WO2023058597A1 (ja) | 2021-10-06 | 2023-04-13 | デンカ株式会社 | 放熱部材 |
| WO2024014211A1 (ja) * | 2022-07-13 | 2024-01-18 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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