JP2003188324A - Heat dissipating base material, method of manufacturing the same, and semiconductor device containing the same - Google Patents

Heat dissipating base material, method of manufacturing the same, and semiconductor device containing the same

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JP2003188324A
JP2003188324A JP2001387630A JP2001387630A JP2003188324A JP 2003188324 A JP2003188324 A JP 2003188324A JP 2001387630 A JP2001387630 A JP 2001387630A JP 2001387630 A JP2001387630 A JP 2001387630A JP 2003188324 A JP2003188324 A JP 2003188324A
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JP
Japan
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base material
rod
heat dissipation
powder
semiconductor device
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JP2001387630A
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Japanese (ja)
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Takefumi Ito
武文 伊藤
Takuo Ozawa
拓生 小澤
Toshio Umemura
敏夫 梅村
Hiroyuki Teramoto
浩行 寺本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat dissipating base material which is more superior in thermal conductivity than its mother material. <P>SOLUTION: This heat dissipating base material is mounted with a semiconductor device to cool it down. The dissipating base material is provided with a first and a second surface which are nearly parallel with each other. The dissipating base material is composed of a mother material 1 where a semiconductor device is mounted on the first surface and rods 2 which have higher thermal conductivity than the mother material 1 and are implanted upright and fixed on the second surface of the mother material 1. The rods 2 are partially exposed to the air. The base material 1 is formed of copper or copper alloy. The rods 2 are formed of carbon fiber-reinforced carbon composite material, carbon-based metal composite material, carbon fiber/metal composite material containing carbon fiber-reinforced metal, or high thermal conductivity metal material. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、放熱基材及びその
製造方法に関し、特に、母材材料の特性を超える良好な
熱伝導特性を有する放熱基材と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 heat dissipating base material and a method for manufacturing the same, and more particularly to a heat dissipating base material having good heat conduction characteristics exceeding those of a base material and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、特開平10−150124号
公報に記載された、全体が500で表された半導体装置
の断面図である。半導体装置500は、金属層520と
複合層530とを有する放熱基材510を含む。金属層
520は、高熱伝導性の金属母材(金属母材)501の
みからなる。一方、複合層530は、高熱伝導性の金属
母材501と、金属母材501中に分散させた低熱膨張
性の繊維状又は粒子状の分散材502からなる。金属層
520と複合層530は、ともに金属母材501を含
み、両者は連続した構造となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-150124, which is generally denoted by 500. The semiconductor device 500 includes a heat dissipation base 510 having a metal layer 520 and a composite layer 530. The metal layer 520 is composed only of a metal base material (metal base material) 501 having high thermal conductivity. On the other hand, the composite layer 530 is composed of a metal base material 501 having high thermal conductivity and a fibrous or particulate dispersion material 502 having low thermal expansion dispersed in the metal base material 501. The metal layer 520 and the composite layer 530 both include the metal base material 501, and both have a continuous structure.

【0003】複合層530の上に金属皮膜503が設け
られている。金属皮膜503の上には、半田層504を
介して、発熱半導体デバイス506を載置した低膨張性
基板505が固定されている。これにより、半導体デバ
イス506で発生した熱は、半田層504と金属皮膜5
03を介して複合層530及び金属層520に伝えら
れ、外部に放熱される。
A metal coating 503 is provided on the composite layer 530. A low expansion substrate 505 on which a heat generating semiconductor device 506 is mounted is fixed on the metal film 503 via a solder layer 504. As a result, the heat generated in the semiconductor device 506 is applied to the solder layer 504 and the metal film 5.
It is transmitted to the composite layer 530 and the metal layer 520 via 03 and is radiated to the outside.

【0004】一方、焼結法を利用した銅と炭素繊維の複
合材の製造方法として、特開昭57−143455号公
報には母材金属粉末よりも低い融点の金属粉末を加熱炉
中で圧力を加え仮焼結後、本焼結を行う方法が開示され
ている。また、特開昭57−185942号公報では、
銅めっきを施した炭素繊維を焼結する方法が開示されて
いる。
On the other hand, as a method for producing a composite material of copper and carbon fibers using a sintering method, Japanese Patent Laid-Open No. 143455/1982 discloses that metal powder having a melting point lower than that of the base metal powder is pressed in a heating furnace. A method of performing main sintering after the addition of calcination is disclosed. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 57-185942,
A method of sintering copper-plated carbon fibers is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放熱基
材510は、金属母材501中の一部に、繊維状又は粒
子状の分散材502を分散させた構造である。このた
め、分散材502として高い熱伝導性を有する繊維を用
いた場合でも、放熱基材510全体では、金属母材50
1の特性が支配的となり、金属母材501の特性を超え
る熱伝導特性を得ることができなかった。従って、半導
体デバイス506の温度上昇を抑制するには限界があ
り、特に、パワーモジュール等の発熱量の大きい半導体
デバイスを用いる場合に、より高い放熱特性を有する放
熱基材が必要であった。また、放熱フィン507の部分
は機械加工により仕上げられるため製造コストが高くな
った。
However, the heat radiation substrate 510 has a structure in which the fibrous or particulate dispersion material 502 is dispersed in a part of the metal base material 501. Therefore, even when a fiber having high thermal conductivity is used as the dispersion material 502, the metal base material 50 is used as a whole in the heat dissipation base 510.
The characteristics of No. 1 became dominant, and the heat conduction characteristics exceeding the characteristics of the metal base material 501 could not be obtained. Therefore, there is a limit to suppressing the temperature rise of the semiconductor device 506, and especially when using a semiconductor device such as a power module that generates a large amount of heat, a heat dissipation base material having higher heat dissipation characteristics is required. Further, since the portion of the heat radiation fin 507 is finished by machining, the manufacturing cost is increased.

【0006】そこで、本発明は、母材材料の特性を超え
る良好な熱伝導特性を有する放熱基材とその製造方法、
及びかかる放熱基材を用いた半導体装置を提供すること
を目的とする。
Therefore, the present invention provides a heat dissipating base material having good heat conduction characteristics exceeding the characteristics of the base material and a method for manufacturing the same.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device using such a heat dissipation base material.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体デバイ
スを載置して冷却する放熱基材であって、略平行な第1
面と第2面とを有し、半導体デバイスが該第1面上に載
置される母材と、該第2面の略法線方向に沿って該母材
に埋められて固定され、該母材より高い熱伝導率を有す
るロッドとからなり、該ロッドの一部が該母材の該第2
面から露出したことを特徴とする放熱基材である。本発
明にかかる放熱基材では、母材に埋め込まれたロッドの
先端が母材から露出した構造を用いることにより、母材
材料の放熱特性を超える良好な放熱特性を有する放熱基
材を提供できる。これにより、放熱基材と、放熱基材に
搭載した半導体デバイスとの接合部に発生する熱歪みを
緩和し、接合部の破損を防止できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a heat dissipating substrate for mounting and cooling a semiconductor device, the first heat dissipating substrate being substantially parallel.
A base material having a surface and a second surface, on which the semiconductor device is mounted on the first surface, and embedded and fixed in the base material along a substantially normal direction of the second surface, A rod having a thermal conductivity higher than that of the base material, and a part of the rod is the second material of the base material.
It is a heat dissipation base material that is exposed from the surface. In the heat dissipation base material according to the present invention, by using the structure in which the tip of the rod embedded in the base material is exposed from the base material, it is possible to provide a heat dissipation base material having good heat dissipation characteristics exceeding the heat dissipation characteristics of the base material. . As a result, the thermal strain generated at the joint between the heat dissipating base material and the semiconductor device mounted on the heat dissipating base material can be mitigated, and damage to the joint portion can be prevented.

【0008】本発明は、上記ロッドの一端が、上記母材
の上記第2面から突出したことを特徴とする放熱基材で
もある。このように、母材より高い熱伝導率を有するロ
ッドの一端を母材から突出させて、冷却媒体に接触させ
ることにより、良好な冷却特性を得ることができる。
The present invention is also a heat dissipation base material characterized in that one end of the rod is projected from the second surface of the base material. Thus, by projecting one end of the rod having a higher thermal conductivity than the base material from the base material and bringing it into contact with the cooling medium, good cooling characteristics can be obtained.

【0009】また、本発明は、上記ロッドの一端が、上
記母材の上記第2面と略同一平面に含まれる、平坦な端
面を有することを特徴とする放熱基材でもある。このよ
うに、母材より高い熱伝導率を有するロッドの一端を母
材の第2面と略同一平面に設けることにより、第2面に
配置した放熱フィンとロッドとを接触させて、良好な放
熱特性を実現できる。
Further, the present invention is also a heat dissipating base material characterized in that one end of the rod has a flat end surface which is included in substantially the same plane as the second surface of the base material. In this way, by disposing one end of the rod having a higher thermal conductivity than the base material on substantially the same plane as the second surface of the base material, the heat radiation fins arranged on the second surface are brought into contact with each other, which is favorable. Heat dissipation characteristics can be realized.

【0010】上記母材は、銅又は銅合金からなり、上記
ロッドは、炭素繊維強化炭素複合材料、炭素基金属複合
材料、又は炭素繊維強化金属を含む炭素繊維/金属複合
材料、若しくは高熱伝導性金属材料の少なくとも一方の
材料からなる。
The base material is made of copper or a copper alloy, and the rod is made of carbon fiber-reinforced carbon composite material, carbon-based metal composite material, carbon fiber / metal composite material containing carbon fiber-reinforced metal, or high thermal conductivity. It is made of at least one of metallic materials.

【0011】上記母材は、Cr、Mo、W、C、Si
C、及びAlNからなる群から選択される少なくとも1
つの添加成分を、5〜40体積%含有する銅合金からな
ることが好ましい。このような量の微粉体を混合するこ
とにより、放熱基材の熱伝導率を高く維持しつつ、熱膨
張係数を低くすることができる。
The base material is Cr, Mo, W, C, Si.
At least 1 selected from the group consisting of C and AlN
It is preferable to use a copper alloy containing 5 to 40% by volume of one additive component. By mixing such an amount of fine powder, the thermal expansion coefficient can be lowered while maintaining the thermal conductivity of the heat dissipation base material high.

【0012】上記母材は、粒径が100μm以下の微粉
体として分散させた上記添加成分を含む銅合金からなる
ことが好ましい。微粉体の粒径を100μm以下とする
ことにより、均一な成分の銅合金を得ることができる。
The base material is preferably made of a copper alloy containing the above-mentioned additional components dispersed as fine powder having a particle size of 100 μm or less. By setting the particle size of the fine powder to 100 μm or less, it is possible to obtain a copper alloy having a uniform composition.

【0013】上記ロッドは、Cu、Ni、Au、W、及
びSiCからなる群から選択される成分を主成分とする
被覆層に覆われたものであっても良い。ロッドを被覆す
ることにより、母材とロッドとの接着性が向上するとと
もに、ロッドの吸湿等を防止できる。
The rod may be covered with a coating layer containing a component selected from the group consisting of Cu, Ni, Au, W and SiC as a main component. By coating the rod, the adhesion between the base material and the rod is improved, and moisture absorption of the rod can be prevented.

【0014】上記母材と、該母材から露出した上記ロッ
ドが、Cu、Ni、Au、W、及びSiCからなる群か
ら選択される成分を主成分とする被覆層に覆われたもの
であっても良い。
The base material and the rod exposed from the base material are covered with a coating layer containing a component selected from the group consisting of Cu, Ni, Au, W, and SiC as a main component. May be.

【0015】上記ロッドは互いに異なった材料で複数の
ロッドからなるものであっても良い。
The rods may be composed of a plurality of rods made of different materials.

【0016】また、本発明は、母材と該母材から一端が
露出したロッドとを含む放熱基材の製造方法であって、
炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、該ロッドを成形型内に配置する配置工程と、
該成形型内に、銅を主成分とする粉体を充填して、該ロ
ッドの一端を埋める工程と、該粉体を、0.1〜5to
nf/cmの圧力で加圧し、ロッドの一端が埋め込ま
れた圧粉体を形成する工程と、該ロッドが固定された該
圧粉体を、非酸化雰囲気中で、700〜1200℃の温
度で加熱して該圧粉体を焼結して母材とする工程とを含
むことを特徴とする放熱基材の製造方法でもある。かか
る放熱基材の製造方法を用いることにより、簡単な工程
で放熱特性の高い放熱基材の作製が可能となる。特に、
粉体をかかる圧力で加圧することにより、ロッドに損傷
を与えることにく所定の圧粉体を得ることができる。ま
た、かかる温度で焼結することにより、気孔の残存防止
しつつ、変形の無い母材を得ることができる。
The present invention also provides a method of manufacturing a heat dissipation base material including a base material and a rod having one end exposed from the base material,
A rod preparing step of preparing a rod made of at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductive metal material; and an arranging step of arranging the rod in a mold.
The step of filling the molding die with a powder containing copper as a main component and filling one end of the rod with 0.1 to 5 to
a step of pressurizing at a pressure of nf / cm 2 to form a green compact in which one end of the rod is embedded, and the green compact to which the rod is fixed in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 700 to 1200 ° C. And a step of heating the green compact to sinter the green compact to form a base material. By using such a method for manufacturing a heat dissipation base material, it is possible to manufacture a heat dissipation base material having high heat dissipation characteristics in a simple process. In particular,
By pressurizing the powder with such a pressure, it is possible to obtain a predetermined powder compact without damaging the rod. Further, by sintering at such a temperature, it is possible to obtain a base material without deformation while preventing the remaining pores.

【0017】上記配置工程は、上記成形型内に支持治具
を設け、複数の上記ロッドが略平行となるように該支持
治具で支持する工程であることが好ましい。複数のロッ
ドを略平行に維持するためである。
The arranging step is preferably a step in which a supporting jig is provided in the molding die and the plurality of rods are supported by the supporting jig so as to be substantially parallel to each other. This is to keep the plurality of rods substantially parallel.

【0018】また、本発明は、母材と該母材から一端が
露出したロッドとを含む放熱基材の製造方法であって、
炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、銅を主成分とする粉体を0.1〜8tonf
/cmの圧力で加圧して、圧粉体を形成する工程と、
該圧粉体に孔部を形成する工程と、該孔部に該ロッドを
挿入して、該圧粉体から該ロッドの一端を露出させる工
程と、該ロッドが挿入された該圧粉体を、非酸化雰囲気
中で、700〜1200℃の温度で加熱して該圧粉体を
焼結して母材とする工程とを含むことを特徴とする放熱
基材の製造方法でもある。かかる圧力で加圧して圧粉体
を形成することにより、焼結工程で圧粉体が適度に収縮
し、ロッドと母材とが良好な接合状態となるためであ
る。なお、特開昭57−143455号公報や特開昭5
7−185942号公報には、繊維強化型複合材料の製
造方法が記載されている。しかし、かかる製造方法で
は、短い炭素繊維を用いた複合材のみしか製造すること
ができず、本発明のような放熱基材を得ることができな
い。また、かかる製造方法では、加圧しながら焼結を行
うため、生産性が低く、また、専用の製造装置が必要と
なる。
The present invention also provides a method of manufacturing a heat dissipation substrate including a base material and a rod having one end exposed from the base material,
A rod preparation step of preparing a rod made of at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductive metal material, and 0.1 to 8 tonf of a powder containing copper as a main component.
/ Cm 2 pressure to form a green compact,
A step of forming a hole in the green compact; a step of inserting the rod into the hole to expose one end of the rod from the green compact; and a step of inserting the rod into which the green compact is inserted. And a step of heating at a temperature of 700 to 1200 ° C. in a non-oxidizing atmosphere to sinter the green compact to form a base material. This is because the green compact is appropriately contracted in the sintering process by pressurizing with such pressure to form the green compact, and the rod and the base material are in a good joined state. Incidentally, JP-A-57-143455 and JP-A-5-143545
Japanese Patent Publication No. 7-185942 describes a method for producing a fiber-reinforced composite material. However, according to such a manufacturing method, only a composite material using short carbon fibers can be manufactured, and a heat dissipation substrate as in the present invention cannot be obtained. Further, in this manufacturing method, since sintering is performed while applying pressure, the productivity is low, and a dedicated manufacturing apparatus is required.

【0019】また、本発明は、母材と該母材から一端が
露出したロッドとを含む放熱基材の製造方法であって、
炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、銅を主成分とする粉体を0.1〜8tonf
/cmの圧力で加圧して、圧粉体を形成する工程と、
該圧粉体を、非酸化雰囲気中で、400〜700℃の温
度で加熱して該圧粉体を焼結して一次焼結体とする工程
と、該一次焼結体に孔部を形成する工程と、該孔部に該
ロッドを挿入し、該一次焼結体から該ロッドの一端を露
出させる工程と、該ロッドが挿入された該一次焼結体
を、非酸化雰囲気中で、700〜1200℃の温度で加
熱して、該一次焼結体を更に焼結して母材とする工程と
を含むことを特徴とする放熱基材の製造方法でもある。
The present invention also provides a method of manufacturing a heat dissipation base material including a base material and a rod having one end exposed from the base material,
A rod preparation step of preparing a rod made of at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductive metal material, and 0.1 to 8 tonf of a powder containing copper as a main component.
/ Cm 2 pressure to form a green compact,
A step of heating the green compact in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 400 to 700 ° C. to sinter the green compact to form a primary sintered body, and forming a hole in the primary sintered body. And the step of inserting the rod into the hole to expose one end of the rod from the primary sintered body, and the primary sintered body with the rod inserted therein in a non-oxidizing atmosphere at 700 A step of heating at a temperature of up to 1200 ° C. and further sintering the primary sintered body to form a base material.

【0020】上記銅を主成分とする粉材が、Cr、M
o、W、C、SiC、及びAlNからなる群から選択さ
れる少なくとも1つの成分からなる微粉体を、5〜40
体積%の割合で銅の粉体に混同した粉体からなることが
好ましい。このような量の微粉体を混合することによ
り、放熱基材の熱伝導率を高く維持しつつ、熱膨張係数
を低くすることができる。
The powder material containing copper as the main component is made of Cr, M
a fine powder containing at least one component selected from the group consisting of o, W, C, SiC, and AlN,
It is preferably made of powder mixed with copper powder in a volume percentage. By mixing such an amount of fine powder, the thermal expansion coefficient can be lowered while maintaining the thermal conductivity of the heat dissipation base material high.

【0021】上記微粉体の粒径は、100μm以下であ
ることが好ましい。微粉体を、銅の粉体中に均一に分散
させるためである。
The particle size of the fine powder is preferably 100 μm or less. This is because the fine powder is uniformly dispersed in the copper powder.

【0022】上記ロッド準備工程は、Cu、Ni、A
u、W、及びSiCからなる群から選択される成分を主
成分とする被覆層で該ロッドの表面を覆う工程を含むも
のであっても良い。ロッドを被覆することにより、母材
とロッドとの接着性が向上するとともに、ロッドの吸湿
等を防止できる。
In the rod preparing step, Cu, Ni, A
It may include a step of covering the surface of the rod with a coating layer containing a component selected from the group consisting of u, W, and SiC as a main component. By coating the rod, the adhesion between the base material and the rod is improved, and moisture absorption of the rod can be prevented.

【0023】更に、上記母材と該母材から露出した上記
ロッドとの表面を、Cu、Ni、Au、W、及びSiC
からなる群から選択される成分を主成分とする被覆層で
覆う工程を含むものであっても良い。
Further, the surfaces of the base material and the rod exposed from the base material are covered with Cu, Ni, Au, W, and SiC.
It may include a step of covering with a coating layer containing a component selected from the group consisting of as a main component.

【0024】また、本発明は、上述の放熱基材と、該放
熱基材の上記第1面に取りつけられた半導体素子とを含
む半導体装置であって、該放熱基材の上記第2面から露
出した上記ロッドが、冷却媒体と接するようにしてなる
ことを特徴とする半導体装置でもある。このように、放
熱基材において、母材より高い熱伝導率を有するロッド
の一端を母材から露出させて、冷却媒体に接触させるこ
とにより、放熱基材上に載置された半導体素子の冷却効
率が高くなり、信頼性の高い半導体装置を得ることがで
きる。
The present invention also provides a semiconductor device including the heat dissipation base material and a semiconductor element mounted on the first surface of the heat dissipation base material, wherein the second surface of the heat dissipation base material is provided. A semiconductor device is also characterized in that the exposed rod is in contact with a cooling medium. In this way, in the heat dissipation base material, one end of the rod having higher thermal conductivity than the base material is exposed from the base material and brought into contact with the cooling medium, thereby cooling the semiconductor element mounted on the heat dissipation base material. A semiconductor device with high efficiency and high reliability can be obtained.

【0025】上記放熱基材が、放熱容器に取りつけら
れ、該放熱容器中を流れる冷却水が、該放熱基材の上記
第2面から露出した上記ロッドに接するようにしてなる
半導体装置でもある。
It is also a semiconductor device in which the heat dissipation base is attached to a heat dissipation container, and cooling water flowing in the heat dissipation container comes into contact with the rod exposed from the second surface of the heat dissipation base.

【0026】上記冷却媒体が、上記放熱基材の上記第2
面に取りつけられた放熱フィンであることを特徴とする
半導体装置でもある。
The cooling medium is the second heat-radiating base material.
It is also a semiconductor device characterized in that it is a radiation fin attached to the surface.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、全体が1
00で表される、本実施の形態にかかる放熱基材の斜視
図である。また、図2は、図1のI−I方向の断面図で
あり、4本のロッド2を含む一部の断面のみを示す。放
熱基材100は、Cuからなる母材1と、母材1に一端
が埋められた炭素繊維強化炭素複合材料(以下、「C/
C」という。)からなるロッド2とを含む。ここで、C
/Cは、炭素をマトリックスとし、炭素繊維で強化した
炭素繊維強化炭素複合材料をいう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. Figure 1 shows 1
It is a perspective view of the heat dissipation base material represented by 00 according to the present embodiment. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view in the II direction of FIG. 1, and shows only a partial cross section including the four rods 2. The heat dissipation substrate 100 includes a base material 1 made of Cu and a carbon fiber reinforced carbon composite material (hereinafter, referred to as “C /
"C". And a rod 2 made of Where C
/ C is a carbon fiber reinforced carbon composite material in which carbon is used as a matrix and is reinforced with carbon fibers.

【0028】次に、本実施の形態にかかる放熱基材10
0の製造方法について説明する。かかる製造方法は、以
下の工程1〜6を含む。
Next, the heat dissipation base material 10 according to the present embodiment.
The manufacturing method of 0 will be described. The manufacturing method includes the following steps 1 to 6.

【0029】工程1:図3(a)に示すように、ロッド
2と、ロッド2を支持する支持治具10とを準備する。
C/Cのロッド2は、例えば、直径1mm、長さ5mm
に加工する。支持治具10には、ロッド2の直径よりや
や大きい複数の孔部11が、厚み方向に設けられてい
る。ロッド2は、かかる孔部11に差し込まれる。な
お、支持治具10の孔部11の位置、深さ、数、直径を
選択することにより、放熱基材100のロッド2の位
置、露出長さを任意に調整できる。また、ロッドの組
成、直径、形状(円柱、角柱など)等も任意に選択でき
る。次に、ロッド2が差し込まれた支持治具10は、金
型(成形型)30の中に配置される。
Step 1: As shown in FIG. 3A, the rod 2 and the supporting jig 10 for supporting the rod 2 are prepared.
The C / C rod 2 has, for example, a diameter of 1 mm and a length of 5 mm.
To process. The support jig 10 is provided with a plurality of holes 11 slightly larger than the diameter of the rod 2 in the thickness direction. The rod 2 is inserted into the hole 11. By selecting the position, depth, number, and diameter of the holes 11 of the support jig 10, the position and exposed length of the rod 2 of the heat dissipation base 100 can be adjusted arbitrarily. Further, the composition, diameter, shape (cylinder, prism, etc.) of the rod can be arbitrarily selected. Next, the support jig 10 into which the rod 2 is inserted is placed in a mold (molding die) 30.

【0030】工程2:図3(b)に示すように、金型3
0中に配置された支持治具10の上に、Cu粉体20が
入れられる。Cu粉体20は、以下の工程3でCu粉体
20を加圧しても、Cu粉体20からロッド2が突出し
ない程度まで入れる。Cu粉体20の粒径は、45μm
以下が好ましい。
Step 2: As shown in FIG. 3B, the mold 3
The Cu powder 20 is put on the support jig 10 arranged in 0. The Cu powder 20 is added to the extent that the rod 2 does not protrude from the Cu powder 20 even if the Cu powder 20 is pressurized in the following step 3. The particle size of the Cu powder 20 is 45 μm
The following are preferred.

【0031】工程3:図3(c)に示すように、上方か
らパンチ棒31を挿入し、Cu粉体20を加圧成形す
る。成形圧力には、例えば、0.5tonf/cm
用いる。かかる加圧成形により、Cu粉体20が圧粉体
3となる。なお、成形圧力は、約0.1〜5tonf/
cmの範囲から選択される。成形圧力の下限を0.1
tonf/cmとしたのは、支持治具10から圧粉体
を分離する際に圧粉体の形状を維持するためと、後述の
焼結温度の範囲内で、良好な焼結体を得るためである。
また、成形圧力の上限を5tonf/cm以下したの
は、支持治具10から突出したロッド2の端部の損傷
や、ロッド2の亀裂を防止するためである。
Step 3: As shown in FIG. 3C, the punch rod 31 is inserted from above and the Cu powder 20 is pressure-molded. As the molding pressure, for example, 0.5 tonf / cm 2 is used. By such pressure molding, the Cu powder 20 becomes the green compact 3. The molding pressure is about 0.1 to 5 tonf /
It is selected from the range of cm 2 . Lower limit of molding pressure is 0.1
The reason for setting tonf / cm 2 is to maintain the shape of the green compact when separating the green compact from the support jig 10 and to obtain a good sintered body within the sintering temperature range described later. This is because.
Further, the upper limit of the molding pressure is set to 5 tonf / cm 2 or less in order to prevent damage to the end portion of the rod 2 protruding from the support jig 10 and cracking of the rod 2.

【0032】工程4:図3(d)に示すように、金型3
0から、支持治具10とともに圧粉体3を取り出す。続
いて、支持治具10と圧粉体3とを分離する。これによ
り、ロッド2の一部を含み、ロッド2と一体となった圧
粉体3が得られる。
Step 4: As shown in FIG. 3D, the mold 3
From 0, the green compact 3 is taken out together with the support jig 10. Then, the support jig 10 and the green compact 3 are separated. Thereby, the green compact 3 including a part of the rod 2 and integrated with the rod 2 is obtained.

【0033】工程5:図3(e)に示すように、ロッド
2と一体となった圧粉体3を焼結炉40に入れて、加熱
する。加熱条件は、例えば、水素雰囲気において、10
00℃で1時間とする。かかる焼結工程で、圧粉体3が
焼結されて母材1となる。なお、かかる焼結工程におい
て、水素雰囲気に代えて、アルゴン、窒素、アンモニア
分解ガス(窒素と水素の混合ガス)等の雰囲気で焼結を
行っても良い。また、真空中で焼結を行っても良い。
Step 5: As shown in FIG. 3 (e), the green compact 3 integrated with the rod 2 is placed in a sintering furnace 40 and heated. The heating condition is, for example, 10 in a hydrogen atmosphere.
1 hour at 00 ° C. In this sintering step, the green compact 3 is sintered to form the base material 1. In this sintering step, sintering may be performed in an atmosphere of argon, nitrogen, ammonia decomposition gas (mixed gas of nitrogen and hydrogen) or the like instead of the hydrogen atmosphere. Further, sintering may be performed in vacuum.

【0034】また、焼結温度は、約700〜約1200
℃の範囲内で行われる。特に、Cuのみを母材とした場
合には、Cuの圧粉体を、好適には700℃以上108
3℃未満の温度、より好適には900℃以上1070℃
以下の温度で焼結を行う。焼結温度の下限を700℃と
したのは、焼結体の内部に気孔を残存させないためであ
り、700℃未満では焼結が十分に進行せず、焼結体の
内部に気孔が残存してしまうためである。また、焼結温
度の上限を1083℃としたのは、母材のCuを溶融さ
せずに形状を保持するためである。
The sintering temperature is about 700 to about 1200.
It is carried out within the range of ° C. In particular, when only Cu is used as a base material, a Cu powder compact is preferably used at 700 ° C. or higher.
Temperature less than 3 ℃, more preferably 900 ℃ or more 1070 ℃
Sintering is performed at the following temperatures. The reason why the lower limit of the sintering temperature is 700 ° C. is that pores do not remain inside the sintered body, and if the temperature is lower than 700 ° C., the sintering does not proceed sufficiently, and the pores remain inside the sintered body. This is because it will end up. The upper limit of the sintering temperature is set to 1083 ° C. in order to maintain the shape without melting Cu of the base material.

【0035】一方、後述するように、微粉体(微小体)
を分散したCu合金を母材とする場合は、焼結温度は、
好適には700℃以上1200℃以下であり、更に好適
には、900℃以上1080℃以下(固相焼結領域)又
は、1090℃以上1150℃以下(液相焼結領域で)
である。微粉体を分散させた混合体では、微粉体の混合
量や組み合わせにより固相焼結、又は液相焼結のいずれ
かで焼結することが可能となる。
On the other hand, as will be described later, fine powder (fine particles)
When a Cu alloy in which is dispersed is used as the base material, the sintering temperature is
The temperature is preferably 700 ° C or higher and 1200 ° C or lower, and more preferably 900 ° C or higher and 1080 ° C or lower (solid phase sintering region) or 1090 ° C or higher and 1150 ° C or lower (in liquid phase sintering region).
Is. The mixture in which the fine powder is dispersed can be sintered by either solid phase sintering or liquid phase sintering depending on the mixing amount and combination of the fine powder.

【0036】焼結温度の下限を700℃としたのは、焼
結体の内部に気孔を残存させないためである。固相焼結
の上限を1080℃としたのは液相を生じさせないため
である。また、液相焼結の下限を1090℃としたのは
確実に液相を生じさせるためであり、上限を1200℃
としたのは、溶融による焼結体の変形や膨張を生じさせ
ないためである。
The lower limit of the sintering temperature is set to 700 ° C. so that pores do not remain inside the sintered body. The upper limit of the solid-phase sintering is set to 1080 ° C. because the liquid phase is not generated. Further, the lower limit of liquid phase sintering is set to 1090 ° C. in order to reliably generate the liquid phase, and the upper limit is 1200 ° C.
The reason is that the deformation or expansion of the sintered body due to melting does not occur.

【0037】工程6:図3(f)に示すように、ロッド
2と一体となった母材1を、焼結炉40から取り出す。
これにより、ロッド2の一端が母材1中に固定され、他
端が、母材1の板厚方向に突出した放熱基材100が得
られる。
Step 6: As shown in FIG. 3F, the base material 1 integrated with the rod 2 is taken out from the sintering furnace 40.
As a result, one end of the rod 2 is fixed in the base material 1, and the other end of the rod 2 protrudes in the plate thickness direction of the base material 1 to obtain the heat dissipation base material 100.

【0038】ここでは、母材1の材料としてCuを用い
た場合について説明したが、母材1にはCu合金を用い
ても良い。この場合は、工程2(図3(b))の工程
で、Cu粉体に、Cr、Mo、W、C、SiC、AlN
のいずれか1種以上からなる微粉体(微小体)を5〜4
0体積%で均一に混合した混合粉を予め作製しておき、
これを金型30に充填することにより、Cu合金からな
る母材1を有する放熱基材100を得ることができる。
微粉体(微小体)は、例えば、その形状が、粒子、扁平
粒子、短繊維、又はウイスカーからなる。
Although the case where Cu is used as the material of the base material 1 has been described here, a Cu alloy may be used for the base material 1. In this case, Cu, Cr, Mo, W, C, SiC, AlN are added to the Cu powder in the step of step 2 (FIG. 3B).
5 to 4 of fine powder (fine body) made of any one or more of
A mixed powder uniformly mixed at 0% by volume is prepared in advance,
By filling this in the mold 30, the heat dissipation base 100 having the base material 1 made of a Cu alloy can be obtained.
The shape of the fine powder (fine particles) is, for example, particles, flat particles, short fibers, or whiskers.

【0039】かかる工程では、例えば、Cu粉体中に、
Crの粉体を20体積%含有させるには、粒径が45μ
m以下のCu粉体と、同じく粒径が45μm以下のCr
の粉体とを、含有率20体積%となるように配合し、ボ
ールミルで2時間程度混合して混合粉を得る。続いて、
かかる混合粉を金型30に充填し、上述の工程2〜6を
行う。これにより、Cu中にCrが均一に分散した母材
1を有する放熱基材100が得られる。なお、Crの粉
体の分散性を向上させるために、微量の流動パラフィン
等の分散剤を添加してもよい。
In this step, for example, in Cu powder,
To contain 20% by volume of Cr powder, the particle size should be 45μ.
Cu powder of m or less and Cr of the same particle size of 45 μm or less
Powder is mixed with the above powder so as to have a content rate of 20% by volume and mixed in a ball mill for about 2 hours to obtain a mixed powder. continue,
The mixed powder is filled in the mold 30 and the above steps 2 to 6 are performed. Thereby, the heat dissipation base material 100 having the base material 1 in which Cr is uniformly dispersed in Cu is obtained. A small amount of a dispersant such as liquid paraffin may be added to improve the dispersibility of the Cr powder.

【0040】ここで、Cu粉体中に添加するCr、M
o、W、C、SiC、AlNの微粉体の粒径は、100
μm以下とする。これは、粒径100μmを超える微粉
体を用いてCu粉体との混合粉を作製した場合、微粉体
の体積含有率やCu粉体の粒径を変えても、Cu粉体と
微小体とが混合時に分離してしまい、微小体が均一に分
散した母材1が得られないためである。
Here, Cr and M added to the Cu powder
The particle size of fine powder of o, W, C, SiC, AlN is 100
μm or less. This is because, when a mixed powder with Cu powder is prepared by using fine powder having a particle size of more than 100 μm, the Cu powder and the fine particles are not separated even if the volume content of the fine powder or the particle size of the Cu powder is changed. Is separated during the mixing, and the base material 1 in which the fine particles are uniformly dispersed cannot be obtained.

【0041】実施の形態2.図4は、本実施の形態にか
かる放熱基材100の製造工程の断面図である。最終的
に得られる放熱基材100は、上記実施の形態1と同様
である(図1、2参照)。かかる製造方法は、以下の工
程1〜5を含む。
Embodiment 2. FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the heat dissipation substrate 100 according to the present embodiment. The finally obtained heat dissipation substrate 100 is similar to that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). The manufacturing method includes the following steps 1 to 5.

【0042】工程1:図4(a)に示すように、成形圧
力2tonf/cmで成形したCuの圧粉体4を準備
する。Cuの粒径は、45μm以下とする。また、圧粉
体4の大きさは、長さが20mm、幅が20mm、高さ
(厚さ)が10mmである。圧粉体4の成形圧力は、
0.1〜8tonf/cmの範囲から選択される。こ
れは、圧紛体4が焼結工程で収縮することにより、ロッ
ド2と母材1の結合させるためである。形成圧力が8t
onf/cmを超えた場合、焼結工程における収縮が
小さく、ロッド2と母材1の結合力が小さくなる。
Step 1: As shown in FIG. 4A, a Cu green compact 4 molded at a molding pressure of 2 tonf / cm 2 is prepared. The particle size of Cu is 45 μm or less. The green compact 4 has a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height (thickness) of 10 mm. The molding pressure of the green compact 4 is
It is selected from the range of 0.1 to 8 tonf / cm 2 . This is because the compressed powder body 4 contracts in the sintering process to bond the rod 2 and the base material 1. Forming pressure is 8t
When it exceeds onf / cm 2 , the shrinkage in the sintering step is small and the bonding force between the rod 2 and the base material 1 is small.

【0043】工程2:図4(b)に示すように、圧粉体
4に、ロッド2を差し込むために、複数の孔部5を機械
加工により形成する。孔部5の直径は、ロッド2の直径
よりもやや大きくする。また、孔部5は、板厚方向に設
けられる。なお、孔部5は、貫通孔、未貫通孔のどちら
でも良い。
Step 2: As shown in FIG. 4B, a plurality of holes 5 are formed in the green compact 4 by machining in order to insert the rod 2. The diameter of the hole 5 is slightly larger than the diameter of the rod 2. The hole 5 is provided in the plate thickness direction. The hole 5 may be either a through hole or a non-through hole.

【0044】工程3:図4(c)に示すように、孔部5
にロッド2を差し込む。ロッド2の直径は1mm、長さ
は15mmとする。
Step 3: As shown in FIG. 4C, the hole 5
Insert rod 2 into. The rod 2 has a diameter of 1 mm and a length of 15 mm.

【0045】工程4:図4(d)に示すように、ロッド
2を差し込んだ圧粉体4を、焼結炉40に入れて焼結す
る。焼結条件は、水素雰囲気中で、1000℃、1時間
とする。
Step 4: As shown in FIG. 4D, the green compact 4 into which the rod 2 is inserted is placed in a sintering furnace 40 and sintered. The sintering conditions are 1000 ° C. and 1 hour in a hydrogen atmosphere.

【0046】工程5:図4(e)に示すように、ロッド
2と一体となった母材1を、焼結炉40から取り出す。
これにより、ロッド2の一端が母材1中に固定され、他
端が、母材1の板厚方向に突出した放熱基材100が得
られる。
Step 5: As shown in FIG. 4E, the base material 1 integrated with the rod 2 is taken out from the sintering furnace 40.
As a result, one end of the rod 2 is fixed in the base material 1, and the other end of the rod 2 protrudes in the plate thickness direction of the base material 1 to obtain the heat dissipation base material 100.

【0047】実施の形態3.図5は、本実施の形態にか
かる放熱基材100の製造工程の断面図である。最終的
に得られる放熱基材100は、上記実施の形態1と同様
である(図1、2参照)。かかる製造方法は、以下の工
程1〜7を含む。
Embodiment 3. FIG. 5 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the heat dissipation substrate 100 according to the present embodiment. The finally obtained heat dissipation substrate 100 is similar to that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). The manufacturing method includes the following steps 1 to 7.

【0048】工程1:図5(a)に示すように、成形圧
力2tonf/cmで成形したCuの圧粉体4を準備
する。Cuの粒径は、45μm以下とする。また、圧粉
体4の大きさは、長さが20mm、幅が20mm、高さ
(厚さ)が10mmである。圧粉体4の成形圧力は、実
施の形態2と同様に、0.1〜8tonf/cmの範
囲から選択される。
Step 1: As shown in FIG. 5A, a Cu green compact 4 molded at a molding pressure of 2 tonf / cm 2 is prepared. The particle size of Cu is 45 μm or less. The green compact 4 has a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height (thickness) of 10 mm. The molding pressure of the green compact 4 is selected from the range of 0.1 to 8 tonf / cm 2 as in the second embodiment.

【0049】工程2:図5(b)に示すように、圧粉体
4を、焼結炉40に入れて焼結する。焼結条件は、水素
雰囲気中で、500℃、1時間とする。
Step 2: As shown in FIG. 5B, the green compact 4 is placed in a sintering furnace 40 and sintered. The sintering conditions are 500 ° C. and 1 hour in a hydrogen atmosphere.

【0050】工程3:図5(c)に示すように、焼結工
程(工程2)で、一次焼結体6が得られる。
Step 3: As shown in FIG. 5C, in the sintering step (step 2), the primary sintered body 6 is obtained.

【0051】工程4:図5(d)に示すように、一次焼
結体6にロッド2を差し込むために、複数の孔部5を機
械加工により形成する。孔部5の直径は、ロッド2の直
径よりもやや大きくする。また、孔部5は、板厚方向に
設けられる。なお、孔部5は、貫通孔、未貫通孔のどち
らでも良い。
Step 4: As shown in FIG. 5D, in order to insert the rod 2 into the primary sintered body 6, a plurality of holes 5 are formed by machining. The diameter of the hole 5 is slightly larger than the diameter of the rod 2. The hole 5 is provided in the plate thickness direction. The hole 5 may be either a through hole or a non-through hole.

【0052】工程3:図5(e)に示すように、一次焼
結体6に設けた孔部5にロッド2を差し込む。ロッド2
の直径は1mm、長さは15mmとする。
Step 3: As shown in FIG. 5E, the rod 2 is inserted into the hole 5 provided in the primary sintered body 6. Rod 2
Has a diameter of 1 mm and a length of 15 mm.

【0053】工程4:図5(f)に示すように、ロッド
2を差し込んだ一次焼結体6を、再度、焼結炉40に入
れて焼結する。焼結条件は、水素雰囲気中で、1000
℃、1時間とする。
Step 4: As shown in FIG. 5 (f), the primary sintered body 6 with the rod 2 inserted therein is again placed in the sintering furnace 40 and sintered. The sintering condition is 1000 in a hydrogen atmosphere.
C for 1 hour.

【0054】工程5:図5(g)に示すように、ロッド
2と一体となった母材1を、焼結炉40から取り出す。
これにより、ロッド2の一端が母材1中に固定され、他
端が、母材1の板厚方向に突出した放熱基材100が得
られる。
Step 5: As shown in FIG. 5G, the base material 1 integrated with the rod 2 is taken out from the sintering furnace 40.
As a result, one end of the rod 2 is fixed in the base material 1, and the other end of the rod 2 protrudes in the plate thickness direction of the base material 1 to obtain the heat dissipation base material 100.

【0055】実施の形態4.実施の形態1、2、3で
は、炭素繊維強化炭素複合材料(C/C)をロッド2の
材料に用いた場合について説明したが、ロッド2の材料
には、C/Cに代えて、C/C−MやCFRM等の複合
材料を用いることもできる。また、ロッド2の材料に
は、Cu、Ag、Auを主体とする高熱伝導性金属材料
や、かかる高熱伝導性金属とC/C、C/C−M、又は
CFRMとの複合材料(炭素繊維/金属複合材料)を用
いることもできる。ここで、C/C−Mは、C/Cの中
に金属等を含浸させた炭素基金属複合材料をいう。ま
た、CFRMは、金属と炭素繊維を複合化した炭素繊維
強化金属材料をいう。
Fourth Embodiment Although the first, second, and third embodiments have described the case where the carbon fiber-reinforced carbon composite material (C / C) is used as the material of the rod 2, the material of the rod 2 is C instead of C / C. A composite material such as / CM or CFRM can also be used. The material of the rod 2 is a high thermal conductive metal material mainly containing Cu, Ag or Au, or a composite material of such a high thermal conductive metal and C / C, C / C-M or CFRM (carbon fiber). / Metal composite material) can also be used. Here, C / C-M refers to a carbon-based metal composite material in which C / C is impregnated with a metal or the like. CFRM refers to a carbon fiber reinforced metal material in which metal and carbon fiber are combined.

【0056】図6は、全体が200で表される、本実施
の形態にかかる放熱基材の断面図である。放熱基材20
0は、母材1と、母材1に一端が埋められたロッド7、
8とを含む。母材1は、Cu、又はCuにCr、Mo、
W、C、SiC、AlNのいずれか1つ以上の元素を加
えたCu合金からなる。一方、ロッド7は、Cu、A
g、Auを主体とする高熱伝導性金属材料からなり、ロ
ッド8は、CFRM(炭素繊維/金属複合材料)からな
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the heat dissipation base material according to the present embodiment, which is generally indicated by 200. Heat dissipation base material 20
0 is the base material 1 and the rod 7 whose one end is embedded in the base material 1,
8 and. The base material 1 is Cu, or Cu, Cr, Mo,
It is made of a Cu alloy to which one or more elements of W, C, SiC and AlN are added. On the other hand, the rod 7 is made of Cu, A
The rod 8 is made of CFRM (carbon fiber / metal composite material).

【0057】図7は、全体が300で表される、本実施
の形態にかかる他の放熱基材の断面図である。放熱基材
200は、母材1と、母材1に一端が埋められ、被覆層
9で表面が被覆されたロッド2とを含む。母材1は、C
u、又はCuにCr、Mo、W、C、SiC、AlNの
いずれか1つ以上の元素を加えたCu合金からなる。一
方、ロッド2は、C/C、C/C−M、又はCFRM、
Cu、Ag又はAuを主体とする高熱伝導性金属材料、
若しくはC/C等と高熱伝導性金属との複合材料からな
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of another heat dissipating base material according to the present embodiment, which is generally represented by 300. The heat dissipation substrate 200 includes a base material 1 and a rod 2 whose one end is embedded in the base material 1 and whose surface is coated with a coating layer 9. Base material 1 is C
It consists of a Cu alloy in which any one or more elements of Cr, Mo, W, C, SiC and AlN are added to u or Cu. On the other hand, the rod 2 is C / C, C / C-M, or CFRM,
A high thermal conductive metal material mainly composed of Cu, Ag or Au,
Alternatively, it is made of a composite material of C / C and the like and a high thermal conductive metal.

【0058】ロッド2上への被覆層9の形成は、電解メ
ッキ法、無電解メッキ法、化学蒸着法、物理蒸着法等を
単独または組み合わせて用いることにより行う。例え
ば、単独の方法としては、化学還元浴中にロッド2を浸
漬し、CuやNiを被覆する無電解メッキ法等がある。
また、組み合わせる方法としては、化学蒸着法を用いて
ロッド2にSiCを被覆し、続いて、その上に電解メッ
キ法でCuを被覆する方法等がある。
The coating layer 9 is formed on the rod 2 by using an electroplating method, an electroless plating method, a chemical vapor deposition method, a physical vapor deposition method or the like alone or in combination. For example, as an independent method, there is an electroless plating method in which the rod 2 is immersed in a chemical reduction bath to coat Cu or Ni.
As a combination method, there is a method in which the rod 2 is coated with SiC using a chemical vapor deposition method, and then Cu is coated therewith by an electrolytic plating method.

【0059】また、母材1にロッド2が固定された放熱
基材10の全体に被覆層9を形成することもできる。例
えば、放熱基材100の全体に対して、電解メッキ法や
無電解メッキ法を単独又は組み合わせて行い、Cu、N
i、Auを被覆する。
Further, the coating layer 9 may be formed on the entire heat dissipating base material 10 in which the rod 2 is fixed to the base material 1. For example, the whole of the heat dissipating base material 100 may be subjected to an electrolytic plating method or an electroless plating method alone or in combination to form Cu,
i, Au is coated.

【0060】このように、ロッド2に被覆層9を形成す
ることにより、母材1とロッド2の接合力の向上や、ロ
ッド中への水分の吸湿を防止することができる。
As described above, by forming the coating layer 9 on the rod 2, it is possible to improve the bonding force between the base material 1 and the rod 2 and prevent moisture from being absorbed into the rod.

【0061】実施の形態5.図8は、放熱基材100を
用いた半導体装置である。母材1とロッド2からなる放
熱基材100の上には、半田材により半導体デバイス6
0が固定されている。放熱基材100は、冷却容器50
に設けられた開口部にろう付けされている。放熱容器5
0は、冷媒流路51と、その両側に設けられた冷媒入口
52、冷媒出口53を有する。冷媒容器50は、例えば
銅からなる。冷媒入口52から入った、例えば冷却水等
の冷媒は、冷媒流路51を通って冷媒出口53から排出
される。なお、半導体デバイス60は、半導体チップを
絶縁板上に搭載した構造となっている(図示せず)。
Embodiment 5. FIG. 8 shows a semiconductor device using the heat dissipation base material 100. A semiconductor device 6 is formed on the heat dissipation base 100 composed of the base material 1 and the rod 2 by a solder material.
0 is fixed. The heat dissipation base 100 is a cooling container 50.
It is brazed to the opening provided in the. Heat dissipation container 5
Reference numeral 0 has a coolant channel 51, and a coolant inlet 52 and a coolant outlet 53 provided on both sides of the coolant channel 51. The refrigerant container 50 is made of copper, for example. Refrigerant such as cooling water entering from the refrigerant inlet 52 passes through the refrigerant passage 51 and is discharged from the refrigerant outlet 53. The semiconductor device 60 has a structure in which a semiconductor chip is mounted on an insulating plate (not shown).

【0062】このような放熱容器50を用いることによ
り、放熱基材100のロッド2が冷却媒体と接して直接
冷却される。放熱基材100では、母材1よりロッド2
の方が熱伝導性の高い材料からなるため、半導体デバイ
ス60の冷却効率を従来より高くできる。即ち、放熱基
材100では、母材1の材料の特性を超える良好な熱伝
導特性を得ることができる。なお、放熱基材100に代
えて、上述の実施の形態2〜4に示す放熱基材を用いて
も良い。この場合にも、同様に、母材1の材料の特性を
超える良好な熱伝導特性を得ることができる。
By using such a heat dissipation container 50, the rod 2 of the heat dissipation base material 100 is brought into contact with the cooling medium and directly cooled. In the heat dissipating base material 100, the base material 1 is replaced by the rod 2
Since this is made of a material having higher thermal conductivity, the cooling efficiency of the semiconductor device 60 can be made higher than before. That is, in the heat dissipation base material 100, it is possible to obtain good heat conduction characteristics exceeding the characteristics of the material of the base material 1. Note that instead of the heat dissipation base material 100, the heat dissipation base material shown in the above-described second to fourth embodiments may be used. In this case as well, it is possible to obtain good heat conduction characteristics that exceed the characteristics of the material of the base material 1.

【0063】実施の形態6.図9は、全体が400で表
される、本実施の形態にかかる放熱基材の用いた半導体
装置である。放熱基材400は、母材1とロッド2から
なるが、ロッド2の端部は母材1の底面から突出してい
ない。ロッド2の端部は、母材1の底面で露出してい
る。他の構成や材料は、放熱基材100と同じである。
かかる放熱基材400の上には、半導体デバイス60が
半田材で固定されている。また、放熱基材400の上に
は、半導体デバイス60を覆うようにキャップ70が設
けられている。これらにより半導体パッケージ90が形
成されている。
Sixth Embodiment FIG. 9 shows a semiconductor device using the heat dissipation base material according to the present embodiment, which is generally represented by 400. Although the heat dissipation base material 400 includes the base material 1 and the rod 2, the end portion of the rod 2 does not protrude from the bottom surface of the base material 1. The end of the rod 2 is exposed on the bottom surface of the base material 1. Other configurations and materials are the same as those of the heat dissipation base material 100.
The semiconductor device 60 is fixed on the heat dissipation base material 400 with a solder material. A cap 70 is provided on the heat dissipation base 400 so as to cover the semiconductor device 60. The semiconductor package 90 is formed by these.

【0064】半導体パッケージ90の放熱基材400の
底面には、銅等からなる放熱フィン80が固定されてい
る。放熱基材400の底面に放熱フィン80を接触させ
ることにより、放熱基材400の底面に露出したロッド
2が、放熱フィン80と接するようになる。これによ
り、半導体デバイス60で発生した熱は、ロッド2を介
して放熱フィン80に効率的に伝えられる。
A heat radiation fin 80 made of copper or the like is fixed to the bottom surface of the heat radiation substrate 400 of the semiconductor package 90. By bringing the heat radiation fins 80 into contact with the bottom surface of the heat radiation substrate 400, the rod 2 exposed on the bottom surface of the heat radiation substrate 400 comes into contact with the heat radiation fins 80. Thereby, the heat generated in the semiconductor device 60 is efficiently transmitted to the heat radiation fins 80 via the rod 2.

【0065】このように、本実施の形態にかかる放熱基
板400は、放熱フィン80に固定することができ、空
冷方式の半導体パッケージに用いることができる。
As described above, the heat dissipation substrate 400 according to the present embodiment can be fixed to the heat dissipation fin 80, and can be used for an air-cooling type semiconductor package.

【0066】実施の形態7.表1に、本発明にかかる放
熱基材を用いた場合の放熱特性の評価結果を示す。表1
に示すように、発明例(No.1〜16)及び比較例
(21〜23)について、熱サイクル特性の評価、及び
半導体デバイスの温度評価を行った。評価には、実施の
形態5に示す冷却容器50が用いた(図8)。放熱基材
の母材1は、長さ20mm、幅20mm、厚さ5mmと
した。露出したロッド2の長さは、母材端面から5mm
とし、ロッド2の表面にはCuを被覆した。なお、母材
1、ロッド2からなる放熱基材の外観形状は、すべての
発明例、比較例で略同じ形状とした。放熱基材の評価
は、図8の冷却容器50に放熱基材を組み込み、冷却媒
体として、温度60℃、流量5l/minの冷却水を用
いた。放熱基材の端面及び露出したロッドと、冷却水は
直接接するようにした。なお、冷媒容器50の厚みは1
0mmである。
Embodiment 7. Table 1 shows the evaluation results of the heat dissipation characteristics when the heat dissipation substrate according to the present invention is used. Table 1
As shown in FIG. 5, the invention examples (No. 1 to 16) and the comparative examples (21 to 23) were evaluated for thermal cycle characteristics and temperature of the semiconductor device. The cooling container 50 shown in Embodiment 5 was used for the evaluation (FIG. 8). The base material 1 of the heat dissipation substrate had a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 5 mm. The length of the exposed rod 2 is 5 mm from the end surface of the base material.
The surface of the rod 2 was coated with Cu. The appearance of the heat dissipating base material including the base material 1 and the rod 2 was substantially the same in all the invention examples and the comparative examples. In the evaluation of the heat dissipation base material, the heat dissipation base material was incorporated in the cooling container 50 of FIG. 8, and cooling water having a temperature of 60 ° C. and a flow rate of 5 l / min was used as a cooling medium. The cooling water was brought into direct contact with the end surface of the heat dissipation substrate and the exposed rod. The thickness of the refrigerant container 50 is 1
It is 0 mm.

【0067】半導体デバイスの温度測定は、半導体デバ
イス60の発熱量30Wとなるように負荷をかけ、この
時の半導体デバイスの温度を計測して行った。また、熱
サイクル特性は、放熱基材の上に半導体デバイスを半田
接合した状態で、−50℃〜+150℃の熱サイクルを
150回かけて、放熱基材と半導体デバイスとの接合状
況を観察して評価した。
The temperature of the semiconductor device was measured by applying a load so that the heat generation amount of the semiconductor device 60 was 30 W, and measuring the temperature of the semiconductor device at this time. In addition, the thermal cycle characteristics are obtained by observing the bonding state between the heat dissipation base material and the semiconductor device by applying a heat cycle of -50 ° C to + 150 ° C 150 times in a state where the semiconductor device is soldered on the heat dissipation base material. Evaluated.

【0068】比較例(No.21〜23)では、上述の
母材と同じ形状の放熱板をCu又はAlで形成した。N
o.21、23では、機械加工により、放熱板上にピン
状のフィンを形成した。
In the comparative examples (Nos. 21 to 23), the heat dissipation plate having the same shape as the above-mentioned base material was formed of Cu or Al. N
o. In Nos. 21 and 23, pin-shaped fins were formed on the heat dissipation plate by machining.

【0069】母材1、ロッド2からなる放熱基材の外観
形状は、すべての発明例、比較例で略同じ形状とし(N
o.23のみピンフィンなし)、冷却条件も同じとし
た。
The appearance of the heat dissipating base material composed of the base material 1 and the rod 2 is substantially the same in all the invention examples and comparative examples (N
o. No. 23 has no pin fin), and the cooling conditions were the same.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】No.1〜3は、母材1が、Cu又はCu
合金からなり、ロッド2が炭素繊維/金属複合材料(C
/C、C/C−M、CFRM)からなる場合である。ロ
ッド2に含まれる炭素繊維は、ロッド2の長さ方向と水
平になるように、1方向に配向している。実施例No.
1〜3は、半導体デバイス温度が90℃以下となり、比
較例のNo.21、22に比べて、半導体デバイス温度
を低く抑えられることがわかる。
No. 1-3, the base material 1 is Cu or Cu
The rod 2 is made of alloy and the carbon fiber / metal composite material (C
/ C, C / C-M, CFRM). The carbon fibers contained in the rod 2 are oriented in one direction so as to be horizontal with the length direction of the rod 2. Example No.
In Nos. 1 to 3 of the comparative example, the semiconductor device temperature was 90 ° C. or lower. It can be seen that the semiconductor device temperature can be suppressed lower than those of Nos. 21 and 22.

【0072】No.4〜9は、母材1が、Cu中にC
r、Mo、W、C、SiC、AlNの微粉体を5〜40
vol%添加した合金からなり、ロッド2が、C/Cか
らなる場合である。比較例と比べ、いずれも半導体デバ
イス温度は95℃以下と低く、半導体デバイス温度の上
昇を抑えている。また、熱膨張係数は11〜16×10
−6/℃となり、比較例よりも熱膨張係数が小さい。更
に、熱サイクル試験の結果では、半導体デバイス温度の
上昇を抑えながら半導体デバイスと放熱基材の接合部の
熱歪みが抑制されたため、熱サイクル特性が向上してい
る。
No. 4-9, the base material 1 is C in Cu
5-40 fine powders of r, Mo, W, C, SiC, AlN
This is a case where the rod 2 is made of an alloy added with vol% and the rod 2 is made of C / C. Compared with the comparative examples, the semiconductor device temperature is as low as 95 ° C. or less, and the rise of the semiconductor device temperature is suppressed. The coefficient of thermal expansion is 11 to 16 × 10.
-6 / ° C, which is smaller than that of the comparative example. Further, according to the result of the heat cycle test, the heat cycle characteristic is improved because the heat distortion of the joint portion between the semiconductor device and the heat radiation base material is suppressed while suppressing the rise of the temperature of the semiconductor device.

【0073】No.10は、母材1が、Cu中に、Cと
SiCの2種類の微粉体を添加した合金からなり、ロッ
ド2が、C/Cからなる場合である。同様に、半導体デ
バイスの温度上昇を抑制でき、熱膨張係数も小さく、熱
サイクル特性も向上した。
No. 10 is a case where the base material 1 is made of an alloy in which two kinds of fine powders of C and SiC are added to Cu, and the rod 2 is made of C / C. Similarly, the temperature rise of the semiconductor device can be suppressed, the coefficient of thermal expansion is small, and the thermal cycle characteristics are improved.

【0074】No.11は、母材1がCuからなり、ロ
ッド2が、AgとC/Cを併用した場合である。また、
No.12は、母材1がCuからなり、ロッド2がCu
とC/Cを併用した場合である。いずれの場合も、良好
な熱サイクル特性を維持しながら、半導体デバイスの温
度を90℃以下とでき、放熱特性が向上している。
No. 11 is a case where the base material 1 is made of Cu and the rod 2 uses Ag and C / C in combination. Also,
No. 12, the base material 1 is made of Cu and the rod 2 is made of Cu.
And C / C are used together. In any case, the temperature of the semiconductor device can be set to 90 ° C. or lower while maintaining good heat cycle characteristics, and the heat dissipation characteristics are improved.

【0075】No.13は、母材1、ロッド2ともにC
uからなる場合である。半導体デバイス温度は、比較例
(No.21)の機械加工で作製されたものと同等の特
性を示している。このことから、本発明にかかる製造方
法を用いることにより、複雑な機械加工によりピンフィ
ンを形成することなく、同等の効果を有する放熱基材を
得ることができる。なお、ここでは、母材端面からロッ
ド2を5mm露出した場合について示したが、ロッド2
の露出長が長くなるほど、その長さにほぼ比例して放熱
特性が向上する。
No. 13 is C for both the base material 1 and the rod 2.
It consists of u. The semiconductor device temperature shows the same characteristics as those produced by the machining of the comparative example (No. 21). From this, by using the manufacturing method according to the present invention, it is possible to obtain a heat dissipation substrate having the same effect without forming pin fins by complicated machining. In addition, here, the case where the rod 2 is exposed by 5 mm from the end face of the base material is shown.
The longer the exposed length of the, the more the heat dissipation characteristics improve in proportion to the length.

【0076】No.14は、実施の形態2にかかる製造
方法で放熱基材を製造した場合である。また、No.1
5は、実施の形態3にかかる製造方法で放熱基材を製造
した場合である。No.1、No.14、No.15を
比較した場合、ほぼ同等の放熱性能が得られ、比較例に
比べて熱サイクル特性が向上し、半導体デバイス温度の
上昇が抑えられている。
No. 14 is a case where the heat dissipation base material is manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment. In addition, No. 1
5 is a case where the heat dissipation base material is manufactured by the manufacturing method according to the third embodiment. No. 1, No. 14, No. When 15 is compared, almost the same heat dissipation performance is obtained, the thermal cycle characteristics are improved, and the rise of the semiconductor device temperature is suppressed as compared with the comparative example.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる放熱基材では、母材より高い熱伝導率を有する
ロッドの先端が母材から露出しており、母材材料の放熱
特性を超える良好な放熱特性を有する放熱基材を得るこ
とができる。
As is apparent from the above description, in the heat dissipation base material according to the present invention, the tip of the rod having a higher thermal conductivity than the base material is exposed from the base material, and the heat dissipation characteristics of the base material. It is possible to obtain a heat dissipation base material having excellent heat dissipation characteristics exceeding

【0078】また、放熱基材と、放熱基材に搭載した半
導体デバイスとの接合部に発生する熱歪みを緩和し、接
合部の破損を防止できる。
Further, it is possible to reduce the thermal strain generated at the joint between the heat dissipating base material and the semiconductor device mounted on the heat dissipating base material, and prevent the joint portion from being damaged.

【0079】また、本発明にかかる放熱基材の製造方法
を用いることにより、簡単な工程で放熱特性の高い放熱
基材の作製が可能となる。
By using the method for manufacturing a heat dissipation base material according to the present invention, it is possible to manufacture a heat dissipation base material having high heat dissipation characteristics in a simple process.

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

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる放熱基材の斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a heat dissipation substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1にかかる放熱基材の断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat dissipation base material according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1にかかる放熱基材の製
造工程の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process of the heat dissipation base material according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態2にかかる放熱基材の製
造工程の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a manufacturing process of the heat dissipation base material according to the second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態3にかかる放熱基材の製
造工程の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a manufacturing process of the heat dissipation base material according to the third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態4にかかる放熱基材の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a heat dissipation base material according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態4にかかる他の放熱基材
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of another heat dissipation base material according to the fourth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態5にかかる半導体装置の
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態6にかかる半導体装置の
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】 従来の半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 母材、2 ロッド、3、4 圧粉体、5 孔部、1
0 支持治具、11孔部、20 Cu粉体、30 金
型、31 パンチ棒、40 焼結炉、100放熱基材。
1 base material, 2 rods, 3 and 4 green compacts, 5 holes, 1
0 support jig, 11 holes, 20 Cu powder, 30 mold, 31 punch rod, 40 sintering furnace, 100 heat dissipation base material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 敏夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 寺本 浩行 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4K018 AA04 BA02 BA09 BB04 BC08 BD10 CA02 CA12 DA01 DA04 DA21 DA33 FA23 HA10 JA40 KA32 5F036 AA01 BA10 BA23 BB05 BD01 BD11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshio Umemura             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Teramoto             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 4K018 AA04 BA02 BA09 BB04 BC08                       BD10 CA02 CA12 DA01 DA04                       DA21 DA33 FA23 HA10 JA40                       KA32                 5F036 AA01 BA10 BA23 BB05 BD01                       BD11

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体デバイスを載置して冷却する放熱
基材であって、 略平行な第1面と第2面とを有し、半導体デバイスが該
第1面上に載置される母材と、 該第2面の略法線方向に沿って該母材に埋められて固定
され、該母材より高い熱伝導率を有するロッドとからな
り、 該ロッドの一部が該母材の該第2面から露出したことを
特徴とする放熱基材。
1. A heat dissipation substrate for mounting and cooling a semiconductor device, the mother substrate having a substantially parallel first surface and a second surface, and a semiconductor device mounted on the first surface. A rod and a rod having a higher thermal conductivity than that of the base material, the rod being embedded and fixed in the base material along a direction substantially normal to the second surface, and a part of the rod of the base material. A heat dissipation base material, which is exposed from the second surface.
【請求項2】 上記ロッドの一端が、上記母材の上記第
2面から突出したことを特徴とする請求項1に記載の放
熱基材。
2. The heat dissipation substrate according to claim 1, wherein one end of the rod projects from the second surface of the base material.
【請求項3】 上記ロッドの一端が、上記母材の上記第
2面と略同一平面に含まれる、平坦な端面を有すること
を特徴とする請求項1に記載の放熱基材。
3. The heat dissipating base material according to claim 1, wherein one end of the rod has a flat end surface included in substantially the same plane as the second surface of the base material.
【請求項4】 上記母材が、銅又は銅合金からなり、 上記ロッドが、炭素繊維強化炭素複合材料、炭素基金属
複合材料、又は炭素繊維強化金属を含む炭素繊維/金属
複合材料、若しくは高熱伝導性金属材料の少なくとも一
方の材料からなることを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載の放熱基材。
4. The base material is made of copper or a copper alloy, and the rod is a carbon fiber-reinforced carbon composite material, a carbon-based metal composite material, or a carbon fiber / metal composite material containing carbon fiber-reinforced metal, or high heat. The heat dissipating base material according to claim 1, wherein the heat dissipating base material is made of at least one of conductive metal materials.
【請求項5】 上記母材が、Cr、Mo、W、C、Si
C、及びAlNからなる群から選択される少なくとも1
つの添加成分を、5〜40体積%含有する銅合金からな
ることを特徴とする請求項4に記載の放熱基材。
5. The base material is Cr, Mo, W, C, Si
At least 1 selected from the group consisting of C and AlN
The heat dissipating base material according to claim 4, wherein the heat dissipating base material is made of a copper alloy containing 5 to 40 volume% of one additive component.
【請求項6】 上記母材が、粒径が100μm以下の微
粉体として分散させた上記添加成分を含む銅合金からな
ることを特徴とする請求項5に記載の放熱基材。
6. The heat dissipating base material according to claim 5, wherein the base material is made of a copper alloy containing the additive component dispersed as fine powder having a particle diameter of 100 μm or less.
【請求項7】 上記ロッドが、Cu、Ni、Au、W、
及びSiCからなる群から選択される成分を主成分とす
る被覆層に覆われたことを特徴とする請求項4に記載の
放熱基材。
7. The rod comprises Cu, Ni, Au, W,
The heat dissipating base material according to claim 4, wherein the heat dissipating base material is covered with a coating layer whose main component is a component selected from the group consisting of SiC and SiC.
【請求項8】 上記母材と、該母材から露出した上記ロ
ッドが、Cu、Ni、Au、W、及びSiCからなる群
から選択される成分を主成分とする被覆層に覆われたこ
とを特徴とする請求項4に記載の放熱基材。
8. The base material and the rod exposed from the base material are covered with a coating layer containing a component selected from the group consisting of Cu, Ni, Au, W, and SiC as a main component. The heat dissipation base material according to claim 4.
【請求項9】 上記ロッドが、互いに異なった材料で、
複数のロッドからなることを特徴とする請求項4に記載
の放熱基材。
9. The rods are made of different materials,
The heat dissipating base material according to claim 4, comprising a plurality of rods.
【請求項10】 母材と該母材から一端が露出したロッ
ドとを含む放熱基材の製造方法であって、 炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、 該ロッドを成形型内に配置する配置工程と、 該成形型内に、銅を主成分とする粉体を充填して、該ロ
ッドの一端を埋める工程と、 該粉体を、0.1〜5tonf/cmの圧力で加圧
し、ロッドの一端が埋め込まれた圧粉体を形成する工程
と、 該ロッドが固定された該圧粉体を、非酸化雰囲気中で、
700〜1200℃の温度で加熱して該圧粉体を焼結し
て母材とする工程とを含むことを特徴とする放熱基材の
製造方法。
10. A method for manufacturing a heat dissipation substrate, which comprises a base material and a rod having one end exposed from the base material, comprising at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductivity metal material. A rod preparing step of preparing a rod, an arranging step of arranging the rod in a molding die, a step of filling the molding die with a powder containing copper as a main component, and filling one end of the rod, A step of pressurizing the powder with a pressure of 0.1 to 5 tonf / cm 2 to form a powder compact with one end of a rod embedded; Inside,
Heating at a temperature of 700 to 1200 ° C. to sinter the green compact to form a base material.
【請求項11】 上記配置工程が、上記成形型内に支持
治具を設け、複数の上記ロッドが略平行となるように該
支持治具で支持する工程であることを特徴とする請求項
10に記載の製造方法。
11. The arranging step is a step of providing a supporting jig in the molding die and supporting the plurality of rods by the supporting jig so that the rods are substantially parallel to each other. The manufacturing method described in.
【請求項12】 母材と該母材から一端が露出したロッ
ドとを含む放熱基材の製造方法であって、 炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、 銅を主成分とする粉体を0.1〜8tonf/cm
圧力で加圧して、圧粉体を形成する工程と、 該圧粉体に孔部を形成する工程と、 該孔部に該ロッドを挿入して、該圧粉体から該ロッドの
一端を露出させる工程と、 該ロッドが挿入された該圧粉体を、非酸化雰囲気中で、
700〜1200℃の温度で加熱して該圧粉体を焼結し
て母材とする工程とを含むことを特徴とする放熱基材の
製造方法。
12. A method of manufacturing a heat dissipation substrate, which comprises a base material and a rod having one end exposed from the base material, the material comprising at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductivity metal material. A rod preparation step of preparing a rod, a step of pressurizing a powder containing copper as a main component at a pressure of 0.1 to 8 tonf / cm 2 to form a green compact, and forming a hole in the green compact. Forming the rod, inserting the rod into the hole to expose one end of the rod from the powder compact, and inserting the rod into the powder compact in a non-oxidizing atmosphere.
Heating at a temperature of 700 to 1200 ° C. to sinter the green compact to form a base material.
【請求項13】 母材と該母材から一端が露出したロッ
ドとを含む放熱基材の製造方法であって、 炭素繊維/金属複合材料、又は高熱伝導性金属材料の少
なくとも一方の材料からなるロッドを準備するロッド準
備工程と、 銅を主成分とする粉体を0.1〜8tonf/cm
圧力で加圧して、圧粉体を形成する工程と、 該圧粉体を、非酸化雰囲気中で、400〜700℃の温
度で加熱して該圧粉体を焼結して一次焼結体とする工程
と、 該一次焼結体に孔部を形成する工程と、 該孔部に該ロッドを挿入し、該一次焼結体から該ロッド
の一端を露出させる工程と、 該ロッドが挿入された該一次焼結体を、非酸化雰囲気中
で、700〜1200℃の温度で加熱して、該一次焼結
体を更に焼結して母材とする工程とを含むことを特徴と
する放熱基材の製造方法。
13. A method of manufacturing a heat dissipation substrate, which comprises a base material and a rod having one end exposed from the base material, the material comprising at least one of a carbon fiber / metal composite material and a high thermal conductivity metal material. A rod preparing step of preparing a rod; a step of pressurizing a powder containing copper as a main component at a pressure of 0.1 to 8 tonf / cm 2 to form a green compact; Heating in an atmosphere at a temperature of 400 to 700 ° C. to sinter the green compact to form a primary sintered body; forming a hole in the primary sintered body; Inserting the rod and exposing one end of the rod from the primary sintered body, and heating the primary sintered body with the rod inserted therein at a temperature of 700 to 1200 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. And a step of further sintering the primary sintered body to form a base material. Method of manufacturing a wood.
【請求項14】 上記銅を主成分とする粉材が、Cr、
Mo、W、C、SiC、及びAlNからなる群から選択
される少なくとも1つの成分からなる微粉体を、5〜4
0体積%の割合で銅の粉体に混同した粉体からなること
を特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の製造
方法。
14. The powder material containing copper as a main component is Cr,
A fine powder containing at least one component selected from the group consisting of Mo, W, C, SiC, and AlN is added in an amount of 5 to 4
The manufacturing method according to any one of claims 10 to 13, which comprises a powder mixed with copper powder at a ratio of 0% by volume.
【請求項15】 上記微粉体の粒径が、100μm以下
であることを特徴とする請求項14に記載の製造方法。
15. The manufacturing method according to claim 14, wherein the particle size of the fine powder is 100 μm or less.
【請求項16】 上記ロッド準備工程が、Cu、Ni、
Au、W、及びSiCからなる群から選択される成分を
主成分とする被覆層で該ロッドの表面を覆う工程を含む
ことを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の
製造方法。
16. The rod preparing step comprises Cu, Ni,
14. The method according to claim 10, further comprising a step of covering the surface of the rod with a coating layer containing a component selected from the group consisting of Au, W, and SiC as a main component.
【請求項17】 更に、上記母材と該母材から露出した
上記ロッドとの表面を、Cu、Ni、Au、W、及びS
iCからなる群から選択される成分を主成分とする被覆
層で覆う工程を含むことを特徴とする請求項10〜13
に記載の製造方法。
17. The surface of the base material and the surface of the rod exposed from the base material are Cu, Ni, Au, W, and S.
14. A step of covering with a coating layer containing a component selected from the group consisting of iC as a main component.
The manufacturing method described in.
【請求項18】 請求項1〜9のいずれかに記載の放熱
基材と、該放熱基材の上記第1面に取りつけられた半導
体素子とを含む半導体装置であって、 該放熱基材の上記第2面から露出した上記ロッドが、冷
却媒体と接するようにしてなることを特徴とする半導体
装置。
18. A semiconductor device comprising: the heat dissipation base material according to claim 1; and a semiconductor element mounted on the first surface of the heat dissipation base material. A semiconductor device, wherein the rod exposed from the second surface is in contact with a cooling medium.
【請求項19】 上記放熱基材が、放熱容器に取りつけ
られ、該放熱容器中を流れる冷却水が、該放熱基材の上
記第2面から露出した上記ロッドに接するようにしてな
ることを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。
19. The heat dissipation substrate is attached to a heat dissipation container, and cooling water flowing in the heat dissipation container is in contact with the rod exposed from the second surface of the heat dissipation substrate. The semiconductor device according to claim 18.
【請求項20】 上記冷却媒体が、上記放熱基材の上記
第2面に取りつけられた放熱フィンであることを特徴と
する請求項18に記載の半導体装置。
20. The semiconductor device according to claim 18, wherein the cooling medium is a heat radiation fin attached to the second surface of the heat radiation substrate.
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