JP2653703B2 - 複合材料、回路システム内にその材料を使用する熱分散部材、回路システム、及びそれらの製法 - Google Patents
複合材料、回路システム内にその材料を使用する熱分散部材、回路システム、及びそれらの製法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置を取入れた電子回路装置（シス
テム）の分野に係わり、特に、半導体装置を確実に組付
けるための改良された手段を有する一方、半導体装置か
らの熱分散が改善された新規装置（システム）に関する
ものである。
テム）の分野に係わり、特に、半導体装置を確実に組付
けるための改良された手段を有する一方、半導体装置か
らの熱分散が改善された新規装置（システム）に関する
ものである。
従来技術、および発明が解決しようとする課題 本発明に関連する分野は、現在、一緒に出願中の特許
出願シリーズ番号166,300の「複合材料及びその製
法」、シリーズ番号166,290の「回路システム、このシ
ステムに用いる複合金属材料、及びそれらの製法」、シ
リーズ番号247,799の「選択形状の耐火金属材料製部材
とその製法」に開示されている。
出願シリーズ番号166,300の「複合材料及びその製
法」、シリーズ番号166,290の「回路システム、このシ
ステムに用いる複合金属材料、及びそれらの製法」、シ
リーズ番号247,799の「選択形状の耐火金属材料製部材
とその製法」に開示されている。
集積回路チップなどの半導体装置は、相対的に低い熱
膨張特性をもつ材料を典型的に具体化したものであるか
ら、半導体装置が基板に取付けられ、かつまた装置端子
が基板上の回路パスに電気的に接続されて回路システム
を形成する場合、システム内に半導体装置を確実に組付
け、電気的な接続を維持する一方で、回路操作時に装置
内に生じる熱を効果的に分散させることは容易ではな
い。高い熱伝導率をもつ材料が熱分散を改善するために
用いられる場合には、半導体装置とそれらの材料との間
の熱膨張の相違が、装置取付部や接続部に熱応力を生じ
させる傾向があり、この結果、取付けや接続の信頼性が
失われる。他方、膨張特性が低い材料を用いて取付けや
接続を改善しようとすれば、半導体装置からの熱分散に
より、装置の操作特性や有効寿命が多少制限され、装置
がパラメトリック・シフトにさらされる傾向がある。多
くの異なる基板材料又は取付け手段が、熱分散を改善す
る一方、適切な信頼性を維持するために提案されている
が、それらのいずれもが、いくつかの用途で不備な点を
示す傾向がある。たとえば、多層シート材料は、相対的
に低い熱膨張特性の金属層を相対的に高い熱伝導率をも
つ金属層に冶金的に結合したもので、多くの回路基板に
使用して適当なものであることが判ったが、いくつかの
用途で熱分散特性が制限され過ぎることも判明した。ま
た、ワイヤ・メッシュ又は低膨張金属製の不連続の部材
等を、高い熱伝導率の銅又はアルミニウムのマトリック
ス内に配置した基板材料も、いくつかの用途に提案され
ているが、これらも所望の熱伝導率特性をもつように製
作するには、比較的値段が高くなりがちである。更に、
その他の半導体装置組付け用複合金属材料は、部品から
の熱分散を改善するため、形状を種々に選択されもして
いる。しかしながら、回路システム内での熱分散が改善
され、半導体装置の組付けや接続の信頼性が改善される
には、新規の熱分散部材、それらの部材やそれらの部材
に用いる材料を取入れた回路、それらの部材や材料を製
作する新規な方法を得ることが望ましい。
膨張特性をもつ材料を典型的に具体化したものであるか
ら、半導体装置が基板に取付けられ、かつまた装置端子
が基板上の回路パスに電気的に接続されて回路システム
を形成する場合、システム内に半導体装置を確実に組付
け、電気的な接続を維持する一方で、回路操作時に装置
内に生じる熱を効果的に分散させることは容易ではな
い。高い熱伝導率をもつ材料が熱分散を改善するために
用いられる場合には、半導体装置とそれらの材料との間
の熱膨張の相違が、装置取付部や接続部に熱応力を生じ
させる傾向があり、この結果、取付けや接続の信頼性が
失われる。他方、膨張特性が低い材料を用いて取付けや
接続を改善しようとすれば、半導体装置からの熱分散に
より、装置の操作特性や有効寿命が多少制限され、装置
がパラメトリック・シフトにさらされる傾向がある。多
くの異なる基板材料又は取付け手段が、熱分散を改善す
る一方、適切な信頼性を維持するために提案されている
が、それらのいずれもが、いくつかの用途で不備な点を
示す傾向がある。たとえば、多層シート材料は、相対的
に低い熱膨張特性の金属層を相対的に高い熱伝導率をも
つ金属層に冶金的に結合したもので、多くの回路基板に
使用して適当なものであることが判ったが、いくつかの
用途で熱分散特性が制限され過ぎることも判明した。ま
た、ワイヤ・メッシュ又は低膨張金属製の不連続の部材
等を、高い熱伝導率の銅又はアルミニウムのマトリック
ス内に配置した基板材料も、いくつかの用途に提案され
ているが、これらも所望の熱伝導率特性をもつように製
作するには、比較的値段が高くなりがちである。更に、
その他の半導体装置組付け用複合金属材料は、部品から
の熱分散を改善するため、形状を種々に選択されもして
いる。しかしながら、回路システム内での熱分散が改善
され、半導体装置の組付けや接続の信頼性が改善される
には、新規の熱分散部材、それらの部材やそれらの部材
に用いる材料を取入れた回路、それらの部材や材料を製
作する新規な方法を得ることが望ましい。
本発明の課題は、シリコン及びガリウム磁化物の半導
体装置等を回路システムに取付けるのに用いる新規な改
良された複合金属材料を得ることと、容易に薄板に延ば
すことができて、展性があり、容易に圧延成形その他が
可能で、比較的大型のシート寸法の前記複合材料を得る
ことと、新規の改良された熱分散部材を得ることと、信
頼性が改善された前記システム内に半導体装置を組付け
るために前記複合材料を用いた前記部材を得ることと、
低膨張率の鉄金属と高熱伝導率で実質的に鉄成分を含有
しない銀金属とを含んだ前記の新規な改良された複合金
属材料を得ることと、選択された種類の形状をもち互い
に接着された構成要素（コンポーネント）、但し、熱分
散や半導体装置の組付け信頼性が改善されるためには必
ずしも冶金結合によらずに結合された構成要素を有する
前記熱分散部材を得ることと、前記部材及び材料を製作
する新規な改良された方法を得ることである。
体装置等を回路システムに取付けるのに用いる新規な改
良された複合金属材料を得ることと、容易に薄板に延ば
すことができて、展性があり、容易に圧延成形その他が
可能で、比較的大型のシート寸法の前記複合材料を得る
ことと、新規の改良された熱分散部材を得ることと、信
頼性が改善された前記システム内に半導体装置を組付け
るために前記複合材料を用いた前記部材を得ることと、
低膨張率の鉄金属と高熱伝導率で実質的に鉄成分を含有
しない銀金属とを含んだ前記の新規な改良された複合金
属材料を得ることと、選択された種類の形状をもち互い
に接着された構成要素（コンポーネント）、但し、熱分
散や半導体装置の組付け信頼性が改善されるためには必
ずしも冶金結合によらずに結合された構成要素を有する
前記熱分散部材を得ることと、前記部材及び材料を製作
する新規な改良された方法を得ることである。
課題を達成するための手段 簡単に説明すると、本発明による新規な改良された金
属材料は、相対的に著しく熱膨張係数が低い鉄金属（す
なわち、鉄系金属）と、相対的に著しく熱伝導率が高く
実質的に鉄成分を含有しない銀金属とが組合されたもの
である。この組合された材料は、取付けられるシリコン
又はガリウム砒化物の半導体装置の有効熱膨張係数にほ
ぼ相応する相対的に低い有効熱膨張係数を有する複合材
料が得られるように新規な方法で協働する一方、この合
せ材料を貫通して延びる高熱伝導率の銀金属のパスを得
るためにも協働するものである。この新規の複合材料の
一好適実施例によれば、膨張係数の低い鉄金属材料（す
なわち、鉄系金属材料）の連続マトリックスが、前記の
相対的に高い熱伝導性をもつ銀金属で充填されたマトリ
ックスを貫通して延びる多数の孔を有している。この銀
金属の特徴は、それに含まれる鉄成分の低溶解度であ
る。このため、低膨張係数の鉄材料と協働する一方で、
所望の高い熱伝導率を維持し、薄板に延ばすことのでき
る可鍛材料として容易かつ経済的に成形が可能である。
本発明による別の好適実施例の場合は、低膨張係数の鉄
金属の複数不連続素子が、銀金属材料の連続マトリクス
内に分散している。本発明による改良回路システムの一
好適実施例では、少なくとも１つの熱散逸部材が、取付
けられる半導体装置にコンパクトに適合できるように選
択された形状の前記複合金属材料で形成された第１の金
属構成要素と、熱分散部材から熱を散逸させるために特
に選ばれた別の、異なる形状の第２の構成要素とを有し
ている。これらの構成要素は、構成要素間の界面に沿っ
て、有効な熱伝達関係が維持されるように結合されてい
る。
属材料は、相対的に著しく熱膨張係数が低い鉄金属（す
なわち、鉄系金属）と、相対的に著しく熱伝導率が高く
実質的に鉄成分を含有しない銀金属とが組合されたもの
である。この組合された材料は、取付けられるシリコン
又はガリウム砒化物の半導体装置の有効熱膨張係数にほ
ぼ相応する相対的に低い有効熱膨張係数を有する複合材
料が得られるように新規な方法で協働する一方、この合
せ材料を貫通して延びる高熱伝導率の銀金属のパスを得
るためにも協働するものである。この新規の複合材料の
一好適実施例によれば、膨張係数の低い鉄金属材料（す
なわち、鉄系金属材料）の連続マトリックスが、前記の
相対的に高い熱伝導性をもつ銀金属で充填されたマトリ
ックスを貫通して延びる多数の孔を有している。この銀
金属の特徴は、それに含まれる鉄成分の低溶解度であ
る。このため、低膨張係数の鉄材料と協働する一方で、
所望の高い熱伝導率を維持し、薄板に延ばすことのでき
る可鍛材料として容易かつ経済的に成形が可能である。
本発明による別の好適実施例の場合は、低膨張係数の鉄
金属の複数不連続素子が、銀金属材料の連続マトリクス
内に分散している。本発明による改良回路システムの一
好適実施例では、少なくとも１つの熱散逸部材が、取付
けられる半導体装置にコンパクトに適合できるように選
択された形状の前記複合金属材料で形成された第１の金
属構成要素と、熱分散部材から熱を散逸させるために特
に選ばれた別の、異なる形状の第２の構成要素とを有し
ている。これらの構成要素は、構成要素間の界面に沿っ
て、有効な熱伝達関係が維持されるように結合されてい
る。
本発明による好ましい方法によれば、本発明による新
規な改良合せ金属材料は、低膨張係数の鉄金属材料を銀
金属材料と組合せる一方、銀金属材料を加熱して十分に
融解し、鉄金属材料に結合させ、望ましい高密度の複合
金属材料が形成される。
規な改良合せ金属材料は、低膨張係数の鉄金属材料を銀
金属材料と組合せる一方、銀金属材料を加熱して十分に
融解し、鉄金属材料に結合させ、望ましい高密度の複合
金属材料が形成される。
本発明による方法の一好適実施例によれば、前記鉄金
属材料の粉末の粒子を、比較的高い選定温度まで加熱
し、他方、鉄粉の粒子を一緒にプレスして、鉄粉粒子を
互いに拡散結合するか又は焼結し、それによって鉄金属
材料の連続的かつ著しく多孔質のマトリックスが得られ
る。銀金属が、次いで取付けられ、鉄金属材料の孔内へ
導入され、孔を充填し、複合材料を貫通して延びる高い
熱伝導率の銀金属の道路（パス）が得られる。新規な複
合金属材料を製作するための本発明による方法の別の好
適実施例によれば、鉄及び銀の金属材料の粉末粒子が混
合され、加熱されて、粉末粒子が結合される。本発明の
一方法によれば、加熱は各粒子が互いに拡散結合するよ
うに調整される。別の方法によれば、粒子が選定温度に
熱せられて、その温度で少なくとも銀金属の表面が互い
に、かつまた鉄材料粒子に結合する程度に融解される。
結合された材料は、次いで、冷却され、適宜に成形され
る。望ましい方法によれば、結合された粉末材料は、圧
延により厚味を減少させたり、他の機械的な作業により
加工され、最後に成形され、合せ金属材料の熱伝導率及
び熱膨張特性が改善される。前記の方法のいずれの場合
においても、組合された銀金属材料内の鉄金属材料の事
実上の不可溶性によって、銀金属材料が実質的に鉄成分
を含有しないままであることが保証され、複合材料内で
の銀金属の高い熱伝導率が維持される。銀材料に少量の
ニッケルを含有させれば、鉄材料に対する銀材料の湿潤
性が改善されることが判った。
属材料の粉末の粒子を、比較的高い選定温度まで加熱
し、他方、鉄粉の粒子を一緒にプレスして、鉄粉粒子を
互いに拡散結合するか又は焼結し、それによって鉄金属
材料の連続的かつ著しく多孔質のマトリックスが得られ
る。銀金属が、次いで取付けられ、鉄金属材料の孔内へ
導入され、孔を充填し、複合材料を貫通して延びる高い
熱伝導率の銀金属の道路（パス）が得られる。新規な複
合金属材料を製作するための本発明による方法の別の好
適実施例によれば、鉄及び銀の金属材料の粉末粒子が混
合され、加熱されて、粉末粒子が結合される。本発明の
一方法によれば、加熱は各粒子が互いに拡散結合するよ
うに調整される。別の方法によれば、粒子が選定温度に
熱せられて、その温度で少なくとも銀金属の表面が互い
に、かつまた鉄材料粒子に結合する程度に融解される。
結合された材料は、次いで、冷却され、適宜に成形され
る。望ましい方法によれば、結合された粉末材料は、圧
延により厚味を減少させたり、他の機械的な作業により
加工され、最後に成形され、合せ金属材料の熱伝導率及
び熱膨張特性が改善される。前記の方法のいずれの場合
においても、組合された銀金属材料内の鉄金属材料の事
実上の不可溶性によって、銀金属材料が実質的に鉄成分
を含有しないままであることが保証され、複合材料内で
の銀金属の高い熱伝導率が維持される。銀材料に少量の
ニッケルを含有させれば、鉄材料に対する銀材料の湿潤
性が改善されることが判った。
本発明による新規な改良熱分散部材を製作する本発明
による方法の場合、前記複合金属材料の層又は構成要素
は、はんだ付け、ろう付け、エポキシ樹脂、熱伝導接着
剤、あるいは又ロール接着、プレス、更には他の従来方
法で、他の金属、好ましくは低価格で熱伝導率の高い金
属の層に結合される複合金属材料の部材の第１の構成要
素は、半導体装置がコンパクトに取付けうるような１つ
の選択形状に、機械その他で加工もしくは成形されてお
り、前記他方の合せ金属材料の部材の第２構成要素は、
特に熱分散に適する別の選択形状に機械その他で加工も
しくは成形されている。一好適実施例によれば、構成要
素材料は、構成要素間の有効熱伝達に適するように、経
済的な固相冶金結合により結合される。
による方法の場合、前記複合金属材料の層又は構成要素
は、はんだ付け、ろう付け、エポキシ樹脂、熱伝導接着
剤、あるいは又ロール接着、プレス、更には他の従来方
法で、他の金属、好ましくは低価格で熱伝導率の高い金
属の層に結合される複合金属材料の部材の第１の構成要
素は、半導体装置がコンパクトに取付けうるような１つ
の選択形状に、機械その他で加工もしくは成形されてお
り、前記他方の合せ金属材料の部材の第２構成要素は、
特に熱分散に適する別の選択形状に機械その他で加工も
しくは成形されている。一好適実施例によれば、構成要
素材料は、構成要素間の有効熱伝達に適するように、経
済的な固相冶金結合により結合される。
本発明によれば、新規な改良複合金属材料は、容易か
つ経済的にどのような所望シート寸法にも、またパッド
その他にも成形できる。複合材料は、容易かつ経済的に
成形もしくは薄板にされ、たとえば、容易に新規な改良
熱分散部材に組入れることができる。しかしながら、そ
れは、また、シリコン半導体装置に対する組付けや電気
接続の信頼性も改良される一方、半導体装置からの熱の
消滅も改良されるようにされている。これにより半導体
装置は、長期の有効寿命にわたり動作特性が改良され
る。熱分散部材の構成要素の選択形状により半導体装置
を取付けるスペースや材料が経済的にされる一方、更
に、部材の第２構成要素への熱伝達や部材から第２構成
要素を介しての熱分散が容易になる。このようにして新
規の改良された電気回路システムは、前記半導体装置を
統合するようにされる。
つ経済的にどのような所望シート寸法にも、またパッド
その他にも成形できる。複合材料は、容易かつ経済的に
成形もしくは薄板にされ、たとえば、容易に新規な改良
熱分散部材に組入れることができる。しかしながら、そ
れは、また、シリコン半導体装置に対する組付けや電気
接続の信頼性も改良される一方、半導体装置からの熱の
消滅も改良されるようにされている。これにより半導体
装置は、長期の有効寿命にわたり動作特性が改良され
る。熱分散部材の構成要素の選択形状により半導体装置
を取付けるスペースや材料が経済的にされる一方、更
に、部材の第２構成要素への熱伝達や部材から第２構成
要素を介しての熱分散が容易になる。このようにして新
規の改良された電気回路システムは、前記半導体装置を
統合するようにされる。
実施例 次に、本発明の実施例を添付図面につき説明する。
第１図の符号10は本発明による新規の改良された電気
回路システムの一好適実施例を示している。半導体装置
12は、従来の集積回路チップその他のように、本発明の
新規の改良された熱分散部材14に組付けられている。こ
れにより、回路システム内に半導体装置が確実に組付け
られる一方、回路操作の間、半導体装置からの熱分散が
改善される。たとえば、回路システムは、高い熱伝導率
をもつ銅やアルミニウムなどの金属層18を備えた基板16
を有し、有機ポリマー材料その他製の電気絶縁被覆20
が、金属層18に固定され、従来式に被覆上に形成される
導電回路パス22を支えるようにするのが好ましい。基板
16は、熱分散部材14に適応する開口24を有しており、部
材14の縁部は、第１図の符号15で示されているように、
熱伝達が可能なように、はんだ（図示せず）その他で従
来式に基板16に固定されている。半導体装置12は、相対
的に低い熱膨張係数をもつシリコン材料その他を包み、
装置12の端子は、符号12.1（第１図のみ）で示され、第
１図の符号26で示されているように、はんだ付け、ワイ
ヤ結合、その他いずれかの従来形式で回路パス22に電気
接続されている。金属層18と回路パス22は、合せ金属又
は本発明の枠内で好ましいとされる他の比較可能な材料
で形成される。絶縁被覆20は、また、セラミック被覆、
その他の無機材料で形成されるか、もしくは、改良され
た熱伝導率、その他を有する金属又はセラミックスを充
填された絶縁材料であって、本発明の枠内で好ましい材
料を含んでいるかする。
回路システムの一好適実施例を示している。半導体装置
12は、従来の集積回路チップその他のように、本発明の
新規の改良された熱分散部材14に組付けられている。こ
れにより、回路システム内に半導体装置が確実に組付け
られる一方、回路操作の間、半導体装置からの熱分散が
改善される。たとえば、回路システムは、高い熱伝導率
をもつ銅やアルミニウムなどの金属層18を備えた基板16
を有し、有機ポリマー材料その他製の電気絶縁被覆20
が、金属層18に固定され、従来式に被覆上に形成される
導電回路パス22を支えるようにするのが好ましい。基板
16は、熱分散部材14に適応する開口24を有しており、部
材14の縁部は、第１図の符号15で示されているように、
熱伝達が可能なように、はんだ（図示せず）その他で従
来式に基板16に固定されている。半導体装置12は、相対
的に低い熱膨張係数をもつシリコン材料その他を包み、
装置12の端子は、符号12.1（第１図のみ）で示され、第
１図の符号26で示されているように、はんだ付け、ワイ
ヤ結合、その他いずれかの従来形式で回路パス22に電気
接続されている。金属層18と回路パス22は、合せ金属又
は本発明の枠内で好ましいとされる他の比較可能な材料
で形成される。絶縁被覆20は、また、セラミック被覆、
その他の無機材料で形成されるか、もしくは、改良され
た熱伝導率、その他を有する金属又はセラミックスを充
填された絶縁材料であって、本発明の枠内で好ましい材
料を含んでいるかする。
一好適実施例では、熱分散部材14は、好ましくは、選
択された第１のパッド形成その他をもつ第１構成要素28
を有している。その表面28.1は半導体装置12をコンパク
トに受容するようにされている。半導体装置12は、第１
構成要素上にはんだ又はエポキシ樹脂接着材その他を用
いて、従来式に符号29の個所で接合されている。この選
択された取付け形式は、装置12を構成要素に電気接続又
は電気絶縁が可能になるように固定するのに役立ってい
る。第１構成要素28は、好ましくは、素子12の熱膨張係
数にほぼ相応する相対的に低い熱膨張係数をもつ材料を
含んでいる。これにより、構成要素に装置12を確実に取
付けできるだけでなく、熱を素子12から迅速に散逸させ
る高い熱伝導特性が得られる。この好適実施例において
は、熱分散部材14が、金属の第２構成要素30を有してい
る。この第２構成要素は、第１の構成要素に対し有効な
熱伝達が可能となるように界面32に沿って第１構成要素
に金属結合されている。第２構成要素30は、別の、異な
った選択形状を有し、特に部材14からの熱分散に適する
ようにされている。たとえば、第２構成要素は、部材14
からの熱分散を容易にするため、部材14から延びる複数
のフィン34を有する形状にするのが好ましい。第２図に
示した本発明熱分散部材の別の実施例14aの場合（等し
い部分又は比較可能な部分には、同じ参照番号を用いて
ある）、第２構成要素は、底部36、側壁38、鍔39を有す
るカップ形状をなしており、第１構成要素28は、カップ
内側底部に、符号32のところと同様に冶金結合されてい
る。
択された第１のパッド形成その他をもつ第１構成要素28
を有している。その表面28.1は半導体装置12をコンパク
トに受容するようにされている。半導体装置12は、第１
構成要素上にはんだ又はエポキシ樹脂接着材その他を用
いて、従来式に符号29の個所で接合されている。この選
択された取付け形式は、装置12を構成要素に電気接続又
は電気絶縁が可能になるように固定するのに役立ってい
る。第１構成要素28は、好ましくは、素子12の熱膨張係
数にほぼ相応する相対的に低い熱膨張係数をもつ材料を
含んでいる。これにより、構成要素に装置12を確実に取
付けできるだけでなく、熱を素子12から迅速に散逸させ
る高い熱伝導特性が得られる。この好適実施例において
は、熱分散部材14が、金属の第２構成要素30を有してい
る。この第２構成要素は、第１の構成要素に対し有効な
熱伝達が可能となるように界面32に沿って第１構成要素
に金属結合されている。第２構成要素30は、別の、異な
った選択形状を有し、特に部材14からの熱分散に適する
ようにされている。たとえば、第２構成要素は、部材14
からの熱分散を容易にするため、部材14から延びる複数
のフィン34を有する形状にするのが好ましい。第２図に
示した本発明熱分散部材の別の実施例14aの場合（等し
い部分又は比較可能な部分には、同じ参照番号を用いて
ある）、第２構成要素は、底部36、側壁38、鍔39を有す
るカップ形状をなしており、第１構成要素28は、カップ
内側底部に、符号32のところと同様に冶金結合されてい
る。
本発明による新規な熱分散部材14では、部材14の第１
構成要素28が、本発明の枠内で、所望の低熱膨張係数と
所望の高い熱伝導率をもつ種種の従来の合せ金属材料の
いずれかを有している。しかし、一好適実施例において
は、第１構成要素28が、第３図、第４図に示したよう
な、本発明による新規な改良された複合金属材料を有し
ている。すなわち、構成要素28は、選択された熱伝導率
を相対的に低い熱膨張係数を有する鉄又は鉄の材料と、
選択された熱膨張係数と相対的に高い熱伝導率をもち、
鉄成分を事実上含まない銀金属材料とが組合された材料
を有することが好ましい。そのさい、鉄と銀との金属材
料は、選択された割合で組合せられ、複合金属材料が、
半導体装置12の熱膨張係数にほぼ相応する有効熱膨張係
数を有するようにされ、他方では、半導体装置からの熱
を迅速に伝えるため、複合金属材料を貫通して延びる銀
金属の導路が設けられるようにする。
構成要素28が、本発明の枠内で、所望の低熱膨張係数と
所望の高い熱伝導率をもつ種種の従来の合せ金属材料の
いずれかを有している。しかし、一好適実施例において
は、第１構成要素28が、第３図、第４図に示したよう
な、本発明による新規な改良された複合金属材料を有し
ている。すなわち、構成要素28は、選択された熱伝導率
を相対的に低い熱膨張係数を有する鉄又は鉄の材料と、
選択された熱膨張係数と相対的に高い熱伝導率をもち、
鉄成分を事実上含まない銀金属材料とが組合された材料
を有することが好ましい。そのさい、鉄と銀との金属材
料は、選択された割合で組合せられ、複合金属材料が、
半導体装置12の熱膨張係数にほぼ相応する有効熱膨張係
数を有するようにされ、他方では、半導体装置からの熱
を迅速に伝えるため、複合金属材料を貫通して延びる銀
金属の導路が設けられるようにする。
第３図に示した本発明の一実施例によれば、第１構成
要素28に具体化された本発明による新規の複合金属材料
では、相対的に低い熱膨張係数をもつ鉄合金その他の複
数の不連続要素40が、相対的に高い熱伝導率をもつ銀金
属材料42の連続マトリックス内に分散している。この銀
金属材料は、鉄その他の成分は実質的に含んでいない。
もし含んでいれば、銀金属材料の熱伝導性は著しく制限
されることになるからである。図示のように、構成要素
28は、構成要素の両側の表面46,48との間に不連続要素4
0の層をいくつか有している。構成要素28は、本発明の
好ましい実施例によれば、比較的薄く構成されている。
第４図に示した構成要素25aに具体化された本発明によ
る複合材料の別の好適実施例では、相対的に低い熱膨張
係数をもつ鉄合金製の多孔マトリツクス40aが、多数の
孔44を有し、これらの孔44が複合材料の両側の表面46,4
8の間を、複合材料を貫通して延びている。これらの孔4
4には、前記の高熱伝導率の銀金属材料が充填され、鉄
と結合されている。いずれの実施例でも、銀金属は、第
３図及び第４図の矢印50で示されているように、複合材
料の両側の表面の間で高い熱伝導率の導路を形成してい
る。一好適実施例では、銀金属は、第４図に示したよう
に第２の連続マトリックスを形成している。また、本発
明の諸好適実施例では、鉄金属材料40は、種々の合金グ
ループから選ばれた相対的に熱膨張係数の極めて低い金
属を包含する。その金属とは、公称組成が、約30から
50重量％のニッケルと、残部の鉄、約31重量％のニッ
ケル、８重量％のクロム、約８重量％のコバルト、残部
の鉄、約32重量％のニッケル、15重量％のコバルト、
１重量％のモリブデン、残部の鉄、約38重量％のニッ
ケル、７重量％のクロム、残部の鉄、約17重量％のク
ロム、残部の鉄、約16.5重量％のクロム、4.5重量％
のアルミニウム、残部の鉄、約57重量％のコバルト、
９重量％のクロム、残部の鉄、約23から30重量％のニ
ッケル、約17から30重量％のコバルト、約0.6から0.8重
量％のマンガン、残部の鉄等である。銀金属材料42は、
ほぼ純銀であるのが好ましいが、その湿潤（濡れ）特性
を改善するため約0.5重量％のニッケルを含有するのが
好ましい。本発明により使用される銀合金は、高い熱伝
導率をもち、銀の熱伝導率を著しく低下させるおそれの
ある鉄その他の成分を事実上含有していない。
要素28に具体化された本発明による新規の複合金属材料
では、相対的に低い熱膨張係数をもつ鉄合金その他の複
数の不連続要素40が、相対的に高い熱伝導率をもつ銀金
属材料42の連続マトリックス内に分散している。この銀
金属材料は、鉄その他の成分は実質的に含んでいない。
もし含んでいれば、銀金属材料の熱伝導性は著しく制限
されることになるからである。図示のように、構成要素
28は、構成要素の両側の表面46,48との間に不連続要素4
0の層をいくつか有している。構成要素28は、本発明の
好ましい実施例によれば、比較的薄く構成されている。
第４図に示した構成要素25aに具体化された本発明によ
る複合材料の別の好適実施例では、相対的に低い熱膨張
係数をもつ鉄合金製の多孔マトリツクス40aが、多数の
孔44を有し、これらの孔44が複合材料の両側の表面46,4
8の間を、複合材料を貫通して延びている。これらの孔4
4には、前記の高熱伝導率の銀金属材料が充填され、鉄
と結合されている。いずれの実施例でも、銀金属は、第
３図及び第４図の矢印50で示されているように、複合材
料の両側の表面の間で高い熱伝導率の導路を形成してい
る。一好適実施例では、銀金属は、第４図に示したよう
に第２の連続マトリックスを形成している。また、本発
明の諸好適実施例では、鉄金属材料40は、種々の合金グ
ループから選ばれた相対的に熱膨張係数の極めて低い金
属を包含する。その金属とは、公称組成が、約30から
50重量％のニッケルと、残部の鉄、約31重量％のニッ
ケル、８重量％のクロム、約８重量％のコバルト、残部
の鉄、約32重量％のニッケル、15重量％のコバルト、
１重量％のモリブデン、残部の鉄、約38重量％のニッ
ケル、７重量％のクロム、残部の鉄、約17重量％のク
ロム、残部の鉄、約16.5重量％のクロム、4.5重量％
のアルミニウム、残部の鉄、約57重量％のコバルト、
９重量％のクロム、残部の鉄、約23から30重量％のニ
ッケル、約17から30重量％のコバルト、約0.6から0.8重
量％のマンガン、残部の鉄等である。銀金属材料42は、
ほぼ純銀であるのが好ましいが、その湿潤（濡れ）特性
を改善するため約0.5重量％のニッケルを含有するのが
好ましい。本発明により使用される銀合金は、高い熱伝
導率をもち、銀の熱伝導率を著しく低下させるおそれの
ある鉄その他の成分を事実上含有していない。
第９図に示したような新規な複合金属材料を製作する
一方法によれば、鉄材料の不連続の粒子52が、好ましく
は、44から425ミクロン径の範囲の粒子サイズを有して
おり、図では符号54で示したように圧縮される。圧縮さ
れた粒子は、符号56で示されているように、1000℃から
1300℃の範囲の温度で、約30分から200分の間加熱され
る。こうすることにより、粒子は焼結され、鉄（すなわ
ち、鉄系金属）の連続的なマトリックスが形成される。
このマトリックスは、両側の表面間に延びる複数の孔を
有している。次いで、湿潤特性を改善するために前記ニ
ッケルの添加された融解銀材料が、鉄マトリックスの孔
内へ、第10図の符号58で示したように、適宜な供給源か
ら導入され、孔が充填され、鉄材料に銀材料が結合され
て、第４図に示したような高密度の複合材料が形成され
る。本発明の別の実施例によれば、鉄材料の粒子と比較
可能の寸法の銀金属粒子とが一緒に混合され、同じよう
な手法で圧縮され、所定温度に加熱され、粒子相互が分
散結合される。本発明の別の方法によれば、混合され圧
縮された粒子が、比較的低い960℃程度の温度で数分間
程度の短い時間加熱され、少なくとも銀粒子の表面部分
を融解させて、それらを相互に結合させると同時に鉄粒
子にも結合させて、内部に鉄粒子が分散した銀の連続マ
トリックスが形成される。この実施例の場合の鉄と銀と
の材料の体積比は、複合材料が次の選択値をもつように
調整される。すなわち、相対的に低い有効熱膨張係数が
約1.4から9PPM/℃の範囲相対的に高い有効熱伝導率が約
0.28から5.6ワット/2.54cm/℃の範囲に調整する。
一方法によれば、鉄材料の不連続の粒子52が、好ましく
は、44から425ミクロン径の範囲の粒子サイズを有して
おり、図では符号54で示したように圧縮される。圧縮さ
れた粒子は、符号56で示されているように、1000℃から
1300℃の範囲の温度で、約30分から200分の間加熱され
る。こうすることにより、粒子は焼結され、鉄（すなわ
ち、鉄系金属）の連続的なマトリックスが形成される。
このマトリックスは、両側の表面間に延びる複数の孔を
有している。次いで、湿潤特性を改善するために前記ニ
ッケルの添加された融解銀材料が、鉄マトリックスの孔
内へ、第10図の符号58で示したように、適宜な供給源か
ら導入され、孔が充填され、鉄材料に銀材料が結合され
て、第４図に示したような高密度の複合材料が形成され
る。本発明の別の実施例によれば、鉄材料の粒子と比較
可能の寸法の銀金属粒子とが一緒に混合され、同じよう
な手法で圧縮され、所定温度に加熱され、粒子相互が分
散結合される。本発明の別の方法によれば、混合され圧
縮された粒子が、比較的低い960℃程度の温度で数分間
程度の短い時間加熱され、少なくとも銀粒子の表面部分
を融解させて、それらを相互に結合させると同時に鉄粒
子にも結合させて、内部に鉄粒子が分散した銀の連続マ
トリックスが形成される。この実施例の場合の鉄と銀と
の材料の体積比は、複合材料が次の選択値をもつように
調整される。すなわち、相対的に低い有効熱膨張係数が
約1.4から9PPM/℃の範囲相対的に高い有効熱伝導率が約
0.28から5.6ワット/2.54cm/℃の範囲に調整する。
実施例Ａ 本発明の一実施例においては、36重量％のニッケルと
残部の鉄という公称組成をもつインヴァール（Invar）
と呼ばれる鉄合金の粒子が、銀金属の粒子と組合され、
完全に混ぜ合される。粒子寸法は、既述の範囲内であ
る。粒子は次いで圧縮され、960℃程度で数分間加熱さ
れ、少なくとも銀粒子表面部分が融けて、粒子が互いに
結合すると同時に鉄粒子とも結合し、ほぼ完全に稠密な
合せ材料が形成される。銀金属中の鉄金属が実質的に不
溶であるため、銀金属は、複合材料形成後、高い熱伝導
率を維持することが保証される。複合材料の金属材料が
50/50体積％の割合で組合されると、複合材料は、約10.
2PPM/℃という相対的に低い有効熱膨張係数を示す一
方、約5.6ワット/2.54cm/℃という相対的に高い有効熱
伝導率を示す。
残部の鉄という公称組成をもつインヴァール（Invar）
と呼ばれる鉄合金の粒子が、銀金属の粒子と組合され、
完全に混ぜ合される。粒子寸法は、既述の範囲内であ
る。粒子は次いで圧縮され、960℃程度で数分間加熱さ
れ、少なくとも銀粒子表面部分が融けて、粒子が互いに
結合すると同時に鉄粒子とも結合し、ほぼ完全に稠密な
合せ材料が形成される。銀金属中の鉄金属が実質的に不
溶であるため、銀金属は、複合材料形成後、高い熱伝導
率を維持することが保証される。複合材料の金属材料が
50/50体積％の割合で組合されると、複合材料は、約10.
2PPM/℃という相対的に低い有効熱膨張係数を示す一
方、約5.6ワット/2.54cm/℃という相対的に高い有効熱
伝導率を示す。
実施例Ｂ 別の好適実施例では、既述の寸法の前記インヴァール
材料の粒子が、軽度の圧力が圧縮され、約1300℃の温度
で約２時間にわたり、不活性もしくは還元の雰囲気下で
加熱される。これにより、鉄金属粒子は互いに焼結さ
れ、多孔質の鉄金属マトリックスが形成される。次い
で、銀金属が960℃で融かされて、鉄材料の孔内へ導入
され、実施例Ａの場合と比較可能の合せ金属材料が形成
される。銀金属は、インヴァールの湿潤性を改善するた
め、約0.5重量％のニッケルを含むのが好ましい。銀と
鉄材料との体積比を、実施例Ａと同じく50/50とすれ
ば、比較可能な特性が得られる。体積比を銀約20、鉄材
料80とすれば、熱膨張係数約3.4PPM/℃、熱伝導率約2.3
ワット/2.54cm/℃の値が得られる。また、体積比を銀10
に対し、鉄材料90とすれば、熱膨張係数約2.0PPM/℃、
熱伝導率約1.3ワット/2.54cm/℃の値が達せられる。
材料の粒子が、軽度の圧力が圧縮され、約1300℃の温度
で約２時間にわたり、不活性もしくは還元の雰囲気下で
加熱される。これにより、鉄金属粒子は互いに焼結さ
れ、多孔質の鉄金属マトリックスが形成される。次い
で、銀金属が960℃で融かされて、鉄材料の孔内へ導入
され、実施例Ａの場合と比較可能の合せ金属材料が形成
される。銀金属は、インヴァールの湿潤性を改善するた
め、約0.5重量％のニッケルを含むのが好ましい。銀と
鉄材料との体積比を、実施例Ａと同じく50/50とすれ
ば、比較可能な特性が得られる。体積比を銀約20、鉄材
料80とすれば、熱膨張係数約3.4PPM/℃、熱伝導率約2.3
ワット/2.54cm/℃の値が得られる。また、体積比を銀10
に対し、鉄材料90とすれば、熱膨張係数約2.0PPM/℃、
熱伝導率約1.3ワット/2.54cm/℃の値が達せられる。
一好適実施例においては、既述のように形成された複
合金属材料は、第11図に示したように、圧延もしくは他
の機械加工、好ましくは冷間加工により厚さを減少させ
るのが望ましい。冷間加工により複合材料の熱膨張係数
を低くすることができるからである。これは、おそら
く、合せ材料内の第１鉄材料の冷間加工と合せ材料の有
効熱伝導率が増大するためであろう。
合金属材料は、第11図に示したように、圧延もしくは他
の機械加工、好ましくは冷間加工により厚さを減少させ
るのが望ましい。冷間加工により複合材料の熱膨張係数
を低くすることができるからである。これは、おそら
く、合せ材料内の第１鉄材料の冷間加工と合せ材料の有
効熱伝導率が増大するためであろう。
本発明によれば、複合金属材料25のストリップ26は、
他の低価格で高い熱伝導率をもつ金属材料、たとえばア
ルミニウム又は銅その他のストリップ64と、第12図の符
号66で示したように、ロール結合その他の従来方式を用
いて金属結合される。結合された金属材料のストリップ
は、次いで、第12図の符号68で示したように、カットさ
れ、従来形式の仕上げ加工もしくはその他の成形加工を
受け、既述のような熱分散部材14が得られる。たとえば
第13図に示したように、結合された金属材料のストリッ
プの両側は、第13図の符号70で示されているように、機
械仕上げ加工され、熱分散部材14が形成されるのが好ま
しい。ストリップ62の複合金属材料は、半導体装置12を
受容するのに好都合な１つの形状をもつ部材14の第１構
成要素を形成し、ストリップ64のアルミニウム又は他の
高い熱伝導率の材料は、部材16からの熱分散を容易にす
るための、第13図に示されたようなフィン34を有する異
なった別の形状を有する部材14の第２構成要素を形成す
る。
他の低価格で高い熱伝導率をもつ金属材料、たとえばア
ルミニウム又は銅その他のストリップ64と、第12図の符
号66で示したように、ロール結合その他の従来方式を用
いて金属結合される。結合された金属材料のストリップ
は、次いで、第12図の符号68で示したように、カットさ
れ、従来形式の仕上げ加工もしくはその他の成形加工を
受け、既述のような熱分散部材14が得られる。たとえば
第13図に示したように、結合された金属材料のストリッ
プの両側は、第13図の符号70で示されているように、機
械仕上げ加工され、熱分散部材14が形成されるのが好ま
しい。ストリップ62の複合金属材料は、半導体装置12を
受容するのに好都合な１つの形状をもつ部材14の第１構
成要素を形成し、ストリップ64のアルミニウム又は他の
高い熱伝導率の材料は、部材16からの熱分散を容易にす
るための、第13図に示されたようなフィン34を有する異
なった別の形状を有する部材14の第２構成要素を形成す
る。
以上説明した本発明の実施例には種々の変化形が、本
発明の枠内で可能であることは言うまでもない。それら
の変化形は、たとえば第２図、第5a図及び第5b図、第6a
図から第6b図、第7a図から第7d図、第８図に示してあ
る。これらの図では比較可能な部分には同一の符号が付
してある。したがって、複合材料25のパッド28は、アル
ミニウムその他製のカップ30aに従来形式でプレスする
ことで金属結合され、第２図に示されているように、部
材14aが形成される。このパッド28は、また、アルミニ
ウムの金属ストリップ30cに結合され、第5a図に示した
ように、部材14bを形成する。所望とあれば、部材14b
は、更に、第5b図に示されているように、付加的なアル
ミニウムの支持体72に結合される。熱分散部材14d,14e
の種々の、他の形態のものが、第7a図、第7b図にそれぞ
れ示されているように、種々の基板に組付けられてい
る。複合金属材料の別の形式のパッド28e,28fは、第7c
図に示されているように、電気絶縁性のエポキシ層29を
用いることにより、高い熱伝導性をもつ構成要素の上に
取付けられている。同じように、複合材料のパッド28h,
28jは、第6a図及び第6d図に示されているように、エポ
キシ層29を用いることにより支持体72又は74に付加され
る。他方、熱分散部材14bは、第6b図及び第6c図に示さ
れているように、他のエポキシ層29を用いることによ
り、絶縁材料76又は導電材料72の比較可能の支持体に取
付けられる。熱の分散部材14bは、第８図に示されてい
るような形状の支持体78に取付けることもできる。
発明の枠内で可能であることは言うまでもない。それら
の変化形は、たとえば第２図、第5a図及び第5b図、第6a
図から第6b図、第7a図から第7d図、第８図に示してあ
る。これらの図では比較可能な部分には同一の符号が付
してある。したがって、複合材料25のパッド28は、アル
ミニウムその他製のカップ30aに従来形式でプレスする
ことで金属結合され、第２図に示されているように、部
材14aが形成される。このパッド28は、また、アルミニ
ウムの金属ストリップ30cに結合され、第5a図に示した
ように、部材14bを形成する。所望とあれば、部材14b
は、更に、第5b図に示されているように、付加的なアル
ミニウムの支持体72に結合される。熱分散部材14d,14e
の種々の、他の形態のものが、第7a図、第7b図にそれぞ
れ示されているように、種々の基板に組付けられてい
る。複合金属材料の別の形式のパッド28e,28fは、第7c
図に示されているように、電気絶縁性のエポキシ層29を
用いることにより、高い熱伝導性をもつ構成要素の上に
取付けられている。同じように、複合材料のパッド28h,
28jは、第6a図及び第6d図に示されているように、エポ
キシ層29を用いることにより支持体72又は74に付加され
る。他方、熱分散部材14bは、第6b図及び第6c図に示さ
れているように、他のエポキシ層29を用いることによ
り、絶縁材料76又は導電材料72の比較可能の支持体に取
付けられる。熱の分散部材14bは、第８図に示されてい
るような形状の支持体78に取付けることもできる。
以上、本発明の好適実施例を図面につき説明したが、
本発明には、もとより、特許請求の範囲に記載の実施例
のあらゆる変化形及び等価形式が含まれるものと理解す
べきである。
本発明には、もとより、特許請求の範囲に記載の実施例
のあらゆる変化形及び等価形式が含まれるものと理解す
べきである。
第１図は、本発明による新規の熱分散部材を組み込んだ
本発明による新規の回路システムの好適実施例を垂直軸
線に沿って部分的に断面して示した図、 第２図は、本発明による熱分散部材の、別の好適実施例
を第１図同様に断面して示した図、 第３図は、本発明による新規な改良された複合金属材料
の好適実施例、すなわち第１図に示した熱分散部材の一
構成要素の拡大断面図、 第４図は、本発明による複合金属材料の、別の好適実施
例で、第３図に示したのと同様の拡大断面図、 第5a図、第5b図、第6a図、第6b図、第6c図、第6d図、第
7a図、第7b図、第7c図、第7d図、第８図は、本発明によ
る熱分散部材及び複合金属材料の別の実施例を示した
図、 第９図は、本発明による複合金属材料を製造する本発明
による方法の一好適実施例の一過程を示した略示図、 第10図は、第９図に示した方法の別の一過程を示した略
示図、 第11図は、第10図に示した方法の更に別の一過程を示し
た略示図、 第12図、第13図は、本発明による熱分散部材を製造する
本発明による方法の一好適実施例の過程を示した略示図
である。 10……電気回路システム、12……半導体装置、14……熱
分散部材、16……基板、18……金属層、20……絶縁被
覆、22……回路パス、24……開口、25……合せ金属材
料、28……第１構成要素、30……第２構成要素、34……
ひれ、40……不連続要素、42……銀金属材料、46,48…
…構成要素の両表面、50……矢印（熱伝導経路）、52…
…鉄材料製不連続粒子。
本発明による新規の回路システムの好適実施例を垂直軸
線に沿って部分的に断面して示した図、 第２図は、本発明による熱分散部材の、別の好適実施例
を第１図同様に断面して示した図、 第３図は、本発明による新規な改良された複合金属材料
の好適実施例、すなわち第１図に示した熱分散部材の一
構成要素の拡大断面図、 第４図は、本発明による複合金属材料の、別の好適実施
例で、第３図に示したのと同様の拡大断面図、 第5a図、第5b図、第6a図、第6b図、第6c図、第6d図、第
7a図、第7b図、第7c図、第7d図、第８図は、本発明によ
る熱分散部材及び複合金属材料の別の実施例を示した
図、 第９図は、本発明による複合金属材料を製造する本発明
による方法の一好適実施例の一過程を示した略示図、 第10図は、第９図に示した方法の別の一過程を示した略
示図、 第11図は、第10図に示した方法の更に別の一過程を示し
た略示図、 第12図、第13図は、本発明による熱分散部材を製造する
本発明による方法の一好適実施例の過程を示した略示図
である。 10……電気回路システム、12……半導体装置、14……熱
分散部材、16……基板、18……金属層、20……絶縁被
覆、22……回路パス、24……開口、25……合せ金属材
料、28……第１構成要素、30……第２構成要素、34……
ひれ、40……不連続要素、42……銀金属材料、46,48…
…構成要素の両表面、50……矢印（熱伝導経路）、52…
…鉄材料製不連続粒子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カレン エイ．オーガストン アメリカ合衆国マサチューセッツ州 ブ ライトン，アパートメント ナンバー 17，コモンウェルス アベニュー 1840 (56)参考文献 実開 昭58−11254（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−168144（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】選択的な熱伝導率及び相対的に低い熱膨張
係数を有する鉄材料（40）と、選択熱膨張係数及び相対
的に高い熱伝導率を有していて実質的に鉄成分を含有し
ない銀材料（42）とから成る複合金属材料（25）であっ
て、鉄材料と銀材料とが、互いに結合され、協働して複
合金属材料を得るようにされ、この複合金属材料は、有
効熱膨張係数が前記銀金属材料のそれより相対的に低い
一方、内部を貫通して延びる前記銀材料による選択パス
を有しており、更にまた、この複合金属材料は、鉄材料
の有効熱伝導率より相対的に高い有効熱伝導率を有する
ことを特徴とする複合金属材料。 - 【請求項２】請求項１に記載の複合金属材料において、
鉄金属材料が、銀金属材料と協働のため、次の公称組成
の合金群、すなわち、約36から50重量％のニッケルと
残部の鉄、約31重量％のニッケル、８重量％のクロ
ム、８重量％のコバルトと残部の鉄、約32重量％のニ
ッケル、15重量％のコバルト、１重量％のモリブデンと
残部の鉄、約38重量％のニッケル、７重量％のクロム
と残部の鉄、約17重量％のクロムと残部の鉄、約16.5
重量％のクロム、4.5重量％のアルミニウムと残部の
鉄、約57重量％のコバルト、９重量％のクロムと残部
の鉄、約23から30重量％のニッケル、約17から30重量
％のコバルト、約0.6から0.8重量％のマンガンと残部の
鉄から成る群より選択され、銀金属材料の有効熱膨張係
数よりも相対的にはるかに低い有効熱膨張係数をもつ複
合金属材料が得られることを特徴とする複合金属材料。 - 【請求項３】請求項２に記載の複合金属材料（25）にお
いて、鉄金属材料（40）が、約36重量％のニッケルと残
部の鉄なる公称組成を有す合金を有し、かつまた、複合
金属材料の約10から50体積％を有しており、他方、銀金
属材料は約0.5重量％までのニッケルと残部の銀を有し
ており、これによって約1.4PPM/℃から9PPM/℃の範囲の
有効熱膨張係数と、約0.28から5.6ワット/2.54cm/℃の
範囲の有効熱伝導率を有する複合金属材料が得られるこ
とを特徴とする複合金属材料。 - 【請求項４】回路パス部材を支持する基板と、選択され
た端子及び選択された熱膨張係数をもつ半導体装置（1
2）と、前記端子の少なくともいくつかを前記回路パス
の少なくともいくつかに接続する部材と、回路システム
内に半導体装置を組付けるための熱分散部材とを有する
回路システムであって、この熱分散部材が、前記選択さ
れた熱膨張係数に実質的に相応する熱膨張係数と、半導
体装置（12）の動作中に半導体装置をコンパクトに、か
つ確実に取付けられる第１の選択形状とを備えた第１の
構成要素（28）と、熱分散に特に適した第２の選択形状
を備えた第２の構成要素（30）とを有しており、この第
２の構成要素が第１の構成要素に対し熱伝達するように
冶金結合されており、更にこの第２の構成要素は、半導
体装置（12）からの軸を分散させるのに十分な熱伝導率
を有しているので、熱分散部材に組付けられた半導体装
置の信頼のおける動作が可能となることを特徴とする回
路システム。 - 【請求項５】請求項４に記載の回路システムにおいて、
第１の構成要素（28）の材料が、選択された熱伝導率と
相対的に低い熱膨張係数とをもつ鉄金属材料（40）と、
選択された熱膨張率と相対的に高い熱膨張係数とを有し
実質的に鉄金属成分を含まない銀金属材料（42）とが組
合された複合金属材料を有しており、その際、この鉄と
銀の金属材料が、互いに結合され、半導体装置の有効熱
膨張係数に相応する有効熱膨張係数を有する複合金属材
料（25）が得られるように協力する一方、複合金属材料
が、内部を貫通して延びる銀金属材料の選択導路を有し
ており、これにより複合金属材料に、鉄金属材料の有効
熱伝導率より相対的に高い有効熱伝導率が与えられるこ
とを特徴とする回路システム。 - 【請求項６】請求項５に記載の複合金属材料製部材にお
いて、鉄金属材料（40）が連続的な有孔マトリックスを
形成し、銀金属材料（42）は、鉄金属材料内の孔内に配
置され、前記の高い熱伝導率をもつ銀金属材料の前記導
路（50）を形成し、この導路が複合金属材料の反対側の
両表面（46,48）の間で延びていることを特徴とする部
材。 - 【請求項７】複合金属材料（25）を製造する方法であっ
て、選択された熱伝導率と相対的に低い熱膨張係数とを
もつ鉄金属材料（40）と、選択された熱膨張係数と相対
的に高い熱伝導率とを有する銀金属材料（42）とを、加
熱状態で組合せて、鉄と銀との金属材料を結合し、実質
的に鉄金属成分を含まない銀金属を有する複合金属材料
を形成し、この銀金属材料（42）が、複合金属材料（2
5）の反対側の両表面（46,48）間に前記の相対的に高い
熱伝導率の複数熱伝導導路を形成し、かつまた、銀金属
材料の有効熱膨張係数より相対的に低い有効熱膨張係数
を有するようにする複数の段階を有することを特徴とす
る複合金属材料を製造する方法。
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