JP2753958B2 - 半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップ及びその製造方法 - Google Patents

半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップ及びその製造方法

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JP2753958B2
JP2753958B2 JP6248965A JP24896594A JP2753958B2 JP 2753958 B2 JP2753958 B2 JP 2753958B2 JP 6248965 A JP6248965 A JP 6248965A JP 24896594 A JP24896594 A JP 24896594A JP 2753958 B2 JP2753958 B2 JP 2753958B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子用放熱部品
として用いられるモリブデン角型キャップ及びその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プレス絞り加工の技術は、古くから研究
されており、高速で、大量の加工に向いている為、賞用
されている。
【0003】しかし、多くの事例は円筒絞りであり、モ
リブデンの高精度な角絞り加工は見当らない。
【0004】角筒絞りは、四隅のそれぞれにおける1/
4円の円筒絞りと、四つの平らな直辺部の曲げ変形の組
み合わさったものと考えられ、ブランク寸法や型設計は
極めて複雑になり、実質的には勘に頼る所が多く、結果
として、特に底面フラット部の平坦度の良いものは得ら
れていなかった。
【0005】もっとも、ここで課題としているのは、一
般的な円筒絞りにおける、深絞り性や立上がり部の欠
け、シワの解消ではなく、構造部品におけるカバーや放
熱性を必要とする半導体部品に用いるのに、底面フラッ
ト部の平坦度の良好な角絞りでの工業生産に値する物と
方法の開発である。
【0006】又一方、放熱基板等高放熱性を求める半導
体部品にモリブデンが利用されている。この時この背景
はモリブデンの熱伝導率が143W/m・kと高いにも
かかわらず熱膨張係数が5.1×10-6/kと半導体素
子や周辺部材、例えばアルミナ(6.7×10-6
k)、SiC(4.7×10-6/k)、AlN(4.4
×10-6/k)に近い為である。所謂セラミックPKG
の部品にも用いられている。しかし特に半導体部品は需
要増に伴ない激的なコストダウンが求められ、又当然そ
の為に各種部品の組み合せによる性能確保に傾注してい
るのが実体と言える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の背景も以上の
出発点も係り更に又剛性のある材料としての魅力を生か
し角型キャップとしての要求も出つつある。しかし大量
にしかも高精度なモリブデン製角筒絞りによる角型キャ
ップは無い。しかも又再絞りせず得たい。
【0008】それ故に、本発明の課題は、容易に製造で
き且つ高精度な半導体素子用放熱部品用モリブデン角型
キャップ、及びその製造方法を提供する事にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
れば、モリブデン角筒絞りによって得られる半導体素子
用放熱部品用モリブデン角型キャップにおいて、底面フ
ラット部の平坦度が25μm以下であり、底面部Rが
0.3mm以下である事を特徴とする半導体素子用放熱
部品用モリブデン角型キャップが得られる。
【0010】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップに
おいて、素板としてのモリブデン板の厚みが0.7mm
以上2.2mm以下のものが使用され、底板と立上がり
部の偏肉が4%以下である事を特徴とする半導体素子用
放熱部品用モリブデン角型キャップが得られる。
【0011】請求項3記載の発明によれば、請求項1記
載の半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップに
おいて、外表皮にAu、Ag、Cu、Niの一種以上を
めっき或いは蒸着した事を特徴とする半導体素子用放熱
部品用モリブデン角型キャップが得られる。
【0012】請求項4記載の発明によれば、モリブデン
角筒絞りによって得られる半導体素子用放熱部品用モリ
ブデン角型キャップにおいて、底面フラット部の全域の
70%以上の範囲で平坦度が10μm以下であり、底面
部Rが0.7mm以下である事を特徴とする半導体素子
用放熱部品用モリブデン角型キャップが得られる。
【0013】請求項5記載の発明によれば、半導体用放
熱部品用モリブデン角型キャップの製造方法において、
モリブデン板を450〜800℃で加熱し、該モリブデ
ン板をブランク無しで、1回のプレスで角型にした事を
特徴とする半導体用放熱部品用モリブデン角型キャップ
の製造方法が得られる。
【0014】
【実施例】先ず、本発明の実施例の概要について説明す
る。
【0015】モリブデンは難加工性高融点金属の1つと
言える。従来の円筒絞りでは、モリブデンを単に400
℃程に加熱し、雄型雌型を充分ルーズ(片側金型径差;
板厚+200〜300μm以上)の状態で、大径のブラ
ンク(素板の周縁部であって、板押え等で押え付けられ
る部分)をつけて絞っていた。しかし、板厚1mm以上
のモリブデンは、高精度に絞るには大変困難である。又
ブランクを付けると立上がり部の少ない角絞りでは立上
がり部のシワが防ぎにくいばかりか材料歩留が低下し、
大量・低廉品には不向きとなる。加えて偏肉も発生し易
い。
【0016】そこで、本発明の半導体素子用放熱部品用
モリブデン角型キャップでは、図2に示すように、角型
キャップの製品内側寸法と同じ外径寸法を有する雄型1
に対し、素板2の板厚Tより50μm程度片側で大き目
な雌型3を用意し、ブランクは止め、製品寸法より微か
に大き目なサイズのモリブデン板を素板2とし、素板自
体は圧延加工品の全圧延率の10%以上をクロス圧延し
たものとした。
【0017】このことにより、立上がり部のシワ、欠け
なしで絞れる金型及び素材の設計となる。但し半導体部
品でT3.0mm以上のモリブデン板を使用する例はほ
とんど無く、実質的にはT2.5mm以下のもので利便
を図っている(そこで開発も3mmを越えたものは実施
していない。)。
【0018】尚、雄型1は押し込み端部を極僅かにへこ
ませておくのも有効で、凹R3000〜6000が良
い。
【0019】素板2を加熱する事は従来の円筒絞りと同
様に行なうが、板厚1mm以上の素板2では450〜8
00℃、望ましくは500〜700℃に加熱し、加工ま
での瞬時にも冷却・放冷のない様に周囲雰囲気を気をつ
ける事と雌型3の肩Rも、少なくとも0.2〜0.3m
m以上施こし、雄型1の押圧スピードも速やかに行なう
事で、素板にササクレも生じさせない効果がある。
【0020】以上の様にして得られたモリブデン角型キ
ャップは、図1に示すように、底面フラット部21の平
坦度が25μm以下と成った。また、偏肉の割合は、立
上がり部22の厚みをA、底板23の厚みをBとする
と、(B−A/B)×100(%)で求められるが、こ
の場合、4%以下と成った。更に、底面部Rは0.3m
m以下と成った。
【0021】本発明は、深絞りに係るものではないの
で、モリブデン角型キャップの立上がり部は、最終製品
で所望しているサイズより僅かに大きいだけである為、
絞った後、砥石等で研磨し、底面部と平行に加工する事
で周辺部品との組み合せを有利にする事ができる。
【0022】又このキャップの外表皮にAu、Ag、C
u、Niの一種以上をめっき或いは蒸着することによ
り、ろう付性、はんだ付性の向上が図れる。
【0023】次に本発明の実施例を更に具体的に説明す
る。
【0024】実施例1 圧延により得られるモリブデン板において、全圧延率の
10%をクロス圧延で処理した、T1.32mm×□3
3.6mmの打抜き素板を水素雰囲気の加熱炉で770
℃に加熱する。
【0025】図3に示すように、雄型1の押圧部断面
は、一辺が30mmの正方形を呈し、肩Rは0.3R、
絞り後の製品の外周に当る立上がりRは1.5R、更に
押圧面10に凹R5000のヘコミ加工を施こしてお
く。
【0026】一方、雌型の内径は、33.5mmであ
る。また、雌型の肩Rは0.2Rつけるが、これは製品
のR精度のためでなく、製品の外皮のキズを考慮しての
ものである。又雄型に対応する立上がりRはR2.5と
した。
【0027】先述の素板は、予熱されたカーボン分散さ
れた鉱物油(潤滑油)に浸された後速やかに13TON
/cm2 で雄・雌型により角筒絞りした。この時モリブ
デン板の温度は450℃であった。
【0028】絞り後、半完成品のキャップを酸でエッチ
ングし、立上がり部を砥石で研磨し立上を3.0mmに
調整した。
【0029】出来たキャップは底面部R=0.25m
m、底板板厚1.32mm、立上がり部板厚1.29m
m(偏肉2.3%)で、底面フラット部の平坦度は20
μmであった。割れ、欠け、ササクレもなく外観も良好
な、高精度なモリブデン角型キャップが得られた。この
キャップに電解めっきでNi2μmを施こした。
【0030】このキャップは、半導体素子を具備させる
放熱基板としても有効に利用できる上、本発明によるも
のは大量生産に対し、複雑な装置を用いずに、基本的に
量産に向いている絞り方法によりモリブデン角型キャッ
プが得られた。更に偏肉が小さい事で、キャップの立上
がり端部を周辺部材と接合したい場合、ほぼ板厚そのも
のが有効な接合面積となる為この点でも優れた角型キャ
ップである。
【0031】実施例2 実施例1と同様な方法で得たT1.05mm×□44.
21mmのモリブデン板を700℃に加熱した。
【0032】雄型の肩Rは0.3R、立上がりRは1.
3R、雌型の肩Rは0.2R、立上がりRは2.3Rと
した。雄型断面は、一辺が40mmの正方形を呈する。
【0033】実施例1と同様に素板であるモリブデン板
を潤滑油に浸した後、速やかに10TON/cm2 で金
型絞り加工した。この時のモリブデン板の温度は、41
0℃であった。立上は3.0mmに調整した。
【0034】出来たキャップは底面部R=0.3mm、
底板板厚1.05mm、立上がり部板厚1.01mm
(偏肉3.8%)で、底面フラット部の平坦度は15μ
mであり、割れ、欠け、ササクレもなく高精度なモリブ
デン角型キャップが得られた。このキャップに電解めっ
きでCu3μmを施こした。
【0035】図4に示すように、以上の様にして得られ
たモリブデン角型キャップ20の凹部24に、□38m
mのAl4を圧入し、立上がり部22より外に出たAl
4の部分にスリット40を入れフィン41を形成した
(凹部24に圧入するものは、Cuでも良い)。
【0036】モリブデン角型キャップ20の外底部25
は、Ie素子を搭載しても良く、しかもAlフィン41
により直接外部への放熱を可能にした放熱基板(半導体
素子用放熱部品の一種)とすることが可能である。
【0037】実施例2は、実施例1と同様に高精度で、
大量生産の可能なモリブデン角型キャップとなった。
【0038】実施例3 実施例1において、図5に示すように、雄型押圧面の中
心部に深さ0.15mmのヘコミ部10aを設け、即ち
雄型1の外周部に幅1mmのヒール部(heel)11
を保有する様にしてプレス加工した。出来たキャップ2
0は、底面部R=0.25mm、底板板厚1.35m
m、立上がり板厚1.29mmで、底面フラット部21
の中心部平坦度は22μmであった。尚、雄型のヘコミ
部10aの深さは、0.15mmに限らず、0.05〜
0.15mmの範囲が適する。
【0039】実施例4 実施例4は実施例3と略同一で、実施例3において、雄
型のヒール部寸法を0.10mmとし、底面部Rを0.
7mmにした所、モリブデン角型キャップ20の底面フ
ラット部21の中心部平坦度が、10μm以下に達成し
た。この10μm以下の平坦度を有する領域は、底面フ
ラット部21の中心部を中心にして、底面フラット部全
域の70%以上にも達した。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、複雑な装置を用いず
に、高精度な半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キ
ャップを得ることができる。また、本発明のモリブデン
角型キャップは、底面フラット部の平坦度が高いので、
半導体素子用放熱部品として大変優れた放熱特性を発揮
する。更に、本発明の製造方法によれば、複雑な装置を
用いずに、高精度な半導体素子用放熱部品用モリブデン
角型キャップを大量に製造することができる。従って、
半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップの製造
コストを大幅に引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の概要を示す断面図である。
【図2】図1に示すモリブデン角型キャップの製造方法
を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例1における雄型の要部の構成略
図である。
【図4】本発明の実施例2のモリブデン角型キャップを
用いた半導体素子用放熱基板の断面図である。
【図5】本発明の実施例3のモリブデン角型キャップ及
びその製造装置の断面図である。
【図6】本発明の実施例4のモリブデン角型キャップの
断面図である。
【符号の説明】
1 雄型 2 素板(モリブデン板) 3 雌型 20 モリブデン角型キャップ 21 底面フラット部 22 立上がり部 23 底板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 良彦 東京都台東区東上野五丁目24番8号 東 京タングステン株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−7097(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/04 H01L 23/373

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モリブデン角筒絞りによって得られる半
    導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップにおい
    て、底面フラット部の平坦度が25μm以下であり、底
    面部Rが0.3mm以下である事を特徴とする半導体素
    子用放熱部品用モリブデン角型キャップ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体素子用放熱部品用
    モリブデン角型キャップにおいて、素板としてのモリブ
    デン板の厚みが0.7mm以上2.2mm以下のものが
    使用され、底板と立上がり部の偏肉が4%以下である事
    を特徴とする半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キ
    ャップ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体素子用放熱部品用
    モリブデン角型キャップにおいて、外表皮にAu、A
    g、Cu、Niの一種以上をめっき或いは蒸着した事を
    特徴とする半導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャ
    ップ。
  4. 【請求項4】 モリブデン角筒絞りによって得られる半
    導体素子用放熱部品用モリブデン角型キャップにおい
    て、底面フラット部の全域の70%以上の範囲で平坦度
    が10μm以下であり、底面部Rが0.7mm以下であ
    る事を特徴とする半導体素子用放熱部品用モリブデン角
    型キャップ。
  5. 【請求項5】 半導体用放熱部品用モリブデン角型キャ
    ップの製造方法において、モリブデン板を450〜80
    0℃で加熱し、該モリブデン板をブランク無しで、1回
    のプレスで角型にした事を特徴とする半導体用放熱部品
    用モリブデン角型キャップの製造方法。
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US10196745B2 (en) * 2014-10-31 2019-02-05 General Electric Company Lid and method for sealing a non-magnetic package
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