JP2924456B2 - 半導体装置のタングステン基焼結合金製放熱構造部材 - Google Patents
半導体装置のタングステン基焼結合金製放熱構造部材Info
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Description
数を有し、かつ熱伝導性も良好な半導体装置のタングス
テン(以下、Wで示す)基焼結合金製放熱構造部材に関
するものである。
材や基板などの放熱構造部材には低熱膨張係数と良好な
熱伝導性が要求されることから、これら部材の製造に、
前記特性を具備した、例えば特開昭59−136938
号公報に記載されるW基焼結合金が用いられている。上
記従来W基焼結合金製放熱構造部材は、原料粉末とし
て、W粉末、Cu粉末、および鉄族金属粉末を用い、こ
れら原料粉末を、重量%で(以下、%は重量%を示
す)、 Cu:5〜20%、 鉄族金属:0.02〜2%、 W:残り、 の配合組成に配合し、以下いずれも通常の条件で、混合
し、所定形状の圧粉体に成形し、この圧粉体を焼結する
ことにより製造されるものである。
置の高集積化はめざましく、これに伴ない、半導体装置
の放熱構造部材であるヒートシンク材や基板にも軽量化
および薄肉化が強く要求されているが、上記の従来W基
焼結合金製放熱構造部材は、強度が不十分であるため
に、これらの要求に満足に対応することができない。
から、軽量化および薄肉化が可能な高強度を有する半導
体装置の放熱構造部材を開発すべく、特に低熱膨張係数
と良好な熱伝導性の確保が可能なW基焼結合金に着目し
研究を行なった結果、半導体装置の放熱構造部材を、W
粒子(若干のNiが合金化した状態になっている)同志
が相互に隣接接合してなる骨格構造を有し、この骨格構
造部分の割合が全体に占める割合で84〜88%を占
め、残りが前記W粒子間を埋めるCu合金からなるとと
もに、前記Cu合金が、実質的に、 Ni:20〜30%、 FeおよびCoのうちの1種または2種:0.5〜10
%(ただしNi+(Fe,Co):30.5%以下)、 Cu:残り、 の組成を有してなるW基焼結合金で構成すると、この結
果のW基焼結合金製放熱構造部材は、上記骨格構造によ
って低熱膨張係数が確保され、かつこの骨格構造とこれ
を埋める上記Cu合金によって一般と高い強度をもつよ
うになるほか、前記Cu合金によって良好な熱伝導性も
具備するようになるという研究結果を得たのである。
なされたものであって、W粒子同志が相互に隣接接合し
てなる骨格構造を有し、この骨格構造部分の割合が全体
に占める割合で84〜88%を占め、残りが前記W粒子
間を埋めるCu合金からなるとともに、前記Cu合金が
実質的に、 Ni:20〜30%、 FeおよびCoのうちの1種または2種:0.5〜10
%、 Cu:残り、 の組成[だだしNiと(Feおよび/またはCo)の合
量:30.5%以下]を有してなるW基焼結合金で構成
してなる半導体装置のW基焼結合金製放熱構造部材に特
徴を有するものである。
て、骨格構造部分の割合およびCu合金の組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (a) 骨格構造部分の割合 その割合が84%未満では、W粒子間の相互接合が十分
に行われず、この結果強固な骨格構造の形成が困難とな
り、所望の高強度と低熱膨張係数を確保することができ
なくなり、一方その割合が88%を越えると、相対的に
Cu合金の割合が少なくなりすぎて、強度および熱伝導
性が低下するようになることから、その割合を84〜8
8%と定めた。
在して熱伝導性を高める作用があるほか、Cu合金中の
Niには、W粒子との界面で、これと合金化してW粒子
間の結合力を高めると共に、Cu合金自体の強度を高
め、もって前記骨格構造と相まって部材の強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が20%以下では所望の
高強度を確保することができず、一方その含有量が30
%を越えると熱伝導性に低下傾向が現われるようになる
ことから、その含有量を20〜30%と定めた。
し、もって強度をより一段と向上させる作用があるが、
その含有量が0.5%未満では前記作用に所望の向上効
果が得られず、一方その含有量が10%を越えると前記
作用に低下傾向が現われ、所望の強度向上効果が得られ
なくなることから、その含有量を0.5〜10%と定め
た。また、これらの成分とNi成分が、合量が30.5
%を越えると熱伝導性が低下するようになることから、
合量で30.5%以下の含有にとどめなければならな
い。
より具体的に説明する。原料粉末として、それぞれ表1
に示される平均粒径を有するW粉末およびCu合金粉末
を用意し、これら原料粉末を同じく表1に示される配合
組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混合した後、
3ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでこ
の圧粉体を1350〜1400℃の範囲内の所定温度に
60分間保持の条件で焼結することにより、実質的に配
合組成と同じ成分組成、並びに平面:25mm×25mm、
厚さ:1mmの寸法をもった半導体装置の基板として用い
られる本発明W基焼結合金製放熱構造部材(以下、本発
明放熱構造部材という)1〜7、並びに骨格構造部分の
割合またはCu合金の構成部分のうちのいずれかの成分
含有量がこの発明の範囲から外れたW基焼結合金で構成
された比較W基焼結合金製放熱構造部材(以下、比較放
熱構造部材という)1〜6をそれぞれ製造した。
部材について、強度を評価する目的で引張強さを測定
し、また熱膨張係数および熱伝導率も測定した。これら
の測定結果を表1に示した。また、図1には、本発明放
熱構造部材4の金属顕微鏡による組織写真(400倍)
を示した。
発明放熱構造部材1〜7は、いずれもW粒子同志が相互
に隣接接合した骨格構造を有し、かつこの骨格構造がC
u合金中のNiとFe,Coによって一層強化された組
織を有すると共に、Cu合金自体もNiおよびFe,C
oの含有によって高強度を有するので、部材強度はきわ
めて高いものとなるほか、熱膨張係数も小さいものとな
っており、さらにW粒子間を埋めるCu合金によって良
好な熱伝導性も具備するのに対して、比較放熱構造部材
1〜6に見られるように、これを構成する骨格構造部分
の割合あるいはCu合金のうちのいずれかの成分含有量
がこの発明の範囲から外れると、上記の特性のうちの少
なくともいずれかの特性が相対的に劣ったものになるこ
とが明らかである。
放熱構造部材は、高強度と低熱膨張係数、さらに良好な
熱伝導性を有するので、これの軽量化および薄肉化に十
分対応することができ、半導体装置の高集積化に大いに
寄与するものである。
写真である。
Claims (1)
- 【請求項1】 タングステン粒子同志が相互に隣接接合
してなる骨格構造を有し、この骨格構造部分の割合が全
体に占める割合で84〜88重量%を占め、残りが前記
タングステン粒子間を埋めるCu合金からなるととも
に、前記Cu合金が、実質的に、重量%で、 Ni:20〜30%、 FeおよびCoのうちの1種または2種:0.5〜10
%、 Cu:残り、 の組成[だだしNiと(Feおよび/またはCo)の合
量:30.5%以下]を有してなるタングステン基焼結
合金で構成したことを特徴とする半導体装置のタングス
テン基焼結合金製放熱構造部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4152967A JP2924456B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体装置のタングステン基焼結合金製放熱構造部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4152967A JP2924456B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体装置のタングステン基焼結合金製放熱構造部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05326765A JPH05326765A (ja) | 1993-12-10 |
JP2924456B2 true JP2924456B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=15552075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4152967A Expired - Lifetime JP2924456B2 (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体装置のタングステン基焼結合金製放熱構造部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2924456B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP4152967A patent/JP2924456B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05326765A (ja) | 1993-12-10 |
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