JPH04180534A - 高熱伝導低膨脹率金属部材及びその製造方法 - Google Patents
高熱伝導低膨脹率金属部材及びその製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体支持用の電極基板材料あるいは半導体素
子搭載に用いられる高熱伝導低膨脹率金属部材及びその
製造方法に関する。
子搭載に用いられる高熱伝導低膨脹率金属部材及びその
製造方法に関する。
［従来の技術］
従来、半導体支持用の電極基板あるいは半導体素子搭載
基板は放熱性を有するとともに、半導体素子および他の
外囲器材料と熱膨脹係数が近似している材料を使用する
ことか大切な要件である。
基板は放熱性を有するとともに、半導体素子および他の
外囲器材料と熱膨脹係数が近似している材料を使用する
ことか大切な要件である。
例えば、この種の金属部材として、銅−タングステン複
合部材あるいは銅−モリブデン複合部材が提案され、実
用に供してきた。
合部材あるいは銅−モリブデン複合部材が提案され、実
用に供してきた。
その製造方法の一つは１次のようである。
銅−タングステン複合部材、又は銅−モリブデン複合部
材については、タングステン又はそりブデンの多孔質焼
結体に銅を含浸させ、適当な形状に切削・研磨する方法
である。この銅を含浸したタングステン又はモリブデン
焼結体は１次のように製造されている。先ず、タングス
テン粉末又はモリブデン粉末か緻密化に及ばない温度で
、焼結し、所定形状に成形し１次に、銅を表裏をなす上
部あるいは下部より銅の融点付近（少なくとも融点を越
えない）の温度にて加熱処理し、タングステン又はモリ
ブデンの多孔質部分（以下、スケルトンと呼ぶ）に銅を
含浸させている。
材については、タングステン又はそりブデンの多孔質焼
結体に銅を含浸させ、適当な形状に切削・研磨する方法
である。この銅を含浸したタングステン又はモリブデン
焼結体は１次のように製造されている。先ず、タングス
テン粉末又はモリブデン粉末か緻密化に及ばない温度で
、焼結し、所定形状に成形し１次に、銅を表裏をなす上
部あるいは下部より銅の融点付近（少なくとも融点を越
えない）の温度にて加熱処理し、タングステン又はモリ
ブデンの多孔質部分（以下、スケルトンと呼ぶ）に銅を
含浸させている。
もう一つの金属部材の製造方法は、モリブデン板に銅を
クラッドさせた後、所定の厚みにまで圧延等によって加
工し、その後、打ち抜き、切断等によって、前述の方法
により得た銅−タングステン複合部材又は銅−モリブデ
ン複合部材と同様な形状としている。
クラッドさせた後、所定の厚みにまで圧延等によって加
工し、その後、打ち抜き、切断等によって、前述の方法
により得た銅−タングステン複合部材又は銅−モリブデ
ン複合部材と同様な形状としている。
しかし、搭載される半導体素子の種類に応じて熱膨脹係
数を銅やアルミニウムと、珪素、モリブデン、タングス
テンの中間的レベルに何種類か用意したいという要望が
あった。
数を銅やアルミニウムと、珪素、モリブデン、タングス
テンの中間的レベルに何種類か用意したいという要望が
あった。
まγこ、前述の従来の方法で製造したｔオ料で：＝。
加工しにくいという欠点もあり１合わせてこれ−の課題
を解決する必要か生じた。しかも、でラミック／金属の
層間材料としても期待されている。
を解決する必要か生じた。しかも、でラミック／金属の
層間材料としても期待されている。
［発明か解決しようとする課題］
しかしながら、前述の焼結体にＣｕを含浸させる方法に
よって、残存するボアか後に、ふくれの原因になったり
、加工時の割れの原因になったりする恐れがあるため、
このときの含浸方法ば、はぼ空孔のない状態にコントロ
ールすることか必要であった。
よって、残存するボアか後に、ふくれの原因になったり
、加工時の割れの原因になったりする恐れがあるため、
このときの含浸方法ば、はぼ空孔のない状態にコントロ
ールすることか必要であった。
さらに、タングステン又はモリブデンを焼結するとき、
原料粉にさけ難い極微粒のタンゲステレ又はモリブデン
があり、このタングステン又はモリブデン粒子が強固な
焼結体となり後の加工に支障を来す可能性があった。ま
た１凝集した部分か焼結すると銅の浸透が不足し、これ
も加工の際。
原料粉にさけ難い極微粒のタンゲステレ又はモリブデン
があり、このタングステン又はモリブデン粒子が強固な
焼結体となり後の加工に支障を来す可能性があった。ま
た１凝集した部分か焼結すると銅の浸透が不足し、これ
も加工の際。
銅−タングステン及び銅−モリブデンというよりもむし
ろタングステン又はモリブデンに近い難加工状態に近づ
き不都合であった。また、焼結体にスケルトンを作るた
めに、最終形状と大幅に異なるという不都合かあった。
ろタングステン又はモリブデンに近い難加工状態に近づ
き不都合であった。また、焼結体にスケルトンを作るた
めに、最終形状と大幅に異なるという不都合かあった。
また、欠点を解決する第２の方法としては、モリブデン
仮に片面あるいは両面に銅板を挾み圧延加工等によりク
ラッドする方法がある。二のクラッド方法は、打ち抜き
や切抜き等については、圧延方向に対して材質が均一で
あり、好ましいものであるものの、熱膨脹係数の異なる
材料を数種用意するには、圧延条件の選定が極めて難し
い点と。
仮に片面あるいは両面に銅板を挾み圧延加工等によりク
ラッドする方法がある。二のクラッド方法は、打ち抜き
や切抜き等については、圧延方向に対して材質が均一で
あり、好ましいものであるものの、熱膨脹係数の異なる
材料を数種用意するには、圧延条件の選定が極めて難し
い点と。
半導体素子搭載基板として使用する場合の段付き加工等
する際、板厚方向に対しては、Ｃｕ／Ｍ。
する際、板厚方向に対しては、Ｃｕ／Ｍ。
／Ｃｕと不均一な構造であり、異形一体物には不向きで
あった。このようなりラッド方式では厚み方向に材質的
には異なるものが２層状になるわけで１段付き加工を行
おうとする際に、その箇所の物理特性を他の部分と同一
にすることができない。
あった。このようなりラッド方式では厚み方向に材質的
には異なるものが２層状になるわけで１段付き加工を行
おうとする際に、その箇所の物理特性を他の部分と同一
にすることができない。
しかも、これらの従来法では特にＣｕ５０％以下では製
造が困難であった。
造が困難であった。
そこで２本発明の第１の技術的課題は、一般に市販され
ている銅粉、モリブデン粉をそのまま利用し、所望され
る熱特性に合うべく混合比を変える二とのでき、る高熱
伝導低膨脹率金属部÷４を提供する二と（こある。
ている銅粉、モリブデン粉をそのまま利用し、所望され
る熱特性に合うべく混合比を変える二とのでき、る高熱
伝導低膨脹率金属部÷４を提供する二と（こある。
本発明の第２の技術的課題は、圧延加工前に完全緻密化
の必要はなく、シかも圧延後は諸加工の可能な高熱伝導
低膨脹率金属部材の製造方法を提供することにある。
の必要はなく、シかも圧延後は諸加工の可能な高熱伝導
低膨脹率金属部材の製造方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明によれば、予め定められた厚さを有する金属部材
において、９０〜２０ｗｔ％のＣｕを含み、残部が実質
的にＭ ｏの内の少なくとも一種からなる組成を有し、
Ｃｕ及びＭｏ粒子が均一に分散した高密度の金属組織を
有し、前記厚み方向において一定の熱特性を有すること
を特徴とする高熱伝導低膨脹率金属部材が得られる。
において、９０〜２０ｗｔ％のＣｕを含み、残部が実質
的にＭ ｏの内の少なくとも一種からなる組成を有し、
Ｃｕ及びＭｏ粒子が均一に分散した高密度の金属組織を
有し、前記厚み方向において一定の熱特性を有すること
を特徴とする高熱伝導低膨脹率金属部材が得られる。
本発明によれば、９０〜２０ｗｔ％のＣｕ粉を含み、残
部が実質的にＭｏ粉からなるように混合し、還元雰囲気
中でＣｕの融点以下で焼結を行い。
部が実質的にＭｏ粉からなるように混合し、還元雰囲気
中でＣｕの融点以下で焼結を行い。
熱間圧延によって密度を向上させることを特徴とする高
熱伝導低膨脹率金属部材の製造方法が得らわる。
熱伝導低膨脹率金属部材の製造方法が得らわる。
本発明によれば、９０〜２ Ｑ ｗ ｔ ００のＣｕ粉
を含み、残部か実質的にＩｖＩ ｏ粉からなるように混
合し、還元雰囲気中でＣｕの融点以下て空孔を含んた状
態に焼結を行い、熱間圧延によって密度を向上させると
ともに均一な熱特性を有するものを製造することを特徴
とする高熱伝導低膨脹率金属部材の製造方法が得られる
。
を含み、残部か実質的にＩｖＩ ｏ粉からなるように混
合し、還元雰囲気中でＣｕの融点以下て空孔を含んた状
態に焼結を行い、熱間圧延によって密度を向上させると
ともに均一な熱特性を有するものを製造することを特徴
とする高熱伝導低膨脹率金属部材の製造方法が得られる
。
即ち１本発明においては、求められる銅／モリブデン比
率に対応する粉末を予め混合し、金型プレス等により成
形後、水素中で焼結する。これは一般に行われる粉末混
合のように、水やアルコールのバインダー等の媒体を介
して混合せずに済む利点がある。しかも、もしアルコー
ル媒体にした場合、混合後静置しておくと、Ｍｏ／Ｃｕ
の分離が起こるため、焼結体に不均一な組織か生しるお
それかある。本発明の方法はこれらの障害を容易に避け
られる。
率に対応する粉末を予め混合し、金型プレス等により成
形後、水素中で焼結する。これは一般に行われる粉末混
合のように、水やアルコールのバインダー等の媒体を介
して混合せずに済む利点がある。しかも、もしアルコー
ル媒体にした場合、混合後静置しておくと、Ｍｏ／Ｃｕ
の分離が起こるため、焼結体に不均一な組織か生しるお
それかある。本発明の方法はこれらの障害を容易に避け
られる。
焼結後、水素雰囲気中で加熱し、熱間圧延により加工し
てゆく。この際の焼結体の密度は、理論密度の６１〕〜
９０°０で充分であり、むしろ圧延前の加熱でも若干残
る材料酸化物層（含・・ルク内部）の除去に寄与でき有
効である。圧延加工において。
てゆく。この際の焼結体の密度は、理論密度の６１〕〜
９０°０で充分であり、むしろ圧延前の加熱でも若干残
る材料酸化物層（含・・ルク内部）の除去に寄与でき有
効である。圧延加工において。
５０〜６０％以上の加工率で充分緻密化は進んでおり、
それ以降は冷間圧延により所望の厚さにまで、加工する
ことかできる。
それ以降は冷間圧延により所望の厚さにまで、加工する
ことかできる。
ここで１本発明において、熱間圧延は固相焼結で行われ
る。その温度は、液相か発生しても固体の原形を維持で
きる程度、即ち、銅の融点近辺で。
る。その温度は、液相か発生しても固体の原形を維持で
きる程度、即ち、銅の融点近辺で。
最大でも１０８０℃以下が好ましい。一方、熱間圧延に
おいて、銅の軟化は必須であり７５０℃以上が必要であ
る。
おいて、銅の軟化は必須であり７５０℃以上が必要であ
る。
［実施例コ
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
３μｍのモルブデン粉２００ｇに銅粉（電解銅粉８μｍ
）ｓｏｏｇをＭｏ製ボールミル内で２４時間混合する。
）ｓｏｏｇをＭｏ製ボールミル内で２４時間混合する。
一部弱く固まる部分のあるものは。
スプーン等でほぐして１００μｍ篩で調粒する。
この後、圧力２ｔｏｎ／ｃｍ２程度で金型プレスし、１
１０ｘ６０ｘ２７を程に成形した。
１０ｘ６０ｘ２７を程に成形した。
この後、１０００℃Ｘ２０Ｈｒて、水素雰囲気中で焼結
し、密度７． ７ ｇ、−’ ｃ ｍ ’を得た。この
後。
し、密度７． ７ ｇ、−’ ｃ ｍ ’を得た。この
後。
ＳＯＯ℃〜９００℃に加ＭＬ、圧延荷重１００ｔｏｎで
行い、熱間圧延を施す。この条件は、厚み５．５ｍｍの
段階で密度９．１５ｇ／ｃｍ’となり。
行い、熱間圧延を施す。この条件は、厚み５．５ｍｍの
段階で密度９．１５ｇ／ｃｍ’となり。
理論密度に到達した。その後、冷間圧延により厚み３Ｉ
まて加工し、特性を評価した。その結果を第１表に示す
。
まて加工し、特性を評価した。その結果を第１表に示す
。
また、得られた基板について、ＳＥＭ及びＸＭＡにより
組織、Ｍｏ面分析等実施したが 、１３位による差は見
られなかった。しがち、第１表に示す通り、純Ｃｕ、純
Ｍ ｏの配合比に対応して値がほぼ一致した。
組織、Ｍｏ面分析等実施したが 、１３位による差は見
られなかった。しがち、第１表に示す通り、純Ｃｕ、純
Ｍ ｏの配合比に対応して値がほぼ一致した。
Ｍｏか８０９６の場合は、焼結体強度が実質的に不足す
るため（Ｃｕの効果が実質的に減じる等）同じ圧延機で
加工するとき、素材の厚みを実施例の半分程度にした上
、−回当りの圧下率をＭ。
るため（Ｃｕの効果が実質的に減じる等）同じ圧延機で
加工するとき、素材の厚みを実施例の半分程度にした上
、−回当りの圧下率をＭ。
２０％の場合１／２〜１／４に抑えれば良い。
この事は１本発明金属部材が実用に供する場合４〜５１
以下か殆どであり１本質的に支障になることはない。
以下か殆どであり１本質的に支障になることはない。
尚１本発明と同様な方法のＣｕ 、／ Ｗ系の粉末の混
合による方法により同様な利点を白゛する銅−タングス
テン部材の製造も可能である。
合による方法により同様な利点を白゛する銅−タングス
テン部材の製造も可能である。
以 下 余 白
［発明の効果］
以上説明したように１本発明によれば、Ｃｕ／〜１０が
均一分散されており、打ち抜き１段付は加工１曲げ等を
施しても異なる材質層か生じることはない加工性に富ん
だ特性の優れた半導体素子搭載等に用いることができる
高熱伝導低膨脹率金属部材を提供することができる。
均一分散されており、打ち抜き１段付は加工１曲げ等を
施しても異なる材質層か生じることはない加工性に富ん
だ特性の優れた半導体素子搭載等に用いることができる
高熱伝導低膨脹率金属部材を提供することができる。
また２本発明によれば、粉末混合の方法により。
所望するＣ ｕ ／ Ｍ ｏ系の中間に位置する熱特性
を有する高熱伝導低膨脹率金属部材を提供することがで
きる。
を有する高熱伝導低膨脹率金属部材を提供することがで
きる。
一方１本発明によれば、前記した種々の利点を有する半
導体素子搭載金属基板を圧延により容易に製造すること
が高熱伝導低膨脹率金属部材製造方法を提供することが
できる。
導体素子搭載金属基板を圧延により容易に製造すること
が高熱伝導低膨脹率金属部材製造方法を提供することが
できる。
更に１本発明によれば、緻密化か十分進んでいない焼結
体をそのまま圧延加工し、理論密度に達した半導体素子
搭載基板等を製作することができる高熱伝導低膨脹率金
属部材の製造方法を提供することができる。
体をそのまま圧延加工し、理論密度に達した半導体素子
搭載基板等を製作することができる高熱伝導低膨脹率金
属部材の製造方法を提供することができる。
更に、また１本発明によれば、粉末混合の方法により、
Ｃｕ ／’Ｍ ｏ系の中間に位置する熱特性を任意
に設定することかできる高熱伝導低膨脹率金属部材オの
製造方法を提供することかできる。
Ｃｕ ／’Ｍ ｏ系の中間に位置する熱特性を任意
に設定することかできる高熱伝導低膨脹率金属部材オの
製造方法を提供することかできる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、予め定められた厚さを有する金属部材において、９
０〜２０ｗｔ％のＣｕを含み、残部が実質的にＭｏから
なる組成を有し、Ｃｕ及びＭｏ粒子が均一に分散した高
密度の金属組織を有し、前記厚み方向において一定の熱
特性を有することを特徴とする高熱伝導低膨脹率金属部
材。 ２、９０〜２０ｗｔ％のＣｕ粉を含み、残部が実質的に
Ｍｏ粉からなるように混合し、還元雰囲気中でＣｕの融
点以下で焼結を行い、熱間圧延によって密度を向上させ
ることを特徴とする高熱伝導低膨脹率金属部材の製造方
法。 ３、９０〜２０ｗｔ％のＣｕ粉を含み、残部が実質的に
Ｍｏ粉からなるように混合し、還元雰囲気中でＣｕの融
点以下で空孔を含んだ状態に焼結を行い、熱間圧延によ
って密度を向上させるとともに均一な熱特性を有するも
のを製造することを特徴とする高熱伝導低膨脹率金属部
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30729090A JPH04180534A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 高熱伝導低膨脹率金属部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30729090A JPH04180534A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 高熱伝導低膨脹率金属部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180534A true JPH04180534A (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=17967355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30729090A Pending JPH04180534A (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | 高熱伝導低膨脹率金属部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04180534A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05186802A (ja) * | 1992-01-10 | 1993-07-27 | Tokyo Tungsten Co Ltd | モリブデン複合粉、モリブデン複合板材、及びその製造方法 |
| US6917638B2 (en) | 2000-10-16 | 2005-07-12 | Yamaha Corporation | Heat radiator for electronic device and method of making it |
| CN106086513A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-11-09 | 北京有色金属研究总院 | 一种电真空用铜钼合金及其制备方法 |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP30729090A patent/JPH04180534A/ja active Pending
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