JPH05259327A - 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
- Publication number
- JPH05259327A JPH05259327A JP8954592A JP8954592A JPH05259327A JP H05259327 A JPH05259327 A JP H05259327A JP 8954592 A JP8954592 A JP 8954592A JP 8954592 A JP8954592 A JP 8954592A JP H05259327 A JPH05259327 A JP H05259327A
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- Japan
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- semiconductor device
- alloy
- heat
- sintered alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度を有する半導体装置の放熱構造部材を
提供する。 【構成】 半導体装置の放熱構造部材であるヒートシン
ク材や基板などを、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重量％を占め、かつ残りが前記Ｗ
粒子間を埋めるＮｉ：２０〜３０重量％含有のＣｕ−Ｎ
ｉ合金からなる組織をもったＷ基焼結合金で構成する。
提供する。 【構成】 半導体装置の放熱構造部材であるヒートシン
ク材や基板などを、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重量％を占め、かつ残りが前記Ｗ
粒子間を埋めるＮｉ：２０〜３０重量％含有のＣｕ−Ｎ
ｉ合金からなる組織をもったＷ基焼結合金で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度と低熱膨張係
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。
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。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に半導体装置のヒートシンク
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、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、Ｃｕ：５〜２０％、鉄族金属：０．０２〜２％、
Ｗ：残り、からなる配合組成の圧粉体を焼結してなるＷ
基焼結合金などが用いられている。
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、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、Ｃｕ：５〜２０％、鉄族金属：０．０２〜２％、
Ｗ：残り、からなる配合組成の圧粉体を焼結してなるＷ
基焼結合金などが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の半導体装
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、強度が十分でないために、
これらの要求に満足に対応することができない。
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、強度が十分でないために、
これらの要求に満足に対応することができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、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８
４〜８８％を占め、かつ残りが前記Ｗ粒子間を埋めるＮ
ｉ：２０〜３０％含有のＣｕ−Ｎｉ合金からなる組織を
有する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Ｗ粒子による骨格構造によ
って一段と高い強度をもつようになるほか、熱膨張係数
も低いものとなり、かつ上記Ｃｕ−Ｎｉ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。
上述のような観点から、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８
４〜８８％を占め、かつ残りが前記Ｗ粒子間を埋めるＮ
ｉ：２０〜３０％含有のＣｕ−Ｎｉ合金からなる組織を
有する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Ｗ粒子による骨格構造によ
って一段と高い強度をもつようになるほか、熱膨張係数
も低いものとなり、かつ上記Ｃｕ−Ｎｉ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。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
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、かつ残りが前記Ｗ
粒子間を埋めるＮｉ：２０〜３０％含有のＣｕ−Ｎｉ合
金からなる組織を有する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。
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、かつ残りが前記Ｗ
粒子間を埋めるＮｉ：２０〜３０％含有のＣｕ−Ｎｉ合
金からなる組織を有する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。
【０００６】つぎに、この発明の放熱構造部材におい
て、骨格構造部分の割合およびＣｕ−Ｎｉ合金のＮｉ含
有量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
に行なわれず、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−Ｎｉ合金の割合が少なくなりすぎて、熱伝導性
の低下が著しくなることから、その割合を８４〜８８％
と定めた。
て、骨格構造部分の割合およびＣｕ−Ｎｉ合金のＮｉ含
有量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
に行なわれず、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−Ｎｉ合金の割合が少なくなりすぎて、熱伝導性
の低下が著しくなることから、その割合を８４〜８８％
と定めた。
【０００７】（ｂ） Ｃｕ−Ｎｉ合金のＮｉ含有量 Ｃｕ−Ｎｉ合金には、上記の通り骨格を形成するＷ粒子
間に存在して熱伝導性を高める作用があるほか、Ｃｕ−
Ｎｉ合金中のＮｉには、Ｗ粒子との界面で、これと合金
化してＷ粒子との結合力を高め、もって前記骨格構造と
相まって強度を向上させる作用があるが、Ｃｕ−Ｎｉ合
金中のＮｉ含有量が２０％未満では、Ｃｕ−Ｎｉ合金と
Ｗ粒子との間に十分な結合力を確保することができず、
一方同Ｎｉ含有量が３０％を越えると熱伝導性が急激に
低下するようになることから、Ｃｕ−Ｎｉ合金のＮｉ含
有量を２０〜３０％と定めた。
間に存在して熱伝導性を高める作用があるほか、Ｃｕ−
Ｎｉ合金中のＮｉには、Ｗ粒子との界面で、これと合金
化してＷ粒子との結合力を高め、もって前記骨格構造と
相まって強度を向上させる作用があるが、Ｃｕ−Ｎｉ合
金中のＮｉ含有量が２０％未満では、Ｃｕ−Ｎｉ合金と
Ｗ粒子との間に十分な結合力を確保することができず、
一方同Ｎｉ含有量が３０％を越えると熱伝導性が急激に
低下するようになることから、Ｃｕ−Ｎｉ合金のＮｉ含
有量を２０〜３０％と定めた。
【０００８】
【実施例】ついで、この発明の放熱構造部材を実施例に
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−Ｎｉ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×２
５mm、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）１〜４、並びに骨格構
造部分の割合またはＣｕ−Ｎｉ合金のＮｉ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）１〜４をそれぞれ製造した。
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−Ｎｉ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×２
５mm、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）１〜４、並びに骨格構
造部分の割合またはＣｕ−Ｎｉ合金のＮｉ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）１〜４をそれぞれ製造した。
【０００９】
【表１】
【００１０】つぎに、この結果得られた各種の放熱構造
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３の金属顕微鏡による組織写真（４００倍）
を示した。
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３の金属顕微鏡による組織写真（４００倍）
を示した。
【００１１】
【発明の効果】表１および図１に示される結果から、本
発明放熱構造部材１〜４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−Ｎｉ合金中のＮｉによって一層強化された組織を有
するので、高強度を示すと共に、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−Ｎｉ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１〜４に見られるように、これを構成する
Ｗ基焼結合金における骨格構造部分の割合あるいはＣｕ
−Ｎｉ合金のＮｉ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劣
ったものになることが明らかである。
発明放熱構造部材１〜４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−Ｎｉ合金中のＮｉによって一層強化された組織を有
するので、高強度を示すと共に、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−Ｎｉ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１〜４に見られるように、これを構成する
Ｗ基焼結合金における骨格構造部分の割合あるいはＣｕ
−Ｎｉ合金のＮｉ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劣
ったものになることが明らかである。
【００１２】上述のように、この発明のＷ基焼結合金製
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。
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明放熱構造部材３の金属顕微鏡による組織
写真である。
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、かつ残りが
前記タングステン粒子間を埋めるＮｉ：２０〜３０重量
％含有のＣｕ−Ｎｉ合金からなる組織をもったタングス
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 |
|---|---|---|---|
| JP8954592A JP2842032B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8954592A JP2842032B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 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 |
|---|---|
| JPH05259327A true JPH05259327A (ja) | 1993-10-08 |
| JP2842032B2 JP2842032B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13973791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8954592A Expired - Lifetime JP2842032B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 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) | JP2842032B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP8954592A patent/JP2842032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2842032B2 (ja) | 1998-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980922 |