JPH08111481A - 半導体用ヒートシンク - Google Patents
半導体用ヒートシンクInfo
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- JPH08111481A JPH08111481A JP24638694A JP24638694A JPH08111481A JP H08111481 A JPH08111481 A JP H08111481A JP 24638694 A JP24638694 A JP 24638694A JP 24638694 A JP24638694 A JP 24638694A JP H08111481 A JPH08111481 A JP H08111481A
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- thermal expansion
- semiconductor element
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンドやＣＢＮに比べて劣らない熱伝
導特性を有するとともに，加工性及び価格の減少面にお
いても優れた半導体用ヒートシンクを提供する。 【構成】 熱放散を必要とする半導体装置に用いられ半
導体素子に直接接するか，中間層を介して接するヒート
シンクにおいて，厚さ方向の熱伝導率が４５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上，且つ前記半導体素子との接合面広がり方向の熱
膨張係数が４〜１０×１０-6／℃である一方向性炭素−
炭素繊維複合材からなる半導体ヒートシンクである。
導特性を有するとともに，加工性及び価格の減少面にお
いても優れた半導体用ヒートシンクを提供する。 【構成】 熱放散を必要とする半導体装置に用いられ半
導体素子に直接接するか，中間層を介して接するヒート
シンクにおいて，厚さ方向の熱伝導率が４５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上，且つ前記半導体素子との接合面広がり方向の熱
膨張係数が４〜１０×１０-6／℃である一方向性炭素−
炭素繊維複合材からなる半導体ヒートシンクである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，高い信頼性が要求さ
れ，発熱量の大きい通信用長波長レーザー，高周波用レ
ーザー及び光通信用レーザー等の半導体素子に用いられ
るヒートシンクに関する。
れ，発熱量の大きい通信用長波長レーザー，高周波用レ
ーザー及び光通信用レーザー等の半導体素子に用いられ
るヒートシンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種の半導体素子を搭載する装
置において，半導体素子からの発熱を有効に放散させる
事は，半導体素子の性能・寿命を確保する上で重要であ
り，この熱放散のためには，ヒートシンクが通常用いら
れている。
置において，半導体素子からの発熱を有効に放散させる
事は，半導体素子の性能・寿命を確保する上で重要であ
り，この熱放散のためには，ヒートシンクが通常用いら
れている。
【０００３】また，高い信頼性が要求され，半導体素子
の発熱量の特に大きい所へのヒートシンクには，その優
れた放熱性（現有物質では最高の１０００〜２０００Ｗ
／ｍ・Ｋ）と半導体素子の熱膨張係数（２．３×１０-6
／℃）との差が少ない利点からダイヤモンドが使用され
る事が下記表１記載のように多い。
の発熱量の特に大きい所へのヒートシンクには，その優
れた放熱性（現有物質では最高の１０００〜２０００Ｗ
／ｍ・Ｋ）と半導体素子の熱膨張係数（２．３×１０-6
／℃）との差が少ない利点からダイヤモンドが使用され
る事が下記表１記載のように多い。
【０００４】
【表１】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし，ヒートシンク
にダイヤモンドを用いた場合，ダイヤモンド自体が，高
価格で加工も困難であることから，薄膜によらねばなら
ず，形状が極小でしかも精度も必要な為好ましいとは言
えない。しかも，サイズが大きくなると寸法の制約も出
てくる。
にダイヤモンドを用いた場合，ダイヤモンド自体が，高
価格で加工も困難であることから，薄膜によらねばなら
ず，形状が極小でしかも精度も必要な為好ましいとは言
えない。しかも，サイズが大きくなると寸法の制約も出
てくる。
【０００６】さらに，立方晶系窒化硼素（ＣＢＮ）をヒ
ートシンクとして使用することも考えられるが，ＣＢＮ
は優れた熱特性を備えている（上記表１参照）ものの，
ダイヤモンドと同様に加工性の点で劣っている。そし
て，最大寸法もダイヤモンドよりは大きいものが作れる
が，最大寸法としては直径３０ｍｍ程度までであり，サ
イズの面で充分な大きさのものは得られていない。
ートシンクとして使用することも考えられるが，ＣＢＮ
は優れた熱特性を備えている（上記表１参照）ものの，
ダイヤモンドと同様に加工性の点で劣っている。そし
て，最大寸法もダイヤモンドよりは大きいものが作れる
が，最大寸法としては直径３０ｍｍ程度までであり，サ
イズの面で充分な大きさのものは得られていない。
【０００７】そこで，ダイヤモンドより大巾に安価で，
加工性も良く寸法的制約の少ない，望ましくはＣＢＮに
近い熱伝導率を実現できるヒートシンクが望まれてい
る。
加工性も良く寸法的制約の少ない，望ましくはＣＢＮに
近い熱伝導率を実現できるヒートシンクが望まれてい
る。
【０００８】先に述べた分野で用いられる半導体素子
は，通常ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体で形成され
ている。ここでは，上記表１にＧａＡｓ及びＩｎＰの物
性を例示しておく。上記表１に示すように，いずれもＣ
ＢＮ等に比較して，熱伝導率が小さいため，温度上昇に
は留意しなければならない。また，ＧａＡｓについて
は，３００℃以上ではキャリア密度が増大し使用できな
い事が判っている。
は，通常ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体で形成され
ている。ここでは，上記表１にＧａＡｓ及びＩｎＰの物
性を例示しておく。上記表１に示すように，いずれもＣ
ＢＮ等に比較して，熱伝導率が小さいため，温度上昇に
は留意しなければならない。また，ＧａＡｓについて
は，３００℃以上ではキャリア密度が増大し使用できな
い事が判っている。
【０００９】そこで，本発明の技術的課題は，従来のダ
イヤモンドやＣＢＮに比べて劣らない特性を有するとと
もに，加工性及び価格の減少面においても優れた半導体
用ヒートシンクを提供することにある。
イヤモンドやＣＢＮに比べて劣らない特性を有するとと
もに，加工性及び価格の減少面においても優れた半導体
用ヒートシンクを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，熱放散
を必要とする半導体素子に用いられるヒートシンクにお
いて，前記ヒートシンクは，４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の厚
さ方向の熱伝導率を備えることもに，前記半導体素子と
の接合面の広がり方向に対して，４〜１０×１０-6／℃
の範囲の熱膨張係数を示す一方向性炭素−炭素繊維複合
材（以下，ＵＤＣ／Ｃ材と呼ぶ）によって構成されてい
ることを特徴とする半導体用ヒートシンクが得られる。
を必要とする半導体素子に用いられるヒートシンクにお
いて，前記ヒートシンクは，４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の厚
さ方向の熱伝導率を備えることもに，前記半導体素子と
の接合面の広がり方向に対して，４〜１０×１０-6／℃
の範囲の熱膨張係数を示す一方向性炭素−炭素繊維複合
材（以下，ＵＤＣ／Ｃ材と呼ぶ）によって構成されてい
ることを特徴とする半導体用ヒートシンクが得られる。
【００１１】ここで，本発明に用いるＵＤ Ｃ／Ｃ材
は，使用する炭素繊維にピッチ系炭素繊維を用い，マト
リックス前駆体には，ピッチ粉末とフェノール樹脂を主
原料とし，炭素繊維に，マトリックス前駆体を含浸した
ものを実質的に一方向に引き揃えたプリプレグシートを
作製して，プレス成形後に２５００℃以上の高温で焼成
する方法により製造される。ピッチ系炭素繊維は，高温
焼成により高い熱伝導率となる。このため，高熱伝導率
のＵＤ Ｃ／Ｃ材が製造できる。また，マトリックス原
料に添加剤としてポリビニルアルコール等の添加剤０〜
２０重量％添加することにより，繊維軸に対して直角方
向，即ち，前記半導体素子との接合面の広がり方向の熱
膨張係数が調節できる。
は，使用する炭素繊維にピッチ系炭素繊維を用い，マト
リックス前駆体には，ピッチ粉末とフェノール樹脂を主
原料とし，炭素繊維に，マトリックス前駆体を含浸した
ものを実質的に一方向に引き揃えたプリプレグシートを
作製して，プレス成形後に２５００℃以上の高温で焼成
する方法により製造される。ピッチ系炭素繊維は，高温
焼成により高い熱伝導率となる。このため，高熱伝導率
のＵＤ Ｃ／Ｃ材が製造できる。また，マトリックス原
料に添加剤としてポリビニルアルコール等の添加剤０〜
２０重量％添加することにより，繊維軸に対して直角方
向，即ち，前記半導体素子との接合面の広がり方向の熱
膨張係数が調節できる。
【００１２】また，このＵＤ Ｃ／Ｃ材と半導体素子を
ろう付等の方法により接合してなる光通信用レーザーの
半導体素子に用いられるヒートシンクにおいて，本発明
によれば，前記ヒートシンクは，４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の厚さ方向の熱伝導率を備えるとともに，前記半導体素
子との接合面の広がり方向に対して４〜１０×１０-6／
℃の熱膨張係数を示すＵＤ Ｃ／Ｃ材によって構成され
ていることを特徴とする半導体用ヒートシンクが得られ
る。ここで，本発明において，熱膨張係数を４〜１０×
１０-6／℃と限定したのは，これ以外の範囲では，半導
体素子との熱膨張差から剥離等の不具合が生じるからで
ある。
ろう付等の方法により接合してなる光通信用レーザーの
半導体素子に用いられるヒートシンクにおいて，本発明
によれば，前記ヒートシンクは，４５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の厚さ方向の熱伝導率を備えるとともに，前記半導体素
子との接合面の広がり方向に対して４〜１０×１０-6／
℃の熱膨張係数を示すＵＤ Ｃ／Ｃ材によって構成され
ていることを特徴とする半導体用ヒートシンクが得られ
る。ここで，本発明において，熱膨張係数を４〜１０×
１０-6／℃と限定したのは，これ以外の範囲では，半導
体素子との熱膨張差から剥離等の不具合が生じるからで
ある。
【００１３】
【作用】本発明の半導体用ヒートシンクにおいては，半
導体素子とＵＤ Ｃ／Ｃ材との接合面に実質的に直交す
る方向と，ＵＤ Ｃ／Ｃ材の繊維方向とを一致させるよ
うに組み立てることにより，接合面に実質的に直交する
方向の熱膨張はなく，しかも接合面方向の熱膨張を半導
体素子の熱膨張方向と一致させ，また，半導体素子とＵ
Ｄ Ｃ／Ｃ材との接合面での熱膨張差を小さくでき得る
為，安定した接合が実現できる。
導体素子とＵＤ Ｃ／Ｃ材との接合面に実質的に直交す
る方向と，ＵＤ Ｃ／Ｃ材の繊維方向とを一致させるよ
うに組み立てることにより，接合面に実質的に直交する
方向の熱膨張はなく，しかも接合面方向の熱膨張を半導
体素子の熱膨張方向と一致させ，また，半導体素子とＵ
Ｄ Ｃ／Ｃ材との接合面での熱膨張差を小さくでき得る
為，安定した接合が実現できる。
【００１４】
【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１５】（実施例１）図１は本発明の実施例１に係
るヒートシンクを用いた光通信用レーザー半導体装置を
示す斜視図である。図１において，ヒートシンクは，半
導体素子３を接合した第１の支持部１とこの第１の支持
部１を支持する第２の支持部２とを備えている。
るヒートシンクを用いた光通信用レーザー半導体装置を
示す斜視図である。図１において，ヒートシンクは，半
導体素子３を接合した第１の支持部１とこの第１の支持
部１を支持する第２の支持部２とを備えている。
【００１６】従来においては，第１の支持部１はダイヤ
モンドからなり，第２の支持部２はＣｕ−Ｗからなり，
平坦な上面から，前後面に傾斜した斜面を有している。
この場合，半導体素子３は，この第１の支持部１をなす
ダイヤモンドの平坦な上面に設けられている。
モンドからなり，第２の支持部２はＣｕ−Ｗからなり，
平坦な上面から，前後面に傾斜した斜面を有している。
この場合，半導体素子３は，この第１の支持部１をなす
ダイヤモンドの平坦な上面に設けられている。
【００１７】一方，本発明の実施例１に係るヒートシン
クは，第１及び第２の支持部１，２にＵＤ Ｃ／Ｃ材が
使用されている点で，従来のヒートシンクと異なってい
る。
クは，第１及び第２の支持部１，２にＵＤ Ｃ／Ｃ材が
使用されている点で，従来のヒートシンクと異なってい
る。
【００１８】次に図１のヒートシンクについて更に詳し
く説明する。図１を再び参照して，炭素繊維方向に０．
７５ｍｍに切断したＵＤ Ｃ／Ｃ材で熱膨張係数を５．
５×１０-6／℃に合せたものをカーボン砥粒切断により
図１の様に段加工し，図１の第１及び第２の支持部１，
２を一体とするヒートシンクを作製した。第１の支持部
１は，低面が７５０×７５０μｍ，上面が３７５μｍ×
７５０μｍで，底面が２５０μｍの高さから５００μｍ
の高さまで，前後面が傾斜して，斜面を有する形状であ
る。第２の支持部２は，底面が７５０μｍ×４．８ｍ
ｍ，高さが６．０ｍｍの寸法である。外周囲にＮｉめっ
きを施した後，Ａｕめっきをした。第１の支持部１と半
導体素子３との間には通常用いられるＡｕ−Ｓｎ３３材
で接合した。図１に示すように，レーザーは半導体素子
３より４．８×６．０面に直交する面から出射する。
尚，ＩｎＰの代わりにＧａＡｓを用いても良い。
く説明する。図１を再び参照して，炭素繊維方向に０．
７５ｍｍに切断したＵＤ Ｃ／Ｃ材で熱膨張係数を５．
５×１０-6／℃に合せたものをカーボン砥粒切断により
図１の様に段加工し，図１の第１及び第２の支持部１，
２を一体とするヒートシンクを作製した。第１の支持部
１は，低面が７５０×７５０μｍ，上面が３７５μｍ×
７５０μｍで，底面が２５０μｍの高さから５００μｍ
の高さまで，前後面が傾斜して，斜面を有する形状であ
る。第２の支持部２は，底面が７５０μｍ×４．８ｍ
ｍ，高さが６．０ｍｍの寸法である。外周囲にＮｉめっ
きを施した後，Ａｕめっきをした。第１の支持部１と半
導体素子３との間には通常用いられるＡｕ−Ｓｎ３３材
で接合した。図１に示すように，レーザーは半導体素子
３より４．８×６．０面に直交する面から出射する。
尚，ＩｎＰの代わりにＧａＡｓを用いても良い。
【００１９】図１に示されたヒートシンク用のＵＤ Ｃ
／Ｃ材としては，次のようにして製造されたものを使用
した。まず，熱処理ピッチの粉末とフェノール樹脂の混
合物をマトリックスの前駆体として用い，一方向に引き
揃えるように炭素繊維を引き出して，前記マトリックス
を含浸させたシートとした。次いで，シートを所望のサ
イズに切断・積層して１５０℃で硬化後，アルゴン雰囲
気で３２００℃で焼成し，ＵＤ Ｃ／Ｃ材を得た。この
ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，以下表２の物性を有している。
／Ｃ材としては，次のようにして製造されたものを使用
した。まず，熱処理ピッチの粉末とフェノール樹脂の混
合物をマトリックスの前駆体として用い，一方向に引き
揃えるように炭素繊維を引き出して，前記マトリックス
を含浸させたシートとした。次いで，シートを所望のサ
イズに切断・積層して１５０℃で硬化後，アルゴン雰囲
気で３２００℃で焼成し，ＵＤ Ｃ／Ｃ材を得た。この
ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，以下表２の物性を有している。
【００２０】
【表２】
【００２１】上記表２において，縦の２本線は，炭素繊
維と平行の方向，横線と縦線の交差したものは，炭素繊
維と直角の方向の物性を示している。なお，繊維と直角
の方向の熱膨張係数については，ピッチの種類と添加剤
とにより４〜１０×１０-6／℃の間でコントロールでき
る。また，このＵＤ Ｃ／Ｃ材の寸法は，１００×１０
０×１００ｍｍが可能である。このＵＤ Ｃ／Ｃ材は，
グラファイトに比べても切削性も良く，例えば，カーボ
ンを砥粒とする切削は，媒体が水でもオイルでも可能で
あり，特に炭素繊維と同方向の面精度については容易に
確保できる等ＣＢＮに比べれば切削性がはるかに優れて
いる。また，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，Ｎｉ，Ａｕ等湿式めっ
きも可能で，前述の水，オイルの除去同様８００〜１０
００℃で水素（Ｈ2 ），窒素（Ｎ2 ），又はアルゴン雰
囲気で真空あるいは常圧で処理すれば空孔に浸透した液
体（ガス分になる）は排出できる。
維と平行の方向，横線と縦線の交差したものは，炭素繊
維と直角の方向の物性を示している。なお，繊維と直角
の方向の熱膨張係数については，ピッチの種類と添加剤
とにより４〜１０×１０-6／℃の間でコントロールでき
る。また，このＵＤ Ｃ／Ｃ材の寸法は，１００×１０
０×１００ｍｍが可能である。このＵＤ Ｃ／Ｃ材は，
グラファイトに比べても切削性も良く，例えば，カーボ
ンを砥粒とする切削は，媒体が水でもオイルでも可能で
あり，特に炭素繊維と同方向の面精度については容易に
確保できる等ＣＢＮに比べれば切削性がはるかに優れて
いる。また，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，Ｎｉ，Ａｕ等湿式めっ
きも可能で，前述の水，オイルの除去同様８００〜１０
００℃で水素（Ｈ2 ），窒素（Ｎ2 ），又はアルゴン雰
囲気で真空あるいは常圧で処理すれば空孔に浸透した液
体（ガス分になる）は排出できる。
【００２２】一方，半導体素子としてレーザー半導体素
子を用いた場合，高い熱伝導性の他，レーザーの精度を
確保するため，高精度な寸法精度の他，半導体素子の直
下に，図１の所謂縦方向（上下方向）とＵＤ Ｃ／Ｃ材
の繊維方向とを一致させるように組み立てることによ
り，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，前記縦方向の熱膨張は殆どな
く，しかも接合面方向の熱膨張を半導体素子と一致さ
せ，また，半導体素子とＵＤＣ／Ｃ材との接合面での熱
膨張差を小さくでき得る為，安定した接合と精度とが実
現できる。
子を用いた場合，高い熱伝導性の他，レーザーの精度を
確保するため，高精度な寸法精度の他，半導体素子の直
下に，図１の所謂縦方向（上下方向）とＵＤ Ｃ／Ｃ材
の繊維方向とを一致させるように組み立てることによ
り，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，前記縦方向の熱膨張は殆どな
く，しかも接合面方向の熱膨張を半導体素子と一致さ
せ，また，半導体素子とＵＤＣ／Ｃ材との接合面での熱
膨張差を小さくでき得る為，安定した接合と精度とが実
現できる。
【００２３】また，従来においては，熱伝導を高く維持
しつつ，コストを抑える対策として第２の支持部２用の
Ｃｕ−Ｗを外周囲との接合材料としていたが，本発明の
実施例においては，半導体素子３の直下と外周囲との接
合材料とを一体型で容易に形成でき，その為接合面の数
を減じしかもコストを大幅に低減できる事になる。
しつつ，コストを抑える対策として第２の支持部２用の
Ｃｕ−Ｗを外周囲との接合材料としていたが，本発明の
実施例においては，半導体素子３の直下と外周囲との接
合材料とを一体型で容易に形成でき，その為接合面の数
を減じしかもコストを大幅に低減できる事になる。
【００２４】尚，本発明の実施例１において，ダイオー
ド素子３とＵＤ Ｃ／Ｃ材との接合は，後者にめっきを
施せば，半田もＡｇろう材等の使用も可能である。
ド素子３とＵＤ Ｃ／Ｃ材との接合は，後者にめっきを
施せば，半田もＡｇろう材等の使用も可能である。
【００２５】また，先に切削性について触れたが，一般
に炭素質材は切削時に粉が発生する。特に従来のＣ／Ｃ
複合材は炭素繊維が平織布で，繊維束間にマトリックス
のみのポケットが生じ易く，欠けの原因にもなる上切削
粉は避けられない。しかし，本発明の実施例によるＵＤ
Ｃ／Ｃ材は，炭素繊維を一方向に配列しかつ，マトリ
ックスが繊維間に緻密に充填されているため，マトリッ
クスのみのポケット部が存在しないという特長を有す
る。このため，切削加工での切削物および周囲の汚れも
少なく，高精度切断での切断面を高精度に仕上げること
ができる上，めっき前のアルコール洗浄等が大変容易に
なる。さらに，外周囲迄に部品の接合面も減じ得，安価
でトータルの熱伝導率がタテ方向で約５００Ｗ／ｍ・Ｋ
得られ，高信頼の要求されるものに充分利用し得るもの
と判った。又必ずしも導電性のままの接合ばかりでな
く，その場合，高熱伝導性有機剤系接着材を用いれば良
い。
に炭素質材は切削時に粉が発生する。特に従来のＣ／Ｃ
複合材は炭素繊維が平織布で，繊維束間にマトリックス
のみのポケットが生じ易く，欠けの原因にもなる上切削
粉は避けられない。しかし，本発明の実施例によるＵＤ
Ｃ／Ｃ材は，炭素繊維を一方向に配列しかつ，マトリ
ックスが繊維間に緻密に充填されているため，マトリッ
クスのみのポケット部が存在しないという特長を有す
る。このため，切削加工での切削物および周囲の汚れも
少なく，高精度切断での切断面を高精度に仕上げること
ができる上，めっき前のアルコール洗浄等が大変容易に
なる。さらに，外周囲迄に部品の接合面も減じ得，安価
でトータルの熱伝導率がタテ方向で約５００Ｗ／ｍ・Ｋ
得られ，高信頼の要求されるものに充分利用し得るもの
と判った。又必ずしも導電性のままの接合ばかりでな
く，その場合，高熱伝導性有機剤系接着材を用いれば良
い。
【００２６】図２は，ヒートシンク材として重要な熱伝
導率，熱膨張係数の密度（density)との相関図を示して
いる。図２に示すように，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，極めて軽
量であり，熱伝導率及び熱膨張係数が半導体ダイオード
及び半導体素子に整合し易い材料である事が判る。ま
た，特に，このＵＤ Ｃ／Ｃ材は，地上を離れて利用さ
れる通信機器における高精度なヒートシンクとして特に
期待できる。又炭素は誘電率も低く，半導体素子に高周
波をかけても方向性によって静電容量が大きくならない
という利点もあるから，半導体素子の高周波特性を改善
することも可能である。
導率，熱膨張係数の密度（density)との相関図を示して
いる。図２に示すように，ＵＤ Ｃ／Ｃ材は，極めて軽
量であり，熱伝導率及び熱膨張係数が半導体ダイオード
及び半導体素子に整合し易い材料である事が判る。ま
た，特に，このＵＤ Ｃ／Ｃ材は，地上を離れて利用さ
れる通信機器における高精度なヒートシンクとして特に
期待できる。又炭素は誘電率も低く，半導体素子に高周
波をかけても方向性によって静電容量が大きくならない
という利点もあるから，半導体素子の高周波特性を改善
することも可能である。
【００２７】尚，本発明の実施例１において用いた光通
信用レーザーの半導体素子のヒートシンクの多くはシリ
コンである。安価で，安定したものが使い易い利点はあ
るものの熱伝導率（＝１４８Ｗ／ｍ・Ｋ）が若干小さ
く，半導体素子を複数個のせる場合等，本発明のＵＤ
Ｃ／Ｃ材よるヒートシンクが有望である。さらに，最近
バーコード読み取り装置が普及しており，Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー等から半導体レーザーへと指向されており，小型
化が大きく進む時安価で軽量な本発明の炭素−炭素繊維
複合材によるヒートシンクの利用が期待される。
信用レーザーの半導体素子のヒートシンクの多くはシリ
コンである。安価で，安定したものが使い易い利点はあ
るものの熱伝導率（＝１４８Ｗ／ｍ・Ｋ）が若干小さ
く，半導体素子を複数個のせる場合等，本発明のＵＤ
Ｃ／Ｃ材よるヒートシンクが有望である。さらに，最近
バーコード読み取り装置が普及しており，Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザー等から半導体レーザーへと指向されており，小型
化が大きく進む時安価で軽量な本発明の炭素−炭素繊維
複合材によるヒートシンクの利用が期待される。
【００２８】（実施例２）図３は本発明の実施例２に係
るヒートシンクの適用例を示す斜視図で，インパットダ
イオードを示している。図３において，直径４．５ｍｍ
の支持基板１１上に，厚さ１ｍｍの放熱基板１２が設け
られ，放熱基板１２上にマイクロ波素子１３が設けられ
ている。このマイクロ波素子１３は，ハーメチックシー
ルにより円筒形状に形成されたセラミック１５とテープ
１０とが接合されている。このセラミック１５とテープ
１０とから形成された円筒にキャップ１７が被せられて
覆い部材１８を構成している。この覆い部材１８は略
１．９ｍｍの高さを有している。
るヒートシンクの適用例を示す斜視図で，インパットダ
イオードを示している。図３において，直径４．５ｍｍ
の支持基板１１上に，厚さ１ｍｍの放熱基板１２が設け
られ，放熱基板１２上にマイクロ波素子１３が設けられ
ている。このマイクロ波素子１３は，ハーメチックシー
ルにより円筒形状に形成されたセラミック１５とテープ
１０とが接合されている。このセラミック１５とテープ
１０とから形成された円筒にキャップ１７が被せられて
覆い部材１８を構成している。この覆い部材１８は略
１．９ｍｍの高さを有している。
【００２９】従来においては，放熱基板１２として，ダ
イヤモンドヒートシンクを用意しこの下に外周囲と接す
る銅又はＣｕ−Ｗの支持基板１１を組み入れている。
イヤモンドヒートシンクを用意しこの下に外周囲と接す
る銅又はＣｕ−Ｗの支持基板１１を組み入れている。
【００３０】本発明の実施例２においては，支持基板１
１及び放熱基板１２をヒートシンクとして，ＵＤ Ｃ／
Ｃ材を炭素繊維の方向が縦方向（図３の上下方向）にな
るように，円板に加工して，テーブルに並べた後砥粒に
よるバンドソーで段加工をして，ヒートシンク１２と基
板１１とを一体に形成したものを使用している。具体的
には，ＵＤ Ｃ／Ｃ材を前記縦方向に円板に加工したも
のをテーブルに並べた後砥粒によるワイヤソーで１×１
［ｍｍ］の段加工をし，実施例１と同様にＮｉ下地Ａｕ
めっきを施した。この場合，ＧａＡｓに，熱膨張係数を
合せ６．０×１０-6／℃のものとした。この結果，実施
例１と同様に熱膨張のマッチングによりストレスの緩和
された安価なヒートシンクを提供することができた。
１及び放熱基板１２をヒートシンクとして，ＵＤ Ｃ／
Ｃ材を炭素繊維の方向が縦方向（図３の上下方向）にな
るように，円板に加工して，テーブルに並べた後砥粒に
よるバンドソーで段加工をして，ヒートシンク１２と基
板１１とを一体に形成したものを使用している。具体的
には，ＵＤ Ｃ／Ｃ材を前記縦方向に円板に加工したも
のをテーブルに並べた後砥粒によるワイヤソーで１×１
［ｍｍ］の段加工をし，実施例１と同様にＮｉ下地Ａｕ
めっきを施した。この場合，ＧａＡｓに，熱膨張係数を
合せ６．０×１０-6／℃のものとした。この結果，実施
例１と同様に熱膨張のマッチングによりストレスの緩和
された安価なヒートシンクを提供することができた。
【００３１】
【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，ダイヤモンドやＣＢＮに比べて劣らない熱伝導特性
を有するとともに，加工性及び価格の減少面においても
優れた半導体用ヒートシンクを提供することができる。
ば，ダイヤモンドやＣＢＮに比べて劣らない熱伝導特性
を有するとともに，加工性及び価格の減少面においても
優れた半導体用ヒートシンクを提供することができる。
【図１】本発明の実施例１に係るヒートシンクを用いた
半導体装置を示す斜視図である。
半導体装置を示す斜視図である。
【図２】ヒートシンク材として重要な熱伝導率，熱膨張
係数の密度（density)との相関図である。
係数の密度（density)との相関図である。
【図３】本発明の実施例２に係るヒートシンクの適用例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
１ 第１の支持部 ２ 第２の支持部 ３ 半導体素子 １１ 支持基板 １２ 放熱基板 １３ マイクロ波素子 １４ テープ １５ セラミック １７ キャップ １８ 覆い部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津島 栄樹 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡１丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 熱放散を必要とする半導体素子に用いら
れるヒートシンクにおいて，前記ヒートシンクは，４５
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の厚さ方向の熱伝導率を備えることも
に，前記半導体素子との接合面の広がり方向に対して，
４〜１０×１０-6／℃の範囲の熱膨張係数を示す一方向
性炭素−炭素繊維複合材によって構成されていることを
特徴とする半導体用ヒートシンク。 - 【請求項２】 光通信用レーザーの半導体素子に用いら
れるヒートシンクにおいて，前記ヒートシンクは，４５
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の厚さ方向の熱伝導率を備えるととも
に，前記半導体素子との接合面の広がり方向に対して４
〜１０×１０-6／℃の熱膨張係数を示す一方向性炭素−
炭素繊維複合材によって構成されていることを特徴とす
る光通信用レーザーの半導体用ヒートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24638694A JPH08111481A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 半導体用ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24638694A JPH08111481A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 半導体用ヒートシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08111481A true JPH08111481A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17147765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24638694A Pending JPH08111481A (ja) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | 半導体用ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08111481A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2401480A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific apparatus for dissipating heat |
| GB2401482A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific heat sink assembly |
| GB2401481A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific heat sink assembly |
| US6946363B2 (en) | 2000-03-13 | 2005-09-20 | Sun Microsystems, Inc. | Method for bonding substrates |
| DE10013189B4 (de) * | 1999-03-24 | 2006-01-12 | Mitsubishi Materials Corp. | Substrat für ein Leistungsmodul |
| US7202558B2 (en) | 2001-04-26 | 2007-04-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Packages base which allows mounting of a semiconductor element and electrode-wiring terminals on a mounting surface |
| EP2226862A3 (en) * | 2009-03-02 | 2014-09-10 | Everlight Electronics Co., Ltd. | Heat dissipation module for a light emitting diode device and LED device having the same |
-
1994
- 1994-10-12 JP JP24638694A patent/JPH08111481A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10013189B4 (de) * | 1999-03-24 | 2006-01-12 | Mitsubishi Materials Corp. | Substrat für ein Leistungsmodul |
| US6946363B2 (en) | 2000-03-13 | 2005-09-20 | Sun Microsystems, Inc. | Method for bonding substrates |
| US7202558B2 (en) | 2001-04-26 | 2007-04-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Packages base which allows mounting of a semiconductor element and electrode-wiring terminals on a mounting surface |
| GB2401480A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific apparatus for dissipating heat |
| GB2401482A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific heat sink assembly |
| GB2401481A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-10 | Agilent Technologies Inc | Application specific heat sink assembly |
| GB2401481B (en) * | 2003-04-30 | 2006-07-12 | Agilent Technologies Inc | Heat sink |
| EP2226862A3 (en) * | 2009-03-02 | 2014-09-10 | Everlight Electronics Co., Ltd. | Heat dissipation module for a light emitting diode device and LED device having the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031224 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20040223 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040317 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040517 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040524 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040611 |