JPH08153836A

JPH08153836A - 金属複合材料，及びその製造方法とそれを備えたパッケージ

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Publication number: JPH08153836A
Application number: JP26714094A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Arikawa; 正有川; Akira Ichida; 晃市田; Yasushi Yoshida; 泰吉田; Yoshihiko Doi; 良彦土井
Original assignee: Tokyo Tungsten Co Ltd
Current assignee: Tokyo Tungsten Co Ltd
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-06-11
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JP3160696B2

Abstract

(57)【要約】【目的】理論密度の９９％以上を有するとともに全体
の平均熱膨張係数が７〜１６×１０^-6／℃の範囲にあ
り，高放熱性（熱伝導率１９０Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であ
り，銅と同等あるいはそれ以上の剛性を持ち，段付き部
を有する軽量な金属材料よりなる大量生産に適する放熱
基板材料，金属異形部品及びその製造方法とそれを用い
た半導体パッケージを提供すること。【構成】放熱基板材料は，銅，モリブデンとを含む原
料粉末の焼結体であって，前記焼結体は相対密度９９％
以上を有し，密度１０ｇ／ｃｍ³以下，全体の平均熱膨
張係数が７〜１６×１０^-6／℃の範囲にあり，熱伝導率
は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有し，複雑な形状を有
する。この放熱基板材料において，前記焼結体に，前記
銅に対して０．１〜１．０質量％の鉄，ニッケル，コバ
ルト，マンガンのうちの少くとも一種からなる焼結助剤
を含ませることも可能である。また，この放熱基板材料
をヒートシンクとして半導体パッケージとすることもで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，半導体素子支持用の電
極材料あるいは半導体素子搭載用基板等に用いる金属複
合材料もしくは，半導体素子の周囲に配置されるか又は
半導体素子に接触して用いられる金属異形部品とそれら
の製造方法に関し，詳しくは，セラミックパッケージま
たはプラスチックパッケージに収容されるヒートシンク
等の半導体チップの放熱に用いられる高放熱性を有する
放熱用基板，もしくは金属異形部品とそれらの製造方法
及びそれらを用いたパッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に，半導体チップをパッケージして
形成されるセラミックパッケージあるいはプラスチック
パッケージにおいて，その半導体素子から生じる熱を放
散させる為，所謂ヒートシンク（放熱基板）が用いられ
ている。このような半導体チップの外周囲に配置される
ヒートシンク等の材料は，半導体素子及びパッケージ本
体に用いられるセラミックあるいはプラスチックとの熱
膨張及び熱伝導等の特性のバランスが必要とされてい
る。また，このようなパッケージに用いられる半導体素
子支持用の電極材料あるいは半導体素子搭載用基板もま
た，そのため放熱効果が高く，半導体素子やその周辺材
料との熱膨張係数が近似した放熱基板が求められてい
る。そして，さらには，安価で安定した品質のものが得
られるプロセス及び材料の選択が要求されている。例え
ば凹凸形状した材料は，一般に，板材を切削加工または
打ち抜き加工，あるいは両者を組み合わせて作製するた
め量産性に劣る。さらに板材は，通常圧延加工して作製
するため，その加工費をも合わせると非常に高価なもの
になってしまう。

【０００３】また，このヒートシンクは，通常は平板形
状（矩形状）を有するものが用いられているが，収容さ
れるパッケージに応じて，矩形以外の形状を有するもの
（以下，異形形状と呼ぶ）を有するものも要求されてき
ている。

【０００４】これらを考慮すると，粉末をプレス成形し
た後，焼結により，または必要に応じてサイジングある
いは熱間等方加圧（以下，ＨＩＰ）により，緻密化し，
所望する熱特性を有した放熱基板を，安価に製造するこ
とが必要である。

【０００５】ところで，半導体素子をパッケージするパ
ッケージには，セラミックパッケージやプラスチックパ
ッケージ等があるが，プラスチックパッケージは，その
汎用性から産業上生産又は消費される量が極めて多量で
ある。このような放熱基板及び半導体チップの外周囲材
料として，質，量共に安定した銅が検討されることが多
く，大半は銅が利用されるがこの銅は剛性に劣るため銅
を熱処理等の諸々の方法で剛性を持たせたものが検討さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし，銅を異形部品
として用いる場合，その密度から軽量化することが困難
で，価格の点からも不利であり，大量生産には適さない
という欠点がある。

【０００７】また，セラミックパッケージの優れた特性
でもあるパワーや高信頼性は当然ながら，プラスチック
パッケージにも求められてきており，プラスチックパッ
ケージでもセラミックパッケージ並みのパワーや高信頼
性を有し，しかも安価であることも兼ね備えている必要
がある。

【０００８】今後，次第に上述した傾向は強くなると予
想されるが，種々設計上考慮されている部品形状の内，
特に段付きを有する等の異形形状の製品については，性
能及びコストを共に十分満足するものは見出だされては
いない。

【０００９】また，製品自体が安価であるためには，一
般に，平板状のもので有れば，圧延，打ち抜き加工等を
用いるのが優位であると言えるが，パッケージの設計
上，段付きや取り付け穴が必要な場合，切削，剪断，及
び穿孔等の困難な加工を用いずにプレスにより容易に加
工できることも要求される。

【００１０】銅−モリブデン複合材の作製法の一つとし
て，銅粉末およびモリブデン粉末を混合した粉末をプレ
ス成形した後，焼結体を作製し，圧延加工する。この時
の焼結体の相対密度は９５〜９６％であるが，この後の
圧延加工により十分緻密化した複合板材ができる。この
複合板材は，モリブデン粒子の周辺に銅がマトリックス
となって構成されているため，機械加工は容易であり，
切削加工あるいは打ち抜き加工により，矩形状をはじ
め，凹凸形状も容易に加工できる。

【００１１】しかし，機械加工費が高価であり，総合的
には安価にはならず，また量産性にも劣ることが難点で
ある。

【００１２】もう一つの作製法は，既に市販されている
住友電気工業株式会社製ＣＭＳＨ（登録商標）（Ｍ系；
溶浸法によるＭｏ基焼結複合材）があるが，これは，ま
ず，モリブデンの骨格（スケルトン）を作り，そこに銅
を溶融含浸させているため，圧延加工性が悪く，また切
削加工性，打ち抜き加工性も前者に比べ格段に劣る。従
って，矩形や凹凸形状に機械加工しても非常に高価にな
ってしまう。

【００１３】また，平板状の部品を製造するのに，粉末
冶金を用いた焼結法では容易には，緻密化できない。そ
のため，圧延等低廉なプロセスを用いて素材を用意でき
ても，先に述べたように，切削等により段付きや穴等の
切断，切削等の加工を付加することにより，製造工程数
が増えてしまい，結局高価な部品になってしまうのが実
態である。

【００１４】そこで，本発明の第１の技術的課題は，理
論密度の９９％以上を有するとともに全体の平均熱膨張
係数が７〜１６×１０^-6／℃の範囲にある金属複合材料
とその製造方法とを提供することにある。

【００１５】また，本発明の第２の技術的課題は，前記
金属複合材料を用いた放熱基板材料とその製造方法とそ
れを用いたパッケージを提供することにある。

【００１６】さらに，本発明の第３の技術的課題は，高
放熱性（熱伝導率１９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を有し，銅と
同等あるいはそれ以上の剛性を持ち，段付き部を有する
軽量な金属材料よりなる大量生産に適する金属異形部品
及びその製造方法とそれを備えたパッケージを提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，銅，モ
リブデンとを含む原料粉末の焼結体であって，前記焼結
体は相対密度９９％以上を有し，密度１０ｇ／ｃｍ³以
下，全体の平均熱膨張係数が７〜１６×１０^-6／℃の範
囲にあり，熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有
する放熱基板材料からなるヒートシンクを有することを
特徴とするパッケージが得られる。

【００１８】また，本発明によれば，銅，モリブデンと
を含む原料粉末の焼結体であって，前記焼結体は相対密
度９９％以上を有するとともに，前記銅に対して０．１
〜１．０質量％の焼結助剤を含み，前記焼結助剤は，
鉄，ニッケル，コバルト，マンガンのうちの少くとも一
種からなることを特徴とする放熱基板材料が得られる。

【００１９】また，本発明によれば，銅，モリブデンと
を含む原料粉末の焼結体であって，前記焼結体は相対密
度９９％以上を有し，少くとも１９０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝
導率を有し，パッケージに用いられ半導体チップに接触
するか又は半導体チップの周囲に配置されることを特徴
とする金属異形部品が得られる。

【００２０】また，本発明によれば，前記金属異形部品
において，前記焼結体は前記銅に対して０．１〜１．０
質量％の焼結助剤を含み，前記焼結助剤は，鉄，ニッケ
ル，コバルト，マンガンのうちの少くとも一種からなる
ことを特徴とする金属異形部品が得られる。

【００２１】また，本発明によれば，前記したいずれか
の金属異形部品において，少くとも段付き部分を有する
ことを特徴とする金属異形部品が得られる。

【００２２】また，本発明によれば，前記した内のいず
れかの金属異形部品を用いたことを特徴とするパッケー
ジが得られる。

【００２３】ここで，本発明の金属異形部品が用いられ
るパッケージとしては，セラミックパッケージ及びプラ
スチックパッケージの少なくとも一種や，そのまま用い
ることも可能であり，本発明以外のもので絶縁体であり
高放熱性を有するＡｌＮと同等もしくはそれ以上の熱伝
導率を有するものである。

【００２４】また，本発明によれば，前記金属異形部品
において，少くとも段付き部分を有することを特徴とす
る金属異形部品が得られる。

【００２５】一方，本発明によれば，銅粉末とモリブデ
ン粉末とを含む原料粉末を混合し，成形し，焼結する焼
結体の製造方法において，前記焼結後，熱間等方加圧処
理（以下，ＨＩＰ処理と呼ぶ）を施すことによって相対
密度９９％以上を有する焼結体を得ることを特徴とする
金属複合材料の製造方法が得られる。

【００２６】本発明によれば，前記金属複合材の製造方
法において，前記原料粉末は，銅に対して０．１〜１．
０質量％の焼結助剤を含み，前記焼結助剤は，鉄粉，ニ
ッケル粉末，コバルト粉末及びマンガン粉末のうちから
選択された少くとも一種からなることを特徴とする金属
複合材料の製造方法が得られる。

【００２７】また，本発明によれば，前記したいずれか
の金属複合材料の製造方法において，前記ＨＩＰ後サイ
ジングをすることを特徴とする金属複合材料の製造方法
が得られる。

【００２８】本発明によれば，前記したいずれかの金属
複合材料の製造方法において，前記焼結体は密度は１０
ｇ／ｃｍ³以下，全体の平均熱膨張係数が７〜１６×１
０^-6／℃の範囲にあり，熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上の特性を有し，矩形状または凹凸等複雑形状の放熱基
板加工されることを特徴とする放熱基板材料の製造方法
が得られる。

【００２９】本発明によれば，前記したいずれかの金属
複合材料の製造方法において，前記金属複合材料は，少
なくとも熱伝導率は１９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性を有す
ることを特徴とする金属異形部品の製造方法が得られ
る。

【００３０】ここで，本発明において，銅含有量は焼結
助剤の種類，量により異なるが，３０質量％以上必要で
ある。また，焼結助剤は，焼結での緻密化促進のために
添加され，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏのうちから選択され
た少なくとも一種であり，実質的には銅が焼結・緻密化
する際に内包するガス分を放出するために添加され，そ
の量は，銅の量に対して０．１％以下では効果なく，ま
た，熱伝導性が低下することを考慮すると添加しない方
がよい。２％以上では，同様に熱伝導率の低下をきたす
ので，０．１〜２％の範囲で含有することが好ましく，
さらに，０．３〜１．０質量％の範囲がより好ましい。
その理由は，１．０質量％を超える場合，焼結助剤とし
ての緻密化効果が小さくなるだけでなく，熱伝導性が低
下し１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下となり，放熱基板としての有
効性がなくなってしまう。また，焼結体が硬化し，凹凸
等の機械加工が難しくなり，矩形状のものを打ち抜けな
くなり，生産性が低下してしまうからである。

【００３１】また，焼結助剤を微粒金属粉で添加する場
合には，銅量に対して，０．５〜１．０質量％添加する
ことが，密度と熱伝導率のバランスから有効である。

【００３２】具体的には，本発明の金属複合材料の製造
方法において，銅とモリブデンの粉末を混合プレス・焼
結のプロセスを得て所望の放熱基板材料又は異形部品に
する際に，銅とモリブデンを十分に混合するときあるい
はした後，焼結助剤として鉄（Ｆｅ），マンガン（Ｍ
ｎ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）のうち少な
くとも一種以上を添加し，還元雰囲気中で焼結する。ま
た，必要に応じて，熱間等方加圧プレス（以下，ＨＩＰ
と呼ぶ）及びサイジングの一方又は両方の処理をし，充
分な緻密化及び形状精度を出す。焼結後の密度不足はＨ
ＩＰにより緻密化し，また，焼結の変形はサイジングに
より容易に矯正が可能である。

【００３３】

【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。

【００３４】図１は本発明の実施例に係る金属複合材料
となる焼結体の鉄添加量と相対密度との関係を示す図で
ある。また，図２は図１の焼結体の鉄添加量と熱伝導率
との関係を示す図である。

【００３５】図１及び図２に示すように，鉄添加量０．
０１〜１質量％の範囲内で，焼結体の相対密度が９５％
以上となり，また，０．５〜１質量％で９９％に達して
いる。そして，この範囲内で熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上となっている。

【００３６】図１及び図２に示す金属複合材料は次のよ
うに製造されている。同質量の銅とモリブデン粉末に夫
々鉄を添加し，混合し，プレスし，焼結されている。

【００３７】図１及び図２に示す焼結体を熱間等方加圧
プレス（ＨＩＰ）を行うと，所望する特性を有する本発
明の実施例に係る金属複合材料となる。

【００３８】以下，本発明の実施例に係る金属複合材料
の具体的な製造について説明する。

【００３９】（実施例１）図３は本発明の実施例１に係
る金属異形部品を示す図であり，（ａ）は正面図，
（ｂ）は平面図である。また，図４は図３の金属異形部
品を用いた半導体パッケージを示す斜視図である。図３
に示すように，金属異形部品１０は，角板状で中央部に
段を成して突出した平板状の凸部１が設けられている。
この凸部１に図示しない半導体チップが搭載され，図４
に示すパッケージに収容される。

【００４０】図４に示すように，半導体素子１２は凸部
１上に固定されている。この異形部品１０は，端子ピン
１４を備えたソケット１５内に収容され，半導体素子１
２とピン端子１４がボンデングワイヤ１３によって接続
され，更に，ソケット蓋１６によって覆われて，半導体
パッケージの完成となる。

【００４１】図３（ａ）及び（ｂ）に示す金属異形部品
１０は次のように製造されている。

【００４２】モリブデン粉（３．２μｍ）と銅粉（８μ
ｍ）を分散剤としてアルコールを用いたボール入り混合
機にて，３０時間混合した。ここにおいて，モリブデン
と銅の比率は，質量比で７：３であり，しかも銅量に対
して，０．３質量％のＮｉを含有させたものである。ボ
ール除去後，固液分離乾燥後，樟脳を用いて造粒粉とし
た。脱樟脳の後，図３（ａ）及び（ｂ）に示す凸部１を
下にプレス成形した。プレス成形品を１２３０℃で３時
間水素中で焼結した後，ＨＩＰにより１．８トン／ｃｍ
²，１０６０℃で１時間処理し，総厚１．５に対して，
２０〜２５μｍの厚み方向でサイジングを行った。この
結果，密度は理論密度の９９．８％に達し，熱膨張係数
８．８×１０^-6／Ｋ，熱伝導率１９４Ｗ／ｍ・Ｋ，半導
体チップ搭載予定の凸部は面粗さでＲmax ２μｍとな
り，半導体用パッケージに用いられる金属放熱材料とし
ての優良な金属異形部品が得られた。

【００４３】（実施例２）図５は本発明の実施例２に係
る金属異形部品を示す図であり，（ａ）は断面図，
（ｂ）は平面図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに，金属異形部品２０は中央部に平坦な凹部２を有す
る。

【００４４】図４の金属異形部品２０は次のように製造
されている。

【００４５】実施例１と同様の処理により，モリブデン
と銅が質量比４：６であり，しかも銅量に対して１質量
％のＦｅを含有させた複合粉を得た。次いで，バインダ
ーとしてソフトワックスを用いて造粒粉とし，脱バイン
ダー後，図４の凹部２を下にしてプレス成形し，水素中
で１１００℃で３時間焼結した。底板１．２ｍｍの厚さ
方向にプレスによりサイジングし，厚みバラツキ±０．
０２５ｍｍを得，且つ底板の上，下面平行度０．０３を
得た。この結果，密度は，理論密度の９９．４％に達
し，熱膨張係数１２．７×１０^-6／Ｋ，熱伝導率２４９
Ｗ／ｍ・Ｋの金属製放熱材料としての，良好な金属異形
部品が得られた。また，実施例２と同様にして，Ｆｅの
代わりにＭｎを同質量％含有させたときも，Ｆｅを含有
させたものと同様な結果が得られた。

【００４６】（実施例３）図６は本発明の実施例３に係
る金属異形部品を示す図であり，（ａ）は平面図，
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また，
図７は図６の金属異形部品を用いた半導体パッケージを
示す図である。

【００４７】図６（ａ）及び（ｂ）に示すように，基体
５は板状で４つの角部が丸くなっている。この基体５の
一面中央部には，四角板状の凸部６が凸設されている。
また，基板の４隅には，穿設された貫通孔７が設けられ
ている。

【００４８】更に，本発明の実施例３に係る金属異形部
品は実施例１と同様な材料を用いて，角部の丸い金型を
用いて実施例１と同様に４隅に孔部を有するようにプレ
ス成形し，焼結し，その後に，サイジングすることによ
り製造されている。

【００４９】図７を参照して，金属異形部品３０の凸部
に，箱型の支持部３２を固定し，ＡｌＮからなる支持板
３２を介して半導体素子３１を固定し，この半導体素子
にリードワイヤー３５を夫々接続して，このリドワイヤ
ー３５を支持部３２から外方に突出させて，半導体パッ
ケージが構成される。

【００５０】（実施例４）図８は本発明の実施例４に係
る金属異形部品を示す図であり，（ａ）は平面図，
（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【００５１】図８（ａ）及び（ｂ）に示すように，金属
異形部品４０は，基体８が実施例１及び２と同様な形状
で，中央部に基体の板面からＴ１の高さに突出した４角
筒状の凸壁部１１が設けられ，この凸壁部１１の両側
に，凸壁部１１から離間して，Ｔ１よりも小さいＴ２の
高さに突出した断面円柱状の突出部９とを備えている。

【００５２】この金属異形部品４０は実施例２と同様な
材料を用いて，実施例１と同様に，突出部９及び凸壁部
１１が下になるようにプレス成形され，焼結され，実施
例１と同様にサイジング処理されている。

【００５３】（実施例５）図９（ａ）及び（ｂ）は本発
明の実施例５に係る金属複合材料を示す図で，放熱基板
を示している。図９に示すように，放熱基板５０は基体
５１の中央部に窪んだ窪み部５２が形成されている。次
に，本発明の実施例５に係る放熱基板５０の製造方法に
ついて説明する。

【００５４】モリブデン粉末および電解銅粉末を３：１
の割合で，また焼結助剤として鉄粉を銅比で０．８質量
％混合し，図９に示すように□３５×Ｔ１．５（凹形）
にプレス成型した後，水素雰囲気中で焼結し，さらにＨ
ＩＰ処理した。この焼結体の相対密度は９９．６％であ
り，焼結・ＨＩＰ時の変形はサイジングにより矯正し，
±０．０５の寸法公差には十分であった。

【００５５】この時の密度（ρ）は９．８ｇ／ｃｍ³，
熱膨張係数（α）については，α＝８．２×１０^-6／
℃，熱伝導率（κ）は１６３Ｗ／ｍ・Ｋであった。

【００５６】また，これに３μｍ電解Ｎｉめっきを施し
た後，水素雰囲気中にて８５０℃×２０分処理したが，
めっきの膨れ，変色，染み等の不良はなかった。

【００５７】（実施例６）モリブデン粉末および電解銅
粉末を１：１の割合で，また焼結助剤としてニッケル粉
を銅比で０．５質量％混合し，実施例５と同様な方法で
焼結体を作製した。この焼結体の相対密度は，９９．８
％であり，焼結時の変形はサイジングにより矯正し，±
０．０５の寸法公差には十分であった。

【００５８】この時の特性は，ρ＝９．５ｇ／ｃｍ³，
α＝１１．０×１０^-6／℃，κ＝１８１Ｗ／ｍ・Ｋであ
った。

【００５９】また，実施例５と同様，Ｎｉめっきを施し
た後，水素雰囲気中にて８５０℃×２０分処理したが，
めっきの膨れ，変色，染み等の不良はなかった。

【００６０】（実施例７）モリブデン粉末および電解銅
粉末を１：１の割合で混合し，実施例５と同様な方法で
焼結体を作製した。この焼結体の相対密度は，９４．０
％であったが，アルゴンガス雰囲気において，温度；１
０５０℃，圧力；１トン／ｃｍ²の条件にてＨＩＰ処理
を行った所，相対密度は９９．７％となった。焼結・Ｈ
ＩＰ時の変形はサイジングにより矯正し，±０．０５の
寸法公差には十分であった。

【００６１】この時の特性は，ρ＝９．５ｇ／ｃｍ³，
α＝１１．１×１０^-6／℃，κ＝２４５Ｗ／ｍ・Ｋであ
った。

【００６２】また，実施例５と同様，Ｎｉめっきを施し
た後，水素雰囲気中にて８５０℃×２０分処理したが，
めっきの膨れ，変色，染み等の不良はなかった。

【００６３】（実施例８）モリブデン粉末および電解銅
粉末を２：１の割合で混合し，１０×１２×Ｔ１．２
（矩形）にプレス成型した後，水素雰囲気中で焼結し
た。この焼結体の相対密度は，９２．５％であったが，
アルゴンガス雰囲気において，温度；１０５０℃，圧
力；１トン／ｃｍ²の条件にてＨＩＰ処理を行った所，
相対密度は９９．５％となった。焼結時の変形はサイジ
ングにより矯正し，±０．０５の寸法公差には十分であ
った。

【００６４】この時の特性は，ρ＝９．７ｇ／ｃｍ³，
α＝８．８×１０^-6／℃，κ＝２０５Ｗ／ｍ・Ｋであっ
た。

【００６５】この組成の銅−モリブデン複合材料は，緻
密化ができず，従って圧延加工が非常に難しいため生産
性は低いが，上述の方法であれば，機械加工性も良くな
り，生産性も上がる。また，実施例５と同様，Ｎｉめっ
きを施した後，水素雰囲気中にて８５０℃×２０分処理
しても，めっきの膨れ，変色，染み等の不良はなかっ
た。

【００６６】（実施例９）図１０（ａ），（ｂ）は本発
明の実施例９に係る金属複合材料を示す図で，放熱基板
を示している。図８に示すように，放熱基板６０は基体
６１の中央部に台６２が形成されている。次に，実施例
９に係る放熱基板６０の製造方法について説明する。

【００６７】モリブデン粉末および電解銅粉末を１：４
の割合で混合し，図１０に示すように□２８×Ｔ１．３
（凸形）にプレス成型した後，水素雰囲気中で焼結し
た。この焼結体の相対密度は９４．３％であったが，ア
ルゴンガス雰囲気において，温度；１０００℃，圧力；
０．８トン／ｃｍ²の条件にてＨＩＰ処理を行った所，
相対密度は９９．７％となった。焼結時の変形はサイジ
ングにより矯正したところ，±０．０５の寸法公差には
十分であった。

【００６８】この時の特性は，ρ＝９．２ｇ／ｃｍ³，
α＝１４．７×１０^-6／℃，κ＝３２０Ｗ／ｍ・Ｋであ
った。

【００６９】また，実施例５と同様，Ｎｉめっきを施し
た後，水素雰囲気中にて８５０℃×２０分処理したが，
めっきの膨れ，変色，染み等の不良はなかった。

【００７０】

【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，理論密度の９９％以上を有するとともに全体の平均
熱膨張係数が７〜１６×１０-6／℃の範囲にある金属複
合材料とその製造方法とそれを用いたパッケージを提供
することができる。

【００７１】また，本発明によれば，前記金属複合材料
を用いた放熱基板材料とその製造方法とを提供すること
ができる。

【００７２】また，本発明によれば，銅−モリブデンの
系により，１９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属複合材料と，放
熱基板材料と，高放熱性金属異形部品とが得られ，しか
も密度は実質的に１０未満で軽量な金属異形部品と，そ
の製造方法と，それを備えたパッケージを提供すること
ができる。

【００７３】また，本発明によれば，充分緻密化してお
り，サイジングを加えれば精密な寸法の部品が安価に容
易に（汎用設備で）量産可能になり，パッケージとりわ
けプラスチックパッケージの様な，大消費部品に供し得
る金属異形部品と，その製造方法と，それを備えたパッ
ケージを提供することができる。

【００７４】さらに，本発明によれば，銅及びモリブデ
ンからなるために，メッキ，半田付けが可能であり，従
来のパッケージの生産設備を本質的に替える事なく用い
ることができ，経済的である金属異形部品と，その製造
方法と，それを備えたパッケージを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に係る金属複合材料とな
る焼結体の鉄添加量と相対密度との関係を示す図であ
る。

【図２】図１の焼結体の鉄添加量と熱伝導率との関係を
示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施例１に係る金属異形部品
の正面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品の平面
図である。

【図４】図３の金属異形部品を用いた半導体パッケージ
を示す斜視図である。

【図５】（ａ）は本発明の実施例２に係る金属異形部品
の断面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品の平面
図である。

【図６】（ａ）は本発明の実施例３に係る金属異形部品
の平面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品のＡ−
Ａ線断面図である。

【図７】図６の金属異形部品を用いた半導体パッケージ
を示す斜視図である。

【図８】（ａ）は本発明の実施例４に係る金属異形部品
の平面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品のＢ−
Ｂ線断面図である。

【図９】（ａ）は本発明の実施例５に係る金属異形部品
の平面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品の正面
図である。

【図１０】（ａ）は本発明の実施例９に係る金属異形部
品の平面図である。（ｂ）は（ａ）の金属異形部品の正
面図である。

【符号の説明】

１，６凸部２凹部５，８基体７貫通孔１０，２０，３０，４０金属異形部品１１凸壁部５０，６０放熱基板５１，６１基体５２窪み部６２台部

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅，モリブデンとを含む原料粉末の焼結
体であって，前記焼結体は相対密度９９％以上を有し，
密度１０ｇ／ｃｍ³以下，全体の平均熱膨張係数が７〜
１６×１０^-6／℃の範囲にあり，熱伝導率は１５０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上の特性を有する放熱基板材料からなるヒート
シンクを有することを特徴とするパッケージ。
【請求項２】銅，モリブデンとを含む原料粉末の焼結
体であって，前記焼結体は相対密度９９％以上を有する
とともに，前記銅に対して０．１〜１．０質量％の焼結
助剤を含み，前記焼結助剤は，鉄，ニッケル，コバル
ト，マンガンのうちの少くとも一種からなることを特徴
とする放熱基板材料。
【請求項３】銅，モリブデンとを含む原料粉末の焼結
体であって，前記焼結体は相対密度９９％以上を有し，
少くとも１９０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し，パッケー
ジに用いられ半導体チップに接触するか又は半導体チッ
プの周囲に配置されることを特徴とする金属異形部品。
【請求項４】請求項３記載の金属異形部品において，
前記焼結体は前記銅に対して０．１〜１．０質量％の焼
結助剤を含み，前記焼結助剤は，鉄，ニッケル，コバル
ト，マンガンのうちの少くとも一種からなることを特徴
とする金属異形部品。
【請求項５】請求項３又は４記載の金属異形部品にお
いて，少くとも段付き部分を有することを特徴とする金
属異形部品。
【請求項６】請求項３乃至５の内のいずれかに記載の
金属異形部品を用いたことを特徴とするパッケージ。
【請求項７】銅粉末とモリブデン粉末とを含む原料粉
末を混合し，成形し，焼結する焼結体の製造方法におい
て，前記焼結後，ＨＩＰ処理を施すことによって相対密
度９９％以上を有する焼結体を得ることを特徴とする金
属複合材料の製造方法。
【請求項８】請求項７記載の金属複合材の製造方法に
おいて，前記原料粉末は，銅に対して０．１〜２．０質
量％の焼結助剤を含み，前記焼結助剤は，鉄粉，ニッケ
ル粉末，コバルト粉末及びマンガン粉末のうちから選択
された少くとも一種からなることを特徴とする金属複合
材料の製造方法。
【請求項９】請求項７又は８記載の金属複合材料の製
造方法において，前記ＨＩＰ後サイジングをすることを
特徴とする金属複合材料の製造方法。
【請求項１０】請求項７乃至９の内のいずれか記載の
金属複合材料の製造方法において，前記焼結体は密度は
１０ｇ／ｃｍ³以下，全体の平均熱膨張係数が７〜１６
×１０^-6／℃の範囲にあり，熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の特性を有し，矩形状または凹凸等複雑形状の放
熱基板に加工されることを特徴とする放熱基板材料の製
造方法。
【請求項１１】請求項７乃至９の内のいずれか記載の
金属複合材料の製造方法において，前記金属複合材料
は，少なくとも熱伝導率は１９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の特性
を有することを特徴とする金属異形部品の製造方法。