JPH0892667A - 金属複合材料及びその製造方法 - Google Patents

金属複合材料及びその製造方法

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JPH0892667A
JPH0892667A JP22814494A JP22814494A JPH0892667A JP H0892667 A JPH0892667 A JP H0892667A JP 22814494 A JP22814494 A JP 22814494A JP 22814494 A JP22814494 A JP 22814494A JP H0892667 A JPH0892667 A JP H0892667A
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JP
Japan
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rolling
composite material
metal composite
molybdenum
aspect ratio
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JP22814494A
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English (en)
Inventor
Tadashi Arikawa
正 有川
Norihiko Hasegawa
則彦 長谷川
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Tokyo Tungsten Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Tungsten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱基板材料としての特性に優れた金属複合
材料とその製造方法とを提供すること。 【構成】 銅粉末およびモリブデン粉末を混合,成形,
焼結そして圧延により作製した複合圧延材料において,
板材の圧延方向(Y)のモリブデン粒子のアスペクト比
(L/W)Y と圧延面に平行で垂直な方向(X)のモリ
ブデン粒子のアスペクト比(L/W)X との比率が多く
とも2である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,少くとも2種の金属か
らなる金属複合材料及びその製造方法に関し,詳しく
は,半導体素子支持用の電極材料,または,半導体素子
搭載用基板等に用いられる金属複合材料及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】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は,チップの高密度化,高速化が進
み,その結果発熱量が増大し半導体の誤動作,劣化,破
損等の原因となっている。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ている
放熱基板が要求されている。この放熱基板として,銅,
モリブデンからなる金属複合材料が用いられている。
【0003】一般に,2種類以上の粒子が結合し,構成
している複合材料を圧延加工して得ようとする場合,圧
延方向(以下,Y方向)と,圧延面に平行でY方向に垂
直な方向(以下,X方向)とにより熱膨張係数の差(異
方性)が見られる。そのため,たとえ一方の熱膨張係数
をチップやその周辺材料の熱膨張係数に合致させても,
他方の熱膨張係数が合わなければ,放熱基板としての性
能の信頼性は得られない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した銅−モリブデ
ン複合材は,銅を溶融して焼結体を作製するため,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
る。この銅−モリブデン複合焼結材の構造は,圧延加工
により緻密化した複合圧延板を得ようとする場合,モリ
ブデン粒子が球状から楕円球状に変形してしまう。つま
り,アスペクト比,即ち,L/W:モリブデン粒子の長
さ(L)と幅(W)の比率が大きくなるため,加工率に
よっても異なるが,X方向の熱膨張係数およびY方向の
熱膨張係数には2〜3×10-6/℃,あるいはそれ以上
の差異(異方性)が見られ,チップ等との整合性を合わ
せることが難しくなる。
【0005】そこで,本発明の技術的課題は,放熱基板
材料としての特性に優れた金属複合材料を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,銅粉末
およびモリブデン粉末を混合,成形,焼結そして圧延に
より作製した複合圧延材料において,板材の圧延方向
(Y)のモリブデン粒子のアスペクト比(L/W)Y
圧延面に平行で且つY方向に垂直な方向(X)のモリブ
デン粒子のアスペクト比(L/W)X との比率が多くと
も2であることを特徴とする金属複合材料が得られる。
【0007】また,本発明によれば,前記金属複合材料
において,Y方向とX方向の熱膨張係数の差(異方性)
が1×10-6/℃以下であり,全体の平均熱膨張係数が
9〜16×10-6/℃の範囲内にあることを特徴とする
金属複合材料が得られる。
【0008】また,本発明によれば,前記金属複合材料
において,密度は10g/cm3 以下,熱伝導率は20
0W/m・K以上の特性を有することを特徴とする放熱
基板用金属複合材料が得られる。
【0009】また,本発明によれば,銅粉末およびモリ
ブデン粉末を混合,成形,焼結そして圧延を施す複合材
料の製造方法において,圧延される板材の圧延方向
(Y)に0〜70%の圧延加工を行なった後,前記圧延
方向に交差する方向(X)に5〜10%の圧延加工を施
し,更に,Y及びX方向の内から選択された少なくとも
一方向の仕上げ圧延加工を施すことによって,Y方向の
モリブデン粒子のアスペクト比(L/W)Y と圧延面に
平行でY方向に垂直な方向(X)のモリブデン粒子のア
スペクト比(L/W)X との比率が多くとも2である圧
延材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。
【0010】また,本発明によれば,前記金属複合材料
の製造方法において,前記圧延材のY方向とX方向の熱
膨張係数の差(異方性)が1×10-6/℃以下であり,
全体の平均熱膨張係数が9〜16×10-6/℃の範囲内
にあ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。
【0011】さらに,本発明によれば,前記金属複合材
料の製造方法において,前記圧延材は密度は10g/c
3 以下,熱伝導率が200W/m・K以上の特性を有
することを特徴とする放熱基板用金属複合材料の製造方
法が得られる。
【0012】ここで,具体的に本発明の金属複合材料の
製造方法を説明すると,粉末混合法により,銅粉末およ
びモリブデン粉末を要求にあった特性が得られるように
予め質量比率で調製,混合する。この粉末をプレス成形
後,水素雰囲気中または還元雰囲気中で焼結する。この
焼結体を熱間圧延加工により所望する厚み+1.5mm
程度で仕上げ,表面処理を施した後,冷間圧延加工によ
り所望の厚みに仕上げる。この複合圧延材中のモリブデ
ン粒子のX方向のアスペクト比とY方向のアスペクト比
の比率,つまり,[(L/W)Y /(L/W)X ]≦2
になるような圧延加工を施す。即ち,圧延される板材の
圧延方向(Y)に0〜70%の圧延加工を行なった後,
前記圧延方向に交差する方向(X)に5〜10%の圧延
加工を施し,更に,Y及びX方向の内から選択された少
なくとも一方向の仕上げ圧延加工を施す。ここで,X方
向の圧延,即ち,クロス圧延率が5%未満の場合,アス
ペクト比の比率は2を越えてしまい,好ましくない。以
上の工程によって,熱膨張係数の異方性が小さく(1×
10-6/℃以下)なり,熱伝導率は200W/m・K以
上の放熱性の良好な銅−モリブデン複合材料が得られ
る。
【0013】
【実施例】以下,本発明の実施例について説明する。
【0014】(実施例1)モリブデン粉末および電解銅
粉末を3:2の割合で混合し,プレス成型した後,水素
雰囲気中で焼結した。焼結体の厚みは9mmであった。
【0015】この焼結体を水素雰囲気中にて900℃で
15分間加熱保持した後,圧下率20%以下で,熱間圧
延加工を開始した。次に,同雰囲気,同温度で数分間加
熱保持した後,同圧下率,同方向で熱間圧延加工(スト
レート圧延)した。この工程を繰り返し,厚みが3.5
mmになるまで行った。次に,この圧延体を同雰囲気中
にて950℃,20分間保持した後,同圧下率で,90
°方向転換して熱間圧延加工(クロス圧延)し,厚み
2.5mmに仕上げた。これを表面処理した後,同方向
に冷間圧延加工し1.0mmに仕上げた。
【0016】この時のX方向のモリブデン粒子のアスペ
クト比(L/W)X =3.2,Y方向のアスペクト比
(L/W)Y =5.8となり,[(L/W)Y /(L/
W)X]=1.8となった。熱膨張係数(α)について
は,αX =9.5×10-6/℃,αY =8.7×10-6
/℃であった。また熱伝導率(κ)は230W/m・
K,密度(ρ)は9.6g/cm3 であった。
【0017】(比較例)実施例1と同様にストレート圧
延により得られた圧延体を,クロス圧延率が4.0%以
外は,実施例1と同様にクロス圧延を施し,厚み2.5
mmに仕上げた。た。これを表面処理した後,同方向に
冷間圧延加工し1.0mmに仕上げた。
【0018】この時のX,Y方向でのモリブデン粒子の
アスペクト比は,夫々(L/W)X=2.7,(L/
W)Y =6.8となり,[(L/W)Y /(L/
W)X ]=2.5となった。熱膨張係数(α)について
は,αX =10.5×10-6/℃,αY =8.1×10
-6/℃であった。また熱伝導率(κ),及び密度(ρ)
は,実施例1とほぼ同様な値が得られた。
【0019】(実施例2)モリブデン粉末および電解銅
粉末を2:3の割合で混合し,実施例1と同様な方法で
焼結体を作製した。この焼結体の厚みは15mmであっ
た。また,実施例1と同様な方法で熱間圧延加工の工程
を繰り返し,厚みが7.5mmになるまで行った。次
に,この圧延体を同雰囲気中にて900℃,20分間保
持した後,同圧下率により,90°方向転換して熱間圧
延加工し,厚み2.5mmに仕上げた。これを表面処理
した後,同方向に冷間圧延加工し1.0mmに仕上げ
た。
【0020】この時のモリブデン粒子のX,Y方向での
アスペクト比は各々,(L/W)X=4.0,(L/
W)Y =5.3となり,よって[(L/W)Y /(L/
W)X]=1.3となった。αについては各々,αX
12.2×10-6/℃,αY =11.7×10-6/℃で
あった。また,κ=270W/m・K,ρ=9.4g/
cm3 であった。
【0021】(実施例3)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,実施例1と同様な方法で
焼結体を作製した。この焼結体の厚みは20mmであっ
た。また,実施例1と同様な方法で熱間圧延加工の工程
を繰り返し,厚みが6.5mmになるまで行った。次
に,この圧延体を同雰囲気中にて900℃,20分間保
持した後,同圧下率で,90°方向転換して熱間圧延加
工し2.5mmに仕上げた。これを表面処理した後,同
方向に冷間圧延加工し1.0mmに仕上げた。
【0022】この時のモリブデン粒子のX,Y方向での
アスペクト比は各々,(L/W)X=2.8,(L/
W)Y =4.8となり,よって[(L/W)Y /(L/
W)X]=1.7となった。αについては各々,αX
15.3×10-6/℃,αY =14.4×10-6/℃で
あった。また,κ=320W/m・K,ρ=9.2g/
cm3 であった。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
Y方向のアスペクト比とX方向のアスペクト比との比率
が多くとも2であり,熱膨張係数の異方性が少なく,熱
伝導率に優れた放熱基板としての特性の良好な金属複合
材料を提供することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅粉末およびモリブデン粉末を混合,成
    形,焼結そして圧延により作製した複合圧延材料におい
    て,板材の圧延方向(Y)のモリブデン粒子のアスペク
    ト比(L/W)Y と圧延面に平行でY方向に垂直な方向
    (X)のモリブデン粒子のアスペクト比(L/W)X
    の比率が多くとも2であることを特徴とする金属複合材
    料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の金属複合材料において,
    Y方向とX方向の熱膨張係数の差(異方性)が1×10
    -6/℃以下であり,全体の平均熱膨張係数が9〜16×
    10-6/℃の範囲内にあることを特徴とする金属複合材
    料。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の金属複合材料において,
    密度は10g/cm3 以下,熱伝導率は200W/m・
    K以上の特性を有することを特徴とする放熱基板用金属
    複合材料。
  4. 【請求項4】 銅粉末およびモリブデン粉末を混合,成
    形,焼結そして圧延を施す複合材料の製造方法におい
    て,圧延される板材の圧延方向(Y)に0〜70%の圧
    延加工を行なった後,前記圧延方向に交差する方向
    (X)に5〜10%の圧延加工を施し,更に,Y及びX
    方向の内から選択された少なくとも一方向の仕上げ圧延
    加工を施すことによって,Y方向のモリブデン粒子のア
    スペクト比(L/W)Y と圧延面に平行でY方向に垂直
    な方向(X)のモリブデン粒子のアスペクト比(L/
    W)X との比率が多くとも2である圧延材を得ることを
    特徴とする金属複合材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の金属複合材料の製造方法
    において,前記圧延材のY方向とX方向の熱膨張係数の
    差(異方性)が1×10-6/℃以下であり,全体の平均
    熱膨張係数が9〜16×10-6/℃の範囲内にあること
    を特徴とする金属複合材料の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項4記載の金属複合材料の製造方法
    において,前記圧延材は密度は10g/cm3 以下,熱
    伝導率が200W/m・K以上の特性を有することを特
    徴とする放熱基板用金属複合材料の製造方法。
JP22814494A 1994-09-22 1994-09-22 金属複合材料及びその製造方法 Pending JPH0892667A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1231633A1 (en) * 2000-04-14 2002-08-14 A.L.M.T. Corp. Material of heat-dissipating plate on which semiconductor is mounted, method for fabricating the same, and ceramic package produced by using the same
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WO2016088687A1 (ja) * 2014-12-05 2016-06-09 株式会社半導体熱研究所 放熱基板及び該放熱基板の製造方法

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