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Info
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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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- rolling
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- metal composite
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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 と
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。
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。
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。
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。
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。
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
m3 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。
料の製造方法において,前記圧延材は密度は10g/c
m3 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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 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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22814494A JPH0892667A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 金属複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22814494A JPH0892667A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 金属複合材料及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0892667A true JPH0892667A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16871921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22814494A Pending JPH0892667A (ja) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | 金属複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0892667A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US7083759B2 (en) | 2000-01-26 | 2006-08-01 | A.L.M.T. Corp. | Method of producing a heat dissipation substrate of molybdenum powder impregnated with copper with rolling in primary and secondary directions |
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 |
-
1994
- 1994-09-22 JP JP22814494A patent/JPH0892667A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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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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