JPH09157865A - Method for coating diamond with metal to heat-bond it to support and heat diffusive body obtained thereby - Google Patents
Method for coating diamond with metal to heat-bond it to support and heat diffusive body obtained therebyInfo
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- JPH09157865A JPH09157865A JP32133195A JP32133195A JPH09157865A JP H09157865 A JPH09157865 A JP H09157865A JP 32133195 A JP32133195 A JP 32133195A JP 32133195 A JP32133195 A JP 32133195A JP H09157865 A JPH09157865 A JP H09157865A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の背景】本発明は、支持体への熱圧着を可能にす
るためにダイヤモンドを金属被覆する方法に関するもの
である。こうして熱圧着された構造物は、電子工学用途
において大電力素子から熱を拡散除去するために使用す
ることができる。それを各種の単一チップ又はマルチチ
ップモジュールにおいて使用することにより、最高度の
熱除去を達成することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of metallizing diamond to allow thermocompression bonding to a support. The thermocompression bonded structure can be used in electronic applications to diffuse heat away from high power devices. The highest degree of heat removal can be achieved by using it in various single-chip or multi-chip modules.
【０００２】多くの電子工学用途において制限因子とな
るのは、動作温度が許容範囲内に維持されるように大電
力素子から熱を除去し得る能力である。高い熱伝導率及
び高い電気抵抗率を有する点で、ダイヤモンドはかかる
大電力素子の下方において熱を拡散させるための優れた
材料である。しかし、ダイヤモンドは高価であるから、
ダイヤモンドの寸法を最小に保つことが好ましい。その
ためには、ダイヤモンドを能動素子の下方のみに限って
配置すると共に、そのダイヤモンドをＡｌ2 Ｏ 3 （アル
ミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ又はＣｕＷのごとき二次基板
（以後は「支持体」と呼ぶ）上に取付けるようにすれば
よい。A limiting factor in many electronic applications.
The maximum voltage is to keep the operating temperature within the allowable range.
The ability to remove heat from the force element. High thermal conductivity
And diamond have high electrical resistivity
Excellent for dissipating heat below high power devices
Material. But diamonds are expensive,
It is preferable to keep the size of the diamond to a minimum. That
In order to limit the diamond only below the active element
Place and place the diamond in AlTwoO Three(Al
Mina), secondary substrate such as AlN, SiC or CuW
(Hereinafter called "support")
Good.
【０００３】支持体にダイヤモンドを取付ける方法は極
めて重要である。ダイヤモンドと支持体との間に配置さ
れる全てのものが熱流路中に存在することになる。はん
だ付けやろう付けのごとき方法を使用することができる
が、それらによって得られる構造物は一般に熱伝導体と
して不良である。これらの方法においてはまた、チップ
の取付け、蓋の封止、リードの取付け、及び回路板への
はんだ付けに関して融点の序列が達成されるようにはん
だの融点を調整することも必要である。The method of attaching the diamond to the support is extremely important. Everything placed between the diamond and the support will be in the heat flow path. Although methods such as soldering and brazing can be used, the structures resulting therefrom are generally poor conductors of heat. These methods also require adjusting the melting points of the solders so that a sequence of melting points is achieved with respect to chip mounting, lid sealing, lead mounting, and soldering to the circuit board.
【０００４】遥かに効率的な方法は、ダイヤモンドに薄
いＡｕ層を取付けることである。ダイヤモンドにＡｕを
結合するためには、先ずダイヤモンド上に遷移金属結合
層が付着させられる。次いで、遷移金属結合層上にＡｕ
層が付着させられかつそれに結合される。その後、金で
被覆されたダイヤモンドが支持体上の薄いＡｕ層に熱圧
着される。この方法は良好な熱伝導体を生み出すばかり
でなく、完成したパッケージ内において使用されるはん
だの融点序列を妨げることもない。A much more efficient method is to attach a thin Au layer to the diamond. To bond Au to diamond, a transition metal bonding layer is first deposited on the diamond. Then Au on the transition metal bonding layer
A layer is deposited and bonded to it. Thereafter, the gold-coated diamond is thermocompression bonded to the thin Au layer on the support. Not only does this method produce a good thermal conductor, but it does not interfere with the melting sequence of the solder used in the finished package.
【０００５】Ａｕ同士の熱圧着は当業界において公知の
技術である。それは薄膜回路又はチップに対して機械的
及び電気的接続を行うために広く使用されている。たと
えば、それはパターン化されかつ重合体テープ上に支持
されたＡｕめっき銅箔製のリードフレームを素子の結合
パッド上に電気めっきされたＡｕバンプ構造物に結合す
るテープ自動化結合工程において使用されている。この
場合の結合は、加熱されたサーモードを用いてリード線
及びバンプに圧力を加えることによって達成される。こ
の方法によれば、Ａｕめっきリード線とＡｕバンプとの
間に拡散型の結合が得られる。良好な結合を得るために
は、十分な温度及び圧力を一定の最小時間にわたって加
えることが必要である。Thermocompression bonding of Au particles is a known technique in the art. It is widely used to make mechanical and electrical connections to thin film circuits or chips. For example, it has been used in a tape automated bonding process to bond a patterned and Au-plated copper foil leadframe supported on a polymer tape to an electroplated Au bump structure on a bond pad of the device. . Bonding in this case is accomplished by applying pressure to the leads and bumps using a heated thermode. According to this method, a diffusion type bond can be obtained between the Au plated lead wire and the Au bump. To obtain a good bond it is necessary to apply sufficient temperature and pressure for a certain minimum time.
【０００６】上記のごとくにしてダイヤモンドを支持体
に結合しようとする場合、２つの問題が認められる。す
なわち、ダイヤモンド及び支持体の高い熱伝導率のため
に熱損失が生じること、及びＡｕ中への遷移金属結合層
の移行が起こることである。ダイヤモンド及び（ＡｌＮ
のごとき）支持体は、いずれも極めて良好な熱伝導体で
ある。従って、極めて急速に熱が運び去られるから、Ａ
ｕ同士を結合するために通例使用される温度では良好な
結合を得るのに不十分である。このような熱損失に打勝
つためには、より高い温度を使用する必要がある。しか
るに、かかる高温の下では、Ａｕをダイヤモンドに結合
するために使用された遷移金属（たとえばＴｉ）がＡｕ
中に拡散することがある。その結果、ダイヤモンド上の
Ａｕと支持体上のＡｕとの間における結合が不良とな
る。これらの問題を解決するためには、熱圧着操作の高
温に耐えながら延性及び結合性を維持するような金属被
膜が必要となる。本発明はこのような性質を持った金属
被膜を提供するものである。Two problems are observed when attempting to bond diamond to a substrate as described above. That is, heat loss occurs due to the high thermal conductivity of the diamond and the support, and migration of the transition metal bonding layer into Au occurs. Diamond and (AlN
The supports are all very good heat conductors. Therefore, heat is carried away very rapidly, so
The temperatures typically used to bond u to each other are insufficient to obtain a good bond. Higher temperatures must be used to overcome such heat losses. However, under such high temperatures, the transition metal (eg Ti) used to bond Au to the diamond is Au.
May spread inside. As a result, the bond between Au on the diamond and Au on the support becomes poor. To overcome these problems, a metal coating is needed that will withstand the high temperatures of the thermocompression bonding operation while maintaining ductility and bondability. The present invention provides a metal coating having such properties.
【０００７】[0007]
【発明の概要】本発明の一側面に従えば、(a) ダイヤモ
ンド基板を基板遷移金属層で被覆し、(b) Ａｇ及びＡｕ
から成る群より選ばれた少なくとも１種の基板貴金属層
で前記基板遷移金属層を被覆し、かつ(c) 前記基板遷移
金属層及び前記基板貴金属層を前記ダイヤモンド基板に
結合するのに十分な温度及び時間を用いて被覆済みの前
記ダイヤモンド基板を熱処理する諸工程を含むことを特
徴とするダイヤモンド基板の金属被覆方法が提供され
る。SUMMARY OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, (a) a diamond substrate is coated with a substrate transition metal layer, and (b) Ag and Au.
A temperature sufficient to bond the substrate transition metal layer with at least one substrate noble metal layer selected from the group consisting of: and (c) bond the substrate transition metal layer and the substrate noble metal layer to the diamond substrate. And a step of heat-treating the coated diamond substrate for a period of time, and a method for metallizing a diamond substrate.
【０００８】本発明の別の側面に従えば、(a) (1) ダイ
ヤモンド基板、(2) 前記ダイヤモンド基板上に付着させ
かつそれに結合することによって得られた基板遷移金属
層、及び(3) Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料
を前記基板遷移金属層上に付着させかつそれに結合する
ことによって得られた少なくとも１つの基板貴金属層か
ら構成されるダイヤモンド部材と、(b) (1) 支持体、
(2) 前記支持体上に付着させかつそれに結合することに
よって得られた支持体遷移金属層、及び(3) 前記支持体
遷移金属層上に付着させかつそれに結合することによっ
て得られた支持体貴金属層から構成される支持体部材と
から成っていて、前記ダイヤモンド部材が前記支持体部
材に熱圧着されていることを特徴とする熱拡散体が提供
される。According to another aspect of the present invention, (a) (1) a diamond substrate, (2) a substrate transition metal layer obtained by depositing on and bonding to the diamond substrate, and (3) A diamond member comprising at least one substrate noble metal layer obtained by depositing and bonding a material selected from the group consisting of Ag and Au onto the substrate transition metal layer, and (b) (1) Support,
(2) A support transition metal layer obtained by depositing and bonding to the support, and (3) a support obtained by depositing and bonding to the support transition metal layer. A heat spreader is provided, which comprises a support member composed of a noble metal layer, wherein the diamond member is thermocompression bonded to the support member.
【０００９】本発明の更に別の側面に従えば、(a) (1)
ダイヤモンド基板上に基板遷移金属層を付着させ、(2)
Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料から成る少な
くとも１つの基板貴金属層を前記基板遷移金属層上に付
着させ、かつ(3) 前記基板遷移金属層及び前記基板貴金
属層を前記ダイヤモンド基板に結合するのに十分な温度
及び時間を用いて被覆済みの前記ダイヤモンド基板を熱
処理することによってダイヤモンド部材を作製し、(b)
(1) 支持体上に支持体遷移金属層を付着させ、かつ(2)
前記支持体遷移金属層上に支持体貴金属層を付着させる
ことによって支持体部材を作製し、次いで(c) 前記ダイ
ヤモンド部材を前記支持体部材に熱圧着する諸工程を含
むことを特徴とする熱拡散体の製造方法が提供される。According to still another aspect of the present invention, (a) (1)
A substrate transition metal layer is deposited on the diamond substrate, (2)
Depositing at least one substrate noble metal layer of a material selected from the group consisting of Ag and Au on the substrate transition metal layer, and (3) bonding the substrate transition metal layer and the substrate noble metal layer to the diamond substrate. To produce a diamond member by heat treating the coated diamond substrate using a temperature and time sufficient to
(1) A support transition metal layer is deposited on the support, and (2)
A support member is produced by depositing a support noble metal layer on the support transition metal layer, and then (c) a heat treatment including various steps of thermocompression bonding the diamond member to the support member. A method of making a diffuser is provided.
【００１０】[0010]
【好適な実施の態様の詳細な説明】本発明の熱拡散体
は、ダイヤモンド基板、前記ダイヤモンド基板に結合さ
れた基板遷移金属層、及び前記基板遷移金属層に結合さ
れた基板貴金属層から成るダイヤモンド部材と、支持
体、前記支持体に結合された支持体遷移金属層、及び前
記支持体遷移金属層に結合された支持体貴金属層から成
る支持体部材とを含んでいる。これらの被覆ダイヤモン
ド部材及び被覆支持体部材を互いに熱圧着することによ
って熱拡散体が形成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The heat spreader of the present invention is a diamond comprising a diamond substrate, a substrate transition metal layer bonded to the diamond substrate, and a substrate noble metal layer bonded to the substrate transition metal layer. A support member comprising a support, a support transition metal layer bonded to the support, and a support noble metal layer bonded to the support transition metal layer. A thermal diffuser is formed by thermocompression bonding these coated diamond member and coated support member together.
【００１１】ダイヤモンド基板は、天然ダイヤモンド又
は（当業界において公知の方法によって製造し得る）化
学蒸着ダイヤモンド（ＣＶＤＤ）のごとき材料から成っ
ている。基板遷移金属層としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ及びそれらの合金が挙げられる。Ｗ及びＴｉを
使用する場合には、それらを合金として付着させること
が好ましいが、それぞれを薄層として付着させることも
可能である。なお、Ｗ−Ｔｉ基板遷移金属層は金属状の
Ｗ及びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金
の場合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あ
るいは付着工程中に合金を生成させてもよい。The diamond substrate is made of a material such as natural diamond or chemical vapor deposited diamond (CVDD) (which can be produced by methods known in the art). As the substrate transition metal layer, Ti, Nb, W, C
r, Mo and alloys thereof. If W and Ti are used, it is preferable to deposit them as an alloy, but it is also possible to deposit each as a thin layer. The W-Ti substrate transition metal layer is preferably composed only of metallic W and Ti. In the case of a W-Ti alloy, W and Ti may be prealloyed or the alloy may be formed during the deposition process.
【００１２】Ｔｉが基板遷移金属層を構成する合金の一
成分である場合、それはダイヤモンド基板に対する良好
な結合を生み出すのに十分な量で存在する必要がある。
かかる合金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させ
るために役立つ。基板遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合
金は、１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ること
が好ましく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷ
から成ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る基
板遷移金属層は５００〜１００００オングストロームの
厚さを有することが好ましい。If Ti is a component of the alloy that constitutes the substrate transition metal layer, it must be present in an amount sufficient to produce good bonding to the diamond substrate.
The W component of such alloys serves to suppress and reduce the activity of Ti. The W-Ti alloy constituting the substrate transition metal layer is preferably composed of 1 to 50% by weight of Ti and the balance of W, and 10 to 30% by weight of Ti and the balance of W.
More preferably it consists of The substrate transition metal layer made of a W-Ti alloy preferably has a thickness of 500 to 10000 angstroms.
【００１３】基板貴金属層はＡｇ又はＡｕから成ってい
る。先ずＡｇから成る第１の基板貴金属層を付着させ、
次いでＡｕから成る第２の基板貴金属層を付着させるこ
とが好ましい。Ａｇから成る基板貴金属層の好適な厚さ
は１０００〜２００００オングストロームであり、また
Ａｕから成る基板貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。The substrate noble metal layer is made of Ag or Au. First, deposit the first substrate precious metal layer made of Ag,
A second substrate noble metal layer of Au is then preferably deposited. The preferable thickness of the noble metal layer of the substrate made of Ag is 1000 to 20,000 angstroms, and the preferable thickness of the noble metal layer of the substrate made of Au is 10,000 to 2000.
40,000 Angstroms.
【００１４】基板遷移金属層及び基板貴金属層はいずれ
も、当業界において公知の方法によって付着させること
ができる。かかる方法としては、真空蒸着法、スパッタ
リング法及び化学蒸着法が挙げられる。ただ１種の基板
貴金属層を付着させる場合には、Ａｕ層の付着後に熱処
理が施される。好ましくは第１の基板貴金属層としてＡ
ｇ層が付着させられるが、その場合にはＡｇ層の付着後
かつＡｕ層の付着前に熱処理が施される。このようにす
れば、熱処理中に起こることのあるＡｕ中へのＡｇの移
行が防止される。Both the substrate transition metal layer and the substrate noble metal layer can be deposited by methods known in the art. Examples of such a method include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method and a chemical vapor deposition method. In the case of depositing only one kind of substrate noble metal layer, heat treatment is performed after depositing the Au layer. Preferably A as the first substrate noble metal layer
The g-layer is deposited, in which case a heat treatment is applied after the Ag-layer deposition and before the Au-layer deposition. In this way, migration of Ag into Au, which may occur during heat treatment, is prevented.
【００１５】熱処理は６８０〜９６０℃の温度下で５〜
６０分間にわたって実施される。好適な雰囲気は、４〜
１００容量％の水素及び残部のアルゴンから成る水素／
アルゴン雰囲気である。支持体材料としては、Ａｌ2 Ｏ
3 （アルミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ及びＣｕＷが挙げられ
る。なお、好適な支持体材料はＡｌＮである。The heat treatment is performed at a temperature of 680 to 960 ° C. for 5 hours.
It is carried out for 60 minutes. Suitable atmosphere is 4 ~
Hydrogen consisting of 100% by volume hydrogen and the balance argon /
Argon atmosphere. As the support material, Al 2 O
3 (alumina), AlN, SiC and CuW. The preferred support material is AlN.
【００１６】支持体遷移金属層はＷ及びＴｉから成るこ
とが好ましい。とは言え、それは任意の遷移金属から成
り得る。基板遷移金属層と同じく、Ｗ及びＴｉを使用す
る場合には、それらを合金として付着させることが好ま
しいが、それぞれを薄層として付着させることも可能で
ある。なお、Ｗ−Ｔｉ支持体遷移金属層は金属状のＷ及
びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金の場
合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あるい
は付着工程中に合金を生成させてもよい。The support transition metal layer preferably comprises W and Ti. However, it can consist of any transition metal. Similar to the substrate transition metal layer, when W and Ti are used, it is preferable to deposit them as alloys, but it is also possible to deposit each as a thin layer. The W-Ti support transition metal layer is preferably composed only of metallic W and Ti. In the case of a W-Ti alloy, W and Ti may be prealloyed or the alloy may be formed during the deposition process.
【００１７】Ｔｉが支持体遷移金属層を構成する合金の
一成分である場合、それは支持体に対する良好な結合を
生み出すのに十分な量で存在する必要がある。かかる合
金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させるために
役立つ。支持体遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合金は、
１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ることが好ま
しく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷから成
ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る支持体遷
移金属層は５００〜１００００オングストロームの厚さ
を有することが好ましい。If Ti is a component of the alloy that constitutes the support transition metal layer, it must be present in an amount sufficient to produce a good bond to the support. The W component of such alloys serves to suppress and reduce the activity of Ti. The W-Ti alloy forming the support transition metal layer is
It is preferably composed of 1 to 50% by weight of Ti and the balance of W, and more preferably 10 to 30% by weight of Ti and the balance of W. The support transition metal layer of W-Ti alloy preferably has a thickness of 500 to 10000 angstroms.
【００１８】支持体貴金属層はＡｇ又はＡｕから成り得
る。とは言え、それはＡｕから成ることが好ましい。Ａ
ｕから成る支持体貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。支持体貴金属層が
Ａｇから成る場合には、それの好適な厚さは１０００〜
２００００オングストロームである。支持体遷移金属層
及び支持体貴金属層を付着させるためには、当業界にお
いて公知の方法を使用すればよい。かかる方法として
は、真空蒸着法、スパッタリング法及び化学蒸着法が挙
げられる。The support noble metal layer may consist of Ag or Au. However, it is preferably composed of Au. A
The preferred thickness of the support noble metal layer consisting of u is from 10,000 to
40,000 Angstroms. If the support noble metal layer consists of Ag, its preferred thickness is from 1000 to
It is 20,000 angstroms. Methods known in the art may be used to deposit the support transition metal layer and the support noble metal layer. Examples of such a method include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method and a chemical vapor deposition method.
【００１９】支持体部材に対するダイヤモンド部材の熱
圧着は１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で実施
される。熱圧着時の温度は２００〜７００℃であるが、
５５０〜７００℃であることが好ましい。当業者が本発
明を一層明確に理解しかつ実施し得るようにするため、
以下に実施例を示す。なお、実施例１はダイヤモンド基
板を支持体に熱圧着するのが困難であることを示すため
のものである。Thermocompression bonding of the diamond member to the support member is carried out under a pressure of 1400 to 2800 kg / cm 2 . The temperature during thermocompression bonding is 200 to 700 ° C,
It is preferably 550 to 700 ° C. In order for those skilled in the art to understand and practice the present invention more clearly,
Examples will be described below. In addition, Example 1 is for showing that it is difficult to thermocompression-bond a diamond substrate to a support.
【００２０】[0020]
【実施例１（対照）】一連のＡｌＮ支持体（２×６×
０．６ｍｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍ
ｍ）を熱圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及び
ＡｌＮ支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金
（２０００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オ
ングストローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ
支持体上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重
量％のＴｉから成っていた。なお、被膜に熱処理は施さ
なかった。次いで、ダイヤモンド部材を支持体部材に熱
圧着した。ＣＶＤＤ及びＡｌＮは良好な熱伝導体である
から、Ａｕ同士を結合するために通例使用される温度は
十分でなかった。その理由は、極めて急速に熱が運び去
られることにあった。結合を達成するためには、６００
℃の温度が必要であった。しかも、その結合は極めて不
良であって、破壊はいずれもＣＶＤＤ／被膜界面におい
て起こった。このように、金属被膜はＣＶＤＤに密着し
なかったのである。Example 1 (Control) A series of AlN supports (2 x 6 x
0.6 mm) CVDD substrate (1 x 0.6 x 0.26 m
m) was thermocompression bonded. In detail, the CVDD substrate and AlN support were coated with W-Ti alloy (2000 Å) and Au (25000 Å) by the sputtering method. CVDD substrate and AlN
The W-Ti alloy on the support consisted of 90 wt% W and 10 wt% Ti. The coating was not heat-treated. Then, the diamond member was thermocompression bonded to the support member. Since CVDD and AlN are good heat conductors, the temperatures typically used to bond Au to each other were not sufficient. The reason was that heat was carried away very quickly. 600 to achieve binding
A temperature of ° C was required. Moreover, the bond was very poor and any fracture occurred at the CVDD / coating interface. Thus, the metal coating did not adhere to CVDD.
【００２１】[0021]
【実施例２】一連のＡｌＮ支持体（２×６×０．６ｍ
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支
持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２００
０オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングスト
ローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体上
のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％のＴ
ｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｕで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範
囲内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々
な温度の下で実施した。Example 2 A series of AlN supports (2 × 6 × 0.6 m
m) was thermocompression-bonded with a CVDD substrate (1 × 0.6 × 0.26 mm). More specifically, the CVDD substrate and the AlN support are sputtered to form a W-Ti alloy (200
0 Å) and Au (25,000 Å). The W-Ti alloy on the CVDD substrate and AlN support has 90 wt% W and 10 wt% T.
made of i. After coating with the W—Ti alloy and Au, the CVDD substrate was heat treated at 900 ° C. for 15 minutes. Thermocompression bonding was carried out under various pressures in the range 1400-2800 kg / cm 2 and various temperatures in the range 350-700 ° C.
【００２２】最良の結合は約２１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。主たる破壊機構はＣＶＤＤ基板からの金属被膜の
剥離であった。それの原因の１つは、ＣＶＤＤ基板の表
面が粗い（ＲA ＝４０００オングストローム）ことにあ
った。それはまた、熱処理サイクル中にＴｉがＡｕ中に
移行したことにも原因していた。得られた付着力は７０
ｋｇ／ｃｍ2 であった。The best bonding was achieved under a pressure of about 2100 kg / cm 2 . The bonds obtained under temperatures below 550 ° C were very weak, and the best bonds were achieved at 625 ° C. The main failure mechanism was the exfoliation of the metal coating from the CVDD substrate. One of the causes was that the surface of the CVDD substrate was rough (R A = 4000 Å). It was also due to the migration of Ti into Au during the heat treatment cycle. The resulting adhesion is 70
kg / cm 2 .
【００２３】[0023]
【実施例３】一連のＡｌＮ支持体（２×６×０．６ｍ
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板をスパッタリ
ング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０００オングストロー
ム）、Ａｇ（７０００オングストローム）及びＡｕ（２
５０００オングストローム）で被覆した。また、ＡｌＮ
支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０
００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングス
トローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体
上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％の
Ｔｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｇで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。なお、Ａｕで被覆した後には熱処理を施さなかっ
た。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲
内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々な
温度の下で実施した。Example 3 A series of AlN supports (2 × 6 × 0.6 m
m) was thermocompression-bonded with a CVDD substrate (1 × 0.6 × 0.26 mm). More specifically, a CVDD substrate is sputtered to form a W-Ti alloy (2000 Å), Ag (7000 Å) and Au (2).
5000 Å). Also, AlN
The support is sputtered to form a W-Ti alloy (20
00 Angstroms) and Au (25000 Angstroms). The W-Ti alloy on the CVDD substrate and AlN support consisted of 90 wt% W and 10 wt% Ti. After coating with the W—Ti alloy and Ag, the CVDD substrate was heat treated at 900 ° C. for 15 minutes. Note that heat treatment was not performed after coating with Au. Thermocompression bonding was carried out under various pressures in the range 1400-2800 kg / cm 2 and various temperatures in the range 350-700 ° C.
【００２４】最良の結合は約２１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。Ｔｉ移行の形跡は認められなかった。得られた付
着力は６００ｋｇ／ｃｍ2 であった。破壊は主として２
つのＡｕ層間で起こった。The best bonding was achieved under a pressure of about 2100 kg / cm 2 . The bonds obtained under temperatures below 550 ° C were very weak, and the best bonds were achieved at 625 ° C. No evidence of Ti migration was observed. The obtained adhesive force was 600 kg / cm 2 . Destruction is mainly 2
It happened between two Au layers.
Claims (14)
で被覆し、(b) Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた少
なくとも１種の基板貴金属層で前記基板遷移金属層を被
覆し、かつ(c) 前記基板遷移金属層及び前記基板貴金属
層を前記ダイヤモンド基板に結合するのに十分な温度及
び時間を用いて被覆済みの前記ダイヤモンド基板を熱処
理する諸工程を含むことを特徴とするダイヤモンド基板
の金属被覆方法。1. A diamond substrate is coated with (a) a substrate transition metal layer, and (b) at least one substrate precious metal layer selected from the group consisting of Ag and Au is coated with the substrate transition metal layer, and (c) A diamond substrate characterized by including various steps of heat-treating the coated diamond substrate using a temperature and time sufficient to bond the substrate transition metal layer and the substrate noble metal layer to the diamond substrate. Metal coating method.
Ｃｒ、Ｍｏ及びそれらの合金から成る群より選ばれる請
求項１記載の方法。2. The substrate transition metal layer comprises Ti, Nb, W,
The method of claim 1 selected from the group consisting of Cr, Mo and alloys thereof.
０オングストロームの厚さを持ったＷ−Ｔｉ合金から成
る請求項１記載の方法。3. The substrate transition metal layer is 500-1000.
The method of claim 1 comprising a W-Ti alloy having a thickness of 0 Angstroms.
Ｔｉと残部のＷとの合金から成る請求項３記載の方法。4. The method of claim 3 wherein the substrate transition metal layer comprises an alloy of 1-50 wt% Ti with the balance W.
００オングストロームの厚さを持ったＡｕから本質的に
成る請求項１記載の方法。5. The substrate noble metal layer is 10,000 to 400.
The method of claim 1 consisting essentially of Au with a thickness of 00 Angstroms.
オングストロームの厚さを持ったＡｇから成る第１の基
板貴金属層を前記基板遷移金属層上に付着させ、次いで
１００００〜４００００オングストロームの厚さを持っ
たＡｕから成る第２の基板貴金属層を前記第１の基板貴
金属層上に付着させることから成る請求項１記載の方
法。6. The step (b) comprises 1000 to 20000.
A first substrate noble metal layer of Ag having a thickness of angstrom is deposited on the substrate transition metal layer, and then a second substrate noble metal layer of Au having a thickness of 10,000 to 40,000 angstrom is deposited on the first substrate. The method of claim 1 comprising depositing on one substrate noble metal layer.
残部のアルゴンとから成る雰囲気中において６８０〜９
６０℃の温度下で５〜６０分間にわたり実施される請求
項１記載の方法。7. The heat treatment is 680-9 in an atmosphere consisting of 4-100% by volume hydrogen and the balance argon.
The method according to claim 1, which is carried out at a temperature of 60 ° C. for 5 to 60 minutes.
に実施される請求項５記載の方法。8. The method of claim 5, wherein the heat treatment is performed after depositing the substrate noble metal layer.
付着後かつ前記第２の基板貴金属層の付着前に実施され
る請求項６記載の方法。9. The method of claim 6, wherein the heat treatment is performed after depositing the first substrate noble metal layer and before depositing the second substrate noble metal layer.
ダイヤモンド基板上に付着させかつそれに結合すること
によって得られた基板遷移金属層、及び(3)Ａｇ及びＡ
ｕから成る群より選ばれた材料を前記基板遷移金属層上
に付着させかつそれに結合することによって得られた少
なくとも１つの基板貴金属層から構成されるダイヤモン
ド部材と、(b) (1) 支持体、(2) 前記支持体上に付着さ
せかつそれに結合することによって得られた支持体遷移
金属層、及び(3) 前記支持体遷移金属層上に付着させか
つそれに結合することによって得られた支持体貴金属層
から構成される支持体部材とから成っていて、前記ダイ
ヤモンド部材が前記支持体部材に熱圧着されていること
を特徴とする熱拡散体。10. (a) (1) Diamond substrate, (2) Substrate transition metal layer obtained by depositing and bonding on said diamond substrate, and (3) Ag and A
a diamond member comprising at least one substrate noble metal layer obtained by depositing and bonding a material selected from the group consisting of u on the substrate transition metal layer, and (b) (1) support (2) a support transition metal layer obtained by depositing and bonding to the support, and (3) a support obtained by depositing and bonding to the support transition metal layer. A heat spreader comprising a support member composed of a body precious metal layer, wherein the diamond member is thermocompression bonded to the support member.
ｉＣ及びＣｕＷから成る群より選ばれる請求項１０記載
の熱拡散体。11. The support is Al 2 O 3 , AlN, S.
The heat spreader according to claim 10, which is selected from the group consisting of iC and CuW.
０００オングストロームの厚さを持ったＡｇから成る請
求項１０記載の熱拡散体。12. The support noble metal layer comprises 1000 to 20.
The heat spreader of claim 10 comprising Ag having a thickness of 000 Angstroms.
移金属層を付着させ、(2) Ａｇ及びＡｕから成る群より
選ばれた材料から成る少なくとも１つの基板貴金属層を
前記基板遷移金属層上に付着させ、かつ(3) 前記基板遷
移金属層及び前記基板貴金属層を前記ダイヤモンド基板
に結合するのに十分な温度及び時間を用いて被覆済みの
前記ダイヤモンド基板を熱処理することによってダイヤ
モンド部材を作製し、(b) (1) 支持体上に支持体遷移金
属層を付着させ、かつ(2) 前記支持体遷移金属層上に支
持体貴金属層を付着させることによって支持体部材を作
製し、次いで(c) 前記ダイヤモンド部材を前記支持体部
材に熱圧着する諸工程を含むことを特徴とする熱拡散体
の製造方法。13. A substrate transition metal comprising: (a) (1) a substrate transition metal layer deposited on a diamond substrate, and (2) at least one substrate noble metal layer made of a material selected from the group consisting of Ag and Au. A diamond member by depositing on the layer, and (3) heat treating the coated diamond substrate using a temperature and time sufficient to bond the substrate transition metal layer and the substrate noble metal layer to the diamond substrate. To prepare a support member by depositing (b) (1) a support transition metal layer on the support, and (2) depositing a support noble metal layer on the support transition metal layer. Then, (c) a method for manufacturing a heat spreader, which comprises various steps of thermocompression bonding the diamond member to the support member.
／ｃｍ2 の圧力及び５５０〜７００℃の温度の下で実施
される請求項１３記載の方法。14. The thermocompression bonding is 1400 to 2800 kg.
The method according to claim 13, which is carried out under a pressure of / cm 2 and a temperature of 550 to 700 ° C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32133195A JPH09157865A (en) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | Method for coating diamond with metal to heat-bond it to support and heat diffusive body obtained thereby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32133195A JPH09157865A (en) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | Method for coating diamond with metal to heat-bond it to support and heat diffusive body obtained thereby |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157865A true JPH09157865A (en) | 1997-06-17 |
Family
ID=18131404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32133195A Withdrawn JPH09157865A (en) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | Method for coating diamond with metal to heat-bond it to support and heat diffusive body obtained thereby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09157865A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2525290A (en) * | 2014-02-26 | 2015-10-21 | Element Six N V | Mounted diamond components and methods of fabricating the same |
| JP2018501649A (en) * | 2014-12-01 | 2018-01-18 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | Bonding scheme for diamond parts with low thermal barrier resistance in high power density applications |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP32133195A patent/JPH09157865A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2525290A (en) * | 2014-02-26 | 2015-10-21 | Element Six N V | Mounted diamond components and methods of fabricating the same |
| JP2018501649A (en) * | 2014-12-01 | 2018-01-18 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | Bonding scheme for diamond parts with low thermal barrier resistance in high power density applications |
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