JPH10223812A - 半導体用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた半導体パッケージ - Google Patents
半導体用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた半導体パッケージInfo
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- JPH10223812A JPH10223812A JP9023891A JP2389197A JPH10223812A JP H10223812 A JPH10223812 A JP H10223812A JP 9023891 A JP9023891 A JP 9023891A JP 2389197 A JP2389197 A JP 2389197A JP H10223812 A JPH10223812 A JP H10223812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱膨張係数が半導体材料に近く、かつ熱伝導
率が低い半導体用ヒートシンクおよびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 複数のダイヤモンド粒子１と金属酸化物
２と金属３とを有する複合体を含む半導体用ヒートシン
クであって、金属炭化物２とダイヤモンド粒子１とでマ
トリックスを形成しており、そのマトリックスの隙間に
金属３が存在している。
率が低い半導体用ヒートシンクおよびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 複数のダイヤモンド粒子１と金属酸化物
２と金属３とを有する複合体を含む半導体用ヒートシン
クであって、金属炭化物２とダイヤモンド粒子１とでマ
トリックスを形成しており、そのマトリックスの隙間に
金属３が存在している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デバイスの放熱用
のヒートシンクおよびその製造方法ならびにそのヒート
シンクを備えたパッケージあるいは放熱治具などに関す
るものである。
のヒートシンクおよびその製造方法ならびにそのヒート
シンクを備えたパッケージあるいは放熱治具などに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、ヒートシンクしてＣｕ（銅）
が典型的な例であった。しかし、Ｃｕは３９８Ｗ／ｍＫ
という比較的高い熱伝導率を持っているが、熱膨張係数
が１７ｐｐｍ／℃という大きな値であった。このため、
Ｃｕと半導体（たとえばＳｉ：４．２ｐｐｍ／℃やＧａ
Ａｓ：６〜７ｐｐｍ／℃）とを接合した場合、その接合
時の加熱温度から室温への冷却過程もしくは半導体素子
の動作時の最高温度から室温への冷却過程において、双
方に大きな熱応力がかかり、利用できない場合も多い。
そこで、ＣｕＷ、ＣｕＭｏのように熱膨張係数の低い材
料（Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン））との合
金が利用され、熱膨張率をコントロールできる材料でヒ
ートシンクをパッケージに合うように設計することが可
能となっている。しかしながら、この場合には、合金化
する金属（Ｗ、Ｍｏ）の熱伝導率が小さいために合金の
熱伝導率が約２００Ｗ／ｍＫとＣｕ以下の値となってい
る。
が典型的な例であった。しかし、Ｃｕは３９８Ｗ／ｍＫ
という比較的高い熱伝導率を持っているが、熱膨張係数
が１７ｐｐｍ／℃という大きな値であった。このため、
Ｃｕと半導体（たとえばＳｉ：４．２ｐｐｍ／℃やＧａ
Ａｓ：６〜７ｐｐｍ／℃）とを接合した場合、その接合
時の加熱温度から室温への冷却過程もしくは半導体素子
の動作時の最高温度から室温への冷却過程において、双
方に大きな熱応力がかかり、利用できない場合も多い。
そこで、ＣｕＷ、ＣｕＭｏのように熱膨張係数の低い材
料（Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン））との合
金が利用され、熱膨張率をコントロールできる材料でヒ
ートシンクをパッケージに合うように設計することが可
能となっている。しかしながら、この場合には、合金化
する金属（Ｗ、Ｍｏ）の熱伝導率が小さいために合金の
熱伝導率が約２００Ｗ／ｍＫとＣｕ以下の値となってい
る。
【０００３】ダイヤモンドは室温から２００℃の高温域
にかけて材料中で最も熱伝導率の高い材料である。しか
も、室温付近での熱膨張率は通常の半導体材料（Ｓｉ
（シリコン）、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素））に比べて
１．５ｐｐｍ／℃程度と小さい。
にかけて材料中で最も熱伝導率の高い材料である。しか
も、室温付近での熱膨張率は通常の半導体材料（Ｓｉ
（シリコン）、ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素））に比べて
１．５ｐｐｍ／℃程度と小さい。
【０００４】そこでこのような特性のダイヤモンドを金
属材料に埋込むことが考えられる。このような工夫は、
たとえば特開昭６２−２４９４６２号公報、特開平２−
１７０４５２号公報、特開平３−９５５２号公報、特開
平４−２３１４３６号公報、特開平４−２５９３０５号
公報、特開平５−２９１４４４号公報、特開平５−３４
７３７０号公報などに見られる。
属材料に埋込むことが考えられる。このような工夫は、
たとえば特開昭６２−２４９４６２号公報、特開平２−
１７０４５２号公報、特開平３−９５５２号公報、特開
平４−２３１４３６号公報、特開平４−２５９３０５号
公報、特開平５−２９１４４４号公報、特開平５−３４
７３７０号公報などに見られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−２４９４
６２号公報では、熱伝導率を向上させるために樹脂の中
にダイヤモンドが含有されている。しかし、樹脂は一般
的に熱伝導率がよくなく、それほどの工夫もされなかっ
たので、熱伝導率はそれほど改善されていない。
６２号公報では、熱伝導率を向上させるために樹脂の中
にダイヤモンドが含有されている。しかし、樹脂は一般
的に熱伝導率がよくなく、それほどの工夫もされなかっ
たので、熱伝導率はそれほど改善されていない。
【０００６】また、特開平２−１７０４５２号公報、特
開平４−２３１４３６号公報、特開平４−２５９３０５
号公報および特開平５−３４７３７０号公報では金属マ
トリックス中にダイヤモンド粒子を埋込むという内容が
示されている。このマトリックスをなす金属はＡｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍ
ｇ（マグネシウム）などである。
開平４−２３１４３６号公報、特開平４−２５９３０５
号公報および特開平５−３４７３７０号公報では金属マ
トリックス中にダイヤモンド粒子を埋込むという内容が
示されている。このマトリックスをなす金属はＡｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍ
ｇ（マグネシウム）などである。
【０００７】また、文献（ H. L. Davidson et al., IE
EE（1995），pp. 538 ）によると、ダイヤモンドに金属
を特殊にコーティングし、ＣｕとＡｇとの合金を浸透さ
せたものがある。
EE（1995），pp. 538 ）によると、ダイヤモンドに金属
を特殊にコーティングし、ＣｕとＡｇとの合金を浸透さ
せたものがある。
【０００８】いずれの場合も、金属マトリックス中にダ
イヤモンド粒子を混入させるものである。すなわち、ダ
イヤモンド粒子間には金属が存在し、熱伝導は一度金属
を介し、ダイヤモンド／金属／ダイヤモンド／金属…と
伝わっていく。この構造では熱伝導率がダイヤモンド／
金属間の接合ために減少するだけでなく、ダイヤモンド
／金属間の接合が弱いということや試料自体が形成しに
くいといった欠点があった。実際、従来のヒートシンク
で得られる熱伝導率は高々４００Ｗ／ｍＫ程度であっ
た。
イヤモンド粒子を混入させるものである。すなわち、ダ
イヤモンド粒子間には金属が存在し、熱伝導は一度金属
を介し、ダイヤモンド／金属／ダイヤモンド／金属…と
伝わっていく。この構造では熱伝導率がダイヤモンド／
金属間の接合ために減少するだけでなく、ダイヤモンド
／金属間の接合が弱いということや試料自体が形成しに
くいといった欠点があった。実際、従来のヒートシンク
で得られる熱伝導率は高々４００Ｗ／ｍＫ程度であっ
た。
【０００９】それゆえ本発明の目的は、熱膨張係数が半
導体材料に近く、かつ熱伝導率の高い半導体用ヒートシ
ンクおよびその製造方法を提供することである。
導体材料に近く、かつ熱伝導率の高い半導体用ヒートシ
ンクおよびその製造方法を提供することである。
【００１０】また本発明の他の目的は、組立時および半
導体素子の動作時の放熱性に優れた半導体パッケージを
提供することである。
導体素子の動作時の放熱性に優れた半導体パッケージを
提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは鋭意検討
した結果、複数のダイヤモンド粒子を金属炭化物が予め
連結し、それらの隙間に金属が存在する構成にすること
で、半導体材料に近い熱膨張係数を有するとともに、極
めて高い熱伝導率を有する半導体用ヒートシンクの得ら
れることを見出した。
した結果、複数のダイヤモンド粒子を金属炭化物が予め
連結し、それらの隙間に金属が存在する構成にすること
で、半導体材料に近い熱膨張係数を有するとともに、極
めて高い熱伝導率を有する半導体用ヒートシンクの得ら
れることを見出した。
【００１２】それゆえ、本発明の半導体用ヒートシンク
は、複数のダイヤモンド粒子と金属と金属炭化物とを有
する複合体を含む半導体用ヒートシンクであって、金属
炭化物とダイヤモンド粒子とがマトリックスを形成して
おり、そのマトリックスの隙間に金属が存在している。
は、複数のダイヤモンド粒子と金属と金属炭化物とを有
する複合体を含む半導体用ヒートシンクであって、金属
炭化物とダイヤモンド粒子とがマトリックスを形成して
おり、そのマトリックスの隙間に金属が存在している。
【００１３】ここで金属炭化物とダイヤモンド粒子とが
マトリックスを形成するとは、複数のダイヤモンド粒子
を金属炭化物が連結した構成を意味し、この半導体用ヒ
ートシンクの金属を溶融させた場合でもダイヤモンド粒
子と金属炭化物とはばらばらにならない構成を意味す
る。
マトリックスを形成するとは、複数のダイヤモンド粒子
を金属炭化物が連結した構成を意味し、この半導体用ヒ
ートシンクの金属を溶融させた場合でもダイヤモンド粒
子と金属炭化物とはばらばらにならない構成を意味す
る。
【００１４】本発明の基本的な考え方は、ダイヤモンド
粒子を金属中に埋込むのではなくて、ダイヤモンド粒子
表面に炭化金属（あるいはグラファイト）を形成（成
長）させ、ダイヤモンド粒子同士を予め連結させてお
き、金属（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ）をその隙間に浸透
させて複合体を作製するものである。したがって、ダイ
ヤモンドの焼結体を作り、残りの隙間に金属を埋めると
いう考え方に近い。ただし、ダイヤモンド同士が結合し
ていないので、ダイヤモンドの焼結体とも異なる。
粒子を金属中に埋込むのではなくて、ダイヤモンド粒子
表面に炭化金属（あるいはグラファイト）を形成（成
長）させ、ダイヤモンド粒子同士を予め連結させてお
き、金属（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ）をその隙間に浸透
させて複合体を作製するものである。したがって、ダイ
ヤモンドの焼結体を作り、残りの隙間に金属を埋めると
いう考え方に近い。ただし、ダイヤモンド同士が結合し
ていないので、ダイヤモンドの焼結体とも異なる。
【００１５】構造を考えると、ダイヤモンド粒子がＴｉ
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣなどの金属炭化物のマトリックス中
に含まれており、このダイヤモンド粒子と金属炭化物と
からなるマトリックスの隙間に金属が入っているという
構造である。したがって、本発明の半導体用ヒートシン
クの構造は、ダイヤモンドを金属中に埋込む従来の構造
とは大きく異なっている。すなわち、従来の半導体用ヒ
ートシンクでは金属を除去すればダイヤモンド粒子はば
らばらになってしまうが、本発明の半導体用ヒートシン
クは連結したままである。
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣなどの金属炭化物のマトリックス中
に含まれており、このダイヤモンド粒子と金属炭化物と
からなるマトリックスの隙間に金属が入っているという
構造である。したがって、本発明の半導体用ヒートシン
クの構造は、ダイヤモンドを金属中に埋込む従来の構造
とは大きく異なっている。すなわち、従来の半導体用ヒ
ートシンクでは金属を除去すればダイヤモンド粒子はば
らばらになってしまうが、本発明の半導体用ヒートシン
クは連結したままである。
【００１６】さらに、従来例ではいかなるダイヤモンド
粒子間にも金属が存在するわけであるが、本発明ではそ
のような成分もあるが、ダイヤモンド粒子間には金属は
なく金属炭化物のみという部分も多数存在する。つま
り、金属炭化物のみが、異なるダイヤモンド粒子間に位
置し、その異なるダイヤモンド粒子の双方の外表面に接
する構造も多数存在する。
粒子間にも金属が存在するわけであるが、本発明ではそ
のような成分もあるが、ダイヤモンド粒子間には金属は
なく金属炭化物のみという部分も多数存在する。つま
り、金属炭化物のみが、異なるダイヤモンド粒子間に位
置し、その異なるダイヤモンド粒子の双方の外表面に接
する構造も多数存在する。
【００１７】このような構造では、格子振動だけで熱が
伝わっていくので、熱を伝える媒介が格子振動／電子／
格子振動／電子／…となる従来例と比較して、熱伝導率
が非常に大きくなることが予想される。さらには、機械
的な密着強度も高まる。
伝わっていくので、熱を伝える媒介が格子振動／電子／
格子振動／電子／…となる従来例と比較して、熱伝導率
が非常に大きくなることが予想される。さらには、機械
的な密着強度も高まる。
【００１８】またグラファイトをさらに備え、このグラ
ファイトがマトリックス中に含まれていることが望まし
い。グラファイトが熱伝導率の向上に寄与している可能
性もあるからである。
ファイトがマトリックス中に含まれていることが望まし
い。グラファイトが熱伝導率の向上に寄与している可能
性もあるからである。
【００１９】またダイヤモンド粒子の平均粒径は６０μ
ｍ以上７００μｍ以下であることが望ましい。これは、
６０μｍ未満ではダイヤモンドの熱伝導率が不十分とな
り、７００μｍを超えると半導体用ヒートシンクを半導
体基板に接合したときに半導体基板に亀裂が生じるから
である。ダイヤモンド粒子の平均粒径が大きいと熱膨張
率に面内での分布の変動が大きくなり、薄い半導体基板
がこれに追従できず、それにより半導体基板に亀裂が生
じるものと思われる。
ｍ以上７００μｍ以下であることが望ましい。これは、
６０μｍ未満ではダイヤモンドの熱伝導率が不十分とな
り、７００μｍを超えると半導体用ヒートシンクを半導
体基板に接合したときに半導体基板に亀裂が生じるから
である。ダイヤモンド粒子の平均粒径が大きいと熱膨張
率に面内での分布の変動が大きくなり、薄い半導体基板
がこれに追従できず、それにより半導体基板に亀裂が生
じるものと思われる。
【００２０】また金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌより
なる群から選ばれる少なくとも１種からなることが望ま
しい。これは、このような材質とすることで高い熱伝導
率を得ることができるからである。
なる群から選ばれる少なくとも１種からなることが望ま
しい。これは、このような材質とすることで高い熱伝導
率を得ることができるからである。
【００２１】また金属炭化物が、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃよりなる群から選ばれる少なくとも１種であることが
望ましい。
Ｃよりなる群から選ばれる少なくとも１種であることが
望ましい。
【００２２】また金属炭化物の体積比率が全体の体積の
５％以下であることが望ましい。これは、金属炭化物の
体積比率が５％を超えると、金属炭化物の金属成分の量
が多くなり、半導体用ヒートシンクの熱的な特性が劣化
するからである。
５％以下であることが望ましい。これは、金属炭化物の
体積比率が５％を超えると、金属炭化物の金属成分の量
が多くなり、半導体用ヒートシンクの熱的な特性が劣化
するからである。
【００２３】まためっきあるいは蒸着などにより複合体
の表面に被覆金属がコーティングされていることが望ま
しい。
の表面に被覆金属がコーティングされていることが望ま
しい。
【００２４】またＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 の少なくともいず
れかの絶縁体が複合体の表面に接合されていることが望
ましい。
れかの絶縁体が複合体の表面に接合されていることが望
ましい。
【００２５】このような構造は次のような本発明の方法
で製造することによって実現することができる。
で製造することによって実現することができる。
【００２６】本発明の半導体用ヒートシンクの製造方法
では、まず複数のダイヤモンド粒子を容器に充填した状
態で、溶融した第１の金属とダイヤモンド粒子の外表面
とを反応させて、ダイヤモンド粒子の表面に金属炭化物
を形成する。そしてダイヤモンド粒子と金属炭化物とを
含む試料の隙間に第２の金属を溶浸させる。
では、まず複数のダイヤモンド粒子を容器に充填した状
態で、溶融した第１の金属とダイヤモンド粒子の外表面
とを反応させて、ダイヤモンド粒子の表面に金属炭化物
を形成する。そしてダイヤモンド粒子と金属炭化物とを
含む試料の隙間に第２の金属を溶浸させる。
【００２７】また第１の金属のみをダイヤモンド粒子と
ともに加熱して金属炭化物を形成した後、残存する第１
の金属を蒸発させ、その後に第２の金属を溶融させるこ
とが望ましい。
ともに加熱して金属炭化物を形成した後、残存する第１
の金属を蒸発させ、その後に第２の金属を溶融させるこ
とが望ましい。
【００２８】また第１の金属は第２の金属より融点の低
い成分よりなっており、第１および第２の金属を同時に
ダイヤモンド粒子とともに加熱して、まず第１の金属を
溶融させて金属炭化物を形成した後、第２の金属を溶融
させることが望ましい。
い成分よりなっており、第１および第２の金属を同時に
ダイヤモンド粒子とともに加熱して、まず第１の金属を
溶融させて金属炭化物を形成した後、第２の金属を溶融
させることが望ましい。
【００２９】製造方法中の金属の溶融は真空中であって
も、圧力下であっても金属が溶融する条件であれば構わ
ない。ただし、ダイヤモンドの大部分（５０％）が変質
してしまわないことが条件である。すなわち、１１００
℃以下の温度であることが好ましい条件である。また、
ダイヤモンドが双安定な圧力下では１１００℃以上の条
件でも可能であるが、この条件ではダイヤモンド同士が
焼結してしまい、本発明の構造が実現しない。
も、圧力下であっても金属が溶融する条件であれば構わ
ない。ただし、ダイヤモンドの大部分（５０％）が変質
してしまわないことが条件である。すなわち、１１００
℃以下の温度であることが好ましい条件である。また、
ダイヤモンドが双安定な圧力下では１１００℃以上の条
件でも可能であるが、この条件ではダイヤモンド同士が
焼結してしまい、本発明の構造が実現しない。
【００３０】本発明の半導体パッケージは、上記の半導
体用ヒートシンクを半導体素子と熱的に接触させたもの
であり、その接続部における半導体用ヒートシンク内に
は、半導体素子の接続面の方向に沿って少なくとも２個
以上のダイヤモンド粒子が配置されている。
体用ヒートシンクを半導体素子と熱的に接触させたもの
であり、その接続部における半導体用ヒートシンク内に
は、半導体素子の接続面の方向に沿って少なくとも２個
以上のダイヤモンド粒子が配置されている。
【００３１】これにより組立時および半導体素子の動作
時の放熱性に優れた半導体パッケージを得ることができ
る。
時の放熱性に優れた半導体パッケージを得ることができ
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００３３】図１は、本発明の一実施の形態における半
導体用ヒートシンクの構成を示す概略図である。図１を
参照して、本実施の形態の半導体用ヒートシンク１０
は、複数のダイヤモンド粒子１と、金属炭化物２と、金
属３とを有している。複数のダイヤモンド粒子１は互い
に孤立している。金属炭化物２は、ダイヤモンド粒子１
の外周に形成されており、互いに孤立した複数のダイヤ
モンド粒子１を連結している。このようにして、金属炭
化物２とダイヤモンド粒子１とはマトリックスを形成し
ている。金属３は、このマトリックスの隙間に存在して
いる。
導体用ヒートシンクの構成を示す概略図である。図１を
参照して、本実施の形態の半導体用ヒートシンク１０
は、複数のダイヤモンド粒子１と、金属炭化物２と、金
属３とを有している。複数のダイヤモンド粒子１は互い
に孤立している。金属炭化物２は、ダイヤモンド粒子１
の外周に形成されており、互いに孤立した複数のダイヤ
モンド粒子１を連結している。このようにして、金属炭
化物２とダイヤモンド粒子１とはマトリックスを形成し
ている。金属３は、このマトリックスの隙間に存在して
いる。
【００３４】次に、本発明の半導体用ヒートシンクの製
造方法について説明する。図２〜図７は、本発明の一実
施の形態における半導体用ヒートシンクの製造方法を工
程順に示す概略図である。まず図２を参照して、ダイヤ
モンド粒子１が容器５内に詰められる。
造方法について説明する。図２〜図７は、本発明の一実
施の形態における半導体用ヒートシンクの製造方法を工
程順に示す概略図である。まず図２を参照して、ダイヤ
モンド粒子１が容器５内に詰められる。
【００３５】図３を参照して、金属２ａがダイヤモンド
粒子１に接するように設置される。金属２ａは、たとえ
ばＴｉ（金属炭化物となる金属成分）とＡｇ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ａｕの少なくとも１種とを含む合金よりなってい
る。金属炭化物となる金属成分は、Ｔｉ以外にＺｒ、Ｈ
ｆが好ましいが、４ａ〜７ａ族金属から選ばれた金属の
組合せでもよい。Ｔｉの量は少ない方が熱的な特性には
好ましいが、少なすぎると効果がなくなる。このため、
合金２ａ中にＴｉは０．１〜８．０ｗｔ％程度含まれる
ことが望ましい。
粒子１に接するように設置される。金属２ａは、たとえ
ばＴｉ（金属炭化物となる金属成分）とＡｇ、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ａｕの少なくとも１種とを含む合金よりなってい
る。金属炭化物となる金属成分は、Ｔｉ以外にＺｒ、Ｈ
ｆが好ましいが、４ａ〜７ａ族金属から選ばれた金属の
組合せでもよい。Ｔｉの量は少ない方が熱的な特性には
好ましいが、少なすぎると効果がなくなる。このため、
合金２ａ中にＴｉは０．１〜８．０ｗｔ％程度含まれる
ことが望ましい。
【００３６】図４を参照して、金属２ａが加熱により溶
融される。溶融した金属２ｂはダイヤモンド粒子１間に
浸透し、この溶融金属２ｂ中に含まれるＴｉはダイヤモ
ンドと反応してダイヤモンド粒子１の表面にＴｉＣより
なる金属炭化物２を形成する。このとき条件によっては
グラファイト（図示せず）が同時に形成する場合がある
が、このグラファイトはダイヤモンドから変化したもの
である。
融される。溶融した金属２ｂはダイヤモンド粒子１間に
浸透し、この溶融金属２ｂ中に含まれるＴｉはダイヤモ
ンドと反応してダイヤモンド粒子１の表面にＴｉＣより
なる金属炭化物２を形成する。このとき条件によっては
グラファイト（図示せず）が同時に形成する場合がある
が、このグラファイトはダイヤモンドから変化したもの
である。
【００３７】このグラファイトは金属２ａの溶融温度が
高くなるほど、また溶融のための加熱時間が長くなるほ
ど形成されやすくなる。溶融する金属２ａは合金である
と融点が下がり溶融しやすくなり、ダイヤモンドに損傷
を与えなくなるため、あるいは形成されるグラファイト
量が少なくなるため有効である。
高くなるほど、また溶融のための加熱時間が長くなるほ
ど形成されやすくなる。溶融する金属２ａは合金である
と融点が下がり溶融しやすくなり、ダイヤモンドに損傷
を与えなくなるため、あるいは形成されるグラファイト
量が少なくなるため有効である。
【００３８】しかし、グラファイトはダイヤモンドほど
熱伝導率がよくないので、少ないほどよいが、ダイヤモ
ンド粒子を連結させるのに有効である場合もあり、また
少量であれば熱伝導率に大きく影響しないので問題はな
い。
熱伝導率がよくないので、少ないほどよいが、ダイヤモ
ンド粒子を連結させるのに有効である場合もあり、また
少量であれば熱伝導率に大きく影響しないので問題はな
い。
【００３９】さらに、真空中で加熱すれば金属２ｂは蒸
発する。図５を参照して、金属２ｂの蒸発により、ダイ
ヤモンド１と金属炭化物２だけが残る。このときダイヤ
モンド１は金属炭化物２のマトリックス中に存在した構
造となる。ダイヤモンド１は粒子状であり、それぞれが
接合されていないが、この方法で形成されたダイヤモン
ド粒子１は金属炭化物により互いに接合された構造をし
ているため、ばらばらにならない構造になっている。こ
のようなダイヤモンド粒子１と金属炭化物２とからなる
マトリックスには隙間が生じている。
発する。図５を参照して、金属２ｂの蒸発により、ダイ
ヤモンド１と金属炭化物２だけが残る。このときダイヤ
モンド１は金属炭化物２のマトリックス中に存在した構
造となる。ダイヤモンド１は粒子状であり、それぞれが
接合されていないが、この方法で形成されたダイヤモン
ド粒子１は金属炭化物により互いに接合された構造をし
ているため、ばらばらにならない構造になっている。こ
のようなダイヤモンド粒子１と金属炭化物２とからなる
マトリックスには隙間が生じている。
【００４０】図６を参照して、ダイヤモンド粒子１と金
属炭化物２とからなるマトリックスに接するように金属
３ａが設置される。この金属３ａは、たとえばＡｇ、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ａｕよりなる群から選ばれた少なくとも１種
よりなっている。この金属３ａを溶融させると、この金
属３ａはダイヤモンド粒子１と金属炭化物２とのマトリ
ックスの隙間に容易に浸透し、その隙間を埋めることが
できる。このとき、溶浸させる金属３ａは金属単体の方
が熱伝導率が大きく好ましい。一方、この溶浸させる金
属３ａが２種類の合金よりなる場合には、その融点が下
がり隙間を埋めやすくなるが、熱伝導率が下がるため若
干不利である。このようにして、図７に示す半導体用ヒ
ートシンクが製造される。
属炭化物２とからなるマトリックスに接するように金属
３ａが設置される。この金属３ａは、たとえばＡｇ、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ａｕよりなる群から選ばれた少なくとも１種
よりなっている。この金属３ａを溶融させると、この金
属３ａはダイヤモンド粒子１と金属炭化物２とのマトリ
ックスの隙間に容易に浸透し、その隙間を埋めることが
できる。このとき、溶浸させる金属３ａは金属単体の方
が熱伝導率が大きく好ましい。一方、この溶浸させる金
属３ａが２種類の合金よりなる場合には、その融点が下
がり隙間を埋めやすくなるが、熱伝導率が下がるため若
干不利である。このようにして、図７に示す半導体用ヒ
ートシンクが製造される。
【００４１】このような手順で作製したダイヤモンド粒
子１と金属炭化物２と金属３との複合体は熱的にも機械
的にも強固に接触しており、かつ半導体材料と近い熱膨
張係数を有するため、半導体用ヒートシンク材料として
十分なものとなる。
子１と金属炭化物２と金属３との複合体は熱的にも機械
的にも強固に接触しており、かつ半導体材料と近い熱膨
張係数を有するため、半導体用ヒートシンク材料として
十分なものとなる。
【００４２】また、別の方法として以下のようにして形
成することもできる。図８〜図１２は、本発明の他の実
施の形態における半導体用ヒートシンクの製造方法を工
程順に示す概略図である。まず図８を参照して、ダイヤ
モンド粒子１が容器５内に詰められる。
成することもできる。図８〜図１２は、本発明の他の実
施の形態における半導体用ヒートシンクの製造方法を工
程順に示す概略図である。まず図８を参照して、ダイヤ
モンド粒子１が容器５内に詰められる。
【００４３】図９を参照して、このダイヤモンド粒子１
と接するように、金属２ａと金属３ａとが設置される。
金属２ａは、たとえばＴｉ（金属炭化物となる金属成
分）とＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕのうちの少なくとも１種
とからなる合金よりなっている。金属３ａはＴｉ（金属
炭化物となる金属成分）を含まないＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ、
Ａｕのうちの少なくとも１種からなる合金よりなってい
る。この金属２ａは、たとえば金属３ａよりも融点の低
い材料になっている。
と接するように、金属２ａと金属３ａとが設置される。
金属２ａは、たとえばＴｉ（金属炭化物となる金属成
分）とＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕのうちの少なくとも１種
とからなる合金よりなっている。金属３ａはＴｉ（金属
炭化物となる金属成分）を含まないＡｇ、Ｃｕ、Ａｌ、
Ａｕのうちの少なくとも１種からなる合金よりなってい
る。この金属２ａは、たとえば金属３ａよりも融点の低
い材料になっている。
【００４４】金属炭化物となる金属成分はＴｉの他Ｚｒ
またはＨｆが好ましいが、４ａ〜７ａ族金属から選ばれ
た金属の組合せでもよい。Ｔｉの量は少ない方が熱的な
特性には好ましいが、少なすぎると効果がなくなる。そ
れゆえ、Ｔｉは金属２ａ中に０．１〜８．０ｗｔ％程度
含まれていることが望ましい。
またはＨｆが好ましいが、４ａ〜７ａ族金属から選ばれ
た金属の組合せでもよい。Ｔｉの量は少ない方が熱的な
特性には好ましいが、少なすぎると効果がなくなる。そ
れゆえ、Ｔｉは金属２ａ中に０．１〜８．０ｗｔ％程度
含まれていることが望ましい。
【００４５】図１０を参照して、金属２ａのみが加熱に
より溶融される。溶融した金属２ｂはダイヤモンド粒子
１の隙間に浸透し、溶融金属２ｂ中に含まれるＴｉはダ
イヤモンドと反応して、ダイヤモンド粒子１の表面に金
属炭化物（ＴｉＣ）２を形成する。このとき条件によっ
てはグラファイトが同時に形成する場合がある。このグ
ラファイトは金属２ａの溶融温度が高くなるほど、また
溶融のための加熱時間が長くなるほど形成されやすくな
る。
より溶融される。溶融した金属２ｂはダイヤモンド粒子
１の隙間に浸透し、溶融金属２ｂ中に含まれるＴｉはダ
イヤモンドと反応して、ダイヤモンド粒子１の表面に金
属炭化物（ＴｉＣ）２を形成する。このとき条件によっ
てはグラファイトが同時に形成する場合がある。このグ
ラファイトは金属２ａの溶融温度が高くなるほど、また
溶融のための加熱時間が長くなるほど形成されやすくな
る。
【００４６】金属２ａが溶融すればそれと接触している
金属３ａが溶融しやすくなる。また金属３ａが溶融しや
すくならなくとも、さらに温度を金属３ａの融点以上に
することによって、金属３ａも溶融させる。これによ
り、溶融した金属３ａは、ダイヤモンド粒子１と金属炭
化物２とのマトリックスの隙間に浸透する。
金属３ａが溶融しやすくなる。また金属３ａが溶融しや
すくならなくとも、さらに温度を金属３ａの融点以上に
することによって、金属３ａも溶融させる。これによ
り、溶融した金属３ａは、ダイヤモンド粒子１と金属炭
化物２とのマトリックスの隙間に浸透する。
【００４７】図１１を参照して、この金属２ａと３ａと
の２段階の溶融工程によってダイヤモンド粒子１と金属
炭化物２とがまずマトリックスを構成し、その後このマ
トリックスの隙間に金属２ａもしくは３ａが存在した構
造となり図１２に示す半導体用ヒートシンクが製造され
る。
の２段階の溶融工程によってダイヤモンド粒子１と金属
炭化物２とがまずマトリックスを構成し、その後このマ
トリックスの隙間に金属２ａもしくは３ａが存在した構
造となり図１２に示す半導体用ヒートシンクが製造され
る。
【００４８】金属２ａは融点を下げるために合金とする
ことが望ましいが、金属２ａ自体の熱伝導率が低くな
り、全体の熱伝導率を下げてしまう。そこで、この方法
では金属３ａはなるべく純金属とし、金属２ａと金属３
ａとの合金がそれほど熱伝導率が低くならないようにす
ることが可能となっているという特徴がある。
ことが望ましいが、金属２ａ自体の熱伝導率が低くな
り、全体の熱伝導率を下げてしまう。そこで、この方法
では金属３ａはなるべく純金属とし、金属２ａと金属３
ａとの合金がそれほど熱伝導率が低くならないようにす
ることが可能となっているという特徴がある。
【００４９】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【００５０】実施例１ 直径１０ｍｍ、高さ約１０ｍｍの石英容器５の中に平均
粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド粒
子１を０．５ｇ充填し（図２）、０．２ｇ〜２．０ｇの
活性銀蝋２ａ（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝０．７：０．２８：
０．０２）をダイヤモンド粒子上に載せ（図３）、真空
中（１０-5Ｔｏｒｒ）で約９００〜１１００℃の範囲で
３〜１０分以上保持した（図４）。これにより活性銀蝋
２ａをダイヤモンド粒子１間に溶浸させた後、余分な溶
融金属２ｂを蒸発させ、ダイヤモンド粒子１をＴｉＣ２
で連結した有孔体を形成した（図５）。その後、Ａｇ、
ＣｕあるいはＡｌ３ａを有孔体上に載せ、真空中（１０
-5Ｔｏｒｒ）でそれぞれ約９７０℃、１１００℃あるい
は８００℃で２分間溶融し、孔の部分にＡｇ、Ｃｕある
いはＡｌを浸透させた（図６）。これにより、ダイヤモ
ンド粒子１とＴｉＣ２とからなる有孔体の孔にＡｇ、Ｃ
ｕあるいはＡｌ３が存在する試料１０を得た（図７）。
このできた試料の熱伝導率を測定し、まとめたものを表
１、表２に示す。
粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド粒
子１を０．５ｇ充填し（図２）、０．２ｇ〜２．０ｇの
活性銀蝋２ａ（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝０．７：０．２８：
０．０２）をダイヤモンド粒子上に載せ（図３）、真空
中（１０-5Ｔｏｒｒ）で約９００〜１１００℃の範囲で
３〜１０分以上保持した（図４）。これにより活性銀蝋
２ａをダイヤモンド粒子１間に溶浸させた後、余分な溶
融金属２ｂを蒸発させ、ダイヤモンド粒子１をＴｉＣ２
で連結した有孔体を形成した（図５）。その後、Ａｇ、
ＣｕあるいはＡｌ３ａを有孔体上に載せ、真空中（１０
-5Ｔｏｒｒ）でそれぞれ約９７０℃、１１００℃あるい
は８００℃で２分間溶融し、孔の部分にＡｇ、Ｃｕある
いはＡｌを浸透させた（図６）。これにより、ダイヤモ
ンド粒子１とＴｉＣ２とからなる有孔体の孔にＡｇ、Ｃ
ｕあるいはＡｌ３が存在する試料１０を得た（図７）。
このできた試料の熱伝導率を測定し、まとめたものを表
１、表２に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】この結果、後から浸透させる金属としては
Ａｇ、ＣｕあるいはＡｌが有効であり、熱伝導率は５０
０Ｗ／ｍＫ以上あることがわかった。また、ダイヤモン
ドの粒径が６０μｍ以上の場合にその熱伝導率が、浸透
させる金属以上となり、ダイヤモンドの効果が出ている
ことがわかった。さらに、銀蝋の量は少ない方が特性が
よいが、０．３ｇ以下になると試料が形成できなくなる
ことがわかり、ＴｉＣ形成に重要な役割を果たしている
ことがわかった。
Ａｇ、ＣｕあるいはＡｌが有効であり、熱伝導率は５０
０Ｗ／ｍＫ以上あることがわかった。また、ダイヤモン
ドの粒径が６０μｍ以上の場合にその熱伝導率が、浸透
させる金属以上となり、ダイヤモンドの効果が出ている
ことがわかった。さらに、銀蝋の量は少ない方が特性が
よいが、０．３ｇ以下になると試料が形成できなくなる
ことがわかり、ＴｉＣ形成に重要な役割を果たしている
ことがわかった。
【００５４】またこのようにして得られた試料の熱膨張
係数は、ダイヤモンドの体積率によっても異なったが、
室温〜５００℃の温度範囲での平均で７〜１２ｐｐｍ／
Ｋとなり、金属の熱膨張係数（１６〜２０ｐｐｍ／Ｋ）
とダイヤモンドの熱膨張係数（２ｐｐｍ／Ｋ）との中間
の値を示した。
係数は、ダイヤモンドの体積率によっても異なったが、
室温〜５００℃の温度範囲での平均で７〜１２ｐｐｍ／
Ｋとなり、金属の熱膨張係数（１６〜２０ｐｐｍ／Ｋ）
とダイヤモンドの熱膨張係数（２ｐｐｍ／Ｋ）との中間
の値を示した。
【００５５】実施例２ 直径１０ｍｍ、高さ約１０ｍｍの石英容器５の中に平均
粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド粒
子１を０．５ｇ充填し（図８）、０．２ｇ〜２．０ｇの
活性銀蝋２ａ（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝０．７：０．２８：
０．０２）と、０〜２ｇのＡｇあるいはＣｕ３ａとをダ
イヤモンド粒子１の上に載せ（図９）、まず真空中（１
０-5Ｔｏｒｒ）で約９３０℃で１〜３分間保持した（図
１０）。これにより活性銀蝋２ａがまず溶け、ダイヤモ
ンド粒子１間に浸透した。その後、真空中（１０-5Ｔｏ
ｒｒ）で約９８０℃で１〜３分間保持した。これにより
ＡｇあるいはＣｕ３ａが溶融し、浸透した（図１１）。
ダイヤモンド粒子１表面にはＴｉＣ２が形成され、ダイ
ヤモンド粒子１とＴｉＣ２とからなる有孔体の孔にＡｇ
あるいはＣｕ３が存在する試料１０を得た（図１２）。
高温条件のものはＴｉＣ２の他にグラファイトも観察さ
れた。できた試料の熱伝導率を測定し、まとめたものを
表３、表４に示す。
粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド粒
子１を０．５ｇ充填し（図８）、０．２ｇ〜２．０ｇの
活性銀蝋２ａ（Ａｇ：Ｃｕ：Ｔｉ＝０．７：０．２８：
０．０２）と、０〜２ｇのＡｇあるいはＣｕ３ａとをダ
イヤモンド粒子１の上に載せ（図９）、まず真空中（１
０-5Ｔｏｒｒ）で約９３０℃で１〜３分間保持した（図
１０）。これにより活性銀蝋２ａがまず溶け、ダイヤモ
ンド粒子１間に浸透した。その後、真空中（１０-5Ｔｏ
ｒｒ）で約９８０℃で１〜３分間保持した。これにより
ＡｇあるいはＣｕ３ａが溶融し、浸透した（図１１）。
ダイヤモンド粒子１表面にはＴｉＣ２が形成され、ダイ
ヤモンド粒子１とＴｉＣ２とからなる有孔体の孔にＡｇ
あるいはＣｕ３が存在する試料１０を得た（図１２）。
高温条件のものはＴｉＣ２の他にグラファイトも観察さ
れた。できた試料の熱伝導率を測定し、まとめたものを
表３、表４に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
【表４】
【００５８】この結果、活性銀蝋と同時に異なる金属を
導入して、これらを別個に溶かして浸透させることがで
き、これによりダイヤモンドの粒径が６０μｍ以上で、
熱伝導率が４５０Ｗ／ｍＫ以上の試料の得られることが
わかった。さらに、活性銀蝋の量は少ない方が特性が良
いが、０．２ｇ以下になると試料が形成できなくなるこ
とがわかり、活性銀蝋がＴｉＣ形成に重要な役割を果た
していることがわかった。また、活性銀蝋の量が多くな
ると熱伝導率が低下してしまうため、活性銀蝋のみでは
全く意味をなさないことがわかった。
導入して、これらを別個に溶かして浸透させることがで
き、これによりダイヤモンドの粒径が６０μｍ以上で、
熱伝導率が４５０Ｗ／ｍＫ以上の試料の得られることが
わかった。さらに、活性銀蝋の量は少ない方が特性が良
いが、０．２ｇ以下になると試料が形成できなくなるこ
とがわかり、活性銀蝋がＴｉＣ形成に重要な役割を果た
していることがわかった。また、活性銀蝋の量が多くな
ると熱伝導率が低下してしまうため、活性銀蝋のみでは
全く意味をなさないことがわかった。
【００５９】また、このようにして得られた試料の熱膨
張係数は、実施例１と同様、室温〜５００℃の温度範囲
での平均で７〜１２ｐｐｍ／Ｋであった。
張係数は、実施例１と同様、室温〜５００℃の温度範囲
での平均で７〜１２ｐｐｍ／Ｋであった。
【００６０】実施例３ 図１３〜図１８は、本発明の実施例３における半導体用
ヒートシンクの製造方法を工程順に示す概略図であっ
て、異なる型を用いた場合を並行して示すものである。
ヒートシンクの製造方法を工程順に示す概略図であっ
て、異なる型を用いた場合を並行して示すものである。
【００６１】まず図１３（ａ）、（ｂ）を参照して、互
いに異なる形状をした石英容器１５ａ、１５ｂの中に平
均粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド
粒子１を充填した。
いに異なる形状をした石英容器１５ａ、１５ｂの中に平
均粒径がそれぞれ１０μｍ〜７００μｍのダイヤモンド
粒子１を充填した。
【００６２】図１４（ａ）、（ｂ）を参照して、活性銀
蝋２ａをダイヤモンド粒子１上に載せ、真空中（１０-5
Ｔｏｒｒ）で約９００〜１１００℃で３〜１０分以上保
持して活性銀蝋２ａを溶融させた。
蝋２ａをダイヤモンド粒子１上に載せ、真空中（１０-5
Ｔｏｒｒ）で約９００〜１１００℃で３〜１０分以上保
持して活性銀蝋２ａを溶融させた。
【００６３】図１５（ａ）、（ｂ）を参照して、これに
よりダイヤモンド粒子１の隙間に溶融した活性銀蝋２ｂ
を浸透させた。かつダイヤモンド粒子１と反応して金属
炭化物が形成された後、残りの溶融した金属２ａを蒸発
させた。
よりダイヤモンド粒子１の隙間に溶融した活性銀蝋２ｂ
を浸透させた。かつダイヤモンド粒子１と反応して金属
炭化物が形成された後、残りの溶融した金属２ａを蒸発
させた。
【００６４】図１６（ａ）、（ｂ）を参照して、これに
より、ＴｉＣ２でダイヤモンド粒子１を連結した有孔体
を形成した。
より、ＴｉＣ２でダイヤモンド粒子１を連結した有孔体
を形成した。
【００６５】図１７（ａ）、（ｂ）を参照して、その
後、Ａｇ、ＣｕあるいはＡｌよりなる金属３ａを有孔体
上に載せ、真空中（１０-5Ｔｏｒｒ）でそれぞれ約９７
０℃、１１００℃あるいは８００℃で２分間保持して、
この金属３ａを溶融し、有孔体の孔の部分に金属３ａを
浸透させた。このように、型の形状を変えることによ
り、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように比較的自由な形
状を有する半導体用ヒートシンクを形成することができ
た。
後、Ａｇ、ＣｕあるいはＡｌよりなる金属３ａを有孔体
上に載せ、真空中（１０-5Ｔｏｒｒ）でそれぞれ約９７
０℃、１１００℃あるいは８００℃で２分間保持して、
この金属３ａを溶融し、有孔体の孔の部分に金属３ａを
浸透させた。このように、型の形状を変えることによ
り、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように比較的自由な形
状を有する半導体用ヒートシンクを形成することができ
た。
【００６６】実施例４ 図１９は、本発明の半導体用ヒートシンクを実際に半導
体素子に接合し、パッケージに収めた状態を示す概略斜
視図である。図１９を参照して、上記実施例１〜３で形
成したヒートシンク１０に、ＳｉもしくはＧａＡｓを主
材料とする半導体素子３０を接合し、パッケージ２０に
収め、このパッケージ２０のヒートシンク１０側をヒー
トパイプ４０に接触させた。そして半導体素子３０を動
作させて発熱させた。ヒートシンクシンク１０の裏には
フィンを付けて熱を放熱させた。
体素子に接合し、パッケージに収めた状態を示す概略斜
視図である。図１９を参照して、上記実施例１〜３で形
成したヒートシンク１０に、ＳｉもしくはＧａＡｓを主
材料とする半導体素子３０を接合し、パッケージ２０に
収め、このパッケージ２０のヒートシンク１０側をヒー
トパイプ４０に接触させた。そして半導体素子３０を動
作させて発熱させた。ヒートシンクシンク１０の裏には
フィンを付けて熱を放熱させた。
【００６７】その結果、ヒートシンク１０としてＣｕを
用いた場合より本発明のヒートシンクを用いることで熱
抵抗が小さくなることがわかった。その結果を表５に示
す。
用いた場合より本発明のヒートシンクを用いることで熱
抵抗が小さくなることがわかった。その結果を表５に示
す。
【００６８】
【表５】
【００６９】また、ヒートシンク１０と半導体素子３０
との接合をはんだ系の金属を用いた場合には、半導体素
子３０の下に、半導体素子との接合面に沿ってダイヤモ
ンドが２個以上存在することが必要であることがわかっ
た。
との接合をはんだ系の金属を用いた場合には、半導体素
子３０の下に、半導体素子との接合面に沿ってダイヤモ
ンドが２個以上存在することが必要であることがわかっ
た。
【００７０】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体用
ヒートシンクは、熱膨張係数が半導体材料に近く、かつ
熱伝導率が高いため、半導体パッケージに組込むことに
より、半導体パッケージの組立時および半導体素子の動
作時など生じる熱を効率的に放散させることが可能とな
る。
ヒートシンクは、熱膨張係数が半導体材料に近く、かつ
熱伝導率が高いため、半導体パッケージに組込むことに
より、半導体パッケージの組立時および半導体素子の動
作時など生じる熱を効率的に放散させることが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの概略図である。
シンクの概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第１工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第１工程を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第２工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第２工程を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第３工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第３工程を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第４工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第４工程を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第５工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第５工程を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施の形態における半導体用ヒート
シンクの製造方法の第６工程を示す概略図である。
シンクの製造方法の第６工程を示す概略図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における半導体用ヒー
トシンクの製造方法の第１工程を示す概略図である。
トシンクの製造方法の第１工程を示す概略図である。
【図９】本発明の他の実施の形態における半導体用ヒー
トシンクの製造方法の第２工程を示す概略図である。
トシンクの製造方法の第２工程を示す概略図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態における半導体用ヒ
ートシンクの製造方法の第３工程を示す概略図である。
ートシンクの製造方法の第３工程を示す概略図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態における半導体用ヒ
ートシンクの製造方法の第４工程を示す概略図である。
ートシンクの製造方法の第４工程を示す概略図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態における半導体用ヒ
ートシンクの製造方法の第５工程を示す概略図である。
ートシンクの製造方法の第５工程を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて製造した場合の第１
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて製造した場合の第１
工程を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて製造する場合の第２
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて製造する場合の第２
工程を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第３
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第３
工程を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第４
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第４
工程を示す概略図である。
【図１７】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第５
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第５
工程を示す概略図である。
【図１８】本発明の実施例３における半導体用ヒートシ
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第６
工程を示す概略図である。
ンクの製造方法を異なる型を用いて形成する場合の第６
工程を示す概略図である。
【図１９】本発明の半導体用ヒートシンクを半導体素子
に接合し、パッケージに収めた様子を示す概略斜視図で
ある。
に接合し、パッケージに収めた様子を示す概略斜視図で
ある。
１ ダイヤモンド粒子 ２ 金属炭化物 ３ 金属 １０ 半導体用ヒートシンク
Claims (14)
- 【請求項１】 複数のダイヤモンド粒子と金属と金属炭
化物とを有する複合体を含む半導体用ヒートシンクであ
って、前記金属炭化物と前記ダイヤモンド粒子とでマト
リックスを形成しており、前記マトリックスの隙間に前
記金属が存在している、半導体用ヒートシンク。 - 【請求項２】 グラファイトをさらに備え、前記グラフ
ァイトは前記マトリックス中に含まれている、請求項１
に記載の半導体用ヒートシンク。 - 【請求項３】 前記ダイヤモンド粒子の平均粒径が６０
μｍ以上７００μｍ以下である、請求項１および２のい
ずれかに記載の半導体用ヒートシンク。 - 【請求項４】 前記金属は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌよ
りなる群から選ばれる少なくとも１種からなる、請求項
１〜３のいずれかに記載の半導体用ヒートシンク。 - 【請求項５】 前記金属炭化物は、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈ
ｆＣよりなる群から選ばれる少なくとも１種からなる、
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体用ヒートシン
ク。 - 【請求項６】 前記金属炭化物の体積比率は全体の体積
の５％以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の半
導体用ヒートシンク。 - 【請求項７】 前記複合体の表面にめっきおよび蒸着の
いずれかにより被覆用金属がコーティングされている、
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体用ヒートシン
ク。 - 【請求項８】 ダイヤモンド、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 より
なる群から選ばれる少なくとも一種の絶縁体が前記複合
体に接合されている、請求項１〜７のいずれかに記載の
半導体用ヒートシンク。 - 【請求項９】 複数のダイヤモンド粒子を容器に充填し
た状態で前記ダイヤモンド粒子の外表面を溶融した第１
の金属と反応させて、前記ダイヤモンド粒子の表面に金
属炭化物を形成する工程と、 前記ダイヤモンド粒子と前記金属炭化物とを含む試料の
隙間に第２の金属を溶浸させる工程とを備えた、半導体
用ヒートシンクの製造方法。 - 【請求項１０】 前記第１の金属のみを前記ダイヤモン
ド粒子とともに加熱して前記金属炭化物を形成した後、
残存する前記第１の金属を蒸発させ、その後に前記第２
の金属を加熱して溶融させる、請求項９に記載の半導体
用ヒートシンクの製造方法。 - 【請求項１１】 前記第１の金属は前記第２の金属より
融点の低い成分よりなっており、 前記第１および第２の金属を同時に前記ダイヤモンド粒
子とともに加熱して、前記第１の金属を溶融させて前記
金属炭化物を形成した後、前記第２の金属を溶融させ
る、請求項９に記載の半導体用ヒートシンクの製造方
法。 - 【請求項１２】 前記第１および第２の金属の融点は１
１００℃以下である、請求項９〜１１のいずれかに記載
の半導体用ヒートシンクの製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１および第２の金属の溶融は、
各々、１０００気圧以下の圧力下あるいは真空中で行な
われる、請求項９〜１２のいずれかに記載の半導体用ヒ
ートシンクの製造方法。 - 【請求項１４】 半導体素子と請求項１〜８のいずれか
に記載の前記半導体用ヒートシンクとが接続されてお
り、その接続部における前記半導体用ヒートシンク内に
は、前記半導体素子の接続面の方向に沿って少なくとも
２個以上の前記ダイヤモンド粒子が配置されている、半
導体パッケージ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02389197A JP3617232B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 半導体用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた半導体パッケージ |
| US09/019,798 US6171691B1 (en) | 1997-02-06 | 1998-02-06 | Heat sink material for use with semiconductor component and method for fabricating the same, and semiconductor package using the same |
| DE69806193T DE69806193T2 (de) | 1997-02-06 | 1998-02-06 | Kühlkörpermaterial für Halbleiterbauelemente und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP98102088A EP0859408B1 (en) | 1997-02-06 | 1998-02-06 | Heat sink material for use with a semiconductor component and fabrication method thereof |
| US09/577,968 US6270848B1 (en) | 1997-02-06 | 2000-05-25 | Heat sink material for use with semiconductor component and method for fabricating the same, and semiconductor package using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02389197A JP3617232B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 半導体用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた半導体パッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223812A true JPH10223812A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3617232B2 JP3617232B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=12123083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02389197A Expired - Fee Related JP3617232B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 半導体用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた半導体パッケージ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6171691B1 (ja) |
| EP (1) | EP0859408B1 (ja) |
| JP (1) | JP3617232B2 (ja) |
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