JPH11171672A - Composite and heat sink using the same - Google Patents

Composite and heat sink using the same

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JPH11171672A
JPH11171672A JP34471297A JP34471297A JPH11171672A JP H11171672 A JPH11171672 A JP H11171672A JP 34471297 A JP34471297 A JP 34471297A JP 34471297 A JP34471297 A JP 34471297A JP H11171672 A JPH11171672 A JP H11171672A
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silicon carbide
heat sink
aluminum
thermal expansion
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和幸 蛭田
Hideki Hirotsuru
秀樹 廣津留
Masaaki Obata
正明 小畑
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an aluminum-silicon carbide composite with high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient suitable as a heat sink for ceramic circuit boards. SOLUTION: This composite is obtained by impregnating a silicon carbide porous body with an aluminum-predominant metal. This composite is such one that there are cracks along the surface of the silicon carbide grains, each of their length being pref. 1-10 μm, the thermal conductivity at 25 deg.C is >=160 W/(m.K), and the thermal expansion coefficient at 25-250 deg.C is <=7.5×10<-6> /K.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体部品を搭載
するセラミックス回路基板の裏面に設けられ、半導体部
品から発生する熱を効率的に、しかも速やかに逃がすた
めに使用されるヒ−トシンクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink provided on the back surface of a ceramic circuit board on which semiconductor components are mounted and used for efficiently and quickly releasing heat generated from the semiconductor components.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パワ−分野における半導体素子の
大面積化、高集積化に伴い、発生する熱をいかに速やか
に逃がすかが問題となっている。この問題を解決するた
め、半導体素子を搭載する基板においては、従来使用さ
れてきたアルミナ基板に代わって、熱伝導率が高く、電
気絶縁性にも優れ、熱膨張係数もシリコンに近く、さら
には機械的特性もアルミナ基板以上であることから、窒
化アルミニウム基板や窒化珪素基板が使用されてきてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in the area and the degree of integration of semiconductor devices in the power field, it has become a problem how to quickly release generated heat. In order to solve this problem, a substrate on which a semiconductor element is mounted is replaced with a conventionally used alumina substrate, and has a high thermal conductivity, excellent electrical insulation, and a thermal expansion coefficient close to that of silicon. Aluminum nitride substrates and silicon nitride substrates have been used because their mechanical properties are higher than those of alumina substrates.

【0003】前記のセラミックス基板を用いたモジュ−
ルは、通常、銅或いはアルミニウム等の導電性に優れる
金属で形成されている回路、セラミックス基板、該セラ
ミックス基板とヒ−トシンクとを接合し放熱特性を確保
するための金属からなるパタ−ン、前記金属をヒートシ
ンクと接合するための半田層、そしてヒ−トシンクから
構成されている。尚、ヒ−トシンク材料として、熱伝導
性及びコスト等の点から、銅板が多用されている。
[0003] A module using the ceramic substrate described above.
The circuit is usually a circuit formed of a metal having excellent conductivity such as copper or aluminum, a ceramic substrate, a pattern made of a metal for joining the ceramic substrate and a heat sink and securing heat radiation characteristics, It is composed of a solder layer for joining the metal to a heat sink, and a heat sink. In addition, a copper plate is frequently used as a heat sink material from the viewpoint of thermal conductivity and cost.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒ−ト
シンクに使用される銅板の熱膨張率が17×10-6/K
であるのに対し、上記セラミックス基板の熱膨張率は4
〜5×10-6/Kであり、両者の熱膨張率に大きな差が
あるため、回路を形成したセラミックス基板をヒ−トシ
ンクに半田付けするに際し、大きな熱応力が発生し、そ
の結果、セラミックス基板が割れたり、或いはクラック
が発生するという問題点があった。
However, the copper plate used for the heat sink has a coefficient of thermal expansion of 17 × 10 -6 / K.
On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the ceramic substrate is 4
-5 × 10 -6 / K, and there is a large difference in the coefficient of thermal expansion between them. When soldering the ceramic substrate on which the circuit is formed to a heat sink, a large thermal stress is generated. There has been a problem that the substrate is cracked or cracked.

【0005】この問題を解決するために、最近、炭化珪
素の骨格組織を有する多孔体にアルミニウム合金等を含
浸して作られる、炭化珪素とアルミニウムとを主成分と
した複合体からなるヒ−トシンクが使われつつある。こ
のヒ−トシンクは、熱膨張率が7.5×10-6/K程度
と、従来使用されてきた銅製ヒ−トシンクに比べ熱膨張
率を大幅に低減することに成功している。しかしなが
ら、その熱伝導率は160W/(m・K)程度であり、
銅板の熱伝導率と比較すると小さく、さらなる低熱膨張
率化と高熱伝導化の両立が要望されている。
In order to solve this problem, a heat sink made of a composite mainly composed of silicon carbide and aluminum, which is made by impregnating a porous body having a skeleton structure of silicon carbide with an aluminum alloy or the like recently. Is being used. This heat sink has a coefficient of thermal expansion of about 7.5 × 10 −6 / K, and has succeeded in greatly reducing the coefficient of thermal expansion as compared with a conventionally used copper heat sink. However, its thermal conductivity is about 160 W / (m · K),
Compared with the thermal conductivity of a copper plate, it is small, and there is a demand for both a lower thermal expansion coefficient and a higher thermal conductivity.

【0006】アルミニウム合金−炭化珪素複合体におい
て、熱膨張率を下げるためには、炭化珪素含有率を上げ
る方法が一般的に採られるが、炭化珪素の含有率を70
体積%以上にすることは容易ではない。
In the aluminum alloy-silicon carbide composite, a method of increasing the content of silicon carbide is generally employed to reduce the coefficient of thermal expansion.
It is not easy to make the volume% or more.

【0007】さらに、ヒートシンクはその実使用におい
て約100℃の温度条件下で使用されるが、炭化珪素は
温度が高くなると熱伝導率が低下する性質を有するの
で、炭化珪素−アルミニウム複合体において、炭化珪素
含有率を高くすると実際の使用条件下で熱伝導率が低く
なってしまうという問題も有る。このために、低熱膨張
率化と高熱伝導率化の両立は一層困難なものとなってい
る。
Further, the heat sink is used under a temperature condition of about 100 ° C. in actual use. However, since silicon carbide has a property of decreasing the thermal conductivity when the temperature is increased, the silicon carbide-aluminum composite includes There is also a problem that increasing the silicon content lowers the thermal conductivity under actual use conditions. For this reason, it is more difficult to achieve both a low coefficient of thermal expansion and a high coefficient of thermal conductivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、炭化珪素−アルミニウム複合体に関し
ていろいろの実験的検討を加え、特定の条件下で作製し
た複合体においてアルミニウム中に炭化珪素粒子の表面
に沿ってクラックが発生し、このような炭化珪素−アル
ミニウム複合体(以下、複合体という)は、熱伝導率が
高く、しかも熱膨張率が小さいという知見を得て、本発
明に至ったものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted various experimental studies on a silicon carbide-aluminum composite and found that a composite produced under specific conditions contained aluminum in the composite. Cracks are generated along the surface of the silicon carbide particles, and the silicon carbide-aluminum composite (hereinafter, referred to as a composite) has been found to have a high thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient. This has led to the invention.

【0009】即ち、本発明は、炭化珪素多孔体にアルミ
ニウムを主とする金属を含浸させてなる複合体におい
て、炭化珪素粒子表面に沿って前記金属にクラックが存
在することを特徴とする複合体であり、好ましくは、ク
ラックの長さが1〜10μmであることを特徴とする前
記の複合体である。
That is, the present invention provides a composite comprising a porous silicon carbide body impregnated with a metal mainly composed of aluminum, wherein the metal has cracks along the surface of the silicon carbide particles. And preferably, the crack has a length of 1 to 10 μm.

【0010】本発明は、25℃における熱伝導率が16
0W/(m・K)以上であり、しかも25〜250℃の
熱膨張率が7.5×10-6/K以下であることを特徴と
する前記の複合体である。
According to the present invention, the thermal conductivity at 25.degree.
The composite according to claim 1, wherein the composite has a thermal expansion coefficient of 0 W / (m · K) or more and a thermal expansion coefficient at 25 to 250 ° C. of 7.5 × 10 −6 / K or less.

【0011】また、本発明は、前記の複合体を用いてな
るセラミックス回路基板用のヒートシンクであり、好ま
しくは、セラミックス基板がアルミナ、窒化アルミニウ
ムまたは窒化珪素のいずれかである前記のヒ−トシンク
である。
Further, the present invention is a heat sink for a ceramic circuit board using the above-mentioned composite, and preferably, the heat sink, wherein the ceramic substrate is any of alumina, aluminum nitride or silicon nitride. is there.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0013】本発明の特徴は、炭化珪素−アルミニウム
複合体において骨格構造を形成する炭化珪素粒子の表面
に沿ってアルミニウム中にクラックが存在させるとき、
得られる複合体の熱伝導率を低下させることなく熱膨張
率を低減できることを見出した点にある。この理由につ
いては未だ明らかではないが、発明者らは、室温からの
熱膨張初期では、膨張がこのクラックを埋めるように働
き、実質的な膨張が抑えられるためと考えている。
A feature of the present invention is that when cracks are present in aluminum along the surface of silicon carbide particles forming a skeleton structure in a silicon carbide-aluminum composite,
The point is that it has been found that the coefficient of thermal expansion can be reduced without lowering the thermal conductivity of the obtained composite. Although the reason for this is not yet clear, the inventors believe that in the early stage of thermal expansion from room temperature, the expansion acts to fill in the cracks, thereby suppressing substantial expansion.

【0014】本発明におけるクラックとは、アルミニウ
ムを主成分とする金属内に炭化珪素粒子の表面に沿って
発生しているもので、走査型電子顕微鏡(SEM)を用
い1000倍程度の拡大率にて容易に観察することがで
きる。図1は、本発明で得られる複合体の組識をSEM
で撮影したときに得られる写真像の模式図で、炭化珪素
粒子の表面に沿ってアルミニウムを主成分とする金属内
にクラックが存在していることを示している。また、本
発明にいうクラック長さとは、クラックの先端部の最も
長い距離をいい、図2に例示したクラックでは、クラッ
ク先端aとクラック先端cを結ぶ距離で表されるものと
する。
The crack in the present invention is generated along the surface of silicon carbide particles in a metal containing aluminum as a main component, and has a magnification of about 1000 times using a scanning electron microscope (SEM). And can be easily observed. FIG. 1 shows the structure of the composite obtained by the present invention by SEM.
Is a schematic view of a photographic image obtained when photographed in step (a), showing that cracks are present in a metal containing aluminum as a main component along the surface of silicon carbide particles. Further, the crack length referred to in the present invention refers to the longest distance of the tip of the crack. In the crack illustrated in FIG. 2, it is represented by the distance connecting the crack tip a and the crack tip c.

【0015】本発明の複合体は、上述のとおりに、炭化
珪素粒子の表面に沿ったアルミニウムを主成分とする金
属内にクラックを有することを特徴とするが、このよう
な複合体を得るためには、ダイキャスト法(特公表平5
−508350号公報参照)や溶湯鍛造法(まてりあ、
第36巻、第1号、1997、40−46ページ参照)
等の圧力鋳造法、自発浸透法(特開平2−197368
号公報参照)等の方法において、アルミニウムを主成分
とする金属の含浸時の冷却速度を早くすることで得るこ
とができる。
As described above, the composite of the present invention has cracks in a metal containing aluminum as a main component along the surface of silicon carbide particles. Has a die casting method
508350) and molten metal forging (Materia,
Vol. 36, No. 1, 1997, pp. 40-46)
Pressure casting method, spontaneous infiltration method (JP-A-2-197368)
In this method, the cooling rate at the time of impregnation of a metal containing aluminum as a main component can be increased.

【0016】クラックの発生機構は明らかではないが、
本発明者らは、炭化珪素粒子が大きくなると、複合体作
製時、冷却過程において炭化珪素粒子とアルミニウムを
主成分とする金属との境界部に発生する熱応力の緩和が
進まず、境界部にクラックが発生すると考えている。
Although the mechanism of crack generation is not clear,
The present inventors have found that, when the silicon carbide particles become large, the relaxation of thermal stress generated at the boundary between the silicon carbide particles and the metal containing aluminum as a main component during the cooling process during the production of the composite does not progress, and We believe that cracks will occur.

【0017】以下、本発明の複合体を得る方法を例示し
つつ、本発明の複合体を更に詳細に説明する。
Hereinafter, the complex of the present invention will be described in more detail while exemplifying a method for obtaining the complex of the present invention.

【0018】まず、本発明に用いる炭化珪素質多孔体に
ついては、従来公知の方法で得ることができ、例えば、
1種又は2種以上の炭化珪素粉末を原料に用い、これに
シリカ或いはアルミナ等を結合材として添加し、成形
し、強度を発現させるために800℃程度の温度で焼成
することで得ることができる。
First, the silicon carbide porous material used in the present invention can be obtained by a conventionally known method.
It can be obtained by using one or two or more kinds of silicon carbide powder as a raw material, adding silica or alumina as a binder to the raw material, molding, and firing at a temperature of about 800 ° C. to develop strength. it can.

【0019】本発明において、炭化珪素質多孔体を構成
する炭化珪素粒子の平均粒径は、10〜200μmであ
ることが好ましい。平均粒径は、炭化珪素質多孔体の任
意の断面を研磨し、SEMにて観察し、インタ−セプト
法により求める。すなわち、SEM写真上に任意の直線
を引き、その直線が横切る約100個以上の炭化珪素粒
子の長さを測定し、それを3/2倍して平均値を求める
方法による。
In the present invention, the average particle diameter of the silicon carbide particles constituting the silicon carbide porous body is preferably from 10 to 200 μm. The average particle diameter is obtained by polishing an arbitrary cross section of the silicon carbide porous body, observing the cross section with a SEM, and obtaining the average particle diameter by an intercept method. That is, an arbitrary straight line is drawn on the SEM photograph, the length of about 100 or more silicon carbide particles crossed by the straight line is measured, and the length is multiplied by 3/2 to obtain an average value.

【0020】炭化珪素粒子の平均粒径が10μm未満の
場合、得られる複合体について炭化珪素粒子の表面に沿
ったクラックが発生しにくい傾向を示すこと、また、炭
化珪素充填率の高い炭化珪素質多孔体が得にくいし、得
られる複合体の熱伝導率が大きくなり難いためである。
また、200μmを越える場合には、やはり炭化珪素充
填率の高い炭化珪素質多孔体が得にくいし、得られる炭
化珪素質多孔体の強度が低く金属の含浸時に崩れる等の
問題を生じ易くなるためである。上記の理由から、20
〜100μmの範囲が、より好ましく選択される。
When the average particle size of the silicon carbide particles is less than 10 μm, the resulting composite tends to be less prone to cracks along the surface of the silicon carbide particles. This is because it is difficult to obtain a porous body, and it is difficult to increase the thermal conductivity of the obtained composite.
On the other hand, if it exceeds 200 μm, it is difficult to obtain a silicon carbide-based porous body having a high silicon carbide filling rate, and the strength of the obtained silicon carbide-based porous body is low. It is. For the above reasons, 20
A range of 100100 μm is more preferably selected.

【0021】尚、炭化珪素質多孔体(プリフォ−ムとも
いう)の作製において、結合剤となるシリカゾル等との
混合時に、炭化珪素の粒径が変化することがあるが、い
ずれにしても作製したプリフォ−ム上で上記範囲の平均
粒子径になるように、炭化珪素原料粉末を選択すればよ
く、一般的には、その測定方法により原料炭化珪素粉末
の粒径は若干異なってくるものの、ほぼ上記範囲と同等
の粒径を有する原料炭化珪素粉末を使用すればよい。ま
た、複合体の熱伝導率向上の面から、炭化珪素質多孔体
の炭化珪素充填率は50%以上となるようにすることが
好ましい。
In the production of a silicon carbide porous body (also referred to as a preform), the particle size of silicon carbide may change when mixed with a silica sol or the like as a binder. The silicon carbide raw material powder may be selected so as to have an average particle diameter in the above range on the formed preform. Generally, although the particle size of the raw silicon carbide powder slightly varies depending on the measurement method, Raw silicon carbide powder having a particle size substantially equal to the above range may be used. From the viewpoint of improving the thermal conductivity of the composite, it is preferable that the silicon carbide-based porous body has a silicon carbide filling rate of 50% or more.

【0022】前記の炭化珪素質多孔体にアルミニウムを
主成分とする金属を含浸させて複合体を得るが、本発明
において重要なのは、含浸後の冷却速度である。クラッ
クは炭化珪素粒子とアルミニウムとの熱膨張差に起因す
る熱応力によってもたらされることから、冷却速度は速
いことがよく、本発明者らの検討によれば、100℃/
分以上の冷却速度を採用するときに、所望のクラックが
発生しやすくなるとともに、その個数も増加させること
ができるからである。
The silicon carbide porous body is impregnated with a metal mainly composed of aluminum to obtain a composite. What is important in the present invention is the cooling rate after impregnation. Since cracks are caused by thermal stress caused by a difference in thermal expansion between silicon carbide particles and aluminum, the cooling rate is preferably high, and according to the study of the present inventors, 100 ° C. /
This is because, when a cooling rate of at least one minute is employed, desired cracks are easily generated and the number thereof can be increased.

【0023】なお、炭化珪素粒子表面に沿ったアルミニ
ウムを主成分とする金属内のクラックについて、その長
さは1〜10μmであるとき、更に、前記範囲の長さの
クラックの個数が炭化珪素粒子10個当たり10〜30
本のときに本発明の効果が著しく、好ましい。クラック
長さが1μm未満であるときには、複合体の熱膨張率は
若干低下できるものの、その効果が小さい。一方、10
μmを越えると、クラックが熱伝導の大きな妨げとな
り、熱伝導率が低下する傾向を示すこと、更に複合体自
体の強度が低下し始める。また、前記範囲のクラック長
さを有するクラックの個数が炭化珪素粒子1個当たり3
本を超えると、複合体の熱伝導率が低下する傾向を示
す。
When the length of the cracks in the metal containing aluminum as the main component along the surface of the silicon carbide particles is 1 to 10 μm, the number of the cracks having the length in the above range is further reduced. 10-30 per 10 pieces
The effect of the present invention is remarkable in a book, which is preferable. When the crack length is less than 1 μm, the coefficient of thermal expansion of the composite can be slightly reduced, but the effect is small. On the other hand, 10
If it exceeds μm, the cracks hinder heat conduction greatly, indicating that the thermal conductivity tends to decrease, and further, the strength of the composite itself starts to decrease. Further, the number of cracks having a crack length in the above range is 3 per silicon carbide particle.
Exceeding the number tends to lower the thermal conductivity of the composite.

【0024】本発明の複合体は、25℃における熱伝導
率が160W/(m・K)以上で、しかも25〜250
℃の熱膨張率が7.5×10-6/K以下の特徴を有す
る。本発明の複合体は、前述のとおりに、低熱膨張率で
しかも高熱伝導率を有するので、半導体を搭載する各種
回路基板のヒートシンクに用いて好適である。
The composite of the present invention has a thermal conductivity at 25 ° C. of 160 W / (m · K) or more, and moreover 25 to 250
It has the characteristic that the coefficient of thermal expansion at 7.5 ° C. is 7.5 × 10 −6 / K or less. As described above, the composite of the present invention has a low coefficient of thermal expansion and a high thermal conductivity, and thus is suitable for use as a heat sink for various circuit boards on which semiconductors are mounted.

【0025】本発明の複合体を用いたヒートシンクは、
熱膨張率が7.5×10-6/K以下であり、アルミナ、
窒化アルミニウム、窒化珪素等のセラミックス基板と熱
膨張率が近いので、従来問題であったセラミックス基板
のクラックや割れの発生を防ぐことができるという利点
がある。更に、本発明のヒートシンクは、160W/
(m・K)以上の熱伝導率を有するので、熱を速やかに
逃がすことができるという利点を有する。
A heat sink using the composite of the present invention is:
Thermal expansion coefficient is 7.5 × 10 −6 / K or less;
Since the coefficient of thermal expansion is close to that of a ceramic substrate made of aluminum nitride, silicon nitride, or the like, there is an advantage that cracks and cracks of the ceramic substrate, which have conventionally been problems, can be prevented. Further, the heat sink of the present invention has a capacity of 160 W /
Since it has a thermal conductivity of (m · K) or more, there is an advantage that heat can be quickly released.

【0026】以下、実施例に基づき、本発明を更に詳細
に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0027】[0027]

【実施例】〔実施例1〕平均粒径が30μmの炭化珪素
粉末100重量部に固形分濃度20%のシリカゾルを1
0重量部添加し充分に混合した。この混合物を断面が4
0mm×30mmの金型内に充填し、300Kgf/c
2で加圧成形し、40mm×30mm×7mmの成形
体を得た。この成形体(プリフォ−ム)の相対密度を測
定したところ62体積%であった。
EXAMPLES Example 1 100 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle diameter of 30 μm was mixed with 1 part of silica sol having a solid content of 20%.
0 parts by weight were added and mixed well. The mixture is 4
Filled in a mold of 0mm x 30mm, 300kgf / c
Pressure molding was performed at m 2 to obtain a molded body of 40 mm × 30 mm × 7 mm. The relative density of this molded product (preform) was measured to be 62% by volume.

【0028】上記成形体を空気中800℃で焼成したの
ち、650℃に予め加熱した金型内に納め、珪素を6%
含有するアルミニウムの溶湯を注ぎ、1ton/cm2
で加圧含浸を行ない冷却した。このときの冷却は100
℃/分に制御した。得られた成形体の表面を研削し、複
合体を得た。
After sintering the molded body in air at 800 ° C., the molded body is placed in a mold preheated to 650 ° C., and silicon is reduced to 6%.
Pour molten aluminum containing 1 ton / cm 2
And then cooled. Cooling at this time is 100
C./min. The surface of the obtained molded body was ground to obtain a composite.

【0029】上記複合体より、研削加工により直径3m
m長さ10mmと直径11mm厚さ3mmの試片を得
て、それぞれの試片を用いて、25〜250℃の熱膨張
率を熱膨張計(セイコー電子工業社製;TMA300)
で、25℃での熱伝導率をレ−ザ−フラッシュ法(理学
電機社製;LF/TCM−8510B)で測定した。ま
た、複合体の破断面をSEM観察し、SEM写真により
アルミニウムを主成分とする金属内のクラックの有無
を、クラックが存在する場合は、クラック長さ1〜10
μmのものについてその平均長さを測定した。結果を表
1に示す。
From the above composite, a diameter of 3 m was obtained by grinding.
A test piece having a length of 10 mm, a diameter of 11 mm, and a thickness of 3 mm was obtained, and the coefficient of thermal expansion at 25 to 250 ° C. was measured with each test piece using a thermal dilatometer (TMA300, manufactured by Seiko Instruments Inc.).
The thermal conductivity at 25 ° C. was measured by a laser flash method (manufactured by Rigaku Corporation; LF / TCM-8510B). Further, the fracture surface of the composite was observed by SEM, and the presence or absence of cracks in the metal containing aluminum as a main component was determined by an SEM photograph.
The average length was measured for μm. Table 1 shows the results.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】〔実施例2〕平均粒径が10μmの炭化珪
素粉末を使用したこと以外は、すべて実施例1と同様な
方法で複合体を作製、評価を行なった。結果を表1に示
す。
Example 2 A composite was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that silicon carbide powder having an average particle diameter of 10 μm was used. Table 1 shows the results.

【0032】〔実施例3〕平均粒径が200μmの炭化
珪素粉末を使用したこと以外は、すべて実施例1と同じ
方法で複合体を作製、評価を行なった。結果を表1に示
す。
Example 3 A composite was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that silicon carbide powder having an average particle diameter of 200 μm was used. Table 1 shows the results.

【0033】〔実施例4〕平均粒径が50μmの炭化珪
素粉末を使用したこと、冷却速度を130℃としたこと
以外、実施例1と同じ方法にて複合体を作製、評価を行
なった。結果を表1に示す。
Example 4 A composite was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that silicon carbide powder having an average particle diameter of 50 μm was used and the cooling rate was set to 130 ° C. Table 1 shows the results.

【0034】〔実施例5〕平均粒径が20μmの炭化珪
素粉末を使用したこと以外は、実施例4と同じ方法にて
複合体を作製、評価を行なった。結果を表1に示す。
Example 5 A composite was prepared and evaluated in the same manner as in Example 4 except that silicon carbide powder having an average particle diameter of 20 μm was used. Table 1 shows the results.

【0035】〔実施例6〕平均粒径が100μmの炭化
珪素粉末を使用したこと以外は、実施例1と同じ方法に
て複合体を作製、評価を行なった。結果を表1に示す。
Example 6 A composite was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that silicon carbide powder having an average particle size of 100 μm was used. Table 1 shows the results.

【0036】〔比較例1〕冷却速度を10℃/分とした
こと以外、実施例1と同じ方法にてヒ−トシンクを作
製、評価を行なった。結果を表1に示す。
Comparative Example 1 A heat sink was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the cooling rate was 10 ° C./min. Table 1 shows the results.

【0037】〔実施例7〕実施例1の複合体を用い、3
0mm×65mm×3mmの板を形成し、ヒートシンク
とした。次に、表面に所定の回路を形成され、裏面に厚
み0.4mmの放熱用銅板を接合されている窒化アルミ
ニウム回路基板(大きさ;25mm×60mm)の前記
放熱用銅板に前記ヒートシンクをハンダを用いて接合す
ることで、ヒートシンクを回路基板に一体化した。つぎ
に、前記のヒートシンクが一体化された回路基板を、−
40℃から+125℃の間で、温度の上昇、保持、下降
の1サイクルが40分の温度サイクルをかける熱衝撃試
験に1000回曝した後、何らの異常も観察されなかっ
た。
Example 7 Using the composite of Example 1, 3
A plate of 0 mm × 65 mm × 3 mm was formed and used as a heat sink. Next, a predetermined circuit is formed on the front surface, and the heat sink is soldered to the heat dissipating copper plate of the aluminum nitride circuit board (size: 25 mm × 60 mm) having a heat dissipating copper plate having a thickness of 0.4 mm bonded on the back surface. By using and joining, the heat sink was integrated with the circuit board. Next, the circuit board integrated with the heat sink is-
No abnormalities were observed after one thousand cycles of a thermal shock test in which one cycle of temperature rise, hold, and drop between 40 ° C and + 125 ° C was a temperature cycle of 40 minutes.

【0038】〔比較例2〕比較例1の複合体を用いて、
比較例と同じ操作でヒートシンクの一体化された回路基
板を作製し、評価したとこと、窒化アルミニウム基板の
回路間にクラックが見いだされた。
Comparative Example 2 Using the composite of Comparative Example 1,
A circuit board integrated with a heat sink was produced and evaluated by the same operation as the comparative example, and cracks were found between the circuits of the aluminum nitride substrate.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明のヒ−トシンクは熱膨張係数が小
さく、しかも高熱伝導率を有することから、半導体部品
搭載するセラミックス回路基板用のヒ−トシンクとして
好適である。
Since the heat sink of the present invention has a small coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity, it is suitable as a heat sink for a ceramic circuit board on which semiconductor components are mounted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の複合体の組識を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of a composite of the present invention.

【図2】 本発明の複合体に存在するクラックの長さの
説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the length of a crack present in the composite of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/373 H01L 23/36 M ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 23/373 H01L 23/36 M

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素多孔体にアルミニウムを主とす
る金属を含浸させてなる複合体において、炭化珪素粒子
表面に沿って前記金属にクラックが存在することを特徴
とする複合体。
1. A composite comprising a porous silicon carbide body impregnated with a metal mainly composed of aluminum, wherein the metal has cracks along the surface of the silicon carbide particles.
【請求項2】 クラックの長さが1〜10μmであるこ
とを特徴とする請求項1記載の複合体。
2. The composite according to claim 1, wherein the crack has a length of 1 to 10 μm.
【請求項3】 25℃における熱伝導率が160W/
(m・K)以上であり、しかも25〜250℃の熱膨張
率が7.5×10-6/K以下であることを特徴とする請
求項1又は請求項2記載の複合体。
3. The thermal conductivity at 25 ° C. is 160 W /
3. The composite according to claim 1, wherein the composite has a thermal expansion coefficient of not less than (m · K) and a thermal expansion coefficient at 25 to 250 ° C. of 7.5 × 10 −6 / K or less. 4.
【請求項4】 請求項1、請求項2又は請求項3記載の
複合体を用いてなるセラミックス回路基板用のヒートシ
ンク。
4. A heat sink for a ceramic circuit board, comprising the composite according to claim 1, 2 or 3.
【請求項5】 セラミックス基板がアルミナ、窒化アル
ミニウムまたは窒化珪素のいずれかであることを特徴と
する請求項4記載のヒ−トシンク。
5. The heat sink according to claim 4, wherein the ceramic substrate is one of alumina, aluminum nitride, and silicon nitride.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001040138A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-07 Ibiden Co., Ltd. Porous silicon carbide sintered compact and silicon carbide metal composite suitable for use in table for wafer polishing machine
JP2002294358A (en) * 2001-04-02 2002-10-09 Taiheiyo Cement Corp Thermally conductive composite material
JP2012012665A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Taiheiyo Cement Corp Metal-ceramic composite material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001040138A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-07 Ibiden Co., Ltd. Porous silicon carbide sintered compact and silicon carbide metal composite suitable for use in table for wafer polishing machine
JP2002294358A (en) * 2001-04-02 2002-10-09 Taiheiyo Cement Corp Thermally conductive composite material
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