JPS59141247A - 半導体基板材料 - Google Patents
半導体基板材料Info
- Publication number
- JPS59141247A JPS59141247A JP58015121A JP1512183A JPS59141247A JP S59141247 A JPS59141247 A JP S59141247A JP 58015121 A JP58015121 A JP 58015121A JP 1512183 A JP1512183 A JP 1512183A JP S59141247 A JPS59141247 A JP S59141247A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- alloy
- sintering
- impregnated
- thermal expansion
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/142—Metallic substrates having insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
近年、ＩＣの演算速度の向上、トランジスタの電気容量
の増大、Ｇａ−Ａｓ５ ＦＥＴの出現等により、半導体
素子の駆動時に半導体素子に発生する熱をいかに放熱さ
せるかという点が大きな問題となっている。半導体素子
内に発生する熱は半導体素子が塔載され、半導体素子裏
面と接合された基板を通してパッケージ外へ排出される
。従ってこの基板材料には熱伝導度が高い材料を用いる
ことが好ましい。
の増大、Ｇａ−Ａｓ５ ＦＥＴの出現等により、半導体
素子の駆動時に半導体素子に発生する熱をいかに放熱さ
せるかという点が大きな問題となっている。半導体素子
内に発生する熱は半導体素子が塔載され、半導体素子裏
面と接合された基板を通してパッケージ外へ排出される
。従ってこの基板材料には熱伝導度が高い材料を用いる
ことが好ましい。
ところで、近年前記パッケージとしてセラミックを用い
たセラミックパッケージが多用されている。このパッケ
ージの場合、前記基板が電極取出し用のセラミック枠（
又は板）と一体化されている。従って基板材料としてｋ
ｉｓｓｓを主成分とする磁器を使用する場合には、電極
取出し用のセラミック枠（又は板）と一体焼成されるた
め問題ないが、熱伝導性を向上させる為、ＷやＭＯ等、
電極取出し用のセラミック枠（又は板）と異種の材料を
基板材料として用いる場合、以下の如き問題が生ずる。
たセラミックパッケージが多用されている。このパッケ
ージの場合、前記基板が電極取出し用のセラミック枠（
又は板）と一体化されている。従って基板材料としてｋ
ｉｓｓｓを主成分とする磁器を使用する場合には、電極
取出し用のセラミック枠（又は板）と一体焼成されるた
め問題ないが、熱伝導性を向上させる為、ＷやＭＯ等、
電極取出し用のセラミック枠（又は板）と異種の材料を
基板材料として用いる場合、以下の如き問題が生ずる。
即ち、ＷやＭｏ 等を基板材料として用いた場合、電
極取出し用の七ラミック枠（又は板）との接合は通常銀
鑞による鑞付方法が用いられる。この場合、ＷやＭｏ
等はセラミックとの熱膨張率の差が大きい為、鑞付工程
における加熱後の冷却時に熱歪によりセラミック枠（又
は板）が破損するという問題が生ずる。
極取出し用の七ラミック枠（又は板）との接合は通常銀
鑞による鑞付方法が用いられる。この場合、ＷやＭｏ
等はセラミックとの熱膨張率の差が大きい為、鑞付工程
における加熱後の冷却時に熱歪によりセラミック枠（又
は板）が破損するという問題が生ずる。
この為、熱膨張率がセラミックと近いＦｅ−Ｎｉ合金又
はＦｅ−Ｎｉ −Ｃｏ 合金の薄板を基板とセラミック
枠（又は板）の間に介在させることが行なわれているが
かかる方法は熱伝導上好ましくない。
はＦｅ−Ｎｉ −Ｃｏ 合金の薄板を基板とセラミック
枠（又は板）の間に介在させることが行なわれているが
かかる方法は熱伝導上好ましくない。
一方、熱伝導性が良く、熱膨張率も七ラミック枠（又は
板）に近いＢｅＯを用いることが考えられているがＢｅ
Ｏは毒性を有する為、取扱いや製造が困難であり、さら
に入手することも困難で実用的でない。
板）に近いＢｅＯを用いることが考えられているがＢｅ
Ｏは毒性を有する為、取扱いや製造が困難であり、さら
に入手することも困難で実用的でない。
そこで発明者らは、熱膨張率、熱伝導率共に満足し、か
つ毒性や入手困難性などの問題のない半導体基板材料と
して、最終製品比５〜２０ ｗｔ％のＣ１１粉末と平均
粒度０．５〜５μのＷ粉末又はＭＯ粉末又はＷ−Ｍｏ
合金粉末とを混合成形した後、還元雰囲気中で焼成し
たことを特徴とする半導体基板材料を内容とする発明を
した。本発明は、前記発明をさらに改良したものであり
、熱膨張性、熱伝導性、合金の緻密度をさらに向上させ
たものであり、さらに密度コントロールの難点を解決さ
せたものである。
つ毒性や入手困難性などの問題のない半導体基板材料と
して、最終製品比５〜２０ ｗｔ％のＣ１１粉末と平均
粒度０．５〜５μのＷ粉末又はＭＯ粉末又はＷ−Ｍｏ
合金粉末とを混合成形した後、還元雰囲気中で焼成し
たことを特徴とする半導体基板材料を内容とする発明を
した。本発明は、前記発明をさらに改良したものであり
、熱膨張性、熱伝導性、合金の緻密度をさらに向上させ
たものであり、さらに密度コントロールの難点を解決さ
せたものである。
本発明はＷ粉末又はＭｏ 粉末又はＷ−Ｍｏ 粉末を加
圧成形し、これを非酸化雰囲気中で焼結した所定の空孔
を有する焼結多孔体にＣｕをＣｕの融点以上で含浸させ
た半導体基板材料であり、具体的には、平均粒度１−４
０μのＷ粉末又はＭｏ 粉末又はＷ−Ｍｏ 合金粉末を
加圧成形した後、１８００℃〜１６００℃の非酸化雰囲
気にて焼結した焼結多孔体に重量比５〜２５％のＣｕ
を含浸したことを特徴とする半導体基板材料である。
圧成形し、これを非酸化雰囲気中で焼結した所定の空孔
を有する焼結多孔体にＣｕをＣｕの融点以上で含浸させ
た半導体基板材料であり、具体的には、平均粒度１−４
０μのＷ粉末又はＭｏ 粉末又はＷ−Ｍｏ 合金粉末を
加圧成形した後、１８００℃〜１６００℃の非酸化雰囲
気にて焼結した焼結多孔体に重量比５〜２５％のＣｕ
を含浸したことを特徴とする半導体基板材料である。
本発明は従来の基板材料の場合と異なり、ＷｒＭｏ 。
又はＷ−ＭＯ合金粉末のみの成形体を焼結した基板材料
である為、１２００℃を越える焼成温度における液相Ｃ
ｕ の存在及び焼成中のＣｕ 蒸発シζよるＣｕの消
失等の焼成時における緻密化と密度コントロール難の悪
影響を受けていない基板材料を提供することができる。
である為、１２００℃を越える焼成温度における液相Ｃ
ｕ の存在及び焼成中のＣｕ 蒸発シζよるＣｕの消
失等の焼成時における緻密化と密度コントロール難の悪
影響を受けていない基板材料を提供することができる。
又、Ｗ粉末、Ｍｏ粉末、’Ｗ−Ｍｏ合金粉末による固相
焼結により密度調整が可能な為、従来法に比し、広範な
平均粒度の原料の使用が可能となった。
焼結により密度調整が可能な為、従来法に比し、広範な
平均粒度の原料の使用が可能となった。
ここに原料粉末の平均粒度は１〜４０μであることを要
する。
する。
即ち、１μを下廻るＷｒＭｏ又はＷｒ Ｍｏ合金の微粉
を使用すると焼結時局部的に独立空孔（クローズドポア
ー）を生じやす（Ｃｕ 含浸工程にてＣｕ が含浸せ
ず、熱伝導度を低下させるからであり、又４θμ以上の
粗粒を使用すると焼成後合金内のＷ粒子等が焼成時の粒
成長によりさらに粗大化し熱伝導度の合金内におけるバ
ラツキが大きくなり好ましくないからである。
を使用すると焼結時局部的に独立空孔（クローズドポア
ー）を生じやす（Ｃｕ 含浸工程にてＣｕ が含浸せ
ず、熱伝導度を低下させるからであり、又４θμ以上の
粗粒を使用すると焼成後合金内のＷ粒子等が焼成時の粒
成長によりさらに粗大化し熱伝導度の合金内におけるバ
ラツキが大きくなり好ましくないからである。
次に焼結温度については、１３００℃〜１６００℃にす
る必要がある。
る必要がある。
本発明のねらいが、ＷｒＭｏ又はＷｔＭｏ合金粉末を焼
結して粉末同志の強固な骨格を形成せしめ、この骨格に
て熱膨張を規髄することにあり、焼結温度としては充分
な骨格強度を持たせるために１３００℃以上の高温が望
ましく、又１６００℃以上の高温で焼結すると焼結が進
行し過ぎ、一部に独立空孔（クローズドポアー〕が生じ
熱伝導度が低下するため好ましくない。
結して粉末同志の強固な骨格を形成せしめ、この骨格に
て熱膨張を規髄することにあり、焼結温度としては充分
な骨格強度を持たせるために１３００℃以上の高温が望
ましく、又１６００℃以上の高温で焼結すると焼結が進
行し過ぎ、一部に独立空孔（クローズドポアー〕が生じ
熱伝導度が低下するため好ましくない。
Ｃｕ 含有量については５〜２５ ｗｔ％が好ましい。
５％を下向ると熱膨張、熱伝導共に顕著な効果がなく、
２５％を越えると熱膨張率が大きくなり、好ましくない
からである。
２５％を越えると熱膨張率が大きくなり、好ましくない
からである。
５−
以下実施例について説明する。
実施例１
０平均粒径５．２μのＷ粉末にバインダーを入れ、１ｔ
／ＩＺ７１１”の型抑圧力で型押体を作成し、７００℃
でバインダー抜きを待った後、１３００〜１６００ ℃
でＨｌＩ ガス雰囲気にて焼結して重量比３〜３０％
のＣｕ を含浸しうる焼結多孔体を得た。この焼結多
孔体にＨ２ガス雰囲気下にて１２００℃でＣｕを含浸し
てＣｕ−Ｗ合金を作製した。
／ＩＺ７１１”の型抑圧力で型押体を作成し、７００℃
でバインダー抜きを待った後、１３００〜１６００ ℃
でＨｌＩ ガス雰囲気にて焼結して重量比３〜３０％
のＣｕ を含浸しうる焼結多孔体を得た。この焼結多
孔体にＨ２ガス雰囲気下にて１２００℃でＣｕを含浸し
てＣｕ−Ｗ合金を作製した。
また比較のため平均粒径５，２μのＷ粉末にバインダー
を入れた同一の粉末を２〜６ ｔ／ｃＷＬ”の高い型押
圧力で型押体を作成し、７ｏＯ℃でバインダー抜きを行
った後、１０００ｃｍ１２８０℃の温度で焼結して８〜
８０ ｗｔ％のＣｕを含浸しうる多孔型押体を作成し、
７００℃でバインダー抜きを行った後、上記焼結体と同
一条件でＣｕ を溶浸して比較用Ｃｕ −Ｗ合金を作
製した。
を入れた同一の粉末を２〜６ ｔ／ｃＷＬ”の高い型押
圧力で型押体を作成し、７ｏＯ℃でバインダー抜きを行
った後、１０００ｃｍ１２８０℃の温度で焼結して８〜
８０ ｗｔ％のＣｕを含浸しうる多孔型押体を作成し、
７００℃でバインダー抜きを行った後、上記焼結体と同
一条件でＣｕ を溶浸して比較用Ｃｕ −Ｗ合金を作
製した。
又、平均粒径０．７μのＷ粉末を用いた型押体を、１３
５０℃で焼結して２０ ｗｔ％のＣｕを含浸しうる焼結
多孔体（４）ならびに平均粒径２ｏ、５μのＷ粉末を６
− 用いた型押体を１６５０℃で焼結して１０ ｗｔ％ の
Ｃｕ を含浸しうる焼結多孔体（Ｂ）について、上記
と同一条件でＣｕ を含浸した合金を作製した。
５０℃で焼結して２０ ｗｔ％のＣｕを含浸しうる焼結
多孔体（４）ならびに平均粒径２ｏ、５μのＷ粉末を６
− 用いた型押体を１６５０℃で焼結して１０ ｗｔ％ の
Ｃｕ を含浸しうる焼結多孔体（Ｂ）について、上記
と同一条件でＣｕ を含浸した合金を作製した。
これらのＣｕ−Ｗ合金について熱膨張率（α）及び熱伝
導率（ｋ）の測定結果を第１図に示す。
導率（ｋ）の測定結果を第１図に示す。
０第１図から明らかな如く、従来周知の方法で作製した
比較材に比べ、本発明材は熱伝導性は同等レベル以上の
特性を維持しながら熱膨張率は著しく低い特性を有する
。
比較材に比べ、本発明材は熱伝導性は同等レベル以上の
特性を維持しながら熱膨張率は著しく低い特性を有する
。
実施例２
０平均粒径１３．５μのＭＯ粉末を］−ｔ／ｃｍ２
の型押圧力で型押体を作成し、１３８０℃Ｘ１．５ＨＨ
ｓガス雰囲気中で焼結して２０ ｗｔ％のＣｕを含浸し
うる焼結多孔体を得た。試料ＡＡまた同一のＭｏ 粉末
を用にて１１５０℃でＣｕを含浸してＣｕ−Ｍｏ合金を
作製した。
の型押圧力で型押体を作成し、１３８０℃Ｘ１．５ＨＨ
ｓガス雰囲気中で焼結して２０ ｗｔ％のＣｕを含浸し
うる焼結多孔体を得た。試料ＡＡまた同一のＭｏ 粉末
を用にて１１５０℃でＣｕを含浸してＣｕ−Ｍｏ合金を
作製した。
０又平均粒径６．５μの６０ ｗｔ％Ｗ−４，０ｗｔ％
ＭＯ合金粉末をｌ ｔ／ｚ”の型押圧力で型押体を作成
し１４・２〇７− ℃Ｘ２０ＨでＨ２ガス雰囲気中で焼結して１０ｗｔ％の
Ｃｕを含浸しうる焼結多孔体試料、ｔＣを得た。
ＭＯ合金粉末をｌ ｔ／ｚ”の型押圧力で型押体を作成
し１４・２〇７− ℃Ｘ２０ＨでＨ２ガス雰囲気中で焼結して１０ｗｔ％の
Ｃｕを含浸しうる焼結多孔体試料、ｔＣを得た。
また同一のＷ’Ｍｏ合金粉末を用い５．８ ｔ ７ｃｍ
２の圧力で１． Ｏｗｔ％Ｃｕになる多孔型押体試料Ａ
Ｄを作製して、これら多孔体にＨ２ガス雰囲気中にて１
２００℃でＣｕを含浸し、Ｃｕ−Ｗ’Ｍｏ 合金を作
製した。
２の圧力で１． Ｏｗｔ％Ｃｕになる多孔型押体試料Ａ
Ｄを作製して、これら多孔体にＨ２ガス雰囲気中にて１
２００℃でＣｕを含浸し、Ｃｕ−Ｗ’Ｍｏ 合金を作
製した。
０かくして得られた合金について熱膨張率（α）および
熱伝導率（ｋ）を測定した結果を第１表に示す。
熱伝導率（ｋ）を測定した結果を第１表に示す。
第１表
第１図は実施例１における実施例及び比較例の熱特性図
であり、（１）は本発明材、（２）は比較材の特性を示
す。
であり、（１）は本発明材、（２）は比較材の特性を示
す。
Claims (1)
- （１）平均粒度し弓０μのＷ粉末又はＭｏ 粉末又はＷ
−Ｍｏ 合金粉末を加圧成形した後、１３００ ’Ｏ−
１６００℃の非酸化雰囲気にて焼結した焼結多孔体に重
量比５〜２５％のＣｕ を含浸したことを特徴とする
半導体基板材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015121A JPS59141247A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 半導体基板材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015121A JPS59141247A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 半導体基板材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141247A true JPS59141247A (ja) | 1984-08-13 |
Family
ID=11879987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58015121A Pending JPS59141247A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 半導体基板材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59141247A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784341A4 (en) * | 1995-06-23 | 1997-05-14 | Toho Kinzoku Kk | METHOD OF PRODUCING A MATERIAL FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, MATERIAL FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND PACKING FOR A SEMICONDUCTOR |
| JP2003007889A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| US7955448B2 (en) | 2005-04-15 | 2011-06-07 | Jfe Precision Corporation | Alloy for heat dissipation of semiconductor device and semiconductor module, and method of manufacturing alloy |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971251A (en) * | 1954-07-01 | 1961-02-14 | Philips Corp | Semi-conductive device |
| JPS49110505A (ja) * | 1973-02-23 | 1974-10-21 |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP58015121A patent/JPS59141247A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971251A (en) * | 1954-07-01 | 1961-02-14 | Philips Corp | Semi-conductive device |
| JPS49110505A (ja) * | 1973-02-23 | 1974-10-21 |
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| EP0784341A4 (en) * | 1995-06-23 | 1997-05-14 | Toho Kinzoku Kk | METHOD OF PRODUCING A MATERIAL FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, MATERIAL FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND PACKING FOR A SEMICONDUCTOR |
| EP0784341A1 (en) * | 1995-06-23 | 1997-07-16 | Toho Kinzoku Co., Ltd. | Method of manufacture of material for semiconductor substrate, material for semiconductor substrate, and package for semiconductor |
| US5905938A (en) * | 1995-06-23 | 1999-05-18 | Toho Kinzoku Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor substrate material |
| JP2003007889A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| JP4562319B2 (ja) * | 2001-06-26 | 2010-10-13 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
| US7955448B2 (en) | 2005-04-15 | 2011-06-07 | Jfe Precision Corporation | Alloy for heat dissipation of semiconductor device and semiconductor module, and method of manufacturing alloy |
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