JPS59141248A - 半導体基板材料 - Google Patents
半導体基板材料Info
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- JPS59141248A JPS59141248A JP58015122A JP1512283A JPS59141248A JP S59141248 A JPS59141248 A JP S59141248A JP 58015122 A JP58015122 A JP 58015122A JP 1512283 A JP1512283 A JP 1512283A JP S59141248 A JPS59141248 A JP S59141248A
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- JP
- Japan
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- powder
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- group element
- sintering
- alloy
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- 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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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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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−Ａｓ、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。
増大、Ｇａ−Ａｓ、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ど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Ａ
ノ２０８を主成分とする磁器を使用する場合には、電極
取出し用の七ラミック枠（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）と異種の利料を基板
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Ａ
ノ２０８を主成分とする磁器を使用する場合には、電極
取出し用の七ラミック枠（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）と異種の利料を基板
材料として用いる場合、以下の如き問題が生ずる。
即ち、Ｗ ’ｆ Ｍｏ等を基板材料として用いた場合、
電極取出し用のセラミック枠（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
は七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。
電極取出し用のセラミック枠（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
は七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。
コノ為、熱膨張率が七ラミックと近いＦｅ −Ｎｉ合金
又はＦｅ −Ｎｉ−Ｃｏ合金の薄板を基板と七ラミック
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。
又はＦｅ −Ｎｉ−Ｃｏ合金の薄板を基板と七ラミック
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、熱膨張率もセラミック枠（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
疹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Ｗ、 Ｍｏ又はＷ−Ｍｏ粉末にＣｕを添加した材料即
ち最終製品比５〜２０ｗｔ％のＣｕ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（以下第１発
明という）をし、さらに前記発明を改善した改良発明と
して平均粒度１〜４１０μ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”Ｃ−１６
００’Ｃノ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
基板材料なる発明（以下第２発明という）をした。（本
願と同日付で出願） 第２発明は第１発明の基板材料の場合と異なりＷ、 Ｍ
ｏ、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“Ｃを越える焼成温度における
液相ＣＯの存在及び焼成中のＣｕ蒸発による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利料を提供することができるもの
であり、又Ｗ粉末、Ｍ。
疹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Ｗ、 Ｍｏ又はＷ−Ｍｏ粉末にＣｕを添加した材料即
ち最終製品比５〜２０ｗｔ％のＣｕ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（以下第１発
明という）をし、さらに前記発明を改善した改良発明と
して平均粒度１〜４１０μ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”Ｃ−１６
００’Ｃノ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
基板材料なる発明（以下第２発明という）をした。（本
願と同日付で出願） 第２発明は第１発明の基板材料の場合と異なりＷ、 Ｍ
ｏ、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“Ｃを越える焼成温度における
液相ＣＯの存在及び焼成中のＣｕ蒸発による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利料を提供することができるもの
であり、又Ｗ粉末、Ｍ。
粉末、Ｗ−Ｍｏ合金粉末による同相焼結により密度調整
が可能な為、第１発明の場合に比し、広範な平均粒度の
原料の使用が可能となっている。
が可能な為、第１発明の場合に比し、広範な平均粒度の
原料の使用が可能となっている。
本発明は、第２発明をさらに改善し、熱膨張率、熱伝導
率を低下させることなく焼結温度を引下げた均一性に優
れた合金であり、その要旨は、平均粒度１−４０μのＷ
粉末又はＭｏ粉末又はＷ−Ｍｏ合金粉末に鉄族元素を０
．０２〜２ｗｔ％添加した粉末を加圧成形した後、１３
００°Ｃ−１６（１０°Ｃ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にある。
率を低下させることなく焼結温度を引下げた均一性に優
れた合金であり、その要旨は、平均粒度１−４０μのＷ
粉末又はＭｏ粉末又はＷ−Ｍｏ合金粉末に鉄族元素を０
．０２〜２ｗｔ％添加した粉末を加圧成形した後、１３
００°Ｃ−１６（１０°Ｃ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にある。
本発明において鉄族元素を添加する理由は以下の通りで
ある。即ちＷ、Ｍｏ、Ｗ−Ｍｏ粉末は融点が高く、単独
でその圧粉体を焼結する場合、所定の密度・空孔率を得
るには高温で焼結しなければならない。
ある。即ちＷ、Ｍｏ、Ｗ−Ｍｏ粉末は融点が高く、単独
でその圧粉体を焼結する場合、所定の密度・空孔率を得
るには高温で焼結しなければならない。
しかし、鉄族元素（Ｆｅ、 Ｎｉ 、 Ｃｏ ）はタン
グステンと比較的低温で固溶体をつくる為、Ｗ粉末、Ｍ
ｏ粉末、Ｗ−Ｍｏ粉末に微量の鉄族元素を添加して焼結
することにより、無添加の場合に比べ、大幅に低い温度
で同一空孔率を持つ焼結多孔体をつくることができ、こ
れにより均一な合金を得ることが出きるからである。
グステンと比較的低温で固溶体をつくる為、Ｗ粉末、Ｍ
ｏ粉末、Ｗ−Ｍｏ粉末に微量の鉄族元素を添加して焼結
することにより、無添加の場合に比べ、大幅に低い温度
で同一空孔率を持つ焼結多孔体をつくることができ、こ
れにより均一な合金を得ることが出きるからである。
鉄族元素の量を０．０２〜２ｗｔ％とした理由は０．０
２ｗｔ％以下では添加効果がなく、一方２ｗｔ％を越え
るとＣｕの含浸時Ｃｕ中への鉄族元素の固溶により熱伝
導度が低下するからである。Ｗ、Ｍｏ、Ｗ−Ｍ。
２ｗｔ％以下では添加効果がなく、一方２ｗｔ％を越え
るとＣｕの含浸時Ｃｕ中への鉄族元素の固溶により熱伝
導度が低下するからである。Ｗ、Ｍｏ、Ｗ−Ｍ。
粉末の平均粒度を１−４０μとしたのは、１μより小さ
い微粉の場合、焼結時局部的に独立空孔（クローズドボ
アー）を生じやす（、Ｃｕ含浸工程においてＣｕが含浸
せず熱伝導度が低下し、４０μを越えると焼成後合金内
のＷ等の粒子が焼成時の粒成５− 長によりさらに粗大化し、熱伝導度の合金内におけるバ
ラツキが大きくなるからである。
い微粉の場合、焼結時局部的に独立空孔（クローズドボ
アー）を生じやす（、Ｃｕ含浸工程においてＣｕが含浸
せず熱伝導度が低下し、４０μを越えると焼成後合金内
のＷ等の粒子が焼成時の粒成５− 長によりさらに粗大化し、熱伝導度の合金内におけるバ
ラツキが大きくなるからである。
次に焼結温度について１３０ 「０〜１６００°Ｃとし
たのは本発明のねらいがＷ、 Ｍｏ又はＷ、 ＭＯ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制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１８０ （１°Ｃ以上
の高温が望ましく、又１６００“Ｃ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からで
ある。Ｃｕ含有量については５〜２５ｗｔ％が好ましい
。５％を下回ると熱膨張、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。
たのは本発明のねらいがＷ、 Ｍｏ又はＷ、 ＭＯ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制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１８０ （１°Ｃ以上
の高温が望ましく、又１６００“Ｃ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からで
ある。Ｃｕ含有量については５〜２５ｗｔ％が好ましい
。５％を下回ると熱膨張、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。
以下実施例について説明する。
１１１３ 径
第１表に示すような平均粒度を有するＷ粉末０．８〜２
３μの平均粒径を有するＮｉ、 Ｆｅ、 Ｃｏ粉末を第
１表に示す組成に配合した粉末に重量比１．４・％のカ
ンファーを加えた粉末をそれぞれＩｔ／ｃｍ”の６− 圧力でプレス成形した型押体７００”Ｃでバインダー抜
きを行った後Ｈ２ガス雰囲気中で焼結した多孔焼結体に
Ｈ２ガス雰囲気下にて１］５０°ＣでＣｕを含浸して重
量比３〜８０％Ｃｕになる合金を作製した。
３μの平均粒径を有するＮｉ、 Ｆｅ、 Ｃｏ粉末を第
１表に示す組成に配合した粉末に重量比１．４・％のカ
ンファーを加えた粉末をそれぞれＩｔ／ｃｍ”の６− 圧力でプレス成形した型押体７００”Ｃでバインダー抜
きを行った後Ｈ２ガス雰囲気中で焼結した多孔焼結体に
Ｈ２ガス雰囲気下にて１］５０°ＣでＣｕを含浸して重
量比３〜８０％Ｃｕになる合金を作製した。
これらの合金を得た焼結条件ならびにその合金特性を第
２表に示す。
２表に示す。
第１表
〔実施例２〕
平均粒径１３．５μのＭｏ粉末および平均粒径６．５μ
の６０ ｗｔ／、 Ｗ −４０ｗｔ、／： Ｍｏ合金粉
末に、第３表に示すようなＦｅ族元素（平均粒径０．８
〜２．３μ）を添加した粉末にＭｏ粉末１．．８ｗｔ〆
のカンファー、Ｗ−Ｍ。
の６０ ｗｔ／、 Ｗ −４０ｗｔ、／： Ｍｏ合金粉
末に、第３表に示すようなＦｅ族元素（平均粒径０．８
〜２．３μ）を添加した粉末にＭｏ粉末１．．８ｗｔ〆
のカンファー、Ｗ−Ｍ。
合金粉末には１．４ｗｔ、７のカンファーを加えて、１
ｔ ７ｃｍ２の圧力で型押したものを７００°Ｃでバ
インダー抜きを行った後、第３表記載の焼結条件でＨ２
雰囲気中で焼結したのちにＨ２ガス雰囲気下にて１１５
０’“ＣでＣｕを溶浸してそれぞれの合金を得た。
ｔ ７ｃｍ２の圧力で型押したものを７００°Ｃでバ
インダー抜きを行った後、第３表記載の焼結条件でＨ２
雰囲気中で焼結したのちにＨ２ガス雰囲気下にて１１５
０’“ＣでＣｕを溶浸してそれぞれの合金を得た。
これらの合金について測定した結果を第８表に示す。
９−
以上の如く、本発明により得られた半導体基板材料は熱
伝導度、熱膨張係数共にすぐれた材料であり、毒性や入
手の困難性という問題もない大容量半導体に対応しうる
半導体基板材料である。
伝導度、熱膨張係数共にすぐれた材料であり、毒性や入
手の困難性という問題もない大容量半導体に対応しうる
半導体基板材料である。
１１−
２２０−
Claims (1)
- （１）平均粒度１〜４０μのＷ粉末又はＭｏ粉末又はＷ
−Ｍｏ合金粉末に鉄族元素を０．０２〜２ｗｔ％添加し
た粉末を加圧成形した後、非酸化性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 |
|---|---|---|---|
| JP58015122A JPS59141248A (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 |
|---|---|---|---|
| JP58015122A JPS59141248A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 半導体基板材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141248A true JPS59141248A (ja) | 1984-08-13 |
Family
ID=11880011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58015122A Pending JPS59141248A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 半導体基板材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59141248A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029155A (ja) * | 1988-03-10 | 1990-01-12 | Texas Instr Inc <Ti> | 複合金属材料 |
| 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 |
| WO2003021671A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor radiating substrate and production method therefor and package |
| CN111020329A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-17 | 武汉理工大学 | 一种基于W-Fe-C体系腐蚀法制备多孔钨材料的方法 |
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 JP58015122A patent/JPS59141248A/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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| US5905938A (en) * | 1995-06-23 | 1999-05-18 | Toho Kinzoku Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor substrate material |
| WO2003021671A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor radiating substrate and production method therefor and package |
| US6979901B2 (en) | 2001-08-31 | 2005-12-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor heat-dissipating substrate, and manufacturing method and package therefor |
| CN100353536C (zh) * | 2001-08-31 | 2007-12-05 | 住友电气工业株式会社 | 半导体散热衬底及其生产方法和组件 |
| CN111020329A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-04-17 | 武汉理工大学 | 一种基于W-Fe-C体系腐蚀法制备多孔钨材料的方法 |
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