JPS5990933A - 半導体支持電極 - Google Patents
半導体支持電極Info
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- 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
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体支持電極に係シ、特にＣＵまたはＣｕ
合金マトリックス−〇繊維複合拐から成る支持電極に関
する。 〔従来技術〕 一般に平型の半導体装置は、少なくとも１個のＰｎ接合
を有する半導体とそれを支持する支持電極からなってい
る。これら半導体装置は、ヒートサイクル特性、高耐加
圧力、熱抵抗小の特性を満足する必要がある。 そこで、半導体支持電極板に要求される性質としては高
熱伝導性、高導電性、あるいは半導体と同等もしくはほ
ぼ等しい熱膨張特性および電極表面平担度良等が挙げら
れる。 従来の半導体支持電極にはＷあるいはＭｏが用いられて
きた。しかし、これらＷ、ＭＯの熱膨張係数は４．５〜
５．５ Ｘ ｌ Ｏ−’／ｌ：’ と、一般に用いら
れている半導体ＳｉＯ熱膨張係数３．５ Ｘ ｌ Ｏ−
’／Ｃに比べると大きくなってお’） 、Ｗ 、 Ｍ
ｏ ｆ支持電極とした場合、半導体８ｉとの熱膨張差に
よシ、ヒートーリーイクルおよびマウント後の冷却時に
おいて熱応力が生じＳｉに割れや亀裂が発生しやすい状
態となる。したがってＷ、ＭＯは必ずしも最適な支持電
極ではない。 最近、Ｗ、Ｍｏの代替祠としてＣｕ−Ｃ＠維複合材から
なる半導体支持電極が見出された。このＣｕ−Ｃ繊維複
合伺はｃｆｉ＃、維ｈ）二およびＣ繊維配列を変えるこ
とによシ、熱膨張係数および熱伝導率全調整することが
できる。したがって、Ｃｕ−Ｃ繊維複合材は、従来よ力
支持電極として用いられてきたＷ、Ｍｏよシも高熱伝導
・、で且っ低熱膨張係数にすることができる。 半導体が円板の場合、これに適用される支持電極も円板
状であることが望ましい、そこでＣｕ−（Ｊｆｆ１ｍａ
合材を種々検討した結果、Ｃｕマトリックス中にＣ繊維
をうず巻状に配列させることによって低熱膨張、高熱伝
導の円板状であるうず巻状Ｃｕ −Ｃ＊、維複合材支持
電極が見出された。 うず巻状Ｃｕ −Ｃ４り、維複合材支持電極は、Ｃｕめ
っきしたＣ繊維の数千本束金芯欅であるＣｕに機械的に
巻取り、その巻取？；ｎ金ホットプレスすることにより
得られる。 しかしながら、ホットプレスされたうず巻状Ｃｕ −Ｃ
ＩＩＩＩ維複合材にプレス時に生じた残留応力を除去１
“る安定化熱処理を施すと電極中心部に介在するＣ ｕ
ｆｉｌとＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面に突起や段差が
生じ゛電極表面が不均一になることがわかった。この突
起及び段差等により半導体装置としての半導体と電極と
の接着層が不均一となシ熱抵抗特性にバラツキが生じる
。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、高熱伝へ低熱膨ｌ；１屯係数を有し、
かつ電極表面が均一なＣｕ−Ｃ繊維複合材よりなる半導
体支持電極を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、Ｃｕマトリックス中にＣ繊維をうず巻状に配
列さぜたうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材の支持電極にお
いて中心部のＣｕ枠とＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面にＣ
ｕと固溶し易くかつ熱伝導性に優れた元素を介在させる
ようにしたものである。 うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材は、従来、巻取機のＳｖ
Ｓ搾にＣｕめっきし／ζＣ繊維を巻取り、その後巻取品
にＳｖＳ枠と同径のＣｔ１棒を挿入しホットプレスして
製造される。 第１図はうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持電極を用い
た半導体装１ｊｌ示しだものである。ここに適用されで
いるうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持電極を第２図に
示す。これは、電極中心部に直径５ｗｎのＣｕが介在し
、その周囲をＣｕマトリックス中にＣ繊維全うす巻状に
配列した構造になっている。ここで、うず巻状Ｃｕ −
Ｃ繊維複合材支持市極σ）Ｃ繊維１−は半導体であるＳ
ｔと同等の熱膨張係数ケ廟する必要があることから５４
ｖｏｌチＣ繊維餡とする。′！ｌ：ｆＣ電極中心部に
介在するＣ ｕ俸のｉＩ！ｉ、径Ｖ」１、第１図に示し
だように′電極中心部にピンホールが必要となる半導体
装置の構造上の問題、Ｃｕ −Ｃ繊維全巻取る芯俸の太
さの制限、あるいは半導体ＣあるＳｉがＣｕＫ１１ｎ旬
できる許芥面積等金考１封すると（６４条５」目星１長
：のＣｕ枠が望゛ましい。 ところがホットプレスして製造された前８
合金マトリックス−〇繊維複合拐から成る支持電極に関
する。 〔従来技術〕 一般に平型の半導体装置は、少なくとも１個のＰｎ接合
を有する半導体とそれを支持する支持電極からなってい
る。これら半導体装置は、ヒートサイクル特性、高耐加
圧力、熱抵抗小の特性を満足する必要がある。 そこで、半導体支持電極板に要求される性質としては高
熱伝導性、高導電性、あるいは半導体と同等もしくはほ
ぼ等しい熱膨張特性および電極表面平担度良等が挙げら
れる。 従来の半導体支持電極にはＷあるいはＭｏが用いられて
きた。しかし、これらＷ、ＭＯの熱膨張係数は４．５〜
５．５ Ｘ ｌ Ｏ−’／ｌ：’ と、一般に用いら
れている半導体ＳｉＯ熱膨張係数３．５ Ｘ ｌ Ｏ−
’／Ｃに比べると大きくなってお’） 、Ｗ 、 Ｍ
ｏ ｆ支持電極とした場合、半導体８ｉとの熱膨張差に
よシ、ヒートーリーイクルおよびマウント後の冷却時に
おいて熱応力が生じＳｉに割れや亀裂が発生しやすい状
態となる。したがってＷ、ＭＯは必ずしも最適な支持電
極ではない。 最近、Ｗ、Ｍｏの代替祠としてＣｕ−Ｃ＠維複合材から
なる半導体支持電極が見出された。このＣｕ−Ｃ繊維複
合伺はｃｆｉ＃、維ｈ）二およびＣ繊維配列を変えるこ
とによシ、熱膨張係数および熱伝導率全調整することが
できる。したがって、Ｃｕ−Ｃ繊維複合材は、従来よ力
支持電極として用いられてきたＷ、Ｍｏよシも高熱伝導
・、で且っ低熱膨張係数にすることができる。 半導体が円板の場合、これに適用される支持電極も円板
状であることが望ましい、そこでＣｕ−（Ｊｆｆ１ｍａ
合材を種々検討した結果、Ｃｕマトリックス中にＣ繊維
をうず巻状に配列させることによって低熱膨張、高熱伝
導の円板状であるうず巻状Ｃｕ −Ｃ＊、維複合材支持
電極が見出された。 うず巻状Ｃｕ −Ｃ４り、維複合材支持電極は、Ｃｕめ
っきしたＣ繊維の数千本束金芯欅であるＣｕに機械的に
巻取り、その巻取？；ｎ金ホットプレスすることにより
得られる。 しかしながら、ホットプレスされたうず巻状Ｃｕ −Ｃ
ＩＩＩＩ維複合材にプレス時に生じた残留応力を除去１
“る安定化熱処理を施すと電極中心部に介在するＣ ｕ
ｆｉｌとＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面に突起や段差が
生じ゛電極表面が不均一になることがわかった。この突
起及び段差等により半導体装置としての半導体と電極と
の接着層が不均一となシ熱抵抗特性にバラツキが生じる
。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、高熱伝へ低熱膨ｌ；１屯係数を有し、
かつ電極表面が均一なＣｕ−Ｃ繊維複合材よりなる半導
体支持電極を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、Ｃｕマトリックス中にＣ繊維をうず巻状に配
列さぜたうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材の支持電極にお
いて中心部のＣｕ枠とＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面にＣ
ｕと固溶し易くかつ熱伝導性に優れた元素を介在させる
ようにしたものである。 うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材は、従来、巻取機のＳｖ
Ｓ搾にＣｕめっきし／ζＣ繊維を巻取り、その後巻取品
にＳｖＳ枠と同径のＣｔ１棒を挿入しホットプレスして
製造される。 第１図はうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持電極を用い
た半導体装１ｊｌ示しだものである。ここに適用されで
いるうず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持電極を第２図に
示す。これは、電極中心部に直径５ｗｎのＣｕが介在し
、その周囲をＣｕマトリックス中にＣ繊維全うす巻状に
配列した構造になっている。ここで、うず巻状Ｃｕ −
Ｃ繊維複合材支持市極σ）Ｃ繊維１−は半導体であるＳ
ｔと同等の熱膨張係数ケ廟する必要があることから５４
ｖｏｌチＣ繊維餡とする。′！ｌ：ｆＣ電極中心部に
介在するＣ ｕ俸のｉＩ！ｉ、径Ｖ」１、第１図に示し
だように′電極中心部にピンホールが必要となる半導体
装置の構造上の問題、Ｃｕ −Ｃ繊維全巻取る芯俸の太
さの制限、あるいは半導体ＣあるＳｉがＣｕＫ１１ｎ旬
できる許芥面積等金考１封すると（６４条５」目星１長
：のＣｕ枠が望゛ましい。 ところがホットプレスして製造された前８
【２構造の支
持電極にホットプレス後の残留歪を除去する安定化熱処
１−ｉ１を行なったところ第２図に示されてるようにｍ
Ｃ＆中心にあるＣｕとそれを囲んでいるＣ［ｌ−Ｃ繊維
複合材との界面近傍に突起が生じることがわかった。こ
れは、ＣｕＯ熱膨張係数１６．５ Ｘ ｌ Ｏ−’／ｌ
：’に対してＣｕ −Ｃ繊維複合材の径’ｊ５向熱膨’
Ｍ係叔ｔｄ Ｓ ｉ ト同等（７Ｊ ：３．５ Ｘ １
０−’／ Ｕと低く、シたがってこのＣｕとＣｕ −Ｃ
繊維複合材の熱膨張差によって界面に熱応力が生じＣｕ
−Ｃ繊維複合材がＣｕに押上げられるものと推定される
。また仁の現象がら′嵯（甑中心部のＣ１１とＣｕ−Ｃ
繊維複合材のＣｕマトリックスの拡散接合が不十分で完
全に接着されていないが、あるいは接着が弱いことｆ：
意味している。これは′ｔ４ｆ、極を製造する際のホッ
トプレス方向が起因１〜でいるものと推察される。うず
巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持市；極のプレス方向は電
極の板片方向であるため、径方向については拡散接合が
不充分であることが判る、これにより中心部のＣｕとＣ
１１−Ｃ繊維複合材のＣｕマトリックスが十分に接％ｔ
されていないことが考えられる。したがってこれら界面
に生ずる突起は半導体装置としての熱抵抗のバラツキの
装置となシ、上ｇ１シ構造の支持電極は完全に４１４足
できるものでない。そこで突起をｌｒＦ消する手段とし
て電極中心部のＣｕとＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面を強
固に接着することが必要となってきた。 即ちＣｕ ／ Ｃｕ界面及びＣｕ ／ Ｃ繊維界面の接
着性ケ強くさせることが考えられる。 したがって、ホットプレス幅度以下でＣｕと固溶し且つ
Ｃと反応する元素を中心部とＣｕ棒と外周部のうず巻状
Ｃｕ −Ｃ繊維複合利界面に介在させることであると考
えられる。中心１１１ｃｕと外周Ｒ１１のＣｕ−Ｃ繊維
複合材界面に介在させる元素の添加知は半導体装置の熱
抵抗特性を損わぬ程度でよいと思われる。したがって中
心部のＣｕ棒の周ＦＩＪｊ Ｋ軽く塗すかあるいはめつ
きで得られる極めそ薄い膜を設ければよいと考えられる
。 以上、中心部のＣｕと外周部のＣｕ−Ｃ繊維複合材界面
にこれら元く（例えばＺｒ、Ｔｉ、Ｃｒ。 Ａｇ等）を添加しホットプレスして得られた電極をさら
に、プレス後の残留歪の除去する安定化熱処理を行った
ところ、従来中心部Ｃｕ棒と外周部Ｃｕ −Ｃ繊＃複合
材界面に生じていた突起が消失していることがわかった
。これより電極表面が均一な半導体支持電極が得られる
見通しを得た。 実施例 以下、本発明の一寮施例百：説明°する。約７μｎ】の
Ｃ繊維に約１μｍのＣｕめつき細し７て３０００本束に
した後、５φの８ｖＳ欅にこの＃ｌ！維束を巻取る。巻
取品をＳＶＳ＋＊から取りはずす。一方、電極中心に介
在させるＣｕ棒（５φ×４〜５１）に電気めっき法によ
り５μｎｌ厚さのＡｇめつきを施す。ここで、従来はＣ
ｕ棒の表面にＡｇ粉末を人為的に塗していたため、均一
に塗布するのが困難であった。そこで、Ｃｕ棒表面に均
一なＡ ｇ ＃ ％・設けるため、Ａ−ｇめっきするこ
とにした。次にＣｕめつきＣ繊維の巻取品の中心部にＡ
ｇめつきＣｕ俸を挿入し、黒鉛Ｍハ１Ｊにセットして、
ホットプレスする。プレス東件はフォーミングガス（Ｎ
、 ＋８％Ｈ２）中寄囲気で１ＯＵＯｔ？Ｘ３０ｍｍ。 圧力２５０ Ｋｇ／ｃｍ２である。プレス後、所定形状
にυ１」工し半導体支持電極とする。これを弔３図に示
した。ここで、Ｃ繊維Ｂ１は半導体８４と同程度の熱膨
張時１ト［が盛装なことから５４ ｖｏｌ ％とした。 この電極ケ４００ｒＸ３（１＋ｍの安定化処理金箔した
結果、第３図の表面粗さデータから、わかるように中心
σＩｃＬＩとＣｕ −Ｃ複合拐界面例は突起や段差が見
られず均一な電極表面が得られた。さらにｉ′Ｚの’ｆ
ｉ’ｉ、極を用いた半導体装置の熱抵抗を測定したと仁
ろ、バラツキの少ない満足のゆく結果が得られた。 しだがって、Ｃｕ棒とＣｕ −Ｃ繊維複合材界面にＡｇ
ｉ介在させることにより中心のＣｕとＣｕ−Ｃ繊維複合
相σばコロマトリックスがＡｇを介して強固に接着され
ていることがわかる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、中心部のＣｕと外周部のうず巻状Ｃ＋
＋ −Ｃ繊維複合相が強固に接着しているので、均一な
「［４ａ表面および高熱伝導、低熱膨張特性全方する半
導体支持電極が得られる。 図面（Ｚ） ｆｌｉｌ Ｑ” ’ｌｘ ＦｉＱ 門弟１
図Ｅ１うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材を支持電極と１−
７／こ半導体装置の断面図、第２図は従来の電４す（の
断面及び゛１ｂ、極表面粗さを示す図、第３図は本発明
による電極の断面及び電極表面粗さを示す図である。 ｌ・・・半導体支持電極、２・・・半導体、３・・・レ
ジン、４・・・はんだ、５・・・うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊
維複合材、５−・・Ｃｕ棒、７−Ａ ｇ ０ ＄ １ 目 茅２ 口 ＄５ 目
持電極にホットプレス後の残留歪を除去する安定化熱処
１−ｉ１を行なったところ第２図に示されてるようにｍ
Ｃ＆中心にあるＣｕとそれを囲んでいるＣ［ｌ−Ｃ繊維
複合材との界面近傍に突起が生じることがわかった。こ
れは、ＣｕＯ熱膨張係数１６．５ Ｘ ｌ Ｏ−’／ｌ
：’に対してＣｕ −Ｃ繊維複合材の径’ｊ５向熱膨’
Ｍ係叔ｔｄ Ｓ ｉ ト同等（７Ｊ ：３．５ Ｘ １
０−’／ Ｕと低く、シたがってこのＣｕとＣｕ −Ｃ
繊維複合材の熱膨張差によって界面に熱応力が生じＣｕ
−Ｃ繊維複合材がＣｕに押上げられるものと推定される
。また仁の現象がら′嵯（甑中心部のＣ１１とＣｕ−Ｃ
繊維複合材のＣｕマトリックスの拡散接合が不十分で完
全に接着されていないが、あるいは接着が弱いことｆ：
意味している。これは′ｔ４ｆ、極を製造する際のホッ
トプレス方向が起因１〜でいるものと推察される。うず
巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材支持市；極のプレス方向は電
極の板片方向であるため、径方向については拡散接合が
不充分であることが判る、これにより中心部のＣｕとＣ
１１−Ｃ繊維複合材のＣｕマトリックスが十分に接％ｔ
されていないことが考えられる。したがってこれら界面
に生ずる突起は半導体装置としての熱抵抗のバラツキの
装置となシ、上ｇ１シ構造の支持電極は完全に４１４足
できるものでない。そこで突起をｌｒＦ消する手段とし
て電極中心部のＣｕとＣｕ −Ｃ繊維複合材の界面を強
固に接着することが必要となってきた。 即ちＣｕ ／ Ｃｕ界面及びＣｕ ／ Ｃ繊維界面の接
着性ケ強くさせることが考えられる。 したがって、ホットプレス幅度以下でＣｕと固溶し且つ
Ｃと反応する元素を中心部とＣｕ棒と外周部のうず巻状
Ｃｕ −Ｃ繊維複合利界面に介在させることであると考
えられる。中心１１１ｃｕと外周Ｒ１１のＣｕ−Ｃ繊維
複合材界面に介在させる元素の添加知は半導体装置の熱
抵抗特性を損わぬ程度でよいと思われる。したがって中
心部のＣｕ棒の周ＦＩＪｊ Ｋ軽く塗すかあるいはめつ
きで得られる極めそ薄い膜を設ければよいと考えられる
。 以上、中心部のＣｕと外周部のＣｕ−Ｃ繊維複合材界面
にこれら元く（例えばＺｒ、Ｔｉ、Ｃｒ。 Ａｇ等）を添加しホットプレスして得られた電極をさら
に、プレス後の残留歪の除去する安定化熱処理を行った
ところ、従来中心部Ｃｕ棒と外周部Ｃｕ −Ｃ繊＃複合
材界面に生じていた突起が消失していることがわかった
。これより電極表面が均一な半導体支持電極が得られる
見通しを得た。 実施例 以下、本発明の一寮施例百：説明°する。約７μｎ】の
Ｃ繊維に約１μｍのＣｕめつき細し７て３０００本束に
した後、５φの８ｖＳ欅にこの＃ｌ！維束を巻取る。巻
取品をＳＶＳ＋＊から取りはずす。一方、電極中心に介
在させるＣｕ棒（５φ×４〜５１）に電気めっき法によ
り５μｎｌ厚さのＡｇめつきを施す。ここで、従来はＣ
ｕ棒の表面にＡｇ粉末を人為的に塗していたため、均一
に塗布するのが困難であった。そこで、Ｃｕ棒表面に均
一なＡ ｇ ＃ ％・設けるため、Ａ−ｇめっきするこ
とにした。次にＣｕめつきＣ繊維の巻取品の中心部にＡ
ｇめつきＣｕ俸を挿入し、黒鉛Ｍハ１Ｊにセットして、
ホットプレスする。プレス東件はフォーミングガス（Ｎ
、 ＋８％Ｈ２）中寄囲気で１ＯＵＯｔ？Ｘ３０ｍｍ。 圧力２５０ Ｋｇ／ｃｍ２である。プレス後、所定形状
にυ１」工し半導体支持電極とする。これを弔３図に示
した。ここで、Ｃ繊維Ｂ１は半導体８４と同程度の熱膨
張時１ト［が盛装なことから５４ ｖｏｌ ％とした。 この電極ケ４００ｒＸ３（１＋ｍの安定化処理金箔した
結果、第３図の表面粗さデータから、わかるように中心
σＩｃＬＩとＣｕ −Ｃ複合拐界面例は突起や段差が見
られず均一な電極表面が得られた。さらにｉ′Ｚの’ｆ
ｉ’ｉ、極を用いた半導体装置の熱抵抗を測定したと仁
ろ、バラツキの少ない満足のゆく結果が得られた。 しだがって、Ｃｕ棒とＣｕ −Ｃ繊維複合材界面にＡｇ
ｉ介在させることにより中心のＣｕとＣｕ−Ｃ繊維複合
相σばコロマトリックスがＡｇを介して強固に接着され
ていることがわかる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、中心部のＣｕと外周部のうず巻状Ｃ＋
＋ −Ｃ繊維複合相が強固に接着しているので、均一な
「［４ａ表面および高熱伝導、低熱膨張特性全方する半
導体支持電極が得られる。 図面（Ｚ） ｆｌｉｌ Ｑ” ’ｌｘ ＦｉＱ 門弟１
図Ｅ１うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊維複合材を支持電極と１−
７／こ半導体装置の断面図、第２図は従来の電４す（の
断面及び゛１ｂ、極表面粗さを示す図、第３図は本発明
による電極の断面及び電極表面粗さを示す図である。 ｌ・・・半導体支持電極、２・・・半導体、３・・・レ
ジン、４・・・はんだ、５・・・うず巻状Ｃｕ −Ｃ繊
維複合材、５−・・Ｃｕ棒、７−Ａ ｇ ０ ＄ １ 目 茅２ 口 ＄５ 目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、中心ｆｌｌｌがＣｕ柿、外周部がＣｕ又はＣｕ合金
中にＣ繊維が埋込まれたＣ ｕ −Ｃ繊維複合材の半導
体支持電極において、中心部と外周部界面にＣｕと固姑
し且つ炭化物を形成させる元素を薄膜にして介在させた
ことを特徴とした半導体支持電極。 ２、特許請求の範囲第１項において、外周部がＣ繊維を
うず巻状にＣｕ又はＣｕ合金中に配列させたうず巻状Ｃ
ｕ−Ｃ繊維複合拐としたことを特徴とした半導体支持電
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20033382A JPS5990933A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 半導体支持電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20033382A JPS5990933A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 半導体支持電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5990933A true JPS5990933A (ja) | 1984-05-25 |
Family
ID=16422548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20033382A Pending JPS5990933A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 半導体支持電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5990933A (ja) |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP20033382A patent/JPS5990933A/ja active Pending
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