JPS621535A - 複合放熱構造体およびその製造方法 - Google Patents
複合放熱構造体およびその製造方法Info
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- JPS621535A JPS621535A JP60141606A JP14160685A JPS621535A JP S621535 A JPS621535 A JP S621535A JP 60141606 A JP60141606 A JP 60141606A JP 14160685 A JP14160685 A JP 14160685A JP S621535 A JPS621535 A JP S621535A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
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- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Powder Metallurgy (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】
（ア）技術分野
本発明は集積回路装置用の半導体素子搭載用放熱構造体
に関する。
に関する。
基板材料の特性として、半導体素子および、その外囲器
と、熱膨張係数が近似しており、さらには半導体素子よ
り発生する熱を効率よく放散し、半導体素子の寿命を大
幅に延長しうる高熱伝導性基板材料に関する。
と、熱膨張係数が近似しており、さらには半導体素子よ
り発生する熱を効率よく放散し、半導体素子の寿命を大
幅に延長しうる高熱伝導性基板材料に関する。
（イ）従来技術
半導体素子搭載用の基板材料としては、（１）半導体素
子と熱膨張係数が近似していること。
子と熱膨張係数が近似していること。
（２）熱放散性が良いこと。
の２つの要求が課される。
半導体素子と熱膨張係数が近似していなければならない
理由は、熱によって、応力が発生し、半導体素子の歪む
ことがないようにするためである。
理由は、熱によって、応力が発生し、半導体素子の歪む
ことがないようにするためである。
熱放散性の方は、集積度の高い半導体素子からは、多量
の熱が出るので、これを速やかに放熱しなければならな
いからである。
の熱が出るので、これを速やかに放熱しなければならな
いからである。
（１）、（２）の要求は相矛盾することもあり、両者を
同時に満足するような基板材料は得難いものである。
同時に満足するような基板材料は得難いものである。
熱膨張係数が半導体素子と近似していることを重視した
ものとして、コバール（２９重量％Ｎｉ−１７重量％Ｃ
ｏ−Ｆｅ）、４２アロイ （４２重世％Ｎ１−Ｆｅ）な
どのＮｉ合金やアルミナ、フォルステライトなどが用い
られる。
ものとして、コバール（２９重量％Ｎｉ−１７重量％Ｃ
ｏ−Ｆｅ）、４２アロイ （４２重世％Ｎ１−Ｆｅ）な
どのＮｉ合金やアルミナ、フォルステライトなどが用い
られる。
高い熱放散性を要求される場合には、各種のＣｕ合金及
びＭ合金が用いられてきた。
びＭ合金が用いられてきた。
最近の半導体技術の著しい進歩は、素子の大型化、及び
集積度の増加をもたらした。このため、発熱の問題がク
ローズアップされてきた。熱膨張係数と、熱放散性の両
特性をともに満足するような基板が強く要求されるよう
になってきたのである。
集積度の増加をもたらした。このため、発熱の問題がク
ローズアップされてきた。熱膨張係数と、熱放散性の両
特性をともに満足するような基板が強く要求されるよう
になってきたのである。
熱膨張係数が半導体素子のそれに近く、しかも熱放散性
が良い、という２つの要求を満足する基板材料として、
ベリリアセラミック、タングステン、モリブデンなどが
、既に提案されている。
が良い、という２つの要求を満足する基板材料として、
ベリリアセラミック、タングステン、モリブデンなどが
、既に提案されている。
しかし、ベリリアセラミックは毒性が強く、危険であり
、公害をひきおこす原因にもなる惧れがある。実際に、
ベリリアセラミックを基板として使うのは難しい。
、公害をひきおこす原因にもなる惧れがある。実際に、
ベリリアセラミックを基板として使うのは難しい。
また、タングステン、モリブデンなどは、資源的に僅少
で、しかも局在しているから、非常に高価、である。こ
のような金属材料を基板として使用して組立てた半導体
素子は、極めて高価なものになる。また、熱放散性の観
点から見ても、ベリリアよりも、タングステン、モリブ
デンなどの材料は、劣っている。さらに、タングステン
の密度は１９．３ｇ／ｃｄ、モリブデンの密度は１０．
２ｇ／ｃｄで極めて高密度であるから、重すぎる、とい
う欠点がある。
で、しかも局在しているから、非常に高価、である。こ
のような金属材料を基板として使用して組立てた半導体
素子は、極めて高価なものになる。また、熱放散性の観
点から見ても、ベリリアよりも、タングステン、モリブ
デンなどの材料は、劣っている。さらに、タングステン
の密度は１９．３ｇ／ｃｄ、モリブデンの密度は１０．
２ｇ／ｃｄで極めて高密度であるから、重すぎる、とい
う欠点がある。
熱膨張係数は、他の物性値と同様物質固有の値であるた
め、それだけで独立に変化させる事は不可能である。
め、それだけで独立に変化させる事は不可能である。
しかし、複合材料であれば、溝底材料の材質、量比など
の幾何学的構成などを選択することによって、他の物性
値と調和させながら、所望の熱膨張係数を持つ基板材料
を得ることができる。
の幾何学的構成などを選択することによって、他の物性
値と調和させながら、所望の熱膨張係数を持つ基板材料
を得ることができる。
このような観点に立って、インバー合金と銅の粉末合金
法による複合材料が、良好な半導体基板材料として提案
されている。例えば、特公昭５８−３０９４０号、特開
昭５９−７９５６０号などは、このような複合材料を提
案している。
法による複合材料が、良好な半導体基板材料として提案
されている。例えば、特公昭５８−３０９４０号、特開
昭５９−７９５６０号などは、このような複合材料を提
案している。
インバー合金は、ニッケルと鉄の合金であるが、熱膨張
率係数が極めて小さい。しかし、熱伝導度が比較的低い
ので、熱放散の点では具合が悪い。
率係数が極めて小さい。しかし、熱伝導度が比較的低い
ので、熱放散の点では具合が悪い。
そこで、前記の発明は、熱伝導度を高めるために銅を加
えてゆく。銅はそれ自体で熱伝導率の高い物質であるが
、インバー合金に加えることによって、材料全体の熱伝
導率を高めることができる。
えてゆく。銅はそれ自体で熱伝導率の高い物質であるが
、インバー合金に加えることによって、材料全体の熱伝
導率を高めることができる。
しかしながら従来提案されてきた方法では半導体基板材
料に要求される高い熱伝導度と低い熱膨張係数の両立は
困難であった。この理由としてはこれう鉄−ニッケルイ
ンバー合金の熱膨張特性として２００℃前後から急速に
熱膨張係数が増加し、従ってインバー合金を低熱膨張材
として使用した材料はそれ以上の温度では半導体基板材
料に要求される低い熱膨張係数を維持することが困難で
あるという点、またこれらの材料には気孔が残存してお
り、それが熱伝導率に悪い影響を及ぼすという欠点を有
していた。
料に要求される高い熱伝導度と低い熱膨張係数の両立は
困難であった。この理由としてはこれう鉄−ニッケルイ
ンバー合金の熱膨張特性として２００℃前後から急速に
熱膨張係数が増加し、従ってインバー合金を低熱膨張材
として使用した材料はそれ以上の温度では半導体基板材
料に要求される低い熱膨張係数を維持することが困難で
あるという点、またこれらの材料には気孔が残存してお
り、それが熱伝導率に悪い影響を及ぼすという欠点を有
していた。
基板材料として、良いものがなかったので、従来↓よ、
ヒートシンクをさらに設けて放熱を促すような構造にす
る事が多かった。
ヒートシンクをさらに設けて放熱を促すような構造にす
る事が多かった。
（つ）発明が解決しようとする問題点
本発明は、半導体素子基板の材料に関するこれらの問題
点を解決し、熱伝導性に優れ、かつ熱膨張係数の小さい
材料を提供する事をその目的とする。
点を解決し、熱伝導性に優れ、かつ熱膨張係数の小さい
材料を提供する事をその目的とする。
（１）問題点を解決する手段
この目的を達成するため、本発明者が見出した複合放熱
構造体およびその製造方法は下記の通りである。
構造体およびその製造方法は下記の通りである。
即ち、本願はＭまたはＭ合金と、高Ｓｔ過共晶Ｍ合金と
を複合させた構造で、第１図に示す構造の複合放熱構造
体に関する。高Ｓｉ過共晶Ｍ合金としては、３０〜５０
重量％のＳｉと残部が主としてＭからなる合金が望まし
い。Ｓｉ含有量が３０重量％以下では、熱膨張係数がＭ
に近くなり使用できないし、５０重量％以上のＳｔを含
有する場合には、熱伝導率“が低下する上に押出性が悪
くなる。展伸用Ｍ合金は、熱伝導率が高くかつ、押出時
にシース部となる効果がある金属であれば充分である。
を複合させた構造で、第１図に示す構造の複合放熱構造
体に関する。高Ｓｉ過共晶Ｍ合金としては、３０〜５０
重量％のＳｉと残部が主としてＭからなる合金が望まし
い。Ｓｉ含有量が３０重量％以下では、熱膨張係数がＭ
に近くなり使用できないし、５０重量％以上のＳｔを含
有する場合には、熱伝導率“が低下する上に押出性が悪
くなる。展伸用Ｍ合金は、熱伝導率が高くかつ、押出時
にシース部となる効果がある金属であれば充分である。
展伸用Ｍ合金を高ＳＩ過共晶Ｍ合金の外層とする方法と
じては、全周囲の被覆、端部の片側または両側が開放に
なっているものでもよい。
じては、全周囲の被覆、端部の片側または両側が開放に
なっているものでもよい。
従来から用いられていたＭ合金放熱構造体は、高熱放散
性であり、軽量かつ展伸性に冨む材料であり、押出法に
より安価に製造可能であることより、各種装置に使用さ
れてきた。しかしながら、最近では、ＩＣ関係の放熱構
造体のニーズが高まり、相手基板材との整合性が問題と
なり２．４ Ｘ １０−’／℃以上の熱膨張率を持つ従
来材では対応しきれなくなってきたので、これを改良す
るためになされたものである。
性であり、軽量かつ展伸性に冨む材料であり、押出法に
より安価に製造可能であることより、各種装置に使用さ
れてきた。しかしながら、最近では、ＩＣ関係の放熱構
造体のニーズが高まり、相手基板材との整合性が問題と
なり２．４ Ｘ １０−’／℃以上の熱膨張率を持つ従
来材では対応しきれなくなってきたので、これを改良す
るためになされたものである。
本願の如き複合放熱構造体は、相手基板との接合面が低
熱膨張率を有する高Ｓｉ過共晶Ｍ合金となるために接合
性が極めて良好となる。また複雑加工を要する放熱部は
、ＭまたはＭ合金であるために、最終形状に近い形で押
出すことができるため、加工に要する費用が安くなる。
熱膨張率を有する高Ｓｉ過共晶Ｍ合金となるために接合
性が極めて良好となる。また複雑加工を要する放熱部は
、ＭまたはＭ合金であるために、最終形状に近い形で押
出すことができるため、加工に要する費用が安くなる。
このような°特徴をもつ本願による複合放熱構造体は、
従来のＭ合金製放熱材の熱放散性、展伸性を損なうこと
なく、低熱膨張率の接合面を持たせたものを得ることが
できる。
従来のＭ合金製放熱材の熱放散性、展伸性を損なうこと
なく、低熱膨張率の接合面を持たせたものを得ることが
できる。
以下に本願を図面を用いて説明する。
第２図（ａ）は、高Ｓｉ過共晶７合金粉末を圧縮成形し
た円柱体である。これの周囲を（ｂ）に示す様に展伸用
Ｍ合金で包み、これを加熱して５００ を以下の温度で
（ｃ）に示す、ように熱間押出を行う、押し出された
形状は、押出型４の形状で任意に調整することができる
。第２図の場合は、押出材の断面の１例として（ｄ）に
示す形状のものを得ることができる。得られた押出成形
体を高Ｓｉ過共晶Ｍ合金部を半分に切断して、第１図に
示すような形状とし、その他必要に応じた形状とするこ
とができる。
た円柱体である。これの周囲を（ｂ）に示す様に展伸用
Ｍ合金で包み、これを加熱して５００ を以下の温度で
（ｃ）に示す、ように熱間押出を行う、押し出された
形状は、押出型４の形状で任意に調整することができる
。第２図の場合は、押出材の断面の１例として（ｄ）に
示す形状のものを得ることができる。得られた押出成形
体を高Ｓｉ過共晶Ｍ合金部を半分に切断して、第１図に
示すような形状とし、その他必要に応じた形状とするこ
とができる。
（才）実施例
Ｓｔ含含有量４雷
ガスアトマイズ法により製造した。
得られた粉末を篩別して４２ｍｅｓｈ以下の粉末を、外
径１０５Ｉ長さ２００ｍｍの成形体に圧縮成形した後、
アルミニウム展伸材（６０６３合金）の外径１６０ｍ５
内径１１０ｍｍ長さ２１０ｍｍの容器に入れ、５００℃
において第１図に示した形状の放熱フィンをもつ第２図
の如き複合材を押出した。
径１０５Ｉ長さ２００ｍｍの成形体に圧縮成形した後、
アルミニウム展伸材（６０６３合金）の外径１６０ｍ５
内径１１０ｍｍ長さ２１０ｍｍの容器に入れ、５００℃
において第１図に示した形状の放熱フィンをもつ第２図
の如き複合材を押出した。
本実施例の押出複合体はＭ ４０Ｓｉと６０６３材と
の間の剥離はみられず極めて優れた接合性を存していた
。本押出材を一５０℃から３００℃サイクルの熱サイク
ル試験を行ったが、剥離、曲がりは発生しなかった。
の間の剥離はみられず極めて優れた接合性を存していた
。本押出材を一５０℃から３００℃サイクルの熱サイク
ル試験を行ったが、剥離、曲がりは発生しなかった。
接合面での熱膨張係数は１３ Ｘ １０−６７ ’Ｃで
あった。
あった。
第１図は、本願によって得られた複合放熱構造体を組み
込んだ集積回路の１例を示す。第２図は、複合放熱構造
体の製造方法を示す。 （ａ）は、高Ｓｉ過共晶Ｍ合金の静圧成形体であり、（
ｂ）は、それを展伸材で包んだ状態を示し、（ｃ）は、
（ｂ）を熱間押出している状態を示す。（ｄ）は（ｃ
）の断面形状を示したものである。
込んだ集積回路の１例を示す。第２図は、複合放熱構造
体の製造方法を示す。 （ａ）は、高Ｓｉ過共晶Ｍ合金の静圧成形体であり、（
ｂ）は、それを展伸材で包んだ状態を示し、（ｃ）は、
（ｂ）を熱間押出している状態を示す。（ｄ）は（ｃ
）の断面形状を示したものである。
Claims (2)
- （１）基板と固着される部位が、Ｓｉを３０〜５０重量
％含有する高Ｓｉ過共晶Ａｌ合金よりなり、放熱部が主
として展伸用Ａｌ合金よりなることを特徴とする複合放
熱構造体。 - （２）Ｓｉを３０〜５０重量％含有するＡｌ合金粉末を
圧縮成形または押出成形した成形体の周囲に展伸用アル
ミニウム合金を外層とした複合ビレットを熱間押出する
ことを特徴とする複合放熱構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60141606A JPS621535A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 複合放熱構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60141606A JPS621535A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 複合放熱構造体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS621535A true JPS621535A (ja) | 1987-01-07 |
| JPH0363948B2 JPH0363948B2 (ja) | 1991-10-03 |
Family
ID=15295923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60141606A Granted JPS621535A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 複合放熱構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS621535A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119249A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用放熱部材の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56136950A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-26 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Aluminum alloy extruded shape for heat exchanger and its manufacture |
| JPS59166661A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Showa Alum Corp | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材料の製造方法 |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP60141606A patent/JPS621535A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56136950A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-26 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Aluminum alloy extruded shape for heat exchanger and its manufacture |
| JPS59166661A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Showa Alum Corp | 耐摩耗性に優れたアルミニウム合金材料の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119249A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用放熱部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363948B2 (ja) | 1991-10-03 |
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