JPS63254753A - ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法Info
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- JPS63254753A JPS63254753A JP63067472A JP6747288A JPS63254753A JP S63254753 A JPS63254753 A JP S63254753A JP 63067472 A JP63067472 A JP 63067472A JP 6747288 A JP6747288 A JP 6747288A JP S63254753 A JPS63254753 A JP S63254753A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3732—Diamonds
-
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- 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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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法に関
するものである。
するものである。
［従来技術］
従来、少なくとも１つのダイヤモンドの表面を金属で被
覆してダイヤモンドを金属化（ｍｅｔａｌｉｚｅ）し、
金属化したダイヤモンドを基体または基板に取付け、金
属化したダイヤモンド及び基体のそれぞれの露出表面を
金属層で被覆し、その後に金属化されたダイヤモンドか
ら基体を取り除いてダイヤモンドと金属層とからなるダ
イヤモンド・ヒートシンクを製造する方法が知られてい
る。
覆してダイヤモンドを金属化（ｍｅｔａｌｉｚｅ）し、
金属化したダイヤモンドを基体または基板に取付け、金
属化したダイヤモンド及び基体のそれぞれの露出表面を
金属層で被覆し、その後に金属化されたダイヤモンドか
ら基体を取り除いてダイヤモンドと金属層とからなるダ
イヤモンド・ヒートシンクを製造する方法が知られてい
る。
この方法の一例は米国特許第４，４２５，１９５号公報
に示されており公知である。この公知の方法では、基体
に設けたダイヤモンドとワックス層とを加熱すると、ワ
ックス層が溶けて金属化されたダイヤモンドがワックス
層内に沈む。これを冷却すると、金属化されたダイヤモ
ンドは基体に接合される。
に示されており公知である。この公知の方法では、基体
に設けたダイヤモンドとワックス層とを加熱すると、ワ
ックス層が溶けて金属化されたダイヤモンドがワックス
層内に沈む。これを冷却すると、金属化されたダイヤモ
ンドは基体に接合される。
また米国特許第４．５９５．６０３号公報は、同様の公
知の方法を開示している。この方法では、ダイヤモンド
が基体に取付けられるまでは、ダイヤモンドを金属化し
ない。
知の方法を開示している。この方法では、ダイヤモンド
が基体に取付けられるまでは、ダイヤモンドを金属化し
ない。
［発明が解決しようとする課題］
前者の金属化されたダイヤモンドを基体に取付ける方法
では、続いて得られるダイヤモンド・ヒートシンクの表
面のダイヤモンドと金属層との間の境界位置に不整又は
凹凸（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）が現われる。こ
のような凹凸は、ガンダイオード（Ｇｕｎｎ ｄｉｏｄ
ｅ） 、インバット・ダイオード（ｉｍｐａｔｔ−ｄｉ
ｏｄｅｓ ） 、 トラパット・ダイオード（ｔｒａｐ
ａｔｔ ｄｉｏｄｅ）のような高周波チップ素子のヒー
トシンクとして用いられる場合に問題となる。
では、続いて得られるダイヤモンド・ヒートシンクの表
面のダイヤモンドと金属層との間の境界位置に不整又は
凹凸（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）が現われる。こ
のような凹凸は、ガンダイオード（Ｇｕｎｎ ｄｉｏｄ
ｅ） 、インバット・ダイオード（ｉｍｐａｔｔ−ｄｉ
ｏｄｅｓ ） 、 トラパット・ダイオード（ｔｒａｐ
ａｔｔ ｄｉｏｄｅ）のような高周波チップ素子のヒー
トシンクとして用いられる場合に問題となる。
また後者のものにおいても、金属化していないダイヤモ
ンドを公知の方法で基体に取付けると、結果として得ら
れるダイヤモンド・ヒートシンクの表面には、ダイヤモ
ンドと金属層の境界位置に凹凸が生じる問題がある。
ンドを公知の方法で基体に取付けると、結果として得ら
れるダイヤモンド・ヒートシンクの表面には、ダイヤモ
ンドと金属層の境界位置に凹凸が生じる問題がある。
本発明の目的は、従来の方法の課題を簡単に且つ効果的
な方法で解決したダイヤモンド・ヒートシンクの製造方
法を提供することにある。
な方法で解決したダイヤモンド・ヒートシンクの製造方
法を提供することにある。
［課題を解決するための手段１
本発明においては、上記課題を解決するために、金属化
されたダイヤモンドと基体との間の接触面部に薄い半田
金属層を設け、金属化されたダイヤモンドと基体との間
の接触面部に金属化されたダイアモンドを介して熱を加
えてダイヤモンドを基体に取付けるようにした。
されたダイヤモンドと基体との間の接触面部に薄い半田
金属層を設け、金属化されたダイヤモンドと基体との間
の接触面部に金属化されたダイアモンドを介して熱を加
えてダイヤモンドを基体に取付けるようにした。
［作用］
本発明の方法によれば、金属化されたダイヤモンドと基
体との間の接触表面部の位置にのみ熱が加えられる。し
たがって、この接触面部においてのみ薄い半田金属層は
ダイヤモンドと基体との間に接合部を形成する。このよ
うに半田金属層を極部加熱すれば、ダイモンドが半田金
属層の上に置かれた状態でダイヤモンドの周囲を囲む複
数の垂直な面上に半田金属物質が上って（るリスクを避
けることができる。したがって、得られたダイモンド・
ヒートシンクの表面（通常の処理を施した後の表面）は
、完全に平坦であり、しかも金属化されたダイヤモンド
と金属層との間の境界位置に凹凸が生じることが無い。
体との間の接触表面部の位置にのみ熱が加えられる。し
たがって、この接触面部においてのみ薄い半田金属層は
ダイヤモンドと基体との間に接合部を形成する。このよ
うに半田金属層を極部加熱すれば、ダイモンドが半田金
属層の上に置かれた状態でダイヤモンドの周囲を囲む複
数の垂直な面上に半田金属物質が上って（るリスクを避
けることができる。したがって、得られたダイモンド・
ヒートシンクの表面（通常の処理を施した後の表面）は
、完全に平坦であり、しかも金属化されたダイヤモンド
と金属層との間の境界位置に凹凸が生じることが無い。
また本発明によれば、金属化されたダイヤモンドは、端
部にダイモンド接触板を備えた接合工具によって完全に
取付けられる。
部にダイモンド接触板を備えた接合工具によって完全に
取付けられる。
［実施例］
以下図面を参照して、本発明の方法の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図ないし第３図には第４図に符号１で示したダイヤ
モンド・ヒートシンクを製造するための方法の各工程を
概略的に示しである。このようなダイヤモンド・ヒート
シンク１を製造する場合、第１図に部分的に示されるよ
うな基板または基体２が用いられる。この基体２の上に
は、亜鉛酸塩（ＺｉｎＣａｔＯ）で処理を施した後に無
電解ニッケル層（ｅｌｃｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎ１ｃｋｅ
ｌ １ａｙｅｒ） ３が形成される。
モンド・ヒートシンクを製造するための方法の各工程を
概略的に示しである。このようなダイヤモンド・ヒート
シンク１を製造する場合、第１図に部分的に示されるよ
うな基板または基体２が用いられる。この基体２の上に
は、亜鉛酸塩（ＺｉｎＣａｔＯ）で処理を施した後に無
電解ニッケル層（ｅｌｃｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎ１ｃｋｅ
ｌ １ａｙｅｒ） ３が形成される。
そしてニッケル層３の上には、微細な白灰色層（ｒｉｎ
ｅｗ旧ｔｅ−ｇｒｅｙ １ａｙｅｒ）が得られるまで、
電気めっきが施されて瀞いスズ層（ｔｉｎ １ａｙｅｒ
）４が形成される。このスズ層４の厚みは、約１μｍが
好ましい。電気めっきでスズ層４を形成する場合には、
約３０℃の温度、約１．５Ａ／ｃＩｉの電流密度で約５
分間電気めっきを行うのが好ましい。
ｅｗ旧ｔｅ−ｇｒｅｙ １ａｙｅｒ）が得られるまで、
電気めっきが施されて瀞いスズ層（ｔｉｎ １ａｙｅｒ
）４が形成される。このスズ層４の厚みは、約１μｍが
好ましい。電気めっきでスズ層４を形成する場合には、
約３０℃の温度、約１．５Ａ／ｃＩｉの電流密度で約５
分間電気めっきを行うのが好ましい。
第２図は、ニッケル層３とスズ層４とを備えた基体２に
複数のダイヤモンド５が取付られている状態を示してい
る。これらのダイヤモンドは、最初に金属化される。例
えばチタニウム（ｔｉｊａｎｉｕｍ）、プラチナ（ｐｌ
ａｔｉｎｕｍ）及び金（ａｏｌｄ）の層を順々に形成す
ることにより金属化される。この金属化の状態は、第４
図の符号６で示す通りである。
複数のダイヤモンド５が取付られている状態を示してい
る。これらのダイヤモンドは、最初に金属化される。例
えばチタニウム（ｔｉｊａｎｉｕｍ）、プラチナ（ｐｌ
ａｔｉｎｕｍ）及び金（ａｏｌｄ）の層を順々に形成す
ることにより金属化される。この金属化の状態は、第４
図の符号６で示す通りである。
基体２上にダイヤモンド５を取付けるために接合工具が
用いられる。第２図にはこの接合工具のヘッド７が部分
的に示されている。このヘッド７には、ダイモンドから
なる接触板８が設けられている。したがってダイヤモン
ド５と基体２との間の接触表面部の位置にのみ熱が加え
られる。その結果、この接触面部においてのみ薄いスズ
層４はダイヤモンド５と基体２との間に接合部を形成す
ることになる。このように薄いスズ層４を極部加熱する
ことにより、ダイモンド５がスズ層４の上に置かれた状
態でダイヤモンド５の周囲を囲む複数の垂直な面上にス
ズ層４の物質が上ってくるリスクを避けることができる
。
用いられる。第２図にはこの接合工具のヘッド７が部分
的に示されている。このヘッド７には、ダイモンドから
なる接触板８が設けられている。したがってダイヤモン
ド５と基体２との間の接触表面部の位置にのみ熱が加え
られる。その結果、この接触面部においてのみ薄いスズ
層４はダイヤモンド５と基体２との間に接合部を形成す
ることになる。このように薄いスズ層４を極部加熱する
ことにより、ダイモンド５がスズ層４の上に置かれた状
態でダイヤモンド５の周囲を囲む複数の垂直な面上にス
ズ層４の物質が上ってくるリスクを避けることができる
。
清浄処理（ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を
した後に、ダイモンド５を備えた基体２及びダイヤモン
ド５の上にはニッケル分離層（図示していない。）が電
解的に形成され、その後全体に銅層９が電解的に設けら
れる。
した後に、ダイモンド５を備えた基体２及びダイヤモン
ド５の上にはニッケル分離層（図示していない。）が電
解的に形成され、その後全体に銅層９が電解的に設けら
れる。
複数のヒートシンク１は、間の銅層をフライス削り（ｍ
ｉ ｌ Ｉ ｉｎｇ）等によって除去することによって
互いに分離され、その後基体２が除去される。基体２は
、例えば化学的に溶解することにより除去される。また
ニッケル層３とスズＩＪ４も、化学的な溶解及びラッピ
ング（１ａｐｐｉｒ＋ｇ）の少なくとも一方の手段を用
いて除去される。必要であれば、一つのヒートシンク１
に２以上のダイヤモンド５を設けることができる。勿論
、最初に基体２を除去して、その後に各ヒートシンク１
を互いに分離さけても良いのは勿論である。
ｉ ｌ Ｉ ｉｎｇ）等によって除去することによって
互いに分離され、その後基体２が除去される。基体２は
、例えば化学的に溶解することにより除去される。また
ニッケル層３とスズＩＪ４も、化学的な溶解及びラッピ
ング（１ａｐｐｉｒ＋ｇ）の少なくとも一方の手段を用
いて除去される。必要であれば、一つのヒートシンク１
に２以上のダイヤモンド５を設けることができる。勿論
、最初に基体２を除去して、その後に各ヒートシンク１
を互いに分離さけても良いのは勿論である。
基体２の除去を行った後、ダイモンド・ヒートシンク１
は、ラッピングによって清浄化され、ダイヤモンド５の
露出側表面の金属化によって形成した金属の層が除去さ
れる。その後金ｌｉ！ＩＮ９の上にニッケル層が電気メ
ッキによって形成され、次いで全体がチタニウム、プラ
チナ及び金の層によって順に被覆される。この被覆層は
第４図に符号１０で示しである。
は、ラッピングによって清浄化され、ダイヤモンド５の
露出側表面の金属化によって形成した金属の層が除去さ
れる。その後金ｌｉ！ＩＮ９の上にニッケル層が電気メ
ッキによって形成され、次いで全体がチタニウム、プラ
チナ及び金の層によって順に被覆される。この被覆層は
第４図に符号１０で示しである。
本発明の方法では、スズ層４を非常に局所的に加熱する
ことにより、ダイモンド５を基体２に取付けるので、ダ
イヤモンド５の周囲に荒さく ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が
発生することがない。ヒートシンクは完全に平坦な上面
を備えている。この様な平坦な上面は、非常に高い周波
数で動作するチップがダイヤモンド５に取付けられた場
合に、チップに良好な動作を行わせるのに非常に重要で
ある。
ことにより、ダイモンド５を基体２に取付けるので、ダ
イヤモンド５の周囲に荒さく ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が
発生することがない。ヒートシンクは完全に平坦な上面
を備えている。この様な平坦な上面は、非常に高い周波
数で動作するチップがダイヤモンド５に取付けられた場
合に、チップに良好な動作を行わせるのに非常に重要で
ある。
上記例では、ダイヤモンド５にチタニウム、プラチナ、
金の層による金属化を行ったが、他の金属を用いること
も可能である。更に、スズ層４の代りにダイヤモンド５
の金属化６の外側層としても適合する他の半田金属材料
からなる半田金属層を用いることもできる。
金の層による金属化を行ったが、他の金属を用いること
も可能である。更に、スズ層４の代りにダイヤモンド５
の金属化６の外側層としても適合する他の半田金属材料
からなる半田金属層を用いることもできる。
また、基体２の上に設ける代りに、金属化されたダイヤ
モンド５の複数の面のうちの一つの面上に半田金属層を
設けることができるのも勿論である。
モンド５の複数の面のうちの一つの面上に半田金属層を
設けることができるのも勿論である。
［発明の効果］
本発明によれば、表面が平坦であり、しかもダイヤモン
ドと金属層との間の境界位置に凹凸が生じることが無い
ダイヤモンド・ヒートシンクを製造することができる。
ドと金属層との間の境界位置に凹凸が生じることが無い
ダイヤモンド・ヒートシンクを製造することができる。
第１図は複数のダイヤモンドが取付けられる基体の一部
の断面図であり、第２図は第１図の基体に複数のダイヤ
モンドが取付けられた状態を示す図、第３図はダイヤモ
ンドと金属層とが取付けられた基体を示す断面図、第４
図は本発明の方法によって製造したダイヤモンド・ヒー
トシンクの拡大断面図である。 １・・・ダイヤモンド・ヒートシンク、２・・・基体、
３・・・ニッケル層、４・・・薄いスズ層（半田金属層
）、５・・・ダイヤモンド、７・・・接合工具のヘッド
、８・・・ダイヤモンド接触板、９・・・銅層（金属層
）、１０・・・被覆層。
の断面図であり、第２図は第１図の基体に複数のダイヤ
モンドが取付けられた状態を示す図、第３図はダイヤモ
ンドと金属層とが取付けられた基体を示す断面図、第４
図は本発明の方法によって製造したダイヤモンド・ヒー
トシンクの拡大断面図である。 １・・・ダイヤモンド・ヒートシンク、２・・・基体、
３・・・ニッケル層、４・・・薄いスズ層（半田金属層
）、５・・・ダイヤモンド、７・・・接合工具のヘッド
、８・・・ダイヤモンド接触板、９・・・銅層（金属層
）、１０・・・被覆層。
Claims (10)
- （１）少なくとも１つのダイヤモンドを金属化し、金属
化したダイヤモンドを基体に取付け、 前記金属化したダイヤモンド及び前記基体のそれぞれの
露出表面を金属層で被覆した後、前記基体を前記金属化
したダイヤモンドから取り除いて前記ダイヤモンドと前
記金属層とから成るダイヤモンド・ヒートシンクを製造
する方法において、前記金属化されたダイヤモンドと前
記基体との間の接触面部に薄い半田金属層を設け、 前記金属化したダイヤモンドと前記基体との間の前記接
触面部に前記金属化されたダイヤモンドを介して熱を加
えることにより前記金属化されたダイヤモンドを前記基
体に取りつけることを特徴とするダイヤモンド・ヒート
シンクの製造方法。 - （２）前記金属化されたダイヤモンドが取付けられる前
記基体の少なくとも一方の側面が前記薄い半田金属層で
被覆されている請求項１に記載のダイヤモンド・ヒート
シンクの製造方法。 - （３）前記金属化されたダイヤモンドは接合工具を用い
て取付けられ、前記接合工具の端部にはダイヤモンド接
触プレートが設けられている請求項１または２に記載の
ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法。 - （４）前記基体はニッケル層で被覆され、前記ニッケル
層の上には薄いスズ層が設けられている請求項２または
３に記載のダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法。 - （５）前記薄いスズ層は約１μｍの厚みを有している請
求項４に記載のダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法
。 - （６）前記薄いスズ層は、約３０℃の温度で、約５分間
、約１．５Ａ／ｃｍ＾３の電流密度の条件で電気メッキ
によって形成される請求項４または５に記載のダイヤモ
ンド・ヒートシンクの製造方法。 - （７）前記接合工具は約３２０℃の温度を有している請
求項３に記載のダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法
。 - （８）前記金属層を設ける前に、前記金属化されたダイ
ヤモンドと前記金属層との直接接触を避けるために薄い
分離層を設ける請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法。 - （９）前記ダイヤモンドを含む前記ダイヤモンド・ヒー
トシンクの表面をスパッタリングによつてチタニウム−
プラチナ−金層で被覆する請求項１乃至８のいずれ１項
に記載のダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法。 - （１０）前記請求項１乃至９のいずれか１項の方法によ
つて製造されたダイヤモンド・ヒートシンク。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8700673A NL8700673A (nl) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | Werkwijze voor het vervaardigen van een diamond heat sink. |
| NL8700673 | 1987-03-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63254753A true JPS63254753A (ja) | 1988-10-21 |
Family
ID=19849742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63067472A Pending JPS63254753A (ja) | 1987-03-23 | 1988-03-23 | ダイヤモンド・ヒートシンクの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4800002A (ja) |
| EP (1) | EP0284150A1 (ja) |
| JP (1) | JPS63254753A (ja) |
| CA (1) | CA1268263A (ja) |
| NL (1) | NL8700673A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5120495A (en) * | 1990-08-27 | 1992-06-09 | The Standard Oil Company | High thermal conductivity metal matrix composite |
| CA2050091C (en) * | 1990-10-03 | 1999-06-15 | Richard C. Eden | Electronic circuit and method with thermal management |
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