KR20140063618A - 반도체 소자용 방열 부품 - Google Patents

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Abstract

다이아몬드 입자를 40~70체적％ 함유하고, 잔부가 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 이루어지며, 두께가 0.4~6mm인 판상체의 양면에 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 또는 알루미늄-세라믹계 복합 재료로 이루어진 피복층을 피복해 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 형성하고, 그 적어도 양주면에 주면측으로부터 순서대로 (1) 막 두께가 0.1~1㎛인 비결정성의 Ni 합금층, (2) 막 두께가 1~5㎛인 Ni층, (3) 막 두께가 0.05~4㎛인 Au층을 형성해서 이루어지며, 여기서 Ni 합금층과 Ni층의 비율(Ni 합금층 두께/Ni층 두께)이 0.3 이하인 반도체 소자용 방열 부품이 개시된다.

Description

반도체 소자용 방열 부품{HEAT DISSIPATING COMPONENT FOR SEMICONDUCTOR ELEMENT}
본 발명은 반도체 소자용 방열 부품에 관한 것이다.
일반적으로, 광 통신 등에 사용되는 반도체 레이저 소자나 고주파 소자 등의 반도체 소자에서는 동일한 소자로부터 발생하는 열을 어떻게 효율적으로 방출하는지가 동작 불량 등을 방지하기 위해 매우 중요하다. 최근 반도체 소자의 기술의 진보에 따라, 소자의 고출력화, 고속화, 고집적화가 진행되어, 더욱더 그 방열에 대한 요구는 엄격해지고 있다. 이 때문에, 일반적으로는 히트 싱크 등의 방열 부품에 대해서도, 높은 열전도율이 요구되어 열전도율이 390W/mK로 높은 동(Cu)이 사용되고 있다.
한편, 개개의 반도체 소자는 고출력화에 따라 그 치수가 커지고 있어, 반도체 소자와 방열에 사용하는 히트 싱크의 열팽창의 미스 매치 문제가 표면화되어 왔다. 이들 문제를 해결하기 위해서는 고열 전도라는 특성과 반도체 소자의 열팽창율의 매칭을 양립하는 히트 싱크 재료의 개발이 요구되고 있다. 이와 같은 재료로서, 금속과 세라믹스의 복합체, 예를 들면 알루미늄(Al)과 탄화규소(SiC)의 복합체가 제안되고 있다. (특허 문헌 1)
그렇지만, Al-SiC계의 복합체에서는 어떻게 조건을 적정화해도 열전도율은 300W/mK 이하이기 때문에, 동의 열전도율 이상의 더 높은 열전도율을 가지는 히트 싱크 재료의 개발이 요구되고 있다. 이와 같은 재료로서, 다이아몬드가 가지는 높은 열전도율과 금속이 가지는 큰 열팽창율을 조합하여 고열전도율 또는 열팽창 계수가 반도체 소자 재료에 근접한 금속-다이아몬드 복합체가 제안되고 있다. (특허 문헌 2)
또, 특허 문헌 3에서는 다이아몬드 입자의 표면에 β형 SiC층을 형성함으로써, 복합화시에 형성되는 저열전도율의 금속 탄화물의 생성을 억제함과 함께, 용융 금속과의 습윤성을 개선하여, 얻어진 금속-다이아몬드 복합체의 열전도율을 개선하고 있다.
또한, 다이아몬드는 매우 단단한 재료이기 때문에, 금속과 복합화해 얻어진 금속-다이아몬드 복합체도 동일하게 매우 단단하고, 난가공성 재료이다. 이 때문에, 금속-다이아몬드 복합체는 통상의 다이아몬드 공구로는 대부분 가공하지 못하고, 소형으로 여러 가지의 형상이 존재하는 히트 싱크로서, 금속-다이아몬드 복합체를 사용하려면, 어떻게 저비용으로 형상 가공을 실시할지가 과제이다. 이와 같은 과제에 대해서, 레이저 가공, 워터 제트 가공이 검토되고, 또한 금속-세라믹스 복합체는 통전이 가능하기 때문에, 방전 가공에 의한 가공 방법도 검토되고 있다.
그런데, 반도체 소자용의 방열 부품에서는 소자와의 접합 때문에, 방열 부품 표면에는 도금 등에 의한 금속층을 부가할 필요가 있다. 통상의 반도체 소자의 경우, 납땜에 의한 접합이 중심이며, 접합 온도도 300℃ 이하이기 때문에, 표면에 Ni-P 합금 등의 도금 처리에 의한 금속층이 마련되어 있다. 그렇지만, 히트 싱크용 재료의 사용 형태로는 통상 반도체 소자의 발열을 효율적으로 방열하기 위해, 반도체 소자에 대해서 히트 싱크가 납땜 재료 등으로 접합되는 형태로 접촉 배치되어 있다. 이 때문에, 접합면에 금도금을 부가한 다층 도금 등이 사용되고 있다. 또한, 이와 같은 용도에서는 접합 온도의 상승, 실사용시의 온도 부하의 증가에 따라, 종래의 Ni-P 합금 등의 합금 도금에서는 비결정성 금속이 결정화되어, 그 때의 체적 변화에 의해 마이크로 크랙이 발생하고, 그 후의 온도 부하로 크랙이 신장한다는 과제가 있다.
또한, 반도체 소자에 대해서 히트 싱크가 납땜 재료 등으로 접합되는 경우, 접합 계면의 면정밀도가 방열에 대해서 중요하다. 종래의 금속-다이아몬드 복합체의 경우, 접합면에 다이아몬드 입자가 노출하고 있기 때문에, 접합면의 면 조도가 거칠고, 그 결과 접촉 계면의 열 저항이 증대해 바람직하지 않다. 이 때문에, 히트 싱크용 재료에 요구되는 특성으로서, 표면의 면 조도를 어떻게 작게 하는가라는 과제도 있다.
일본 특개 평9-157773호 공보 일본 특개 2000-303126호 공보 일본 특표 2007-518875호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로, 높은 열전도율과 반도체 소자에 근접한 열팽창율을 겸비하고, 또한 반도체 소자의 히트 싱크 등으로서 사용하는데 적합하도록, 표면의 면 조도 평면도를 개선하고, 또한 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생이 없는 반도체 소자용 방열 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 다이아몬드 입자를 40체적％~70체적％ 함유하고, 잔부가 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 이루어지며, 두께가 0.4~6mm인 판상체의 양면에 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 또는 알루미늄-세라믹계 복합 재료로 이루어진 피복층을 피복해 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 형성하고, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 적어도 양주면에 주면측으로부터 순서대로 (1) 막 두께가 0.1~1㎛인 비결정성의 Ni 합금층, (2) 막 두께가 1~5㎛인 Ni층, (3) 막 두께가 0.05~4㎛인 Au층을 형성해서 이루어지며, 여기서 Ni 합금층과 Ni층의 비율(Ni 합금층 두께/Ni층 두께)이 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 방열 부품을 제공한다.
일 태양에서는 상기 피복층은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 80체적％ 이상 함유하는 막 두께 0.03~0.2mm의 금속층이며, 다른 태양에서는 상기 피복층은 판상체측으로부터, 막 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄-세라믹스계 복합체층과, 막 두께 0.1~2㎛의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층을 포함하는 층이다. 또 다른 태양에서는 피복층은 막 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 80체적％ 이상 함유하는 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체층이다.
다른 태양에서는 상기에서, Ni 합금층, Ni층, Au층이 도금 처리에 의해 형성되고, 또한 하지의 Ni 합금층이 아연 치환을 전처리로 하는 무전해 도금 처리에 의해 형성되어 도금막의 필 강도가 5kg/cm 이상이며, 또 일 태양에서는 반도체 소자는 GaN, GaAs 또는 SiC로 이루어진 반도체 레이저 소자 또는 고주파 소자이다.
나아가 또, 본 발명의 다른 태양에서는 본 발명에 관한 방열 부품에서의 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 용탕 단조법에 의해 제조되고, 및/또는 25℃에서의 열전도율이 400W/mK 이상, 온도 25℃ 내지 150℃의 선열팽창 계수가 5×10-6~10×10-6/K이다.
아울러 또, 본 발명의 다른 태양에서는 본 발명에 관한 방열 부품에서의 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 다이아몬드 입자가 그 표면에 화학적으로 결합한 β형 탄화규소의 층의 존재에 의해 특징지워지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체이다.
상기 구성으로 이루어진 반도체 소자용 방열 부품은 그 알루미늄-다이아몬드계 복합체가 고열 전도 또한 반도체 소자에 근접한 열팽창율을 가지며, 또한 표면 금속층을 특정한 층 구조로 했으므로, 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1과 관련된 반도체 소자용 방열 부품의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자용 방열 부품을 구성하는 알루미늄-세라믹계 복합체의 복합화부를 제조할 때의 일 공정을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2와 관련된 반도체 소자용 방열 부품의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 도 3의 반도체 소자용 방열 부품을 구성하는 알루미늄-세라믹계 복합체의 복합화부를 제조할 때의 일 공정을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3과 관련된 반도체 소자용 방열 부품의 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 도 5의 반도체 소자용 방열 부품을 구성하는 알루미늄-세라믹계 복합체의 복합화부를 제조할 때의 일 공정을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
[용어의 설명]
본 명세서 및 특허 청구의 범위에서 사용되는 용어 및 부호는 당업자가 통상 이해하는 바의 의미를 가지는 것이다. 특히, 본 명세서에서 「~」라고 하는 기호는 「이상」 및 「이하」를 의미한다. 따라서, 예를 들면 「A~B」라고 하는 것은 A 이상이며 B 이하라는 의미이다.
또, 본 명세서에서, 판상체에 대해서 「양면」 또는 「양주면」이란, 판상체가 대향하는 2면을 의미하고, 「측면부」란, 상기 양면과 대략 수직을 이루는 면을 의미한다. 따라서, 평판상으로 형성된 알루미늄-다이아몬드계 복합체에 대해서 「양면」 또는 「양주면」이란, 복합체의 상하 양쪽 모두의 면을 의미하고, 「측면부」란, 상기 양면과는 대략 수직인 부분을 의미한다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 반도체 소자용 방열 부품의 실시 형태를 설명한다.
＜실시 형태 1＞
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1과 관련된 반도체 소자용 방열 부품은 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)와 표면 금속층(2)으로 구성된다. 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)는 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료로 이루어진 평판상의 복합화부(3)와, 복합화부(3)의 양면에 마련된 피복층(4)으로 이루어진다. 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료는 다이아몬드 입자의 함유량이 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료 전체의 40체적％~70체적％이다. 피복층(4)은 알루미늄을 함유하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지고, 표면 금속층(2)은 비결정성의 Ni 합금층(5), Ni층(6) 및 Au층(7)으로 이루어진다.
이와 같은 구성의 반도체 소자용 방열 부품은 고열 전도 또한 반도체 소자에 근접한 열팽창율을 가지며, 또 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 나타낸다.
이하, 실시 형태 1과 관련된 반도체 소자용 방열 부품에 대해서, 그 구성을 제조 방법과 함께 상세하게 설명한다.
[알루미늄-다이아몬드계 복합체]
일반적으로, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 제법은 크게 나누면 함침법과 분말 야금법의 2종이 있다. 이 중, 열전도율 등의 특성면에서, 실제로 상품화되어 있는 것은 함침법에 따르는 것이 많다. 함침법에도 여러 가지의 제법이 있고, 상압에서 실시하는 방법과, 고압 하에서 실시하는 고압 단조법이 있다. 고압 단조법에는 용탕 단조법과 다이캐스팅법이 있다. 본 발명에 적합한 방법은 고압 하에서 함침을 실시하는 고압 단조법이며, 열전도율 등의 특성이 뛰어난 치밀한 복합체를 얻으려면 용탕 단조법이 바람직하다. 용탕 단조법이란, 일반적으로 고압 용기 내에 다이아몬드 등의 분말 또는 성형체를 장전하고, 이것에 알루미늄 합금 등의 용탕을 고온, 고압 하에서 함침시켜 복합 재료를 얻는 방법이다.
(다이아몬드 분말)
원료인 다이아몬드 분말은 천연 다이아몬드 분말 혹은 인조 다이아몬드 분말 모두 사용할 수 있다. 또, 다이아몬드 분말에는 필요에 따라서, 예를 들면 실리카 등의 결합재를 첨가해도 되고, 결합재를 첨가함으로써, 성형체를 형성할 수 있다.
상기 다이아몬드 분말의 입도에 관해서는 열전도율의 점에서, 평균 입자 지름이 50㎛ 이상인 분말이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 평균 입자 지름이 100㎛ 이상이다. 다이아몬드 입자의 입자 지름의 상한에 관해서는 얻어진 복합체의 두께 이하이면, 특성상의 제한은 없지만, 500㎛ 이하이면, 안정된 비용으로 복합체를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또, 다이아몬드 입자의 충전율을 올리기 위해, 평균 입자 지름이 100㎛ 이상인 다이아몬드 분말 60체적％~80체적％과, 평균 입자 지름이 30㎛ 이하인 다이아몬드 분말 20체적％~40체적％을 입도 배합해 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 알루미늄-다이아몬드계 복합체 중의 다이아몬드 입자의 함유량은 40체적％ 이상 70체적％ 이하가 바람직하다. 다이아몬드 입자의 함유량이 40체적％ 이상이면, 얻어지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 열전도율을 충분히 확보할 수 있다. 또, 충전성의 면에서, 다이아몬드 입자의 함유량이 70체적％ 이하인 것이 바람직하다. 70체적％ 이하이면, 다이아몬드 입자의 형상을 구형 등으로 가공할 필요가 없고, 안정된 비용으로 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
용탕 단조법으로 얻어진 복합체는 적절한 조건이면 용탕이 분말끼리의 공극 사이로 널리 퍼지므로, 충전 체적에 대한 분말의 체적 비율이 얻어지는 복합체 전체의 체적에 대한 분말 재료의 체적(입자의 함유량)과 거의 같아진다.
또한, 상기 다이아몬드 입자의 표면에 β형 탄화규소의 층을 형성한 다이아몬드 분말을 사용함으로써, 복합화시에 형성되는 저열전도율의 금속 탄화물(Al4C3)의 생성을 억제할 수 있고, 또한 용탕 알루미늄과의 습윤성을 개선할 수 있다. 그 결과, 얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 열전도율이 향상된다.
용탕 단조가 실시되어 복합체가 되기 전 상태의 구조체를 도 2에 나타낸다. 이 도로부터 알 수 있듯이, 용탕 단조의 준비로서, 이형제를 도포한 치밀한 한 쌍의 이형판(9)을 상하로 대향해 배설하고, 그 사이에 다이아몬드 분말(10)을 충전한 후, 알루미늄 합금이 함침할 수 있는 다공질체로 이루어진 형재(8)를 다이아몬드 분말(10)이 충전된 이형판(9)을 측방으로부터 협지하도록 측면부에 맞닿게 배치하며, 경우에 따라서는 상하에서 이형판(9)에 맞닿게 금속판(11)을 추가로 배치하고, 용탕 단조를 위한 구조체로 한다. 이 구조체에 알루미늄 합금 등의 용탕이 충전되면, 용탕은 다공질체로 이루어진 형재(8)를 지나서 다이아몬드 분말(10)이 충전되어 있는 부분에 도달해 다이아몬드 분말(10)과 알루미늄 합금의 복합체가 형성된다.
(다공질체로 이루어진 형재)
여기서, 용탕 단조법으로 알루미늄 합금이 함침할 수 있는 다공질체로 이루어진 형재(8)의 재료로는 용탕 단조법으로 알루미늄 합금을 함침할 수 있는 다공질체이면 특별히 제약은 없다. 그러나, 상기 다공질체로는 내열성이 뛰어나고, 안정된 용탕의 공급을 실시할 수 있는 흑연, 질화 붕소, 알루미나 섬유 등의 다공질체 등이 바람직하게 사용된다.
(이형판)
또한, 치밀한 이형판(9)으로는 스테인리스판이나 세라믹스판을 사용할 수 있고, 용탕 단조법으로 알루미늄 합금이 함침되지 않는 치밀체이면 특별히 제한은 없다. 또, 이형판에 도포하는 이형제에 대해서는 내열성이 뛰어난 흑연, 질화 붕소, 알루미나 등의 이형제를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 이형판의 표면을 알루미나 졸 등으로 코팅한 후, 상기 이형제를 도포함으로써, 보다 안정된 이형을 실시할 수 있는 이형판을 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서는 복합화 후에, 양면에 배치한 이형판(9)을 벗기지만, 이와 같은 특유한 구성에 의해, 매우 평활한 표면을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
또한, 상기 금속판(11)은 임의이지만, 이것을 마련하면 용탕을 균일하게 함침시킬 수 있고, 또 함침 처리 후의 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 취출 등의 조작을 용이하게 실시할 수 있게 된다. 또, 후술하는 바와 같이, 복수 매의 구조체를 적층하여 블록으로 하는 경우에는 금속판(11)을 마련한다.
(알루미늄 합금)
본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체 중의 알루미늄 합금(알루미늄을 주성분으로 하는 금속)은 함침시에 다이아몬드 분말의 공극 중(다이아몬드 입자 사이)로 충분히 침투시키기 위해서, 가능한 한 융점이 낮은 것이 바람직하다. 이와 같은 알루미늄 합금으로서, 예를 들면 실리콘을 5~25질량％ 함유하는 알루미늄 합금을 들 수 있다. 실리콘을 5~25질량％ 함유한 알루미늄 합금을 사용함으로써, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 치밀화가 촉진된다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금에 마그네슘을 함유시킴으로써, 다이아몬드 입자 및 세라믹스 입자와 금속 부분의 결합이 보다 강고하게 되므로 바람직하다. 알루미늄 합금 중의 알루미늄, 실리콘, 마그네슘 이외의 금속 성분에 관해서는 알루미늄 합금의 특성이 극단적으로 변화하지 않는 범위이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 동 등이 포함되어 있어도 된다.
본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 복합화시의 다이아몬드 분말의 충전량에 의해 두께를 조정할 수 있고, 그 두께는 0.4~6mm가 바람직하다. 상기 두께가 0.4mm 미만인 경우, 히트 싱크 등으로서 사용하는데 충분한 강도를 얻지 못해 바람직하지 않다. 상기 두께가 6mm를 넘는 경우, 재료 자체가 고가가 됨과 함께, 본 발명의 고열 전도라는 효과를 충분히 얻을 수 없게 되어, 바람직하지 않다.
(용탕 단조 공정)
얻어진 구조체는 복수 매를 추가로 적층해 블록으로 하고, 이 블록을 600~750℃ 정도에서 가열한다. 그리고, 상기 블록을 고압 용기 내에 1개 또는 2개 이상 배치하고, 블록의 온도 저하를 막기 위해서 가능한 한 신속하게, 융점 이상으로 가열한 알루미늄 합금의 용탕을 급탕해 20MPa 이상의 압력으로 가압한다.
여기서, 블록의 가열 온도는 600℃ 이상이면, 알루미늄 합금의 복합화가 안정되어, 충분한 열전도율을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다. 또, 가열 온도가 750℃ 이하이면, 알루미늄 합금과의 복합화시에, 다이아몬드 분말 표면의 알루미늄 카바이드(Al4C3)의 생성을 억제할 수 있어 충분한 열전도율을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
또, 함침시의 압력에 관해서는 20MPa 이상이면 알루미늄 합금의 복합화가 안정되어, 충분한 열전도율을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다. 더욱 바람직하게는 함침 압력은 50MPa 이상이다. 50MPa 이상이면, 보다 안정된 열전도율 특성을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
(어닐 처리)
상기 조작에 의해 얻어진 알루미늄-다이아몬드계 성형체에는 어닐 처리를 실시해도 된다. 어닐 처리를 실시함으로써, 상기 알루미늄-다이아몬드계 성형체 내의 변형이 제거되어, 보다 안정된 열전도율 특성을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 성형체의 표면에 영향을 부여하지 않고, 성형체 중의 변형만을 제거하려면, 상기 어닐 처리는 온도 400℃~550℃의 조건에서 10분간 이상 실시하는 것이 바람직하다.
(가공 방법)
다음에, 본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 가공 방법의 예를 설명한다. 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 매우 단단한 난가공성 재료이다. 이 때문에, 통상의 다이아몬드 공구 등을 사용한 가공도 가능하기는 하지만, 공구의 내구성이나 가공 비용의 면에서, 워터 제트 가공, 레이저 가공 또는 방전 가공으로 가공하는 것이 바람직하다.
(피복층)
본 실시 형태와 관련된 반도체 소자용 방열 부품의 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 복합화부(3)의 양면이 알루미늄을 주성분으로 하는 금속(알루미늄 합금)을 포함하는 재료로 이루어진 피복층(4)으로 피복되어 있다.
피복층(4)의 형성 방법은 임의이다. 예를 들면, 용탕 단조 공정에서, 이형판(9) 사이에 다이아몬드 분말을 충전할 때에 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 이형판(9) 측에 개재시켜 두고, 이 상태로 알루미늄 합금을 사용해 용탕 단조를 실시함으로써, 알루미늄박 등이 융해해 복합체의 표면에 알루미늄 합금의 피복층이 형성된다. 다른 방법에서는, 예를 들면 다이아몬드 분말(10)을 미리 성형체로 하고, 그것을 이형판(9)에 충전할 때, 이형판(9)과 다이아몬드 분말(10)의 성형체 사이에 적절한 간격이 발생하도록 구성해 두고, 용탕 단조에 의해 공극으로 용탕이 침입해 용탕 성분으로 이루어진 피복층(4)을 형성할 수 있다. 또, 이들 방법을 함께 실시해도 된다.
여기서, 상기 피복층(4)은 주로 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지지만, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 이외의 물질이 포함되어 있어도 된다. 즉, 상기 다이아몬드 입자나 다른 불순물 등이 포함되어 있어도 된다.
그러나, 다이아몬드 입자는 피복층(4)의 표면으로부터 0.01mm의 부분에는 존재하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 통상의 금속 가공에서 채용되는 가공 방법을 채용할 수 있고, 연마 흠을 남기는 일 없이, 피복층(4)을 평활하게 할 수 있다.
또, 상기 피복층(4)은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 80체적％ 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다. 알루미늄을 주성분으로 하는 금속의 함유량이 80체적％ 이상이면, 통상의 금속 가공에서 채용되는 가공 방법을 채용할 수 있고, 피복층(4)의 연마를 실시할 수 있다. 또한, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속의 함유량이 90체적％ 이상인 것이 바람직하다. 알루미늄을 주성분으로 하는 금속의 함유량이 90체적％ 이상이면, 표면의 연마시에 내부의 불순물 등이 탈리해 연마 흠을 남기는 일이 없다.
또, 상기 피복층(4)의 두께는 평균 두께로 0.03mm 이상 0.2mm 이하가 바람직하다. 상기 피복층(4)의 평균 두께가 0.03mm 이상이면, 그 후의 처리에서, 다이아몬드 입자가 노출해 버리는 일이 없고, 목표로 하는 면정밀도 및 도금성을 얻는 것이 용이해진다. 또, 피복층(4)의 평균 두께가 0.2mm 이하이면, 얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)에서 차지하는 복합화부(3)의 충분한 두께를 얻을 수 있어 충분한 열전도율을 확보할 수 있다.
또, 양면의 피복층(4)의 평균 두께의 합계가 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)의 두께의 20％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10％ 이하이다. 양면의 표면의 피복층(3)의 평균 두께의 합계가 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1)의 두께의 20％ 이하이면, 면정밀도 및 도금성에 더하여 충분한 열전도율을 얻을 수 있다.
(피복층의 가공)
본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 양면이 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 재료로 이루어진 피복층(4)으로 피복된 구조를 가지고 있기 때문에, 이 피복층(4)을 가공(연마)함으로써, 표면 정밀도(표면 조도: Ra)를 조정할 수 있다. 이 피복층(4)의 가공은 통상의 금속 가공에서 채용되는 가공 방법을 채용할 수 있고, 예를 들면 버프 연마기 등을 사용해 연마를 실시하여, 표면 조도(Ra)를 1㎛ 이하로 할 수 있다.
또한, 이 피복층(4)을 가공함으로써, 표면층의 평균 두께를 조정할 수도 있다. 본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 히트 싱크 등의 방열 부품으로서 사용하는 경우, 접합면의 열 저항을 고려하면, 표면 조도가 작은 평활한 면인 것이 바람직하고, 그 표면 조도(Ra)는 1㎛ 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. 표면 조도를 1㎛ 이하로 함으로써, 접합층의 두께를 균일하게 할 수 있어, 보다 높은 방열성을 얻을 수 있다.
또, 상기 피복층(4)의 평면도에 대해서도, 50mm×50mm 사이즈로 환산하여, 30㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 상기 평면도를 30㎛ 이하로 함으로써, 접합층의 두께를 균일하게 할 수 있어, 보다 높은 방열성을 얻을 수 있다.
[표면 금속층]
본 실시 형태와 관련된 반도체 소자용 방열 부품은 반도체 소자의 히트 싱크로서 사용하는 경우, 반도체 소자와 납땜 부착에 의해 접합해 사용되는 경우가 많다. 따라서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 접합 표면에는 표면 금속층(2)이 마련된다. 표면 금속층(2)의 형성 방법으로는 도금법, 증착법, 스퍼터링법 등의 방법을 채용할 수 있다. 처리 비용의 면에서는 도금 처리가 바람직하며, 이하 도금 처리에 대해서 설명한다.
도금 처리의 방법은 특별히 한정되지 않고, 무전해 도금 처리, 전기 도금 처리법 중 어떠한 것이어도 된다. 알루미늄에 대한 도금 처리의 경우, 알루미늄과의 밀착성이 뛰어난 Ni 합금 도금을 하지 도금 처리로서 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우의 Ni 합금 도금은 Ni와 인(P)을 5~15중량％ 함유하는 합금 도금이 일반적이고, 무전해 도금 처리에 의해 실시할 수 있다. 얻어지는 Ni 합금 도금은 비결정성이며, 막 두께는 0.1~2㎛이다. Ni 합금 도금의 막 두께가 0.1㎛ 미만에서는 도금막의 핀홀(도금 미착 부분)이 발생해 바람직하지 않다. 2㎛를 넘으면, 본 발명과 같은 용도에서는 접합 온도의 상승, 실사용시의 온도 부하의 증가에 따라, 비결정성의 Ni 합금 도금이 결정화해, 그 때의 체적 변화에 의해 마이크로 크랙이 발생하고, 그 후의 온도 부하로 크랙이 신장한다는 문제가 있어 바람직하지 않다.
또한, 알루미늄에 Ni 합금 도금을 실시할 때에는, 아연 치환 등의 전처리가 필요하고, 도금 밀착성이 뛰어난 아연 치환을 실시하는 것이 바람직하다. Ni 합금 도금의 밀착성에 관해서는 필 강도가 5kgf/cm 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8kgf/cm 이상이다. 필 강도가 5kgf/cm 미만에서는 반도체 소자의 방열 부품으로서 사용하는 경우, 실사용시의 온도 부하에 의해, 도금층이 박리하는 문제가 발생하는 일이 있어 바람직하지 않다.
다음에, Ni 합금 도금의 표면에 막 두께가 1~5㎛인 결정질의 Ni 도금을 실시한다. 도금법은 전기 도금 처리법이 바람직하지만, 결정질의 Ni 도금막을 얻을 수 있다면, 무전해 도금 처리법을 적용할 수도 있다. Ni 도금의 막 두께가 1㎛ 미만에서는 도금막의 핀홀(도금 미착 부분)이 발생해 바람직하지 않다. 5㎛를 넘으면, 도금막 중에 발생하는 잔류 응력이 증가해, 본 발명과 같은 용도에서는 실사용시의 온도 부하에 의해, 도금막의 박리나 크랙 발생의 문제가 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명과 같은 고출력의 반도체 소자의 방열 부품으로서 사용하는 용도에서는 접합 온도의 상승, 실사용시의 온도 부하의 증가에 따라, 비결정성의 Ni 합금 도금이 결정화해, 그 때의 체적 변화에 의해 마이크로 크랙이 발생하고, 그 후의 온도 부하로 크랙이 신장한다는 문제가 있다. 또, Ni 합금 도금층에는 압축 응력이, Ni 도금층에는 인장 응력이 잔류하기 때문에, Ni 합금 도금 두께와 Ni 도금 두께를 적정화함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 Ni 합금층과 Ni층의 비율(Ni 합금층 두께/Ni층 두께)이 0.3 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2 이하이다. Ni 합금층과 Ni층의 비율이 0.3을 넘으면, 본 용도에서는 접합 온도의 상승, 실사용시의 온도 부하의 증가에 따라, 표면 금속층에 크랙이 발생하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
또, 본 발명에서는 고온에서의 납땜 재료 접합을 실시하기 때문에, 최표면에 전기 도금 처리법 또는 무전해 도금 처리법으로, 막 두께가 0.05~4㎛인 Au 도금을 실시한다. 도금막 두께가 0.05㎛ 미만에서는 접합이 불충분해져 바람직하지 않다. 상한에 관해서는 특성상의 제약은 없지만, Au 도금은 매우 고가여서, 4㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 온도가 25℃일 때의 열전도율이 400W/mK 이상이며, 25℃ 내지 150℃에서의 열팽창 계수가 5~10×10-6/K인 것이 바람직하다.
25℃에서의 열전도율이 400W/mK 이상이며, 25℃ 내지 150℃의 열팽창 계수가 5~10×10-6/K이면, 고열전도율이면서 반도체 소자와 동등 레벨의 저팽창율이 된다. 이 때문에, 히트 싱크 등의 방열 부품으로서 사용했을 경우, 방열 특성이 뛰어나고, 또 온도 변화를 받아도 반도체 소자와 방열 부품의 열팽창율의 차이가 작기 때문에, 반도체 소자의 파괴를 억제할 수 있다. 그 결과, 고신뢰성의 방열 부품으로서 바람직하게 사용된다.
[반도체 소자용 방열 부품]
본 발명의 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 사용한 반도체 소자용 방열 부품은 고열전도율이면서 반도체 소자와 동등 레벨의 저열팽창율이며, GaN, GaAs, SiC 등의 고출력이 요구되는 반도체 레이저 소자 또는 고주파 소자의 방열 부품으로서 적합하다. 특히, 고주파 소자인 GaN-HEMT 소자, GaAs-HEMT 소자의 방열 부품으로서 적합하다.
＜실시 형태 2＞
본 발명의 실시 형태 2와 관련된 반도체 소자용 방열 부품은 도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)와 표면 금속층(13)으로 구성된다. 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)는 다이아몬드 입자와 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 포함하는 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료로 이루어진 평판상의 복합화부(14)와, 복합화부(14)의 양면에 마련된 2층의 피복층(15, 16)으로 이루어진다. 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료는 다이아몬드 입자의 함유량이 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료 전체의 40체적％~70체적％이다. 피복층(15, 16)은 복합화부(14)쪽의 피복층(15)이 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어지고, 다른 쪽의 피복층(16)이 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층으로 이루어진다. 표면 금속층(13)은 비결정성의 Ni 합금층(17), Ni층(18) 및 Au층(19)으로 이루어진다.
이와 같은 구성의 반도체 소자용 방열 부품에서도, 고열 전도이면서 반도체 소자에 근접한 열팽창율을 가지며, 또한 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 나타낸다.
이와 같이, 실시 형태 2와 관련된 반도체 소자용 방열 부품은 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)의 피복층이 복합화부(14)쪽의 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)과, 다른 쪽의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층으로 이루어진 피복층(16)으로 구성되어 있는 점이 실시 형태 1에서의 구성과 상이하다. 이하, 그 상이한 구성 부분을 중심으로, 그 제조 방법과 함께 상세하게 설명하지만, 설명을 실시하지 않은 부분에 대해서는 실시 형태 1과 동일하다.
[알루미늄-다이아몬드계 복합체]
본 실시 형태에서는 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료로 이루어진 평판상의 복합화부(14)와, 복합화부(14)에 피복된 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)을 포함하는 부분을 먼저 제조한다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 합금이 함침할 수 있는 다공질체로 이루어진 형재(20), 세라믹스 다공체(21), 이형제를 도포한 치밀한 이형판(22) 및 다이아몬드 분말(23)을 배치해 용탕 단조용의 구조체로 하고, 용탕 단조에 의해 알루미늄 합금을 복합화한 후, 복합화 후의 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 외면부에 존재하는 알루미늄-세라믹스계 복합체를 연삭 가공해, 복합화부(14)의 양면이 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)으로 피복되어 있는 구조체를 제작한다. 다음에, 이 구조체를 워터 제트 가공기나 레이저 가공기로 가공을 실시한 후, 그 표면에 두께가 0.05~2.0㎛인 피복층(16)을 형성한다.
(세라믹스 다공체)
세라믹스 다공체(21)는 용탕 단조법으로 알루미늄 합금이 함침할 수 있는 다공질로, 탄화 규소, 질화 규소, 질화 알루미늄 중 적어도 1종 이상을 함유하는 다공체이지만, 얻어지는 알루미늄-세라믹스계 복합체의 열전도율의 점에서 탄화 규소가 보다 바람직하다. 세라믹스 다공체의 기공률은 용탕 단조법으로 알루미늄 합금이 함침할 수 있는 기공이 필요하고, 20~60체적％이다. 한편, 알루미늄-세라믹스계 복합체 중의 세라믹스 함유량은 알루미늄-다이아몬드계 복합체와 알루미늄-세라믹스계 복합체의 열팽창율 차이를 가능한 한 작게 조정하는 것이 바람직하다. 알루미늄-다이아몬드계 복합체와 알루미늄-세라믹스계 복합체의 열팽창율 차이가 큰 경우, 그 후의 가공 공정에서, 휨 등이 발생해 바람직하지 않다.
(가공 방법)
위에서 설명한 바와 같이, 복합화 후, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 외면부에 존재하는 알루미늄-세라믹스계 복합체를 연삭 가공해, 복합화부(14)의 양면이 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)으로 피복되어 있는 구조체를 제작하지만, 그 연삭 가공에는 다이아몬드 공구, 다이아몬드 연마 입자 등을 사용한다. 또한 구멍 부분의 가공 등, 알루미늄-다이아몬드계 복합체 자체를 가공하는 경우는 예를 들면 워터 제트 가공기, 레이저 가공기, 방전 가공기에 의한다.
(피복층)
본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체에서는 복합화부(14)의 양면이 두께가 0.05~0.2mm인 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)으로 피복되고, 이 피복층(15)은 상술한 바와 같이, 용탕 단조에 의해, 복합화부(14)와 함께 형성되지만, 다른 방법으로서, 알루미늄-세라믹스계 복합체만을 사전에 제작한 후, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 제작하는 공정에서 복합화부(14)와 접합하여, 도 3의 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)를 제작할 수도 있다.
또, 상기 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)의 두께는 0.05mm 이상 0.2mm 이하가 바람직하다. 피복층(15)의 두께가 0.05mm 이상이면, 목표로 하는 면정밀도(표면 조도)를 얻는 것이 용이해진다. 또, 피복층(15)의 평균 두께가 0.2mm 이하이면, 얻어지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)의 두께에 따라 다르지만, 복합체(12)에서 차지하는 복합화부(14)의 충분한 두께를 얻을 수 있어 충분한 열전도율을 확보할 수 있다.
본 실시 형태와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)는 양면이 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)으로 피복된 구조를 가지고 있기 때문에, 이 피복층(15)을 가공(연마)함으로써, 표면 정밀도(표면 조도: Ra), 평면도를 조정할 수 있다. 이 가공은 다이아몬드 연마 입자나 지석을 사용한 가공 방법을 채용할 수 있고, 예를 들면 연삭반 등에 의해 연삭 가공을 실시한 후, 버프 연마기 등을 사용하여 연마를 실시해, 표면 조도(Ra)를 1㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, 이 피복층(15)을 가공함으로써, 표면층의 평균 두께를 조정할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태 2에서는 도금 밀착성을 개선하기 위하여, 피복층(15)이 표면에 형성된 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12)의 표면을 세정 후, 표면에 두께가 0.05~2.0㎛인 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 이루어진 추가적인 피복층(16)을 형성한다. 이 피복층(16)의 두께가 0.05㎛ 미만에서는 피복층 미착 부분이 발생하거나 또는 도금의 전처리 등에서 피복층이 반응해, 핀홀의 발생에 의해, 미도금 부분이 생겨 내약품성이 저하해 바람직하지 않다. 한편, 피복층 두께가 2.0㎛를 넘으면, 피복층(16)과 복합체의 선열팽창 계수가 상이하기 때문에, 양재료의 열팽창 차이에 의한 응력의 발생, 박리의 발생이 있어, 바람직하지 않다. 피복층(16)의 두께에 관해서는 보다 바람직하게는 0.3~0.6㎛이다.
피복층(16)은 증착법 또는 스퍼터링법에 의해, 두께 0.05~2.0㎛로 형성한다. 피복층(16)을 구성하는 알루미늄 합금으로는 순알루미늄 또는 알루미늄을 70질량％ 이상 함유하는 알루미늄 합금이다. 알루미늄의 함유량이 70질량％ 미만에서는 징케이트 처리에 의한 충분한 밀착이 있는 Ni 도금을 실시할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다. 알루미늄 합금 중의 알루미늄, 실리콘 이외의 금속 성분에 관해서는 극단적으로 특성이 변화하지 않는 범위이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 마그네슘, 동 등이 포함되어 있어도 된다.
또, 본 발명에서는 알루미늄-다이아몬드계 복합체(12) 표면의 알루미늄-세라믹스계 복합체로 이루어진 피복층(15)과 알루미늄 합금 등의 피복층(16)의 밀착성을 향상시키기 위해, 질소, 아르곤, 수소, 헬륨 또는 진공 분위기 중에서, 온도 460~650℃에서 1분간 이상 가열 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 산화성 분위기 하에서 처리를 실시하면, 표면에 산화막이 형성되어 그 후의 도금 불량이 발생하기 때문에, 바람직하지 않다. 온도는 바람직하게는 480~570℃이다. 온도가 460℃ 이하에서는 피복층(15)과 피복층(16)의 밀착이 나빠져 버리며, 650℃ 이상에서는 금속의 피복층(16)이 용해해, 표면 조도가 악화되어 버려, 바람직하지 않다.
＜실시 형태 3＞
다음에, 실시 형태 3과 관련된 반도체 소자용 방열 부품에 대해서 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 3과 관련된 방열 부품은 알루미늄-다이아몬드계 복합체(24)와 표면 금속층(25)으로 구성된다. 알루미늄-다이아몬드계 복합체(24)는 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료로 이루어진 평판상의 복합화부(26)와, 복합화부(26)의 양면에 마련된 피복층(27)으로 이루어진다. 피복층(27)은 알루미늄-세라믹스 섬유 복합재로 이루어지고, 표면 금속층(25)은 비결정성의 Ni 합금층(28), Ni층(29) 및 Au층(30)으로 이루어진다.
본 실시 형태 3과 관련된 방열 부품은 도 6에 나타내는 바와 같이, 용탕 단조 공정에서, 이형제를 도포한 치밀한 이형판(33)과 이형판(33) 사이에 충전되는 다이아몬드 분말(34)의 사이에 세라믹 섬유(32)를 배치한 다음, 용탕 단조에 의해 알루미늄 합금을 복합화함으로써, 복합화부(26)의 양면에 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체로 이루어진 피복층(27)이 형성된 알루미늄-다이아몬드계 복합체(24)를 얻을 수 있다.
[알루미늄-세라믹스 섬유 복합체로 이루어진 피복층]
상기 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체로 이루어진 피복층(27)은 도금성 및 면정밀도의 관계로부터, 알루미늄 합금 이외의 함유량은 20체적％ 미만이 바람직하다. 알루미늄 합금 이외의 함유량이 20체적％ 미만이면, 피복층(27)을 용이하게 가공할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또, 세라믹스 섬유로는 특별히 한정되지 않지만, 내열성의 면에서, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 멀라이트 섬유, 흑연 섬유 등의 세라믹스 섬유를 바람직하게 사용할 수 있다. 그리고, 세라믹스 섬유의 함유량(Vf)은 상기 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체의 특성면에서, 10체적％ 이하가 바람직하고, 적층해 압축했을 때에 Vf가 20체적％ 미만이 되는 것이 바람직하다.
또, 상기 세라믹스 섬유의 두께는 0.5mm 이하가 바람직하다. 0.5mm 이하이면, 상기 표면층의 두께를 적절히 할 수 있어 충분한 열전도율을 가지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 3에 대해서는 피복층을 금속층 대신에 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체로 이루어진 층으로 한 것 이외에는 실시 형태 1과 동일하다.
＜작용 효과＞
이하, 상기 실시 형태와 관련된 반도체 소자용 방열 부품의 작용 효과에 대해서 설명한다.
상기 실시 형태와 관련된 반도체 소자용 방열 부품은 알루미늄-다이아몬드계 복합 재료로 이루어진 판상의 복합화부(3; 14; 26)의 양면에 피복층(4; 15, 16; 27)을 피복 형성해 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1; 12; 24)를 형성하고, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1; 12; 24)의 양주면에 주면측으로부터 순서대로 비결정성의 Ni 합금층(5; 17; 28), Ni층(6; 18; 29), Au층(7; 19; 30)을 형성해서 이루어지는 표면 금속층(2; 13; 25)을 마련한 것으로, 여기서 피복층은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층(피복층(4); 실시 형태 1), 알루미늄-세라믹스계 복합체층(피복층(15))과 금속층(피복층(16))(실시 형태 2), 또는 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체층(피복층(27); 실시 형태 3)으로 이루어진다.
상기 구성으로 이루어진 반도체 소자용 방열 부품은 알루미늄-다이아몬드계 복합체가 고열 전도이면서 반도체 소자에 근접한 열팽창율을 가지며, 또한 표면 금속층에 의해, 표면의 도금성이 향상되어 표면의 면 조도, 평면도가 작기 때문에, 반도체 소자의 방열용 히트 싱크 등의 방열 부품으로서 바람직하게 사용된다.
또한, 상기 피복층(4)의 두께가 0.03~0.2mm, 상기 피복층(15)의 두께가 0.05~0.2mm, 상기 피복층(27)의 두께가 0.05~0.2mm이면, 목표로 하는 면정밀도를 얻는 것이 용이해지고, 또한 충분한 열전도율을 확보할 수 있다.
또, 상기 피복층(4; 16; 27)의 표면 조도(Ra)가 1㎛ 이하이면, 접합층의 두께를 균일하게 할 수 있어 보다 높은 방열성을 얻을 수 있다.
또, 상기 평판상의 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1; 12; 24)의 두께가 0.4~6mm이면, 히트 싱크 등의 방열 부품으로서 사용하기에 충분한 강도 및 방열 특성을 가진다는 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 온도가 25℃일 때의 열전도율이 400W/mK 이상이며, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 온도가 25℃ 내지 150℃에서의 열팽창 계수가 5~10×10-6/K여도 된다. 이와 같이 하면, 히트 싱크 등의 방열 부품으로서 사용했을 경우, 방열 특성이 뛰어나고, 또 온도 변화를 받아도 반도체 소자와 방열 부품의 열팽창율의 차이가 작기 때문에, 반도체 소자의 파괴를 억제할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1; 12; 24)가 적어도 양주면에 주면측으로부터 순서대로 비결정성의 Ni 합금층(5; 17; 28), Ni층(6; 18; 29), Au층(7; 19; 30)을 형성해서 이루어지는 표면 금속층(2; 13; 25)을 마련하고, Ni 합금층과 Ni층의 비율(Ni 합금층 두께/Ni층 두께)이 0.3 이하이도록 했으므로, 납땜 재료 등에 의한 접합이 가능해진다. 이와 같이 하면, 고출력의 반도체 소자와 접합해 사용하는 방열 부품 등으로서 사용할 때에 높은 방열 특성과 함께, 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생을 억제할 수 있는 고신뢰성을 확보할 수 있다.
또, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체(1; 12; 24)는 용탕 단조법으로 제조하면, 열전도율 등의 특성이 뛰어난 치밀한 복합체를 얻을 수 있다.
상기 구성으로 이루어진 반도체 소자용 방열 부품은 고출력의 반도체 소자와 접합해 사용하는 방열 부품 등으로서 사용할 때에 높은 방열 특성과 함께, 고부하에서의 실사용에서도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생을 억제할 수 있는 고신뢰성을 확보할 수 있어 GaN, GaAs, SiC 등의 반도체 레이저 또는 고주파 소자용의 방열 부품으로서 적합하다.
이상, 본 발명에 관한 반도체 소자용 방열 부품 및 그 제조 방법에 대해서, 실시 형태를 들어 설명하고, 또 이하에 실시예로 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태, 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예
[실시예 1~4]
시판되고 있는 고순도의 다이아몬드 분말 A(평균 입자 지름: 180㎛), 고순도의 다이아몬드 분말 B(평균 입자 지름: 20㎛), 고순도의 다이아몬드 분말 C(평균 입자 지름: 2㎛) 및 알루미늄 분말(평균 입자 지름: 30㎛)을 표 1에 나타내는 배합비로 혼합했다.
Figure pct00001
다음에, 40×40×2mmt의 스테인리스판(SUS430재)에 알루미나 졸을 코팅해 350℃에서 30분간 소부(燒付) 처리를 실시한 후, 흑연계 이형제를 표면에 도포해 이형판(도 2의 이형판(9))을 제작했다. 그리고, 60×60×8mmt의 외형으로, 중앙부에 40×40×8mmt의 구멍을 가지는 기공률 20％의 등방성 흑연 치구(도 2의 형재(8))에 표 1의 각 다이아몬드 분말을 상하로 30㎛ 두께의 순알루미늄박을 배치해 이형판(9)으로 양면을 끼우는 것처럼 충전해 구조체로 했다.
상기 구조체를 60×60×1mmt의 흑연계 이형제를 도포한 스테인리스판(도 2의 금속판(11))을 끼워 복수 개 적층하고, 양측에 두께 12mm의 철판을 배치하며, M10의 볼트 6개로 연결해 면 방향의 조임 토크가 10Nm가 되도록 토크 렌치로 조여 1개의 블록으로 했다.
다음에, 얻어진 블록을 전기 로에서 온도 650℃로 예비 가열한 후, 미리 가열해 둔 내경 300mm의 프레스형 내에 넣고 실리콘을 12질량％, 마그네슘을 1질량％ 함유하는 온도 800℃의 알루미늄 합금의 용탕을 부어, 100MPa의 압력으로 20분간 가압해 다이아몬드 분말에 알루미늄 합금을 함침시켰다. 그리고, 실온까지 냉각한 후, 습식 밴드소(bandsaw)로 이형판의 형상에 따라서 절단하고, 끼운 스테인리스판을 벗겼다. 그 후, 함침시의 변형 제거를 위해서 530℃의 온도에서 3시간 어닐 처리를 실시해, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻었다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 양면을 ＃600의 연마지로 연마한 후, 버프 연마를 실시했다.
계속해서, 워터 제트 가공기(스기노머신 제 어브레시브(abrasive)·제트 커터 NC)에 의해, 압력 250MPa, 가공 속도 50mm/min의 조건에서, 연마 지립으로서 입도 100㎛의 가넷(garnet)을 사용하여 25×25×2mmt의 형상으로 가공해 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 했다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 단면을 공장 현미경으로 관찰해 양면의 피복층(도 1의 피복층(4))의 평균 두께를 측정했다. 또, 표면 조도계에 의한 표면 조도(Ra) 및 3차원 윤곽 형상 측정에 의한 평면도를 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
또, 워터 제트 가공에 의해 열팽창 계수 측정용 시험체(3×2×10mm), 열전도율 측정용 시험체(25×25×2mmt)를 제작했다. 각각의 시험편을 사용하고, 온도 25℃~150℃의 열팽창 계수를 열팽창계(세이코 전자공업사 제; TMA300)로, 25℃에서의 열전도율을 레이저 플래시법(리가쿠 전기사 제; LF/TCM-8510B)로 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
또, 실시예 1의 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 밀도를 아르키메데스법에 의해 측정한 결과, 3.21g/㎤였다. 또한, 실시예 1에 대해서, 굴곡강도 시험체(3×2×40mm)를 제작해, 굴곡강도 시험기에서 3점 굴곡강도를 측정한 결과, 320MPa였다.
Figure pct00002
또, 상기의 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 초음파 세정한 후, Zn 촉매에 의한 전처리 후에 무전해 Ni―P, 전기 Ni, 전기 Au 도금을 실시해, 실시예 1~4와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 표면에 5㎛ 두께(Ni-P: 0.3㎛＋Ni: 2.7㎛＋Au: 2.0㎛)의 도금층(도 1의 금속 표면층(2))을 형성했다. 얻어진 도금품에 대해서, JIS Z3197에 준해 납땜 습윤 확대율의 측정을 실시한 결과, 모든 도금품에서, 납땜 습윤 확대율은 80％ 이상이었다. 또, 얻어진 도금품의 필 강도를 측정한 결과, 모든 도금품에서 10kgf/cm 이상이었다. 또한, 얻어진 도금품은 대기 분위기 하, 온도 400℃에서 10분간의 가열 처리를 실시한 후, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 결과, 모든 도금품에서, 도금막의 박리, 크랙의 발생 등의 이상은 확인되지 않았다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~4와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 표면 조도가 0.19~0.25㎛로 매우 평활하고, 고열전도율 및 반도체 소자에 근접한 열팽창 계수를 가지고 있다.
[실시예 5]
다이아몬드 분말 A(평균 입자 지름: 190㎛) 35g, 다이아몬드 분말 B(평균 입자 지름: 20㎛) 15g, 실리카 분말(평균 입자 지름: 5㎛) 16g, 규소 분말(평균 입자 지름: 10㎛): 16g을 혼합한 후, 탄화규소제의 도가니에 충전하고, 아르곤 분위기 하, 온도 1450℃에서 3시간 가열 처리를 실시해, 다이아몬드 분말 표면에 β형 탄화규소층을 형성한 다이아몬드 분말을 제작했다.
다이아몬드 분말로서, 표면에 β형 탄화규소층을 형성한 다이아몬드 분말을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 제작했다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 실시예 1과 동일한 연마, 가공을 실시해, 25×25×2mmt의 형상으로 가공해 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 하고, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 단면을 공장 현미경으로 관찰해 양면의 피복층(도 1의 피복층(4))의 평균 두께를 측정한 결과, 피복층의 평균 두께는 0.05mm였다. 또, 표면 조도계로 측정한 표면 조도(Ra)는 0.21㎛, 3차원 형상 측정기로 측정한 평면도는 7㎛였다.
또한, 실시예 5의 알루미늄-다이아몬드계 성형체는 실시예 1과 동일한 특성 평가를 실시해, 그 밀도는 3.20g/㎤, 온도 25℃~150℃의 열팽창 계수는 7.2×10-6/K, 온도 25℃에서의 열전도율은 650W/mK, 3점 굴곡강도는 340MPa였다.
또, 실시예 1과 동일하게 하여, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 표면에 5㎛ 두께(Ni-P: 0.3㎛＋Ni: 2.7㎛＋Au: 2.0㎛)의 도금층(도 1의 금속 표면층(2))을 형성했다. 얻어진 도금품에 대해서, 필 강도를 측정한 결과, 12kgf/cm였다. 또한, 얻어진 도금품은 대기 분위기 하, 온도 400℃에서 10분간의 가열 처리를 실시한 후, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 결과, 도금막의 박리, 크랙의 발생 등의 이상은 확인되지 않았다.
실시예 5에서는 표면에 β형 탄화규소층을 형성한 다이아몬드 분말을 사용하고 있다. 이것에 의해, 650W/mK라는 높은 열전도율 및 반도체 소자에 근접한 열팽창 계수를 가지고 있다.
[실시예 6~9]
실시예 1에서, 다이아몬드 분말의 충전량을 변경해, 판 두께를 실시예 6: 0.4mm, 실시예 7: 6.0mm로 하고, 적층시에 다이아몬드 분말의 상하에 실시예 8: 15㎛ 두께, 실시예 9: 200㎛ 두께의 순알루미늄박을 배치해 구조체로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 제작했다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 실시예 1과 동일한 연마, 가공을 실시해, 25×25×2mmt의 형상으로 가공해 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 하고, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 단면을 공장 현미경으로 관찰해 양면의 피복층(도 1의 피복층(4))의 평균 두께, 표면 조도계로 측정한 표면 조도(Ra), 3차원 형상 측정기로 측정한 평면도의 결과를 표 3에 나타낸다.
또, 얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 실시예 1과 동일한 특성 평가를 실시해, 그 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 표면에 5㎛ 두께(Ni-P: 0.3㎛＋Ni: 2.7㎛＋Au: 2.0㎛)의 도금층(도 1의 표면 금속층(2))을 형성했다. 얻어진 도금품에 대해서, 필 강도의 측정, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 후, 도금막의 관찰을 실시했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
[실시예 10~15, 비교예 1~3]
실시예 1에서 제작한 도금 전의 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 초음파 세정한 후, 표 5에 나타내는 조건에서 알루미늄-다이아몬드계 복합체 표면에 도금층(도 1의 표면 금속층(2))을 형성했다. 얻어진 도금품은 필 강도의 측정, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 후, 도금막의 관찰을 실시했다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure pct00005
Figure pct00006
실시예 10~15에서는 복합체 표면에 적절한 표면 금속층을 형성함으로써, 충분한 도금 밀착성을 확보함과 함께, 고부하에서의 실사용을 상정한 히트 사이클 시험 후에도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생이 억제되고 있다.
[실시예 16~19, 비교예 4]
시판되고 있는 고순도의 다이아몬드 분말 A(평균 입자 지름: 180㎛) 70중량％, 고순도의 다이아몬드 분말 B(평균 입자 지름: 20㎛) 30중량％의 배합비로 혼합했다.
다음에, 60×60×8mmt의 외형으로, 중앙부에 40×40×8mmt의 구멍을 가지는 기공률 20％의 등방성 흑연 치구(도 4의 형재(20))에 다이아몬드 분말을 40×40×3.1mmt의 기공률 35％의 탄화규소질 다공체(도 4의 세라믹 다공체(21))로 양면을 끼우는 것처럼 충전해 구조체로 했다.
상기 구조체를 60×60×1mmt의 흑연계 이형제를 도포한 이형판(도 4의 이형판(22))을 끼워 복수 개 적층하고, 양측에 두께 12mm의 철판을 배치하며, M10의 볼트 6개로 연결해 면방향의 조임 토크가 10Nm가 되도록 토크 렌치로 단단히 조여 1개의 블록으로 했다.
다음에, 얻어진 블록을 전기 로에서 온도 650℃로 예비 가열한 후, 미리 가열해 둔 내경 300mm의 프레스형 내에 넣고 실리콘을 12질량％, 마그네슘을 1질량％ 함유하는 온도 800℃의 알루미늄 합금의 용탕을 부어, 100MPa의 압력으로 20분간 가압해 다이아몬드 분말에 알루미늄 합금을 함침시켰다. 그리고, 실온까지 냉각한 후, 습식 밴드소로 이형판의 형상에 따라서 절단해, 끼운 이형판을 벗겼다.
그 후, 함침시의 변형 제거를 위해서 530℃의 온도에서 3시간 어닐 처리를 실시해, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻었다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 양면을 평면 연삭반에서 ＃230의 다이아몬드 지석을 사용해 표 5의 판 두께까지 연삭 가공한 후, 버프 연마를 실시했다. 또한, 실시예 19는 양면을 ＃230의 다이아몬드 지석으로 연삭 가공했을 뿐, 버프 연마는 실시하지 않았다.
계속해서, 레이저 가공기로 가공 속도 50mm/min의 조건에서, 25×25mm의 형상으로 가공해 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 했다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 단면을 공장 현미경으로 관찰해 양면의 피복층(도 3의 알루미늄-세라믹계 복합체로 이루어진 피복층(15))의 평균 두께를 측정했다. 또, 표면 조도계로 표면 조도(Ra) 및 3차원 윤곽 형상 측정에 의한 평면도를 측정했다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
또, 레이저 가공으로 열팽창 계수 측정용 시험체(3×2×10mm), 열전도율 측정용 시험체(25×25×2mmt)를 제작했다. 각각의 시험편을 사용하여, 밀도(아르키메데스법), 온도 25℃~150℃의 열팽창 계수를 열팽창계(세이코 전자공업사 제; TMA300)로, 25℃에서의 열전도율을 레이저 플래시법(리가쿠 전기사 제; LF/TCM-8510B)으로 측정했다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.
Figure pct00007
또한, 상기의 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 초음파 세정한 후, 증착법으로 복합체의 표면에 0.5㎛ 두께의 알루미늄층(도 3의 피복층(16))을 형성하고, 질소 분위기 하, 온도 500℃에서 30분간 가열 처리를 실시했다. 비교예 4는 상기의 알루미늄층을 형성하지 않았다. 다음에, 표면에 알루미늄층을 형성시킨 알루미늄-다이아몬드계 복합체에 실시예 1과 동일하게 하여 도금층(도 3의 표면 금속층 (14))을 형성했다. 얻어진 도금품은 필 강도의 측정, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 후, 도금막의 관찰을 실시했다. 그 결과를 표 8에 나타낸다.
Figure pct00008
실시예 16~19와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 고열전도율 및 반도체 소자에 근접한 열팽창 계수를 가지며, 복합체 표면에 적절한 표면 금속층을 형성함으로써, 충분한 도금 밀착성을 확보함과 함께, 고부하에서의 실사용을 상정한 히트 사이클 시험 후에도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생이 억제되어 있다.
[실시예 20~25]
실시예 1과 동일한 다이아몬드 분말을 사용하고, 적층시에 다이아몬드 분말의 상하에 순알루미늄박으로 바꾸어 표 9에 나타내는 세라믹스 섬유(도 6의 세라믹 섬유(32))를 배치해 구조체로 했다.
Figure pct00009
상기 구조체를 60×60×1mmt의 흑연계 이형제를 도포한 이형판(도 6의 이형판(33))을 끼워 복수 개 적층하고, 양측에 두께 12mm의 철판을 배치하며, M10의 볼트 6개로 연결해 면방향의 조임 토크가 10Nm가 되도록 토크 렌치로 조여 1개의 블록으로 했다.
다음에, 얻어진 블록을 전기 로에서 온도 700℃로 예비 가열한 후, 미리 가열해 둔 내경 300mm의 프레스형 내에 넣고 마그네슘을 1질량％ 함유하는 온도 850℃의 알루미늄 합금의 용탕을 부어, 100MPa의 압력으로 20분간 가압해 다이아몬드 분말에 알루미늄 합금을 함침시켰다. 그리고, 실온까지 냉각한 후, 습식 밴드소로 이형판의 형상에 따라서 절단해, 끼운 이형판을 벗겼다. 그 후, 함침시의 변형 제거를 위해서 530℃의 온도에서 3시간 어닐 처리를 실시해, 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 얻었다.
얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 실시예 1과 동일한 연마, 가공을 실시해, 25×25×2mmt의 형상으로 가공해 알루미늄-다이아몬드계 복합체로 하고, 상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 단면을 공장 현미경으로 관찰해 양면의 피복층(도 5의 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체층으로 이루어진 피복층(27))의 평균 두께, 표면 조도계로 측정한 표면 조도(Ra), 3차원 형상 측정기로 측정한 평면도의 결과를 표 10에 나타낸다.
또, 얻어진 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 실시예 1과 동일한 특성 평가를 실시해, 그 결과를 표 10에 나타낸다.
Figure pct00010
또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 표면에 5㎛ 두께(Ni-P: 0.3㎛＋Ni: 2.7㎛＋Au: 2.0㎛)의 도금층(도 5의 표면 금속층(25))을 형성했다. 얻어진 도금품에 대해서, 필 강도의 측정, 대기 분위기 하에서 온도 -55℃에서 30분간 유지와 온도 175℃에서 30분간 유지의 히트 사이클 시험을 1000회 실시한 후, 도금막의 관찰을 실시했다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.
Figure pct00011
실시예 20~25와 관련된 알루미늄-다이아몬드계 복합체는 고열전도율 및 반도체 소자에 근접한 열팽창 계수를 가지며, 복합체 표면에 적절한 표면 금속층을 형성함으로써, 충분한 도금 밀착성을 확보함과 함께, 고부하에서의 실사용을 상정한 히트 사이클 시험 후에도, 표면 금속층 부분에 크랙 등의 발생이 억제되어 있다.
1 알루미늄-다이아몬드계 복합체
2 표면 금속층
3 복합화부
4 피복층
5 Ni 합금층
6 Ni층
7 Au층
8 다공질체로 이루어진 형재
9 이형제를 도포한 이형판
10 다이아몬드 분말
11 금속판
12 알루미늄-다이아몬드계 복합체
13 표면 금속층
14 복합화부
15 피복층(알루미늄-세라믹스계 복합체)
16 피복층(금속층)
17 Ni 합금층
18 Ni층
19 Au층
20 다공질체로 이루어진 형재
21 세라믹스 다공체
22 이형제를 도포한 이형판
23 다이아몬드 분말
24 알루미늄-다이아몬드계 복합체
25 표면 금속층
26 복합화부
27 피복층(알루미늄-세라믹스 섬유 복합체층)
28 Ni 합금층
29 Ni층
30 Au층
31 다공질체로 이루어진 형재
32 세라믹스 섬유
33 이형제를 도포한 이형판
34 다이아몬드 분말
35 금속판

Claims (9)

  1. 다이아몬드 입자를 40체적％~70체적％ 함유하고, 잔부가 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 이루어지며, 두께가 0.4~6mm인 판상체의 양면에 알루미늄을 주성분으로 하는 금속 또는 알루미늄-세라믹계 복합 재료로 이루어진 피복층을 피복해 알루미늄-다이아몬드계 복합체를 형성하고,
    상기 알루미늄-다이아몬드계 복합체의 적어도 양주면에 주면측으로부터 순서대로 (1) 막 두께가 0.1~1㎛인 비결정성의 Ni 합금층, (2) 막 두께가 1~5㎛인 Ni층, (3) 막 두께가 0.05~4㎛인 Au층을 형성해서 이루어지며, 여기서 Ni 합금층과 Ni층의 비율(Ni 합금층 두께/Ni층 두께)이 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 방열 부품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피복층이 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 80체적％ 이상 함유하는 막 두께 0.03~0.2mm의 금속층인 방열 부품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 피복층이 판상체측으로부터, 막 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄-세라믹스계 복합체층과, 막 두께 0.1~2㎛의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속층을 포함하는 층인 방열 부품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 피복층이 막 두께 0.05~0.2mm의 알루미늄을 주성분으로 하는 금속을 80체적％ 이상 함유하는 알루미늄-세라믹스 섬유 복합체층인 방열 부품.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    Ni 합금층, Ni층, Au층이 도금 처리에 의해 형성되고, 또한 하지의 Ni 합금층이 아연 치환을 전처리로 하는 무전해 도금 처리에 의해 형성되며, 도금막의 필 강도가 5kg/cm 이상인 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    반도체 소자가 GaN, GaAs 또는 SiC로 이루어진 반도체 레이저 소자 또는 고주파 소자인 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄-다이아몬드계 복합체가 용탕 단조법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄-다이아몬드계 복합체가 400W/mK 이상인 25℃에서의 열전도율, 5×10-6~10×10-6/K인 25℃ 내지 150℃의 선열팽창 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 방열 부품.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄-다이아몬드계 복합체는 다이아몬드 입자가 그 표면에 화학적으로 결합한 β형 탄화규소의 층의 존재에 의해 특징지워지는 알루미늄-다이아몬드계 복합체인 것을 특징으로 하는 방열 부품.
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