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JPH11243168A - heatsink - Google Patents

heatsink

Info

Publication number
JPH11243168A
JPH11243168A JP10042425A JP4242598A JPH11243168A JP H11243168 A JPH11243168 A JP H11243168A JP 10042425 A JP10042425 A JP 10042425A JP 4242598 A JP4242598 A JP 4242598A JP H11243168 A JPH11243168 A JP H11243168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat sink
polycrystalline diamond
thickness
bonding layer
semiconductor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10042425A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohisa Saito
裕久 斉藤
Takahiro Imai
貴浩 今井
Yoshiyuki Yamamoto
喜之 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP10042425A priority Critical patent/JPH11243168A/en
Publication of JPH11243168A publication Critical patent/JPH11243168A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 その表面上に発熱量の大きい半導体素子が取
付けられても、放熱特性および熱膨張特性を有効に発揮
し得るヒートシンクを提供する。 【解決手段】 ヒートシンクは、厚さ200μm〜600μm
の非金属無機材料からなる基板母材を備える。また、基
板母材の少なくとも1表面上に形成された厚さ5μm〜
60μmの多結晶ダイヤモンド層を備える。また、多結
晶タ゛イヤモント゛層の表面上の所定領域に形成され、Ti,Z
r,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Au,Niお
よびVの酸化物、炭化物、窒化物および炭窒化物のうち
から選ばれた少なくとも1種類からなる厚さ1μm〜4
μmの第1中間接合層を備える。また、第1中間接合層
上に形成され、Mo,Ni,Pd,Pt,Auのうちか
ら選ばれた少なくとも1種類からなる厚さ2μm〜5μ
mの第2中間接合層を備える。さらに、第2中間接合層
の表面上に形成され、その表面上に半導体素子が取付け
られる、Au,Ag,Si,Ge,Sn,PdおよびI
nのうちから選ばれた少なくとも1種類の金属からなる
厚さ2μm〜5μmの金属接合層を備える。
[PROBLEMS] To provide a heat sink capable of effectively exhibiting heat radiation characteristics and thermal expansion characteristics even when a semiconductor element having a large amount of heat is mounted on a surface thereof. The heat sink has a thickness of 200 μm to 600 μm.
And a substrate base material made of a non-metallic inorganic material. Further, the thickness formed on at least one surface of the substrate base material is 5 μm or more.
A polycrystalline diamond layer of 60 μm is provided. Further, Ti, Z is formed in a predetermined region on the surface of the polycrystalline diamond layer.
1 μm to 4 μm thick composed of at least one selected from oxides, carbides, nitrides and carbonitrides of r, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Au, Ni and V
μm of the first intermediate bonding layer. Further, a thickness of 2 μm to 5 μm formed on the first intermediate bonding layer and made of at least one selected from Mo, Ni, Pd, Pt, and Au.
m of the second intermediate bonding layer. Further, Au, Ag, Si, Ge, Sn, Pd and I are formed on the surface of the second intermediate bonding layer and the semiconductor element is mounted on the surface.
and a metal bonding layer made of at least one metal selected from n and having a thickness of 2 μm to 5 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートシンクに
関し、特に、その表面上に発熱量の大きい半導体素子が
取付けられるヒートシンクに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink, and more particularly, to a heat sink having a semiconductor element having a large amount of heat generated thereon.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のLSIパッケージなどの半導体素
子を搭載した電子部品は、その発熱量もそれほど大きく
なく、Al2 3 のように熱伝導率が17W/m・K程
度のヒートシンクが多用されていた。しかし、近年では
LSIの高性能化や高密度実装化に伴い発熱量の増大が
問題となっており、その対策としてAlN、SiCまた
はCu−W焼結体などの熱伝導特性の優れた材料をヒー
トシンク(放熱基板)として用いる傾向が強くなってい
る。さらに、最近は情報の高密度化に伴いレーザダイオ
ード(LD)のように局所的に大きな発熱をする半導体
素子に高性能なヒートシンクが利用されている。
2. Description of the Related Art A conventional electronic component on which a semiconductor element such as an LSI package is mounted does not generate much heat, and a heat sink having a thermal conductivity of about 17 W / m · K, such as Al 2 O 3 , is frequently used. I was However, in recent years, an increase in the amount of heat generated has become a problem due to higher performance and higher density mounting of LSIs. As a countermeasure, a material having excellent heat conduction properties such as AlN, SiC or Cu-W sintered body has been used. There is a strong tendency to use it as a heat sink (radiator substrate). Further, recently, a high-performance heat sink is used for a semiconductor element that generates a large amount of heat locally such as a laser diode (LD) as information density increases.

【0003】例えば、本願の出願人は特開平5−326
767号公報「放熱基板」において、図7に示すような
ヒートシンクを提案している。図7を参照して、従来の
ヒートシンクの問題点を説明する。
[0003] For example, the applicant of the present application is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-326.
Japanese Patent Application Publication No. 767, “radiation board” proposes a heat sink as shown in FIG. The problem of the conventional heat sink will be described with reference to FIG.

【0004】図7は、パッケージ11の中に半導体素子
15、半導体素子15に接続されるボンディングワイヤ
17およびボンディングワイヤ17に接続されるリード
フレーム16が設けられている状態を示している。そし
て、半導体素子15の下には下から順に、金属またはセ
ラミックスからなる基板母材12、多結晶ダイヤモンド
層13、第1中間接合層18a、第2中間接合層18
b、金属接合層14で構成される放熱基板が設けられて
いる。それによれば、熱伝導特性の良い放熱基板の使用
により発せられる熱は分散されていた。
FIG. 7 shows a state in which a semiconductor element 15, a bonding wire 17 connected to the semiconductor element 15, and a lead frame 16 connected to the bonding wire 17 are provided in the package 11. Then, under the semiconductor element 15, in order from the bottom, a substrate base material 12 made of metal or ceramic, a polycrystalline diamond layer 13, a first intermediate bonding layer 18a, and a second intermediate bonding layer 18
b, a heat dissipation board composed of the metal bonding layer 14 is provided. According to this, the heat generated by the use of a heat dissipation substrate having good heat conduction characteristics was dispersed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板母
材12として熱伝導特性の良いセラミックスを選択した
場合、たとえばSiならその熱膨張率は室温〜400℃
において3.5×10-6/℃であるため、その全体の熱
膨張率を4.0×10-6/℃以上とするためには接合層
の厚みを大きくして、多結晶ダイヤモンド層13の厚
み、基板母材12厚みを薄くする必要がある。また、A
lNなら4.3×10-6/℃、SiCなら4.2×10
-6/℃であるため、Si同様にその全体の熱膨張率を
4.0×10-6/℃以上にするためには、多結晶ダイヤ
モンド層13の厚みを基板母材12に対して薄くする
か、もしくは逆に多結晶ダイヤモンド層13の厚みを1
0μm〜50μmにするためには基板母材の厚みを厚く
する必要がある。多結晶ダイヤモンド層13の厚みが薄
すぎても、基板母材12の厚みが厚すぎても熱伝導率を
向上させるという本来の意図に反してしまう。そのた
め、GaAsやInPなどの出力の高いLD等の半導体
素子15に使用するとヒートシンクとLDの熱膨張率の
差により、温度上昇時にLD内部の応力が加わりレーザ
の出力特性が低下したり、ひどいときにはLDが割れる
という問題が発生していた。
However, when ceramics having good thermal conductivity are selected as the substrate base material 12, for example, if Si is used, its coefficient of thermal expansion is from room temperature to 400 ° C.
3.5 for a × 10 -6 / ° C., in order to the thermal expansion coefficient of the entire 4.0 × 10 -6 / ℃ or higher by increasing the thickness of the bonding layer in the polycrystalline diamond layer 13 , And the thickness of the substrate base material 12 must be reduced. Also, A
4.3 × 10 -6 / ° C for 1N, 4.2 × 10 for SiC
-6 / ° C., the thickness of the polycrystalline diamond layer 13 should be thinner than the substrate base material 12 in order to make the overall thermal expansion coefficient of 4.0 × 10 −6 / ° C. or more as in the case of Si. Or conversely, the thickness of the polycrystalline diamond layer 13 is
In order to reduce the thickness to 0 μm to 50 μm, it is necessary to increase the thickness of the substrate base material. If the thickness of the polycrystalline diamond layer 13 is too small, or if the thickness of the substrate base material 12 is too large, it is contrary to the original intention of improving the thermal conductivity. Therefore, when used for a semiconductor device 15 such as an LD having a high output such as GaAs or InP, the stress inside the LD is applied when the temperature rises due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the heat sink and the LD. There has been a problem that the LD is cracked.

【0006】この発明は、上記のようなGaAsやIn
PのLDなどの発熱量の大きな半導体素子15に使用す
る場合に生じる課題を解決するためになされたもので、
その目的は、温度上昇してもLDをはじめとする半導体
素子15の特性を維持できるよう半導体素子15の種類
に対応した熱膨張率を有するだけでなく、放熱特性にも
優れ、さらに接合強度にも優れたヒートシンクを提供す
ることである。
[0006] The present invention relates to GaAs or In as described above.
The purpose of the present invention is to solve a problem that occurs when the semiconductor device 15 having a large calorific value such as an LD of P is used.
The purpose is not only to have a coefficient of thermal expansion corresponding to the type of the semiconductor element 15 so that the characteristics of the semiconductor element 15 such as the LD can be maintained even when the temperature rises, as well as to have excellent heat radiation characteristics and to improve the bonding strength. Is also to provide an excellent heat sink.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載のヒート
シンクは、上下主表面を有し、この上下主表面間の厚さ
が200μm〜600μmである、非金属無機材料から
なる基板母材を備える。また、基板母材の少なくとも上
下主表面の1方上に形成された、厚さが5μm〜60μ
mである多結晶ダイヤモンド層を備える。そして、多結
晶ダイヤモンド層表面上に半導体素子が設けられる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a heat sink having a base material made of a non-metallic inorganic material having upper and lower main surfaces and having a thickness between the upper and lower main surfaces of 200 μm to 600 μm. Prepare. In addition, the thickness formed on at least one of the upper and lower main surfaces of the substrate base material is 5 μm to 60 μm.
m with a polycrystalline diamond layer. Then, a semiconductor element is provided on the surface of the polycrystalline diamond layer.

【0008】このように構成されているため、基板母材
の厚みは200μm以上であり、強度が確保される。ま
た、基板母材の厚みが600μm以下なので、放熱特性
も確保される。その結果、温度上昇が著しいLD等を使
用しても、強度面において使用に耐え、かつ、放熱特性
の面において、半導体素子を良好に動作させるヒートシ
ンクを提供することができる。
With this configuration, the thickness of the substrate base material is 200 μm or more, and the strength is secured. Further, since the thickness of the substrate base material is 600 μm or less, heat radiation characteristics are also ensured. As a result, it is possible to provide a heat sink that can withstand use in terms of strength and operate the semiconductor element satisfactorily in terms of heat radiation characteristics even when an LD or the like whose temperature rises significantly is used.

【0009】請求項2に記載のヒートシンクは、請求項
1に記載のヒートシンクであって、多結晶ダイヤモンド
層を基板母材の上下主表面の両方上に備える。
A heat sink according to a second aspect is the heat sink according to the first aspect, wherein the polycrystalline diamond layer is provided on both the upper and lower main surfaces of the substrate base material.

【0010】このように構成されることによって、請求
項1に記載のヒートシンクよりもさらに、1層多く、ま
た、基板母材の対向する2表面にダイヤモンド層を有し
ている。そのため、一方のみに多結晶ダイヤモンド層を
有するときに比べて熱膨張率の相違による延びの相違が
あった場合に、2表面でその熱膨張による面方向の伸び
が相違することによって発生する応力を吸収する。それ
により、1表面のみに多結晶ダイヤモンド層がある場合
よりも、ヒートシンクの反りが発生しにくくなる。その
結果、半導体素子に亀裂等の悪影響を及ぼしにくいヒー
トシンクを提供することができる。
With this configuration, the heat sink according to the first aspect further has one more layer and a diamond layer on two opposing surfaces of the substrate base material. Therefore, when there is a difference in elongation due to a difference in the coefficient of thermal expansion as compared with the case where only one of the layers has a polycrystalline diamond layer, the stress generated due to the difference in elongation in the plane direction due to the thermal expansion on the two surfaces is reduced Absorb. Thereby, the warpage of the heat sink is less likely to occur than when the polycrystalline diamond layer is provided only on one surface. As a result, it is possible to provide a heat sink that does not easily adversely affect the semiconductor element such as a crack.

【0011】請求項3に記載のヒートシンクは、請求項
1または2に記載のヒートシンクであって、多結晶ダイ
ヤモンド層の表面上の所定領域に形成され、Au,A
g,Si,Ge,Sn,PdおよびInの群から選ばれ
た少なくとも1種類の金属からなる厚さ2μm〜5μm
の金属接合層を備える。
A heat sink according to a third aspect is the heat sink according to the first or second aspect, wherein the heat sink is formed in a predetermined region on the surface of the polycrystalline diamond layer, and wherein Au, A
g, Si, Ge, Sn, Pd, and at least one metal selected from the group consisting of In and having a thickness of 2 μm to 5 μm.
A metal bonding layer.

【0012】このように構成することによって、金属接
合層は、厚みが2μm〜5μmの範囲に規定される。こ
れにより、基板と半導体素子との間の熱膨張率の差を許
容範囲内とすることができる。そのため、熱膨張率の相
違による応力の発生を低減できる。その結果、半導体素
子と多結晶ダイヤモンド層との間の熱膨張率の相違によ
る伸びの相違のために発生する応力が許容範囲内である
ヒートシンクを提供することができる。
With this configuration, the thickness of the metal bonding layer is defined in the range of 2 μm to 5 μm. Thereby, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element can be set within an allowable range. Therefore, generation of stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced. As a result, it is possible to provide a heat sink in which the stress generated due to the difference in elongation due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor element and the polycrystalline diamond layer is within an allowable range.

【0013】請求項4に記載のヒートシンクは、請求項
1または2に記載のヒートシンクであって、多結晶ダイ
ヤモンド層の表面上の所定領域に形成され、Ti,Z
r,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Au,Niお
よびVの群から選ばれた少なくとも1種類の物質の酸化
物、炭化物、窒化物および炭窒化物のうちから選ばれた
少なくとも1種類からなる厚さ1μm〜4μmの第1中
間接合層を備える。また、第1中間接合層上に形成さ
れ、Mo,Ni,Pd,Pt,Auの群から選ばれた少
なくとも1種類の物質からなる厚さ2μm〜5μmの第
2中間接合層を備える。さらに、第2中間接合層の表面
上に形成され、その表面上に半導体素子が取付けられ
る、Au,Ag,Si,Ge,Sn,PdおよびInの
群から選ばれた少なくとも1種類の金属からなる厚さ2
μm〜5μmの金属接合層を備える。
A heat sink according to a fourth aspect is the heat sink according to the first or second aspect, wherein the heat sink is formed in a predetermined region on the surface of the polycrystalline diamond layer, and the Ti, Z
At least one selected from oxides, carbides, nitrides and carbonitrides of at least one substance selected from the group consisting of r, Hf, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Au, Ni and V A first intermediate bonding layer having a thickness of 1 μm to 4 μm of various types is provided. The semiconductor device further includes a second intermediate bonding layer formed on the first intermediate bonding layer and made of at least one material selected from the group consisting of Mo, Ni, Pd, Pt, and Au and having a thickness of 2 μm to 5 μm. Furthermore, it is formed of at least one metal selected from the group consisting of Au, Ag, Si, Ge, Sn, Pd, and In, which is formed on the surface of the second intermediate bonding layer and on which the semiconductor element is mounted. Thickness 2
It has a metal bonding layer of μm to 5 μm.

【0014】このように構成することにより、結晶ダイ
ヤモンド層と金属接合層との接合強度が高められる。そ
のため、金属接合層が亀裂等を生じることなく熱膨張に
より発生した応力を吸収することができる。それによ
り、熱膨張係数に相違があっても、熱膨張によって生じ
る伸びの差のために発生する応力を吸収し、半導体素子
が発生する熱を逃がすことができる亀裂等を生じる可能
性の低いヒートシンクを提供することができる。
With this configuration, the bonding strength between the crystalline diamond layer and the metal bonding layer can be increased. Therefore, the stress generated by the thermal expansion can be absorbed without causing a crack or the like in the metal bonding layer. As a result, even if there is a difference in the coefficient of thermal expansion, the heat sink that absorbs the stress generated due to the difference in elongation caused by the thermal expansion and has a low possibility of generating a crack or the like that can release the heat generated by the semiconductor element. Can be provided.

【0015】請求項5に記載のヒートシンクは、請求項
1〜4に記載のヒートシンクであって、基板母材は、S
i,AlN,SiC,Si3 4 またはSi,AlN,
SiC,Si3 4 の群から選ばれた非金属の焼結体に
よって形成されている。
A heat sink according to a fifth aspect is the heat sink according to the first to fourth aspects, wherein the substrate base material is S
i, AlN, SiC, Si 3 N 4 or Si, AlN,
It is formed of a non-metallic sintered body selected from the group consisting of SiC and Si 3 N 4 .

【0016】このように構成することにより、Si,A
lN,SiC,Si3 4 またはSi,AlN,Si
C,Si3 4 の群から選ばれた非金属の焼結体は熱伝
導率が高いため、放熱特性が向上する。また、上記基板
母材、半導体素子の熱膨張率に近い値をとる。そのた
め、ヒートシンクは発生する熱を有効に吸収し、かつ、
接合面に対して非対称な変形をしにくくなる。その結
果、半導体素子に対して熱膨張特性が近似し、かつ、熱
吸収特性に優れたヒートシンクを提供することができ
る。
With this configuration, Si, A
1N, SiC, Si 3 N 4 or Si, AlN, Si
Since the non-metallic sintered body selected from the group consisting of C and Si 3 N 4 has a high thermal conductivity, the heat radiation characteristics are improved. Further, it takes a value close to the coefficient of thermal expansion of the substrate base material and the semiconductor element. Therefore, the heat sink effectively absorbs the generated heat, and
It becomes difficult to deform asymmetrically with respect to the joining surface. As a result, it is possible to provide a heat sink whose thermal expansion characteristics are close to those of the semiconductor element and which have excellent heat absorption characteristics.

【0017】請求項6に記載のヒートシンクは、請求項
1〜5のいずれかに記載のヒートシンクであって、多結
晶ダイヤモンド層が、その熱伝導率が室温〜400℃の
範囲内で500W/m・K〜2000W/m・Kの範囲
内の所定の値である。
A heat sink according to a sixth aspect is the heat sink according to any one of the first to fifth aspects, wherein the polycrystalline diamond layer has a thermal conductivity of 500 W / m in a range of room temperature to 400 ° C. It is a predetermined value within the range of K to 2000 W / mK.

【0018】このように構成することによりヒートシン
クの放熱特性が向上する。そのため半導体素子の発熱を
有効に逃がすことができる。その結果、半導体素子に熱
による亀裂等の悪影響を与えることのないヒートシンク
を提供することができる。
With this configuration, the heat radiation characteristics of the heat sink are improved. Therefore, heat generated by the semiconductor element can be effectively released. As a result, it is possible to provide a heat sink that does not adversely affect the semiconductor element such as cracks due to heat.

【0019】請求項7に記載のヒートシンクは、請求項
1〜6のいずれかに記載のヒートシンクであって、半導
体素子側に凸に撓みを有し、任意の部分で曲率半径が
2.5m以上である。
A heat sink according to a seventh aspect is the heat sink according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heat sink has a convex bending on the semiconductor element side and a radius of curvature of 2.5 m or more at an arbitrary portion. It is.

【0020】このように構成することにより、多結晶ダ
イヤモンド層が一方にある場合に、その多結晶ダイヤモ
ンド層の熱による延びが基板の伸びよりも大きく、ヒー
トシンクが撓んだとしても、元の反りがその撓みを吸収
する。そのため、ヒートシンクは、内部応力の発生が生
じにくくなる。その結果、半導体素子に悪影響を与えな
いヒートシンクを提供することができる。
With this configuration, when the polycrystalline diamond layer is on one side, the polycrystalline diamond layer expands due to heat more than the elongation of the substrate. Absorbs the deflection. Therefore, the heat sink is less likely to generate internal stress. As a result, a heat sink that does not adversely affect the semiconductor element can be provided.

【0021】請求項8に記載のヒートシンクは、請求項
1〜7のいずれかに記載のヒートシンクであって、多結
晶ダイヤモンド層および基板母材の材質と厚みをそれぞ
れ所定の材質と厚みとに設定することにより、多結晶ダ
イヤモンド層の主表面の面内方向の熱膨張率が室温〜4
00℃の範囲で2.3×10-6〜4.0×10-6/℃の
範囲内の所定の値に設定されている。
The heat sink according to claim 8 is the heat sink according to any one of claims 1 to 7, wherein the material and thickness of the polycrystalline diamond layer and the base material of the substrate are set to predetermined materials and thicknesses, respectively. By doing so, the coefficient of thermal expansion in the in-plane direction of the main surface of the polycrystalline diamond layer is from room temperature to 4
It is set to a predetermined value within the range of 2.3 × 10 −6 to 4.0 × 10 −6 / ° C. in the range of 00 ° C.

【0022】このようにすることにより、ヒートシンク
は多結晶ダイヤモンド層、金属接合層、第1の中間接合
層および第2の中間接合層の構成材の熱膨張率の差によ
る伸びの差を許容範囲内にすることができ、かつ、放熱
特性を確保することができる。そのため、半導体素子は
発熱による亀裂等の悪影響を受けにくくなる。その結
果、半導体素子の発熱を吸収し、かつ、熱膨張に耐え得
るヒートシンクを提供することができる。
By doing so, the heat sink can tolerate a difference in elongation due to a difference in thermal expansion coefficient between the constituent materials of the polycrystalline diamond layer, the metal bonding layer, the first intermediate bonding layer and the second intermediate bonding layer. And heat dissipation characteristics can be secured. Therefore, the semiconductor element is less susceptible to adverse effects such as cracks due to heat generation. As a result, it is possible to provide a heat sink that can absorb heat generated by the semiconductor element and withstand thermal expansion.

【0023】請求項9に記載のヒートシンクは、請求項
1から8のヒートシンクであって、多結晶ダイヤモンド
層が気相合成法により形成される。このように気相合成
法により多結晶ダイヤモンド層が基板上に形成されるこ
とにより、厚さ5μm〜60μmの多結晶ダイヤモンド
層を容易に形成することができる。そのため、放熱特性
および熱膨張特性が有効な値の多結晶ダイヤモンド層を
得ることができる。その結果、半導体素子の熱膨張およ
び放熱に適用し得るヒートシンクを提供することができ
る。
A heat sink according to a ninth aspect is the heat sink according to any one of the first to eighth aspects, wherein the polycrystalline diamond layer is formed by a vapor phase synthesis method. By forming the polycrystalline diamond layer on the substrate by the vapor phase synthesis method, a polycrystalline diamond layer having a thickness of 5 μm to 60 μm can be easily formed. Therefore, it is possible to obtain a polycrystalline diamond layer having effective values of heat radiation characteristics and thermal expansion characteristics. As a result, it is possible to provide a heat sink applicable to thermal expansion and heat radiation of the semiconductor element.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】(実施の形態1)実施の形態1のヒートシ
ンクを図1〜図4に基づいて説明する。本実施の形態に
記載のヒートシンクは、図1に示すように、パッケージ
1の中に半導体素子5、半導体素子5に接続されるボン
ディングワイヤ7およびボンディングワイヤ7に接続さ
れるリードフレーム6が設けられている。そして、半導
体素子5の土台となるため、下から順番に、セラミック
ス基板母材2、多結晶ダイヤモンド層3、第1中間接合
層8a、第2中間接合層8bおよび金属接合層4が設け
られている。
Embodiment 1 A heat sink according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the heat sink according to the present embodiment includes a semiconductor element 5, a bonding wire 7 connected to the semiconductor element 5, and a lead frame 6 connected to the bonding wire 7 in a package 1. ing. Then, a ceramic substrate base material 2, a polycrystalline diamond layer 3, a first intermediate bonding layer 8a, a second intermediate bonding layer 8b, and a metal bonding layer 4 are provided in this order from the bottom to form a base of the semiconductor element 5. I have.

【0026】また、本実施の形態によるヒートシンクは
以下の状態で製造される。熱フィラメントCVD法によ
り、厚さが0.5mmで直径が2インチのSiウエハ基
板上に多結晶ダイヤモンドを45時間成膜した。
The heat sink according to the present embodiment is manufactured in the following state. Polycrystalline diamond was formed on a Si wafer substrate having a thickness of 0.5 mm and a diameter of 2 inches by a hot filament CVD method for 45 hours.

【0027】 (条件) 原料ガス 水素:1500sccm メタン:30sccm ガス圧力 70Torr Wフィラメント温度 2000℃〜2100℃ 上記のような条件で多結晶ダイヤモンドを合成すること
で厚さ約50μmの多結晶ダイヤモンドが被覆できる。
そして、被覆した多結晶ダイヤモンドは、表面が荒れて
いるため30μmまで研磨することで荒れをなくし、そ
の後、第1中間接合層としてTiを、第2中間接合層と
してPtを、金属接合層としてAu−Snを被覆し、G
aAsとInPのLDを実装する。このような状態、L
Dは問題なく作動し、レーザを発振することが確認でき
る。
(Conditions) Source gas Hydrogen: 1500 sccm Methane: 30 sccm Gas pressure 70 Torr W filament temperature 2000 ° C. to 2100 ° C. Polycrystalline diamond having a thickness of about 50 μm can be coated by synthesizing polycrystalline diamond under the above conditions. .
The coated polycrystalline diamond has a rough surface and is polished to 30 μm to eliminate the roughness. Then, Ti is used as the first intermediate bonding layer, Pt is used as the second intermediate bonding layer, and Au is used as the metal bonding layer. -Sn coated, G
The LD of aAs and InP is mounted. Such a state, L
It can be confirmed that D operates without any problem and oscillates the laser.

【0028】このような構成および条件にすることによ
って、基板母材の厚みは200μm以上であり、強度が
確保される。また、多結晶ダイヤモンド層の厚みが60
0μm以下なので、放熱特性も確保される。また、金属
接合層は、厚みが2μm〜5μmの範囲に規定される。
これにより、基板と半導体素子との間の熱膨張率の差を
許容範囲内とすることができる。そのため、熱膨張率の
相違による応力の発生を低減できる。また、結晶ダイヤ
モンド層と金属接合層との接合強度が高められる。その
ため、金属接合層が亀裂等を生じることなく熱膨張によ
り発生した応力を吸収することができる。また、多結晶
ダイヤモンド層が、その熱伝導率が室温〜400℃の範
囲内で500W/m・K〜2000W/m・Kの範囲内
の所定の値である。そのため、ヒートシンクの放熱特性
が向上する。そのため半導体素子の発熱を有効に逃がす
ことができる。さらに、多結晶ダイヤモンド層、金属接
合層、第1の中間接合層および第2の中間接合層の構成
材の熱膨張率の差による伸びの差を許容範囲内にするこ
とができ、かつ、放熱特性を確保することができる。そ
のため、半導体素子は発熱による亀裂等の悪影響を受け
にくくなる。その結果、半導体素子の発熱を吸収し、か
つ、熱膨張に耐え得るヒートシンクを提供することがで
きる。
By adopting such a configuration and conditions, the thickness of the substrate base material is 200 μm or more, and the strength is secured. The thickness of the polycrystalline diamond layer is 60
Since it is 0 μm or less, heat radiation characteristics are also ensured. The thickness of the metal bonding layer is defined in the range of 2 μm to 5 μm.
Thereby, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element can be set within an allowable range. Therefore, generation of stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced. Further, the bonding strength between the crystalline diamond layer and the metal bonding layer is increased. Therefore, the stress generated by the thermal expansion can be absorbed without causing a crack or the like in the metal bonding layer. The thermal conductivity of the polycrystalline diamond layer has a predetermined value in the range of room temperature to 400 ° C. and in the range of 500 W / m · K to 2000 W / m · K. Therefore, the heat radiation characteristics of the heat sink are improved. Therefore, heat generated by the semiconductor element can be effectively released. Furthermore, the difference in elongation due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the constituent materials of the polycrystalline diamond layer, the metal bonding layer, the first intermediate bonding layer, and the second intermediate bonding layer can be kept within an allowable range, and the heat radiation Characteristics can be secured. Therefore, the semiconductor element is less susceptible to adverse effects such as cracks due to heat generation. As a result, it is possible to provide a heat sink that can absorb heat generated by the semiconductor element and withstand thermal expansion.

【0029】なお、図2に示すように、第1中間接合層
8aおよび第2中間接合層8bを含まない構造としても
同様に、半導体素子の発熱を吸収し、かつ、熱膨張に耐
え得るヒートシンクを提供することができる。
As shown in FIG. 2, a heat sink capable of absorbing the heat generated by the semiconductor element and resisting thermal expansion is similarly provided even if the structure does not include the first intermediate bonding layer 8a and the second intermediate bonding layer 8b. Can be provided.

【0030】また、図3および図4に示すように、多結
晶ダイヤモンド層3を基板母材2の上下面に設けた場
合、1表面のみに設けた場合よりも、基板母材2および
多結晶ダイヤモンド層2の伸びの違いによる応力を上下
面で吸収し、撓みが生じにくくさらに安定した基板とな
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the polycrystalline diamond layer 3 is provided on the upper and lower surfaces of the substrate base material 2, the substrate base material 2 and the polycrystalline The stress caused by the difference in the elongation of the diamond layer 2 is absorbed by the upper and lower surfaces, so that the substrate is less likely to be bent and more stable.

【0031】また、図5および図6に示すように、撓み
が生じにくくさらに安定した基板とするために、当初か
らヒートシンクに、長さlが10mmに対して最大撓み
量δが5μm以下、つまり曲率半径が2.5m以上であ
る半導体素子5に対して凸となる元撓みを設けておいて
もよい。それにより、基板母材2の方が多結晶ダイヤモ
ンド層3よりも熱膨張率が大きいので、熱膨張率の相違
により基板母材2の伸びが多結晶ダイヤモンド層3の伸
びよりも大きくなる。そのため、半導体素子5に対して
凸となる元撓みに対して逆方向の半導体素子5に対して
凹となる撓みが発生する。その結果、熱膨張による変形
が生じても半導体素子15に悪影響を与える可能性の少
ないヒートシンクとなる。なお、曲率半径を2.5m以
上に規定したのは、曲率半径が2.5mより小さいと、
その影響により多結晶ダイヤモンド層3の厚みが部分的
に相違する状態となり、熱伝導特性に部分的な相違を生
じ、放熱特性に相違を生じるからである。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in order to obtain a more stable substrate which is unlikely to be bent, the maximum amount of bending δ is 5 μm or less for a length l of 10 mm from the beginning. An original deflection that becomes convex with respect to the semiconductor element 5 having a radius of curvature of 2.5 m or more may be provided. As a result, the substrate base material 2 has a higher coefficient of thermal expansion than the polycrystalline diamond layer 3, so that the difference in the coefficient of thermal expansion causes the substrate base material 2 to expand more than the polycrystalline diamond layer 3. For this reason, a bending that is concave with respect to the semiconductor element 5 in a direction opposite to the original bending that is convex with respect to the semiconductor element 5 occurs. As a result, a heat sink that is less likely to adversely affect the semiconductor element 15 even if deformation due to thermal expansion occurs. The reason for defining the radius of curvature to be 2.5 m or more is that if the radius of curvature is smaller than 2.5 m,
This is because, due to the influence, the thickness of the polycrystalline diamond layer 3 is partially different, causing a partial difference in heat conduction characteristics and a difference in heat radiation characteristics.

【0032】(実施の形態2)実施の形態2によるヒー
トシンクの構造は実施の形態1と同様に、図1に示され
る構造であり、以下の状態で製造される。
(Second Embodiment) The structure of a heat sink according to a second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and is manufactured in the following state.

【0033】マイクロ波のプラズマCVD法により、厚
さが0.5mmで20×20mmのSi基板上に多結晶
ダイヤモンドを50時間成膜した。
A polycrystalline diamond film was formed on a 0.5 mm thick 20 × 20 mm Si substrate by microwave plasma CVD for 50 hours.

【0034】(条件) 原料ガス 水素:300sccm メタン:8sccm ガス圧力 100Torr マイクロ波発振出力 400W 上記のような条件で多結晶ダイヤモンドを合成すること
で厚さ約60μmの多結晶ダイヤモンドが被覆できる。
そして、被覆した多結晶ダイヤモンドは、表面が荒れて
いるため30μmまで研磨することで荒れをなくし、そ
の後、第1中間接合層としてTiを、第2中間接合層と
してPtを、金属接合層としてAu−Snを被覆し、G
aAsとInPのLDを実装する。このような状態で、
LDは問題なく作動し、レーザを発振することが確認で
きる。
(Conditions) Raw material gas Hydrogen: 300 sccm Methane: 8 sccm Gas pressure 100 Torr Microwave oscillation output 400 W By synthesizing polycrystalline diamond under the above conditions, a polycrystalline diamond having a thickness of about 60 μm can be coated.
The coated polycrystalline diamond has a rough surface and is polished to 30 μm to eliminate the roughness. Thereafter, Ti is used as the first intermediate bonding layer, Pt is used as the second intermediate bonding layer, and Au is used as the metal bonding layer. -Sn coated, G
The LD of aAs and InP is mounted. In such a state,
It can be confirmed that the LD operates without any problem and oscillates the laser.

【0035】このような構成および条件にすることによ
って、基板母材の厚みは200μm以上であり、強度が
確保される。また、多結晶ダイヤモンド層の厚みが60
0μm以下なので、放熱特性も確保される。また、金属
接合層は、厚みが2μm〜5μmの範囲に規定される。
これにより、基板と半導体素子との間の熱膨張率の差を
許容範囲内とすることができる。そのため、熱膨張率の
相違による応力の発生を低減できる。また、結晶ダイヤ
モンド層と金属接合層との接合強度が高められる。その
ため、金属接合層が亀裂等を生じることなく熱膨張によ
り発生した応力を吸収することができる。また、多結晶
ダイヤモンド層が、その熱伝導率が室温〜400℃の範
囲内で500W/m・K〜2000W/m・Kの範囲内
の所定の値である。そのため、ヒートシンクの放熱特性
が向上する。そのため半導体素子の発熱を有効に逃がす
ことができる。さらに、多結晶ダイヤモンド層、金属接
合層、第1の中間接合層および第2の中間接合層の構成
材の熱膨張率の差による伸びの差を許容範囲内にするこ
とができ、かつ、放熱特性を確保することができる。そ
のため、半導体素子は発熱による亀裂等の悪影響を受け
にくくなる。その結果、半導体素子の発熱を吸収し、か
つ、熱膨張に耐え得るヒートシンクを提供することがで
きる。
By adopting such a configuration and conditions, the thickness of the substrate base material is 200 μm or more, and the strength is secured. The thickness of the polycrystalline diamond layer is 60
Since it is 0 μm or less, heat radiation characteristics are also ensured. The thickness of the metal bonding layer is defined in the range of 2 μm to 5 μm.
Thereby, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element can be set within an allowable range. Therefore, generation of stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced. Further, the bonding strength between the crystalline diamond layer and the metal bonding layer is increased. Therefore, the stress generated by the thermal expansion can be absorbed without causing a crack or the like in the metal bonding layer. The thermal conductivity of the polycrystalline diamond layer has a predetermined value in the range of room temperature to 400 ° C. and in the range of 500 W / m · K to 2000 W / m · K. Therefore, the heat radiation characteristics of the heat sink are improved. Therefore, heat generated by the semiconductor element can be effectively released. Furthermore, the difference in elongation due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the constituent materials of the polycrystalline diamond layer, the metal bonding layer, the first intermediate bonding layer, and the second intermediate bonding layer can be kept within an allowable range, and the heat radiation Characteristics can be secured. Therefore, the semiconductor element is less susceptible to adverse effects such as cracks due to heat generation. As a result, it is possible to provide a heat sink that can absorb heat generated by the semiconductor element and withstand thermal expansion.

【0036】なお、図2に示すように、第1中間接合層
8aおよび第2中間接合層8bを含まない構造としても
同様に、半導体素子の発熱を吸収し、かつ、熱膨張に耐
え得るヒートシンクを提供することができる。
As shown in FIG. 2, even if the structure does not include the first intermediate bonding layer 8a and the second intermediate bonding layer 8b, a heat sink capable of absorbing heat generated by the semiconductor element and withstanding thermal expansion is similarly provided. Can be provided.

【0037】また、図3および図4に示すように、多結
晶ダイヤモンド層3を基板母材2の上下面に設けた場
合、1表面のみに設けた場合よりも、基板母材2および
多結晶ダイヤモンド層2の伸びの違いによる応力を上下
面で吸収し、撓みが生じにくくさらに安定した基板とな
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the polycrystalline diamond layer 3 is provided on the upper and lower surfaces of the substrate base material 2, the substrate base material 2 and the polycrystalline diamond layer are provided more than when only one surface is provided. The stress caused by the difference in the elongation of the diamond layer 2 is absorbed by the upper and lower surfaces, so that the substrate is less likely to be bent and more stable.

【0038】また、図5および図6に示すように、撓み
が生じにくくさらに安定した基板とするために、当初か
らヒートシンクに、長さlが10mmに対して最大撓み
量δが5μm以下、つまり曲率半径が2.5m以上であ
る半導体素子5に対して凸となる元撓みを設けておいて
もよい。それにより、基板母材2の方が多結晶ダイヤモ
ンド層3よりも熱膨張率が大きいので、熱膨張率の相違
により基板母材2の伸びが多結晶ダイヤモンド層3の伸
びよりも大きくなる。そのため、半導体素子5に対して
凸となる元撓みに対して逆方向の半導体素子5に対して
凹となる撓みが発生する。その結果、熱膨張による変形
が生じても半導体素子15に悪影響を与える可能性の少
ないヒートシンクとなる。なお、曲率半径を2.5m以
上に規定したのは、曲率半径が2.5mより小さいと、
その影響により多結晶ダイヤモンド層3の厚みが部分的
に相違する状態となり、熱伝導特性に部分的な相違を生
じ、放熱特性に相違を生じるからである。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in order to obtain a more stable substrate which is unlikely to be bent, the maximum amount of bending δ is 5 μm or less for a length l of 10 mm from the beginning. An original deflection that becomes convex with respect to the semiconductor element 5 having a radius of curvature of 2.5 m or more may be provided. As a result, the substrate base material 2 has a higher coefficient of thermal expansion than the polycrystalline diamond layer 3, so that the difference in the coefficient of thermal expansion causes the substrate base material 2 to expand more than the polycrystalline diamond layer 3. For this reason, a bending that is concave with respect to the semiconductor element 5 in a direction opposite to the original bending that is convex with respect to the semiconductor element 5 occurs. As a result, a heat sink that is less likely to adversely affect the semiconductor element 15 even if deformation due to thermal expansion occurs. The reason for defining the radius of curvature to be 2.5 m or more is that if the radius of curvature is smaller than 2.5 m,
This is because, due to the influence, the thickness of the polycrystalline diamond layer 3 is partially different, causing a partial difference in heat conduction characteristics and a difference in heat radiation characteristics.

【0039】(実施の形態3)実施の形態3によるヒー
トシンクの構造は実施の形態1と同様に、図1に示され
る構造であり、以下の状態で製造される。
(Third Embodiment) The structure of a heat sink according to a third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and is manufactured in the following state.

【0040】熱フィラメントCVD法により、厚さが
0.6mmで62×45mmのAlN基板上に多結晶ダ
イヤモンドを30時間成膜した。
Polycrystalline diamond was formed on an AlN substrate having a thickness of 0.6 mm and a size of 62 × 45 mm by a hot filament CVD method for 30 hours.

【0041】 (条件) 原料ガス 水素:1500sccm メタン:30sccm ガス圧力 70Torr Wフィラメント温度 2000℃〜2100℃ 上記のような条件で多結晶ダイヤモンドを合成すること
で厚さ約30μmの多結晶ダイヤモンドが被覆できる。
そして、被覆した多結晶ダイヤモンドは、表面が荒れて
いるため20μmまで研磨することで荒れをなくし、そ
の後、第1中間接合層としてTiを、第2中間接合層と
してPtを、金属接合層としてAu−Snを被覆し、G
aAsとInPのLDを実装する。このような状態で、
LDは問題なく作動し、レーザを発振することが確認で
きる。
(Conditions) Source gas Hydrogen: 1500 sccm Methane: 30 sccm Gas pressure 70 Torr W filament temperature 2000 ° C. to 2100 ° C. By synthesizing polycrystalline diamond under the above conditions, a polycrystalline diamond having a thickness of about 30 μm can be coated. .
The coated polycrystalline diamond has a rough surface and is polished to 20 μm to eliminate the roughness. Thereafter, Ti is used as the first intermediate bonding layer, Pt is used as the second intermediate bonding layer, and Au is used as the metal bonding layer. -Sn coated, G
The LD of aAs and InP is mounted. In such a state,
It can be confirmed that the LD operates without any problem and oscillates the laser.

【0042】このような構成および条件にすることによ
って、基板母材の厚みは200μm以上であり、強度が
確保される。また、多結晶ダイヤモンド層の厚みが60
0μm以下なので、放熱特性も確保される。また、金属
接合層は、厚みが2μm〜5μmの範囲に規定される。
これにより、基板と半導体素子との間の熱膨張率の差を
許容範囲内とすることができる。そのため、熱膨張率の
相違による応力の発生を低減できる。また、結晶ダイヤ
モンド層と金属接合層との接合強度が高められる。その
ため、金属接合層が亀裂等を生じることなく熱膨張によ
り発生した応力を吸収することができる。また、多結晶
ダイヤモンド層が、その熱伝導率が室温〜400℃の範
囲内で500W/m・K〜2000W/m・Kの範囲内
の所定の値である。そのため、ヒートシンクの放熱特性
が向上する。そのため半導体素子の発熱を有効に逃がす
ことができる。さらに、多結晶ダイヤモンド層、金属接
合層、第1の中間接合層および第2の中間接合層の構成
材の熱膨張率の差による伸びの差を許容範囲内にするこ
とができ、かつ、放熱特性を確保することができる。そ
のため、半導体素子は発熱による亀裂等の悪影響を受け
にくくなる。その結果、半導体素子の発熱を吸収し、か
つ、熱膨張に耐え得るヒートシンクを提供することがで
きる。
By adopting such a configuration and conditions, the thickness of the substrate base material is 200 μm or more, and the strength is secured. The thickness of the polycrystalline diamond layer is 60
Since it is 0 μm or less, heat radiation characteristics are also ensured. The thickness of the metal bonding layer is defined in the range of 2 μm to 5 μm.
Thereby, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element can be set within an allowable range. Therefore, generation of stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced. Further, the bonding strength between the crystalline diamond layer and the metal bonding layer is increased. Therefore, the stress generated by the thermal expansion can be absorbed without causing a crack or the like in the metal bonding layer. The thermal conductivity of the polycrystalline diamond layer has a predetermined value in the range of room temperature to 400 ° C. and in the range of 500 W / m · K to 2000 W / m · K. Therefore, the heat radiation characteristics of the heat sink are improved. Therefore, heat generated by the semiconductor element can be effectively released. Furthermore, the difference in elongation due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the constituent materials of the polycrystalline diamond layer, the metal bonding layer, the first intermediate bonding layer, and the second intermediate bonding layer can be kept within an allowable range, and the heat radiation Characteristics can be secured. Therefore, the semiconductor element is less susceptible to adverse effects such as cracks due to heat generation. As a result, it is possible to provide a heat sink that can absorb heat generated by the semiconductor element and withstand thermal expansion.

【0043】なお、図2に示すように、第1中間接合層
8aおよび第2中間接合層8bを含まない構造としても
同様に、半導体素子の発熱を吸収し、かつ、熱膨張に耐
え得るヒートシンクを提供することができる。
As shown in FIG. 2, even if the structure does not include the first intermediate bonding layer 8a and the second intermediate bonding layer 8b, the heat sink capable of absorbing the heat generated by the semiconductor element and withstanding the thermal expansion is similarly provided. Can be provided.

【0044】また、図3および図4に示すように、多結
晶ダイヤモンド層3を基板母材2の上下面に設けた場
合、1表面のみに設けた場合よりも、基板母材2および
多結晶ダイヤモンド層2の伸びの違いによる応力を上下
面で吸収し、撓みが生じにくくさらに安定した基板とな
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the polycrystalline diamond layer 3 is provided on the upper and lower surfaces of the substrate base material 2, the substrate base material 2 and the polycrystalline The stress caused by the difference in the elongation of the diamond layer 2 is absorbed by the upper and lower surfaces, so that the substrate is less likely to be bent and more stable.

【0045】また、図5および図6に示すように、撓み
が生じにくくさらに安定した基板とするために、当初か
らヒートシンクに、長さlが10mmに対して最大撓み
量δが5μm以下、つまり曲率半径が2.5m以上であ
る半導体素子5に対して凸となる元撓みを設けておいて
もよい。それにより、基板母材2の方が多結晶ダイヤモ
ンド層3よりも熱膨張率が大きいので、熱膨張率の相違
により基板母材2の伸びが多結晶ダイヤモンド層3の伸
びよりも大きくなる。そのため、半導体素子5に対して
凸となる元撓みに対して逆方向の半導体素子5に対して
凹となる撓みが発生する。その結果、熱膨張による変形
が生じても半導体素子15に悪影響を与える可能性の少
ないヒートシンクとなる。なお、曲率半径を2.5m以
上に規定したのは、曲率半径が2.5mより小さいと、
その影響により多結晶ダイヤモンド層3の厚みが部分的
に相違する状態となり、熱伝導特性に部分的な相違を生
じ、放熱特性に相違を生じるからである。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in order to obtain a more stable substrate that is unlikely to be bent, the heat sink is provided with a maximum bending amount δ of 5 μm or less for a length l of 10 mm from the beginning. An original deflection that becomes convex with respect to the semiconductor element 5 having a radius of curvature of 2.5 m or more may be provided. As a result, the substrate base material 2 has a higher coefficient of thermal expansion than the polycrystalline diamond layer 3, so that the difference in the coefficient of thermal expansion causes the substrate base material 2 to expand more than the polycrystalline diamond layer 3. For this reason, a bending that is concave with respect to the semiconductor element 5 in a direction opposite to the original bending that is convex with respect to the semiconductor element 5 occurs. As a result, a heat sink that is less likely to adversely affect the semiconductor element 15 even if deformation due to thermal expansion occurs. The reason for defining the radius of curvature to be 2.5 m or more is that if the radius of curvature is smaller than 2.5 m,
This is because, due to the influence, the thickness of the polycrystalline diamond layer 3 is partially different, causing a partial difference in heat conduction characteristics and a difference in heat radiation characteristics.

【0046】(実施の形態4)実施の形態4によるヒー
トシンクの構造は実施の形態1と同様に、図1に示され
る構造であり、以下の状態で製造される。
(Fourth Embodiment) The structure of a heat sink according to a fourth embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and is manufactured in the following state.

【0047】熱フィラメントCVD法により、厚さが
0.6mmで62×45mmのAlN基板の片面に多結
晶ダイヤモンドを25時間成膜した。
Polycrystalline diamond was formed on one surface of an AlN substrate having a thickness of 0.6 mm and 62 × 45 mm for 25 hours by a hot filament CVD method.

【0048】 (条件) 原料ガス 水素:1000sccm メタン:20sccm ガス圧力 60Torr Wフィラメント温度 2000℃〜2100℃ 上記のような条件で多結晶ダイヤモンドを合成すること
で厚さ約22μmの多結晶ダイヤモンドが被覆できる。
そして、この基板の撓みは62mmに対してダイヤ膜側
に凸状に100μm、つまり曲率半径が4.8mであっ
た。その後、一度基板母材を合成装置から取り外し、裏
返してもう一度上記条件にて25時間合成を行ない、厚
さ約22μmの多結晶ダイヤモンドが得られた。この段
階での基板の撓みは62mmに対して初めにダイヤ膜を
作った側に凸状に60μm、つまり曲率半径が8.0m
であった。被覆した多結晶ダイヤモンドは、表面が荒れ
ているため両面とも15μmまで研磨することで荒れを
なくし、その後、第1中間接合層としてTiを、第2中
間接合層としてPtを、金属接合層としてAu−Snを
被覆し、GaAsとInPのLDを実装する。このよう
な状態で、LDは問題なく作動し、レーザを発振するこ
とが確認できる。
(Conditions) Raw material gas Hydrogen: 1000 sccm Methane: 20 sccm Gas pressure 60 Torr W filament temperature 2000 ° C. to 2100 ° C. Polycrystalline diamond having a thickness of about 22 μm can be coated by synthesizing polycrystalline diamond under the above conditions. .
The deflection of the substrate was 100 μm in a convex shape on the diamond film side with respect to 62 mm, that is, the curvature radius was 4.8 m. Thereafter, the substrate base material was once removed from the synthesis apparatus, turned over, and synthesized again for 25 hours under the above conditions, to obtain a polycrystalline diamond having a thickness of about 22 μm. The deflection of the substrate at this stage is 62 μm and 60 μm convex on the side where the diamond film was first formed, that is, the curvature radius is 8.0 m.
Met. Since the coated polycrystalline diamond has a rough surface, both surfaces are polished to 15 μm to eliminate the roughness. Thereafter, Ti is used as the first intermediate bonding layer, Pt is used as the second intermediate bonding layer, and Au is used as the metal bonding layer. Cover with Sn and mount LD of GaAs and InP. In such a state, it can be confirmed that the LD operates without any problem and oscillates the laser.

【0049】このような構成および条件にすることによ
って、基板母材の厚みは200μm以上であり、強度が
確保される。また、多結晶ダイヤモンド層の厚みが60
0μm以下なので、放熱特性も確保される。また、金属
接合層は、厚みが2μm〜5μmの範囲に規定される。
これにより、基板と半導体素子との間の熱膨張率の差を
許容範囲内とすることができる。そのため、熱膨張率の
相違による応力の発生を低減できる。また、結晶ダイヤ
モンド層と金属接合層との接合強度が高められる。その
ため、金属接合層が亀裂等を生じることなく熱膨張によ
り発生した応力を吸収することができる。また、多結晶
ダイヤモンド層が、その熱伝導率が室温〜400℃の範
囲内で500W/m・K〜2000W/m・Kの範囲内
の所定の値である。そのため、ヒートシンクの放熱特性
が向上する。そのため半導体素子の発熱を有効に逃がす
ことができる。さらに、多結晶ダイヤモンド層、金属接
合層、第1の中間接合層および第2の中間接合層の構成
材の熱膨張率の差による伸びの差を許容範囲内にするこ
とができ、かつ、放熱特性を確保することができる。そ
のため、半導体素子は発熱による亀裂等の悪影響を受け
にくくなる。その結果、半導体素子の発熱を吸収し、か
つ、熱膨張に耐え得るヒートシンクを提供することがで
きる。
By adopting such a configuration and conditions, the thickness of the substrate base material is 200 μm or more, and the strength is secured. The thickness of the polycrystalline diamond layer is 60
Since it is 0 μm or less, heat radiation characteristics are also ensured. The thickness of the metal bonding layer is defined in the range of 2 μm to 5 μm.
Thereby, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor element can be set within an allowable range. Therefore, generation of stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion can be reduced. Further, the bonding strength between the crystalline diamond layer and the metal bonding layer is increased. Therefore, the stress generated by the thermal expansion can be absorbed without causing a crack or the like in the metal bonding layer. The thermal conductivity of the polycrystalline diamond layer has a predetermined value in the range of room temperature to 400 ° C. and in the range of 500 W / m · K to 2000 W / m · K. Therefore, the heat radiation characteristics of the heat sink are improved. Therefore, heat generated by the semiconductor element can be effectively released. Furthermore, the difference in elongation due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the constituent materials of the polycrystalline diamond layer, the metal bonding layer, the first intermediate bonding layer, and the second intermediate bonding layer can be kept within an allowable range, and the heat radiation Characteristics can be secured. Therefore, the semiconductor element is less susceptible to adverse effects such as cracks due to heat generation. As a result, it is possible to provide a heat sink that can absorb heat generated by the semiconductor element and withstand thermal expansion.

【0050】なお、図2に示すように、第1中間接合層
8aおよび第2中間接合層8bを含まない構造としても
同様に、半導体素子の発熱を吸収し、かつ、熱膨張に耐
え得るヒートシンクを提供することができる。
As shown in FIG. 2, even if the structure does not include the first intermediate bonding layer 8a and the second intermediate bonding layer 8b, a heat sink capable of absorbing heat generated by the semiconductor element and withstanding thermal expansion is similarly provided. Can be provided.

【0051】また、図3および図4に示すように、多結
晶ダイヤモンド層3を基板母材2の上下面に設けた場
合、1表面のみに設けた場合よりも、基板母材2および
多結晶ダイヤモンド層2の伸びの違いによる応力を上下
面で吸収し、撓みが生じにくくさらに安定した基板とな
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the polycrystalline diamond layer 3 is provided on the upper and lower surfaces of the substrate base material 2, the substrate base material 2 and the polycrystalline The stress caused by the difference in the elongation of the diamond layer 2 is absorbed by the upper and lower surfaces, so that the substrate is less likely to be bent and more stable.

【0052】また、図5および図6に示すように、撓み
が生じにくくさらに安定した基板とするために、当初か
らヒートシンクに、長さlが10mmに対して最大撓み
量δが5μm以下、つまり曲率半径が2.5m以上であ
る半導体素子5に対して凸となる元撓みを設けておいて
もよい。それにより、基板母材2の方が多結晶ダイヤモ
ンド層3よりも熱膨張率が大きいので、熱膨張率の相違
により基板母材2の伸びが多結晶ダイヤモンド層3の伸
びよりも大きくなる。そのため、半導体素子5に対して
凸となる元撓みに対して逆方向の半導体素子5に対して
凹となる撓みが発生する。その結果、熱膨張による変形
が生じても半導体素子15に悪影響を与える可能性の少
ないヒートシンクとなる。なお、曲率半径を2.5m以
上に規定したのは、曲率半径が2.5mより小さいと、
その影響により多結晶ダイヤモンド層3の厚みが部分的
に相違する状態となり、熱伝導特性に部分的な相違を生
じ、放熱特性に相違を生じるからである。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, in order to obtain a more stable substrate which is unlikely to be bent, a heat sink is provided with a maximum bending amount δ of 5 μm or less for a length l of 10 mm from the beginning. An original deflection that becomes convex with respect to the semiconductor element 5 having a radius of curvature of 2.5 m or more may be provided. As a result, the substrate base material 2 has a higher coefficient of thermal expansion than the polycrystalline diamond layer 3, so that the difference in the coefficient of thermal expansion causes the substrate base material 2 to expand more than the polycrystalline diamond layer 3. For this reason, a bending that is concave with respect to the semiconductor element 5 in a direction opposite to the original bending that is convex with respect to the semiconductor element 5 occurs. As a result, a heat sink that is less likely to adversely affect the semiconductor element 15 even if deformation due to thermal expansion occurs. The reason for defining the radius of curvature to be 2.5 m or more is that if the radius of curvature is smaller than 2.5 m,
This is because, due to the influence, the thickness of the polycrystalline diamond layer 3 is partially different, causing a partial difference in heat conduction characteristics and a difference in heat radiation characteristics.

【0053】[0053]

【発明の効果】請求項1〜9に記載の発明によれば、比
較的熱伝導率の良好な非金属無機材料からなる基板母材
の少なくとも1表面上の全面に厚さ5μm〜60μmの
多結晶ダイヤモンド層が被覆されていることにより、ヒ
ートシンク全体としての熱伝導特性が良好となる。加え
て、半導体素子に比べて熱膨張率の大きな金属母材基板
に、熱膨張率の小さい多結晶ダイヤモンド層を被覆して
いるため、ヒートシンク全体の熱膨張率は、基板とダイ
ヤモンドの厚みを調整することで金属母材基板と、ダイ
ヤモンド層の中間の値である半導体素子の熱膨張率に揃
えることができ、半導体素子の特性低下を抑制すること
ができる。その結果、熱膨張率を一定に保ち、かつ、放
熱性を備え、半導体素子の特性の低下を防止し得ること
ができるヒートシンクを提供することができる。
According to the first to ninth aspects of the present invention, at least one surface of a substrate base material made of a nonmetallic inorganic material having relatively good thermal conductivity has a thickness of 5 μm to 60 μm. By covering the crystal diamond layer, the heat conduction characteristics of the entire heat sink are improved. In addition, the metal matrix substrate, which has a higher coefficient of thermal expansion than the semiconductor element, is coated with a polycrystalline diamond layer with a lower coefficient of thermal expansion. By doing so, the coefficient of thermal expansion of the semiconductor element, which is an intermediate value between the metal base material substrate and the diamond layer, can be made uniform, and a decrease in the characteristics of the semiconductor element can be suppressed. As a result, it is possible to provide a heat sink that has a constant coefficient of thermal expansion, has heat radiation properties, and can prevent a decrease in the characteristics of the semiconductor element.

【0054】また、AlNを基板母材として用い、ま
た、GaAsやInPのLDを搭載する場合、その基板
母材の厚みが、具体的には0.5mmであるなら多結晶
ダイヤモンド層の厚みが10μm〜50μmの範囲にあ
るとき、ダイヤモンド表面の面内方向の熱膨張率が室温
〜400℃の範囲で、3.0〜4.0×10-6/℃とな
り、放熱と熱膨張率の差による半導体素子への応力値が
半導体素子としての性能低下を生じさせない組合せとな
る。また、基板母材として厚さ0.5mmのSiを用い
た場合は、多結晶ダイヤモンド層の厚みが20μm〜3
0μmの範囲でダイヤモンド表面の面内方向の熱膨張率
が室温〜400℃の範囲で3.0〜3.3×10-6/℃
となり、適した構成となる。さらに、厚さ0.5mmの
SiCを用いた場合は、多結晶ダイヤモンド層の厚みが
5μm〜45μmの範囲でダイヤモンド表面の面内方向
の熱膨張率が室温〜400℃の範囲で3.0〜4.0×
10 -6/℃となり、適した構成となる。前述したAl
N,SiC,Siの厚さ0.5mmはその厚みがすべて
ではなく、基板母材の厚みに対応して多結晶ダイヤモン
ド層の適当な厚みが決められる。
Also, AlN is used as a substrate base material,
When mounting a GaAs or InP LD, the substrate
Polycrystalline if the thickness of the base material is specifically 0.5 mm
The thickness of the diamond layer is in the range of 10 μm to 50 μm
When the coefficient of thermal expansion in the in-plane direction of the diamond surface is
3.0 to 4.0 × 10 in the range of-6/ ℃
The stress value on the semiconductor device due to the difference between the heat dissipation and the coefficient of thermal expansion.
It is a combination that does not cause performance degradation as a semiconductor element.
You. Also, 0.5 mm thick Si was used as the substrate base material.
If the thickness of the polycrystalline diamond layer is
Thermal expansion coefficient in the in-plane direction of the diamond surface in the range of 0 μm
Is in the range of room temperature to 400 ° C. and 3.0 to 3.3 × 10-6/ ℃
Thus, a suitable configuration is obtained. Furthermore, the thickness of 0.5mm
When using SiC, the thickness of the polycrystalline diamond layer is
In-plane direction of the diamond surface within the range of 5 μm to 45 μm
Has a coefficient of thermal expansion in the range of room temperature to 400 ° C. of 3.0 to 4.0 ×.
10 -6/ ° C, which is a suitable configuration. Al described above
0.5mm thickness of N, SiC, Si is all thickness
Instead of polycrystalline diamond corresponding to the thickness of the substrate base material
The appropriate thickness of the layer is determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有するヒートシンクの構造を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a heat sink having a first intermediate bonding layer and a second intermediate bonding layer used in a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有しないヒートシンクの構造を示
す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a heat sink having no first intermediate bonding layer and no second intermediate bonding layer used in the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有し、多結晶ダイヤモンド層が2
層のヒートシンクの構造を示す断面図である。
FIG. 3 shows a semiconductor device according to the present invention, having a first intermediate bonding layer and a second intermediate bonding layer, wherein the polycrystalline diamond layer has a thickness of 2 mm;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a layer heat sink.

【図4】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有せず、多結晶ダイヤモンド層が
2層のヒートシンクの構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a heat sink having no first intermediate bonding layer and no second intermediate bonding layer and having two polycrystalline diamond layers, which is used in the semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有し、かつ、撓みを有するヒート
シンクの構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structure of a heat sink having a first intermediate bonding layer and a second intermediate bonding layer and having a flexure used in the semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体装置に用いる、第1中間接合
層、第2中間接合層を有せず、撓みを有するヒートシン
クの構造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure of a heat sink having a first intermediate bonding layer and a second intermediate bonding layer and having a flexure, which is used for the semiconductor device of the present invention.

【図7】従来の半導体装置のヒートシンクの構造を示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a heat sink of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パッケージ 2 基板母材 3 多結晶ダイヤモンド層 4 金属接合層 5 半導体素子 6 リードフレーム 7 ボンディングワイヤ 8a 第1中間接合層 8b 第2中間接合層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Package 2 Substrate base material 3 Polycrystalline diamond layer 4 Metal bonding layer 5 Semiconductor element 6 Lead frame 7 Bonding wire 8a First intermediate bonding layer 8b Second intermediate bonding layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上下主表面を有し、 該上下主表面間の厚さが200μm〜600μmであ
る、非金属無機材料からなる基板母材と、 前記基板母材の少なくとも前記上下主表面の1方上に形
成された、厚さが5μm〜60μmである多結晶ダイヤ
モンド層とを備え、 前記多結晶ダイヤモンド層表面上に半導体素子が設けら
れる、ヒートシンク。
1. A base material made of a nonmetallic inorganic material having upper and lower main surfaces and having a thickness between the upper and lower main surfaces of 200 μm to 600 μm, and at least one of the upper and lower main surfaces of the substrate base material A polycrystalline diamond layer having a thickness of 5 μm to 60 μm formed on the upper side, wherein a semiconductor element is provided on the surface of the polycrystalline diamond layer.
【請求項2】 前記多結晶ダイヤモンド層を前記基板母
材の前記上下主表面の両方上に備える、請求項1に記載
のヒートシンク。
2. The heat sink according to claim 1, wherein the polycrystalline diamond layer is provided on both the upper and lower main surfaces of the substrate base material.
【請求項3】 前記多結晶ダイヤモンド層の表面上の所
定領域に形成され、Au,Ag,Si,Ge,Sn,P
dおよびInの群から選ばれた少なくとも1種類の金属
からなる厚さ2μm〜5μmの金属接合層をさらに備え
る、請求項1または2に記載のヒートシンク。
3. An Au, Ag, Si, Ge, Sn, P formed in a predetermined region on the surface of the polycrystalline diamond layer.
The heat sink according to claim 1, further comprising a metal bonding layer having a thickness of 2 μm to 5 μm made of at least one metal selected from the group consisting of d and In.
【請求項4】 前記多結晶ダイヤモンド層の表面上の所
定領域に形成され、Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,C
r,Mo,W,Au,NiおよびVの群から選ばれた少
なくとも1種類の物質の酸化物、炭化物、窒化物および
炭窒化物のうちから選ばれた少なくとも1種類の物質か
らなる厚さ1μm〜4μmの第1中間接合層と、 前記第1中間接合層上に形成され、Mo,Ni,Pd,
Pt,Auの群から選ばれた少なくとも1種類からなる
厚さ2μm〜5μmの第2中間接合層と、 前記第2中間接合層の表面上に形成され、その表面上に
半導体素子が取付けられる、Au,Ag,Si,Ge,
Sn,PdおよびInの群から選ばれた少なくとも1種
類の金属からなる厚さ2μm〜5μmの金属接合層とを
さらに備える、請求項1または2に記載のヒートシン
ク。
4. A method for forming a Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, C
1 μm thick made of at least one material selected from oxides, carbides, nitrides and carbonitrides of at least one material selected from the group consisting of r, Mo, W, Au, Ni and V A first intermediate bonding layer having a thickness of 44 μm, and Mo, Ni, Pd,
A second intermediate bonding layer of at least one selected from the group consisting of Pt and Au and having a thickness of 2 μm to 5 μm, formed on a surface of the second intermediate bonding layer, and a semiconductor element mounted on the surface; Au, Ag, Si, Ge,
The heat sink according to claim 1, further comprising a metal bonding layer having a thickness of 2 μm to 5 μm and made of at least one metal selected from the group consisting of Sn, Pd, and In.
【請求項5】 前記基板母材は、Si,AlN,Si
C,Si3 4 またはSi,AlN,SiC,Si3
4 の群から選ばれた少なくとも1種類の非金属材料の焼
結体によって形成されている、請求項1〜4のいずれか
に記載のヒートシンク。
5. The method according to claim 1, wherein the substrate base material is Si, AlN, Si.
C, Si 3 N 4 or Si, AlN, SiC, Si 3 N
4 at least one member selected from the group of non-metallic material is formed by a sintered body, a heat sink according to claim 1.
【請求項6】 前記多結晶ダイヤモンド層は、 その熱伝導率が室温〜400℃の範囲内で500〜20
00W/m・Kの範囲内の所定の値である、請求項1〜
5のうちいずれかに記載のヒートシンク。
6. The polycrystalline diamond layer has a thermal conductivity in the range of room temperature to 400.degree.
A predetermined value within a range of 00 W / m · K.
5. The heat sink according to any one of 5.
【請求項7】 前記ヒートシンクは、半導体素子側に凸
に撓みを有し、任意の部分で曲率半径が2.5m以上で
ある、請求項1〜6のいずれかに記載のヒートシンク。
7. The heat sink according to claim 1, wherein the heat sink has a convex bending on the semiconductor element side, and has a radius of curvature of 2.5 m or more at an arbitrary portion.
【請求項8】 前記ヒートシンクは、前記多結晶ダイヤ
モンド層および前記基板母材の材質と厚みをそれぞれ所
定の材質と厚みとに設定することにより、多結晶ダイヤ
モンド層の主表面の面内方向の熱膨張率が室温〜400
℃の範囲で2.3×10-6〜4.0×10-6/℃の範囲
内の所定の値に設定されている、請求項1〜7のいずれ
かに記載のヒートシンク。
8. The heat sink according to claim 1, wherein the material and thickness of the polycrystalline diamond layer and the base material of the substrate are set to predetermined materials and thicknesses, respectively, so that heat in an in-plane direction of a main surface of the polycrystalline diamond layer is obtained. Expansion coefficient from room temperature to 400
The heat sink according to claim 1, wherein the heat sink is set to a predetermined value within a range of 2.3 × 10 −6 to 4.0 × 10 −6 / ° C. in a range of ° C. 9.
【請求項9】 前記多結晶ダイヤモンド層は、気相合成
法により形成された多結晶ダイヤモンド層である、請求
項1〜8のいずれかに記載のヒートシンク。
9. The heat sink according to claim 1, wherein said polycrystalline diamond layer is a polycrystalline diamond layer formed by a vapor phase synthesis method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353390A (en) * 2001-05-30 2002-12-06 Tokuyama Corp Heat sink and manufacturing method thereof
JP2003068949A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Dowa Mining Co Ltd Heat sink, power semiconductor module, IC package
US6914330B2 (en) 2002-09-23 2005-07-05 Plansee Aktiengesellschaft Heat sink formed of diamond-containing composite material with a multilayer coating
EP1130644A3 (en) * 2000-03-02 2008-02-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Package and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1130644A3 (en) * 2000-03-02 2008-02-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Package and method of manufacturing the same
JP2002353390A (en) * 2001-05-30 2002-12-06 Tokuyama Corp Heat sink and manufacturing method thereof
JP2003068949A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Dowa Mining Co Ltd Heat sink, power semiconductor module, IC package
US6914330B2 (en) 2002-09-23 2005-07-05 Plansee Aktiengesellschaft Heat sink formed of diamond-containing composite material with a multilayer coating

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