JPS63120448A

JPS63120448A - 放熱用基板

Info

Publication number: JPS63120448A
Application number: JP26626786A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yamada; 修司山田; Hideo Kawamura; 英雄河村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-08
Filing date: 1986-11-08
Publication date: 1988-05-24

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は放熱用基板に関する。

〔背景技術〕

半導体装置においては、素子の容量が増大（パワー化）
し、集積度が高密度化するに伴い、素子から発生する熱
の放出を如何にうまく行うか、ということが重要な課題
となっている。

そのため、半導体素子（半導体チップ）を放熱用基板に
直接取付けることが行われているが、この場合、放熱用
基板と半導体素子の熱膨張率の差が問題となる。熱膨張
率の差が大きいと、半導体素子のシリコン基板が過大な
応力を受け、基板にクラックを生じたり、動作の異常を
生じたりするのである。

従来、粉末状のＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン
）を焼結させた焼結基板に、Ｃｕ（銅）を含浸させた放
熱基板が使用されている。しかしながら、このものは製
造工程が煩雑であり、Ｃｕの充分な含浸も困難である。

Ｗ、Ｍｏの粉末成形体は、１つ１つ成形する必要があり
、さらに、そき焼結体においては、粉末同士が融着し空
隙も少なく、Ｃｕとのヌレ性の割には、焼結体内部へＣ
Ｕを充分に含浸させることができないからである。その
ため、充分な放熱性を得ることが難しく、コストも高い
。

他に使用される放熱用基板として、Ｃｕ板とインバー（
Ｉｎｖａｒ：Ｆｅが約６４重量％でＮｉが３６重量％の
合金）板のクラッド基板がある。

このクラッド基板は、Ｃｕ板で放熱をさせ、インバー板
で膨張を抑えるという構造となっている。

しまたがって、インバーは、一定１メートの厚みを有し
ていなければならない。そのため、充分な放熱性を（ｌ
）にくいという問題がある。

〔発明の目的〕

、二の発明は、上記の事情に鑑み、放熱性に優れ、低い
熱膨張率であって、しかも、製造も容易な放熱用、ｊ５
板を提供することをＬ１的たする。

〔発明の開示〕

前記目的を達成するため１、二の発明は、低熱膨張性金
属材料の繊維からなる基材に、放熱性の良い金属材料を
含浸させてなる放熱用基板を要旨点する。

以下、この発明の放熱用基板を、その一実施例の製造過
程から参照しながら詳しく説明する。

放熱用基板は、次のようにＵ２て製造される。

まず、低熱膨張性（熱膨張率の小さい）金属（４料から
なる繊維により基材を作る。

低熱膨張性金属としては、インバー、Ｗ、Ｍ。

などが用いられるが、通常「半金属」と称されるような
Ｃ，、ＳｉＣなどでもよい。

繊維の態様としては、ウィスカのようなもの、長繊維や
短繊維のようなもの、あるいは、例えば、単線や撚線の
カーボン繊維を用いて織った織布状のようなものなどが
ある。例えば、インバーをビビリ切削することにより、
径１００μｍ、長さ１〜２ｍ＋１の繊維を作ることがで
きる。

繊維は、金型に入れ圧力を加えて、所望形状の基材に成
形する。基材は、内部に隙間がある、いわゆるスケルト
ンになっている。次に、第１図にみるよ・うに、この基
材１をヒータ２でもって加熱し、放熱性の良い金属材料
、例えば、Ｃｕの溶湯３を、金型５の可動型４で圧力を
加えつつ含浸させる。従来のような粉末の焼結体でない
ので、ＣＵば基材１内部へ充分に含浸される。なお、Ｃ
ｕを含浸させる前に、成形体を焼結処理してもよい。焼
結しても、基材は繊維状金属からなるので、やばり含浸
をさせ易い。

含浸がなされる基材における繊維の占有率（含有率）は
、成形時の圧力、繊維の態様などによって調整すること
ができるが、通常、２０〜８０体積％とされる。占有率
が２０体積％を下回ると、Ｃｕの膨張を抑える効果が得
に（くなってくる。

占有率が８０体積％を上回ると、Ｃｕの含浸量が少なく
なり、充分な放熱効果が得にくくなる。

含浸が済んだ基材は、圧延により適宜必要な厚みとした
り、所望形状に切断することもでき、加工性がよい。圧
延を行う場合、圧延前の基板の厚みが、例えば３０〜５
０ｍ１のとき、圧延後の厚みを１１程度とすることもで
きる。

このように、この発明にかかる放熱用基板の基材は、含
浸が容易で加工性に冨むため、放熱用基板の製造が簡単
となる。ただ、織布状の繊維を層状に重ねて用いた基材
は、伸び難いので、圧延しにくい傾向がある。

このように作成された放熱用基板は、半導体素子を直接
取り付けたり、あるいは、その上にセラミ、り絶縁層を
形成してから素子を取り付けたりするほか、絶縁層上に
配線パターン形成や部品搭載するような使い方もできる
。

次により具体的実施例の説明をおこなう。

（実施例１）直径１００μｍ、長さ２龍の短繊維を金型に入れ、１ｔ
ｏｎ／ｃ＋Ｊの圧力で成形して基材を得る。基材におけ
る繊維の占有率は６０体積％であった。

つぎに、金型温度は１０５０〜１０７０　’Ｃに設定し
、Ｃｕの溶湯を０．　５ｔｏｎ　／ｃｆｌ！の圧力でも
つ”’Ｃ含浸させた。Ｃｕの酸化を防ぐため、この含浸
処理は、Ｎ２ガス雰囲気中でなされた。含浸の済んだ厚
み３０龍の基材を厚み１１ｍとなるように圧延して放熱
用基板を完成した。

（実施例２）直径１０〜２０μｍで、種々の長さのカーボン繊維を金
型に入れ、１ｔｏｎ／ｃＩ１１の圧力で成形して基材を
得た。基材における繊維の占有率は４５体積％であった
。つぎに、金型温度は１０５０〜１０７０℃に設定し、
Ｃｕの溶湯を０．　５ｔｏｎ　／ｃｒＡの圧力でもって
含浸させた。Ｃｕの酸化を防ぐため、この含浸処理は、
Ｎ２ガス雰囲気中でなされた。含浸の済んだ厚み３０ｍ
１の基材を厚み１龍となるように圧延して放熱用基板を
完成した。

（実施例３）直径１００μｍ、長さ３〜４ｕのＷ繊維を金型に入れ、
１ｔｏｎ／ａｄの圧力で成形して基材を得た。基材にお
ける繊維の占有率は４０体積％であった。つぎに、金型
温度は１０５０〜１０７０℃に設定し、Ｃｕの溶湯を０
．　５ｔｏｎ　／ｃｒＡの圧力でもって含浸させる。Ｃ
ｕの酸化を防ぐため、この含浸処理は、Ｎ２ガス雰囲気
中でなされる。含浸の済んだ厚み３０ｖｓの基材を厚み
１ｆｌとなるように圧延して放熱用基板を完成した。

実施例１〜３の放熱用基板の熱伝導率と線膨張率の測定
を行った。併せて、つぎのような比較例１．２の熱伝導
率と線膨張率の測定をおこなった（比較例１）インバー板を間にして上下にＣｕ板をクラッドし放熱用
基板とした。

各板の厚みの比率は１．１０：８０：８０である（比較
例２）Ｗ粉末を焼結した焼結体にＣｕを含浸させて放熱用基板
とした。

測定結果は、第１表の通りである。

第１表第１表にみるように、実施例１〜３の放熱用基板は、比
較例１．２の放熱用基板と比べて、放熱性が著しく向上
しており、しかも、低い熱膨張性を維持している。

この発明は、以上の実施例に限定されない。例えば、含
浸方法やこれに用いる金属材料、あるいは、完成した放
熱用基板の厚みが、例示したちの以外であってもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明にかかる放熱用基板は、
低熱膨張性金属材料の繊維からなる基材に放熱性の良い
金属材料を含浸させてなる構成となっている。そのため
、放熱用基板は、放熱性に優れ、低い熱膨張率であって
、しかも、製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる放熱用基板の製造過程にお
ける基材にＣｕの溶湯を含浸させる時の様子をあられす
説明図である。１・・・基材　　　２・・・ヒータ　　３・・・Ｃｕの
溶湯５・・・金型第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低熱膨張性金属材料の繊維からなる基材に、放熱
性の良い金属材料を含浸させてなる放熱用基板。
（２）含浸がなされる基材における繊維の占有率が２０
〜８０体積％であり、含浸後の基材に圧延が施されてい
る特許請求の範囲第１項記載の放熱用基板。