JP2000294687A - 半導体用ケース - Google Patents
半導体用ケースInfo
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子の長期信頼性が得られとともに、
安価に製造することができる半導体用ケースを提供す
る。 【解決手段】 半導体素子を搭載するマウント部を備え
た取付け基盤を有する半導体用ケースであって、取付け
基盤はタングステン粉末と銅粉末とが適宜の重量比で複
合したタングステンー銅複合粉末によって一体圧縮成形
され、該圧縮成形された成形体を所定の温度で焼結した
焼結体によって構成されている。
安価に製造することができる半導体用ケースを提供す
る。 【解決手段】 半導体素子を搭載するマウント部を備え
た取付け基盤を有する半導体用ケースであって、取付け
基盤はタングステン粉末と銅粉末とが適宜の重量比で複
合したタングステンー銅複合粉末によって一体圧縮成形
され、該圧縮成形された成形体を所定の温度で焼結した
焼結体によって構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送等に用いら
れる半導体素子を収容するための半導体用ケースに関す
る。
れる半導体素子を収容するための半導体用ケースに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザーダイオード、電力増幅器、発光
ダイオード等の電磁波を発するGaAs,CaP,InAs,CaBs等の
化合物半導体素子は、電磁波の発生によって生ずる熱に
より自ら劣化するとともに長期信頼性を失うことがあ
る。この劣化の防止と長期信頼性を確保するために、半
導体素子は半導体用ケースに収容されて使用される。半
導体用ケースは半導体素子を搭載するマウント部を備え
た取付け基盤を具備しており、マウント部に半導体素子
を装着したサブマウントが搭載される。そして、マウン
ト部および半導体素子を樹脂モールドして半導体素子を
外気と遮断した状態で使用したり、取付け基盤にマウン
ト部を囲んで矩形状の枠体を立設し該枠体の上面を蓋体
をして窒素ガスを封入し、半導体素子を外気と遮断した
状態で使用される。
ダイオード等の電磁波を発するGaAs,CaP,InAs,CaBs等の
化合物半導体素子は、電磁波の発生によって生ずる熱に
より自ら劣化するとともに長期信頼性を失うことがあ
る。この劣化の防止と長期信頼性を確保するために、半
導体素子は半導体用ケースに収容されて使用される。半
導体用ケースは半導体素子を搭載するマウント部を備え
た取付け基盤を具備しており、マウント部に半導体素子
を装着したサブマウントが搭載される。そして、マウン
ト部および半導体素子を樹脂モールドして半導体素子を
外気と遮断した状態で使用したり、取付け基盤にマウン
ト部を囲んで矩形状の枠体を立設し該枠体の上面を蓋体
をして窒素ガスを封入し、半導体素子を外気と遮断した
状態で使用される。
【０００３】上述した半導体用ケースは、レーザーダイ
オードや発光ダイオード等の半導体素子から発生した熱
を効率良く放熱することが望ましい。一方、半導体素子
とこれを装着するサブマウントの熱膨張率に差がある
と、発熱に伴って歪みが発生し、半導体素子に不必要な
ストレスが加わる。このようなストレスは、半導体素子
２の性能劣化を加速し、更には破壊の原因となる。従っ
て、サブマウントの材料としては半導体素子の熱膨張率
に近い熱膨張率が要求され、取付け基盤としては熱伝導
率が高い材料が要求される。このような要求を満足する
ために従来の半導体用ケースは、サブマウントを半導体
素子の熱膨張率に近い例えばアルミナや窒化アルミ等に
よって構成し、取付け基盤を熱伝導性が良く溶接が可能
な鉄材や銅等によって構成したものが一般に用いられて
いる。しかるに、上述した半導体用ケースは、サブマウ
ントと取付け基盤の材質がそれぞれ異なるため、これら
を結合するには銀蝋やAu-Su 合金等の蝋材によって蝋付
けしなければならず、生産性が悪く高価になるという問
題がある。また、上述した半導体用ケースは、蝋材によ
って熱膨張率および熱拡散が不安定となり、半導体素子
の長期信頼性が得られないという問題が指摘されてい
る。
オードや発光ダイオード等の半導体素子から発生した熱
を効率良く放熱することが望ましい。一方、半導体素子
とこれを装着するサブマウントの熱膨張率に差がある
と、発熱に伴って歪みが発生し、半導体素子に不必要な
ストレスが加わる。このようなストレスは、半導体素子
２の性能劣化を加速し、更には破壊の原因となる。従っ
て、サブマウントの材料としては半導体素子の熱膨張率
に近い熱膨張率が要求され、取付け基盤としては熱伝導
率が高い材料が要求される。このような要求を満足する
ために従来の半導体用ケースは、サブマウントを半導体
素子の熱膨張率に近い例えばアルミナや窒化アルミ等に
よって構成し、取付け基盤を熱伝導性が良く溶接が可能
な鉄材や銅等によって構成したものが一般に用いられて
いる。しかるに、上述した半導体用ケースは、サブマウ
ントと取付け基盤の材質がそれぞれ異なるため、これら
を結合するには銀蝋やAu-Su 合金等の蝋材によって蝋付
けしなければならず、生産性が悪く高価になるという問
題がある。また、上述した半導体用ケースは、蝋材によ
って熱膨張率および熱拡散が不安定となり、半導体素子
の長期信頼性が得られないという問題が指摘されてい
る。
【０００４】上述した問題を解消するために半導体素子
を搭載するマウント部を備えた取付け基盤を、タングス
テンまたはモリブデン若しくはタングステンーモリブデ
ン合金のいずれかに溶融金属浸透法（溶浸法）により銅
を含浸せしめた複合材料によって構成した半導体用ケー
スが提案され、実用に供されている。この複合材料は、
タングステンまたはモリブデン若しくはタングステンと
モリブデンの粉末を板状に成形し、これを焼結して網目
状構造体を形成し、この網目状構造体上に純度の高い銅
板を載置して１２００°Ｃ程度の温度で加熱することに
より、銅を溶融して網目状構造体に浸透させて製造す
る。
を搭載するマウント部を備えた取付け基盤を、タングス
テンまたはモリブデン若しくはタングステンーモリブデ
ン合金のいずれかに溶融金属浸透法（溶浸法）により銅
を含浸せしめた複合材料によって構成した半導体用ケー
スが提案され、実用に供されている。この複合材料は、
タングステンまたはモリブデン若しくはタングステンと
モリブデンの粉末を板状に成形し、これを焼結して網目
状構造体を形成し、この網目状構造体上に純度の高い銅
板を載置して１２００°Ｃ程度の温度で加熱することに
より、銅を溶融して網目状構造体に浸透させて製造す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】而して、上述した溶浸
法によって製造される複合材料は、その製法上単純な形
状のものしか製作することができないとともに、銅が表
面に残る。従って、全面加工しなければならず、加工コ
ストが増大するという問題がある。
法によって製造される複合材料は、その製法上単純な形
状のものしか製作することができないとともに、銅が表
面に残る。従って、全面加工しなければならず、加工コ
ストが増大するという問題がある。
【０００６】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、半導体素子の長期信頼性
が得られとともに、安価に製造することができる半導体
用ケースを提供することにある。
あり、その主たる技術課題は、半導体素子の長期信頼性
が得られとともに、安価に製造することができる半導体
用ケースを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するために、本発明によれば、半導体素子を搭載する
マウント部を備えた取付け基盤を具備する半導体用ケー
スにおいて、該取付け基盤は、タングステン粉末と銅粉
末とが適宜の重量比で複合したタングステンー銅複合粉
末によって一体圧縮成形され、該圧縮成形された成形体
を所定の温度で焼結した焼結体によって構成されてい
る、ことを特徴とする半導体用ケースが提供される。
決するために、本発明によれば、半導体素子を搭載する
マウント部を備えた取付け基盤を具備する半導体用ケー
スにおいて、該取付け基盤は、タングステン粉末と銅粉
末とが適宜の重量比で複合したタングステンー銅複合粉
末によって一体圧縮成形され、該圧縮成形された成形体
を所定の温度で焼結した焼結体によって構成されてい
る、ことを特徴とする半導体用ケースが提供される。
【０００８】上記タングステン粉末および銅粉末の粒径
は７μｍ以下であことが望ましい。上記成形体は上記タ
ングステンー銅複合粉末を造粒した造粒粉末を型に充填
し圧縮成形する。また、上記タングステンー銅複合粉末
はタングステンー銅複合酸化物を還元した複合粉末から
なり、好ましくは該タングステンー銅複合酸化物が、パ
ラタングステン酸アンモニウムまたはメタタングステン
酸アンモニウムのいずれかと、酸化第一銅、酸化第二銅
または水酸化銅のいずれかとを適宜の重量比で混合して
混合粉末を形成し、該混合粉末から脱水して形成した
「タングステン酸第二銅／三酸化タングステン」であ
る。
は７μｍ以下であことが望ましい。上記成形体は上記タ
ングステンー銅複合粉末を造粒した造粒粉末を型に充填
し圧縮成形する。また、上記タングステンー銅複合粉末
はタングステンー銅複合酸化物を還元した複合粉末から
なり、好ましくは該タングステンー銅複合酸化物が、パ
ラタングステン酸アンモニウムまたはメタタングステン
酸アンモニウムのいずれかと、酸化第一銅、酸化第二銅
または水酸化銅のいずれかとを適宜の重量比で混合して
混合粉末を形成し、該混合粉末から脱水して形成した
「タングステン酸第二銅／三酸化タングステン」であ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
半導体用ケースの実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。
半導体用ケースの実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。
【００１０】図１には、本発明による半導体用ケースを
構成する取付け基盤が示されている。図示の実施形態に
おける取付け基盤２は、矩形状に形成され上面に半導体
素子３を搭載する矩形状のマウント２１部を備えてい
る。取付け基盤２は、その両端部に切欠凹部２２、２２
が形成されており、この切欠凹部２２、２２にビス等を
挿通して所定の部材に取り付けられるようになってい
る。マウント２１部を備えた取付け基盤２は、タングス
テンタングステン粉末と銅粉末とが適宜の重量比で複合
したタングステンー銅複合粉末によって一体圧縮成形さ
れ、該圧縮成形された成形体を所定の温度で焼結した焼
結体によって構成されている。このように構成された取
付け基盤２のマウント２１部には半導体素子３が搭載さ
れ、例えば適宜の合成樹脂によってモールドすることに
より、半導体素子を外気と遮断した構成にして半導体用
ケースとして使用される。また、基盤２のマウント２１
部を囲んで矩形状の枠体を立設し、該枠体の上面を蓋体
をして密閉して窒素ガスを封入することにより、半導体
素子を外気と遮断した構成にして半導体用ケースとして
使用される。なお、図示の実施形態においては、マウン
ト２１部が取付け基盤２の上面から突出して形成した例
をしめしたが、マウント２１部は必ずしも取付け基盤２
の上面から突出して形成する必要はない。
構成する取付け基盤が示されている。図示の実施形態に
おける取付け基盤２は、矩形状に形成され上面に半導体
素子３を搭載する矩形状のマウント２１部を備えてい
る。取付け基盤２は、その両端部に切欠凹部２２、２２
が形成されており、この切欠凹部２２、２２にビス等を
挿通して所定の部材に取り付けられるようになってい
る。マウント２１部を備えた取付け基盤２は、タングス
テンタングステン粉末と銅粉末とが適宜の重量比で複合
したタングステンー銅複合粉末によって一体圧縮成形さ
れ、該圧縮成形された成形体を所定の温度で焼結した焼
結体によって構成されている。このように構成された取
付け基盤２のマウント２１部には半導体素子３が搭載さ
れ、例えば適宜の合成樹脂によってモールドすることに
より、半導体素子を外気と遮断した構成にして半導体用
ケースとして使用される。また、基盤２のマウント２１
部を囲んで矩形状の枠体を立設し、該枠体の上面を蓋体
をして密閉して窒素ガスを封入することにより、半導体
素子を外気と遮断した構成にして半導体用ケースとして
使用される。なお、図示の実施形態においては、マウン
ト２１部が取付け基盤２の上面から突出して形成した例
をしめしたが、マウント２１部は必ずしも取付け基盤２
の上面から突出して形成する必要はない。
【００１１】次に、上記マウント２１部を備えた取付け
基盤２を形成する焼結体について説明する。熱伝導率が
均一で空孔が発生しない緻密化されたタングステンー銅
複合粉末の焼結体を形成するためには、タングステンー
銅複合酸化物を用いることが重要である。タングステン
ー銅複合酸化物としては、所定量のタングステン酸化物
と所定量の銅酸化物とから製造される例えば、特開平８
ー２３９２１９号公報、特開平８ー３３３１１９号公報
に開示された製造方法によって製造されたものを用いる
ことができる。タングステン酸化物としてはパラタング
ステン酸アンモニウム（ＡＰＴ）（１０ＮＨ４ ５Ｏ・
１２ＷＯ３ ・５Ｈ２ Ｏ）またはメタタングステン酸
アンモニウム（ＡＭＴ）（６ＮＨ４ ３Ｏ・１２ＷＯ３
・ＸＨ２ Ｏ）（ここで、Ｘ０．７５〜１．２５であ
る）が好ましく、銅酸化物としては酸化第一銅、酸化第
二銅または水酸化銅が好ましい。そして、パラタングス
テン酸アンモニウム（ＡＰＴ）またはメタタングステン
酸アンモニウム（ＡＭＴ）のいずれかと、酸化第一銅、
酸化第二銅または水酸化銅のいずれかとを適宜の重量比
で混合して混合粉末を形成し、該混合粉末から脱水して
形成したタングステンー銅複合酸化物である「タングス
テン酸第二銅（ＣｕＷＯ４ ）／三酸化タングステン
（ＷＯ３）」を用いることが望ましい。このタングステ
ンー銅複合酸化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）を用いて
上記ヒートシンク部１０４および円形基盤部１０５を形
成する焼結体の製造方法について説明する。
基盤２を形成する焼結体について説明する。熱伝導率が
均一で空孔が発生しない緻密化されたタングステンー銅
複合粉末の焼結体を形成するためには、タングステンー
銅複合酸化物を用いることが重要である。タングステン
ー銅複合酸化物としては、所定量のタングステン酸化物
と所定量の銅酸化物とから製造される例えば、特開平８
ー２３９２１９号公報、特開平８ー３３３１１９号公報
に開示された製造方法によって製造されたものを用いる
ことができる。タングステン酸化物としてはパラタング
ステン酸アンモニウム（ＡＰＴ）（１０ＮＨ４ ５Ｏ・
１２ＷＯ３ ・５Ｈ２ Ｏ）またはメタタングステン酸
アンモニウム（ＡＭＴ）（６ＮＨ４ ３Ｏ・１２ＷＯ３
・ＸＨ２ Ｏ）（ここで、Ｘ０．７５〜１．２５であ
る）が好ましく、銅酸化物としては酸化第一銅、酸化第
二銅または水酸化銅が好ましい。そして、パラタングス
テン酸アンモニウム（ＡＰＴ）またはメタタングステン
酸アンモニウム（ＡＭＴ）のいずれかと、酸化第一銅、
酸化第二銅または水酸化銅のいずれかとを適宜の重量比
で混合して混合粉末を形成し、該混合粉末から脱水して
形成したタングステンー銅複合酸化物である「タングス
テン酸第二銅（ＣｕＷＯ４ ）／三酸化タングステン
（ＷＯ３）」を用いることが望ましい。このタングステ
ンー銅複合酸化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）を用いて
上記ヒートシンク部１０４および円形基盤部１０５を形
成する焼結体の製造方法について説明する。
【００１２】先ず、所定量のタングステン酸化物と所定
量の銅酸化物とから製造されたタングステンー銅複合酸
化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）を水素雰囲気中で還元
し、タングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末を製作す
る。このタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末は、タ
ングステン酸第二銅（ＣｕＷＯ４ ）が、銅とタングス
テンとが原子レベルで互いに均一に分散した状態で混合
されているので、タングステンー銅複合酸化物（ＣｕＷ
Ｏ４ ／ＷＯ３ ）を還元した状態で、銅とタングステ
ンとが互いに均一に分散して混合されている。即ち、還
元の際に先ず銅が還元され、次にこの銅がコアの働きを
してその回りにタングステンが還元されるため、互いに
均一に分散された複合粉末が得られる。なお、タングス
テン（Ｗ）粉末と銅（Ｃｕ）粉末を混合しても均一に分
散された複合粉末を製作することはできない。
量の銅酸化物とから製造されたタングステンー銅複合酸
化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）を水素雰囲気中で還元
し、タングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末を製作す
る。このタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末は、タ
ングステン酸第二銅（ＣｕＷＯ４ ）が、銅とタングス
テンとが原子レベルで互いに均一に分散した状態で混合
されているので、タングステンー銅複合酸化物（ＣｕＷ
Ｏ４ ／ＷＯ３ ）を還元した状態で、銅とタングステ
ンとが互いに均一に分散して混合されている。即ち、還
元の際に先ず銅が還元され、次にこの銅がコアの働きを
してその回りにタングステンが還元されるため、互いに
均一に分散された複合粉末が得られる。なお、タングス
テン（Ｗ）粉末と銅（Ｃｕ）粉末を混合しても均一に分
散された複合粉末を製作することはできない。
【００１３】上述したようにして製作されたタングステ
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末にワックスを添加し、例え
ばスプレードライヤー法によって造粒する。タングステ
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末を造粒するのは、複合粉末
の流動性を良好にするためである。即ち、粉末は粒径が
４４μｍを境にして流動性が著しく変化する。粒径が４
４μｍ以下の粉末は、分子間力、重力、静電気、湿度等
の影響を受けて流動性が悪い。タングステンー銅複合酸
化物を還元して得られるタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）
複合粉末は、一般に粒径が３０μｍ以下と細かいため非
常に流動性が悪い。このため、工業的に型成形すること
は困難である。従って、タングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）
複合粉末を造粒し、例えば６０メッシュ（２５０μｍ）
の篩で篩った造粒粉末を製作する。
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末にワックスを添加し、例え
ばスプレードライヤー法によって造粒する。タングステ
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末を造粒するのは、複合粉末
の流動性を良好にするためである。即ち、粉末は粒径が
４４μｍを境にして流動性が著しく変化する。粒径が４
４μｍ以下の粉末は、分子間力、重力、静電気、湿度等
の影響を受けて流動性が悪い。タングステンー銅複合酸
化物を還元して得られるタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）
複合粉末は、一般に粒径が３０μｍ以下と細かいため非
常に流動性が悪い。このため、工業的に型成形すること
は困難である。従って、タングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）
複合粉末を造粒し、例えば６０メッシュ（２５０μｍ）
の篩で篩った造粒粉末を製作する。
【００１４】上述したように６０メッシュ（２５０μ
ｍ）で篩ったタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）の造粒粉末
を金型に充填し、３．５ｔ／cm２ 程度の成形圧で加圧
して所定の形状に成形する。このように６０メッシュ
（２５０μｍ）で篩った造粒粉末を使用することによ
り、流動性が良く成形時に粉末同士の所謂ブリッジング
が防止され、しかも３．５ｔ／cm２ 程度の成形圧で成
形するため、緻密で欠陥のない均一な成形体を得ること
ができる。
ｍ）で篩ったタングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）の造粒粉末
を金型に充填し、３．５ｔ／cm２ 程度の成形圧で加圧
して所定の形状に成形する。このように６０メッシュ
（２５０μｍ）で篩った造粒粉末を使用することによ
り、流動性が良く成形時に粉末同士の所謂ブリッジング
が防止され、しかも３．５ｔ／cm２ 程度の成形圧で成
形するため、緻密で欠陥のない均一な成形体を得ること
ができる。
【００１５】次に、上記のようにして成形されたタング
ステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）の造粒粉末からなる成形体を水
素中で焼結する。このとき、均一に焼結を行わせるため
場合によっては成形体を高純度のアルミナ粒中に埋め込
み、焼結する。なお、焼結時には、好ましくは６０〜１
２０°Ｃ／ｈｒの速度で昇温し、１１５０〜１３５０°
Ｃの焼結温度で焼結する。空孔を残留させない緻密なタ
ングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）焼結体を得るには、銅の液
相が発生する前の温度でタングステン粒子同士の接合
（焼結）を生じさせ、銅の液相の発生により完全に隙間
無く液相が引き付け合う状態にする必要がある。このた
めには、低温でタングステン（Ｗ）粒子の焼結が進行す
るように粒径を小さくする必要があり（焼結性は粒径の
３乗に比例する）、また均一な配合となるように銅（Ｃ
ｕ）粉末もタングステン（Ｗ）粉末に合わせた同様の粒
径である必要がある。しかるに、本実施形態において
は、タングステン／銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末はタングス
テンと銅の粒径がそれぞれ７μｍ以下、好ましくは３μ
ｍ以下、しかも銅のまわりにタングステンが均一に分散
されているので、焼結時に空孔を残留させない緻密なタ
ングステン／銅（Ｗ／Ｃｕ）焼結体を得ることができ
る。
ステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）の造粒粉末からなる成形体を水
素中で焼結する。このとき、均一に焼結を行わせるため
場合によっては成形体を高純度のアルミナ粒中に埋め込
み、焼結する。なお、焼結時には、好ましくは６０〜１
２０°Ｃ／ｈｒの速度で昇温し、１１５０〜１３５０°
Ｃの焼結温度で焼結する。空孔を残留させない緻密なタ
ングステンー銅（Ｗ／Ｃｕ）焼結体を得るには、銅の液
相が発生する前の温度でタングステン粒子同士の接合
（焼結）を生じさせ、銅の液相の発生により完全に隙間
無く液相が引き付け合う状態にする必要がある。このた
めには、低温でタングステン（Ｗ）粒子の焼結が進行す
るように粒径を小さくする必要があり（焼結性は粒径の
３乗に比例する）、また均一な配合となるように銅（Ｃ
ｕ）粉末もタングステン（Ｗ）粉末に合わせた同様の粒
径である必要がある。しかるに、本実施形態において
は、タングステン／銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末はタングス
テンと銅の粒径がそれぞれ７μｍ以下、好ましくは３μ
ｍ以下、しかも銅のまわりにタングステンが均一に分散
されているので、焼結時に空孔を残留させない緻密なタ
ングステン／銅（Ｗ／Ｃｕ）焼結体を得ることができ
る。
【００１６】上述したようにして製造される焼結体の熱
膨張率および熱伝導率は、タングステンー銅複合酸化物
を製造する際に、タングステン酸化物（アンモニウムパ
ラタングステン（ＡＰＴ）、アンモニウムメタタングス
テン（ＡＭＴ）等）と銅酸化物（酸化第一銅、酸化第二
銅、水酸化銅等）との混合比を調合することでタングス
テンと銅との重量比を変えることができる。タングステ
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末のタングステンと銅との重
量比による熱膨張率および熱伝導率は、表１に示す通り
である。なお、表１には各種半導体の熱膨張係数と、酸
化アルミニウム（Ａｌ２ Ｏ３ ）と鉄ーニッケルーコ
バルト合金（コバール）の熱膨張率および熱伝導率を記
載した。
膨張率および熱伝導率は、タングステンー銅複合酸化物
を製造する際に、タングステン酸化物（アンモニウムパ
ラタングステン（ＡＰＴ）、アンモニウムメタタングス
テン（ＡＭＴ）等）と銅酸化物（酸化第一銅、酸化第二
銅、水酸化銅等）との混合比を調合することでタングス
テンと銅との重量比を変えることができる。タングステ
ンー銅（Ｗ／Ｃｕ）複合粉末のタングステンと銅との重
量比による熱膨張率および熱伝導率は、表１に示す通り
である。なお、表１には各種半導体の熱膨張係数と、酸
化アルミニウム（Ａｌ２ Ｏ３ ）と鉄ーニッケルーコ
バルト合金（コバール）の熱膨張率および熱伝導率を記
載した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【実施例】オスラム・シルバニア・インコーポレイテッ
ド社（アメリカ合衆国マサチューセッツ州）製造のタン
グステンー銅複合酸化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）
（TYPE 3) を水素雰囲気中で還元し、９０％タングステ
ン（Ｗ）ー１０％銅（Ｃｕ）に配合された平均粒径が２
０μｍのタングステン（Ｗ）ー銅（Ｃｕ）複合粉末にワ
ックス（Carbowax-8000)を２．５％添加し、スプレード
ライヤー法によって造粒した。そして、これを６０メッ
シュ（２５０μｍ）の篩で篩った造粒粉末を、マウント
部１０３を備えたヒートシンク部１０４および円形基盤
部１０５を一体成形する金型に充填し、３．５ｔ／ｃｍ
２ の成形圧力で加圧して成形体を得た。なお、成形体
における取付け基盤２は縦４０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ
２ｍｍ、マウント部２１は縦３ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ
０．７ｍｍであった。次に、水素気流中で１２０°Ｃ／
ｈｒの速度で昇温し、１３５０°Ｃで４時間保持して焼
結を行った。この結果、密度が１７．０ｇ／ｃｍ３ の
欠陥の無い焼結体が得られた。この焼結体の平行度およ
び平面度は３／１００以下であった。また、上記焼結体
の熱特性を測定したところ、熱伝導率が１８８Ｗ／ｍＫ
で、熱膨張率が５．８×１０−６／°Ｃ［２０〜１００
°Ｃ］であった。この焼結体を用いることにより、熱膨
張率がInAs半導体素子の熱膨張率（５．８×１０−６／
°Ｃ）に近似し、InAs半導体素子を搭載するに適した半
導体用ケースを得ることができた。
ド社（アメリカ合衆国マサチューセッツ州）製造のタン
グステンー銅複合酸化物（ＣｕＷＯ４ ／ＷＯ３ ）
（TYPE 3) を水素雰囲気中で還元し、９０％タングステ
ン（Ｗ）ー１０％銅（Ｃｕ）に配合された平均粒径が２
０μｍのタングステン（Ｗ）ー銅（Ｃｕ）複合粉末にワ
ックス（Carbowax-8000)を２．５％添加し、スプレード
ライヤー法によって造粒した。そして、これを６０メッ
シュ（２５０μｍ）の篩で篩った造粒粉末を、マウント
部１０３を備えたヒートシンク部１０４および円形基盤
部１０５を一体成形する金型に充填し、３．５ｔ／ｃｍ
２ の成形圧力で加圧して成形体を得た。なお、成形体
における取付け基盤２は縦４０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ
２ｍｍ、マウント部２１は縦３ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ
０．７ｍｍであった。次に、水素気流中で１２０°Ｃ／
ｈｒの速度で昇温し、１３５０°Ｃで４時間保持して焼
結を行った。この結果、密度が１７．０ｇ／ｃｍ３ の
欠陥の無い焼結体が得られた。この焼結体の平行度およ
び平面度は３／１００以下であった。また、上記焼結体
の熱特性を測定したところ、熱伝導率が１８８Ｗ／ｍＫ
で、熱膨張率が５．８×１０−６／°Ｃ［２０〜１００
°Ｃ］であった。この焼結体を用いることにより、熱膨
張率がInAs半導体素子の熱膨張率（５．８×１０−６／
°Ｃ）に近似し、InAs半導体素子を搭載するに適した半
導体用ケースを得ることができた。
【００１９】
【発明の効果】本発明による半導体用ケースは以上のよ
うに構成されているので、次の作用効果を奏する。
うに構成されているので、次の作用効果を奏する。
【００２０】即ち、本発明によれば、半導体素子を搭載
するマウント部を備えた取付け基盤は、タングステン粉
末と銅粉末とが適宜の重量比で複合したタングステンー
銅複合粉末によって一体圧縮成形され、該成形体を所定
の温度で焼結した焼結体によって構成されているので、
焼結後の加工が不要または僅かな加工で使用することが
でき、極めて生産性が良く安価な半導体用ケースを得る
ことができる。
するマウント部を備えた取付け基盤は、タングステン粉
末と銅粉末とが適宜の重量比で複合したタングステンー
銅複合粉末によって一体圧縮成形され、該成形体を所定
の温度で焼結した焼結体によって構成されているので、
焼結後の加工が不要または僅かな加工で使用することが
でき、極めて生産性が良く安価な半導体用ケースを得る
ことができる。
【００２１】また、本発明によれば、タングステン粉末
および銅粉末の粒径は７μｍ以下であり、しかも銅とタ
ングステンが互いに均一に分散している複合粉末である
ため、焼結後タングステンの骨格構造が緻密に構成さ
れ、この緻密な骨格構造内に銅が隙間無く満たされて空
孔を生じることなく高密度なタングステン／銅焼結体が
形成されるので、熱伝導率および熱膨張率が均一になり
寸法精度が良好で品質が安定した信頼性の高い半導体用
ケースを得ることができる。
および銅粉末の粒径は７μｍ以下であり、しかも銅とタ
ングステンが互いに均一に分散している複合粉末である
ため、焼結後タングステンの骨格構造が緻密に構成さ
れ、この緻密な骨格構造内に銅が隙間無く満たされて空
孔を生じることなく高密度なタングステン／銅焼結体が
形成されるので、熱伝導率および熱膨張率が均一になり
寸法精度が良好で品質が安定した信頼性の高い半導体用
ケースを得ることができる。
【００２２】更に、本発明によれば、成形体は、タング
ステンー銅複合粉末を造粒した造粒粉末を型に充填し圧
縮成形するので、量産性がよく、しかもタングステン粉
末および銅粉末の粒径が小さくても流動性が良く成形時
に粉末同士の所謂ブリッジングが防止され、緻密で欠陥
のない均一な成形体を得ることができる。
ステンー銅複合粉末を造粒した造粒粉末を型に充填し圧
縮成形するので、量産性がよく、しかもタングステン粉
末および銅粉末の粒径が小さくても流動性が良く成形時
に粉末同士の所謂ブリッジングが防止され、緻密で欠陥
のない均一な成形体を得ることができる。
【００２３】また、本発明によれば、タングステンー銅
複合酸化物を還元してタングステンー銅複合粉末を形成
することで、タングステン粉末と銅粉末とを混合して得
られるタングステン銅粉末とは異なり、銅とタングステ
ンとが原子レベルで緊密かつ均一に分散した緻密な粉末
となり、焼結性が良好で高密度な焼結体が形成でき、寸
法精度に優れた高品質な半導体用ケースを製造すること
ができる。また、パラタングステン酸アンモニウムまた
はメタタングステン酸アンモニウムと、酸化第一銅、酸
化第二銅または水酸化銅との混合比を変えることでタン
グステンと銅との重量比を適宜調整して化合物半導体素
子の熱膨張率に合った熱膨張率を備えたタングステンー
銅焼結体を構成することができるので、化合物半導体素
子とマウント部との馴染みが良く、熱歪みによって化合
物半導体素子が損傷するという問題が生じない。そし
て、化合物半導体素子の熱膨張率に近い熱膨張率を有す
るアルミナ、コバールに比して本発明によるタングステ
ンー銅焼結体は１０倍以上の熱伝導率があり、従って冷
却効果が十分に発揮され化合物半導体素子の長期信頼性
を確保することができる。
複合酸化物を還元してタングステンー銅複合粉末を形成
することで、タングステン粉末と銅粉末とを混合して得
られるタングステン銅粉末とは異なり、銅とタングステ
ンとが原子レベルで緊密かつ均一に分散した緻密な粉末
となり、焼結性が良好で高密度な焼結体が形成でき、寸
法精度に優れた高品質な半導体用ケースを製造すること
ができる。また、パラタングステン酸アンモニウムまた
はメタタングステン酸アンモニウムと、酸化第一銅、酸
化第二銅または水酸化銅との混合比を変えることでタン
グステンと銅との重量比を適宜調整して化合物半導体素
子の熱膨張率に合った熱膨張率を備えたタングステンー
銅焼結体を構成することができるので、化合物半導体素
子とマウント部との馴染みが良く、熱歪みによって化合
物半導体素子が損傷するという問題が生じない。そし
て、化合物半導体素子の熱膨張率に近い熱膨張率を有す
るアルミナ、コバールに比して本発明によるタングステ
ンー銅焼結体は１０倍以上の熱伝導率があり、従って冷
却効果が十分に発揮され化合物半導体素子の長期信頼性
を確保することができる。
【図１】本発明に従って構成された半導体用ケースの取
付け基盤を示す斜視図。
付け基盤を示す斜視図。
２：取付け基盤 ２１：マウント部 ２２：切欠凹部 ３：半導体素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前畑 輝明 東京都品川区東品川３丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 (72)発明者 岸田 琢磨 東京都品川区東品川３丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 (72)発明者 妹尾 聡 東京都品川区東品川３丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 Ｆターム(参考） 4K018 AA04 AA20 AD09 BA02 BA09 BB04 BC12 CA01 DA11
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体素子を搭載するマウント部を備え
た取付け基盤を具備する半導体用ケースにおいて、 該取付け基盤は、タングステン粉末と銅粉末とが適宜の
重量比で複合したタングステンー銅複合粉末によって一
体圧縮成形され、該圧縮成形された成形体を所定の温度
で焼結した焼結体によって構成されている、 ことを特徴とする半導体用ケース。 - 【請求項２】 該タングステン粉末の粒径は７μｍ以下
であり、銅粉末の粒径は７μｍ以下である、請求項１記
載の半導体用ケース。 - 【請求項３】 該成形体は、該タングステンー銅複合粉
末を造粒した造粒粉末を型に充填し圧縮成形する、請求
項１又は２に記載の半導体用ケース。 - 【請求項４】 該タングステンー銅複合粉末は、タング
ステンー銅複合酸化物を還元した複合粉末からなる、請
求項１から３のいずれかに記載の半導体用ケース。 - 【請求項５】 該タングステンー銅複合酸化物は、パラ
タングステン酸アンモニウムまたはメタタングステン酸
アンモニウムのいずれかと、酸化第一銅、酸化第二銅ま
たは水酸化銅のいずれかとを適宜の重量比で混合して混
合粉末を形成し、該混合粉末から脱水して形成した「タ
ングステン酸第二銅／三酸化タングステン」である、請
求項４記載の半導体用ケース。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096035A JP2000294687A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 半導体用ケース |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11096035A JP2000294687A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 半導体用ケース |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294687A true JP2000294687A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14154212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11096035A Withdrawn JP2000294687A (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 半導体用ケース |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294687A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115815604A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-21 | 大连藏龙光电子科技有限公司 | 一种提高光电器件封装可靠性的方法 |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP11096035A patent/JP2000294687A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115815604A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-21 | 大连藏龙光电子科技有限公司 | 一种提高光电器件封装可靠性的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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