JP2003306730A - Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 - Google Patents
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品Info
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Landscapes
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の
接合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融するこ
とを抑えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保
ち、半導体チップから発生した熱を外部へ十分に発散で
き得る、またアルミニウムを主成分とする金属を圧入し
て含浸させた後の引け巣やクラックの発生を防止できる
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品を提供する。 【解決手段】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ系複合体であって、該アルミニウムを主成分とす
る金属の初晶温度が６１５℃以上であることを特徴とす
る。
接合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融するこ
とを抑えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保
ち、半導体チップから発生した熱を外部へ十分に発散で
き得る、またアルミニウムを主成分とする金属を圧入し
て含浸させた後の引け巣やクラックの発生を防止できる
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品を提供する。 【解決手段】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ系複合体であって、該アルミニウムを主成分とす
る金属の初晶温度が６１５℃以上であることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に炭化ケイ素
（ＳｉＣ）からなる多孔体に、アルミニウム（Ａｌ）を
主成分とする金属を含浸して形成したアルミニウムと炭
化ケイ素の複合体（Ａｌ−ＳｉＣ系複合体）に関する。
本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、低熱膨張、高熱伝導
特性を有し、放熱基板、ヒートシンク、パッケージなど
半導体装置に用いられる放熱部品に好適なものである。
（ＳｉＣ）からなる多孔体に、アルミニウム（Ａｌ）を
主成分とする金属を含浸して形成したアルミニウムと炭
化ケイ素の複合体（Ａｌ−ＳｉＣ系複合体）に関する。
本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、低熱膨張、高熱伝導
特性を有し、放熱基板、ヒートシンク、パッケージなど
半導体装置に用いられる放熱部品に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業機器の分野では、半導体スイ
ッチングデバイスを用いて大きな電力を最適な電力に効
率よく交換制御する大電力モジュール装置の開発が進ん
でいる。例えば、電動車輌用インバータとして高電圧、
大電流動作が可能なＩＧＢＴモジュールがある。このよ
うな大電力モジュール化に伴い、半導体チップから発生
する熱も増大している。半導体チップは熱に弱く、発熱
が大きくなれば半導体回路の誤動作や破壊を招くことに
なる。そこで、半導体チップなど電子部品を搭載するた
めの回路基板の裏面にヒートシンクなどの放熱部品を設
けて、放熱部品を介して半導体チップから発生した熱を
外部に発散させ、半導体回路の動作を安定にすることが
行われている。電子部品を搭載するための回路基板とし
ては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミッ
クス板に銅（Ｃｕ）板をろう付け配線したＤＢＣ（Dire
ctBonding Cupper）基板が主に用いられている。
ッチングデバイスを用いて大きな電力を最適な電力に効
率よく交換制御する大電力モジュール装置の開発が進ん
でいる。例えば、電動車輌用インバータとして高電圧、
大電流動作が可能なＩＧＢＴモジュールがある。このよ
うな大電力モジュール化に伴い、半導体チップから発生
する熱も増大している。半導体チップは熱に弱く、発熱
が大きくなれば半導体回路の誤動作や破壊を招くことに
なる。そこで、半導体チップなど電子部品を搭載するた
めの回路基板の裏面にヒートシンクなどの放熱部品を設
けて、放熱部品を介して半導体チップから発生した熱を
外部に発散させ、半導体回路の動作を安定にすることが
行われている。電子部品を搭載するための回路基板とし
ては、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミッ
クス板に銅（Ｃｕ）板をろう付け配線したＤＢＣ（Dire
ctBonding Cupper）基板が主に用いられている。
【０００３】従来の放熱部品用材料として、銅、モリブ
デン、タングステンなどがある。モリブデンやタングス
テンからなる放熱部品は高価であり、また金属の比重が
大きいため放熱部品の重量が重くなり、放熱部品の軽量
化が望まれる用途には好ましくない。
デン、タングステンなどがある。モリブデンやタングス
テンからなる放熱部品は高価であり、また金属の比重が
大きいため放熱部品の重量が重くなり、放熱部品の軽量
化が望まれる用途には好ましくない。
【０００４】また、銅からなる放熱部品は、放熱部品と
接合されるＤＢＣ基板との熱膨張係数の差が大きいの
で、放熱部品とＤＢＣ基板との加熱接合時や、使用中の
熱サイクルにより、はんだ層の破壊、熱流路の遮断、Ｄ
ＢＣ基板の割れを生じやすい。つまり、放熱部品とＤＢ
Ｃ基板とは、はんだによりろう付けされており、ろう材
の融点以上に加熱した後、室温まで冷却される。その
際、ろう材の凝固点で互いに固定され、その後は固定さ
れたまま放熱部品とＤＢＣ基板がそれぞれ固有の熱膨張
係数に従って収縮し、互いの接合部に熱応力および熱歪
みが残留するとともに反りなどの変形を生じる。そし
て、モジュール装置の使用時に熱ストレスが繰り返し与
えられ、残留熱応力および熱歪みに重畳されると、はん
だ層の疲労破壊による熱流路の遮断と、機械的に脆い性
質を持つＤＢＣ基板の割れを生じる。
接合されるＤＢＣ基板との熱膨張係数の差が大きいの
で、放熱部品とＤＢＣ基板との加熱接合時や、使用中の
熱サイクルにより、はんだ層の破壊、熱流路の遮断、Ｄ
ＢＣ基板の割れを生じやすい。つまり、放熱部品とＤＢ
Ｃ基板とは、はんだによりろう付けされており、ろう材
の融点以上に加熱した後、室温まで冷却される。その
際、ろう材の凝固点で互いに固定され、その後は固定さ
れたまま放熱部品とＤＢＣ基板がそれぞれ固有の熱膨張
係数に従って収縮し、互いの接合部に熱応力および熱歪
みが残留するとともに反りなどの変形を生じる。そし
て、モジュール装置の使用時に熱ストレスが繰り返し与
えられ、残留熱応力および熱歪みに重畳されると、はん
だ層の疲労破壊による熱流路の遮断と、機械的に脆い性
質を持つＤＢＣ基板の割れを生じる。
【０００５】銅などの従来材に替わる放熱部品用材料と
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金中に炭化ケ
イ素を分散させた低熱膨張・高熱伝導特性を有するＡｌ
−ＳｉＣ系複合体が注目されている（特公平７−２６１
７４号、特開昭６４−８３６３４号等参照）。Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の製法としては、炭化ケイ素粉末あるいは
炭化ケイ素繊維で形成された多孔体（プリフォーム）を
用い、この多孔体を型内の空間に配置し、アルミニウム
インゴットを接触させて、窒素雰囲気中で加圧もしくは
非加圧で加熱溶融したアルミニウムを型内の空間に流し
込むことによって、炭化ケイ素の多孔体に含浸させ、冷
却して作製する溶融金属含浸法などがある。この製造方
法によれば、炭化ケイ素の含有量を２０〜９０体積％の
範囲で選択できる。また、炭化ケイ素多孔体の形状の自
由度が高く、複雑な形状の製品をネットシェイプ成形で
きる利点を有する。
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金中に炭化ケ
イ素を分散させた低熱膨張・高熱伝導特性を有するＡｌ
−ＳｉＣ系複合体が注目されている（特公平７−２６１
７４号、特開昭６４−８３６３４号等参照）。Ａｌ−Ｓ
ｉＣ系複合体の製法としては、炭化ケイ素粉末あるいは
炭化ケイ素繊維で形成された多孔体（プリフォーム）を
用い、この多孔体を型内の空間に配置し、アルミニウム
インゴットを接触させて、窒素雰囲気中で加圧もしくは
非加圧で加熱溶融したアルミニウムを型内の空間に流し
込むことによって、炭化ケイ素の多孔体に含浸させ、冷
却して作製する溶融金属含浸法などがある。この製造方
法によれば、炭化ケイ素の含有量を２０〜９０体積％の
範囲で選択できる。また、炭化ケイ素多孔体の形状の自
由度が高く、複雑な形状の製品をネットシェイプ成形で
きる利点を有する。
【０００６】一方、回路基板としては近年、ＤＢＣ基板
に代わりＤＢＡ（Direct Brazing Aluminum）基板が適
用されてきている。ＤＢＡ基板はセラミックス板にアル
ミニウム板をアルミニウム系ろう材によりろう付け配線
した基板で、アルミニウムの塑性能が銅よりも高いため
耐久信頼性に優れる回路基板として注目されている。
に代わりＤＢＡ（Direct Brazing Aluminum）基板が適
用されてきている。ＤＢＡ基板はセラミックス板にアル
ミニウム板をアルミニウム系ろう材によりろう付け配線
した基板で、アルミニウムの塑性能が銅よりも高いため
耐久信頼性に優れる回路基板として注目されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＤＢＡ基板を放熱部品
に接合する際、通常アルミニウム系ろう材が用いられ
る。従来材料の銅、モリブデン、タングステンなどの金
属単体からなる放熱部品の場合、これらの放熱部品の溶
融温度はアルミニウム系ろう材の溶融温度よりはるかに
高い温度であるため接合時に問題を生じない。
に接合する際、通常アルミニウム系ろう材が用いられ
る。従来材料の銅、モリブデン、タングステンなどの金
属単体からなる放熱部品の場合、これらの放熱部品の溶
融温度はアルミニウム系ろう材の溶融温度よりはるかに
高い温度であるため接合時に問題を生じない。
【０００８】一方、本発明に係るＡｌ−ＳｉＣ系複合体
は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主
成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合
本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された
アルミニウムを主成分とする金属からなるアルミニウム
被覆層から構成されている。この種のＡｌ−ＳｉＣ系複
合体からなる放熱部品の場合、含浸したアルミニウムを
主成分とする金属の初晶温度が所定の温度より低いと、
アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接合時にＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合体を構成するアルミニウムを主成分と
する金属が溶融し、その一部がＡｌ−ＳｉＣ系複合体の
表面に溶け出してくる。これにより、Ａｌ−ＳｉＣ系複
合体内部の密度が低下し、気密性が保たれなくなるばか
りでなく、熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率が低下する。
その結果、半導体チップから発生した熱の外部への放熱
が阻害され、半導体回路の誤動作や破壊を招く問題があ
る。
は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウムを主
成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−ＳｉＣ複合
本体部と、Ａｌ−ＳｉＣ複合本体部の表面に形成された
アルミニウムを主成分とする金属からなるアルミニウム
被覆層から構成されている。この種のＡｌ−ＳｉＣ系複
合体からなる放熱部品の場合、含浸したアルミニウムを
主成分とする金属の初晶温度が所定の温度より低いと、
アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接合時にＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合体を構成するアルミニウムを主成分と
する金属が溶融し、その一部がＡｌ−ＳｉＣ系複合体の
表面に溶け出してくる。これにより、Ａｌ−ＳｉＣ系複
合体内部の密度が低下し、気密性が保たれなくなるばか
りでなく、熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率が低下する。
その結果、半導体チップから発生した熱の外部への放熱
が阻害され、半導体回路の誤動作や破壊を招く問題があ
る。
【０００９】また、溶融温度を上昇させるために、合金
の添加の無い純アルミニウムを使用した場合、アルミニ
ウムの初晶温度と固相線温度との差が小さいためアルミ
ニウムを圧入し含浸させた後、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に引け巣が発生しやすい。さら
に、Ａｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層と
の境界部にクラックが発生しやすいという問題がある。
の添加の無い純アルミニウムを使用した場合、アルミニ
ウムの初晶温度と固相線温度との差が小さいためアルミ
ニウムを圧入し含浸させた後、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に引け巣が発生しやすい。さら
に、Ａｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層と
の境界部にクラックが発生しやすいという問題がある。
【００１０】本発明は、これらの事情に鑑みなされたも
のであって、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板
の接合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融する
ことを抑えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保
ち、半導体チップから発生した熱を外部へ十分に発散で
き得る、またアルミニウムを主成分とする金属を圧入し
て含浸させた後の引け巣やクラックの発生を防止できる
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品を提供することを
目的とする。
のであって、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板
の接合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融する
ことを抑えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保
ち、半導体チップから発生した熱を外部へ十分に発散で
き得る、またアルミニウムを主成分とする金属を圧入し
て含浸させた後の引け巣やクラックの発生を防止できる
Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品を提供することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ−ＳｉＣ系
複合体は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウ
ムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−Ｓｉ
Ｃ系複合体であって、該アルミニウムを主成分とする金
属の初晶温度が６１５℃以上であることを特徴とする。
複合体は、主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミニウ
ムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−Ｓｉ
Ｃ系複合体であって、該アルミニウムを主成分とする金
属の初晶温度が６１５℃以上であることを特徴とする。
【００１２】前記本発明において、アルミニウムを主成
分とする金属の固相線温度が５６０℃以上であることが
望ましい。また、アルミニウムを主成分とする金属の初
晶温度と固相線温度の差が１５℃以上であることが望ま
しい。また、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体中の炭化ケイ素の含
有量が４０体積％以上であることが好ましい。さらに別
の本発明は、本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放
熱部品およびこの放熱部品を具備する半導体モジュール
装置であることを特徴とする。
分とする金属の固相線温度が５６０℃以上であることが
望ましい。また、アルミニウムを主成分とする金属の初
晶温度と固相線温度の差が１５℃以上であることが望ま
しい。また、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体中の炭化ケイ素の含
有量が４０体積％以上であることが好ましい。さらに別
の本発明は、本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放
熱部品およびこの放熱部品を具備する半導体モジュール
装置であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】主に炭化ケイ素からなる多孔体に
各種のアルミニウムを主成分とする金属を含浸させてＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合体を作製して種々検討した結果、アル
ミニウムを主成分とする金属の初晶温度が６１５℃以上
の場合、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接
合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融せず、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体の表面に溶け出すことを防ぐことが
できた。このため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の密度の
低下を生じず気密性を維持でき、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体
の熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率の劣化も生じず、半導
体チップから発生した熱を外部へ十分に発散できる。ア
ルミニウムを主成分とする金属の初晶温度は６１５〜６
５０℃がより好ましい。
各種のアルミニウムを主成分とする金属を含浸させてＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合体を作製して種々検討した結果、アル
ミニウムを主成分とする金属の初晶温度が６１５℃以上
の場合、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接
合時にアルミニウムを主成分とする金属が溶融せず、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体の表面に溶け出すことを防ぐことが
できた。このため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の密度の
低下を生じず気密性を維持でき、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体
の熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率の劣化も生じず、半導
体チップから発生した熱を外部へ十分に発散できる。ア
ルミニウムを主成分とする金属の初晶温度は６１５〜６
５０℃がより好ましい。
【００１４】また、アルミニウムを主成分とする金属の
固相線温度が５６０℃以上の場合、アルミニウム含浸後
のＡｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層との
境界部にクラックや、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体のアルミニ
ウム被覆層表面に引け巣が発生することを抑えることが
できる。より好ましいアルミニウムを主成分とする金属
の固相線温度は５６０〜６００℃である。また、アルミ
ニウムを主成分とする金属の初晶温度と固相線温度の差
が１５℃以上あれば、Ａｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアル
ミニウム被覆層との境界部のクラックや、アルミニウム
被覆層表面の引け巣の発生を防止するのにさらに効果が
ある。
固相線温度が５６０℃以上の場合、アルミニウム含浸後
のＡｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層との
境界部にクラックや、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体のアルミニ
ウム被覆層表面に引け巣が発生することを抑えることが
できる。より好ましいアルミニウムを主成分とする金属
の固相線温度は５６０〜６００℃である。また、アルミ
ニウムを主成分とする金属の初晶温度と固相線温度の差
が１５℃以上あれば、Ａｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアル
ミニウム被覆層との境界部のクラックや、アルミニウム
被覆層表面の引け巣の発生を防止するのにさらに効果が
ある。
【００１５】また、セラミックス基板とＡｌ−ＳｉＣ系
複合体の熱膨張係数差が大きいと、はんだ接合面が剥離
するおそれがあるので、セラミックス基板の熱膨張係数
に近づけるため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体中の炭化ケイ素
の含有量は４０体積％以上が好ましく、５０〜８０体積
％がより好ましい。炭化ケイ素の含有量が４０体積％未
満では熱膨張係数が大きくなり、８０体積％を超えると
強度、破壊靭性が低下するとともに熱伝導率が低くなる
ので好ましくない。
複合体の熱膨張係数差が大きいと、はんだ接合面が剥離
するおそれがあるので、セラミックス基板の熱膨張係数
に近づけるため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体中の炭化ケイ素
の含有量は４０体積％以上が好ましく、５０〜８０体積
％がより好ましい。炭化ケイ素の含有量が４０体積％未
満では熱膨張係数が大きくなり、８０体積％を超えると
強度、破壊靭性が低下するとともに熱伝導率が低くなる
ので好ましくない。
【００１６】（実施例１）本発明に係るＡｌ−ＳｉＣ系
複合体からなる放熱部品を次のように作製した。まず、
平均粒径６０μｍ、純度９８％以上の炭化ケイ素粉末に
結合剤、保形剤の溶媒を加え、これを攪拌機で混合して
炭化ケイ素のスラリーを得た。このスラリーを所望の形
状の金型に注入して成形後、冷却して脱型した。これを
乾燥して炭化ケイ素の多孔体を作製した。
複合体からなる放熱部品を次のように作製した。まず、
平均粒径６０μｍ、純度９８％以上の炭化ケイ素粉末に
結合剤、保形剤の溶媒を加え、これを攪拌機で混合して
炭化ケイ素のスラリーを得た。このスラリーを所望の形
状の金型に注入して成形後、冷却して脱型した。これを
乾燥して炭化ケイ素の多孔体を作製した。
【００１７】ついで、炭化ケイ素の多孔体と型の内壁と
の間に所定の隙間を確保した状態で、炭化ケイ素の多孔
体を型内に装入した。そして、炭化ケイ素の多孔体を装
入した型内に加熱溶融したアルミニウムを圧入して含浸
させた。含浸完了、冷却後、型を解体し、炭化ケイ素の
含有量が５０体積％のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる板
状の放熱部品を作製した。
の間に所定の隙間を確保した状態で、炭化ケイ素の多孔
体を型内に装入した。そして、炭化ケイ素の多孔体を装
入した型内に加熱溶融したアルミニウムを圧入して含浸
させた。含浸完了、冷却後、型を解体し、炭化ケイ素の
含有量が５０体積％のＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる板
状の放熱部品を作製した。
【００１８】得られたＡｌ−ＳｉＣ系複合体は、炭化ケ
イ素の多孔体中にアルミニウムを含浸させる際に、炭化
ケイ素の多孔体と炭化ケイ素の多孔体を装入した型の内
壁との隙間に含浸アルミニウムの一部が通ることによ
り、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の表面全体にわたって、含浸
したアルミニウムを主成分とする金属の豊富な被覆層が
形成された。被覆層の厚みは平均で５０μｍであり、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体の表面には炭化ケイ素粉末の露出が
見られなかった。
イ素の多孔体中にアルミニウムを含浸させる際に、炭化
ケイ素の多孔体と炭化ケイ素の多孔体を装入した型の内
壁との隙間に含浸アルミニウムの一部が通ることによ
り、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の表面全体にわたって、含浸
したアルミニウムを主成分とする金属の豊富な被覆層が
形成された。被覆層の厚みは平均で５０μｍであり、Ａ
ｌ−ＳｉＣ系複合体の表面には炭化ケイ素粉末の露出が
見られなかった。
【００１９】このような放熱部品の作製において、含浸
したアルミニウムの種類が異なる本発明例と比較例の放
熱部品を作製した。本発明例１の含浸アルミニウムとし
て、Ａｌ−５．０Ｓｉ−１．２Ｃｕ（初晶温度６２５
℃、固相線温度５８０℃）を用いた。また、比較例の含
浸アルミニウムとして、比較例１はＡｌ−７．０Ｓｉ−
０．３Ｍｇ（初晶温度６１０℃、固相線温度５５５
℃）、比較例２はＡｌ−１２．０Ｓｉ（初晶温度５８５
℃、固相線温度５７５℃）を用いた。
したアルミニウムの種類が異なる本発明例と比較例の放
熱部品を作製した。本発明例１の含浸アルミニウムとし
て、Ａｌ−５．０Ｓｉ−１．２Ｃｕ（初晶温度６２５
℃、固相線温度５８０℃）を用いた。また、比較例の含
浸アルミニウムとして、比較例１はＡｌ−７．０Ｓｉ−
０．３Ｍｇ（初晶温度６１０℃、固相線温度５５５
℃）、比較例２はＡｌ−１２．０Ｓｉ（初晶温度５８５
℃、固相線温度５７５℃）を用いた。
【００２０】これらのＡｌ−ＳｉＣ系複合体からなる放
熱部品を用いて、ＤＢＡ基板をアルミニウム系ろう材で
ろう付けする温度（ろう付け温度５９０℃）まで昇温さ
せ一定の時間保持した後、冷却させた。その後、各Ａｌ
−ＳｉＣ複合体の密度、熱伝導率、曲げ強さ（４点曲げ
試験）、ヤング率を測定した。表１にその測定結果を示
す。
熱部品を用いて、ＤＢＡ基板をアルミニウム系ろう材で
ろう付けする温度（ろう付け温度５９０℃）まで昇温さ
せ一定の時間保持した後、冷却させた。その後、各Ａｌ
−ＳｉＣ複合体の密度、熱伝導率、曲げ強さ（４点曲げ
試験）、ヤング率を測定した。表１にその測定結果を示
す。
【００２１】
表１
密度 熱伝導率 曲げ強さ ヤング率
（g／cc） （W／ｍＫ） （ＭＰａ） （ＧＰａ）
本発明例１ ２．９８ １９０ ４２０ ２００
比較例１ ２．８８ １５０ ３４０ １７０
比較例２ ２．８０ １３０ ３００ １５０
【００２２】表１から、本発明例１のＡｌ−ＳｉＣ系複
合体からなる放熱部品の場合、含浸したアルミニウムを
主成分とする金属の初晶温度が６１５℃以上であるた
め、アルミニウムを主成分とする金属が溶融せず、Ａｌ
−ＳｉＣ系複合体の表面に溶け出すことがなく密度の低
下を生じなかった。このため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率も高い値を維持できた。
一方、比較例１および比較例２はアルミニウムを主成分
とする金属が溶融して、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の表面に
溶け出したため、密度が低下し、熱伝導率、曲げ強さ、
ヤング率のいずれも本発明例１より低下した。
合体からなる放熱部品の場合、含浸したアルミニウムを
主成分とする金属の初晶温度が６１５℃以上であるた
め、アルミニウムを主成分とする金属が溶融せず、Ａｌ
−ＳｉＣ系複合体の表面に溶け出すことがなく密度の低
下を生じなかった。このため、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
熱伝導率、曲げ強さ、ヤング率も高い値を維持できた。
一方、比較例１および比較例２はアルミニウムを主成分
とする金属が溶融して、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の表面に
溶け出したため、密度が低下し、熱伝導率、曲げ強さ、
ヤング率のいずれも本発明例１より低下した。
【００２３】（実施例２）また、前述の実施例１と同様
に、含浸したアルミニウムの種類が異なる本発明例と比
較例の放熱部品を複数個作製した。本発明例２の含浸ア
ルミニウムとして、Ａｌ−５．０Ｓｉ−１．２Ｃｕ（初
晶温度６２５℃、固相線温度５８０℃）を用いた。ま
た、比較例３の含浸アルミニウムとして、純度が９９．
７％以上の純Ａｌ（初晶温度６５７℃、固相線温度６４
６℃）を用いた。
に、含浸したアルミニウムの種類が異なる本発明例と比
較例の放熱部品を複数個作製した。本発明例２の含浸ア
ルミニウムとして、Ａｌ−５．０Ｓｉ−１．２Ｃｕ（初
晶温度６２５℃、固相線温度５８０℃）を用いた。ま
た、比較例３の含浸アルミニウムとして、純度が９９．
７％以上の純Ａｌ（初晶温度６５７℃、固相線温度６４
６℃）を用いた。
【００２４】表２に本発明例および比較例のＡｌ−Ｓｉ
Ｃ系複合体を評価した結果を示す。表２において、「ク
ラック」は、含浸完了後のＡｌ−ＳｉＣ系複合本体部と
アルミニウム被覆層との境界部に発生したクラックの発
生率を表わす。「引け巣」は、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に発生した引け巣の発生率を表
わす。
Ｃ系複合体を評価した結果を示す。表２において、「ク
ラック」は、含浸完了後のＡｌ−ＳｉＣ系複合本体部と
アルミニウム被覆層との境界部に発生したクラックの発
生率を表わす。「引け巣」は、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に発生した引け巣の発生率を表
わす。
【００２５】
【００２６】表２から、本発明例２のＡｌ−ＳｉＣ系複
合体は、含浸させたアルミニウムを主成分とする金属の
固相線温度が５６０℃以上であり、初晶温度と固相線温
度との差が１５℃以上ある。このため、含浸完了後のＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層との境界
部にクラックが発生せず、またＡｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に引け巣が見られなかった。比
較例３ではアルミニウムの初晶温度と固相線温度との差
が１１℃と小さいため、クラックや引け巣が見られた。
合体は、含浸させたアルミニウムを主成分とする金属の
固相線温度が５６０℃以上であり、初晶温度と固相線温
度との差が１５℃以上ある。このため、含浸完了後のＡ
ｌ−ＳｉＣ系複合本体部とアルミニウム被覆層との境界
部にクラックが発生せず、またＡｌ−ＳｉＣ系複合体の
アルミニウム被覆層表面に引け巣が見られなかった。比
較例３ではアルミニウムの初晶温度と固相線温度との差
が１１℃と小さいため、クラックや引け巣が見られた。
【００２７】
【発明の効果】本発明のＡｌ−ＳｉＣ系複合体によれ
ば、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接合時
にアルミニウムを主成分とする金属が溶融することを抑
えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保ち、半導
体チップから発生した熱を外部へ十分に発散でき得る、
またアルミニウムを主成分とする金属を圧入して含浸さ
せた後の引け巣やクラックの発生を防止できる。
ば、アルミニウム系ろう材を用いたＤＢＡ基板の接合時
にアルミニウムを主成分とする金属が溶融することを抑
えて、Ａｌ−ＳｉＣ系複合体内部の気密性を保ち、半導
体チップから発生した熱を外部へ十分に発散でき得る、
またアルミニウムを主成分とする金属を圧入して含浸さ
せた後の引け巣やクラックの発生を防止できる。
Claims (6)
- 【請求項１】 主に炭化ケイ素からなる多孔体にアルミ
ニウムを主成分とする金属を含浸して形成されたＡｌ−
ＳｉＣ系複合体であって、該アルミニウムを主成分とす
る金属の初晶温度が６１５℃以上であることを特徴とす
るＡｌ−ＳｉＣ系複合体。 - 【請求項２】 前記アルミニウムを主成分とする金属の
固相線温度が５６０℃以上であることを特徴とする請求
項１に記載のＡｌ−ＳｉＣ系複合体。 - 【請求項３】 前記アルミニウムを主成分とする金属の
初晶温度と固相線温度の差が１５℃以上であることを特
徴とする請求項１または２に記載のＡｌ−ＳｉＣ系複合
体。 - 【請求項４】 Ａｌ−ＳｉＣ系複合体中の炭化ケイ素の
含有量が４０体積％以上であることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載のＡｌ−ＳｉＣ系複合体。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のＡｌ−
ＳｉＣ系複合体からなることを特徴とする放熱部品。 - 【請求項６】 請求項５に記載の放熱部品を具備するこ
とを特徴とする半導体モジュール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113641A JP2003306730A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113641A JP2003306730A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003306730A true JP2003306730A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29395767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113641A Pending JP2003306730A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ａｌ−ＳｉＣ系複合体および放熱部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003306730A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261780C1 (ru) * | 2004-02-25 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения металлического композиционного материала и изделия из него |
| RU2357835C1 (ru) * | 2007-11-08 | 2009-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения изделия из композиционного материала |
| RU2625377C1 (ru) * | 2016-06-01 | 2017-07-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ изготовления композиционного материала для изделий электронной техники СВЧ |
| WO2018163865A1 (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| WO2018163864A1 (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| CN110366777A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-10-22 | 三菱综合材料株式会社 | 带散热片的绝缘电路基板的制造方法 |
| CN117790462A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-29 | 苏州悉智科技有限公司 | 一种提高陶瓷基板利用率的叠层陶瓷基板结构及功率模块 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113641A patent/JP2003306730A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261780C1 (ru) * | 2004-02-25 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения металлического композиционного материала и изделия из него |
| RU2357835C1 (ru) * | 2007-11-08 | 2009-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения изделия из композиционного материала |
| RU2625377C1 (ru) * | 2016-06-01 | 2017-07-13 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ изготовления композиционного материала для изделий электронной техники СВЧ |
| KR20190121769A (ko) | 2017-03-07 | 2019-10-28 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 |
| WO2018163864A1 (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| WO2018163865A1 (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | ヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| KR20190121768A (ko) | 2017-03-07 | 2019-10-28 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판 |
| US11302602B2 (en) | 2017-03-07 | 2022-04-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Power-module substrate with heat-sink |
| US11462456B2 (en) | 2017-03-07 | 2022-10-04 | Mitsubishi Materials Corporation | Power-module substrate with heat-sink |
| CN110366777A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-10-22 | 三菱综合材料株式会社 | 带散热片的绝缘电路基板的制造方法 |
| US11735434B2 (en) | 2017-03-29 | 2023-08-22 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for producing insulating circuit substrate with heat sink |
| CN110366777B (zh) * | 2017-03-29 | 2024-04-26 | 三菱综合材料株式会社 | 带散热片的绝缘电路基板的制造方法 |
| CN117790462A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-29 | 苏州悉智科技有限公司 | 一种提高陶瓷基板利用率的叠层陶瓷基板结构及功率模块 |
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