JPH03217047A - 半導体装置収納用ハウジングおよびその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は一般に半導体収納用ハウジングに関するもの
であり、特に加熱時の変形を起こさないように改良され
た半導体収納用ハウジングに関するものである。

［従来の技術］ 航空機、人工衛星、ミサイル等の飛翔体に搭載する電子
装置には、軽量化が強く求められる。特に近年、これら
飛翔体各個に搭載される電子機器の種類や点数が増加し
ており、電子機器に組込む電子部品を収納するためのハ
ウジング（容器）の軽量化が求められている。

従来、この種の用途にはアルミニウムが用いられてきた
が、アルミニウムは軽量（比重約２．７ｇ／ｃｃ）では
あるが、熱膨張率が大きく（２４×１０−６／℃）、電
子部品を組付けたセラミック基板（膨張率６〜７Ｘ１０
−’／’Ｃ）を半田（鉛錫、金錫等の半田材）等により
接合する場合、熱膨張率の差が大きいため、接合時に接
合部のソリやセラミック基板に亀裂が発生する等の問題
点があった。また、近時、発熱量の大きなＦＥＴやＩＣ
を搭載する基板が増加しており、セラミック基板をハウ
ジングに半田等により固定し、発生する熱を冷却したハ
ウジングを通し、外部へ逃がす必要のある事例が増えて
いるが、アルミニウムをハウジングの材料として使用で
きず、軽さと熱伝導を犠牲にしたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ材（
比重１０〜１　１　ｇ　／　ｃ　Ｃ　％熱伝導度０．０
３ｃａＱ／ｃｍ・ｓｅｃ．’Ｃ）等の材料が使用されて
いるのが現状である。

ところで、従来より半導体搭載用の基板材料および放熱
フィン用の材料として使用されている、急冷法により製
造されたＡｌｌ−Ｓｉ複合材料（Ｓｉ３５〜４５％：Ａ
店６５〜５４％以上，重量比）は比重（約２．５ｇ／ｃ
ｃ）がアルミニウムよりも小さく、熱伝導度（０．３ｃ
ａｌｊ／Ｃｍ−ｓｅＣ・℃）も比較的高く、ハウジング
には適した材料であると思われる。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、このＡｌ−Ｓｉ複合材はハウジングに適
用すると、次のごとき問題点を有している。

第一点は、ハウジングの加工時の歪に関するものである
。すなわち、この種のハウジングは、通常、使用時に冷
却を必要とするため、ハウジングを冷却装置に密着させ
る必要がある。そのため、ハウジングの背面のソリを最
小限に抑えておかなければならない。このソリを熱処理
により修正するわけてあるが、急冷粉末を熱開成形（押
出し、ホッ１・プレス等）した索祠を９ノ削加工して得
たノ−ウジングを加熱すると、素材内部に含まれる吸蔵
ガス（Ｎ２、Ｈ２０等）の影響で、ハウジングが大きく
変形する。この場合、加熱を真空中またはアルゴン等の
不活性ガス中で行なっても、吸蔵ガスの放出により、上
述の変形が起こる。以上が、第一の問題点である。

第二点は、半田付け時またはめつき時の加熱による変形
問題である。すなわち、ハウジングに良好な半田付け性
および耐食性を付与するため、ＮｉＳＮｉ＋Ａｕ等でめ
っきをする必要がある場合が多い。このめっき時の加熱
によって、ハウジングが変形する。また、ハウジング内
にセラミック基板等を半田付けする際の加熱時に、ハウ
ジングの変形が起こる。この場合、めっき面に発生する
めっき層の膨れも問題である。以上が、第２の問題点で
ある。

第三点は、ハウジングにＡｕ合金製の蓋をレーザ溶接で
取付ける際に起こる、溶接部分に発生する気泡およびＳ
ｉ粒子の粗大化の問題である。、二れらの現象は、と　
に、ハウジングと蓋を接合した後の、気密性と強度に対
する信頼性を著しく阻害する。気泡発生の主な要因は、
溶接部の溶融時に、第一点て述べた吸蔵ガスの放出にあ
るが、次に述べる８１粒子の粗大化も一因となる。すな
わち、急冷法により製造されたＡＩ−Ｓｉ複合材は、急
冷凝固させることにより、、Ｓｉを微粒子状でＡα内に
分散させたことを特徴とした材料であり、溶接時に溶解
された部分が徐冷されると、Ｓｉ粒子が凝固時に粗大化
し、かつＳｉ粒子周辺のＡｆｌ内に空洞が発生する。こ
れらは、溶接部の脆化を招来し、問題である。

それゆえに、この発明は、急冷粉末を熱間加工（押出し
、ホットプレス等）によって成形した素材を、真空中で
加熱脱ガス処理を行なうことにより、上記の問題点を解
決することを目的とする。

［課題を解決するための手段コ この発明は、Ａｐ−−Ｓｉ複合材で形成されてな５ る半導体収納用ハウジングに係るものである。そして、
上記問題点を解決するために、上記ＡｕＳ　Ｌ複合材の
素材内部から、Ｎ２，Ｈ２０等の吸蔵ガスが除去されて
いることを特徴とする。

吸蔵ガスの除去処理は、真空度１０−”Ｔｏｒｒ以下、
加熱温度３００〜５００℃の条件下で行なわれるのが好
ましい。真空度が１０−３Ｔｏｒｒ以上では、脱ガスの
効果が少なく、素材が酸化されるという弊害が生ずる。

加熱温度については、３００℃以下では効果が少ない。

加熱温度の上限は、ＳｉとＡｍの共晶点５７０℃より低
く、かつできるだけ高い温度が望ましい。

この発明の好ましい実施例によれば、当該半導体収納用
ハウジングの蓋取付部には、アルミ層が形成されている
。

［作用］ 本発明によれば、Ａｌ−Ｓｉ複合材の素材内部から、Ｎ
２，Ｈ２０等の吸蔵ガスが除去されているので、ハウジ
ングの加工を行なった後の、熱処理時において、ガス放
出がなくなる。そのため、６ 吸蔵ガスの影響による、加熱時の熱変形が防止される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

実施例１ まず、Ａｉ−Ｓｉ複合材を、第１図に示す製造方法によ
って作製した。すなわち、第１図を参照して、Ａ麩（６
０重量％）およびＳｉ（４０重量％）を溶解し、アトマ
イズドとし、急冷し、ＡｌＳｉ複合粉末（Ａ迂６０，Ｓ
ｉ４０重量％）とする。続いて、この急冷粉末を熱開成
形（押出しまたはホッ１・プレス）して素材を作る。次
に、図示しないが、素利を真空度１０−３ｔｏｒｒ以下
、４　５　０　’Ｃで、３０分間加熱処理を行なった（
これを以下、加熱脱ガス処理という。）。これによって
、Ａｉ−Ｓｉ複合材の素材内部から、Ｎ２、Ｈ２０等の
吸蔵ガスが除去される。

次に、加熱脱ガス処理を行なった上記素材より、形状３
ｍｍＸ１０ｍｍＸ１００ｍｍの試片を全面切削にて切出
し、該試片を第２図に示すソリ直し治具を用いて、その
ソリ直し処理を行なった。第２図を参照して、試片１（
Ａ，ｌ−Ｓｉ複合材）のソリ直し処理は、試片１を上部
鋼材定盤２と下部鋼祠定盤３との間に挾み、両端を鋼祠
ボルト４と鋼祠ナット５で締付け、治具ごと真空度１０
ｔｏｒｒ以下、４５０℃にて３０分間加熱することによ
って行なわれた。

このとき、比較例１として、上記加熱脱ガス処理を行な
わなかった試片を用いて、同様の条件下で、ソリ直し処
理を行なった。以上の結果を、表１に示す。

（以下余白） 表１ 単位＝μｍ／１００ｍｍ ソリ測定箇所：　１００ｍｍＸ１０ｍｍ面の長手方向（
中央部と箸）間のソリ 実施例２ 実施例１と同様の条件で製造した押出体より切出した、
生の試片（比較例２）と、該押出体の上記加熱脱ガス処
理を行なったものから切出した試片（実施例２）とにニ
ッケルめっき（ジンケート下地処理０．３μｍ，電解ワ
ット浴Ｎｉ２μｍ）を施した後、水素中にて３５０℃に
て、１０分間、９ 加熱し、表面めっき層の膨れを調べた。試料はそれぞれ
１０ケ準備し、試験に供した。結果を表２に示す。

表２ 実施例３ 実施例１と同様の条件で製造した押出体より切出した、
生の試片と、該押出体の上記加熱脱ガス処理を行なった
ものから切出した試片を準備した。

そして、それぞれの試片の表面をＹＡＧレーザにて加熱
溶融した後、凝固させ、溶融部の断面組織を比較した。

その結果、押出体より切出した生の試片には空孔の発生
が認められたが、加熱脱ガス処理を行なったものの溶融
部には、空孔の発生が少ないことが確認された。なお、
レーザの照射条件はＹＡＧ：２０ｐｕｌｓｅ／ｓｅｅ，
パルス幅＝７ｍｓｅｃ，Ａｕ溶解容量：３００ｗａｔｔ
，移動速度：５００ｍｍ／ｍｉｎであった。

１０ 以上のような、押出素材を用いて、ハウジングを形成す
ると、加熱時に変形を起こさない半導体収納用ハウジン
グが得られる。

実施例４ 以下の実施例は、上述の、溶接部の粒子の粗大化問題の
抜本的解決策として、なされたものである。

第３図（Ａ）を参照して、Ａ旦６０／Ｓｉ４０重量％の
組成を持つＡｍ−Ｓｉ複合粉末圧粉体６を外径１９０ｍ
ｍ，高さ３００ｍｍの円柱状に静圧成形し、これを外径
２００ｍｍ，肉厚５ｍｍ，長さ３００ｍｍのＡｍ間の一
端に外径２００ｍｍ，肉厚５ｍｍのＡｉ円板を溶接して
なるシース管７に入れた。得られたシース管入りＡｌ−
Ｓｉ粉末圧粉体を押出機のコンテナに装填し、外径１０
０ｍｍＸ２０ｍｍの押出ダイスより、押出し、Ａ，ＩＳ
ｉ複合材９の外周部にＡｍ層８を備える素材１０を得た
。

この素材１０より、第４Ａ図を参照して、ハウジング用
切出素材１１を切出し、その後、第４Ｂ１１ 図を参照して、中央部に開口部を有するハウジング１２
を切削加工にて切出し、製作した。次に、第５図を参照
して、このハウジング１２のＡｌｌ合金（ＡＡ−４０３
２）のＡ鉦蓋１３をレーザにて溶接した。この方法によ
ると、第６図（第５図におけるＡ部分の拡大図）を参照
して、Ａｉ蓋１３とＡη層８との溶接であるので、信頼
性ある溶接状態で、両者を接合できる。

なお、上記実施例では、第３図（Ａ）を参照して、Ａｍ
層付素材を押出方にて形成する場合を述べたが、第３図
（Ｂ）を参照して、Ａｉ−Ｓｉ圧粉体の型押し時に、Ａ
ｆｌ−Ｓｉ複合粉末１４とＡ止粉末１５とを層状に成形
し、それを熱開成形することにより、Ａｌｌ−Ｓｉ複合
材９とＡｍ層８とが交互に積層され、最上層部にＡｕ層
８を有する素材１６が得られる。

このような素材１６を用いても、ハウジング用切出素材
を切出し、溶接部にＡｍ層を持つハウジングを製造する
ことができる。

以上、本発明を要約すると次のとおりである。

１２ （１）　特許請求の範囲第１項に記載の半導体収納用ハ
ウジングにおいて、前記吸蔵ガスの除去処理は、真空度
１０−３ｔｏｒｒ以下一加熱温度３００〜５７０℃の条
件下で行なわれる。

（２）　特許請求の範囲第１項の記載の半導体収納用ハ
ウジングにおいて、前記Ａｍ−Ｓｉ複合材のＳｉ含有量
は、３０〜４５重量％である。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、ＡｌＳｉ複合
材の素材内部から、Ｎ２、Ｈ２０等の吸蔵ガスが除去さ
れているので、ハウジングの加工を行なった後の熱処理
時において、ガス放出がなくなる。そのため、吸蔵ガス
の影響による、加熱時の熱変形か防止される。その結果
、信頼性のある半導体収納用ハウジングが得られるとい
う効果を奏する。

また、半導体収納用ハウジングの蓋取付部にアルミニウ
ム層を形成した場合には、このハウジングにＡ〔蓋を信
頼性ある溶接状態にて、レーザ溶接できるという効果を
奏する。

１３

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る半導体収納用ハウジングに用
いられるＡｌｌ　一Ｓｉ複合材を製造する工程を示した
図である。第２図は、ソリ直し用治具を用いて、試片の
ソリ直しを行なっている様子を示した断面図である。第
３図（Ａ）および（Ｂ）は、Ａｌ層付きＡ，ｌ−Ｓｉ複
合材の製造方法を図示したものである。第４Ａ図は、Ａ
ｉ層付きＡｌｌＳｉ複合材の斜視図である。第４Ｂ図は
、Ａｉ層付きハウジングの斜視図である。第５図は、Ａ
Ｅ層付きハウジングにＡｍ蓋を取付けたものの断面図で
ある。第６図は、第５図におけるＡ部分の拡大図である
。 図において、９はＡｍ−Ｓｉ複合材である。 なお、各図中、同一符号は同一または等々部分を示す。 １４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ−Ｓｉ複合材で形成されてなる半導体収納用
   ハウジングにおいて、 前記Ａｌ−Ｓｉ複合材の素材内部から、Ｎ＿２、Ｈ＿２
   Ｏ等の吸蔵ガスが除去されていることを特徴とする、半
   導体収納用ハウジング。
2. （２）当該半導体収納用ハウジングの蓋取付部には、ア
   ルミニウム層が形成されている、特許請求の範囲第１項
   記載の半導体収納用ハウジング。