JPH0449642A - 半導体装置用基板材料及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置用基板材料及びその製造方法Info
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- JPH0449642A JPH0449642A JP2159446A JP15944690A JPH0449642A JP H0449642 A JPH0449642 A JP H0449642A JP 2159446 A JP2159446 A JP 2159446A JP 15944690 A JP15944690 A JP 15944690A JP H0449642 A JPH0449642 A JP H0449642A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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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。
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］
本発明は、搭載した半導体素子で発生した熱を効率よく
放散させると共に、半導体素子の熱膨張率に近似した熱
膨張率をもつ半導体素子搭載用基板材料及びその製造方
法に関する。
放散させると共に、半導体素子の熱膨張率に近似した熱
膨張率をもつ半導体素子搭載用基板材料及びその製造方
法に関する。
［従来の技術］
半導体素子搭載用の基板材料としては、搭載される半導
体素子との間に熱応力に起因した亀裂や剥離等を抑制す
るため、半導体素子に比較的近似した熱膨張率をもつこ
とが要求される。また、半導体素子で発生した熱を放散
させ、定格温度以下に半導体素子を維持するため、良好
な熱放散性をもつことも要求される。
体素子との間に熱応力に起因した亀裂や剥離等を抑制す
るため、半導体素子に比較的近似した熱膨張率をもつこ
とが要求される。また、半導体素子で発生した熱を放散
させ、定格温度以下に半導体素子を維持するため、良好
な熱放散性をもつことも要求される。
このような要求から、Ｗ、Ｍｏ、 コバール、４２７０
イ等の金属材料やアルミナ、ベリリア等のセラミックス
材料が従来から使用されている。また、特に高熱伝導性
が要求されるものには、各種Ｃｕ合金が使用される場合
もあった。
イ等の金属材料やアルミナ、ベリリア等のセラミックス
材料が従来から使用されている。また、特に高熱伝導性
が要求されるものには、各種Ｃｕ合金が使用される場合
もあった。
ところで、近年の半導体集積技術の進歩は著しいもので
あり、その−環として半導体素子の大型化や高密度化等
が急速に進められている。この大型化、高密度化に伴っ
て、半導体素子で発生する熱量も増加している。そのた
め、半導体素子を搭載する基板材料に対しても、半導体
素子及び外周部材と熱膨張係数が近似するだけでなく、
半導体素子で発生した熱量をより効率よく放散させるた
め、高い熱伝導性をもつことが要求されるようになって
きた。
あり、その−環として半導体素子の大型化や高密度化等
が急速に進められている。この大型化、高密度化に伴っ
て、半導体素子で発生する熱量も増加している。そのた
め、半導体素子を搭載する基板材料に対しても、半導体
素子及び外周部材と熱膨張係数が近似するだけでなく、
半導体素子で発生した熱量をより効率よく放散させるた
め、高い熱伝導性をもつことが要求されるようになって
きた。
この要求に応えるために、たとえば特開昭５０−６２７
７６号公報では、Ｃｕ、Ａｇ等の熱伝導性に優れた成分
及びＷ、Ｍｏ等を含有する焼結体を、電極としてＳＬ素
子と銅製端子板との間に介在させている。また、特開昭
５９−２１０３２号公報では、粉末冶金の１手法である
溶浸法によってＷ粉末焼結体中にＣｕを溶浸させた材料
を半導体素子搭載用基板材料として使用することが開示
されている。
７６号公報では、Ｃｕ、Ａｇ等の熱伝導性に優れた成分
及びＷ、Ｍｏ等を含有する焼結体を、電極としてＳＬ素
子と銅製端子板との間に介在させている。また、特開昭
５９−２１０３２号公報では、粉末冶金の１手法である
溶浸法によってＷ粉末焼結体中にＣｕを溶浸させた材料
を半導体素子搭載用基板材料として使用することが開示
されている。
これらの焼結材料においては、Ｃｕ、Ａｇ等の含有量を
変化させることにより、基板の熱膨張率及び熱伝導性を
任意に選ぶことができる。そのため、搭載しようとする
半導体素子の材質及びパッケージの形状、大きさ等に応
じて最適のＣｕ、Ａｇ含有量の焼結体を用いると、半導
体素子に近似した熱膨張率を持ち、熱伝導性に優れた半
導体素子搭載用基板が得られることが予想される。
変化させることにより、基板の熱膨張率及び熱伝導性を
任意に選ぶことができる。そのため、搭載しようとする
半導体素子の材質及びパッケージの形状、大きさ等に応
じて最適のＣｕ、Ａｇ含有量の焼結体を用いると、半導
体素子に近似した熱膨張率を持ち、熱伝導性に優れた半
導体素子搭載用基板が得られることが予想される。
［発明が解決しようとする課題１
従来の粉末冶金法によってたとえばＣｕ−Ｗ系複合材料
を製造する場合、Ｃｕ含有量が少ない範囲では、Ｗに対
するＣｕの分散を一様にするため溶浸法が採用される。
を製造する場合、Ｃｕ含有量が少ない範囲では、Ｗに対
するＣｕの分散を一様にするため溶浸法が採用される。
この方法は、予めＷ粉末を圧粉成形して焼結したものに
、溶融したＣｕを含浸させるものである。
、溶融したＣｕを含浸させるものである。
この溶浸法によるとき、一般的にいって密度の高いもの
が得られ易い。しかし、Ｗのスケルトン全体にわたり隅
々までＣｕを溶浸させることは困難である。そのため、
未溶浸部や空孔に起因したピンホール等の欠陥が焼結体
の内部や表面に発生することが避けられない。
が得られ易い。しかし、Ｗのスケルトン全体にわたり隅
々までＣｕを溶浸させることは困難である。そのため、
未溶浸部や空孔に起因したピンホール等の欠陥が焼結体
の内部や表面に発生することが避けられない。
ピンホールがある基板にＮｉやＡｕのめっきを施すと、
めっき層に膨れや不めっき等の欠陥が発生する。また、
めっき層自体の密着強度も低下して、基板表面から剥離
し易くなる。その結果、搭載した半導体素子の基板に対
する接着状態が劣化し、接触抵抗の増加を招く。そのた
め、十分な熱放散能力をもつ熱流路が、半導体素子と基
板との間に形成されず、作動中に半導体素子の温度を上
昇させることになる。
めっき層に膨れや不めっき等の欠陥が発生する。また、
めっき層自体の密着強度も低下して、基板表面から剥離
し易くなる。その結果、搭載した半導体素子の基板に対
する接着状態が劣化し、接触抵抗の増加を招く。そのた
め、十分な熱放散能力をもつ熱流路が、半導体素子と基
板との間に形成されず、作動中に半導体素子の温度を上
昇させることになる。
本発明は、このような問題を解消するために案出された
ものであり、予めＣｕ、Ａｇ等の導電性成分が含有する
スケルトン構造の半焼結体を使用することにより、浸透
工程でＣｕ、Ａｇ等の浸透を万遍なく均一に行わせ、未
浸透部や空孔等の欠陥がない半導体素子搭載用基板材料
を提供することを目的とする。
ものであり、予めＣｕ、Ａｇ等の導電性成分が含有する
スケルトン構造の半焼結体を使用することにより、浸透
工程でＣｕ、Ａｇ等の浸透を万遍なく均一に行わせ、未
浸透部や空孔等の欠陥がない半導体素子搭載用基板材料
を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明の半導体素子搭載用基板材料は、その目的を達成
するため、Ｃｕ及び／又はＡｇを均一に分散させて液相
焼結したＷ及び／又はＭｏのスケルトンと、該スケルト
ンの空孔に浸透させたＣｕ及び／又はＡｇ相とからなり
、Ｃｕ及び／又はＡｇの含有量が総計で１０〜５０容量
％に調整されていることを特徴とする。
するため、Ｃｕ及び／又はＡｇを均一に分散させて液相
焼結したＷ及び／又はＭｏのスケルトンと、該スケルト
ンの空孔に浸透させたＣｕ及び／又はＡｇ相とからなり
、Ｃｕ及び／又はＡｇの含有量が総計で１０〜５０容量
％に調整されていることを特徴とする。
また、この半導体素子搭載用基板材料は、Ｃｕ及び／又
はＡｇの一部を配合したＷ及び／又はＭｏ粉末を均一に
混合し、得られた粉末混合物を液相焼結して多孔質のス
ケルトンを形成し、Ｃｕ及び／又はＡｇの残部を前記ス
ケルトンの空孔に浸透させて、最終含有量でＣｕ及び／
又はＡｇを１０〜５０容量％の範囲に調整することを特
徴とする。
はＡｇの一部を配合したＷ及び／又はＭｏ粉末を均一に
混合し、得られた粉末混合物を液相焼結して多孔質のス
ケルトンを形成し、Ｃｕ及び／又はＡｇの残部を前記ス
ケルトンの空孔に浸透させて、最終含有量でＣｕ及び／
又はＡｇを１０〜５０容量％の範囲に調整することを特
徴とする。
ここで、Ｃｕ Ｏ、Ａ ｇ Ｏ、Ｗ Ｏｓ 、 Ｍ
ｏ Ｏｓ等の酸化物の１種又は２種以上を粉末原料とし
て使用し、これら酸化物を均一に混合した後、金属状態
に還元して粉末混合物とすることもできる。
ｏ Ｏｓ等の酸化物の１種又は２種以上を粉末原料とし
て使用し、これら酸化物を均一に混合した後、金属状態
に還元して粉末混合物とすることもできる。
［作 用］
熱伝導性やめっき性に悪影響を与えるピンホールを無く
すためには、Ｗ、Ｍｏ粉末等を焼結して得られた半焼結
体中に、溶融状態のＣｕ、Ａｇ等が万遍なく浸透するこ
とが必要である。そこで、本発明においては、予め所定
量のＣｕ及び／又はＡｇを含有させた半焼結体を使用し
ている。
すためには、Ｗ、Ｍｏ粉末等を焼結して得られた半焼結
体中に、溶融状態のＣｕ、Ａｇ等が万遍なく浸透するこ
とが必要である。そこで、本発明においては、予め所定
量のＣｕ及び／又はＡｇを含有させた半焼結体を使用し
ている。
たとえば、Ｗ粉末に予めＣｕを含有させた混合粉末を液
相焼結して得られた半焼結体中には、Ｗで形成されるス
ケルトンの各部にＣｕが分散されている。このＣｕによ
って、Ｗスケルトンに対する溶融Ｃｕの親和性が高くな
り、浸透工程で溶融状態のＣｕがＷスケルトンの各部に
均一に浸透する。
相焼結して得られた半焼結体中には、Ｗで形成されるス
ケルトンの各部にＣｕが分散されている。このＣｕによ
って、Ｗスケルトンに対する溶融Ｃｕの親和性が高くな
り、浸透工程で溶融状態のＣｕがＷスケルトンの各部に
均一に浸透する。
第１図及び第２図は、予めＣｕ粉末を混合して液相焼結
したスケルトンの作用を対比して説明するための図であ
る。
したスケルトンの作用を対比して説明するための図であ
る。
Ｃｕ含有スケルトンを形成する場合には、第１図（ａ）
に示すようにＷ粒子ｌにＣｕ粉末２を混合して圧縮成形
し、内部に所与の空孔３が形成されたものを使用する。
に示すようにＷ粒子ｌにＣｕ粉末２を混合して圧縮成形
し、内部に所与の空孔３が形成されたものを使用する。
この圧粉体をＣｕの融点以上に加熱して液相焼結すると
き、Ｃｕが溶融してＷ粒子１の表面をコーティング４し
てＷ粒子１相互を結合したスケルトンが形成される。こ
のスケルトンの一部に、第１図（ｂ）に示すようにＣｕ
浸透材５を配置し、Ｃｕの融点以上に加熱保持すると、
Ｃｕ浸透材５が溶融することによって生じた溶融Ｃｕ６
がスケルトン内部に浸透する。ここで、Ｗ粒子１表面の
コーティング４が導入路として働き、いわゆる迎え水作
用が発現される。したがって、第１図（Ｃ）に示すよう
に、スケルトンの断面全体にわたって浸透方向に関して
一様に進入面７が進行する。その結果、空孔３が溶融Ｃ
ｕ６で完全に充満され、第ｉａ （ｄ）に示すようにス
ケルトン全体に均一にＣｕが分散し、内部にピンホール
等の欠陥がない焼結体が得られる。
き、Ｃｕが溶融してＷ粒子１の表面をコーティング４し
てＷ粒子１相互を結合したスケルトンが形成される。こ
のスケルトンの一部に、第１図（ｂ）に示すようにＣｕ
浸透材５を配置し、Ｃｕの融点以上に加熱保持すると、
Ｃｕ浸透材５が溶融することによって生じた溶融Ｃｕ６
がスケルトン内部に浸透する。ここで、Ｗ粒子１表面の
コーティング４が導入路として働き、いわゆる迎え水作
用が発現される。したがって、第１図（Ｃ）に示すよう
に、スケルトンの断面全体にわたって浸透方向に関して
一様に進入面７が進行する。その結果、空孔３が溶融Ｃ
ｕ６で完全に充満され、第ｉａ （ｄ）に示すようにス
ケルトン全体に均一にＣｕが分散し、内部にピンホール
等の欠陥がない焼結体が得られる。
これに対して、溶浸法で使用されるスケルトンは、第２
図（ａ）に示すようにＷ粒子１を圧粉成形した後、予備
焼結したものを使用する。このスケルトンに、第２図（
ｂ）に示すようにＣｕ浸透材４を配置して、同様に加熱
・溶融したＣｕをスケルトンに含浸させる。このとき、
Ｗ粒子１の表面にＣｕのコーティングがないため、溶融
Ｃｕは第２図（Ｃ）に示すように溶浸し易い経路を優先
的に進み、進入面７が不揃となる。その結果、焼結が完
了した段階で、焼結体内部に未溶浸部８や空孔９が残存
し、ピンホール発生の原因となる。
図（ａ）に示すようにＷ粒子１を圧粉成形した後、予備
焼結したものを使用する。このスケルトンに、第２図（
ｂ）に示すようにＣｕ浸透材４を配置して、同様に加熱
・溶融したＣｕをスケルトンに含浸させる。このとき、
Ｗ粒子１の表面にＣｕのコーティングがないため、溶融
Ｃｕは第２図（Ｃ）に示すように溶浸し易い経路を優先
的に進み、進入面７が不揃となる。その結果、焼結が完
了した段階で、焼結体内部に未溶浸部８や空孔９が残存
し、ピンホール発生の原因となる。
すなわち、本発明によるとき、溶融ＣｕがＷマトリック
全体に隙間な（均一にいきわたり、熱伝導性やめっき性
に悪影響を与える未浸透部、空孔等の欠陥がないＣｕ−
Ｗ焼結体が得られる。この焼結体は、Ｃｕが均一に分散
されていること及びピンホールが存在しないことから、
単純な溶浸法で製造された基板材料に比較して品質が安
定腰性質が局部的に変動することがない。
全体に隙間な（均一にいきわたり、熱伝導性やめっき性
に悪影響を与える未浸透部、空孔等の欠陥がないＣｕ−
Ｗ焼結体が得られる。この焼結体は、Ｃｕが均一に分散
されていること及びピンホールが存在しないことから、
単純な溶浸法で製造された基板材料に比較して品質が安
定腰性質が局部的に変動することがない。
そして、得られた焼結体の表面にＮｉ、Ａｕめっき等を
施すとき、欠陥のないめっき層が形成される。したがっ
て、このめっき層を介して半導体素子を接合したとき、
隙間のない接合界面が得られ、接触抵抗を低下させるこ
とができる。この点でも、半導体素子から基板への熱伝
導性が向上する。
施すとき、欠陥のないめっき層が形成される。したがっ
て、このめっき層を介して半導体素子を接合したとき、
隙間のない接合界面が得られ、接触抵抗を低下させるこ
とができる。この点でも、半導体素子から基板への熱伝
導性が向上する。
なお、Ｗスケルトン中に溶融Ｃｕを満遍なく含浸さぜる
ために、使用されるＷ粉末原料に、二次粒子が完全に粉
砕される前処理や混合条件を選ぶことが好ましい。たと
えば、ＨＦ処理やボールミル、アトライター等によると
き、Ｗ二次粒子が除去、粉砕される。これにより、Ｗ二
次粒子に起因した未浸透部の発生が抑制される。
ために、使用されるＷ粉末原料に、二次粒子が完全に粉
砕される前処理や混合条件を選ぶことが好ましい。たと
えば、ＨＦ処理やボールミル、アトライター等によると
き、Ｗ二次粒子が除去、粉砕される。これにより、Ｗ二
次粒子に起因した未浸透部の発生が抑制される。
また、ボールミル、アトライター等の機械的混合法やメ
カニカルアロイング法によってＷ粉末及びＣｕ粉末を処
理するとき、Ｗマトリックス中にＣｕ粉末を均一に分散
させることができ、更に良い結果を生む。或いは、ＷＯ
３及びＣｕＯ等の酸化物を粉砕混合し、得られた混合粉
末を共還法によってＷ−Ｃｕ混合粉にしたものを使用す
ることもできる。
カニカルアロイング法によってＷ粉末及びＣｕ粉末を処
理するとき、Ｗマトリックス中にＣｕ粉末を均一に分散
させることができ、更に良い結果を生む。或いは、ＷＯ
３及びＣｕＯ等の酸化物を粉砕混合し、得られた混合粉
末を共還法によってＷ−Ｃｕ混合粉にしたものを使用す
ることもできる。
Ｗ、Ｍｏ等の粉末に予め配合されるＣｕ及び／又はＡｇ
粉末の量は、浸透工程におけるＷ、Ｍ。
粉末の量は、浸透工程におけるＷ、Ｍ。
スケルトンに対する溶融Ｃｕ及び／又はＡｇの親和性を
考慮して、好ましくは１５容量％以下の範囲で定められ
る。この配合量が１５容量％を超えると、後述する実施
例で示したように物性値のバラツキが増加する傾向がみ
られる。これは、Ｗ粒子をつなぐＣｕ相が多くなって、
半焼結体中にクローズドボアが形成され易くなることに
起因するものと推察される。
考慮して、好ましくは１５容量％以下の範囲で定められ
る。この配合量が１５容量％を超えると、後述する実施
例で示したように物性値のバラツキが増加する傾向がみ
られる。これは、Ｗ粒子をつなぐＣｕ相が多くなって、
半焼結体中にクローズドボアが形成され易くなることに
起因するものと推察される。
また、配合量の下限は、特に限定されるものではないが
、スケルトンに対するＣｕ及び／又はＡｇの親和性を高
める上で、０．１容量％以上とすることが好ましい。
、スケルトンに対するＣｕ及び／又はＡｇの親和性を高
める上で、０．１容量％以上とすることが好ましい。
なお、所定の空孔率をもったスケルトンの形成を容易に
するために、熱伝導率を大幅に低下させない範囲で、活
性焼結反応を促進させるＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の第３成分
を若干量配合することもできる。たとえば、０．５容量
％以下のＮｉを添加するとき、焼結反応が促進され、比
較的低温でスケルトン構造のＷ半焼結体が得られる。ま
た、活性焼結によって収縮量が大きくなるので、スケル
トンの空孔率調節が容易になる。この第３成分の添加は
、特にＣｕ含有量が少ないものほど、効果的である。
するために、熱伝導率を大幅に低下させない範囲で、活
性焼結反応を促進させるＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の第３成分
を若干量配合することもできる。たとえば、０．５容量
％以下のＮｉを添加するとき、焼結反応が促進され、比
較的低温でスケルトン構造のＷ半焼結体が得られる。ま
た、活性焼結によって収縮量が大きくなるので、スケル
トンの空孔率調節が容易になる。この第３成分の添加は
、特にＣｕ含有量が少ないものほど、効果的である。
〔実 施 例１
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
！１豊ユニ
平均粒度３μｍのＷ粉末に、第１表に示した割合でＣｕ
粉末を配合し、ボールミルで混合した。
粉末を配合し、ボールミルで混合した。
この粉末混合物を圧粉成形した後、Ｃｕの融点以上の温
度で加熱することによって液相焼結し、スケルトン構造
の半焼結体を製造した。また、比較のために、Ｃｕ粉末
を配合することな（、Ｗ粉末を焼結した半焼結体も製造
した。
度で加熱することによって液相焼結し、スケルトン構造
の半焼結体を製造した。また、比較のために、Ｃｕ粉末
を配合することな（、Ｗ粉末を焼結した半焼結体も製造
した。
これら各半焼結体に、最終Ｃｕ含有量が３５容量％とな
るように、溶融Ｃｕを浸透或いは溶浸させた。得られた
焼結体を機械加工し、５Ｘ １５Ｘ３０ｍｍのサイズを
もつ試験片をそれぞれ２０個製作した。これら試験片の
特性を測定した後、蛍光探傷法によってピンホールの有
無を調査した。
るように、溶融Ｃｕを浸透或いは溶浸させた。得られた
焼結体を機械加工し、５Ｘ １５Ｘ３０ｍｍのサイズを
もつ試験片をそれぞれ２０個製作した。これら試験片の
特性を測定した後、蛍光探傷法によってピンホールの有
無を調査した。
第１表に、試験結果を示す。
第１表から明らかなように、Ｃｕを含有しないスケルト
ンに溶浸法を適用した比較例では、ピンホールが検出さ
れたものが多い。これに対して、Ｃｕを含有させたスケ
ルトンにＣｕを浸透させたものにあっては、Ｃｕ含有量
が０．０５容量％と極く僅かであってもピンホールの発
生が大幅に抑えられている。また、Ｃｕ含有量が０．１
容量％以上では、ピンホールを検出することができなか
った。
ンに溶浸法を適用した比較例では、ピンホールが検出さ
れたものが多い。これに対して、Ｃｕを含有させたスケ
ルトンにＣｕを浸透させたものにあっては、Ｃｕ含有量
が０．０５容量％と極く僅かであってもピンホールの発
生が大幅に抑えられている。また、Ｃｕ含有量が０．１
容量％以上では、ピンホールを検出することができなか
った。
得られた焼結体に無電解めっき法で厚み３μｍのＮｉめ
っき及び０．３μｍのＡｕめっきを施した後、該めっき
層を介してＳｉ素子を接合した。
っき及び０．３μｍのＡｕめっきを施した後、該めっき
層を介してＳｉ素子を接合した。
そして、Ｓｉ素子と基板との接合界面を観察したところ
、本発明に従って製造したものでは基板に対するＳ１素
子の密着性は極めて優れたものであった。そのため、稼
動中のＳｉ素子で発生した熱は、この接合界面を経て基
板に効率よく伝達され外部に放散された。これに対し、
溶浸法で製造した基板にＳｉ素子を搭載したものでは、
接合界面に空隙が検出され、第１表に示した基板材料自
体の熱伝導率よりも低い実効熱伝導率を示した。
、本発明に従って製造したものでは基板に対するＳ１素
子の密着性は極めて優れたものであった。そのため、稼
動中のＳｉ素子で発生した熱は、この接合界面を経て基
板に効率よく伝達され外部に放散された。これに対し、
溶浸法で製造した基板にＳｉ素子を搭載したものでは、
接合界面に空隙が検出され、第１表に示した基板材料自
体の熱伝導率よりも低い実効熱伝導率を示した。
裏立丞ｌ：
平均粒度３μｍのＷ粉末に、第１表に示した割合でＣｕ
粉末及びＮｉ粉末を配合し、実施例１と同様にしてスケ
ルトン構造の半焼結体を製造した後、Ｃｕを浸透させた
。得られた焼結体から試験片を切り出し、その物性値を
調べた結果を第１表に示す。第１表から明らかなように
、Ｎｉの添加量は、熱伝導率の面から０．５容量％以下
とすることが好ましい。
粉末及びＮｉ粉末を配合し、実施例１と同様にしてスケ
ルトン構造の半焼結体を製造した後、Ｃｕを浸透させた
。得られた焼結体から試験片を切り出し、その物性値を
調べた結果を第１表に示す。第１表から明らかなように
、Ｎｉの添加量は、熱伝導率の面から０．５容量％以下
とすることが好ましい。
実施■１：
平均粒度３μｍのＷ粉末に、予めＣｕ粉末２容量％を配
合してスケルトン構造の半焼結体を製造した後、最終的
にＣｕ含有量がそれぞれ１０，３０．５０及び６０容量
％となるように、溶融Ｃｕを浸透させた。得られた焼結
体から試験片を切り出し、その物性値を測定した。第２
表は、その測定結果を示したものである。
合してスケルトン構造の半焼結体を製造した後、最終的
にＣｕ含有量がそれぞれ１０，３０．５０及び６０容量
％となるように、溶融Ｃｕを浸透させた。得られた焼結
体から試験片を切り出し、その物性値を測定した。第２
表は、その測定結果を示したものである。
Ｃｕ含有量が少ない試料Ｎｏ、９は若干比重が不足する
。他方、Ｃｕ含有量が多い試料Ｎｏ、１３では、熱膨張
率が１０ｘｌＯ’／’Ｃを超えている。
。他方、Ｃｕ含有量が多い試料Ｎｏ、１３では、熱膨張
率が１０ｘｌＯ’／’Ｃを超えている。
半導体素子の熱膨張率は平均で１０−’／’Ｃ程度であ
るから、基板と半導体素子との間の熱膨張差を小さくす
る上でＣｕの最終含有量を１０〜５０容量％の範囲に維
持することが好ましい。
るから、基板と半導体素子との間の熱膨張差を小さくす
る上でＣｕの最終含有量を１０〜５０容量％の範囲に維
持することが好ましい。
第２表：Ｃｕ含有量と基板材料の物性値との関係また、
Ｃｕ−Ｍｏ、Ａｇ−Ｗ、Ａｇ−Ｍｏ等の基板材料を同様
な方法で製造した。すなわち、同様にＣｕ或いはＡｇを
Ｗ或いはＭｏ粒子に予め配合し液相焼結したスケルトン
構造の半焼結体を製造し、これにＣｕ或いはＡｇを浸透
させて所期の最終含有量に調整した。この場合にも、浸
透工程でスケルトン全体にＣｕ或いはＡｇが浸入し、ピ
ンホール等の欠陥がない焼結体が得られた。この焼結体
から適宜のサイズの基板を切り出し、Ｎｉ及びＡｕめっ
きを施した後、半導体素子を搭載したところ、良好な接
合界面が得られた。
Ｃｕ−Ｍｏ、Ａｇ−Ｗ、Ａｇ−Ｍｏ等の基板材料を同様
な方法で製造した。すなわち、同様にＣｕ或いはＡｇを
Ｗ或いはＭｏ粒子に予め配合し液相焼結したスケルトン
構造の半焼結体を製造し、これにＣｕ或いはＡｇを浸透
させて所期の最終含有量に調整した。この場合にも、浸
透工程でスケルトン全体にＣｕ或いはＡｇが浸入し、ピ
ンホール等の欠陥がない焼結体が得られた。この焼結体
から適宜のサイズの基板を切り出し、Ｎｉ及びＡｕめっ
きを施した後、半導体素子を搭載したところ、良好な接
合界面が得られた。
［発明の効果］
以上に説明したように、本発明においては、ＣＵ及び／
又はＡｇの一部を含有させたＷ、Ｍｏ等の粉末を液相焼
結したスケルトン構造の半焼結体に必要量のＣｕ及び／
又はＡｇの残量を浸透させている。これにより、ピンホ
ール欠陥がなく、高熱伝導率で且つ適正熱膨張率を有す
る焼結体が得られる。この焼結体は、搭載された半導体
素子で発生した熱量を効率よ（外部に放散することがで
きるため、特に集積密度が高い大容量の半導体素子搭載
用に適した基板材料として使用される。
又はＡｇの一部を含有させたＷ、Ｍｏ等の粉末を液相焼
結したスケルトン構造の半焼結体に必要量のＣｕ及び／
又はＡｇの残量を浸透させている。これにより、ピンホ
ール欠陥がなく、高熱伝導率で且つ適正熱膨張率を有す
る焼結体が得られる。この焼結体は、搭載された半導体
素子で発生した熱量を効率よ（外部に放散することがで
きるため、特に集積密度が高い大容量の半導体素子搭載
用に適した基板材料として使用される。
第１図は本発明に従った焼結進行状態を示すモデルであ
り、第２図は従来の溶浸法にしたがって焼結進行状態を
示すモデルである。 １：Ｗ粒子 ２：Ｃｕ粉末 ３：空孔 ４：コーティング５：Ｃｕ浸透材
６：溶融Ｃｕ ７：進入面 ８：未溶浸部 ９：空孔 （Ｃ） （Ｃ）
り、第２図は従来の溶浸法にしたがって焼結進行状態を
示すモデルである。 １：Ｗ粒子 ２：Ｃｕ粉末 ３：空孔 ４：コーティング５：Ｃｕ浸透材
６：溶融Ｃｕ ７：進入面 ８：未溶浸部 ９：空孔 （Ｃ） （Ｃ）
Claims (3)
- （１）Ｃｕ及び／又はＡｇを均一に分散させて液相焼結
したＷ及び／又はＭｏのスケルトンと、該スケルトンの
空孔に浸透させたＣｕ及び／又はＡｇ相とからなり、Ｃ
ｕ及び／又はＡｇの含有量が総計で１０〜５０容量％に
調整されていることを特徴とする半導体素子搭載用基板
材料。 - （２）Ｃｕ及び／又はＡｇの一部を配合したＷ及び／又
はＭｏ粉末を均一に混合し、得られた粉末混合物を液相
焼結して多孔質のスケルトンを形成し、Ｃｕ及び／又は
Ａｇの残部を前記スケルトンの空孔に浸透させ、最終含
有量でＣｕ及び／又はＡｇを１０〜５０容量％の範囲に
調整することを特徴とする半導体素子搭載用基板材料の
製造方法。 - （３）請求項２記載の粉末混合物の原料として酸化物を
使用し、該酸化物を均一に混合した後、金属状態に還元
することを特徴とする半導体素子搭載用基板材料の製造
方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2159446A JP2746279B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 半導体装置用基板材料及びその製造方法 |
| US07/686,465 US5167697A (en) | 1990-06-18 | 1991-04-17 | Substrate material for mounting semiconductor device thereon and manufacturing method thereof |
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|---|---|---|---|
| JP2159446A JP2746279B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 半導体装置用基板材料及びその製造方法 |
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| JP6293976A Division JP2546792B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 半導体装置用基板材料の製造方法及び基板材料 |
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|---|---|
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| JP2746279B2 JP2746279B2 (ja) | 1998-05-06 |
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ID=15693933
Family Applications (1)
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| JP2159446A Expired - Fee Related JP2746279B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 半導体装置用基板材料及びその製造方法 |
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-
1990
- 1990-06-18 JP JP2159446A patent/JP2746279B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-17 US US07/686,465 patent/US5167697A/en not_active Expired - Fee Related
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