JP2001294494A - Metal ceramic composite and heat dissipation member - Google Patents
Metal ceramic composite and heat dissipation memberInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置用途に有用な高熱伝導率・低熱膨張
率等を備えた金属セラミックス複合体および放熱部材を
提供する。
【解決手段】多孔質セラミックス焼結体に金属溶湯を加
圧含浸することにより形成された金属セラミックス複合
体である。多孔質セラミックス焼結体は、セラミックス
粒子同士が拡散結合により連結(結合部の平均断面径は
好ましくは1μm以上)している網目状骨格構造体であ
り、含浸金属は、島状金属部の平均大きさLMが500
〜6000μm2、島状金属部の分布密度DMが20〜
40面積%である複合構造を有する。島状金属部とは、
複合体の断面に観察される、セラミックス焼結体の骨格
構造に囲まれて島状に分布する含浸金属の各島状部分、
金属相の面積は、島状金属部の面積の総和である。
LM=SM/NM[SM:金属相の面積(μm2)、N
M:島状金属部の総数(個)](57) Abstract: Provided are a metal-ceramic composite and a heat radiation member having high thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, and the like, which are useful for semiconductor device applications. A metal-ceramic composite formed by impregnating a porous ceramic sintered body with a molten metal under pressure. The porous ceramics sintered body is a network-like skeleton structure in which ceramic particles are connected to each other by diffusion bonding (an average cross-sectional diameter of a bonding portion is preferably 1 μm or more). size L M 500
~6000μm 2, the distribution density D M of the island-like metal portion 20
It has a composite structure of 40 area%. What is an island-shaped metal part?
Each island-shaped portion of impregnated metal distributed in islands surrounded by the skeletal structure of the ceramic sintered body, observed in the cross section of the composite,
The area of the metal phase is the sum of the areas of the island-shaped metal parts. L M = S M / N M [S M: area of the metal phase (μm 2), N
M : total number of island-shaped metal parts (pieces)]
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質セラミック
ス焼結体に金属を含浸してなる金属セラミックス複合
体、代表的には半導体回路基板,集積回路パッケージ等
の半導体部品のヒートシンク材等として有用な高熱伝導
性と低熱膨張性とを備えた複合体及び放熱部材に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is useful as a metal ceramic composite obtained by impregnating a porous ceramic sintered body with a metal, typically as a heat sink material for semiconductor parts such as semiconductor circuit boards and integrated circuit packages. The present invention relates to a composite and a heat radiating member having high thermal conductivity and low thermal expansion.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置分野における電子機器の小型
化,半導体デバイス等の高密度集積、高速演算化等に伴
い、半導体素子の発熱密度は著しく増大する傾向にあ
る。半導体素子の発熱による昇温は、誤動作,回路の破
壊(熱応力による素子と絶縁基板との界面剥離等)の原
因となる。これを防止し動作特性を安定化する手段とし
て、半導体素子が塔載される絶縁基板(セラミックス
製)の裏面に素子の発生熱を逃がす放熱部材を積層接合
したパッケージを使用するのが一般である。高出力型イ
ンバータ等のパワーデバイスのように大電流による発熱
量の大きいものに対する放熱効果の要求は一段と厳しく
なっている。放熱部材は、高熱伝導率を有すると共に、
半導体素子用絶縁基板(窒化珪素,窒化アルミニウム,
アルミナ等のセラミックスからなる)との積層界面の健
全な密着状態が維持されるように、絶縁基板の熱膨張率
に近似した低熱膨張率を有することが要求される。2. Description of the Related Art With the miniaturization of electronic equipment, high-density integration of semiconductor devices, and high-speed operation in the field of semiconductor devices, the heat generation density of semiconductor elements tends to increase significantly. The temperature rise due to the heat generated by the semiconductor element causes a malfunction and a destruction of the circuit (exfoliation of the interface between the element and the insulating substrate due to thermal stress). As a means for preventing this and stabilizing the operating characteristics, it is common to use a package in which a heat dissipating member for dissipating heat generated from the element is laminated and joined to the back surface of an insulating substrate (made of ceramics) on which the semiconductor element is mounted. . The demand for a heat radiation effect for devices that generate a large amount of heat due to a large current, such as power devices such as high-output inverters, is becoming more severe. The heat dissipating member has high thermal conductivity,
Insulating substrates for semiconductor devices (silicon nitride, aluminum nitride,
It is required that the insulating substrate has a low coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the insulating substrate so that a sound contact state of the laminated interface with the laminated substrate is maintained.
【0003】上記放熱部材として、多孔質のセラミック
ス焼結体にアルミニウム等の高熱伝導性金属を含浸した
金属セラミックス複合体が提案されている。その放熱特
性をより高めるための工夫として、含浸促進剤を添加し
てセラミックスとの濡れ性を高めたアルミニウム溶湯
を、非酸化性雰囲気下に自発含浸させることにより製造
される複合体(特開平1-215935号公報)、アルミニウム
にマグネシウム等の元素を添加し、含浸金属とセラミッ
クスとの接触界面の中間層に結晶化領域を生成させて熱
伝導率を高めるようにした複合体(特開平11-139889号
公報)等が提案されている。これらは、いずれも含浸金
属の物性改善効果として複合体の熱伝導率を高めるもの
である。As the heat dissipating member, a metal ceramic composite in which a porous ceramic sintered body is impregnated with a high heat conductive metal such as aluminum has been proposed. As a device for further improving the heat radiation characteristics, a composite produced by spontaneously impregnating a molten aluminum having an improved wettability with ceramics by adding an impregnation accelerator in a non-oxidizing atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. -215935), a composite in which an element such as magnesium is added to aluminum to form a crystallized region in an intermediate layer at the contact interface between the impregnated metal and the ceramic so as to increase the thermal conductivity (JP-A-11-115) No. 139889) has been proposed. These all increase the thermal conductivity of the composite as an effect of improving the physical properties of the impregnated metal.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、金属セ
ラミックス複合体の熱的特性の向上を目的として種々検
討を重ねる過程で、複合体の熱伝導率はセラミックスと
含浸金属との複合比率にのみ依存するという従来の通念
と異なり、セラミックス焼結体の粒子同士の結合形態
が、複合体の熱伝導率に大きな影響を与えること、また
粒子結合の制御効果として熱膨張率をより低減し得るこ
と等の知見を得た。本発明はこれらの諸知見に基づいて
なされたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have been conducting various studies with the aim of improving the thermal characteristics of a metal-ceramic composite, and have found that the thermal conductivity of the composite is a composite ratio of the ceramic and the impregnated metal. Unlike the conventional wisdom of relying only on the particle, the bonding form of the particles of the ceramic sintered body has a great effect on the thermal conductivity of the composite, and the thermal expansion coefficient has been further reduced as a control effect of the particle bonding. Obtained knowledge. The present invention has been made based on these findings.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の金属セラミック
ス複合体は、多孔質セラミックス焼結体に金属溶湯を加
圧含浸することにより形成された複合体であって、多孔
質セラミックス焼結体は、セラミックス粒子同士が拡散
結合により連結してなる網目状骨格構造体であり、含浸
金属は、下式で算出される島状金属部の平均大きさLM
が500〜6000μm2であり、かつ島状金属部の分
布密度DMが20〜40面積%である複合構造を有して
いる。 LM=SM/NM 式中、SM:金属相の面積(μm2) NM:島状金属部の総数(個) 但し、島状金属部とは、複合体の断面に観察される、セ
ラミックス焼結体の網目状骨格構造に囲まれて島状に分
布する含浸金属の各島状部分を指称し、「金属相の面
積」は島状金属部の面積の総和である。観察視野は、
1.0mm2以上の広さの領域とする。The metal-ceramic composite of the present invention is a composite formed by impregnating a porous ceramic sintered body with a molten metal under pressure. Is a network-like skeletal structure in which ceramic particles are connected by diffusion bonding, and the impregnated metal has an average size L M of the island-shaped metal portion calculated by the following equation.
There is 500~6000μm 2, and the distribution density D M of the island shaped metal part has a composite structure which is 20 to 40 area%. During L M = S M / N M-type, S M: area of the metal phase (μm 2) N M: total number of island-like metal portions (pieces) where an island-like metal portion was observed in the cross section of the composite Each of the island-shaped portions of the impregnated metal distributed in the shape of an island surrounded by the network skeleton structure of the ceramic sintered body is designated, and the "area of the metal phase" is the total area of the island-shaped metal portions. The observation field of view is
The area is 1.0 mm 2 or more.
【0006】本発明の金属セラミックス複合体の骨格構
造体である多孔質セラミックス焼結体は、セラミックス
粒子同士が拡散結合(結合界面に熱伝導の妨げとなる異
種相は存在しない)により相互に連結した密着性のよい
三次元の網目構造を有する。この粒子結合形態により、
セラミックスの骨格構造体を伝熱経路とする熱伝導が促
進される。また、加圧含浸された金属相はセラミックス
構造体との密着性が高くかつ緻密である。これらの効果
として高熱伝導性による改良された放熱特性を発現す
る。In the porous ceramic sintered body which is the skeleton structure of the metal-ceramic composite of the present invention, the ceramic particles are interconnected by diffusion bonding (there is no heterogeneous phase which hinders heat conduction at the bonding interface). It has a three-dimensional network structure with good adhesion. By this particle bonding form,
Heat conduction using the ceramic skeleton structure as a heat transfer path is promoted. The metal phase impregnated with pressure has high adhesion to the ceramic structure and is dense. As these effects, improved heat radiation characteristics due to high thermal conductivity are exhibited.
【0007】また、骨格構造体を形成するセラミックス
焼結体は、粒子同士の拡散により形成された密着性のよ
い結合形態を有する効果として、強固な骨格構造を形成
し高い強度・剛性を有する。このため、金属溶湯を加圧
鋳造法で含浸する場合の圧力作用を受けても、その骨格
構造を毀損されることがない。更に、骨格構造体が高強
度・高剛性であることは、金属セラミックス複合体の実
機使用において、含浸金属の熱膨張に対する拘束・抑制
力として効果的に作用する。これにより本発明の金属セ
ラミックス複合体は低熱膨張率を安定に維持する。The ceramic sintered body forming the skeletal structure has a strong skeletal structure and high strength and rigidity as an effect of having a bonding form with good adhesion formed by diffusion of particles. For this reason, the skeletal structure is not damaged even if it is subjected to the pressure action when the molten metal is impregnated by the pressure casting method. Further, the high strength and high rigidity of the skeletal structure effectively acts as a restraining / suppressing force against the thermal expansion of the impregnated metal in the actual use of the metal-ceramic composite. Thereby, the metal-ceramic composite of the present invention stably maintains a low coefficient of thermal expansion.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の金属セラミック
ス複合体の骨格構造体である多孔質セラミックス焼結体
の粒子結合形態を模式的に示している。セラミックス粒
子(1)は、拡散による結合部(11)を介して相互に
連結することにより強固な骨格構造体を形成している。
この骨格構造体の効果としてもたらされる製品金属セラ
ミックス複合体の改良された熱的特性(高熱伝導率・低
熱膨張率)をより明瞭ならしめるために、拡散結合部
(11)の結合面は断面径1μm以上(平均断面径)で
あることが好ましい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 schematically shows a particle bonding form of a porous ceramic sintered body which is a skeleton structure of a metal ceramic composite of the present invention. Ceramic particles (1) form a rigid skeleton structure by coupling to one another via a coupling part by diffusion (1 1).
In order to further clarify the improved thermal characteristics (high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient) of the product metal-ceramic composite brought as an effect of this skeletal structure, the bonding surface of the diffusion bonding part (1 1 ) has a cross section. The diameter is preferably 1 μm or more (average cross-sectional diameter).
【0009】図2は、本発明の複合体の断面に現れる金
属/セラミックス複合構造を模式的に示している。2
(散点模様部)はセラミックス焼結体、3(無地部)は
含浸金属である。含浸金属(3)は、セラミックス焼結
体(2)の骨格構造に囲まれて島状に分布した形態を呈
しているが、各島状部分は三次元的に相互に連続してい
る。島状金属部の平均大きさLM(=SM/NM)は、
500〜6000μm2であり、その分布密度DMは2
0〜40%(面積率)である。島状金属部の平均大きさ
LM及び分布密度DMの測定は画像処理装置を用いて行
なうことができる。数値の信頼性を高めるために、観察
視野は1.0mm2以上の広さとする。FIG. 2 schematically shows a metal / ceramic composite structure appearing in a cross section of the composite of the present invention. 2
(Dotted pattern portion) is a ceramic sintered body, and 3 (uncoated portion) is an impregnated metal. The impregnated metal (3) is in the form of an island-like distribution surrounded by the skeletal structure of the ceramic sintered body (2), and the island-like portions are three-dimensionally continuous with each other. The average size L M (= S M / N M ) of the island-shaped metal portion is
A 500~6000Myuemu 2, the distribution density D M 2
0 to 40% (area ratio). Measurement of the average size L M and the distribution density D M of island-like metal part can be performed using the image processing apparatus. In order to increase the reliability of the numerical values, the observation visual field is set to have a width of 1.0 mm 2 or more.
【0010】金属セラミックス複合体の複合構造を上記
のように規定することにより、改良された高熱伝導率・
低熱膨張率が確保される。また、その複合体は閉気孔
(ポア)が少ないので、電子素子用放熱部材として適用
する場合(絶縁基板のはんだ接合のためにめっきが必要
である)において、複合体の表面に直接めっきを行なう
場合にも均質かつ平滑性のよいめっき膜を形成でき、良
好なはんだ接合性を確保することができる。By defining the composite structure of the metal ceramic composite as described above, an improved high thermal conductivity
A low coefficient of thermal expansion is ensured. In addition, since the composite has few closed pores, the plating is performed directly on the surface of the composite when applied as a heat dissipating member for an electronic element (plating is necessary for solder bonding of an insulating substrate). In this case as well, a plating film having uniformity and good smoothness can be formed, and good solder jointability can be secured.
【0011】本発明の金属セラミックス複合体の骨格構
造をなす多孔質セラミックス焼結体として、再結晶焼結
法により作製される多孔質焼結体が好適に使用される。
再結晶焼結法によれば、焼結助剤の配合を必要とせず、
セラミックス粒子同士の拡散結合により相互に連結した
多孔質焼結体が得られ、その粒子結合界面には熱伝導の
妨げとなるような異種相は介在しない。粒子同士の結合
状態は、焼結処理条件(温度・時間、原料粒子の粒度
等)により制御される。例えば、炭化珪素(SiC)の
多孔質焼結体の作製は、炭化珪素粉末(例えば平均粒径
10〜30μm)を適宜の成形法、例えば鋳込み成形法
(スリップ・キャスティング)、加圧成形法(一軸プレ
ス等)で所要形状の多孔質成形体としたうえ、約190
0〜2500℃の温度域で適当時間(約1〜3Hr)処
理することにより首尾よく行なわれ、粒子同士の結合部
の平均断面径を1μm以上とする拡散結合を形成するこ
とも容易である。As the porous ceramic sintered body having the skeleton structure of the metal ceramic composite of the present invention, a porous sintered body produced by a recrystallization sintering method is suitably used.
According to the recrystallization sintering method, there is no need to mix a sintering aid,
A porous sintered body interconnected by diffusion bonding between the ceramic particles is obtained, and no heterogeneous phase that hinders heat conduction is interposed at the particle bonding interface. The bonding state of the particles is controlled by the sintering conditions (temperature, time, particle size of the raw material particles, etc.). For example, to produce a porous sintered body of silicon carbide (SiC), silicon carbide powder (for example, having an average particle diameter of 10 to 30 μm) is formed by an appropriate molding method, for example, a casting method (slip casting), a pressure molding method ( (Uniaxial press etc.) to obtain a porous molded body of the required shape,
The treatment is successfully performed in a temperature range of 0 to 2500 ° C. for an appropriate time (about 1 to 3 hours), and it is easy to form a diffusion bond having an average cross-sectional diameter of a bonding portion between particles of 1 μm or more.
【0012】多孔質セラミックス焼結体のセラミックス
材種は、炭化物系,窒化物系,酸化物系,硼化物系など
広範囲に選択される。炭化珪素(SiC),窒化アルミ
ニウム(AlN),窒化珪素(Si3N4),アルミナ
(Al2O3)等は、低熱膨張率と比較的高い高熱伝導
率を有するので好ましく使用されるThe ceramic material of the porous ceramic sintered body is selected from a wide range such as carbide, nitride, oxide and boride. Silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina (Al 2 O 3 ), etc. are preferably used because they have a low coefficient of thermal expansion and a relatively high coefficient of thermal conductivity.
【0013】含浸金属は、アルミニウム(熱伝導率:約
234W/m・K,熱膨張率:約23.5×10−6/K)を主
成分とするもの、銅(熱伝導率:約393W/m・K,熱
膨張率:約17×10−6/K)を主成分とするもの、ある
いはマグネシウム(熱伝導率:約155W/m・K,熱
膨張率:約26×10−6/K)等の高熱伝導性金属が好
適である。The impregnated metal is aluminum (thermal conductivity: about
234 W / m · K, coefficient of thermal expansion: about 23.5 × 10 −6 / K), copper (thermal conductivity: about 393 W / m · K, coefficient of thermal expansion: about 17 × 10 −6 / K) K) as a main component, or a high heat conductive metal such as magnesium (thermal conductivity: about 155 W / m · K, thermal expansion coefficient: about 26 × 10 −6 / K).
【0014】本発明複合体の具体例として、再結晶焼結
法で作製されたSiC,AlN,Si3N4またはAl
2O3からなる多孔質セラミックス焼結体に、アルミニ
ウムを主成分とする金属、銅を主成分とする金属、また
はマグネシウムを主成分とする金属を含浸することによ
り製造される複合体が挙げられる。セラミックス及び含
浸金属の材種の選択により、熱伝導率:180W/m・
K以上、熱膨張係数:7.5×10−6/K以下、熱拡
散率:0.75cm2/sec以上の熱的特性を帯有す
ることができ、電子素子用放熱部材として好適に使用さ
れる。とりわけ、SiC(熱伝導率約170〜270W
/m・K,熱膨張率約4.5×10−6/K)の再結晶
多孔質焼結体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸
して製造される複合体は電子素子用放熱部材として極め
て好適である。As a specific example of the composite of the present invention, SiC, AlN, Si 3 N 4 or Al
A composite manufactured by impregnating a porous ceramics sintered body made of 2 O 3 with a metal mainly containing aluminum, a metal mainly containing copper, or a metal mainly containing magnesium is exemplified. . Depending on the type of ceramic and impregnated metal, thermal conductivity: 180 W / m
K or more, thermal expansion coefficient: 7.5 × 10 −6 / K or less, thermal diffusivity: 0.75 cm 2 / sec or more, can be used as a heat dissipating member for electronic elements. You. In particular, SiC (thermal conductivity of about 170 to 270 W
/ M · K, a thermal expansion coefficient of about 4.5 × 10 −6 / K), a composite produced by impregnating a metal containing aluminum as a main component into a recrystallized porous sintered body is a heat dissipating member for electronic elements. Is very suitable.
【0015】図3は、本発明の金属セラミックス複合体
を用いた電子素子用放熱部材の例を示している。4は、
金属セラミックス複合体からなる基板((以下「複合体
基板」ともいう)、10は半導体素子搭載用絶縁基板で
ある。複合体基板(4)は、絶縁基板10が積載される
側の板面にめっき(代表的にはニッケルめっき)が施さ
れ、そのめっき面上に絶縁基板(10)がはんだ接合さ
れる。複合体基板(4)の板面にめっきを施すのは、は
んだ接着性を高めるためであり、該板面の少なくとも絶
縁基板(10)が積載される領域に施される。金属セラ
ミックス複合体はセラミックスと金属とからなる複合組
織を有するので、その板面にめっきをムラなく形成する
ことは通常困難であるが、本発明の複合体は前記のよう
にめっきが容易である。このため、均質で平滑性の良い
めっき膜が形成され、絶縁基板の良好なはんだ接合を形
成することができる。FIG. 3 shows an example of a heat radiating member for an electronic device using the metal-ceramic composite of the present invention. 4 is
A substrate made of a metal-ceramic composite (hereinafter, also referred to as a “composite substrate”) is an insulating substrate for mounting a semiconductor element, and a composite substrate (4) is provided on the plate surface on which the insulating substrate 10 is mounted. Plating (typically nickel plating) is performed, and the insulating substrate (10) is solder-bonded on the plated surface, and plating on the plate surface of the composite substrate (4) enhances solder adhesion. The metal-ceramic composite has a composite structure composed of ceramics and metal, so that plating is uniformly formed on the plate surface. Although it is usually difficult to perform the plating, the composite of the present invention is easy to be plated as described above, so that a uniform and smooth plating film is formed and a good solder joint of the insulating substrate is formed. It is possible .
【0016】図4および図5は、本発明の金属セラミッ
クス複合体を用いた電子素子用放熱部材の他の例を示し
ている(図4:正面図,図5:平面図)。複合体基板
(4)はその一方の板面に金属層(5)が形成されてい
る。その金属層(5)の表面にめっきを施され、めっき
膜の上に絶縁基板(10)がはんだ接合される。FIGS. 4 and 5 show another example of a heat radiating member for an electronic device using the metal-ceramic composite of the present invention (FIG. 4: front view, FIG. 5: plan view). The composite substrate (4) has a metal layer (5) formed on one plate surface thereof. The surface of the metal layer (5) is plated, and the insulating substrate (10) is soldered on the plating film.
【0017】金属層(5)に対するめっきは容易であ
り、均一で平滑性のよいめっき膜を形成して、絶縁基板
(10)の積載接合のための良好なはんだ接着性を確保
することができる。金属層(5)の層厚は約10μm〜
5mm程度であればよい。Plating on the metal layer (5) is easy, and a uniform and good-plating plating film can be formed to ensure good solder adhesion for the stacked bonding of the insulating substrate (10). . The thickness of the metal layer (5) is about 10 μm or more.
What is necessary is just about 5 mm.
【0018】金属層(5)は複合体基板(4)の板面全
体に設ける必要はなく、絶縁基板(10)が積載される
領域に形成されていれば十分である。図4の放熱部材で
は、絶縁基板(10)の積載領域以外の領域(複合体基
板4の左右両側の端縁領域6 1)は金属層(5)がな
く、複合体基板(4)の板面(41)が帯状に露出した
形態を与えられている。The metal layer (5) covers the entire surface of the composite substrate (4).
It does not need to be provided on the body, and the insulating substrate (10) is loaded
It is sufficient if it is formed in the region. In the heat dissipating member of FIG.
Indicates a region other than the loading region of the insulating substrate (10) (composite base
Left and right side edge regions 6 of plate 4 1) Indicates the metal layer (5)
The plate surface (4) of the composite substrate (4)1) Exposed in a band
Given the form.
【0019】金属層(5)を有しない部分(以下「非被
覆部」)(61)を設けることは、金属層(5)と複合
体基板(4)との熱膨張率に起因する熱応力を吸収緩和
するのに有効である。非被覆部は、絶縁基板(10)の
積載領域以外の領域に適宜パターンをもって形設され
る。例えば、図5に示すように、絶縁基板(10)の載
積領域の外側である左右両端域の非被覆部(61)と併
せて、またはその非被覆部(61)に代えて、絶縁基板
(10)の列の間に、鎖線で示す帯状ないし筋状の非被
覆部(62)(63)が必要に応じて付設される。な
お、複合体基板(4)の熱変形を抑制防止するための熱
応力のバランスを図る方策として、上記の非被覆部(6
1〜63)の形成に代え、または非被覆部(61〜
63)の形成と併せて、図4に示すように、複合体基板
(4)の端縁部に金属の厚肉部(8)を与えることも有
効である。The provision of the portion (hereinafter, “uncovered portion”) (6 1 ) having no metal layer (5) is caused by the thermal expansion caused by the coefficient of thermal expansion between the metal layer (5) and the composite substrate (4). It is effective for absorbing and relaxing stress. The uncovered portion is formed with an appropriate pattern in an area other than the loading area of the insulating substrate (10). For example, as shown in FIG. 5, together with the non-covered portion of the left and right end region which is outside the Noseki region of the insulating substrate (10) (6 1), or in place of the non-covered portion (61), Between the rows of the insulating substrate (10), band-shaped or streak-like uncovered portions (6 2 ) (6 3 ) indicated by chain lines are provided as necessary. As a measure to balance the thermal stress for suppressing and preventing the thermal deformation of the composite substrate (4), the above-mentioned uncoated portion (6) is used.
Instead of the formation of 1-6 3), or non-covered portion (6 1 -
6 3) in conjunction with the formation of, as shown in FIG. 4, it is also effective to provide the thick portion of the metal edge (8) of the composite substrate (4).
【0020】放熱部材は、前記図3,図4に示すよう
に、絶縁基板(10)を積載される板面とは反対側の板
面に、放熱設計として板面と直交する向きに突出する放
熱フィン(ひれ状金属突起)(7)が必要に応じて設け
られる。As shown in FIGS. 3 and 4, the heat dissipating member protrudes from the plate surface opposite to the plate surface on which the insulating substrate (10) is mounted in a direction perpendicular to the plate surface as a heat dissipating design. Radiation fins (fin-shaped metal protrusions) (7) are provided as needed.
【0021】本発明の金属セラミックス複合体および放
熱部材は、加圧鋳造法(スクイズキャスト法等)を用い
て効率よく行なわれる。加圧鋳造法によれば、多孔質セ
ラミックス焼結体への金属溶湯の加圧含浸(複合体の形
成)と放熱部材に必要な前記金属層(5),放熱フィン
(7)の形成とを同時に達成し、一体品として放熱部材
を製作することができる。The metal-ceramic composite and the heat dissipating member of the present invention are efficiently produced by using a pressure casting method (such as a squeeze casting method). According to the pressure casting method, the porous ceramic sintered body is impregnated with the molten metal under pressure (formation of a composite) and the formation of the metal layer (5) and the heat radiation fin (7) required for the heat radiation member. At the same time, the heat dissipation member can be manufactured as an integrated product.
【0022】図6は、本発明の複合体および放熱部材の
加圧鋳造による製造例を示している。図中、20は金型
(上型と下型とからなる。湯道,ガス抜き孔等は図示を
省略)、30はプリフォーム(多孔質セラミックス焼結
体)であり、プリフォーム(30)は支持ピン(21)
を介して金型キャビティ(22)内に設置されている。
なお、この例における金型(20)のキャビティ(2
2)は放熱フィンを成形するための空間部(221)
が、プリフォーム(30)の板面と直交する向きに設け
られている。金属溶湯は湯道(図示せず)を介して緩徐
にキャビティ(22)内に充填され、ついでプリフォー
ム(30)への含浸を促進するために加圧される。加圧
力は約50〜100MPa、含浸速度(湯口部の溶湯通
過速度)は約1.0m/秒以下に調整するのが適当であ
る。加圧含浸およびフィンの成形(鋳造)は短時間(数
秒)で達成される。FIG. 6 shows an example of manufacturing the composite and heat dissipating member of the present invention by pressure casting. In the figure, reference numeral 20 denotes a mold (consisting of an upper mold and a lower mold; runners, gas vent holes, etc. are not shown); and 30, a preform (porous ceramic sintered body); Is the support pin (21)
Through the mold cavity (22).
The cavity (2) of the mold (20) in this example was
2) The space for forming the radiation fin (22 1)
Are provided in a direction orthogonal to the plate surface of the preform (30). The molten metal is slowly filled into the cavity (22) via a runner (not shown), and then pressurized to promote impregnation of the preform (30). It is appropriate that the pressure is adjusted to about 50 to 100 MPa, and the impregnation speed (speed at which the molten metal passes through the gate) is adjusted to about 1.0 m / sec or less. Pressure impregnation and fin shaping (casting) are achieved in a short time (several seconds).
【0023】金属溶湯の凝固を待って抜型し、余剰の付
着金属分を機械加工で除去することにより、図3または
図4に示した形態を有する放熱部材を得る。絶縁基板を
塔載される金属層(5)の層厚は機械加工で調整され
る。また非被覆部(61)〜(63)は、その部分の金
属層を機械加工で除去し、あるいは非被覆部となる部分
に金属溶湯が接触しないように、予め金型内に適宜形状
のリブを設けておくことにより形成される。After the molten metal is solidified, it is removed from the mold, and excess metal is removed by machining to obtain a heat radiating member having the form shown in FIG. 3 or FIG. The thickness of the metal layer (5) on which the insulating substrate is mounted is adjusted by machining. The uncoated portions (6 1 ) to (6 3 ) are appropriately shaped in a mold in advance so that the metal layer at those portions is removed by machining or the molten metal does not come into contact with the portions to be uncoated portions. It is formed by providing ribs.
【0024】こうして得られる放熱部材は、複合体基板
(4)と金属層(5)および放熱フィン(7)とが連続
的一体性を有している。従来の放熱部材のように、金属
層(5)や放熱フィン(7)を複合体基板の板面に接着
する組み立て構造では接合界面が不連続であり、界面の
存在は熱伝導の障壁となるが、一体成形構造を有する本
発明の放熱部材はそのような欠点がなく、放熱特性を高
めるのに有利である。In the heat dissipation member thus obtained, the composite substrate (4), the metal layer (5) and the heat dissipation fins (7) have continuous integrity. In an assembly structure in which the metal layer (5) and the heat radiation fins (7) are bonded to the plate surface of the composite substrate as in a conventional heat dissipating member, the bonding interface is discontinuous, and the existence of the interface becomes a barrier to heat conduction. However, the heat dissipating member of the present invention having an integrally molded structure does not have such a drawback and is advantageous for enhancing heat dissipating characteristics.
【0025】しかも、放熱部材の金属層(5)に絶縁基
板(10)をはんだ接合して形成される半導体パッケー
ジは、実機使用における昇降温の熱影響を受けても、は
んだ接合界面に亀裂剥離を生じることのない安定性を示
す。この耐はんだクラック性は、セラミックス骨格構造
体が、その粒子結合形態の効果として高強度・高剛性を
有し、金属層(5)の熱変形を抑制する拘束力として有
効に働いていることによると考えられる。Moreover, the semiconductor package formed by soldering the insulating substrate (10) to the metal layer (5) of the heat dissipating member is cracked and peeled off at the solder bonding interface even if it is affected by the temperature rise and fall in actual use. It shows stability without causing. This solder crack resistance is due to the fact that the ceramic skeleton structure has high strength and high rigidity as an effect of its particle bonding form and effectively acts as a restraining force for suppressing thermal deformation of the metal layer (5). it is conceivable that.
【0026】[0026]
【実施例】[1]多孔質セラミックス焼結体(プリフォ
ーム)の製作 供試プリフォームは、いずれも気孔率25%の板状体(10
0×150×5,mm)である。 プリフォームA1:SiC粉末(平均粒径15μm)
を鋳込み成形し、再結晶焼結処理(2400℃×3H
r)。図8にプリフォームA1の粒子結合構造を示す
(倍率×100)。図中、灰白色部はセラミックス、黒
色部は気孔である。粒子同士は拡散結合(SiC結合)
により連結している。結合部の平均断面径は3.5μm
である。EXAMPLES [1] Production of porous ceramics sintered body (preform) Each of the test preforms was a plate-like body (10%) having a porosity of 25%.
0 × 150 × 5, mm). Preform A1: SiC powder (average particle size 15 μm)
And recrystallized and sintered (2400 ° C x 3H)
r). FIG. 8 shows the particle binding structure of the preform A1 (magnification × 100). In the figure, the gray white part is ceramics, and the black part is pores. Diffusion bonding (SiC bonding) between particles
Are linked by The average cross-sectional diameter of the joint is 3.5 μm
It is.
【0027】プリフォームA2:SiC粉末(平均粒
径20μm)を圧粉成形(一軸プレス,成形圧力10MP
a)し、再結晶焼結処理(1800℃×3Hr)。この
多孔質焼結体の粒子同士は拡散結合(SiC結合)によ
り連結しているが、再結晶反応の不足のため、結合部の
平均断面径は0.5μmである。Preform A2: Powder compaction of SiC powder (average particle diameter 20 μm) (uniaxial press, molding pressure 10MP)
a) and recrystallized and sintered (1800 ° C. × 3 hours). The particles of the porous sintered body are connected by diffusion bonding (SiC bonding), but the average cross-sectional diameter of the bonding part is 0.5 μm due to insufficient recrystallization reaction.
【0028】プリフォームB1:SiC粉末(平均粒
径28μm)100重量部に焼結助剤としてシリカゾル
2重量部(SiO2換算値)を添加し、圧粉成形(一軸プ
レス,成形圧力10MPa)した後、雰囲気焼結処理(1
200℃×3Hr)。この多孔質焼結体は、粒子の拡散
結合(SiC結合)がなく、SiO2相を介して相互に
連結(SiO2結合)している。Preform B1: 2 parts by weight of silica sol (in terms of SiO 2) as a sintering agent was added to 100 parts by weight of SiC powder (average particle size: 28 μm), and after compacting (uniaxial pressing, molding pressure of 10 MPa) , Atmosphere sintering (1
200 ° C. × 3 hr). This porous sintered body has no diffusion bonding (SiC bonding) of particles and is interconnected (SiO 2 bonding) via an SiO 2 phase.
【0029】多孔質焼結体B2:SiC粉末(平均粒
径28μm)100重量部に焼結助剤としてフェノール
樹脂10重量部(C分換算値)を添加し、圧粉成形(一
軸プレス,成形圧力10MPa)した後、雰囲気焼結処理
(1900℃×3Hr)。この多孔質焼結体は、粒子の
拡散結合(SiC結合)がなく、炭素を介して相互に連
結(炭素結合)している。Porous sintered body B2: To 100 parts by weight of SiC powder (average particle size 28 μm), 10 parts by weight (converted to C) of a phenol resin was added as a sintering aid, followed by compacting (uniaxial pressing, forming). After a pressure of 10 MPa), an atmosphere sintering process (1900 ° C. × 3 hours) is performed. This porous sintered body has no diffusion bonding (SiC bonding) of particles and is interconnected (carbon bonding) through carbon.
【0030】(2)金属含浸処理 加圧鋳造機(スクイズキャスト)によりプリフォームに
アルミニウム合金溶湯(材種JIS H5202 AC4C)を加圧
含浸。 溶湯温度:750℃ 加圧力 :70MPa 含浸速度:0.1m/秒 溶湯凝固の後、抜型し機械加工を施して、図7に示す供
試材を得る。 複合体基板(4):100×150×5,mm 金属層(5):層厚1mm(2) Metal impregnation treatment A preform is impregnated with a molten aluminum alloy (material type: JIS H5202 AC4C) by a pressure casting machine (squeeze cast). Melt temperature: 750 ° C. Pressure: 70 MPa Impregnation speed: 0.1 m / sec After solidification of the molten metal, it is punched out and machined to obtain the test material shown in FIG. Composite substrate (4): 100 × 150 × 5, mm Metal layer (5): Layer thickness 1 mm
【0031】各供試放熱基板について、複合体基板
(4)の熱的特性の測定および下記の耐はんだクラック
性評価試験を行なった。 (3)耐はんだクラック性試験 試験材の調製: 供試放熱部材の金属層(5)表面にニ
ッケルめっきを施した後、絶縁基板(AlNセラミック
ス)をはんだ接合(Pb60Snはんだ)する。 試験方法: −40℃から125℃までの加熱を1サイ
クル(40分/サイクル)とし3000サイクル反復。
試験後、はんだ接合面のクラックの有無を、断面のSE
M観察とX線解析および超音波解析により判定する。For each of the test heat radiating substrates, the thermal characteristics of the composite substrate (4) were measured and the following solder crack resistance evaluation test was performed. (3) Solder crack resistance test Preparation of test material: After nickel plating is applied to the surface of the metal layer (5) of the test heat dissipating member, the insulating substrate (AlN ceramics) is soldered (Pb60Sn solder). Test method: Heating from −40 ° C. to 125 ° C. was repeated in one cycle (40 minutes / cycle), and 3000 cycles were repeated.
After the test, the presence or absence of cracks in the solder joint surface
It is determined by M observation, X-ray analysis and ultrasonic analysis.
【0032】(4)供試材の複合構造および熱的特性試
験結果 (4.1)複合組織 図9〜図12に各供試材の複合組織を示す(図9:発明
例、図10:比較例No.11、図11:比較例No.12、
図12:比較例No.13)。発明例は、セラミックス骨
格構造体の網目構造とその含浸金属の分布形態におい
て、各比較例のいずれとも著しく相違している。この特
異な複合形態は、セラミックス骨格構造体の粒子結合形
態の特異性に基づいている。(4) Composite Structure and Thermal Property Test Results of Test Material (4.1) Composite Structure FIGS. 9 to 12 show the composite structure of each test material (FIG. 9: invention example, FIG. 10: comparative example) No. 11, FIG. 11: Comparative Example No. 12,
FIG. 12: Comparative Example No. 13). The invention examples are significantly different from each of the comparative examples in the network structure of the ceramic skeleton structure and the distribution form of the impregnated metal. This unique composite form is based on the specificity of the particle binding form of the ceramic skeleton structure.
【0033】(4.2) 熱的特性試験結果 表1に各供試材の複合形態と併せて熱的特性および耐は
んだクラック性試験結果を示す。(4.2) Thermal Property Test Results Table 1 shows the thermal properties and the results of the solder crack resistance test, together with the composite forms of the test materials.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】発明例の複合体は高熱伝導率と低熱膨張率
とを兼備し、かつ耐はんだクラック性にも優れている。
高い熱伝導率を有するのは、セラミックス骨格構造体の
粒子結合形態(粒子同士が拡散結合により相互に連結
し、結合部の断面径も大きい)の効果として骨格構造体
が伝熱経路として機能し、かつ加圧含浸された金属相が
緻密でありセラミックス骨格構造体との密着性が良好で
あること等による。また熱膨張率が低いのは、セラミッ
クス骨格構造体が、その粒子結合形態の効果として高強
度・高剛性を有し、含浸金属の熱膨張を抑制する強い拘
束力を有していることによる。更に、耐はんだクラック
性に優れているのも、セラミックス骨格構造体の高強度
・高剛性が、金属層(5)の熱変形を抑制する拘束力と
して有効に働いているからであると考えられる。The composite of the invention has both high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient, and also has excellent solder crack resistance.
The high thermal conductivity is due to the effect of the particle bonding form of the ceramic skeleton structure (particles are connected to each other by diffusion bonding and the cross-sectional diameter of the bonding part is large) so that the skeleton structure functions as a heat transfer path. In addition, the metal phase impregnated with pressure is dense and has good adhesion to the ceramic skeleton structure. Further, the coefficient of thermal expansion is low because the ceramic skeleton structure has high strength and high rigidity as an effect of its particle bonding form, and has a strong binding force for suppressing thermal expansion of the impregnated metal. Further, it is considered that the reason for the excellent solder crack resistance is that the high strength and high rigidity of the ceramic skeleton structure effectively work as a restraining force for suppressing the thermal deformation of the metal layer (5). .
【0036】比較例No.11およびNo.12の複合体は、
発明例と同一材種のセラミックスと含浸金属とで構成さ
れていながら、発明例に比し熱伝導率が低く、熱膨張率
が高いのは、セラミックス骨格構造を形成している粒子
同士の結合が拡散結合でなく、焼結助剤に由来する介在
相をバインダーとする結合構造であるため、骨格構造体
を伝熱経路とする熱伝導効果が少なく、また含浸金属の
熱膨張に対する骨格構造体の拘束力が十分でないからで
ある。耐はんだクラック性の劣るのも、セラミックス骨
格構造の強度・剛性が乏しく、金属層(5)の熱膨張に
対する拘束力が不足していることによると考えられる。The composites of Comparative Examples No. 11 and No. 12
Although it is composed of ceramics and impregnated metal of the same material type as the invention example, the thermal conductivity is lower and the thermal expansion coefficient is higher than that of the invention example, because the bonding between the particles forming the ceramic skeleton structure is small. Since the bonding structure uses an intervening phase derived from a sintering aid as a binder instead of diffusion bonding, the heat conduction effect using the skeletal structure as a heat transfer path is small, and the skeletal structure against thermal expansion of the impregnated metal is also used. This is because the binding force is not sufficient. The inferior solder crack resistance is considered to be due to the lack of strength and rigidity of the ceramic skeleton structure and insufficient binding force to the thermal expansion of the metal layer (5).
【0037】比較例No.13は、発明例と同じ再結晶焼
結法による多孔質焼結体を使用しているが、熱伝導率お
よび熱膨張率の改善効果は少なく、耐はんだクラック性
も不十分である。これは、セラミックス骨格構造体の粒
子同士の拡散結合部の断面径が小さく、発明例における
ようなセラミックス骨格構造に基づく効果が不足してい
るからである。Comparative Example No. 13 uses a porous sintered body obtained by the same recrystallization sintering method as the invention example, but has little effect of improving the thermal conductivity and the coefficient of thermal expansion, and has a low solder crack resistance. Not enough. This is because the cross-sectional diameter of the diffusion bonding portion between the particles of the ceramic skeleton structure is small, and the effect based on the ceramic skeleton structure as in the invention example is insufficient.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明の金属セラミックス複合体は、高
熱伝導率と低熱膨張率を具備すると共に、金属層を介し
てはんだ接合される絶縁基板のはんだ接着性に優れてい
るので、例えば半導体装置における放熱部材として有用
であり、半導体回路塔載用絶縁基板をはんだ接合して構
成される半導体パッケージとしての機能を安定に維持す
ることができる。本発明の複合体は、このほか高熱伝導
率と低熱膨張率を要求される各種分野における金属又は
セラミックス代替材料として有用である。The metal-ceramic composite of the present invention has a high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion, and is excellent in the solder adhesion of an insulating substrate to be soldered via a metal layer. It is useful as a heat dissipating member, and can stably maintain a function as a semiconductor package formed by soldering an insulating substrate for mounting a semiconductor circuit. The composite of the present invention is also useful as a metal or ceramic substitute material in various fields requiring high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient.
【図1】多孔質セラミックス焼結体の粒子同士の拡散結
合部の模式的説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a diffusion bonding portion between particles of a porous ceramic sintered body.
【図2】本発明の金属セラミックス複合体の断面に現れ
る金属/セラミックス複合形態を模式的に示す図であ
る。FIG. 2 is a view schematically showing a metal / ceramic composite form appearing in a cross section of the metal-ceramic composite of the present invention.
【図3】本発明の金属セラミックス複合体を用いた放熱
部材の例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing an example of a heat dissipation member using the metal-ceramic composite of the present invention.
【図4】本発明の金属セラミックス複合体を用いた放熱
部材の他の例を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing another example of a heat dissipation member using the metal-ceramic composite of the present invention.
【図5】図4の放熱部材の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the heat radiation member of FIG. 4;
【図6】本発明の金属セラミックス複合体の加圧鋳造に
よる製造例を示す正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view showing a production example of the metal-ceramic composite of the present invention by pressure casting.
【図7】実施例の供試材の形態を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing a form of a test material of an example.
【図8】本発明の金属セラミックス複合体を構成する多
孔質セラミックス焼結体の粒子結合構造を示す図面代用
顕微鏡写真(倍率×100)である。FIG. 8 is a micrograph (magnification × 100) showing a particle bonding structure of a porous ceramic sintered body constituting the metal-ceramic composite of the present invention.
【図9】本発明の金属セラミックス複合体の複合構造を
示す図面代用顕微鏡写真(倍率×100)である。FIG. 9 is a micrograph (magnification × 100) showing a composite structure of the metal-ceramic composite of the present invention.
【図10】実施例欄の比較材No.11の金属セラミッ
クス複合体の複合構造を示す図面代用顕微鏡写真(倍率
×100)である。FIG. 10 shows comparative material Nos. 11 is a photomicrograph (magnification × 100) showing a composite structure of a metal-ceramic composite of No. 11;
【図11】実施例欄の比較材No.12の金属セラミッ
クス複合体の複合構造を示す図面代用顕微鏡写真(倍率
×100)である。FIG. 11 shows comparative material Nos. 12 is a photomicrograph (magnification × 100) showing a composite structure of a metal-ceramic composite of No. 12;
【図12】実施例欄の比較材No.13の金属セラミッ
クス複合体の複合構造を示す図面代用顕微鏡写真(倍率
×100)である。FIG. 12 shows comparative material Nos. 13 is a micrograph (magnification × 100) showing a composite structure of a metal ceramic composite of No. 13;
1:セラミックス粒子 11:セラミックス粒子の拡散結合部 2:セラミックス焼結体からなる骨格構造体 3:含浸金属 4:金属セラミックス複合体 41:金属セラミックス複合体の板面 5:金属層 61,62,63:非被覆部(金属層なし) 7:放熱フィン 10:絶縁基板 20:加圧鋳造用金型 21:支持ピン 22:キャビティ 221:フィン形成空間部 30:プリフォーム(多孔質セラミックス焼結体)1: Ceramic particles 11 1 : Diffusion bonding part of ceramic particles 2: Skeletal structure composed of ceramic sintered body 3: Impregnated metal 4: Metal ceramic composite 41 1 : Plate surface of metal ceramic composite 5: Metal layer 6 1 , 6 2 , 6 3 : non-coated portion (without metal layer) 7: radiating fin 10: insulating substrate 20: pressure casting mold 21: support pin 22: cavity 22 1 : fin forming space 30: preform ( Porous ceramic sintered body)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 宏昭 大阪府枚方市中宮大池1丁目1番1号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 小阪 晃 大阪府枚方市中宮大池1丁目1番1号 株 式会社クボタ枚方製造所内 Fターム(参考) 5F036 BB05 BB21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroaki Okano 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata City, Osaka Prefecture Inside the Kubota Hirakata Plant Co., Ltd. (72) Inventor Akira Kosaka 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata City, Osaka Prefecture No. 1 F-term in Kubota Hirakata Plant (reference) 5F036 BB05 BB21
Claims (9)
加圧含浸することにより形成された金属セラミックス複
合体であって、多孔質セラミックス焼結体は、セラミッ
クス粒子同士が拡散結合により連結してなる網目状骨格
構造体であり、 含浸金属は、下式で算出される島状金
属部の平均大きさLMが、500〜6000μm2、島
状金属部の分布密度DMが20〜40面積%である複合
構造を有する金属セラミックス複合体。 LM=SM/NM [式中、SM:金属相の面積(μm2) NM:島状金属部の総数(個) 但し、島状金属部とは、複合体の断面に観察される、セ
ラミックス焼結体の網目状骨格構造に囲まれて島状に分
布する含浸金属の各島状部分を指称し、「金属相の面
積」は、島状金属部の面積の総和である。観察視野は、
1.0mm2以上の広さの領域とする。 ]1. A metal ceramic composite formed by impregnating a porous ceramic sintered body with a molten metal under pressure, wherein the porous ceramic sintered body is formed by connecting ceramic particles by diffusion bonding. comprising a network structure structure, impregnated metal, the average size L M of the island-like metal part which is calculated by the following equation, the distribution density D M is 20-40 area 500~6000Myuemu 2, island-like metal portion % Of a metal-ceramic composite having a composite structure of about 50%. L M = S M / N M [ wherein, S M: area of the metal phase (μm 2) N M: total number of island-like metal portions (pieces) where the island-like metal portion, observed in cross-section of the composite Each of the island-shaped portions of the impregnated metal distributed in the shape of an island surrounded by the network skeleton structure of the ceramic sintered body is referred to, and the “area of the metal phase” is the sum of the areas of the island-shaped metal portions. . The observation field of view is
The area is 1.0 mm 2 or more. ]
結法により形成された焼結体である請求項1に記載の金
属セラミックス複合体。2. The metal ceramic composite according to claim 1, wherein the porous ceramic sintered body is a sintered body formed by a recrystallization sintering method.
窒化アルミニウム、又はアルミナから選ばれる1種ない
し2種以上からなり、含浸金属はアルミニウム、銅又は
マグネシウムを主成分とする金属である請求項2に記載
の金属セラミックス複合体。3. The ceramic is made of silicon carbide, silicon nitride,
The metal-ceramic composite according to claim 2, comprising one or more selected from aluminum nitride and alumina, and the impregnated metal is a metal containing aluminum, copper or magnesium as a main component.
体からなり、半導体素子搭載用絶縁基板が積載される側
の板面の少なくとも該絶縁基板を積載される領域にニッ
ケルめっきが施されている電子素子用放熱部材。4. A metal ceramic composite according to claim 3, wherein nickel plating is applied to at least a region of the plate surface on which the insulating substrate for mounting a semiconductor element is mounted, on which the insulating substrate is mounted. Heat dissipating member for electronic devices.
体からなり、半導体素子搭載用絶縁基板が積載される側
の板面の少なくとも該絶縁基板を積載される領域に、含
浸金属と同一金属からなる金属層が形成されている電子
素子用放熱部材。5. The metal-ceramic composite according to claim 3, wherein at least a region of the plate surface on which the insulating substrate for mounting a semiconductor element is mounted on which the insulating substrate is mounted is made of the same metal as the impregnated metal. Heat dissipating member for an electronic element on which a metal layer is formed.
ラミックス複合体の板面が露出した部分を有する請求項
5に記載の電子素子用放熱部材。6. The heat-dissipating member for an electronic element according to claim 5, wherein the heat-dissipating member for an electronic element has a portion where the plate surface of the metal-ceramic composite is exposed in a region other than the insulating substrate mounting region.
ッケルめっきが施されている請求項5又は6に記載の電
子素子用放熱部材。7. The heat radiating member for an electronic element according to claim 5, wherein a nickel plating is applied to a surface of the metal layer on which the insulating substrate is mounted.
積載される板面とは反対側の板面に、含浸金属と同一の
金属からなる金属層と該金属層から突出する放熱フィン
が形成されている請求項4〜7のいずれか1項に記載の
電子素子用放熱部材。8. The metal-ceramic composite has a metal layer made of the same metal as the impregnated metal and heat-radiating fins protruding from the metal layer formed on the plate surface opposite to the plate surface on which the insulating substrate is mounted. The heat dissipating member for an electronic element according to claim 4, wherein
m2/秒以上の熱拡散率、180W/m・K以上の熱伝
導率、および7.5×10−6/K以下の熱膨張係数を
有する請求項4〜8のいずれか1項に記載の電子素子用
放熱部材。9. The metal-ceramic composite is 0.75 c
The thermal diffusivity of m < 2 > / sec or more, the thermal conductivity of 180 W / m * K or more, and the thermal expansion coefficient of 7.5 * 10 < -6 > / K or less, The thermal expansion coefficient of any one of Claims 4-8. Heat dissipating member for electronic devices.
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| CN114455972A (en) * | 2022-02-15 | 2022-05-10 | 吉林大学 | Preparation method of complex-configuration near-net-shape metal-ceramic composite material |
| KR20240146963A (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-08 | 한국재료연구원 | Ceramic metal composite hybrid heat sink and the manufacturing method thereof |
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2000
- 2000-04-12 JP JP2000110743A patent/JP2001294494A/en active Pending
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