TW201826467A

TW201826467A - 放熱板及其製造方法、以及具備其的半導體封裝與半導體模組

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Publication number: TW201826467A
Application number: TW106129313A
Authority: TW
Inventors: 寺尾星明; 橋本功一
Original assignee: Ｊｆｅ精密股份有限公司
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2018-07-16
Also published as: KR20190042676A; US20200051889A1; KR102324373B1; TWI633637B; JP6233677B1; JP2019029631A; WO2018043179A1; US11270926B2; CN109690760A; EP3509100B1; EP3509100A1; CN109690760B; EP3509100A4

Abstract

本發明提供一種具有Cu-Mo複合材與Cu材的包層結構的低熱膨脹係數、高導熱係數的放熱板。一種放熱板，其於板厚方向依次積層有Cu-Mo複合體層、Cu層、Cu-Mo複合體層或者於板厚方向交替積層有Cu-Mo複合體層與Cu層，藉此包含三層以上的Cu-Mo複合體層與兩層以上的Cu層，且兩面的最外層包含Cu-Mo複合體層，並且Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。藉由所述包層結構，雖為低熱膨脹係數但可獲得高導熱係數。

Description

放熱板及其製造方法

本發明是有關於一種為了使由半導體元件等發熱體產生的熱有效率地消散而使用的放熱板及其製造方法。

為了使由半導體元件產生的熱自半導體機器有效率地消散而使用放熱板（散熱器）。對於所述放熱板，於其功能上要求高導熱係數，並且為了利用錫焊或硬焊而接合於半導體或陶瓷電路基板、金屬封裝構件等，而要求接近於所接合的構件的熱膨脹係數（低熱膨脹係數）。

先前，作為高導熱係數、低熱膨脹係數的放熱板，使用Mo-Cu複合材（例如，專利文獻1）。通常，放熱板中使用的Mo-Cu複合材是藉由如下方式製造：對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體，並視需要對所述圧粉體實施還原燒結，然後實施Cu溶浸或緻密化處理，藉此製成Mo-Cu複合材，且對所述Mo-Cu複合材進行軋製。由於Mo與Cu幾乎不固溶，因此所述Mo-Cu複合材成為Mo與Cu的2相組織，可製成有效利用低熱膨脹係數的Mo與高導熱係數的Cu的特性的放熱板。專利文獻2中示出了於經過特定的軋製步驟所獲得的Mo-Cu複合材的兩面壓接Cu板而得者來作為以所述般的Mo-Cu複合材為基底的放熱板，所述放熱板具有比[Cu/Mo/Cu]包層材高的導熱係數，壓製沖裁性亦優異。

另外，定性地已知Mo-Cu複合材藉由進行軋製而熱膨脹係數下降，因此如所述般經過軋製步驟而加以製造。先前，由於Mo粒子硬且一次粒子小，故認為難以因軋製而發生變形，因此利用200℃～400℃左右的溫軋來實施Mo-Cu複合材的軋製（專利文獻1）。另外，專利文獻2中示出了於一次軋製實施溫軋且於二次軋製實施冷軋的製造方法，但所述製造方法中，於Mo粒子難以發生變形的前提下，亦將溫軋（一次軋製）作為必需步驟。近年來由於半導體的高輸出化，放熱板的放熱性變得更重要。另一方面，對半導體模組的小型化的需求亦高，對放熱板亦要求自更小的面積的放熱。因此，相較於板面方向的放熱而言，厚度方向的放熱性變得更重要。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平11-307701號公報 [專利文獻2]日本專利特開2001-358266號公報

[發明所欲解決之課題] 但是，根據本發明者研究的結果，可知於如專利文獻2般的Mo-Cu複合材與Cu材的包層結構中厚度方向的導熱係數的提高並不充分，欲獲得厚度方向中更高的導熱係數之最佳的包層結構是有機會的。因此，本發明的目的在於提供一種具有Mo-Cu複合材與Cu材的包層結構的低熱膨脹係數、高導熱係數的放熱板。另外，本發明的另一目的在於提供一種可穩定且以低成本製造具有所述優異的熱特性的放熱板的製造方法。 [解決課題之手段]

專利文獻2中記載的放熱板的包層結構為Cu/（Cu-Mo）/Cu結構，但根據本發明者研究的結果，可知設為（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構雖為相同程度的低熱膨脹係數，但可獲得更高的導熱係數。具體而言可知於（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構中即便為相同Cu比率且壓下率相同，與Cu/（Cu-Mo）/Cu結構相比，板厚方向的導熱係數亦變高10 W/m·K以上，根據條件而變得更高。另外可知於製造所述（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構的包層材時，藉由以高壓下率（總壓下率）對材料進行冷軋，熱膨脹係數更有效地下降。進而可知於所述（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構的包層材中，尤其藉由使Cu-Mo複合體層的Cu含量最佳化，而成為高度滿足高導熱係數與低熱膨脹係數者。

本發明是基於所述般的見解而成者，並將以下內容作為主旨。 [1] 一種放熱板，其於板厚方向依次積層有Cu-Mo複合體層、Cu層、Cu-Mo複合體層，且所述放熱板的特徵在於： Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。 [2] 一種放熱板，其於板厚方向交替積層有Cu-Mo複合體層與Cu層，藉此包含三層以上的Cu-Mo複合體層與兩層以上的Cu層，且兩面的最外層包含Cu-Mo複合體層，並且所述放熱板的特徵在於： Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。 [3] 如所述[1]或[2]所述的放熱板，其中Cu-Mo複合體層中Cu含量為10質量%～50質量%。

[4] 如所述[1]或[2]所述的放熱板，其中Cu-Mo複合體層中Cu含量為20質量%～30質量%。 [5] 如所述[1]～[4]中任一項所述的放熱板，其中板厚方向的導熱係數為200 W/m·K以上，自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為10.0 ppm/K以下。 [6] 如所述[1]～[4]中任一項所述的放熱板，其中板厚方向的導熱係數為250 W/m·K以上，自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為8.0 ppm/K以下。 [7] 如所述[1]～[6]中任一項所述的放熱板，其中於包含所積層的Cu-Mo複合體層與Cu層的放熱板主體的單面或兩面形成有板厚方向的導熱係數不會比放熱板主體低10 W/m·K以上般的膜厚的鍍敷皮膜。

[8] 一種放熱板的製造方法，其為製造如所述[1]～[6]中任一項所述的放熱板的方法，且所述放熱板的製造方法的特徵在於：使具有於Cu矩陣中分散有Mo相的板厚剖面組織的Cu-Mo複合材（a）與Cu材（b）積層，於將所述積層體擴散接合後，實施冷軋（x），藉此獲得積層有利用Cu-Mo複合材（a）而形成的Cu-Mo複合體層與利用Cu材（b）而形成的Cu層的放熱板。 [9] 如所述[8]所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、以及於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟所獲得者。

[10] 如所述[8]所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及對所述燒結體進行緻密化處理的步驟所獲得者。 [11] 如所述[8]所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟所獲得者。 [12] 如所述[8]～[11]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中冷軋（x）的壓下率為70%～99%。

[13] 如所述[12]所述的放熱板的製造方法，其中冷軋（x）的壓下率為90%～96%。 [14] 如所述[8]～[13]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中冷軋（x）是利用交叉軋製進行。 [15] 如所述[8]所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、對所述燒結體進行緻密化處理的步驟、以及對所述進行了緻密化處理的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得者。

[16] 如所述[8]所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟、以及對使所述Cu含浸的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得者。 [17] 如所述[15]或[16]所述的放熱板的製造方法，其中將冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為70%～99%。 [18] 如所述[17]所述的放熱板的製造方法，其中將冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為90%～96%。

[19] 如所述[15]～[18]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中軋製（y）是利用交叉軋製進行。 [20] 如所述[15]～[19]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中於利用軋製（y）對Cu-Mo複合材（a）進行單方向軋製的情況下，利用冷軋（x）沿與軋製（y）的軋製方向正交的方向對Cu-Mo複合材進行軋製。 [21] 如所述[8]～[20]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）中Cu含量為10質量%～50質量%。 [22] 如所述[8]～[20]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中Cu-Mo複合材（a）中Cu含量為20質量%～30質量%。

[23] 如所述[21]所述的放熱板的製造方法，其是Cu-Mo複合材（a）的Cu含量未滿20質量（mass）%，且將冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為70%以上的製造方法（其中，包括不進行Cu-Mo複合材（a）的軋製（y）的製造方法），並且進行下述（1）或/及（2）的溫軋；（1）進行溫軋來代替冷軋（x），（2）利用溫軋進行軋製（y）。 [24] 如所述[22]所述的放熱板的製造方法，其是將冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為96%以上的製造方法（其中，包括不進行Cu-Mo複合材（a）的軋製（y）的製造方法），並且進行下述（1）或/及（2）的溫軋；（1）進行溫軋來代替冷軋（x），（2）利用溫軋進行軋製（y）。

[25] 如所述[8]～[24]中任一項所述的放熱板的製造方法，其中於包含所積層的Cu-Mo複合體層與Cu層的放熱板主體的單面或兩面形成有板厚方向的導熱係數不會比放熱板主體低10 W/m·K以上般的膜厚的鍍敷皮膜。 [26] 一種半導體封裝，其特徵在於具備如所述[1]～[7]中任一項所述的放熱板。 [27] 一種半導體模組，其特徵在於具備如所述[26]所述的半導體封裝。 [發明的效果]

本發明的放熱板具有低熱膨脹係數、高導熱係數的優異的熱特性。另外，根據本發明的製造方法，可穩定且以低成本製造具有所述優異的熱特性的放熱板。

本發明的放熱板中三層包層結構的放熱板是於板厚方向依次積層有Cu-Mo複合體層、Cu層、Cu-Mo複合體層的放熱板，且Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。圖1示意性地表示具有所述三層包層結構的本發明的放熱板的板厚剖面。本發明的放熱板的Cu-Mo複合體層與Cu層是藉由使所積層的Cu-Mo複合材與Cu材擴散接合而構成者，於兩層間具有擴散接合部，但由於兩構件的Cu彼此為（Cu-Mo複合材的Cu與Cu材）擴散接合者，因此可獲得健全的擴散接合部。例如若考慮到對Mo（Mo材）與Cu（Cu材）進行包層的情況，則Mo與Cu不會合金化，因此兩構件的接合並非擴散接合而是機械接合，所述接合中，於接合界面容易殘存氧化膜或微細的空隙，以該些為起點而容易產生裂紋等。與此相對，藉由如本發明般將兩構件的Cu彼此為（Cu-Mo複合材的Cu與Cu材）擴散接合，可於接合界面不殘存氧化膜或微細的空隙而獲得健全的接合部。

本發明的放熱板亦可設為五層以上的包層結構，所述包層結構的放熱板為如下放熱板：於板厚方向交替積層有Cu-Mo複合體層與Cu層，藉此包含三層以上的Cu-Mo複合體層與兩層以上的Cu層，且兩面的最外層包含Cu-Mo複合體層，並且Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。圖2示意性地表示具有五層包層結構的本發明的放熱板的板厚剖面。

如所述般的兩面的最外層包含Cu-Mo複合體層的本發明的放熱板（例如（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構的放熱板）與專利文獻2中所示的Cu/（Cu-Mo）/Cu結構的放熱板相比具有高導熱係數，認為其原因在於由以下般的作用效果的不同所引起。即，認為：於專利文獻2中所示的Cu/（Cu-Mo）/Cu結構的情況下，導熱係數為外層（Cu層）＞內層（Cu-Mo複合體層），因此外層·內層間的界面的熱阻高，進入至外層（Cu層）的熱於外層·內層間的界面發生反射·散射而熱流混亂，因此熱未順利傳遞至內層（Cu-Mo複合體層）側，相應地板厚方向的導熱係數變低。與此相對，於本發明的（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）結構的情況下，導熱係數為外層（Cu-Mo複合體層）＜內層（Cu層），因此幾乎不存在外層·內層間的界面的熱阻，進入至外層（Cu-Mo複合體層）的熱直接傳遞至內層（Cu層）側，故認為可獲得板厚方向的高導熱係數。

包層結構的積層數並無特別限制，積層數多者熱膨脹係數變低，且壓製加工性亦良好，故對壓製加工有利。但是，若積層數增加，則存在厚度方向的導熱係數下降若干程度的傾向，因此事實上的上限是以總積層數計為11層左右。 Cu-Mo複合體層的Cu含量並無特別限制，通常適當的是10質量%～50質量%左右。如後所述般，於Cu含量較多者（例如為40質量%以上）以高壓下率進行冷軋的情況下，冷軋性提高，且容易獲得以高壓下率進行冷軋所引起的熱膨脹係數的下降效果。另一方面，就提高約束Cu層的熱膨脹的效果（自兩側夾持Cu層而進行物理約束的效果）的方面而言，較佳為不僅軋製的壓下率而且Mo含量多者，但導熱係數處於折衷的關係，另外，若Mo含量過多，則冷軋變得困難。因此，就主要是冷軋性等加工性的觀點而言，Cu含量可謂較佳為30質量%～45質量%左右。與此相對，就放熱板的熱特性的觀點而言，Cu-Mo複合體層的Cu含量較佳為15質量%～30質量%左右，可知可獲得高度滿足高導熱係數與低熱膨脹係數的優異的熱特性。因此，就放熱板的熱特性的觀點而言，Cu-Mo複合體層的Cu含量較佳為設為15質量%～30質量%左右。另一方面，如後所述般，若Cu-Mo複合體層（Cu-Mo複合材）的Cu含量未滿20質量%，則冷軋性亦有可能產生問題，故就放熱板的熱特性與冷軋性的觀點而言，Cu-Mo複合體層的Cu含量更佳為設為20質量%～30質量%左右。

圖3及圖4為針對後述實施例的放熱板的一部分而整理表示了它們的熱特性的圖，圖3表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數，圖4表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數。此處，板面內平均熱膨脹係數是藉由推杆式位移檢測法進行測定者，將50℃-800℃與50℃-400℃的各伸長量的差除以溫度差，而求出自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數與自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數。另外，板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）是利用法拉西法（Frasch Process）進行測定。所述熱特性的測定·算出方法對於後述圖5～圖8的熱特性亦相同。

圖3及圖4中針對包含Cu-Mo複合材單體的放熱板（比較例）、包含專利文獻2的Cu/（Cu-Mo）/Cu結構的三層包層材的放熱板（比較例）、本發明的包含三層～七層包層材的放熱板（發明例）而表示它們的熱特性。圖中，以圓圈包圍、箭頭連接者為具有大致相等的密度的放熱板。據此，於對具有大致相等的密度的放熱板的熱特性進行比較的情況下，專利文獻2的Cu/（Cu-Mo）/Cu結構的放熱板與Cu-Mo複合材單體的放熱板相比板厚方向的導熱係數低若干程度，但板面內熱膨脹係數明顯下降。而且，關於所述Cu/（Cu-Mo）/Cu結構的放熱板的熱特性，本發明的放熱板的板面內熱膨脹係數雖大致相等，但板厚方向的導熱係數大幅提高（所述例中約為高50 W/m·K～70 W/m·K左右）。

圖5及圖6為針對本發明的放熱板而表示了Cu-Mo複合體層的Cu含量對熱特性所帶來的影響的圖，且為針對後述實施例的放熱板（本發明例的三層包層材）的一部分而整理表示了它們的熱特性的圖。圖5表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數，圖6表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數。另外，圖5及圖6中亦表示了Cu-Mo複合體的Cu含量與本發明例的放熱板大致相等的包含Cu-Mo複合體單體的放熱板（比較例）的熱特性，圖中以實線箭頭連接者為Cu-Mo複合體的Cu含量大致相等的「包含Cu-Mo複合體單體的放熱板」與「本發明的放熱板」。

根據圖5及圖6，本發明例的放熱板於Cu-Mo複合體層的Cu含量為15質量%～45質量%的範圍中，Cu含量越低（Mo含量越高）板厚方向的導熱係數越高，且板面內平均熱膨脹係數越低。再者，如後所述般若Cu-Mo複合體層（Cu-Mo複合材）的Cu含量未滿20質量%則冷軋性下降，故Cu-Mo複合體層的Cu含量為15質量%者是在溫軋下製造者。另外，本發明例的放熱板的板厚方向的導熱係數與Cu-Mo複合體的Cu含量大致相等的包含Cu-Mo複合體單體的放熱板（比較例）相比相當高，但所述程度於Cu-Mo複合體的Cu含量比較低的情況（15質量%、25質量%）下特別顯著。根據所述圖5及圖6的結果，認為於Cu-Mo複合體層的Cu含量為15質量%～30質量%（若進而考慮冷軋性則為20質量%～30質量%）的情況下可獲得特別優異的熱特性。

Cu-Mo複合體層與Cu層的各厚度、Cu-Mo複合體層與Cu層的層厚比、放熱板的板厚等亦無特別限制，但於五層以上（尤其是七層以上）的多層的包層材的情況下，為了使Cu-Mo複合體層所引起的Cu層的約束力強，較佳為多個Cu層的厚度相同。另外，於為五層以上的多層的情況下，為了確保熱特性且於軋製時或實際使用時不會發生彎曲或變形等，較佳為以厚度方向中央的Cu-Mo複合體層為中心且於厚度方向為對稱形狀的結構（Cu-Mo複合體層與Cu層的厚度為對稱形狀的結構）。另外，放熱板的板厚為1 mm前後的情況多，但並無特別限制。

關於Cu-Mo複合體層與Cu層的層厚比，若相對於Cu-Mo複合體層而言，Cu層的層厚比大，則Cu-Mo複合體層所引起的Cu層的約束變弱，故熱膨脹係數變高，另一方面若Cu層的層厚比小，則導熱係數變低。因此，只要根據所欲獲得的熱特性而適宜選擇Cu-Mo複合體層與Cu層的層厚比即可，但就使低溫（例如200℃、400℃）下的熱膨脹係數低的觀點而言，最好相對於Cu-Mo複合體層而使Cu層不太厚。另外，Cu-Mo複合體層的Cu含量或Cu-Mo複合體層與Cu層的層厚比與放熱板的密度相關聯，故所述密度較佳為9.25 g/cm³ ～9.55 g/cm³ 左右，尤佳為9.30 g/cm³ ～9.45 g/cm³ 左右。

本發明的放熱板是於將事先製作的Cu-Mo複合材與Cu材擴散接合後進行軋製而製造，另外即便為Cu-Mo複合材的製造步驟有時亦進行軋製，故整體為軋製組織，另外Cu-Mo複合體層的Cu矩陣中分散的Mo相具有扁平延伸的形態，通常板厚剖面組織中的Mo相的縱橫比（軋製方向的縱橫比）超過2。另外，如此藉由軋製（尤其是冷軋）而Mo相變為扁平，藉此熱膨脹係數下降，故縱橫比（軋製方向的縱橫比）更佳為3以上。

此處，所謂縱橫比是軋製方向的板厚剖面組織中的Mo相的長軸/短軸（長度比），本發明中，利用掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）等對軋製方向的板厚剖面組織（進行了離子銑削加工的板厚剖面組織）進行觀察，求出任意的一視野中所含的各Mo相的長軸/短軸，以該些的平均值作為「板厚剖面組織中的Mo相的縱橫比」。另外，於Cu-Mo複合體層經過於板面內正交的方向（X軸方向、Y軸方向）的軋製步驟的情況下，較佳為使兩軋製方向的縱橫比滿足所述條件。

再者，Cu-Mo複合體層的Cu矩陣中分散的Mo相因Cu-Mo複合體層的Mo含量或軋製形態（單方向軋製、交叉軋製）等而扁平延伸的形態不同，例如於Cu-Mo複合體層的Mo含量比較少的情況下，扁平延伸的Mo相具有與各自獨立的島狀相近的形態，但若Mo含量變多，則扁平延伸的Mo相彼此相連，成為所述Mo相與Cu矩陣混合的帶狀或大理石狀般的形態（軋製組織）。因此，於後者的情況下，縱橫比明顯超過2，但有時無法具體地進行定量化。

關於主要應用本發明的放熱板的半導體封裝，由於半導體反覆進行動作與停止，因此反覆進行自常溫（於寒冷地的情況下有時亦為-50℃左右）至半導體動作時的200℃左右為止的升溫。因此，為了應對熱疲勞，放熱板必須熱膨脹係數低。另外，於進行硬焊接合的用途中重要的是至800℃左右的熱膨脹係數低，於進行錫焊接合的用途中重要的是至400℃左右的熱膨脹係數低。另一方面，為了獲得高放熱性，放熱板必須具有高導熱係數、尤其是板厚方向的高導熱係數。

本發明的放熱板為兼具高導熱係數與低熱膨脹係數的優異的熱特性者，具體而言較佳為板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）為200 W/m·K以上，更佳為250 W/m·K以上，尤佳為260 W/m·K以上。另外，較佳為自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為10.0 ppm/K以下，更佳為8.0 ppm/K以下，尤佳為7.5 ppm/K以下。

於主要應用本發明的放熱板的半導體封裝中，放熱板與如氧化鋁基板等般的陶瓷接合，但於先前的Si半導體封裝中使用220 W/m·K左右的放熱板。與此相對，為了應對SiC半導體或GaN半導體等的高輸出半導體，本發明的放熱板尤佳為具有板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）為260 W/m·K以上、自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為7.5 ppm/K以下的熱特性。尤其於將Cu-Mo複合體層的Cu含量設為20質量%～30質量%的情況下，可容易獲得所述特別優異的熱特性。

為了防蝕目的或與其他構件的接合（硬焊接合或錫焊接合），本發明的放熱板亦可於其表面實施鍍Ni等鍍敷。該情況下，鍍敷皮膜是以不會對放熱板的熱特性明顯造成影響的程度的膜厚形成。鍍敷的種類並無特別限制，例如可應用鍍Ni、鍍Cu、鍍Au、鍍Ag等，可將選自該些中的鍍敷單獨實施或者組合兩層以上實施。鍍敷皮膜可僅設置於放熱板的單面（作為最外層的兩Cu-Mo複合體層中的其中一個表面），亦可設置於放熱板的兩面。另外，為了改善對放熱板表面實施鍍Ni等鍍敷時的鍍敷性，亦可於放熱板表面（作為最外層的Cu-Mo複合體層的表面）形成不會影響熱特性的程度的厚度（例如數μm左右的厚度）的Cu膜（鍍敷皮膜等）。

鍍敷皮膜必須以不會對包含Cu-Mo複合體層與Cu層的放熱板主體的熱特性明顯造成影響的膜厚形成。具體而言，通常若鍍敷皮膜變厚，則板厚方向的導熱係數下降，故鍍敷皮膜較佳為以板厚方向的導熱係數不會比放熱板主體（不含鍍敷皮膜的所述放熱板）的導熱係數低10 W/m·K以上的膜厚形成。因此，例如於鍍敷皮膜為鍍Cu皮膜的情況下，通常較佳為設為20 μm以下的膜厚。

其次，對以上敘述的本發明的放熱板的製造方法進行說明。於本發明的放熱板的製造方法的一實施形態中，使具有於Cu矩陣中分散有Mo相的板厚剖面組織的Cu-Mo複合材（a）與Cu材（b）積層，於將所述積層體擴散接合後，實施冷軋（x），藉此獲得積層有利用Cu-Mo複合材（a）而形成的Cu-Mo複合體層與利用Cu材（b）而形成的Cu層的放熱板。此處，Cu-Mo複合材（a）是預先製作者，但所述Cu-Mo複合材（a）可為利用不進行軋製的方法（例如後述（i）～（iii）的方法）製作者，亦可為利用進行軋製（y）的方法（例如後述（iv）、（v）的方法）製作者。另外，於本發明的放熱板的製造方法的另一實施形態中，於Cu-Mo複合材（a）的Cu含量比較低的情況下，為了防止冷軋所引起的裂邊等而進行下述（1）或/及（2）的溫軋。再者，關於所述製造方法將於後文中進行詳述。（1）進行溫軋來代替冷軋（x）。（2）利用溫軋進行軋製（y）。

Cu-Mo複合材（a）與Cu材（b）的厚度根據所欲製造的放熱板的Cu-Mo複合體層與Cu層的厚度選擇，因此根據Cu層的厚度，亦可使用Cu箔作為Cu材（b）。再者，可包含積層有Cu-Mo複合材（a）的多枚薄的Cu-Mo複合材，亦可包含積層有Cu材（b）的多枚薄的Cu材。因此，該情況下，製成由如下方式中的任一種方式形成的積層體，並將所述積層體擴散接合，所述方式為（1）使包含多枚Cu-Mo複合材的Cu-Mo複合材（a）與單體的Cu材（b）積層、（2）使包含單體的Cu-Mo複合材（a）與多枚Cu材的Cu材（b）積層、（3）使包含多枚Cu-Mo複合材的Cu-Mo複合材（a）與包含多枚Cu材的Cu材（b）積層。進行積層體的擴散接合的方法並無特別限制，較佳為利用放電電漿燒結（Spark Plasma Sintering，SPS）、熱壓的擴散接合。 Cu-Mo複合材（a）可使用如下所述般的材料。另外，作為Cu材（b），通常使用純Cu板（包含純Cu箔）。

如之前所述般，定性地已知Cu-Mo複合材藉由進行軋製而熱膨脹係數下降，現有技術中亦進行Cu-Mo複合材的軋製，但由於Mo粒子硬且一次粒子小，故認為難以因軋製而變形，因此Cu-Mo複合材的軋製是專門利用200℃～400℃左右的溫軋來實施。另外，關於65質量%Mo-35質量%Cu複合材，亦提出於二次軋製實施冷軋的方法，但於一次軋製進行溫軋。

但是，關於如上所述般的先前的認識與基於其的製造方法，可知若利用溫軋進行Cu-Mo複合材（尤其是Cu含量並非那麼低的Cu-Mo複合材）的軋製，則由於未適當地進行Mo粒子的變形而缺乏使熱膨脹係數下降的效果，與此相對，若利用冷軋進行軋製，則Mo粒子的變形適當地進行且熱膨脹係數有效地下降。另外，可知於Cu-Mo複合材的Cu含量比較低（例如未滿20質量%）的情況下，若進行冷軋則有因壓下率而產生裂邊等之虞，因此有時最好將一部分或全部的軋製設為溫軋，但於Cu含量為20質量%以上（尤其是25質量%以上）且壓下率極端高的情況下，即便僅利用冷軋進行Cu-Mo複合材的軋製，亦可不會產生大的裂邊而獲得良好的軋製板。如此般於溫軋與冷軋下Mo粒子的塑性變形形態明顯不同的原因，認為在於由如下般的原因所致。

於對Cu-Mo複合材進行軋製的情況下，根據Mo與Cu的降伏應力的差異，於軋製初期，相較於Mo粒子發生變形而言，若使Cu矩陣內的相對位置發生變化，進行軋製且於板厚方向上Mo粒子彼此接觸，則存在產生變形的傾向。於冷軋中，由於產生Cu的加工硬化，因此伴隨著軋製的進行可利用Cu相來使Mo粒子發生變形，因此認為Mo粒子的變形適當地進行。與此相對，於溫軋中，Mo粒子於Cu矩陣內的相對位置變化變得更容易，Cu的加工硬化亦難以產生，因此與冷軋相比無法充分獲得利用Cu相來使Mo粒子發生變形的作用，因此認為Mo粒子的變形不會適當地進行。

Cu-Mo複合材的Cu含量越多，所述Cu-Mo複合材中的Mo粒子的塑性變形形態的差異變得越顯著。認為其原因在於：於溫軋中除了無法利用Cu的加工硬化以外，Cu多、容易使Mo粒子於Cu矩陣內的相對位置變化，與此相對，於冷軋中Cu多、更多地受到Cu的加工硬化的影響。可知Cu的導熱係數高但熱膨脹係數亦高，因此若Cu-Mo複合材的Cu含量變多，則容易於熱膨脹係數的方面產生問題，但藉由以規定的高壓下率進行冷軋，可使Cu-Mo複合材的熱膨脹係數有效地下降。另外，如後述般，即便於在軋製的一部分中引入溫軋而將冷軋與溫軋併用的情況下，亦可藉由所述冷軋而期待熱膨脹係數的下降效果。另外，即便於Cu-Mo複合材的Cu含量比較少的情況（例如Cu含量為30質量%以下）下，雖其程度相對變小，但可獲得與所述相同的效果。另一方面，於Cu-Mo複合材的Cu含量比較少的情況下，如上所述般Mo所引起的約束得以強化，故可期待來自所述方面的熱膨脹係數的下降效果。

Cu-Mo複合材（a）是事先製作者，作為Cu-Mo複合材（a），例如可使用利用下述（i）～（iii）中的任一種方法所獲得者。（i）經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、以及於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟所獲得的Cu-Mo複合材（a）（ii）經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及對所述燒結體進行緻密化處理的步驟所獲得的Cu-Mo複合材（a）（iii）經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟所獲得的Cu-Mo複合材（a）

利用以上的（i）～（iii）中的任一種方法所獲得的Cu-Mo複合材（a）由於未實施冷軋，因此於包層材的冷軋（x）中，理想的是以壓下率為70%～99%、更佳為80%～99%、尤佳為90%～96%進行軋製。所述壓下率亦為Cu-Mo複合材（a）的壓下率。藉由如此以高壓下率進行冷軋，可獲得使熱膨脹係數下降的效果，另外，若壓下率過高，則存在導熱係數下降的傾向，因此藉由將壓下率的上限設為99%、較佳為96%，可抑制導熱係數的下降且有效地使熱膨脹係數下降。冷軋（x）於多個路徑中實施。

冷軋（x）可設為單方向軋製，亦可為了縮小於板面內正交的兩方向（X軸方向、Y軸方向）間的熱膨脹係數的差並減小面內各向異性而實施於正交的兩方向進行軋製的交叉軋製。此處，正交的兩方向的軋製可以不同的壓下率進行，但於欲獲得在X軸方向與Y軸方向具有無熱膨脹係數差的均勻的熱特性的軋製板的情況下，較佳為以相同的壓下率進行軋製。

另外，作為Cu-Mo複合材（a），亦可使用利用下述（iv）或（v）的方法所獲得者。（iv）經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、對所述燒結體進行緻密化處理的步驟、以及對所述進行了緻密化處理的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得的Cu-Mo複合材（a）（v）經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟、以及對使所述Cu含浸的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得的Cu-Mo複合材（a）

軋製（y）可利用冷軋進行。於Cu-Mo複合材（a）的Cu含量未滿40質量%（尤其是30質量%以下）的情況下，亦可利用冷軋進行軋製（y），但亦可根據情況進行溫軋。另外，軋製（y）可設為單方向軋製，但亦可為了縮小於板面內正交的兩方向（X軸方向、Y軸方向）間的熱膨脹係數的差並減小面內各向異性而實施於正交的兩方向進行軋製的交叉軋製。此處，正交的兩方向的軋製可以不同的壓下率進行，但於欲獲得在X軸方向與Y軸方向具有無熱膨脹係數差的均勻的熱特性的Cu-Mo複合材（a）的情況下，較佳為以相同的壓下率進行軋製。

利用以上的（iv）或（v）的方法所獲得的Cu-Mo複合材（a）由於實施了軋製（y），因此於包層材的冷軋（x）中，理想的是以將冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為70%～99%、更佳為80%～99%、尤佳為90%～96%的壓下率進行軋製。其原因與所述相同。另外，就與所述交叉軋製相同的原因而言，於利用軋製（y）對Cu-Mo複合材（a）進行單方向軋製的情況下，亦可利用冷軋（x）沿與軋製（y）的軋製方向正交的方向對Cu-Mo複合材進行軋製。

圖7及圖8為針對後述實施例的放熱板、且製造時的冷軋的壓下率不同的放熱板而整理表示它們的熱特性的圖，圖7表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數，圖8表示板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）以及自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數。此處，冷軋的壓下率（70%～98%）是將Cu-Mo複合體單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率。

另外，於本發明的放熱板的製造中，於Cu-Mo複合材（a）的Cu含量比較低的情況下，亦因材料的總壓下率而異，但為了防止冷軋所引起的裂邊等，較佳為設為引入了溫軋的製造方法（其中，包括不進行Cu-Mo複合材（a）的軋製（y）的製造方法），於所述製造方法中，例如較佳為於如下般的條件下進行溫軋。即，於材料的總壓下率（將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率）為70%以上且Cu-Mo複合材（a）的Cu含量未滿20質量%的情況下，較佳為進行下述（1）或/及（2）的溫軋，尤其於Cu含量為15質量%以下的情況下，較佳為進行下述（1）及（2）的溫軋。另外，於Cu-Mo複合材（a）的Cu含量為20質量%～30質量%且材料的總壓下率特別高的情況（例如總壓下率為96%以上）下，亦較佳為進行下述（1）或/及（2）的溫軋。（1）進行溫軋來代替所述冷軋（x）。（2）利用溫軋進行所述軋製（y）。

如之前所述般，利用溫軋而Mo粒子於Cu矩陣內的相對位置變化變得更容易，亦難以產生Cu的加工硬化，因此與冷軋相比無法充分獲得利用Cu相來使Mo粒子發生變形的作用，存在軋製所引起的熱膨脹係數的下降的比例比冷軋低的傾向，但於Cu含量低的Cu-Mo複合材的情況下，由於Mo粒子間距離變短，故難以產生Cu相與Mo粒子的相對位置變化，因此Mo粒子容易發生變形，因此即便於如所述般的條件下進行溫軋，亦可獲得具有與進行冷軋時無大差別的熱特性的放熱板。溫軋較佳為於200℃～300℃左右的溫度下進行。若溫軋的溫度超過300℃，則Mo氧化而容易生成表面氧化物，其在軋製過程中剝離而容易產生對製品的品質帶來不良影響等問題。再者，於進行所述（1）、（2）中的任一者的溫軋的情況下，根據Cu-Mo複合材（a）的Cu含量或厚度等考慮軋製性而選擇任一者。

其次，對用以獲得Cu-Mo複合材（a）的所述（i）～（v）的方法的步驟進行說明。於以下的說明中，將對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟稱為步驟（A）、將於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟稱為步驟（B）、將使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟稱為步驟（C1）、將對所述燒結體進行緻密化處理的步驟稱為步驟（C2）、將對進行了Cu含浸或緻密化處理的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟稱為步驟（D）。

於步驟（A）中，根據常法對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體。於所述Cu-Mo複合材（a）的製造方法中，存在有於圧粉體的燒結後進行Cu的溶浸的情況（步驟（C1））、以及於圧粉體的燒結後不進行Cu的溶浸而進行緻密化處理的情況（步驟（C1）），於後者的情況下，調配與Cu-Mo複合材（a）的Cu含量相應量的Cu粉末。 Mo粉末或Cu粉末的純度或粒徑並無特別限定，但通常使用純度為99.95質量%以上、FSSS平均粒徑為1 μm～8 μm左右者作為Mo粉末。另外，通常使用電解銅粉或霧化銅粉末等純Cu且平均粒徑D50為5 μm～50 μm左右者作為Cu粉末。

於步驟（A）中，將Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末填充於模具中，一面根據所使用的混合粉末的填充性或圧粉體的成形密度的目標值調整壓力，一面進行加壓成形而獲得圧粉體。於步驟（B）中，於還原性環境（氫氣環境等）中或真空中對步驟（A）中所得的圧粉體進行燒結而製成燒結體。所述燒結亦只要於通常的條件下進行即可，於Mo粉末與Cu粉末的混合粉末的圧粉體的情況下，較佳為於在900℃～1050℃（較佳為950℃～1000℃）左右的溫度下保持30分鐘～1000分鐘左右的條件下進行。另外，於Mo粉末的圧粉體的情況下，較佳為於在1100℃～1400℃（較佳為1200℃～1300℃）左右的溫度下保持30分鐘～1000分鐘左右的條件下進行。

於步驟（C1）中，使在非氧化性環境中或真空中熔融的Cu含浸（Cu的含浸）於步驟（B）中所得的燒結體（多孔質體）中而獲得Cu-Mo複合材（a）。於進行所述步驟（C1）的情況下，藉由Cu溶浸而成為所需的Cu含量。 Cu的溶浸亦只要於通常的條件下進行即可。例如，於燒結體的上表面及/或下表面配置Cu板或Cu粉末，且於1083℃～1300℃（較佳為1150℃～1250℃）左右的溫度下保持20分鐘～600分鐘。非氧化性環境並無特別限定，但較佳為氫氣環境。另外，就進行溶浸後的加工性提高的觀點而言，較佳為於真空中進行溶浸。

此處，於依次進行步驟（B）與步驟（C1）的情況下，亦可於在步驟（A）中所得的圧粉體中配置Cu浸漬用Cu板或Cu粉末的狀態下，首先加熱為燒結溫度而實施步驟（B），其後使溫度上升至Cu溶浸溫度為止而實施步驟（C1）。再者，關於所述步驟（C1）中所得的Cu-Mo複合材（溶浸體），於接下來的步驟的冷軋之前，為了去除表面殘留的剩餘的純Cu，較佳為實施表面研削（例如，利用銑床或磨刀石等進行的表面研削加工）。

另外，於代替步驟（C1）而進行的步驟（C2）中，對步驟（B）中所得的燒結體進行緻密化處理而獲得Cu-Mo複合材（a）。該情況下，亦可於步驟（B）的燒結後，進而提高溫度而進行溶解Cu的處理（於1200℃～1300℃左右下保持20分鐘～120分鐘左右的處理），然後進行步驟（C2）的緻密化處理。所述緻密化處理需要高溫度與壓力，可利用熱壓、放電電漿燒結（SPS）、加熱軋製等方法進行。藉由所述緻密化處理而減少燒結體中的空隙而緻密化，且提高相對密度。於步驟（D）中，為了使Cu-Mo複合材（a）的熱膨脹係數下降，而以規定的壓下率對步驟（C1）或（C2）中所得的Cu-Mo複合材實施軋製（y）。再者，於對步驟（C1）或（C2）中所得的Cu-Mo複合材進行軋製前，亦可視需要於800℃～1000℃左右的溫度下實施均質化時效熱處理。

本發明的放熱板可於冷軋或溫軋的狀態下、或者進而藉由實施軟質化時效熱處理而製成製品。另外，亦可根據需要，為了提高設想作為半導體底座的用途的耐腐蝕性及對於電腐蝕的性能而於表面進而實施鍍Ni等鍍敷。該情況下，鍍敷皮膜以不會明顯影響放熱板的熱特性的程度的膜厚形成。鍍敷的種類並無特別限制，例如可應用鍍Ni、鍍Cu、鍍Au、鍍Ag等，可將選自該些中的鍍敷單獨實施或者組合兩層以上實施。鍍敷可僅於放熱板的單面（作為最外層的兩Cu-Mo複合體層中的其中一個表面）實施，亦可於放熱板的兩面實施。另外，為了改善對放熱板表面實施鍍Ni等鍍敷時的鍍敷性，亦可於放熱板表面（作為最外層的Cu-Mo複合體層的表面）實施作為基底的鍍Cu。藉由如上所述般的鍍敷而形成的鍍敷皮膜的較佳的膜厚如之前所述般。

本發明的放熱板可較佳地用於各種半導體模組所具備的陶瓷封裝或金屬封裝等半導體封裝，可獲得高放熱性與耐用性。尤其雖為高導熱係數，但於暴露在超過800℃的高溫下後低熱膨脹係數亦得以保持，因此關於進行接合溫度高達750℃以上的硬焊接合的用途等，亦可無問題地應用。 [實施例]

[實施例1] （1）Cu-Mo複合材的製造條件將以規定比例混合Mo粉末（FSSS平均粒徑：6 μm）與純Cu粉末（平均粒徑D50：5 μm）的混合粉末放入至模具（50 mm×50 mm）中進行加壓成形，製成對應於後述步驟的冷軋的壓下率的厚度的圧粉體。將所述圧粉體於氫氣環境中燒結（1000℃、600分鐘）而獲得燒結體。繼而，將純Cu板放置於所述燒結體的上表面，於氫氣環境中加熱為1200℃（保持時間為180分鐘）並使純Cu板溶解，使所述溶解的Cu含浸於燒結體中，藉此獲得規定的Cu含量的Cu-Mo複合材。使用銑床去除表面殘留的Cu後，以規定的壓下率對所述Cu-Mo複合材實施單方向的軋製（y）（冷軋），而製作Cu-Mo複合材。

（2）各試樣的製造條件（2.1）本發明例使以所述方式獲得的規定的板厚的Cu-Mo複合材與純Cu板積層為（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的三層結構或（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的五層結構，使用放電電漿燒結（SPS）裝置（住友石炭礦業（股）公司製造的「DR.辛特（DR.SINTER）SPS-1050」），於950℃、保持18分鐘、加壓力20 MPa的條件下使所述積層體擴散接合。繼而，以與所述Cu-Mo複合材的軋製（y）（冷軋）相同的壓下率沿與軋製（y）的軋製方向正交的方向進行軋製（冷軋），而製造本發明例的放熱板（板厚為1 mm）。（2.2）比較例將Cu-Mo複合材與純Cu板設為Cu/（Cu-Mo）/Cu層三層結構，除此以外於與本發明例相同的條件下製造比較例的放熱板（板厚為1 mm）（比較例3、比較例5、比較例7、比較例9、比較例11）。另外，亦將所述Cu-Mo複合材單體設為比較例的放熱板（板厚為1 mm）（比較例1、比較例2、比較例4、比較例6、比較例8、比較例10）。

（3）熱特性的測定關於各試樣，藉由推杆式位移檢測法測定板面內平均熱膨脹係數，將50℃-400℃與50℃-800℃的各伸長量的差除以溫度差，而求出自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數與自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數。另外，板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）是利用法拉西法進行測定。（4）熱特性的評價將各試樣的熱特性與製造條件一起示於表1及表2中。據此可知：與比較例相比，本發明例的板厚方向的導熱係數大幅增加。

[表1] 表1 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

[表2] 表2 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

[實施例2] （1）Cu-Mo複合材的製造條件關於Cu含量為30質量%以上的Cu-Mo複合材，利用與實施例1相同的方法及條件而製作。另一方面，關於Cu含量未滿30質量%的Cu-Mo複合材，以如下方式製作。將Mo粉末（FSSS平均粒徑：6 μm）放入至模具（50 mm×50 mm）中進行加壓成形，製成對應於後述步驟的冷軋的壓下率的厚度的圧粉體。將所述圧粉體於氫氣環境中燒結（1300℃、600分鐘）而獲得燒結體。繼而，將純Cu板放置於所述燒結體的上表面，於氫氣環境中加熱為1200℃（保持時間為180分鐘）並使純Cu板溶解，使所述溶解的Cu含浸於燒結體中，藉此獲得規定的Cu含量的Cu-Mo複合材。使用銑床去除表面殘留的Cu後，以規定的壓下率對所述Cu-Mo複合材實施單方向的軋製（y）（冷軋），而製作Cu-Mo複合材。

（2）各試樣的製造條件（2.1）本發明例使以所述方式獲得的規定的板厚的Cu-Mo複合材與純Cu板積層為（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的三層結構、（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的五層結構或者（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的七層結構，利用與實施例1相同的方法及條件進行拡散接合與軋製（冷軋），而製造本發明例的放熱板（板厚為1 mm）。（2.2）比較例將Cu-Mo複合材與純Cu板設為Cu/（Cu-Mo）/Cu的三層結構，除此以外於與本發明例相同的條件下製造比較例的放熱板（板厚為1 mm）（比較例12、比較例13）。另外，亦將所述Cu-Mo複合材單體設為比較例的放熱板（板厚為1 mm）（比較例14～比較例30）。

（3）熱特性的測定關於各試樣，利用與實施例1相同的方法測定·算出板面內平均熱膨脹係數與板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）。（4）熱特性的評價將各試樣的熱特性與製造條件一起示於表3及表4中。據此，本發明例與比較例相比導熱係數大幅提高，尤其是Cu-Mo複合體層的Cu含量為20質量%～30質量%，因此可獲得高度滿足高導熱係數與低熱膨脹係數的優異的熱特性。

[表3] 表3 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

[表4] 表4 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

[實施例3] （1）Cu-Mo複合材的製造條件除了於250℃的溫度下進行軋製以外，利用與實施例2（於Cu含量未滿30質量%的Cu-Mo複合材的情況下）相同的方法及條件製作Cu-Mo複合材。（2）本發明例的各試樣的製造條件使以所述方式獲得的規定的板厚的Cu-Mo複合材與純Cu板積層為（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的三層結構，於250℃的溫度下進行軋製，除此以外利用與實施例1相同的方法及條件進行拡散接合與軋製，而製造本發明例的放熱板（板厚為1 mm）。

（3）熱特性的測定關於各試樣，利用與實施例1相同的方法測定·算出板面內平均熱膨脹係數與板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）。（4）熱特性的評價將各試樣的熱特性與製造條件一起示於表5中。據此，藉由進行溫軋，於Cu-Mo複合材的Cu含量為25質量%的情況下可進行總壓下率為98%的軋製，於Cu-Mo複合材的Cu含量為15質量%的情況下可進行總壓下率為96%的軋製，任一本發明例均可獲得高度滿足高導熱係數與低熱膨脹係數的優異的熱特性。

[表5] 表5 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

[實施例4] （1）Cu-Mo複合材的製造條件利用與實施例2（於Cu含量未滿30質量%的Cu-Mo複合材的情況下）相同的方法及條件製作Cu-Mo複合材。（2）本發明例的各試樣的製造條件使以所述方式獲得的規定的板厚的Cu-Mo複合材與純Cu板積層為（Cu-Mo）/Cu/（Cu-Mo）的三層結構，利用與實施例1相同的方法及條件進行拡散接合與軋製（冷軋），而製作放熱板主體（板厚為1 mm）。藉由電鍍而於所述放熱板主體的兩面形成膜厚為10 μm或20 μm的鍍Cu皮膜，而製造本發明例的放熱板。

（3）熱特性的測定關於各試樣，利用與實施例1相同的方法測定·算出板面內平均熱膨脹係數與板厚方向的導熱係數（室溫下的導熱係數）。（4）熱特性的評價將各試樣的熱特性與製造條件一起示於表6中。該些的試樣中，本發明例19與本發明例21的放熱板主體的構成與本發明例7的放熱板大致相等，本發明例20與本發明例22的放熱板主體的構成與本發明例8的放熱板大致相等，因此可對比該些的熱特性。形成了膜厚為10 μm的鍍Cu皮膜的本發明例19、本發明例20的放熱板的熱特性分別與本發明例7、本發明例8的放熱板的熱特性大致相等。另一方面，形成了膜厚為20 μm的鍍Cu皮膜的本發明例21、本發明例22的放熱板的熱特性與本發明例7、本發明例8的放熱板相比板厚方向的導熱係數下降若干程度，但其下降量未滿10 W/m·K。

[表6] 表6 *1 Cu：Cu材，Cu-Mo：Cu-Mo複合材 *2 括號內的數字為包層前的各材料的厚度（mm） *3 將Cu-Mo複合材單體的壓下率與包層材軋製時的Cu-Mo複合材的壓下率合計而得的總壓下率 *4 自50℃至400℃為止的平均熱膨脹係數 *5 自50℃至800℃為止的平均熱膨脹係數

無

圖1為示意性地表示具有三層包層結構的本發明的放熱板的板厚剖面的說明圖。圖2為示意性地表示具有五層包層結構的本發明的放熱板的板厚剖面的說明圖。圖3為表示實施例的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。圖4為表示實施例的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。圖5為表示實施例的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。圖6為表示實施例的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。圖7為表示實施例的放熱板、且製造時的冷軋的壓下率不同的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。圖8為表示實施例的放熱板、且製造時的冷軋的壓下率不同的放熱板的熱特性（板厚方向的導熱係數、自50℃至400℃為止的板面內平均熱膨脹係數）的圖表。

Claims

一種放熱板，其於板厚方向依次積層有Cu-Mo複合體層、Cu層、Cu-Mo複合體層，且所述放熱板的特徵在於：所述Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。
一種放熱板，其於板厚方向交替積層有Cu-Mo複合體層與Cu層，藉此包含三層以上的Cu-Mo複合體層與兩層以上的Cu層，且兩面的最外層包含Cu-Mo複合體層，且所述放熱板的特徵在於：所述Cu-Mo複合體層具有於Cu矩陣中分散有扁平的Mo相的板厚剖面組織。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的放熱板，其中所述Cu-Mo複合體層中Cu含量為10質量%～50質量%。
如申請專利範圍第1項或第2項所述的放熱板，其中所述Cu-Mo複合體層中Cu含量為20質量%～30質量%。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的放熱板，其中板厚方向的導熱係數為200 W/m·K以上，自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為10.0 ppm/K以下。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的放熱板，其中板厚方向的導熱係數為250 W/m·K以上，自50℃至800℃為止的板面內平均熱膨脹係數為8.0 ppm/K以下。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的放熱板，其中於包含所積層的所述Cu-Mo複合體層與Cu層的放熱板主體的單面或兩面，形成有板厚方向的導熱係數不會比放熱板主體低10 W/m·K以上的膜厚的鍍敷皮膜。
一種放熱板的製造方法，其為製造如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的放熱板的方法，且所述放熱板的製造方法的特徵在於：使具有於Cu矩陣中分散有Mo相的板厚剖面組織的Cu-Mo複合材（a）與Cu材（b）積層，於將所述積層體擴散接合後，實施冷軋（x），藉此獲得積層有利用Cu-Mo複合材（a）而形成的Cu-Mo複合體層與利用Cu材（b）而形成的Cu層的放熱板。
如申請專利範圍第8項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、以及於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟所獲得者。
如申請專利範圍第8項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及對所述燒結體進行緻密化處理的步驟所獲得者。
如申請專利範圍第8項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、以及使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟所獲得者。
如申請專利範圍第8項至第11項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中所述冷軋（x）的壓下率為70%～99%。
如申請專利範圍第12項所述的放熱板的製造方法，其中所述冷軋（x）的壓下率為90%～96%。
如申請專利範圍第8項至第13項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中所述冷軋（x）是利用交叉軋製進行。
如申請專利範圍第8項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、對所述燒結體進行緻密化處理的步驟、以及對所述進行了緻密化處理的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得者。
如申請專利範圍第8項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）是經過對Mo粉末或者Mo粉末與Cu粉末的混合粉末進行加壓成形而製成圧粉體的步驟、於還原性環境中或真空中對所述圧粉體進行燒結而製成燒結體的步驟、使在非氧化性環境中或真空中進行了熔融的Cu含浸於所述燒結體中的步驟、以及對使所述Cu含浸的Cu-Mo複合材實施軋製（y）的步驟所獲得者。
如申請專利範圍第15項或第16項所述的放熱板的製造方法，其中將所述冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為70%～99%。
如申請專利範圍第17項所述的放熱板的製造方法，其中將所述冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為90%～96%。
如申請專利範圍第15項至第18項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中所述軋製（y）是利用交叉軋製進行。
如申請專利範圍第15項至第19項中任一項所述的放熱板的製造方法，於利用所述軋製（y）對Cu-Mo複合材（a）進行單方向軋製的情況下，利用所述冷軋（x）沿與軋製（y）的軋製方向正交的方向對Cu-Mo複合材進行軋製。
如申請專利範圍第8項至第20項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）中Cu含量為10質量%～50質量%。
如申請專利範圍第8項至第20項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中所述Cu-Mo複合材（a）中Cu含量為20質量%～30質量%。
如申請專利範圍第21項所述的放熱板的製造方法，其是所述Cu-Mo複合材（a）的Cu含量未滿20質量%，且將所述冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為70%以上的製造方法，其中，所述製造方法包括不進行Cu-Mo複合材（a）的軋製（y），並且進行下述（1）或/及（2）的溫軋；（1）進行溫軋來代替冷軋（x），（2）利用溫軋進行軋製（y）。
如申請專利範圍第22項所述的放熱板的製造方法，其是將所述冷軋（x）與軋製（y）合計而得的Cu-Mo複合材（a）的總壓下率為96%以上的製造方法，其中，所述製造方法包括不進行Cu-Mo複合材（a）的軋製（y），並且進行下述（1）或/及（2）的溫軋；（1）進行溫軋來代替冷軋（x），（2）利用溫軋進行軋製（y）。
如申請專利範圍第8項至第24項中任一項所述的放熱板的製造方法，其中於包含所積層的所述Cu-Mo複合體層與Cu層的放熱板主體的單面或兩面形成有板厚方向的導熱係數不會比放熱板主體低10 W/m·K以上般的膜厚的鍍敷皮膜。
一種半導體封裝，其特徵在於具備如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的放熱板。
一種半導體模組，其特徵在於具備如申請專利範圍第26項所述的半導體封裝。