(57)【要約】      （修正有）【課題】積層構造を構成する各層間に優れた結合力を示す放熱板材を提供する。【解決手段】放熱板材１は、銅または銅合金からなる第１層１０と、第１層上に形成され、モリブデン、またはモリブデン、タングステン、カーボン、クロム、チタンおよびベリリウムの中から選択された１種以上の成分と銅を含む合金からなる第２層２０と、第２層上に形成され、銅または銅合金からなる第３層３０と、第３層上に形成され、モリブデン、またはモリブデン、タングステン、カーボン、クロム、チタンおよびベリリウムの中から選択された１種以上の成分と銅を含む合金からなる第４層４０と、第４層上に形成され、銅または銅合金からなる第５層５０とを含む。第１層、第３層および第５層とこれらの間に配置される第２層および第４層との間の界面には、所定の厚さを有するコバルト拡散層６０、７０が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第１層と、
前記第１層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第２層と、
前記第２層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第３層と、
前記第３層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第４層と、
前記第４層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第５層と、を含み、
前記第１層、第３層および第５層とこれらの間に配置される第２層および第４層との間の界面には、所定の厚さを有するコバルト（Ｃｏ）拡散層が形成されている、放熱板材。
【請求項２】
前記第１層、第３層および第５層の銅（Ｃｕ）含量は、９９重量％以上である、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項３】
前記合金は、銅（Ｃｕ）５〜４０重量％と、残部としてモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種と、不可避な不純物を含む、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項４】
前記放熱板材全体に含まれるコバルト（Ｃｏ）の含量は、０．００３〜５重量％である、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項５】
前記第２層と第４層は、銅（Ｃｕ）５〜４０重量％と、残部としてモリブデン（Ｍｏ）と、不可避な不純物を含む合金からなる、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項６】
前記放熱板材全体において、モリブデン（Ｍｏ）の含量は、３〜１５重量％である、請求項５に記載の放熱板材。
【請求項７】
前記コバルト（Ｃｏ）拡散層の厚さは、５０ｎｍ〜１００μｍである、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項８】
前記コバルト（Ｃｏ）拡散層は、前記界面の両側に全部形成される、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項９】
前記第２層および第４層の厚さは、１０〜１１０μｍである、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項１０】
前記放熱板材の全体厚さは、０．５〜５ｍｍである、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項１１】
前記第２層および第４層の厚さの合計は、全体放熱板材の厚さの５〜３５％を占める、請求項１０に記載の放熱板材。
【請求項１２】
前記放熱板材の面方向の熱膨張係数が６〜１２×１０−６／Ｋである、請求項１に記載の放熱板材。
【請求項１３】
前記放熱板材の厚さ方向の熱伝導度は、２００Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１２に記載の放熱板材。
【請求項１４】
前記放熱板材の厚さ方向の熱伝導度は、３００Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１２に記載の放熱板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱板材に関し、より詳細には、高出力素子のパッケージング用に適切に使用することができる放熱板材であって、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のようなセラミック素材を含む素子と接合させても、良好な接合が可能となるように、セラミック素材と類似したレベルの熱膨張係数を有し、同時に高出力素子で発生する多量の熱を迅速に外部に排出できる高い熱伝導度を示し、積層構造を形成する各層間の結合力に非常に優れた放熱板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報通信および国防分野の核心技術としてＧａＮ系化合物半導体を利用した高出力増幅素子が注目を集めている。
【０００３】
このような高出力電子素子や光素子では、一般素子に比べて多くの熱が発生し、このように発生した多量の熱を効率的に排出できるパッケージング技術が必要である。
【０００４】
現在、ＧａＮ系化合物半導体を活用した高出力半導体素子には、タングステン（Ｗ）／銅（Ｃｕ）の２層複合素材、銅（Ｃｕ）とモリブデン（Ｍｏ）の２相（ｐｈａｓｅ）複合素材、銅（Ｃｕ）／銅−モリブデン（Ｃｕ−Ｍｏ）合金／銅（Ｃｕ）の３層複合素材、銅（Ｃｕ）／モリブデン（Ｍｏ）／銅（Ｃｕ）／モリブデン（Ｍｏ）／銅（Ｃｕ）の多層複合素材のように比較的良好な熱伝導度と低い熱膨張係数を有する金属基複合板材が使用されている。
【０００５】
ところが、これらの複合板材の厚さ方向の熱伝導度は、最大２００〜３００Ｗ／ｍＫ程度であり、実際にそれ以上の高い熱伝導度を具現しないので、数百ワット級のパワートランジスターのような素子に適用するための新しい放熱素材あるいは放熱基板が市場で至急に要求されている。また、銅（Ｃｕ）／モリブデン（Ｍｏ）／銅（Ｃｕ）／モリブデン（Ｍｏ）／銅（Ｃｕ）の多層複合素材の場合、各層間の結合力が低いという問題点もある。
【０００６】
一方、半導体素子を製造する工程には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のようなセラミック素材とのブレージング接合工程が必須である。
【０００７】
このようなブレージング接合工程は、約８００℃以上の高温で行われるので、金属複合材基板とセラミック素材間の熱膨張係数の差異によって、ブレージング接合過程で反りや破損が発生し、このような反りや破損は、素子の信頼性に致命的な影響を与えるようになる。
【０００８】
このような要求に対応するために、本発明者らは、下記特許文献２に開示されたように、銅（Ｃｕ）からなるカバー層（第１層、第５層）と、銅（Ｃｕ）とモリブデン（Ｍｏ）の合金からなる中間層（第２層、第４層）と、放熱板材の上下面に平行な方向に沿って銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）層が交互に繰り返される構造を有するコア層からなる放熱板材を提示したが、この構造の放熱板材は、セラミック素材の熱膨張係数と同一または類似しながらも、４００Ｗ／ｍＫ以上の優れた熱伝導度を示すが、複雑な構造によって製造工程数と工程費用が増加する問題点がある。
【０００９】
これに伴い、より簡単な工程で製造できる構造を有し、かつ、層間結合力に優れ、厚さ方向に優れた熱伝導性を示し、同時に前記厚さ方向に垂直な面方向にセラミック素材と類似したレベルの熱膨張係数を具現することができる放熱板材の開発が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特許公開第２０１６−１２７１９７号公報
【特許文献２】韓国特許公開第２０１８−００９７０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、積層構造を有する放熱板材であって、厚さ方向に３００Ｗ／ｍＫ以上の優れた熱伝導性と共に、厚さ方向に垂直な面方向に６×１０−６／Ｋ〜１２×１０−６／Ｋのレベルの熱膨張係数を具現することができ、積層構造を構成する各層間に優れた結合力を示す放熱板材を提供することにある。
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第１層と、前記第１層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第２層と、前記第２層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第３層と、前記第３層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第４層と、前記第４層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第５層とを含み、前記第１層、第３層および第５層とこれらの間に配置される第２層および第４層との間の界面には、コバルト（Ｃｏ）拡散層が形成されている、放熱板材を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一実施形態による放熱板材は、銅（Ｃｕ）層と、モリブデン（Ｍｏ）層またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）の合金層からなる積層構造において、各層の界面に形成されたコバルト（Ｃｏ）拡散層により、積層構造を成す各層間の結合力が顕著に向上し、結合力の不足による層間剥離を防止することができる。
【００１４】
また、本発明の一実施形態による放熱板材は、従来の５層積層構造で具現しにくい厚さ方向に３００Ｗ／ｍＫ以上（より好ましくは３５０Ｗ／ｍＫ以上）の優れた熱伝導度とともに、６〜１２×１０−６／Ｋの範囲の面方向の熱膨張係数を具現することができるので、一般素子に比べて多くの熱が発生する高出力電子素子や光素子のパッケージングに適切に使用することができる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態による放熱板材は、垂直に立設される格子構造のような複雑な構造を有することなく、単純な積層構造を有するので、工程が単純であり、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、放熱板材の厚さ方向と面方向を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による放熱板材の積層構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１によって製造した放熱板材の界面に対するＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析結果を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２によって製造した 放熱板材の界面に対するＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。しかしながら、次に例示する本発明の実施例は、様々な他の形態に変形され得、本発明の範囲が次に詳述する実施例に限定されるものではない。本発明の実施例は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００１８】
本発明による放熱板材は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第１層と、前記第１層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第２層と、前記第２層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第３層と、前記第３層上に形成され、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第４層と、前記第４層上に形成され、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第５層とを含み、前記第１層、第３層および第５層とこれらの間に配置される第２層および第４層との間の界面には、コバルト（Ｃｏ）拡散層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、「厚さ方向」とは、図１に示されたように、放熱板材の面に垂直な方向を意味し、「面方向」とは、板材の面と平行な方向を意味する。
【００２０】
また、「コバルト（Ｃｏ）拡散層」とは、界面からコバルト（Ｃｏ）元素の拡散によって、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる第１層、第３層および第５層と、モリブデン（Ｍｏ）、またはモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上の成分と銅（Ｃｕ）を含む合金からなる第２層および第４層の基地に固溶されるか、基地を構成する物質との化合物の形態で存在して、前記各層を構成する物質に含まれたコバルト（Ｃｏ）含量に比べて分析可能なレベルで実質的にさらに高いコバルト（Ｃｏ）濃度を示す領域を意味する。
【００２１】
本発明による放熱板材は、銅（Ｃｕ）層／モリブデン（Ｍｏ）層または合金層／銅（Ｃｕ）層／モリブデン（Ｍｏ）層または合金層／銅（Ｃｕ）層の５層構造を含んでなるが、このように少なくとも５層構造を形成することによって、熱膨張係数が小さいモリブデン（Ｍｏ）層または合金層を用いて放熱板材の面方向の熱膨張係数を６〜１２×１０−６／Ｋのレベルに維持することができる。また、第１層、第３層および第５層とこれらの間に配置される第２層および第４層との間の界面には、所定の厚さを有するコバルト（Ｃｏ）拡散層が形成されているので、各層間の接合力を顕著に向上させることができる。
【００２２】
一方、本発明では、５層積層構造について説明しているが、５層構造に加えて、他の層を積層したものを含むものと解すべきである。
【００２３】
前記第１層、第３層および第５層は、銅（Ｃｕ）９９重量％以上の銅（Ｃｕ）はもちろん、多様な合金元素を含む銅（Ｃｕ）合金からなり得、銅（Ｃｕ）合金の場合、放熱特性を考慮するとき、銅（Ｃｕ）を８０重量％以上、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上含むことができる。
【００２４】
前記第２層と第４層は、銅（Ｃｕ）５〜４０重量％と、残部としてモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、カーボン（Ｃ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）の中から選択された１種以上と、不可避な不純物を含む合金からなることができる。ここで、不可避な不純物とは、合金の製造過程で意図せずに含まれた不純物を意味する。このように、銅（Ｃｕ）を含む合金を使用する場合、銅（Ｃｕ）層との接合力を向上させて、低い熱膨張係数を得ることができると共に、厚さ方向の熱伝導度を向上させることができるのでより好ましい。
【００２５】
特に、前記第２層と第４層がモリブデン（Ｍｏ）６０〜９５重量％、銅（Ｃｕ）５〜４０重量％を含むモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金からなる場合、コバルト（Ｃｏ）がモリブデン（Ｍｏ）および銅（Ｃｕ）との固溶度がかなりあるので、コバルト（Ｃｏ）拡散層を形成するのに有利であるため、層間結合力を高めるのにより好ましい。銅（Ｃｕ）含量が５重量％未満なら、厚さ方向の熱伝導度が減少し得、４０重量％超過なら、面方向の熱膨張係数を低く維持しにくいこともあるので、前記範囲に維持することが好ましい。
【００２６】
前記放熱板材全体に含まれるコバルト（Ｃｏ）の含量は、０．００３重量％未満の場合、拡散層が十分に形成されないため、結合力を十分に向上させにくく、コバルト（Ｃｏ）の含量が５重量％を超過する場合、放熱板材の熱膨張係数や熱伝導度を所望のレベルに調整しにくいので、０．００３〜５重量％の範囲を維持することが好ましい。
【００２７】
前記コバルト（Ｃｏ）拡散層の厚さは、一定以上の結合力向上効果を得るためには、０．０５μｍ以上でなければならないことであり、１００μｍを超過するように形成するためには、多量のコバルト（Ｃｏ）または工程時間が必要であるのに対し、追加的な接合力向上効果は大きくないので、１００μｍ以下が好ましい。より好ましいコバルト（Ｃｏ）拡散層の厚さは、０．１〜１０μｍである。
【００２８】
前記コバルト（Ｃｏ）拡散層の内部には、コバルト（Ｃｏ）が単相で存在するコバルト（Ｃｏ）層が存在し得るが、コバルト（Ｃｏ）単相は、製造過程でコバルト（Ｃｏ）成分が完全に拡散されない状態で残存する層である。
【００２９】
前記コバルト（Ｃｏ）拡散層は、界面の両側に全部形成されることが、結合力の向上に好ましい。
【００３０】
前記第１層、第３層および第５層の厚さは、１０〜１，０００μｍの範囲を維持する場合、放熱板材の面方向の熱膨張係数を６〜１２×１０−６／Ｋの範囲に維持し、厚さ方向の熱伝導度を３００Ｗ／ｍＫ以上に具現することができるので、前記範囲に維持することが好ましい。
【００３１】
放熱板材全体の厚さが１１００μｍの時、 前記第２層と第４層の厚さは、１０μｍ未満の場合、面方向の熱膨張係数を６〜１２×１０−６／Ｋの範囲に維持することが難しく、１１０μｍ超過の場合、厚さ方向の熱伝導度を３００Ｗ／ｍＫ以上に具現しにくいので、１０〜１１０μｍの範囲に維持することが好ましい、放熱板材全体の厚さが違う場合比率に合わせる、つまり全体の厚さが厚くなる場合前記第２層と第４層の厚さも厚く調節、全体の厚さが薄くなる場合前記第２層と第４層の厚さも薄く調節することが好ましい。
【００３２】
前記放熱板材全体において、モリブデン（Ｍｏ）の含量は、３重量％未満の場合、面方向の熱膨張係数を１２×１０−６／Ｋ以下に具現しにくく、モリブデン（Ｍｏ）の含量が１５重量％超過の場合、厚さ方向の熱伝導度を３００Ｗ／ｍＫ以上に具現しにくいので、３〜１５重量％の範囲に維持することが好ましく、５〜１０重量％の範囲に維持することが、面方向の熱膨張係数および熱伝導度の側面からより好ましい。
【００３３】
前記放熱板材において、放熱板材の面方向の熱膨張係数は、６×１０−６／Ｋ〜１２×１０−６／Ｋであることが好ましいが、この範囲を外れる場合、セラミック素子との接合または使用時に熱膨張係数の差異による不良が発生しやすいためである。
【００３４】
前記放熱板材において、厚さ方向の熱伝導度は、３００Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは３５０Ｗ／ｍＫ以上であってもよい。
【００３５】
前記放熱板材において、全体厚さが０．５ｍｍ未満であるか、５ｍｍを超過する場合、本発明の構造を有する放熱板材を用いて面方向の熱膨張係数は、６×１０−６／Ｋ〜１２×１０−６／Ｋと厚さ方向の熱伝導度３００Ｗ／ｍＫ以上を具現しにくいので、全体厚さは、前記範囲に維持することが好ましい。
【００３６】
前記放熱板材において、前記第２層および第４層の厚さの合計が全体放熱板材の厚さの５％未満である場合、面方向の熱膨張係数は、６×１０−６／Ｋ〜１２×１０−６／Ｋを具現することが容易でなく、３５％超過の場合、厚さ方向の熱伝導度を具現することが容易でないので、５〜３５％の範囲を維持することが好ましい。
【００３７】
［実施例］
図２は、本発明の一実施形態による放熱板材の積層構造を示す図である。
【００３８】
[実施例１]
図２に示されたように、本発明の実施例による放熱板材１は、銅（Ｃｕ）からなる第１層１０と、前記第１層１０の上面に形成され、モリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金からなる第２層２０と、前記第２層２０の上面に形成され、銅（Ｃｕ）からなる第３層３０と、前記第３層３０の上面に形成され、モリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金からなる第４層４０と、前記第４層４０の上面に形成され、銅（Ｃｕ）からなる第５層５０とを含んでなる。
【００３９】
また、前記第１層１０と第３層３０との間に配置される第２層２０との界面には、第１コバルト拡散層６０（図面に斜線で表示された領域）が形成されており、前記第３層１０と第５層５０との間に配置される第４層４０との界面には、第２コバルト拡散層７０（図面に斜線で表示された領域）がそれぞれ形成されている。
【００４０】
このうち、前記第１層１０と第５層５０は、銅（Ｃｕ）を９９重量％以上含有する銅（Ｃｕ）からなり、その厚さは、それぞれ約２００μｍであり、前記第３層３０は、銅（Ｃｕ）を９９重量％以上含有する銅（Ｃｕ）からなり、その厚さは、約６００μｍであり、前記第２層２０および第４層４０は、それぞれモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金（Ｍｏ：８０重量％、Ｃｕ：２０重量％）からなり、その厚さは、約５０μｍである。前記第１コバルト拡散層６０と第２コバルト拡散層７０の厚さは、約０．５〜５μｍであり、拡散層の厚さは、工程温度、冷却速度のような工程条件によって変わる。
【００４１】
以上のような構造を有する放熱板材１は、次のような工程によって製造した。
【００４２】
まず、厚さ約２００μｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍの銅（Ｃｕ）板材を第１層１０および第５層５０の素材として準備し、厚さ約６００μｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍの銅（Ｃｕ）板材を第３層３０の素材として準備し、厚さ約５０μｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金板材（Ｍｏ：８０重量％、Ｃｕ：２０重量％）を第２層２０および第４層４０の素材として用意した。
【００４３】
次に、前記第１層１０、第３層３０、第５層５０の表面にスパッタリング方法を使用してコバルト（Ｃｏ）層を約５００ｎｍの厚さで蒸着して形成した。
【００４４】
前記コバルト（Ｃｏ）層が形成された部分が前記第２層２０および第４層４０と接するようにして、図２のような構造を有するように積層した後、加圧焼結方式で接合した。この際、焼結温度は、９００℃とし、焼結後には、焼結炉内で冷却させる方式で冷却した。
【００４５】
このように製造された放熱板材の界面状態をＥＤＳを使用して成分マッピッグを行い、その結果は、図３に示された通りである。
【００４６】
図３から確認されるように、銅（Ｃｕ）からなる銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層との間の界面には、加圧焼結前に形成したコバルト（Ｃｏ）層の少なくとも一部が銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層の両方へ、拡散された状態であることが分かる。このように形成されたコバルト（Ｃｏ）拡散層は、銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層間の結合力を向上させることができる。
【００４７】
本発明の実施例によって製造された放熱板材の層間接合力を評価するために、加圧焼結した放熱板材から縦１０ｍｍ、横２０ｍｍの試験片を切り出し、その両面に銀ロウ（ＢＡｇ−８）でボルト（Ｍ１６）の背面を接合し（８００℃の水素雰囲気）、万能材料試験機（ＡＧ−３００ｋＮＸ）を使用して、ボルトの足部の両側をチャッキングして、界面が破断されるまで一定の変形速度（１ｍｍ／ｍｉｎ）でテストした結果、接合強度は、３５２ＭＰａであることがわかった。これにより、本発明の実施例によって製造された放熱板材は、層間結合力に非常に優れていることが確認された。
【００４８】
[実施例２]
蒸着したコバルト（Ｃｏ）層の厚さが約７０ｎｍという点以外は、実施例１と同様の製法で放熱板材を製造した。接合強度は、３４４ＭＰａであった。前記第１コバルト拡散層６０と第２コバルト拡散層７０の厚さは、約１μｍであった。
このように製造された放熱板材の界面状態をEDSで成分のマッピングを行った結果は図４のようだった。 図４に示されたように、実施例２も実施例１と同様に、銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層との界面には、加圧焼結の前に形成したコバルト（Ｃｏ）の少なくとも一部が銅（Cu）層とモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層との両側に拡散されていることが確認された。
【００４９】
[実施例３]
前記第１層１０と第５層５０の厚さが、それぞれ約４００μｍであり、前記第３層３０の厚さが、約２００μｍである点以外は、実施例２と同様の製法で放熱板材を製造した。接合強度は、３２１ＭＰａであった。
【００５０】
[実施例４]
前記第２層２０および第４層４０が、モリブデン（Ｍｏ）を９９重量％以上含有するモリブデン（Ｍｏ）からなり、その厚さが約５０μｍである点以外は、実施例３と同様の製法で放熱板材を製造した。接合強度は、２６７ＭＰａであった。
【００５１】
[比較例１]
コバルト（Ｃｏ）層を蒸着しなかったという点以外は、実施例３と同様の製法で放熱板材を製造した。接合強度は、２９４ＭＰａであった。
【００５２】
[比較例２]
コバルト（Ｃｏ）層を蒸着しなかったという点以外は、実施例４と同様の製法で放熱板材を製造した。接合強度は、１３９ＭＰａであった。
【００５３】
また、本発明の実施例によって製造された放熱板材には、銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）層、または、モリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層間の熱膨張係数の差異によって、銅（Ｃｕ）層に強い引張応力が作用する膨張状態になり、このように引張応力が作用した状態で放熱板材を接合する工程（例えば、ブレージング工程）で放熱板材の温度が上昇すると、応力が解消されることによって、既にある程度膨張した状態の銅（Ｃｕ）が追加に膨張する比率を減らして、全体的に放熱板材の熱膨張係数を低減するようになる。また、本発明によって製造された放熱板材において熱伝導度に不利なモリブデン（Ｍｏ）−銅（Ｃｕ）合金層の厚さは、それぞれ約５０μｍと薄くなっているので、厚さ方向の熱伝導度を高めることができるようになる。
【００５４】
一方、本発明の実施例では、それぞれの板材を準備した後、加圧焼結方式を使用して接合したが、メッキ、蒸着法のような多様な方法で本発明による積層構造を具現することができることはもちろんである。
【００５５】
下記の表１は、本発明の実施例によって製造した放熱板材の面方向の熱膨張係数と、厚さ方向の熱伝導度（放熱板材において任意の１０ヶ所を選定して測定した結果を平均した値）を測定した結果と、純銅板材の熱伝導度と熱膨張係数を測定した結果とを比較したものである。なお、熱伝導度は、ＬＦＡ４６７（ＮＥＴＺＳＣＨ社製）とＤＳＣ２００Ｆ３（ ＮＥＴＺＳＣＨ社製 ）を使用し、測定温度２５℃、窒素雰囲気で実施した。また、熱膨張係数は、ＤＩＬ４０２Ｃ（ＮＥＴＺＳＣＨ社製）を使用し、室温から８００℃の温度範囲で測定した。その際の昇温速度は毎分10℃、アルゴン雰囲気で実施した。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
前記表１から確認されるように、本発明の実施例による放熱板材の熱膨張係数は、面方向において、６．４〜１０．９×１０−６／Ｋの熱膨張係数を示すが、このような値は、半導体素子や光素子のような電子素子を構成するセラミック物質の熱膨張係数と類似しているので、これら素子の実装時に発生する反りや剥離の問題を減らすことができる。
【００５８】
また、本発明の実施例による放熱板材の厚さ方向の熱伝導度は、銅だけからなる板材（比較例）に近接するほど優れていて、発熱量が多い高出力素子の放熱板材用にも適用され得るレベルである。
【符号の説明】
【００５９】
１  放熱板材
１０  第１層（Ｃｕ層）
２０  第２層（Ｍｏ−Ｃｕ層）もしくは（Ｍｏ層）
３０  第３層（Ｃｕ層）
４０  第４層（Ｍｏ−Ｃｕ層）もしくは（Ｍｏ層）
５０  第５層（Ｃｕ層）
６０  第１コバルト拡散層
７０  第２コバルト拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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