(57)【要約】【課題】より簡便かつ低コストな方法で低熱膨張性を維持しつつ、板面に垂直な方向への高熱伝導性を両立させた、バッファー用複合材を提供する。【解決手段】半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在し、半導体を前記ベース板上に接合するためのバッファー用複合材６において、熱膨張率の低い低熱膨張金属層１の両面に熱伝導率の高い高熱伝導金属層２が配置されたクラッド材３と、高熱伝導率の金属で枠状に形成されると共に、前記クラッド材３を囲って一体に接合される高熱伝導金属枠体４とからなるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在し、半導体を前記ベース板上に接合するためのバッファー用複合材において、熱膨張率の低い低熱膨張金属層の両面に、該低熱膨張金属よりも熱膨張率は高く、かつ、熱伝導率は高い高熱伝導金属層が配置されたクラッド材と、高熱伝導率の金属で枠状に形成されると共に、前記クラッド材を囲って一体に接合される高熱伝導金属枠体とからなることを特徴とするバッファー用複合材。
【請求項２】
半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在し、半導体を前記ベース板上に接合するためのバッファー用複合材において、高熱伝導率の金属からなる高熱伝導金属体と、熱膨張率の低い低熱膨張金属層の両面に、該低熱膨張金属よりも熱膨張率は高く、かつ、熱伝導率は高い高熱伝導金属層を配置したクラッド材で枠状に形成されると共に、前記高熱伝導金属体を囲って一体に接合されるクラッド枠体とからなることを特徴とするバッファー用複合材。
【請求項３】
前記クラッド材を前記高熱伝導金属枠体に嵌め込んだ後、前記クラッド材と前記高熱伝導金属枠体とを、プレスによるかしめ加工にて一体に接合する請求項１に記載のバッファー用複合材。
【請求項４】
前記高熱伝導金属体を前記クラッド枠体に嵌め込んだ後、前記高熱伝導体と前記クラッド枠体とを、プレスによるかしめ加工にて一体に接合する請求項２に記載のバッファー用複合材。
【請求項５】
板面方向の線膨張係数が７×１０−６／Ｋ以上かつ１２×１０−６／Ｋ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のバッファー用複合材。
【請求項６】
枠体の枠幅が０．２ｍｍ以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のバッファー用複合材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のバッファー用複合材を、半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在させたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体に代表される熱膨張率の低い発熱体、およびそれを冷却する熱膨張率の高い熱交換機用材料との間に介在し、それらの熱膨張率の差により生じる熱応力を緩和するための高熱伝導性を有するバッファー用複合材及びこれを用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能、高性能化に伴い、計算機能の中枢であるＣＰＵなどの半導体の発熱量は増加の一途を辿っている。一般にそれらの半導体は、その発熱量による性能低下を防ぐために、ヒートシンクなどに代表される熱交換器に接合され、その熱伝導を利用することで冷却されている。しかし、半導体およびそれに直接接合される絶縁基板の熱膨張率と比べると、主に熱伝導率の高い金属が適用される冷却用熱交換器素材の熱膨張率は著しく高い。したがって、これらを直接接合してしまうと、半導体の発熱あるいは環境温度の上昇により、それぞれの部材が熱膨張することで、接合界面では熱膨張差に起因する著しく大きな熱応力が発生し、脆弱材料である半導体が破損するおそれがある。
【０００３】
この問題を解決するために、両者の中間の熱膨張率をもつ材料（バッファー材）を介在させて、それらの間に生じる熱膨張差を緩和する方法がとられている。バッファー材として代表的なものには、銅−モリブデン、あるいは銅−タングステンなどの焼結合金があるが、より安価に製造可能な材料として、銅／インバー／銅クラッド材（特許文献１）や、アルミニウム／インバー／アルミニウムクラッド材（特許文献２）などが知られている。これらは、高熱膨張材である銅やアルミニウムと低熱膨張材であるインバーとの組み合わせであり、その比率によりクラッド材全体の熱膨張率を任意に変更することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平２−１４７９４号公報
【特許文献２】特開昭６３−２６１８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術にあるようなバッファー用クラッド材には、以下のような問題がある。
【０００６】
クラッド材を構成する低熱膨張材の代表的な金属である、インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）や４２アロイ（Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ）は、非常に低い熱膨張率を有しているものの、その熱伝導率は、高熱伝導金属の銅（３９２Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム（２２２Ｗ／ｍ・Ｋ）と比べて、１３Ｗ／ｍ・Ｋと著しく小さい。そのため、クラッド材の板面に垂直な方向の熱伝導率は、上記低熱膨張材料が障壁となり、大幅に低下してしまう問題がある。
【０００７】
上記以外の低熱膨張金属では、モリブデンやタングステン、およびそれらを用いたクラッド材および合金があるが、いずれもコストが高く、また加工性も悪いという問題がある。また、炭素系材料をフィラーとして用いる場合もその製造コストが高く、また加工性も悪いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、より簡便かつ低コストな方法で低熱膨張性を維持しつつ、板面に垂直な方向への高熱伝導性を両立させた、バッファー用複合材及びこれを用いた半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく請求項１の発明は、半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在し、半導体を前記ベース板上に接合するためのバッファー用複合材において、熱膨張率の低い低熱膨張金属層の両面に、該低熱膨張金属よりも熱膨張率は高く、かつ、熱伝導率は高い高熱伝導金属層が配置されたクラッド材と、高熱伝導率の金属で枠状に形成されると共に、前記クラッド材を囲って一体に接合される高熱伝導金属枠体とからなることを特徴とするバッファー用複合材である。
【００１０】
請求項２の発明は、半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在し、半導体を前記ベース板上に接合するためのバッファー用複合材において、高熱伝導率の金属からなる高熱伝導金属体と、熱膨張率の低い低熱膨張金属層の両面に、該低熱膨張金属よりも熱膨張率は高く、かつ、熱伝導率は高い高熱伝導金属層を配置したクラッド材で枠状に形成されると共に、前記高熱伝導金属体を囲って一体に接合されるクラッド枠体とからなることを特徴とするバッファー用複合材である。
【００１１】
請求項３の発明は、前記クラッド材を高熱伝導枠体に嵌め込んだ後、前記クラッド材と前記高熱伝導枠体とを、プレスによるかしめ加工にて一体に接合する請求項１に記載のバッファー用複合材である。
【００１２】
請求項４の発明は、前記高熱伝導体をクラッド枠体に嵌め込んだ後、前記熱伝導体と前記クラッド枠体とを、プレスによるかしめ加工にて一体に接合する請求項２に記載のバッファー用複合材である。
【００１３】
請求項５の発明は、板面方向の線膨張係数が７×１０−６／Ｋ以上かつ１２×１０−６／Ｋ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のバッファー用複合材である。
【００１４】
請求項６の発明は、枠体の枠幅が０．２ｍｍ以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のバッファー用複合材である。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のバッファー用複合材を、半導体とその半導体を冷却するためのベース板間に介在させたことを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、クラッド材と高熱伝導金属を複合させることにより、使用時に半導体とベース板との接合部にかかる熱応力を低減するとともに、半導体に対する高い冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、（ａ）はクラッド材の外観図で、（ｂ）は高熱伝導金属枠体の外観図である。
【図２】図１（ａ）のクラッド材と（ｂ）の高熱伝導金属枠体とが接合されたバッファー用複合材図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示し、（ａ）は高熱伝導金属体の外観図で、（ｂ）はクラッド枠体の外観図である。
【図５】図４（ａ）の高熱伝導金属体と（ｂ）のクラッド枠体とが接合されたバッファー用複合材図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】バッファー用複合材を介して接合し組立てた、半導体ユニット（半導体装置）の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１〜図３は、本発明のバッファー用複合材の一実施の形態を示したもので、図１はバッファー用複合材を接合する前の状態を、図２は接合後のバッファー用複合材を、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図をそれぞれ示したものである。
【００２０】
図１（ａ）において、クラッド材３は、インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）、４２アロイ（Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ）又は鋼材など低熱膨張金属層１を心材とし、その両面に銅或いは銅合金、アルミニウム或いはアルミニウム合金などの高熱伝導金属層２をクラッドしてなるものである。
【００２１】
このクラッド材３は、例えば、高熱伝導金属層２、低熱膨張金属層１，高熱伝導金属層２を順番に重ね合わせ、これに冷間圧延を行い、さらに仕上圧延を行うことにより所定の厚さに作製される。
【００２２】
図１（ｂ）は、クラッド材３と接合する銅或いは銅合金、アルミニウム或いはアルミニウム合金などで形成された高熱伝導金属枠体４を示したものである。高熱伝導金属枠体４は、中央部にクラッド材３を嵌め込む孔５が形成され、外側の形状は、搭載される半導体と同じ大きさに合わせて四角状に形成され、またその厚さはクラッド材３と同じに形成される。
【００２３】
図１（ａ）に示したクラッド材３を図１（ｂ）に示した高熱伝導金属枠体４の孔５に嵌め込み、プレスによるかしめ加工等の機械的接合方法或いははんだ等による接着用材料にて接合することにより、図２に示すように、クラッド材３と高熱伝導金属枠体４とが一体化したバッファー用複合材６が形成される。
【００２４】
このバッファー用複合材６を形成する際、図１（ｂ）に示した本発明の高熱伝導金属枠体４の枠幅は、０．２ｍｍ以上であることが望ましい。０．２ｍｍ未満であると、プレスによるかしめ加工にて前記枠体４が強度不足により破損してしまう恐れがある。
【００２５】
図３は、このバッファー用複合材６の中心を通る直線Ａ−Ａにて切断した断面を示したものであり、クラッド材３の心材である低熱膨張金属層１は、その上下面が高熱伝導金属層２、２に、側面が高熱伝導金属枠体４で囲まれ、バッファー用複合材６の中心に位置している。
【００２６】
図２、図３に示したバッファー用複合材６は、図７に示すように、半導体１３と冷却用熱交換器素材としてのベース板１４との間に介在され、半導体１３とベース板１４との接合は、例えばはんだ等を用いて行われる。
【００２７】
この際、本発明のバッファー用複合材６に接合される半導体１３の接合面積は、そのバッファー用複合材６の表面積と同等であることが望ましい。半導体１３の接合面積がバッファー用複合材６の表面積以下であると、高熱伝導部である高熱伝導金属枠体４に半導体１３が直接接合されない部分ができてしまうので、板厚方向の熱伝導性が低下する。
【００２８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２９】
バッファー用複合材６は、その外周に高熱伝導金属枠体４と、内部にインバー合金などからなる低熱膨張金属層１を心材としたクラッド材３とをもつ複合材であるため、半導体１３からの熱は、主に高熱伝導金属枠体４からベース板１４へ伝導して効率よく逃がすことができると共に側面部からも放熱できる。また、内部のクラッド材３の低熱膨張金属層１と高熱伝導金属層２との厚さの比を変えることにより、バッファー用複合材６の熱膨張率を調整することができるため、半導体１３とベース板１４との熱膨張差によるはんだクラックを防止することができる。
【００３０】
また、はんだ付けの際、高熱伝導金属枠体４が銅製である場合には、特にめっき性に優れるため、はんだ付けが容易となる。
【００３１】
本発明に係るバッファー用複合材６は、使用時には、熱膨張率が低い半導体１３と熱膨張率が高いベース板１４との間に介在させるため、はんだ付け時の熱応力を考慮し、上下面に接合される材料のおよそ中間の熱膨張率をとるように、前記複合材６の低熱膨張金属層１、高熱伝導金属層２及び高熱伝導金属枠体４の大きさを決定する。
【００３２】
バッファー用複合材６が応力緩衝材として適切な熱膨張率をとれば、はんだ付け時のはんだ凝固温度から室温までの熱収縮による熱応力を緩和することが可能となる。
【００３３】
例えば、接合する半導体１３がＳｉ製（線膨張係数３〜４×１０−６／Ｋ）、ベース板１４が銅製（線膨張係数１７×１０−６／Ｋ）の場合、バッファー用複合材６の線膨張係数が１２×１０−６／Ｋより大きいと、半導体１３とバッファー用複合材６の接合後に接合部にかかる熱応力が大きくなり、接合部にクラックが入りやすくなる。
【００３４】
また、バッファー用複合材６の線膨張係数が７×１０−６／Ｋより小さいと、バッファー用複合材６とベース板１４の接合後に接合部にかかる熱応力が大きくなり、接合部にクラックが入りやすくなる。
【００３５】
すなわち、半導体１３がＳｉ製でベース板１４が銅製の場合には、介在させるバッファー用複合材６の熱膨張率（線膨張係数）は、両者のおよそ中間の熱膨張率である７×１０−６／Ｋ以上、１２×１０−６／Ｋ以下であることが望ましい。
【００３６】
バッファー用複合材６の厚さ方向の熱伝導率と面方向の線熱膨張係数の設定は、クラッド材３において、低熱膨張金属層１と高熱伝導金属層２の厚さの比率及び大きさと、高熱伝導金属枠体４の枠幅を適宜選択することにより、可能となる。
【００３７】
次に本発明の他の実施の形態を図４〜図６により説明する。
【００３８】
図４〜図６は、図１〜図３で説明したクラッド材３の構造と高熱伝導金属枠体４の構造とを逆にした実施の形態を示したものであり、高熱伝導金属材の周囲を、クラッド材により形成した枠体で囲うようにしたものである。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、高熱伝導金属体７は、銅或いは銅合金、アルミニウム或いはアルミニウム合金などから形成され、図４（ｂ）に示すように、クラッド枠体１０は、低熱膨張金属層８の両面に高熱伝導金属層９を配置したクラッド材であって、その厚さが高熱伝導金属体７と同じであり、かつ、中央部には前記高熱伝導金属体７を嵌め込む孔１１が形成される。
【００４０】
図４（ａ）に示した高熱伝導金属体７を、図４（ｂ）に示したクラッド枠体１０の孔１１に嵌め込み、プレスによるかしめ加工等の機械的接合方法或いははんだ等による接着用材料にて接合することにより、図５に示すように、高熱伝導金属体７とクラッド枠体１０とが一体化したバッファー用複合材１２が形成される。
【００４１】
このバッファー用複合材１２を形成する際、図４（ｂ）に示した本発明のクラッド枠体１０の枠幅は、０．２ｍｍ以上であることが望ましい。０．２ｍｍ未満であると、プレスによるかしめ加工にて前記枠体１０が強度不足により破損してしまう恐れがある。
【００４２】
図４、図５に示したバッファー用複合材１２は、図７に示すように、半導体１３と冷却用熱交換器素材としてのベース板１４との間に、はんだ等により接合されて使用される。
【００４３】
図６は、このバッファー用複合材１２の中心を通る直線Ｂ−Ｂにて切断した断面を示したものである。
【００４４】
バッファー用複合材１２は、高熱伝導金属体７がその内部を垂直方向に貫通しており、外周を低熱膨張金属層８を有するクラッド枠体１０で囲う構造の複合材であるため、半導体１３からの熱は、主に高熱伝導金属体７からベース板１４へ伝導して効率よく逃がすことができ、また、外枠のクラッド枠体１０の低熱膨張金属層８と高熱伝導金属層９との厚さ及び枠幅の比を変えることにより、バッファー用複合材１２の熱膨張率を調整することができるため、半導体１３とベース板１４との熱膨張差によるはんだクラックを防止することができる。
【００４５】
このようにして作製したバッファー用複合材６、１２を介在させて形成された半導体装置１５では、半導体１３とベース板１４の接合部にかかる熱応力が低減されると共に、半導体１３に対する高い冷却効果が得られる。
【実施例】
【００４６】
本発明のバッファー用複合材および比較サンプルは以下のように作製した。
【００４７】
（実施例１）
板厚０．３３ｍｍのコイル状銅板、板厚２．３４ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．３３ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００４８】
作製したクラッド板を３．８ｍｍ角に切り出し、中央に３．８ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００４９】
（実施例２）
板厚０．６６ｍｍのコイル状銅板、板厚４．６８ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．６６ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００５０】
作製したクラッド板を３．４ｍｍ角に切り出し、中央に３．４ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００５１】
（実施例３）
板厚０．６ｍｍのコイル状銅板、板厚４．８ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．６ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００５２】
作製したクラッド板を４．４ｍｍ角に切り出し、中央に４．４ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００５３】
（実施例４）
板厚０．６ｍｍのコイル状銅板、板厚４．８ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．６ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００５４】
作製したクラッド板を４ｍｍ角に切り出し、中央に４ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００５５】
（比較例１）
板厚１．５ｍｍのコイル状銅板、板厚３．０ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚１．５ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００５６】
作製したクラッド板を３．６ｍｍ角に切り出し、中央に３．６ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００５７】
（比較例２）
板厚２．０ｍｍのコイル状銅板、板厚２．０ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚２．０ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００５８】
作製したクラッド板を３．０ｍｍ角に切り出し、中央に３．０ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００５９】
（比較例３）
板厚０．６ｍｍのコイル状銅板、板厚４．８ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．６ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００６０】
作製したクラッド板を４．６ｍｍ角に切り出し、中央に４．６ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００６１】
（比較例４）
板厚０．３ｍｍのコイル状銅板、板厚５．４ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．３ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００６２】
作製したクラッド板を４．５ｍｍ角に切り出し、中央に４．５ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの銅板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００６３】
（従来例１）
板厚１．０ｍｍのコイル状銅板を５ｍｍ角に切り出した。
【００６４】
（従来例２）
板厚１．３２ｍｍのコイル状銅板、板厚３．３６ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚１．３２ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００６５】
作製したクラッド板を５ｍｍ角に切り出した。
【００６６】
（従来例３）
板厚１．６８ｍｍのコイル状銅板、板厚２．６４ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚１．６８ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００６７】
作製したクラッド板を５ｍｍ角に切り出した。
【００６８】
以上のように作製した材料を介して、図７で説明したように半導体チップ（Ｓｉ製、５ｍｍ角×板厚０．２ｍｍ）およびベース板（銅製、３０ｍｍ角×板厚３ｍｍ）をはんだ接合して、評価サンプルとした。はんだはＳｎ−３．０質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕを使用した。
【００６９】
評価用サンプルのベース板下面を銅製の水冷式熱交換器に接合させ、チップに２０Ｗの入力を印加し、印加後１時間後のチップ温度を測定した。チップ温度が１４０℃以下であることを合格基準とした。
【００７０】
また、評価サンプルについて、温度サイクル試験（−４０℃⇔１５０℃、３０分１サイクル）を３０００サイクル実施し、はんだ接合部の断面調査（はんだクラックの有無）を行った。
【００７１】
表１に各サンプルのサイズ、線膨張係数、前記出力印加後１時間後のチップ温度、前記はんだ断面調査結果を示す。
【００７２】
【表１】
2011134908.tif 000003
【００７３】
表１より、実施例１〜４は、チップ温度は１００℃前後であり、温度サイクル試験後のはんだクラックはみられなかった。
【００７４】
これに対して比較例１および２については、温度サイクル試験後のサンプルにおいて、バッファー材とチップの接合部にクラックがみられた。また比較例３および４については、バッファー材とベース板の接合部に、同様にはんだクラックがみられた。
【００７５】
従来例１では、銅単体をバッファー材として使用したが、温度サイクル試験後のチップとバッファー材の接合部にはんだクラックがみられた。また、従来例２および３では、銅/インバー/銅クラッド材をバッファー材として使用したが、実施例１〜４、比較例１〜４、従来例１と比べて、出力印加後１時間後のチップ温度が高くなっている。
【００７６】
以上の結果から、実施例１〜４は、チップの冷却能力に優れ、かつ温度サイクルによって生じる熱応力が小さく、総合評価は表１の通りとなった。
【００７７】
さらに、本発明の実施例５として、図５に示した複合材の評価を行った。複合材は以下のように作製した。
【００７８】
（実施例５）
板厚０．６６ｍｍのコイル状銅板、板厚４．６８ｍｍのコイル状インバー合金（Ｆｅ−３６質量％Ｎｉ）板、板厚０．６６ｍｍのコイル状銅板を順番に重ね合わせ、合計３層の構造にし、冷間圧延を行い板厚２．０ｍｍのクラッド板を作製した。さらに仕上圧延を行い、板厚１ｍｍに仕上げた。
【００７９】
１ｍｍ厚の銅板を３．２ｍｍ角に切り出し、中央に３．２ｍｍ角の孔を開けた５ｍｍ角×板厚１ｍｍの上記クラッド板の孔に挿入し、プレスにてかしめ接合を行い、一体化された複合材を作製した。
【００８０】
上記のように作製した材料を介して、実施例１〜４、比較例１〜４、従来例１〜３と同様の試験を行ったところ、板面方向の線膨張係数が１０．０×１０−６/Ｋ、通電１時間後のチップ温度が１０１℃であり、温度サイクル試験後のはんだクラックはみられず、実施例１〜４と同様に合格であった。
【符号の説明】
【００８１】
１  低熱膨張金属層
２  高熱伝導金属層
３  クラッド材
４  高熱伝導金属枠体
６  バッファー用複合材
１０  クラッド枠体
１２  バッファー用複合材
【図１】
2011134908.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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