(57)【要約】  第１主要表面および第２主要表面および少なくとも部分的に第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を有する、元素周期表のＶＩＢ族の金属および／または異方性材料を含有するコアプレート、および前記開口の少なくとも一部により包囲される空間の少なくとも一部を充填する、元素周期表のＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料、および場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に配置された、元素周期表のＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料を有する層からなる半導体および集積回路部品用基板。
2008519437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主要表面および第２主要表面および少なくとも部分的に第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を有する、元素周期表のＶＩＢ族の金属および／または異方性材料を含有するコアプレート、
前記開口の少なくとも一部により包囲される空間の少なくとも一部を充填する、元素周期表のＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料、
場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に配置された、元素周期表のＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料を有する層
からなる電子包装部品および集積回路用基板。
【請求項２】
ＶＩＢ族金属がモリブデン、タングステン、モリブデンおよびタングステンを含有する合金、モリブデンの合金、タングステンの合金、およびその組合せ物からなる群から選択される請求項１記載の基板。
【請求項３】
ＩＢ族金属が銅、銅の合金、銀または銀の合金である請求項１記載の基板。
【請求項４】
他の高い熱伝導性材料がダイアモンド、合金、複合材料およびナノチューブからなる群から選択される請求項１記載の基板。
【請求項５】
層が２００〜２２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する１種以上の材料を含有する請求項１記載の基板。
【請求項６】
１〜１００ミルの厚さを有する請求項１記載の基板。
【請求項７】
開口の最も長い寸法が１〜２５ミルである請求項１記載の基板。
【請求項８】
開口の直径とプレートの厚さの比が０.７５〜１.５である請求項１記載の基板。
【請求項９】
層の厚さがコアプレートの第１部分の上の０〜１０ミルからコアプレートの第２部分の上の５〜５０ミルに変動する請求項１記載の基板。
【請求項１０】
第１主要表面の上のコアプレートの厚さと層の厚さの比が１：０.１〜１：２であり、第２主要表面の上のコアプレートの厚さと層の厚さの比が１：０.１〜１：２である請求項１記載の基板。
【請求項１１】
少なくとも５０Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項１記載の基板。
【請求項１２】
ＶＩＢ族金属がモリブデンであり、ＩＢ族金属が銅である請求項１記載の基板。
【請求項１３】
ＶＩＢ族金属がタングステンであり、ＩＢ族金属が銅である請求項１記載の基板。
【請求項１４】
コアプレートが金属であり、５０〜２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項１記載の基板。
【請求項１５】
コアプレートが異方性材料を有し、５０〜２２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項１記載の基板。
【請求項１６】
層が２００〜５００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項１記載の基板。
【請求項１７】
コアプレート中の開口が円形、正方形、長方形、六角形、八角形およびその組合せから選択される形状を有する請求項１記載の基板。
【請求項１８】
コアプレート中の開口が砂時計タイプの形、円錐形、直線の側面を有する形およびその組合せからなる群から選択される横断面の形を有する請求項１記載の基板。
【請求項１９】
コアプレート中の開口がコアプレートの体積の５〜９０％を有する請求項１記載の基板。
【請求項２０】
基板の熱膨張率（ＴＣＥ）が混合物の状態により予想される熱膨張率より少ない請求項１記載の基板。
【請求項２１】
請求項１記載の基板および１種以上の半導体部品を有する電子包装部品。
【請求項２２】
電子包装部品がワイヤレス通信装置、光ファイバーレーザー、電力発生半導体、抵抗器、光電装置からなる群から選択される請求項２１記載の電子包装部品。
【請求項２３】
ホイル、プレート、または元素周期表のＶＩＢ族金属および／または異方性材料を有するプレートを準備し、
少なくとも部分的にホイルまたはプレートの第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を形成し、
開口の少なくとも一部により包囲される空間を元素周期表のＩＢ族金属または他の高い熱伝導性材料で充填し、および
場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に元素周期表のＩＢ族金属または他の高い熱伝導性材料を有する層を形成する
ことからなる半導体および集積回路部品用基板を製造する方法。
【請求項２４】
ＶＩＢ族金属がモリブデン、タングステン、モリブデンおよびタングステンを含有する合金、モリブデンの合金、タングステンの合金、およびその組合せからなる群から選択される請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
ＩＢ族金属が銅または銀である請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
他の高い熱伝導性材料がダイアモンド、合金、複合材料およびナノチューブからなる群から選択される請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
層が２００〜２２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する１種以上の材料を有する請求項２３記載の方法。
【請求項２８】
基板が１〜５０ミルの厚さを有する請求項２３記載の方法。
【請求項２９】
ホイルまたはプレートの厚さがホイルまたはプレートの第１部分の１〜１０ミルからホイルまたはプレートの第２部分の１０〜５０ミルに変動する請求項２３記載の方法。
【請求項３０】
開口の最も長い寸法が１〜４０ミルである請求項２３記載の方法。
【請求項３１】
開口の直径とプレートの厚さの比が０.７５〜１.５である請求項２３記載の方法。
【請求項３２】
層の厚さがホイルまたはプレートの第１部分の上の０〜１０ミルからホイルまたはプレートの第２部分の上の５〜５０ミルに変動する請求項２３記載の方法。
【請求項３３】
第１主要表面の上のホイルまたはプレートの厚さと層の厚さの比が１：０.１〜１：２であり、第２主要表面の上のホイルまたはプレートの厚さと層の厚さの比が１：０.１〜１：２である請求項２３記載の方法。
【請求項３４】
基板が少なくとも５０Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項２３記載の方法。
【請求項３５】
ＶＩＢ族金属がモリブデンであり、ＩＢ族金属が銅である請求項２３記載の方法。
【請求項３６】
ＶＩＢ族金属がタングステンであり、ＩＢ族金属が銅である請求項２３記載の方法。
【請求項３７】
ホイルまたはプレートが金属であり、５０〜２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項２３記載の方法。
【請求項３８】
コアプレートが異方性材料を有し、５０〜２２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項２３記載の方法。
【請求項３９】
層が２００〜５００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４０】
ホイルまたはプレート中の開口が円形、正方形、長方形、六角形および八角形から選択される形状を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４１】
ホイルまたはプレート中の開口が砂時計、円錐形、直線の側面を有する形またはその組合せからなる群から選択される横断面の形を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４２】
ホイルまたはプレート中の開口がホイルまたはプレートの体積の５〜９０％を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４３】
エッチング、打ち抜き、穿孔、レーザー穿孔、化学的粉砕、およびその組合せからなる群から選択される方法によりホイルまたはプレート中に開口を形成する請求項２３記載の方法。
【請求項４４】
溶融、熱噴射、粉末溶融、電気メッキ、溶融および電気メッキ、スパッタリング、選択的メッキ、浸透、注型、圧縮注型、およびその組合せからなる群から選択される方法を使用して層を形成する請求項２３記載の方法。
【請求項４５】
層がＮｉ層０.００１〜１質量％を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４６】
ホイルまたはプレートの表面の上にＩＢ族金属の２個以上のストリップを配置し、ＩＢ族金属の溶融温度に加熱して開口の少なくとも一部により包囲される空間を充填し、層を形成する請求項２３記載の方法。
【請求項４７】
ホイルまたはプレートにＩＢ族金属を添加する前に処理工程および応力緩和工程を終了する請求項２３記載の方法。
【請求項４８】
更に最終的還元工程を有する請求項２３記載の方法。
【請求項４９】
請求項２３記載の方法により製造される基板。
【請求項５０】
請求項４９記載の基板および１個以上の半導体部品を有する電子包装部品。
【請求項５１】
電子包装部品がワイヤレス通信装置、光ファイバーレーザー、電力発生半導体、抵抗器、および光電装置からなる群から選択される請求項５０記載の電子包装部品。
【請求項５２】
基板が気密構造体である請求項１記載の電子包装部品および集積回路部品用基板。
【請求項５３】
他方の上に一方が配置される請求項１記載の２個以上の基板を有するスタック基板。
【請求項５４】
２ミル〜１０００ミルの厚さを有する請求項５３記載のスタック基板。
【請求項５５】
ＶＩＢ族金属がモリブデン、タングステン、モリブデンおよびタングステンを含有する合金、モリブデンの合金、タングステンの合金、およびその組合せ物からなる群から選択される請求項５３記載のスタック基板。
【請求項５６】
ＩＢ族金属が銅、銅の合金、銀または銀の合金である請求項５３記載のスタック基板。
【請求項５７】
第１基板層と第２基板層の間に毛細管通路を有する請求項５３記載のスタック基板。
【請求項５８】
開口の直径とスタック基板の厚さの比が０.７５より小さい請求項５３記載のスタック基板。
【請求項５９】
第２基板に取り付けられる請求項１記載の基板を有する組合せ基板。
【請求項６０】
第２基板がスチール、アルミニウム、銅、セラミック基板およびその組合せからなる群から選択される請求項５９記載の組合せ基板。
【請求項６１】
請求項５９記載の組合せ基板を有するスパッタリングターゲット用受け板。
【請求項６２】
第２基板に取り付けられる請求項５３記載のスタック基板を有する組合せ基板。
【請求項６３】
第２基板がスチール、アルミニウム、銅、セラミック基板およびその組合せ物からなる群から選択される請求項６２記載の組合せ基板。
【請求項６４】
請求項６２記載の組合せ基板を有するスパッタリングターゲット用受け板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電子部品の用途に使用される発熱装置のための直接取り付けヒートシンク、特に元素周期表のＶＩＢ族金属を含有するヒートシンクに関する。
【０００２】
モリブデンのような耐熱金属は電子部品に使用される発熱装置のための直接取り付けヒートシンクとして長い間使用されている。１４０Ｗ／Ｍ°Ｋの程度のその高い熱伝導性は一部の場合にシリコンのような材料への適当な熱伝導性および密接な熱膨張率の適合（ＴＣＥ５.１ｐｐｍ／℃）を生じる。
【０００３】
これらの材料は乏しいハンダ付け能力を有し、この能力は一方または両方の表面にＮｉの薄い層を適用することにより改良できる。薄い層としてＣｕ層が、他の装置、例えばＧａＡｓ含有装置（ＴＣＥ６.５ｐｐｍ／℃）に適合するように熱膨張特性を変動するために、例えば被覆、噴霧等によりしばしば表面に堆積される。薄いＣｕ層を有するこれらの材料（積層体）はしばしば表面層中のまたは層から層への材料の不均一な分布により熱循環の間に予想できない膨張特性を有する。
【０００４】
一部の場合に銅をしみこませたタングステンまたはモリブデンの粉末金属マトリックスのような金属マトリックス複合材料は密接なＴＣＥ適合または高い熱伝導性の要求を満たす改良された熱特性を生じた。この種の粉末マトリックスは高すぎる熱膨張を生じないで添加できる高い熱伝導性材料の量に関して限定される。
【０００５】
これらの複合マトリックス材料は構造が一定でなく、高い熱伝導性銅マトリックスが限定されない方法で熱を伝導するほど十分に開放されていない（すなわち狭い通路、耐熱金属粒子の接触により閉塞される流れ等）ので、混合物の規則により予想されるように実施できない。従って熱の一部を低い熱伝導性耐熱金属マトリックスにより移動しなければならない。付加的に低い程度の気孔率が熱流を制限するマトリックス構造に存在する。
【０００６】
多くの場合にＭｏ−ＣｕまたはＷ−Ｃｕの積層体またはマトリックス系は鋸引き、切断、圧延、粉砕および／またはラッピングのような標準的冶金学的方法により薄い構造体に形成されるが、材料中に応力が生じ、完全に緩和できない。応力は高温ハンダ付け工程にさらされた場合に薄い厚さで材料のゆがみを生じる。
【０００７】
電子包装に一般に使用される材料はＡｌ−グラファイト、Ｃｕ−グラファイト、ＣｕＭｏＣｕ積層体、ＭｏＣｕ粉末金属コアを有するＣｕＭｏＣｕ積層体、Ｗ−Ｃｕ金属マトリックス複合体、Ｍｏ−Ｃｕ金属マトリックス複合体、ＳＩＬＶＡＲ（登録商標）（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ａｔｔｌｅｂｏｒｏ、ＭＡから入手可能）、Ａｌ−Ｓｉ金属マトリックス複合体、Ａｌ−ＳｉＣ金属マトリックス複合体およびＣｕ−ＳｉＣ金属マトリックス複合体を含む。
【０００８】
米国特許第４９９６１１５号は複合体構造および銅および低い熱膨張率のニッケル−鉄合金からの前記複合体構造の製造方法を開示し、その際銅をニッケル−鉄シートに被覆し、中心のニッケル−鉄シートに挿入され、実質的に異方性熱伝達通路を生じる。しかし銅被覆シートを鍛造するために使用される圧延法は不均一な伸びた孔を生じ、この孔が不均一な熱伝達および分散を生じる。付加的に大きい孔径４０〜６０ミルは電子部品の用途に一般に適さない。
【０００９】
米国特許第５０１１６５５号は薄い金属複合体構造の製造方法を開示する。第１金属の内層は清浄にされ、酸化物を除去し、冶金学的接合を促進する。内層は内層の厚さを突き抜ける多数の含浸用孔を有する。含浸用孔は第２金属の金属粉末が充填される。第２金属の２つの外層を、清浄にし、充填した内層の反対の面に配置し、サンドイッチ構造を形成する。サンドイッチ構造を非酸化雰囲気中で再結晶が生じる温度に加熱する。引き続きサンドイッチ構造を熱処理してサンドイッチ構造の厚さを減少し、金属複合体構造を形成する。不幸にも複合体構造を鍛造するために使用される熱処理工程は不均一な伸びた孔を生じることがあり、この孔が不均一な熱伝達および分散を生じることがある。付加的に複合体構造は電子部品の用途に使用することを目的とするが、大きい孔の大きさ４０〜６２ミルは一般にこの用途に最適でない。更に孔を充填するために使用される粉末の気孔率が熱を伝達する能力から減少する。
【００１０】
米国特許第５１５６９２３号は銅およびアンバーの層を有する金属複合体を開示し、前記層は冷間プレスで圧延され、厚さが減少して、互いに重ねた関係で一緒に冶金学的に接合され、接合された材料の条片が一緒に２回以上冷間プレスで圧延され、厚さが減少して一緒に冶金学的に接合される。生じる金属複合体はアンバーの層が破断し、銅マトリックスにアンバー材料部分が分散し、複合体の熱膨張を制限する。複合体は垂直方向にまたはｚ軸方向に熱を分散する能力が制限される。
【００１１】
複合体構造の使用の特別な限定は前記構造が典型的に多孔質であり、例えばガスまたは空気のもれを防ぐことが必要である用途、例えば人工衛星の用途、特に２０ミル未満の厚さの構造体に使用することができない。
【００１２】
米国特許第６５５５７６２号は誘電層から隣接する電子回路への垂直接続またはｚ接続を形成するバイアスまたはスルーホールを充填するための導電性組成物を有する高密度電子包装品を開示する。スルーホールは充填する前にメッキされていてもいなくてもよい。
【００１３】
前記マトリックス材料は耐熱金属マトリックスに応力を形成する相当する処理なしでは２０ミル未満の所望の厚さ範囲で取得することがきわめて困難であり、前記応力は高い熱伝導性浸透物の融点が低いので熱処理により緩和できない。
【００１４】
薄い材料の取得は以下の熱関係式によりきわめて重要である。
Ｒ＝一定Ｌ／ＫＡ
式中、Ｒは熱抵抗であり、Ｌは熱流への距離または散布器の厚さであり、Ｋは熱散布器の熱伝導率であり、Ａは面積である。熱抵抗が低いほど、ヒートシンクとしての性能が良好であり、以下のように影響される。
熱流への距離が短く、散布器が薄いほど、性能は良好である。
熱伝導率が高いほど、低い熱抵抗を生じる。
熱が散布できる面積が大きいほど、熱抵抗が少ない。
【００１５】
Ｌｕｅｄｔｋｅ、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、６，Ｎｏ３、（２００４）１４２−１４４頁は熱散布器として銅被覆モリブデンおよび銅被覆モリブデン−銅マトリックス材料を議論する。しかしこの材料は１９０〜２５０Ｗ／Ｍ°Ｋの有効な熱伝導率のみを生じる。
【００１６】
一般に技術水準は耐熱金属の特性に接近するｚ軸熱伝導率を改良するバイアス目的のＮｉ−Ｆｅ合金のような材料を開示する。しかし特に電子部品工業での現在の要求は耐熱金属の特性をこえる材料に向けられる。例えば現在使用される耐熱金属系および他の系より優れた特性を有する、材料に応力を加えずに充填することができ、熱をすべての方向に発散できる多くの、しかし小さい均一な孔を有する材料である。
【００１７】
従ってこの技術で十分に薄く、寸法安定性を維持しながら、発生した熱を適当に伝導し、除去し、すべての方向に発散する、熱を発生する電子部品を有する有効なヒートシンク材料に対する要求が存在する。
【００１８】
発明の要約
本発明は、
第１主要表面および第２主要表面および少なくとも部分的に第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を有する、元素周期表のＶＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料を含有するコアプレート、
前記開口の少なくとも一部により包囲される空間の少なくとも一部を充填する、元素周期表のＩＢ族の金属または他の高い熱伝導性材料、
場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に配置された、元素周期表のＩＢ族の金属を有する層
からなる電子包装部品および集積回路部品のための基板に関する。
【００１９】
本発明は更に半導体および集積回路部品のための前記基板の製造方法に関し、前記方法は、
元素周期表のＶＩＢ金属または異方性材料を有するホイルまたはプレートを準備し、
少なくとも部分的にホイルまたはプレートの第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を形成し、
前記開口の少なくとも一部により包囲される空間を元素周期表のＩＢ族金属で充填し、および
場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に元素周期表のＩＢ族金属を有する層を形成する
ことからなる。
【００２０】
本発明は付加的に前記基板および１個以上の半導体部品を有する電子装置に関する。
【００２１】
図面の簡単な説明
図１は本発明によるホールを有するホイルまたはプレートの平面図を示し、
図２は図１のホイルまたはプレートの断面図を示し、
図３は表面が被覆され、ホールが金属で充填された本発明によるホイルまたはプレートの１つの例の断面図を示し、
図４は本発明によるサンドイッチ基板の断面図であり、
図５は本発明により銅が充填され、被覆され、穿孔された二層モリブデン基板の断面の３０倍の写真を示す。
【００２２】
発明の詳細な説明
実施例または他に示される以外は、明細書および請求の範囲に使用される成分、反応条件等の量に関するすべての数値または表現はすべての場合に約の用語により変動されるものと理解される。
【００２３】
本発明に使用されるように、混合物規則の語句は２種以上の成分を有する材料が示す熱応答に関する。混合物の規則において、縦方向（すなわちｘ−ｙ平面で平行な特性）での２種以上の材料を有する基板の熱特性は成分体積割合により計量される複合体成分の応答の合計として評価される。
【００２４】
本発明は耐熱金属ホイルまたはプレートを少なくとも部分的に通過して伸びる正確なホールの繰り返しのネットワークを形成するためにエッチング、打ち抜き、穿孔、レーザー穿孔、化学的粉砕、またはこれらの組合せを利用する。ホールの少なくとも一部は１種以上の熱伝導性材料を有する被覆で少なくとも部分的に充填される。例えばモリブデンおよび／またはタングステンのきわめて薄い散布器は前記の積層体またはマトリックス組成物と結合した熱応力保留の欠点を有しないで高い熱伝導性バイアスを有して作成できる。従って公知耐熱金属ベースヒートシンクに利用されるものより著しく低い熱抵抗および高いｚ軸熱伝導率を有する新しい種類の材料が提供される。
【００２５】
本発明に使用されるように、異方性材料はｘ−ｙ平面に垂直なｚ軸に沿った熱伝導率がｘ−ｙ平面での熱伝導率と異なる材料である。本発明に使用できる異方性材料の限定されない例はグラファイトである。
【００２６】
本発明は、
第１主要表面および第２主要表面および少なくとも部分的に第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を有するコアプレート、
前記開口の少なくとも一部により包囲される空間の少なくとも一部を充填する、金属または他の高い熱伝導性材料、および
場合により第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に配置された、金属または他の高い熱伝導性材料を有する層
からなる半導体および集積回路部品に熱散布器として使用できる基板を提供する。
【００２７】
コアプレートは元素周期表のＶＩＢ族の金属および／または異方性材料を有する。本発明の１つの構成において、ＶＩＢ族金属はモリブデン、タングステン、モリブデンおよびタングステンを有する合金、モリブデンの合金、タングステンの合金、およびその組合せから選択される。
【００２８】
コアプレートは少なくとも１ミル、一部の場合は少なくとも２ミル、他の場合は少なくとも３ミル、一部の状況では少なくとも４ミル、他の状況では少なくとも５ミルの厚さを有することができる。
【００２９】
コアプレートは５０ミルまで、一部の場合は４０ミルまで、他の場合は３０ミルまで、一部の状況では２５ミルまで、他の状況では２０ミルまで、一部の場合は１５ミルまで、他の場合は１０ミルまでの厚さを有することもできる。コアプレートが厚すぎる場合は、熱が大きな距離を移動しなければならないので、熱抵抗が高すぎることもある。コアプレートは前記の任意の値により表される厚さを有することができるかまたは前記の任意の値の間の範囲の厚さを有することができる。
【００３０】
本発明の１つの特別の構成において、コアプレートの厚さはホイルまたはプレートの第１部分の上で１〜１０ミルからホイルまたはプレートの第２部分の上で５〜５０ミルまで変動する。
【００３１】
本発明の１つの構成において、コアプレートは１種以上の金属を含有し、少なくとも５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも７５Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも１００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する。コアプレートは更に２００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、一部の場合は１７５Ｗ／Ｍ°Ｋまで、他の場合は１５０Ｗ／Ｍ°Ｋまでの熱伝導率を有することができる。コアプレートは前記の任意の値により表される熱伝導率を有することができるか、または前記の任意の値の間の範囲の熱伝導率を有することができる。
【００３２】
本発明の他の構成において、コアプレートは異方性材料を有する。異方性材料は少なくとも５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも７５Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも１００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有することができる。コアプレートは更にｘ−ｙ平面で２２００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、一部の場合は１７５０Ｗ／Ｍ°Ｋまで、他の場合は１５００Ｗ／Ｍ°Ｋまでの熱伝導率を有することができる。コアプレートは前記の任意の値により表される熱伝導率を有することができるか、または前記の任意の値の間の範囲の熱伝導率を有することができる。
【００３３】
本発明によるコアプレートはコアプレートを少なくとも部分的に通過して伸びるホールまたはバイアスを有する。ホールは任意の適当な形を有することができる。ホールの適当な形は円形、正方形、長方形、六角形、八角形、およびこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。組み合わせた形は例えばコアプレートのそれぞれの表面にホールを形成する異なる技術を使用し、個々のホールが出会う場合にまたは単に製造工程での許容される誤差の変動によりスルーホールを形成する場合に生じることができる。
【００３４】
付加的にホールは適当な任意の断面の形を有することができる。ホールの適当な断面の形は砂時計タイプの形、円錐形、直線の側面の形およびこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。
【００３５】
図１および図２は本発明に使用されるコアプレートの１つの具体的な構成を示す。コアプレート１０はコアプレート１０の本体１２および本体１２を少なくとも部分的に通過して伸びるホール１４を有する。図２に示されるように、ホール１４は完全に本体１２を通過して伸びており、ホール１６は本体１２を部分的にのみ通過して伸びる。
【００３６】
本発明の１つの構成において、コアプレート中の開口がコアプレートの体積の少なくとも５％、一部の場合は少なくとも１０％、他の場合は少なくとも１５％、一部の状況では少なくとも２０％、他の状況では少なくとも２５％を形成することができる。コアプレート中の開口はコアプレートの体積の９０％まで、一部の場合は７５％まで、他の場合は６０％まで、一部の状況では５０％まで、他の状況では４０％までを生じることができる。
【００３７】
ホールの直径および形状は当該技術で一般に許容される製造誤差により変動できる。典型的に本発明において、ホールは技術水準のホールより小さく、数が多く、垂直方向またはｚ軸方向で改良された熱の発散を生じ、エレクトロニクスおよびコンピューターに関する用途により適合する。本発明の基板は一般に耐熱金属、例えばタングステンまたはモリブデンを単独で使用して測定される性能を上回る性能を生じる。
【００３８】
本発明の１つの構成において、ホールおよび開口は少なくとも２ミル、一部の場合は少なくとも３ミル、他の場合は少なくとも５ミルの最も広い位置で測定した直径を有することができる。ホールは２５ミルまで、一部の場合は２０ミルまで、他の場合は１５ミルまでの直径を有する。ホールの大きさはコアプレートの面積および厚さおよび最終生成物で要求される個々の熱伝導特性に依存する。ホールの直径は任意の値または前記の任意の値の間の範囲であってもよい。
【００３９】
本発明の１つの構成において、ホールまたは開口の直径とコアプレートまたはホイルの厚さの比は少なくとも０.７５、一部の場合は少なくとも０.８、他の場合は少なくとも０.９、一部の場合は少なくとも１であり、その際開口は最も広い位置で測定される。ホールまたは開口の直径とコアプレートまたはホイルの厚さの比は１.５まで、一部の場合は１.４まで、他の場合は１.３まで、一部の場合は１.２５まで、他の場合は１.２までであってもよい。ホールまたは開口の直径とコアプレートまたはホイルの厚さの比は任意の値または前記の任意の値の間の範囲であってもよい。
【００４０】
本発明の基板中の層はコアプレートの第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に配置され、元素周期表のＩＢ族金属を含有することができる。層材料はコアプレート中のホールまたは開口の少なくとも一部により包囲される空間を少なくとも部分的に充填する。
【００４１】
適当な任意のＩＢ族金属を層に使用できる。適当なＩＢ族金属は銅、銅の合金、銀または銀の合金を含むが、これらに限定されない
前記層は高い熱伝導性材料を有することができる。これらの材料は典型的に少なくとも２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する。適当な高い熱伝導性材料はダイアモンド、合金、複合材料およびナノチューブを含むが、これらに限定されない。
【００４２】
本発明に使用されるように、高い熱伝導性材料である合金の用語は少なくとも２００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する１種以上の金属を含有する組成物に関する。
【００４３】
本発明に使用されるように、複合材料の用語はＩＢ族金属および少なくとも１種の他の材料を有する組成物に関する。
【００４４】
本発明に使用されるように、ナノチューブの用語はシリンダーにシームレスに包囲されるグラファイト層からなる系に関する。シリンダーは典型的に直径が数ナノメートルであり、長さが１ミリメートルまでまたはそれ以上であってもよい。長さと幅のアスペクト比はきわめて高い。
【００４５】
本発明の１つの特別の構成において、層はＮｉ少なくとも０.００１質量％、一部の場合は少なくとも０.０１質量％、他の場合は少なくとも０.１質量％およびＮｉの層１質量％まで、一部の場合は０.７５質量％まで、他の場合は０.５質量％までを有することができる。本発明の１つの構成において、Ｎｉを薄い層としてプレートまたはホイルの表面の上に適用できる。Ｎｉの含有はＩＢ族金属層がコアプレート表面をより良好に湿らせ、所望のようにホールを充填する。
【００４６】
本発明の１つの構成において、ＩＢ族金属または他の高い熱伝導性材料層は少なくとも２００Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも３５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも５００Ｗ／Ｍ°Ｋおよび２２００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、一部の場合は１５００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、他の場合は１２００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、一部の場合は１１００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、他の場合は少なくとも１０００Ｗ／Ｍ°Ｋまでの熱伝導率を有する１種以上の材料を有する。層中の個々の材料の熱伝導率は任意の値または前記の任意の値の間の範囲であってもよい。
【００４７】
本発明の１つの構成において、コアプレートまたはホイル中のホールまたは開口の少なくとも一部は１種以上のＩＢ族金属または他の高い熱伝導性材料で少なくとも部分的に充填され、コアプレートまたはホイルの任意の表面に層が配置されない。
【００４８】
本発明の他の構成において、コアプレートまたはホイル中のホールまたは開口が少なくとも部分的に１種以上のＩＢ族金属または他の高い熱伝導性材料で充填され、コアプレートまたはホイルの表面の少なくとも一部の上に層が配置される。層が存在する場合に、すなわちゼロの層厚であってもよく、層はコアプレートのそれぞれの表面に、少なくとも０.００１ミル、一部の場合は少なくとも０.０１ミル、他の場合は少なくとも０.１ミル、一部の状況では少なくとも１ミル、他の状況では少なくとも２ミル、一部の場合は少なくとも３ミル、他の場合は少なくとも５ミルの厚さを有することができる。層が薄すぎる場合は、その熱発散能力は減少する。層は５０ミルまで、一部の場合は４０ミルまで、他の場合は３０ミルまで、一部の状況では２５ミルまで、他の状況では２０ミルまで、一部の場合は１５ミルまで、他の場合は１０ミルまでの厚さを有することができる。層は前記の任意の値により表される厚さを有するかまたは前記の任意の値の間の範囲の厚さを有することができる。
【００４９】
本発明の１つの構成において、ＩＢ族金属の層は基板の一方の面から他方の面に向かって均一であり、均一は層の厚さが基板の一方の面から他方の面に向かって±１０％より多く変動せず、一部の場合は±５％より多く変動しないことを意味する。
【００５０】
本発明の１つの特別の構成において、層はコアプレートの表面を横切って均一でない。１つの特別の構成において、層の厚さはコアプレートの第１部分の上で０または０.００１ミル〜１０ミルからコアプレートの第２部分の上で５〜５０ミルに変動する。
【００５１】
層が存在する場合は、コアプレートの厚さとそれぞれの層の厚さの適当な任意の比を本発明の基板に使用できる。本発明の１つの構成において、コアプレートの厚さと第１主要表面上の層の厚さの比は１：０.１〜１：２、一部の場合は１：０.５〜１：１.５、他の場合は１：０.７５〜１：１.２５、特別な場合は約１：１であってもよい。付加的にコアプレートの厚さと第２主要表面上の層の厚さの比は１：０.１〜１：２、一部の場合は１：０.５〜１：１.５、他の場合は１：０.７５〜１：１.２５、特別な場合は約１：１であってもよい。
【００５２】
層は少なくとも２００Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも２５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも３００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有する。層は５００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、一部の場合は４００Ｗ／Ｍ°Ｋまで、他の場合は３５０Ｗ／Ｍ°Ｋまでの熱伝導率を有することができる。
【００５３】
層は前記の任意の値により表される熱伝導率を有するかまたは前記の任意の値の間の範囲の熱伝導率を有することができる。
【００５４】
本発明の１つの構成において、本発明の基板は混合物の規則にもとづき予想または予測される熱特性を示さない。１つの特別の構成において、ＴＣＥは予想または予測されるより低い。本発明の基板の予想されるＴＣＥは混合物の規則により予想されるより少なくとも１０％少なく、一部の場合は少なくとも２０％少なく、他の場合は少なくとも２５％少なくてよい。
【００５５】
本発明の１つの特別の構成は図３に示される。この構成において、基板２０はコアプレートまたはホイル２４を有し、コアプレートまたはホイルはこれを貫通して伸びる大体砂時計形のホール２６を有する。コアプレート２４は１種以上のＶＩＢ族耐熱金属を有する。層２２はコアプレート２４の表面の上に配置され、ホール２４を充填する。層２６は銅、銅の合金、銀または銀の合金を含有する。
【００５６】
本発明の１つの構成において、基板は少なくとも５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも１００Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも１５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも２００Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも２５０Ｗ／Ｍ°Ｋ、一部の場合は少なくとも２７５Ｗ／Ｍ°Ｋ、他の場合は少なくとも３００Ｗ／Ｍ°Ｋの熱伝導率を有することができる。基板は前記の任意の値により表される熱伝導率を有するかまたは前記の任意の値の間の範囲の熱伝導率を有することができる。
【００５７】
本発明の１つの構成において、基板は少なくとも１ミル、一部の場合は少なくとも２.５ミル、他の場合は少なくとも５ミルの厚さを有する。基板は１００ミルまで、一部の場合は５０ミルまで、他の場合は３５ミルまで、一部の場合は２５ミルまでの厚さを有することができる。基板の厚さは任意の値または前記の任意の値の間の範囲であってもよい。
【００５８】
本発明の特別の構成において、コアプレート中のＶＩＢ族金属と層中のＩＢ族金属の特定の組合せを使用できる。具体的な例として、ＶＩＢ族金属がモリブデンであり、ＩＢ族金属が銅であってもよい。他の具体的な例において、ＶＩＢ族金属がタングステンであり、ＩＢ族金属が銅であってもよい。
【００５９】
典型的にＩＢ族金属で少なくとも部分的に充填され、ＩＢ族金属で場合により被覆されたホールを有するＶＩＢ族金属ホイルが気密構造体である。ここで使用される気密構造体は本発明の充填されたマトリックスが気密であり、ガスが構造体を容易に通過できないことを意味する。限定されない例として、本発明のマトリックスは１気圧示差で１×１０−５ｓｔｄｃｃｓ／秒未満の漏出率を有する点で気密である。他の限定されない例として、本発明のマトリックスは人工衛星の用途に必要な漏出率の規格を満たす点で気密委である。
【００６０】
本発明の１つの構成において、基板の２個以上の層を堆積してサンドイッチ構造を生じることができる。この構成において、前記のように、ＩＢ族金属の層で充填され、表面被覆されたホールを有し、第１主要表面から第２主要表面に向かって少なくとも部分的に伸びる複数の開口を有するＶＩＢ族金属および／または異方性材料を有する２個以上のコアプレートが重なって配置される。
【００６１】
堆積基板の限定されない例が図４に示される。堆積基板５０は第１基板層５１、第２基板層５２および第３基板層５３を有する。それぞれの基板層５１，５２および５３はコアプレート５６の上方表面および下方表面の上に配置されたＩＢ族金属５５の層を有し、コアプレートはＶＩＢ族金属および／または異方性材料および基板層５１，５２および５３を通過して伸びるホール５４を有し、ホールはＩＢ族金属で充填される。ホール５４が一方が他方の上に整列して示されるにもかかわらず、この配置は任意であり、ホールが相殺されていてもよく、この配置は一部の場合に熱の発散を促進するために好ましい。
【００６２】
本発明のサンドイッチ基板において、熱が層の間をＩＢ族金属が充填されるホール５４により垂直に、ｚ軸方向に移動することができる。それぞれの層で熱は横方向にまたはｘ−ｙ平面にＩＢ族金属層５５に沿って移動する。従ってこの構造体は熱をすべての方向に有効に移動する。
【００６３】
本発明のサンドイッチ基板において、適当な横方向（ｘ−ｙ平面）の熱の発散を用意できるように単層基板より厚い基板を備えることができる。従って本発明のサンドイッチ基板は少なくとも２ミル、一部の場合は少なくとも５ミル、他の場合は少なくとも１０ミルの厚さを有することができる。前記サンドイッチ基板は１０００ミルまで、一部の場合は５００ミルまで、他の場合は２５０ミルまで、一部の場合は２００ミルまで、他の場合は１００ミルまでの厚さを有することができる。サンドイッチ基板の厚さは任意の値または前記の任意の値の間の範囲であってもよい。
【００６４】
本発明の１つの特別の構成において、本発明のサンドイッチ基板は約２〜約４０ミルの厚さを有することができる。
【００６５】
本発明による薄いシートのサンドイッチ構造は技術水準と比較した場合に、または基板を形成するために厚いシートを利用する場合に、基板の頭部および底部表面により多くの、より均一な、より小さいホールを備えることができるので特に有利である。ホール直径は基板の厚さに関係するので、前記のようにきわめて薄い基板にきわめて小さいホールを製造し、充填し、引き続ききわめて薄い基板を堆積することは改良された熱移動能力を有してより多くの、より均一な、より小さいホールを有する基板を生じる。
【００６６】
本発明の１つの構成において、堆積されたまたはサンドイッチ構造化された基板は、ホール開口の直径と堆積基板の厚さの比が０.７５未満になるように一方の表面にまたは両方の表面にホールを有する。
【００６７】
前記のように、技術水準のＭｏ−ＣｕまたはＷ−Ｃｕの積層体またはマトリックス系は標準的冶金学的方法により薄い基板に製造され、前記方法は完全に緩和できない材料中の応力を生じる。この応力は高温ハンダ付け工程にさらされる場合に薄いゲージで材料のねじれを生じる。本発明の電子包装部品および集積回路部品用基板の特別の利点は、コアプレート中の応力がＩＢ族金属を添加する前に緩和できることである。これは技術水準の材料に見出される薄いゲージでのねじれを防ぐ。
【００６８】
本発明は更に半導体および集積回路部品用の前記基板の製造方法を提供する。前記方法は、
ホイル、プレート、または元素周期表のＶＩＢ族金属および／または異方性材料を有するプレートを準備し、
少なくとも部分的にホイルまたはプレートの第１主要表面から第２主要表面に延びる複数の開口を形成し、
第１主要表面の少なくとも一部および第２主要表面の少なくとも一部の上に元素周期表のＩＢ族金属を有する層を形成し、
前記開口の少なくとも一部により包囲される空間をＩＢ族金属で少なくとも部分的に充填する
ことからなる。
【００６９】
本発明は、ＩＢ族金属を引き続き添加する標準的処理方法を使用して処理または変性されるコアプレートまたはホイル材料を処理するために容易に利用する点で有利である。これはより複雑で高価な処理工程を必要とする技術水準のヒートシンク材料に比べて１つの利点である。
【００７０】
本発明の１つの構成において、エッチング、打ち抜き、穿孔、レーザー穿孔、化学的粉砕およびこれらの組合せから選択される方法によりホイルまたはプレートに開口を形成する。
【００７１】
本発明の他の構成において、溶融、熱噴射、粉末溶融、電気メッキ、溶融および電気メッキ、スパッタリング、選択的メッキ、浸透、注型、加圧注型およびこれらの組合せから選択される１個以上の方法を使用して層を形成する。
【００７２】
本発明の１つの構成において、ホイルまたはプレートにＩＢ族金属を添加する前に処理工程（例えば鋸切断、切断、圧延、粉砕および／またはラッピング）で生じるすべての応力が終了する。
【００７３】
本発明の１つの構成において、ホイルまたはプレートの表面上にＩＢ族金属のストリップを配置し、前記ストリップをストリップが溶融し、ホールまたは開口を充填し、場合により層を形成する温度に加熱する。１つの特別な構成において、ストリップの２個以上の層をホイルまたはプレートの表面上に配置し、溶融する。後者の状況において、溶融中の改良された熱分散および改良されたホール充填が生じる。特定の理論に拘束されることを期待しないで、溶融しない上側ストリップと溶融した下側ストリップの間に生じる毛細管力がＩＢ族金属の改良された流動、分散および充填を生じることが考えられる。この方法はＩＢ族金属の改良された拡大特性によりプレートまたはホイルのより大きい被覆面積の製造を可能にする。
【００７４】
本発明の１つの構成において、半導体および集積回路部品のための前記基板の製造方法に最終的還元工程を使用できる。還元工程は表面をより均一にし、基板を緻密にし、基板の厚さを減少しおよび／または基板を熱処理するために実施できる。適当な任意の還元工程を使用することができるが、適当な還元工程は圧延およびホットアイソスタティックプレスを含むが、これらに限定されない。
【００７５】
本発明は更に前記方法により製造される基板を提供する。
【００７６】
本発明は更に前記基板および１個以上の半導体部品を有する電子包装部品を提供する。
【００７７】
本発明において適当な任意の電子包装部品は特に熱発生部品を有するものが含まれる。適当な電子包装部品はワイヤレス通信装置、光ファイバーレーザー、電力発生半導体、抵抗器、および光電子装置を含むが、これらに限定されない。
【００７８】
本発明の１つの構成において、前記基板または堆積基板をより大きいかまたは小さい熱膨張特性を有する第２基板に取り付け、組合せ基板を形成することができる。この第２基板の限定されない例はスチール、アルミニウム、銅、またはセラミック基板を含むが、これらに限定されない。組合せ基板は改良された熱分散特性を有し、内部応力が減少するので、有利である。
【００７９】
限定されない例として、前記組合せ基板をスパッタリングターゲットの裏材料として使用できる。
【００８０】
本発明は以下の実施例により詳細に説明する。以下の実施例は本発明の単なる説明であり、限定することを意図しない。他に記載されない限り、％はすべて質量％である。
【００８１】
実施例
典型的に使用されるモリブデンは１４０Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率（ＴＣ）および窒素雰囲気中２６℃〜４００℃で約５.１ＰＰＭ／℃の熱膨張率（ＴＣＥ）を有した。
【００８２】
冷間処理した純粋モリブデンホイルを厚さ０.００５″（０.０１２７ｃｍ、５ミルホイル）および０.０１０″（０.０２５４ｃｍ、１０ミルホイル）に圧延した。それぞれのホイルの両面に光化学マスクを適用し、両面から光化学的粉砕技術により良好なホール誤差調節のためにホール体積２８％を有するジグザグホールパターンを作成した。典型的な直径の大きさは５ミルおよび１０ミルの材料に対してホイル厚さの約１.２倍であった。ホールが１０ミルストリップ上でより大きいので、５ミルストリップ上でより単位面積当たりのホールが少なかった。
【００８３】
粉砕されたモリブデンは２７℃〜４００℃で５.６５ｐｐｍのＣＴＥを有した。
【００８４】
０.０２８″酸素不含高伝導性（ＯＦＨＣ）銅ホイルのストリップを有するグラファイト容器上に試料を配置し、−８０℃の露点での水素雰囲気中でコンベア炉を２０００°Ｆ（１０９３℃）で３インチ／分の速度で通過させた。
【００８５】
５ミルホイルは容易に湿らせたが、０.０１０″Ｍｏホイルは均一に湿らせなかった。これはＭｏ１０ミルおよび引き続く粗い表面のエッチングに必要な長い時間に起因した。
【００８６】
１０ミルホイルをＣｕホイルのない同じグラファイト容器に配置し、同じ炉を３″／分の速度で通過させ、ストリップ表面を還元し、清浄にした。同じストリップを再びＣｕホイルを有する前記と同じ条件下にグラファイト容器上に配置した。湿潤の均一性は５ミルストリップに相当した。
【００８７】
単層フィルム
５ミルホイル
５ミルＭｏホイルを、全部の表面が覆われた２.８ミルＣｕホイルの１個の断片を有する炉を通過させた。このホイル厚さはＭｏ表面を覆う付加的な材料を有してホール体積の４０％に大体相当した。表面の一部の面積はＣｕが均一に湿らされない面積を有し、Ｃｕは頭部表面上に約１ミル形成された。一部の試料はこの状況を示したが、他の試料は均一に湿らせた。すべての場合に溶融したＣｕは完全にホールを充填せず、すべての窪みを完全に充填し、滑らかなＣｕ上塗り層を製造するために電気メッキが必要であった。この変動は取り付け物および毛細管力に起因する。
【００８８】
試料を約５／８″の正方形に切断し、試料が完全に滑らかになるまで銅電解液でメッキした。５ミルホイルはそれぞれの面に４.５ミル銅上塗り層を有し、全部の厚さ１４ミルおよび２３２〜２３６Ｗ／ｍ°ＫのＴＣを有した。
【００８９】
１０ミルホイル
１０ミルＭｏホイルを、全部の表面が覆われた２.８ミルＣｕホイルの２つの断片を有する炉を通過させた。このホイルの厚さはＭｏ表面を覆う付加的な材料を有してホール体積の４０％に大体相当した。表面の一部の面積はＣｕが均一に湿らされてない面積を有し、頭部表面上に約１ミル形成された。一部の試料はこの状況を示したが、他の試料は均一に湿らされた。すべての場合に溶融したＣｕはホールを完全に充填せず、任意の窪みを完全に充填し、滑らかなＣｕ上塗り層を製造するために電気メッキが必要であった。この変動は取り付け物および毛細管力に起因した。
【００９０】
試料を約５／８″の正方形に切断し、全部の厚さ１２ミルおよび窒素雰囲気中２６〜４００℃で約６.３６ｐｐｍのＣＴＥを有した。
【００９１】
この結果は本発明の基板が混合物の規則に従わないことを示す。この試料は予想されたＣＴＥ１０.９ｐｐｍ［５.１（ＭｏのＣＴＥ）×０.５１（Ｍｏの体積割合）＋１７（ＣｕのＴＣＥ）×０.４９（Ｃｕの体積割合）＝１０.９ｐｐｍ］を有したが、測定したＣＴＥは６.３ｐｐｍであった。
【００９２】
Ｎｉメッキ５ミルホイル
５ミルホイルをＮｉ２ミルでメッキし、付着を促進するために１８００°Ｆ（９８２℃）で拡散焼き付けし、Ｃｕ湿潤性を改良するために溶融したＣｕで処理した。
【００９３】
５ミルＭｏホイルを、表面全体を覆う２.８ミルＣｕホイルの１つの断片を有する炉を通過させた。このホイルの厚さはＭｏ表面を覆うために使用できる付加的な材料を有して４０％のホール体積に大体相当した。溶融したＣｕがホールを完全に充填し、窪みを完全に充填し、滑らかなＣｕ上塗り層を製造するために電気メッキが必要であった。Ｎｉがモリブデン表面の湿潤性を改良した。
【００９４】
Ｎｉメッキ１０ミルホイル
１０ミルホイルを２マイクロインチＮｉでメッキし、Ｎｉ被膜がＣｕ湿潤性を改良するのか決定するために１８００°Ｆ（９８２℃）で拡散焼き付けした。
【００９５】
１０ミルＭｏホイルを、全部の表面を覆う２.８ミルホイルの２つの断片を有する炉を通過させた。このホイルの厚さはＭｏ表面を覆うために使用できる付加的な材料を有してホール体積の４０％に大体相当した。溶融したＣｕがホールを完全に充填し、窪みを完全に充填し、滑らかなＣｕ上塗り層を製造するために電気メッキが必要であった。Ｎｉはモリブデン表面の湿潤性を改良したが、湿潤性は５ミルホイル試験ほど良好でなかった。これは小さい直径ホールによる良好な毛細管力に起因した。
【００９６】
試料を約５／８″の正方形に切断し、１０ミルの厚さおよび１９０Ｗ／ｍ°ＫのＴＣを有した。
【００９７】
試料が完全に滑らかになるまで銅電解液で試料をメッキした。銅上塗り層は厚さ５ミルであり、全部の厚さは２０ミルであった。試料は測定時間（１.３〜２８.８ｍｓｅｃ）に依存して１８５〜２１９Ｗ／ｍ°Ｋの熱伝導率を有した。
【００９８】
２個以上のホイル層
５ミルホイル
モリブデン穿孔ホイルの厚さ５ミルの２個の断片を、これらの間に２.８ミルＣｕホイルを有するグラファイト容器上におよび他方を上に配置した。試料を同じやり方で処理した。Ｍｏ表面の湿潤性は優れており、溶融したＣｕをきわめて均一にストリップの縁部に移動した。表面上のＣｕの均一な形成が経験されなかった。ストリップ表面の間隙が毛細管通路を生じ、この通路がＣｕを単一ストリップ試験の場合より均一に移動することが推測される。薄いＮｉ表面層の使用が良好な湿潤性を必要としなかった。ＮｉがＭｏ−ＣｕマトリックスのＴＣに影響を与えられるのでこれは有利である。
【００９９】
試料を約５／８″の正方形に切断し、１２ミルの厚さおよび２１９Ｗ／ｍ°ＫのＴＣを有した。
【０１００】
５ミルホイル
モリブデン穿孔ホイルの厚さ５ミルの２個の断片を、これらの間に１ミルＣｕホイルおよび頭部表面と底部表面に沿って５ミルＣｕホイルを有するグラファイト容器上に配置した。試料を同じやり方で処理した。得られた基板の横断面を図５に示されるように３０Ｘで写真撮影した。基板３０の写真は頭部モリブデン断片３４、底部モリブデン断片３５を示し、頭部断片３４と底部断片３５の間に銅の薄い層３６を有する。頭部銅層３２および底部銅層３３を底部銅充填ホール３８および頭部銅充填ホール３９により接続する。
【０１０１】
１０ミルホイル
モリブデン穿孔ホイルの厚さ１０ミルの２個の断片を、これらの間に２.８ミルＣｕホイルを有するグラファイト容器上におよび他方を上に配置した。この場合にＭｏストリップは表面を清浄にする水素雰囲気中での炉を通過しなかった。試料を同じやり方で処理した。Ｍｏ表面の湿潤性は優れており、溶融したＣｕがきわめて均一にストリップの縁部に移動した。表面上のＣｕの均一な形成は経験されなかったが、残留する窪みは使用できるＣｕの量が減少したので２個の５ミルホイルを使用するよりも深かった。ストリップ表面の間隙が毛細管通路を生じ、この通路がＣｕを単一ストリップ試験の場合より均一に移動することが推測される。薄いＮｉ表面層の使用が必要でなかった。ＮｉがＭｏ−ＣｕマトリックスのＴＣに影響を与えられるのでこれは有利である。単一１０ミルホイル上の１０ミルホイルでの経験された改良の程度は５ミル単一ホイルおよび複数ホイル類似物を使用して経験されるより優れていた。
【０１０２】
試料を約５／８″の正方形に切断し、２２ミルの厚さおよび２７３Ｗ／ｍ°ＫのＴＣを有した。
【０１０３】
試料が完全に滑らかになるまで銅電解液で試料をメッキした。試料は厚さ２１ミルおよび窒素雰囲気中で２６〜４００℃で８.１３ｐｐｍのＣＴＥを有した。
【０１０４】
このデータは本発明による基板がモリブデン基板のみを使用する場合に比べて熱膨張率の増加を最小にして著しく高い熱伝導率を生じることを示す。
【０１０５】
本発明を説明の目的のために前記のように詳細に説明したが、この詳細な説明は単に説明の目的のためであり、当業者により請求の範囲に限定されることを除いて本発明の思想および範囲から逸脱することなく変動が可能であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明によるホールを有するホイルまたはプレートの平面図である。
【図２】図１のホイルまたはプレートの断面図である。
【図３】表面が被覆され、ホールが金属で充填された本発明によるホイルまたはプレートの１つの例の断面図である。
【図４】本発明によるサンドイッチ基板の断面図である。
【図５】本発明により銅が充填され、被覆され、穿孔された二層モリブデン基板の断面の３０倍の写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008519437.tif 000010
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