(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子径２〜５μｍのモリブデン粉末からなるモリブデン圧粉体の粉末間の空隙に、溶融した銅を含有浸透した重量割合が７０〜６０％のモリブデンと残り銅とからなる複合体を更に圧延した銅−モリブデン複合圧延体であって、前記複合圧延体内の前記モリブデン粒子は、圧延平面から見ると一次圧延方向よりも二次圧延方向が長く、且つ二次圧延方向と平行な断面から見ると二次圧延方向に扁平に押し潰し形成されてなることを特徴とする銅−モリブデン複合圧延体。
【請求項２】
請求項１に記載の銅−モリブデン複合圧延体において、前記複合圧延体は、温度１００〜３００℃にて加工率５０％以上で１方向に一次圧延が施され、更にその方向と交差する方向に冷間で加工率５０％以上で二次圧延が施され、全加工率６０％以上とした圧延材であって、３０〜８００℃のニ次圧延方向の熱膨張係数が７．２〜８．３×１０−６／Ｋであることを特徴とする銅−モリブデン複合圧延体。
【請求項３】
請求項１に記載の銅−モリブデン複合圧延体の両面に更に、銅板を圧着した銅／銅−モリブデン複合材／銅のクラッド材料からなることを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料。
【請求項４】
請求項３記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料において、中間層を構成する銅−モリブデン複合材は、銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、４００℃以下の温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有し、当該銅クラッド型半導体搭載基板材料は、４００℃以下の温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料。
【請求項５】
請求項３記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料において、中間層を構成する前記銅−モリブデン複合材は、３０〜８００℃までの温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有し、当該銅クラッド型半導体搭載基板材料は、線膨張係数が３０〜８００℃までの温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料。
【請求項６】
請求項５記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料からなる放熱基板を備えていることを特徴とするセラミックパッケージ。
【請求項７】
平均粒径２〜５μｍのモリブデン粉末を１００〜２００ＭＰａの圧力で加圧成形してモリブデン圧粉体を得、このモリブデン圧粉体の粉末間の空隙に、溶融した銅を非酸化性雰囲気において１２００〜１３００℃で含有浸透し、モリブデンの重量割合７０〜６０％、残り銅からなるモリブデンと銅との複合体を得、この複合体を少なくとも加工率６０％で圧延して複合圧延材を製造する方法であって、前記複合圧延材は、最終圧延方向において、３０〜８００℃で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする半導体搭載用放熱基板材料の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、温度１００〜３００℃にて加工率５０％以上で一方向に一次圧延を施し、更にその方向と交差する方向に冷間で加工率５０％以上で二次圧延を施し、全加工率を６０％以上とした圧延工程を備え、３０〜８００℃の二次圧延方向の線膨張係数が７．２〜８．３×１０−６／Ｋであるモリブデンと銅の複合圧延材料を製造することを特徴とする半導体搭載用放熱基板材料の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、前記複合圧延材料の両面に、更に、銅板を圧着することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、前記中間層の銅−モリブデン複合材を銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、４００℃以下の温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有するように圧延した後、その両表面に銅を圧着して線膨張係数が４００℃以下の温度で９．０×１０−６／Ｋ以下である銅クラッド複合圧延体を得ることを特徴とした銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、３０〜８００℃までの温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有した中間層を構成する銅−モリブデン複合材を得、その銅−モリブデン複合材の両表面に銅を圧着して３０〜８００℃までの温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有する銅クラッド複合圧延体を得ることを特徴とした銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法に、更に、前記銅クラッド複合圧延体を表面にメタライズ層を付加したセラミックスと直接ロー付けすることを含むことを特徴とするセラミックパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ、マイクロ波、光関係の半導体用の放熱基板に供せられる材料に関し、詳しくは、半導体素子を搭載する放熱板、半導体を収納するセラミックパッケージ、及び同じく半導体を収納するメタルパッケージに使用される放熱部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の用途に用いられる放熱材としては、良好な熱伝導率を持ち、且つ半導体やパッケージの主構成材料であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、べリリヤ（ＢｅＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等に近い熱膨張率を持つことが要求される。
【０００３】
そして、この種の用途には、従来タングステン粉末の圧粉体を水素雰囲気で焼結して得たタングステン（Ｗ）の多孔体に銅（Ｃｕ）を含浸してなる複合合金が用いられている。
【０００４】
しかるに、近年高周波化が進み、且つ半導体の容量が大きくなってきたため、熱伝導率に限界のある銅−タングステン複合合金では満足出来ぬ状況が生じてきた。即ち、アルミナを絶縁材とするセラミックパッケージの場合、アルミナと放熱基板を銀ローで接合し、パッケージを組み立てている。しかし、銀ローが凝固する７８０℃前後と常温の間の熱膨張率をアルミナに近似させるためには、銅−タングステン複合体の銅の比率を１０〜１３％に留める必要があり、そのため熱伝導率は制約を受ける。
【０００５】
なぜなら、複合体の熱伝導率はその組成により決まり、材料中に空孔等の欠陥が無く構成金属が固溶し合金を造らない場合、熱伝導率は構成金属の比率で決まる。但し、構成金属に固溶する金属を添加すると熱伝導率は低下する。
【０００６】
通常、半導体を収納するセラミックパッケージの放熱基板として用いられる銅−タングステン複合合金の場合、極微量のニッケル（Ｎｉ）等の鉄族金属を添加して濡れ性を改善し、銅のタングステン多孔体中の空隙への銅の浸透を容易ならしめるため、銅とタングステンとの二元系複合体より熱伝導率は下がる。
【０００７】
一方、モリブデン（Ｍｏ）と銅の組合せの場合、溶融銅のモリブデンへの濡れ性が良いため他金属の添加の必要はない。また、モリブデンと銅はほとんど固溶しないため、その複合材料の熱伝導率は両者の体積比率で決まる。
【０００８】
ところで、本発明者らは先に、モリブデン粉末を加圧成形して得た圧粉体に銅を含浸せしめて、大容量インバータ等の半導体用の放熱基板に適する熱伝導率の良い複合体を提案した（特願平９−２２６３６１号、以下、従来技術１と呼ぶ、参照）。
【０００９】
また、従来技術１で得られる複合体は圧延性が良く、圧延することにより、より大型の放熱基板が得られる事も併せ提案している。
【００１０】
近時、大きな発熱量を伴う大容量の半導体素子が用いられる用途が増えている。その一例として電気を駆動力とする自動車のインバータがある。この場合、数十ワットの電力の変換を行なわねばならず、整流機能を果たす半導体素子は駆動時に大きな発熱を伴う。この熱をラジエータを介し、車の系外に逃がすために通常次の様な構造が用いられている。
【００１１】
整流素子を絶縁基板（ＡｌＮ等）に搭載し、この絶縁基板複数個を大型の放熱基板にハンダにて固定し取り付け、これをラジエータにネジ等で固定する構造が用いられる。この放熱基板には、熱伝率導が良く、絶縁基板とのハンダ付け後の冷却時に熱膨張率の差により生ずる変形を小さく抑え得る熱膨張特性を持ち、且つネジ等でラジエータに固定するに十分な強度が求められる。
【００１２】
この用途に対し本発明者らは、圧延率を考慮しないで製作したモリブデンと銅の複合材料を提案した。
【００１３】
しかるに、自動車の省エネルギーの観点から、上記の熱特性に加え軽量の放熱基板が要求される様になってきた。軽量化に対しては、放熱基板の厚みを薄くすれば目的を達する事が出来る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、板厚を薄くすると熱容量が落ち且つ絶縁基板をハンダ付けした場合の熱膨張率の差による熱歪みに起因する変形が、板厚が厚い場合に比し大きくなり、ラジエータとの接触の障害となり熱の伝達を妨げる。
【００１５】
即ち、従来技術１によるモリブデンと銅の複合材料より熱伝導が良く、絶縁基板とのハンダ付け時の熱歪みに関する問題の発生を防止できる範囲の低い熱膨張率を持った材料が要求される。
【００１６】
本用途には、放熱基板にハンダ付けされる絶縁基板として、一般に熱伝導の良いＡｌＮが用いられるため、それをハンダ付け後の冷却時に熱歪みに起因し発生する放熱基板の変形、絶縁基板の破損等の問題の発生を防ぐために、４００℃以下での熱膨張係数が９．０×１０−６／Ｋより小さい材料が要求される。９．０×１０−６／Ｋより大きい材料を使った場合、セラミック、例えばＡｌＮとをハンダ付けした際、熱収縮時に変形が起きたり接合部やセラミック自体に亀裂が発生してしまうためである。
【００１７】
一方、上記の電気自動車のインバータへの用途とは別に通信等のマイクロ波発生用の半導体素子を搭載するセラミックパッケージにおいても、半導体素子の発生する熱をパッケージの外部に逃がすために、良好な熱伝導の他に、次の様な特性を持つ放熱基板が要求される。
【００１８】
セラミックとして通常Ａｌ２Ｏ３を主成分とする材料が主に用いられるが、このセラミックと高温（約８００℃）ロー材（ＣｕＡｇ共晶ロー材等）にて接合する場合、ロー付け後の冷却時にセラミックとの熱膨張率の差に起因する熱歪みでセラミックが破損せず、また放熱基板の変形の少ない材料が放熱基板には求められる。
【００１９】
特に、近時ＧａＡｓ等作動時に高熱を発生し且つ熱伝導の悪い半導体素子を用いる場合、素子の接触面に熱伝導の勝れた材料が強く望まれる。この様な目的には、一般のＣｕ−Ｗ複合材料や前述の従来技術１によるＭｏ−Ｃｕ複合材料では熱伝導が不足する場合がある。
【００２０】
現在、この様な要求を満たすため［Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ］のクラッド材（以下、ＣＭＣという）が用いられる場合があるが、このクラッド材には次のごとき問題点がある。
【００２１】
ＣＭＣのクラッド材料は、表層のＣｕ層がロー付け温度（８００℃）近辺になると軟化し、冷却時に容易に変形する。クラッド材としてはＭｏに近い熱的挙動をとるため、接合するセラミック（通常Ａｌ２Ｏ３を主成分とする）に比し熱収縮が小さくＣＭＣ複合材の変形が起こり、この変形がパッケージを冷却装置にネジ等で取り付けた場合に、冷却装置との十分な接触の妨げとなり半導体の冷却に問題が起こる。
【００２２】
また、基板の機械的特性に関しては、ＣＭＣクラッド材は中間層のＭｏが脆いため、板素材から基板部品をプレスにて打ち抜くとＭｏ層内にクラックが生じ易く、特に本クラッド材の場合、軟らかいＣｕ層が両面にあるため、打ち抜き時Ｍｏ層のクラック防止が困難となり、一般的に加工費用の高い放電加工により基板部品を造らねばならなくなる。
【００２３】
他方、半導体セラミックパッケージへの放熱基板として通常用いられるＣｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏは，通常，銀ローで接合される。Ｗ、Ｍｏは銀ローとの濡れ性が悪い為、Ｃｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏ基板の表面にＮｉメッキが施されている。この為、メタライズを施したセラミックとのロ一付けには基板へのＮｉメッキ工程が必要となるのみならず、Ｎｉメッキの密着性不足によるフクレ、あるいはシミ、変色などの問題があり歩留あるいは信頼性に問題があった。
【００２４】
そこで、本発明の第１の技術的課題は、熱伝導率がＣＭＣクラッド材より勝れ、且つ容易に打ち抜きプレスにて加工出来るセラミックパッケージの放熱基板としての半導体搭載用放熱基板及びその製造方法を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の第２の技術的課題は、セラミックとロー付けしても熱歪みによる諸問題が発生しない熱膨張特性を持つ銅クラッド型半導体搭載用放熱基板及びその製造方法を提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明の第３の技術課題は、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板を用いたセラミックパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
そこで、これらの問題点を解決するために本発明者等は、熱伝導率がＣＭＣクラッド材より勝れ、且つ容易に打ち抜きブレスにて加工出来るセラミックパッケージの放熱基板として、圧延の加工率を上げ熱膨張率を小さくしたＭｏ−Ｃｕ複合材の両面にＣｕ層を付与し、セラミックとロー付けしても熱歪みによる諸問題が発生せぬ熱膨張特性を持つ［Ｃｕ／Ｍｏ−Ｃｕ複合材／Ｃｕ］クラッド材（ＣＰＣ）を見出し、本発明をなすに至ったものである。
【００２８】
即ち、本発明によれば、粒子径２〜５μｍのモリブデン粉末からなるモリブデン圧粉体の粉末間の空隙に、溶融した銅を含有浸透（以下、含浸と呼ぶ）した重量割合が７０〜６０％のモリブデンと残り銅とからなる複合体を更に圧延した銅−モリブデン複合圧延体であって、前記複合圧延体内の前記モリブデン粒子は、圧延平面から見ると一次圧延方向よりも二次圧延方向が長く、且つ二次圧延方向と平行な断面から見ると二次圧延方向に扁平に押し潰し形成されてなることを特徴とする銅−モリブデン複合圧延体が得られる。
【００２９】
また、本発明によれば、前記銅−モリブデン複合圧延体において、前記複合圧延体は、温度１００〜３００℃にて加工率５０％以上で１方向に一次圧延が施され、更にその方向と交差する方向に冷間で加工率５０％以上で二次圧延が施され、全加工率６０％以上とした圧延材であって、３０〜８００℃のニ次圧延方向の熱膨張係数が７．２〜８．３×１０−６／Ｋであることを特徴とする銅−モリブデン複合圧延体が得られる。
【００３０】
また、本発明によれば、前記銅−モリブデン複合圧延体の両面に更に、銅板を圧着した銅／銅−モリブデン複合材／銅のクラッド材料からなることを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料が得られる。
【００３１】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料において、中間層を構成する銅−モリブデン複合材は、銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、４００℃以下の温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有し、当該銅クラッド型半導体搭載基板材料は、４００℃以下の温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料が得られる。
【００３２】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料において、中間層を構成する前記銅−モリブデン複合材は、３０〜８００℃までの温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有し、当該銅クラッド型半導体搭載基板材料は、線膨張係数が３０〜８００℃までの温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料が得られる。
【００３３】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料からなる放熱基板を備えていることを特徴とするセラミックパッケージが得られる。
【００３４】
また、本発明によれば、平均粒径２〜５μｍのモリブデン粉末を１００〜２００ＭＰａの圧力で加圧成形してモリブデン圧粉体を得、このモリブデン圧粉体の粉末間の空隙に、溶融した銅を非酸化性雰囲気において１２００〜１３００℃で含浸し、モリブデンの重量割合７０〜６０％、残り銅からなるモリブデンと銅との複合体を得、この複合体を少なくとも加工率６０％で圧延して複合圧延材を製造する方法であって、前記複合圧延材は、最終圧延方向において、３０〜８００℃で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有することを特徴とする半導体搭載用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００３５】
ここで、本発明において、含浸温度が１２００℃よりも低い場合、Ｃｕの粘性が高いため、圧粉体に十分に入り込まず空隙などの原因となる。また、１３００℃より高い場合、Ｃｕの粘性が低下するため、入り込んだＣｕが染み出してしまう。一方、全加工率が６０％より低い場合は、十分Ｍｏが加工されないため、線膨張率をコントロールすることが難しい。
【００３６】
また、本発明によれば、前記半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、温度１００〜３００℃にて加工率５０％以上で一方向に一次圧延を施し、更にその方向と交差する方向に冷間で加工率５０％以上で二次圧延を施し、全加工率を６０％以上とした圧延工程を備え、３０〜８００℃の二次圧延方向の線膨張係数が７．２〜８．３×１０−６／Ｋであるモリブデンと銅の複合圧延材料を製造することを特徴とする半導体搭載用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００３７】
また、本発明によれば、前記半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、前記複合圧延材料の両面に、更に、銅板を圧着することを特徴とする銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００３８】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、前記中間層の銅−モリブデン複合材を銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、４００℃以下の温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有するように圧延した後、その両表面に銅を圧着して線膨張係数が４００℃以下の温度で９．０×１０−６／Ｋ以下である銅クラッド複合圧延体を得ることを特徴とした銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００３９】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、３０〜８００℃までの温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有した中間層を構成する銅−モリブデン複合材を得、その銅−モリブデン複合材の両表面に銅を圧着して３０〜８００℃までの温度で９．０×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有する銅クラッド複合圧延体を得ることを特徴とした銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００４０】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法に、更に、前記銅クラッド複合圧延体を表面にメタライズ層を付加したセラミックスと直接ロー付けすることを含むことを特徴とするセラミックパッケージの製造方法が得られる。
【００４１】
また、本発明によれば、前記銅クラッド型半導体搭載用放熱基板材料の製造方法において、銅とモリブデンの比率及び圧下率を調整し、３０〜８００℃までの温度で７．９×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有した中間層を構成する銅−モリブデン複合材を得、その銅−モリブデン複合材の両表面に銅を圧着して３０〜８００℃までの温度で８．３×１０−６／Ｋ以下の線膨張係数を有する銅クラッド複合圧延体を得ることを特徴とした半導体用セラミックパッケージ用放熱基板材料の製造方法が得られる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態による半導体搭載用放熱基板材料としての圧延複合板を搭載したセラミックパッケージの種々の例を示す図である。
【００４４】
図１（ａ）を参照すると、セラミックパッケージ１０は、銅クラッドした圧延複合板又は圧延複合板１を放熱基板として用いている。放熱基板上には、半導体チップ２が接着剤３ｂを介して固定接続されている。セラミックパッケージ本体であるセラミック５は、底部中央に穴部９を備えており、この穴部９から半導体チップ２がセラミック５内に挿入されるとともに、穴部外側のセラミック５面と放熱基板とを銀ロー３ａを介して接合することで、半導体チップ２周辺のセラミックを放熱基板によって覆う形状となっている。セラミック５には、基板や基板に設けられたコネクタに接続するための端子であるピン４が圧延複合板１側に突出して植設されている。これらのピン４と、半導体チップ２とはボンディングワイヤ８を介して電気接続されている。セラミック５と、それを覆うセラミックリッド６とは、低融点ガラスを介して接合され、内部の半導体チップ２を封じる構成となっている。
【００４５】
また、図１（ｂ）を参照すると、セラミックパッケージ２０は、放熱基板である圧延複合板１上に半導体チップ２がＡｕＳｎ半田３ｃを介して接合されて、この半導体チップ２を搭載した放熱基板は、セラミック５´の一端を封じるように、銀ロー３ａを介して接合することによって、セラミック５′内部に半導体チップ２が収容されている。半導体チップ２は、セラミック５´の側面を貫通して設けられたピン４の内側端部にボンディングワイヤ８を介して電気接続されている。また、セラミック５´の他端は、図１（ａ）の例と同様にセラミックリッド６′を低融点ガラス７を介して接合することによって封じられている。
【００４６】
次に図１（ａ）及び（ｂ）に用いた放熱基板について具体的に説明する。
【００４７】
本発明者らは、前述した従来技術による複合体、即ち、平均粒径２〜４μｍのモリブデン粉末を１００〜２００ＭＰａの圧力で加圧成形してモリブデン圧粉体を得、このモリブデン圧粉体の粉末間の空隙に、溶融した銅を非酸化性雰囲気において１２００〜１３００℃で含浸し、モリブデンの重量割合７０〜６０％、残り銅からなるモリブデンと銅とのＣｕ−Ｍｏ複合体を、温度１００〜３００℃にて加工率５０％以上で一方向に一次圧延を施し、さらにその方向と直角に冷間で加工率５０％以上で二次圧延を施し、全加工率を６０％以上とした圧延材とし、この圧延材のように、６０％を越える強度の圧延を行なうと、高温における熱膨張率が著しく小さい材料を得る事を見出した。即ち、この圧延材は、３０〜８００℃の二次圧延方向の線膨張係数が７．２〜８．３×１０−６／Ｋである。
【００４８】
これは圧延率を上げるに従い、複合体中のモリブデン粒子が圧延方向に伸び、複合体の微小構造が変化する事に起因するものである。
【００４９】
そこで、モリブデン−銅複合材を加工率を上げて圧延し、４００℃以下での熱膨張係数を８．３×１０−６／Ｋ以下とし、このモリブデン−銅複合材料の両面に熱伝導率の大きい銅層を一定の厚みで付与させる事により、熱伝導率がモリブデンー銅複合材より良く、且つクラッド材としての熱膨張係数が９．０×１０−６／Ｋを越えない［銅／モリブデンー銅複合材／銅］のクラッド材料（以下、ＣＰＣと呼ぶ）を得た。
【００５０】
尚、このような複合圧延板において、熱膨張係数が８．３×１０−６／Ｋより大きい材料を放熱基板として用いた場合、パッケージングするためにアルミナ等とセラミックと銀ロー付けした際、熱収縮時に変形が起きたり接合部やセラミック自体に亀裂が発生してしまうため不適当となる。
【００５１】
更に、具体的に本発明の放熱基板の製造について図面を用いて説明する。
【００５２】
図２（ａ）及び（ｂ）は、圧延前の複合体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図である。また、図３（ａ）及び（ｂ）は圧延後の複合体を示す斜視図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部分の拡大図である。
【００５３】
図２（ａ）及び（ｂ）を参照すると、圧延前においては、Ｃｕ１４マトリックス内部に円形のＭｏ粒子１３が分散している。一方、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧延後においては、Ｃｕ１４マトリックス内のＭｏ粒子１３は、圧延方向に扁平となるように押し潰された形状となっている。
【００５４】
図４は二次圧延率と、線膨張係数との関係を示す図であり、合わせて各状態における粒子構造の概念図を示している。
【００５５】
図４に示すように、二次圧延率が増すにつれて、符号１５ａ，ｂ，ｃ，ｄの順で次第にＭｏ粒子が扁平になるとともに、直線１６に示すように、直線的に線膨張係数が減少する傾向にあることが分かる。このように、本発明の製造方法で造ったモリブデンと銅の複合材料は圧延し加工率を上げるに従い熱膨張率を低下させる事が出来る。
【００５６】
本発明によって製造されたＣＰＣは、ＣＭＣと比較して次のような特長がある。
【００５７】
まず、中間層がＭｏ−Ｃｕ複合材であり銅が存在するため、銅と密着させる熱間圧延時の温度を下げることができ、これは省エネにつながり、しかも密着力が強い。また、合わせ材と中間材の変形能の差が小さいため圧延加工による層の変形が小さく品質的に安定する。熱的特性に関しては、水平（ＸＹ）方向の熱拡散のみならず、厚み（Ｚ）方向にも銅が存在するためＣＭＣより優れている。また、熱膨張率に関してはＣｕ層の厚みを変化させることなく、中間層であるＭｏ−Ｃｕ複合材料の加工率をコントロールすることによりセラミックとの整合性を許容できる熱膨張係数８．３×１０−６／Ｋ以下のものが得られるので問題はない。さらには、Ｎｉめっき性もＭｏの露出が少ないため、より良好である。
【００５８】
以下，本発明の圧延複合板の製造の具体的例について説明する。
【００５９】
（例１）
平均粒径４μｍのモリブデン粉末を静水圧成形にて水圧１５０ＭＰａにて厚さ（Ｔ）１２．５×１８０×１７５ｍｍの角板に成形し、これにＴ５×１７５×１７５ｍｍの銅板を載せ、水素雰囲気中で１３００℃で加熱し銅を溶融しモリブデン成形体中の空隙に含浸せしめ、Ｔ１２×１７３×１６８ｍｍの重量比で銅を３５％含有するＣｕ−Ｍｏ複合体を得た。この複合体を２００℃に加熱し、２０％以下の圧下率で所望の厚さまで繰り返し一次圧延し、厚みＴ１×１７３×Ｌｍｍの複合圧延板とした。さらに，一次圧延方向と直角方向に室温にて二次（クロス方向）圧延しＴ２１．１ｍｍまで加工した。その結果の一覧を下記表１に示すが、二次圧延方向の８００℃における線膨張係数が７．０〜８．４×１０−６／Ｋの複合圧延板を得た。この圧延板Ａ−Ｆから１０×４０ｍｍサイズの試験片を切り出し、ニッケルめっきを施して９９．５％以上のＡｌ２Ｏ３を含むセラミック枠（一方の面をタングステンでメタライズした後、Ｎｉめっきをしたもの）とを銀一銅の共晶組成の銀ローにて８５０℃に加熱ロー付けし、図１（ａ）及び（ｂ）に示すようなセラミックパッケージを造り、Ｍｏ−Ｃｕの底板の反りを測定した値を表２に示す。
【００６０】
線膨張係数が８．４×１０−６／Ｋ以上になる（圧延板Ａ）と反り量が凸状に大きくなり、７．２×１０−６／Ｋ以下になる（圧延板Ｅ、Ｆ）と凹状に反りが大きくなるため、実際の基板に使うと不具合が生じた。
【００６１】
圧延板Ｂ−Ｄのものについては、反りが小さく基板として使用しても問題はなかった。
【００６２】
【表１】
0003856640.tif 000002
【００６３】
【表２】
0003856640.tif 000003
【００６４】
（例２）
前記例１の圧延板Ｅの条件に準じて厚み１８ｍｍの含浸体を得、一次圧延でＴ１１５ｍｍまで延ばした後、二次圧延でＴ２３ｍｍに仕上げたＣｕ−Ｍｏ複合体の上下面に、Ｔ１ｍｍのＣｕ板でサンドイッチ状に挟み、８００℃に加熱された水素雰囲気の電気炉に１５分間保持した。これを初期圧下率１０％で圧延機に通し（熱間圧延）、ＣｕとＣｕ−Ｍｏ複合体を圧着接合した。なお、ＣＭＣ（Ｃｕ／Ｍｏ／Ｃｕ積層材）の場合は８５０℃以上の加熱が必要であり、また初期圧下率は２０％以上必要とされ、ＣｕとＣｕ−Ｍｏ複合体の圧着の方がより経済的でかつ容易である。
【００６５】
そして、酸化物等を除去するために表面処理を行った後、１０％以下の圧下率で繰り返し圧延し、Ｔ２ｍｍのＣｕ／Ｃｕ−Ｍｏ複合体／Ｃｕのクラッド材とした。尚、この時の層比率は１：４：１であり、以下、ＣＰＣ１４１と呼称する。
【００６６】
このＣＰＣ１４１の４００℃における線膨張係数は８．２×１０−６／Ｋであり、この圧延板から前記例１と同様の方法でＡｌＮを含むセラミック枠とをハンダ付けし、例１と同様セラミックパッケージを造り、Ｍｏ−Ｃｕの底板の反りを測定した結果、＋１０μｍ（凸反り）と良好であった。また、ハンダ付け部あるいはセラミック部分に亀裂等の不具合は生じなかった。
【００６７】
（例３）
前記例１の圧延板Ｄの条件で圧延し得られた厚みＴ１．１ｍｍのＣｕ−Ｍｏ複合体の上下面に、Ｔ０．４ｍｍのＣｕ板でサンドイッチ状に挟み、前記例２と同様の方法で圧延圧着し、Ｔ１．０ｍｍのＣｕ／Ｃｕ−Ｍｏ複合体／Ｃｕのクラッド材ＣＰＣ（層比率１：４：１）を得た。このＣＰＣ１４１の８００℃における線膨張係数は８．２×１０−６／Ｋであり、この圧延板から例１と同様の方法でＡｌ２Ｏ３を含むセラミック枠とをＡｇロー付けし、例１と同様セラミックパッケージを造り、Ｍｏ−Ｃｕの底板の反りを測定した結果、＋１１μｍ（凸反り）と良好であった。また、ロー付け部あるいはセラミック部分に亀裂等の不具合は生じなかった。
【００６８】
（例４）
前記例１の圧延板Ｅの条件で圧延し得られた厚みＴ１．１ｍｍのＣｕ−Ｍｏ複合体の上下面にＴ０．４ｍｍのＣｕ板でサンドイッチ状に挟み、前記例２と同様の方法で圧延圧着し、Ｔ１．０ｍｍのＣｕ／Ｃｕ−Ｍｏ複合体／Ｃｕのクラッド材ＣＰＣ（層比率１：４：１）を得た。このＣＰＣ１４１の８００℃における線膨張係数は、７．８×１０−６／Ｋであり、この圧延板から例１と同様の方法で、Ａｌ２Ｏ３を含むセラミック枠とをＡｇロー付けし、例１と同様セラミックパッケージを造り、Ｍｏ−Ｃｕの底板の反りを測定した結果、＋５μｍ（凸反り）と良好であった。また、ロー付け部あるいはセラミック部分に亀裂等の不具合は生じなかった。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導率がＣＭＣクラッド材より勝れ、且つ容易に打ち抜きプレスにて加工出来るセラミックパッケージの放熱基板としての半導体搭載用放熱基板及びその製造方法を提供することができる。
【００７０】
また、本発明によれば、セラミックとロー付けしても熱歪みによる諸問題が発生しない熱膨張特性を持つ銅クラッド型半導体搭載用放熱基板及びその製造方法を提供することができる。
【００７１】
さらに、本発明によれば、前記したような利点を備えた銅クラッド型半導体搭載用放熱基板において、Ｎｉメッキを施さずに接合されたこの放熱基板を搭載したセラミックパッケージ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態による圧延複合板を搭載したセラミックパッケージの種々の例を示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、圧延前の複合体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の拡大図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は圧延後の複合体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部分の拡大図である。
【図４】圧延率と線膨張係数との関係を示す図であり、合わせて各状態における粒子構造の概念図を示している。
【符号の説明】
１    圧延複合板
２    半導体チップ
３ａ    銀ロー
３ｂ    接着剤
３ｃ    ＡｕＳｎ半田
４    ピン
５，５´    セラミック
６，６´    セラミックリッド
７    低融点ガラス
８    ボンディングワイヤ
９    穴部
１０，２０    セラミックパッケージ
１３    Ｍｏ粒子
１４    Ｃｕ
【図１】
0003856640.tif 000004
【図２】
0003856640.tif 000005
【図３】
0003856640.tif 000006
【図４】
0003856640.tif 000007