專利名稱：用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料及其制造方法，該半導(dǎo)體散熱器用于高效率地散發(fā)由半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的熱。
一般來說，對于半導(dǎo)體器件，熱是大敵，內(nèi)部溫度必須不超過最大允許接合溫度。此外，在功率晶體管和半導(dǎo)體整流器等半導(dǎo)體器件中，由于在工作面積上的消耗功率較大，所以如果僅從半導(dǎo)體器件的外殼(封裝)和引線中放出熱量，那么就不能散放出產(chǎn)生的熱量，使器件的內(nèi)部溫度上升，導(dǎo)致熱損壞。
這種現(xiàn)象即使在裝載CPU的半導(dǎo)體器件中也是一樣的，隨著時鐘頻率的提高，工作時的發(fā)熱量就變大，所以考慮散熱的熱設(shè)計就變?yōu)橹匾氖马棥?br> 在考慮防止所述熱損壞的熱設(shè)計中，正在進行在半導(dǎo)體器件的外殼(封裝)上加入固定散熱面積較大的散熱器的器件設(shè)計和安裝設(shè)計。
作為所述散熱器材料，一般來說，使用熱傳導(dǎo)率良好的銅和鋁等金屬材料。
近來，在CPU和存儲器等半導(dǎo)體器件中，有一邊以謀求低消耗功率為目的的低功率驅(qū)動，一邊隨著器件的高集成化和器件形成面積的擴大化使半導(dǎo)體器件本身大型化的傾向。如果使半導(dǎo)體器件大型化，那么由于半導(dǎo)體基體(硅基片和GaAs基片)與散熱器的熱膨脹的差產(chǎn)生的應(yīng)力會變大，從而發(fā)生半導(dǎo)體器件的剝落現(xiàn)象和機械損壞。為了防止這種現(xiàn)象，可列舉實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的低功率驅(qū)動和改善散熱器材料。目前，作為電源電壓，正在擺脫以往使用的TLL電平(5V)，使3.3V以下的電平實用化。
另一方面，作為散熱器的結(jié)構(gòu)材料，不僅僅單獨考慮熱傳導(dǎo)程度，還要與作為半導(dǎo)體基體的硅和GaAs的熱傳導(dǎo)率大體一致，有必要選定熱傳導(dǎo)程度高的材料。
有關(guān)散熱器材料的改善，有各種各樣的報告，例如，有使用氮化鋁(AlN)的例子和使用Cu-W(銅-鎢)等例子。AlN在熱傳導(dǎo)性和熱膨脹性的平衡上較好，特別是由于與Si的熱膨脹率大體一致，所以適合用于以硅基片作為半導(dǎo)體基體的半導(dǎo)體器件的散熱器材料。
此外，Cu-W為兼?zhèn)鋀的低熱膨脹性和Cu的高熱傳導(dǎo)性的復(fù)合材料，而且，由于機械加工容易，適合具有復(fù)雜形狀的散熱器結(jié)構(gòu)材料。
再有，作為其它實例，還有以SiC為主要成分在陶瓷基本材料中按含有20～40體積％比例的金屬Cu的材料(現(xiàn)有例1參照特開平8-279569號公報)和在由無機物質(zhì)構(gòu)成的粉末燒結(jié)多孔體中浸漬5～30wt％的Cu的材料(現(xiàn)有例2參照特開昭59-228742號公報)的建議。
上述現(xiàn)有例1的散熱器材料由于是通過成形SiC和金屬Cu的壓粉體制成散熱器的成形粉體，所以熱膨脹率和熱傳導(dǎo)率終究是理論值，在實際電子部件等中存在不能得到獲得尋求的熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡的問題。
現(xiàn)有例2由于在由無機物質(zhì)構(gòu)成的粉末燒結(jié)多孔體中浸漬Cu的比例較低，所以在提高熱傳導(dǎo)程度上產(chǎn)生界限。
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的在于提供在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得適合尋求的熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的半導(dǎo)體散熱器用復(fù)合材料。
此外，本發(fā)明的其它目的在于提供能夠容易地進行一般來說較為困難的向多孔燒結(jié)體的金屬浸漬處理，而且，能夠提高向多孔燒結(jié)體的金屬浸漬率，在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的提高散熱器裝置生產(chǎn)率的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法。
首先，如果說明作為散熱器材料的最佳特性，那么作為必要的熱膨脹率，由于必須使AlN等的陶瓷基片和Si及GaAs等的半導(dǎo)體基體的熱膨脹率一致，所以作為從室溫至200℃的平均熱膨脹率，在4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃的范圍較好，作為必要的熱傳導(dǎo)率，由于必須滿足與現(xiàn)有的Cu-W材料同等以上的要求，所以在180W/mK(室溫)以上較好。
為了獲得上述特性，本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料這樣構(gòu)成，即預(yù)先燒制具有低于銅的熱膨脹率的多孔體，進行網(wǎng)狀化，在得到的多孔燒結(jié)體上浸漬銅或銅合金，它具有至少在200℃時其熱膨脹率比按所述銅或銅合金與所述多孔燒結(jié)體的比例的化學(xué)計量得到的熱膨脹率更低的特性。
因此，能夠把膨脹抑制在低于由多孔燒結(jié)體與在該多孔燒結(jié)體中浸漬的銅或銅合金的比例決定的熱膨脹(理論值)的值，能夠得到與陶瓷基片和半導(dǎo)體基片(硅、GaAS)等的熱膨脹率大致一致的、熱膨脹性良好的散熱器材料。
具體地說，能夠得到從室溫至200℃的平均熱膨脹率為4.0×10-6/℃～9.0×10-6℃，并且熱傳導(dǎo)率為180W/mK(室溫)以上的散熱器材料。
而且，作為多孔燒結(jié)體，期望從SiC、AlN、Si3N4、B4C、BeO中選擇一種以上的化合物來構(gòu)成，作為所述銅或銅合金的比例(浸漬率)，期望在20vol％～70vol％。在銅的浸漬率為20vol％以下時，不能獲得180W/mK(室溫)的熱傳導(dǎo)率，而如果超過70vol％，多孔燒結(jié)體(特別是SiC)的強度下降，不能把熱膨脹率抑制在9.0×10-6/℃以下。
此外，期望所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔直徑的值為0.5～50μm。如果所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔直徑不足0.5μm，會使在放氣孔中浸漬金屬變得困難，熱傳導(dǎo)率降低。另一方面，如果所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔直徑超過50μm，會使多孔燒結(jié)體的強度降低，不能抑制熱膨脹率變低。
此外，作為所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔的分布(氣孔分布)，0.5～50μm的放氣孔有90％以上分布較好。在0.5～50μm的氣孔未達到90％以上分布的情況下，會增加未浸漬銅的放氣孔，使熱傳導(dǎo)率降低，或者使強度降低，不能抑制熱膨脹率變低。
再有，作為多孔燒結(jié)體的彎曲強度，期望在10MPa以上。如果比該強度低，就不能抑制熱膨脹率變低，不能獲得預(yù)定熱膨脹率范圍的材料。
一般來說，作為所述銅，在使用市場銷售的純銅的情況下，熱膨脹率雖較高，但由于與多孔燒結(jié)體(特別是SiC)的浸潤性較差，容易殘留未浸漬銅的放氣孔，所以期望通過添加Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni等來提高浸漬率。但是，如果所述添加物的量達到1％以上，那么熱膨脹率的降低就變大，不能獲得添加的效果。
此外，在所述多孔燒結(jié)體與所述銅的界面上(純銅或在銅中包含就到1％范圍內(nèi)的Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni等)，與該銅的反應(yīng)層期望在5μm以下，在1μm以下更好。如果反應(yīng)層厚于5μm，那么多孔燒結(jié)體與銅之間的熱傳導(dǎo)會惡化，使用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)降低。
本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法包括浸漬工序，以相互不接觸的狀態(tài)加熱作為基本材料的多孔燒結(jié)體和至少包含銅的金屬，在達到預(yù)定溫度的階段使兩者接觸并立即附加高壓，使所述金屬浸漬在所述多孔燒結(jié)體中；和冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。
例如，把作為基本材料的多孔燒結(jié)體和要在其上浸漬的銅或銅合金相互不接觸那樣地加熱。在兩者達到銅或銅合金熔點以上的階段，使兩者接觸立即附加高壓，使所述銅或銅合金浸漬在多孔燒結(jié)體中，然后進行快速地冷卻。
因此，能夠容易地進行一般來說比較困難的向多孔燒結(jié)體中的銅或銅合金的浸漬處理，而且，能夠提高向多孔燒結(jié)體中的銅或銅合金的浸漬率，其結(jié)果，在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得提高具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的散熱器裝置的生產(chǎn)率。
其中，實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得提高具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性是從室溫至200℃的平均熱膨脹率為4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃，并且熱傳導(dǎo)率為180W/mK(室溫)以上。
作為所述浸漬工序，也可以包括在把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬放入同一容器中，把所述金屬配置在所述容器的下方后，使所述容器內(nèi)為負壓或常壓狀態(tài)的工序；通過加熱溶解所述金屬使所述金屬成為熔融金屬的工序；在所述熔融金屬達到預(yù)定溫度的階段，旋轉(zhuǎn)所述容器，在該容器內(nèi)的所述熔融金屬中浸漬所述多孔燒結(jié)體的工序；和在所述容器內(nèi)導(dǎo)入用于浸漬的氣體，通過在所述容器內(nèi)加壓，使所述熔融金屬浸漬在多孔燒結(jié)體中的工序。
也就是說，在把多孔燒結(jié)體和在該多孔燒結(jié)體上浸漬的銅或銅合金放入容器內(nèi)，密封抽真空后，在下方加熱銅或銅合金側(cè)。在經(jīng)過溶解銅或銅合金達到預(yù)定溫度階段時，通過使容器180度旋轉(zhuǎn)進行上下顛倒，使銅或銅合金與多孔燒結(jié)體接觸。而且，通過向容器加高壓，使銅或銅合金浸漬在多孔燒結(jié)體中變?yōu)榭赡堋?br> 此外，作為所述浸漬工序，還可以配有在把預(yù)先熔融的所述金屬和所述多孔燒結(jié)體放入同一容器，把所述熔融金屬配置在所述容器內(nèi)的下方后，使該容器內(nèi)為負壓或常壓狀態(tài)的工序；在所述熔融金屬達到預(yù)定溫度的階段，旋轉(zhuǎn)所述容器，在該容器內(nèi)的所述熔融金屬中浸漬所述多孔燒結(jié)體的工序；和在所述容器內(nèi)導(dǎo)入用于浸漬的氣體，通過在所述容器內(nèi)加壓，使所述熔融金屬浸漬在多孔燒結(jié)體中的工序。
也就是說，在設(shè)置多孔燒結(jié)體的容器內(nèi)放入預(yù)先熔融的銅或銅合金，在達到預(yù)定的溫度階段后，通過使容器180度旋轉(zhuǎn)進行上下顛倒，使銅或銅合金與多孔燒結(jié)體接觸。而且，通過向容器加高壓，使銅或銅合金浸漬在多孔燒結(jié)體中變?yōu)榭赡堋?br> 此外，作為附加壓力，可在10kgf/cm2以上1000kgf/cm2以下，在50kgf/cm2以上200kgf/cm2以下較好，在100kgf/cm2以上150kgf/cm2以下更好。
這種情況下，所述壓力的附加時間在1分鐘以上30分鐘以下，期望在2分鐘以上10分鐘以下。
此外，所述預(yù)定溫度比要浸漬的銅或銅合金的熔點高30～250℃，比所述熔點高50～200℃較好。這種情況下，在多孔燒結(jié)體中應(yīng)浸漬的銅或銅合金的加熱在1×10-3Torr以下的真空中進行較好。
再有，作為多孔燒結(jié)體的氣孔，平均直徑為0.5μm～50μm的氣孔在90％以上，并且期望氣孔率為20vol％～70vol％。
此外，在所述多孔燒結(jié)體中，也可以預(yù)先進行1～10vol％的電鍍Ni。這種情況下，可使多孔燒結(jié)體與銅或銅合金的浸潤性提高，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓力下的浸漬。期望所述電鍍Ni的量為3～5vol％。這里所說的電鍍Ni，包含例如電鍍Ni-P和電鍍Ni-B。
再有，在所述多孔燒結(jié)體上，也可以預(yù)先浸漬1～10vol％的Si。這種情況下，與進行所述電鍍Ni的情況一樣，可使多孔燒結(jié)體與銅或銅合金的浸潤性提高，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓力下的浸漬。期望所述Si的浸漬量為3～5vol％。
此外，在所述多孔燒結(jié)體中，預(yù)先進行1～10vol％的電鍍Ni?；蛘撸瑢τ陬A(yù)先浸漬1～10vol％的Si，也可以在所述多孔燒結(jié)體中預(yù)先進行電鍍鈀。這種情況下，也可以在所述電鍍鈀上附加Ni和Si的復(fù)合電鍍。
而且，作為冷卻工序，還可以配有旋轉(zhuǎn)所述容器，使浸漬后的所述多孔燒結(jié)體與非浸漬的殘留熔融金屬分離的工序；抽出所述容器內(nèi)的所述用于浸漬的氣體，經(jīng)迅速地導(dǎo)入冷卻氣體，使容器冷卻的工序；也可以配有旋轉(zhuǎn)所述容器，使浸漬后的所述多孔燒結(jié)體與非浸漬的殘留熔融金屬分離的工序；通過冷卻所述容器與金屬接觸，使所述容器內(nèi)冷卻的工序。
在所述冷卻工序中的冷卻速度在從浸漬時的溫度至800℃時為-400℃/小時以上較好，-800℃/小時以上就更好。
其中，所述附加壓力是在多孔燒結(jié)體的放氣孔部分中使銅或銅合金完全浸漬所必要的壓力。這種情況下，如果在多孔燒結(jié)體中殘存有未浸漬銅或銅合金的放氣孔，由于顯著地損害熱傳導(dǎo)性，所以附加高壓就變得必要了。
該壓力雖可以按Washburn公式推定其大概，但氣孔直徑越小就越需要更大的力。例如，在0.1μmφ時需要400kgf/cm2的壓力，而在1.0μmφ時就需要40kgf/cm2的壓力，在10μmφ時就需要4kgf/em2的壓力。
此外，在多孔燒結(jié)體與銅或銅合金處于熔融狀態(tài)時發(fā)生反應(yīng)，作為多孔燒結(jié)體，例如在使用SiC的情況下，該SiC被分解為Si和C，不能發(fā)揮原來的功能。為此，就必須縮短SiC與Cu熔融狀態(tài)下的直接接觸時間。按照本發(fā)明的制造方法(方案14、方案15或方案20所述的制造方法)，由于能夠縮短SiC與Cu的接觸時間，所以能夠在事先避免所述的SiC的分解反應(yīng)。
此外，由于SiC與銅或銅合金的浸潤性較差，所以必須施加高壓使銅或銅合金充分地浸漬。按照本發(fā)明的制造方法(方案20或方案21所述的制造方法)，由于改善了SiC的氣孔表面，使SiC與Cu的浸潤性變得良好，所以在較低壓力下，在較細的氣孔中也能夠浸漬銅或銅合金。
此外，作為所述浸漬工序，也可以包括使所述多孔燒結(jié)體與所述金屬在互相非接觸狀態(tài)下處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；把所述多孔燒結(jié)體或所述金屬在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，使所述金屬熔融的工序；使所述熔融金屬處于加壓狀態(tài)的工序；和使所述加壓下的熔融金屬與所述負壓或常壓下的多孔燒結(jié)體迅速接觸并處于加壓狀態(tài)，在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在冷卻工序中，也可以在加壓下冷卻浸漬所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
這種情況下，使所述多孔燒結(jié)體和所述金屬一邊充分去氣一邊加熱，在使金屬熔融后，通過迅速接觸并處于加壓狀態(tài)，并且把加壓狀態(tài)保持到冷卻操作結(jié)束，在所述多孔燒結(jié)體中能夠高效率地浸漬所述熔融金屬。
在所述制造方法中，在負壓或常壓下，使非接觸狀態(tài)下加熱處理的多孔燒結(jié)體與熔融金屬同時處于加壓狀態(tài)然后迅速接觸，在所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述金屬較好。
因此，隨著所述熔融金屬，對于所述多孔燒結(jié)體也處于加壓狀態(tài)下后，通過進行接觸、浸漬操作，能夠使兩者接觸時的壓力降低最小，能夠良好地保持浸漬操作時的加壓狀態(tài)。
此外，在所述浸漬工序中，也可以包括把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬分別配置在利用多孔質(zhì)過濾器在分隔為兩室的同一容器的上下室中，密封所述容器，使各室處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；使上下兩室在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，使所述金屬熔融的工序；僅使所述上室處于加壓狀態(tài)的工序；和通過所述多孔質(zhì)過濾器把所述加壓下的上室的熔融金屬向下室浸透，與負壓或常壓下的所述多孔燒結(jié)體迅速接觸后，使下室處于加壓狀態(tài)，在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，也可以在所述加壓狀態(tài)下冷卻浸漬所述下室的所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
這種情況下，由于通過使用多孔質(zhì)過濾器，能夠分別獨立地壓力控制配置所述金屬的上室和配置所述多孔燒結(jié)體的下室，所以能夠使用預(yù)定的壓力控制機構(gòu)迅速地減壓、加壓。
對于所述下室的所述多孔燒結(jié)體來說，在浸漬所述熔融金屬后，能夠保持負壓或常壓狀態(tài)，進行去氣。再有，能夠通過多孔質(zhì)過濾器，利用壓力控制，簡單地進行所述熔融金屬與所述多孔燒結(jié)體的接觸、浸漬操作。此外，由于此時設(shè)定有預(yù)定的壓力差，所以能夠?qū)λ鋈廴诮饘龠M行迅速地過濾處理。
其中，對于多孔質(zhì)過濾器來說，如果熔融金屬為常壓下不浸透，而在加壓下有浸透的多孔質(zhì)的金屬，那么就不限定于特殊的材料，能夠使用適當?shù)奶疾肌⒉讳P鋼系的穿孔金屬或鋁布等。
此外，作為所述浸漬工序，也可以包括把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬分別配置在利用多孔質(zhì)過濾器在分隔為兩室的同一容器的上下室中，密封所述容器，使各室處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；使上下兩室在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，使所述金屬熔融的工序；使所述上下兩室處于加壓狀態(tài)的工序；使所述加壓下的上室壓力高于下室壓力，通過所述多孔質(zhì)過濾器使熔融金屬向下室浸透，在與所述多孔燒結(jié)體迅速地接觸后，在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，也可以在所述加壓狀態(tài)下冷卻浸漬所述下室的所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
這種情況下，隨著所述熔融金屬，對于所述多孔燒結(jié)體也處于加壓狀態(tài)下后，通過進行接觸、浸漬操作，能夠使兩者接觸時的壓力降低最小，能夠良好地保持浸漬操作時的加壓狀態(tài)。
在本發(fā)明中，在作為基本材料的多孔燒結(jié)體上對至少包含銅的金屬進行浸漬處理時，在通過從上下兩方的沖壓處理進行加壓狀態(tài)工序的同時，還能夠通過從下室周邊的間接冷卻處理進行冷卻工序。
按照本發(fā)明的制造方法，在能夠更迅速地進行壓力控制的同時，還能夠良好地保持浸漬操作時的加壓狀態(tài)。
此外，本發(fā)明的制造方法包括浸漬工序，使作為基本材料的多孔燒結(jié)體和至少包含銅的金屬在負壓或常壓下接觸，經(jīng)過加熱處理熔融所述金屬，然后在加壓狀態(tài)下，迅速地在所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述金屬；和冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。
因此，能夠容易地進行一般來說較為困難的向多孔燒結(jié)體的銅或銅合金浸漬處理，而且，能夠提高向多孔燒結(jié)體的銅或銅合金浸漬率，其結(jié)果，在實際的電子部附(包括半導(dǎo)體器件)等中，能夠提高獲得具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的散熱器裝置的生產(chǎn)率。
作為所述浸漬工序，也可以包括在互相接觸的狀態(tài)下使所述多孔燒結(jié)體和所述金屬處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，熔融所述金屬的工序；使所述熔融金屬處于加壓狀態(tài)的工序；使所述加壓下的熔融金屬與所述負壓或常壓下的多孔燒結(jié)體迅速接觸，并且在加壓狀態(tài)時在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，也可以在所述加壓下冷卻浸漬所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
這樣，按照本發(fā)明的制造方法，能夠以低于由多孔燒結(jié)體與在該多孔燒結(jié)體中浸漬的銅或銅合金的比例決定的熱膨脹量(理論值)來抑制膨脹，能夠得到與陶瓷基片和半導(dǎo)體基片(硅、GaAS)等的熱膨脹率大致一致的、熱導(dǎo)性良好的散熱器材料。


圖1是表示用本發(fā)明實施例的復(fù)合材料構(gòu)成的散熱器裝置應(yīng)用例的說明圖。
圖2是示意性地表示本發(fā)明實施例的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖3是表示適當改變SiC的氣孔率、氣孔直徑、氣孔分布時的熱傳導(dǎo)率與熱膨脹率的差異的示意圖。
圖4是表示各種復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)率-熱膨脹率特性的特性圖。
圖5A是表示從高壓容器的正面剖切一部分的剖視圖，圖5B是表示從高壓容器的側(cè)面剖切一部分的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明實施例的制造方法的工序框圖。
圖7是表示適當改變SiC的氣孔率、氣孔直徑、有無電鍍Ni、有無浸漬Si、浸漬溫度、附加壓力、加壓時間、冷卻速度時的熱傳導(dǎo)率與熱膨脹率的不同的示意圖。
圖8是表示第一變形例的浸漬工序的工序框圖。
圖9是表示第二變形例的浸漬工序的工序框圖。
圖10是表示在本發(fā)明第二實施例的制造方法中使用的熱壓爐的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示本發(fā)明第二實施例的制造方法的工序框圖。
圖12A是表示分隔型的封裝部件的平面圖；圖12B是表示圖12A中A-A線上的剖視圖。
圖13是表示在本發(fā)明第二實施例的制造方法中使用的熱壓爐的其它實例的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示在本發(fā)明第二實施例的制造方法的變形例中使用的熱壓爐的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示本發(fā)明第二實施例的制造方法的變形例的工序框圖。
圖16是表示在本發(fā)明第三實施例的制造方法中使用的熱壓爐的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖17是表示本發(fā)明第三實施例的制造方法的工序框圖。
下面，參照圖1～圖17，說明本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料及其制造方法的實施例(以下，簡單地記述為該實施例的復(fù)合材料及該實施例的制造方法)。
首先，如圖1所示，在形成于半導(dǎo)體器件12的封裝14上面的開口16內(nèi)埋入用本實施例的復(fù)合材料構(gòu)成的散熱器10，并且，設(shè)置該散熱器10，使其表面與固定在所述半導(dǎo)體器件12上部的冷卻散熱片18接觸。
因此，從在半導(dǎo)體器件12內(nèi)安裝的半導(dǎo)體元件(芯片)中放出的熱通過散熱器10高效率地傳送到冷卻散熱片18上。
而且，本實施例的復(fù)合材料這樣構(gòu)成，即預(yù)先燒制具有比銅的熱膨脹率低的熱膨脹率的多孔體，經(jīng)過網(wǎng)狀化，然后在得到的多孔燒結(jié)體上浸漬銅或銅合金。具體地說，如圖2所示，在例如SiC構(gòu)成的多孔燒結(jié)體20的放氣孔部分上(開孔部分)浸漬銅或銅合金22來構(gòu)成。在以下的說明中，把SiC構(gòu)成的多孔燒結(jié)體簡單地記述為SiC。
按照該結(jié)構(gòu)，如后面所述，能夠抑制膨脹，使其低于由多孔燒結(jié)體與在該多孔燒結(jié)體中浸漬的銅或銅合金的比例決定的熱膨脹(理論值)值，能夠得到與作為電子部件等基體的陶瓷基片和半導(dǎo)體基片(硅、GaAS)等的熱膨脹率大致一致的、熱膨脹性良好的散熱器材料。具體地說，能夠得到從室溫至200℃的平均熱膨脹率為4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃，并且熱傳導(dǎo)率為180W/mK(室溫)以上的散熱器材料。
這種情況下，作為SiC的氣孔率(與銅或銅合金22的浸漬率大致相同)，期望為20vol％~70vol％。在氣孔率為20vol％以下時，不能獲得180W/mK(室溫)的熱傳導(dǎo)率，而如果超過70vol％，SiC的強度下降，不能把熱膨脹率抑制在9.0×10-6/℃以下。
此外，作為所述SiC的平均放氣孔直徑(氣孔直徑)的值，期望在0.5~50μm。如果所述氣孔直徑不足5μm，會使在放氣孔內(nèi)浸漬銅或銅合金變得困難，熱傳導(dǎo)率降低。另一方面，如果所述氣孔直徑超過50μm，會使SiC的強度下降，不能抑制熱膨脹率變低。
此外，作為所述SiC的平均放氣孔的分布(氣孔分布)，有90％以上0.5～50μm的放氣孔分布較好。在0.5～50μm的氣孔未達到90％以上分布的情況下，會增加未浸漬銅或銅合金22的放氣孔，使熱傳導(dǎo)率降低。
在所述氣孔率、氣孔直徑和氣孔分布的測定中，使用島津制作所制造的自動孔率儀(商品名ォ-トポァ9200)。
再有，作為SiC的彎曲強度，應(yīng)在10MPa以上，期望在20MPa以上，最好在30MPa以上。如果彎曲強度低于10MPa，就會有所謂的增加熱膨脹率的問題。
一般來說，作為所述銅，在使用市場銷售的純銅的情況下，熱傳導(dǎo)率雖較高，但由于與多孔燒結(jié)體(特別是SiC)的浸潤性較差，容易殘留未浸漬銅的放氣孔，所以期望通過添加Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni等來提高浸漬率。這種情況下，銅的成分在1％的范圍內(nèi)，在Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni中包含一種以上，并且，也可以包含Ag、Cd、Zn、Au、Pd、In、Ga、Pt、Cr、Ge、Rh、Sb、Ir、Co、As、Zr、Fe、Sn、Mn、P、Pb等的不可避免的雜質(zhì)、氣體成分。但是，如果所述添加物的量達到1％以上，那么熱膨脹率的降低就變大，不能獲得添加的效果。
其中，表示了一個實驗例。該實驗例是適當改變SiC的氣孔率、氣孔直徑、氣孔分布，觀察此時的熱傳導(dǎo)率與熱膨脹率不同的實驗。其實驗結(jié)果如圖3的表所示。
在圖3中，實施例1～實施例8表示浸漬材料為銅，氣孔率、氣孔直徑和氣孔分布分別在預(yù)定范圍內(nèi)變化的情況；實施例9表示作為浸漬材料有0.5wt％的Be其余為Cu的銅合金，氣孔率、氣孔直徑和氣孔分布分別在預(yù)定范圍內(nèi)變化的情況。比較例1表示浸漬材料為銅，使氣孔率超出所述預(yù)定范圍的情況；比較例2表示浸漬材料為銅，使氣孔率和氣孔分布分別超出所述預(yù)定范圍的情況；比較例3表示浸漬材料為銅，使氣孔直徑和氣孔分布分別超出所述預(yù)定范圍的情況。
從該實驗結(jié)果看，實施例1～實施例9均滿足熱傳導(dǎo)率＝180W/mK(室溫)以上，滿足熱膨脹率＝4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃。再有，熱膨脹率是室溫～200℃的平均值。
另一方面，比較例1表示由于氣孔率低于所述預(yù)定范圍的值，所以銅的浸漬率變低，由此熱傳導(dǎo)率也隨著變得低于165W/mK。此外，比較例2表示由于氣孔率超過所述預(yù)定范圍的值，所以銅的浸漬率變高，熱傳導(dǎo)率也變高為325W/mK，但SiC的強度處于其較低部分，熱膨脹率變高為12.4×10-6/℃。
橫軸表示熱傳導(dǎo)率，縱軸表示熱膨脹率，如果以曲線表示實施例1～實施例8的結(jié)果，那么把在SiC上浸漬銅的情況下的特性設(shè)想為圖4曲線a所示的特性。在圖4中，曲線b表示以SiC和鋁形成粉末情況的理論值；曲線c表示以SiC和銅形成粉末情況的理論值；曲線d表示在SiC上浸漬鋁情況的實測值。
此外，在圖4中用點劃線的橢圓表示的區(qū)域A表示使用現(xiàn)有散熱器材料Cu-W的特性區(qū)域，所述實施例6～8，如圖3所示，可以看出具有比所述Cu-W特性還良好的特性。這是因為實施例6～8其中任何一個的熱膨脹率范圍與Cu-W基本相同，而熱傳導(dǎo)率的范圍大于Cu-W，進入了作為散熱器材料最佳特性范圍B的緣故(用虛線的長方形表示的范圍)。因此，通過最佳化SiC的氣孔率、氣孔直徑和氣孔分布，能夠把復(fù)合材料的特性集中在作為散熱器材料的最佳特性范圍內(nèi)。
下面，參照圖5～圖15，說明第一和第二實施例的制造方法。第一和第二實施例的制造方法由大致分為的浸漬工序和冷卻工序構(gòu)成。浸漬工序是按相互不接觸狀態(tài)加熱作為基本材料SiC和銅或銅合金，在達到預(yù)定溫度的階段使兩者接觸，并立即附加高壓，把所述銅或銅合金浸漬在所述SiC中的工序；冷卻工序是冷卻浸漬所述銅或銅合金的所述SiC的工序。
首先，第一實施例的制造方法，具體地說，如圖5A和圖5B所示的一例那樣，通過使用高壓容器30來進行。該高壓容器30在長方體狀框體32上兩側(cè)板34和36的大致中央部分設(shè)有各自的旋轉(zhuǎn)軸38，以該旋轉(zhuǎn)軸38為中心，框體32本身能夠旋轉(zhuǎn)。
在框體32內(nèi)，設(shè)有耐火容器40和用于加熱耐火容器40的熱絲42。耐火容器40有帶有空心部分44的長方體形狀，在一個側(cè)面高度方向的中央部分的空心部分44上設(shè)有連通的開口46。在空心部分44內(nèi)，在以開口46為中心的一個空心部分(以下記述為第一室44a)中，裝有作為浸漬材料的銅或銅合金22的塊，或銅或銅合金22的熔融金屬。在另一個空心部分(以下記述為第二室44b)中，裝有許多作為被浸漬材料的SiC20，即使第二室44b處于上方位置，但仍設(shè)有使SiC20不落下的SiC20的支撐機構(gòu)。再有，熱絲42具有即使在100kgf/cm2的高壓力下也不破裂的結(jié)構(gòu)。
此外，在所述高壓容器30中，設(shè)有用于抽真空的排氣管48，用于附加高壓及冷卻氣體的導(dǎo)入管50和導(dǎo)出管52。
下面，參照圖6說明使用所述高壓容器30的浸漬工序和冷卻工序。浸漬工序通過采用以下工序來進行。
首先，使高壓容器30處于初始狀態(tài)，使在高壓容器30內(nèi)設(shè)置的耐火容器40的第一室44a處于下方位置(步驟S1)。
然后，SiC20和銅或銅合金22的塊放入高壓容器30的耐火容器40內(nèi)，把銅或銅合金22的塊配置在耐火容器40的第一室44a內(nèi)，把SiC20設(shè)置在第二室44b內(nèi)(步驟S2)。隨后，密封高壓容器30后(及耐火容器40)，通過排氣管48進行高壓容器30內(nèi)的抽真空，使該高壓容器30內(nèi)處于負壓狀態(tài)(步驟S3)。
接著，使熱絲通電，加熱熔解第一室44a的銅或銅合金22(步驟S4)。在以下的說明中，把加熱熔解的銅或銅合金22記述為“熔融銅’。
然后，在第一室44a內(nèi)的熔融銅達到預(yù)定溫度階段，180度地旋轉(zhuǎn)高壓容器30(步驟S5)。利用該旋轉(zhuǎn)動作，通過使第一室44a處于上方位置，第一室44a內(nèi)的熔融銅因自重向位于下方位置的第二室44b內(nèi)落下，在該階段，變?yōu)樵谌廴阢~上浸漬SiC20的狀態(tài)。
隨后，通過氣體導(dǎo)入管50向高壓容器30內(nèi)導(dǎo)入浸漬氣體，使該高壓容器30內(nèi)加壓(步驟S6)。利用該加壓處理，使所述熔融銅浸漬在SiC20的放氣孔部分中。
在所述浸漬工序結(jié)束時刻立即移至冷卻工序。該冷卻工序首先把所述高壓容器30再次180度旋轉(zhuǎn)(步驟S7)。利用該旋轉(zhuǎn)動作，由于使第一室44a處于下方位置，所以第二室44b內(nèi)的熔融銅再次向第一室44a落下。通過在所述步驟S6中的加壓處理(浸漬處理)，由于熔融銅的一部分浸漬在SiC20的放氣孔中，所以向位于下方位置的第一室44a落下的熔融銅變?yōu)榻n在SiC20中的殘存熔融銅。在殘存熔融銅向第一室44a落下的階段，在第二室44b中殘留浸漬熔融銅的SiC20。
然后，在通過氣體導(dǎo)出管52對高壓容器30內(nèi)的浸漬氣體排氣的同時，通過氣體導(dǎo)入管50把冷卻氣體向高壓容器30內(nèi)導(dǎo)入(步驟S8)。通過該浸漬氣體的排氣和冷卻氣體的導(dǎo)入，使冷卻氣體遍布循環(huán)在高壓容器30內(nèi)，高壓容器30被迅速地冷卻。利用此迅速地冷卻，在所述SiC20中浸漬的熔融銅由于銅或銅合金22的塊急速固化而體積膨脹，所以浸漬的銅或銅合金22堅固地保持在SiC20中。
作為其它冷卻工序，如圖6中點劃線的框內(nèi)所示，在用所述步驟S7處理的結(jié)束階段，使高壓容器30或浸漬熔融銅的SiC20與冷卻的金屬接觸(步驟S9)。通過與該冷卻的金屬接觸，SiC20被急速地冷卻。在該冷卻過程中，也可以同時用冷水來進行冷卻金屬，也可以在與加熱體分離的地方設(shè)置冷卻金屬。具體地說，提供帽口補縮效果的冷卻方法較好。
這樣，通過實施所述浸漬工序和冷卻工序，能夠容易地進行一般來說比較困難的向SiC20中的銅或銅合金22的浸漬處理，而且，能夠提高向SiC20中的銅或銅合金22的浸漬率，在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得提高具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性，即能夠提高具有從室溫至200℃的平均熱膨脹率為4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃，并且熱傳導(dǎo)率為180W/mK(室溫)以上的散熱器10的生產(chǎn)率。
在所述步驟S4中，在熱絲42通電，加熱熔解第一室44a的銅或銅合金22的情況下，向步驟S5移動的預(yù)定溫度(加熱溫度)比銅或銅合金22的熔點高30℃~250℃的溫度較好，期望比所述熔點高50℃～200℃。這種情況下，期望使高壓容器30處于1×10-3Torr以下的真空中較好。
此外，在所述步驟S6中，通過在高壓容器30內(nèi)導(dǎo)入浸漬氣體而在高壓容器30中附加的壓力，在10kgf/cm2以上1000kgf/cm2以下。這種情況下，在50kgf/cm2以上200kgf/cm2以下較好，最好在100kgf/cm2以上150 kgf/cm2以下。
此外，向高壓容器30附加壓力的時間在1分鐘以上30分鐘以下較好，期望最好在2分鐘以上10分鐘以下。
再有，作為SiC20的氣孔，平均直徑為0.5μm～50μm的氣孔在90％以上，并且期望氣孔率為20vol％～70vol％。
而且，為了實現(xiàn)SiC20與銅或銅合金22的浸潤性的提高，可以對SiC20預(yù)先進行1～10vol％的、期望是3～5vol％的電鍍Ni。這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓力下的浸漬。這里所說的電鍍Ni，包含例如電鍍Ni-P和電鍍Ni-B。
再有，為了實現(xiàn)SiC20與銅或銅合金22浸潤性的提高，可以對SiC20預(yù)先進行1～10vol％的、期望是3～5vol％的電鍍Si。這種情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓力下的浸漬。
而且，預(yù)先對上述SiC20進行1～10vol％的電鍍Ni?；蛘撸A(yù)先浸漬1～10vol％的Si，也可以對SiC20預(yù)先進行電鍍鈀。這種情況下，也可以在所述電鍍鈀上附加Ni和Si的復(fù)合電鍍。
另一方面，在從浸漬時的溫度至800℃期間，在所述冷卻工序中的冷卻速度為-400℃/小時以上較好，-800℃/小時以上就更好。
在所述步驟S6中，在高壓容器30中附加的壓力是在SiC20的放氣孔部分中使銅或銅合金22完全浸漬所必要的壓力。這種情況下，如果在SiC20中殘存有未浸漬銅或銅合金22的放氣孔，由于顯著地損害熱傳導(dǎo)性，所以附加高壓就變得必要了。
該壓力雖可以按Washburn公式推定其大概，但氣孔直徑越小就越需要更大的力。例如，在0.1μmφ時需要400kgf/cm2的壓力，而在1.0μmφ時就需要40kgf/cm2的壓力，在10μmφ時就需要4kgf/cm2的壓力。
此外，在SiC20與銅或銅合金22處于高溫時發(fā)生反應(yīng)，該SiC20被分解為Si和C，不能發(fā)揮原來的功能。為此，就必須縮短SiC20與銅或銅合金22熔融狀態(tài)下的直接接觸時間。由于滿足第一處理條件(在高壓容器30中附加壓力＝10kgf/cm2以上，1000kgf/cm2以下)、第二處理條件(加熱溫度＝比銅或銅合金22的熔點高30℃～250℃的溫度)和第三處理條件(在SiC20上按1～10vol％預(yù)先電鍍Ni)，能夠縮短SiC20與銅或銅合金22的接觸時間，所以能夠在事先避免所述的SiC20的分解反應(yīng)。
此外，由于SiC20與銅或銅合金22的浸滑性較差，所以必須施加高壓使銅或銅合金22充分地浸漬。由于實施第三處理條件(在SiC20上按1～10vol％預(yù)先電鍍Ni)或第四處理條件(在SiC20上按1～10vol％預(yù)先電鍍Si)，改善了SiC20的氣孔表面，使SiC20與銅或銅合金22的浸潤性變得良好，所以在較低壓力下，在較細的氣孔中能夠浸漬銅或銅合金22。
這里，表示了一個實驗例。該實驗例是適當改變SiC20的氣孔率、氣孔直徑、有無電鍍Ni、有無浸漬Si、浸漬溫度、附加壓力、加壓時間、冷卻速度，觀察此時的熱傳導(dǎo)率與熱膨脹率不同的實驗。圖7所示的表中表示了該實驗結(jié)果。在圖7中，SiC/Cu的反應(yīng)狀況由在SiC與Cu之間形成的反應(yīng)層的厚度(平均值)來決定。其決定條件如下。此外，該決定條件的依據(jù)是如果在SiC與Cu之間生成5μm以上的反應(yīng)層，那么SiC與Cu間的熱傳導(dǎo)就惡化，作為用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料情況的熱傳導(dǎo)就降低。
·反應(yīng)層的厚度(平均)為1μm以下→‘無反應(yīng)’·反應(yīng)層的厚度(平均)超過1μm但在5μm以下→‘反應(yīng)小’·反應(yīng)層的厚度(平均)超過5μm→‘反應(yīng)大’根據(jù)該實驗結(jié)果，對于滿足SiC20的氣孔率、氣孔直徑、浸漬溫度、附加壓力、加壓時間、冷卻速度的各自預(yù)定范圍的實驗來說(樣品3、7、8、11和12)，任何一個的SiC/Cu的反應(yīng)狀況都為‘無反應(yīng)’，并且Cu的浸漬狀況良好，獲得了良好的效果。
在這些樣品中，對于樣品3、7、11和12，由于進行了電鍍Ni或浸漬Si，所以與Cu的浸潤性變得良好，即使縮短加壓時間，也能獲得上述那樣的良好效果。此外，對于樣品8，雖未進行電鍍Ni或浸漬Si，但通過使附加壓力提高，也能夠縮短加壓時間，獲得上述那樣的良好效果。
另一方面，對于作為在附加壓力為8kgf/cm2低于所述預(yù)定范圍的樣品1、5和9，無論哪一個，Cu的浸漬狀況都不充分，在這些樣品中，對于加壓時間長的實驗(樣品1和5)，SiC/Cu的反應(yīng)狀況為‘反應(yīng)大’。
再有，對于樣品6，盡管SiC/Cu的反應(yīng)狀況為‘反應(yīng)小’，但浸漬狀況不充分，可認定氣孔率和氣孔直徑均未滿足各自預(yù)定范圍；對于樣品14，盡管浸漬狀況良好，但SiC/Cu的反應(yīng)狀況為‘反應(yīng)大’，可認定氣孔直徑大于預(yù)定范圍，加壓時間比較長。
再有，作為與銅或銅合金22的浸潤性良好的浸漬Si的SiC(Si-SiC燒結(jié)體)，能夠使用例如以含有2~25wt％的Si和75~98wt％的SiC為主相的Si-SiC燒結(jié)體。在獲得該Si-SiC燒結(jié)體中，對于主相100重量部分，在把Al雜質(zhì)控制在0.2重量部分以下，把SiO2控制在3.0重量部分以下的同時，相對主相100重量部分，把所有雜質(zhì)的量控制在0.4～4.2重量部分內(nèi)較好。
具體地說，如果簡單地說明所述Si-SiC燒結(jié)體的制作方法，首先，作為成形原料，使用SiC粉末、碳粉末和含有有機粘合劑和水分或有機溶劑的原料。
而且，混煉所述成形材料，按預(yù)定的形狀成形，制作成形體。接著，把該成形體放置在硅金屬氣氛下、減壓的惰性氣體氣氛或真空中，在成形體中浸漬硅金屬，制造Si-SiC燒結(jié)體。
作為所述成形方法，可采用沖壓成形、澆注成形、擠壓成形的其中任何一種，從生產(chǎn)率的觀點看，沖壓成形較好。作為加壓方式，油壓沖壓較好，這種情況下的油壓沖壓壓力一般為50～2000kg/cm2。
下面，參照圖8和圖9，說明第一實施例的制造方法中浸漬工序的幾個變形例。
第一變形例的浸漬工序，如圖8所示，首先，使高壓容器30處于初始狀態(tài)，使在高壓容器30內(nèi)設(shè)置的耐火容器40的第一室44a位于下方位置(步驟S101)。
然后，把SiC20設(shè)置在第二室44b中，把預(yù)先熔融的銅或銅合金22(熔融銅)流入第一室44a(步驟S102)。
隨后，在第一室44a內(nèi)的熔融銅達到預(yù)定溫度的階段，把高壓容器30旋轉(zhuǎn)180度(步驟S103)。通過該旋轉(zhuǎn)動作，位于下方位置的第一室44a內(nèi)的熔融銅向第二室44b落下，在該階段，變?yōu)樵谌廴阢~上浸漬SiC20的狀態(tài)。
隨后，通過氣體導(dǎo)入管50向高壓容器30內(nèi)導(dǎo)入浸漬氣體，使該高壓容器30內(nèi)加壓(步驟S104)。利用該加壓處理，使所述熔融銅浸漬在SiC的放氣孔部分中。
下面，說明第二變形例的浸漬工序，該第二變形例的浸漬工序是在高壓容器30內(nèi)設(shè)置的耐火容器40的內(nèi)部中央部分中，使用設(shè)置由多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的隔離板(圖中未示)的高壓容器30。在耐火容器40內(nèi)，利用所述隔離板，把第一室44a與第二室44b隔離開。
作為所述隔離板，期望使用氣孔率為40％~90％、并且氣孔直徑為0.5mm~3.0mm的多孔陶瓷材料。使用氣孔率為70％~85％、并且氣孔直徑為1.0mm~2.0mm的多孔陶瓷材料更好。
而且，該第二變形例的浸漬工序，如圖9所示，首先，使高壓容器處于初始狀態(tài)，使在高壓容器內(nèi)設(shè)置的耐火容器40的第一室44a位于下方位置，第二室44b處于上方位置(步驟S201)。
然后，把SiC20和銅或銅合金22的塊放入高壓容器30的耐火容器40中，使銅或銅合金22的塊配置在位于上方位置的第二室44b內(nèi)，SiC20設(shè)定在位于下方位置的第一室44a中(步驟S202)。
隨后，在密封高壓容器30(耐火容器40)后，通過吸氣管48進行高壓容器30內(nèi)的抽真空，使該高壓容器30內(nèi)處于負壓狀態(tài)(步驟S203)。
接著，使熱絲42通電，加熱熔解第二室44b的銅或銅合金22(步驟S204)。在所述熔融銅達到預(yù)定溫度的階段，通過氣體導(dǎo)入管50向高壓容器30內(nèi)導(dǎo)入浸漬氣體，使該高壓容器30內(nèi)加壓(步驟S205)。通過該加壓處理，位于上方位置的第二室44b內(nèi)的熔融銅穿過隔離板，浸漬在位于下方位置的第一室44a內(nèi)的SiC20的放氣孔部分中。
下面，參照圖10~圖15，說明第二實施例的制造方法。
本第二實施例的制造方法，具體地說如用圖10表示的一例那樣，通過使用熱壓爐60來實施。該熱壓爐60配有在柱狀框體62內(nèi)兼作基座的下模64；在該下模64上固定的上面開口的耐火容器66；在該耐火容器66內(nèi)從上方進退自如的上模68；和用于加熱所述耐火容器66的熱絲70。再有，在該熱壓爐60中，設(shè)有用于抽真空的吸氣管72。
所述耐火容器66有帶有空心部分74的柱狀形狀。上模68在其側(cè)面設(shè)有決定該上模68行程的的凸緣部分76，在該凸緣部分76下面，裝有與所述耐火容器66的上周面接觸使耐火容器66處于密封狀態(tài)的襯墊78。另一方面，在下模64的內(nèi)部，設(shè)有用于加熱耐火容器66內(nèi)部的加熱流體和用于冷卻耐火容器66內(nèi)部的冷卻流體的流通通路80。
而且，第二實施例的制造方法按圖11所示的工序?qū)嵤?br> 首先，在耐火容器66的空心部分74內(nèi)，從下按SiC20、多孔陶瓷制造的過濾器54、銅或銅合金22的塊的順序投入(步驟S301)。作為過濾器54，期望使用氣孔率為40％~90％并且氣孔直徑為0.5mm~3.0mm的多孔陶瓷材料，使用氣孔率為70％~85％并且氣孔直徑為1.0mm~2.0mm的多孔陶瓷材料更好。
此外，所述過濾器54起到隔離SiC20和銅或銅合金22的塊，使兩者處于非接觸狀態(tài)的隔離板的作用，在空心部分74內(nèi)，可把過濾器54上的設(shè)置銅或銅合金22的塊的部分定義為上室74a，把過濾器54下的設(shè)置SiC20的部分定義為下室74b。
接著，在密封耐火容器66后，通過吸氣管72進行耐火容器66內(nèi)的抽真空，使該耐火容器66的兩室74a和74b內(nèi)部為負壓狀態(tài)(步驟S302)。
隨后，使熱絲70通電，加熱熔解上室74a內(nèi)的銅或銅合金22(步驟S303)。此時，也可以向所述熱絲70通電，同時在下模64的通路80內(nèi)流入加熱流體，以便加熱耐火容器66的內(nèi)部。
在上室74a內(nèi)的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)達到預(yù)定溫度的階段，使上模68向下方移動，對上室內(nèi)按預(yù)定壓力加壓(步驟S304)。此時，通過在上模68的凸緣部分76上安裝的襯墊78與耐火容器66的上周面的接觸和相互擠壓，耐火容器66被密封，可有效地防止所謂的內(nèi)部的熔融銅向耐火容器66的外部泄漏的不適。
達到預(yù)定壓力的上室74a內(nèi)的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)利用上室74a內(nèi)的壓力穿過過濾器54在下室74b側(cè)被擠壓向該下室74b內(nèi)導(dǎo)入的同時，還浸漬在在該下室74b內(nèi)設(shè)置的SiC20上。
按照時間管理，在變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的終點的階段(向SiC20內(nèi)的熔融銅的浸漬達到飽和狀態(tài)的時刻)，這時，在下模64內(nèi)的通路80中流入冷卻流體，通過使耐火容器66從下方向上方冷卻(步驟S305)，使在SiC20中浸漬的熔融銅凝固。在凝固完成前，用上模68和下模64保持耐火容器66內(nèi)的加壓狀態(tài)。
在凝固完成時刻，從耐火容器66中取出浸漬銅或銅合金22的SiC20(步驟S306)。
在本制造方法中，使SiC20和銅或銅合金22一邊充分去氣一邊加熱，在熔融銅或銅合金22后，迅速地與SiC20接觸，并且使其處于加壓狀態(tài)，而且由于在冷卻操作完成前保持其加壓狀態(tài)，所以在SiC20中能夠高效率地浸漬銅或銅合金22。在所述例中是在負壓下進行浸漬處理的，但也可以在常壓下進行。
這樣，在使熔融銅與SiC20同處于加壓狀態(tài)后，由于經(jīng)相互接觸進行浸漬處理，所以能夠使兩者接觸時的壓力下降達到最小限度，能夠使浸漬處理時的加壓狀態(tài)良好地保持。
在所述例中，為了防止熔融銅的泄漏，在上模68中凸緣部分76的下面設(shè)有襯墊78，但如圖10的雙點劃線所示，也可以在耐火容器66的上周面上設(shè)置襯墊78。此外，如圖12A所示，也可以在如圖13所示的上模68的下部設(shè)置兩片重疊的環(huán)狀分割型襯墊100的襯墊部件102。這種情況下，在襯墊部件102的空心部分104上利用熔融銅的進入，使各分割型襯墊100的直徑擴大，結(jié)果，上室74a被密封，可防止熔融銅的泄漏。
下面，參照圖14和圖15，說明第二實施例的制造方法的變形例。再有，與圖10對應(yīng)的部分附以相同符號，并省略其重復(fù)說明。
在本變形例的制造方法中，作為熱壓爐60，如圖14所示，在耐火容器66中空心部分74的高度方向中央部分上固定著多孔陶瓷構(gòu)成的過濾器部件110，在下室74b的側(cè)面使用開關(guān)自由的門112。因此，在耐火容器66的空心部分74內(nèi)，由過濾器部件110的上部分作為上室74a，由過濾器部件110的下部分作為下室74b。具體地說，采用在下室74b上裝有相關(guān)的門112，在關(guān)閉該門112時，使下室74b密封的結(jié)構(gòu)。
而且，本變形例的制造方法采用圖15所示的工序來進行。
首先，在耐火容器66的上室74a內(nèi)投入銅或銅合金22的塊，打開下室74b的門112，在該下室74b內(nèi)投入SiC20(步驟S401)。
接著，關(guān)閉門112密封下室74b，并且在密封熱壓爐60后，通過吸氣管72進行耐火容器66內(nèi)的抽真空，使該耐火容器66的兩室74a和74b內(nèi)部處于負壓狀態(tài)(步驟S402)。
然后，使熱絲70通電，加熱熔解上室74a內(nèi)的銅或銅合金22(步驟S403)。在這種情況下，也可以向所述熱絲70通電，同時在下模64的通路80內(nèi)流入加熱流體，以便加熱耐火容器66的內(nèi)部。
在上室74a內(nèi)的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)達到預(yù)定溫度的階段時，使上模68向下方移動，對上室74a內(nèi)部按預(yù)定壓力加壓(步驟S404)。
達到預(yù)定壓力的上室74a內(nèi)的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)利用上室74a內(nèi)的壓力穿過過濾器部件110在下室74b側(cè)被擠壓，在向該下室74b內(nèi)導(dǎo)入的同時，還浸漬在在該下室74b內(nèi)設(shè)置的SiC20上。
按照時間管理，在變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的終點的階段(向SiC20內(nèi)的熔融銅的浸漬達到飽和狀態(tài)的時刻)，這時，在下模64內(nèi)的通路80中流入冷卻流體，通過使耐火容器66從下方向上方冷卻(步驟S405)，使在SiC20中浸漬的熔融銅凝固。
在凝固完成時刻，從耐火容器中取出浸漬銅或銅合金的SiC(步驟S406)。
在本變形例的制造方法中，與第二實施例的制造方法同樣，在SiC20上能夠高效率地浸漬銅或銅合金22。此外，在這種情況下，在使熔融銅和SiC20同處于加壓狀態(tài)后，由于經(jīng)相互接觸進行浸漬處理，所以能夠把兩者接觸時的壓力降低限定為最小，能夠在浸漬處理中良好地保持加壓狀態(tài)。在所述例中是在負壓下進行浸漬處理的，但也可以在常壓下進行。
下面，參照圖16和圖17，說明第三實施例的制造方法。再有，與圖10對應(yīng)的部分附以相同符號，并省略其重復(fù)說明。
本第三實施例的制造方法與所述第二實施例的制造方法的原理大致相同，在浸漬工序中，但在使SiC20與銅或銅合金22在負壓或常壓下接觸，通過加熱使所述銅或銅合金22熔融的點上有不同。
具體地說，如圖16所示，在第二實施例的制造方法中使用的熱壓爐60的耐火容器66內(nèi)未投入過濾器54，在從下按SiC20、銅或銅合金22的順序進行投入的點上有不同。
而且，第三實施例的制造方法采用圖17所示的工序來進行。
首先，在耐火容器66的空心部分74內(nèi)，從下按SiC20、銅或銅合金22的順序進行投入(步驟S501)。
接著，在密封熱壓爐60后，通過吸氣管72進行耐火容器66內(nèi)部的抽真空，使耐火容器66的內(nèi)部處于負壓狀態(tài)(步驟S502)。
然后，使熱絲70通電，加熱耐火容器66內(nèi)的銅或銅合金22(步驟S503)。此時，也可以向所述熱絲70通電，同時在下模64的通路80內(nèi)流入加熱流體，以便加熱耐火容器66的內(nèi)部。
在耐火容器66內(nèi)的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)達到預(yù)定溫度的階段時，使上模68向下方移動，對耐火容器66內(nèi)部按預(yù)定壓力加壓(步驟S504)。
達到預(yù)定壓力的銅或銅合金22的熔解物(熔融銅)利用耐火容器66內(nèi)的壓力浸漬在SiC20上。
按照時間管理，在變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的終點的階段(向SiC20內(nèi)的熔融銅的浸漬達到飽和狀態(tài)的時刻)，這時，在下模64內(nèi)的通路80中流入冷卻流體，通過使耐火容器66從下方向上方冷卻(步驟S505)，使在SiC20中浸漬的熔融銅凝固。在凝固完成前，用上模68和下模64保持耐火容器66內(nèi)的加壓狀態(tài)。
在凝固完成時刻，從耐火火容器66中取出浸漬銅或銅合金22的SiC20(步驟S506)。
在本制造方法中，也使SiC20和銅或銅合金22一邊充分去氣一邊加熱，在使銅或銅合金22與SiC20處于接觸狀態(tài)時熔融銅或銅合金22后，使耐火容器66處于加壓狀態(tài)，而且由于在冷卻操作完成前保持其加壓狀態(tài)，所以在SiC20中能夠高效率地浸漬銅或銅合金22。
在所述例中，在SiC20中浸漬的金屬為銅或銅合金22，但作為銅中的雜質(zhì)，也可以包含0.001wt％~0.1wt％的Ca、Ag、Cd、Zn、Au、Pd、In、Ga、Pt、Cr、Ge、Rh、Sb、Ir、Co、As、Zr、Fe、Sn、Mn、P、Pb等和氣體成分。當然，也可以是純銅。
此外，作為被浸漬材料的多孔燒結(jié)體，使用了SiC20，但如果是彎曲強度為10MPa以上的多孔燒結(jié)體，就不一定限定于SiC20，例如，能夠使用AlN、Si3N4、B4C和BeO。
再有，本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料及其制造方法并不限于上述實施例，只要不脫離本發(fā)明的要點，能夠采用獲得的各種結(jié)構(gòu)。
如以上的說明，按照本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，預(yù)先燒制具有低于銅的熱膨脹率的多孔體，在通過網(wǎng)狀化得到的多孔燒結(jié)體上浸漬構(gòu)成銅，至少在200℃時的熱膨脹率具有比從所述銅或銅合金和所述多孔燒結(jié)體的比例的化學(xué)計量中得到的熱膨脹率更低的特性。
因此，能夠?qū)崿F(xiàn)所謂在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中獲得具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的效果。
此外，按照本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法包括浸漬工序，以相互不接觸的狀態(tài)加熱作為基本材料的多孔燒結(jié)體和至少包含銅的金屬，在達到預(yù)定溫度的階段使兩者接觸，立即附加高壓，使所述金屬浸漬在所述多孔燒結(jié)體中；和冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。
因此，能夠容易地進行一般來說比較困難的向多孔燒結(jié)體中的銅或銅合金的浸漬處理，而且，能夠提高向多孔燒結(jié)體中的銅或銅合金的浸漬率，可實現(xiàn)所謂在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中能夠獲得提高具有適合尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡特性的散熱器裝置的生產(chǎn)率的效果。
此外，按照本發(fā)明的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法包括浸漬工序，使作為基本材料的多孔燒結(jié)體和至少包含銅的金屬在負壓或常壓下接觸，經(jīng)過加熱處理熔融所述金屬，然后，在加壓狀態(tài)下迅速地在所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述金屬；冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。因此，在多孔燒結(jié)體中能夠高效率地浸漬金屬。
附圖中符號的說明10 散熱器20 SiC22 銅或銅合金30 高壓容器40 耐火容器 44a 第一室44b 第二室
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，預(yù)先燒制具有比銅的熱膨脹率低的熱膨脹率的多孔體，進行網(wǎng)狀化，然后在得到的多孔燒結(jié)體上浸漬銅或銅合金，由此構(gòu)成該復(fù)合材料，它具有其熱膨脹率至少在200℃時比按所述銅或銅合金與所述多孔燒結(jié)體的比例化學(xué)計量得到的熱膨脹率更低的特性。
2.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，在所述多孔燒結(jié)體與所述金屬的界面上形成的與所述金屬的反應(yīng)層的厚度在5μm以下。
3.如權(quán)利要求2所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，所述反應(yīng)層的厚度在1μm以下。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，所述多孔燒結(jié)體由從SiC、AlN、Si3N4、B4C、BeO中選擇的一種以上的化合物構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，所述銅或銅合金的比例為20vol％~70vol％。
6.如權(quán)利要求1~5中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，從室溫至200℃的平均熱膨脹率為4.0×10-6/℃～9.0×10-6/℃，并且至少在室溫下的熱傳導(dǎo)率為180W/mK以上。
7.如權(quán)利要求1~6中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔直徑的值為0.5~50μm。
8.如權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，在所述多孔燒結(jié)體的平均放氣孔直徑的值為0.5~50μm時有90％以上的分布。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，彎曲強度在10MPa以上。
10.如權(quán)利要求1~9中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料，其特征在于，在銅成分達到1％的范圍，在所述多孔燒結(jié)體中浸漬的所述銅或銅合金包含從Be、Al、Si、Mg、Ti、Ni中選擇的一種以上的元素，并且，包含不可避免的雜質(zhì)成分和氣體成分。
11.一種用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，包括浸漬工序，以相互不接觸的狀態(tài)加熱作為基本材料的多孔燒結(jié)體和至少包含銅的金屬，在達到預(yù)定溫度的階段使兩者接觸立即附加高壓，使所述金屬浸漬在所述多孔燒結(jié)體中；和冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。
12.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬放入同一容器中，把所述金屬配置在所述容器的下方后，使所述容器內(nèi)為負壓或常壓狀態(tài)的工序；通過加熱溶解所述金屬使所述金屬成為熔融金屬的工序；在所述熔融金屬達到預(yù)定溫度的階段，旋轉(zhuǎn)所述容器，在該容器內(nèi)的所述熔融金屬中浸漬所述多孔燒結(jié)體的工序；和在所述容器內(nèi)導(dǎo)入用于浸漬的氣體，通過在所述容器內(nèi)加壓，使所述熔融金屬浸漬在多孔燒結(jié)體中的工序。
13.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括在把預(yù)先熔融的所述金屬和所述多孔燒結(jié)體放入同一容器，把所述熔融金屬配置在所述容器內(nèi)的下方后，使該容器內(nèi)為負壓或常壓狀態(tài)的工序；在所述熔融金屬達到預(yù)定溫度的階段，旋轉(zhuǎn)所述容器，在該容器內(nèi)的所述熔融金屬中浸漬所述多孔燒結(jié)體的工序；和在所述容器內(nèi)導(dǎo)入用于浸漬的氣體，通過在所述容器內(nèi)加壓，使所述熔融金屬浸漬在多孔燒結(jié)體中的工序。
14.如權(quán)利要求12或13所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述冷卻工序包括旋轉(zhuǎn)所述容器，使浸漬后的所述多孔燒結(jié)體與非浸漬的殘留熔融金屬分離的工序；和抽出所述容器內(nèi)的所述用于浸漬的氣體，經(jīng)迅速地導(dǎo)入冷卻氣體，冷卻所述容器內(nèi)部的工序。
15.如權(quán)利要求12或13所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述冷卻工序包括旋轉(zhuǎn)所述容器，使浸漬后的所述多孔燒結(jié)體與非浸漬的殘留熔融金屬分離的工序；和通過使所述容器與冷卻的金屬接觸，冷卻所述容器內(nèi)部的工序。
16.如權(quán)利要求11~15中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述附加壓力在10kgf/cm2以上1000kgf/cm2以下。
17.如權(quán)利要求11~16中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述壓力的附加時間在1分鐘以上30分鐘以下。
18.如權(quán)利要求11~17中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度比所述金屬的熔點高30℃～250℃的溫度。
19.如權(quán)利要求11~18中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，從浸漬時的溫度至800℃，所述冷卻工序中的冷卻速度為-400℃/小時以上。
20.如權(quán)利要求11~19中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述負壓狀態(tài)在1×10-3Torr以下。
21.如權(quán)利要求11~20中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述多孔燒結(jié)體的氣孔，平均直徑為0.5μm～50μm的氣孔有90％以上，并且氣孔率為20vol％～70vol％。
22.如權(quán)利要求11~21中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述多孔燒結(jié)體可以預(yù)先按1～10vol％進行電鍍Ni。
23.如權(quán)利要求11~21中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述多孔燒結(jié)體可以預(yù)先按1～10vol％進行電鍍Si。
24.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括在互相非接觸的狀態(tài)下使所述多孔燒結(jié)體和所述金屬處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，熔融所述金屬的工序；使所述熔融金屬處于加壓狀態(tài)的工序；和使所述加壓下的熔融金屬與所述負壓或常壓下的多孔燒結(jié)體迅速接觸，并且在加壓狀態(tài)時在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，在所述加壓下冷卻浸漬所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
25.如權(quán)利要求24所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，在負壓或常壓下，使非接觸狀態(tài)下加熱處理的多孔燒結(jié)體與熔融金屬同時處于加壓狀態(tài)然后迅速接觸，在所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述金屬。
26.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬分別配置在利用多孔質(zhì)過濾器在分隔為兩室的同一容器的上下室中，密封所述容器，使各室處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；使上下兩室在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，使所述金屬熔融的工序；僅使所述上室處于加壓狀態(tài)的工序；和通過所述多孔質(zhì)過濾器把所述加壓下的上室的熔融金屬向下室浸透，與負壓或常壓下的所述多孔燒結(jié)體迅速接觸后，使下室處于加壓狀態(tài)，在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，在所述加壓狀態(tài)下冷卻浸漬所述下室的所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
27.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬分別配置在利用多孔質(zhì)過濾器在分隔為兩室的同一容器的上下室中，使各室處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；使上下兩室在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，使所述金屬熔融的工序；使所述上下兩室處于加壓狀態(tài)的工序；和使所述加壓下的上室壓力高于下室壓力，通過所述多孔質(zhì)過濾器使熔融金屬向下室浸透，在與所述多孔燒結(jié)體迅速地接觸后，在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，也可以在所述加壓狀態(tài)下冷卻浸漬所述下室的所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
28.如權(quán)利要求24-27中任一項所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，在作為基本材料的多孔燒結(jié)體上對至少包含銅的金屬進行浸漬處理時，在通過從上下兩方的沖壓處理進行加壓狀態(tài)工序的同時，還能夠通過從下室周邊的間接冷卻處理進行冷卻工序。
29.一種用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，包括浸漬工序，使作為基本材料的多孔燒結(jié)體與至少包含銅的金屬在負壓或常壓下接觸，經(jīng)過加熱處理熔融所述金屬，然后，在加壓狀態(tài)下迅速地在所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述金屬；和冷卻工序，冷卻至少浸漬所述金屬的所述多孔燒結(jié)體。
30.如權(quán)利要求29所述的用于半導(dǎo)體散熱器的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，所述浸漬工序包括在互相接觸的狀態(tài)下使所述多孔燒結(jié)體和所述金屬處于負壓或常壓狀態(tài)的工序；把所述多孔燒結(jié)體和所述金屬在負壓或常壓下加熱至預(yù)定溫度，熔融所述金屬的工序；使所述熔融金屬處于加壓狀態(tài)的工序；和使所述加壓下的熔融金屬與所述負壓或常壓下的多孔燒結(jié)體迅速接觸，并且在加壓狀態(tài)時在加壓下的所述多孔燒結(jié)體中浸漬所述熔融金屬的工序；在所述冷卻工序中，在所述加壓下冷卻浸漬所述熔融金屬的所述多孔燒結(jié)體。
全文摘要
在實際的電子部件(包括半導(dǎo)體器件)等中獲得尋求熱膨脹率與熱傳導(dǎo)率平衡的適當特性。其方法為:使高壓容器處于初始狀態(tài)(S1),在第一室處于下方位置后,把銅或銅合金放入第一室,把SiC設(shè)置在第二室(S2)。隨后,在密封高壓容器后,通過排氣管進行高壓容器內(nèi)的抽真空(S3)。接著,使熱絲通電,加熱熔解第一室的銅或銅合金(S4)。在第一室內(nèi)的熔融銅達到預(yù)定溫度階段,180度地旋轉(zhuǎn)高壓容器(S5),SiC處于在熔融銅中的被浸漬狀態(tài)(S6)。然后,通過氣體導(dǎo)入管向高壓容器內(nèi)導(dǎo)入浸漬氣體,通過使該高壓容器加壓,把熔融銅浸漬在SiC中。隨后,在使高壓容器旋轉(zhuǎn)180度后(S7),在通過氣體導(dǎo)出管對高壓容器內(nèi)的浸漬氣體排氣的同時,通過氣體導(dǎo)入管把冷卻氣體向高壓容器內(nèi)導(dǎo)入(S8)。
文檔編號C04B41/51GK1201256SQ98107040
公開日1998年12月9日 申請日期1998年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月14日
發(fā)明者石川修平, 三井任 申請人:日本礙子株式會社