專利名稱：散熱器和使用它的半導(dǎo)體托架以及半導(dǎo)體器件用封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由低熱膨脹率、高散熱性的WCu合金燒結(jié)體或MoCu合金燒結(jié)體構(gòu)成的散熱器和使用該散熱器的半導(dǎo)體托架以及半導(dǎo)體器件用封裝件。
背景技術(shù)：
過去在半導(dǎo)體封裝件和光通信模塊(光半導(dǎo)體組件)等的半導(dǎo)體器件中，要設(shè)置稱為散熱器的散熱部件，使半導(dǎo)體封裝件或半導(dǎo)體組件內(nèi)發(fā)生的熱有效地發(fā)散到系統(tǒng)外(排熱)。至于這種散熱器要求是熱傳導(dǎo)率高即熱的傳導(dǎo)性良好的材料，并且要求用于與陶瓷襯底或玻璃襯底接合，其熱膨脹率與陶瓷或玻璃的熱膨脹率(4～10ppm/K)相近。作為具有這樣的熱傳導(dǎo)率和熱膨脹率相反的兩種特性的材料，現(xiàn)在使用鎢-銅(WCu)合金。
作為這種鎢-銅(WCu)合金構(gòu)成的散熱器來說，使用由將銅(Cu)熔滲浸(浸含)到由鎢(W)構(gòu)成的燒結(jié)體空洞部的熔液浸滲燒結(jié)合金構(gòu)成的散熱器。但是由這種熔滲燒結(jié)合金構(gòu)成的散熱器，一般要用例如以下順序制造。首先，在鎢(W)粉末里，預(yù)先配合有機(jī)粘合劑而成為混合原料，用壓模對該混合原料進(jìn)行壓制成為薄板狀成形體。使該成形體脫脂·燒結(jié)成為多孔性燒結(jié)體以后，將銅熔滲浸(浸含)到該燒結(jié)體的空洞部。然后，用銑床或磨床對熔滲燒結(jié)體的表面進(jìn)行表面加工，最后制成散熱器。
由于由這種熔滲燒結(jié)合金構(gòu)成的散熱器燒結(jié)用壓模壓制的成形體，因而難以制成復(fù)雜形狀。因此，在制作復(fù)雜形狀散熱器時(shí)，需要對熔滲燒結(jié)合金施加切削加工等的二次加工。然而，因?yàn)槿蹪B燒結(jié)合金是難加工的材料，不容易進(jìn)行切削加工，存在切削加工的成本價(jià)高同時(shí)生產(chǎn)率也低的問題。
另外，因?yàn)殒u粉末的燒結(jié)體是海綿狀的構(gòu)造體，構(gòu)成該構(gòu)造體的空洞大小和空洞密度不均勻。因此，熔滲到空洞內(nèi)銅的充填密度不均勻，使熱膨脹率或熱傳導(dǎo)率隨部位而不同。其結(jié)果，在由這種熔滲燒結(jié)體構(gòu)成的散熱器存在熱特性不穩(wěn)定，可靠性差的問題。并且，銅熔滲后的燒結(jié)體沿銅存在的部分進(jìn)行熱傳導(dǎo)，但銅的充填密度不均勻時(shí)，熱傳導(dǎo)方向就變成隨意的方向。因此，難以使發(fā)生的熱盡快發(fā)散到系統(tǒng)外，存在散熱效率降低的問題。
并且，為了提高燒結(jié)體的燒結(jié)密度，有時(shí)添加與鎢固熔的鎳(Ni)等燒結(jié)輔助劑?？墒?，添加燒結(jié)輔助劑時(shí)，與提高燒結(jié)密度相反，鎢結(jié)晶粒長大，發(fā)生熱傳導(dǎo)路徑被斷絕而降低熱傳導(dǎo)率這樣的問題。并且，當(dāng)鎢結(jié)晶粒長大，熔滲燒結(jié)體的表面粗糙度變得粗糙起來，就需要進(jìn)行使用磨床等的表面研磨加工(二次加工)將燒結(jié)體表面加工成平滑面的工序。因此，散熱器的制造工序復(fù)雜，產(chǎn)生制造成本提高這樣的問題。
進(jìn)而，在燒結(jié)體空洞內(nèi)存在沒有銅熔滲(浸含)的部分時(shí)，燒結(jié)體表面上容易發(fā)生針孔。在該針孔上形成鍍層時(shí)，容易發(fā)生鍍層膨脹，也難以得到電鍍性良好高質(zhì)量的散熱器。并且，銅熔滲(浸含)以后，因?yàn)槭Ｓ嗟娜蹪B材料(銅)大量附著于燒結(jié)體表面上，要通過切削等加工除去粘附于表面的剩余熔滲材料，而后需要實(shí)施表面研磨加工，還產(chǎn)生增加散熱器的精加工次數(shù)而制造成本進(jìn)一步提高的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容在此，本實(shí)用新型為消除如上的問題而提出，其目的在于提供一種制造容易、熱膨脹率低、由散熱性好的鎢-銅(WCu)合金燒結(jié)體或鉬-銅(MoCu)燒結(jié)體合金構(gòu)成的散熱器，同時(shí)提供使用這種散熱器的半導(dǎo)體托架和半導(dǎo)體器件用封裝件。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的散熱器由鎢-銅(WCu)合金燒結(jié)體或鉬-銅(MoCu)合金燒結(jié)體構(gòu)成，這些燒結(jié)體的鎢(W)和鉬(Mo)的晶粒平均粒徑為3μm以下，這些燒結(jié)體的銅(Cu)對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下。
這里，在WCu合金或MoCu合金中，隨Cu的比率增大，與熱傳導(dǎo)率增大相反，熱膨脹率也增大。這是因?yàn)镃u是熱傳導(dǎo)優(yōu)良的金屬，Cu的比率越增大越使熱膨脹率增大。為此，為要形成低熱膨脹率的WCu合金或MoCu合金，需要限制Cu的比率。而且，一般來說，由于熱膨脹系數(shù)在10ppm/K以下就得到所謂充分低的熱膨脹系數(shù)，因而可以說，WCu合金或MoCu合金中銅的質(zhì)量含量比率相對WCu合金或MoCu合金的，為30wt％以下是理想的。
另一方面，眾所周知，在WCu合金或MoCu合金中，W或Mo的晶粒平均粒徑越小越提高熱傳導(dǎo)率。一般來說，要是熱傳導(dǎo)率為170W/m·K以上的話，就得到所謂高熱傳導(dǎo)性。而且，對于W或Mo的晶粒平均粒徑在3μm，熱傳導(dǎo)率為170W/m·K時(shí)的熱膨脹率是5.5ppm/K，這時(shí)的Cu的質(zhì)量比率得到相對燒結(jié)體5wt％這樣的結(jié)果。
因此，在WCu合金或MoCu合金中，W或Mo的晶粒平均粒徑為3μm以下，Cu相對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率，采用5wt％以上而且30wt％以下的比率是理想的。
這時(shí)，理想的燒結(jié)體是當(dāng)W-Cu復(fù)合金屬粉末或由W粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法形成的成形體的燒結(jié)體，或者把由Mo-Cu復(fù)合金屬粉末或由Mo粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法成形的成形體的燒結(jié)體時(shí)，對這種燒結(jié)體無須施加二次加工，可以簡單、容易地得到復(fù)雜形狀的散熱器。
而且，如把這樣的散熱器應(yīng)用于備有包括搭載半導(dǎo)體器件裝片部的托架座的半導(dǎo)體托架或半導(dǎo)體器件用封裝件，就能把半導(dǎo)體器件中發(fā)生的熱量盡快排放(散熱)到系統(tǒng)外。因此，將這種構(gòu)成的散熱器用于半導(dǎo)體托架或半導(dǎo)體器件用封裝件是合適的。
另外，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器的光輸出轉(zhuǎn)換效率一般為20～50％，所以投入半導(dǎo)體激光器的一半以上功率作為熱消耗了。而且，一般來說，半導(dǎo)體托架的溫度若超過45℃，在此時(shí)施加電壓，半導(dǎo)體激光器的振蕩輸出下降。所以，在上述的半導(dǎo)體托架上搭載半導(dǎo)體激光器時(shí)，能夠?qū)雽?dǎo)體激光器中發(fā)生的熱量盡快發(fā)散到系統(tǒng)外。因此，能夠增大半導(dǎo)體托架溫度達(dá)到45℃的半導(dǎo)體激光器振蕩輸出。
就這種半導(dǎo)體激光器來說，980nm波帶的半導(dǎo)體激光器、或1480nm波帶的半導(dǎo)體激光器是理想的。而且，把980nm波帶半導(dǎo)體激光器搭載于半導(dǎo)體托架上時(shí)，在由半導(dǎo)體托架中的W或Mo晶粒平均粒徑為3μm的燒結(jié)體構(gòu)成的散熱器中，半導(dǎo)體托架溫度達(dá)到45℃的半導(dǎo)體激光器振蕩輸出為120mW。因此，可以說半導(dǎo)體器件是振蕩波長為980nm的半導(dǎo)體激光器，振蕩輸出設(shè)為120mW以下的半導(dǎo)體激光器是理想的。
另一方面，把1480nm波帶的半導(dǎo)體激光器搭載于半導(dǎo)體托架上時(shí)，在由半導(dǎo)體托架中的W或Mo晶粒平均粒徑為3μm的燒結(jié)體構(gòu)成散熱器中，半導(dǎo)體托架溫度達(dá)到45℃的半導(dǎo)體激光器振蕩輸出為80mW。因此，可以說半導(dǎo)體器件是振蕩波長為1480nm的半導(dǎo)體激光器，振蕩輸出設(shè)為80mW以下的半導(dǎo)體激光器是理想的。
另外，在上述半導(dǎo)體托架搭載半導(dǎo)體激光器時(shí)，需要把半導(dǎo)體激光器配置到正確的位置，使激光與光纖高效耦合。因此，希望半導(dǎo)體托架的裝片部通過二次加工形成平滑化(鏡面化)。
并且，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)；搭載上述裝片部(15)，具有固定部28～42的托架座(11)。上述固定部(28～42)具有平面上的托架保持部(28a～42a)、垂直于上述托架保持部(28a～42a)的安裝部(28b到42b)。
進(jìn)而，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體封裝件包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、搭載上述裝片部(15)，具有固定部(28～42)的托架座(11)、覆蓋上述裝片部并在上述托架座(11)上安置的管帽(26)。上述固定部(28～42)具有平面上的托架保持部(28a～42a)、垂直于上述托架保持部(28a～42a)的安裝部(28b到42b)。
如上所述，本實(shí)用新型的散熱器構(gòu)成由鎢-銅(WCu)合金或鉬-銅(MoCu)合金組成的燒結(jié)體的鎢(W)或鉬(Mo)的晶粒平均粒徑在3μm以下，構(gòu)成燒結(jié)體的Cu相對該燒結(jié)體質(zhì)量的含有比率為5wt％以上且30wt％以下，因而能夠提供低熱膨脹率、高散熱性的散熱器。并且，若把這樣的低熱膨脹率、高散熱性的散熱器用于搭載半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體托架或半導(dǎo)體器件用的封裝件，就能夠迅速將半導(dǎo)體器件的發(fā)熱散發(fā)到系統(tǒng)外。
另外，在上述的實(shí)施例中，說明了有關(guān)把本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架和半導(dǎo)體封裝件應(yīng)用于光半導(dǎo)體組件的例子，但是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架和半導(dǎo)體封裝件不限于光半導(dǎo)體組件，也能應(yīng)用于搭載、放置各種半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝件等半導(dǎo)體器件。


圖1是表示適用于把本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架用于管座式光半導(dǎo)體組件的半導(dǎo)體托架一例立體圖；
圖2是表示W(wǎng)-Cu合金燒結(jié)體的W晶粒平均粒徑與Cu的質(zhì)量比率變化時(shí)的熱膨脹系數(shù)(ppm/K)與熱傳導(dǎo)率(W/m·K)的關(guān)系圖；圖3是表示Mo-Cu合金燒結(jié)體的Mo晶粒平均粒徑與Cu的質(zhì)量比率變化時(shí)的熱膨脹系數(shù)(ppm/K)與熱傳導(dǎo)率(W/m·K)的關(guān)系圖；圖4是求出W-Cu合金燒結(jié)體中，W的晶粒平均粒徑為3μm時(shí)的W晶粒粒徑與頻度的關(guān)系圖；圖5是求出W-Cu合金燒結(jié)體中，W的晶粒平均粒徑為10μm時(shí)的W晶粒粒徑與頻度的關(guān)系圖；圖6是表示用復(fù)合金屬粉末的噴出成形法形成的半導(dǎo)體托架的坯體立體圖；圖7是表示燒結(jié)形成圖5的坯體的半導(dǎo)體托架立體圖；圖8是表示圖6的燒結(jié)體上搭載半導(dǎo)體激光器等形成的光半導(dǎo)體組件立體圖；圖9是表示圖7的光半導(dǎo)體組件內(nèi)安裝了管帽(蓋)狀態(tài)的光半導(dǎo)體組件立體圖；圖10是表示半導(dǎo)體托架的溫度(℃)與搭載980nm波帶半導(dǎo)體激光器時(shí)的半導(dǎo)體激光器輸出(mW)的關(guān)系圖；圖11是表示半導(dǎo)體托架的溫度(℃)與搭載1480nm波帶半導(dǎo)體激光器時(shí)的半導(dǎo)體激光器輸出(mW)的關(guān)系圖；圖12是模式表示光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造的變形的立體圖，圖12(a)是表示第1變形例圖，圖12(b)是表示第2變形例圖，圖12(c)是表示第3變形例圖；圖13是模式表示光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造的變形例圖，圖13(a)是表示第4變形例圖，圖13(b)是表示第5變形例圖，圖12(c)是表示第6變形例圖；圖14是模式表示光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造的變形例圖，圖14(a)是表示第7變形例圖，圖14(b)是表示第8變形例圖；圖15是模式表示光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造的變形例圖，圖15(a)是表示第9變形例圖，圖15(b)是表示第10變形例圖，圖15(c)是表示第11變形例圖；圖16是模式表示光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造的變形例圖，圖16(a)是表示第12變形例圖，圖16(b)是表示第13變形例圖，圖16(c)是表示第14變形例圖；圖17是模式表示用于制作DIP型光半導(dǎo)體組件所用的半導(dǎo)體器件用封裝件的立體圖；圖18是模式表示CAN型光半導(dǎo)體組件的立體圖；圖19是表示本實(shí)用新型的另一半導(dǎo)體托架的例圖，圖19(a)表示安裝部(12)與管帽固定部(13)的側(cè)面成為整體構(gòu)造的情況，圖19(b)表示管帽固定部(13)與端子部(14)之間設(shè)有密封圈的情況。
具體實(shí)施方式
以下，按照圖1，說明把本實(shí)用新型的散熱器和使用該散熱器的半導(dǎo)體托架的實(shí)施例應(yīng)用于光半導(dǎo)體組件內(nèi)的所用半導(dǎo)體托架的一例。另外，圖1是模式表示把本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架應(yīng)用于管座式光半導(dǎo)體組件的半導(dǎo)體托架的一例立體圖。
1.半導(dǎo)體托架(散熱器)圖1的半導(dǎo)體托架10配備托架座11，該托架座11具有搭載半導(dǎo)體激光器的裝片部15。而且，這些托架座11和裝片部15是由燒結(jié)體整體地形成的。在此，托架座11形成為三段階梯狀，由第一段中形成底部的平面形狀為長方形的平板狀的安裝部12、第二段中固定后述管帽(參照圖8)的圓柱狀的管帽固定部13、第三段中固定多條引線形成直徑比第二段小的圓柱狀的端子部14構(gòu)成。并且，裝片部15位于托架座11的上部，形成截面為多角形或者將扇形的頂點(diǎn)部形成倒角的柱狀，其一側(cè)壁表面是平面化的。
這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體托架10，具有散熱器功能，由如圖1中所示形狀成形的燒結(jié)體構(gòu)成。作為具有這種散熱器功能的燒結(jié)體，是WCu合金或MoCu合金的燒結(jié)體。這時(shí)，在WCu合金的燒結(jié)體中，W的晶粒平均粒徑為3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的含有比率為5wt％以上且30wt％以下。并且，在MoCu合金的燒結(jié)體中，Mo的晶粒平均粒徑為3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的含有比率為5wt％以上且30wt％以下。
在此，在WCu合金的燒結(jié)體或MoCu合金的燒結(jié)體中，使用W的晶?；騇o的晶粒的平均粒徑為3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的含有比率為5wt％以上且30wt％以下的燒結(jié)體的理由，是因?yàn)榧词篃崤蛎浵禂?shù)相同，燒結(jié)體組織的W晶?；騇o晶粒的粒徑越細(xì)，得到熱傳導(dǎo)率越高。根據(jù)以下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對該理由進(jìn)行說明。圖2表示求出改變WCu合金燒結(jié)體的W晶粒平均粒徑和含有Cu的比率變化時(shí)的熱膨脹系數(shù)(ppm/K)與熱傳導(dǎo)率(W/m·K)關(guān)系的結(jié)果。
另外，圖2中，曲線a表示W(wǎng)晶粒平均粒徑為3μm時(shí)的結(jié)果，曲線b表示Mo晶粒平均粒徑為5μm時(shí)的結(jié)果，曲線c表示W(wǎng)晶粒平均粒徑為7μm時(shí)的結(jié)果，曲線d表示W(wǎng)晶粒平均粒徑為10μm時(shí)的結(jié)果。并且，圖2中，所謂95W5Cu，意思是WCu合金中W的質(zhì)量比率為95wt％，Cu的質(zhì)量比率為5wt％。并且，關(guān)于90W10Cu、85W15Cu、80W20Cu、75W25Cu、70W30Cu、65W35Cu也同樣。
由圖2的結(jié)果清楚可知，隨著WCu合金中含銅比率增大，與熱傳導(dǎo)率增大相反，熱膨脹率也增大。這是因?yàn)椋~是熱傳導(dǎo)優(yōu)良的金屬，隨Cu的比率增大熱膨脹率也增大。因此，為了制成低熱膨脹率的WCu合金，就需要限制含Cu比率。而且，一般地說，只要熱膨脹系數(shù)是10ppm/K以下，就可充分地說是低熱膨脹率。并且，WCu合金中含Cu比率比30wt％還多的話，W粒的結(jié)構(gòu)體積減少，成為象粗的海綿不能保持水那樣不能保持Cu，Cu在表面上凍結(jié)(freeze out)，使形狀潰散，不可能提高熱特性。因此，可以說WCu合金中Cu對WCu合金(燒結(jié)體)質(zhì)量的含有比率為30wt％以下是理想的。
另一方面，因?yàn)閃的晶粒平均粒徑如從10μm向3μm縮小，圖2的曲線朝上方移動(dòng)，可以理解W的晶粒平均粒徑越小熱傳導(dǎo)率越高。因此，可以說采用W的晶粒平均粒徑小的晶粒是理想的。一般地說，只要熱傳導(dǎo)率在170W/m·K以上，就可以說是高熱傳導(dǎo)性。而且，熱傳導(dǎo)率為170W/m·K時(shí)的熱膨脹系數(shù)，在W的晶粒平均粒徑3μm的燒結(jié)體為5.5ppm/K，平均粒徑5μm的為5.8ppm/K，平均粒徑7μm的為6.3ppm/K，平均粒徑10μm的則為6.6ppm/K。
因此，可以說對于WCu合金的燒結(jié)體，W的晶粒平均粒徑在3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率采用5wt％以上且30wt％以下是理想的。
另外，圖3表示改變MoCu合金燒結(jié)體的Mo晶粒平均粒徑與Cu的質(zhì)量比率時(shí)，求出熱膨脹系數(shù)(ppm/K)與熱傳導(dǎo)率(W/m·K)關(guān)系的結(jié)果。另外，圖3中，曲線e表示Mo的晶粒平均粒徑為3μm時(shí)的結(jié)果，曲線f表示Mo的晶粒平均粒徑為5μm時(shí)的結(jié)果，曲線g表示Mo的晶粒平均粒徑為7μm時(shí)的結(jié)果，曲線h表示Mo的晶粒平均粒徑為10μm時(shí)的結(jié)果。該圖3中，也得到與圖2的WCu合金燒結(jié)體場合大體同樣的結(jié)果。因此，可以說對于MoCu合金燒結(jié)體，Mo的晶粒平均粒徑在3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率采用5wt％以上且30wt％以下是理想的。
另外，圖4是對于WCu合金燒結(jié)體，求出W的晶粒平均粒徑為3μm時(shí)的W晶粒粒徑與其頻度的關(guān)系圖，圖5是對于WCu合金燒結(jié)體，求出W的晶粒平均粒徑為10μm時(shí)的W晶粒粒徑與其頻度的關(guān)系圖。圖4明顯示出，W晶粒粒徑為3μm時(shí)成為有波峰的正態(tài)分布。并且，圖5明顯示出，W晶粒粒徑為10μm時(shí)成為有波峰的正態(tài)分布。
2.半導(dǎo)體托架的制作以下按照圖6～圖7詳細(xì)說明所述構(gòu)成的半導(dǎo)體托架(散熱器)10的制作順序。另外，圖6是表示由復(fù)合金屬粉末噴出成形而形成的半導(dǎo)體托架的坯體立體圖，圖7是表示燒結(jié)圖6的坯體并形成后的半導(dǎo)體托架立體圖。
首先，準(zhǔn)備好調(diào)整成W的含有比率為95～70wt％、Cu的含有比率為5～30wt％的平均粒徑為1μm的W-Cu復(fù)合金屬粉末，再把該W-Cu復(fù)合金屬粉末投入噴射式研磨機(jī)。這時(shí)，設(shè)定噴射式研磨機(jī)的壓力為3～10巴，噴射式研磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)為5000rpm，在該狀態(tài)下，使噴射式研磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)20分鐘，使W-Cu復(fù)合金屬粉末互相不會(huì)凝聚，將W-Cu復(fù)合金屬粉末微細(xì)化，使其成為球狀。因此，得到平均粒徑為0.1～0.3μm的W-Cu復(fù)合金屬粉末。
在此，作為W-Cu復(fù)合金屬粉末由規(guī)定量鎢氧化物和規(guī)定量的銅氧化物制造的例子，可以利用由特開平8-239219號(hào)公報(bào)、特開平8-333119號(hào)公報(bào)公開的方法造。作為鎢氧化物，仲鎢酸氨(APT)或偏鎢酸氨(AMT)是理想的。而且，作為銅氧化物，氧化亞銅、氧化銅或氫氧化銅是理想的。而且，使用按適合的質(zhì)量比混合仲鎢酸氨(APT)或偏鎢酸氨(AMT)之中的任一種和氧化亞銅、氧化銅或氫氧化銅的任一種形成粉末，由該混合粉末脫水形成鎢-銅復(fù)合氧化物的鎢酸銅(CuWO4)/三氧化鎢(WO3)是理想的。
另外，也可以使用W粉末和Cu粉末的混合金屬粉末來代替W-Cu復(fù)合金屬粉末。這時(shí)，也需要進(jìn)行調(diào)整使得W的質(zhì)量比率為95～70％，Cu的質(zhì)量比率為5～30％。
并且，也可以使用球研磨機(jī)代替噴射式研磨機(jī)粉碎W-Cu復(fù)合金屬粉末或W粉末和Cu粉末的混合金屬粉末。這時(shí)，需要轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)為50rpm，轉(zhuǎn)動(dòng)球研磨機(jī)20～200小時(shí)，粉碎復(fù)合金屬粉末或混合金屬粉末直至平均粒徑變成0.1～0.3μm。
接著，對這樣得到的平均粒徑0.1～0.3μmW-Cu復(fù)合金屬粉末45～50vol％，添加粘合劑55～50vol％，使其混合，混勻成為成形用組成物。另外，作為粘合劑，使用在聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、丙烯酸、聚甲醛(POM)系列樹脂等的有機(jī)系列樹脂中，添加石蠟、巴西棕櫚蠟、蜂蠟等蠟的粘合劑是理想的。
接著，用造粒機(jī)，將得到的成形用組成物制成球粒。將其投入到模制壓力為20t(噸)的注入成形機(jī)的料斗內(nèi)，注入溫度為160℃，在模具溫度25℃的模具內(nèi)注入成形。然后，用水冷卻模具使注入物固化，得到變成半導(dǎo)體托架10的坯體(成形體)10A。圖6表示這樣得到的坯體10A。該坯體10A備有含有裝片部15A的托架座11A，整體地形成這些托架座11A和裝片部15A。
另外，將托架座11A形成為三段階梯狀，由第一段中形成底部的平面形狀為長方形的平板狀的安裝部12A、第二段中固定管帽的圓柱狀管帽固定部13A、第三段中固定多條引線直徑比第二段還小的圓柱狀的端子部14A構(gòu)成。而且，在安裝部12A的兩端形成多個(gè)安裝用開口12a-1、12a-1。并且，在端子部14A，形成引線插入用多個(gè)貫通孔14a-1；另外，在裝片部15位于托架座11A的上部，形成截面為多角形或者將扇形的頂點(diǎn)部形成倒角的柱狀。
接著，在圖未示出的脫粘合劑裝置內(nèi)配置該坯體10A。然后，向脫粘合劑裝置內(nèi)通入流量為1升/分的氮?dú)?，成為氮?dú)猸h(huán)境。而且，以升溫速度為0.1℃/分加熱，在550℃保持2小時(shí)，對坯體10A進(jìn)行脫粘合劑處理。通過該脫粘合劑處理，揮發(fā)上述粘合劑(除去)，制成由W和Cu構(gòu)成的褐色體。而后，冷卻到室溫，從脫粘合劑裝置內(nèi)取出褐色體。
接著，把得到的褐色體配置在圖未示出的脫氧裝置內(nèi)。而后，向脫氧裝置內(nèi)流入流量為1～10升/分的氫氣，在銅熔點(diǎn)溫度以下的500～1000℃的溫度環(huán)境下，讓褐色體充分曝露于氫氣氣流中，對褐色體進(jìn)行脫氧處理。通過該脫氧處理，充分還原構(gòu)成褐色體的鎢粒子表面氧化層，提高與銅的潤濕性。
接著，把脫氧處理后的褐色體送入燒結(jié)爐，在氫氣流中，以升溫速度為5℃/分，一直升溫變成以下的燒結(jié)溫度。而后，采用保持該燒結(jié)溫度2小時(shí)的辦法燒結(jié)。因此，坯體10A收縮變小，如圖7所示那樣制成由WCu合金燒結(jié)體構(gòu)成的半導(dǎo)體托架10。這樣一來，制成的半導(dǎo)體托架10，在燒結(jié)時(shí)鎢的晶粒長大。然而，本實(shí)用新型中，由于采用下述方式調(diào)整燒結(jié)溫度，因而能夠抑制鎢的晶粒生長。
具體點(diǎn)說，使用將Cu對復(fù)合金屬粉末質(zhì)量的比率調(diào)整到變成5％的W-Cu復(fù)合金屬粉末時(shí)，要在1275～1325℃的溫度環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)。同樣，Cu的質(zhì)量比率為10％時(shí)，在1225～1275℃下；Cu的質(zhì)量比率為15％時(shí)，在1175～1225℃下；Cu的質(zhì)量比率為20％時(shí)，在1150～1200℃下；Cu的質(zhì)量比率為30％時(shí)，在1125～1175℃下分別進(jìn)行燒結(jié)。測定所得半導(dǎo)體托架10的鎢晶粒平均粒徑，就可以知道是3μm以下。
另外，通過該燒結(jié)，半導(dǎo)體托架10要比坯體10A收縮變小，但是備有在具有裝片部15的三段階梯狀形成的托架座11構(gòu)成是相同的。而且，托架座11是由第一段中形成底部的平面形狀為長方形平板狀的安裝部12、第二段中固定管帽的圓柱狀的管帽固定部13、和第三段中固定多條引線直徑比第二段還小的圓柱狀的端子部14構(gòu)成。在安裝部12的兩端部形成安裝用的開口12a、12a，在端子部14形成引線插入用的多個(gè)貫通孔14a。另一方面，裝片部15位于托架座11的上部，形成截面為多角形或者將扇形的頂點(diǎn)部形成倒角的柱狀。
進(jìn)而，作為本實(shí)用新型另一個(gè)半導(dǎo)體托架例，如圖19(a)所示，安裝部(12)也可以具有與管帽固定部(13)的側(cè)面部成為整體的構(gòu)造。在圖6和圖7中記載的半導(dǎo)體托架，引線(23)和地線(24)穿過安裝部(12)連接到端子部(14)的端面。即，端子部(14)的端面與安裝部(12)的端面處于平行的關(guān)系。與此相對，圖19(a)表示的構(gòu)成中，管帽固定部(13)具有更大的塊狀，在設(shè)有端子部(14)面以外的面安裝到安裝部(12)上。在本例的半導(dǎo)體托架中，不是穿過安裝部(12)，而是可以只在管帽固定部(13)與端子部(14)之間制作穿插用的定位孔。于是，按照這樣構(gòu)成，不需要使安裝部(12)、管帽固定部(13)、和端子部(14)穿插引線(23)和地線(24)的合并定位孔加工，從而可以簡化半導(dǎo)體托架的制造工序。
進(jìn)而，作為本實(shí)用新型另外半導(dǎo)體托架例，如圖11(b)所示，也可以在管帽固定部(13)與端子部(14)之間設(shè)置密封圈。
3.使用半導(dǎo)體托架的光半導(dǎo)體組件接著，以下按照圖8～圖9，詳細(xì)說明使用上述制成的半導(dǎo)體托架(散熱器)10的光半導(dǎo)體組件20制造順序。另外，圖8是表示圖7的半導(dǎo)體托架10上搭載半導(dǎo)體激光器等形成的光半導(dǎo)體組件立體圖，圖9是表示圖8的光半導(dǎo)體組件上裝有管帽(管蓋)狀態(tài)的光半導(dǎo)體組件立體圖。
首先，使用如上述制成的半導(dǎo)體托架10，通過機(jī)械加工，對該半導(dǎo)體托架10的裝片部15一側(cè)面進(jìn)行平滑性研磨，使其表面粗糙度在TIR(最大高度)下最大3μm、Ra(平均粗糙度)變成0.5μm以下。然后，用噴砂機(jī)除去加工毛刺，施加鏡面精加工進(jìn)行二次加工。而后，在該平滑面上安裝并固定半導(dǎo)體激光器21，使激光向上方向射出。并且，在該半導(dǎo)體激光器21的下部平滑面上安裝并固定用于監(jiān)視、控制激光輸出的受光元件22。
進(jìn)而，在托架座11的引線插入用的貫通孔14a內(nèi)插入多條引線23、23、23和地線24。而后，向貫通孔14a內(nèi)充填玻璃密封劑25，把多條引線23、23、23和地線24固定在各貫通孔14a內(nèi)。另外，多條引線23、23、23的上部伸出托架座11的端子部14上面，該伸出的部分成為用于與半導(dǎo)體激光器21和受光元件22等連接的端子。
另一方面，準(zhǔn)備用于氣密保持半導(dǎo)體激光器21或受光元件22的管帽26，把該管帽26安裝到托架座11的管帽固定部13上。而后，將管帽26的下端部內(nèi)周面固著在管帽固定部13的周壁上。這時(shí)，管帽26的下端部內(nèi)周面與管帽固定部13的周壁之間通過釬料焊料(例如銀焊料)，配置在碳制或氧化鋁制的模具內(nèi)。接著，將該模具配置在含有40％氫氣(H2)的氮?dú)?N2)氣氛的回流焊爐中移動(dòng)速度為30mm/分的傳送帶上，在最高溫度900℃加熱20分鐘這樣的回流焊條件(升溫分布)下加熱處理，把管帽26的下端部內(nèi)周面固接到管帽固定部13的周壁上。
接著，在管帽26內(nèi)封入氮?dú)猓构苊?6內(nèi)成為氮?dú)鈿夥?，就制成光半?dǎo)體組件20。另外，在該管帽26的頂端部分安裝光纖27，并放置透鏡(圖未示出)，以便有效地使激光射入該光纖27。
在使用這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體托架10的光半導(dǎo)體組件20中，從半導(dǎo)體激光器21向上方射出的激光，借助于透鏡，有效地與光纖27耦合。并且，在這種光半導(dǎo)體組件20中，由于一般制成沒有輝銻器件等冷卻裝置，因而尤其在半導(dǎo)體托架10，對其材料要求散熱性。
這是因?yàn)椋ǔ０雽?dǎo)體激光器21的光輸出轉(zhuǎn)換效率為20～50％的緣故。即，就是投入半導(dǎo)體激光器21的功率一半以上作為熱的形式消耗。而且，一般說來，半導(dǎo)體托架10的溫度如果超過45℃，在此時(shí)施加電壓，激光器的輸出功率也下降。
因此，就半導(dǎo)體激光器21來說，構(gòu)成搭載980nm波帶的半導(dǎo)體激光器、1480nm波帶半導(dǎo)體激光器的光半導(dǎo)體組件20(A、B)。對用于各光半導(dǎo)體組件20(A、B)的半導(dǎo)體托架10而言，采用如下變化的燒結(jié)體，構(gòu)成各光半導(dǎo)體組件20(A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4)。
即，把由燒結(jié)后W晶粒平均粒徑變成3μm的燒結(jié)體構(gòu)成半導(dǎo)體托架10的光半導(dǎo)體組件20設(shè)為A1、B1該燒結(jié)體使用調(diào)整成Cu對復(fù)合金屬粉末質(zhì)量的含有比率變成15質(zhì)量％W-Cu復(fù)合金屬粉末。并且，把使用同樣的Cu含有比率的復(fù)合金屬粉末，W晶粒平均粒徑為5μm燒結(jié)體的光半導(dǎo)體組件20設(shè)為A2、B2，使用7μm燒結(jié)體的光半導(dǎo)體組件20設(shè)為A3、B3，使用10μm燒結(jié)體的光半導(dǎo)體組件20設(shè)為A4、B4。
接著，改變各光半導(dǎo)體組件20(A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4)的各半導(dǎo)體激光器的施加電壓，求出半導(dǎo)體托架10的溫度(℃)與各半導(dǎo)體激光器振蕩輸出(激光輸出)(mW)的關(guān)系，結(jié)果如圖10和圖11所示。另外，圖10表示搭載980nm波帶半導(dǎo)體激光器的情況，圖11表示搭載1480nm波帶半導(dǎo)體激光器的情況。
由圖10和圖11的結(jié)果可以看出，既使是980nm波帶半導(dǎo)體激光器，或1480波帶半導(dǎo)體激光器，隨著激光輸出功率增大，半導(dǎo)體托架10的溫度上升。這是因?yàn)榧す廨敵鲆坏┰龃?，其發(fā)熱量也增大的緣故。
在圖10中，在光半導(dǎo)體組件A4(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為10μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為50mW；在光半導(dǎo)體組件A3(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為7μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為70mW；在光半導(dǎo)體組件A2(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為5μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為100mW；在光半導(dǎo)體組件A1(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為3μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為120mW。
另一方面，在圖11中，在光半導(dǎo)體組件B4(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為10μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為40mW；在光半導(dǎo)體組件B3(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為7μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為58mW；在光半導(dǎo)體組件B2(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為5μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為75mW；在光半導(dǎo)體組件B1(半導(dǎo)體托架10W晶粒平均粒徑為3μm)內(nèi)，半導(dǎo)體托架10的溫度達(dá)到45℃的激光輸出功率為90mW。
由此，如果使用WCu合金W晶粒平均粒徑為3μm的半導(dǎo)體托架10，把980nm波帶半導(dǎo)體激光器搭載到該半導(dǎo)體托架10上，半導(dǎo)體激光器的最大輸出功率為120mW。并且，如果把1480nm波帶半導(dǎo)體激光器搭載到該半導(dǎo)體托架10上，半導(dǎo)體激光器的最大輸出功率為80mW。這樣，使用本實(shí)用新型的半導(dǎo)體托架10，就能夠增大半導(dǎo)體激光器的最大輸出功率。另外，只要提高激光器的光輸出轉(zhuǎn)換效率，也能搭載更高輸出的激光器。
4.光半導(dǎo)體組件的安裝構(gòu)造變形例在上述的光半導(dǎo)體組件20中，在相對半導(dǎo)體激光器的射出方向成直角方向的位置設(shè)有安裝部12。因此，為了在水平方向射出激光，需要利用剖面形狀L字狀角鐵作為另外的構(gòu)件，在形成于安裝部12的兩端部的安裝用開口12a、12a和在形成于該另外部件棱角的安裝用開口上穿插螺栓，該螺栓上擰上螺母，把光半導(dǎo)體組件20安裝在另外構(gòu)件的角鐵上。另外，還研究了不用另外的角鐵也能在水平方向射出激光的安裝構(gòu)造。其結(jié)果，可以得到以下各種各樣的變形例。
(1)第一變形例本第一變形例中，如圖12(a)所示，使用由平板狀的托架保持部28a和自該托架保持部28a垂直下降的安裝部28b構(gòu)成的固定部28來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部28。另外，在安裝部28b設(shè)置安裝用開口28c、28c。通過設(shè)置這種固定部28，不用另外構(gòu)件角鐵把安裝部28b固定在水平面，激光就能夠從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出。
(2)第二變形例本第二變形例中，如圖12(b)所示，使用具備平板狀的托架保持部29a和自該托架保持部29a的兩側(cè)垂直下降的安裝部29b、29b的固定部29來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部29。另外，在各安裝部29b，分別設(shè)置安裝用開口29c。通過設(shè)置這種固定部29不用另外構(gòu)件角鐵把安裝部28b固定在水平面，激光就能夠從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出。這時(shí)，可以比上述第一變形例的安裝部28b減少安裝部29b、29b的材料，因而可使這種固定部29重量減輕。
(3)第三變形例本第三變形例中，如圖12(c)所示，使用具備平板狀的托架保持部30a和自該托架保持部30a垂直下降的安裝部30b的固定部30來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部30。另外，在各安裝部30b，設(shè)置安裝30c、30c。通過設(shè)置這種固定部30，不用另外構(gòu)件的角鐵在水平面固定安裝部30b，激光就能夠從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出。這時(shí)，由于可以與上述第二變形例同樣減少安裝部30b的材料，因而可使這種固定部30重量減輕。
(4)第四變形例本第四變形例中，如圖13(a)所示，使用由平板狀的托架保持部31a和自該托架保持部31a垂直豎起的安裝部31b構(gòu)成的固定部31來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部31。另外，在安裝部31b，設(shè)置安裝用開口31c、31c。由此，只要在水平面上固定安裝部31b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，通過使安裝部31b的長度比托架保持部31a的長度還要長，就很容易安裝到被固定部，同時(shí)安裝部31b從托架保持部31a垂直豎起，因而往該固定部31的被固定部上安裝時(shí)，引線23、23、23或地線24便不會(huì)成為妨礙，而且很容易安裝。
(5)第五變形例在本第五變形例中，如圖13(b)所示，與圖13(a)同樣，使用由平板狀的托架保持部32a和自該托架保持部32a垂直豎起的安裝部32b構(gòu)成的固定部32來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部32。另外，在安裝部32b，設(shè)置安裝用開口32c、32c。由此，只要在水平面上固定安裝部32b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，通過使安裝部32b的長度等于托架保持部32a的長度，就可以減少安裝部32b的材料，因而能夠減輕這種固定部32的重量。并且，與固定部31同樣，安裝部32b從托架保持部32a垂直豎起，因而往該固定部32的被固定部上安裝時(shí)，引線23、23、23或地線24便不會(huì)成為妨礙，而且很容易安裝。
(6)第六變形例在本第六變形例中，如圖13(c)所示，使用具備平板狀的托架保持部33a和自該托架保持部33a的兩側(cè)垂直豎起的安裝部33b、33b構(gòu)成的固定部33來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部33。另外，在安裝部33b，分別設(shè)置安裝用開口33c。由此，只要在水平面上固定安裝部33b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。并且，比上述第5變形例的安裝部32b還能減少安裝部33b、33b的材料，因而能夠減輕這種固定部33的重量。并且，與第5變形例的固定部32同樣，安裝部33b從托架保持部33a垂直豎起，因而往該固定部33的被固定部上安裝時(shí)，引線23、23、23或地線24不會(huì)成為妨礙，而且很容易安裝。
(7)第七變形例在本第七變形例中，如圖14(a)所示，使用在平板狀有若干變形的托架保持部34a和自該托架保持部34a垂直向下的安裝部34b構(gòu)成的固定部34來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部34。由此，只要在水平面上固定安裝部34b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，為了縮小托架保持部34a的面積，形成比管帽固定部13直徑大一些的正方形狀，然而安裝部34b要形成與第一變形例同樣大小。為此，形成一些變形的形狀，使其從托架保持部34a向著安裝部34b擴(kuò)大。另外，在安裝部34b設(shè)置安裝用開口34c、34c。因此，能夠減少托架保持部34a的材料，因而可使這種固定部34的重量減輕。
(8)第八變形例在本第八變形例中，如圖14(b)所示，使用由半圓形平板狀的托架保持部35a和自該托架保持部35a垂直向下的安裝部35b構(gòu)成的固定部35來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部35。由此，只要在水平面上固定安裝部35b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，為了縮小托架保持部35a的面積，形成比管帽固定部13直徑大一些直徑的半圓形，然而安裝部35b形成，要與第一變形例同樣大小。為此，形成從托架保持部35a向著安裝部35b擴(kuò)大的形狀。另外，在安裝部35b設(shè)置安裝用開口35c、35c。因此，能夠減少托架保持部35a的材料，因而可使這種固定部35的重量減輕。
(9)第九變形例在本第九變形例中，如圖15(a)示，直接把管帽固定部13安裝于被固定部而不用上述平板狀的安裝部12。這時(shí)，只要在管帽固定部13的周壁上形成螺紋，在水平方向直接擰緊，固定在被固定部就行。這樣固定，就能在水平方向從光半導(dǎo)體組件20射出激光而不用另外構(gòu)件的角鐵。
(10)第十變形例在本第十變形例中，如圖15(b)所示，使用由平板狀窄長方形的托架保持部37a和自該托架保持部37a垂直向下的安裝部37b構(gòu)成的固定部37來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部37。由此，只要在水平面上固定安裝部37b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，因?yàn)閷⑼屑鼙３植?7a形成為窄長方形窄條，同時(shí)安裝部37b形成其寬窄與托架保持部37a相同的寬度，所以能夠減少固定部37的材料，因而能夠減輕這種固定部37的重量。
(11)第十一變形例在本第十一變形例中，如圖15(c)所示，使用由平板狀窄長方形的托架保持部38a和自該托架保持部38a垂直向下的安裝部38b構(gòu)成的固定部38來代替上述平板狀的安裝部12。而且，要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部38。另外，在安裝部38b設(shè)置安裝用開口38c。由此，只要在水平面上固定安裝部38b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，因?yàn)閷⑼屑鼙３植?8a形成為窄長方形窄條，同時(shí)也將安裝部38b形成為比托架保持部38a還寬。因此，能夠把固定部38的材料減少到比固定部37的材料還要小，因而能夠減輕這種固定部38的重量。
(12)第十二變形例在本第十二變形例中，如圖16(a)所示，使用具備由在平板狀有若干變形的托架保持部40a和自該托架保持部40a的兩側(cè)垂直向下的安裝部40b、40b的構(gòu)成固定部40來代替上述平板狀的安裝部12，并要在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部40。另外，在各安裝部40b、40b分別設(shè)置安裝用開口40c。由此，只要在水平面上固定安裝部40b、40b，就能從光半導(dǎo)體組件20向水平方向射出激光。這時(shí)，為了縮小托架保持部40a的面積，形成比管帽固定部13直徑大一些的正方形。為此，從托架保持部40a向安裝部40b形成擴(kuò)大的形狀，形成縮頸部40d。因此，能夠減少托架保持部40a的材料，因而可以減輕這種固定部40的重量。
(13)第十三變形例在本第十三變形例中，如圖16(b)所示，使用具備由在平板狀有若干變形的托架保持部41a和自該托架保持部41a的兩側(cè)垂直向下的安裝部41b、41b構(gòu)成的固定部41來代替上述平板狀的安裝部12，并在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部41。這時(shí)，也在各安裝部41b、41b分別設(shè)置安裝用開口41c。而且，為了縮小托架保持部41a的面積，形成比管帽固定部13直徑大一些的正方形。為此，從托架保持部41a向安裝部41b變成擴(kuò)大的形狀，形成縮頸部41d。另外，由于應(yīng)力集中于各安裝部41b、41b的根部，有發(fā)生斷裂的危險(xiǎn)，所以在本第13變形例中，要在兩個(gè)安裝部41b、41b的根部，將肋部41e與兩個(gè)安裝部41b、41b整體形成，以便增強(qiáng)兩個(gè)安裝部41b、41b的強(qiáng)度。
(14)第十四變形例在本第十四變形例中，與上述第12變形例的固定部40同樣，如圖16(c)所示，要使用具備平板狀若干變形的托架保持部42a和自該托架保持部42a的兩側(cè)垂直向下的安裝部42b、42b的固定部42，并在圓柱狀的管帽固定部13下部配設(shè)該固定部42。這時(shí)，也在各安裝部42b、42b分別設(shè)置安裝用開口42c，從托架保持部42a向安裝部42b形成擴(kuò)大一些的形狀，形成縮頸部42d。而且，在本第14變形例中，要在兩個(gè)安裝部42b、42b的根部，將R部42e與兩個(gè)安裝部42b、42b整體形成，以便增強(qiáng)兩個(gè)安裝部42b、42b的強(qiáng)度。
5.半導(dǎo)體器件用封裝件上述例子中，說明了半導(dǎo)體托架10和使用該半導(dǎo)體托架(散熱器)10的管座式光半導(dǎo)體組件20。但是，利用本實(shí)用新型的散熱器形成半導(dǎo)體器件用封裝件，利用該半導(dǎo)體器件用封裝件可以制作DIP型(Dual In-linePackage)雙列直插式封裝件插針(引線)沿封裝件的兩長邊配置型)光半導(dǎo)體組件。在以下，按照圖17(a)、(b)以下說明有關(guān)用于制作DIP式光半導(dǎo)體組件所用的半導(dǎo)體器件用封裝件。另外，圖17(a)、(b)是模式表示半導(dǎo)體器件用封裝件的立體圖。
本實(shí)用新型的半導(dǎo)體器件用封裝件50a，如圖17(a)所示，由框架部件51和成為該框架部件51蓋板的蓋件55構(gòu)成?？蚣懿考?1由具備大致箱形形狀在一側(cè)壁大致圓筒形狀的窗架51a的本體部52、成為該本體部52底板的底部53、從本體部52的另一側(cè)壁伸出將該框架部件51固定于被固定部件的固定部54、54構(gòu)成。這些本體部52、底部53和固定部54、54是通過燒結(jié)整體性形成的。
本實(shí)用新型的半導(dǎo)體器件用封裝件50b，如圖17(b)所示，由框架部件56和成為該框架部件56蓋板的蓋件55構(gòu)成。框架部件56由具備大致箱形形狀在一側(cè)壁大致圓筒形狀的窗架56a的本體部57、成為該本體部57底板的底部58、從本體部57的另一側(cè)壁伸出將該框架部件56固定于被固定部件的固定部59、59構(gòu)成。這些本體部57、底部58和固定部59、59是通過燒結(jié)整體性形成的。
另外，在框架部件51(56)的底部53(58)，配設(shè)圖中未示出的引線插入用的多個(gè)貫通孔，在這些貫通孔內(nèi)插入多條引線和地線后，把玻璃密封劑充填到貫通孔內(nèi)，要在各貫通孔內(nèi)通過密封固定多條引線和地線。另外，多條引線的上部伸到端子部的上面，該伸出的部分，就成為用于與半導(dǎo)體激光器、受光元件等連接的端子。
而且，在底部52(58)上邊，配置圖中未示出的半導(dǎo)體激光器或光學(xué)系統(tǒng)，在該框架部件51(56)上邊用縫焊法焊接蓋件55，形成半導(dǎo)體器件用封裝件50a(50b)，而且形成光半導(dǎo)體組件。另外，在半導(dǎo)體器件用封裝件50a中，如圖17(a)所示，在固定部54形成圓形的固定孔54a。另一方面，半導(dǎo)體器件用封裝件50b中，如圖17(b)所示，在固定部59形成半缺口的半圓形固定孔59a。在圖17(b)的例中，半缺口的半圓形固定孔59a在固定部59圖示上方的邊緣形成。本實(shí)用新型的固定孔59a不限于這個(gè)形狀。在本實(shí)用新型，固定孔59a也可以在固定部59的圖左右方向形成。
在此，如半導(dǎo)體器件用封裝件50a那樣，在固定部54設(shè)置圓形固定孔54a時(shí)，在襯底安裝組件時(shí)，就能夠安裝在精確的位置上。另一方面，如半導(dǎo)體器件用封裝件50b那樣，在固定部59設(shè)置半缺口的半圓形固定孔59a，就能夠抑制注入成形時(shí)發(fā)生的熔接，不會(huì)在產(chǎn)品上發(fā)生龜裂等缺陷。
這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體器件用封裝件50a(50b)的框架部件51(56)和蓋件55，與上述半導(dǎo)體托架10的場合同樣，理想的是WCu合金燒結(jié)體或MoCu合金燒結(jié)體。這時(shí)，在WCu合金燒結(jié)體中，W的晶粒平均粒徑為3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下是理想的。并且，在MoCu合金燒結(jié)體中，Mo的晶粒平均粒徑為3μm以下，Cu對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下是理想的。
接著，以下說明有關(guān)上述這種構(gòu)成的框架部件51(56)和蓋件55的制造方法。首先，與上述同樣，準(zhǔn)備好調(diào)整為W的質(zhì)量比率為95～70％，Cu的質(zhì)量比率變成5～30％的平均粒徑為1μm的W-Cu復(fù)合金屬粉末，使其以后，把該W-Cu復(fù)合金屬粉末投入噴射式研磨機(jī)，得到平均粒徑0.1～0.3μm的W-Cu復(fù)合金屬粉末。對這樣得到的W-Cu復(fù)合金屬粉末40～45vol％添加60～55vol％粘合劑(在PP、PS、PE、丙烯、POM系列樹脂等有機(jī)系列樹脂中添加石蠟、巴西棕櫚蠟、蜂蠟等蠟)，使其混合、混勻作為成形用組成物。
接著，用造粒機(jī)，將得到的成形用組成物制成球粒。將其投入到注入成形機(jī)的料斗內(nèi)，注入溫度為160℃，在模具溫度25℃的框架部件用模具和蓋件用模具內(nèi)注入成形。然后，用水冷卻這些模具使注入物固化，得到成為框架部件51(56)和蓋件55的坯體(成形體)。接著，把這些坯體配置在圖中未示出的脫粘合劑裝置內(nèi)以后，通入流量為1升/分的氮?dú)?，成為氮?dú)猸h(huán)境，而且，以升溫速度為0.1℃/分加熱，在550℃保持2小時(shí)，對坯體進(jìn)行脫粘合劑處理。通過該脫粘合劑處理，使上述粘合劑揮發(fā)(除去)，制成由W和Cu構(gòu)成的褐色體。而后，冷卻到室溫，從脫粘合劑裝置內(nèi)取出褐色體。
接著，把得到的褐色體配置在圖中未示出的脫氧裝置內(nèi)以后，向脫氧裝置內(nèi)通入氫氣，在銅熔點(diǎn)溫度以下的500～1000℃的溫度環(huán)境下，讓褐色體充分曝露于氫氣氣流中，對褐色體進(jìn)行脫氧處理。通過該脫氧處理，充分還原構(gòu)成褐色體的鎢粒子表面氧化層，提高與銅的潤濕性。接著，把脫氧處理后的褐色體送入燒結(jié)爐，在氫氣流中，一直升溫變成以下的燒結(jié)溫度。而后，通過保持該燒結(jié)溫度2小時(shí)進(jìn)行燒結(jié)。于是，制成由WCu合金燒結(jié)體構(gòu)成的框架部件51(56)和蓋件55。這樣制作的框架部件51(56)和蓋件55，在燒結(jié)時(shí)鎢的晶粒長大。然而，本實(shí)用新型中，由于如下方式調(diào)整溫度，因而能夠抑制鎢的晶粒生長。
具體地說，使用將Cu質(zhì)量對復(fù)合金屬粉末質(zhì)量的比率調(diào)整為5％的W-Cu復(fù)合金屬粉末時(shí)，要在1275～1325℃的溫度環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)。同樣，Cu的質(zhì)量比率為10％時(shí)，在1225～1275℃下；Cu的質(zhì)量比率為15％時(shí)，在1175～1225℃下；Cu的質(zhì)量比率為20％時(shí)，在1150～1200℃下；Cu的質(zhì)量比率為30％時(shí)，在1125～1175℃下分別進(jìn)行燒結(jié)。測定所得半導(dǎo)體托架10的鎢晶粒平均粒徑，就可以知道是3μm以下。
另外，對于上述的半導(dǎo)體器件用封裝件50a(50b)，說明了由WCu合金或MoCu合金的燒結(jié)體構(gòu)成框架部件51(56)和蓋件55的例子，但是不需要其全部都由WCu合金或MoCu合金構(gòu)成，只要由WCu合金或MoCu合金的燒結(jié)體至少構(gòu)成框架部件51(56)的底部53(58)就行。這時(shí)，框架部件51(56)的本體部52(57)和固定部54(59)或蓋件55使用與WCu合金或MoCu合金熱膨脹率近似的鐵鎳鈷合金(FeNiCo合金)，可以通過將這些與WCu合金或MoCu合金的底部53(58)燒結(jié)整體形成，或者只要用AgCu等釬料焊料進(jìn)行釬焊。
另外，可以利用本實(shí)用新型的散熱器形成半導(dǎo)體器件用封裝件，利用該半導(dǎo)體器件用封裝件，可以制作如圖18所示的CAN型光半導(dǎo)體組件。該CAN型光半導(dǎo)體組件是底座直徑小的光半導(dǎo)體組件。另外，圖18是模式表示CAN型光半導(dǎo)體組件立體圖。圖18的CAN型光半導(dǎo)體組件60備有托架座61，其具有搭載半導(dǎo)體激光器的安裝部62。而且，這些托架座61和安裝部62，是由與上述同樣的WCu合金或MoCu合金燒結(jié)體整體地形成的。
在此，托架座61形成圓板狀，安裝部62位于托架座61上部，并使其一側(cè)壁表面平面化。在該平面化后的一側(cè)壁上固定半導(dǎo)體激光器，使該半導(dǎo)體激光器向上方向射出，在該半導(dǎo)體激光器的下部固定著用于監(jiān)視、控制半導(dǎo)體激光器輸出的受光元件。另一方面，用于保持半導(dǎo)體激光器或受光元件氣密性的管帽63裝載于安裝部62的管帽固定部，并將管帽63下端部的內(nèi)周面固定到管帽固定部的周壁上。而且，在管帽63內(nèi)封入氮?dú)?，制成CAN型光半導(dǎo)體組件60。
另外，為了有效地使激光射入光纖，在該管帽63的頂端部放置透鏡64。進(jìn)而，在托架座61上將多條引線65、65、65固定在引線插入用的多個(gè)貫通孔內(nèi)。這樣構(gòu)成的CAN型光半導(dǎo)體組件60，由于沒有設(shè)置安裝部，為了在水平方向射出激光，利用螺栓作為另外部件，在形成于該另外部件的螺栓的安裝用開口穿插安裝CAN型光半導(dǎo)體組件60。另外，另外部件的螺栓，用Fe或FeNi合金形成是理想的。
進(jìn)而，作為本實(shí)用新型另外的半導(dǎo)體封裝件的例，如圖19(a)所示，安裝部(12)也可以具有與管帽固定部(13)的側(cè)面部成為整體的構(gòu)造。如圖6和圖7所表示的，在半導(dǎo)體托架上，引線(23)和地線(24)穿過安裝部(12)連接到端子部(14)的端面。即，端子部(14)的端面與安裝部(12)的端面處于平行的關(guān)系。與此相對，在圖19(a)所示的構(gòu)成，管帽固定部(13)具有更大的塊狀，在設(shè)置端子部(14)面以外的面安裝于安裝部(12)。對于本例的半導(dǎo)體托架，以90度角度安裝端子部(14)和安裝部(12)。從而，不用穿過安裝部(12)，而只在管帽固定部(13)與端子部(14)間形成用于穿過引線(23)和地線(24)的定位孔就可以。按照這種構(gòu)成，不需要使安裝部(12)、管帽固定部(13)和端子部(14)穿過引線(23)和地線(24)進(jìn)行定位孔合并加工，就能夠簡化包括半導(dǎo)體托架的半導(dǎo)體封裝件的制造工序。
進(jìn)而，作為本實(shí)用新型另外的半導(dǎo)體封裝件例，如圖19(b)所示的那樣，也可以構(gòu)成包括在管帽固定部(13)與端子部(14)之間設(shè)置密封圈(16)的半導(dǎo)體托架的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體托架，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、搭載上述裝片部(15)，具有固定部28～42的托架座(11)，其特征在于，
上述固定部(28～42)具有平面狀的托架保持部(28a～42a)、垂直于上述托架保持部(28a～42a)的安裝部(從28b到42b)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述安裝部(28b～42b)具有至少一個(gè)安裝用開口部(28c～42c)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述固定部具有多個(gè)安裝部(29b、29b、33b、33b)，在多個(gè)安裝部上分別具有至少一個(gè)安裝用開口部(29c、29c、33c、33c)。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述安裝用開口部是圓形的孔。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述安裝用開口部(30c)是在上述安裝部的端部開口的槽狀。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述托架座(11)具有上述固定部、位于上述固定部上圓柱狀的管帽固定部(13)、位于上述管帽固定部(13)上比管帽固定部直徑小的端子部(14)。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述安裝部(28b～30b)相對上述托架保持部(28a～30a)垂直向下。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述安裝部(31b～33b)相對上述托架保持部(31a～33a)垂直豎起。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述托架保持部是多角形的。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述托架保持部(35a)是比上述管帽固定部(13)直徑大一些的半圓形。
11.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述托架保持部具有比上述管帽固定部(13)的直徑窄的寬度。
12.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述固定部(4142)具有多個(gè)安裝部(41b、41b、42b、42b)，在多個(gè)安裝部的根部具有肋部(41e、42e)。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，上述裝片部(15)和上述托架座(11)整體構(gòu)成。
14.一種半導(dǎo)體托架，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、位于上述裝片部(15)下邊，具有平面部分的管帽固定部(13)，其特征在于，在上述管帽固定部(13)的平面部分形成在厚度方向貫通的至少一個(gè)螺孔。
15.一種半導(dǎo)體托架，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、位于上述裝片部(15)下邊，具有平面部分的管帽固定部(13)，其特征在于，具有固定部(28～42)，其具有相對上述管帽固定部(13)的平面部分的垂直面。
16.如權(quán)利要求6、14、15所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，在上述管帽固定部(13)上具有密封圈。
17.一種半導(dǎo)體封裝件，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、搭載上述裝片部(15)，具有固定部(28～42)的托架座(11)、覆蓋上述裝片部并在上述托架座(11)上裝載的管帽(26)，其特征在于，上述固定部(28～42)具有平面狀的托架保持部(28a～42a)、垂直于上述托架保持部(28a～42a)的安裝部(28b～42b)。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述安裝部(28b～42b)具有至少一個(gè)安裝用開口部(28c～42c)。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述固定部具有多個(gè)安裝部(29b、29b、33b、33b)，在多個(gè)安裝部上分別具有至少一個(gè)安裝用開口部(29c、29c、33c、33c)。
20.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述安裝用開口部是圓形的孔。
21.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述安裝用開口部(30c)是在上述安裝部的端部開口的槽狀。
22.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述托架座(11)具有上述固定部、位于上述固定部上圓柱狀的管帽固定部(13)、位于上述管帽固定部(13)上直徑比管帽固定部小的端子部(14)。
23.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述安裝部(28b～30b)相對上述托架保持部(28a～30a)垂直向下。
24.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述安裝部(31b～33b)相對上述托架保持部(31a～33a)垂直豎起。
25.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述托架保持部是多角形。
26.如權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述托架保持部(35a)是直徑比上述管帽固定部(13)大一些的半圓形。
27.如權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述托架保持部具有比上述管帽固定部(13)的直徑窄的寬度。
28.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述固定部(41、42)具有多個(gè)安裝部(41b、41b、42b、42b)，在多個(gè)安裝部的根部具有肋部(41e、42e)。
29.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述裝片部(15)和上述托架座(11)整體構(gòu)成。
30.一種半導(dǎo)體封裝件，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、位于上述裝片部(15)下邊，具有平面部分的管帽固定部(13)，其特征在于，在上述管帽固定部(13)的平面部分形成在厚度方向貫通的至少一個(gè)螺孔。
31.一種半導(dǎo)體封裝件，其包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、位于上述裝片部(15)下邊，具有平面部分的管帽固定部(13)，其特征在于，具有固定部(28～42)，其具有相對上述管帽固定部(13)的平面部分的垂直面。
32.如權(quán)利要求22、30、31所述的半導(dǎo)體封裝件，其特征在于，上述管帽固定部(13)上邊具有密封圈。
33.一種使用如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體托架或如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體封裝件的散熱器，其由WCu合金燒結(jié)體或MoCu合金燒結(jié)體構(gòu)成，其特征在于，構(gòu)成所述燒結(jié)體的鎢(W)和鉬(Mo)的晶粒平均粒徑為3μm以下，構(gòu)成燒結(jié)體的銅(Cu)相對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下。
34.如權(quán)利要求33所述的散熱器，其特征在于，所述燒結(jié)體是W-Cu復(fù)合金屬粉末或由W粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法形成的成形體的燒結(jié)體，或者把由Mo-Cu復(fù)合金屬粉末或Mo粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法成形的成形體的燒結(jié)體。
35.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體托架，其具有托架座，該托架座具有搭載半導(dǎo)體器件的裝片部，其特征在于，具有所述裝片部的托架座由鎢-銅(WCu)合金燒結(jié)體或鉬-銅(MoCu)合金燒結(jié)體構(gòu)成，構(gòu)成所述燒結(jié)體的鎢(W)和鉬(Mo)的晶粒平均粒徑為3μm以下，構(gòu)成所述燒結(jié)體的銅(Cu)對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下。
36.如權(quán)利要求35所述的半導(dǎo)體托架，所述燒結(jié)體是W-Cu復(fù)合金屬粉末或由W粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法形成的成形體的燒結(jié)體，或者把由Mo-Cu復(fù)合金屬粉末或Mo粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法成形的成形體的燒結(jié)體。
37.如權(quán)利要求35所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件是振蕩波長為980nm、振蕩輸出為120mW以下的半導(dǎo)體激光器
38.如權(quán)利要求35所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件是振蕩波長為1480nm、振蕩輸出為80mW以下的半導(dǎo)體激光器
39.如權(quán)利要求37所述的半導(dǎo)體托架，其特征在于，搭載所述半導(dǎo)體激光器的裝片部通過二次加工表面變得平滑。
40.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件用封裝件，其具有放置半導(dǎo)體器件的、由底板、框體和蓋體構(gòu)成的封裝構(gòu)件，其特征在于，所述封裝構(gòu)件至少底板由鎢-銅(WCu)合金燒結(jié)體或鉬-銅(MoCu)合金燒結(jié)體構(gòu)成，構(gòu)成所述燒結(jié)體的鎢(W)和鉬(Mo)的晶粒平均粒徑為3μm以下，構(gòu)成所述燒結(jié)體的銅(Cu)對該燒結(jié)體質(zhì)量的比率為5wt％以上且30wt％以下
41.如權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體器件用封裝件，其特征在于，所述燒結(jié)體是把W-Cu復(fù)合金屬粉末或由W粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法形成的成形體的燒結(jié)體，或者把Mo-Cu復(fù)合金屬粉末或Mo粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法成形的成形體的燒結(jié)體。
42.如權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體器件用封裝件，其特征在于，所述封裝構(gòu)件的底板和框體是由把W-Cu復(fù)合金屬粉末或由W粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法形成的成形體的燒結(jié)體，或者把Mo-Cu復(fù)合金屬粉末或由Mo粉末和Cu粉末組成的混合金屬粉末采用噴出成形法成形的成形體的燒結(jié)體構(gòu)成的。
43.一種半導(dǎo)體器件用封裝件，其具有框架部件51、成為框架部件51的蓋的蓋件55，其特征在于，框架部件51由具備大致箱形形狀在一側(cè)壁大致圓筒形狀的窗架51a的本體部52、成為該本體部52底板的底部53、從本體部52的另一側(cè)壁伸出將該框架部件51固定于被固定部件的固定部54、54構(gòu)成，本體部52、底部53和固定部54、54是通過燒結(jié)整體形成的。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種制造容易、低熱膨脹率、高散熱性的散熱器，同時(shí)提供利用這種散熱器的半導(dǎo)體托架。該半導(dǎo)體托架包括可搭載半導(dǎo)體器件的裝片部(15)、搭載上述裝片部(15)，具有固定部28～42的托架座(11)。上述固定部(28～42)具有平面上的托架保持部(28a～42a)、垂直于上述托架保持部(28a～42a)的安裝部(從28b到42b)。
文檔編號(hào)H01L23/34GK2655419SQ03251578
公開日2004年11月10日 申請日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月9日
發(fā)明者鈴木克典, 堀合直 申請人:雅馬哈株式會(huì)社