[發(fā)明專利]鋁-金剛石類復(fù)合體及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980135968.2
• 申請(qǐng)日: 2009-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102149493A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廣津留秀樹(shù);塚本秀雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B22D19/00
• 分類號(hào): B22D19/00;B22D18/02;C22C1/10;H01L23/373
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁-金剛石類復(fù)合體及其制造方法。

背景技術(shù)

通常，對(duì)于光通信等所使用的半導(dǎo)體激光元件、高性能MPU(微處理單元)等半導(dǎo)體元件而言，如何高效地釋放由該元件產(chǎn)生的熱量，在防止動(dòng)作不良等方面是非常重要的。

近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體元件的技術(shù)進(jìn)步，元件不斷地高輸出功率化、高速化和高集成化，對(duì)其散熱的要求也愈發(fā)嚴(yán)格。因此，通常，對(duì)散熱器等散熱部件也要求高的導(dǎo)熱系數(shù)，使用導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)390W/mK的銅(Cu)。

另一方面，各半導(dǎo)體元件的尺寸隨著高輸出功率化而增大，半導(dǎo)體元件和用于散熱的散熱器間的熱膨脹失配的問(wèn)題變得明顯。為解決這些問(wèn)題，需要開(kāi)發(fā)具有高導(dǎo)熱特性并可確保與半導(dǎo)體元件之間的熱膨脹率匹配的散熱器材料。作為這樣的材料，有人提出了金屬和陶瓷的復(fù)合體，例如鋁(Al)和碳化硅(SiC)的復(fù)合體(專利文獻(xiàn)1)。

但是，在Al-SiC類的復(fù)合材料中，無(wú)論如何優(yōu)化條件導(dǎo)熱系數(shù)都在300W/mK以下，因而需要開(kāi)發(fā)具有銅的導(dǎo)熱系數(shù)以上的更高的導(dǎo)熱系數(shù)的散熱器材料。作為這樣的材料，有人將金剛石所具有的高導(dǎo)熱系數(shù)和金屬所具有的高熱膨脹率結(jié)合，從而提出了導(dǎo)熱系數(shù)高且熱膨脹系數(shù)接近半導(dǎo)體元件材料的金屬-金剛石復(fù)合材料(專利文獻(xiàn)2)。

此外，在專利文獻(xiàn)3中，通過(guò)在金剛石粒子的表面形成β型的SiC層，抑制復(fù)合化時(shí)所形成的低導(dǎo)熱系數(shù)的金屬碳化物的生成，并改善與熔融金屬之間的潤(rùn)濕性，改善所得的金屬-金剛石復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。

而且，由于金剛石是非常堅(jiān)硬的材料，因此與金屬?gòu)?fù)合化而得的金屬-金剛石復(fù)合材料也同樣非常堅(jiān)硬，是較難加工的材料。因此，金屬-金剛石復(fù)合材料幾乎無(wú)法通過(guò)普通的金剛石工具進(jìn)行加工，在小型且形狀各異的散熱器使用金屬-金剛石復(fù)合材料時(shí)，存在如何以低成本進(jìn)行形狀加工的問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，金屬-陶瓷復(fù)合材料能夠?qū)щ姡蚨灿腥搜芯苛死秒娀鸹庸さ鹊募庸し椒ā?/p>

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開(kāi)平9-157773號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開(kāi)2000-303126號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利特表2007-518875號(hào)公報(bào)

發(fā)明的概要

但是，作為上述散熱器用材料的使用方式，通常，為了高效地釋放半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱量，以用釬焊等將散熱器接合于半導(dǎo)體元件的方式進(jìn)行接觸配置。因此，需要對(duì)該用途所使用的散熱器的用釬焊等接合的面實(shí)施鍍敷處理等，對(duì)于現(xiàn)有的金屬-金剛石復(fù)合材料而言，如果接合面上有金剛石粒子露出，則難以形成鍍層，其結(jié)果是接觸界面的熱阻增大。而且，如果接合面的表面粗糙度較大，則接合時(shí)釬焊層的厚度變得不均勻，散熱性降低，因此不理想。因此，作為散熱器用材料所要求的特性，例如，存在如何改善鍍敷性以及如何減小表面粗糙度等問(wèn)題。

因此，需要一種兼具高導(dǎo)熱系數(shù)以及接近半導(dǎo)體元件的熱膨脹率并改善了表面鍍敷性和表面粗糙度的復(fù)合材料。

即，本發(fā)明的目的在于，提供兼具高導(dǎo)熱系數(shù)以及接近半導(dǎo)體元件的熱膨脹率并且改善了表面的鍍敷性和表面粗糙度而適用于半導(dǎo)體元件的散熱器等的鋁-金剛石類復(fù)合體。

本發(fā)明的鋁-金剛石類復(fù)合體是含有金剛石粒子和以鋁為主要成分的金屬的平板狀的鋁-金剛石類復(fù)合體，其特征在于，上述鋁-金剛石類復(fù)合體包括復(fù)合化部及設(shè)置在上述復(fù)合化部的兩面的表面層，上述表面層由含有以鋁為主要成分的金屬的材料形成，上述金剛石粒子的含量占上述鋁-金剛石類復(fù)合體整體的40體積％～70體積％。

具有上述構(gòu)成的鋁-金剛石類復(fù)合體具有高導(dǎo)熱性以及接近半導(dǎo)體元件的熱膨脹率，且表面的鍍敷性得到提高，表面粗糙度較小。

本發(fā)明的鋁-金剛石類復(fù)合體具有高導(dǎo)熱性以及接近半導(dǎo)體元件的熱膨脹率，且表面的鍍敷性得到提高，表面粗糙度較小，因此可良好地用于半導(dǎo)體元件的散熱用散熱器等。

附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是實(shí)施方式1的鋁-金剛石類復(fù)合體的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是實(shí)施方式1的鋁-金剛石類復(fù)合體在復(fù)合化前的結(jié)構(gòu)層體的剖視圖。

圖3是實(shí)施方式1的鋁-金剛石類復(fù)合體的立體圖。

圖4是實(shí)施方式2的鋁-金剛石類復(fù)合體在復(fù)合化前的結(jié)構(gòu)體的剖視圖。

符號(hào)的說(shuō)明

1鋁-金剛石類復(fù)合體

2復(fù)合化部

3表面層

4由多孔體形成的型材

5金屬板

6涂布有脫模材料的脫模板

7金剛石粉末

8外周部

9孔部

10陶瓷纖維

實(shí)施發(fā)明的方式

[術(shù)語(yǔ)的說(shuō)明]