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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-10-20
(45)【発行日】2025-10-28
(54)【発明の名称】放熱板
(51)【国際特許分類】
H01L 23/373 20060101AFI20251021BHJP
C22C 12/00 20060101ALN20251021BHJP
C22C 13/00 20060101ALN20251021BHJP
C22C 30/04 20060101ALN20251021BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20251021BHJP
C22F 1/16 20060101ALN20251021BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 M
C22C12/00
C22C13/00
C22C30/04
C22F1/00 621
C22F1/00 630M
C22F1/00 650F
C22F1/00 651Z
C22F1/00 694B
C22F1/16 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024200436
(22)【出願日】2024-11-18
【審査請求日】2024-11-20
【審判番号】
【審判請求日】2025-08-06
【早期審理対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】504034585
【氏名又は名称】有限会社 ナプラ
(74)【代理人】
【識別番号】100089875
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 茂
(72)【発明者】
【氏名】関根 重信
【合議体】
【審判長】松永 稔
【審判官】緑川 隆
【審判官】小川 将之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１０２５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５５４６６号公報（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０５９７４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特許第３８２９４７５（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特許第４３５９９８３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】国際公開第２０１１／０２７８２０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特許第４８９３０９６（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
H01L 23/34-23/46
C22C 5/00-25/00
C22C 27/00-28/00
C22C 30/00-30/06
C22C 35/00-45/10
C22F 1/00-3/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
板厚方向において、少なくともＩＭＣ層とＣｕまたはＡｌを含む基材層とが積層された放熱板であって、前記ＩＭＣ層は、Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金を含む母相中に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶が包含されて存在し、
前記ＩＭＣ層の組成は、
Ｃｕ ３～２０質量％、
Ｂｉ ５～４０質量％、
残部がＳｎであり、
前記母相の組成は、
Ｓｎ ４０～９６質量％、
Ｃｕ ０．０５～８質量％、
Ｂｉ ０．７～５７質量％
であり、
前記金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １～３０質量％、
Ｂｉ ０．０５～３０質量％、
残部がＳｎである、
放熱板。
【請求項2】
板厚方向において、少なくともＩＭＣ層とＣｕまたはＡｌを含む基材層とＩＭＣ層とがこの順で積層された、請求項１に記載の放熱板。
【請求項3】
請求項１に記載の放熱板を備えた半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱板に関する。
【背景技術】
【0002】
図１は、一般的な半導体装置を説明するための模式的な断面図である。
半導体装置１０１は、半導体素子２２と、半導体素子２２に設けられたボンディングパッド２１１と、半導体素子２２の周囲に配置された複数のリード端子５０と、半導体素子２２とリード端子５０とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２６と、これらを封止する封止樹脂２１とを有してなる。半導体装置１０１の平面サイズは例えば４ｍｍ程度であり、厚さは例えば１ｍｍ以下である。
半導体装置１０１は、半導体素子２２と、半導体素子２２に設けられたボンディングパッド２１１と、半導体素子２２の周囲に配置された複数のリード端子５０と、半導体素子２２とリード端子５０とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２６と、これらを封止する封止樹脂２１とを有してなる。半導体装置１０１の平面サイズは例えば４ｍｍ程度であり、厚さは例えば１ｍｍ以下である。
【0003】
また、半導体装置１０１から発生する熱を効率的に放散させるために、一般的に放熱板４０が用いられている。放熱板４０は、その機能上高い熱伝導率が求められることから、基材としてＡｌ、Ｃｕまたはこれらの合金が使用されていた。放熱板４０は、半導体素子２２や、回路基板または金属パッケージ部材（図示せず）等にはんだ付けやろう付けで接合される（符号２３）。
なお、放熱板の従来技術としては、例えば特許文献１等に開示されている。
なお、放熱板の従来技術としては、例えば特許文献１等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６２３３６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来のＡｌ、Ｃｕまたはこれらの合金からなる基材は、半導体装置に放熱板として設けるには例えば１０００℃を超える加熱条件下でのろう付けが必要であり、製造コストがかかるというも問題点があった。
【0006】
したがって本発明の目的は、Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金からなる基材に対するろう付けを不要とするとともに放熱特性に優れた放熱板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、板厚方向において、少なくともＩＭＣ層とＣｕまたはＡｌを含む基材層とが積層された放熱板であって、前記ＩＭＣ層は、Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金とを含む母相中に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶が包含されて存在する、放熱板を提供するものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金からなる基材に対するろう付けを不要とするとともに放熱特性に優れた放熱板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一般的な半導体装置を説明するための模式的な断面図である。
【図2】本発明の一実施形態における放熱板の断面図である。
【図3】本発明の金属粒子の製造に好適な製造装置の一例を説明するための図である。
【図4A】実施例１で得られた金属粒子１を薄くカッティングした断面のＳＴＥＭ像である。
【図4B】実施例１で得られた金属粒子１を薄くカッティングした断面のＥＤＳによる元素マッピング分析の結果を示す図である。
【図5A】実施例１で得られたシート１を薄くカッティングした断面のＳＴＥＭ像である。
【図5B】実施例１で得られたシート１を薄くカッティングした断面のＥＤＳによる元素マッピング分析の結果を示す図である。
【図6】実施例１～３で得られた本発明の放熱板（基材層はＣｕ）の断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
先に、本明細書における用語法は、特に説明がない場合であっても、以下による。
（１）金属というときは、金属元素単体のみならず、複数の金属元素を含む合金、金属間化合物を含むことがある。
（２）ある単体の金属元素に言及する場合、完全に純粋に当該金属元素のみからなる物質だけを意味するものではなく、微かな他の物質を含む場合もあわせて意味する。すなわち、当該金属元素の性質にほとんど影響を与えない微量の不純物を含むものを除外する意味ではないことは勿論、たとえば、母相という場合、Ｓｎの結晶中の原子の一部が他の元素（たとえば、Ｃｕ）に置き換わっているものを除外する意味ではない。例えば、前記他の物質または他の元素は、金属粒子中、０～０．１質量％含まれる場合がある。
先に、本明細書における用語法は、特に説明がない場合であっても、以下による。
（１）金属というときは、金属元素単体のみならず、複数の金属元素を含む合金、金属間化合物を含むことがある。
（２）ある単体の金属元素に言及する場合、完全に純粋に当該金属元素のみからなる物質だけを意味するものではなく、微かな他の物質を含む場合もあわせて意味する。すなわち、当該金属元素の性質にほとんど影響を与えない微量の不純物を含むものを除外する意味ではないことは勿論、たとえば、母相という場合、Ｓｎの結晶中の原子の一部が他の元素（たとえば、Ｃｕ）に置き換わっているものを除外する意味ではない。例えば、前記他の物質または他の元素は、金属粒子中、０～０．１質量％含まれる場合がある。
【0011】
図２は、本発明の一実施形態における放熱板の断面図である。図２（ａ）において、本発明の放熱板３１は、少なくともＩＭＣ層３０４とＣｕまたはＡｌを含む基材層３０２とが積層されてなる。また、図２（ｂ）において、本発明の放熱板３２は、少なくともＩＭＣ層３０４とＣｕまたはＡｌを含む基材層３０２とＩＭＣ層３０６とが積層されてなる。
基材層３０２の厚さは、例えば１００μｍ～３００μｍであり、ＩＭＣ層３０４、３０６の厚さは、５０μｍ以下、好ましくは２５μｍ～３０μｍである。
基材層３０２の厚さは、例えば１００μｍ～３００μｍであり、ＩＭＣ層３０４、３０６の厚さは、５０μｍ以下、好ましくは２５μｍ～３０μｍである。
【0012】
前記ＩＭＣ層は、Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金等を含む母相中に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶が包含されて存在する層であって、下記の金属粒子（以下、本発明の金属粒子と言うことがある）から製造することができる。
【0013】
本発明の金属粒子は前記ＩＭＣ層と同じ構造を有するものであり、換言すれば、本発明の金属粒子から製造されたＩＭＣ層は、本発明の金属粒子と同じ構造を有するものである。
【0014】
本発明の金属粒子の組成は、
Ｃｕ ３～２０質量％、
Ｂｉ ５～４０質量％、
残部がＳｎであり（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）、
前記母相の組成は、
Ｓｎ ４０～９６質量％、
Ｃｕ ０．０５～８質量％、
Ｂｉ ０．７～５７質量％
であり（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）、
前記金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １～３０質量％、
Ｂｉ ０．０５～３０質量％、
残部がＳｎである（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）。
また、本発明の金属粒子における金属間化合物結晶の割合は、金属粒子全体に対し、例えば２０～６０質量％であり、３０～４０質量％が好ましい。
前記母相中に前記金属間化合物結晶が包含されて存在する。
Ｃｕ ３～２０質量％、
Ｂｉ ５～４０質量％、
残部がＳｎであり（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）、
前記母相の組成は、
Ｓｎ ４０～９６質量％、
Ｃｕ ０．０５～８質量％、
Ｂｉ ０．７～５７質量％
であり（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）、
前記金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １～３０質量％、
Ｂｉ ０．０５～３０質量％、
残部がＳｎである（ただし、不可避不純物が存在する場合、前記不可避不純物は０．１質量％以下である）。
また、本発明の金属粒子における金属間化合物結晶の割合は、金属粒子全体に対し、例えば２０～６０質量％であり、３０～４０質量％が好ましい。
前記母相中に前記金属間化合物結晶が包含されて存在する。
【0015】
本発明の金属粒子は、例えばＣｕ３～２０質量％、Ｂｉ５～２０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料から製造することができる。例えば、該原材料を溶融し、これを窒素ガス雰囲気中で高速回転する皿形ディスク上に供給し、遠心力により該溶融金属を小滴として飛散させ、減圧下で冷却固化させることにより得られる。
【0016】
本発明の金属粒子の製造に好適な製造装置の一例を図３を参照して説明する。粒状化室１は上部が円筒状、下部がコーン状になっており、上部に蓋２を有する。蓋２の中心部には垂直にノズル３が挿入され、ノズル３の直下には皿形回転ディスク４が設けられている。符号５は皿形回転ディスク４を上下に移動可能に支持する機構である。また粒状化室１のコーン部分の下端には生成した粒子の排出管６が接続されている。ノズル３の上部は粒状化する金属を溶融する電気炉（高周波炉：従来はセラミックるつぼを使用したが、本発明ではカーボンるつぼを使用している）７に接続されている。混合ガスタンク８で所定の成分に調整された雰囲気ガスは配管９及び配管１０により粒状化室１内部及び電気炉７上部にそれぞれ供給される。粒状化室１内の圧力は弁１１及び排気装置１２、電気炉７内の圧力は弁１３及び排気装置１４によりそれぞれ制御される。ノズル３から皿形回転ディスク４上に供給された溶融金属は皿形回転ディスク４による遠心力で微細な液滴状になって飛散し、減圧下で冷却されて固体粒子になる。生成した固体粒子は排出管６から自動フィルター１５に供給され分別される。符号１６は微粒子回収装置である。
【0017】
溶融金属を高温溶解から冷却固化させる過程は、本発明の金属粒子を形成するために重要である。
例えば次のような条件が挙げられる。
溶解炉７における金属の溶融温度を６００℃～８００℃に設定し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給する。
皿形回転ディスク４として、内径３５ｍｍ、回転体厚さ５ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万～１０万回転とする。
粒状化室１として、９×１０-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５～５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０-１Ｐａ以下とする。
例えば次のような条件が挙げられる。
溶解炉７における金属の溶融温度を６００℃～８００℃に設定し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給する。
皿形回転ディスク４として、内径３５ｍｍ、回転体厚さ５ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万～１０万回転とする。
粒状化室１として、９×１０-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５～５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０-１Ｐａ以下とする。
【0018】
図４Ａは、下記実施例１で得られた本発明の金属粒子１を薄くカッティングした断面のＳＴＥＭ像である。図４Ａの金属粒子を参照すると、ＳｎとＳｎ－Ｃｕ合金とを含む母相（淡色部分）に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶（明色部分）を有している。本発明の金属粒子の粒子径は、例えば好適には１μｍ～５０μｍの範囲である。
【0019】
前記母相および金属間化合物の組成および割合は、前記金属粒子の製造条件に従うことにより満たすことができる。
【0020】
本発明の金属粒子は、次いでシート化され、ＣｕまたはＡｌを含む基材層と接合され、本発明の放熱板が得られる。
本発明の金属粒子のシート化は、例えば本発明の金属粒子を１００℃～１９０℃に加熱された圧延回転ロールに直接挿入し加工することにより得ることができ、必要に応じてこれを複数枚積層してもよい。
本発明の金属粒子のシート化は、例えば本発明の金属粒子を１００℃～１９０℃に加熱された圧延回転ロールに直接挿入し加工することにより得ることができ、必要に応じてこれを複数枚積層してもよい。
【0021】
ＣｕまたはＡｌを含む基材層としては、Ｃｕ単体、Ａｌ単体、Ｃｕ合金（例えば黄銅、リン青銅合金等）、Ａｌ合金（例えばＮｉ／Ａｌ合金等）を挙げることができる。
【0022】
ＩＭＣ層と基材層との接合は、例えば下記の条件で加熱圧延する方法がある。
ＩＭＣ層厚さ：３０μｍ～７０μｍ
基材層厚さ：１２０μｍ～３００μｍ
圧延ロールの温度：１５０℃～１００℃
圧延ロール圧：５００Ｎ程度
圧延ロール速度：２ｍｍ／ｓｅｃ程度
また、基材層を中心とし、その両面にＩＭＣ層を設置し、加圧圧延機により加圧圧延する方法もある。
ＩＭＣ層厚さ：３０μｍ～７０μｍ
基材層厚さ：１２０μｍ～３００μｍ
圧延ロールの温度：１５０℃～１００℃
圧延ロール圧：５００Ｎ程度
圧延ロール速度：２ｍｍ／ｓｅｃ程度
また、基材層を中心とし、その両面にＩＭＣ層を設置し、加圧圧延機により加圧圧延する方法もある。
【0023】
本発明の放熱板は、例えば図１に示したような半導体装置の放熱板として使用することができ、例えばろう付けやはんだ付け等の工程を経ることなく、半導体素子と直接接合することが可能となる。
半導体素子としては、例えばＳｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等が挙げられる。
本発明の放熱板と半導体素子との接合方法は、例えば加熱加圧接合、または、超音波接合する方法等がある。加熱加圧接合としては、例えば窒素等の不活性ガス雰囲気下、本発明の放熱板と半導体素子とを重ね合わせ、０．２～０．３５ＭＰａ程度に荷重処理を行い、１７０～１８５℃程度の温度で１～３分加熱加圧接合を行う方法が挙げられる。
超音波接合としては、例えば本発明の放熱板と半導体素子とを重ね合わせ、次の条件で超音波接合する方法が挙げられる。
荷重：６００Ｎ～１０００Ｎ
振幅：６０％～７０％
Ｔｉｍｅ：５００ｍｓ～１０００ｍｓ
半導体素子としては、例えばＳｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等が挙げられる。
本発明の放熱板と半導体素子との接合方法は、例えば加熱加圧接合、または、超音波接合する方法等がある。加熱加圧接合としては、例えば窒素等の不活性ガス雰囲気下、本発明の放熱板と半導体素子とを重ね合わせ、０．２～０．３５ＭＰａ程度に荷重処理を行い、１７０～１８５℃程度の温度で１～３分加熱加圧接合を行う方法が挙げられる。
超音波接合としては、例えば本発明の放熱板と半導体素子とを重ね合わせ、次の条件で超音波接合する方法が挙げられる。
荷重：６００Ｎ～１０００Ｎ
振幅：６０％～７０％
Ｔｉｍｅ：５００ｍｓ～１０００ｍｓ
【実施例】
【0024】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【0025】
実施例１
原材料としてＣｕ７．２質量％、Ｂｉ１０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用い、図３に示す製造装置により、直径約３～２０μｍの金属粒子１を製造した。
その際、以下の条件を採用した。
溶解炉７に溶融るつぼを設置し、その中に上記原材料を入れ、６５０℃で溶融し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給した。
皿形回転ディスク４として、直径３５ｍｍ、回転盤厚さ３～５ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万～１０万回転とした。
粒状化室１として、９×１０-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５～５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０-１Ｐａ以下とした。
原材料としてＣｕ７．２質量％、Ｂｉ１０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用い、図３に示す製造装置により、直径約３～２０μｍの金属粒子１を製造した。
その際、以下の条件を採用した。
溶解炉７に溶融るつぼを設置し、その中に上記原材料を入れ、６５０℃で溶融し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給した。
皿形回転ディスク４として、直径３５ｍｍ、回転盤厚さ３～５ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万～１０万回転とした。
粒状化室１として、９×１０-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５～５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０-１Ｐａ以下とした。
【0026】
得られた金属粒子１を、１２０℃に加熱された圧延回転ロールに直接挿入してシート１を作成した。なお、得られた金属粒子１は、図４Ａに示すような断面を有しており、ＳｎとＳｎ－Ｃｕ合金とを含む母相（淡色部分）に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶（明色部分）を有していた。図４Ｂは、金属粒子１の元素マッピング分析結果を示す図である。
また、得られたシート１は、図５Ａに示すような断面を有しており、ＳｎとＳｎ－Ｃｕ合金とを含む母相（淡色部分）に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶（濃色部分）を有していた。
また、シート１表面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ（図５Ｂ参照）、シート１の組成は
Ｃｕ ５．７～８．０４質量％、
Ｂｉ １２．２７～１３．２４質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ７１～８８質量％、
Ｃｕ ０．０５～２．８５質量％、
Ｂｉ ０．７８～２．３６質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １．４９～２０．１１質量％、
Ｂｉ ２．３６～１８．５４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
また、得られたシート１は、図５Ａに示すような断面を有しており、ＳｎとＳｎ－Ｃｕ合金とを含む母相（淡色部分）に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶（濃色部分）を有していた。
また、シート１表面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ（図５Ｂ参照）、シート１の組成は
Ｃｕ ５．７～８．０４質量％、
Ｂｉ １２．２７～１３．２４質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ７１～８８質量％、
Ｃｕ ０．０５～２．８５質量％、
Ｂｉ ０．７８～２．３６質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １．４９～２０．１１質量％、
Ｂｉ ２．３６～１８．５４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
【0027】
また、シート１における金属間化合物結晶は、シート１中、３０～３５質量％を占めていた。
【0028】
次に、シート１とＣｕまたはＡｌからなる基材層とを、圧延ロールを用いて、加熱温度１２０℃、圧延ロール速度２ｍｍ／ｓｅｃの条件で接合し、図２（ｂ）の形態に示す本発明の放熱板を作製した。
シート１からなるＩＭＣ層３０４、３０６の厚さは、各２５μｍ、基材層３０２の厚さは２００μｍであった。
なお、ＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記シート１の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例１のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板１とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板２とする。
シート１からなるＩＭＣ層３０４、３０６の厚さは、各２５μｍ、基材層３０２の厚さは２００μｍであった。
なお、ＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記シート１の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例１のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板１とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板２とする。
【0029】
続いて、実施例１の本発明の放熱板１および２の放熱特性を調べた。その結果、放熱板１および２の熱線法による熱伝導率は、約１２９．６Ｗ／（ｍ×Ｋ）であった。
【0030】
実施例２
原材料としてＣｕ６質量％、Ｂｉ２０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用いたこと以外は、実施例１を繰り返し、本発明の金属粒子２からなるシート２を得た。
得られたシート２は、前記図４Ａに示すような断面を有しており、シート２断面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ、シート２の組成は
Ｃｕ ４．８～５．４質量％、
Ｂｉ １９．３６～２１．１３質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ３９．９７～６８．３２質量％、
Ｃｕ ０．０５～７．８５質量％、
Ｂｉ ２１．１８～５６．０１質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ ８．２７～１９．１０質量％、
Ｂｉ ３．３０～１０．４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
続いて、実施例１と同じ方法により、シート２を用いて本発明の放熱板を得た。
なお、実施例２のＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記金属粒子２の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例２のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板３とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板４とする。
実施例２の放熱板３および４の放熱特性を調べた。その結果、放熱板３および４の熱線法による熱伝導率は、約１１５．４Ｗ／（ｍ×Ｋ）であった。
原材料としてＣｕ６質量％、Ｂｉ２０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用いたこと以外は、実施例１を繰り返し、本発明の金属粒子２からなるシート２を得た。
得られたシート２は、前記図４Ａに示すような断面を有しており、シート２断面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ、シート２の組成は
Ｃｕ ４．８～５．４質量％、
Ｂｉ １９．３６～２１．１３質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ３９．９７～６８．３２質量％、
Ｃｕ ０．０５～７．８５質量％、
Ｂｉ ２１．１８～５６．０１質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ ８．２７～１９．１０質量％、
Ｂｉ ３．３０～１０．４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
続いて、実施例１と同じ方法により、シート２を用いて本発明の放熱板を得た。
なお、実施例２のＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記金属粒子２の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例２のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板３とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板４とする。
実施例２の放熱板３および４の放熱特性を調べた。その結果、放熱板３および４の熱線法による熱伝導率は、約１１５．４Ｗ／（ｍ×Ｋ）であった。
【0031】
実施例３
原材料としてＣｕ５質量％、Ｂｉ４０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用いたこと以外は、実施例１を繰り返し、本発明の金属粒子３からなるシート３を得た。
得られたシート３は、前記図４Ａに示すような断面を有しており、シート３断面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ、シート３の組成は
Ｃｕ ３．１９～３．４３質量％、
Ｂｉ ３８．６４～４０質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ４１．６３～５３．４４質量％、
Ｃｕ ０．０５～４．６８質量％、
Ｂｉ ３６．８３～５０．３４質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １２．６５～２２．２３質量％、
Ｂｉ １９．８６～２９．９４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
続いて、実施例１と同じ方法により、シート３を用いて本発明の放熱板を得た。
なお、実施例３のＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記金属粒子３の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例３のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板５とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板６とする。
実施例３の放熱板５および６の放熱特性を調べた。その結果、放熱板５および６の熱線法による熱伝導率は、約１００．０Ｗ／（ｍ×Ｋ）であった。
原材料としてＣｕ５質量％、Ｂｉ４０質量％および残部がＳｎからなる組成の原材料を用いたこと以外は、実施例１を繰り返し、本発明の金属粒子３からなるシート３を得た。
得られたシート３は、前記図４Ａに示すような断面を有しており、シート３断面のＥＤＳによる元素マッピング分析を行ったところ、シート３の組成は
Ｃｕ ３．１９～３．４３質量％、
Ｂｉ ３８．６４～４０質量％、
残部Ｓｎであることが判明した。
また、母相の組成は、
Ｓｎ ４１．６３～５３．４４質量％、
Ｃｕ ０．０５～４．６８質量％、
Ｂｉ ３６．８３～５０．３４質量％
であることが判明した。
また、金属間化合物結晶の組成は、
Ｃｕ １２．６５～２２．２３質量％、
Ｂｉ １９．８６～２９．９４質量％、
残部がＳｎであることが判明した。
続いて、実施例１と同じ方法により、シート３を用いて本発明の放熱板を得た。
なお、実施例３のＩＭＣ層の構造をＥＤＳによる元素マッピング分析で確認したところ、前記金属粒子３の構造と同じであることが判明した。
得られた実施例３のＣｕを基材層とする放熱板を放熱板５とし、Ａｌを基材層とする放熱板を放熱板６とする。
実施例３の放熱板５および６の放熱特性を調べた。その結果、放熱板５および６の熱線法による熱伝導率は、約１００．０Ｗ／（ｍ×Ｋ）であった。
【0032】
実施例１～３で得られた本発明の放熱板（基材層はＣｕ）の断面形状を図６に示す。
【0033】
以上、添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。
【符号の説明】
【0034】
１ 粒状化室
２ 蓋
３ ノズル
４ 皿形回転ディスク
５ 回転ディスク支持機構
６ 粒子排出管
７ 電気炉
８ 混合ガスタンク
９ 配管
１０ 配管
１１ 弁
１２ 排気装置
１３ 弁
１４ 排気装置
１５ 自動フィルター
１６ 微粒子回収装置
２１ 封止樹脂
２２ 半導体素子
２３ ろう付け
２６ ボンディングワイヤ
４０ 放熱板
５０ リード端子
３１ 放熱板
３２ 放熱板
１０１ 半導体装置
３０２ 基材層
３０４ ＩＭＣ層
３０６ ＩＭＣ層
２ 蓋
３ ノズル
４ 皿形回転ディスク
５ 回転ディスク支持機構
６ 粒子排出管
７ 電気炉
８ 混合ガスタンク
９ 配管
１０ 配管
１１ 弁
１２ 排気装置
１３ 弁
１４ 排気装置
１５ 自動フィルター
１６ 微粒子回収装置
２１ 封止樹脂
２２ 半導体素子
２３ ろう付け
２６ ボンディングワイヤ
４０ 放熱板
５０ リード端子
３１ 放熱板
３２ 放熱板
１０１ 半導体装置
３０２ 基材層
３０４ ＩＭＣ層
３０６ ＩＭＣ層
【要約】
【課題】Ａｌ、Ｃｕまたはこれらの合金からなる基材に対するろう付けを不要とするとともに放熱特性に優れた放熱板を提供する。
【解決手段】板厚方向において、少なくともＩＭＣ層３０４、３０６とＣｕまたはＡｌを含む基材層３０２とが積層された放熱板であって、前記ＩＭＣ層３０４、３０６は、Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金とを含む母相中に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶が包含されて存在する、放熱板によって上記課題を解決した。
【選択図】図２
【解決手段】板厚方向において、少なくともＩＭＣ層３０４、３０６とＣｕまたはＡｌを含む基材層３０２とが積層された放熱板であって、前記ＩＭＣ層３０４、３０６は、Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金とを含む母相中に、Ｓｎ、ＣｕおよびＢｉを含む金属間化合物結晶が包含されて存在する、放熱板によって上記課題を解決した。
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
