JP2001024102A - 半導体用ケース - Google Patents
半導体用ケースInfo
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- JP2001024102A JP2001024102A JP11196670A JP19667099A JP2001024102A JP 2001024102 A JP2001024102 A JP 2001024102A JP 11196670 A JP11196670 A JP 11196670A JP 19667099 A JP19667099 A JP 19667099A JP 2001024102 A JP2001024102 A JP 2001024102A
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- circular base
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子を搭載するヒートシンク部および
ヒートシンク部を支持する円形状基盤部を一体に成形す
ることができ、キャップを円形状基盤部に直接溶接する
ことが可能であるとともに、熱膨張率および熱伝導率が
安定し半導体素子の長期信頼性を得ることができる半導
体用ケースを提供する。 【解決手段】 半導体素子を搭載するヒートシンク部
と、該ヒートシンク部を支持する円形状基盤部と、ヒー
トシンク部および半導体素子を覆い円形状基盤部に接合
して密閉空間を形成するキャップとから構成される半導
体用ケースであって、ヒートシンク部および円形状基盤
部は、タングステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌
混合された混合粉末によって一体成形された成形体を、
ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金によって構
成されている。
ヒートシンク部を支持する円形状基盤部を一体に成形す
ることができ、キャップを円形状基盤部に直接溶接する
ことが可能であるとともに、熱膨張率および熱伝導率が
安定し半導体素子の長期信頼性を得ることができる半導
体用ケースを提供する。 【解決手段】 半導体素子を搭載するヒートシンク部
と、該ヒートシンク部を支持する円形状基盤部と、ヒー
トシンク部および半導体素子を覆い円形状基盤部に接合
して密閉空間を形成するキャップとから構成される半導
体用ケースであって、ヒートシンク部および円形状基盤
部は、タングステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌
混合された混合粉末によって一体成形された成形体を、
ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金によって構
成されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送等に用いら
れる半導体素子を収容するための半導体用ケースに関す
る。
れる半導体素子を収容するための半導体用ケースに関す
る。
【0002】
【従来の技術】レーザーダイオードや発光ダイオード、
パワートランジスター、FET素子(電解効果トランジ
スター)、マイクロ波通信用デバイス等の電磁波を発す
るGaAs,GaP,InAs, GaSb の化合物半導体素子は、電磁
波の発生によって生ずる熱により自ら劣化するとともに
長期信頼性を失うことがある。この劣化の防止と長期信
頼性を確保するために、半導体素子は半導体用ケースに
収容されて使用される。図6および図7には、従来用い
られている半導体用ケースが示されている。半導体用ケ
ースは、半導体素子2を搭載するサブマウント3と、該
サブマウント3を支持するヒートシンク部材4と、該ヒ
ートシンク部材4を支持する円形状基盤5と、該円形状
基盤5に支持された該ヒートシンク部材4および半導体
素子2を搭載したサブマウント4を覆い該円形状基盤5
に溶接等により接合して密閉空間を形成するキャップ6
とからなっている。なお、キャップの上面には、光取り
出し窓7が装着されている。このように構成された半導
体用ケースは、上記密閉空間に窒素ガス等を封入し、半
導体素子を外気と遮断した状態で使用する。なお、図中
8および9は絶縁部材10を介して円形状基盤5に装着
されたリード線、11は一方のリード線8と上記半導体
素子2とを接続するリードワイヤである。
パワートランジスター、FET素子(電解効果トランジ
スター)、マイクロ波通信用デバイス等の電磁波を発す
るGaAs,GaP,InAs, GaSb の化合物半導体素子は、電磁
波の発生によって生ずる熱により自ら劣化するとともに
長期信頼性を失うことがある。この劣化の防止と長期信
頼性を確保するために、半導体素子は半導体用ケースに
収容されて使用される。図6および図7には、従来用い
られている半導体用ケースが示されている。半導体用ケ
ースは、半導体素子2を搭載するサブマウント3と、該
サブマウント3を支持するヒートシンク部材4と、該ヒ
ートシンク部材4を支持する円形状基盤5と、該円形状
基盤5に支持された該ヒートシンク部材4および半導体
素子2を搭載したサブマウント4を覆い該円形状基盤5
に溶接等により接合して密閉空間を形成するキャップ6
とからなっている。なお、キャップの上面には、光取り
出し窓7が装着されている。このように構成された半導
体用ケースは、上記密閉空間に窒素ガス等を封入し、半
導体素子を外気と遮断した状態で使用する。なお、図中
8および9は絶縁部材10を介して円形状基盤5に装着
されたリード線、11は一方のリード線8と上記半導体
素子2とを接続するリードワイヤである。
【0003】上述した半導体用ケースは、レーザーダイ
オードや発光ダイオード等の半導体素子2から発生した
熱を効率良く放熱することが望ましい。一方、半導体素
子2とこれを搭載するサブマウント3の熱膨張率に差が
あると、発熱に伴って歪みが発生し、半導体素子2に不
必要なストレスが加わる。このようなストレスは、半導
体素子2の性能劣化を加速し、更には破壊の原因とな
る。従って、サブマウント2の材料としては半導体素子
の熱膨張率に近い熱膨張率が要求され、ヒートシンク部
材4および円形状基盤5としては熱伝導率が高い材料が
要求される。このような要求を満足するために従来の半
導体用ケースは、サブマウント3を半導体素子2の熱膨
張率に近い例えばアルミナや窒化アルミ等によって構成
し、ヒートシンク部材4を熱伝導性の良い銅や銀等によ
って構成し、そして円形状基盤5を溶接が可能な鉄材に
よって構成したものが一般に用いられている。しかる
に、上述した半導体用ケースは、サブマウント3とヒー
トシンク部材4および円形状基盤5の材質がそれぞれ異
なるため、これらを結合するには銀蝋やAu-Sn 合金等の
蝋材によって蝋付けしなければならず、生産性が悪く高
価になるという問題がある。また、上述した半導体用ケ
ースは、蝋材によって熱膨張率および熱拡散が不安定と
なり、半導体素子の長期信頼性が得られないという問題
が指摘されている。
オードや発光ダイオード等の半導体素子2から発生した
熱を効率良く放熱することが望ましい。一方、半導体素
子2とこれを搭載するサブマウント3の熱膨張率に差が
あると、発熱に伴って歪みが発生し、半導体素子2に不
必要なストレスが加わる。このようなストレスは、半導
体素子2の性能劣化を加速し、更には破壊の原因とな
る。従って、サブマウント2の材料としては半導体素子
の熱膨張率に近い熱膨張率が要求され、ヒートシンク部
材4および円形状基盤5としては熱伝導率が高い材料が
要求される。このような要求を満足するために従来の半
導体用ケースは、サブマウント3を半導体素子2の熱膨
張率に近い例えばアルミナや窒化アルミ等によって構成
し、ヒートシンク部材4を熱伝導性の良い銅や銀等によ
って構成し、そして円形状基盤5を溶接が可能な鉄材に
よって構成したものが一般に用いられている。しかる
に、上述した半導体用ケースは、サブマウント3とヒー
トシンク部材4および円形状基盤5の材質がそれぞれ異
なるため、これらを結合するには銀蝋やAu-Sn 合金等の
蝋材によって蝋付けしなければならず、生産性が悪く高
価になるという問題がある。また、上述した半導体用ケ
ースは、蝋材によって熱膨張率および熱拡散が不安定と
なり、半導体素子の長期信頼性が得られないという問題
が指摘されている。
【0004】上述した問題を解消するために上記サブマ
ウントとヒートシンク部材および円形基盤を、タングス
テンまたはモリブデン若しくはタングステンーモリブデ
ン合金のいずれかに溶融金属浸透法(溶浸法)により銅
を含浸せしめた複合材料によって構成した半導体用ケー
スが例えば特公平2ー24392号公報、特公平2ー2
4393号公報に開示されている。この複合材料は、タ
ングステンまたはモリブデン若しくはタングステンとモ
リブデンの粉末を板状に成形し、これを焼結して網目状
構造体を形成し、この網目状構造体上に純度の高い銅板
を載置して1200°C程度の温度で加熱することによ
り、銅を溶融して網目状構造体に浸透させて製造する。
また、タングステン粉末と銅粉末の混合粉末を所定形状
に成形し、この所定形状に成形された成形体を焼結した
タングステンー銅擬合金によってヒートシンク部材およ
び円形状基盤を一体的に構成する技術も提案されてい
る。
ウントとヒートシンク部材および円形基盤を、タングス
テンまたはモリブデン若しくはタングステンーモリブデ
ン合金のいずれかに溶融金属浸透法(溶浸法)により銅
を含浸せしめた複合材料によって構成した半導体用ケー
スが例えば特公平2ー24392号公報、特公平2ー2
4393号公報に開示されている。この複合材料は、タ
ングステンまたはモリブデン若しくはタングステンとモ
リブデンの粉末を板状に成形し、これを焼結して網目状
構造体を形成し、この網目状構造体上に純度の高い銅板
を載置して1200°C程度の温度で加熱することによ
り、銅を溶融して網目状構造体に浸透させて製造する。
また、タングステン粉末と銅粉末の混合粉末を所定形状
に成形し、この所定形状に成形された成形体を焼結した
タングステンー銅擬合金によってヒートシンク部材およ
び円形状基盤を一体的に構成する技術も提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】而して、上述した溶浸
法によって製造される複合材料および上記タングステン
ー銅擬合金は、鉄系金属との溶接が困難であるため、上
記円形状基盤部を上記複合材料またはタングステンー銅
擬合金によって形成すると、円形状基盤部に鉄系金属で
形成されたキャップを溶接によって直接接合することが
できない。従って、円形状基盤部にコバール等の鉄系金
属材を銀蝋等の蝋剤によって予め蝋付けしておき、この
鉄系金属材に鉄系金属で形成されたキャップをレーザー
溶接によって接合している。このように、上記複合材料
またはタングステンー銅擬合金によって円形状基盤部を
構成したものにおいては、キャップを溶接するために鉄
系金属材を予め蝋付けしておく必要があるため、作業工
程が増加して生産性を向上することができない。また、
上記複合材料またはタングステンー銅擬合金は、タング
ステンの網目状構造体内に銅が取り込まれた状態の構造
であるため、密度が必ずしも均一とはならず、熱膨張率
および熱伝導率が場所によって異なり品質が安定せず信
頼性に欠けるという問題がある。
法によって製造される複合材料および上記タングステン
ー銅擬合金は、鉄系金属との溶接が困難であるため、上
記円形状基盤部を上記複合材料またはタングステンー銅
擬合金によって形成すると、円形状基盤部に鉄系金属で
形成されたキャップを溶接によって直接接合することが
できない。従って、円形状基盤部にコバール等の鉄系金
属材を銀蝋等の蝋剤によって予め蝋付けしておき、この
鉄系金属材に鉄系金属で形成されたキャップをレーザー
溶接によって接合している。このように、上記複合材料
またはタングステンー銅擬合金によって円形状基盤部を
構成したものにおいては、キャップを溶接するために鉄
系金属材を予め蝋付けしておく必要があるため、作業工
程が増加して生産性を向上することができない。また、
上記複合材料またはタングステンー銅擬合金は、タング
ステンの網目状構造体内に銅が取り込まれた状態の構造
であるため、密度が必ずしも均一とはならず、熱膨張率
および熱伝導率が場所によって異なり品質が安定せず信
頼性に欠けるという問題がある。
【0006】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、半導体素子を搭載するヒ
ートシンク部およびヒートシンク部を支持する円形状基
盤部を一体に成形することができ、キャップを円形状基
盤部に直接溶接することが可能であるとともに、熱膨張
率および熱伝導率が安定し半導体素子の長期信頼性を得
ることができる半導体用ケースを提供することにある。
あり、その主たる技術課題は、半導体素子を搭載するヒ
ートシンク部およびヒートシンク部を支持する円形状基
盤部を一体に成形することができ、キャップを円形状基
盤部に直接溶接することが可能であるとともに、熱膨張
率および熱伝導率が安定し半導体素子の長期信頼性を得
ることができる半導体用ケースを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するために、本発明によれば、半導体素子を搭載する
ヒートシンク部と、該ヒートシンク部を支持する円形状
基盤部と、該ヒートシンク部および該半導体素子を覆い
該円形状基盤部に接合して密閉空間を形成するキャップ
と、から構成される半導体用ケースにおいて、該ヒート
シンク部および該円形状基盤部は、タングステン系粉末
とその他の金属粉末とが攪拌混合された混合粉末によっ
て一体成形された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理
論で焼結した合金によって構成されている、ことを特徴
とする半導体用ケースが提供される。
決するために、本発明によれば、半導体素子を搭載する
ヒートシンク部と、該ヒートシンク部を支持する円形状
基盤部と、該ヒートシンク部および該半導体素子を覆い
該円形状基盤部に接合して密閉空間を形成するキャップ
と、から構成される半導体用ケースにおいて、該ヒート
シンク部および該円形状基盤部は、タングステン系粉末
とその他の金属粉末とが攪拌混合された混合粉末によっ
て一体成形された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理
論で焼結した合金によって構成されている、ことを特徴
とする半導体用ケースが提供される。
【0008】上記タングステン系粉末は、タングステン
粉末またはモリブデン粉末のいずれかであるか、タング
ステン粉末またはモリブデン粉末のいずれかを主成分と
した混合粉末であり、その他の金属粉末は、ニッケル粉
末を含む。上記タングステン粉末の重量比は85〜98
%であり、モリブデン粉末の重量比は0〜12%であ
り、ニッケル粉末の重量比は1〜12%であり、銅粉末
の重量比は0〜5%であり、鉄粉末の重量比は0〜5%
であり、コバルト粉末の重量比は0〜5%であって、重
量比の合計が100%に成るように適宜の割合で混合さ
れた混合粉末からなる。この混合粉末において、「銅粉
末の重量比0%、鉄粉末の重量比0%」または「銅粉末
の重量比0%、鉄粉末の重量比1%以下、モリブデン粉
末の重量比0.1〜8%、および/またはコバルト粉末
の重量比0.1〜5%」であることが望ましい。
粉末またはモリブデン粉末のいずれかであるか、タング
ステン粉末またはモリブデン粉末のいずれかを主成分と
した混合粉末であり、その他の金属粉末は、ニッケル粉
末を含む。上記タングステン粉末の重量比は85〜98
%であり、モリブデン粉末の重量比は0〜12%であ
り、ニッケル粉末の重量比は1〜12%であり、銅粉末
の重量比は0〜5%であり、鉄粉末の重量比は0〜5%
であり、コバルト粉末の重量比は0〜5%であって、重
量比の合計が100%に成るように適宜の割合で混合さ
れた混合粉末からなる。この混合粉末において、「銅粉
末の重量比0%、鉄粉末の重量比0%」または「銅粉末
の重量比0%、鉄粉末の重量比1%以下、モリブデン粉
末の重量比0.1〜8%、および/またはコバルト粉末
の重量比0.1〜5%」であることが望ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
半導体用ケースの実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。
半導体用ケースの実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。
【0010】図1には本発明に従って構成された半導体
用ケースの一実施形態を示す平面図が、図2には図1に
おけるA−A線断面図が示されている。図示の実施形態
における半導体用ケースは、半導体素子102を搭載す
るマウント部103を備えたヒートシンク部104と、
該ヒートシンク部104を支持する円形状基盤部105
が、タングステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌混
合された混合粉末によって所定形状に成形された成形体
を、ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金によっ
て構成されている。ヒートシンク部104および円形状
基盤部105の製作について更に詳しく説明すると、タ
ングステン(W)粉末;85〜98重量%、モリブデン
(Mo)粉末;0〜12重量%、ニッケル(Ni)粉
末;1〜12重量%、銅(Cu)粉末;0〜5重量%、
鉄(Fe)粉末;0〜5重量%、コバルト(Co)粉
末;0〜5重量%を適宜の割合に配合し、これに潤滑剤
または潤滑剤とバインダーを加えてブレンダーまたは混
練機にて混合し、この混合粉末を圧縮成形または射出成
形により所定形状に成形して成形体を得る。この成形体
を実質的に真空雰囲気または実質的に還元性ガス若しく
は不活性雰囲気にて、1350〜1700°Cの温度で
1時間程度焼成することにより、所定形状のヒートシン
ク部104と円形状基盤部105を一体的に製作するこ
とができる。なお、上記各粉末の「0重量%」は、不可
避的な不純物も含まない、という絶対的な意味ではな
い。
用ケースの一実施形態を示す平面図が、図2には図1に
おけるA−A線断面図が示されている。図示の実施形態
における半導体用ケースは、半導体素子102を搭載す
るマウント部103を備えたヒートシンク部104と、
該ヒートシンク部104を支持する円形状基盤部105
が、タングステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌混
合された混合粉末によって所定形状に成形された成形体
を、ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金によっ
て構成されている。ヒートシンク部104および円形状
基盤部105の製作について更に詳しく説明すると、タ
ングステン(W)粉末;85〜98重量%、モリブデン
(Mo)粉末;0〜12重量%、ニッケル(Ni)粉
末;1〜12重量%、銅(Cu)粉末;0〜5重量%、
鉄(Fe)粉末;0〜5重量%、コバルト(Co)粉
末;0〜5重量%を適宜の割合に配合し、これに潤滑剤
または潤滑剤とバインダーを加えてブレンダーまたは混
練機にて混合し、この混合粉末を圧縮成形または射出成
形により所定形状に成形して成形体を得る。この成形体
を実質的に真空雰囲気または実質的に還元性ガス若しく
は不活性雰囲気にて、1350〜1700°Cの温度で
1時間程度焼成することにより、所定形状のヒートシン
ク部104と円形状基盤部105を一体的に製作するこ
とができる。なお、上記各粉末の「0重量%」は、不可
避的な不純物も含まない、という絶対的な意味ではな
い。
【0011】上記ヒートシンク部104のマウント部1
03に搭載された半導体素子102を覆うキャップ10
6は、図示の実施形態においては鉄系金属で形成されて
おり、上面に光取り出し窓107を備えている。このキ
ャップ106と円形状基盤部105とによって覆われた
密閉空間には窒素ガス等が封入されている。そしてキャ
ップ106は、その取付部106aの外周縁が円形状基
盤部105にレーザー溶接によって装着される。即ち、
上記合金によって構成された円形状基盤部105は溶接
が可能であるため、鉄系金属で形成されたキャップ10
6を円形状基盤部105に直接溶接することができる。
図中108および109は絶縁部材110を介して円形
状基盤部105に装着されたリード線、111は一方の
リード線108と上記半導体素子102とを接続するリ
ードワイヤである。なお、半導体素子102は図示の実
施形態のようにヒートシンク部104のマウント部10
3に直接搭載することが望ましいが、半導体素子の取扱
上の問題でアルミナや窒化アルミ等からなるサブマウン
ト部材に装着してサブマウントした状態でヒートシンク
部104のマウント部103に搭載してもよい。
03に搭載された半導体素子102を覆うキャップ10
6は、図示の実施形態においては鉄系金属で形成されて
おり、上面に光取り出し窓107を備えている。このキ
ャップ106と円形状基盤部105とによって覆われた
密閉空間には窒素ガス等が封入されている。そしてキャ
ップ106は、その取付部106aの外周縁が円形状基
盤部105にレーザー溶接によって装着される。即ち、
上記合金によって構成された円形状基盤部105は溶接
が可能であるため、鉄系金属で形成されたキャップ10
6を円形状基盤部105に直接溶接することができる。
図中108および109は絶縁部材110を介して円形
状基盤部105に装着されたリード線、111は一方の
リード線108と上記半導体素子102とを接続するリ
ードワイヤである。なお、半導体素子102は図示の実
施形態のようにヒートシンク部104のマウント部10
3に直接搭載することが望ましいが、半導体素子の取扱
上の問題でアルミナや窒化アルミ等からなるサブマウン
ト部材に装着してサブマウントした状態でヒートシンク
部104のマウント部103に搭載してもよい。
【0012】図3乃至図5は、半導体素子102を搭載
するマウント部103を備えたヒートシンク部104
と、該ヒートシンク部104を支持する円形状基盤部1
05を、上述した合金即ちタングステン系粉末とその他
の金属粉末とが攪拌混合された混合粉末によって所定形
状に成形された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理論
で焼結した合金により一体成形した例を示す斜視図であ
る。図3は、リード線用孔105aを備えた円形状基盤
部105とマウント部103を備えたヒートシンク部1
04とが一体に形成されたものである。図4は、リード
線用孔105aを備えた円形状基盤部105とマウント
部103を備えたヒートシンク部104とが一体に形成
されるとともに、円形状基盤部105におけるマウント
部103の直下には半導体レーザーの後部から発する不
要なレーザー光を乱反射して消滅させるための凹部10
5bが一体に形成されたものである。図5は、リード線
用孔105aを備えた円形状基盤部105と突出して設
けられたマウント部103を備えたヒートシンク部10
4とが一体に形成されたものである。なお、必要に応じ
て成形体に後加工を施し、使用の態様に適合させること
は自由である。
するマウント部103を備えたヒートシンク部104
と、該ヒートシンク部104を支持する円形状基盤部1
05を、上述した合金即ちタングステン系粉末とその他
の金属粉末とが攪拌混合された混合粉末によって所定形
状に成形された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理論
で焼結した合金により一体成形した例を示す斜視図であ
る。図3は、リード線用孔105aを備えた円形状基盤
部105とマウント部103を備えたヒートシンク部1
04とが一体に形成されたものである。図4は、リード
線用孔105aを備えた円形状基盤部105とマウント
部103を備えたヒートシンク部104とが一体に形成
されるとともに、円形状基盤部105におけるマウント
部103の直下には半導体レーザーの後部から発する不
要なレーザー光を乱反射して消滅させるための凹部10
5bが一体に形成されたものである。図5は、リード線
用孔105aを備えた円形状基盤部105と突出して設
けられたマウント部103を備えたヒートシンク部10
4とが一体に形成されたものである。なお、必要に応じ
て成形体に後加工を施し、使用の態様に適合させること
は自由である。
【0013】上述したように、本発明に従って構成され
た半導体用ケースは、ヒートシンク部104および円形
状基盤部105がタングステン系粉末とその他の金属粉
末とが攪拌混合された混合粉末によって所定形状に成形
された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理論で焼結し
た合金によって構成されていることが重要である。ここ
で、ヘビーアロイメカニズム理論について定義してお
く。ヘビーアロイメカニズム理論とは、2種以上の金属
粉末(例えばタングステン粉末90重量%、ニッケル粉
末7.5重量%、銅粉末2.5重量%)を混合した混合
粉末によって所定の形状に成形された成形体を例えば1
350〜1700°Cの温度で焼結すると、一部の固体
粒子は溶解して液相を生じるが、タングステンのように
融点の高い金属粉末は固体粒子の溶解には限度があり、
焼結中に溶解現象と析出現象とを繰り返して固体粒子が
オストワルド成長と称する粒成長をしながら焼結体の密
度を上昇させる。この粒成長が1時間程度継続すると、
最後に固体粒子同士が接触し固相拡散も生じて理論密度
近くまで焼結が進み合金化する現象をいう。
た半導体用ケースは、ヒートシンク部104および円形
状基盤部105がタングステン系粉末とその他の金属粉
末とが攪拌混合された混合粉末によって所定形状に成形
された成形体を、ヘビーアロイメカニズム理論で焼結し
た合金によって構成されていることが重要である。ここ
で、ヘビーアロイメカニズム理論について定義してお
く。ヘビーアロイメカニズム理論とは、2種以上の金属
粉末(例えばタングステン粉末90重量%、ニッケル粉
末7.5重量%、銅粉末2.5重量%)を混合した混合
粉末によって所定の形状に成形された成形体を例えば1
350〜1700°Cの温度で焼結すると、一部の固体
粒子は溶解して液相を生じるが、タングステンのように
融点の高い金属粉末は固体粒子の溶解には限度があり、
焼結中に溶解現象と析出現象とを繰り返して固体粒子が
オストワルド成長と称する粒成長をしながら焼結体の密
度を上昇させる。この粒成長が1時間程度継続すると、
最後に固体粒子同士が接触し固相拡散も生じて理論密度
近くまで焼結が進み合金化する現象をいう。
【0014】表1は、タングステン(W)粉末を主成分
(85〜97重量%)とし、その他の金属粉末を適宜の
割合で配合した混合粉末によって成形された成形体を、
ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金の熱伝導率
(W/mK)および熱膨張率(×10−6/°C)を示
すものである。なお、耐蝕性は、塩水噴霧試験を24時
間実施した結果である。
(85〜97重量%)とし、その他の金属粉末を適宜の
割合で配合した混合粉末によって成形された成形体を、
ヘビーアロイメカニズム理論で焼結した合金の熱伝導率
(W/mK)および熱膨張率(×10−6/°C)を示
すものである。なお、耐蝕性は、塩水噴霧試験を24時
間実施した結果である。
【0015】
【表1】
【0016】上述したタングステン系粉末とその他の金
属粉末との混合粉末によって成形された成形体をヘビー
アロイメカニズム理論で焼結した合金は、熱膨張率が
5.23〜7.05)×10−6/°Cの範囲で半導体
素子を構成する GaPの熱膨張率(5.3×10−6/°
C)、InAsの熱膨張率(5.8×10−6/°C)、Ga
Asの熱膨張率(6.5×10−6/°C)、 GaSb の
熱膨張率(6.9×10−6/°C)に近似し、また、
熱伝導率が67〜129(W/mK)で化合物半導体素
子の熱膨張率に近い熱膨張率を有するアルミナ(15W
/mK)、コバール(15W/mK)に比して5〜8倍
の熱伝導率であり、半導体用のヒートシンク材に要求さ
れる特性を有している。しかも、上記焼結合金は組織が
緻密な合金となり、上記複合材料およびタングステンー
銅擬合金のように空孔を生じることがないため、熱膨張
率および熱伝導率が場所によって不均一となることはな
く、安定したヒートシンク特性を確保することができ
る。更に、上記焼結合金は鉄系金属との溶接が可能であ
るため、鉄系金属で形成されたキャップを円形状基盤部
に直接溶接することができる。
属粉末との混合粉末によって成形された成形体をヘビー
アロイメカニズム理論で焼結した合金は、熱膨張率が
5.23〜7.05)×10−6/°Cの範囲で半導体
素子を構成する GaPの熱膨張率(5.3×10−6/°
C)、InAsの熱膨張率(5.8×10−6/°C)、Ga
Asの熱膨張率(6.5×10−6/°C)、 GaSb の
熱膨張率(6.9×10−6/°C)に近似し、また、
熱伝導率が67〜129(W/mK)で化合物半導体素
子の熱膨張率に近い熱膨張率を有するアルミナ(15W
/mK)、コバール(15W/mK)に比して5〜8倍
の熱伝導率であり、半導体用のヒートシンク材に要求さ
れる特性を有している。しかも、上記焼結合金は組織が
緻密な合金となり、上記複合材料およびタングステンー
銅擬合金のように空孔を生じることがないため、熱膨張
率および熱伝導率が場所によって不均一となることはな
く、安定したヒートシンク特性を確保することができ
る。更に、上記焼結合金は鉄系金属との溶接が可能であ
るため、鉄系金属で形成されたキャップを円形状基盤部
に直接溶接することができる。
【0017】また、表1に示すように「銅(Cu)粉末
の重量比0%、鉄(Fe)粉末の重量比0%」または
「銅(Cu)粉末の重量比0%、鉄(Fe)粉末の重量
比1%以下、モリブデン(Mo)粉末の重量比0.1〜
8%、および/またはコバルト(Co)粉末の重量比
0.1〜5%」で配合した合金は錆の発生はなく、従っ
て、この焼結合金によってヒートシンク部および円形状
基盤部を製作することにより、耐蝕性に優れた半導体用
ケースを得ることができる。なお、上記配合以外で配合
した合金は錆の発生が認められるが、この合金によって
ヒートシンク部および円形状基盤部を構成したものにお
いては、メッキ或いは金属蒸着等の防錆処理を施して耐
蝕性を向上させることが望ましい。
の重量比0%、鉄(Fe)粉末の重量比0%」または
「銅(Cu)粉末の重量比0%、鉄(Fe)粉末の重量
比1%以下、モリブデン(Mo)粉末の重量比0.1〜
8%、および/またはコバルト(Co)粉末の重量比
0.1〜5%」で配合した合金は錆の発生はなく、従っ
て、この焼結合金によってヒートシンク部および円形状
基盤部を製作することにより、耐蝕性に優れた半導体用
ケースを得ることができる。なお、上記配合以外で配合
した合金は錆の発生が認められるが、この合金によって
ヒートシンク部および円形状基盤部を構成したものにお
いては、メッキ或いは金属蒸着等の防錆処理を施して耐
蝕性を向上させることが望ましい。
【0018】上記表1に示すヘビーアロイメカニズム理
論で焼結した合金は、タングステン系粉末としてタング
ステン(W)粉末を主成分とした例であるが、タングス
テン系粉末としてモリブデン(Mo)粉末を主成分とし
てヘビーアロイメカニズム理論によって焼結した合金を
用いてヒートシンク部および円形状基盤部を構成しても
よい。
論で焼結した合金は、タングステン系粉末としてタング
ステン(W)粉末を主成分とした例であるが、タングス
テン系粉末としてモリブデン(Mo)粉末を主成分とし
てヘビーアロイメカニズム理論によって焼結した合金を
用いてヒートシンク部および円形状基盤部を構成しても
よい。
【0019】
【発明の効果】本発明による半導体用ケースは以上のよ
うに構成されているので、次の作用効果を奏する。
うに構成されているので、次の作用効果を奏する。
【0020】即ち、本発明によれば、半導体用ケースを
構成するヒートシンク部および円形状基盤部は、タング
ステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌混合された混
合粉末によって一体成形された成形体を、ヘビーアロイ
メカニズム理論で焼結した合金によって構成されてお
り、この焼結合金は鉄系金属との溶接が可能であるた
め、鉄系金属で形成されたキャップを円形状基盤部に直
接溶接することができる。従って、キャップを溶接する
ために鉄系金属材を予め蝋付けしておく必要がないた
め、生産性を向上することができ、安価な半導体用ケー
スを得ることができる。また、上記焼結合金は組織が緻
密で高密度な合金となり、上記複合材料およびタングス
テンー銅擬合金のように空孔を生じることがないため、
熱膨張率および熱伝導率が均一で寸法精度が良好な信頼
性の高い半導体用ケースを得ることができる。
構成するヒートシンク部および円形状基盤部は、タング
ステン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌混合された混
合粉末によって一体成形された成形体を、ヘビーアロイ
メカニズム理論で焼結した合金によって構成されてお
り、この焼結合金は鉄系金属との溶接が可能であるた
め、鉄系金属で形成されたキャップを円形状基盤部に直
接溶接することができる。従って、キャップを溶接する
ために鉄系金属材を予め蝋付けしておく必要がないた
め、生産性を向上することができ、安価な半導体用ケー
スを得ることができる。また、上記焼結合金は組織が緻
密で高密度な合金となり、上記複合材料およびタングス
テンー銅擬合金のように空孔を生じることがないため、
熱膨張率および熱伝導率が均一で寸法精度が良好な信頼
性の高い半導体用ケースを得ることができる。
【図1】本発明に従って構成された半導体用ケースの平
面図。
面図。
【図2】図1におけるA−A線断面図。
【図3】本発明による半導体用ケースを構成するマウン
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した一実施形態を示す斜視図。
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した一実施形態を示す斜視図。
【図4】本発明による半導体用ケースを構成するマウン
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した他の実施形態を示す斜視図。
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した他の実施形態を示す斜視図。
【図5】本発明による半導体用ケースを構成するマウン
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した更に他の実施形態を示す斜視図。
ト部を備えたヒートシンク部と円形状基盤部を焼結合金
により一体成形した更に他の実施形態を示す斜視図。
【図6】従来用いられている半導体用ケースの平面図。
【図7】図6におけるB−B線断面図。
102:半導体素子 104:ヒートシンク部 105:円形状基盤部 106:キャップ 107:光取り出し窓 108、109:リード線 110:絶縁部材 111:リードワイヤ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/022 H01L 23/36 M (72)発明者 前畑 輝明 東京都品川区東品川3丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 (72)発明者 岸田 琢磨 東京都品川区東品川3丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 (72)発明者 妹尾 聡 東京都品川区東品川3丁目25番21号 株式 会社テクニスコ内 Fターム(参考) 4K018 AA19 BA04 BA09 KA32 5F036 AA01 BB09 BD01 5F073 BA02 DA35 FA15
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体素子を搭載するヒートシンク部
と、該ヒートシンク部を支持する円形状基盤部と、該ヒ
ートシンク部および該半導体素子を覆い該円形状基盤部
に接合して密閉空間を形成するキャップと、から構成さ
れる半導体用ケースにおいて、 該ヒートシンク部および該円形状基盤部は、タングステ
ン系粉末とその他の金属粉末とが攪拌混合された混合粉
末によって一体成形された成形体を、ヘビーアロイメカ
ニズム理論で焼結した合金によって構成されている、 ことを特徴とする半導体用ケース。 - 【請求項2】 該タングステン系粉末は、タングステン
粉末またはモリブデン粉末のいずれかであるか、タング
ステン粉末またはモリブデン粉末のいずれかを主成分と
した混合粉末であり、 該その他の金属粉末は、ニッケル粉末を含む、請求項1
記載の半導体用ケース。 - 【請求項3】 該タングステン粉末の重量比は85〜9
8%であり、モリブデン粉末の重量比は0〜12%であ
り、ニッケル粉末の重量比は1〜12%であり、銅粉末
の重量比は0〜5%であり、鉄粉末の重量比は0〜5%
であり、コバルト粉末の重量比は0〜5%であって、重
量比の合計が100%に成るように適宜の割合で混合さ
れた混合粉末からなる、請求項2記載の半導体用ケー
ス。 - 【請求項4】 「銅粉末の重量比0%、鉄粉末の重量比
0%」または「銅粉末の重量比0%、鉄粉末の重量比1
%以下、モリブデン粉末の重量比0.1〜8%、および
/またはコバルト粉末の重量比0.1〜5%」の混合粉
末からなる、請求項3記載の半導体用ケース。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11196670A JP2001024102A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 半導体用ケース |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11196670A JP2001024102A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 半導体用ケース |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001024102A true JP2001024102A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16361651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11196670A Withdrawn JP2001024102A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 半導体用ケース |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001024102A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9041197B2 (en) | 2012-05-10 | 2015-05-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
JPWO2021014568A1 (ja) * | 2019-07-23 | 2021-09-13 | 三菱電機株式会社 | To−can型光送信モジュール |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP11196670A patent/JP2001024102A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9041197B2 (en) | 2012-05-10 | 2015-05-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
JPWO2021014568A1 (ja) * | 2019-07-23 | 2021-09-13 | 三菱電機株式会社 | To−can型光送信モジュール |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061003 |