JP2001024102A - 半導体用ケース - Google Patents
半導体用ケースInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- heat sink
- circular base
- weight ratio
- tungsten
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4001169B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US5299214A (en) | Heat radiating component and semiconductor device provided with the same | |
| CA2547358C (en) | Thermal interface material and solder preforms | |
| US4830820A (en) | Method for producing material for semiconductor device | |
| US7663242B2 (en) | Thermal interface material and solder preforms | |
| US7745914B2 (en) | Package for receiving electronic parts, and electronic device and mounting structure thereof | |
| US7518205B2 (en) | Semiconductor package and method for manufacturing the same | |
| US20010015443A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2007142479A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2005079167A (ja) | 発光素子収納用パッケージおよび発光装置 | |
| JP2001024102A (ja) | 半導体用ケース | |
| JP2000294701A (ja) | 半導体用ケース | |
| US20040046247A1 (en) | Hermetic semiconductor package | |
| JP2001024104A (ja) | 半導体用ケース | |
| JP2001024101A (ja) | 半導体キャリア | |
| JP2009194241A (ja) | 半導体素子搭載基板とそれを用いた半導体装置 | |
| JP2001024103A (ja) | 半導体装置用ケース | |
| JP3457958B2 (ja) | 光伝送モジュール用パッケージ | |
| KR100413848B1 (ko) | 광모듈용 밀폐형 패키지 | |
| JP2005019875A (ja) | 放熱板、放熱モジュール、半導体実装モジュール、及び半導体装置 | |
| JP2001345402A (ja) | モジュール型半導体装置及びその方法 | |
| JPH04348062A (ja) | 半導体搭載用放熱基板の製造法と該基板を用いた半導体用パッケージ | |
| JP2008218814A (ja) | パワーモジュール | |
| JP2006114601A (ja) | 蓋体と電子部品用パッケージ | |
| JPH07128550A (ja) | 光モジュールパッケージ |
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 |