JPH02275657A - 複合材料、回路システム内にその材料を使用する熱分散部材、回路システム、及びそれらの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置を取入れた電子回路装置（システ
ム）の分野に係わり、特に、半導体装置を確実に組付け
るための改良された手段を有する一方、半導体装置から
の熱分散が改善された新規装置（システム）に関するも
のである。

来　　　および発明が解決しようとする課題本発明に関
連する分野は、坦在、−緒に出願中の特許出願シリーズ
番号１６６．３００の１複合材料及びその製法」、シリ
ーズ番号１６６．２９０の「回路システム、このシステ
ムに用いる複合金属材料、及びそれらの製法Ｊ、シリー
ズ番号２４７．７９９の「選択形状の耐火金属材料製部
材とその製法Ｊに開示されている。

集積回路チップなどの半導体装置は、相対的に低い熱膨
張特性をもつ材料を類型的に具体化したちのであるから
、半導体装置が基板に取付けられ、かつまた装置端子が
基板上の回路パスに電気的に接続されて回路システムを
形成する場合、システム内に半導体装置を確実に組付け
、電気的な接続を維持する一方で、回路操作時に装置内
に生じる熱を効果的に分散さゼることは容易ではない。

高い熱伝導率をもつ材料が熱分散を改善するために用い
られる場合には、半導体装置とそれらの材料との間の熱
膨張の相違が、装置取付部や接続部に熱応力を生じさせ
る傾向があり、この結果、取付けや接続の信頼性が失わ
れる。他方、膨張特性が低い材料を用いて取付けや接続
を改善しようとすれば、半導体装置からの熱分散により
、装置の操作特性や有効寿命が多少制限され、装置がパ
ラメトリック・シフトにさらされる傾向がある。多くの
異なる基板材料又は取付は手段が、熱分散を改善する一
方、適切な信頼性を維持するために提案されているが、
それらのいずれもが、いくつかの用途で不備な点を示す
傾向がある。たとえば、多層シート材料は、相対的に低
い熱膨張特性の金属層を相対的に高い熱伝導率をもつ金
属層に冶金的に結合したもので、多くの回路基板に使用
して適当なものであることが判ったが、いくつかの用途
で熱分散特性がｖ１限され過ぎることも判明した。

また、ワイヤ・メツシュ又は低膨張金属製の不連続の部
材等を、高い熱伝導率の銅又はアルミニウムのマトリッ
クス内に配置した基板材料も、いくつかの用途に提案さ
れているが、これらも所望の熱伝導率特性をもつように
製作するには、比較的値段が高くなりがちである。更に
、その他の半導体装置組付は用複合金属材料は、部品か
らの熱分散を改善するため、形状を種々に選択されもし
ている。しかしなから、回路システム内での熱分散が改
善され、半導体装置の組付けや接続の信頼性が改善され
るには、新規の熱分散部材、それらの部材やそれらの部
材に用いる材料を取入れた回路、それらの部材や材料を
製作する新規な方法を（ｑることが望ましい。

本発明の課題は、シリコン及びガリウム磁化物の半導体
装置等を回路システムに取付けるのに用いる新規な改良
された複合金属材料を得ることと、容易に薄板に延ばす
ことができて、展性があり、容易に圧延成形その他が可
能で、比較的大型のシート寸法の前記複合材料を得るこ
とと、新規の改良された熱分散部材を得ることと、信頼
性が改善された前記システム内に半導体装置を絹付ける
ために前記複合材料を用いた前記部材を得ることと、低
膨張率の鉄金属と高熱伝導率で実質的に鉄成分を含有も
ない銀金属とを含んだ前記の新規な改良された複合金属
材料を得ることと、選択された種種の形状をもち互いに
接着された構成要素（コンポーネント）、但し、熱分散
や半導体装置の組付は信頼性が改善されるためには必ず
しも冶金結合によらずに結合された構成要素を有りる前
記熱分散部材を（ｑることと、前記部材及び材料を製作
する１７１ｉ現な改良された方法を得ることである。

課題を達成するための手段 簡単に説明すると、本発明による新規な改良された金属
材料は、相対的に著しく熱膨張係数が低い鉄金属と、相
対的に署しく熱伝導率が高く実質的に鉄成分を含有しな
い銀金属とが組合されたものである。この組合された材
料は、取付けられるシリコン又はガリウム砒化物の半導
体装置の有効熱膨張係数にほぼ相応する相対的に低い有
効熱膨張係数を有する複合材料が得られるように新規な
方法で協働する一方、この合せ材料を貫通して延びる高
熱伝導率の銀金属のバスを得るためにも協働するもので
ある。この新規の複合材料の一好適実施例によれば、膨
張係数の低い鉄金属材料の連続マトリックスガ、前記の
相対的に高い熱伝導性をもつ銀金属で充填されたマトリ
ックスを貫通して延びる多数の孔を有している。この銀
金属の特徴は、それに含まれる鉄成分の低溶解度である
。

このため、低膨張係数の鉄材料と協働する一方で、所望
の高い熱伝導率を維持し、薄板に延ばすことのできる可
鍛材料として容易かつ経済的に成形が可能である。本発
明による別の好適実施例の場合は、低膨張係数の鉄金属
の複数不連続素子が、銀金源材料の連続マトリクス内に
分散している。本発明による改良回路システムの一好適
実施例では、少なくとも１つの熱散逸部Ｉが、取付けら
れる半導体装置にコンパクトに適合できるように選択さ
れた形状の前記複合金属材料で形成された第１の金属構
成要素と、熱分散部材から熱を散逸させるために特に選
ばれた別の、異なる形状の第２の構成要素とを有してい
る。これらの構成要素は、構成要素間の界面に沿って、
有効な熱伝達関係が維持されるように結合されている。

本発明による好ましい方法によれば、本発明による新規
な改良合せ金属材料は、低膨張係数の鉄金属材料を銀金
属材料と組合せる一方、銀金属材料を加熱して十分に融
解し、鉄金属材料に結合させ、望ましい高密度の複合金
属材料が形成される。

本発明による方法の一好適実施例によれば、前記鉄金属
材料の粉末の粒子を、比較的高い選定温度まで加熱し、
他方、鉄粉の粒子を一緒にプレスして、鉄粉粒子を互い
に拡散結合するか又は焼結し、それによって鉄金属材料
の連続的かつ著しく多孔質のマトリックスが得られる。

銀金属が、次いで取付けられ、鉄金属材料の孔内へ導入
され、孔を充填し、複合材料を貫通して延びる高い熱伝
導率の銀金属の導路（バス）が得られる。新規な複合金
属材料を製作するための本発明による方法の別の好適実
施例によれば、鉄及び銀の金属材料の粉末粒子が混合さ
れ、加熱されて、粉末粒子が結合される。本発明の一方
法によれば、加熱は各粒子が互いに拡散結合するように
調整される。別の方法によれば、粒子が選定温度に熱け
られて、その温度で少な（とも銀金属の表面が互いに、
かつまた鉄材料粒子に結合する程度に融解される。

結合された材料は、次いで、冷Ｗされ、適宜に成形され
る。望ましい方法によれば、結合された粉末材料は、圧
延により厚味を減少させたり、他の機械的な作業により
加工され、最侵に成形され、合せ金属材料の熱伝導率及
び熱膨張特性が改善される。前記の方法のいずれの場合
においても、組合された銀金属材料内の鉄金属材料の事
実上の不可溶性によって、銀金属材料が実質的に鉄成分
を含有しないままであることが保証され、複合材料内で
の銀金属の古い熱伝導率が維持される。、銀材料に９損
のニッケルを含有さければ、鉄材料に対する銀材料の湿
潤性が改善されることが判った。

本発明による新規な改良熱分散部材を製作する本発明に
よる方法の場合、前記複合金属材料の層又は構成要素は
、はんだ付け、ろう付け、エポキシ樹脂、熱伝導接着剤
、あるいは又ロール接着、プレス、更には他の従来方法
で、他の金属、好ましくは低価格で熱伝導率の高い金属
の層に結合さ。

れる。複合金属材料の部材の第１の構成要素は、半導体
装置がコンパクトに取付けつるような１つの選択形状に
、機械その他で加工もしくは成形されており、前記他方
の合せ金属材料の部材の第２構成要素は、特に熱分散に
適する別の選択形状に機械その他で加工もしくは成形さ
れている。−好適実施例によれば、構成要素材料は、構
成要素間の有効熱伝達に適するように、経済的な固相冶
金結合により結合される。

本発明によれば、新規な改良複合金属材料は、容易かつ
経済的に成形もしくは博仮にされ、たとえば、容易に新
規な改良熱分散部材に組入れることができる。しかしな
から、それは、また、シリコン半導体装置に対する組付
番プや電気接続の信頼性も改良される一方、半導体装置
からの熱の消滅も改良されるようにされている。これに
より半導体装置は、長期の有効寿命にわたり動作特性が
改良される。熱分散部材の構成要素の選択形状により半
導体装置を取付けるスペースや材料が経済的にされる一
方、更に、部材の第２１ｉ１成要素への熱伝達や部材か
ら第２構成要素を介しての熱分散が容易になる。このよ
うにして新規の改良された電気回路システムは、前記半
導体装置を統合するようにされる。

友亙１ 次に、本発明の実施例を添付図面につき説明する。

第１図の符号１０は本発明による新規の改良された電気
回路システムの一好適実施例を示している。半導体装置
１２は、従来の集積回路チップその他のように、本発明
の新規の改良された熱分散部材１４に組付けられている
。これにより、回路システム内に半導体装置が確実に組
付けられる一方、回路操作の間、半導体装置からの熱分
散が改善される。たとえば、回路システムは、高い熱伝
導率をもつ銅やアルミニウムなどの金属層１８を備えた
基板１６を有し、有機ポリマー材料その他製の電気絶縁
液ｖｉ２０が、金属層１８に固定され、従来式に被覆上
に形成される導電四路バス２２を支えるようにするのが
好ましい。種板１６は、熱分散部材１４に適応する開口
２４を有しており、部材１４の縁部は、第１図の符号１
５で示されているように、熱伝達が可能なように、はん
だ（図示せず）その他で従来式に基板１６に固定されて
いる。半導体装！！１２は、相対的に低い熱膨張係数を
もつシリコン材料その他を含み、装置１２の端子は、符
号１２．１（第１図のみ）で示され、第１図の符号２６
で示されているように、はんだ付け、ワイヤ結合、その
他いずれかの従来形式で回路バス２２に電気接続されて
いる。金属層１８と回路バス２２は、合せ金属又は本発
明の枠内で好ましいとされる他の比較可能な材料で形成
される。絶縁被１２０は、また、セラミック被覆、その
他の無機材料で形成されるか、もしくは、改良された熱
伝導率、その他を有する金属又はセラミックスを充填さ
れた絶縁材料であって、本発明の枠内で好ましい材料を
含んでいるかする。

−好適実施例では、熱分散部材１４は、好ましくは、選
択された第１のパッド形状その他をもつ第１構成要素２
８を有している。その表面２８゜１は半導体装ｆｉ１２
をコンパクトに受容するようにされている。半導体装置
１２は、第１構成要素上にはんだ又はエポキシ樹脂接着
材その他を用いて、従来式に符号２９の個所で接合され
ている。

この選択された取付は形式は、装置１２を構成要素に電
気接続又は電気絶縁が可能になるように固定するのに役
立っている。第１構成要素２８は、好ましくは、素子１
２の熱膨張係数にほぼ相応する相対的に低い熱膨張係数
をもつ材料を含んでいる。これにより、構成要素に装置
１２を確実に取付けできるだけでなく、熱を素子１２か
ら迅速に散逸させる高い熱伝導特性が得られる。この好
適実施例においては、熱分散部材１４が、金属の第２構
成要素３０を有している。この第２構成要素は、第１の
構成要素に対し有効な熱伝達が可能となるように界面３
２に沿って第１構成要素に金属結合されている。第２構
成要素３０は、別の、異なった選択形状を有し、特に部
材１４からの熱分散に適するようにされている。たとえ
ば、第２構成要素は、部材１４からの熱分散を容易にす
るため、部材１４から延びる複数のフィン３４を為する
形状にするのが好ましい。第２図に示した本発明熱分散
部材の別の実施例１４ａの場合（等しい部分又は比較可
能な部分には、同じ参照番号を用いである）、第２構成
要素は、底部３６、側壁３８、鍔３９を有するカップ形
状をなしており、第１構成要素２８は、カップ内側底部
に、符号３２のところとＱ　１１に冶金結合されている
。

本発明による新規な熱分散部材１４では、部材１４の第
１構成要素２８が、本発明の枠内で、所望の低熱膨張係
数と所望の高い熱伝導率をもつ種種の従来の合せ金属材
料のいずれかを有している。

しかし、−好適実施例においては、第１構成要素２８が
、第３図、第４図に示したような、本発明による新規な
改良された複合金属材料を有している。すなわち、構成
要素２８は、選択された熱伝導率を相対的に低い熱膨張
係数を有する鉄又は鉄の材料と、選択された熱膨張係数
と相対的に高い熱伝導率をもち、鉄成分を事実土倉まな
い銀金属材料とが組合された材料を有することが好まし
い。

そのさい、鉄と銀との金属材料は、選択された割合で組
合せられ、複合金属材料が、半導体装置１２の熱膨張係
数にほぼ相応する有効熱膨張係数を有するようにされ、
他方では、半導体装置からの熱を迅速に伝えるため、複
合金属材料を貫通して延びる銀金属の導路が設けられる
ようにする。

第３図に示した本発明の一実施例によれば、第１構成要
素２８に具体化された本発明による新規の複合金属材料
では、相対的に低い熱膨張係数をもつ鉄合金その他の複
数の不連続素子４０が、相射的に高い熱伝導率をもつ銀
金屑材料４２の連続マｉ・リックス内に分散している。

この銀金屑材料は、鉄その他の成分は実！１的に含んで
いない。もし含んでいれば、銀金屑材料の熱伝導性は著
しく制限されることになるからである。図示のように、
構成要素２８は、構成要素の両側の表面４６．４８との
間に不連続の部材４０の層をいくつか有している。構成
要素２８は、本発明の好ましい実施例によれば、比較的
薄く構成されている。第４図に示した構成要素２５ａに
具体化された本発明による複合材料の別の好適実施例で
は、相対的に低い熱膨張係数をもつ鉄台金製の多孔マト
リックス４０ａが、多数の孔４４を有し、これらの孔４
４が複合材料の両側の表面４６’、４８の間を、複合材
料を貫通して延びている。これらの孔４４には、前記の
高熱伝導率の銀金屑材料が充填され、鉄と結合されてい
る。いずれの実施例でも、銀金属は、第３図及び第４図
の矢印５０で示されているように、複合材料の両側の表
面の間で高い熱伝導率の導路を形成している。−好適実
施例では、銀金属は、第４図に示したように第２の連続
マトリックスを形成している。また、本発明の諸好適実
施例では、第１鉄金属材料４０は、種々の合金グループ
から選ばれた相対的に熱膨張係数の極めて低い金属を含
んでいる。その金属とは、公称組成が、■約３０から５
０重四元のニッケルと、残部の鉄、■約３１１冶％のニ
ッケル、８重量％のクロム、約８重量％のコバルト、残
部の鉄、■約３２重量％のニッケル、１５重１１％のコ
バルト、１重量％のモリブデン、残部の鉄、■約３８重
量％のニッケル、７重量％のクロム、残部の鉄、■約１
７重間％のクロム、残部の鉄、■約１６．５重量％のク
ロム、４．５重度％のアルミニウム、残部の鉄、■約５
７重量％のコバルト、９重間％のクロム、残部の鉄、■
約２３から３０重間％のニッケル、約１７から３０重間
％のコバルト、約０．６から０．８重量％のマンガン、
残部の鉄等である。銀金屑材料４２は、はぼ純銀である
のが好ましいが、その湿潤特性を改善するため約０．５
信１ｉ％のニッケルを含有するのが好ましい。本発明に
より使用される銀合金は、高い熱伝導率をもち、銀の熱
伝導率を著しく低下させるおそれのある鉄その他の成分
を事実上含有していない。

第９図に示したような新規な複合金属材料を製作する一
方法によれば、鉄材料の不連続の粒子５２が、好ましく
は、４４か６４２５ミクロン径の範囲の粒子ナイスを有
しており、図では符号５４で示したように圧縮される。

゛圧縮された粒子は、符号５６で示されているように、
１０００℃から１３００℃の範囲の温度で、約３０分か
ら２００分の間加熱される。こうすることにより、粒子
は焼結され、ｌ鉄の連続的なマトリックスが形成される
。このマトリックスは、両側の表面間に延びる複数の孔
を有している。次いで、１ｊｆｉ′Ｉ特性を改善するた
めに前記ニッケルの添加された融ｌ！Ｉ銀材料が、箒−
鉄マトリックスの孔内へ、第１０図の符号５８で示した
ように、適宜な供給源から導入され、孔が充填され、鉄
材料に銀材料が結合されて、第４図に示したような高密
度の複合材料が形成される。本発明の別の実施例によれ
ば、鉄材料の粒子と比較可能の寸法の銀金属粒子とが一
緒に混合され、同じような手法で圧縮され、所定温度に
加熱され、粒子相互が分散結合される。本発明の別の方
法によれば、混合され圧縮された粒子が、比較的低い９
６０℃程度の温度で数分間程度の短い時間加熱され、少
なくとも銀粒子の表面部分を融解させて、それらを相互
に結合させると同時に鉄粒子にも結合さゼて、内部に鉄
粒子が分散した銀の連続マトリックスが形成される。こ
の実施例の場合の鉄と銀との材料の体積比は、複合材料
が次の選択値をもつように調整される。すなわち、相対
的に低い有効熱膨張係数が約１．４から９ＰＰＭ／’Ｃ
の範囲相対的に高い有効熱伝導率が約０．２８から５．
６ワット／２．５４１：ｌＩ／℃の範囲に調整する。

実施例Ａ 本発明の一実施例においては、３６重量％のニッケルと
残部の鉄という公称組成をもつインヴ７一ル（Ｉｎｖａ
ｒ）と呼ばれる鉄合金の粒子が、銀金属の粒子と組合さ
れ、完全に混ぜ合される。粒子寸法は、既述の節囲内で
ある。粒子は次いで圧縮され、９６０℃程度で数分間加
熱され、少なくと６銀粒子表面部分が融けて、粒子が互
いに結合すると同時に鉄粒子とも結合し、はぼ完全に稠
密な合せ材料が形成される。銀金４中の鉄金属が実質的
に不溶であるため、銀金属は、複合材料形成後、高い熱
伝導率を維持することが保記される。複合材料の金属材
料が５０１５０体積％の割合で組合されると、複合材料
は、約１０．２ＰＰＭ　／’Ｃという相対的に低い有効
熱膨張係数を示す一方、約５．６ワット／２．５４ｃｍ
／’Ｃという相対的に高い有効熱伝導率を示す。

実施例日 別の好適実施例では、既述の寸法の前記インヴ７−ル材
料の粒子が、軽度の圧力が圧縮され、約１３００℃の温
度で約２時間にわたり、不活性もしくは還元の雰囲気下
で加熱される。これにより、鉄金属粒子はｎいに焼結さ
れ、多孔質の鉄金属マトリックスが形成される。次いで
、銀金属が９６０℃で融かされて、鉄材料の孔内へ導入
され、実施例Δの場合と比較可能の合せ金属飼料が形成
される。銀金厘は、インヴ？−ルの湿潤性を改善するた
め、約０．５重ｆｉｔ％のニッケルを含むのが好ましい
。銀と鉄材料との体積比を、実施例Ａと同じ＜５０１５
０とすれば、比較可能な特性が得られる。体積比を銀約
２０．鉄材料８０とすれば、熱膨張係数的３．４ＰＰＭ
／’Ｃ１熱伝導率約２．３ワット／２．５４ｃｍ／’Ｃ
の値が得られる。また、体積比を銀１０に対し、鉄材料
９ｏとすれば、熱膨張係数的２．０ＰＰ１４／’Ｃ１熱
伝導率約１．３ワット／２．５４（：ＩＩ／℃の値が達
せられる。

−好適実施例においては、既述のように形成された複合
金属材料は、第１１図に示したように、圧延もしくは他
の機械加工、好ましくは冷間加工により厚さを減少させ
るのが望ましい。冷間加工により複合材料の熱膨張係数
を低くすることができるからである。これは、おそらく
、合ｉｉ材料内の第１鉄材料の冷間加工と合せ材料の有
効熱伝導率が増大するためであろう。

本発明によれば、複合金属材料２５のストリップ２６は
、他の低価格で高い熱伝導率をもつ金属材料、たとえば
アルミニウム又は銅その他のストリップ６４と、第１２
図の符＠６６で示したように、ロール結合その他の従来
方式を用いて金属結合される。結合された金属材料のス
トリップは、次いで、第１２図の符号６８で示したよう
に、カットされ、従来形式の仕上げ加工もしくはその他
の成形加工を受け、既述のような熱分散部材１４が得ら
れる。たとえば第１３図に示したように、結合された金
属材料のストリップの両側は、第１３図の符号７０で示
されているように、機械仕上げ加工され、熱分散部材１
４が形成されるのが好ましい。ストリップ６２の複合金
属材料は、半導体装置１２を受容するのに好都合な１つ
の形状を６つ部材１４の第１構成要素を形成し、ストリ
ップ６４のアルミニウム又は他の＾い熱伝導率の材料は
、部材１６からの熱分散を容易にするための、第１３図
に示されたようなフィン３４を有する異なった別の形状
を有する部材１４の第２構成要素を形成する。

以上説明した本発明の実施例には種々の変化形が、本発
明の枠内で可能であることは言うまでもない。それらの
変化形は、たとえば第２図、第５ａ図及び第５ｂ図、第
６ａ図から第６ｂ図、第７ａ図から第７ｄ図、第８図に
示しである。これらの図では比較可能な部分には同一の
符号が（＝Ｊ　してある。したがって、複合材料２５の
パッド２８は、アルミニウムその個装のカップ３０ａに
従来形式でプレスすることで金属結合され、第２図に示
されているように、部材１４旦が形成される。

このパッド２８は、また、アルミニウムの金属ストリッ
プ３０旦に結合され、第５ａ図に示したように、部材１
４回を形成する。所望とあれば、部材１４旦は、更に、
第５ｂ図に示されているように、付加的なアルミニウム
の支持体７２に結合される。熱分散部材１４ｄ、１４旦
の種々の、他の形態のものが、第７ａ図、第７ｂ図にそ
れぞれ示されているように、種々の基板に組付（プられ
ている。複合金属材料の別の形式のパッド２８ｅ、２８
Ｌは、第７ｃ図に示されているように、電気絶縁性のエ
ポキシ層２９を用いることにより、高い熱伝導性をもつ
構成要素の上に取付けられている。

同じように、複合材料のパッド２８ｈ、２８ｊは、第６
ａ図及び第６ｄ図に示されているように、エポキシ層２
９を用いることにより支持体７２又は７４に付加される
。他方、熱分散部材１４ｂは、第６ｂ図及び第６Ｃ図に
示されているように、他のエポキシＷ１２９を用いるこ
とにより、絶縁材料７６又は導電材料７２の比較可能の
支持体に取付けられる。熱の分散部材１４回は、第８図
に示されているような形状の支持体７８に取付けること
もできる。

以上、本発明の好適実施例を図面につき説明したが、本
発明には、もとより、特許請求の範囲に記載の実施例の
あらゆる変化形及び等鋤形式が含まれるものと理解すべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による新規の熱分散部材を組み込んだ
本発明による新規の回路システムの好適実施例を垂直軸
線に沿って部分的に断面して示した図、 第２図は、本発明による熱分散部材の、別の好適実施例
を第１図同様にｒ！ｆｔ而して示した図、第３図は、本
発明による新規な改良された複合金属材料の好適実施例
、すなわち第１図に示した熱分散部材の一構成要素の拡
大断面図、第４図は、本発明による複合金属材料の、別
の好適実施例で、第３図に示したのと同様の拡大断面図
、 第５ａ図、第５ｂ図、第６ａ図、第６ｂ図、第６Ｃ図、
第６ｄ図、第７ａ図、第７ｂ図、第７ｃ図、第７ｄ図、
第８図は、本発明による熱分散部材及び複合金属材料の
別の実施例を示した図、第９図は、本発明による複合金
属材料を製造する本発明による方法の一好適実施例の一
過程を示した略示図、 第１０図は、第９図に示した方法の別の一過程を示した
略示図、 第１１図は、第１０図に示した方法の更に別の一過程を
示した略示図、 第１２図、第１３図は、本発明による熱分散部材を製造
する本発明による方法の一好適実施例の過程を示した略
示図である。 １０・・・電気回路システム、１２・・・半導体ｉｓ、
１４・・・熱分散部材、１６・・・基板、１８・・・金
属層、２０・・・絶縁被覆、２２・・・回路パス、２４
・・・開口、２５・・・合せ金属材料、２８・・・第１
構成要素、３゜・・・第２構成要素、３４・・・ひれ、
４０・・・不連続要素、４２・・・銀金屑材料、４６．
４８・・・構成要素の両表面、５０・・・矢印（熱伝導
経路）、５．２・・・鉄材料製不連続粒子。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　選択的な熱伝導率及び相対的に低い熱膨張係数
   を有する鉄材料（４０）と、選択熱膨張係数及び相対的
   に高い熱伝導率を有していて実質的に鉄成分を含有しな
   い銀材料（４２）とから成る複合金属材料（２５）であ
   って、鉄材料と銀材料とが、互いに結合され、協働して
   複合金属材料を得るようにされ、この複合金属材料は、
   有効熱膨張係数が前記銀金属材料のそれより相対的に低
   い一方、内部を貫通して延びる前記銀材料による選択パ
   スを有しており、更にまた、この複合金属材料は、鉄材
   料の有効熱伝導率より相対的に高い有効熱伝導率を有す
   ることを特徴とする複合金属材料。
2. （２）　請求項１に記載の複合金属材料において、鉄金
   属材料が、銀金属材料と協働のため、次の公称組成の合
   金群、すなわち、（１）約３６から５０重量％のニッケ
   ルと残部の鉄、（２）約３１重量％のニッケル、８重量
   ％のクロム、８重量％のコバルトと残部の鉄、（３）約
   ３２重量％のニッケル、１５重量％のコバルト、１重量
   ％のモリブデンと残部の鉄、（４）約３８重量％のニッ
   ケル、７重量％のクロムと残部の鉄、約１７重量％のク
   ロムと残部の鉄、（５）約１６．５重量％のクロム、４
   ．５重量％のアルミニウムと残部の鉄、（６）約５７重
   量％のコバルト、９重量％のクロムと残部の鉄、（７）
   約２３から３０重量％のニッケル、約１７から３０重量
   ％のコバルト、約０．６から０．８重量％のマンガンと
   残部の鉄から成る群より選択され、銀金属材料の有効熱
   膨張係数よりも相対的にはるかに低い有効熱膨張係数を
   もつ複合金属材料が得られることを特徴とする複合金属
   材料。
3. （３）　請求項２に記載の複合金属材料（２５）におい
   て、鉄金属材料（４０）が、約３６重量％のニッケルと
   残部の鉄なる公称組成を有す合金を有し、かつまた、複
   合金属材料の約１０から５０体積％を有しており、他方
   、銀金属材料は約０．５重量％までのニッケルと残部の
   銀を有しており、これによって約１．４ＰＰＭ／℃から
   ９ＰＰＭ／℃の範囲の有効熱膨張係数と、約０．２８か
   ら５．６ワット／２．５４ｃｍ／℃の範囲の有効熱伝導
   率を有する複合金属材料が得られることを特徴とする複
   合金属材料。
4. （４）　回路バス部材を支持する基板と、選択された端
   子及び選択された熱膨張係数をもつ半導体装置（１２）
   と、前記端子の少なくともいくつかを前記回路バスの少
   なくともいくつかに接続する部材と、回路システム内に
   半導体装置を組付けるための熱分散部材とを有する回路
   システムであって、この熱分散部材が、前記選択された
   熱膨張係数に実質的に相応する熱膨張係数と、半導体装
   置（１２）の動作中に半導体装置をコンパクトに、かつ
   確実に取付けられる第１の選択形状とを備えた第１の構
   成要素（２８）と、熱分散に特に適した第２の選択形状
   を備えた第２の構成要素（３０）とを有しており、この
   第２の構成要素が第１の構成要素に対し熱伝達するよう
   に冶金結合されており、更にこの第２の構成要素は、半
   導体装置（１２）からの熱を分散させるのに十分な熱伝
   導率を有しているので、熱分散部材に組付けられた半導
   体装置の信頼のおける動作が可能となることを特徴とす
   る回路システム。
5. （５）　請求項４に記載の回路システムにおいて、第１
   の構成要素（２８）の材料が、選択された熱伝導率と相
   対的に低い熱膨張係数とをもつ鉄金属材料（４０）と、
   選択された熱膨張率と相対的に高い熱膨張係数とを有し
   実質的に鉄金属成分を含まない銀金属材料（４２）とが
   組合された複合金属材料を有しており、その際、この鉄
   と銀の金属材料が、互いに結合され、半導体装置の有効
   熱膨張係数に相応する有効熱膨張係数を有する複合金属
   材料（２５）が得られるように協力する一方、複合金属
   材料が、内部を貫通して延びる銀金属材料の選択導路を
   有しており、これにより複合金属材料に、鉄金属材料の
   有効熱伝導率より相対的に高い有効熱伝導率が与えられ
   ることを特徴とする回路システム。
6. （６）　請求項５に記載の複合金属材料製部材において
   、鉄金属材料（４０）が連続的な有孔マトリックスを形
   成し、銀金属材料（４２）は、鉄金属材料内の孔内に配
   置され、前記の高い熱伝導率をもつ銀金属材料の前記導
   路（５０）を形成し、この導路が複合金属材料の反対側
   の両表面（４６，４８）の間で延びていることを特徴と
   する部材。
7. （７）　複合金属材料（２５）を製造する方法であって
   、選択された熱伝導率と相対的に低い熱膨張係数とをも
   つ鉄金属材料（４０）と、選択された熱膨張係数と相対
   的に高い熱伝導率とを有する銀金属材料（４２）とを、
   加熱状態で組合せて、鉄と銀との金属材料を結合し、実
   質的に鉄金属成分を含まない銀金属を有する複合金属材
   料を形成し、この銀金属材料（４２）が、複合金属材料
   （２５）の反対側の両表面（４６，４８）間に前記の相
   対的に高い熱伝導率の複数熱伝導導路を形成し、かつま
   た、銀金属材料の有効熱膨張係数より相対的に低い有効
   熱膨張係数を有するようにする複数の段階を有すること
   を特徴とする複合金属材料を製造する方法。