JPH09157865A - 支持体への熱圧着のためにダイヤモンドを金属被覆する方法及びそれによって得られた熱拡散体 - Google Patents
支持体への熱圧着のためにダイヤモンドを金属被覆する方法及びそれによって得られた熱拡散体Info
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- JPH09157865A JPH09157865A JP32133195A JP32133195A JPH09157865A JP H09157865 A JPH09157865 A JP H09157865A JP 32133195 A JP32133195 A JP 32133195A JP 32133195 A JP32133195 A JP 32133195A JP H09157865 A JPH09157865 A JP H09157865A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 支持体に対する熱圧着を可能にするためにダ
イヤモンドを金属被覆する方法。 【解決手段】 遷移金属結合層及び貴金属層（たとえ
ば、Ａｇ又はＡｕ）で被覆されたダイヤモンド部材、お
よび該ダイヤモンド部材と遷移金属結合層及び貴金属層
（たとえば、Ａｇ又はＡｕ）で被覆された支持体部材と
から成る熱拡散体が開示される。更にまた、ダイヤモン
ド部材を支持体部材に熱圧着することによって上記のご
とき熱拡散体を製造する方法も開示される。
イヤモンドを金属被覆する方法。 【解決手段】 遷移金属結合層及び貴金属層（たとえ
ば、Ａｇ又はＡｕ）で被覆されたダイヤモンド部材、お
よび該ダイヤモンド部材と遷移金属結合層及び貴金属層
（たとえば、Ａｇ又はＡｕ）で被覆された支持体部材と
から成る熱拡散体が開示される。更にまた、ダイヤモン
ド部材を支持体部材に熱圧着することによって上記のご
とき熱拡散体を製造する方法も開示される。
Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、支持体への熱圧着を可能にす
るためにダイヤモンドを金属被覆する方法に関するもの
である。こうして熱圧着された構造物は、電子工学用途
において大電力素子から熱を拡散除去するために使用す
ることができる。それを各種の単一チップ又はマルチチ
ップモジュールにおいて使用することにより、最高度の
熱除去を達成することができる。
るためにダイヤモンドを金属被覆する方法に関するもの
である。こうして熱圧着された構造物は、電子工学用途
において大電力素子から熱を拡散除去するために使用す
ることができる。それを各種の単一チップ又はマルチチ
ップモジュールにおいて使用することにより、最高度の
熱除去を達成することができる。
【０００２】多くの電子工学用途において制限因子とな
るのは、動作温度が許容範囲内に維持されるように大電
力素子から熱を除去し得る能力である。高い熱伝導率及
び高い電気抵抗率を有する点で、ダイヤモンドはかかる
大電力素子の下方において熱を拡散させるための優れた
材料である。しかし、ダイヤモンドは高価であるから、
ダイヤモンドの寸法を最小に保つことが好ましい。その
ためには、ダイヤモンドを能動素子の下方のみに限って
配置すると共に、そのダイヤモンドをＡｌ2 Ｏ 3 （アル
ミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ又はＣｕＷのごとき二次基板
（以後は「支持体」と呼ぶ）上に取付けるようにすれば
よい。
るのは、動作温度が許容範囲内に維持されるように大電
力素子から熱を除去し得る能力である。高い熱伝導率及
び高い電気抵抗率を有する点で、ダイヤモンドはかかる
大電力素子の下方において熱を拡散させるための優れた
材料である。しかし、ダイヤモンドは高価であるから、
ダイヤモンドの寸法を最小に保つことが好ましい。その
ためには、ダイヤモンドを能動素子の下方のみに限って
配置すると共に、そのダイヤモンドをＡｌ2 Ｏ 3 （アル
ミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ又はＣｕＷのごとき二次基板
（以後は「支持体」と呼ぶ）上に取付けるようにすれば
よい。
【０００３】支持体にダイヤモンドを取付ける方法は極
めて重要である。ダイヤモンドと支持体との間に配置さ
れる全てのものが熱流路中に存在することになる。はん
だ付けやろう付けのごとき方法を使用することができる
が、それらによって得られる構造物は一般に熱伝導体と
して不良である。これらの方法においてはまた、チップ
の取付け、蓋の封止、リードの取付け、及び回路板への
はんだ付けに関して融点の序列が達成されるようにはん
だの融点を調整することも必要である。
めて重要である。ダイヤモンドと支持体との間に配置さ
れる全てのものが熱流路中に存在することになる。はん
だ付けやろう付けのごとき方法を使用することができる
が、それらによって得られる構造物は一般に熱伝導体と
して不良である。これらの方法においてはまた、チップ
の取付け、蓋の封止、リードの取付け、及び回路板への
はんだ付けに関して融点の序列が達成されるようにはん
だの融点を調整することも必要である。
【０００４】遥かに効率的な方法は、ダイヤモンドに薄
いＡｕ層を取付けることである。ダイヤモンドにＡｕを
結合するためには、先ずダイヤモンド上に遷移金属結合
層が付着させられる。次いで、遷移金属結合層上にＡｕ
層が付着させられかつそれに結合される。その後、金で
被覆されたダイヤモンドが支持体上の薄いＡｕ層に熱圧
着される。この方法は良好な熱伝導体を生み出すばかり
でなく、完成したパッケージ内において使用されるはん
だの融点序列を妨げることもない。
いＡｕ層を取付けることである。ダイヤモンドにＡｕを
結合するためには、先ずダイヤモンド上に遷移金属結合
層が付着させられる。次いで、遷移金属結合層上にＡｕ
層が付着させられかつそれに結合される。その後、金で
被覆されたダイヤモンドが支持体上の薄いＡｕ層に熱圧
着される。この方法は良好な熱伝導体を生み出すばかり
でなく、完成したパッケージ内において使用されるはん
だの融点序列を妨げることもない。
【０００５】Ａｕ同士の熱圧着は当業界において公知の
技術である。それは薄膜回路又はチップに対して機械的
及び電気的接続を行うために広く使用されている。たと
えば、それはパターン化されかつ重合体テープ上に支持
されたＡｕめっき銅箔製のリードフレームを素子の結合
パッド上に電気めっきされたＡｕバンプ構造物に結合す
るテープ自動化結合工程において使用されている。この
場合の結合は、加熱されたサーモードを用いてリード線
及びバンプに圧力を加えることによって達成される。こ
の方法によれば、Ａｕめっきリード線とＡｕバンプとの
間に拡散型の結合が得られる。良好な結合を得るために
は、十分な温度及び圧力を一定の最小時間にわたって加
えることが必要である。
技術である。それは薄膜回路又はチップに対して機械的
及び電気的接続を行うために広く使用されている。たと
えば、それはパターン化されかつ重合体テープ上に支持
されたＡｕめっき銅箔製のリードフレームを素子の結合
パッド上に電気めっきされたＡｕバンプ構造物に結合す
るテープ自動化結合工程において使用されている。この
場合の結合は、加熱されたサーモードを用いてリード線
及びバンプに圧力を加えることによって達成される。こ
の方法によれば、Ａｕめっきリード線とＡｕバンプとの
間に拡散型の結合が得られる。良好な結合を得るために
は、十分な温度及び圧力を一定の最小時間にわたって加
えることが必要である。
【０００６】上記のごとくにしてダイヤモンドを支持体
に結合しようとする場合、２つの問題が認められる。す
なわち、ダイヤモンド及び支持体の高い熱伝導率のため
に熱損失が生じること、及びＡｕ中への遷移金属結合層
の移行が起こることである。ダイヤモンド及び（ＡｌＮ
のごとき）支持体は、いずれも極めて良好な熱伝導体で
ある。従って、極めて急速に熱が運び去られるから、Ａ
ｕ同士を結合するために通例使用される温度では良好な
結合を得るのに不十分である。このような熱損失に打勝
つためには、より高い温度を使用する必要がある。しか
るに、かかる高温の下では、Ａｕをダイヤモンドに結合
するために使用された遷移金属（たとえばＴｉ）がＡｕ
中に拡散することがある。その結果、ダイヤモンド上の
Ａｕと支持体上のＡｕとの間における結合が不良とな
る。これらの問題を解決するためには、熱圧着操作の高
温に耐えながら延性及び結合性を維持するような金属被
膜が必要となる。本発明はこのような性質を持った金属
被膜を提供するものである。
に結合しようとする場合、２つの問題が認められる。す
なわち、ダイヤモンド及び支持体の高い熱伝導率のため
に熱損失が生じること、及びＡｕ中への遷移金属結合層
の移行が起こることである。ダイヤモンド及び（ＡｌＮ
のごとき）支持体は、いずれも極めて良好な熱伝導体で
ある。従って、極めて急速に熱が運び去られるから、Ａ
ｕ同士を結合するために通例使用される温度では良好な
結合を得るのに不十分である。このような熱損失に打勝
つためには、より高い温度を使用する必要がある。しか
るに、かかる高温の下では、Ａｕをダイヤモンドに結合
するために使用された遷移金属（たとえばＴｉ）がＡｕ
中に拡散することがある。その結果、ダイヤモンド上の
Ａｕと支持体上のＡｕとの間における結合が不良とな
る。これらの問題を解決するためには、熱圧着操作の高
温に耐えながら延性及び結合性を維持するような金属被
膜が必要となる。本発明はこのような性質を持った金属
被膜を提供するものである。
【０００７】
【発明の概要】本発明の一側面に従えば、(a) ダイヤモ
ンド基板を基板遷移金属層で被覆し、(b) Ａｇ及びＡｕ
から成る群より選ばれた少なくとも１種の基板貴金属層
で前記基板遷移金属層を被覆し、かつ(c) 前記基板遷移
金属層及び前記基板貴金属層を前記ダイヤモンド基板に
結合するのに十分な温度及び時間を用いて被覆済みの前
記ダイヤモンド基板を熱処理する諸工程を含むことを特
徴とするダイヤモンド基板の金属被覆方法が提供され
る。
ンド基板を基板遷移金属層で被覆し、(b) Ａｇ及びＡｕ
から成る群より選ばれた少なくとも１種の基板貴金属層
で前記基板遷移金属層を被覆し、かつ(c) 前記基板遷移
金属層及び前記基板貴金属層を前記ダイヤモンド基板に
結合するのに十分な温度及び時間を用いて被覆済みの前
記ダイヤモンド基板を熱処理する諸工程を含むことを特
徴とするダイヤモンド基板の金属被覆方法が提供され
る。
【０００８】本発明の別の側面に従えば、(a) (1) ダイ
ヤモンド基板、(2) 前記ダイヤモンド基板上に付着させ
かつそれに結合することによって得られた基板遷移金属
層、及び(3) Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料
を前記基板遷移金属層上に付着させかつそれに結合する
ことによって得られた少なくとも１つの基板貴金属層か
ら構成されるダイヤモンド部材と、(b) (1) 支持体、
(2) 前記支持体上に付着させかつそれに結合することに
よって得られた支持体遷移金属層、及び(3) 前記支持体
遷移金属層上に付着させかつそれに結合することによっ
て得られた支持体貴金属層から構成される支持体部材と
から成っていて、前記ダイヤモンド部材が前記支持体部
材に熱圧着されていることを特徴とする熱拡散体が提供
される。
ヤモンド基板、(2) 前記ダイヤモンド基板上に付着させ
かつそれに結合することによって得られた基板遷移金属
層、及び(3) Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料
を前記基板遷移金属層上に付着させかつそれに結合する
ことによって得られた少なくとも１つの基板貴金属層か
ら構成されるダイヤモンド部材と、(b) (1) 支持体、
(2) 前記支持体上に付着させかつそれに結合することに
よって得られた支持体遷移金属層、及び(3) 前記支持体
遷移金属層上に付着させかつそれに結合することによっ
て得られた支持体貴金属層から構成される支持体部材と
から成っていて、前記ダイヤモンド部材が前記支持体部
材に熱圧着されていることを特徴とする熱拡散体が提供
される。
【０００９】本発明の更に別の側面に従えば、(a) (1)
ダイヤモンド基板上に基板遷移金属層を付着させ、(2)
Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料から成る少な
くとも１つの基板貴金属層を前記基板遷移金属層上に付
着させ、かつ(3) 前記基板遷移金属層及び前記基板貴金
属層を前記ダイヤモンド基板に結合するのに十分な温度
及び時間を用いて被覆済みの前記ダイヤモンド基板を熱
処理することによってダイヤモンド部材を作製し、(b)
(1) 支持体上に支持体遷移金属層を付着させ、かつ(2)
前記支持体遷移金属層上に支持体貴金属層を付着させる
ことによって支持体部材を作製し、次いで(c) 前記ダイ
ヤモンド部材を前記支持体部材に熱圧着する諸工程を含
むことを特徴とする熱拡散体の製造方法が提供される。
ダイヤモンド基板上に基板遷移金属層を付着させ、(2)
Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた材料から成る少な
くとも１つの基板貴金属層を前記基板遷移金属層上に付
着させ、かつ(3) 前記基板遷移金属層及び前記基板貴金
属層を前記ダイヤモンド基板に結合するのに十分な温度
及び時間を用いて被覆済みの前記ダイヤモンド基板を熱
処理することによってダイヤモンド部材を作製し、(b)
(1) 支持体上に支持体遷移金属層を付着させ、かつ(2)
前記支持体遷移金属層上に支持体貴金属層を付着させる
ことによって支持体部材を作製し、次いで(c) 前記ダイ
ヤモンド部材を前記支持体部材に熱圧着する諸工程を含
むことを特徴とする熱拡散体の製造方法が提供される。
【００１０】
【好適な実施の態様の詳細な説明】本発明の熱拡散体
は、ダイヤモンド基板、前記ダイヤモンド基板に結合さ
れた基板遷移金属層、及び前記基板遷移金属層に結合さ
れた基板貴金属層から成るダイヤモンド部材と、支持
体、前記支持体に結合された支持体遷移金属層、及び前
記支持体遷移金属層に結合された支持体貴金属層から成
る支持体部材とを含んでいる。これらの被覆ダイヤモン
ド部材及び被覆支持体部材を互いに熱圧着することによ
って熱拡散体が形成される。
は、ダイヤモンド基板、前記ダイヤモンド基板に結合さ
れた基板遷移金属層、及び前記基板遷移金属層に結合さ
れた基板貴金属層から成るダイヤモンド部材と、支持
体、前記支持体に結合された支持体遷移金属層、及び前
記支持体遷移金属層に結合された支持体貴金属層から成
る支持体部材とを含んでいる。これらの被覆ダイヤモン
ド部材及び被覆支持体部材を互いに熱圧着することによ
って熱拡散体が形成される。
【００１１】ダイヤモンド基板は、天然ダイヤモンド又
は（当業界において公知の方法によって製造し得る）化
学蒸着ダイヤモンド（ＣＶＤＤ）のごとき材料から成っ
ている。基板遷移金属層としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ及びそれらの合金が挙げられる。Ｗ及びＴｉを
使用する場合には、それらを合金として付着させること
が好ましいが、それぞれを薄層として付着させることも
可能である。なお、Ｗ−Ｔｉ基板遷移金属層は金属状の
Ｗ及びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金
の場合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あ
るいは付着工程中に合金を生成させてもよい。
は（当業界において公知の方法によって製造し得る）化
学蒸着ダイヤモンド（ＣＶＤＤ）のごとき材料から成っ
ている。基板遷移金属層としては、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ及びそれらの合金が挙げられる。Ｗ及びＴｉを
使用する場合には、それらを合金として付着させること
が好ましいが、それぞれを薄層として付着させることも
可能である。なお、Ｗ−Ｔｉ基板遷移金属層は金属状の
Ｗ及びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金
の場合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あ
るいは付着工程中に合金を生成させてもよい。
【００１２】Ｔｉが基板遷移金属層を構成する合金の一
成分である場合、それはダイヤモンド基板に対する良好
な結合を生み出すのに十分な量で存在する必要がある。
かかる合金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させ
るために役立つ。基板遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合
金は、１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ること
が好ましく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷ
から成ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る基
板遷移金属層は５００〜１００００オングストロームの
厚さを有することが好ましい。
成分である場合、それはダイヤモンド基板に対する良好
な結合を生み出すのに十分な量で存在する必要がある。
かかる合金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させ
るために役立つ。基板遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合
金は、１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ること
が好ましく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷ
から成ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る基
板遷移金属層は５００〜１００００オングストロームの
厚さを有することが好ましい。
【００１３】基板貴金属層はＡｇ又はＡｕから成ってい
る。先ずＡｇから成る第１の基板貴金属層を付着させ、
次いでＡｕから成る第２の基板貴金属層を付着させるこ
とが好ましい。Ａｇから成る基板貴金属層の好適な厚さ
は１０００〜２００００オングストロームであり、また
Ａｕから成る基板貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。
る。先ずＡｇから成る第１の基板貴金属層を付着させ、
次いでＡｕから成る第２の基板貴金属層を付着させるこ
とが好ましい。Ａｇから成る基板貴金属層の好適な厚さ
は１０００〜２００００オングストロームであり、また
Ａｕから成る基板貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。
【００１４】基板遷移金属層及び基板貴金属層はいずれ
も、当業界において公知の方法によって付着させること
ができる。かかる方法としては、真空蒸着法、スパッタ
リング法及び化学蒸着法が挙げられる。ただ１種の基板
貴金属層を付着させる場合には、Ａｕ層の付着後に熱処
理が施される。好ましくは第１の基板貴金属層としてＡ
ｇ層が付着させられるが、その場合にはＡｇ層の付着後
かつＡｕ層の付着前に熱処理が施される。このようにす
れば、熱処理中に起こることのあるＡｕ中へのＡｇの移
行が防止される。
も、当業界において公知の方法によって付着させること
ができる。かかる方法としては、真空蒸着法、スパッタ
リング法及び化学蒸着法が挙げられる。ただ１種の基板
貴金属層を付着させる場合には、Ａｕ層の付着後に熱処
理が施される。好ましくは第１の基板貴金属層としてＡ
ｇ層が付着させられるが、その場合にはＡｇ層の付着後
かつＡｕ層の付着前に熱処理が施される。このようにす
れば、熱処理中に起こることのあるＡｕ中へのＡｇの移
行が防止される。
【００１５】熱処理は６８０〜９６０℃の温度下で５〜
６０分間にわたって実施される。好適な雰囲気は、４〜
１００容量％の水素及び残部のアルゴンから成る水素／
アルゴン雰囲気である。支持体材料としては、Ａｌ2 Ｏ
3 （アルミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ及びＣｕＷが挙げられ
る。なお、好適な支持体材料はＡｌＮである。
６０分間にわたって実施される。好適な雰囲気は、４〜
１００容量％の水素及び残部のアルゴンから成る水素／
アルゴン雰囲気である。支持体材料としては、Ａｌ2 Ｏ
3 （アルミナ）、ＡｌＮ、ＳｉＣ及びＣｕＷが挙げられ
る。なお、好適な支持体材料はＡｌＮである。
【００１６】支持体遷移金属層はＷ及びＴｉから成るこ
とが好ましい。とは言え、それは任意の遷移金属から成
り得る。基板遷移金属層と同じく、Ｗ及びＴｉを使用す
る場合には、それらを合金として付着させることが好ま
しいが、それぞれを薄層として付着させることも可能で
ある。なお、Ｗ−Ｔｉ支持体遷移金属層は金属状のＷ及
びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金の場
合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あるい
は付着工程中に合金を生成させてもよい。
とが好ましい。とは言え、それは任意の遷移金属から成
り得る。基板遷移金属層と同じく、Ｗ及びＴｉを使用す
る場合には、それらを合金として付着させることが好ま
しいが、それぞれを薄層として付着させることも可能で
ある。なお、Ｗ−Ｔｉ支持体遷移金属層は金属状のＷ及
びＴｉのみから成ることが好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金の場
合には、Ｗ及びＴｉを予め合金化してもよいし、あるい
は付着工程中に合金を生成させてもよい。
【００１７】Ｔｉが支持体遷移金属層を構成する合金の
一成分である場合、それは支持体に対する良好な結合を
生み出すのに十分な量で存在する必要がある。かかる合
金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させるために
役立つ。支持体遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合金は、
１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ることが好ま
しく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷから成
ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る支持体遷
移金属層は５００〜１００００オングストロームの厚さ
を有することが好ましい。
一成分である場合、それは支持体に対する良好な結合を
生み出すのに十分な量で存在する必要がある。かかる合
金のＷ成分はＴｉの活性を抑制しかつ低下させるために
役立つ。支持体遷移金属層を構成するＷ−Ｔｉ合金は、
１〜５０重量％のＴｉ及び残部のＷから成ることが好ま
しく、また１０〜３０重量％のＴｉ及び残部のＷから成
ることがより好ましい。Ｗ−Ｔｉ合金から成る支持体遷
移金属層は５００〜１００００オングストロームの厚さ
を有することが好ましい。
【００１８】支持体貴金属層はＡｇ又はＡｕから成り得
る。とは言え、それはＡｕから成ることが好ましい。Ａ
ｕから成る支持体貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。支持体貴金属層が
Ａｇから成る場合には、それの好適な厚さは１０００〜
２００００オングストロームである。支持体遷移金属層
及び支持体貴金属層を付着させるためには、当業界にお
いて公知の方法を使用すればよい。かかる方法として
は、真空蒸着法、スパッタリング法及び化学蒸着法が挙
げられる。
る。とは言え、それはＡｕから成ることが好ましい。Ａ
ｕから成る支持体貴金属層の好適な厚さは１００００〜
４００００オングストロームである。支持体貴金属層が
Ａｇから成る場合には、それの好適な厚さは１０００〜
２００００オングストロームである。支持体遷移金属層
及び支持体貴金属層を付着させるためには、当業界にお
いて公知の方法を使用すればよい。かかる方法として
は、真空蒸着法、スパッタリング法及び化学蒸着法が挙
げられる。
【００１９】支持体部材に対するダイヤモンド部材の熱
圧着は１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で実施
される。熱圧着時の温度は２００〜７００℃であるが、
５５０〜７００℃であることが好ましい。当業者が本発
明を一層明確に理解しかつ実施し得るようにするため、
以下に実施例を示す。なお、実施例１はダイヤモンド基
板を支持体に熱圧着するのが困難であることを示すため
のものである。
圧着は１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で実施
される。熱圧着時の温度は２００〜７００℃であるが、
５５０〜７００℃であることが好ましい。当業者が本発
明を一層明確に理解しかつ実施し得るようにするため、
以下に実施例を示す。なお、実施例１はダイヤモンド基
板を支持体に熱圧着するのが困難であることを示すため
のものである。
【００２０】
【実施例１（対照）】一連のＡｌＮ支持体（２×６×
０．６ｍｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍ
ｍ）を熱圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及び
ＡｌＮ支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金
（２０００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オ
ングストローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ
支持体上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重
量％のＴｉから成っていた。なお、被膜に熱処理は施さ
なかった。次いで、ダイヤモンド部材を支持体部材に熱
圧着した。ＣＶＤＤ及びＡｌＮは良好な熱伝導体である
から、Ａｕ同士を結合するために通例使用される温度は
十分でなかった。その理由は、極めて急速に熱が運び去
られることにあった。結合を達成するためには、６００
℃の温度が必要であった。しかも、その結合は極めて不
良であって、破壊はいずれもＣＶＤＤ／被膜界面におい
て起こった。このように、金属被膜はＣＶＤＤに密着し
なかったのである。
０．６ｍｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍ
ｍ）を熱圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及び
ＡｌＮ支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金
（２０００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オ
ングストローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ
支持体上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重
量％のＴｉから成っていた。なお、被膜に熱処理は施さ
なかった。次いで、ダイヤモンド部材を支持体部材に熱
圧着した。ＣＶＤＤ及びＡｌＮは良好な熱伝導体である
から、Ａｕ同士を結合するために通例使用される温度は
十分でなかった。その理由は、極めて急速に熱が運び去
られることにあった。結合を達成するためには、６００
℃の温度が必要であった。しかも、その結合は極めて不
良であって、破壊はいずれもＣＶＤＤ／被膜界面におい
て起こった。このように、金属被膜はＣＶＤＤに密着し
なかったのである。
【００２１】
【実施例２】一連のＡｌＮ支持体（２×６×０．６ｍ
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支
持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２００
０オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングスト
ローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体上
のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％のＴ
ｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｕで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範
囲内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々
な温度の下で実施した。
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支
持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２００
０オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングスト
ローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体上
のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％のＴ
ｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｕで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範
囲内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々
な温度の下で実施した。
【００２２】最良の結合は約２１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。主たる破壊機構はＣＶＤＤ基板からの金属被膜の
剥離であった。それの原因の１つは、ＣＶＤＤ基板の表
面が粗い（ＲA ＝４０００オングストローム）ことにあ
った。それはまた、熱処理サイクル中にＴｉがＡｕ中に
移行したことにも原因していた。得られた付着力は７０
ｋｇ／ｃｍ2 であった。
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。主たる破壊機構はＣＶＤＤ基板からの金属被膜の
剥離であった。それの原因の１つは、ＣＶＤＤ基板の表
面が粗い（ＲA ＝４０００オングストローム）ことにあ
った。それはまた、熱処理サイクル中にＴｉがＡｕ中に
移行したことにも原因していた。得られた付着力は７０
ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００２３】
【実施例３】一連のＡｌＮ支持体（２×６×０．６ｍ
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板をスパッタリ
ング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０００オングストロー
ム）、Ａｇ（７０００オングストローム）及びＡｕ（２
５０００オングストローム）で被覆した。また、ＡｌＮ
支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０
００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングス
トローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体
上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％の
Ｔｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｇで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。なお、Ａｕで被覆した後には熱処理を施さなかっ
た。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲
内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々な
温度の下で実施した。
ｍ）にＣＶＤＤ基板（１×０．６×０．２６ｍｍ）を熱
圧着した。詳しく述べれば、ＣＶＤＤ基板をスパッタリ
ング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０００オングストロー
ム）、Ａｇ（７０００オングストローム）及びＡｕ（２
５０００オングストローム）で被覆した。また、ＡｌＮ
支持体をスパッタリング法によってＷ−Ｔｉ合金（２０
００オングストローム）及びＡｕ（２５０００オングス
トローム）で被覆した。ＣＶＤＤ基板及びＡｌＮ支持体
上のＷ−Ｔｉ合金は、９０重量％のＷ及び１０重量％の
Ｔｉから成っていた。Ｗ−Ｔｉ合金及びＡｇで被覆した
後、ＣＶＤＤ基板には９００℃で１５分間の熱処理を施
した。なお、Ａｕで被覆した後には熱処理を施さなかっ
た。熱圧着は、１４００〜２８００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲
内の様々な圧力及び３５０〜７００℃の範囲内の様々な
温度の下で実施した。
【００２４】最良の結合は約２１００ｋｇ／ｃｍ2 の圧
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。Ｔｉ移行の形跡は認められなかった。得られた付
着力は６００ｋｇ／ｃｍ2 であった。破壊は主として２
つのＡｕ層間で起こった。
力下で達成された。５５０℃以下の温度下で得られた結
合は非常に弱く、そして最良の結合は６２５℃で達成さ
れた。Ｔｉ移行の形跡は認められなかった。得られた付
着力は６００ｋｇ／ｃｍ2 であった。破壊は主として２
つのＡｕ層間で起こった。
Claims (14)
- 【請求項１】 (a) ダイヤモンド基板を基板遷移金属層
で被覆し、(b) Ａｇ及びＡｕから成る群より選ばれた少
なくとも１種の基板貴金属層で前記基板遷移金属層を被
覆し、かつ(c) 前記基板遷移金属層及び前記基板貴金属
層を前記ダイヤモンド基板に結合するのに十分な温度及
び時間を用いて被覆済みの前記ダイヤモンド基板を熱処
理する諸工程を含むことを特徴とするダイヤモンド基板
の金属被覆方法。 - 【請求項２】 前記基板遷移金属層がＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、
Ｃｒ、Ｍｏ及びそれらの合金から成る群より選ばれる請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記基板遷移金属層が５００〜１０００
０オングストロームの厚さを持ったＷ−Ｔｉ合金から成
る請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記基板遷移金属層が１〜５０重量％の
Ｔｉと残部のＷとの合金から成る請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記基板貴金属層が１００００〜４００
００オングストロームの厚さを持ったＡｕから本質的に
成る請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記工程(b) が、１０００〜２００００
オングストロームの厚さを持ったＡｇから成る第１の基
板貴金属層を前記基板遷移金属層上に付着させ、次いで
１００００〜４００００オングストロームの厚さを持っ
たＡｕから成る第２の基板貴金属層を前記第１の基板貴
金属層上に付着させることから成る請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 前記熱処理が４〜１００容量％の水素と
残部のアルゴンとから成る雰囲気中において６８０〜９
６０℃の温度下で５〜６０分間にわたり実施される請求
項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記熱処理が前記基板貴金属層の付着後
に実施される請求項５記載の方法。 - 【請求項９】 前記熱処理が前記第１の基板貴金属層の
付着後かつ前記第２の基板貴金属層の付着前に実施され
る請求項６記載の方法。 - 【請求項１０】 (a) (1) ダイヤモンド基板、(2) 前記
ダイヤモンド基板上に付着させかつそれに結合すること
によって得られた基板遷移金属層、及び(3)Ａｇ及びＡ
ｕから成る群より選ばれた材料を前記基板遷移金属層上
に付着させかつそれに結合することによって得られた少
なくとも１つの基板貴金属層から構成されるダイヤモン
ド部材と、(b) (1) 支持体、(2) 前記支持体上に付着さ
せかつそれに結合することによって得られた支持体遷移
金属層、及び(3) 前記支持体遷移金属層上に付着させか
つそれに結合することによって得られた支持体貴金属層
から構成される支持体部材とから成っていて、前記ダイ
ヤモンド部材が前記支持体部材に熱圧着されていること
を特徴とする熱拡散体。 - 【請求項１１】 前記支持体がＡｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、Ｓ
ｉＣ及びＣｕＷから成る群より選ばれる請求項１０記載
の熱拡散体。 - 【請求項１２】 前記支持体貴金属層が１０００〜２０
０００オングストロームの厚さを持ったＡｇから成る請
求項１０記載の熱拡散体。 - 【請求項１３】 (a) (1) ダイヤモンド基板上に基板遷
移金属層を付着させ、(2) Ａｇ及びＡｕから成る群より
選ばれた材料から成る少なくとも１つの基板貴金属層を
前記基板遷移金属層上に付着させ、かつ(3) 前記基板遷
移金属層及び前記基板貴金属層を前記ダイヤモンド基板
に結合するのに十分な温度及び時間を用いて被覆済みの
前記ダイヤモンド基板を熱処理することによってダイヤ
モンド部材を作製し、(b) (1) 支持体上に支持体遷移金
属層を付着させ、かつ(2) 前記支持体遷移金属層上に支
持体貴金属層を付着させることによって支持体部材を作
製し、次いで(c) 前記ダイヤモンド部材を前記支持体部
材に熱圧着する諸工程を含むことを特徴とする熱拡散体
の製造方法。 - 【請求項１４】 前記熱圧着が１４００〜２８００ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力及び５５０〜７００℃の温度の下で実施
される請求項１３記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32133195A JPH09157865A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 支持体への熱圧着のためにダイヤモンドを金属被覆する方法及びそれによって得られた熱拡散体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32133195A JPH09157865A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 支持体への熱圧着のためにダイヤモンドを金属被覆する方法及びそれによって得られた熱拡散体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157865A true JPH09157865A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18131404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32133195A Withdrawn JPH09157865A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 支持体への熱圧着のためにダイヤモンドを金属被覆する方法及びそれによって得られた熱拡散体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09157865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2525290A (en) * | 2014-02-26 | 2015-10-21 | Element Six N V | Mounted diamond components and methods of fabricating the same |
| JP2018501649A (ja) * | 2014-12-01 | 2018-01-18 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 高パワー密度の用途において低い熱バリア抵抗を有するダイヤモンド部品のためのボンディング方式 |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP32133195A patent/JPH09157865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2525290A (en) * | 2014-02-26 | 2015-10-21 | Element Six N V | Mounted diamond components and methods of fabricating the same |
| JP2018501649A (ja) * | 2014-12-01 | 2018-01-18 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 高パワー密度の用途において低い熱バリア抵抗を有するダイヤモンド部品のためのボンディング方式 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |