專利名稱：金屬層壓構(gòu)件和制造所述金屬層壓構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬層壓構(gòu)件和制造所述金屬層壓構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)器件和類似的半導(dǎo)體器件通常設(shè)置有用于外部輻射在驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體元件時(shí)產(chǎn)生的熱的輻射襯底(散熱器)。例如，專利文獻(xiàn)1(日本特開(kāi)平6468115號(hào)公報(bào))公開(kāi)了，制備通過(guò)壓延以具有 200mm直徑和0. 465mm厚度而形成的Cu板以及具有與所述Cu板相同的直徑和0. 090mm厚度的Mo板，且依次布置Cu板、隨后Mo板且隨后另一個(gè)Cu板并對(duì)其進(jìn)行熱壓以提供1. 02mm 厚的Cu/Mo/Cu覆層材料，然后將其用作半導(dǎo)體器件的輻射襯底(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1，段落
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)。此外，專利文獻(xiàn)1還描述了也可以使用其中將Mo替換為W的類似方法來(lái)獲得顯著可靠的覆層材料(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1，段落W033])。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平6468115號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題然而，專利文獻(xiàn)1的輻射襯底顯著厚至1. 02mm且其不能滿足薄輻射襯底的需要。此外，Mo板和W板在它們能被壓延到的最小厚度方面受到限制，因此也難以降低輻射襯底的總厚度。此外，每當(dāng)制造覆層材料時(shí)將Cu板和Mo板裝載到熱壓裝置中，對(duì)所述板進(jìn)行熱壓，然后將所述覆層材料取出不能有效地制造輻射襯底?？紤]到上述情況，本發(fā)明設(shè)計(jì)了厚度可以減小且可以有效制造的金屬層壓構(gòu)件及其制造方法。問(wèn)題的解決方案本發(fā)明為一種層壓構(gòu)件，其包含第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層，所述第一金屬層布置在所述第二金屬層的一個(gè)表面上，所述第三金屬層布置在所述第二金屬層的另一個(gè)表面上，所述第一金屬層包含鎢和鉬中的至少一種，所述第二金屬層包含銅，所述第三金屬層包含鎢和鉬中的至少一種。在本文中，在本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述第一金屬層通過(guò)鍍敷形成在所述第二金屬層的所述一個(gè)表面上，且所述第三金屬層通過(guò)鍍敷形成在所述第二金屬層的所述另一個(gè)表面上。此外，在本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述第一金屬層和所述第三金屬層的厚度和對(duì)所述第一金屬層、所述第二金屬層和所述第三金屬層的厚度和的比率不小于0. 2
此外，本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件還包含第四金屬層，其布置在與所述第一金屬層的設(shè)置有所述第二金屬層的一側(cè)相反的所述第一金屬層的另一側(cè)上；和第五金屬層，其布置在與所述第三金屬層的設(shè)置有所述第二金屬層的一側(cè)相反的所述第三金屬層的另一側(cè)上， 其中所述第四金屬層和所述第五金屬層包含銅。此外，在本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述第一金屬層和所述第三金屬層的厚度和對(duì)所述第一金屬層、所述第二金屬層、所述第三金屬層、所述第四金屬層和所述第五金屬層的厚度和的比率不小于0. 2且不大于0. 8。此外，本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件包含在所述第一金屬層與所述第四金屬層之間的位置和所述第三金屬層與所述第五金屬層之間的位置中的至少一個(gè)位置處的含鈷層。此外，在本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件中，優(yōu)選地，所述含鈷層的厚度不小于0.05μπι且不大于3 μ m。此外，本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的總厚度優(yōu)選不小于20 μ m且不大于400 μ m。此外，本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件優(yōu)選用于散熱器。此外，本發(fā)明為制造如上所述的金屬層壓構(gòu)件的方法，其包括通過(guò)鍍敷將所述第一金屬層布置在所述第二金屬層的一個(gè)表面上的步驟；和通過(guò)鍍敷將所述第三金屬層布置在所述第二金屬層的另一個(gè)表面上的步驟。在本文中，在制造金屬層壓構(gòu)件的本發(fā)明方法中，優(yōu)選地，所述鍍敷為熔融鹽浴鍍敷。發(fā)明效果本發(fā)明因此可以提供厚度可以減小且可以有效制造的金屬層壓構(gòu)件及其制造方法。


圖1為本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的實(shí)例的示意性橫截面圖。圖2示意性地顯示了用于說(shuō)明制造本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的方法的實(shí)例的構(gòu)造。圖3示意性地顯示了用于說(shuō)明制造本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的方法的實(shí)例的構(gòu)造。圖4為L(zhǎng)ED器件的實(shí)例的示意性橫截面圖，所述LED器件為使用本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的半導(dǎo)體器件的實(shí)例。圖5為本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的另一實(shí)例的示意性橫截面圖。圖6示意性地顯示了用于說(shuō)明制造本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的方法的實(shí)例的構(gòu)造。圖7示意性地顯示了用于說(shuō)明制造本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的方法的實(shí)例的構(gòu)造。圖8為本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的又一實(shí)例的示意性橫截面圖。圖9示意性地顯示了在實(shí)施例1-4中使用的裝置的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式在下文中，將在實(shí)施方案中描述本發(fā)明。在附圖中，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟考M(jìn)行相同的指示。<金屬層壓構(gòu)件>
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圖1為本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的實(shí)例的示意性橫截面圖。在本文中，金屬層壓構(gòu)件100由如下構(gòu)件構(gòu)成，所述構(gòu)件由層堆疊形成，所述層為第一金屬層1、布置在所述第一金屬層1上的第二金屬層2和布置在所述第二金屬層2上的第三金屬層3。即，金屬層壓構(gòu)件100具有布置在第二金屬層2的一個(gè)表面上的第一金屬層1和布置在第二金屬層2的另一個(gè)表面上的第三金屬層3。第一金屬層1為由包含鎢和鉬中的至少一種的金屬形成的金屬層，且特別地，考慮到減小金屬層壓構(gòu)件100的厚度以有效地制造其，優(yōu)選的是，第一金屬層1為通過(guò)鍍敷而形成的鎢或鉬層。此外，第二金屬層2為由包含銅的金屬形成的金屬層，且特別地，考慮到減小金屬層壓構(gòu)件100的厚度以有效地制造其，優(yōu)選的是，第二金屬層2為例如銅箔或類似的薄銅板。此外，第三金屬層3為由包含鎢和鉬中的至少一種的金屬形成的金屬層，且特別地，考慮到減小由金屬層堆疊形成的構(gòu)件100的厚度以有效地制造其，優(yōu)選的是，第三金屬層3為通過(guò)鍍敷而形成的鎢或鉬層。此外，金屬層壓構(gòu)件100的總厚度h優(yōu)選不小于20 μ m且不大于400 μ m。當(dāng)金屬層壓構(gòu)件100的厚度h不小于20 μ m且不大于400 μ m時(shí)，如下傾向增大其可以具有減小
的厚度且由此可有效地制造其。此外，當(dāng)金屬層壓構(gòu)件100包含具有厚度Ill的第一金屬層1、具有厚度Ii2的第二金屬層2和具有厚度h3的第三金屬層3時(shí)，則(vtg相對(duì)于(hi+t+tg的比率(即，(vtg/ (hi+hjtg)優(yōu)選為不小于0. 2且不大于0. 8的比率。對(duì)于不小于0. 2且不大于0. 8的比率，金屬層壓構(gòu)件100既不提供過(guò)大的線性膨脹，也不提供過(guò)小的熱導(dǎo)率，從而當(dāng)將金屬層壓構(gòu)件100連接至例如作為散熱器的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底時(shí)，金屬層壓構(gòu)件100和半導(dǎo)體襯底沒(méi)有顯著不同地?zé)崤蛎?，且存在金屬層壓?gòu)件100可以充分顯示其輻射熱的功能的傾向。此外，為了使金屬層壓構(gòu)件100的翹曲最小化，優(yōu)選的是，如從其厚度方向的中心 (在該實(shí)例中，在金屬層壓構(gòu)件100的總厚度h的1/2處的部分)所看到的，金屬層壓構(gòu)件 100具有相對(duì)于厚度方向的中心對(duì)稱的上部和下部。應(yīng)注意，在本發(fā)明中，對(duì)稱不僅指在厚度方向的中心垂直向上朝其上端看到的金屬層壓構(gòu)件100與在厚度方向的中心垂直向下朝其下端看到的金屬層壓構(gòu)件100的材料完全相同且厚度完全相等的概念；而且指前者具有材料和厚度與后者相當(dāng)?shù)膶拥母拍睢?lt;制造金屬層壓構(gòu)件的方法>在下文中將描述制造圖1中所示的金屬層壓構(gòu)件100的方法的一個(gè)實(shí)例。然而， 應(yīng)當(dāng)指出，制造金屬層壓構(gòu)件的本發(fā)明方法不限于此。首先，如在圖2的示意性構(gòu)造中所示，將包含鎢和鉬中的至少一種的熔融鹽浴8容納在容器7中。熔融鹽浴8可以是能夠發(fā)生電解而沉積鎢和鉬中的至少一種的任何熔融鹽浴。應(yīng)注意，熔融鹽浴8優(yōu)選具有后述構(gòu)造。隨后，例如，將銅箔的第二金屬層2和對(duì)電極6浸漬在容納在容器7中的熔融鹽浴 8中。在本文中，對(duì)電極6可以為導(dǎo)電的任何電極，且其可以為例如由金屬形成的電極。隨后，在銅箔的第二金屬層2充當(dāng)負(fù)極且對(duì)電極6充當(dāng)正極的情況下，在銅箔的第二金屬層2與對(duì)電極6之間施加電壓以使熔融鹽浴8電解而通過(guò)熔融鹽浴鍍敷在熔融鹽浴 8中在銅箔的第二金屬層2的相反表面上沉積鎢和/或鉬，從而提供第一金屬層1和第三金屬層3。然后，將作為設(shè)置有第一金屬層1和第三金屬層3的第二金屬層2的銅箔從熔融鹽浴8中取出，且使用離子交換水等洗掉在第一金屬層1和第三金屬層3上的熔融鹽浴8。 隨后，例如，使用預(yù)定的酸進(jìn)行清潔以除去在第一金屬層1和第三金屬層3中的每一個(gè)的表面上形成的氧化膜。由此可以制造圖1中所示的金屬層壓構(gòu)件100。此外，也可以例如如下制造圖1中所示的金屬層壓構(gòu)件100 首先，如在圖3的示意性構(gòu)造中所示，通過(guò)容納在容器7中的熔融鹽浴8將作為第二金屬層2的銅箔橋接在第一輥31a與第二輥31b之間。隨后，將作為第二金屬層2的銅箔從第一輥31a中放出，且連續(xù)浸漬到容器7中的熔融鹽浴8中，同時(shí)使熔融鹽浴8電解以通過(guò)熔融鹽浴鍍敷而在銅箔的相反表面上沉積鎢和/或鉬，從而形成金屬層壓構(gòu)件100。然后，通過(guò)第二輥31b將通過(guò)在銅箔的相反表面上沉積鎢和/或鉬而形成的金屬層壓構(gòu)件100卷起并由此回收。如上所述，使鎢和/或鉬連續(xù)沉積在第二金屬層2的表面上以連續(xù)形成金屬層壓構(gòu)件100使得可以更加有效地制造金屬層壓構(gòu)件100。<半導(dǎo)體器件>圖4為L(zhǎng)ED器件的實(shí)例的示意性橫截面圖，所述LED器件為使用本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的半導(dǎo)體器件的實(shí)例。在本文中，圖4中所示的LED器件包含圖1中所示的金屬層壓構(gòu)件100和設(shè)置在所述金屬層壓構(gòu)件100上的LED構(gòu)件10，且通過(guò)接合層21將所述金屬層壓構(gòu)件100和所述LED構(gòu)件10接合在一起。在本文中，LED構(gòu)件10包含半導(dǎo)體襯底14、布置在所述半導(dǎo)體襯底14上的η型半導(dǎo)體層13、布置在所述η型半導(dǎo)體層13上的有源層12、布置在所述有源層12上的ρ型半導(dǎo)體層11、布置在所述P型半導(dǎo)體層11上的半透明電極17、布置在所述半透明電極17上的P電極15和布置在所述η型半導(dǎo)體層13上的η電極16。應(yīng)注意，LED構(gòu)件10可以為如下任何構(gòu)件其包含P型半導(dǎo)體層ll、n型半導(dǎo)體層 13和有源層12，其中所述有源層12設(shè)置在所述ρ型半導(dǎo)體層11與所述η型半導(dǎo)體層13之間；且其使得可向其中注入電流以引起有源層12發(fā)光；并且其可以為例如通常已知的LED 構(gòu)件。特別地，LED構(gòu)件10優(yōu)選具有各自用III族元素(選自Al、h和( 的至少一種元素)和V族元素(氮)的化合物或III-V族氮化物半導(dǎo)體形成的P型半導(dǎo)體層11、有源層12和η型半導(dǎo)體層13。這使得有源層12可發(fā)射藍(lán)光。使得有源層12可發(fā)射藍(lán)光的LED構(gòu)件10的一個(gè)實(shí)例可以為例如如下LED構(gòu)件， 其具有分別以GaN或藍(lán)寶石襯底、ρ型GaN層、未摻雜的InGaN層和η型GaN層實(shí)施的圖4 中所示的半導(dǎo)體襯底14、ρ型半導(dǎo)體層11、有源層12和η型半導(dǎo)體層13。此外，本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件不限于LED器件，也可以適用于除了 LED器件以外的半導(dǎo)體器件如半導(dǎo)體激光器件或場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在本文中，用于除了使得有源層12可發(fā)射藍(lán)光的LED構(gòu)件10之外的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底14可以為例如硅襯底、碳化硅襯底、砷化鎵襯底等。不用說(shuō)ρ型半導(dǎo)體層11為具有摻雜有ρ型雜質(zhì)的ρ型導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層且η 型半導(dǎo)體層13為具有摻雜有η型雜質(zhì)的η型導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層。此外，有源層12可以為如下半導(dǎo)體層，其可以具有P型導(dǎo)電類型和η型導(dǎo)電類型之一且可以未摻雜P型雜質(zhì)和 η型雜質(zhì)的任一種。此外，在以下位置中的至少一個(gè)位置處可以包含另一個(gè)層在半導(dǎo)體襯底14與η 型半導(dǎo)體層13之間；在η型半導(dǎo)體層13與有源層12之間；在有源層12與ρ型半導(dǎo)體層 11之間；在P型半導(dǎo)體層11與半透明電極17之間；在半透明電極17與ρ電極15之間；和在η型半導(dǎo)體層13與η電極16之間。此外，可以以例如由熱導(dǎo)率高于低共熔焊料的導(dǎo)電物質(zhì)形成的層來(lái)實(shí)施接合層 21。特別地，接合層21優(yōu)選用具有低電阻和高熱導(dǎo)率且較不易氧化的金屬形成，且其中更優(yōu)選為含有選自金、銀、銅和鎳的至少一種的層。由此構(gòu)造的LED器件具有作為負(fù)極的η電極16和作為正極的ρ電極15，且在其間施加電壓以使電流從P電極15通過(guò)LED構(gòu)件10到達(dá)η電極16。LED構(gòu)件10由此使得在 P型半導(dǎo)體層11與η型半導(dǎo)體層13之間的有源層12可以產(chǎn)生光。應(yīng)注意，圖4中所示構(gòu)造的LED器件可以例如如下制造首先，將半導(dǎo)體襯底14放置在例如金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)裝置中，此后， 如例如在圖4示意性橫截面圖中所示，例如通過(guò)MOCVD等在半導(dǎo)體襯底14的表面上依次外延生長(zhǎng)η型半導(dǎo)體層13、隨后有源層12且隨后ρ型半導(dǎo)體層11。隨后，通過(guò)例如光蝕刻將η型半導(dǎo)體層13、有源層12和ρ型半導(dǎo)體層11部分除去，且隨后例如使用剝離以在P型半導(dǎo)體層11上形成半透明電極17和P電極15且在η型半導(dǎo)體層13上形成η電極16。在形成ρ電極15和η電極16之后，通過(guò)接合層21將金屬層壓構(gòu)件100接合到半導(dǎo)體襯底14的背面。隨后，例如在設(shè)置接合層21之后使用圓形旋轉(zhuǎn)刀片等來(lái)切割半導(dǎo)體襯底14以將中間產(chǎn)物分成具有圖4中所示的示意性橫截面圖的獨(dú)立LED器件。由此，可以獲得如圖4 中所示構(gòu)造的LED器件。此外，本發(fā)明使得可以將厚度顯著小于常規(guī)金屬層壓構(gòu)件的金屬層壓構(gòu)件100用作半導(dǎo)體器件的散熱器。這使得金屬層壓構(gòu)件100可以關(guān)于其材料以降低的成本制造，也可以有助于切割金屬層壓構(gòu)件100以將其分成器件且由此實(shí)現(xiàn)了更好的加工性。此外，厚度減小的金屬層壓構(gòu)件100使得半導(dǎo)體器件本身的厚度可以減小。<其它實(shí)施方案>圖5為本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件的另一個(gè)實(shí)例的示意性橫截面圖。在本文中，金屬層壓構(gòu)件200的特征在于，其包含設(shè)置第四金屬層4和第五金屬層5，所述第四金屬層4設(shè)置在與第一金屬層1的設(shè)置有第二金屬層2的一側(cè)相反的所述第一金屬層的另一側(cè)上，所述第五金屬層設(shè)置在與第三金屬層3的設(shè)置有所述第二金屬層2的一側(cè)相反的所述第三金屬層3的另一側(cè)上。在本文中，可以各自以由例如包含銅的金屬形成的金屬層來(lái)實(shí)施所述第四金屬層 4和所述第五金屬層5。
在本文中，金屬層壓構(gòu)件200的總厚度h還優(yōu)選不小于20 μ m且不大于400 μ m。 厚度h不小于20 μ m且不大于400 μ m的金屬層壓構(gòu)件200具有如下增大的傾向，其可以具有減小的厚度且由此可以有效地制造。此外，當(dāng)金屬層壓構(gòu)件200包含具有厚度Ii1的第一金屬層1、具有厚度Ii2的第二金屬層2、具有厚度Ii3的第三金屬層3、具有厚度h4的第四金屬層4和具有厚度h5的第五金屬層 5 時(shí)，則(Vtl3)相對(duì)于(h1+h2+h3+h4+h5)的比率(即，(K^h3)/(h1+h2+h3+h4+h5))優(yōu)選為不小于0. 2且不大于0. 8的比率。對(duì)于不小于0. 2且不大于0. 8的比率，金屬層壓構(gòu)件200既不提供過(guò)大的線性膨脹，也不提供過(guò)小的熱導(dǎo)率，因此當(dāng)將金屬層壓構(gòu)件200連接至例如作為散熱器的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體襯底時(shí)，金屬層壓構(gòu)件200和所述半導(dǎo)體襯底沒(méi)有顯著不同地?zé)崤蛎?，且存在金屬層壓?gòu)件200可以充分顯示其輻射熱的功能的傾向。此外，為了使金屬層壓構(gòu)件200的翹曲最小化，優(yōu)選的是，如從其厚度方向的中心 (在該實(shí)例中，在金屬層壓構(gòu)件200的總厚度h的1/2處的部分)所看到的，金屬層壓構(gòu)件 200具有相對(duì)于厚度方向的中心對(duì)稱的上部和下部。圖5中所示的金屬層壓構(gòu)件200可以例如如下制造首先，通過(guò)圖2中所示的上述方法，通過(guò)熔融鹽浴鍍敷將在熔融鹽浴8中的鎢和/ 或鉬沉積在諸如銅箔的第二金屬層2的相反表面上以提供第一金屬層1和第三金屬層3。隨后，將設(shè)置有第一金屬層1和第三金屬層3的第二金屬層2從熔融鹽浴8中取出，且使用離子交換水等洗掉在第一金屬層1和第三金屬層3上的熔融鹽浴8。隨后，例如， 使用預(yù)定的酸進(jìn)行清潔以除去在第一金屬層1和第三金屬層3中的每一個(gè)的表面上形成的氧化膜。隨后，如在圖6的示意性構(gòu)造中所示，將具有第一金屬層1和第三金屬層3的第二金屬層2以及對(duì)電極6浸漬到容納在容器7中的鍍敷溶液9中。鍍敷溶液9可以為含有構(gòu)造第四金屬層4和第五金屬層5的金屬原子的任何鍍敷溶液且可以發(fā)生電解而沉積構(gòu)造第四金屬層4和第五金屬層5的金屬，且例如，當(dāng)?shù)谒慕饘賹?和第五金屬層5由銅形成時(shí)，鍍敷溶液9可以例如為商購(gòu)可獲得的硫酸銅鍍敷溶液。隨后，在第二金屬層2充當(dāng)負(fù)極且對(duì)電極6充當(dāng)正極的情況下，在第二金屬層2與對(duì)電極6之間施加電壓以使鍍敷溶液9電解。因此，將鍍敷溶液9中的銅沉積在第一金屬層1的表面和第三金屬層3的表面上以提供第四金屬層4和第五金屬層5，從而制造金屬層壓構(gòu)件200。隨后，將具有第四金屬層4和第五金屬層5的金屬層壓構(gòu)件200從鍍敷溶液9中取出，且使用離子交換水等洗掉在第四金屬層4和第五金屬層5上的鍍敷溶液9。隨后，例如，使用預(yù)定的酸進(jìn)行清潔以除去在第四金屬層4和第五金屬層5中的每一個(gè)的表面上形成的氧化膜。由此可以制造圖5中所示的金屬層壓構(gòu)件200。此外，圖5中所示的金屬層壓構(gòu)件200也可以例如如下制造首先，如在圖7示意性構(gòu)造中所示，通過(guò)分別容納在容器7中的熔融鹽浴8和鍍敷溶液9將作為第二金屬層2的銅箔橋接在第一輥31a與第二輥31b之間。隨后，將所述銅箔從第一輥31a中放出，且連續(xù)浸漬到容器7中的熔融鹽浴8中， 同時(shí)使熔融鹽浴8電解以通過(guò)熔融鹽浴鍍敷而在銅箔的相反表面上沉積鎢和/或鉬，從而分別在銅箔的相反表面上形成第一金屬層1和第三金屬層3。
隨后，將具有第一金屬層1和第三金屬層3的銅箔連續(xù)浸漬在容納在容器7中的鍍敷溶液9中，同時(shí)使鍍敷溶液9電解。這使銅沉積在第一金屬層1的表面和第三金屬層 3的表面上以用第四金屬層4和第五金屬層5分別對(duì)第一金屬層1的表面和第三金屬層3 的表面進(jìn)行電鍍，從而提供金屬層壓構(gòu)件200。隨后，通過(guò)第二輥31b將金屬層壓構(gòu)件200卷起并由此回收。此外，盡管在以上描述中，使用鍍敷溶液9提供了第四金屬層4和第五金屬層5，但不用說(shuō)，可以以任何其它方法來(lái)提供第四金屬層4和第五金屬層5。例如，也可以通過(guò)常規(guī)已知的氣相方法如濺射形成第四金屬層4和第五金屬層5 來(lái)形成金屬層壓構(gòu)件200。此外，可以通過(guò)如上所述的電解鍍敷溶液和氣相方法如濺射的組合來(lái)形成第四金屬層4和第五金屬層5。此外，所述金屬層壓構(gòu)件不限于上述三層或五層的結(jié)構(gòu)，且可以為以上述順序包含第一金屬層1、第二金屬層2和第三金屬層3的任何結(jié)構(gòu)。此外，如例如在圖8的示意性橫截面圖中所示，金屬層壓構(gòu)件200可以在與第四金屬層4的設(shè)置有第一金屬層1的表面相反的第四金屬層4的另一表面上具有例如由鎳形成的金屬層41。此外，金屬層壓構(gòu)件200可以具有在第一金屬層1與第四金屬層4之間和/或在第三金屬層3與第五金屬層5之間的含鈷層。包含上述含鈷層的金屬層壓構(gòu)件200可以例如如下制造首先，將分別形成在第二金屬層2的相反表面上的第一金屬層1和第三金屬層3 浸漬在堿性溶液中以使第一金屬層1的表面和第三金屬層3的表面脫脂。隨后，將第一金屬層1和第三金屬層3作為正極浸漬在堿性水溶液中，且在該條件下，進(jìn)行電解以除去在第一金屬層1的表面和第三金屬層3的表面上的氧化膜。隨后，在除去氧化膜之后，將第一金屬層1和第三金屬層3作為負(fù)極浸漬在例如硫酸鈷水溶液的鍍鈷溶液中，且在該條件下，進(jìn)行電解以將鈷沉積在第一金屬層1的表面和第三金屬層3的表面上以提供含鈷層。隨后，將所述鈷層作為負(fù)極浸漬在硫酸銅鍍敷溶液中，且在該條件下，進(jìn)行電解以將銅沉積在鈷層的表面上以提供由銅形成的第四金屬層4和第五金屬層5。由此，金屬層壓構(gòu)件200可以具有在第一金屬層1與第四金屬層4之間和在第三金屬層3與第五金屬層5之間的含鈷層。<熔融鹽浴的優(yōu)選構(gòu)造>本發(fā)明可以使用諸如通過(guò)使以例如67 26 7的摩爾比提供的氟化鉀(KF)、氧化硼( )和氧化鎢(WO3)的混合物熔融而制備的熔融鹽浴8。此外，如果第一金屬層1和第三金屬層3由鉬形成，則可以例如通過(guò)在約850°C下使以例如81 9 10的摩爾比提供的KF、K2Mo04* B2O3的混合物熔融來(lái)制備熔融鹽浴8。此外，如果第一金屬層1和第三金屬層3分別由鎢和鉬形成，則可以例如通過(guò)在約 850°C下使以例如80 :4:5: 10的摩爾比提供的狀、103、1(2臨04和403的混合物熔融來(lái)制備熔融鹽浴8。實(shí)施例
<實(shí)施例1的散熱器的制造>將319g KF粉末和133g WO3粉末密封在耐壓容器中，且此后將所述耐壓容器保持在500°C下，且將所述耐壓容器內(nèi)部抽真空兩天以上以使KF粉末和WO3粉末干燥。此外，將148g化03粉末密封在另一耐壓容器中，此后將所述耐壓容器保持在 380°C下且內(nèi)部抽真空兩天以上以使化03粉末干燥。隨后，使用在圖9中的示意性構(gòu)造中所示的裝置來(lái)由干燥的KF粉末、化03粉末和 WO3粉末制備熔融鹽浴。更具體地，將干燥的KF粉末、B2O3粉末和WO3粉末引入到由SiC形成的坩堝111中且在500°C下干燥兩天以上，且將具有引入到其中的所述粉末的坩堝111密封在石英制耐真空容器110中。隨后，耐真空容器110具有用由SUS316L形成的蓋子118蓋住的上部開(kāi)口，且在該條件下，將坩堝111保持在500°c下且將耐真空容器110內(nèi)部抽真空1天以上。隨后，通過(guò)氣體入口 117將高純度氬氣引入到耐真空容器110中且將坩堝111保持在850°C下以使上述粉末熔融，從而制備熔融鹽浴前體112。隨后，通過(guò)經(jīng)蓋子118提供的開(kāi)口插入包含鎢板113(表面20cm2)作為正極的棒電極和包含鎳板114(表面20cm2)作為負(fù)極的棒電極，且將鎢板113和鎳板114浸漬在坩堝111中的熔融鹽浴前體112中。在本文中，所述棒電極具有用引線115連接至其的鎢板113和鎳板114，且以鎢線實(shí)施在耐真空容器Iio內(nèi)部的引線115且以銅線實(shí)施在耐真空容器110外部的引線115。 此外，引線115具有用由氧化鋁形成的覆蓋材料116覆蓋的至少一部分。此外，當(dāng)插入棒電極時(shí)，通過(guò)氣體入口 117將高純度氬氣弓丨入到耐真空容器110中以防止大氣進(jìn)入到耐真空容器110中。此外，如在圖9中所示，鎢板113和鎳板114具有浸漬在熔融鹽浴前體112中的其各自整個(gè)表面區(qū)域，以便防止當(dāng)將鎢板113和鎳板114氧化時(shí)，將雜質(zhì)引入到熔融鹽浴前體 112 中。隨后，使熔融鹽浴前體112電解以將雜質(zhì)沉積在鎳板114上，由此從熔融鹽浴前體 112中除去雜質(zhì)以制備熔融鹽浴。隨后，將其上沉積了雜質(zhì)的鎳板114替換為40 μ m厚的銅箔，此后在鎢板113與銅箔之間通過(guò)具有3A/dm2電流密度的電流并持續(xù)17分鐘以進(jìn)行熔融鹽浴的恒流電解，由此將鎢沉積在銅箔的相反表面上以形成5μπι厚的鎢層。隨后，將具有所述鎢層的銅箔從圖9 中所示的裝置中取出且利用離子交換水對(duì)鎢層的表面進(jìn)行清潔以除去鎢層上的熔融鹽浴， 此后將其用酸清潔以除去鎢層的表面上的氧化膜，從而制造實(shí)施例1的散熱器。在水平方向上測(cè)量實(shí)施例1的散熱器的線性膨脹系數(shù)(ppm/°C )。將結(jié)果示于表 1中。應(yīng)注意，利用熱機(jī)械分析儀(TMA)對(duì)于從室溫到150°C的溫度范圍測(cè)量線性膨脹系數(shù) (ppm/°C )，且將獲得的值取平均。<實(shí)施例2的散熱器的制造>以與實(shí)施例1類似的方式制造實(shí)施例2的散熱器，不同之處在于，在20 μ m厚的銅箔與圖9中所示的裝置的鎢板113之間通過(guò)具有3A/dm2電流密度的電流并持續(xù)136分鐘以進(jìn)行熔融鹽浴的恒流電解，從而將鎢沉積在銅箔的相反表面上以形成40 μ m厚的鎢層。
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和實(shí)施例1的散熱器一樣，也在水平方向上測(cè)量實(shí)施例2的散熱器的線性膨脹系數(shù)(ppm/°C)。將結(jié)果示于表1中。<實(shí)施例3的散熱器的制造>以與實(shí)施例1類似的方式制造實(shí)施例3的散熱器，不同之處在于，使用10 μ m厚的銅箔。和實(shí)施例1的散熱器一樣，也在水平方向上測(cè)量實(shí)施例3的散熱器的線性膨脹系數(shù) (ppm/°C)。將結(jié)果示于表1中。 實(shí)施例4的散熱器的制造>首先，除了在100 μ m厚的銅箔與圖9中所示的裝置的鎢板113之間通過(guò)具有3A/ dm2電流密度的電流并持續(xù)340分鐘以進(jìn)行熔融鹽浴的恒流電解之外，使用與實(shí)施例1中類似的方式來(lái)將鎢沉積在銅箔的相反表面上以形成100 μ m厚的鎢層。隨后，將具有鎢層的銅箔從圖9中所示的裝置中取出且利用離子交換水對(duì)鎢層的表面進(jìn)行清潔以除去鎢層上的熔融鹽浴，此后將其用酸清潔以除去鎢層表面上的氧化膜。在除去氧化膜之后，在50°C下將鎢層的表面在堿性脫脂液體(由奧野制藥工業(yè)株式會(huì)社(Okuno Chemical Industries Co.，Ltd.)制造的 Ace Clean A-220)中浸漬 20 分鐘并由此對(duì)其進(jìn)行清潔。隨后，將經(jīng)清潔的鎢層作為正極浸漬在堿性水溶液中且進(jìn)行電解(堿性正極電解)以從鎢層的表面除去氧化膜。隨后，將經(jīng)歷了堿性正極電解的單一鈷板和銅箔分別作為正極和負(fù)極彼此相對(duì)地浸漬在硫酸鈷水溶液的鍍鈷溶液中。在本文中，鍍鈷溶液為每升鍍鈷溶液具有溶解于水中的200g硫酸鈷和IOOg硫酸的硫酸鈷水溶液。將所述鍍鈷溶液保持在80°C下，且在該條件下，在正極與負(fù)極之間通過(guò)具有15A/ dm2電流密度的電流并持續(xù)3分鐘。在這種條件下，使鍍鈷溶液電解以將鈷沉積在銅箔或負(fù)極的鎢層的各表面上，從而在銅箔的相反表面上的鎢層的各表面上形成0. 5 μ m厚的鈷層。隨后，將具有鈷層的銅箔從鍍鈷溶液中取出，且使用離子交換水來(lái)洗掉鎢層上的鍍鈷溶液，此后，將中間產(chǎn)物用酸清潔以除去在鎢層表面上形成的氧化膜。隨后，將以單片含磷銅形式的對(duì)電極和具有鈷層的銅箔彼此相對(duì)地浸漬在Pyrex 燒杯中的硫酸銅鍍敷溶液(由上村工業(yè)株式會(huì)社(C. Uyemura & CO.，LTD.)制造的Levco EX)中。將所述硫酸銅鍍敷溶液保持在30°C下，且在該條件下，在正極或?qū)﹄姌O與負(fù)極或具有鈷層的銅箔之間通過(guò)電流并持續(xù)1470分鐘，使得每Icm2的電極表面通過(guò)20mA(毫安) 的電流(電流密度20mA/cm2)。在這種條件下，使硫酸銅鍍敷溶液電解以將銅沉積在銅箔或負(fù)極的相反表面上的鈷層的各表面上而形成49 μ m厚的銅層。在對(duì)銅箔設(shè)置銅層之后，利用離子交換水對(duì)銅層表面進(jìn)行清潔以除去銅層上的硫酸銅鍍敷溶液，此后將中間產(chǎn)物用酸清潔以除去銅層表面上的氧化膜，從而制造實(shí)施例4 的散熱器。和實(shí)施例1的散熱器一樣，也在水平方向上測(cè)量實(shí)施例4的散熱器的線性膨脹系數(shù)(ppm/°C)。將結(jié)果示于表1中。
表1
實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4
制造條件銅箔的厚度(jim) 40 2010 100
厚度(μηι)5405100
鎢層-^-----
_電解時(shí)間(分鐘) 17 136 17 340
厚度(μηι)0000.5
鈷層-^-----_電解時(shí)間(分鐘) 0__0__0__3
厚度(μηι)00049
銅層-^-----
__電解時(shí)間(分鐘) 0__0__0 1470
總厚度(μηι)50 100 20 399
7>Vt 口-----
} PP
__W/(Cu + W)__0.2 0.8 0.5 0.501
t 在水平方向上的線性物理性質(zhì) 13 5.4 7.7 7.8 _膨脹系數(shù)(ppm/°C)___確認(rèn)了，實(shí)施例1-4各自提供了如下散熱器，其可以以小至ΙΟΟμπι以下的總厚度制造且也可以使用鍍敷溶液通過(guò)電鍍而有效地制造。此外，如在表1中所示，實(shí)施例1-4各自提供散熱器，使得鎢層總厚度對(duì)銅層總厚度(包括銅箔厚度)和鎢層總厚度之和的比率不小于0.2且不大于0.8，且確認(rèn)了，它們是既不提供過(guò)大線性膨脹也不提供過(guò)小熱導(dǎo)率的優(yōu)異散熱器。<實(shí)施例5的散熱器的制造>首先，以67 26 7的摩爾比將氟化鉀(KF)粉末、氧化硼( )粉末和氧化鎢 (WO3)粉末混合在一起以制備其混合物，然后將所述混合物引入到由SiC形成的坩堝(由阿斯旺株式會(huì)社(AS ONE Corporation)制造)中。在本文中，在Ar(氬)氣氛的手套箱中分別對(duì)氟化鉀(KF)粉末、氧化硼(B2O3)粉末和氧化鎢(WO3)粉末進(jìn)行稱重并將其引入到由SiC形成且設(shè)置在同一手套箱中的坩堝中。隨后，在850°C下利用加熱套對(duì)其中具有混合物的由SiC形成的坩堝進(jìn)行加熱以使所述混合物熔融，從而制備熔融鹽浴。隨后，在手套箱中，將充當(dāng)對(duì)電極(正極)的鎢板與40μπι厚銅箔(負(fù)極)一起彼此相對(duì)地浸漬在熔融鹽浴中。在本文中，正極和負(fù)極各自具有焊接至其的鎳線以使得電流可以從鎳線供應(yīng)至正極和負(fù)極之間。隨后，將熔融鹽浴保持在850°C下，且在該條件下，在正極和負(fù)極搖擺的同時(shí)，在正極與負(fù)極之間通電流150分鐘，使得每Icm2的正極表面通過(guò)30mA(毫安)的電流(電流密度:30mA/cm2)。
在這種條件下，使熔融鹽浴電解以將鎢沉積在負(fù)極或銅箔的表面上，從而形成由鎢沉積物形成且具有30 μ m厚度的鎢層。隨后，在手套箱外，將具有鎢層的銅箔從熔融鹽浴中取出并利用離子交換水對(duì)鎢層表面進(jìn)行清潔以除去鎢層上的熔融鹽浴，此后將其用酸清潔以除去鎢層表面上的氧化膜。由此制造實(shí)施例5的散熱器。確認(rèn)了，實(shí)施例5提供了如下散熱器，其可以以小至100 μ m的總厚度制造且也可以通過(guò)熔融鹽浴鍍敷而有效地制造。此外，實(shí)施例5提供了散熱器，使得鎢層總厚度對(duì)銅層總厚度(包括銅箔厚度)和鎢層總厚度之和的比率為0. 6，該比率落在不小于0. 2且不大于0. 8的范圍內(nèi)，且確認(rèn)了其是既不提供過(guò)大線性膨脹也不提供過(guò)小熱導(dǎo)率的優(yōu)異散熱器。<實(shí)施例1-5的LED器件的制造>隨后制造了各自具有藍(lán)寶石襯底的5個(gè)晶片，所述藍(lán)寶石襯底具有其上形成了 LED構(gòu)件的一個(gè)表面。在本文中，所述五個(gè)晶片如下制造首先，制備具有直徑為IOOmm且厚度為100 μ m 的圓形表面的藍(lán)寶石襯底，通過(guò)MOCVD在其表面上外延生長(zhǎng)η型GaN層、隨后未摻雜的 InGaN有源層且隨后ρ型GaN層。隨后，將所述η型GaN層、所述未摻雜的InGaN有源層和所述ρ型GaN層部分光蝕刻掉以露出所述η型GaN層的表面的一部分。隨后，進(jìn)行剝離以提供η型GaN層上的η電極、ρ型GaN層上的半透明電極和半透明電極上的P電極，從而制造上述晶片。在與具有LED構(gòu)件的表面相反的表面或者背面上用低共熔焊料將如上制造的實(shí)施例1-5的散熱器分別接合至晶片，且使用圓形旋轉(zhuǎn)刀片將晶片分成具有IOmmX IOmm方形表面的大小的LED器件，從而獲得實(shí)施例1-5的LED器件。<實(shí)施例1-5的LED器件的評(píng)價(jià)>如上所述制造比較例的LED器件，不同之處在于，將銅板和鎢板壓焊且由此接合在一起以形成總厚度為Imm的銅(20μπι)/鎢(60μπι)/銅QO μ m)的金屬層壓構(gòu)件而充當(dāng)散熱器，且使用上述低共熔焊料將該散熱器與LED構(gòu)件接合在一起以提供LED器件。將實(shí)施例1-5的LED器件的發(fā)射特性與比較例的LED器件的發(fā)射特性進(jìn)行比較， 發(fā)現(xiàn)前者與后者等價(jià)。然而，實(shí)施例1-5的LED器件各自具有厚度為100 μ m以下的散熱器，而比較例的 LED器件具有厚度為Imm的散熱器，且當(dāng)將前者與后者進(jìn)行比較時(shí)，前者可以具有對(duì)于其材料以較小成本形成的散熱器，此外，有助于利用圓形旋轉(zhuǎn)切割機(jī)切割晶片且由此使得加工性更好。應(yīng)理解，本文公開(kāi)的實(shí)施方案和實(shí)施例在任何方面都是說(shuō)明性和非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)的項(xiàng)限定而不是以上說(shuō)明書(shū)限定，且旨在包含在與權(quán)利要求書(shū)的項(xiàng)等價(jià)的范圍和含義內(nèi)的任何修改。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的金屬層壓構(gòu)件和制造金屬層壓構(gòu)件的本發(fā)明方法例如可適用于半導(dǎo)體器件的散熱器。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1 第一金屬層；2 第二金屬層；3 第三金屬層；4 第四金屬層；5 第五金屬層； 6 對(duì)電極；7 容器；8 熔融鹽；9 電鍍?nèi)芤海?0 =LED構(gòu)件；11 :p型半導(dǎo)體層；12 有源層； 13 :n型半導(dǎo)體層；14 半導(dǎo)體襯底；15 :p電極；16 :n電極；17 :半透明電極；31a :第一輥； 31b 第二輥；41 接合層；100,200 金屬層壓構(gòu)件；110 耐真空容器；111 坩禍；112 熔融鹽浴前體；113 鎢板；114 鎳板；115 引線；116 覆蓋材料；117 氣體入口 ；118 蓋子。
權(quán)利要求
1.一種金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其包含第一金屬層(1)、第二金屬層( 和第三金屬層⑶，所述第一金屬層(1)布置在所述第二金屬層O)的一個(gè)表面上， 所述第三金屬層( 布置在所述第二金屬層O)的另一個(gè)表面上， 所述第一金屬層(1)包含鎢和鉬中的至少一種， 所述第二金屬層( 包含銅， 所述第三金屬層( 包含鎢和鉬中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其中所述第一金屬層(1)通過(guò)鍍敷形成在所述第二金屬層O)的所述一個(gè)表面上；且所述第三金屬層C3)通過(guò)鍍敷形成在所述第二金屬層O)的所述另一個(gè)表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其中所述第一金屬層(1)和所述第三金屬層(3)的厚度和對(duì)所述第一金屬層(1)、所述第二金屬層( 和所述第三金屬層 (3)的厚度和的比率不小于0. 2且不大于0. 8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其還包含第四金屬層G)，其布置在與所述第一金屬層(1)的設(shè)置有所述第二金屬層( 的一側(cè)相反的所述第一金屬層(1)的另一側(cè)上；和第五金屬層(5)，其布置在與所述第三金屬層C3)的設(shè)置有所述第二金屬層( 的一側(cè)相反的所述第三金屬層(3)的另一側(cè)上，其中所述第四金屬層(4)和所述第五金屬層( 包含銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其中所述第一金屬層(1)和所述第三金屬層(3)的厚度和對(duì)所述第一金屬層(1)、所述第二金屬層O)、所述第三金屬層 (3)、所述第四金屬層(4)和所述第五金屬層(5)的厚度和的比率不小于0.2且不大于0.8。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其包含在所述第一金屬層(1)與所述第四金屬層(4)之間的位置和所述第三金屬層C3)與所述第五金屬層( 之間的位置中的至少一個(gè)位置處的含鈷層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其中所述含鈷層的厚度不小于 0. 05 μ m且不大于3 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其總厚度不小于20μπι且不大于 400 μ m0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層壓構(gòu)件(100、200)，其用于散熱器。
10.一種制造權(quán)利要求1的金屬層壓構(gòu)件(100、200)的方法，其包括通過(guò)鍍敷將所述第一金屬層(1)布置在所述第二金屬層O)的一個(gè)表面上的步驟；和通過(guò)鍍敷將所述第三金屬層( 布置在所述第二金屬層O)的另一個(gè)表面上的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造金屬層壓構(gòu)件(100、200)的方法，其中所述鍍敷為熔融鹽浴鍍敷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬層壓構(gòu)件(100)和一種制造所述金屬層壓構(gòu)件(100)的方法。所述金屬層壓構(gòu)件(100)包含第一金屬層(1)、第二金屬層(2)和第三金屬層(3)，其中所述第一金屬層(1)設(shè)置在所述第二金屬層(2)的一個(gè)表面上，所述第三金屬層(3)設(shè)置在所述第二金屬層(2)的另一個(gè)表面上，所述第一金屬層(1)包含鎢和鉬中的至少一種，所述第二金屬層(2)包含銅，所述第三金屬層(3)包含鎢和鉬中的至少一種。
文檔編號(hào)C25D5/10GK102470639SQ20108002979
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者安部誘岳, 山形伸一, 新田耕司, 橫山博, 真島正利, 稻澤信二, 諏訪多治 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社, 聯(lián)合材料公司