專(zhuān)利名稱(chēng)：：復(fù)合材料及其制造方法、復(fù)合材料的成型方法、使用復(fù)合材料的散熱基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置用的散熱基板用材料，特別地，涉及作為搭載以大功率工作的LSI、IC、功率晶體管的半導(dǎo)體裝置用散熱基板的材料而使用的復(fù)合材料、其制造方法、其成型方法、以及使用該復(fù)合材料的散熱基板。
背景技術(shù)：
：對(duì)于搭載半導(dǎo)體設(shè)備、特別是以大功率工作的LSI、IC、功率晶體管等的半導(dǎo)體裝置用散熱基板，要求能夠使從這些半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)生的熱有效地?cái)U(kuò)散、散熱。因此，要求這些散熱基板具有高的機(jī)械強(qiáng)度和高的熱傳導(dǎo)率。另一方面，在這些散熱基板上，釬焊并使用以下材料構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的硅、構(gòu)成半導(dǎo)體封裝的氧化鋁等陶瓷材料、科瓦鐵鎳鈷合金材料等任一熱膨脹系數(shù)小至6xlO—s/K以下的材料。由于該釬焊的溫度為85(TC左右，所以在沒(méi)有翹曲的狀態(tài)下通過(guò)釬焊接合這些材料之后進(jìn)行冷卻時(shí)，與這些釬焊后的材料相比，散熱基板大幅收縮。因此，常溫下在該散熱基板上產(chǎn)生熱應(yīng)變或者翹曲。為了降低這些熱應(yīng)變和翹曲，要求該散熱基板的熱膨脹系數(shù)接近上述被釬焊的材料的熱膨脹系數(shù)，艮口，要求其熱膨脹系數(shù)小?？紤]這樣的要求，作為散熱基板的材料，使用Cu(銅)、Mo(鉬)、W(鉤)等單一材料以及Cu-W、Cu-Mo等復(fù)合金屬。在這些材料中，雖然Cu具有390r/(w.尺)左右的高熱傳導(dǎo)率，但是其熱膨脹系數(shù)高達(dá)20X10'6/K。另一方面，雖然Mo和W的熱膨脹系數(shù)小(Mo:5X10'6/K，W:4XlCr6/K)，但是它們的熱傳導(dǎo)率分別為142r/(w.X)、167『/(m.K)，比銅的熱傳導(dǎo)率低。因此，將作為熱膨脹系數(shù)小且熱傳導(dǎo)率高的材料的Mo或W與CU進(jìn)行組合，作為經(jīng)組合的材料，使用將它們做成層疊結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，作為由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的散熱基板示出了Cu/Mo/Cii復(fù)合材料。這里，通過(guò)使該三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料中的Mo的體積比在20%至99.6%的范圍內(nèi)變化，控制熱傳導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)，得到高于Mo單體的熱傳導(dǎo)率，和小于Cu單體的熱膨脹系數(shù)。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中示出了Cu/Mo/Cu三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)與Cu的體積比的關(guān)系。在該結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料中，在Mo層為一層的情況下，例如為了使熱膨脹系數(shù)在12X10—6/K以下，必須使熱傳導(dǎo)率低的Mo的使用量為整體質(zhì)量的20%以上。因此，該復(fù)合材料的厚度方向的熱傳導(dǎo)率最多限于230『/(m.幻左右。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平2-102551專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平6-268115但是，最近的半導(dǎo)體設(shè)備存在更加大功率化的趨勢(shì)，對(duì)于搭載這些半導(dǎo)體設(shè)備的散熱基板的材料，變得需要具有小的熱膨脹系數(shù)和更高的熱傳導(dǎo)率的材料。對(duì)于這樣的要求，上述復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)率不充分，從而需要在使熱膨脹系數(shù)減小的狀態(tài)下具有更加接近于Cu單體的熱傳導(dǎo)率的材料。并且，在上述復(fù)合材料中，為了減小熱膨脹系數(shù)，需要使Mo層的體積比為20%以上。由于Mo比Cu硬，是機(jī)械加工性差的材料，Mo的體積比較大的復(fù)合材料的機(jī)械加工性差，從而難以使用批量生產(chǎn)率好的成型法即壓力機(jī)沖裁法等成形。因此，該成形需要使用高成本的其他的成型法，這成為使用該復(fù)合材料的產(chǎn)品變得高成本的原因。因此，難以以低成本獲得具有高熱傳導(dǎo)率、小熱膨脹系數(shù)的復(fù)合材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是鑒于這些問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供解決上述問(wèn)題點(diǎn)的復(fù)合材料、其制造方法以及其成型方法，并提供使用了該復(fù)合材料的具有高熱傳導(dǎo)率和小熱膨脹系數(shù)的散熱基板。為了解決上述課題，本發(fā)明形成為以下揭示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明第一方面所述的發(fā)明的主旨在于一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料是由第一材料形成的層和由第二材料形成的層交替層疊而成的，其特征在于，所述第二材料的熱膨脹系數(shù)比所述第一材料的熱膨脹系數(shù)?。凰龅诙牧系臒醾鲗?dǎo)率比所述第一材料的熱傳導(dǎo)率低；由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層合計(jì)層疊有五層以上。本發(fā)明第二方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料中由所述第二材料形成的層所占的體積比為10%以下。本發(fā)明第三方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一或第二方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述第一材料為銅、銀、包含銅的合金、包含銀的合金中的任一個(gè)。本發(fā)明第四方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一至第三方面中的任一方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述第二材料為鉬、鎢中的一個(gè)。本發(fā)明第五方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一至第四方面中的任一方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料在室溫下的熱傳導(dǎo)率為200『/(wi)以上。本發(fā)明第六方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一至第五方面中的任一方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為14X1(T6/K以下。本發(fā)明第七方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第一至第六方面中的任一方面所述的復(fù)合材料，其特征在于，由所述第二材料形成的層的厚度都為20(Hmi以下。本發(fā)明第八方面所述的發(fā)明的主旨在于一種復(fù)合材料的制造方法，所述復(fù)合材料是由第一材料形成的層和由第二材料形成的層交替層疊而成的，其特征在于，在層疊了由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層之后，在施加壓力為50kgf/cr^以上、150kgf/cn^以下，溫度為85(TC以上、IOOO'C以下的條件下，通過(guò)熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行接合。本發(fā)明第九方面所述的發(fā)明的主旨在于根據(jù)第八方面所述的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，基于所述熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行的接合在氮?dú)夥铡鍤夥?、氦氣氛或者真空中進(jìn)行。本發(fā)明第十方面所述的發(fā)明的主旨在于一種復(fù)合材料的成型方法，所述復(fù)合材料的成型方法將第一至第七方面中的任一方面所述的復(fù)合材料加工成預(yù)定的形狀，其特征在于，所述復(fù)合材料的成型方法使用壓力機(jī)沖裁加工法。本發(fā)明第十一方面所述的發(fā)明的主旨在于一種散熱基板，該散熱基板由第一至第七方面中的任一方面所述的復(fù)合材料形成。由于本發(fā)明成為以上那樣的結(jié)構(gòu)，因此能夠獲得具有高熱傳導(dǎo)率、小熱膨脹系數(shù)的復(fù)合材料。并且，該復(fù)合材料可以利用本發(fā)明的制造方法容易地制造。由于該復(fù)合材料的機(jī)械加工性?xún)?yōu)異，因此能夠利用本發(fā)明的成型方法容易地成型，使用該復(fù)合材料能夠獲得低成本且散熱性?xún)?yōu)異的半導(dǎo)體裝置用散熱基板。圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式中的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料中，在加熱時(shí)和冷卻時(shí)測(cè)量到的溫度和伸長(zhǎng)的關(guān)系的圖。圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合材料的制造工序的圖。圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例中的Mo比率與熱膨脹系數(shù)的關(guān)系的圖。圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例中的Mo比率與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的圖。圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施例和比較例中的熱膨脹系數(shù)與熱傳導(dǎo)率的關(guān)系的圖。符號(hào)說(shuō)明10:由第一材料形成的層；20:由第二材料形成的層。具體實(shí)施例方式下面，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的復(fù)合材料是由第一材料形成的層和由第二材料形成的層交替層疊而成的復(fù)合材料，其特征在于，所述第二材料的熱膨脹系數(shù)比所:述第一材料的熱膨脹系數(shù)??；所述第二材料的熱傳導(dǎo)率比所述第一材料的熱傳導(dǎo)率低；由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層合計(jì)層疊有五層以上。圖l是示出本發(fā)明的復(fù)合材料的斷面結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖中，10是由第一材料形成的層，20是由第二材料形成的層，這些層交替層疊。其總數(shù)為五層以上(在該圖中為五層)。作為第一材料，作為熱傳導(dǎo)率高的材料，例如可以使用銅、銀、包含銅的合金、包含銀的合金中的任一個(gè)。作為第二材料，作為熱膨脹系數(shù)比第一材料的熱膨脹系數(shù)小的材料，例如可以使用鉬、鎢中的一種。在使用該復(fù)合材料的散熱基板中，由于在其表面搭載半導(dǎo)體芯片等，所以在圖1中的上下方向的熱傳導(dǎo)率是重要的。并且，由于導(dǎo)致散熱基板翹曲的熱膨脹發(fā)生在圖1中的水平方向上，所以在圖1中的水平方向的熱膨脹系數(shù)是重要的。因此，下面將熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)作為這些方向上的熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)。這里，熱傳導(dǎo)率是由JISR1659-3定義的量，熱膨脹系數(shù)是由JISH7404定義的量。本發(fā)明的復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)率取決于由第一材料形成的層的總膜厚(由第一材料形成的層的合計(jì)膜厚)和由第二材料形成的層的總膜厚(由第二材料形成的層的合計(jì)膜厚)。即，如果這些總膜厚相同，則成為相同的熱傳導(dǎo)率，而與層數(shù)或者其結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。這是因?yàn)楦鲗拥臒醾鲗?dǎo)獨(dú)立地產(chǎn)生，不會(huì)對(duì)其他層的熱傳導(dǎo)帶來(lái)影響。另一方面，即使由第一材料形成的層的總膜厚和由第二材料形成的總膜厚相同，本發(fā)明的復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)也會(huì)隨著其層數(shù)和各層的膜厚而變化。這是因?yàn)楦鲗釉跓崤蛎洉r(shí)受到存在于其上下的其他層的影響。即，當(dāng)由具有更大的熱膨脹系數(shù)的第一材料形成的層熱膨脹時(shí)，由于受到熱膨脹比該層小的存在于其上下的由第二材料形成的層的影響，所以在抑制由第一材料形成的層的熱膨脹的方向上產(chǎn)生應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠減小作為復(fù)合材料整體的熱膨脹系數(shù)。這樣，在該復(fù)合材料中，起到用于減小熱膨脹系數(shù)的作用的是由第二材料形成的層。在由第一材料形成的層的總膜厚和由第二材料形成的層的總膜厚相同的情況下，在各層的一層的膜厚小的情況下，即，在它們的層數(shù)多的情況下，該效果變得特別顯著。具體而言，該效果變大是在該復(fù)合材料的所有層數(shù)為五層以上的情況。在四層以下的情況下，該效果變小。并且，由于該復(fù)合材料的最上層和最下層僅在一側(cè)存在與其鄰接的層，因所以從減小熱膨脹系數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在這些層中使用第二材料。但是，由于這些層是直接進(jìn)行釬焊或鍍覆的層，因此作為更容易進(jìn)行釬焊和鍍覆的材料，也可以使用成為第一材料的Cu。由于由第二材料形成的層具有比由第一材料形成的層的熱傳導(dǎo)率小的熱傳導(dǎo)率，所以當(dāng)由第二材料形成的層的總膜厚變大時(shí)，該復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)率變小。因此，在熱膨脹系數(shù)不變大的限度內(nèi)，優(yōu)選減小由第二材料形成的層的總膜厚。因此，使所述復(fù)合材料中由第二材料形成的層所占的體積比為10%以下。在由第二材料形成的層所占的體積比大于10%的情況下，雖然熱膨脹系數(shù)變小，但是熱傳導(dǎo)率降低。例如，作為第一材料，可以?xún)?yōu)選使用銅(Cu)，作為第二材料，可以?xún)?yōu)選使用鉬(Mo)。在這些材料中，對(duì)于熱膨脹系數(shù)，Cu為20X10力K，Mo為5X1(T6/K，對(duì)于熱傳導(dǎo)率，Cu為390『/(wi)，Mo為142『/(ml)，通過(guò)以上的結(jié)構(gòu)，可以得到熱膨脹系數(shù)在14X10_6/K以下并且熱傳導(dǎo)率在200W/(w.iQ以上的復(fù)合材料。并且，優(yōu)選由第二材料形成的層的厚度都在200jxm以下。如果存在比20(^m厚的層，則不能應(yīng)用后述的使用壓力機(jī)沖裁法的該復(fù)合材料的成型方法。下面，對(duì)于在該復(fù)合材料中熱膨脹系數(shù)變小的機(jī)理，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行敘述。圖2是對(duì)復(fù)合材料的溫度和伸長(zhǎng)量(25'C的長(zhǎng)度為20.2mm的試樣的伸長(zhǎng)量)的關(guān)系進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果，所述復(fù)合材料作為第一材料使用Cu，作為第二材料使用Mo，并且形成為Cu(100(im)/Mo(200(im)/Cu(600(xm)/Mo(20pm)/Cu(600，)/Mo(20pm)/Cu(100pm)的七層結(jié)構(gòu)。在該例中，對(duì)使溫度從25。C上升至85(TC時(shí)的伸長(zhǎng)和使溫度從85(TC下降至25'C時(shí)的伸長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定。該所謂85(TC的溫度與用于連接散熱基板的銀釬焊的溫度大致相等。為了參考，同樣長(zhǎng)度的由Cu單體形成的材料的伸長(zhǎng)量和同樣長(zhǎng)度的由Mo單體形成的材料的伸長(zhǎng)量都在同一曲線圖中示出。該曲線圖中的斜率對(duì)應(yīng)于熱膨脹系數(shù)。該復(fù)合材料的伸長(zhǎng)量位于Cu單體的情況和Mo單體的情況的中間，但是在溫度與伸長(zhǎng)量的關(guān)系上作為特征存在以下兩點(diǎn)溫度上升時(shí)在600。C以上伸長(zhǎng)達(dá)到頂點(diǎn)；以及在溫度上升時(shí)和溫度下降時(shí)成為不同的特性。首先，對(duì)于溫度上升時(shí)在60(TC以上伸長(zhǎng)達(dá)到頂點(diǎn)這點(diǎn)，其原因在于Cu的軟化溫度為50(TC左右。在50(TC以前，該復(fù)合材料的熱膨脹的主要原因是Cu層的熱膨脹，Mo層成為被Cu層的熱膨脹拖拉的形狀，在Mo層上施加有拉伸應(yīng)力。當(dāng)溫度進(jìn)一步上升、Cu軟化時(shí)，施加在Mo層上的應(yīng)力一下子緩和，接近Mo單體的情況下的伸長(zhǎng)。在50(TC以上的溫度下，伸長(zhǎng)基本由Mo層的熱膨脹決定。因此，盡管該復(fù)合材料中的Mo層所占的體積比只有4.11。/。，但在85(TC的溫度下，對(duì)于該復(fù)合材料的伸長(zhǎng)，與Cu單體的情況相比，成為更接近Mo單體的情況的值。對(duì)于該特性在溫度上升時(shí)和下降時(shí)不同這點(diǎn)，是由于在下降時(shí)的起點(diǎn)(85(TC)Cu層軟化，伴隨著溫度下降的收縮由Mo層的熱收縮決定。Cu層在熱收縮中起支配作用是在上述的軟化點(diǎn)以下的溫度。雖然未示出如上述那樣溫度上升時(shí)的線性特性，但是溫度下降時(shí)的特性也大致為線性。再有，對(duì)于該復(fù)合材料，即使是從常溫到85(TC施加多次熱循環(huán)并進(jìn)行該測(cè)定的情況下，也能夠在測(cè)定誤差的范圍內(nèi)得到相同的結(jié)果，確認(rèn)了具有再現(xiàn)性。通過(guò)以上敘述，確認(rèn)了以下情況該復(fù)合材料中，盡管MO的體積比小，但是溫度從25'C上升至85(TC的情況下的伸長(zhǎng)量，或者從850。C下降至25'C的情況下的收縮量成為接近Mo單體的情況的值。因此，在由該特性的復(fù)合材料形成的散熱基板上，在850'C下對(duì)硅、氧化鋁等熱膨脹系數(shù)小的材料進(jìn)行釬焊并使其成為常溫時(shí)，散熱基板的翹曲變小。并且，如上所述，雖然熱傳導(dǎo)率由Cu層的總膜厚和Mo層的總膜厚決定，但由于該復(fù)合材料中Mo層所占的比例小，因此其熱傳導(dǎo)率成為接近Cu所具有的較大的值。即，該復(fù)合材料具有接近Mo的熱膨脹特性和接近Oi的熱傳導(dǎo)率。再有，雖然熱膨脹系數(shù)由圖2中的曲線的斜率算出，但是與散熱基板的翹曲相關(guān)的是溫度下降時(shí)的特性。因此，下文中，該復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)表示根據(jù)該溫度下降時(shí)的特性算出的值。其次，對(duì)制造該復(fù)合材料的方法進(jìn)行敘述。該復(fù)合材料通過(guò)以下方法制造在施加壓力為50kgf/cm2以上、150kgf/cr^以下，溫度為85CTC以上、1000°C以下的條件下，通過(guò)熱壓?jiǎn)屋S加工法(熱間一軸加工法)將由第一材料形成的層或者由第二材料形成的層進(jìn)行接合。圖3示出該制造工序的一個(gè)例子。在該例中，對(duì)于以預(yù)定的順序、膜厚結(jié)構(gòu)層疊而成的層疊體，在真空中施加95(TC的溫度、100kgf/crr^的壓力進(jìn)行接合。加壓利用熱壓機(jī)進(jìn)行。根據(jù)該制造方法，通過(guò)在高溫下在一個(gè)方向(膜厚方向)上施加壓力而層疊的所謂的熱壓法形成具有預(yù)定的膜厚的由第一材料形成的層或者由第二材料形成的層。此時(shí)，作為氣氛，特別是作為第一材料使用Cu的情況下，由于Cu是非常容易氧化的材料，所以?xún)?yōu)選沒(méi)有氧氣的狀態(tài)。因此，優(yōu)選在氮?dú)夥?、氬氣氛、氦氣氛或者真空中進(jìn)行以上工序。為了容易地進(jìn)行該層疊，可以預(yù)先在各層的表面上形成鍍覆層，但是由于鍍覆層會(huì)導(dǎo)致熱傳導(dǎo)率降低，所以?xún)?yōu)選不形成鍍覆層。但是，在將該復(fù)合材料作為散熱基板使用的情況中，在該最上層和最下層上通過(guò)釬焊或錫焊接合其他物質(zhì)的情況下，通過(guò)在成為最上層和最下層的層上預(yù)先形成鍍覆層，可以容易地進(jìn)行該接合，因此是優(yōu)選的。作為利用熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行接合時(shí)的溫度，優(yōu)選溫度在85(TC以上、100(TC以下。在溫度低于850。C的情況下，接合不良，會(huì)產(chǎn)生剝離。在溫度高于IOO(TC的情況下，特別是作為第一材料使用Cu的情況下，Cu會(huì)熔融。作為利用熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行接合時(shí)的施加壓力，優(yōu)選在50kgPcm2以上、200kgf/cm"以下。在施加壓力小于50kgf/cn^的情況下，接合不良，會(huì)產(chǎn)生剝離。在施加壓力大于200kgf/cm2的情況下，特別是作為第一材料使用Qi的情況下，由于軟化后的Cu在加壓時(shí)大幅伸長(zhǎng)，因此難以形成為預(yù)定的膜厚結(jié)構(gòu)。其次，對(duì)該復(fù)合材料的成型方法進(jìn)行敘述。成形該復(fù)合材料時(shí)，可以使用壓力機(jī)沖裁加工法容易地進(jìn)行該復(fù)合材料的成型。為了使用本發(fā)明的復(fù)合材料制造散熱基板，需要將該復(fù)合材料成形為期望的形狀。作為第一材料使用的Cu或Ag以及包含它們的合金是熱傳導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)大的材料，并且是機(jī)械性柔軟、非常容易加工的材料。另一方面，作為第二材料使用的Mo或W是硬且加工困難的材料。因此，例如作為容易地進(jìn)行該成形的方法而公知的壓力機(jī)沖裁法，對(duì)于Cu或Ag可以應(yīng)用，但是對(duì)于Mo或W不能應(yīng)用。因此，在層疊了這些材料的復(fù)合材料中，第二材料所占的體積比越小，加工就越容易。在層疊了這些材料的復(fù)合材料中，在第二材料所占的體積比大于10%的情況下不能應(yīng)用該方法。并且，在由第二材料形成的層中，如果一層的厚度大于200pm，則也不能應(yīng)用該方法。在本發(fā)明的復(fù)合材料中，由于像上述那樣，減小第二材料所占的體積比，獲得高熱傳導(dǎo)率和小熱膨脹系數(shù)，所以可以減小第二材料的體積比，例如使第二材料的體積比在10%以下。并且，由于在得到高熱傳導(dǎo)率的同時(shí)，可以使由第二材料形成的層的厚度都在200Mm以下，所以該復(fù)合材料的機(jī)械加工容易。因此，例如可以使用成本低的成形方法即壓力機(jī)沖裁法。由此，可以以低成本獲得使用本發(fā)明的復(fù)合材料的散熱基板。實(shí)施例下面，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例，與比較例一起進(jìn)行說(shuō)明。作為本發(fā)明的實(shí)施例，將改變Cu和Mo的層疊結(jié)構(gòu)的層數(shù)和各層的厚度的復(fù)合材料制作為實(shí)施例115。另一方面，作為比較例，將改變Cu/Mo/Cu的三層結(jié)構(gòu)的各層的厚度的復(fù)合材料制作為比較例115。測(cè)定了這些試樣的熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率。實(shí)施例和比較例的制造方法都是用圖3中所示的方法進(jìn)行的。對(duì)于熱膨脹系數(shù)，使用MACSCIENCE(7-7夕卄<二>7)株式會(huì)社制造的膨脹計(jì)(DilatoMeter),利用JISH7404中所述的方法在氬氣氛中測(cè)定從85(TC冷卻至30。C之間的熱膨脹系數(shù)的平均值。用于測(cè)定熱膨脹系數(shù)的各試樣的大小為20mm(長(zhǎng)度)X3mm(寬度)。對(duì)于熱傳導(dǎo)率，利用真空理工株式會(huì)社制造的激光閃光法(laserflash)測(cè)定裝置求得JISH7801中規(guī)定的熱擴(kuò)散率，并根據(jù)Cu和Mo的體積比例求得比熱和密度的平均值，利用JISR1650-3中所述的方法求得熱傳導(dǎo)率。對(duì)于測(cè)定熱傳導(dǎo)率的各試樣，將制作成直徑10mm的大小的樣品切開(kāi)進(jìn)行測(cè)定。通常的厚度在1mm至3mm的范圍內(nèi)進(jìn)行，由此可以良好地進(jìn)行測(cè)定。表1示出這些實(shí)施例和比較例的Mo的體積比率、熱膨脹系數(shù)、復(fù)合材料的膜厚、層疊結(jié)構(gòu)的各層的結(jié)構(gòu)。這里，對(duì)于各層的結(jié)構(gòu)和膜厚，例如，所謂"Cu(400)/((Mo(10)/Cu(200))*3)飾(10)/Cu(400)"，表示"Cu(400—/Mo(10,)/Cu(200拜)/Mo(lO(im)/Cu(200(im)/Mo(10(_im)/Cu(200jim)/Mo(lO(im)/Cu(400—的層疊結(jié)構(gòu)"。[表l]在任何一個(gè)實(shí)施例中，Mo比率都小至10%以下，但與具有10%的Mo比率的比較例8相比，具有小的熱膨脹系數(shù)。對(duì)于表l的結(jié)果，圖4中示出了Mo比率和熱膨脹系數(shù)的關(guān)系。與比較例相比，本發(fā)明的實(shí)施各層的結(jié)構(gòu)和膜厚(nm)Cu(400)/((Mo(10)/Cu(200))*3)/Mo(It))/Cu(400)|Cu(300)/((Mo(20)/Cu(200))*4>/Mo(20)/Cu(300)|Cu(400)/((Mo(10)/Cu(300》*2)/Mo(10)/Cu(800)/((Mo(10)/Cu(300))*2)/Mo(10)/Cu(400)|Cu(300)/((Mo(20)/Cu(200))*4)/Mo(20)/Cu(600)/((Mo(20)/Cu(200))*4)/Mo(20)/Cu(300)|Cu(400)/Mo(50)/Cu(400)/Mo(50)/Cu(800)/Mo(50yCu(400)Mo(50)/Cu(400)Cu(2l0)/Mo(20)/Cu(300)/Mo(20)/Cu(300)/Mo(20)/Cu(300)/Mo(20)/Cu(210)|Cu(400)/Mo(50)/Cu(500)/Mo(50)/Cu(400)|(Cu(200)/Mo(10))*8)/Cu(200)1(Cu(200)/Mo(10))*5)/Cu(200)|Cu(400)/((Mo(10)/Cu(200))*3)/Mo(10)/Cu(400)Cu(400)/((Mo(20yCu(300))*2VMo(20)/Cu(400)|Cu(200)/((Mo(20)/Cu(300))*4)/Mo(20)/Cu(200)1Cu(600〉/((Mo(20yCu(100))*2)/Mo(20)/Cu(600)|Cu(100)/((Mo(20)/Cu(600))*2)/Mo(20)/Cu(100)|Cu(,/(Mo(50)/Cu(400))*2)|Cu(9卯)/Mo(20)/Cu(990)1Cu(980)/Mo(40)/Cu(980)|,(OS6)tO/(09)oiAI/(086)n:)Cu(960)/Mo(80)/Cu(960)1Cu(950)她(100)/Cu(950)|CuC780)/Mo(100)/Cu(780)Cu(860yMo(150)/Cu(860)|Cu(900)/Mo(200yCu(900)1Cu(850)/Mo(300)/Cu(850)|Cu(800)/Mo(400)/Cu(800)|Cu700()/Mo(600yCu(700)|(009)rO/(008)o^/(009)nO|Cu(5O0)/Mo(1000)/Cu(500)|Cu400()/Mo(1200)/Cu(400)|Cu(200)/Mo(1600)/Cu200()|整體厚度g\o00(Nggg寸g寸o寸g寸寸§HIgg§g《〇00gggggggg熱膨脹系數(shù)13.40117.701o等od安g卄《PIomoomts.>ri等。oom\dMo比率(%)2;《寸'sCOg—§gg卄ggg10.00!oo'si120.0030.0050.0060.0080.00乾ci楚Zi境實(shí)施例21實(shí)施例31實(shí)施例41實(shí)施例5實(shí)施例61實(shí)施例7100境,實(shí)施例911實(shí)施例io11實(shí)施例1111實(shí)施例1211實(shí)施例1311實(shí)施例M11實(shí)施例1511比較例111比較例211比較例311比較例411比較例511比較例611比較例711比較例8,1比較例9'1比較例10!您1比較例121比較例131比較例14比較例15例在具有相同的MO比率的情況下具有小的熱膨脹系數(shù)，或者，可以用更少的MO比率獲得相同的熱膨脹系數(shù)。對(duì)于表1中所示的試樣，圖5示出Mo比率和熱傳導(dǎo)率的關(guān)系。在Mo比率在10。/。以下的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的結(jié)果重合。由此可以確認(rèn)，如果Mo比率相同，則在本發(fā)明的實(shí)施例和比較例中的熱傳導(dǎo)率相同。即，熱傳導(dǎo)率與各層的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，即使是五層以上的情況，也和三層以下的情況相同，熱傳導(dǎo)率僅由Mo比率決定。并且，圖6示出熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率的關(guān)系。與比較例相比，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)高熱傳導(dǎo)率和小熱膨脹系數(shù)。特別是根據(jù)本發(fā)明，可以得到如下所述的復(fù)合材料所述復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)在14X10'6/K以下，并且在室溫下的熱傳導(dǎo)率在200『/(w.iQ以上。對(duì)于由與實(shí)施例9結(jié)構(gòu)相同的復(fù)合材料形成的大小為24mmX17.4mm的散熱基板，通過(guò)在85(TC進(jìn)行銀釬焊，來(lái)接合科瓦鐵鎳鈷合金制的框架。利用基恩士(KEYENCE)株式會(huì)杜制造的激光位移測(cè)定器TK-111和LT-987對(duì)將該散熱基板冷卻至常溫時(shí)該散熱基板的翹曲進(jìn)行測(cè)定，其結(jié)果是，該散熱基板的對(duì)角處的翹曲量為小至5(im的量，可以確認(rèn)本發(fā)明的有效性。其次，對(duì)于本發(fā)明的制造方法的實(shí)施例進(jìn)行敘述。在圖3所示的制造工序中，在對(duì)Cu/Mo的層疊體進(jìn)行熱壓?jiǎn)屋S加工法時(shí)，改變施加壓力和溫度來(lái)進(jìn)行，以調(diào)査之后層疊的層會(huì)不會(huì)產(chǎn)生剝離，其結(jié)果如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在表2中，O表示在此后的剝離試驗(yàn)中得到了良好的接合強(qiáng)度，X表示產(chǎn)生了剝離。在施加壓力為50kgf/cr^以上、200kgf/cn^以下，且溫度為850。C以上、IOO(TC以下的情況下，獲得了良好的復(fù)合材料。權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料是由第一材料形成的層和由第二材料形成的層交替層疊而成的，其特征在于，所述第二材料的熱膨脹系數(shù)比所述第一材料的熱膨脹系數(shù)?。凰龅诙牧系臒醾鲗?dǎo)率比所述第一材料的熱傳導(dǎo)率低；由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層合計(jì)層疊有五層以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料中由所述第二材料形成的層所占的體積比為10%以下。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述第一材料為銅、銀、包含銅的合金、包含銀的合金中的任一個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述第二材料為鉬、鎢中的一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料在室溫下的熱傳導(dǎo)率為200『/(w./Q以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為14X1(T6/K以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料，其特征在于，由所述第二材料形成的層的厚度都為200pm以下。8.—種復(fù)合材料的制造方法，所述復(fù)合材料是由第一材料形成的層和由第二材料形成的層交替層疊而成的，其特征在于，在層疊了由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層之后，在施加壓力為50kgf/cr^以上、150kgf/ci^以下，溫度為85(TC以上、IOO(TC以下的條件下，通過(guò)熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行接合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料的制造方法，其特征在于，基于所述熱壓?jiǎn)屋S加工法進(jìn)行的接合在氮?dú)夥?、氬氣氛、氦氣氛或者真空中進(jìn)行。10.—種復(fù)合材料的成型方法，所述復(fù)合材料的成型方法將權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料加工成預(yù)定的形狀，其特征在于，所述復(fù)合材料的成型方法使用壓力機(jī)沖裁加工法。11.一種散熱基板，該散熱基板由權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合材料形成。全文摘要最近的半導(dǎo)體設(shè)備存在更加大功率化的趨勢(shì)，對(duì)于所用的半導(dǎo)體裝置用散熱基板的材料，謀求具有小的熱膨脹系數(shù)和更高的熱傳導(dǎo)率的材料。本發(fā)明提供一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料是由第一材料形成的層(10)和由第二材料形成的層(16)交替層疊而成的，所述第二材料的熱膨脹系數(shù)比所述第一材料的熱膨脹系數(shù)小，所述第二材料的熱傳導(dǎo)率比所述第一材料的熱傳導(dǎo)率低，由所述第一材料形成的層和由所述第二材料形成的層合計(jì)層疊有五層以上。文檔編號(hào)H01L23/373GK101291769SQ200680038750公開(kāi)日2008年10月22日申請(qǐng)日期2006年5月25日優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日發(fā)明者津島榮樹(shù)申請(qǐng)人:津島榮樹(shù)