Cu-Mo系複合材料と用いた半導体放熱基板の開発と熱物性に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650232
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 竹越 栄俊 富山大学, 工学部, 教授 (00019184)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小坂 暁夫 富山大学, 工学部, 助手 (20242480) ; 平澤 良男 富山大学, 工学部, 助教授 (80115146)
• Keywords: Cu-Mo composite / Heat conduction material / Thermal conductivity / Specific heat / Thermal expansioncoefficient

Research Abstract

本研究では、Siチップと熱膨張率が近似し、比較的熱伝導率の大きいモリブデン(Mo)と銀に次いで熱伝導率の大きい銅(Cu)に着目し、両者の粉末を混合して焼結し、さらにこれを圧延したCu-Mo系複合材料を成分配合を変化させて作製し、その熱物性値に関して常温から600℃まで測定した。熱拡散率および比熱の測定には、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置(真空理工製TC-7000型)を、熱膨張係数の測定には横型作動式高温熱膨張計(マックサイエンス製TD-5020型)を用い、押し棒式測定法で測定した。得られた結果は以下の通りである。
1.熱拡散率は、いずれの試料も温度の上昇と共に穏やかに減少した。また、Cuの配合率が増加するほど増加した。
2.比熱は温度上昇に伴って徐々に増加し、Cuの配合率が増加するほど増大した。
3.熱伝導率はいずれも温度上昇に関わらずほぼ一定であるが、Cuの配合率が増加すると増加した。
4.線膨張係数は、Cuの配合比率の増加に伴い増大した。また、Cuの配合率が高い場合には温度上昇とともに増大した。
5.圧延方向と圧延垂直方向との間に線膨張係数の異方性が見られ、圧延方向の値は圧延垂直方向の値よりも小さくなった。その異方性はCuとMoの組成割合の近いものほど大きかった。
6.組成と平均線膨張係数の関係は、Turnerの式およびKernerの式による計算値とほぼ一致した。
7.組成と熱伝導率との関係は、Maxwellの式による計算値とおほぼ一致した。
8.これらのCu-Mo複合材料は半導体用放熱基板として十分な熱伝導率を持ち、また成分配合を変えることにより熱膨張率を制御でき、Siチップや周辺材料との整合性が良好にとれることがわかった。

Research Products

• [Publications] T.Arikawa, E.Takegoshi Y.Hirasawa and T.Igarashi: "An investigation for the Thermal Properties of Cu-Mo Composites as a Heat Sink Material" The Tenth International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Engineering and Process Engineering. 115-120 (1997)
• [Publications] 有川、竹越、平澤、五十嵐: "放熱基板用Cu-Mo系複合材料の熱特性に関する研究" 熱物性. 11-4. 531-538 (1997)