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公開番号2025131993
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029282
出願日2024-02-29
発明の名称放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法
出願人UBE株式会社,株式会社アカネ
代理人弁理士法人きさらぎ国際特許事務所
主分類H01L 23/373 20060101AFI20250903BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】厚みがより薄く、歩留まりを向上できる放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法を提供する。
【解決手段】銅層と、銅層を介して積層された鱗片状黒鉛粒子とを含む黒鉛-銅複合材料からなる放熱板であって、鱗片状黒鉛粒子は、放熱板の厚み方向に対し交わる方向に積層され、鱗片状黒鉛粒子のメジアン径は、50μm以上、800μm以下であることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
銅層と、前記銅層を介して積層された鱗片状黒鉛粒子とを含む黒鉛－銅複合材料からなる放熱板であって、
前記鱗片状黒鉛粒子は、前記放熱板の厚み方向に対し交わる方向に積層され、
前記鱗片状黒鉛粒子のメジアン径は、５０μｍ以上、８００μｍ以下であることを特徴とする放熱板。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記放熱板の厚みは、０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満である、請求項１に記載の放熱板。
【請求項３】
前記黒鉛－銅複合材料における銅の体積分率は、３％以上、３０％以下である、請求項１または２に記載の放熱板。
【請求項４】
請求項１または２に記載の放熱板と、
前記放熱板の表面のうち、前記厚み方向に対し交わる主面に接した半導体素子と、を備える半導体装置。
【請求項５】
銅層と、前記銅層を介して積層された鱗片状黒鉛粒子とを含む黒鉛－銅複合材料からなる放熱板の製造方法であって、
黒鉛粒子に前処理を施して、メジアン径が５０μｍ以上、８００μｍ以下の前記鱗片状黒鉛粒子を得る工程と、
前記鱗片状黒鉛粒子と銅粒子とを混合して成形原料を得る工程と、
前記成形原料を成形して得られた成形体を多軸通電焼結法により加圧して焼結することで、前記鱗片状黒鉛粒子が所定の方向に積層した焼結体を得る工程と、
前記鱗片状黒鉛粒子の積層方向が前記放熱板の厚み方向に対し交わる方向となるように、前記焼結体を加工して前記放熱板を得る工程と、を備える放熱板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体機器の放熱部品用の材料には、高い熱伝導率が求められる。銅は、高い熱伝導率を有しているものの熱膨張率も高い。銅の高い熱伝導率を損なわずに熱膨張率を低下させることができ、低コストで製造可能な複合材料として、金属－黒鉛複合材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の金属－黒鉛複合材料は、高い冷却信頼性と低い線膨張係数を有することが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２、および特許文献３には、複合材料として黒鉛－銅複合材料が提案されている。そして、特許文献３には、この複合材料を構成する鱗片状黒鉛粒子の積層方向（Ｚ）に垂直な方向（Ｘ、Ｙ）での熱伝導率が、積層方向（Ｚ）での熱伝導率よりも大きいこと、といった記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１２８８０２号公報
特開２０２３－０５６４８１号公報
特開２０２３－１２６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＩＯＴ、ＡＩや電気自動車など新しい技術の躍進により、小型化する半導体機器に対応するため、厚みがより薄く、放熱性がより向上できる放熱部品（放熱板）の開発が望まれる。しかしながら、放熱板の厚みを薄くすると、強度が低下して歩留まりが低下することが懸念される。また、放熱板の材料として黒鉛－銅複合材料を用いた場合、鱗片状黒鉛粒子の積層方向によっては、熱伝導が行われにくく、放熱性が低下する可能性がある。
そこで、本開示は、厚みがより薄く、歩留まりを向上できる放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法を提供することを目的とする。また、放熱性がより向上できる放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために検討を行った結果、放熱板の厚み方向に対し交わる方向に積層され、メジアン径が、５０μｍ以上、８００μｍ以下である、鱗片状黒鉛粒子を用いることによって、厚みがより薄く、歩留まりを向上できる放熱板が得られることを見出した。
【０００７】
すなわち、本開示は、銅層と、前記銅層を介して積層された鱗片状黒鉛粒子とを含む黒鉛－銅複合材料からなる放熱板であって、前記鱗片状黒鉛粒子は、前記放熱板の厚み方向に対し交わる方向に積層され、前記鱗片状黒鉛粒子のメジアン径は、５０μｍ以上、８００μｍ以下であることを特徴とする放熱板である。
【０００８】
また、本開示は、前述の放熱板と、前記放熱板の表面のうち、前記厚み方向に対し交わる主面に接した半導体素子と、を備える半導体装置である。
【０００９】
また、本開示は、銅層と、前記銅層を介して積層された鱗片状黒鉛粒子とを含む黒鉛－銅複合材料からなる放熱板の製造方法であって、黒鉛粒子に前処理を施して、メジアン径が５０μｍ以上、８００μｍ以下の前記鱗片状黒鉛粒子を得る工程と、前記鱗片状黒鉛粒子と銅粒子とを混合して成形原料を得る工程と、前記成形原料を成形して得られた成形体を多軸通電焼結法により加圧して焼結することで、前記鱗片状黒鉛粒子が所定の方向に積層した焼結体を得る工程と、前記鱗片状黒鉛粒子の積層方向が前記放熱板の厚み方向に対し交わる方向となるように、前記焼結体を加工して前記放熱板を得る工程と、を備える放熱板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、厚みがより薄く、歩留まりを向上できる放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法の提供が可能となる。また、放熱性がより向上できる放熱板、半導体装置、および放熱板の製造方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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