本發(fā)明涉及一種散熱器及其制造方法，該散熱器用于盡可能有效地除去特別是在操作期間會產(chǎn)生大量的熱的元件中的熱量。

背景技術(shù)：

對于在操作期間產(chǎn)生大量的熱的元件，需要盡可能有效并且迅速地除去熱量，這些元件例如為用于電動車輛、混合動力車輛等的驅(qū)動控制的功率半導體元件；諸如激光二極管之類的發(fā)光元件；用于移動電話等的基站的控制元件；用于等離子體顯示面板等的圖像顯示元件；或用于計算機的微處理器單元。

這是因為，如果不能有效并且迅速地除去所產(chǎn)生的熱量，則元件本身可能過熱并發(fā)生故障(熱耗散)，或者元件、覆蓋元件的封裝等可能被破壞。

近年來，隨著使用這些元件的各種裝置的性能和輸出功率的提高，正在考慮從諸如硅(Si)基元件、砷化鎵(GaAs)基元件和磷化銦(InP)基元件等目前常用元件轉(zhuǎn)移到諸如碳化硅(SiC)基元件和氮化鎵(GaN)基元件之類的元件。

在這種情況下，可以將元件的可操作溫度(例如)從硅基元件等的約120℃提高到碳化硅基元件等的約200℃，并且據(jù)認為，與之前相比，不易于發(fā)生由過熱導致的故障、破損等。

然而，即使在使用這些元件時，仍然需要盡可能有效且迅速地從這些元件中除去熱量。

為了有效且迅速地從元件中除去熱量，通常使用整體上形成為(例如)板狀的散熱器，并且散熱器具有直接焊接有元件或隔著陶瓷基板等而焊接有元件的一個表面(元件安裝表面)、以及與諸如冷卻器等冷卻機構(gòu)相連接的相對表面(放熱面)。

一直以來，使用通過利用諸如銅(Cu)或鋁(Al)之類的金屬或合金從而整體上一體形成的散熱器。然而，近年來，正在考慮使用包括由Cu-Mo復合材料制成的銅-鉬(Cu-Mo)層的散熱器，該Cu-Mo復合材料的熱膨脹系數(shù)接近于上述Si基元件、GaAs基元件、InP基元件、SiC基元件和GaN基元件等元件的熱膨脹系數(shù)，并且接近由氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)或氮化硅(Si₃N₄)等制成的陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)。

通過設置Cu-Mo層，散熱器的熱膨脹系數(shù)可以減小至小于完全由金屬或合金制成的常規(guī)散熱器的熱膨脹系數(shù)，并且可以盡可能地更接近于元件或陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)。也就是說，可以實現(xiàn)其熱膨脹系數(shù)之間的匹配。

這可以防止在諸如冷-熱循環(huán)之類的熱負荷環(huán)境中，基于熱膨脹系數(shù)的差異而向元件或陶瓷基板(以下可以簡稱為“元件等”)施加的應力過大，并且可以防止元件等、前述封裝等的破損，或者防止散熱器與元件等之間的焊料接合的破壞，其中所述冷-熱循環(huán)重復進行由于元件的工作而導致的發(fā)熱以及停止后的冷卻。

構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的例子包括：

(i)通過將鉬(Mo)粉末和Cu粉末的混合物加熱至Cu的熔點以上從而熔化Cu，并將熔融的Cu滲透到Mo粉末顆粒之間，然后使其冷卻并一體化從而制備的Cu-Mo復合材料；以及

(ii)通過預先燒結(jié)Mo粉末從而制造多孔體(骨架)，將Cu滲透到這種多孔體的孔中，然后使其冷卻并一體化而制備的Cu-Mo復合材料。

應當注意的是，Cu與Mo一起使用，這是因為Mo單獨使用時的導熱性不足，因此另外使用Cu以防止散熱器的導熱率降低。

作為包括這種Cu-Mo層的散熱器，已經(jīng)提出了由這樣的層疊體制成的散熱器，該層疊體具有層疊于Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層(參見專利文獻1至3等)。

為了將元件等良好地焊料接合至板狀散熱器的元件安裝表面而不產(chǎn)生會妨礙熱傳導的空隙等，優(yōu)選在元件安裝表面上預先形成具有優(yōu)異的焊料潤濕性和親和性的鎳鍍層。

然而，由于在顯著不同的條件下鍍覆的Cu和Mo暴露在由Cu-Mo復合材料制成的Cu-Mo層的表面中，因此難以在這種表面上直接形成穩(wěn)定的鎳鍍層。

相反地，由于具有上述層疊結(jié)構(gòu)的散熱器具有僅由Cu制成的元件安裝表面，因此可以在其上形成穩(wěn)定的鎳鍍層，并且可以在這種鎳鍍層上令人滿意地焊料接合元件等，而不產(chǎn)生會干擾熱傳導的空隙等。此外，由于Cu層具有優(yōu)異的焊料潤濕性和親和性，所以還可以省略鎳鍍層。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利待審公開No.06-316707

專利文獻2：日本專利待審公開No.2001-358226

專利文獻3：日本專利待審公開No.2007-142126

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

然而，目前，對于具有上述層疊結(jié)構(gòu)的常規(guī)散熱器而言，無法有效并且迅速地從元件中除去熱量，該熱量隨著各種裝置的性能和輸出功率進一步增強而增加。

本發(fā)明的目的在于提供一種散熱器以及有效地制造該散熱器的方法，該散熱器能夠比現(xiàn)有散熱器更加有效并且迅速地從元件中除去熱量，并且也能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。

問題的解決方案

本發(fā)明涉及一種散熱器，其包括由Cu-Mo復合材料制成的Cu-Mo層、以及直接層疊在該Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層，其中該Cu-Mo層的平均厚度為0.6mm以下并且其厚度偏差為0.1mm以下。

此外，本發(fā)明涉及一種制造本發(fā)明的散熱器的方法，包括以下步驟：對構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理的步驟；以及將構(gòu)成Cu層的Cu板直接軋制接合在經(jīng)過平坦化處理的板材的兩個表面中的每一個表面上的步驟。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明，通過將具有層疊結(jié)構(gòu)的散熱器中具有較小導熱率的Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下，散熱器在厚度方向上的導熱率可以增加至大于現(xiàn)有散熱器的導熱率，并且來自元件的熱量可以被更有效且更迅速地移除。此外，通過將Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下以使偏差最小化，可以抑制導熱率的局部降低和局部的熱應力的產(chǎn)生。因此，能夠提供這樣一種散熱器，該散熱器能夠比現(xiàn)有散熱器更有效且更迅速地從元件中除去熱量，并且還能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。

此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，僅通過增加以下步驟，即預先對構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理，然后再將構(gòu)成Cu層的Cu板軋制接合在板材的前表面和后表面上，從而能夠以高生產(chǎn)率有效地制造具有如上所述優(yōu)異特性的本發(fā)明的散熱器。

附圖說明

圖1示出了在本發(fā)明的實施例中制造的散熱器的放大橫截面的顯微照片。

圖2示出了在本發(fā)明的比較例中制造的散熱器的放大橫截面的顯微照片。

具體實施方式

<<散熱器>>

本發(fā)明的散熱器的特征在于包括：由Cu-Mo復合材料制成的Cu-Mo層，該Cu-Mo層的平均厚度為0.6mm以下，并且其厚度偏差為0.1mm以下；以及直接層疊在該Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層。

當將具有層疊結(jié)構(gòu)的散熱器中具有較小導熱率的Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下時(該平均厚度小于例如在專利文獻1至3中描述的范圍)，散熱器在厚度方向上的導熱率可以增加到比現(xiàn)有散熱器的導熱率更高。

因此，所述散熱器能夠比現(xiàn)有散熱器更有效且更迅速地從元件中除去熱量，并且能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。另外，連接到散熱器的散熱表面的冷卻機構(gòu)與常規(guī)冷卻機構(gòu)相比可以小型化，并且包括散熱器、冷卻機構(gòu)、元件等的整個半導體裝置與常規(guī)半導體裝置相比可以小型化。

然而，本發(fā)明人通過他們的研究發(fā)現(xiàn)，僅僅減小Cu-Mo層的厚度可能引起以下問題：

(1)在與散熱器的元件安裝表面接合的元件的整個接合面上，不能均勻且迅速地除去熱量；以及

(2)在諸如上述熱-冷循環(huán)之類的熱負荷環(huán)境下，會向接合至元件安裝表面的元件等施加過大的應力，容易使元件等、封裝等破損、或者損壞接合。

因此，本發(fā)明人繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，僅僅減少Cu-Mo層的厚度會引起Cu-Mo層的厚度偏差增大，這導致了這些問題。

具體而言，如上所述，當平均厚度小的Cu-Mo層的厚度偏差增大時，或者當Cu-Mo層具有過度增加的厚度偏差從而變得不連續(xù)時，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生改變，并且在一些位置處導熱率局部降低。其結(jié)果是，容易發(fā)生上述問題(1)。

此外，如上所述，在具有層疊結(jié)構(gòu)的散熱器中，Cu-Mo層起到降低整個散熱器的熱膨脹系數(shù)的作用。然而，當這種Cu-Mo層的厚度偏差增大時，或者當Cu-Mo層具有過度增加的厚度偏差從而變得不連續(xù)時，散熱器的熱膨脹系數(shù)在平面方向上發(fā)生變化，在一些位置處熱膨脹系數(shù)局部增加。其結(jié)果是，可能發(fā)生上述問題(2)。

相反地，根據(jù)本發(fā)明人的研究，如上所述，可以通過將平均厚度為0.6mm以下的Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下，從而同時解決上述問題(1)和(2)。

具體而言，根據(jù)本發(fā)明，通過將Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下，可以將厚度方向上的導熱率提高到比現(xiàn)有的導熱率更高，并且可以更有效且迅速地移除來自元件的熱量。此外，通過將Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下，從而使該偏差降至最低，并且防止Cu-Mo層變得不連續(xù)。由此，可以提供這樣一種散熱器，該散熱器不存在由于導熱率的變化而導致的上述問題(1)、以及由于熱膨脹系數(shù)的變化而導致的上述問題(2)。

與構(gòu)成Cu-Mo層的常規(guī)Cu-Mo復合材料一樣，構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的例子包括：

(i)通過將Mo粉末和Cu粉末的混合物加熱至Cu的熔點以上從而熔化Cu，并將熔融的Cu滲透到Mo粉末顆粒之間，然后使其冷卻并一體化，從而制備的Cu-Mo復合材料；以及

(ii)通過預先燒結(jié)Mo粉末從而制造多孔體(骨架)，將Cu滲透到這種多孔體的孔中，然后冷卻并使其一體化從而制備的Cu-Mo復合材料。

此外，Cu層可以由任意Cu材料形成。然而，考慮到賦予散熱器以高導熱率，Cu層優(yōu)選由(例如)純度為99.96％以上的高純度銅、無氧銅等形成。

<Cu-Mo復合材料的平均厚度和厚度偏差>

在本發(fā)明中，由上述Cu-Mo復合材料制成的Cu-Mo層的平均厚度被限制為0.6mm以下的原因是，如果厚度大于該范圍，則不能實現(xiàn)將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現(xiàn)有散熱器的導熱率更高的效果，并且不能實現(xiàn)將熱量更有效且迅速地從元件中去除的效果。

另外，在本發(fā)明中，將上述Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下的原因在于，如果厚度偏差大于該范圍、或者Cu-Mo層變得不連續(xù)，則散熱器在厚度方向上的導熱率會在平面方向上發(fā)生改變，從而容易發(fā)生上述問題(1)，或者散熱器的熱膨脹系數(shù)在平面方向上發(fā)生改變，從而可能發(fā)生上述問題(2)。

應當注意的是，Cu-Mo層的平均厚度優(yōu)選在上述范圍內(nèi)并且為0.12mm以上。

如果Cu-Mo層的平均厚度小于該范圍，則即使將厚度偏差設定為0.1mm以下，Cu-Mo層也可能在相對厚度上具有更大的偏差，或者具有過度增加的厚度偏差，從而變得不連續(xù)。在這種情況下，可能會發(fā)生上述問題(1)和(2)。

此外，如上所述，在具有層疊結(jié)構(gòu)的散熱器中，Cu-Mo層具有降低整個散熱器的熱膨脹系數(shù)的功能。然而，如果Cu-Mo層的平均厚度小于上述范圍，則不能充分發(fā)揮這種功能，相反地，整個散熱器的熱膨脹系數(shù)會增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環(huán)境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

另一方面，考慮到更有效地防止上述問題(1)和(2)的發(fā)生，Cu-Mo層的厚度偏差在上述范圍內(nèi)優(yōu)選并為0.06mm以下。

然而，Cu-Mo層的厚度偏差優(yōu)選在上述范圍內(nèi)并為0.03mm以下。

為了將厚度偏差設定為小于0.03mm，需要對構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理，直到板材達到具有滿足這種條件的高平坦性的狀態(tài)。然而，實質(zhì)上，難以對由Cu和Mo(這兩種材料具有完全不同的硬度和加工性)制成的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理直至板材達到上述狀態(tài)。

為了將Cu-Mo層的平均厚度設定在上述范圍內(nèi)，僅需要調(diào)整(例如)使用后述本發(fā)明制造方法制造散熱器時所使用的構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的經(jīng)過平坦化處理的板材的平均厚度、構(gòu)成Cu層的Cu板的厚度、將Cu-Mo復合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件(如軋縮率)等。

此外，為了將Cu-Mo層的厚度偏差設定在上述范圍內(nèi)，僅需要調(diào)整(例如)使用上述制造方法制造散熱器時所使用的Cu-Mo復合材料的經(jīng)平坦化處理的板材的厚度偏差、將Cu-Mo復合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件等。

應當注意的是，在本發(fā)明中，由通過以下方法測量的值來表示Cu-Mo層的平均厚度和厚度偏差。

具體而言，在散熱器的平面內(nèi)的任意一個方向上，沿散熱器的厚度方向切割散熱器，并且進行拋光以露出橫截面。在暴露于橫截面中的Cu-Mo層的任意位置處，將在與厚度方向垂直的方向上的長度為3mm的范圍定義為一個視野，并且在相同的橫截面中設定10個視野。在各視野內(nèi)，使用光學顯微鏡明確Cu-Mo層的厚度具有最大值和最小值的位置，從而指定了總共20個位置。

在散熱器的平面方向上間隔120°的三個橫截面中，在總共30個視野中進行這種操作，從而測量60個位置處的厚度。將這60個位置處的厚度的測量值的平均值定義為Cu-Mo層的平均厚度。此外，將上述平均厚度與60個位置處的厚度的測量值之差的絕對值的最大值定義為厚度偏差。

<其他特性>

構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料中的Cu的比例優(yōu)選為該Cu-Mo復合材料的總量的22體積％以上，并且優(yōu)選為56體積％以下。

如果Cu的比例小于該范圍，則Cu-Mo層的導熱率降低。因此，即使將其厚度設定為0.6mm以下，也可能不會實現(xiàn)將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現(xiàn)有散熱器導熱率更高的效果，并且可能無法實現(xiàn)更有效且迅速地從元件中去除熱量的效果。

此外，存在于構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材的表面中、并且當將Cu板軋制接合到板材時起到接合點作用的Cu的比例降低。因此，通過這種軋制接合所制造的散熱器中的Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度可降低。

另一方面，如果Cu的比例大于上述范圍，則Cu-Mo層的熱膨脹系數(shù)增加，并且Cu-Mo層沒有充分展現(xiàn)出降低整個散熱器的熱膨脹系數(shù)的功能，導致整個散熱器的熱膨脹系數(shù)增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環(huán)境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

Cu-Mo層的厚度相對于具有層疊結(jié)構(gòu)的散熱器的總厚度的比例優(yōu)選為15％以上，并且優(yōu)選為35％以下。

如果Cu-Mo層的厚度的比例小于該范圍，則Cu-Mo層不能充分發(fā)揮降低整個散熱器的熱膨脹系數(shù)的作用，導致整個散熱器的熱膨脹系數(shù)增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環(huán)境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

另一方面，如果Cu-Mo層的厚度的比例大于上述范圍，則即使其厚度設定為0.6mm以下，也可能無法實現(xiàn)將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現(xiàn)有散熱器的導熱率更高的效果，并且可能無法實現(xiàn)更有效且迅速地從元件中去除熱量的效果。

為了將Cu-Mo層的厚度的比例設定在上述范圍內(nèi)，考慮到上述Cu-Mo層的平均厚度的范圍，僅需要調(diào)整構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材的厚度和接合到該板材上的Cu板的厚度、將Cu-Mo復合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件等。

此外，雖然可以根據(jù)散熱器的預期用途等任意地設定包括Cu-Mo層和Cu層的散熱器的總厚度，但是該總厚度通常優(yōu)選為0.4mm以上，并且優(yōu)選為3mm以下。

優(yōu)選地，Cu-Mo層與各Cu層之間的接合強度為100MPa以上，特別為150MPa以上。

如果Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度小于該范圍，則在熱負荷環(huán)境下，兩層之間可能發(fā)生層間剝離，這可能降低散熱器的可靠性。

為了將Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度設定在上述范圍內(nèi)，僅需要調(diào)整Cu-Mo復合材料中的Cu的比例，或者調(diào)整將Cu-Mo復合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件。

<鍍覆>

優(yōu)選地，在散熱器的最外表面，即在至少一個Cu層的與其Cu-Mo層側(cè)相對的一側(cè)的暴露表面上進行鍍覆。

優(yōu)選的鍍覆的例子包括電解鍍Ni、非電解鍍Ni-P、非電解鍍Ni-B、電解鍍Au、及它們的組合。

通過進行鍍覆，可以提高當將諸如元件之類的另一構(gòu)件焊接到最外表面時的焊料潤濕性。

<<散熱器的制造方法>>

本發(fā)明的散熱器的制造方法的特征在于包括以下步驟：對構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理；以及將構(gòu)成Cu層的Cu板直接軋制接合在經(jīng)平坦化處理的板材的兩個表面中的每一個表面上。

<Cu-Mo復合材料的制作>

與常規(guī)方法一樣，Cu-Mo復合材料可以通過上述方法(i)或(ii)形成。特別地，作為滲透方法的方法(ii)是優(yōu)選的。通過滲透方法形成的Cu-Mo復合材料具有由Mo粉末制成的連續(xù)且一體的多孔體(骨架)，因此具有優(yōu)異的降低散熱器的熱膨脹系數(shù)的效果。

(多孔體的形成)

在滲透方法中，首先，制備構(gòu)成多孔體(骨架)的Mo粉末。

作為Mo粉末，可以使用通過任何方法制造的各種Mo粉末中的任何一種。特別地，這種Mo粉末的通過Fisher法(FSSS)測量得到的平均粒徑優(yōu)選為1μm以上10μm以下。

平均粒徑小于該范圍的微細Mo粉末難以制造，并且可能導致Cu-Mo復合材料的生產(chǎn)率降低，從而導致散熱器的生產(chǎn)率降低，并且制造成本增加。

另一方面，在平均粒徑大于上述范圍的大粒徑的Mo粉末中，通過燒結(jié)時的顆粒生長，其粒徑進一步變大，從而使Cu-Mo復合材料中的Cu和Mo的分布變化增加，并且所得到導熱率的位置偏差變大。因此，可能發(fā)生上述問題(1)。

(例如)使用壓力機等將上述Mo粉末壓制成形為Cu-Mo復合材料的預定形狀，從而制造成形體，然后將該成形體(例如)在諸如氫氣等的非氧化性氣氛或在諸如氬氣等的惰性氣氛中進行燒結(jié)，從而形成多孔體。

應該注意的是，在通過滲透方法制造的Cu-Mo復合材料中，Cu的比例的值接近于多孔體的孔隙率，并且這種孔隙率可以通過以下方法來進行調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)構(gòu)成多孔體的成形體的成形密度、以及調(diào)節(jié)將成形體燒結(jié)從而制造多孔體的燒結(jié)條件(諸如燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間)。

例如，為了將Cu的比例設定為如上所述的Cu-Mo復合材料的總量的22體積％以上56體積％以下，僅需要所述多孔體具有22體積％以上56體積％以下的孔隙率，并且具有4.8g/cm³以上8.0g/cm³以下的表觀密度，該表觀密度由塊狀Mo的比重和空氣的比重而確定。為此目的，優(yōu)選將通過壓制成形而成形的成形體的成形密度設定為約4.0g/cm³以上約7.6g/cm³以下。

此外，為了將成形密度調(diào)節(jié)至上述范圍，僅需要調(diào)整壓制成形的條件、Mo粉末的平均粒徑和顆粒形狀等。

燒結(jié)溫度優(yōu)選為1100℃以上，并且優(yōu)選為1600℃以下。此外，燒結(jié)時間優(yōu)選為0.5小時以上，并且優(yōu)選為3小時以下。

如果燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間中的任一者小于上述范圍，則Mo粉末的燒結(jié)不充分，并且可能無法形成具有牢固燒結(jié)的Mo粉末的連續(xù)多孔體。因此，可能不能完全實現(xiàn)由多孔體獲得的降低散熱器的熱膨脹系數(shù)的效果。

另一方面，如果燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間中的任一者大于上述范圍，則Mo粉末的燒結(jié)過度地進行，在多孔體的一部分中形成沒有滲入Cu的獨立的孔(封閉的孔或空隙)。其結(jié)果是，Cu-Mo復合材料的導熱率降低，或其變化增加，因此可能發(fā)生上述問題(1)。

此外，由于在燒結(jié)期間所形成的上述獨立的孔或Mo粉末的顆粒生長，使得多孔體的孔隙率、以及由此導致的Cu-Mo復合材料中的Cu的比例可能小于上述范圍。

(Cu的滲透)

接著，使Cu滲透到上述多孔體中，從而制作Cu-Mo復合材料。具體而言，例如，如同在常規(guī)方法中那樣，(例如)在氫氣等非氧化性氣氛中或氬氣等惰性氣氛中，將其上放置有Cu板的多孔體或夾在兩個Cu板之間的多孔體加熱至Cu的熔點以上的溫度，從而使Cu熔融，并且使熔融的Cu滲透到多孔體中，然后進行冷卻。

只需要使?jié)B透溫度在如上所述的Cu的熔點以上，并且特別地，滲透溫度優(yōu)選為1300℃以上，并且優(yōu)選為1600℃以下。另外，滲透時間優(yōu)選為0.5小時以上，并且優(yōu)選為3小時以下。

如果滲透溫度和滲透時間中的任一者小于上述范圍，則可能無法將Cu完全滲透到多孔體中，并且會產(chǎn)生空隙。因此，Cu-Mo復合材料的導熱率降低，或其變化增大，因此可能發(fā)生上述問題(1)。

另一方面，如果滲透溫度和滲透時間中的任一者大于上述范圍，這導致即使在滲透期間也會進行過度燒結(jié)和Mo粉末的顆粒生長。其結(jié)果是，多孔體的孔隙率、以及由此導致的Cu-Mo復合材料中的Cu的比例可能小于上述范圍。

考慮到賦予散熱器以高導熱性，滲透到多孔體中的Cu的優(yōu)選例子包括純度為99.96％以上的高純度銅、無氧銅等。

然后，根據(jù)需要除去殘留在多孔體等的表面上的多余的Cu，從而制造Cu-Mo復合體。

<板材的制作>

接著，由上述Cu-Mo復合材料制造具有預定厚度的板材。為此目的，優(yōu)選進行如下步驟：(例如)對Cu-Mo復合材料進行溫軋使其具有預定的厚度，將其切割成板狀并使之退火，之后進一步冷軋至預定的厚度，再將其切割成板狀并使之退火等。

通過執(zhí)行這些步驟，可以制造均勻且沒有空隙的Cu-Mo多孔體的板材，同時提供由Mo制成的多孔體和滲透到多孔體中的Cu之間的緊密接觸。

溫軋和冷軋各自可為單向軋制或交叉軋制。軋制也可以沿著三個方向或更多個方向進行。

溫軋溫度優(yōu)選為120℃以上，并且優(yōu)選為200℃以下。此外，退火溫度優(yōu)選為700℃以上，并且優(yōu)選為900℃以下。另外，退火時間優(yōu)選為0.1小時以上，并且優(yōu)選為0.5小時以下。

<平坦化處理>

接著，對上述Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理。作為平坦化處理，可以采用各種平坦化處理中的任意一種，其包括諸如刷光和擦光之類的常規(guī)已知的拋光方法。

在這樣的平坦化處理中，優(yōu)選對板材進行平坦化處理，從而使得經(jīng)平坦化處理的板材的平均厚度、其厚度的偏差、以及板材的待軋制接合有Cu板的兩個表面的表面粗糙度滿足以下范圍。

具體而言，經(jīng)平坦化處理的板材的平均厚度優(yōu)選為0.5mm以上，并且優(yōu)選為1.5mm以下。

如果經(jīng)平坦化處理的板材的平均厚度小于該范圍，則在隨后的步驟中，當將Cu層軋制接合到上述板材的兩個表面時，需要控制軋縮率從而將散熱器中的Cu-Mo層的平均厚度保持在上述范圍內(nèi)。因此，Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度低于上述范圍，并且特別在熱負荷環(huán)境下，易于發(fā)生兩層之間的層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。

另外，當軋縮率較低時，通過將Cu板軋制接合在板材的兩個表面上而形成的層疊體不能具有寬的面積。因此，從過切割而由層疊體獲得的散熱器的數(shù)量減少，并且散熱器的生產(chǎn)率可能會降低。

另一方面，如果經(jīng)平坦化處理的板材的平均厚度大于上述范圍，則相反地需要提高后續(xù)步驟中的軋縮率。盡管板材經(jīng)過平坦化處理，但是Cu-Mo層的厚度偏差會增加，或者Cu-Mo層會變得不連續(xù)。其結(jié)果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生變化，從而可能發(fā)生上述問題(1)。

此外，經(jīng)平坦化處理的板材的厚度偏差優(yōu)選為0.02mm以下，特別優(yōu)選為0.01mm以下。

如果經(jīng)平坦化處理的板材的厚度偏差大于該范圍，則當將Cu板軋制接合至板材時，板材會發(fā)生破裂，并且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續(xù)。其結(jié)果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生改變，從而可能發(fā)生上述問題(1)。

應當注意的是，經(jīng)平坦化處理的板材的厚度偏差在上述范圍內(nèi)并優(yōu)選為0.005mm以上。

如上所述，由于Cu-Mo復合材料由Cu和Mo這兩種具有完全不同的硬度和加工性的材料制成，因此非常難以對該板材進行平坦化處理直至厚度偏差小于上述范圍。

應當注意的是，使用測微計等在該板材的平面中的任意九個位置處測量厚度，并將該厚度的平均值表示為板材的平均厚度。此外，將上述平均厚度與九個位置處的厚度的測量值之差的絕對值的最大值表示為厚度偏差。

此外，當以在日本工業(yè)標準JIS B0601_:2013“產(chǎn)品的幾何規(guī)格(GPS)-表面紋理：輪廓法-術(shù)語、定義和表面紋理參數(shù)”中定義的粗糙度曲線的算術(shù)平均粗糙度Ra表示經(jīng)過平坦化處理的板材中待軋制接合Cu板的兩個表面中每一個表面的表面粗糙度時，每個表面中的表面粗糙度優(yōu)選為0.02μm以下，特別為0.01μm以下。

如果板材的兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra大于該范圍，則當將Cu板軋制接合至板材時會發(fā)生板材破裂，并且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續(xù)。其結(jié)果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生改變，從而可能發(fā)生上述問題(1)。

需要注意的是，板材的兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra在上述范圍內(nèi)并優(yōu)選為0.005μm以上。

如上所述，由于Cu-Mo復合材料由Cu和Mo這兩種具有完全不同的硬度和加工性的材料制成，因此非常難以對該板材進行平坦化處理直至兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra變得小于上述范圍。

應當注意的是，在平坦化處理之前，通常的板材厚度偏差為約0.04mm。此外，在平坦化處理前，板材的兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra通常為約0.1μm。

<散熱器的軋制接合和制造>

將構(gòu)成Cu層的具有預定厚度的Cu板層疊在經(jīng)平坦化處理的板材的上表面和下表面上，并且在該狀態(tài)下，(例如)在氫氣等非氧化氣氛中或氬氣等惰性氣氛中，將其熱軋并相互軋制接合直到其具有預定的厚度。

然后，(例如)根據(jù)需要除去形成在表面上的銅氧化物等，然后將板材和Cu板退火，并進一步冷軋直到它們具有預定的厚度，從而獲得包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體。此后，從層疊體上切割出具有預定的平面形狀的散熱器，并且根據(jù)需要在該散熱器的最外表面上進行鍍覆。由此，制造了本發(fā)明的散熱器。

熱軋溫度優(yōu)選為850℃以上，并且優(yōu)選為1050℃以下。

另外，熱軋中的軋縮率優(yōu)選為5％以上，并且優(yōu)選為15％以下。

如果熱軋中的軋縮率小于該范圍，則在Cu-Mo層與Cu層之間的界面處會產(chǎn)生非接合部分，使接合強度低于上述范圍。因此，特別在熱負荷環(huán)境下，易于在這兩層之間發(fā)生層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。

另一方面，如果熱軋中的軋縮率大于上述范圍，則板材會發(fā)生破裂，散熱器中的Cu-Mo層變得不連續(xù)。其結(jié)果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生改變，從而可能發(fā)生上述問題(1)。

退火溫度優(yōu)選為700℃以上，并且優(yōu)選為900℃以下。另外，退火時間優(yōu)選為0.1小時以上，并且優(yōu)選為0.5小時以下。

如此設定冷軋中的軋縮率，使得冷軋中的軋縮率和熱軋中的軋縮率的總和優(yōu)選為37％以上，并且優(yōu)選為90％以下。

如果總軋縮率小于該范圍，則Cu-Mo層與各Cu層之間的接合強度低于上述范圍，特別是在熱負荷環(huán)境下容易發(fā)生兩層間的層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。此外，由于層疊體不能具有寬的面積，所以通過切割層疊體而由此獲得的散熱器的數(shù)量減少，并且散熱器的生產(chǎn)率可能會降低。

另一方面，如果總軋縮率大于該范圍，則板材會發(fā)生破裂，并且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續(xù)。其結(jié)果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發(fā)生改變，從而可能發(fā)生上述問題(1)。

熱軋和冷軋均可以是單向軋制或交叉軋制。軋制也可以沿著三個方向或更多個方向進行。

應當注意，本發(fā)明的散熱器及其制造方法不限于上述實例，并且在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)可以對其進行各種修改。

實施例

<實施例1>

(多孔體的形成)

使用壓力機并且在100MPa的成形壓力下，對通過Fisher法測定的平均粒徑為3.9μm的Mo粉末進行壓制成形，從而制作尺寸為143mm×174mm×14.3mm的板狀成形體。該成形體的成形密度為5.2g/cm³。

接著，在1000℃的氫氣氣氛中，使用燒成爐將成形體燒結(jié)1小時，從而形成多孔體。該多孔體的表觀密度為6.6g/cm³，孔隙率為35.3體積％。

(通過滲透Cu制作Cu-Mo復合體)

將純度為99.96％的Cu板放置在上述多孔體上，使用燒成爐在1400℃的氫氣氣氛中將其加熱1小時，使Cu滲入多孔體中。然后，除去殘留在多孔體等的表面上的多余的Cu，從而制作尺寸為165mm×131mm×13mm的Cu-Mo復合體。Cu在Cu-Mo復合材料的總量中所占的比例為32.9體積％。

(板材的制作)

將上述Cu-Mo復合體在160℃下進行溫軋，直至厚度為1.6mm，然后將其切割至長度為200mm、寬度為155mm，并在850℃下進行退火0.3小時。

接著，將其冷軋直至厚度為0.85mm，然后將其切割至長度為280mm、寬度為190mm，并在850℃下退火0.3小時，從而制造了Cu-Mo復合體的板材。

上述板材的厚度偏差為0.04mm，兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.1μm。

(平坦化處理)

通過刷光和擦光對上述板材進行平坦化處理，以使平均厚度為0.80mm、厚度偏差為0.01mm，并且兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.01μm。

(軋制接合及散熱器的制造)

將純度為99.96％并且厚度為2.00mm的Cu板層疊在上述經(jīng)平坦化處理的板材的上表面以及下表面上，在該狀態(tài)下，在940℃的氫氣氣氛中將其熱軋并軋制接合在一起，直到其厚度為4.3mm。軋縮率為10.4％。

接著，用刷子等除去在表面上形成的銅氧化物等。然后，將板材和Cu板在850℃下退火0.3小時，并進一步冷軋，直到它們的總厚度為1.02mm，從而形成包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體，該層疊體的長度為1125mm且寬度為190mm。通過切割層疊體從而制造散熱器?？傑埧s率為78.8％。

(平均厚度和厚度偏差)

圖1示出了所制造的散熱器的橫截面的顯微照片。從圖1可以看出，在通過上述步驟制造的散熱器中，Cu-Mo層的厚度偏差小，并且Cu-Mo層和Cu層各自具有基本均勻的厚度。

此外，通過上述方法由包括圖1的截面的三個截面確定的Cu-Mo層的平均厚度為0.195mm，并且厚度偏差為0.06mm。此外，通過相同方法測定的兩個Cu層的平均厚度為0.412mm和0.409m。

(拉伸試驗)

將所制造的散熱器切割成直徑為15mm的圓盤形狀，使用銀焊料在其前表面和后表面各自接合直徑為15mm且長度為70mm的鉻-鉬鋼。然后，使用拉伸試驗儀進行拉伸試驗。在Cu-Mo層和Cu層之間的界面處沒有發(fā)生斷裂，而是在使用了銀焊料的鉻鉬鋼的接合部分發(fā)生了斷裂。因此，發(fā)現(xiàn)Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度大于使用銀焊料接合的部分的斷裂強度(170MPa)。

<比較例1>

按照與實施例1相同的方式制造散熱器，不同之處在于，使用了平均厚度為0.80mm、厚度偏差為0.04mm且兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.1μm的Cu-Mo復合體的未經(jīng)平坦化處理的板材。

圖2示出了所制造的散熱器的橫截面的顯微照片。從圖2可以看出，在未對板材進行平坦化處理而制造的散熱器中，Cu-Mo層的厚度具有大的偏差并且不均勻，并且Cu-Mo層部分變得不連續(xù)。

此外，通過上述方法由包括圖2的截面的三個截面確定的Cu-Mo層的平均厚度為0.184mm，并且厚度偏差為0.184mm。此外，通過相同方法測定的兩個Cu層的平均厚度為0.415mm和0.418m。

另外，按照與實施例1相同的方式進行拉伸試驗，其結(jié)果是，接合強度為165MPa，然而在Cu-Mo層和Cu層的界面處發(fā)生了斷裂。

<實施例2至8，比較例2和3>

按照與實施例1相同的方式制造各散熱器，不同之處在于，改變用于平坦化處理的條件，并且將經(jīng)平坦化處理的板材的厚度偏差和其兩個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra設定為表1或表2所示的值。

<實施例9和10>

按照與實施例1相同的方式制造各散熱器，不同之處在于，將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表1所示的值。

<實施例11至18，比較例4>

按照與實施例1相同的方式制造各散熱器，不同之處在于，使用具有表1或表2所示的厚度的Cu板，并且將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及在熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表1或表2所示的值。

<實施例19至22>

按照與實施例1相同的方式制造各散熱器，不同之處在于，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo復合材料。

<實施例23和24>

按照與實施例1相同的方式制造各散熱器，不同之處在于，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo復合材料和具有表2所示的厚度的Cu板，并且將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及在熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表2所示的值。

表1和表2列出了在上述各實施例和比較例中所制造的散熱器中通過上述方式而確定的Cu-Mo層的平均厚度、其厚度偏差、兩個Cu層的平均厚度、散熱器的總厚度、Cu-Mo層的厚度比例、熱軋和冷軋中的總軋縮率等。

兩個表中的實施例和比較例的結(jié)果表明，為了將散熱器的Cu-Mo層的平均厚度設定為0.6mm以下，并且將厚度偏差設定為0.1mm以下，優(yōu)選對構(gòu)成Cu-Mo層的Cu-Mo復合材料的板材進行平坦化處理，使其平均厚度為0.5mm以上1.5mm以下，厚度偏差為0.02mm以下，并且使其兩個表面中的每一個表面的算術(shù)平均粗糙度Ra為0.02μm以下。