專利名稱：半導(dǎo)體用冷卻器及半導(dǎo)體用冷卻器層疊體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體激光二極管等的半導(dǎo)體芯片的冷卻的半導(dǎo)體用冷卻器以及將其多層層疊而形成的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體激光二極管等的伴隨著高發(fā)熱的半導(dǎo)體芯片上，搭載有被稱為水冷套的水冷式半導(dǎo)體用冷卻器，通過該半導(dǎo)體用冷卻器來冷卻使用中的半導(dǎo)體芯片，保持半導(dǎo)體芯片的功能。
作為上述半導(dǎo)體用冷卻器有如下的結(jié)構(gòu)通過擴(kuò)散接合、焊錫接合等將由銅形成的上部板和中間板及下部板一體地形成，并形成冷卻水的入口部和出口部及流路部，通過流經(jīng)從入口部流入的流路部并到達(dá)出口部，可以高效地冷卻半導(dǎo)體芯片(例如參照專利文獻(xiàn)1)專利文獻(xiàn)1特開平11-97770號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，由于由銅被形成的板剛性較低，所以例如在將半導(dǎo)體用冷卻器多層層疊并在每個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器上分別搭載半導(dǎo)體激光二極管以增大激光光束的輸出的情況下，如果使用螺栓等連結(jié)多個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器，則將出現(xiàn)負(fù)于螺栓等的連結(jié)力導(dǎo)致半導(dǎo)體用冷卻器歪斜并對(duì)激光光束的方向性產(chǎn)生不良影響的問題。此外，即使在沒有多層層疊半導(dǎo)體用冷卻器的情況下，如果在半導(dǎo)體用冷卻器上發(fā)生歪斜，也將對(duì)激光光束的方向性產(chǎn)生不良影響。
另外，由于作為各個(gè)板的材料的銅的熱膨脹率較高，與半導(dǎo)體芯片的材料，例如砷化鎵等的熱膨脹率差異很大，因此具有由于半導(dǎo)體芯片的發(fā)熱而導(dǎo)致經(jīng)過一段時(shí)間后半導(dǎo)體芯片從半導(dǎo)體用冷卻器脫離的問題。
因此本發(fā)明的課題為使其在半導(dǎo)體用冷卻器上不發(fā)生歪斜，當(dāng)在半導(dǎo)體芯片以及半導(dǎo)體用冷卻器上發(fā)生熱膨脹時(shí)，防止半導(dǎo)體芯片從半導(dǎo)體用冷卻器上脫離。
本發(fā)明的半導(dǎo)體用冷卻器，至少包含有上部板、中間板及下部板，具有冷卻介質(zhì)的入口部、出口部和流路部，用于冷卻半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該上部板及該下部板是在輔助板的單面或者雙面上鍍上厚度大于等于0.05mm的銅而構(gòu)成的復(fù)合板，所述輔助板是由拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm2、熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K、熱膨脹率小于等于6.0ppm/℃的材料構(gòu)成的。
鍍銅的厚度最好為0.1mm～0.5mm，輔助板的厚度最好為0.1mm～0.5mm。作為滿足涉及輔助板的上述拉伸強(qiáng)度，熱傳導(dǎo)率，熱膨脹率的條件的材料，可以列舉例如鉬，但是并不限于此。當(dāng)通過砷化鎵構(gòu)成半導(dǎo)體芯片時(shí)，輔助板最好由鉬構(gòu)成。
在中間板由銅形成的情況下，使復(fù)合板的被鍍銅的面向外部露出，并最好以中間板為中心在上下方向上對(duì)稱地構(gòu)成。
此外，本發(fā)明也提供一種半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，該半導(dǎo)體用冷卻器層疊體是將多層上記半導(dǎo)體用冷卻器進(jìn)行層疊并通過螺栓進(jìn)行連結(jié)，且在各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器上作為半導(dǎo)體芯片搭載有半導(dǎo)體激光二激管而構(gòu)成的。
在本發(fā)明中，由于將上部板及下部板做成復(fù)合板，所述復(fù)合板是在輔助板的單面或者兩面上鍍上厚度大于等于0.05mm的銅而形成的，并且輔助板由于采用拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm2、熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K、熱膨脹率小于等于6.0ppm/℃的材料，因此熱傳導(dǎo)率較高、冷卻效率良好，同時(shí)，剛性較高不會(huì)發(fā)生歪斜，由此不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體芯片的動(dòng)作產(chǎn)生不良影響。特別是，在半導(dǎo)體芯片為半導(dǎo)體激光二極管的情況下，由于通過不使輔助板歪斜，能夠?qū)雽?dǎo)體激光二極管的方向保持一定，因此激光光束的方向性不會(huì)產(chǎn)生誤差。此外，輔助板的熱膨脹率由于接近于半導(dǎo)體材料的熱膨脹率，因此即使從半導(dǎo)體芯片上發(fā)熱，經(jīng)過一段時(shí)間后，半導(dǎo)體芯片也不會(huì)脫離。
如果把鍍銅的厚度做成0.1mm～0.5mm，將輔助板的厚度做成0.1mm～0.5mm，則可以獲得不發(fā)生歪斜的適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
如果用鉬作為輔助板的材料，則由于加工方便，價(jià)格便宜，因此具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
在輔助板的材料為鉬，半導(dǎo)體芯片由砷化鎵形成的情況下，相對(duì)于砷化鎵的熱膨脹率為5.9ppm/℃，鉬的熱膨脹率較低，為5.1ppm/℃，由此可以抑制熱膨脹率為17.0ppm/℃的銅的熱膨脹，因此半導(dǎo)體芯片不會(huì)經(jīng)過一段時(shí)間后從半導(dǎo)體用冷卻器上脫離。
另外，在中間板由銅形成，構(gòu)成上部板及下部板的復(fù)合板的鍍銅表面向外部露出的情況下，由于以中間板的銅為中心，在上下方向上對(duì)稱地構(gòu)成，因此雙金屬效果被抵消，能夠避免半導(dǎo)體用冷卻器整體的彎曲，這樣也可以防止對(duì)半導(dǎo)體芯片的動(dòng)作造成不良影響。
此外，在將上記半導(dǎo)體用冷卻器多層層疊并通過螺栓等進(jìn)行固定的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體中，由于各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器不會(huì)負(fù)于螺栓等的連結(jié)力而不會(huì)彎曲，因此在將半導(dǎo)體激光二極管搭載于各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器上的情況下，能夠保持激光光束的方向性，且可以增大輸出。


圖1是表示2片輔助板和中間板的立體圖。
圖2是表示在輔助板上實(shí)施電鍍的上部板以及下部板和中間板的立體圖。
圖3是表示上部板以及下部板的結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖4是表示接合前的半導(dǎo)體用冷卻器的立體圖。
圖5是表示半導(dǎo)體用冷卻器的立體圖。
圖6是表示冷卻介質(zhì)的流動(dòng)的說明圖。
圖7是表示半導(dǎo)體用冷卻器層疊體的主視圖。
圖8是表示半導(dǎo)體用冷卻器層疊體的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的半導(dǎo)體用冷卻器是使用圖1所示的2片輔助板1、2以及中間板3進(jìn)行制造的。輔助板1、2是由拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm2、熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K、熱膨脹率小于等于6.0ppm/℃的材料形成的。作為滿足這些拉伸強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)率、熱膨脹率的所有的條件的材料，可以列舉出例如鉬、銅鎢等。鉬的拉伸強(qiáng)度為1370N/mm2、熱傳導(dǎo)率為139W/m·K，熱膨脹率為5.1ppm/℃。另一方面，對(duì)于銅鎢，例如在以2％～10％的體積比含有銅的情況下，其拉伸強(qiáng)度為3322N/mm2～3630N/mm2，熱傳導(dǎo)率為180W/m·K～200W/m·K，熱膨脹率為6.0ppm/℃～8.0ppm/℃。
輔助板1、2具有例如0.1mm～0.5mm程度的厚度。另外，中間板3由例如銅那樣的具有良好的熱傳導(dǎo)率的材料形成，其厚度例如為0.3mm的程度。
在2片的輔助板1、2的單面或者兩面上，鍍上厚度大于等于0.05mm的銅、形成復(fù)合板。在圖2中，示出了對(duì)輔助板1、2中的任何一個(gè)，在兩面上進(jìn)行鍍銅10、11、20、21的情況的例子。在圖示的例子中，在輔助板1上實(shí)施鍍銅10、11，構(gòu)成上部板100a，在輔助板2上實(shí)施鍍銅20、21，構(gòu)成下部板200a。
對(duì)于輔助板1、2，由于可以在單面或者兩面上實(shí)施鍍銅，所以有如圖3(A)～(D)所示的變化。首先，在圖3(A)所示的例子中，與圖2的例子相同，在輔助板1的兩面上實(shí)施鍍銅10、11，構(gòu)成上部板100a，對(duì)于輔助板2，也在其兩面上實(shí)施鍍銅20、21，構(gòu)成下部板200a。在圖3(B)的例子中，在輔助板1的兩面上，實(shí)施鍍銅10、11，構(gòu)成上部板100a，僅在輔助板2的下面上實(shí)施鍍銅20，構(gòu)成下部板200b。在圖3(C)的例子中，對(duì)于輔助板1僅在其上面實(shí)施鍍銅10，構(gòu)成上部板100b，對(duì)于輔助板2，在其兩面上實(shí)施鍍銅20、21，構(gòu)成下部板200a。在圖3(D)的例子中，只在輔助板1的上面實(shí)施鍍銅10，構(gòu)成上部板100b，對(duì)于輔助板2也僅在下面實(shí)施鍍銅20，構(gòu)成下部板200b。無論哪種情況，在接合上部板1、中間板2、下部板3之后，在露出的上下面上，實(shí)施鍍銅10、20，并按照銅-輔助板1-銅-輔助板2-銅的順序進(jìn)行層疊、構(gòu)成，此外，由于輔助板1、2由同一材料形成，因此形成為以正中央的銅為中心在上下方向上對(duì)稱的形式。因此，不會(huì)發(fā)生由于雙金屬的效果而引起的彎曲，同時(shí)，由于上部板1的上面被鍍銅，因此對(duì)被搭載于上部板1上的半導(dǎo)體芯片的冷卻效果較好。
在此，對(duì)在構(gòu)成上部板100以及下部板200的輔助板1、2上實(shí)施鍍銅時(shí)的順序進(jìn)行說明。首先，在最初進(jìn)行輔助板1、2的堿脫脂以及清洗。堿脫脂，通過例如在(5A/D2)的電流密度下的利用NaOH的電解脫脂來進(jìn)行。
下面，作為用于進(jìn)行腐蝕的酸處理，通過HCl水溶液進(jìn)行酸洗，同時(shí)，在進(jìn)行完清洗后，對(duì)兩面進(jìn)行腐蝕。該腐蝕是為了除去由鉬、銅鎢等構(gòu)成的輔助板1、2的堅(jiān)固的氧化膜而進(jìn)行的，作為腐蝕液，采用例如混酸(H2O+HNO3+H2SO4)。通過該腐蝕兩面被除去約5μm的程度。
腐蝕后，在H2環(huán)境中以約850度的溫度進(jìn)行退火，在還原輔助板1、2的表面材料之后，為了生成襯底以提高其后進(jìn)行的鍍銅的密合強(qiáng)度，進(jìn)行鎳觸擊電鍍。該鎳觸擊電鍍?yōu)椋缭?5A/D2)的電流密度下，通過利用以氯化鎳作為主成分的鍍液的伍德浴(ウツド浴)來進(jìn)行，然后進(jìn)行清洗以及干燥。
鎳觸擊電鍍之后，進(jìn)行退火以此將鍍上的鎳與輔助板1、2的材料相燒結(jié)，然后進(jìn)一步在其上進(jìn)行鎳觸擊電鍍，并進(jìn)行清洗。
下面，在被鍍鎳的輔助板1、2的兩面上，采用例如硫酸銅鍍液，在(7A/D2)的電流密度下進(jìn)行鍍銅。在此，鍍層厚度為0.1mm～0.5mm的程度，例如可以為0.3mm的程度。
最后，利用機(jī)械加工中心等使鍍銅面平坦化，實(shí)現(xiàn)鍍層厚度均一化，同時(shí)，通過成形外圓周，由此形成如圖2以及圖3所示的在輔助板1、2的兩面上實(shí)施鍍銅的復(fù)合板，復(fù)合板的一方為上部板100a(100b)，另一方為下部板200a(200b)。
按照上述方法，在形成上部板100a(100b)，下部板200a(200b)之后，如圖4所示，通過腐蝕、利用機(jī)械加工中心進(jìn)行的加工，分別加工例如上部板100a、中間板3、下部板200a，以此形成用于循環(huán)冷卻介質(zhì)的構(gòu)造，與此同時(shí)，形成可能層疊多個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器的構(gòu)造。
在上部板100a上，貫通上下方向地形成有作為冷卻介質(zhì)的入口的入口部101，進(jìn)而，形成冷卻部102及流入部103，所述冷卻部102用于進(jìn)行通過冷卻介質(zhì)而進(jìn)行的實(shí)際冷卻，所述流入部103用于連接入口部101和冷卻部102。入口部101形成為能夠收納用于流通冷卻介質(zhì)的管道的大小，從入口部101朝向形成為梳齒狀的冷卻部102形成有流入部103。
在中間板3上，貫通上下方向地形成有作為冷卻介質(zhì)的流路的流路部31。流路部31，在中間板3與上部板100a以及下部板200a相接合時(shí)與冷卻部102相連通，起到使從冷卻部102中流出的冷卻介質(zhì)向下部板200a流動(dòng)的作用。
在下部板200a的上側(cè)面上，形成有作為排出的冷卻介質(zhì)的通道的排出路201，而且，以在上下方向貫通下部板200a的形式形成有作為冷卻介質(zhì)的排出口的出口部202。排出路201與出口部202相連通，從中間板3的流路部31流出的冷卻介質(zhì)經(jīng)由排出路201到達(dá)出口部202。出口部202，以能夠收納用于向外部排出冷卻介質(zhì)的管道的形式形成。
另外，在中間板3以及下部板200a上，在與上部板100a的入口部101相對(duì)應(yīng)的位置上分別形成有入口部連通孔32、203，在上部板100a以及中間板3上，在與下部板200a的出口部202相對(duì)應(yīng)的位置上分別貫通形成有出口部連通孔104、33。入口部連通孔32、203以及出口部連通孔104、33為，在將多個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器進(jìn)行層疊的情況下，用于通過使冷卻介質(zhì)流通的管道的裝置。
此外，在上部板100a、中間板3、下部板200a的分別相對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)連結(jié)螺栓孔105、34、204。該連結(jié)螺栓孔105、34、204為在層疊多個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器的情況下，用于插通螺栓的孔。另外，即使在僅在輔助板1、2的單面上鍍銅的上部板100b，下部板200b(參照?qǐng)D3)的情況下，也與上述同樣的，進(jìn)行腐蝕、利用機(jī)械加工中心進(jìn)行的加工。此外，入口部插通孔32、203，出口部連通孔104、33，連結(jié)螺栓孔105、34、204，可以在接合上部板100a(100b)，中間板3、下部板200a(200b)之后形成。
若接合上部板100a，中間板3、下部板200a，則形成圖5所示的半導(dǎo)體用冷卻器4。在例如使用焊錫接合上部板、中間板、下部板的情況下，在此之前，對(duì)上部板、中間板以及下部板進(jìn)行前處理。下面，說明該前處理的內(nèi)容。在輔助板1、2的兩面上鍍銅的情況和只在輔助板1、2的單面上鍍銅情況，前處理的方法稍微有不同，因此分為(1)在輔助板的兩面上鍍銅的情況；(2)在輔助板的單面上鍍銅的情況；來進(jìn)行說明。由于中間板3由銅形成，因此是與(1)相同的處理。在圖3(A)所示的例子中，在上部板100a以及下部板200a上適用(1)的方法。在圖3(B)所示的例子中，在上部板100a上適用(1)的方法，在下部板200b上適用(2)的方法。在圖3(C)所示的例子中，在上部板100b上適用(2)的方法，在下部板200a上適用(1)的方法。在圖3(D)所示的例子中，在上部板100a及下部板200a上適用(2)的方法。
(1)在輔助板的兩面上實(shí)施鍍銅的情況下，首先，將作為前處理對(duì)象的上部板100a或者下部板200a，通過例如在電流密度(5A/D2)下的利用NaOH的電解脫脂來進(jìn)行堿脫脂、清洗。然后，為了除去銅的氧化膜，通過HCl水溶液進(jìn)行酸洗，并進(jìn)行清洗。
接著，在例如電流密度(5A/D2)的條件下，利用以氯化鎳作為主成分的鍍液的伍德浴(ウツド浴)進(jìn)行鎳觸擊電鍍，在清洗后，在(1A/D2)的電流密度下利用以氯化鎳和硫酸鎳作為主要成份的鍍液的伍德浴(ウツド浴)，進(jìn)行鍍鎳，直到例如鍍層厚度約為1μm。
然后，在清洗后，在(2A/D2)的電流密度下利用氰浴進(jìn)行金屬觸擊電鍍，在清洗后，在(1A/D2)的電流密度下通過進(jìn)行氰浴，進(jìn)行金屬電鍍直到鍍層厚度約為2～3μm。該金屬電鍍是為了接合構(gòu)成上部板100a以及下部板200a的復(fù)合板和中間板3而進(jìn)行的，這樣，便完成了前處理。
(2)在輔助板的單面上實(shí)施鍍銅的情況下，對(duì)沒有鍍銅的側(cè)面進(jìn)行處理。首先，進(jìn)行作為前處理對(duì)象的上部板100b或者下部板200b的堿脫脂以及清洗。堿脫脂是通過在例如(5A/D2)的電流密度下的利用NaOH的電解脫脂來進(jìn)行。而且，在通過HCl水溶液進(jìn)行酸洗并進(jìn)行清洗之后，對(duì)沒有鍍銅的側(cè)面進(jìn)行規(guī)定量的腐蝕、清洗、干燥。
接著，在H2環(huán)境中在約850℃的溫度下進(jìn)行完退火之后，進(jìn)行鎳觸擊電鍍。該鎳觸擊電鍍，是在例如(5A/D2)的電流密度下，通過以氯化鎳作為主成分的鍍液的伍德浴(ウツド浴)而進(jìn)行的，在進(jìn)行電鍍后進(jìn)行水洗。
為了融合電鍍后的鎳，再次在H2環(huán)境中在約850℃的溫度下進(jìn)行退火，然后，在例如(5A/D2)的電流密度下，通過以氯化鎳作為主成分的鍍液的伍德浴(ウツド浴)進(jìn)行鎳觸擊電鍍。這里進(jìn)行的鎳觸擊電鍍是作為下面將要進(jìn)行的鍍鎳的前處理而進(jìn)行的。
下面，在(1A/D2)的電流密度下，通過以氯化鎳和硫酸鎳作為主成分的鍍液的伍德浴(ウツド浴)，進(jìn)行鍍鎳，直到例如鍍層厚度達(dá)到約1μm。接著，在清洗后進(jìn)行退火，將在此鍍上的鎳和通過鎳觸擊電鍍鍍上的鎳進(jìn)行融合。
下面，在(2A/D2)電流密度下，通過氰浴進(jìn)行金屬觸擊電鍍，在清洗后，通過在(1A/D2)的電流密度下進(jìn)行氰浴，進(jìn)行金屬電鍍直到鍍層厚度達(dá)到約2～3μm。該金屬鍍是為了將上部板100b的輔助板1的側(cè)面以及下部板200b的輔助板2的側(cè)面和中間板3進(jìn)行接合而進(jìn)行的。到此完成前處理。
根據(jù)上記(1)、(2)的任何一個(gè)，進(jìn)行上部板和下部板的前處理，同時(shí)，對(duì)中間板3也進(jìn)行與上述(1)相同的處理。也就是，對(duì)于中間板3也按照鎳觸擊電鍍□鎳鍍□金屬觸擊電鍍□金屬鍍的順序進(jìn)行前處理。
接下來，把厚度為10μm～30μm程度的錫焊板加工成上部板100a(100b)和中間板3的接觸面的形狀，同時(shí)，同樣地把厚度為10μm～30μm程度的錫焊板加工成下部板200a(200b)和中間板3的接觸面的形狀。然后，將這樣被加工的2片錫焊板分別夾裝在上部板100a(100b)和中間板3之間、中間板3和下部板200a(200b)之間，并通過夾具施加壓力進(jìn)行固定，在300℃～400℃的溫度下加熱數(shù)十秒，進(jìn)行一體化，然后便形成如圖5所示的半導(dǎo)體用冷卻器4。
在該半導(dǎo)體用冷卻器4上，搭載有半導(dǎo)體芯片5并被冷卻。搭載半導(dǎo)體芯片5的位置為圖4所示的冷卻部102的正上方。如圖6所示，從上部板100a的入口部101流入的冷卻介質(zhì)通過流入部103到達(dá)冷卻部102，對(duì)其正上方的半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行冷卻。然后該冷卻介質(zhì)沿著流路部31下降，并通過下部板200a的排出路201，從出口部202流出。
構(gòu)成輔助板1、2的材料，如果熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K(例如鉬的情況下為139W/m·K)是比較好的，由于在搭載半導(dǎo)體芯片5的上部板的露出面上進(jìn)行鍍銅，所以對(duì)半導(dǎo)體芯片5的冷卻效果較高。而且，由于拉伸強(qiáng)度也大于等于1000N/mm2(例如鉬的情況下為1370N/mm2)且剛性較高，因此可以發(fā)揮較高的冷卻效果，且可以不發(fā)生歪斜地穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體芯片5。因此，不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體芯片的動(dòng)作產(chǎn)生不良影響，特別是，在半導(dǎo)體芯片為半導(dǎo)體激光二極管的情況下，在激光光束的方向性上不會(huì)產(chǎn)生誤差。
而且，在圖3(A)、(B)、(C)、(D)中的任一結(jié)構(gòu)的情況下，由于以構(gòu)成中間板3的銅、或者構(gòu)成中間板的銅以及被鍍的銅為中心，在上下方向上對(duì)稱地構(gòu)成，因此，可以抵消由銅和輔助板材料的熱膨脹率的差異而導(dǎo)致的雙金屬效果，不會(huì)使半導(dǎo)體用冷卻器4彎曲，由此也可以防止對(duì)半導(dǎo)體芯片的動(dòng)作產(chǎn)生的不良的影響。
另外，在半導(dǎo)體芯片由砷化鎵形成，且輔助板1、2由鉬構(gòu)成的情況下，相對(duì)砷化鎵的熱膨脹率為5.9ppm/℃，鉬的熱膨脹率較低，為5.1ppm/℃，由于能夠抑制銅的熱膨脹，因此可以防止經(jīng)過一段時(shí)間后半導(dǎo)體芯片脫落。
雖然可以考慮使用由銅形成的板夾持由鉬、銅鎢等形成的輔助板，并通過熱擴(kuò)散將其接合為一體，或者通過由銅形成的板經(jīng)由焊錫等夾持輔助板并將其燒結(jié)形成一體，以此形成復(fù)合板的方法，但是在這些方法中，卻具有在接合部中局部進(jìn)入空氣并形成孔洞，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)被部分地阻斷、冷卻效果低下的問題，和經(jīng)過一段時(shí)間后輔助板和銅板剝離的問題。而在本發(fā)明中，由于通過電鍍構(gòu)成復(fù)合板，因此在接合部上不會(huì)形成孔洞，不產(chǎn)生上述問題。
圖7所示的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體6，是將圖5所示的半導(dǎo)體用冷卻器4多層層疊，并在連結(jié)螺栓孔105、34、204(參照?qǐng)D4)中貫通螺栓60、通過螺母61進(jìn)行固定的，在各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4的上部板上分別搭載有半導(dǎo)體芯片5。另外，在各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4之間，為了確保半導(dǎo)體芯片5的搭載空間留有空間62，而且，第一管道63以及第二管道64在上下方向上貫通各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4。
如圖8所示，在各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4的入口部101以及入口部連通孔32、203(參考圖4)中，貫通有第一管道63。若參照?qǐng)D4以及圖8進(jìn)行說明，則在第一管道63中，在上部板100a(100b)的入口部101的高度方向形成有流出孔63a，在入口部101中，從流出孔63a流出到流入路103中的冷卻介質(zhì)沿著冷卻部102(參照?qǐng)D4)，冷卻半導(dǎo)體芯片5。此外，沒有從流出孔63a流出的冷卻介質(zhì)沿著管道63的內(nèi)部下降，進(jìn)而從下方的別的流出孔63a流出，以供別的半導(dǎo)體芯片5的冷卻。
另一方面，在各半導(dǎo)體用冷卻器4的出口部202以及出口部連通孔34、104中貫通有第二管道64。在第二管道64中，在下部板200a(200b)的出口部202的高度方向上形成有流入孔64a，在出口部202中，通過冷卻部102并用于冷卻的冷卻介質(zhì)從流入孔64a流入，沿著第二管道64上升，然后向外部排出。
這樣，通過使冷卻介質(zhì)在各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4的內(nèi)部流通，然后向外部流出，能夠冷卻所有的半導(dǎo)體芯片5。構(gòu)成該半導(dǎo)體用冷卻器層疊體6的各個(gè)半導(dǎo)體用冷卻器4，由于不會(huì)負(fù)于螺栓60的連結(jié)力而發(fā)生歪斜，因此在半導(dǎo)體芯片5為半導(dǎo)體激光二極管的情況下，激光光束的方向性可以常時(shí)保持一定，而且能夠增大其輸出。
本發(fā)明，能夠冷卻伴有高發(fā)熱的半導(dǎo)體芯片，且可以用于穩(wěn)定地進(jìn)行支持。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體用冷卻器，至少包含有上部板、中間板及下部板，具有冷卻介質(zhì)的入口部、出口部和流路部，用于冷卻半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該上部板及該下部板是在輔助板的單面或者雙面上鍍上厚度大于等于0.05mm的銅而構(gòu)成的復(fù)合板，所述輔助板是由拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm2、熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K、熱膨脹率小于等于6.0ppm/℃的材料構(gòu)成的。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用冷卻器，其特征在于，所述鍍銅的厚度為0.1mm～0.5mm，所述輔助板的厚度為0.1mm～0.5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用冷卻器，其特征在于，所述輔助板的材料是鉬。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體用冷卻器，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片由砷化鎵形成。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用冷卻器，其特征在于，所述中間板由銅形成，所述復(fù)合板，其鍍銅的面向外部露出。
6.一種半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，是將多層用于冷卻半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體用冷卻器進(jìn)行層疊并通過螺栓進(jìn)行連結(jié)而構(gòu)成，該半導(dǎo)體用冷卻器至少包含上部板、中間板和下部板，并具有冷卻介質(zhì)的入口部和出口部以及流路部，其特征在于，在各半導(dǎo)體用冷卻器上作為半導(dǎo)體芯片搭載有半導(dǎo)體激光二極管，該上部板及該下部板是在輔助板的單面或者雙面上鍍上厚度大于等于0.05mm的銅而構(gòu)成的復(fù)合板，所述輔助板是由拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm2，熱傳導(dǎo)率大于等于100W/m·K，熱膨脹率小于等于6.0ppm/℃的材料構(gòu)成的。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，其特征在于，所述鍍銅的厚度為0.1mm～0.5mm，所述輔助板的厚度為0.1mm～0.5mm。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，其特征在于，所述輔助板的材料是鉬。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片由砷化鎵形成。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體用冷卻器層疊體，其特征在于，所述中間板由銅形成，所述復(fù)合板，其鍍銅的一面向外部露出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體用冷卻器，在半導(dǎo)體用冷卻器上不會(huì)發(fā)生歪斜，同時(shí)，當(dāng)在半導(dǎo)體芯片以及半導(dǎo)體用冷卻器上產(chǎn)生熱膨脹時(shí)，能夠防止半導(dǎo)體芯片從半導(dǎo)體用冷卻器上脫離。該半導(dǎo)體用冷卻器，至少包含有上部板(100a)、中間板(3)及下部板(200a)，具有冷卻介質(zhì)的入口部(101)、出口部(202)和流路部(31)，用于冷卻半導(dǎo)體芯片，上部板(100a)及該下部板(200a)是在輔助板的單面或者雙面上鍍上厚度大于等于0.05mm的銅而構(gòu)成的復(fù)合板，所述輔助板是由拉伸強(qiáng)度大于等于1000N/mm
文檔編號(hào)H01L23/34GK1841866SQ20051006247
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者吉岡豐吉, 山岡孝之, 妹尾聰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社泰克尼思科