專利名稱：均熱片組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻由半導(dǎo)體等構(gòu)成的IC芯片等的均熱片組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般，作為將IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor柵極隔離型雙極性晶體管)等半導(dǎo)體裝置上產(chǎn)生的熱量有效地散熱的構(gòu)件的均熱片組件(heat spreader module)，由電路基板、絕緣基板、金屬板及均熱片材(熱擴(kuò)散層)構(gòu)成。該均熱片材的下面與散熱片(heat sink)連接。
以前，將這些構(gòu)件接合時(shí)，往往利用焊接層(熔點(diǎn)＝250℃左右)進(jìn)行接合。但是，由于焊接層成為大的熱阻，且要經(jīng)過電路基板與絕緣基板的焊接(brazing)工序和接合體與臺(tái)座的接合工序這2個(gè)工序，成為使制造成本高價(jià)格化的要因。
于是，本發(fā)明人先在專利文獻(xiàn)1中公開了用硬焊材將電路基板、絕緣基板、中間層及散熱片材邊加壓邊加熱而接合，從而不殘留成為熱阻的接合層，且用1個(gè)工序接合的方法。依據(jù)該方法，可低價(jià)獲得具有高熱導(dǎo)率的均熱片組件。
另外，本發(fā)明人還提出了在接合均熱片組件時(shí)，不產(chǎn)生剩余的硬焊材，而且可獲得必要的接合強(qiáng)度的均熱片組件的制造方法及均熱片組件(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-43482號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2004-303818號(hào)公報(bào)但是，例如用CuMo等構(gòu)成與散熱片連接的均熱片材時(shí)，為了使半導(dǎo)體裝置上產(chǎn)生的熱量在廣范圍內(nèi)擴(kuò)散，需要寬廣地形成，例如在安裝多個(gè)半導(dǎo)體裝置時(shí)，需要在寬廣的均熱片材上將多個(gè)半導(dǎo)體裝置彼此相間隔地安裝。再有，在均熱片材與各半導(dǎo)體裝置之間有電路基板、絕緣基板和金屬板。
因而，傳統(tǒng)的均熱片組件的尺寸會(huì)變大，另外，也需要加大均熱片材的厚度，因此均熱片組件的輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化有限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮上述課題構(gòu)思而成，目的是提供一種均熱片組件，可以不用傳統(tǒng)必需的均熱片材而構(gòu)成，并可輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化，而且也可提高對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種均熱片組件的制造方法，能夠容易地制作可實(shí)現(xiàn)輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化的均熱片組件，并可改善均熱片組件的生產(chǎn)性、成品率，而且可改善均熱片組件的熱導(dǎo)性。
本發(fā)明的均熱片組件中包括至少板材、絕緣基板、電路基板按該順序接合的接合體，其特征在于所述板材包括多孔性燒結(jié)體和金屬層，具有所述多孔性燒結(jié)體的一部分或全部由所述金屬層包圍的結(jié)構(gòu)。
從而，板材具有均熱片材的功能，因此可以不用傳統(tǒng)必需的均熱片材而構(gòu)成均熱片組件，并且，無需寬廣地形成板材，因此可實(shí)現(xiàn)均熱片組件的輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化。另外，多孔性燒結(jié)體作為應(yīng)力緩沖材起作用，因此可提高對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
而且，在上述結(jié)構(gòu)中，所述多孔性燒結(jié)體最好具有所述接合體厚度的30％以上、99％以下的厚度。若具有52％以上、91％以下的厚度則更好。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，所述金屬層的厚度t最好在所述接合體厚度的0.01％以上、50％以下的范圍。從而，在絕緣基板與多孔性燒結(jié)體之間以及與板材接合的散熱片(水冷或空冷用的冷卻扇等)與多孔性燒結(jié)體之間隔著金屬層，不僅可提高接合體整體的熱導(dǎo)性，而且也可確保板材與散熱片的接合強(qiáng)度。另外，在上述的厚度范圍內(nèi)，可用多孔性燒結(jié)體充分地緩和金屬層上發(fā)生的應(yīng)力，并可提高對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，設(shè)從與所述板材的所述絕緣基板的接合面到所述多孔性燒結(jié)體的所述金屬層的厚度為t1、從與所述板材的所述絕緣基板的接合面相反側(cè)的面到所述多孔性燒結(jié)體的所述金屬層的厚度為t2時(shí)，最好t1/t2＝0.1～10。t1/t2＝1或越接近1，板材內(nèi)的多孔性燒結(jié)休的配置平衡就越好，能夠容易地抑制用以提高板材與散熱片的接合強(qiáng)度的板材的翹曲。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，可在所述多孔性燒結(jié)體中浸漬構(gòu)成所述金屬層的金屬材料。此時(shí)，可進(jìn)一步提高熱導(dǎo)率。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，所述多孔性燒結(jié)體最好為碳、SiC、BeO、BN、AlN、Si3N4。此時(shí)，熱導(dǎo)率高達(dá)300W/mK以上，因此也能提高接合體整體的熱導(dǎo)率。并且，比傳統(tǒng)的例如CuMo制的均熱片材輕，因此可抑制接合體整體重量的增加。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，所述絕緣基板可由AlN(氮化鋁)形成。由于AlN熱導(dǎo)率高，有利于提高接合體整體的熱導(dǎo)率。
另外，在上述結(jié)構(gòu)中，所述絕緣基板可由Si3N4(氮化硅)形成。此時(shí)，強(qiáng)度高于AlN，因此適合用于在電路基板上焊接IC芯片時(shí)，或者在板材焊接散熱片時(shí)，由于焊接層的厚度或種類而可能板材的應(yīng)力緩和不充分的場(chǎng)合。
再有，當(dāng)絕緣基板為AlN或Si3N4時(shí)，所述金屬層可由Al(鋁)形成?；蛘撸?dāng)絕緣基板為Si3N4時(shí)，所述金屬層可由Cu(銅)形成。當(dāng)金屬層為Cu制時(shí)，AlN的絕緣基板中可能不能緩和應(yīng)力，因此最好采用Si3N4的絕緣基板。
另外，所述接合體的所述電路基板、所述絕緣基板及所述板材可用內(nèi)冷鐵法一體地構(gòu)成(第一結(jié)構(gòu))，也可在所述電路基板與所述絕緣基板之間隔著接合材，并在所述絕緣基板與所述板材之間隔著接合材進(jìn)行接合(第二結(jié)構(gòu))。第一結(jié)構(gòu)可用內(nèi)冷鐵法容易地制作接合體，因此可簡(jiǎn)化制造工序。根據(jù)材料的選定也有不能采用內(nèi)冷鐵法的場(chǎng)合，第二結(jié)構(gòu)可適合用于這種場(chǎng)合。
接著，本發(fā)明的均熱片組件的制造方法中，該均熱片組件包括至少板材、絕緣基板、電路基板按該順序接合的接合體，所述板材包括多孔性燒結(jié)體和金屬層，具有所述多孔性燒結(jié)體的一部分或全部由所述金屬層包圍的結(jié)構(gòu)，所述均熱片組件的制造方法的特征在于包括以下工序鑄模內(nèi)設(shè)置所述絕緣基板和所述多孔性燒結(jié)體，使熔化金屬流入所述鑄模的空腔內(nèi)，通過冷卻所述鑄模，制作所述電路基板、所述絕緣基板和所述板材一體化的接合體。
從而，能夠容易地制作可輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化的均熱片組件，并可改善均熱片組件的生產(chǎn)性、成品率。并且，接合體的各構(gòu)件間無需隔著硬焊材或焊接層，因此可改善均熱片組件的熱導(dǎo)性。
還有，在上述制造方法中，所述多孔性燒結(jié)體可預(yù)先浸漬與所述熔化金屬相同的金屬材料。另外，可在所述鑄模內(nèi)設(shè)置所述絕緣基板和所述多孔性燒結(jié)體，并使熔化金屬流入所述鑄模的空腔內(nèi)，然后，對(duì)所述熔化金屬加壓(液態(tài)模鍛法、壓力鑄造法)。
如以上說明，依據(jù)本發(fā)明的均熱片組件，可以不用傳統(tǒng)必需的均熱片材而構(gòu)成，并可矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化。
另外，依據(jù)本發(fā)明的均熱片組件的制造方法，能夠容易地制作可輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化的均熱片組件，并可改善均熱片組件的生產(chǎn)性、成品率，而且可改善均熱片組件的熱導(dǎo)性。


圖1是本實(shí)施方式的均熱片組件及散熱片組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示板材的變形例的剖視圖。
圖3是一例表示多孔性燒結(jié)體的透視圖。
圖4是另一例表示多孔性燒結(jié)體的透視圖。
圖5是表示觀察接合體的熱導(dǎo)性與耐熱沖擊性的實(shí)驗(yàn)例中的實(shí)施例1～8及比較例1～5的詳細(xì)內(nèi)容的表。
圖6是觀察接合體的熱導(dǎo)性與耐熱沖擊性的實(shí)驗(yàn)例的結(jié)果的表。
圖7A是表示在第一制造方法中鑄模內(nèi)設(shè)置絕緣基板及多孔性燒結(jié)體的狀態(tài)的工序圖，圖7B是表示使熔化金屬流入鑄模的空腔內(nèi)的狀態(tài)的工序圖。
圖8A是表示在第二制造方法中鑄模內(nèi)設(shè)置多孔性燒結(jié)體的狀態(tài)的工序圖，圖8B是使熔化金屬流入鑄模的空腔內(nèi)的狀態(tài)的工序圖。
圖9A是第二制造方法中的設(shè)置(setting)工序的說明圖，圖9B是接合工序的說明圖。
符號(hào)說明10均熱片組件，12接合體，14板材，16絕緣基板，18電路基板，20、26焊接層，22IC芯片，24散熱片，30、30A、30B多孔性燒結(jié)體，32金屬層。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1～圖9B，就本發(fā)明的均熱片組件及其制造方法的如圖1所示，本實(shí)施方式的均熱片組件10具備接合體12，該接合體12包括板材14、在該板材14上配置的絕緣基板16、在該絕緣基板16上配置的電路基板18。
在接合體12的上面即電路基板18的上面通過焊接層20安裝IC芯片22，在接合體12的下面即板材14的下面例如通過潤(rùn)滑脂層、焊接層26接合散熱片24(水冷或空冷用的冷卻扇等)，從而構(gòu)成散熱片組件28。
板材14包括多孔性燒結(jié)體30和金屬層32，具有多孔性燒結(jié)體30的一部分或全部由金屬層32包圍的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方式中，如圖1所示，具有金屬層32在整個(gè)多孔性燒結(jié)體30上形成的結(jié)構(gòu)，但如圖2的變形例所示，可采用多孔性燒結(jié)體30的上面及下面形成金屬層32，使側(cè)面露出的結(jié)構(gòu)。就是說，在多孔性燒結(jié)體30的上部和下部分別存在金屬層32即可。
在以下的說明中，整個(gè)多孔性燒結(jié)體30上形成的金屬層32中，位于多孔性燒結(jié)體30的上部的金屬層32稱為上部金屬層32a，位于多孔性燒結(jié)體30的下部的金屬層32稱為下部金屬層32b。
如圖3所示，多孔性燒結(jié)體30通過將碳預(yù)烘干后網(wǎng)狀化來獲得，且可為形成有許多開氣孔34的多孔性燒結(jié)體(碳、SiC、BeO、BN、AlN、Si3N4等)，如圖4所示，也可在多孔性燒結(jié)體(碳、SiC、BeO、BN、AlN、Si3N4等)30A的開氣孔34內(nèi)浸漬與構(gòu)成金屬層32的金屬材料相同的金屬材料36作為多孔性燒結(jié)體30B。此時(shí)，制作圖1所示接合體12時(shí)，可同時(shí)在多孔性燒結(jié)體30中浸漬金屬。
另外，絕緣基板16可用AlN或Si3N4，作為構(gòu)成板材14的金屬層32的金屬材料可采用Al(鋁)或Cu(銅)。
這樣，在本實(shí)施方式的均熱片組件10中，板材14作為均熱片材起作用，因此可以不用傳統(tǒng)必需的均熱片材而構(gòu)成均熱片組件10，而且無需寬廣地形成板材14，因此可實(shí)現(xiàn)均熱片組件10及散熱片組件28的輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化。另外，由于多孔性燒結(jié)體30作為應(yīng)力緩沖材起作用，可改善對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
這里，就板材14的理想構(gòu)成例進(jìn)行說明。首先，多孔性燒結(jié)體30最好具有接合體12的厚度ta的30％以上、99％以下的厚度t3。顯示該情況的實(shí)驗(yàn)例，通過實(shí)施例1～6及比較例1～5，觀察接合體12的熱導(dǎo)性和耐熱沖擊性。在圖5示出實(shí)施例1～6及比較例1～5的詳細(xì)內(nèi)容，且在圖6示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖6中，熱導(dǎo)性的評(píng)價(jià)中設(shè)接合體12的熱導(dǎo)率在169W/mK以下時(shí)為“×”；在170～200W/mK以下時(shí)為“△”；在201～230W/mK以下時(shí)為“○”；在230W/mK以上時(shí)為“◎”。
同樣地，耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)中設(shè)在150～-65℃的熱循環(huán)為0～100次時(shí)在接合體12上產(chǎn)生剝離的場(chǎng)合為“×”；所述熱循環(huán)為101～500次時(shí)接合體上產(chǎn)生剝離的場(chǎng)合為“△”；所述熱循環(huán)為501～1000次時(shí)接合體上產(chǎn)生剝離的場(chǎng)合為“○”；所述熱循環(huán)為1001～2000次時(shí)接合體上產(chǎn)生剝離的場(chǎng)合為“◎”。
然后，實(shí)施例1～4中，設(shè)電路基板18的材料為Al(鋁)、厚度為0.6mm，設(shè)絕緣基板16的材料為AlN(氮化鋁)、厚度為0.635mm，設(shè)板材14的金屬層32的材料為Al、特別是上部金屬層32a的厚度為0.6mm、下部金屬層32b的厚度為0.6mm，其中，實(shí)施例1將板材14的多孔性燒結(jié)體30的材料設(shè)為碳黑(多孔性燒結(jié)體30A)，實(shí)施例2～4使用碳黑中浸漬Al的物體(多孔性燒結(jié)體30B)。再有，多孔性燒結(jié)體30的厚度t3在實(shí)施例1和2中為2.000mm、實(shí)施例3中為10.000mm、實(shí)施例4中為1.200mm。
實(shí)施例5～8中，設(shè)電路基板18的材料為Cu(銅)、厚度為0.3mm，設(shè)絕緣基板16的材料為Si3N4(圖5中表示為SN)、厚度為0.300mm，并設(shè)板材14的金屬層32的材料為Cu，其中，實(shí)施例5、6及8將上部金屬層32a及下部金屬層32b的厚度分別設(shè)為0.3mm，實(shí)施例7將上部金屬層32a及下部金屬層32b的厚度分別設(shè)為0.4mm。而且，實(shí)施例5中設(shè)板材14的多孔性燒結(jié)體30的材料為碳，實(shí)施例6～8使用碳中浸漬Cu的物體。再有，多孔性燒結(jié)體30的厚度t3在實(shí)施例5和6中為2.000mm、實(shí)施例7中為10.000mm、實(shí)施例8中為0.900mm。
比較例1和4中，設(shè)電路基板18的材料為Al、厚度為0.6mm，設(shè)絕緣基板16的材料為AlN、厚度為0.635mm，設(shè)板材14的金屬層32(僅上部金屬層32a，不存在下部金屬層32b)的材料為Al，其中，比較例1中將金屬層的厚度設(shè)為0.6mm，比較例4中將金屬層的厚度設(shè)為0.3mm。
比較例2、3及5中，設(shè)電路基板18的材料為Cu、厚度為0.3mm，設(shè)絕緣基板16的材料為Si3N4、厚度為0.300mm，設(shè)板材14的金屬層32(僅上部金屬32a，不存在下部金屬層32b)的材料為Cu、厚度為0.3mm。
特別是，比較例1和2的板材中不存在多孔性燒結(jié)體30而僅為金屬層32。另一方面，比較例3中設(shè)板材14的多孔性燒結(jié)體30的材料為碳黑，比較例4采用碳中浸漬Al的物體，比較例5采用碳中浸漬Cu的物體。再有，多孔性燒結(jié)體30的厚t3在比較例3中為0.300mm、比較例4中為0.400mm、比較例5中為0.200mm。
就是說，從多孔性燒結(jié)體30的厚度t3與接合體12厚度ta之比看，實(shí)施例1和2中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的45.1％的厚度t3，實(shí)施例3中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的80.4％的厚度t3，實(shí)施例4中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的33.0％的厚度t3，實(shí)施例5和6中，多孔性燒結(jié)體30分別具有接合體12的厚度ta的62.5％的厚度t3，實(shí)施例7中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的87.7％的厚度t3，實(shí)施例8中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的42.9％的厚度t3。
同樣地，比較例1和2中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的0％的厚度，比較例3中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的25.0％的厚度t3，比較例4中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的20.7％的厚度t3，比較例5中，多孔性燒結(jié)體30具有接合體12的厚度ta的18.2％的厚度t3。
如圖6所示，由該實(shí)驗(yàn)例可知當(dāng)多孔性燒結(jié)體30的厚度t3在接合體12的厚度ta的25％以下時(shí)(比較例1～5)，熱導(dǎo)性差、對(duì)熱沖擊性的可靠性也下降。另一方面，可知當(dāng)多孔性燒結(jié)體30的厚度t3在接合體12的厚度ta的30％以上時(shí)(實(shí)施例1～8)，熱導(dǎo)性良好、對(duì)熱沖擊性的可靠性也高。
作為其它理想的形態(tài)，金屬層32的厚度(上部金屬層32a及下部金屬層32b的各厚度)最好在接合體12的厚度ta的0.01％以上、50％以下的范圍。從而，在絕緣基板16與多孔性燒結(jié)體30之間以及與板材14接合的散熱片24(水冷或空冷用的冷卻扇等)與多孔性燒結(jié)體30之間隔著金屬層32，不僅可提高接合體12整體的熱導(dǎo)性，而且可確保板材14和散熱片24的接合強(qiáng)度。另外，在上述的厚度范圍，可用多孔性燒結(jié)體30充分地緩和在金屬層32上發(fā)生的應(yīng)力，并可改善對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
另外，圖1中，設(shè)從板材14的絕緣基板16的接合面到多孔性燒結(jié)體30的金屬層32的厚度為t1、從板材14的絕緣基板16的接合面相反側(cè)的面到多孔性燒結(jié)體30的金屬層32的厚度為t2時(shí)，最好t1/t2＝0.1～10。t1/t2＝1或越接近1，板材14內(nèi)的多孔性燒結(jié)體30配置平衡就越好，能夠容易地抑制用以提高板材14與散熱片24的接合強(qiáng)度的板材14的翹曲。
在本實(shí)施方式中，如圖4所示，作為多孔性燒結(jié)體30，若使用多孔性燒結(jié)體30A中浸漬構(gòu)成金屬層32的金屬材料36的類型的物體(多孔性燒結(jié)體30B)，則可進(jìn)一步改善熱導(dǎo)率。
另外，作為多孔性燒結(jié)體30，若使用碳、SiC、BeO、BN、ALN、Si3N4，則熱導(dǎo)率高達(dá)300W/mK以上，因此可提高接合體12整體的熱導(dǎo)率。并且，由于比傳統(tǒng)的例如CuMo制的均熱片材輕，可抑制接合體12整體重量的增加。
另外，若用AlN構(gòu)成絕緣基板16，則由于AlN的熱導(dǎo)率高而有利于提高接合體12整體的熱導(dǎo)率。若用Si3N4構(gòu)成絕緣基板16，則由于強(qiáng)度高于AlN，適合用于電路基板18上焊接IC芯片22時(shí)，或者在板材14焊接散熱片24時(shí)，由于焊接層20和26的厚度或種類而可能板材14的應(yīng)力緩和不充分的場(chǎng)合。
再有，絕緣基板16為AlN或Si3N4的場(chǎng)合，金屬層32可由Al形成?；蛘?，絕緣基板16為Si3N4的場(chǎng)合，金屬層32可由Cu形成。若設(shè)金屬層32為Cu，則AlN的絕緣基板16中可能不能緩和應(yīng)力，因此最好采用Si3N4的絕緣基板16。
這里，參照?qǐng)D7A～圖9B，就本實(shí)施方式的均熱片組件10的制造方法進(jìn)行說明。
首先，如圖7A所示，第一制造方法中，在內(nèi)冷鐵法中使用的鑄模40A和40B內(nèi)設(shè)置絕緣基板16和多孔性燒結(jié)體30。然后，如圖7B所示，使熔化金屬44流入鑄模40A和40B的空腔42(參照?qǐng)D7A)內(nèi)。此時(shí)，熔化金屬44流入絕緣基板16的端面與鑄模40A的內(nèi)壁面46之間，同時(shí)熔化金屬44包圍多孔性燒結(jié)體30地流入。流入絕緣基板16的端面與鑄模40A的內(nèi)壁面46之間的熔化金屬44后來成為電路基板18，包圍多孔性燒結(jié)體30地流入的熔化金屬44后來成為板材14的金屬層32。
然后，冷卻鑄模40A和40B，通過開鑄模40A和40B，完成電路基板18、絕緣基板16和板材14一體化的接合體12即本實(shí)施方式的均熱片組件10。其后，如圖1所示，在電路基板18上通過焊接層20安裝IC芯片22，在板材14的端面通過焊接層26接合散熱片24，從而完成散熱片組件28。
在該第一制造方法中，用內(nèi)冷鐵法能夠容易地制作接合體12，因此可簡(jiǎn)化制造工序。就是說，能夠容易地制作可輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化的均熱片組件10，并可改善均熱片組件10及散熱片組件28的生產(chǎn)性、成品率。而且，由于無需在接合體12的各構(gòu)件之間隔著硬焊材或焊接層，可改善均熱片組件10的熱導(dǎo)性。
如圖8A所示，第二制造方法首先用內(nèi)冷鐵法在鑄模50內(nèi)設(shè)置多孔性燒結(jié)體30，然后，如圖8B所示，使熔化金屬44流入鑄模50的空腔52(參照?qǐng)D8A)內(nèi)，制作板材14。顯然，可在使熔化金屬流入鑄模內(nèi)后，用沖壓等對(duì)熔化金屬加壓(這里未圖示)(液態(tài)模鍛法、壓力鑄造法)。從而，可同時(shí)在多孔性燒結(jié)體30中浸漬金屬，并可將多孔性燒結(jié)體30中浸漬金屬的復(fù)合材與用金屬層32內(nèi)冷鐵的板材14同時(shí)制作。
然后，如圖9A所示，在板材14上依次疊放(設(shè)置)硬焊材54、絕緣基板16、硬焊材56及電路基板18。該設(shè)置工序例如在大氣中進(jìn)行。
然后，如圖9B所示，將上述已設(shè)置電路基板18、硬焊材56、絕緣基板16及硬焊材54的板材14固定于夾具(jig)58上，例如在1.0×10-5Torr以下的真空中，從上方加壓并升溫/降溫來接合。通過該接合處理，如圖1所示，完成電路基板18、絕緣基板16及板材14一體化的接合體即均熱片組件10。
然后，與上述的第一制造方法同樣，在電路基板18上通過焊接層20安裝IC芯片22，在板材14的端面通過焊接層26接合散熱片24，從而完成散熱片組件28。
在采用該第二制造方法的場(chǎng)合，硬焊材54和56最好是含有活性元素的硬焊材。此時(shí)，活性元素可采用屬于Mg、Sr、Ca、Ba、Be等的周期表IIA族；Ce等的IIIB族；Ti、Zr等的IVB族；或者，屬于Nb等的VB族；B、Si等的IIIA、IVA族的元素中的至少一種。該實(shí)施方式中，硬焊材54和56使用Ag-Cu-In-Ti的硬焊材。此時(shí)，活性元素為Ti。
根據(jù)材料的選定也有不能采用內(nèi)冷鐵法的場(chǎng)合，該第二制造方法可適合用于這種場(chǎng)合。
再有，本發(fā)明的均熱片組件及其制造方法并不限于上述的實(shí)施方式，在不超出本發(fā)明主旨的范圍，顯然可采用各種構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種均熱片組件，其中包括至少板材、絕緣基板、電路基板按該順序接合的接合體，其特征在于所述板材包括多孔性燒結(jié)體和金屬層，具有所述多孔性燒結(jié)體的一部分或全部由所述金屬層包圍的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的均熱片組件，其特征在于所述多孔性燒結(jié)體具有所述接合體厚度的30％以上、99％以下的厚度。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述金屬層的厚度t在所述接合體厚度的0.01％以上、50％以下的范圍。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于設(shè)從與所述板材的所述絕緣基板的接合面到所述多孔性燒結(jié)體的所述金屬層的厚度為t1、從與所述板材的所述絕緣基板的接合面相反側(cè)的面到所述多孔性燒結(jié)體的所述金屬層的厚度為t2時(shí)，t1/t2＝0.1～10。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于在所述多孔性燒結(jié)體中浸漬構(gòu)成所述金屬層的金屬材料相同的金屬材料。
6.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述多孔性燒結(jié)體為碳、SiC、BeO、BN、AlN、Si3N4。
7.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述絕緣基板由氮化鋁形成。
8.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述絕緣基板由氮化硅形成。
9.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述金屬層由鋁或其合金形成。
10.如權(quán)利要求8所述的均熱片組件，其特征在于所述金屬層由銅或其合金形成。
11.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述接合體的所述電路基板、所述絕緣基板及所述板材用內(nèi)冷鐵法一體地構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的均熱片組件，其特征在于所述接合體中，在所述電路基板與所述絕緣基板之間隔著接合材，并在所述絕緣基板與所述板材之間隔著接合材進(jìn)行接合。
13.一種均熱片組件的制造方法，該均熱片組件包括至少板材、絕緣基板、電路基板按該順序接合的接合體，所述板材包括多孔性燒結(jié)體和金屬層，具有所述多孔性燒結(jié)體的一部分或全部由所述金屬層包圍的結(jié)構(gòu)，所述均熱片組件的制造方法的特征在于包括以下工序鑄模內(nèi)設(shè)置所述絕緣基板和所述多孔性燒結(jié)體，使熔化金屬流入所述鑄模的空腔內(nèi)，通過冷卻所述鑄模，制作所述電路基板、所述絕緣基板和所述板材一體化的接合體。
14.如權(quán)利要求13所述的均熱片組件的制造方法，其特征在于所述多孔性燒結(jié)體預(yù)先浸漬與所述熔化金屬相同的金屬材料。
15.如權(quán)利要求13所述的均熱片組件的制造方法，其特征在于在所述鑄模內(nèi)設(shè)置所述絕緣基板和所述多孔性燒結(jié)體，并使熔化金屬流入所述鑄模的空腔內(nèi)，然后，對(duì)所述熔化金屬加壓。
全文摘要
均熱片組件(10)具備接合體(12)，該接合體(12)包括板材(14)、在該板材(14)上配置的絕緣基板(16)、在該絕緣基板(16)上配置的電路基板(18)。在該接合體(12)的上面即電路基板(18)的上面通過焊接層(20)安裝IC芯片(22)，在接合體(12)的下面即板材(14)的下面例如通過焊接層(26)接合散熱片(24)，從而構(gòu)成散熱片組件(28)。從而，可以不用傳統(tǒng)必需的均熱片材而構(gòu)成，并可輕型化、矮個(gè)化、小型化及成本的低廉化，而且也可提高對(duì)熱循環(huán)的可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/48GK1929119SQ20061015372
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者石川修平 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社