[發明專利]散熱器及其制造方法

有效

• 申請號: 201210107274.1
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102751249A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 巖田佳孝;森昌吾;平野智哉;南和彥
• 申請（專利權）人: 株式會社豐田自動織機;昭和電工株式會社
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L21/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏金霞;田軍鋒

技術領域

本公開涉及具有電路基片和散熱裝置的散熱器。本公開還涉及用于制造該散熱器的方法。

背景技術

傳統上已知的半導體設備具有：陶瓷基片，該陶瓷基片是絕緣基片；前金屬板，該前金屬板接合于陶瓷基片的前表面并用作布線層；以及后金屬板，該后金屬板接合于陶瓷基片的后部。散熱裝置接合于后金屬板，該散熱裝置發散由半導體裝置產生的熱。在半導體設備的操作期間由半導體裝置產生的熱通過散熱裝置發散。期望散熱裝置的散熱性能保持較長的時間段。然而，根據半導體設備的使用條件，由于熱應力——其由絕緣基片和散熱裝置之間的線性膨脹系數的差別所導致，因此在陶瓷基片與后金屬板之間的接合部分處可能形成裂紋。而且，裂紋的延伸可能導致后金屬板使陶瓷基片剝離，這樣可能降低散熱性能。

在這點上，例如，日本早期公開專利公報No.2006-294699公開了一種具有應力釋放構件的半導體設備，該應力釋放構件位于后金屬板與散熱裝置之間。根據該文獻，使用鋁板作為應力釋放構件，在該應力釋放構件中形成在厚度的方向上延伸的多個通孔。當半導體設備操作時，該結構釋放熱應力。

在該文獻中公開的半導體設備中，由于在鋁板中形成的通孔，因此在后金屬板與散熱裝置之間形成空氣層。由于空氣與鋁相比具有較低的導熱性，因此由半導體裝置產生的熱在繞過鋁板的形成有通孔的部分之后到達散熱裝置。即，通孔阻礙由半導體裝置產生的熱的擴散。換言之，該結構阻礙熱傳送至散熱裝置，并且降低了冷卻效率。

因此，本公開的目的是提供如下散熱器，即：在釋放半導體設備于操作期間產生的熱應力的同時促進由半導體裝置產生的熱的擴散。本公開還提供用于制造該散熱器的方法。

發明內容

根據本公開的一個方面，提供包括電路基片和散熱裝置的散熱器。電路基片包括：絕緣基片，該絕緣基片形成為具有前表面和后表面；前金屬層，該前金屬層接合于絕緣基片的前表面，該前金屬層形成為具有能夠與半導體裝置接合的前表面和接合于絕緣基片的后表面；以及，后金屬層，該后金屬層接合于絕緣基片的后表面，該后金屬層形成為具有接合于絕緣基片的前表面和接合于散熱裝置的后表面。后金屬層具有多個應力釋放空間。每個應力釋放空間形成為至少在后金屬層的前表面和后表面的其中一個處敞開。當將后金屬層中的位于半導體裝置正下方的區域限定為正下方區域、并且將該正下方區域外側的與正下方區域相對應并具有相同的尺寸的區域限定為對比區域時，在正下方區域的范圍中的應力釋放空間的體積小于形成在對比區域的范圍中的應力釋放空間的體積。

根據該構造，由于形成在后金屬層中的應力釋放空間而因此釋放熱應力。而且，與對比區域的導熱性相比，在后金屬層中的正下方區域的范圍的導熱性得到改善。因此，由半導體裝置產生的熱容易地傳遞至半導體裝置正下方的區域，并且不會阻礙熱擴散。散熱器能夠將由半導體裝置產生的熱可靠地傳遞至散熱裝置。因此，散熱器實現了在產生大量熱的半導體裝置的正下方區域中的熱應力的吸收與散熱性能的改善之間的平衡。

根據一個方面，在正下方區域的范圍中的應力釋放空間形成在正下方區域的周邊部分中、而不形成在正下方區域的中央部分中。在對比區域的范圍中的應力釋放空間形成在對比區域的周邊部分和中央部分中。因此，在正下方區域的范圍中的應力釋放空間的體積小于形成在對比區域的范圍中的應力釋放空間的體積。

根據該構造，應力釋放空間形成在后金屬層的正下方區域的范圍中的周邊部分中。應力釋放空間不形成在正下方區域的中央部分中，該正下方區域的中央部分是正下方區域的周邊部分的內側的區域。因此，在后金屬層中的正下方區域的中央部分是后金屬層中的實心體。即，半導體裝置的中央部分和散熱裝置在沿層壓方向其間不存在應力釋放空間的情況下彼此接合。在半導體裝置中，熱主要集中在其中央部分中。因此，由半導體裝置產生的熱最大量地傳遞至其中央部分的正下方部分。根據上述構造，由于應力釋放空間未形成在半導體裝置的正下方部分中，因此不會阻礙傳遞至半導體裝置的正下方部分的熱的擴散，這樣允許將熱有效地傳遞至散熱裝置。即，散熱器實現了在產生大量熱的半導體裝置的正下方區域中的熱應力的吸收與散熱性能的改善之間的平衡。

根據一個方面，利用硬釬料將絕緣基片、后金屬層和散熱裝置接合在一起。在正下方區域的范圍中的應力釋放空間的至少一部分填充有硬釬料。因此，在正下方區域的范圍中的應力釋放空間的體積小于形成在對比區域的范圍中的應力釋放空間的體積。