专利名称：散热装置及功率模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及散热装置，更详细地说，涉及具有一个面被作为发热体搭 载面的绝缘基板和固定在绝缘基板的另一个面上的散热器，将从搭载在绝 缘基板上的半导体元件等发热体发出的热量从散热器散发的散热装置。在本说明书及权利要求的范围中，r铝j 一词除了表达为r纯铝」的情 况以外，是指除纯铝外还包括铝合金的意思。
背景技术：
例如，在使用了 igbt(绝缘栅双极型晶体管)等半导体元件的功率模块 中，必须对从半导体元件发出的热量进行高效散热，将半导体元件的温度 保持在规定温度以下。因此，以往，采用具有由氧化铝(Ah03)、氮化铝(a1n) 等陶瓷构成、且一个面被作为发热体搭载面的绝缘M,和由铝或铜(包含 铜合金，下同)等高导热性金属形成且被软钎焊在绝缘基板的另一个面上 的散热器的散热装置，通过将半导体元件软钎焊在散热装置的绝缘基板的 发热体搭载面上，从而构成功率模块。但是，例如在使用于混合动力车等的功率模块中，要求长期地维持散 热装置的散热性能，但若用上述以往的散热装置，根据使用条件，有时会 由于绝缘基板和散热器的线热膨胀系数不同而产生热应力，绝缘基板发生 开裂，或者接合绝缘基板和散热器的软钎焊层发生开裂，或者产生散热器 向绝缘基板的接合面的翘曲，无论在任何一种的情况下都会使散热性能下降。因此，作为解决这样的问题的散热装置，提出了)一种如下所述的散热 装置，其具有一个面被作为发热体搭载面的绝缘基板、被软钎焊在绝缘基 板的另一个面上的散热体、和用螺栓固定在散热体上的散热器，散热体包括由铝、铜等高导热性材料制成的1对板状散热主体，和介于两个散热主 体之间的因瓦合金等的低热膨胀材料(参照专利文献1)。但是专利文献1记载的散热装置，由于必须采用由高导热性材料和低 热膨胀材料构成的散热体，所以存在材料成本上升的问题。另外，由于散 热体和热阱散热器只是用螺栓固定，两者间的导热性不充分，无法得到充 分的散热性能。专利文献l:特开2004-153075号公报发明内容本发明的目的在于解决上述问题，提供一种材料成本低廉而且散热性 能优异的散热装置。为了达到上述目的，本发明由以下形态组成。1) 一种散热装置，该散热装置具有一个面被作为发热体搭载面的绝缘 a和固定在绝缘基板的另一个面上的散热器，其中，使由高导热性材料构成、且具备板状主体及在板状主体的至少一个面 上隔开间隔地形成的多个突起的应力緩和部件，介于绝缘基板和散热器之 间，应力援和部件与绝缘基板及散热器金属接合。2) 上述l)记载的散热装置，其中，仅在应力緩和部件的板状主体的 一个面上形成多个突起，应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面 以及突起的前端面中的任意一方与绝缘基板金属接合，并且另 一方与散热 器金属接合。3) 上述2)记载的散热装置，其中，在应力緩和部件的板状主体中的 形成有突起的面上，层叠有由高导热性材料构成、且具有使突起通过的通 孔的导热板，导热板与绝缘基板和散热器之中被金属接合着突起的前端面 的一方相金属接合。4) 上述l)记载的散热装置，其中，在绝缘基板和散热器之间，配置 仅在板状主体的一个面上形成有多个突起的两个应力緩和部件， 一方的应 力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面与绝缘皿金属接合，并且 另 一 方的应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面与散热器金属接合， 一方的应力緩和部件的突起位于另 一方的应力緩和部件的突起之间的 间隙中，并且两个应力緩和部件的突起的前端面分别与对方的应力緩和部 件的板状主体金属接合。5) 上述l)记载的散热装置，其中，突起由与板状主体一体形成的实 心柱状体构成。6) 上述l)记载的散热装置，其中，突起由与板状主体上形成的通孔 的周围一体形成的中空筒状体构成。7) 上述l)记载的散热装置，其中，突起的横截面外形呈圆形，突起 的突出高度大于突起的横截面外径。8 )上述7 )记载的散热装置，其中，突起的横截面外径大于等于0.8mm， 小于1.5mm，突出高度大于0.8mm,小于等于1.5mm。9) 上述l)记载的散热装置，其中，突起的横截面外形呈圆形，突起 的突出高度小于突起的横截面外径。10) 上述9)记载的散热装置，其中，突起的横截面外径为1.5~3mm, 突出高度为0.5~0.8mm。11) 上述1)记载的散热装置，其中，在应力緩和部件的突起间的间 隙中填充有高导热性油脂或导热性树脂填充。12) 上述1)记载的散热装置，其中，绝缘基板在与发热体搭载面相 反一側的面上具有金属层，应力緩和部件与该金属层金属接合。13) 上述l)记载的散热装置，其中，高导热性材料包含铝。14) 上述l)记载的散热装置，其中，金属接合是由硬钎焊实现的。15) —种功率模块，其中，具有上述1) ~14)中任何一项记载的散 热装置和搭载在散热装置的绝缘基板的发热体搭载面上的半导体元件。发明的效果根据上述l)的散热装置，在绝缘基板和散热器之间，介设有由高导热 性材料制成、且具备板状主体和在板状主体的至少一个面上隔开间隔地形 成的多个突起的应力緩和部件，应力緩和部件被金属接合到绝缘M及散 热器上，所以绝缘基板和散热器之间导热性优异，提高了从搭载在绝缘基 板的发热体搭载面上的半导体元件发出的热量的散热性能。而且，即使在由于绝缘J41和散热器的线热膨胀系数不同，在散热装置内产生了热应力 的情况下，由于应力緩和部件的突起变形，由此热应力得以緩和，从而能 够防止在绝缘基板上发生开裂，或在绝缘基板和应力緩和部件的接合部发 生开裂，或散热器的绝缘基板侧的面产生翘曲的问题。因此，散热性能得 以长期维持。此外，由于应力緩和部件，由板状主体及在板状主体的至少 一个面上隔开间隔地形成的多个突起构成，故应力緩和部件的成本比较低 廉，结果散热装置的材料成本也低廉。根据上述2)的散热装置，仅在应力緩和部件的板状主体的一个面上形 成有多个突起，应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面及突起的 前端面中的任何一方被金属接合到绝缘基板上，同时另 一方被金属接合到 散热器上，所以绝缘基板和散热器间的导热性变得优异，提高了从搭载在 绝缘M的发热体搭载面上的半导体元件发出的热的散热性能。而且，即 使在由于绝缘基板和散热器的热线膨胀系数不同而在散热装置中产生热应 力的情况下，应力緩和部件的突赴良生变形，使热应力得以緩和，故可以 防止在绝缘基板上发生开裂，或在绝缘基板和应力緩和部件的接合部分发 生开裂，或散热器的绝缘基板側的面翘曲的问题。因此，散热性能得以长 期维持。此外，应力緩和部件由板状主体及仅在板状主体的一个面上形成 的多个突起构成，所以应力緩和部件的成本比较低廉，结果散热装置的材 料成本下降。根据上述3)的散热装置，由于导热板的作用，绝缘基板和散热器间的 传热面积增大，所以绝缘基板和散热器间的导热性变得更加优异，提高从 搭载在绝缘基板的发热体搭载面上的半导体元件发出的热的散热性能。而 且，即使由于绝缘基板和散热器的热线膨胀系数不同而在散热装置内产生 了热应力的情况下，由于通孔的作用，导热板变形，由此也使热应力得以 緩和。根据上述4)的散热装置，由于2个应力緩和部件的作用，绝缘基板和 散热器间的传热面积增大，所以绝缘基板和散热器间的导热性变得更加优 异，提高了从搭载在绝缘基板发热体搭载面上的半导体元件发出的热的散 热性能。而且，即使在由于绝缘基板和散热器的线热膨胀系数不同而在散热装置内产生了热应力的情况下，两个应力緩和部件的突起变形，由此使 热应力得以緩和，故可以防止绝缘M发生开裂，或绝缘基板和应力緩和 部件的接合部分发生开裂，或散热器的绝缘基板侧的面翘曲的问题。根据上述"及8)的散热装置，在散热装置中产生热应力的情况下的突 起的变形度变大，即使在散热装置中产生的热应力比较大的情况下，也可 以纟爰和热应力。在上述9)及IO)的散热装置的情况下，在散热装置内产生热应力时突起 的变形程度变小，但是在散热装置内产生的热应力比较小的情况下，也可 以充分緩和热应力。根据上述ll)的散热装置，由于在应力緩和部件的突起间的间隙内填充 的高导热性油脂或导热性树脂的作用，绝缘基板和散热器间的导热性变得 更加优异，可以提高从搭载在绝缘基板的发热体搭载面上的半导体元件发 出的热的散热性能。根据上述14)的散热装置，由于应力緩和部件被硬钎焊在绝缘基板及散 热器上，所以可以同时接合应力緩和部件和绝缘基板、以及应力緩和部件 和散热器，制造时的可操作性得以提高。在专利文献l记载的散热装置中， 在将绝缘基板和放热体软钎焊之后必须用螺栓固定放热体和散热器，制造 时的可操作性恶化。
图1表示本发明的散热装置的实施例1，是显示采用了散热装置的功率模块的一部分的垂直剖面图；图2是表示用于图l的散热装置的应力緩和部件的立体图；图3是表示本发明的散热装置的实施例2的与图1相当的图；图4是表示用于图3的散热装置的应力緩和部件及导热板的立体图；图5是表示本发明的散热装置的实施例3的与图l相当的图；图6是表示用于图5的散热装置的应力緩和部件的立体图；图7是表示用于实施例1 ~ 3的散热装置的应力緩和部件的变形例的局部剖^见立体图；图8是表示用于实施例2的散热装置的应力緩和部件及导热板的变形 例的立体图。
具体实施方式
以下，参照
本发明的实施例。另外，在以下的说明中，将图 1、图3及图5的上下、左右称为上下、左右。此外，在所有附图中，对同 一部分及同一物均标以同一符号，重复的说明从略。实施例1该实施例表示在图1及图2中。图1表示采用实施例1的散热装置的功率模块的一部分，图2表示实 施例1的散热装置的应力緩和部件。在图1中，功率模块具有散热装置(l)和搭载于散热装置(l)的例如 IGBT等的半导体元件(2)。散热装置(l)具有上表面被作为发热体搭载面的绝缘基板(3)、与绝缘基 板(3)的下表面接合的应力緩和部件(4)和与应力緩和部件(4)下表面接合的 散热器(5)。绝缘狄(3)只要满足必要的绝缘特性、导热率及机械强度，可由任何 绝缘材料形成，例如在由陶瓷形成的情况下，可以采用氧化铝和氮化铝。 在绝缘基板(3)上表面的发热体搭载面上形成电路层(6)，半导体元件(2)被接 合在电路层(6)上。该接合例如通过软钎焊进行。软钎焊层的图示省略。电 路层(6)用导电性优异的铝、铜等的金属形成，但是最好用导电率高、变形 能高而且与半导体元件的软钎焊性优异的纯度高的纯铝形成。此外，在绝 缘基板(3)的下表面形成金属层(7),应力緩和部件(4)被硬钎焊在金属层(7) 上。硬钎料层的图示省略。金属层(7)，可用导热性优异的铝、铜等金属形 成，但是最好用导热率高、变形能高而且与熔融硬钎料润湿性优异的純度 高的纯铝形成。然后，由绝缘基板(3)、电路层(6)及金属层(7)构成功率模块 用的基板(8)。如图2所示，应力緩和部件(4)由高导热性材料形成，这里由铝例如通 过冷锻而形成，包括板状主体(10)和在板状主体(10)的上表面交错配置并隔开间隔地形成的多个实心圆柱形突起(ll)。然后，突起(ll)的前端面被硬钎焊在金属层(7)上，板状主体(10)的下表面被硬钎焊到散热器(5)上。应力緩 和部件(4)最好由导热率高、由于硬钎焊时的加热导致强度下降而变形能增 高、且与熔融硬钎料润湿性优异的纯度99%以上，最好纯度99.5%以上的 纯铝形成。板状主体(10)壁厚最好是0.5~3mm。这是因为，若板状主体(10)的壁 厚过薄，则由于绝缘基板(3)和散热器(5)的热膨胀系数不同，在散热装置(1) 中产生了热应力的情况下应力緩和部件(4)的变形变得不充分，有由应力緩 和部件(4)所带来的应力緩和性能不充分之虞，若该壁厚过厚，则恐怕导热 性下降，使散热性能下降。在散热装置(l)中产生的热应力比较大的情况下，优选突起(ll)的突出 高度大于横截面外径，更优选突起(ll)的突出高度大于0.8mm小于等于 1，5mm，横截面外径大于等于0.8111111小于1.5111111。这是因为，若突起(ll) 的突出高度过低，而且突起(ll)的横截面外径过大，则在由于绝缘基板(3) 和散热器(5)的热膨胀系数不同而在散热装置(l)中产生了热应力的情况下， 应力緩和部件(4)的变形变得不足，有由应力緩和部件(4)所带来的应力緩和 性能变得不足之虞，若突起(ll)的突出高度过高，而且突起(ll)的横截面外 径过小，则恐怕导热性下降，使散热性能降低。此外，在散热装置(l)中产生的热应力较小的情况下，优选突起(ll)突 出高度小于横截面外径，更优选突起(ll)的突出高度为0.5~0.8mm，横截 面外径为1.5~3mm。这是因为，若突起(ll)的突出高度过低，而且突起(ll) 的横截面外径过大，则由于绝缘基板(3)和散热器(5)的热膨胀系数不同而在 散热装置(l)中产生了热应力的情况下，应力緩和部件(4)的变形变得不足， 有由应力緩和部件(4)所带来的应力緩和性能变得不足之虞，若突起(ll)的 突出高度过高且突起(ll)的横截面外径过小，则恐怕导热性下降，使散热 性能降低。散热器(5)最好为并排设置有多个冷却流体通路(12)的扁平中空状，并 由导热性优异而且重量轻的铝形成。作为冷却流体，可以使用液体及气体 中任意一种。应力緩和部件(4)与功率模块用的基板(8)的金属层(7)及散热器(5)的硬 钎焊，例如用以下方式进行。即，应力緩和部件(4)由上述纯铝的棵材形成。 接着，将功率模块用的基板(8)、应力緩和部件(4)及散热器(5)配置成层叠状。 此时，在应力緩和部件(4)与功率模块用的基板(8)的金属层(7)及散热器(5) 之间，分别预先^H殳由A1—Si系合金、Al—Si—Mg系合金等构成的片状 铝钎料。片状铝钎料的厚度最好是10~200Mm左右。若其厚度过薄，则 有钎料供应不足，出现钎焊不良之虞，若其厚度过厚，则恐怕钎料过多， 导致产生孔隙、导热性下降。接着，将功率模块用的基板(8)、应力緩和部件(4)及散热器(5)用适当的 夹具固定，在接合面上施加适当的荷重，同时在真空气氛中或惰性气体气 氛中加热到570~600° C。这样，应力緩和部件(4)与功率模块用的基板(8) 的金属层(7)及散热器(5)便被同时硬钎焊。上述功率模块，通过应用于例如以电动机作为驱动源的一部分的混合 动力车等车辆，由此根据车辆的运转状况，控制提供给电动机的电力。于是，从半导体元件(2)发出的热量，经过功率模块用的基板(8)及应力緩和部 件(4)传递到散热器(5)，由在冷却流体通路(12)内流过的冷却流体散热。在从半导体元件(2)产生的热量向散热器(5)传递时，绝缘基板(3)及散热 器(5)变为高温，发生热膨胀。另一方面，若半导体元件(2)停止发热，则绝 缘基板(3)及散热器(5)的温度下降至常温，发生热收缩。于是，由于绝缘基 板(3)和散热器(5)的线热膨胀系数不同，在上迷的热膨胀及热收缩时，在散 热装置中，在图l的左右方向及图l纸面的里外方向上产生热应力。但是， 由于应力緩和部件(4)的突起(11)，以其横截面外径膨胀、收缩的方式变形， 由此热应力得以緩和，防止绝缘基板(3)上发生开裂，或绝缘基板(3)和应力 緩和部件(4)的接合部分发生开裂，或散热器(5)的上表面产生翘曲。因此， 散热性能得以长期维持。在上述实施例1中，应力緩和部件(4)的突起(11)呈实心的圆柱形，但 不限于此，只要是实心柱状，其横截面的外形可以适当改变，例如，也可 以呈角柱形。此外，在功率模块用的基板(8)的金属层(7)与应力緩和部件(4) 的板状主体(10)之间，最好在突起(ll)间的空隙中填充高导热性的油脂或热传导树脂。作为高导热性的油脂，例如，可以釆用硅系油脂、银浆、导电 浆体等，作为导热性树脂，例如，可以釆用环氧树脂。在这种情况下，从功率模块用的基板(S)向散热器(5)的导热性提高，使散热性能变得优异。 实施例2该实施例如图3及图4所示。图3表示采用实施例2的散热装置的功率模块的一部分，图4表示实 施例2的散热装置的应力援和部件。在图3及图4中，在散热装置(15)中，在功率模块用的基板(8)和散热 器(5)之间，配置有结构与实施例l相同的应力緩和部件(4)，和由高导热性 材料、这里是铝构成且具有使应力緩和部件(4)的突起(11)穿过的多个通孔 (17)的导热板(16)。另外，在实施例2中，应力緩和部件(4)的突起(11)不是 形成为交错配置，而是形成得纵横并列。导热板(16)以使突起(11)穿过通孔 (17)的状态，被配置在应力緩和部件(4)中板状主体(10)的上表面上，并被硬 钎焊到功率模块用的基板(8)的金属层(7)上。在突起(ll)的外周面和通孔(17) 的内周面之间存在间隙。此外，在应力緩和部件(4)的板状主体(10)的上表 面和导热板(16)的下表面之间(参照图3)也存在间隙。为了在应力緩和部件 (4)的板状主体(10)的上表面和导热板(16)的下表面之间形成间隙，将金属层 (7)与应力緩和部件(4)及导热板(16)的硬钎焊、以及应力緩和部件(4)与散热 器(5)的硬钎焊，以与图3所示的情况上下反向的方式进行即可。另外，在 应力緩和部件(4)的板状主体(10)的上表面和导热板(16)的下表面之间的间 隙也并非必不可少，导热板(16)和应力緩和部件(4)的板状主体(10)也可以被 硬钎焊。导热板(16)，最好由导热率高、由于硬钎焊时的加热导致强度下降而变 形能变高且与熔融硬钎料润湿性优异的纯度99%以上，最好纯度99.5%以 上的纯铝形成。导热板(16)和金属层(7)的硬钎焊，采用实施例1中将突起(ll)的前端面 硬钎焊到金属层上的片状铝钎料进行。此外，在硬钎焊导热板(16)和板状 主体(10)的情况下，该硬钎焊通过将由Al-Si系合金、A1-Si-Mg系合金 等构成的，且具有供突起(ll)贯穿的多个通孔的片状铝钎料介于导热板(16)和板状主体(10)之间来进行。在实施例2的散热装置(15)的情况下，在突起(11)的外周面和通孔(17) 的内周面之间的间隙，及应力緩和部件(4)的板状主体(10)的上表面和导热 板(16)的下表面之间的间隙中，最好填充与实施例1的情况相同的高导热 性油脂或导热性树脂。另夕卜，在实施例2的散热装置(15)的情况下，也可以预先利用由芯材和 覆盖芯材两面的铝钎料制皮材构成的铝钎焊片形成导热板(l6)，利用钎焊 片的皮材进行导热板(16)和金属层(7)的硬钎焊，所述芯材是由纯度99%以 上、最好纯度在99.5%以上的纯铝构成的。作为上述铝钎焊片的皮材，可 以采用例如Al-Si系合金、A1-Si-Mg系合金等。此外，皮材的厚度宜为10-200 Mm左右。若该厚度过薄，则有钎料供应不足，钎焊不良之虞，若该厚度 过厚，则恐怕钎料过多，导致产生孔隙、导热性下降。实施例3本实施例如图5及图6所示。图5表示采用实施例3的散热装置的功率模块的一部分，图6表示实 施例3的散热装置的应力緩和部件。在图5及图6中，在散热装置(20)中的功率模块用的 (8)和散热器 之间配置2个结构与实施例1相同的应力緩和部件(4)。上侧的应力緩和部 件(4)配置成突起(11)向下，下侧的应力緩和部件(4)配置成突起(11)向上。另 外，在实施例3中，两个应力緩和部件(4)的突起(11)没有被形成为交错配 置，而形成为纵横并列。然后，上侧应力緩和部件(4)的板状主体(10)的上 表面被硬钎焊在功率模块用的基板(8)的金属层(7)上，同时下侧应力緩和部 件(4)的板状主体(10)的下表面被硬钎焊在散热器(5)上。它们的硬钎焊采用 片状铝钎料进行。此外，两个应力緩和部件(4)的突起(11)形成得彼此互不 干涉，上侧应力緩和部件(4)的突起(ll)的前端面被硬钎焊在下侧应力緩和 部件(4)的板状主体(10)的上表面，下侧应力緩和部件(4)的突起(11)的前端 面被硬钎焊在上側应力緩和部件(4)的板状主体(10)的下表面。它们的硬钎 焊通过将由Al-Si系合金、Al-Si-Mg系合金等构成且具有供突起(ll)穿过的 多个通孔的片状铝钎料介于两个应力緩和部件(4)的板状主体(10)与突起(ll)的前端面之间进行。在实施例3的散热装置(20)的情况下，最好在上下两应力緩和部件(4) 之间，在突起(ll)间的间隙中，填充与实施例1的情况相同的高导热性油 脂或导热性树脂。在上述实施例1~3中，在功率模块用的基板(8)的绝缘141(3)的下表 面形成金属层(7)，但不限于此，不一定必须有金属层。然后，在实施例1 及3的散热装置(1)、 (15)的情况下，应力緩和部件(4)直接硬钎焊在绝缘基 板(3)上，在实施例2的散热装置(20)的情况下，应力緩和部件(4)及导热板 (16)直接硬钎焊在绝缘基板上。图7表示可以用于实施例1~3的散热装置(l)、 (15)、 (20)的应力緩和 部件的变形例。图7中所示的应力緩和部件(25),由高导热性材料、这里是铝，例如通 过沖压加工而形成，包括隔开间隔而交错配置地形成有多个通孔(27)的板 状主体(26)、和在板状主体(26)的通孔(27)周围竖立状地一体形成的中空圆 筒状突起(28)。板状主体(26)的壁厚最好为0.5~3mm。这是因为，若板状主体(26)的 壁厚过薄，则由于绝缘基板(3)和散热器(5)的热膨胀系数不同，在散热装置 (1)、 (15)、 (20)内产生了热应力的情况下，应力緩和部件(25)的变形变得不 充分，有应力緩和部件(25)带来的应力緩和性能变得不足之虞，若该壁厚 过厚，则恐怕导热性下降，使散热性能降低。在散热装置(l)、 (15)、 (20)中产生的热应力比较大的情况下，优选突起 (28)的突出高度大于横截面外径，更优选突起(28)的突出高度大于0.8mm 小于等于1.5mm，横截面外径大于等于0.8mm小于1.5mm。这是因为， 若突起(28)的突出高度过低，而且突起(28)的横截面外径过大，则由于绝缘 基板(3)和散热器(5)的热膨胀系数不同而在散热装置(1)、 (15)、(加)中产生 了热应力时，应力緩和部件(25)的变形变得不足，有由应力緩和部件(25) 带来的应力緩和性能变得不足之虞，若突起(8)突出高度过高，而且突起(28) 的横截面外径过小，则恐怕导热性下降，使散热性能降低。此外，在散热装置(l)、 (15)、 (20)内产生的热应力比较小的情况下，优选突起(28)的突出高度小于横截面外径，更优选突起(28)的突出高度为 0.5~0.8mm，横截面外径为1.5~3mm。这是因为，若突起(28)的突出高度 过低，而且突起(28)的横截面外径过大，则由于绝缘基板(3)和散热器(5)的 热膨胀系数不同而在散热装置(l)、 (15)、 (20)内产生热应力时，应力緩和部 件(25)的变形变得不足，有由应力緩和部件(25)带来的应力緩和性能变得不 足之虞，若突起(28)的突出高度过高，而且突起(28)的横截面外径过小，则 恐怕导热性下降，使散热性能降低。应力緩和部件(25)宜由纯度99%以上，最好由纯度在99.5%以上的纯 铝形成。在采用该应力緩和部件的情况下，除了如在实施例1~3所述，填充有 高导热性油脂或导热性树脂以外，在突起(28)内最好也填充高导热性油脂 或导热性树脂。另外，也可以预先利用由芯材和覆盖芯材双面的铝钎料制皮材构成的 铝钎焊片形成图7所示的应力緩和部件(25)，利用铝钎焊片的皮材进行应 力緩和部件(25)的硬钎焊，另外所述芯材是由纯度"％以上、最好纯度 99.5。/。以上的纯铝构成的。另外，作为皮材，可以采用Al-Si系合金、 Al-Si-Mg系合金等。此外，皮材的厚度最好是10 200um左右。若其厚 度过薄，则有钎料变得供应不足，钎焊不良之虞，若其厚度过厚，则钎料 过多，恐怕产生孔隙，招致导热性下降。图8表示可以用于实施例2的散热装置(15)的应力緩和部件及导热板的变形例。在图8中，在应力緩和部件(30)的板状主体(10)上表面形成的突起(31) 呈实心角柱状，在导热板(32)中形成突起(31)通过的多个角形通孔(")。
权利要求
1.一种散热装置，具有一个面被作为发热体搭载面的绝缘基板和固定在绝缘基板的另一个面上的散热器，其中，使由高导热性材料构成、且具备板状主体及在板状主体的至少一个面上隔开间隔地形成的多个突起的应力缓和部件，介于绝缘基板和散热器之间，应力缓和部件与绝缘基板及散热器金属接合。
2. 如权利要求1所述的散热装置，其中，仅在应力緩和部件的板状主 体的一个面上形成多个突起，应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起 的面及突起的前端面中的任意一方与绝缘基板金属接合，并且另 一方与散 热器金属接合。
3. 如权利要求2所述的散热装置，其中，在应力緩和部件的板状主体 中的形成有突起的面上，层叠有由高导热性材料构成、且具有使突起通过 的通孔的导热板，导热板与绝缘基板和散热器之中被金属接合着突起的前 端面的一侧相金属接合。
4. 如权利要求1所述的散热装置，其中，在绝缘基板和散热器之间， 配置仅在板状主体的一个面上形成有多个突起的两个应力緩和部件， 一方 的应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面与绝缘基板金属接合， 并且另一方的应力緩和部件的板状主体中的没有形成突起的面与散热器金 属接合， 一方的应力緩和部件的突起位于另一方的应力緩和部件的突起之 间的间隙中，并且两个应力緩和部件的突起的前端面分别与对方的应力緩 和部件的板状主体金属接合。
5. 如权利要求1所述的散热装置，其中，突起由与板状主体一体形成 的实心柱状体构成。
6. 如权利要求1所述的散热装置，其中，突起由与板状主体上形成的 通孔的周围一体形成的中空筒状体构成。
7. 如权利要求1所述的散热装置，其中，突起的横截面外形呈圆形， 突起的突出高度大于突起的横截面外径。
8. 如权利要求7所述的散热装置，其中，突起的横截面外径大于等于0.8mm，小于1.5mm，突出高度大于0.8mm，小于等于1.5mm。
9. 如权利要求1所述的散热装置，其中，突起的横截面外形呈圆形， 突起的突出高度小于突起的横截面外径。
10. 如权利要求9所述的散热装置，其中，突起的横截面外径为1.5~ 3mm，突出高度为0.5~0,8mm。
11. 如权利要求l所述的散热装置，其中，在应力緩和部件的突起间的 间隙中填充有高导热性油脂或导热性树脂。
12. 如权利要求1所述的散热装置，其中，绝缘基板在与发热体搭载面 相反一侧的面上具有金属层，应力緩和部件与该金属层金属接合。
13. 如权利要求1所述的散热装置，其中，高导热性材料包含铝。
14. 如权利要求1所述的散热装置，其中，金属接合是由硬钎焊实现的。
15. —种功率模块，其中，具有权利要求1~14中任何一项所述的散热 装置和搭载在散热装置的绝缘基板的发热体搭载面上的半导体元件。
全文摘要
散热装置(1)，具有一个面被作为发热体搭载面的绝缘基板(3)和固定在绝缘基板(3)的另一个面上的散热器(5)。绝缘基板(3)在与发热体搭载面相反的面上设有金属层(7)。使由高导热性材料构成、且具备板状主体(10)及在板状主体(10)的至少一个面上隔开间隔地形成的多个突起(11)的应力缓和部件(4)，介于在绝缘基板(3)的金属层(7)和散热器(5)之间。应力缓和部件(4)的突起(11)的前端面被硬钎焊在金属层(7)上。板状主体(10)上的没有形成突起(11)的面被硬钎焊在散热器(5)上。采用该散热装置(1)，可以降低材料成本，而且散热性能优异。
文档编号H01L23/36GK101218671SQ20068002481
公开日2008年7月9日 申请日期2006年7月5日 优先权日2005年7月7日
发明者中川信太郎, 古川裕一, 大年浩太, 山内忍, 星野良一, 河野荣次, 田中胜章, 若林信弘, 藤敬司 申请人:株式会社丰田自动织机;昭和电工株式会社