[发明专利]散热器及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及具有电路基片和散热装置的散热器。本公开还涉及用于制造该散热器的方法。

背景技术

传统上已知的半导体设备具有：陶瓷基片，该陶瓷基片是绝缘基片；前金属板，该前金属板接合于陶瓷基片的前表面并用作布线层；以及后金属板，该后金属板接合于陶瓷基片的后部。散热装置接合于后金属板，该散热装置发散由半导体装置产生的热。在半导体设备的操作期间由半导体装置产生的热通过散热装置发散。期望散热装置的散热性能保持较长的时间段。然而，根据半导体设备的使用条件，由于热应力——其由绝缘基片和散热装置之间的线性膨胀系数的差别所导致，因此在陶瓷基片与后金属板之间的接合部分处可能形成裂纹。而且，裂纹的延伸可能导致后金属板使陶瓷基片剥离，这样可能降低散热性能。

在这点上，例如，日本早期公开专利公报No.2006-294699公开了一种具有应力释放构件的半导体设备，该应力释放构件位于后金属板与散热装置之间。根据该文献，使用铝板作为应力释放构件，在该应力释放构件中形成在厚度的方向上延伸的多个通孔。当半导体设备操作时，该结构释放热应力。

在该文献中公开的半导体设备中，由于在铝板中形成的通孔，因此在后金属板与散热装置之间形成空气层。由于空气与铝相比具有较低的导热性，因此由半导体装置产生的热在绕过铝板的形成有通孔的部分之后到达散热装置。即，通孔阻碍由半导体装置产生的热的扩散。换言之，该结构阻碍热传送至散热装置，并且降低了冷却效率。

因此，本公开的目的是提供如下散热器，即：在释放半导体设备于操作期间产生的热应力的同时促进由半导体装置产生的热的扩散。本公开还提供用于制造该散热器的方法。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供包括电路基片和散热装置的散热器。电路基片包括：绝缘基片，该绝缘基片形成为具有前表面和后表面；前金属层，该前金属层接合于绝缘基片的前表面，该前金属层形成为具有能够与半导体装置接合的前表面和接合于绝缘基片的后表面；以及，后金属层，该后金属层接合于绝缘基片的后表面，该后金属层形成为具有接合于绝缘基片的前表面和接合于散热装置的后表面。后金属层具有多个应力释放空间。每个应力释放空间形成为至少在后金属层的前表面和后表面的其中一个处敞开。当将后金属层中的位于半导体装置正下方的区域限定为正下方区域、并且将该正下方区域外侧的与正下方区域相对应并具有相同的尺寸的区域限定为对比区域时，在正下方区域的范围中的应力释放空间的体积小于形成在对比区域的范围中的应力释放空间的体积。

根据该构造，由于形成在后金属层中的应力释放空间而因此释放热应力。而且，与对比区域的导热性相比，在后金属层中的正下方区域的范围的导热性得到改善。因此，由半导体装置产生的热容易地传递至半导体装置正下方的区域，并且不会阻碍热扩散。散热器能够将由半导体装置产生的热可靠地传递至散热装置。因此，散热器实现了在产生大量热的半导体装置的正下方区域中的热应力的吸收与散热性能的改善之间的平衡。

根据一个方面，在正下方区域的范围中的应力释放空间形成在正下方区域的周边部分中、而不形成在正下方区域的中央部分中。在对比区域的范围中的应力释放空间形成在对比区域的周边部分和中央部分中。因此，在正下方区域的范围中的应力释放空间的体积小于形成在对比区域的范围中的应力释放空间的体积。

根据该构造，应力释放空间形成在后金属层的正下方区域的范围中的周边部分中。应力释放空间不形成在正下方区域的中央部分中，该正下方区域的中央部分是正下方区域的周边部分的内侧的区域。因此，在后金属层中的正下方区域的中央部分是后金属层中的实心体。即，半导体装置的中央部分和散热装置在沿层压方向其间不存在应力释放空间的情况下彼此接合。在半导体装置中，热主要集中在其中央部分中。因此，由半导体装置产生的热最大量地传递至其中央部分的正下方部分。根据上述构造，由于应力释放空间未形成在半导体装置的正下方部分中，因此不会阻碍传递至半导体装置的正下方部分的热的扩散，这样允许将热有效地传递至散热装置。即，散热器实现了在产生大量热的半导体装置的正下方区域中的热应力的吸收与散热性能的改善之间的平衡。

根据一个方面，利用硬钎料将绝缘基片、后金属层和散热装置接合在一起。在正下方区域的范围中的应力释放空间的至少一部分填充有硬钎料。因此，在正下方区域的范围中的应力释放空间的体积小于形成在对比区域的范围中的应力释放空间的体积。