[发明专利]散热板

说明书

本发明涉及一种散热板。该散热板可以适用于使用化合物半导体封装高输出半导体器件，其中散热板具有与陶瓷材料相同或类似的热膨胀系数，即使在与诸如氧化铝(Al₂O₃)等陶瓷材料结合时也能够良好地结合，并且能够将在高输出器件中时产生的大量热量快速地排出到外面，从而获得高导热率。根据本发明的散热板具有使两种或更多种材料层叠的结构，包括在散热板的厚度方向上的芯层和覆盖芯层的顶表面和底表面的覆盖层，其中覆盖层由含铜材料形成，芯层包括具有含铜和碳材料的复合结构的基材，并包括含Cu和Mo且在基材中以格子形式排列的合金层。

技术领域

本发明涉及一种散热板，更具体地涉及这样一种散热板，其可以适用于使用化合物半导体封装高输出半导体器件，其中散热板具有与陶瓷材料相同或类似的热膨胀系数，即使在与诸如氧化铝(Al₂O₃)等陶瓷材料结合时也能够良好地结合，同时能够将在高输出器件中时产生的大量热量快速地排出到外面，从而获得高导热率。

背景技术

近年来，使用GaN型化合物半导体的高输出放大器件作为信息通信和防御领域的核心技术受到关注。

在这种高输出电子或光学器件中，与一般器件相比产生大量热量，因此需要能够有效地排出大量产生的热量的封装技术。

目前，利用GaN型化合物半导体的高输出半导体器件使用具有相对良好的导热率和低热膨胀系数的金属复合板，诸如W/Cu的双层复合材料、Cu和Mo的两相复合材料、Cu/Cu-Mo合金/Cu的三层复合材料以及Cu/Mo/Cu/Mo/Cu的多层复合材料。

然而，由于复合板在厚度方向上的导热率最大约为250W/mK，实际上不能达到高于250W/mK的导热率，因此难以将这些复合板应用于这样的器件(诸如具有数百瓦特性的功率晶体管)。

另一方面，使用诸如氧化铝(Al₂O₃)等陶瓷材料的钎焊工艺对于制造半导体器件的工艺是必不可少的。

因为钎焊过程在800℃以上的高温下进行，所以由于金属复合板和陶瓷材料之间的热膨胀系数不同，在钎焊过程中发生弯曲或破裂，并且这种弯曲或破裂可能是有缺陷的器件的原因。

此外，近年来，为了在制造时实现高输出并提高生产效率，在一个散热板上安装多个芯片，因此，封装的长度变得更长。随着封装的长度变长，散热板的长度也变得更长，当散热板和半导体器件之间存在热膨胀系数差异的情况下安装的半导体器件的数量增加时，这导致有缺陷的器件，安装一个芯片时不会造成缺陷。因此，在用于安装多个芯片的散热板的情况下，与陶瓷材料的热膨胀系数的相似性是更重要的课题，因此，迫切需要开发具有与陶瓷材料相似的热膨胀系数且具有良好的散热特性的散热板。

发明内容

为了克服现有技术的所述限制，本发明的目的是提供一种散热板，其可以在板的平面方向(横向和/或纵向方向)上具有9.0×10^-6/K以下的低热膨胀系数，其中当结合到陶瓷材料(特别是氧化铝)时不发生弯曲或破裂，另外，在板的厚度方向上具有350W/mK以上的高导热率，因此，散热板可特别适用于安装高输出器件(诸如几百瓦的功率晶体管)的多个芯片。

为了克服所述限制，本发明提供了一种散热板，所述散热板具有使两种或更多种材料层叠的结构，该散热板包括在所述散热板的厚度方向上的芯层和覆盖所述芯层的顶表面和底表面的覆盖层，其中所述覆盖层包括含铜材料，其中所述芯层由具有第一热膨胀系数的基材和沿着所述芯层的厚度方向在所述基材中以格子形式平行延伸的多个层形成，其中所述多个层由具有第二热膨胀系数的合金制成。

根据优选实施方式，根据本发明的散热板可以适用于高输出器件，因为板的导热率在厚度方向上为350W/mK以上，特别是400W/mK以上。