CN101156241A - 散热装置 - Google Patents

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Abstract

散热装置(1)包括：将一个面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)。在绝缘基板(3)的与发热体搭载面相反的面上形成金属层(7)。在绝缘基板(3)的金属层(7)与散热器(5)之间，夹有由形成有多个贯通孔(9)的铝板(10)构成并且贯通孔(9)作为应力吸收空间的应力缓和部件(4)。将应力缓和部件(4)钎焊在绝缘基板(3)的金属层(7)以及散热器(5)上。根据该散热装置(1)，材料成本变得便宜，并且散热性能变得优异。

Description

散热装置
技术领域
本发明涉及散热装置，更详细地说，涉及具备将一个面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掉的散热装置。
在本说明书以及权利要求中，所谓“铝”，除了表达为“纯铝”的情况以外，都不但包括纯铝，还包括铝合金。
背景技术
在使用例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等半导体元件的电源组件中，必须将从半导体元件发出的热量高效地散发掉，将半导体元件的温度保持在规定温度以下。因此，以往使用具备由Al2O3、AlN等陶瓷构成并且一个面被作为发热体搭载面的绝缘基板、和由铝或铜(包括铜合金。以下相同)等高导热性金属构成并且被锡焊(软焊)在绝缘基板的另一个面上的散热器的散热装置，将半导体元件锡焊在散热装置的绝缘基板的发热体搭载面上从而构成电源组件。
但是，在例如混合动力汽车等所使用的电源组件中，要求长期地维持散热装置的散热性能，但在上述的以往的散热装置中，根据使用条件，会有因为绝缘基板和散热器的热膨胀系数的不同而产生热应力、在绝缘基板上产生裂缝，或者在接合绝缘基板和散热器的焊层上产生裂缝，或者在散热器与绝缘基板的接合面上产生翘曲的情况，每种情况都具有散热性能下降的问题。
因此，作为解决这样的问题的散热装置，提出了如下的散热装置，即，具备一个面被作为发热体搭载面的绝缘基板、锡焊在绝缘基板的另一个面上的散热体和螺纹锁固在散热体上的散热器，散热体在由铝、铜等高导热性材料构成的一对板状散热体主体之间，夹有因瓦合金等低热膨胀材料(参照专利文献1)。
但是，在专利文献1所记载的散热装置中，必须使用由高导热性材料和低热膨胀材料构成的散热体，所以存在材料成本升高的问题。进而，散热体与散热器只是螺纹锁固在一起，所以两者之间的导热性并不充分，不能得到充分的散热性能。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种材料成本便宜、而且散热性能也优异的散热装置。
本发明为了达成上述目的，由以下的技术方案构成。
1)一种散热装置，它是具备将一个面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的散热装置，其中：
在绝缘基板与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件被金属接合在绝缘基板及散热器上。
2)如1)所述的散热装置，其中：将应力缓和部件钎焊(硬焊)在绝缘基板以及散热器上。
3)一种散热装置，它是具备将一个面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的散热装置，其中：
在绝缘基板的与发热体搭载面相反的面上形成金属层，在该金属层与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件被金属接合在绝缘基板的金属层以及散热器上。
4)如3)所述的散热装置，其中：将应力缓和部件钎焊在绝缘基板的金属层以及散热器上。
5)如1)～4)中的任意一项所述的散热装置，其中：绝缘基板由陶瓷构成。
6)如1)～5)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由形成有多个贯通孔的铝板构成，贯通孔作为应力吸收空间。
7)如6)所述的散热装置，其中：贯通孔形成在铝板的至少与绝缘基板的周缘部相对应的位置上。
8)如6)或7)所述的散热装置，其中：贯通孔为非角形，贯通孔的圆相当直径为1～4mm。
另外，在本说明书以及权利要求中，所谓“非角形”，意思是不具有数学上所定义的锐角、钝角以及直角的形状，即圆、椭圆、长圆、角部形成为圆弧状的类似多边形形状等。另外，在本说明书以及权利要求中，所谓“圆相当直径”，是指将某一形状的面积用与该面积相等的圆的直径来表示。
在所述8)的散热装置中，将贯通孔的圆相当直径设为1～4mm是因为：如果贯通孔的圆相当直径过小，则在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，应力缓和部件的变形不充分，从而会有应力缓和部件的应力缓和性能变得不充分的危险；如果贯通孔的圆相当直径过大，则具有导热性降低的危险。特别是，在将应力缓和部件钎焊在绝缘基板以及散热器上时，如果所述圆相当直径过小，则贯通孔会被钎料所堵塞，其结果，会有即使是在散热装置上产生热应力时应力缓和部件也完全不变形的情况。
9)如6)～8)中的任意一项所述的散热装置，其中：所有的贯通孔的面积的合计值相对于铝板的一个面的面积的比例为3～50％的范围内。
在所述9)的散热装置中，之所以将所有的贯通孔的面积的合计值相对于铝板的一个面的面积的比例设为3～50％的范围内，是因为：如果该比例过低，则在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，应力缓和部件的变形不充分，从而会有应力缓和部件的应力缓和性能变得不充分的危险；如果过高，则具有导热性降低的危险。
10)如1)～5)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由至少在任意一个面上形成有多个凹坑的铝板构成，凹坑作为应力吸收空间。
11)如10)所述的散热装置，其中：凹坑形成在铝板的至少与绝缘基板的周缘部相对应的位置上。
12)如10)或11)所述的散热装置，其中：凹坑的开口为非角形，凹坑的开口的圆相当直径为1～4mm。
在所述12)的散热装置中，将凹坑的开口的圆相当直径设为1～4mm，这是因为：如果凹坑的开口的圆相当直径过小，则在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，应力缓和部件的变形不充分，从而会有应力缓和部件的应力缓和性能变得不充分的危险；如果凹坑的开口的圆相当直径过大，则具有导热性降低的危险。特别是，在将应力缓和部件钎焊在绝缘基板以及散热器上时，如果所述圆相当直径过小，则贯通孔会被钎料所堵塞，其结果，会有即使是在散热装置上产生热应力时应力缓和部件也完全不变形的情况。
13)如10)～12)中的任意一项所述的散热装置，其中：形成在铝板的一个面上的所有凹坑的开口面积的合计值相对于铝板的形成有凹坑的面的面积的比例为3～50％的范围内。
在所述13)的散热装置中，将形成在铝板的一个面上的所有凹坑的开口面积的合计值相对于铝板的形成有凹坑的面的面积的比例设为3～50％的范围内，这是因为：如果该比例过低，则在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，应力缓和部件的变形不充分，从而会有应力缓和部件的应力缓和性能变得不充分的危险；如果过高，则具有导热性降低的危险。
14)如1)～5)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由至少在一个面上形成有多个凹坑并形成有多个贯通孔的铝板构成，凹坑以及贯通孔作为应力吸收空间。
15)如6)～14)中的任意一项所述的散热装置，其中：形成应力缓和部件的铝板的壁厚为0.3～3mm。
在所述15)的散热装置中，将形成应力缓和部件的铝板的壁厚设为0.3～3mm，这是因为：如果该壁厚过薄，则在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，应力缓和部件的变形不充分，从而会有应力缓和部件的应力缓和性能变得不充分的危险；如果该壁厚过厚，则具有导热性降低的危险。
16)如1)～5)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由包括波峰部、波谷部以及连结波峰部和波谷部的连结部而成的波形的铝板构成，相邻的连结部彼此之间的部分作为应力吸收空间。
17)如16)所述的散热装置，其中：波形铝板的壁厚为0.05～1mm。
在所述17)的散热装置中，将波形铝板的壁厚设为0.05～1mm，这是因为：如果该壁厚过薄，则波形铝板的加工变得困难并且有时会产生纵弯曲；如果该壁厚过厚，则波形铝板的加工变得困难，任何一种情况下都难以加工成规定的形状。
18)如16)或17)所述的散热装置，其中：在波形铝板的波峰部、波谷部以及连结部上，形成有在与波峰部以及波谷部的长度方向垂直的方向上延伸的至少1个切除部。
19)如16)或17)所述的散热装置，其中：在波峰部以及波谷部的长度方向上设有间隔地配置有多个波形铝板。
20)如19)所述的散热装置，其中：相邻的波形铝板的波峰部以及波谷部的位置在波峰部以及波谷部的宽度方向上错位。
21)如6)～20)中的任意一项所述的散热装置，其中：铝板由纯度99％以上的纯铝形成。
22)如6)～21)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由钎焊薄片形成，所述钎焊薄片由芯材和覆盖芯材的两面的钎料制皮材构成，该应力缓和部件利用钎焊薄片的皮材而被钎焊在绝缘基板或绝缘基板的金属层、以及散热器上。
23)如6)～21)中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件，利用薄片状钎料而被钎焊在绝缘基板或绝缘基板的金属层、以及散热器上。
24)一种电源组件，其具备：如1)～23)中的任意一项所述的散热装置，和搭载在散热装置的绝缘基板上的半导体元件。
根据所述1)的散热装置，在绝缘基板与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件被金属接合在绝缘基板以及散热器上，所以绝缘基板与散热器之间导热性变得优异，从搭载在绝缘基板上的半导体元件发出的热量的散热性能得到提高。而且，即使在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，通过应力吸收空间的动作，应力缓和部件变形，由此热应力得到缓和，所以能够防止在基板上产生裂缝、或者在绝缘基板与应力缓和部件的接合部上产生裂缝或者在散热器的向绝缘基板接合的接合面上产生翘曲的情况。因此，能够长期维持散热性能。另外，在使用例如6)～20)所记载的部件作为应力缓和部件时，应力缓和部件的成本变得低廉，其结果散热装置的材料成本变得便宜。
根据所述2)的散热装置，由于应力缓和部件被钎焊在绝缘基板以及散热器上，所以能够将应力缓和部件与绝缘基板、以及应力缓和部件与散热器同时接合，制造时的作业性提高。在专利文献1所记载的散热装置中，必须在将绝缘基板与散热体锡焊在一起之后将散热体与散热器螺纹紧固在一起，制造时的作业性较差。
根据所述3)的散热装置，由于在绝缘基板的与发热体搭载面相反的面上形成金属层，在该金属层与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件被金属接合在金属层以及散热器上，所以绝缘基板与散热器之间导热性变得优异，从搭载在绝缘基板上的半导体元件产生的热量的散热性能得以提高。而且，即使在由于绝缘基板与散热器的热膨胀系数的不同而在散热装置上产生热应力时，通过应力吸收空间的动作，应力缓和部件变形，由此热应力得到缓和，所以能够防止在基板上产生裂缝、或者在绝缘基板的金属层与应力缓和部件的接合部上产生裂缝、或者在散热器的向绝缘基板的接合面上产生翘曲的情况。因此，能够长期地维持散热性能。另外，在使用例如6)～20)所记载的部件作为应力缓和部件时，应力缓和部件的成本变得低廉，其结果散热装置的材料成本变得便宜。
根据所述4)的散热装置，由于应力缓和部件被钎焊在绝缘基板的金属层以及散热器上，所以能够同时将应力缓和部件与绝缘基板的金属层、以及应力缓和部件与散热器接合，制造时的作业性提高。在专利文献1所记载的散热装置中，必须在将绝缘基板与散热体锡焊在一起之后将散热体与散热器螺纹紧固在一起，制造时的作业性较差。
根据所述6)～20)的散热装置，应力缓和部件的成本变得便宜，其结果散热装置的材料成本变得便宜。
根据所述6)～9)的散热装置，应力缓和部件通过由贯通孔构成的应力吸收空间的动作而变形，由此热应力得到缓和。
根据所述7)的散热装置，热应力缓和效果变得优异。即，虽然在散热装置的绝缘基板的周缘部容易产生最大的热应力及变形，但如果如所述7)那样构成，则由于贯通孔的动作，铝板的与绝缘基板的周缘部相对应的部分变得容易变形，由此热应力得到缓和。
根据所述10)的散热装置，应力缓和部件通过由凹坑构成的应力吸收空间的动作而变形，由此热应力得到缓和。
根据所述11)的散热装置，热应力缓和效果变得优异。即，虽然在散热装置的绝缘基板的周缘部容易产生最大的热应力、变形，但如果如所述11)那样构成，则由于凹坑的动作，铝板的与绝缘基板的周缘部相对应的部分变得容易变形，由此热应力得到缓和。
根据所述14)的散热装置，应力缓和部件通过由凹坑以及贯通孔构成的应力吸收空间的动作而变形，由此热应力得到缓和。
根据所述16)以及17)的散热装置，应力缓和部件通过由波形铝板构成的应力吸收空间的动作而变形，由此热应力得到缓和。
根据所述18)的散热装置，通过切除部的动作，热应力缓和效果进一步提高。
根据所述19)的散热装置，通过相邻的波形铝板之间的空间的动作，热应力缓和效果进一步提高。
根据所述20)的散热装置，不同方向的热应力缓和效果进一步提高。
根据所述21)的散热装置，在对应力缓和部件和绝缘基板或绝缘基板的金属层以及散热器进行钎焊时，熔融的钎料的相对于应力缓和部件的润湿性变得优异，所以钎焊性提高。而且，由于所述钎焊时的加热，应力缓和部件的强度降低，当在散热装置上产生了热应力时，应力缓和部件容易变形，热应力缓和效果变得优异。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。另外，在下面的说明中，将图1的上下称为上下。另外，在所有的附图中对于相同部分以及相同部件标以相同符号，省略重复的说明。
图1表示使用了本发明的第1实施方式的散热装置的电源组件的一部分，图2表示应力缓和部件。
在图1中，电源组件包括：散热装置(1)，和搭载在散热装置(1)上的、例如IGBT等半导体元件(2)。
散热装置(1)包括：将上面作为发热体搭载面的陶瓷制绝缘基板(3)，接合在绝缘基板(3)的下面的应力缓和部件(4)，和接合在应力缓和部件(4)的下面的散热器(5)。
绝缘基板(3)只要满足必须的绝缘特性、导热率以及机械强度，由什么样的陶瓷形成都可以，例如可以由Al2O3、AlN形成。在绝缘基板(3)的上面形成有电路层(6)，在电路层(6)上锡焊有半导体元件(2)。锡焊层的图示从略。电路层(6)由导电性优异的铝、铜等金属形成，优选由导电率高、可变形能力高、而且与半导体元件的焊接性优异的高纯度的纯铝形成。另外，在绝缘基板(3)的下面形成有金属层(7)，在金属层(7)上钎焊有应力缓和部件(4)。钎料层的图示从略。金属层(7)由导热性优异的铝、铜等金属形成，优选由导热率高、可变形能力高、而且与熔融的钎料的润湿性优异的高纯度的纯铝形成。从而，由绝缘基板(3)、电路层(6)以及金属层(7)构成电源组件用基板(8)。
应力缓和部件(4)由高导热性材料构成，具有应力吸收空间。如图2所示，应力缓和部件(4)由将多个非角形、在这里为圆形贯通孔(9)形成为交错配置状的铝板(10)构成，贯通孔(9)作为应力吸收空间。圆形贯通孔(9)，包括铝板(10)中的至少与绝缘基板(3)的周缘部相对应的位置、即铝板(10)中的与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部地，被形成在该铝板(10)的整体上。铝板(10)优选由导热率高、强度由于钎焊时的加热而降低且可变形能力高、而且与熔融的钎料的润湿性优异的纯度99％以上、更优选为99.5％以上的纯铝形成。铝板(10)的壁厚优选为0.3～3mm，更优选为0.3～1.5mm。贯通孔(9)的圆相当直径，因为在这里贯通孔(9)为圆形，所以其孔径优选为1～4mm。另外，所有的贯通孔(9)的面积的合计值相对于铝板(10)的一个面的面积的比例优选为3～50％的范围内。
散热器(5)是并列状地设置有多个冷却流体通路(11)的扁平中空状的部件，优选由导热性优异、并且质量轻的铝形成。作为冷却流体，可以使用液体以及气体中的任意一种。
应力缓和部件(4)与电源组件用基板(8)的金属层(7)以及散热器(5)的钎焊，例如如下述那样进行。即，将应力缓和部件(4)由铝钎焊薄片形成，所述铝钎焊薄片由以所述纯铝构成的芯材和覆盖芯材的两面的铝钎料制皮材构成。另外，作为铝钎焊料，使用例如Al-Si系合金、Al-Si-Mn系合金等。另外，皮材的厚度优选为10～200μm左右。在该厚度过薄时，钎料的供给不足，从而会有引起钎焊不良的危险，在该厚度过厚时，钎料过剩，所以具有容易招致空气的产生、导热性的下降的危险。
接下来，将电源组件用基板(8)、应力缓和部件(4)以及散热器(5)配置成层叠状并用适当的夹具进行约束，一边在接合面上施加适当的载荷，一边在真空气氛中或惰性气体气氛中加热到500～600℃。这样，对应力缓和部件(4)与电源组件用基板(8)的金属层(7)以及散热器(5)同时进行钎焊。
另外，应力缓和部件(4)与电源组件用基板(8)的金属层(7)以及散热器(5)的钎焊，也可以如下述那样进行。即，由所述纯铝的裸材形成应力缓和部件(4)。接下来将应力缓和部件(4)、电源组件用基板(8)以及散热器(5)配置成层叠状。此时，在应力缓和部件(4)与电源组件用基板(8)的金属层(7)以及散热器(5)之间，分别预先夹有由Al-Si系合金、Al-Si-Mn系合金等构成的薄片状的铝钎焊料。薄片状的铝钎焊料的厚度优选为10～200μm左右。在该厚度过薄时，钎料的供给不足，从而会有引起钎焊不良的危险，在该厚度过厚时，钎料过剩，所以具有容易招致空隙的产生、导热性的下降的危险。然后，与上述的使用铝钎焊薄片的情况同样地进行钎焊。这样，应力缓和部件(4)与电源组件用基板(8)的金属层(7)以及散热器(5)被同时钎焊。
图3表示本发明的散热装置的第2实施方式。
在图3所示的散热装置(15)的情况下，在电源组件用基板(8)的绝缘基板(3)的下面没有形成金属层(7)，将应力缓和部件(4)直接钎焊在绝缘基板(3)上。该钎焊例如与所述第1实施方式的情况同样地进行。
图4～图12是应力缓和部件的变形例。
如图4所示的应力缓和部件(20)由将多个方形贯通孔(21)形成为交错配置状的铝板(10)构成，贯通孔(21)作为应力吸收空间。贯通孔(21)，包括铝板(10)的至少与绝缘基板(3)的周缘部相对应的位置、即铝板(10)中的与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部地，形成在该铝板(10)的整体上。所有的贯通孔(21)的面积的合计值相对于铝板(10)的一个面的面积的比例与图2所示的应力缓和部件(4)的情况同样，优选为3～50％的范围内。
在图5所示的应力缓和部件(22)的情况下，仅在铝板(10)的周缘部、即仅在铝板(10)的与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部上，形成多个圆形贯通孔(9)。此时也一样，所有的贯通孔(9)的面积的合计值相对于铝板(10)的一个面的面积的比例与图2所示的应力缓和部件(4)的情况同样，优选为3～50％的范围内。
在图6所示的应力缓和部件(23)的情况下，仅在铝板(10)的周缘部、即仅在铝板(10)的与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部上，形成内外2层多个圆形贯通孔(9)。此时也一样，所有的贯通孔(9)的面积的合计值相对于铝板(10)的一个面的面积的比例与图2所示的应力缓和部件(4)的情况同样，优选为3～50％的范围内。
在图5以及图6所示的应力缓和部件(22)、(23)中，也可以代替圆形贯通孔(9)，形成方形贯通孔(21)。在任何一种情况下，贯通孔(9)、(21)都作为应力吸收空间。
图7所示的应力缓和部件(25)由在一个面上将多个球状凹坑(26)形成为交错配置状的铝板(10)构成，凹坑(26)作为应力吸收空间。
图8所示的应力缓和部件(30)，由在两个面上纵横并列地形成有多个球状凹坑(26)的铝板(10)构成，凹坑(26)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面上的凹坑(26)和另一个面上的凹坑(26)形成在俯视看起来不同的位置上。
图9所示的应力缓和部件(31)由在一个面上将多个圆台状凹坑(32)形成为交错配置状的铝板(10)构成，凹坑(32)作为应力吸收空间。
图10所示的应力缓和部件(34)由在两个面上纵横并列地形成有多个圆台状凹坑(32)的铝板(10)构成，凹坑(32)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面上的凹坑(32)和另一个面上的凹坑(32)形成在俯视看起来不同的位置上。
在图7～图10所示的应力缓和部件(25)、(30)、(31)、(34)中，凹坑(26)、(32)，包括铝板(10)的至少与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部地，被形成在该铝板(10)的整体上，但也可以与图5以及图6所示的应力缓和部件(22)(23)的情况同样，仅形成在与绝缘基板(3)的周缘部相对应的周缘部上。另外，在图7～图10所示的应力缓和部件(25)、(30)、(31)、(34)中，凹坑(26)、(32)的开口的圆相当直径，在此因为凹坑(26)、(32)的开口为圆形，所以其直径优选为1～4mm。另外，相对于铝板(10)的形成有凹坑(26)、(32)的面的面积，形成在该面上的所有凹坑(26)、(32)的开口面积的合计值的比例优选为3～50％的范围内。
图11所示的应力缓和部件(36)由在一个面上将多个四棱锥状凹坑(37)形成为交错配置状的铝板(10)构成，凹坑(37)作为应力吸收空间。
图12所示的应力缓和部件(38)由在两个面上纵横并列地形成有多个四棱锥状凹坑(37)的铝板(10)构成，凹坑(37)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面上的凹坑(37)和另一个面上的凹坑(37)形成在俯视看起来不同的位置上。
图13所示的应力缓和部件(40)由在一个面上纵横并列地形成有多个长方体状凹坑(41)的铝板(10)构成，凹坑(41)作为应力吸收空间。在这里，纵向并列的凹坑(41)的各列中的相邻的凹坑(41)的长度方向相差90度朝向不同的方向，横向并列的凹坑(41)的各列中的相邻的凹坑(41)的长度方向同样相差90度朝向不同的方向。
图14所示的应力缓和部件(42)由在两个面上将多个长方体状凹坑(41)形成为交错配置状的铝板(10)构成，凹坑(41)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面上的凹坑(41)和另一个面上的凹坑(41)形成在俯视看起来不同的位置上。另外，铝板(10)的一个面上的凹坑(41)的长度方向朝向相同方向，另一个面上的凹坑(41)的长度方向朝向与所述一个面上的凹坑(41)的长度方向垂直的方向。
图15所示的应力缓和部件(45)由形成有多个贯通孔(46)、(47)的铝板(10)构成，贯通孔(46)、(47)作为应力吸收空间。即，在铝板(10)的4个角部，在连接铝板(10)的夹着各个角部而相邻的2个边的倾斜的多个平行线上，分别在所述平行线的长度方向上设有间隔地形成多个短尺寸直线状贯通孔(46)。另外，在除去铝板(10)的4个角部的部分上，在多个同心圆上，分别在周方向上设有间隔地形成多个圆弧状贯通孔(47)。在该应力缓和部件(45)的情况下也一样，所有的贯通孔(46)、(47)的面积的合计值相对于铝板(10)的一个面的面积的比例优选为3～50％的范围内。
图16所示的应力缓和部件(50)由在一个面上形成有多个槽状凹坑(51)的铝板(10)构成，凹坑(51)作为应力吸收空间。凹坑(51)为使V字连续的形状或V字状。
图17所示的应力缓和部件(53)由在两个面上形成有多个V槽状凹坑(54)、(55)的铝板(10)构成，凹坑(54)、(55)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面的凹坑(54)形成为在铝板(10)的长度方向上延伸并在铝板(10)的宽度方向上设有间隔。铝板(10)的另一个面的凹坑(55)形成为在铝板(10)的宽度方向上延伸并在铝板(10)的长度方向上设有间隔。另外，铝板(10)的一个面的凹坑(54)的深度与另一个面的凹坑(55)的深度的合计值小于铝板(10)的板厚。
图18所示的应力缓和部件(57)由在两个面上形成有多个V槽状凹坑(58)、(59)并且形成有多个贯通孔(60)的铝板(10)构成，凹坑(54)、(55)以及贯通孔(60)作为应力吸收空间。铝板(10)的一个面的凹坑(58)形成为在铝板(10)的长度方向上延伸并在铝板(10)的宽度方向上设置间隔。铝板(10)的另一个面的凹坑(59)形成为在铝板(10)的宽度方向上延伸并在铝板(10)的长度方向上设置间隔。而且，铝板(10)的一个面的凹坑(58)的深度与另一个面的凹坑(59)的深度的合计值大于铝板(10)的板厚，由此在两个凹坑(58)、(59)的交叉部分上形成贯通孔(60)。
形成图4～图18所示的应力缓和部件的铝板(10)与形成图2所示的应力缓和部件(4)的情况相同。而且，图4～图18所示的应力缓和部件与所述第1以及第2实施方式的情况相同，被钎焊在电源组件用基板(8)以及散热器(5)之上。
图19所示的应力缓和部件(63)由包括波峰部(64)、波谷部(65)以及连结波峰部(64)和波谷部(65)的连结部(66)的波形的铝板(67)构成，相邻的连结部(66)彼此之间的部分作为应力吸收空间。另外，在波形铝板(67)的宽度方向的中央部，在波峰部(64)、波谷部(65)以及连结部(66)上，形成有在与波峰部(64)以及波谷部(65)的长度方向垂直的方向上延伸的切除部(68)。因此，波形铝板(67)除了两端部被分割成2个部分。
图20所示的应力缓和部件(70)在与图19同样的波形铝板(67)的波峰部(64)、波谷部(65)以及连结部(66)上，在多个波形铝板(67)的宽度方向上并列地形成有多个在与波峰部(64)以及波谷部(65)的长度方向垂直的方向上延伸的切除部(68)。因此，波形铝板(67)除了两端部被分割成多个部分。
图21所示的应力缓和部件(72)，在波峰部(64)以及波谷部(65)的长度方向上设有间隔地配置有没有形成切除部的多个、在这里是2个波形铝板(67)。另外，波形铝板(67)的数目没有限定。而且，相邻的波形铝板(67)的波峰部(64)以及波谷部(65)的位置在波峰部(64)以及波谷部(65)的宽度方向上错位。
另外，在图21所示的应力缓和部件(72)中，也有相邻的波形铝板(67)的波峰部(64)以及波谷部(65)的位置在波峰部(64)以及波谷部(65)的宽度方向上不错位的情况。
在图19～图21所示的应力缓和部件(63)、(70)、(72)中，波形铝板(67)的壁厚优选为0.05～1mm。另外，波形铝板(67)与图2所示的应力缓和部件(4)的情况同样，优选由导热率高、强度由于钎焊时的加热而降低且可变形能力高的纯度99％以上、更优选为99.5％以上的纯铝形成。图19～图21所示的应力缓和部件(63)、(70)、(72)与所述第1以及第2实施方式的情况相同，被钎焊在电源组件用基板(8)以及散热器(5)上。
产业上的可利用性
本发明的散热装置具备将一个面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，适于用于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掉。
附图说明
图1表示本发明的散热装置的第1实施方式，是表示使用了散热装置的电源组件的一部分的纵剖图。
图2是表示图1的散热装置中所使用的应力缓和部件的立体图。
图3是表示本发明的散热装置的第2实施方式的与图1相当的图。
图4是表示应力缓和部件的第1变形例的立体图。
图5是表示应力缓和部件的第2变形例的将一部分切掉的立体图。
图6是表示应力缓和部件的第3变形例的将一部分切掉的立体图。
图7是表示应力缓和部件的第4变形例的将一部分切掉的立体图。
图8是表示应力缓和部件的第5变形例的将一部分切掉的立体图。
图9是表示应力缓和部件的第6变形例的将一部分切掉的立体图。
图10是表示应力缓和部件的第7变形例的将一部分切掉的立体图。
图11是表示应力缓和部件的第8变形例的将一部分切掉的立体图。
图12是表示应力缓和部件的第9变形例的将一部分切掉的立体图。
图13是表示应力缓和部件的第10变形例的立体图。
图14是表示应力缓和部件的第11变形例的立体图。
图15是表示应力缓和部件的第12变形例的立体图。
图16是表示应力缓和部件的第13变形例的立体图。
图17是表示应力缓和部件的第14变形例的立体图。
图18是表示应力缓和部件的第15变形例的立体图。
图19是表示应力缓和部件的第16变形例的立体图。
图20是表示应力缓和部件的第17变形例的立体图。
图21是表示应力缓和部件的第18变形例的立体图。

Claims (24)

1.一种散热装置，它是具备将一个面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的散热装置，其中：
在绝缘基板与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件，被金属接合在绝缘基板以及散热器上。
2.如权利要求1所述的散热装置，其中：应力缓和部件被钎焊在绝缘基板以及散热器上。
3.一种散热装置，它是具备将一个面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的散热装置，其中：
在绝缘基板的与发热体搭载面相反的面上形成金属层，在该金属层与散热器之间，夹有由高导热率材料构成并且具有应力吸收空间的应力缓和部件，应力缓和部件，被金属接合在金属层以及散热器上。
4.如权利要求3所述的散热装置，其中：应力缓和部件被钎焊在绝缘基板的金属层以及散热器上。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的散热装置，其中：绝缘基板由陶瓷构成。
6.如权利要求1～5中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由形成有多个贯通孔的铝板构成，贯通孔作为应力吸收空间。
7.如权利要求6所述的散热装置，其中：贯通孔形成在铝板的至少与绝缘基板的周缘部相对应的位置上。
8.如权利要求6或7所述的散热装置，其中：贯通孔为非角形，贯通孔的圆相当直径为1～4mm。
9.如权利要求6～8中的任意一项所述的散热装置，其中：所有的贯通孔的面积的合计值相对于铝板的一个面的面积的比例为3～50％的范围内。
10.如权利要求1～5中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由至少在任意一个面上形成有多个凹坑的铝板构成，凹坑作为应力吸收空间。
11.如权利要求10所述的散热装置，其中：凹坑形成在铝板的至少与绝缘基板的周缘部相对应的位置上。
12.如权利要求10或11所述的散热装置，其中：凹坑的开口为非角形，凹坑的开口的圆相当直径为1～4mm。
13.如权利要求10～12中的任意一项所述的散热装置，其中：相对于铝板的形成有凹坑的面的面积的、在该面上所形成的所有凹坑的开口面积的合计值的比例，为3～50％的范围内。
14.如权利要求1～5中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由至少在一个面上形成有多个凹坑并形成有多个贯通孔的铝板构成，凹坑以及贯通孔作为应力吸收空间。
15.如权利要求6～14中的任意一项所述的散热装置，其中：形成应力缓和部件的铝板的壁厚为0.3～3mm。
16.如权利要求1～5中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由包括波峰部、波谷部以及连结波峰部和波谷部的连结部的波形的铝板构成，相邻的连结部彼此之间的部分作为应力吸收空间。
17.如权利要求16所述的散热装置，其中：波形铝板的壁厚为0.05～1mm。
18.如权利要求16或17所述的散热装置，其中：在波形铝板的波峰部、波谷部以及连结部上，形成有在与波峰部以及波谷部的长度方向垂直的方向上延伸的至少1个切除部。
19.如权利要求16或17所述的散热装置，其中：在波峰部以及波谷部的长度方向上设有间隔地配置有多个波形铝板。
20.如权利要求19所述的散热装置，其中：相邻的波形铝板的波峰部以及波谷部的位置在波峰部以及波谷部的宽度方向上错位。
21.如权利要求6～20中的任意一项所述的散热装置，其中：铝板由纯度99％以上的纯铝形成。
22.如权利要求6～21中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件由钎焊薄片形成，所述钎焊薄片由芯材和覆盖芯材的两面的钎料制皮材构成，该应力缓和部件利用钎焊薄片的皮材而被钎焊在绝缘基板或绝缘基板的金属层、以及散热器上。
23.如权利要求6～21中的任意一项所述的散热装置，其中：应力缓和部件利用薄片状钎料而被钎焊在绝缘基板或绝缘基板的金属层、以及散热器上。
24.一种电源组件，其具备：如权利要求1～23中的任意一项所述的散热装置，和搭载在散热装置的绝缘基板上的半导体元件。
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