CN102956576B - 散热装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种散热装置及其制造方法，包含：一散热元件，该散热元件具有一导热部，并该散热元件相反前述导热部之另端具有一散热部，该导热部连接一陶瓷本体；通过焊接及直接覆铜之方式将该散热装置与陶瓷本体直接结合，用以改善散热装置与发热源间因热疲劳(thermal？fatigue)产生接合界破裂问题。
Description
技术领域
一种散热装置及其制造方法，尤指一种直接将散热元件与陶瓷材质之元件结合，藉以改善散热装置与发热源间因热疲劳(thermalfatigue)产生接合界破裂问题的散热装置及其制造方法。
背景技术
按，随着半导体技术的进步，积体电路的体积亦逐渐缩小，而为了使积体电路能处理更多的资料，相同体积下的积体电路，已经可以容纳比以往多上数倍以上的计算元件，当积体电路内的计算元件数量越来越多时，计算元件工作时所产生的热能亦越来越大，以常见的中央处理器为例，在高满载的工作量时，中央处理器散发出的热度，足以使中央处理器整个烧毁，因此，积体电路的散热装置变成为重要的课题。
电子设备中之中央处理单元及晶片系为电子设备中的发热源，当电子设备运作时，则发热源将会产生热量，该中央处理单元及晶片外部封装主要系以陶瓷材料作为封装材料，该陶瓷材料具有热膨胀系数低且不导电等性质，并且该热膨胀系数系与晶片相近，故被大量使用于封装材料及半导体材料。
散热装置一般采用铝、铜材质做散热结构之材料，并搭配风扇及热导管等散热元件来增强散热效果，不过在考虑散热装置整体可靠度时，采用冷却风扇与热导管的设计都会损及整体产品的可靠度值。
一般而言设计愈简单散热装置整体之可靠度愈好，因此，若能用比铜散热能力更好的材料做散热结构材料，可直接改善热能的传递。
另外，“热应力”是散热装置与发热源间另一个可靠度潜在问题。发热源(如CPU内之晶片)的热膨胀系数低，业界为追求产品可靠度，多采用AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)等热膨胀系数低的陶瓷材料来封装晶片。
再者，举例来说，于LED散热之应用领域中，铝、铜材质的热膨胀系数比蓝宝石(sapphire)高许多，容易导致高亮度LED在长期使用下接合面因热疲劳(thermalfatigue)产生接合界破裂(crack)，衍生接合界面热阻上升。对于高亮度LED产品，当散热界面热阻的上升会造成热累积并进而损伤LED晶片，造成发光体永久损坏。
故针对发热源外部陶瓷材质与金属材质之散热装置间因不同之热膨胀系数所衍生之接合面因热疲劳(thermalfatigue)产生接合界破裂(crack)此一问题则为现行最需改善之目标。
发明内容
为此，为解决上述公知技术之缺点，本发明之主要目的，系提供一种改善散热装置与发热源间因热疲劳(thermalfatigue)产生接合界破裂问题的散热装置。
本发明次要目的，系提供一种改善散热装置与发热源间因热疲劳(thermalfatigue)产生接合界破裂问题的散热装置的制造方法。
为达上述之目的，本发明系提供一种散热装置，系包含：一散热元件；
所述散热元件具有一导热部，并该散热元件相反前述导热部之另端具有一散热部，该导热部连接一陶瓷本体。
所述散热元件系为一散热器及一均温板及一热管及一水冷头其中任一。
所述陶瓷本体之材质系为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)其中任一。
为达上述之目的，本发明系提供一种散热装置之制造方法，系包含下列步骤：
提供一散热元件及一陶瓷本体；
将该散热元件与该陶瓷本体结合。
所述散热元件及该陶瓷本体结合系通过软焊及硬焊及扩散接合及超音波焊接及直接覆铜法(DirectBondingCooper，DBC)其中任一。
本发明直接将陶瓷本体与散热元件结合，再由陶瓷本体与发热源外部之陶瓷外表面结合，即可改善散热装置与发热源间因不同热膨胀系数所产生的热疲劳(thermalfatigue)所衍生的接合界破裂问题。
附图说明
图1a系为本发明之散热装置第一实施例之立体图；
图1b系为本发明之散热装置第一实施例之立体图；
图2系为本发明之散热装置第一实施例之正视图；
图3系为本发明之散热装置第二实施例之立体分解图；
图4系为本发明之散热装置第二实施例之立体组合图；
图5系为本发明之散热装置第三实施例之剖视图；
图6系为本发明之散热装置第四实施例之立体分解图；
图7系为本发明之散热装置第四实施例之立体组合图；
图8系为本发明之散热装置之制造方法步聚流程图。
【主要元件符号说明】
散热装置1
散热元件11
导热部111
散热部112
陶瓷本体12
具体实施方式
本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。
请参阅图1a、图1b、图2，系为本发明之散热装置第一实施例之立体分解及组合图与正视图，如图所示，所述散热装置1，系包含：一散热元件11；
所述散热元件11具有一导热部111，并该散热元件11相反前述导热部111之另端具有一散热部112，该导热部111连接一陶瓷本体12，于本实施例中所述散热元件11系为一散热器，所述陶瓷本体12之材质系为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)其中任一。
请参阅图3、图4，系为本发明之散热装置第二实施例之立体分解及组合图，如图所示，本实施例系与前述第一实施例部分结构及连结关系相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例不同处系为所述散热元件11系为一均温板，所述陶瓷本体12系设于前述散热元件11之导热部111与该散热元件11结合。
请参阅图5，系为本发明之散热装置第三实施例之剖视图，如图所示，本实施例系与前述第一实施例部分结构及连结关系相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例不同处系为所述散热元件11系为一热管，所述陶瓷本体12系设于前述散热元件11之导热部111与该散热元件11结合。
请参阅图6、图7，系为本发明之散热装置第四实施例之立体分解及组合图，如图所示，本实施例系与前述第一实施例部分结构及连结关系相同，故在此将不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例不同处系为所述散热元件11系为一水冷头，所述陶瓷本体12系设于前述散热元件11之导热部111与该散热元件11结合。
请参阅图8，系为本发明之散热装置之制造方法步骤流程图，并一并参阅图1～图7，如图所示，本发明散热装置之制造方法，系包含下列步聚：
S1：提供一散热元件及一陶瓷本体；
系提供一散热元件11及一陶瓷本体12，所述散热元件11系可为一散热器及一均温板及一热管及一水冷头其中任一，所述陶瓷本体12之材质系为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)其中任一。
S2：将该散热元件与该陶瓷本体结合。
系将该散热元件11之导热部111与该陶瓷本体12结合，所述散热元件11与该陶瓷本体12结合系通过软焊及硬焊及扩散接合及超音波焊接及直接覆铜法(DirectBondingCooper，DBC)其中任一方式作结合。
本发明主要系通过于散热元件11(如散热器、均温板、热管、水冷头等)与发热源接触传导热量之部位结合一陶瓷本体12，通过陶瓷本体12之热膨胀系数与发热源外部封装之陶瓷外壳相近，故可避免散热元件11与发热源间因不同热膨胀系数所产生的热疲劳(thermalfatigue)所衍生的接合界破裂问题，并且可增加散热元件所适用之领域。
Claims (7)
1.一种散热装置，其特征在于，包含：
一散热元件，具有一导热部，并该散热元件相反前述导热部的另端具有一散热部，该导热部连接一陶瓷本体；所述散热元件及该陶瓷本体结合是通过软焊及硬焊及扩散接合及超音波焊接及直接覆铜法其中任一；所述散热元件为一散热器及一均温板及一热管及一水冷头其中任一；所述陶瓷本体的材质为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)其中任一；
其中，所述陶瓷本体与发热源外部的陶瓷外表面结合。
2.一种散热装置的制造方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一散热元件及一陶瓷本体；
将该散热元件之导热部与该陶瓷本体结合；
所述陶瓷本体与发热源外部的陶瓷外表面结合。
3.如权利要求2所述的散热装置的制造方法，其特征在于，所述将该散热元件与该陶瓷本体结合通过软焊及硬焊及超音波焊接其中任一方式结合。
4.如权利要求2所述的散热装置的制造方法，其特征在于，所述将该散热元件与该陶瓷本体结合是通过扩散接合方式结合。
5.如权利要求2所述的散热装置的制造方法，其特征在于，所述陶瓷本体的材质为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)其中任一。
6.如权利要求2所述的散热装置的制造方法，其特征在于，所述将该散热元件与该陶瓷本体结合通过直接覆铜法结合。
7.如权利要求2所述的散热装置的制造方法，其特征在于，所述散热元件为一散热器及一均温板及一热管及水冷头其中任一。
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