CN106449566A - 一种冷却器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷却器的制造方法，包括：（1）提供Ni层和Cu层，所述Ni层和Cu层具有相同长和宽；（2）在所述Cu层上沉积一层Ti层形成Cu层上Ti层结构，或者额外提供一Ti层通过层压键合的方式形成Cu层上Ti层结构；（3）在Ti层刻蚀出多个直至漏出Cu层的多个通孔，形成通孔阵列；（4）在彼此均匀间隔的通孔中填充Cu层材料形成Cu层材料通孔；（5）在彼此均匀间隔的其余未被填充的通孔中填充Ni层材料形成Ni层材料通孔；（6）在Ti层上叠置Ni层，通过高温层压键合，进行金属合金化。

Description

一种冷却器的制造方法
技术领域
本发明涉及冷却器，特别涉及一种具有叠层层压金属材料的冷却器的制造方法。
背景技术
在功率半导体模块等的半导体模块中，半导体元件安装在绝缘基板上。而且，为了降低随着半导体元件的动作而上升的半导体元件的温度，绝缘基板以配置在冷却器(包括散热部件(heat sink)、散热板等的散热器)的冷却面上的方式与冷却面接合。
该绝缘基板具有作为电绝缘层的陶瓷层、布线层(电路层)等。布线层由铜或铝等形成。
冷却器使用了铜制或铝(包括其合金)制的冷却器等，但是，铝制或铜制冷却器的软钎料接合性很差。因此，将绝缘基板通过软钎焊而接合到该冷却器的冷却面上的情况下，为了提高软钎料接合性，需要在冷却器的冷却面上形成镀镍层。
然而，在冷却器的冷却面上形成镀镍层的情况下，会由于清洗、干燥不充分等造成的镀镍层的污染，而引起软钎料受潮不良。尤其，在冷却器的整个表面上形成镀镍层的情况下，由于通常冷却器的形状是复杂的，所以存在容易导致这种软钎料受潮不良的难点。
虽然有在中间加入Ti层的结构，但是由于是板状的形式，在受热时，仍旧存在较大的翘曲，导致钎焊的不良。
发明内容
基于解决上述封装中的问题，本发明提供了一种冷却器的制造方法，包括：
（1）提供Ni层和Cu层，所述Ni层和Cu层具有相同长和宽；
（2）在所述Cu层上沉积一层Ti层形成Cu层上Ti层结构，或者额外提供一Ti层通过层压键合的方式形成Cu层上Ti层结构；
（3）在Ti层刻蚀出多个直至漏出Cu层的多个通孔，形成通孔阵列；
（4）在彼此均匀间隔的通孔中填充Cu层材料形成Cu层材料通孔；
（5）在彼此均匀间隔的其余未被填充的通孔中填充Ni层材料形成Ni层材料通孔；
（6）在Ti层上叠置Ni层，通过高温层压键合，进行金属合金化。
根据本发明的实施例，在所述Ni层或Ni层材料通孔与所述Ti层的接合截面上，形成有由所述Ni层的Ni与所述Ti层的Ti合金化而成的Ni-Ti合金层。
根据本发明的实施例，在所述Cu层或Cu层材料通孔与所述Ti层的接合截面上，形成有由所述Cu层的Cu与所述Ti层的Ti合金化而成的Cu-Ti合金层。
根据本发明的实施例，在所述Ni层材料通孔与所述Cu层的接合截面上或者在所述Cu层材料通孔与所述Ni层的接合截面上，形成有由所述Ni层的Ni与所述Cu层的Cu合金化而成的Cu-Ni合金层。
根据本发明的实施例，所述Ni层具有用于使被冷却体通过软钎焊而接合的上表面且由Ni或Ni合金形成。
根据本发明的实施例，所述Ti层配置在所述Ni层的下表面侧且由Ti或Ti合金形成。
根据本发明的实施例，所述Cu层配置在所述Ti层的下表面侧且由Cu或Cu合金组成，并且，所述冷却器使所述层压材料的所述Cu层的下表面与冷却器主体的冷却面经由硬钎焊材料层而接合。
根据本发明的实施例，所述Ni层的厚度为50微米。
根据本发明的实施例，所述Ti层的厚度为30微米。
根据本发明的实施例，所述Cu层为100微米。
根据本发明的实施例，所述Ni-Ti合金层的厚度约为1-3微米。
根据本发明的实施例，所述Cu-Ti合金层的厚度约为2-5微米。
根据本发明的实施例，所述Cu-Ni合金层的厚度约为2-5微米。
本发明的技术方案，具有在Ti层的阵列式通孔，所述阵列式通孔由彼此均匀间隔的Ni层材料通孔和Cu层材料通孔构成，可以防止由于热膨胀系数不同的导致的上下层之间的相对应力，从而解决整个层压材料板的翘曲问题，并且形成合金化金属层可以增加层压紧密度，提高散热效率。
附图说明
图1为本发明冷却器的层压材料的结构剖面图；
图2为本发明冷却器的层压材料的Ti层俯视图；
图3为图1的A区域的放大图；
图4为图1的B区域的放大图；
图5为图1的C区域的放大图；
图6为图1的D区域的放大图；
图7为本发明的冷却器的制造方法的流程图。
具体实施方式
本发明所述的“层”可以是板、片等基材，层压表示热压键合或结合，合金化指的是利用扩散使得两金属接触面形成扩散合金层。
参见图1，本发明提供了一种冷却器，包括：具有是Ni层3、Ti层2和Cu层1依次接合一体化为层压状的层压材料，所述Ni层3具有用于使被冷却体通过软钎焊而接合的上表面且由Ni或Ni合金形成，所述Ti层2配置在所述Ni层3的下表面侧且由Ti或Ti合金形成，所述Cu层1配置在所述Ti层2的下表面侧且由Cu或Cu合金组成，并且，所述冷却器使所述层压材料的所述Cu层1的下表面与冷却器主体的冷却面经由硬钎焊材料层而接合；其特征在于，所述Ti层1中具有阵列式通孔4，所述阵列式通孔由彼此均匀间隔的Ni层材料通孔和Cu层材料通孔构成。例如，参见图2，所述Ni层材料通孔和Cu层材料通孔被TI层包覆，可以是彼此间隔且均匀排布的，构成一个矩阵阵列。根据本发明的实施例，所述Ni层3的厚度为50微米，所述Ti层2的厚度为30微米，所述Cu层1为100微米。
参见图3和4，在所述Ni层材料通孔与所述Cu层1的接合截面上或者在所述Cu层材料通孔与所述Ni层3的接合截面上，形成有由所述Ni层的Ni与所述Cu层的Cu合金化而成的Cu-Ni合金层13，所述Cu-Ni合金层13的厚度约为2-5微米。
参见图5，在所述Ni层3或Ni层材料通孔与所述Ti层的接合截面上，形成有由所述Ni层3的Ni与所述Ti层2的Ti合金化而成的Ni-Ti合金层23，所述Ni-Ti合金层23的厚度约为1-3微米。
根据本发明的实施例，在所述Cu层1或Cu层材料通孔与所述Ti层2的接合截面上，形成有由所述Cu层1的Cu与所述Ti层2的Ti合金化而成的Cu-Ti合金层12，所述Cu-Ti合金层12的厚度约为2-5微米。
其具体制造方法如图7所示，包括：
（1）提供Ni层和Cu层，所述Ni层和Cu层具有相同长和宽；
（2）在所述Cu层上沉积一层Ti层形成Cu层上Ti层结构，或者额外提供一Ti层通过层压键合的方式形成Cu层上Ti层结构；
（3）在Ti层刻蚀出多个直至漏出Cu层的多个通孔，形成通孔阵列；
（4）在彼此均匀间隔的通孔中填充Cu层材料形成Cu层材料通孔；
（5）在彼此均匀间隔的其余未被填充的通孔中填充Ni层材料形成Ni层材料通孔；
（6）在Ti层上叠置Ni层，通过高温层压键合，进行金属合金化。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种冷却器的制造方法，包括：
（1）提供Ni层和Cu层，所述Ni层和Cu层具有相同长和宽；
（2）在所述Cu层上沉积一层Ti层形成Cu层上Ti层结构，或者额外提供一Ti层通过层压键合的方式形成Cu层上Ti层结构；
（3）在Ti层刻蚀出多个直至漏出Cu层的多个通孔，形成通孔阵列；
（4）在彼此均匀间隔的通孔中填充Cu层材料形成Cu层材料通孔；
（5）在彼此均匀间隔的其余未被填充的通孔中填充Ni层材料形成Ni层材料通孔；
（6）在Ti层上叠置Ni层，通过高温层压键合，进行金属合金化。
2.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，在所述Ni层或Ni层材料通孔与所述Ti层的接合截面上，形成有由所述Ni层的Ni与所述Ti层的Ti合金化而成的Ni-Ti合金层。
3.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，在所述Cu层或Cu层材料通孔与所述Ti层的接合截面上，形成有由所述Cu层的Cu与所述Ti层的Ti合金化而成的Cu-Ti合金层。
4.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，在所述Ni层材料通孔与所述Cu层的接合截面上或者在所述Cu层材料通孔与所述Ni层的接合截面上，形成有由所述Ni层的Ni与所述Cu层的Cu合金化而成的Cu-Ni合金层。
5.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Ni层具有用于使被冷却体通过软钎焊而接合的上表面且由Ni或Ni合金形成。
6.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Ti层配置在所述Ni层的下表面侧且由Ti或Ti合金形成。
7.根据权利要求1所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Cu层配置在所述Ti层的下表面侧且由Cu或Cu合金组成，并且，所述冷却器使所述层压材料的所述Cu层的下表面与冷却器主体的冷却面经由硬钎焊材料层而接合。
8.根据权利要求2所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Ni-Ti合金层的厚度约为1-3微米。
9.根据权利要求3所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Cu-Ti合金层的厚度约为2-5微米。
10.根据权利要求4所述的冷却器的制造方法，其特征在于，所述Cu-Ni合金层的厚度约为2-5微米。
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