CN106460191A - 散热器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

[问题]提供了：能够比现有散热器更有效并且更迅速地从元件中除去热量的散热器，并且该散热器也能够令人满意地应对各种装置的性能和功率的进一步增强；以及有效地制造该散热器的方法。[解决方案]散热器由Cu‑Mo复合材料制成，其包括：具有0.6mm以下的平均厚度以及0.1mm以下的厚度不均匀度的Cu‑Mo层；以及直接层叠在该Cu‑Mo层的两个表面上的Cu层。该制造方法包括：使构成该Cu‑Mo层的Cu‑Mo复合材料板材平坦化；然后将构成Cu层的Cu板直接轧制接合到经过平坦化的板材的两个表面上。

Description

散热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种散热器及其制造方法，该散热器用于尽可能有效地除去特别是在操作期间会产生大量的热的元件中的热量。
背景技术
对于在操作期间产生大量的热的元件，需要尽可能有效并且迅速地除去热量，这些元件例如为用于电动车辆、混合动力车辆等的驱动控制的功率半导体元件；诸如激光二极管之类的发光元件；用于移动电话等的基站的控制元件；用于等离子体显示面板等的图像显示元件；或用于计算机的微处理器单元。
这是因为，如果不能有效并且迅速地除去所产生的热量，则元件本身可能过热并发生故障(热耗散)，或者元件、覆盖元件的封装等可能被破坏。
近年来，随着使用这些元件的各种装置的性能和输出功率的提高，正在考虑从诸如硅(Si)基元件、砷化镓(GaAs)基元件和磷化铟(InP)基元件等目前常用元件转移到诸如碳化硅(SiC)基元件和氮化镓(GaN)基元件之类的元件。
在这种情况下，可以将元件的可操作温度(例如)从硅基元件等的约120℃提高到碳化硅基元件等的约200℃，并且据认为，与之前相比，不易于发生由过热导致的故障、破损等。
然而，即使在使用这些元件时，仍然需要尽可能有效且迅速地从这些元件中除去热量。
为了有效且迅速地从元件中除去热量，通常使用整体上形成为(例如)板状的散热器，并且散热器具有直接焊接有元件或隔着陶瓷基板等而焊接有元件的一个表面(元件安装表面)、以及与诸如冷却器等冷却机构相连接的相对表面(放热面)。
一直以来，使用通过利用诸如铜(Cu)或铝(Al)之类的金属或合金从而整体上一体形成的散热器。然而，近年来，正在考虑使用包括由Cu-Mo复合材料制成的铜-钼(Cu-Mo)层的散热器，该Cu-Mo复合材料的热膨胀系数接近于上述Si基元件、GaAs基元件、InP基元件、SiC基元件和GaN基元件等元件的热膨胀系数，并且接近由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)等制成的陶瓷基板的热膨胀系数。
通过设置Cu-Mo层，散热器的热膨胀系数可以减小至小于完全由金属或合金制成的常规散热器的热膨胀系数，并且可以尽可能地更接近于元件或陶瓷基板的热膨胀系数。也就是说，可以实现其热膨胀系数之间的匹配。
这可以防止在诸如冷-热循环之类的热负荷环境中，基于热膨胀系数的差异而向元件或陶瓷基板(以下可以简称为“元件等”)施加的应力过大，并且可以防止元件等、前述封装等的破损，或者防止散热器与元件等之间的焊料接合的破坏，其中所述冷-热循环重复进行由于元件的工作而导致的发热以及停止后的冷却。
构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的例子包括：
(i)通过将钼(Mo)粉末和Cu粉末的混合物加热至Cu的熔点以上从而熔化Cu，并将熔融的Cu渗透到Mo粉末颗粒之间，然后使其冷却并一体化从而制备的Cu-Mo复合材料；以及
(ii)通过预先烧结Mo粉末从而制造多孔体(骨架)，将Cu渗透到这种多孔体的孔中，然后使其冷却并一体化而制备的Cu-Mo复合材料。
应当注意的是，Cu与Mo一起使用，这是因为Mo单独使用时的导热性不足，因此另外使用Cu以防止散热器的导热率降低。
作为包括这种Cu-Mo层的散热器，已经提出了由这样的层叠体制成的散热器，该层叠体具有层叠于Cu-Mo层的两个表面中的每一个表面上的Cu层(参见专利文献1至3等)。
为了将元件等良好地焊料接合至板状散热器的元件安装表面而不产生会妨碍热传导的空隙等，优选在元件安装表面上预先形成具有优异的焊料润湿性和亲和性的镍镀层。
然而，由于在显著不同的条件下镀覆的Cu和Mo暴露在由Cu-Mo复合材料制成的Cu-Mo层的表面中，因此难以在这种表面上直接形成稳定的镍镀层。
相反地，由于具有上述层叠结构的散热器具有仅由Cu制成的元件安装表面，因此可以在其上形成稳定的镍镀层，并且可以在这种镍镀层上令人满意地焊料接合元件等，而不产生会干扰热传导的空隙等。此外，由于Cu层具有优异的焊料润湿性和亲和性，所以还可以省略镍镀层。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利待审公开No.06-316707
专利文献2：日本专利待审公开No.2001-358226
专利文献3：日本专利待审公开No.2007-142126
发明内容
技术问题
然而，目前，对于具有上述层叠结构的常规散热器而言，无法有效并且迅速地从元件中除去热量，该热量随着各种装置的性能和输出功率进一步增强而增加。
本发明的目的在于提供一种散热器以及有效地制造该散热器的方法，该散热器能够比现有散热器更加有效并且迅速地从元件中除去热量，并且也能够令人满意地应对各种装置的性能和输出功率的进一步增强。
问题的解决方案
本发明涉及一种散热器，其包括由Cu-Mo复合材料制成的Cu-Mo层、以及直接层叠在该Cu-Mo层的两个表面中的每一个表面上的Cu层，其中该Cu-Mo层的平均厚度为0.6mm以下并且其厚度偏差为0.1mm以下。
此外，本发明涉及一种制造本发明的散热器的方法，包括以下步骤：对构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理的步骤；以及将构成Cu层的Cu板直接轧制接合在经过平坦化处理的板材的两个表面中的每一个表面上的步骤。
本发明的有益效果
根据本发明，通过将具有层叠结构的散热器中具有较小导热率的Cu-Mo层的平均厚度设为0.6mm以下，散热器在厚度方向上的导热率可以增加至大于现有散热器的导热率，并且来自元件的热量可以被更有效且更迅速地移除。此外，通过将Cu-Mo层的厚度偏差限制为0.1mm以下以使偏差最小化，可以抑制导热率的局部降低和局部的热应力的产生。因此，能够提供这样一种散热器，该散热器能够比现有散热器更有效且更迅速地从元件中除去热量，并且还能够令人满意地应对各种装置的性能和输出功率的进一步增强。
此外，根据本发明的制造方法，仅通过增加以下步骤，即预先对构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理，然后再将构成Cu层的Cu板轧制接合在板材的前表面和后表面上，从而能够以高生产率有效地制造具有如上所述优异特性的本发明的散热器。
附图说明
图1示出了在本发明的实施例中制造的散热器的放大横截面的显微照片。
图2示出了在本发明的比较例中制造的散热器的放大横截面的显微照片。
具体实施方式
<<散热器>>
本发明的散热器的特征在于包括：由Cu-Mo复合材料制成的Cu-Mo层，该Cu-Mo层的平均厚度为0.6mm以下，并且其厚度偏差为0.1mm以下；以及直接层叠在该Cu-Mo层的两个表面中的每一个表面上的Cu层。
当将具有层叠结构的散热器中具有较小导热率的Cu-Mo层的平均厚度设为0.6mm以下时(该平均厚度小于例如在专利文献1至3中描述的范围)，散热器在厚度方向上的导热率可以增加到比现有散热器的导热率更高。
因此，所述散热器能够比现有散热器更有效且更迅速地从元件中除去热量，并且能够令人满意地应对各种装置的性能和输出功率的进一步增强。另外，连接到散热器的散热表面的冷却机构与常规冷却机构相比可以小型化，并且包括散热器、冷却机构、元件等的整个半导体装置与常规半导体装置相比可以小型化。
然而，本发明人通过他们的研究发现，仅仅减小Cu-Mo层的厚度可能引起以下问题：
(1)在与散热器的元件安装表面接合的元件的整个接合面上，不能均匀且迅速地除去热量；以及
(2)在诸如上述热-冷循环之类的热负荷环境下，会向接合至元件安装表面的元件等施加过大的应力，容易使元件等、封装等破损、或者损坏接合。
因此，本发明人继续研究发现，仅仅减少Cu-Mo层的厚度会引起Cu-Mo层的厚度偏差增大，这导致了这些问题。
具体而言，如上所述，当平均厚度小的Cu-Mo层的厚度偏差增大时，或者当Cu-Mo层具有过度增加的厚度偏差从而变得不连续时，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生改变，并且在一些位置处导热率局部降低。其结果是，容易发生上述问题(1)。
此外，如上所述，在具有层叠结构的散热器中，Cu-Mo层起到降低整个散热器的热膨胀系数的作用。然而，当这种Cu-Mo层的厚度偏差增大时，或者当Cu-Mo层具有过度增加的厚度偏差从而变得不连续时，散热器的热膨胀系数在平面方向上发生变化，在一些位置处热膨胀系数局部增加。其结果是，可能发生上述问题(2)。
相反地，根据本发明人的研究，如上所述，可以通过将平均厚度为0.6mm以下的Cu-Mo层的厚度偏差限制为0.1mm以下，从而同时解决上述问题(1)和(2)。
具体而言，根据本发明，通过将Cu-Mo层的平均厚度设为0.6mm以下，可以将厚度方向上的导热率提高到比现有的导热率更高，并且可以更有效且迅速地移除来自元件的热量。此外，通过将Cu-Mo层的厚度偏差限制为0.1mm以下，从而使该偏差降至最低，并且防止Cu-Mo层变得不连续。由此，可以提供这样一种散热器，该散热器不存在由于导热率的变化而导致的上述问题(1)、以及由于热膨胀系数的变化而导致的上述问题(2)。
与构成Cu-Mo层的常规Cu-Mo复合材料一样，构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的例子包括：
(i)通过将Mo粉末和Cu粉末的混合物加热至Cu的熔点以上从而熔化Cu，并将熔融的Cu渗透到Mo粉末颗粒之间，然后使其冷却并一体化，从而制备的Cu-Mo复合材料；以及
(ii)通过预先烧结Mo粉末从而制造多孔体(骨架)，将Cu渗透到这种多孔体的孔中，然后冷却并使其一体化从而制备的Cu-Mo复合材料。
此外，Cu层可以由任意Cu材料形成。然而，考虑到赋予散热器以高导热率，Cu层优选由(例如)纯度为99.96％以上的高纯度铜、无氧铜等形成。
<Cu-Mo复合材料的平均厚度和厚度偏差>
在本发明中，由上述Cu-Mo复合材料制成的Cu-Mo层的平均厚度被限制为0.6mm以下的原因是，如果厚度大于该范围，则不能实现将散热器在厚度方向上的导热率提高到比现有散热器的导热率更高的效果，并且不能实现将热量更有效且迅速地从元件中去除的效果。
另外，在本发明中，将上述Cu-Mo层的厚度偏差限制为0.1mm以下的原因在于，如果厚度偏差大于该范围、或者Cu-Mo层变得不连续，则散热器在厚度方向上的导热率会在平面方向上发生改变，从而容易发生上述问题(1)，或者散热器的热膨胀系数在平面方向上发生改变，从而可能发生上述问题(2)。
应当注意的是，Cu-Mo层的平均厚度优选在上述范围内并且为0.12mm以上。
如果Cu-Mo层的平均厚度小于该范围，则即使将厚度偏差设定为0.1mm以下，Cu-Mo层也可能在相对厚度上具有更大的偏差，或者具有过度增加的厚度偏差，从而变得不连续。在这种情况下，可能会发生上述问题(1)和(2)。
此外，如上所述，在具有层叠结构的散热器中，Cu-Mo层具有降低整个散热器的热膨胀系数的功能。然而，如果Cu-Mo层的平均厚度小于上述范围，则不能充分发挥这种功能，相反地，整个散热器的热膨胀系数会增加。因此，存在这样的可能性，即：在热负荷环境下，过度的应力被施加到与元件安装表面接合的元件等，这容易使元件等、或者封装等破损、或者损坏接合。
另一方面，考虑到更有效地防止上述问题(1)和(2)的发生，Cu-Mo层的厚度偏差在上述范围内优选并为0.06mm以下。
然而，Cu-Mo层的厚度偏差优选在上述范围内并为0.03mm以下。
为了将厚度偏差设定为小于0.03mm，需要对构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理，直到板材达到具有满足这种条件的高平坦性的状态。然而，实质上，难以对由Cu和Mo(这两种材料具有完全不同的硬度和加工性)制成的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理直至板材达到上述状态。
为了将Cu-Mo层的平均厚度设定在上述范围内，仅需要调整(例如)使用后述本发明制造方法制造散热器时所使用的构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的经过平坦化处理的板材的平均厚度、构成Cu层的Cu板的厚度、将Cu-Mo复合材料的板材和Cu板轧制接合的轧制条件(如轧缩率)等。
此外，为了将Cu-Mo层的厚度偏差设定在上述范围内，仅需要调整(例如)使用上述制造方法制造散热器时所使用的Cu-Mo复合材料的经平坦化处理的板材的厚度偏差、将Cu-Mo复合材料的板材和Cu板轧制接合的轧制条件等。
应当注意的是，在本发明中，由通过以下方法测量的值来表示Cu-Mo层的平均厚度和厚度偏差。
具体而言，在散热器的平面内的任意一个方向上，沿散热器的厚度方向切割散热器，并且进行抛光以露出横截面。在暴露于横截面中的Cu-Mo层的任意位置处，将在与厚度方向垂直的方向上的长度为3mm的范围定义为一个视野，并且在相同的横截面中设定10个视野。在各视野内，使用光学显微镜明确Cu-Mo层的厚度具有最大值和最小值的位置，从而指定了总共20个位置。
在散热器的平面方向上间隔120°的三个横截面中，在总共30个视野中进行这种操作，从而测量60个位置处的厚度。将这60个位置处的厚度的测量值的平均值定义为Cu-Mo层的平均厚度。此外，将上述平均厚度与60个位置处的厚度的测量值之差的绝对值的最大值定义为厚度偏差。
<其他特性>
构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料中的Cu的比例优选为该Cu-Mo复合材料的总量的22体积％以上，并且优选为56体积％以下。
如果Cu的比例小于该范围，则Cu-Mo层的导热率降低。因此，即使将其厚度设定为0.6mm以下，也可能不会实现将散热器在厚度方向上的导热率提高到比现有散热器导热率更高的效果，并且可能无法实现更有效且迅速地从元件中去除热量的效果。
此外，存在于构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材的表面中、并且当将Cu板轧制接合到板材时起到接合点作用的Cu的比例降低。因此，通过这种轧制接合所制造的散热器中的Cu-Mo层和各Cu层之间的接合强度可降低。
另一方面，如果Cu的比例大于上述范围，则Cu-Mo层的热膨胀系数增加，并且Cu-Mo层没有充分展现出降低整个散热器的热膨胀系数的功能，导致整个散热器的热膨胀系数增加。因此，存在这样的可能性，即：在热负荷环境下，过度的应力被施加到与元件安装表面接合的元件等，这容易使元件等、或者封装等破损、或者损坏接合。
Cu-Mo层的厚度相对于具有层叠结构的散热器的总厚度的比例优选为15％以上，并且优选为35％以下。
如果Cu-Mo层的厚度的比例小于该范围，则Cu-Mo层不能充分发挥降低整个散热器的热膨胀系数的作用，导致整个散热器的热膨胀系数增加。因此，存在这样的可能性，即：在热负荷环境下，过度的应力被施加到与元件安装表面接合的元件等，这容易使元件等、或者封装等破损、或者损坏接合。
另一方面，如果Cu-Mo层的厚度的比例大于上述范围，则即使其厚度设定为0.6mm以下，也可能无法实现将散热器在厚度方向上的导热率提高到比现有散热器的导热率更高的效果，并且可能无法实现更有效且迅速地从元件中去除热量的效果。
为了将Cu-Mo层的厚度的比例设定在上述范围内，考虑到上述Cu-Mo层的平均厚度的范围，仅需要调整构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材的厚度和接合到该板材上的Cu板的厚度、将Cu-Mo复合材料的板材和Cu板轧制接合的轧制条件等。
此外，虽然可以根据散热器的预期用途等任意地设定包括Cu-Mo层和Cu层的散热器的总厚度，但是该总厚度通常优选为0.4mm以上，并且优选为3mm以下。
优选地，Cu-Mo层与各Cu层之间的接合强度为100MPa以上，特别为150MPa以上。
如果Cu-Mo层和各Cu层之间的接合强度小于该范围，则在热负荷环境下，两层之间可能发生层间剥离，这可能降低散热器的可靠性。
为了将Cu-Mo层和各Cu层之间的接合强度设定在上述范围内，仅需要调整Cu-Mo复合材料中的Cu的比例，或者调整将Cu-Mo复合材料的板材和Cu板轧制接合的轧制条件。
<镀覆>
优选地，在散热器的最外表面，即在至少一个Cu层的与其Cu-Mo层侧相对的一侧的暴露表面上进行镀覆。
优选的镀覆的例子包括电解镀Ni、非电解镀Ni-P、非电解镀Ni-B、电解镀Au、及它们的组合。
通过进行镀覆，可以提高当将诸如元件之类的另一构件焊接到最外表面时的焊料润湿性。
<<散热器的制造方法>>
本发明的散热器的制造方法的特征在于包括以下步骤：对构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理；以及将构成Cu层的Cu板直接轧制接合在经平坦化处理的板材的两个表面中的每一个表面上。
<Cu-Mo复合材料的制作>
与常规方法一样，Cu-Mo复合材料可以通过上述方法(i)或(ii)形成。特别地，作为渗透方法的方法(ii)是优选的。通过渗透方法形成的Cu-Mo复合材料具有由Mo粉末制成的连续且一体的多孔体(骨架)，因此具有优异的降低散热器的热膨胀系数的效果。
(多孔体的形成)
在渗透方法中，首先，制备构成多孔体(骨架)的Mo粉末。
作为Mo粉末，可以使用通过任何方法制造的各种Mo粉末中的任何一种。特别地，这种Mo粉末的通过Fisher法(FSSS)测量得到的平均粒径优选为1μm以上10μm以下。
平均粒径小于该范围的微细Mo粉末难以制造，并且可能导致Cu-Mo复合材料的生产率降低，从而导致散热器的生产率降低，并且制造成本增加。
另一方面，在平均粒径大于上述范围的大粒径的Mo粉末中，通过烧结时的颗粒生长，其粒径进一步变大，从而使Cu-Mo复合材料中的Cu和Mo的分布变化增加，并且所得到导热率的位置偏差变大。因此，可能发生上述问题(1)。
(例如)使用压力机等将上述Mo粉末压制成形为Cu-Mo复合材料的预定形状，从而制造成形体，然后将该成形体(例如)在诸如氢气等的非氧化性气氛或在诸如氩气等的惰性气氛中进行烧结，从而形成多孔体。
应该注意的是，在通过渗透方法制造的Cu-Mo复合材料中，Cu的比例的值接近于多孔体的孔隙率，并且这种孔隙率可以通过以下方法来进行调节，即调节构成多孔体的成形体的成形密度、以及调节将成形体烧结从而制造多孔体的烧结条件(诸如烧结温度和烧结时间)。
例如，为了将Cu的比例设定为如上所述的Cu-Mo复合材料的总量的22体积％以上56体积％以下，仅需要所述多孔体具有22体积％以上56体积％以下的孔隙率，并且具有4.8g/cm3以上8.0g/cm3以下的表观密度，该表观密度由块状Mo的比重和空气的比重而确定。为此目的，优选将通过压制成形而成形的成形体的成形密度设定为约4.0g/cm3以上约7.6g/cm3以下。
此外，为了将成形密度调节至上述范围，仅需要调整压制成形的条件、Mo粉末的平均粒径和颗粒形状等。
烧结温度优选为1100℃以上，并且优选为1600℃以下。此外，烧结时间优选为0.5小时以上，并且优选为3小时以下。
如果烧结温度和烧结时间中的任一者小于上述范围，则Mo粉末的烧结不充分，并且可能无法形成具有牢固烧结的Mo粉末的连续多孔体。因此，可能不能完全实现由多孔体获得的降低散热器的热膨胀系数的效果。
另一方面，如果烧结温度和烧结时间中的任一者大于上述范围，则Mo粉末的烧结过度地进行，在多孔体的一部分中形成没有渗入Cu的独立的孔(封闭的孔或空隙)。其结果是，Cu-Mo复合材料的导热率降低，或其变化增加，因此可能发生上述问题(1)。
此外，由于在烧结期间所形成的上述独立的孔或Mo粉末的颗粒生长，使得多孔体的孔隙率、以及由此导致的Cu-Mo复合材料中的Cu的比例可能小于上述范围。
(Cu的渗透)
接着，使Cu渗透到上述多孔体中，从而制作Cu-Mo复合材料。具体而言，例如，如同在常规方法中那样，(例如)在氢气等非氧化性气氛中或氩气等惰性气氛中，将其上放置有Cu板的多孔体或夹在两个Cu板之间的多孔体加热至Cu的熔点以上的温度，从而使Cu熔融，并且使熔融的Cu渗透到多孔体中，然后进行冷却。
只需要使渗透温度在如上所述的Cu的熔点以上，并且特别地，渗透温度优选为1300℃以上，并且优选为1600℃以下。另外，渗透时间优选为0.5小时以上，并且优选为3小时以下。
如果渗透温度和渗透时间中的任一者小于上述范围，则可能无法将Cu完全渗透到多孔体中，并且会产生空隙。因此，Cu-Mo复合材料的导热率降低，或其变化增大，因此可能发生上述问题(1)。
另一方面，如果渗透温度和渗透时间中的任一者大于上述范围，这导致即使在渗透期间也会进行过度烧结和Mo粉末的颗粒生长。其结果是，多孔体的孔隙率、以及由此导致的Cu-Mo复合材料中的Cu的比例可能小于上述范围。
考虑到赋予散热器以高导热性，渗透到多孔体中的Cu的优选例子包括纯度为99.96％以上的高纯度铜、无氧铜等。
然后，根据需要除去残留在多孔体等的表面上的多余的Cu，从而制造Cu-Mo复合体。
<板材的制作>
接着，由上述Cu-Mo复合材料制造具有预定厚度的板材。为此目的，优选进行如下步骤：(例如)对Cu-Mo复合材料进行温轧使其具有预定的厚度，将其切割成板状并使之退火，之后进一步冷轧至预定的厚度，再将其切割成板状并使之退火等。
通过执行这些步骤，可以制造均匀且没有空隙的Cu-Mo多孔体的板材，同时提供由Mo制成的多孔体和渗透到多孔体中的Cu之间的紧密接触。
温轧和冷轧各自可为单向轧制或交叉轧制。轧制也可以沿着三个方向或更多个方向进行。
温轧温度优选为120℃以上，并且优选为200℃以下。此外，退火温度优选为700℃以上，并且优选为900℃以下。另外，退火时间优选为0.1小时以上，并且优选为0.5小时以下。
<平坦化处理>
接着，对上述Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理。作为平坦化处理，可以采用各种平坦化处理中的任意一种，其包括诸如刷光和擦光之类的常规已知的抛光方法。
在这样的平坦化处理中，优选对板材进行平坦化处理，从而使得经平坦化处理的板材的平均厚度、其厚度的偏差、以及板材的待轧制接合有Cu板的两个表面的表面粗糙度满足以下范围。
具体而言，经平坦化处理的板材的平均厚度优选为0.5mm以上，并且优选为1.5mm以下。
如果经平坦化处理的板材的平均厚度小于该范围，则在随后的步骤中，当将Cu层轧制接合到上述板材的两个表面时，需要控制轧缩率从而将散热器中的Cu-Mo层的平均厚度保持在上述范围内。因此，Cu-Mo层和各Cu层之间的接合强度低于上述范围，并且特别在热负荷环境下，易于发生两层之间的层间剥离，这可能会降低散热器的可靠性。
另外，当轧缩率较低时，通过将Cu板轧制接合在板材的两个表面上而形成的层叠体不能具有宽的面积。因此，从过切割而由层叠体获得的散热器的数量减少，并且散热器的生产率可能会降低。
另一方面，如果经平坦化处理的板材的平均厚度大于上述范围，则相反地需要提高后续步骤中的轧缩率。尽管板材经过平坦化处理，但是Cu-Mo层的厚度偏差会增加，或者Cu-Mo层会变得不连续。其结果是，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生变化，从而可能发生上述问题(1)。
此外，经平坦化处理的板材的厚度偏差优选为0.02mm以下，特别优选为0.01mm以下。
如果经平坦化处理的板材的厚度偏差大于该范围，则当将Cu板轧制接合至板材时，板材会发生破裂，并且散热器中的Cu-Mo层变得不连续。其结果是，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生改变，从而可能发生上述问题(1)。
应当注意的是，经平坦化处理的板材的厚度偏差在上述范围内并优选为0.005mm以上。
如上所述，由于Cu-Mo复合材料由Cu和Mo这两种具有完全不同的硬度和加工性的材料制成，因此非常难以对该板材进行平坦化处理直至厚度偏差小于上述范围。
应当注意的是，使用测微计等在该板材的平面中的任意九个位置处测量厚度，并将该厚度的平均值表示为板材的平均厚度。此外，将上述平均厚度与九个位置处的厚度的测量值之差的绝对值的最大值表示为厚度偏差。
此外，当以在日本工业标准JIS B0601:2013“产品的几何规格(GPS)-表面纹理：轮廓法-术语、定义和表面纹理参数”中定义的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra表示经过平坦化处理的板材中待轧制接合Cu板的两个表面中每一个表面的表面粗糙度时，每个表面中的表面粗糙度优选为0.02μm以下，特别为0.01μm以下。
如果板材的两个表面的算术平均粗糙度Ra大于该范围，则当将Cu板轧制接合至板材时会发生板材破裂，并且散热器中的Cu-Mo层变得不连续。其结果是，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生改变，从而可能发生上述问题(1)。
需要注意的是，板材的两个表面的算术平均粗糙度Ra在上述范围内并优选为0.005μm以上。
如上所述，由于Cu-Mo复合材料由Cu和Mo这两种具有完全不同的硬度和加工性的材料制成，因此非常难以对该板材进行平坦化处理直至两个表面的算术平均粗糙度Ra变得小于上述范围。
应当注意的是，在平坦化处理之前，通常的板材厚度偏差为约0.04mm。此外，在平坦化处理前，板材的两个表面的算术平均粗糙度Ra通常为约0.1μm。
<散热器的轧制接合和制造>
将构成Cu层的具有预定厚度的Cu板层叠在经平坦化处理的板材的上表面和下表面上，并且在该状态下，(例如)在氢气等非氧化气氛中或氩气等惰性气氛中，将其热轧并相互轧制接合直到其具有预定的厚度。
然后，(例如)根据需要除去形成在表面上的铜氧化物等，然后将板材和Cu板退火，并进一步冷轧直到它们具有预定的厚度，从而获得包括Cu-Mo层和两个Cu层的层叠体。此后，从层叠体上切割出具有预定的平面形状的散热器，并且根据需要在该散热器的最外表面上进行镀覆。由此，制造了本发明的散热器。
热轧温度优选为850℃以上，并且优选为1050℃以下。
另外，热轧中的轧缩率优选为5％以上，并且优选为15％以下。
如果热轧中的轧缩率小于该范围，则在Cu-Mo层与Cu层之间的界面处会产生非接合部分，使接合强度低于上述范围。因此，特别在热负荷环境下，易于在这两层之间发生层间剥离，这可能会降低散热器的可靠性。
另一方面，如果热轧中的轧缩率大于上述范围，则板材会发生破裂，散热器中的Cu-Mo层变得不连续。其结果是，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生改变，从而可能发生上述问题(1)。
退火温度优选为700℃以上，并且优选为900℃以下。另外，退火时间优选为0.1小时以上，并且优选为0.5小时以下。
如此设定冷轧中的轧缩率，使得冷轧中的轧缩率和热轧中的轧缩率的总和优选为37％以上，并且优选为90％以下。
如果总轧缩率小于该范围，则Cu-Mo层与各Cu层之间的接合强度低于上述范围，特别是在热负荷环境下容易发生两层间的层间剥离，这可能会降低散热器的可靠性。此外，由于层叠体不能具有宽的面积，所以通过切割层叠体而由此获得的散热器的数量减少，并且散热器的生产率可能会降低。
另一方面，如果总轧缩率大于该范围，则板材会发生破裂，并且散热器中的Cu-Mo层变得不连续。其结果是，散热器在厚度方向上的导热率在平面方向上发生改变，从而可能发生上述问题(1)。
热轧和冷轧均可以是单向轧制或交叉轧制。轧制也可以沿着三个方向或更多个方向进行。
应当注意，本发明的散热器及其制造方法不限于上述实例，并且在不脱离本发明的要旨的范围内可以对其进行各种修改。
实施例
<实施例1>
(多孔体的形成)
使用压力机并且在100MPa的成形压力下，对通过Fisher法测定的平均粒径为3.9μm的Mo粉末进行压制成形，从而制作尺寸为143mm×174mm×14.3mm的板状成形体。该成形体的成形密度为5.2g/cm3。
接着，在1000℃的氢气气氛中，使用烧成炉将成形体烧结1小时，从而形成多孔体。该多孔体的表观密度为6.6g/cm3，孔隙率为35.3体积％。
(通过渗透Cu制作Cu-Mo复合体)
将纯度为99.96％的Cu板放置在上述多孔体上，使用烧成炉在1400℃的氢气气氛中将其加热1小时，使Cu渗入多孔体中。然后，除去残留在多孔体等的表面上的多余的Cu，从而制作尺寸为165mm×131mm×13mm的Cu-Mo复合体。Cu在Cu-Mo复合材料的总量中所占的比例为32.9体积％。
(板材的制作)
将上述Cu-Mo复合体在160℃下进行温轧，直至厚度为1.6mm，然后将其切割至长度为200mm、宽度为155mm，并在850℃下进行退火0.3小时。
接着，将其冷轧直至厚度为0.85mm，然后将其切割至长度为280mm、宽度为190mm，并在850℃下退火0.3小时，从而制造了Cu-Mo复合体的板材。
上述板材的厚度偏差为0.04mm，两个表面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm。
(平坦化处理)
通过刷光和擦光对上述板材进行平坦化处理，以使平均厚度为0.80mm、厚度偏差为0.01mm，并且两个表面的算术平均粗糙度Ra为0.01μm。
(轧制接合及散热器的制造)
将纯度为99.96％并且厚度为2.00mm的Cu板层叠在上述经平坦化处理的板材的上表面以及下表面上，在该状态下，在940℃的氢气气氛中将其热轧并轧制接合在一起，直到其厚度为4.3mm。轧缩率为10.4％。
接着，用刷子等除去在表面上形成的铜氧化物等。然后，将板材和Cu板在850℃下退火0.3小时，并进一步冷轧，直到它们的总厚度为1.02mm，从而形成包括Cu-Mo层和两个Cu层的层叠体，该层叠体的长度为1125mm且宽度为190mm。通过切割层叠体从而制造散热器。总轧缩率为78.8％。
(平均厚度和厚度偏差)
图1示出了所制造的散热器的横截面的显微照片。从图1可以看出，在通过上述步骤制造的散热器中，Cu-Mo层的厚度偏差小，并且Cu-Mo层和Cu层各自具有基本均匀的厚度。
此外，通过上述方法由包括图1的截面的三个截面确定的Cu-Mo层的平均厚度为0.195mm，并且厚度偏差为0.06mm。此外，通过相同方法测定的两个Cu层的平均厚度为0.412mm和0.409m。
(拉伸试验)
将所制造的散热器切割成直径为15mm的圆盘形状，使用银焊料在其前表面和后表面各自接合直径为15mm且长度为70mm的铬-钼钢。然后，使用拉伸试验仪进行拉伸试验。在Cu-Mo层和Cu层之间的界面处没有发生断裂，而是在使用了银焊料的铬钼钢的接合部分发生了断裂。因此，发现Cu-Mo层和各Cu层之间的接合强度大于使用银焊料接合的部分的断裂强度(170MPa)。
<比较例1>
按照与实施例1相同的方式制造散热器，不同之处在于，使用了平均厚度为0.80mm、厚度偏差为0.04mm且两个表面的算术平均粗糙度Ra为0.1μm的Cu-Mo复合体的未经平坦化处理的板材。
图2示出了所制造的散热器的横截面的显微照片。从图2可以看出，在未对板材进行平坦化处理而制造的散热器中，Cu-Mo层的厚度具有大的偏差并且不均匀，并且Cu-Mo层部分变得不连续。
此外，通过上述方法由包括图2的截面的三个截面确定的Cu-Mo层的平均厚度为0.184mm，并且厚度偏差为0.184mm。此外，通过相同方法测定的两个Cu层的平均厚度为0.415mm和0.418m。
另外，按照与实施例1相同的方式进行拉伸试验，其结果是，接合强度为165MPa，然而在Cu-Mo层和Cu层的界面处发生了断裂。
<实施例2至8，比较例2和3>
按照与实施例1相同的方式制造各散热器，不同之处在于，改变用于平坦化处理的条件，并且将经平坦化处理的板材的厚度偏差和其两个表面的算术平均粗糙度Ra设定为表1或表2所示的值。
<实施例9和10>
按照与实施例1相同的方式制造各散热器，不同之处在于，将包括Cu-Mo层和两个Cu层的层叠体的总厚度、以及热轧和冷轧中的总轧缩率设定为表1所示的值。
<实施例11至18，比较例4>
按照与实施例1相同的方式制造各散热器，不同之处在于，使用具有表1或表2所示的厚度的Cu板，并且将包括Cu-Mo层和两个Cu层的层叠体的总厚度、以及在热轧和冷轧中的总轧缩率设定为表1或表2所示的值。
<实施例19至22>
按照与实施例1相同的方式制造各散热器，不同之处在于，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo复合材料。
<实施例23和24>
按照与实施例1相同的方式制造各散热器，不同之处在于，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo复合材料和具有表2所示的厚度的Cu板，并且将包括Cu-Mo层和两个Cu层的层叠体的总厚度、以及在热轧和冷轧中的总轧缩率设定为表2所示的值。
表1和表2列出了在上述各实施例和比较例中所制造的散热器中通过上述方式而确定的Cu-Mo层的平均厚度、其厚度偏差、两个Cu层的平均厚度、散热器的总厚度、Cu-Mo层的厚度比例、热轧和冷轧中的总轧缩率等。
两个表中的实施例和比较例的结果表明，为了将散热器的Cu-Mo层的平均厚度设定为0.6mm以下，并且将厚度偏差设定为0.1mm以下，优选对构成Cu-Mo层的Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理，使其平均厚度为0.5mm以上1.5mm以下，厚度偏差为0.02mm以下，并且使其两个表面中的每一个表面的算术平均粗糙度Ra为0.02μm以下。

Claims (8)

1.一种散热器，包括：
Cu-Mo层，其由Cu-Mo复合材料制成，并且具有0.6mm以下的平均厚度以及0.1mm以下的厚度偏差；以及
Cu层，其直接层叠在所述Cu-Mo层的两个表面中的每一个表面上。
2.根据权利要求1所述的散热器，其中所述Cu-Mo层与位于其两个表面中的每一个表面上的所述Cu层彼此直接轧制接合。
3.根据权利要求1或2所述的散热器，其中所述Cu-Mo层的平均厚度为0.12mm以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的散热器，其中所述Cu-Mo层的厚度偏差为0.03mm以上0.06mm以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热器，其中所述Cu-Mo层的厚度相对于总厚度的比例为15％以上35％以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的散热器，其中在最外表面上进行了镀覆。
7.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的散热器的方法，包括以下步骤：
对构成所述Cu-Mo层的所述Cu-Mo复合材料的板材进行平坦化处理；以及
将构成所述Cu层的Cu板直接轧制接合至经平坦化处理的所述板材的两个表面中的每一个表面上。
8.根据权利要求7所述的制造散热器的方法，其中，在平坦化处理步骤中，将所述板材平坦化处理从而使所述板材的平均厚度为0.5mm以上1.5mm以下，厚度偏差为0.02mm以下，并且其两个表面中的每一个表面的粗糙度曲线的算术平均粗糙度Ra为0.02μm以下。
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