TW202348119A - 散熱構件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種前所未有之新穎散熱構件。
用於半導體模組1之散熱構件11係SiSiC構件，其具備：散熱板12，其於一面側供半導體元件2及絕緣基板3配置；及散熱片13，其與散熱板12一體形成。散熱片13較佳為具備自散熱板12突出之突出部14。
Description
本發明係關於一種散熱構件。
半導體模組一般依序具備半導體元件、絕緣基板、散熱板及散熱片(專利文獻1～3)。
半導體元件產生之熱量經由絕緣基板及散熱板傳遞至散熱片，並自散熱片之鰭片等被釋放至半導體模組之外部。
作為散熱板之素材，選擇膨脹係數與絕緣基板接近、且熱導率高之素材。
另一方面，對於散熱片，基本上只要求良好之散熱性，作為其素材，選擇熱導率高且容易加工之金屬。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-219215號公報
專利文獻2：國際公開第00/076940號
專利文獻3：日本專利特開2001-185665號公報
[發明所欲解決之問題]
於處理大功率(例如8～12 MW)之半導體模組(功率模組)中，存在使用碳化矽(SiC)作為半導體元件，使用氮化矽(Si
3N
4)作為絕緣基板之情形。
於該情形時，作為散熱板之素材，期望選擇具有接近氮化矽之膨脹係數之素材。
藉此，絕緣基板與散熱板之密接性提高，因此半導體元件產生之熱量不易自絕緣基板移動至散熱板。
然而，散熱板與散熱片係經由散熱片而接合。散熱片係與散熱板及散熱片不同之構件，且導熱性相對較低。
因此，半導體元件產生之熱量經由絕緣基板及散熱板進一步移動至散熱片時，存在熱量移動受散熱片阻礙之情形。此時，散熱性可能不充分。
本發明係鑒於以上情況而完成者，目的在於提供一種前所未有之新穎散熱構件。
[解決問題之技術手段]
本發明人等進行了銳意研究，結果發現，藉由採用下述構成，可達成上述目的，從而完成了本發明。
即，本發明提供以下之[1]～[10]。
[1]一種用於半導體模組之散熱構件，其係SiSiC構件，具備：散熱板，其於一面側供半導體元件及絕緣基板配置；及散熱片，其與上述散熱板一體形成。
[2]如上述[1]記載之散熱構件，其中上述散熱片具備自上述散熱板突出之複數個突出部。
[3]如上述[2]記載之散熱構件，其中於上述散熱板之正面之每單位面積內，上述突出部之個數為1個/cm
2以上。
[4]如上述[2]或[3]之散熱構件，其中沿著上述散熱板之正面切斷時之1個上述突出部之截面面積C
P為1～100 mm
2。
[5]如上述[2]至[4]中任一項記載之散熱構件，其中表面積增加率為1.3以上，
其中，上述表面積增加率係藉由將具備上述突出部之上述散熱構件之表面積S
1除以假定不具備上述突出部之情形時之上述散熱構件之表面積S
2而得之值。
[6]如上述[1]至[5]中任一項記載之散熱構件，其中30～300℃下之平均線膨脹係數為2～5 ppm/K。
[7]如上述[1]至[6]中任一項記載之散熱構件，其中熱導率為150 W/(m･K)以上。
[8]如上述[1]至[7]中任一項記載之散熱構件，其中SiC含量為90體積%以下。
[9]如上述[1]至[8]中任一項記載之散熱構件，其中SiC之平均粒徑在2～100 μm之範圍內。
[10]一種半導體模組，其具有上述[1]至[9]中任一項記載之散熱構件。
[發明之效果]
根據本發明，能夠提供一種前所未有之新穎散熱構件。
[半導體模組]
圖1係模式性地表示半導體模組1之剖視圖。
半導體模組1概略性地依序具備半導體元件2、絕緣基板3及散熱構件11。
於絕緣基板3之一面側形成複數個導體電路4。半導體元件2經由焊料層5固定於1個導體電路4上，且藉由導線6與其他之導體電路4連接。
於絕緣基板3之另一面側之大致整面上形成有金屬層7，散熱構件11經由焊料層8接合於金屬層7。
半導體元件2無特別限定，可使用先前公知之半導體元件。
於半導體模組1為處理大功率之半導體模組之情形時，作為半導體元件之素材，例如可例舉碳化矽(SiC)。
作為絕緣基板3之素材，可例舉氧化鋁(Al
2O
3)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(Si
3N
4)等具有絕緣性之素材。
於半導體元件2之素材為SiC之情形時，作為絕緣基板3之素材，例如可使用Si
3N
4。
作為金屬層7、導體電路4及導線6之素材，可例舉銅、鋁等具有導電性之素材。
〈散熱構件(SiSiC構件)〉
散熱構件11係SiSiC構件。SiSiC構件係含有矽(Si)及碳化矽(SiC)之複合材料。
散熱構件11(亦表記為「SiSiC構件11」)具備：散熱板12，其於一面側供半導體元件2及絕緣基板3配置；及散熱片13，其與散熱板12一體形成。
即，於散熱構件11中，散熱板12與散熱片13係無接縫地一體形成。
《散熱板》
散熱板12係支持絕緣基板3之構件，例如為板狀之構件。如上所述，於散熱板12之一面側供半導體元件2及絕緣基板3配置。
散熱板12具有正面17、背面18及側面19。
正面17係散熱板12之設置有複數個突出部14一側之面。
背面18係與散熱板12之正面17相反一側之面。
側面19係連接正面17及背面18之面。
《散熱片》
散熱片13藉由與冷媒接觸而進行冷卻。作為冷卻之方式，可為氣冷式，亦可為水冷式。
藉由冷卻散熱片13，半導體元件2產生之熱量經由絕緣基板3及散熱板12，傳遞至散熱片13，而被釋放至半導體模組1之外部。
此時，散熱板12與散熱片13例如未經由散熱片(未圖示)接合，而是一體形成。因此，半導體元件2產生之熱量自散熱板12移動至散熱片13時，熱量之移動不易受到阻礙。即，散熱性優異。
圖2係表示具備複數個突出部14之散熱構件11之立體圖。
散熱片13較佳為具備自散熱板12突出之突出部14作為與冷媒接觸之部位。散熱板12與突出部14無接縫地一體形成。
如圖1及圖2所示，散熱片13較佳為具備複數個突出部14。藉此，與冷媒接觸之面積增加，故而冷卻效率提昇。
就藉由高密度化提昇散熱性之觀點而言，於散熱板12之正面(設置有突出部14一側之面)之每單位面積內，突出部14之個數較佳為1個/cm
2以上，更佳為5個/cm
2以上，進而較佳為10個/cm
2以上。就散熱構件11之處理性之觀點而言，於散熱板12之表面之每單位面積內，突出部14之個數較佳為500個/cm
2以下，更佳為300個/cm
2以下。
突出部14可以形成冷媒之流路之方式設置，例如可為板狀之突出部14。
(突出部之形狀)
突出部14之形狀無特別限定，可根據提昇流體之流動性、防止或減少與其他構件之干涉之觀點進行適當設定，例如可例舉：圓柱狀；多角柱狀(包括板狀)；圓柱狀及多角柱狀組合而成之形狀；該等形狀之一部分發生變形後之形狀(以下亦稱為「變形形狀」)；等形狀。
圖2中例示出圓柱狀之突出部14。
作為變形形狀之具體例，可例舉：於突出部14之底面15及/或側面16(突出部14之除底面15以外之露出面)形成有任意之凹凸部或貫通孔之形狀；突出部14自散熱板12之正面17朝向底面15變細(截面面積減小)之形狀；等。
於該等之中，出於不阻礙冷媒(氣體及液體中之任一種)之流動，並能夠確保足夠之表面積之原因，突出部14之形狀較佳為圓柱狀。
(突出部之高度H)
突出部14之高度H(自底面15至散熱板12之正面17之最短距離)較佳為1 mm以上，更佳為3 mm以上，進而較佳為5 mm以上。
另一方面，高度H較佳為50 mm以下，更佳為40 mm以下，進而較佳為30 mm以下，尤佳為20 mm以下。
(突出部之截面面積C
P)
沿著散熱板12之正面17切斷時之突出部14之截面面積C
P較佳為1 mm
2以上，更佳為3 mm
2以上。
另一方面，出於可高密度地配置突出部14之原因，截面面積C
P較佳為100 mm
2以下，更佳為70 mm
2以下，進而較佳為50 mm
2以下，尤佳為30 mm
2以下，最佳為15 mm
2以下。
截面面積C
P係1個突出部14之截面面積。
(突出部之截面面積C
V)
沿著與散熱板12之正面17垂直之方向，以突出部之截面面積最大之方式切斷時之突出部14之截面面積C
V較佳為1 mm
2以上，更佳為10 mm
2以上。
另一方面，截面面積C
V較佳為500 mm
2以下，更佳為250 mm
2以下，進而較佳為100 mm
2以下，尤佳為80 mm
2以下，最佳為60 mm
2以下。
截面面積C
V係1個突出部14之截面面積。
(由突出部所引起之表面積增加率)
將藉由將具備突出部14之散熱構件11之表面積S
1除以假定不具備突出部14之情形時之散熱構件11之表面積S
2而得之值(S
1/S
2)稱為「表面積增加率」。
其中，表面積S
1及表面積S
2分別不包括散熱板12之背面18(未設置突出部14之一面)及側面19之面積。
出於可獲得充分之冷卻效率之原因，表面積增加率較佳為1.3以上，更佳為1.5以上，進而較佳為2以上。
又，突出部之表面粗糙度越大，表面積越容易增加，因此突出部之表面粗糙度較大較佳。
突出部之表面粗糙度(Sa)較佳為1 μm以上，更佳為5 μm以上。另一方面，上限無特別限定，但較佳為500 μm以下。
突出部之表面粗糙度(Sa)可藉由使用雷射顯微鏡(基恩士公司製造之VK-X1000)觀察突出部14之任意區域，並使用圖像解析軟體(基恩士公司製造之VK-H2X)而求出。
再者，上述高度H、截面面積C
P、截面面積C
V及表面積增加率可藉由使用X射線CT掃描器(型號：SHIMADZU SM4-225CT FPD)觀察散熱構件11，並對所獲得之數據使用圖像解析軟體，在不破壞散熱構件11之情況下求出。
《平均線膨脹係數》
散熱構件11之30～300℃下之平均線膨脹係數(以下亦簡稱為「膨脹係數」)較佳為2 ppm/K以上，更佳為2.5 ppm/K以上，進而較佳為3 ppm/K以上。
另一方面，散熱構件11之膨脹係數較佳為5 ppm/K以下，更佳為4.5 ppm/K以下，進而較佳為4 ppm/K以下。
作為使散熱構件11之膨脹係數處於上述範圍內之方法，例如可例舉使散熱構件11之SiC含量處於下述範圍內之方法。
平均線膨脹係數例如使用熱膨脹儀(Advance理工公司製造之LIX-1)依據JIS R 1618中記載之方法進行測定。
然而，如上所述，於半導體元件2之素材為SiC之情形時，作為絕緣基板3之素材，例如可使用Si
3N
4。Si
3N
4之膨脹係數亦取決於雜質之含量，例如為2～3 ppm/K。
此時，若散熱構件11之膨脹係數處於上述範圍內，則絕緣基板3與散熱構件11之膨脹係數接近，因此不易發生由膨脹係數之差異所引起之翹曲。即，不易發生由翹曲所引起之剝離。
《熱導率》
散熱構件11之熱導率較佳為150 W/(m･K)以上，更佳為160 W/(m･K)以上，進而較佳為165 W/(m･K)以上。
作為使散熱構件11之熱導率處於上述範圍內之方法，例如可例舉使散熱構件11之SiC含量處於下述範圍內之方法。
熱導率藉由使用NETZSCH公司製造之LFA 467(Nanoflash)氙氣燈光之閃光法於室溫(23℃)下求出。
《SiC含量》
散熱構件11需要適當地含有Si單質。
因此，散熱構件11之SiC含量較佳為90體積%以下，更佳為75體積%以下，進而較佳為60體積%以下，尤佳為50體積%以下。
再者，如下所述，與Si單質相比，SiC之密度更大。因此，散熱構件11於SiC含量較少之情形下，與SiC含量較多之情形相比，相對輕量化。
另一方面，若Si單質之含量過多，則存在散熱構件11之強度(4點彎曲強度等)不足之情形。
因此，出於可獲得充分之強度之原因，散熱構件11之SiC含量較佳為10體積%以上，更佳為20體積%以上，進而較佳為30體積%以上。
SiC含量(單位：體積%)係以如下之方式根據光學顯微鏡照片求出。
於散熱構件11之剖面之顯微鏡照片中，灰色部分為SiC，較其更淺之白色部分為Si單質。
根據散熱構件11之任意剖面之顯微鏡照片，使用圖像解析軟體(WinROOF2015)，求出SiC及Si單質之面積比，並將求出之面積比直接作為各自之體積比。
SiC含量使用於任意5個視野中求出之平均值。
《SiC之平均粒徑》
考慮到散熱構件11具有截面面積C
P較小(例如5 mm
2以下)之圓柱狀或多角柱狀之突出部14之情形。於該情形時，若構成突出部14之SiC之平均粒徑過大，則SiC彼此之結合量相對變少，突出部14之形狀容易變形。
因此，包括突出部14之散熱構件11中之SiC之平均粒徑較佳為100 μm以下，更佳為80 μm以下，進而較佳為60 μm以下，更進而較佳為40 μm以下，尤佳為20 μm以下，最佳為15 μm以下。
另一方面，散熱構件11中之SiC之平均粒徑較佳為2 μm以上，更佳為5 μm以上，進而較佳為8 μm以上。
SiC之平均粒徑與SiC含量同樣地根據光學顯微鏡照片求出。
根據散熱構件11之任意剖面之顯微鏡照片，使用圖像解析軟體(WinROOF2015)，計測SiC之各粒子之粒徑(圓相當徑)。
將於任意5個視野中求出之SiC之粒徑之平均值作為SiC之平均粒徑。
《4點彎曲強度》
散熱構件11之4點彎曲強度較佳為130 MPa以上，更佳為160 MPa以上，進而較佳為200 MPa以上。
4點彎曲強度係依據JIS R 1601：2008中記載之彎曲強度試驗方法(4點彎曲強度)於20℃下進行測定。
《密度》
散熱構件11之密度較佳為2.3 g/cm
3以上，更佳為2.5 g/cm
3以上，進而較佳為2.6 g/cm
3以上。
另一方面，散熱構件11之密度較佳為3.2 g/cm
3以下，更佳為3.1 g/cm
3以下，進而較佳為3.0 g/cm
3以下。
密度係依據JIS Z 8807-2012中記載之方法進行測定。
[散熱構件(SiSiC構件)之製造方法]
繼而，對製造散熱構件11之方法進行說明。
〈SiC成形體之製作〉
首先，形成含有SiC粒子之SiC成形體(未圖示)。
SiC成形體亦為具有多個細孔之多孔質體。因此，如下所述，熔融之Si單質含浸於SiC成形體中。
SiC成形體之空隙率較佳為30體積%以上，更佳為40體積%以上。另一方面，SiC成形體之空隙率較佳為70體積%以下，更佳為65體積%以下，進而較佳為60體積%以下。空隙率使用水銀測孔儀求出。
SiC成形體之尺寸及形狀可根據最終獲得之散熱構件11(SiSiC構件11)之尺寸及形狀適當設定。
例如，於最終獲得之散熱構件11具有突出部14之情形時，製作具有與該突出部14相同形狀之突出部之SiC成形體。
作為製作SiC成形體之方法，較佳為以下說明之3D印刷法。
《3D印刷法》
SiC成形體之製作例如使用雷射照射造形法、黏合劑噴射造形法等3D(3次元)印刷法。於3D印刷法中，藉由逐層地形成層並依序積層來獲得所需形狀之積層體即SiC成形體。依序積層之各層之厚度例如為0.01～0.3 mm。
於雷射照射造形法中，對包含SiC粒子及黏合劑之層照射雷射。該雷射之熱量使得存在於照射區域中之黏合劑熔融及固化，從而使得SiC粒子彼此黏結。藉由對依序積層之各層實施該操作，而製作SiC成形體。
於黏合劑噴射造形法中，自噴墨噴嘴向包含SiC粒子之層噴射黏合劑。於噴射了黏合劑之區域，SiC粒子彼此黏結。藉由對依序積層之各層實施該操作，而製作SiC成形體。
於黏合劑噴射造形法中，亦可使包含SiC粒子之層預先含有硬化劑(例如含有二甲苯磺酸、硫酸等之酸性物質水溶液)，並僅於所噴射之黏合劑與硬化劑接觸之區域中，使黏合劑反應(硬化)。相對於SiC粒子，硬化劑之含量例如為0.1～1質量%。
亦可在不使用硬化劑之情況下，向包含SiC粒子之層噴射黏合劑，其後進行熱處理，藉此使黏合劑硬化。作為熱處理之溫度，例如為150～250℃。
SiC粒子較佳為α-SiC。
適當選擇要使用之SiC粒子之平均粒徑，以使得最終獲得之SiSiC構件11中之SiC之平均粒徑為所需之值。
SiC粒子之平均粒徑使用雷射繞射、散射式粒子徑分佈測定裝置(MT3300EXII，MicrotracBEL公司製造)進行計測。
作為黏合劑，可例舉：酚系樹脂等熱硬化性樹脂；呋喃樹脂等自硬化性樹脂；等。
然而，於專利文獻1～3中具體記載有與3D印刷法不同之方法作為製作SiC成形體之方法。
例如，參照專利文獻1之實施例1([0068]～[0069])、專利文獻2之實施例1(第13～18頁)、及專利文獻3之實施例1([0054]～[0060])。
具體而言，於專利文獻1([0068])中，作為「實施例1」，記載有「向將平均粒徑50 μm之SiC粉末及平均粒徑10 μm之SiC粉末以重量比7：3之比率混合而成之混合物中，加入有機黏合劑及水，製備成泥漿(漿料)，使用上述泥漿，藉由泥漿澆鑄法，･･･形成成形體」。
然而，於使用專利文獻1～3中記載之方法，製作具有截面面積C
P較小(例如5 mm
2以下)之圓柱狀或多角柱狀之突出部之SiC成形體之情形時，容易形成發生變形之突出部(或所形成之突出部之形狀易變形)。
與此相對，藉由使用上述之3D印刷法製作SiC成形體，不易形成發生變形之突出部(所形成之突出部之形狀不易變形)。
〈含浸Si〉
繼而，使矽(Si)含浸於SiC成形體中。以下，亦將其稱為「Si含浸」。
具體而言，例如，於使SiC成形體與Si單質相互接觸之狀態下，對其等(SiC成形體及Si單質)進行加熱，以使Si單質熔融。藉此，熔融後之Si單質藉由毛細管現象而含浸於多孔質體即SiC成形體中。
以此種方式，可獲得Si單質含浸於SiC成形體中之複合材料即SiSiC構件11。
此時，藉由使Si單質在配置於SiC成形體之上表面之狀態下熔融，從而利用重力，更容易使熔融後之Si單質含浸於SiC成形體中。
使Si單質熔融之環境較佳為減壓環境。
加熱溫度只要為Si之熔點以上即可。Si之熔點根據測定方法而略有不同，但大致為1410～1414℃。加熱溫度較佳為1420℃以上。
導入至SiC成形體之Si之量可根據最終獲得之SiSiC構件11之SiC含量等進行適當設定。
所獲得之SiSiC構件11藉由使Si單質熔融時之加熱而燒結。即，SiC彼此結合，且SiC與Si結合，從而獲得緻密之燒結體。
因此，所獲得之SiSiC構件11為含有Si及SiC之複合材料，且亦為燒結體。
[實施例]
以下，例舉實施例來對本發明具體地進行說明。但本發明並不限定於以下說明之實施例。
以下，例1為實施例，例2～例4為參考例。
〈例1〉
使用3D印刷法，製作SiC成形體。
即，使用粉末積層型3D印表機，藉由黏合劑噴射造形法，製作SiC成形。
具體而言，首先，使用SiC粒子形成層(厚度：0.03 mm)，並自噴墨噴嘴向所形成之層噴射黏合劑。
重複該步驟，以製作於相當於散熱板之部位(140 mm×45 mm×3 mm)一體形成有292根圓柱狀之突出部(截面面積C
P：3.14 mm
2，高度H：6 mm)之SiC成形體。
作為SiC粒子，使用α-SiC粉末(平均粒徑：10 μm，信濃電氣精煉公司製造)。
作為黏合劑，使用ExOne公司製造之「BA005」。
繼而，實施Si含浸。
更詳細而言，首先，於反應爐內，將Si單質配置於SiC成形體之上。
配置之Si單質之量調整為使得所獲得之SiSiC構件之SiC含量(單位：體積%)為下述表1所示之值(以下同樣)。
其後，將反應爐內部在形成為減壓環境之狀態下加熱至1470℃。藉此，使Si單質熔融，並使其含浸於SiC成形體之中。
以此種方式，獲得含有Si單質及SiC之燒結體即SiSiC構件作為散熱構件。
〈例2〉
除使用平均粒徑30 μm之α-SiC粉末作為SiC粒子以外，以與例1相同之方式製作SiC成形體。
其後，以與例1相同之方式，對SiC成形體實施Si含浸，以製作SiSiC構件。
〈例3〉
除使用平均粒徑50 μm之α-SiC粉末作為SiC粒子以外，以與例1相同之方式製作SiC成形體。
其後，以與例1相同之方式，對SiC成形體實施Si含浸，以製作SiSiC構件。
〈例4〉
依據專利文獻1之實施例1([0068]～[0069])中記載之方法，製作SiC成形體。
其後，以與例1相同之方式，對SiC成形體實施Si含浸，以製作SiSiC構件。
〈例5〉
依據專利文獻2之實施例1(第13～18頁)中記載之方法，製作SiC成形體。
其後，以與例1相同之方式，對SiC成形體實施Si含浸，以製作SiSiC構件。
〈例6〉
依據專利文獻3之實施例1([0054]～[0060])中記載之方法，製作SiC成形體。
其後，以與例1相同之方式，對SiC成形體實施Si含浸，以製作SiSiC構件。
以如上之方式，獲得例1～例6之SiSiC構件(散熱構件)。
〈各種物性〉
對於例1～例6之SiSiC構件，按照上述之方法，測定膨脹係數、熱導率、SiC含量、SiC之平均粒徑、4點彎曲強度、密度及表面積增加率(S
1/S
2)。又，按照以下之方法，測定突出部之截面面積C
P(平均值)、及突出部之高度H之維持率。進而，對於例1～例4之SiSiC構件，藉由散熱量模擬對各構件之散熱量進行評估。將物性測定及模擬結果示於下述表1中。
對於例1，使用雷射顯微鏡(基恩士公司製造之VK-X1000)，測定突出部之表面粗糙度(Sa)，結果為9.4 μm。
再者，於未測定該等物性值之情形時，在下述表1中記載「-」。
表中之「無法測定」係指可目視確認出突出部之形狀變形。
突出部之截面面積C
P之平均值係藉由如下方式而求出：於形成於SiSiC構件之複數個突出部中，隨機地選擇25根突出部，並測定各自之截面面積C
P，計算其平均值。
突出部之高度H之維持率係藉由以下之方法而求出。首先，於形成於SiSiC構件之複數個突出部中，隨機地選擇25根突出部。其後，對於25根突出部中之各者，求出實際製作之突出部之高度相對於3D印表機所設定之高度(6 mm)之比率(實際之高度/設定高度)，並計算25根突出部中上述之高度之比率在規定範圍內(0.95～1.05)之突出部之比率，藉此求出突出部之高度H之維持率。
於表面積增加率(S
1/S
2)之測定中，使用泥漿澆鑄法製作SiC成形體之例4之表面積增加率為1.22。使用泥漿澆鑄法之例5及使用泥漿擠出法之例6之表面積增加率根據可目視確認之突出部之形狀，判斷為明顯未達1.3斷。
散熱量之模擬係藉由如下方式而求出：使用模擬軟體(Simcenter STAR-CCM+ 2020.1 (Build 15.02.007-R8))，並將SiSiC構件之半導體元件側之溫度設定為150℃，將突出部之熱傳遞係數設定為10000 W/(m
2･K)，假定為水冷式冷卻來進行計算。
[表1]
| 表1 | |||||||
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | ||
| SiC成形體之製作方法 | 3D印刷法 | 專利文獻1(實施例1)中記載之方法 | 專利文獻2(實施例1)中記載之方法 | 專利文獻3(實施例1)中記載之方法 | |||
| 熱膨脹係數 | [ppm/K] | 3.39 | 3.39 | 3.39 | 3 | 6 | 4.2 |
| 熱導率 | [W/(m･K)] | 169 | 178 | 184 | - | 150 | 100 |
| SiC含量 | [體積%] | 40 | 40 | 40 | - | 50 | 77 |
| SiC之平均粒徑 | [μm] | 10 | 30 | 50 | 38 | 30 | 20 |
| 4點彎曲強度 | [Mpa] | 300 | 190 | 170 | - | - | - |
| 密度 | [g/cm 3] | 2.66 | 2.64 | 2.67 | - | - | - |
| 突出部之截面面積C P之平均值 | [mm 2] | 3.14 | 3.14 | 3.14 | 無法測定 | 無法測定 | 無法測定 |
| 表面積增加率 S 1/S 2 | - | 3.18 | 3.15 | 2.81 | 1.22 | 明顯未達1.3 | 明顯未達 1.3 |
| 突出部之高度H之維持率(實際之高度/設定高度)為0.95～1.05之突出部之比率 | [%] | 100% | 84% | 64% | 0～10% | 0～10% | 0～10% |
| 散熱量 模擬結果 | [W] | 183 | 188 | 179 | 89 | - | - |
〈評估結果總結〉
如上述表1所示，與例4～例6之SiSiC構件相比，例1～3之SiSiC構件之突出部之以高度H維持率表示之狀態良好，且散熱量高，因此散熱性優異。表明本發明之實施方式之散熱構件之散熱片能力優異。
再者，在此引用2022年5月16日申請之日本專利申請2022-80009號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要之全部內容，並作為本發明之說明書之揭示內容而採用。
1:半導體模組
2:半導體元件
3:絕緣基板
4:導體電路
5:焊料層
6:導線
7:金屬層
8:焊料層
11:散熱構件(SiSiC構件)
12:散熱板
13:散熱片
14:突出部
15:突出部之底面
16:突出部之側面
17:散熱板之正面
18:散熱板之背面
19:散熱板之側面
圖1係模式性地表示半導體模組之剖視圖。
圖2係表示具備突出部之散熱構件之立體圖。
1:半導體模組
2:半導體元件
3:絕緣基板
4:導體電路
5:焊料層
6:導線
7:金屬層
8:焊料層
11:散熱構件(SiSiC構件)
12:散熱板
13:散熱片
14:突出部
17:散熱板之正面
18:散熱板之背面
19:散熱板之側面
Claims (10)
- 一種用於半導體模組之散熱構件，其係SiSiC構件，具備： 散熱板，其於一面側供半導體元件及絕緣基板配置；及 散熱片，其與上述散熱板一體形成。
- 如請求項1之散熱構件，其中上述散熱片具備自上述散熱板突出之複數個突出部。
- 如請求項2之散熱構件，其中於上述散熱板之正面之每單位面積內，上述突出部之個數為1個/cm 2以上。
- 如請求項2之散熱構件，其中沿著上述散熱板之正面切斷時之1個上述突出部之截面面積C P為1～100 mm 2。
- 如請求項2之散熱構件，其中表面積增加率為1.3以上， 其中，上述表面積增加率係藉由將具備上述突出部之上述散熱構件之表面積S 1除以假定不具備上述突出部之情形時之上述散熱構件之表面積S 2而得之值。
- 如請求項1至5中任一項之散熱構件，其中30～300℃下之平均線膨脹係數為2～5 ppm/K。
- 如請求項1至5中任一項之散熱構件，其中熱導率為150 W/(m･K)以上。
- 如請求項1至5中任一項之散熱構件，其中SiC含量為90體積%以下。
- 如請求項1至5中任一項之散熱構件，其中SiC之平均粒徑在2～100 μm之範圍內。
- 一種半導體模組，其具有如請求項1至5中任一項之散熱構件。
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|---|---|---|---|
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