散熱器及其製造方法與流程

2023-05-30 21:54:53 2

本發明涉及一種散熱器及其製造方法，該散熱器用於儘可能有效地除去特別是在操作期間會產生大量的熱的元件中的熱量。

背景技術：

對於在操作期間產生大量的熱的元件，需要儘可能有效並且迅速地除去熱量，這些元件例如為用於電動車輛、混合動力車輛等的驅動控制的功率半導體元件；諸如雷射二極體之類的發光元件；用於行動電話等的基站的控制元件；用於等離子體顯示面板等的圖像顯示元件；或用於計算機的微處理器單元。

這是因為，如果不能有效並且迅速地除去所產生的熱量，則元件本身可能過熱並發生故障(熱耗散)，或者元件、覆蓋元件的封裝等可能被破壞。

近年來，隨著使用這些元件的各種裝置的性能和輸出功率的提高，正在考慮從諸如矽(Si)基元件、砷化鎵(GaAs)基元件和磷化銦(InP)基元件等目前常用元件轉移到諸如碳化矽(SiC)基元件和氮化鎵(GaN)基元件之類的元件。

在這種情況下，可以將元件的可操作溫度(例如)從矽基元件等的約120℃提高到碳化矽基元件等的約200℃，並且據認為，與之前相比，不易於發生由過熱導致的故障、破損等。

然而，即使在使用這些元件時，仍然需要儘可能有效且迅速地從這些元件中除去熱量。

為了有效且迅速地從元件中除去熱量，通常使用整體上形成為(例如)板狀的散熱器，並且散熱器具有直接焊接有元件或隔著陶瓷基板等而焊接有元件的一個表面(元件安裝表面)、以及與諸如冷卻器等冷卻機構相連接的相對表面(放熱面)。

一直以來，使用通過利用諸如銅(Cu)或鋁(Al)之類的金屬或合金從而整體上一體形成的散熱器。然而，近年來，正在考慮使用包括由Cu-Mo複合材料製成的銅-鉬(Cu-Mo)層的散熱器，該Cu-Mo複合材料的熱膨脹係數接近於上述Si基元件、GaAs基元件、InP基元件、SiC基元件和GaN基元件等元件的熱膨脹係數，並且接近由氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)或氮化矽(Si3N4)等製成的陶瓷基板的熱膨脹係數。

通過設置Cu-Mo層，散熱器的熱膨脹係數可以減小至小於完全由金屬或合金製成的常規散熱器的熱膨脹係數，並且可以儘可能地更接近於元件或陶瓷基板的熱膨脹係數。也就是說，可以實現其熱膨脹係數之間的匹配。

這可以防止在諸如冷-熱循環之類的熱負荷環境中，基於熱膨脹係數的差異而向元件或陶瓷基板(以下可以簡稱為「元件等」)施加的應力過大，並且可以防止元件等、前述封裝等的破損，或者防止散熱器與元件等之間的焊料接合的破壞，其中所述冷-熱循環重複進行由於元件的工作而導致的發熱以及停止後的冷卻。

構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的例子包括：

(i)通過將鉬(Mo)粉末和Cu粉末的混合物加熱至Cu的熔點以上從而熔化Cu，並將熔融的Cu滲透到Mo粉末顆粒之間，然後使其冷卻並一體化從而製備的Cu-Mo複合材料；以及

(ii)通過預先燒結Mo粉末從而製造多孔體(骨架)，將Cu滲透到這種多孔體的孔中，然後使其冷卻並一體化而製備的Cu-Mo複合材料。

應當注意的是，Cu與Mo一起使用，這是因為Mo單獨使用時的導熱性不足，因此另外使用Cu以防止散熱器的導熱率降低。

作為包括這種Cu-Mo層的散熱器，已經提出了由這樣的層疊體製成的散熱器，該層疊體具有層疊於Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層(參見專利文獻1至3等)。

為了將元件等良好地焊料接合至板狀散熱器的元件安裝表面而不產生會妨礙熱傳導的空隙等，優選在元件安裝表面上預先形成具有優異的焊料潤溼性和親和性的鎳鍍層。

然而，由於在顯著不同的條件下鍍覆的Cu和Mo暴露在由Cu-Mo複合材料製成的Cu-Mo層的表面中，因此難以在這種表面上直接形成穩定的鎳鍍層。

相反地，由於具有上述層疊結構的散熱器具有僅由Cu製成的元件安裝表面，因此可以在其上形成穩定的鎳鍍層，並且可以在這種鎳鍍層上令人滿意地焊料接合元件等，而不產生會干擾熱傳導的空隙等。此外，由於Cu層具有優異的焊料潤溼性和親和性，所以還可以省略鎳鍍層。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利待審公開No.06-316707

專利文獻2：日本專利待審公開No.2001-358226

專利文獻3：日本專利待審公開No.2007-142126

技術實現要素：

技術問題

然而，目前，對於具有上述層疊結構的常規散熱器而言，無法有效並且迅速地從元件中除去熱量，該熱量隨著各種裝置的性能和輸出功率進一步增強而增加。

本發明的目的在於提供一種散熱器以及有效地製造該散熱器的方法，該散熱器能夠比現有散熱器更加有效並且迅速地從元件中除去熱量，並且也能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。

問題的解決方案

本發明涉及一種散熱器，其包括由Cu-Mo複合材料製成的Cu-Mo層、以及直接層疊在該Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層，其中該Cu-Mo層的平均厚度為0.6mm以下並且其厚度偏差為0.1mm以下。

此外，本發明涉及一種製造本發明的散熱器的方法，包括以下步驟：對構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理的步驟；以及將構成Cu層的Cu板直接軋制接合在經過平坦化處理的板材的兩個表面中的每一個表面上的步驟。

本發明的有益效果

根據本發明，通過將具有層疊結構的散熱器中具有較小導熱率的Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下，散熱器在厚度方向上的導熱率可以增加至大於現有散熱器的導熱率，並且來自元件的熱量可以被更有效且更迅速地移除。此外，通過將Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下以使偏差最小化，可以抑制導熱率的局部降低和局部的熱應力的產生。因此，能夠提供這樣一種散熱器，該散熱器能夠比現有散熱器更有效且更迅速地從元件中除去熱量，並且還能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。

此外，根據本發明的製造方法，僅通過增加以下步驟，即預先對構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理，然後再將構成Cu層的Cu板軋制接合在板材的前表面和後表面上，從而能夠以高生產率有效地製造具有如上所述優異特性的本發明的散熱器。

附圖說明

圖1示出了在本發明的實施例中製造的散熱器的放大橫截面的顯微照片。

圖2示出了在本發明的比較例中製造的散熱器的放大橫截面的顯微照片。

具體實施方式

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本發明的散熱器的特徵在於包括：由Cu-Mo複合材料製成的Cu-Mo層，該Cu-Mo層的平均厚度為0.6mm以下，並且其厚度偏差為0.1mm以下；以及直接層疊在該Cu-Mo層的兩個表面中的每一個表面上的Cu層。

當將具有層疊結構的散熱器中具有較小導熱率的Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下時(該平均厚度小於例如在專利文獻1至3中描述的範圍)，散熱器在厚度方向上的導熱率可以增加到比現有散熱器的導熱率更高。

因此，所述散熱器能夠比現有散熱器更有效且更迅速地從元件中除去熱量，並且能夠令人滿意地應對各種裝置的性能和輸出功率的進一步增強。另外，連接到散熱器的散熱表面的冷卻機構與常規冷卻機構相比可以小型化，並且包括散熱器、冷卻機構、元件等的整個半導體裝置與常規半導體裝置相比可以小型化。

然而，本發明人通過他們的研究發現，僅僅減小Cu-Mo層的厚度可能引起以下問題：

(1)在與散熱器的元件安裝表面接合的元件的整個接合面上，不能均勻且迅速地除去熱量；以及

(2)在諸如上述熱-冷循環之類的熱負荷環境下，會向接合至元件安裝表面的元件等施加過大的應力，容易使元件等、封裝等破損、或者損壞接合。

因此，本發明人繼續研究發現，僅僅減少Cu-Mo層的厚度會引起Cu-Mo層的厚度偏差增大，這導致了這些問題。

具體而言，如上所述，當平均厚度小的Cu-Mo層的厚度偏差增大時，或者當Cu-Mo層具有過度增加的厚度偏差從而變得不連續時，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生改變，並且在一些位置處導熱率局部降低。其結果是，容易發生上述問題(1)。

此外，如上所述，在具有層疊結構的散熱器中，Cu-Mo層起到降低整個散熱器的熱膨脹係數的作用。然而，當這種Cu-Mo層的厚度偏差增大時，或者當Cu-Mo層具有過度增加的厚度偏差從而變得不連續時，散熱器的熱膨脹係數在平面方向上發生變化，在一些位置處熱膨脹係數局部增加。其結果是，可能發生上述問題(2)。

相反地，根據本發明人的研究，如上所述，可以通過將平均厚度為0.6mm以下的Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下，從而同時解決上述問題(1)和(2)。

具體而言，根據本發明，通過將Cu-Mo層的平均厚度設為0.6mm以下，可以將厚度方向上的導熱率提高到比現有的導熱率更高，並且可以更有效且迅速地移除來自元件的熱量。此外，通過將Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下，從而使該偏差降至最低，並且防止Cu-Mo層變得不連續。由此，可以提供這樣一種散熱器，該散熱器不存在由於導熱率的變化而導致的上述問題(1)、以及由於熱膨脹係數的變化而導致的上述問題(2)。

與構成Cu-Mo層的常規Cu-Mo複合材料一樣，構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的例子包括：

(i)通過將Mo粉末和Cu粉末的混合物加熱至Cu的熔點以上從而熔化Cu，並將熔融的Cu滲透到Mo粉末顆粒之間，然後使其冷卻並一體化，從而製備的Cu-Mo複合材料；以及

(ii)通過預先燒結Mo粉末從而製造多孔體(骨架)，將Cu滲透到這種多孔體的孔中，然後冷卻並使其一體化從而製備的Cu-Mo複合材料。

此外，Cu層可以由任意Cu材料形成。然而，考慮到賦予散熱器以高導熱率，Cu層優選由(例如)純度為99.96％以上的高純度銅、無氧銅等形成。

在本發明中，由上述Cu-Mo複合材料製成的Cu-Mo層的平均厚度被限制為0.6mm以下的原因是，如果厚度大於該範圍，則不能實現將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現有散熱器的導熱率更高的效果，並且不能實現將熱量更有效且迅速地從元件中去除的效果。

另外，在本發明中，將上述Cu-Mo層的厚度偏差限制為0.1mm以下的原因在於，如果厚度偏差大於該範圍、或者Cu-Mo層變得不連續，則散熱器在厚度方向上的導熱率會在平面方向上發生改變，從而容易發生上述問題(1)，或者散熱器的熱膨脹係數在平面方向上發生改變，從而可能發生上述問題(2)。

應當注意的是，Cu-Mo層的平均厚度優選在上述範圍內並且為0.12mm以上。

如果Cu-Mo層的平均厚度小於該範圍，則即使將厚度偏差設定為0.1mm以下，Cu-Mo層也可能在相對厚度上具有更大的偏差，或者具有過度增加的厚度偏差，從而變得不連續。在這種情況下，可能會發生上述問題(1)和(2)。

此外，如上所述，在具有層疊結構的散熱器中，Cu-Mo層具有降低整個散熱器的熱膨脹係數的功能。然而，如果Cu-Mo層的平均厚度小於上述範圍，則不能充分發揮這種功能，相反地，整個散熱器的熱膨脹係數會增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

另一方面，考慮到更有效地防止上述問題(1)和(2)的發生，Cu-Mo層的厚度偏差在上述範圍內優選並為0.06mm以下。

然而，Cu-Mo層的厚度偏差優選在上述範圍內並為0.03mm以下。

為了將厚度偏差設定為小於0.03mm，需要對構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理，直到板材達到具有滿足這種條件的高平坦性的狀態。然而，實質上，難以對由Cu和Mo(這兩種材料具有完全不同的硬度和加工性)製成的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理直至板材達到上述狀態。

為了將Cu-Mo層的平均厚度設定在上述範圍內，僅需要調整(例如)使用後述本發明製造方法製造散熱器時所使用的構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的經過平坦化處理的板材的平均厚度、構成Cu層的Cu板的厚度、將Cu-Mo複合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件(如軋縮率)等。

此外，為了將Cu-Mo層的厚度偏差設定在上述範圍內，僅需要調整(例如)使用上述製造方法製造散熱器時所使用的Cu-Mo複合材料的經平坦化處理的板材的厚度偏差、將Cu-Mo複合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件等。

應當注意的是，在本發明中，由通過以下方法測量的值來表示Cu-Mo層的平均厚度和厚度偏差。

具體而言，在散熱器的平面內的任意一個方向上，沿散熱器的厚度方向切割散熱器，並且進行拋光以露出橫截面。在暴露於橫截面中的Cu-Mo層的任意位置處，將在與厚度方向垂直的方向上的長度為3mm的範圍定義為一個視野，並且在相同的橫截面中設定10個視野。在各視野內，使用光學顯微鏡明確Cu-Mo層的厚度具有最大值和最小值的位置，從而指定了總共20個位置。

在散熱器的平面方向上間隔120°的三個橫截面中，在總共30個視野中進行這種操作，從而測量60個位置處的厚度。將這60個位置處的厚度的測量值的平均值定義為Cu-Mo層的平均厚度。此外，將上述平均厚度與60個位置處的厚度的測量值之差的絕對值的最大值定義為厚度偏差。

構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料中的Cu的比例優選為該Cu-Mo複合材料的總量的22體積％以上，並且優選為56體積％以下。

如果Cu的比例小於該範圍，則Cu-Mo層的導熱率降低。因此，即使將其厚度設定為0.6mm以下，也可能不會實現將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現有散熱器導熱率更高的效果，並且可能無法實現更有效且迅速地從元件中去除熱量的效果。

此外，存在於構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材的表面中、並且當將Cu板軋制接合到板材時起到接合點作用的Cu的比例降低。因此，通過這種軋制接合所製造的散熱器中的Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度可降低。

另一方面，如果Cu的比例大於上述範圍，則Cu-Mo層的熱膨脹係數增加，並且Cu-Mo層沒有充分展現出降低整個散熱器的熱膨脹係數的功能，導致整個散熱器的熱膨脹係數增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

Cu-Mo層的厚度相對於具有層疊結構的散熱器的總厚度的比例優選為15％以上，並且優選為35％以下。

如果Cu-Mo層的厚度的比例小於該範圍，則Cu-Mo層不能充分發揮降低整個散熱器的熱膨脹係數的作用，導致整個散熱器的熱膨脹係數增加。因此，存在這樣的可能性，即：在熱負荷環境下，過度的應力被施加到與元件安裝表面接合的元件等，這容易使元件等、或者封裝等破損、或者損壞接合。

另一方面，如果Cu-Mo層的厚度的比例大於上述範圍，則即使其厚度設定為0.6mm以下，也可能無法實現將散熱器在厚度方向上的導熱率提高到比現有散熱器的導熱率更高的效果，並且可能無法實現更有效且迅速地從元件中去除熱量的效果。

為了將Cu-Mo層的厚度的比例設定在上述範圍內，考慮到上述Cu-Mo層的平均厚度的範圍，僅需要調整構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材的厚度和接合到該板材上的Cu板的厚度、將Cu-Mo複合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件等。

此外，雖然可以根據散熱器的預期用途等任意地設定包括Cu-Mo層和Cu層的散熱器的總厚度，但是該總厚度通常優選為0.4mm以上，並且優選為3mm以下。

優選地，Cu-Mo層與各Cu層之間的接合強度為100MPa以上，特別為150MPa以上。

如果Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度小於該範圍，則在熱負荷環境下，兩層之間可能發生層間剝離，這可能降低散熱器的可靠性。

為了將Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度設定在上述範圍內，僅需要調整Cu-Mo複合材料中的Cu的比例，或者調整將Cu-Mo複合材料的板材和Cu板軋制接合的軋制條件。

優選地，在散熱器的最外表面，即在至少一個Cu層的與其Cu-Mo層側相對的一側的暴露表面上進行鍍覆。

優選的鍍覆的例子包括電解鍍Ni、非電解鍍Ni-P、非電解鍍Ni-B、電解鍍Au、及它們的組合。

通過進行鍍覆，可以提高當將諸如元件之類的另一構件焊接到最外表面時的焊料潤溼性。

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本發明的散熱器的製造方法的特徵在於包括以下步驟：對構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理；以及將構成Cu層的Cu板直接軋制接合在經平坦化處理的板材的兩個表面中的每一個表面上。

與常規方法一樣，Cu-Mo複合材料可以通過上述方法(i)或(ii)形成。特別地，作為滲透方法的方法(ii)是優選的。通過滲透方法形成的Cu-Mo複合材料具有由Mo粉末製成的連續且一體的多孔體(骨架)，因此具有優異的降低散熱器的熱膨脹係數的效果。

(多孔體的形成)

在滲透方法中，首先，製備構成多孔體(骨架)的Mo粉末。

作為Mo粉末，可以使用通過任何方法製造的各種Mo粉末中的任何一種。特別地，這種Mo粉末的通過Fisher法(FSSS)測量得到的平均粒徑優選為1μm以上10μm以下。

平均粒徑小於該範圍的微細Mo粉末難以製造，並且可能導致Cu-Mo複合材料的生產率降低，從而導致散熱器的生產率降低，並且製造成本增加。

另一方面，在平均粒徑大於上述範圍的大粒徑的Mo粉末中，通過燒結時的顆粒生長，其粒徑進一步變大，從而使Cu-Mo複合材料中的Cu和Mo的分布變化增加，並且所得到導熱率的位置偏差變大。因此，可能發生上述問題(1)。

(例如)使用壓力機等將上述Mo粉末壓製成形為Cu-Mo複合材料的預定形狀，從而製造成形體，然後將該成形體(例如)在諸如氫氣等的非氧化性氣氛或在諸如氬氣等的惰性氣氛中進行燒結，從而形成多孔體。

應該注意的是，在通過滲透方法製造的Cu-Mo複合材料中，Cu的比例的值接近於多孔體的孔隙率，並且這種孔隙率可以通過以下方法來進行調節，即調節構成多孔體的成形體的成形密度、以及調節將成形體燒結從而製造多孔體的燒結條件(諸如燒結溫度和燒結時間)。

例如，為了將Cu的比例設定為如上所述的Cu-Mo複合材料的總量的22體積％以上56體積％以下，僅需要所述多孔體具有22體積％以上56體積％以下的孔隙率，並且具有4.8g/cm3以上8.0g/cm3以下的表觀密度，該表觀密度由塊狀Mo的比重和空氣的比重而確定。為此目的，優選將通過壓製成形而成形的成形體的成形密度設定為約4.0g/cm3以上約7.6g/cm3以下。

此外，為了將成形密度調節至上述範圍，僅需要調整壓製成形的條件、Mo粉末的平均粒徑和顆粒形狀等。

燒結溫度優選為1100℃以上，並且優選為1600℃以下。此外，燒結時間優選為0.5小時以上，並且優選為3小時以下。

如果燒結溫度和燒結時間中的任一者小於上述範圍，則Mo粉末的燒結不充分，並且可能無法形成具有牢固燒結的Mo粉末的連續多孔體。因此，可能不能完全實現由多孔體獲得的降低散熱器的熱膨脹係數的效果。

另一方面，如果燒結溫度和燒結時間中的任一者大於上述範圍，則Mo粉末的燒結過度地進行，在多孔體的一部分中形成沒有滲入Cu的獨立的孔(封閉的孔或空隙)。其結果是，Cu-Mo複合材料的導熱率降低，或其變化增加，因此可能發生上述問題(1)。

此外，由於在燒結期間所形成的上述獨立的孔或Mo粉末的顆粒生長，使得多孔體的孔隙率、以及由此導致的Cu-Mo複合材料中的Cu的比例可能小於上述範圍。

(Cu的滲透)

接著，使Cu滲透到上述多孔體中，從而製作Cu-Mo複合材料。具體而言，例如，如同在常規方法中那樣，(例如)在氫氣等非氧化性氣氛中或氬氣等惰性氣氛中，將其上放置有Cu板的多孔體或夾在兩個Cu板之間的多孔體加熱至Cu的熔點以上的溫度，從而使Cu熔融，並且使熔融的Cu滲透到多孔體中，然後進行冷卻。

只需要使滲透溫度在如上所述的Cu的熔點以上，並且特別地，滲透溫度優選為1300℃以上，並且優選為1600℃以下。另外，滲透時間優選為0.5小時以上，並且優選為3小時以下。

如果滲透溫度和滲透時間中的任一者小於上述範圍，則可能無法將Cu完全滲透到多孔體中，並且會產生空隙。因此，Cu-Mo複合材料的導熱率降低，或其變化增大，因此可能發生上述問題(1)。

另一方面，如果滲透溫度和滲透時間中的任一者大於上述範圍，這導致即使在滲透期間也會進行過度燒結和Mo粉末的顆粒生長。其結果是，多孔體的孔隙率、以及由此導致的Cu-Mo複合材料中的Cu的比例可能小於上述範圍。

考慮到賦予散熱器以高導熱性，滲透到多孔體中的Cu的優選例子包括純度為99.96％以上的高純度銅、無氧銅等。

然後，根據需要除去殘留在多孔體等的表面上的多餘的Cu，從而製造Cu-Mo複合體。

接著，由上述Cu-Mo複合材料製造具有預定厚度的板材。為此目的，優選進行如下步驟：(例如)對Cu-Mo複合材料進行溫軋使其具有預定的厚度，將其切割成板狀並使之退火，之後進一步冷軋至預定的厚度，再將其切割成板狀並使之退火等。

通過執行這些步驟，可以製造均勻且沒有空隙的Cu-Mo多孔體的板材，同時提供由Mo製成的多孔體和滲透到多孔體中的Cu之間的緊密接觸。

溫軋和冷軋各自可為單向軋制或交叉軋制。軋制也可以沿著三個方向或更多個方向進行。

溫軋溫度優選為120℃以上，並且優選為200℃以下。此外，退火溫度優選為700℃以上，並且優選為900℃以下。另外，退火時間優選為0.1小時以上，並且優選為0.5小時以下。

接著，對上述Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理。作為平坦化處理，可以採用各種平坦化處理中的任意一種，其包括諸如刷光和擦光之類的常規已知的拋光方法。

在這樣的平坦化處理中，優選對板材進行平坦化處理，從而使得經平坦化處理的板材的平均厚度、其厚度的偏差、以及板材的待軋制接合有Cu板的兩個表面的表面粗糙度滿足以下範圍。

具體而言，經平坦化處理的板材的平均厚度優選為0.5mm以上，並且優選為1.5mm以下。

如果經平坦化處理的板材的平均厚度小於該範圍，則在隨後的步驟中，當將Cu層軋制接合到上述板材的兩個表面時，需要控制軋縮率從而將散熱器中的Cu-Mo層的平均厚度保持在上述範圍內。因此，Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度低於上述範圍，並且特別在熱負荷環境下，易於發生兩層之間的層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。

另外，當軋縮率較低時，通過將Cu板軋制接合在板材的兩個表面上而形成的層疊體不能具有寬的面積。因此，從過切割而由層疊體獲得的散熱器的數量減少，並且散熱器的生產率可能會降低。

另一方面，如果經平坦化處理的板材的平均厚度大於上述範圍，則相反地需要提高後續步驟中的軋縮率。儘管板材經過平坦化處理，但是Cu-Mo層的厚度偏差會增加，或者Cu-Mo層會變得不連續。其結果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生變化，從而可能發生上述問題(1)。

此外，經平坦化處理的板材的厚度偏差優選為0.02mm以下，特別優選為0.01mm以下。

如果經平坦化處理的板材的厚度偏差大於該範圍，則當將Cu板軋制接合至板材時，板材會發生破裂，並且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續。其結果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生改變，從而可能發生上述問題(1)。

應當注意的是，經平坦化處理的板材的厚度偏差在上述範圍內並優選為0.005mm以上。

如上所述，由於Cu-Mo複合材料由Cu和Mo這兩種具有完全不同的硬度和加工性的材料製成，因此非常難以對該板材進行平坦化處理直至厚度偏差小於上述範圍。

應當注意的是，使用測微計等在該板材的平面中的任意九個位置處測量厚度，並將該厚度的平均值表示為板材的平均厚度。此外，將上述平均厚度與九個位置處的厚度的測量值之差的絕對值的最大值表示為厚度偏差。

此外，當以在日本工業標準JIS B0601:2013「產品的幾何規格(GPS)-表面紋理：輪廓法-術語、定義和表面紋理參數」中定義的粗糙度曲線的算術平均粗糙度Ra表示經過平坦化處理的板材中待軋制接合Cu板的兩個表面中每一個表面的表面粗糙度時，每個表面中的表面粗糙度優選為0.02μm以下，特別為0.01μm以下。

如果板材的兩個表面的算術平均粗糙度Ra大於該範圍，則當將Cu板軋制接合至板材時會發生板材破裂，並且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續。其結果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生改變，從而可能發生上述問題(1)。

需要注意的是，板材的兩個表面的算術平均粗糙度Ra在上述範圍內並優選為0.005μm以上。

如上所述，由於Cu-Mo複合材料由Cu和Mo這兩種具有完全不同的硬度和加工性的材料製成，因此非常難以對該板材進行平坦化處理直至兩個表面的算術平均粗糙度Ra變得小於上述範圍。

應當注意的是，在平坦化處理之前，通常的板材厚度偏差為約0.04mm。此外，在平坦化處理前，板材的兩個表面的算術平均粗糙度Ra通常為約0.1μm。

將構成Cu層的具有預定厚度的Cu板層疊在經平坦化處理的板材的上表面和下表面上，並且在該狀態下，(例如)在氫氣等非氧化氣氛中或氬氣等惰性氣氛中，將其熱軋並相互軋制接合直到其具有預定的厚度。

然後，(例如)根據需要除去形成在表面上的銅氧化物等，然後將板材和Cu板退火，並進一步冷軋直到它們具有預定的厚度，從而獲得包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體。此後，從層疊體上切割出具有預定的平面形狀的散熱器，並且根據需要在該散熱器的最外表面上進行鍍覆。由此，製造了本發明的散熱器。

熱軋溫度優選為850℃以上，並且優選為1050℃以下。

另外，熱軋中的軋縮率優選為5％以上，並且優選為15％以下。

如果熱軋中的軋縮率小於該範圍，則在Cu-Mo層與Cu層之間的界面處會產生非接合部分，使接合強度低於上述範圍。因此，特別在熱負荷環境下，易於在這兩層之間發生層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。

另一方面，如果熱軋中的軋縮率大於上述範圍，則板材會發生破裂，散熱器中的Cu-Mo層變得不連續。其結果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生改變，從而可能發生上述問題(1)。

退火溫度優選為700℃以上，並且優選為900℃以下。另外，退火時間優選為0.1小時以上，並且優選為0.5小時以下。

如此設定冷軋中的軋縮率，使得冷軋中的軋縮率和熱軋中的軋縮率的總和優選為37％以上，並且優選為90％以下。

如果總軋縮率小於該範圍，則Cu-Mo層與各Cu層之間的接合強度低於上述範圍，特別是在熱負荷環境下容易發生兩層間的層間剝離，這可能會降低散熱器的可靠性。此外，由於層疊體不能具有寬的面積，所以通過切割層疊體而由此獲得的散熱器的數量減少，並且散熱器的生產率可能會降低。

另一方面，如果總軋縮率大於該範圍，則板材會發生破裂，並且散熱器中的Cu-Mo層變得不連續。其結果是，散熱器在厚度方向上的導熱率在平面方向上發生改變，從而可能發生上述問題(1)。

熱軋和冷軋均可以是單向軋制或交叉軋制。軋制也可以沿著三個方向或更多個方向進行。

應當注意，本發明的散熱器及其製造方法不限於上述實例，並且在不脫離本發明的要旨的範圍內可以對其進行各種修改。

實施例

(多孔體的形成)

使用壓力機並且在100MPa的成形壓力下，對通過Fisher法測定的平均粒徑為3.9μm的Mo粉末進行壓製成形，從而製作尺寸為143mm×174mm×14.3mm的板狀成形體。該成形體的成形密度為5.2g/cm3。

接著，在1000℃的氫氣氣氛中，使用燒成爐將成形體燒結1小時，從而形成多孔體。該多孔體的表觀密度為6.6g/cm3，孔隙率為35.3體積％。

(通過滲透Cu製作Cu-Mo複合體)

將純度為99.96％的Cu板放置在上述多孔體上，使用燒成爐在1400℃的氫氣氣氛中將其加熱1小時，使Cu滲入多孔體中。然後，除去殘留在多孔體等的表面上的多餘的Cu，從而製作尺寸為165mm×131mm×13mm的Cu-Mo複合體。Cu在Cu-Mo複合材料的總量中所佔的比例為32.9體積％。

(板材的製作)

將上述Cu-Mo複合體在160℃下進行溫軋，直至厚度為1.6mm，然後將其切割至長度為200mm、寬度為155mm，並在850℃下進行退火0.3小時。

接著，將其冷軋直至厚度為0.85mm，然後將其切割至長度為280mm、寬度為190mm，並在850℃下退火0.3小時，從而製造了Cu-Mo複合體的板材。

上述板材的厚度偏差為0.04mm，兩個表面的算術平均粗糙度Ra為0.1μm。

(平坦化處理)

通過刷光和擦光對上述板材進行平坦化處理，以使平均厚度為0.80mm、厚度偏差為0.01mm，並且兩個表面的算術平均粗糙度Ra為0.01μm。

(軋制接合及散熱器的製造)

將純度為99.96％並且厚度為2.00mm的Cu板層疊在上述經平坦化處理的板材的上表面以及下表面上，在該狀態下，在940℃的氫氣氣氛中將其熱軋並軋制接合在一起，直到其厚度為4.3mm。軋縮率為10.4％。

接著，用刷子等除去在表面上形成的銅氧化物等。然後，將板材和Cu板在850℃下退火0.3小時，並進一步冷軋，直到它們的總厚度為1.02mm，從而形成包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體，該層疊體的長度為1125mm且寬度為190mm。通過切割層疊體從而製造散熱器。總軋縮率為78.8％。

(平均厚度和厚度偏差)

圖1示出了所製造的散熱器的橫截面的顯微照片。從圖1可以看出，在通過上述步驟製造的散熱器中，Cu-Mo層的厚度偏差小，並且Cu-Mo層和Cu層各自具有基本均勻的厚度。

此外，通過上述方法由包括圖1的截面的三個截面確定的Cu-Mo層的平均厚度為0.195mm，並且厚度偏差為0.06mm。此外，通過相同方法測定的兩個Cu層的平均厚度為0.412mm和0.409m。

(拉伸試驗)

將所製造的散熱器切割成直徑為15mm的圓盤形狀，使用銀焊料在其前表面和後表面各自接合直徑為15mm且長度為70mm的鉻-鉬鋼。然後，使用拉伸試驗儀進行拉伸試驗。在Cu-Mo層和Cu層之間的界面處沒有發生斷裂，而是在使用了銀焊料的鉻鉬鋼的接合部分發生了斷裂。因此，發現Cu-Mo層和各Cu層之間的接合強度大於使用銀焊料接合的部分的斷裂強度(170MPa)。

按照與實施例1相同的方式製造散熱器，不同之處在於，使用了平均厚度為0.80mm、厚度偏差為0.04mm且兩個表面的算術平均粗糙度Ra為0.1μm的Cu-Mo複合體的未經平坦化處理的板材。

圖2示出了所製造的散熱器的橫截面的顯微照片。從圖2可以看出，在未對板材進行平坦化處理而製造的散熱器中，Cu-Mo層的厚度具有大的偏差並且不均勻，並且Cu-Mo層部分變得不連續。

此外，通過上述方法由包括圖2的截面的三個截面確定的Cu-Mo層的平均厚度為0.184mm，並且厚度偏差為0.184mm。此外，通過相同方法測定的兩個Cu層的平均厚度為0.415mm和0.418m。

另外，按照與實施例1相同的方式進行拉伸試驗，其結果是，接合強度為165MPa，然而在Cu-Mo層和Cu層的界面處發生了斷裂。

按照與實施例1相同的方式製造各散熱器，不同之處在於，改變用於平坦化處理的條件，並且將經平坦化處理的板材的厚度偏差和其兩個表面的算術平均粗糙度Ra設定為表1或表2所示的值。

按照與實施例1相同的方式製造各散熱器，不同之處在於，將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表1所示的值。

按照與實施例1相同的方式製造各散熱器，不同之處在於，使用具有表1或表2所示的厚度的Cu板，並且將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及在熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表1或表2所示的值。

按照與實施例1相同的方式製造各散熱器，不同之處在於，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo複合材料。

按照與實施例1相同的方式製造各散熱器，不同之處在於，使用具有表2所示的Cu的比例的Cu-Mo複合材料和具有表2所示的厚度的Cu板，並且將包括Cu-Mo層和兩個Cu層的層疊體的總厚度、以及在熱軋和冷軋中的總軋縮率設定為表2所示的值。

表1和表2列出了在上述各實施例和比較例中所製造的散熱器中通過上述方式而確定的Cu-Mo層的平均厚度、其厚度偏差、兩個Cu層的平均厚度、散熱器的總厚度、Cu-Mo層的厚度比例、熱軋和冷軋中的總軋縮率等。

兩個表中的實施例和比較例的結果表明，為了將散熱器的Cu-Mo層的平均厚度設定為0.6mm以下，並且將厚度偏差設定為0.1mm以下，優選對構成Cu-Mo層的Cu-Mo複合材料的板材進行平坦化處理，使其平均厚度為0.5mm以上1.5mm以下，厚度偏差為0.02mm以下，並且使其兩個表面中的每一個表面的算術平均粗糙度Ra為0.02μm以下。