專(zhuān)利名稱(chēng)：散熱器、散熱器制造方法和半導(dǎo)體激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有讓冷卻介質(zhì)流過(guò)的流動(dòng)通道的散熱器(heat sink)、這種散熱器的制造方法以及具有安裝在這種散熱器上的半導(dǎo)體激光元件的半導(dǎo)體激光裝置。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)生數(shù)瓦特 數(shù)十瓦特范圍內(nèi)的高輸出的半導(dǎo)體激光裝置中，使用散熱器來(lái)有效地散發(fā)(冷卻)半導(dǎo)體激光器所產(chǎn)生的熱量。作為這樣的散熱器，已知一種具有微細(xì)流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的微通道散熱器，在該微細(xì)流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有諸如水等冷卻介質(zhì)流過(guò)。典型地，這種類(lèi)型的微通道散熱器如圖9所示是通過(guò)層疊多個(gè)薄板而構(gòu)成的。也就是說(shuō)，散熱器100具有安裝有半導(dǎo)體激光元件并被設(shè)置用于冷卻的冷卻用薄板101、上部散熱翅片形成用薄板102、分隔用薄板103、下部散熱翅片形成用薄板104和冷卻劑流入流出薄板105。上述各薄板在高溫加壓條件下通過(guò)接合金屬而被接合起來(lái)。使用液相擴(kuò)散接合或銅焊等作為接合方法。為了防止在進(jìn)行液相擴(kuò)散接合時(shí)由于接合金屬熔化而使微細(xì)結(jié)構(gòu)部分被掩埋，例如在冷卻用薄板101、分隔用薄板103和冷卻劑流入流出薄板105上鍍覆有接合金屬，而在均具有微結(jié)構(gòu)的上部散熱翅片形成用薄板102和下部散熱翅片形成用薄板104上則未進(jìn)行鍍覆。當(dāng)以這樣的方式間隔鍍覆之后再將各層接合起來(lái)時(shí)，流動(dòng)通道的內(nèi)壁具有這樣的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，有不同種類(lèi)的金屬露出。也就是說(shuō)，在這種結(jié)構(gòu)中，在流動(dòng)通道中混合有基材露出的部分和接合金屬露出的部分。然而，這樣的結(jié)構(gòu)具有隨著使用時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生電化腐蝕的缺點(diǎn)。電化腐蝕是這樣的現(xiàn)象當(dāng)在冷卻介質(zhì)中不同類(lèi)的金屬彼此接觸時(shí)，離子會(huì)發(fā)生移動(dòng)，因而具有離子化傾向的賤金屬(base metal)變薄(減少)。具體地，當(dāng)在冷卻介質(zhì)中不同類(lèi)的金屬彼此接觸時(shí)，通過(guò)冷卻介質(zhì)在不同類(lèi)的金屬間產(chǎn)生了電位差。當(dāng)在這種狀態(tài)下使冷卻介質(zhì)進(jìn)行大約數(shù)千小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)時(shí)，由于潤(rùn)濕部分的電化學(xué)機(jī)制，在散熱器內(nèi)的賤金屬(例如， 銅)側(cè)發(fā)生減薄，而在貴金屬(例如，金或銀)側(cè)發(fā)生腐蝕產(chǎn)物的沉積和粘附。因此，會(huì)發(fā)生流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)異常(通水?dāng)?shù)千小時(shí)之后冷卻能力降低)或者發(fā)生與散熱器外壁的導(dǎo)通(通水?dāng)?shù)千小時(shí)之后冷卻介質(zhì)泄漏)，從而使散熱器的可靠性降低。為了解決這一問(wèn)題，曾提議采用下面的方法。第一種方法是如圖IOA所示，通過(guò)固相擴(kuò)散接合將薄板111至薄板115接合起來(lái)，并且在上述各薄板之間沒(méi)有接合金屬。第二種方法是如圖IOB所示，在薄板111至薄板115每一者的表面上都鍍覆有接合金屬120， 然后將這些薄板接合起來(lái)。第三種方法是如圖IOC所示，僅在薄板111至薄板115每一者的接合部處涂敷有接合金屬120，然后使這些薄板接合起來(lái)(例如見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)第2008-300596號(hào))。通過(guò)上述各種方法制造的各種散熱器IlOA 散熱器IlOC的流動(dòng)通道的內(nèi)壁具有這樣的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，露出單一金屬或近似只露出基材。因此，人們認(rèn)為在如圖IOA所示的散熱器IlOA和如圖IOB所示的散熱器IlOB中，可能不會(huì)發(fā)生上述的在不同類(lèi)的金屬間發(fā)生的電化腐蝕，因而可以長(zhǎng)期使用。另外，人們還認(rèn)為如圖IOC所示的散熱器IlOC可以抑制電化腐蝕的發(fā)生。然而，通過(guò)上述任何方法都難以完全防止電化腐蝕等的發(fā)生。在圖IOC所示的方式中，在結(jié)構(gòu)上難以完全抑制腐蝕反應(yīng)。在圖IOB所示的方式中，由于冷卻介質(zhì)的循環(huán)所造成的腐蝕導(dǎo)致了覆蓋著流動(dòng)通道內(nèi)壁的接合金屬的溶脫，從而使基材露出并因此發(fā)生電化腐蝕。在圖IOA所示的方式中，電化腐蝕得到了抑制，但在使用一般被用作微通道散熱器的散熱器作為向半導(dǎo)體激光元件供電的導(dǎo)電通路的情況下，相對(duì)于冷卻介質(zhì)的電位差導(dǎo)致了散熱器的金屬溶脫到冷卻介質(zhì)中，即，發(fā)生了減薄，從而使散熱器最終難以使用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是期望提供一種散熱器，這種散熱器能夠防止流動(dòng)通道的內(nèi)壁由于諸如電化腐蝕等腐蝕所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)劣化并能夠提高可靠性，本發(fā)明還期望提供這種散熱器的制造方法以及將半導(dǎo)體激光元件安裝在這種散熱器上而得到的半導(dǎo)體激光裝置。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種散熱器，所述散熱器包括主體，所述主體設(shè)有流動(dòng)通道，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)，并且在所述主體內(nèi)所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁表
面被鈍化膜覆蓋著。本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供了一種散熱器制造方法，所述方法包括下列步驟(A)至步驟(C)(A)對(duì)多個(gè)薄板鍍覆鈍化用金屬，所述多個(gè)薄板中的至少一個(gè)薄板具有流動(dòng)通道， 在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)；(B)形成散熱器主體，在所述散熱器主體中，通過(guò)各所述薄板之間的所述鈍化用金屬將所述多個(gè)薄板接合起來(lái)，并且所述散熱器主體具有所述流動(dòng)通道；以及(C)通過(guò)對(duì)所述鈍化用金屬進(jìn)行氧化，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁上形成鈍化膜。這里，“鈍化用金屬”是能夠通過(guò)氧化來(lái)形成鈍化膜的金屬，并且可以是例如鎳 (Ni)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈷(Co)、鉛(Pb)、鈮(Nb)、銻(Sb)、鋯(Zr)、鋁(Al) 或者這些金屬的合金。本發(fā)明又一實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體激光裝置，在所述半導(dǎo)體激光裝置中，半導(dǎo)體激光元件被安裝在本發(fā)明上述實(shí)施例的散熱器上。在本發(fā)明實(shí)施例的散熱器和半導(dǎo)體激光裝置中，因?yàn)樗隽鲃?dòng)通道的內(nèi)壁表面上覆蓋有在化學(xué)上穩(wěn)定的鈍化膜，因此提高了抗腐蝕性。在本發(fā)明實(shí)施例的散熱器制造方法中，在通過(guò)各所述薄板之間的所述鈍化用金屬將所述多個(gè)薄板接合起來(lái)之后，對(duì)所述鈍化用金屬進(jìn)行氧化從而在所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁上形成所述鈍化膜，于是能夠在保持現(xiàn)有工序的同時(shí)制造出抗腐蝕性更好的散熱器。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的散熱器(和半導(dǎo)體激光裝置)以及散熱器制造方法，因?yàn)樗隽鲃?dòng)通道的內(nèi)壁表面上覆蓋有在化學(xué)上穩(wěn)定的鈍化膜，因此能夠防止諸如電化腐蝕等由于電位差所導(dǎo)致的腐蝕。換言之，在保持了現(xiàn)有工序的同時(shí)，能夠防止流動(dòng)通道的內(nèi)壁中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)劣化，并能夠提高可靠性。應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的總體說(shuō)明和后面的詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的，旨在為本發(fā)明要求保護(hù)所述的技術(shù)方案提供進(jìn)一步的解釋。


本發(fā)明所包含的附圖為本發(fā)明的內(nèi)容提供了進(jìn)一步的理解，這些附圖并入在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖中圖示了實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋技術(shù)原理。圖1是圖示了本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截面圖。圖2是圖1所示的散熱器的分解立體圖。圖3中的部分(A) 部分(D)是圖示了散熱器制造方法的制造工序圖。圖4是圖示了圖1所示的半導(dǎo)體激光裝置的外觀(guān)的立體圖。圖5是圖示了本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截面圖。圖6是圖示了本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截面圖。圖7中的部分㈧ 部分(C)是圖示了本發(fā)明第三實(shí)施例的散熱器制造方法的制造工序圖。圖8是本發(fā)明變形例的散熱器的分解立體圖。圖9是圖示了相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體激光裝置的示例的分解立體圖。圖IOA 圖IOC是相關(guān)技術(shù)的散熱器的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。順便提及地，將按照下列順序進(jìn)行說(shuō)明1.第一實(shí)施例(在對(duì)金屬薄板全體鍍覆鈍化用金屬并形成流動(dòng)通道之后，進(jìn)行鈍化處理的技術(shù))；2.第二實(shí)施例(在形成流動(dòng)通道并對(duì)該流動(dòng)通道的內(nèi)部鍍覆鈍化用金屬之后，進(jìn)行鈍化處理的技術(shù))；3.第三實(shí)施例(在僅對(duì)將要成為流動(dòng)通道內(nèi)壁的部位涂敷鈍化用金屬或能夠形成鈍化膜的非金屬且隨后形成流動(dòng)通道之后，進(jìn)行鈍化處理的技術(shù))；4.變形例。第一實(shí)施例圖1圖示了本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置的截面結(jié)構(gòu)。圖2圖示了應(yīng)用于這種半導(dǎo)體激光裝置的散熱器IA的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例。在這種半導(dǎo)體激光裝置中，半導(dǎo)體激光元件2安裝在具有微細(xì)流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的微通道型散熱器IA上。半導(dǎo)體激光元件2是具有一個(gè)發(fā)光點(diǎn)的單個(gè)激光元件或具有兩個(gè)以上發(fā)光點(diǎn)的陣列激光元件。散熱器IA(主體)具有這樣的結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)中，多個(gè)薄板層疊并接合起來(lái)，且在內(nèi)部形成有讓冷卻介質(zhì)流過(guò)的流動(dòng)通道3 (供給流動(dòng)通道3A、中間流動(dòng)通道3B和排出流動(dòng)通道3C)。在本實(shí)施例中，總共5層薄板(即，第一層21、第二層22、第三層 23、第四層對(duì)和第五層2 按照將第一層21布置為最上層的方式層疊起來(lái)。另外，在流動(dòng)通道3的內(nèi)壁表面(側(cè)壁面、底面和頂面)上形成有鈍化膜6。優(yōu)選的是散熱器IA的第一層21 第五層25中的每一層是用由單一金屬材料制成的薄板形成。作為具體的基材，期望使用具有高導(dǎo)熱性并適于加工的銅(Cu)，但基材不限于Cu，也可以使用例如銀(Ag)或金(Au)等其他材料。第一層21的頂面上安裝有半導(dǎo)體激光元件2，并且第一層21被設(shè)置用來(lái)進(jìn)行冷卻。第二層22是散熱翅片形成用板，并且如圖2所示具有中間流動(dòng)通道形成部16和散熱翅片16f。中間流動(dòng)通道形成部16被形成為垂直地穿透第二層22。多個(gè)散熱翅片16f平行地布置在與半導(dǎo)體激光元件2的安裝位置的下部相對(duì)應(yīng)的位置處，并且冷卻介質(zhì)流過(guò)這些散熱翅片16f。同樣地，第四層M也是散熱翅片形成用板，并且如圖2所示具有中間流動(dòng)通道形成部14和散熱翅片14f。第四層M還具有供給流動(dòng)通道形成孔12和排出流動(dòng)通道形成孔 18。供給流動(dòng)通道形成孔12和排出流動(dòng)通道形成孔18垂直地穿透第四層24。第三層23具有中間流動(dòng)通道形成部13和中間流動(dòng)通道形成部15以及排出流動(dòng)通道形成孔17。中間流動(dòng)通道形成部13和中間流動(dòng)通道形成部15以及排出流動(dòng)通道形成孔17分別垂直地穿透第三層23。中間流動(dòng)通道形成部13和中間流動(dòng)通道形成部15分別被形成為例如矩形，并且中間流動(dòng)通道形成部13位于第四層M的供給流動(dòng)通道形成孔 12之上，而中間流動(dòng)通道形成部15位于第二層22的散熱翅片16f與第四層M的散熱翅片 14f之間。第五層25具有供給流動(dòng)通道形成孔11和排出流動(dòng)通道形成孔19。供給流動(dòng)通道形成孔11和排出流動(dòng)通道形成孔19垂直地穿透第五層25。第五層25的供給流動(dòng)通道形成孔11、第四層M的供給流動(dòng)通道形成孔12和第三層23的中間流動(dòng)通道形成部13分別設(shè)置在垂直方向上的相互對(duì)應(yīng)的位置處，從而一起形成供給流動(dòng)通道3A，冷卻介質(zhì)沿著從下層側(cè)至上層側(cè)的方向流過(guò)供給流動(dòng)通道3A。從冷卻介質(zhì)流過(guò)來(lái)的那一側(cè)開(kāi)始依次布置有第四層對(duì)的中間流動(dòng)通道形成部14和散熱翅片14f、 第三層23的中間流動(dòng)通道形成部15以及第二層22的散熱翅片16f和中間流動(dòng)通道形成部16，并且上述這些部分一起形成中間流動(dòng)通道:3B，冷卻介質(zhì)流過(guò)供給流動(dòng)通道3A之后再流過(guò)該中間流動(dòng)通道3B。第三層23的排出流動(dòng)通道形成孔17、第四層M的排出流動(dòng)通道形成孔18和第五層25的排出流動(dòng)通道形成孔19分別布置在垂直方向上的相互對(duì)應(yīng)的位置處，從而一起形成排出流動(dòng)通道3C，冷卻介質(zhì)流過(guò)中間流動(dòng)通道;3B之后沿著從上層側(cè)至下層側(cè)的方向流過(guò)該排出流動(dòng)通道3C。流動(dòng)通道3是通過(guò)將第一層21至第五層25層疊起來(lái)而形成的，并且在流動(dòng)通道3 的內(nèi)壁表面上形成有鈍化膜6。該鈍化膜6是鍍覆在第一層21至第五層25的全部表面上的接合金屬5的氧化膜。作為接合金屬5，期望采用適于固體擴(kuò)散接合的金屬，在上述固體擴(kuò)散接合過(guò)程中，該金屬在低溫下與第一層21至第五層25的基材(例如Cu)進(jìn)行擴(kuò)散并成為合金，從而提高了各層的接合性。上述金屬的示例包括能夠在低溫下成為合金的錫(Sn)、 鎳(Ni)和鉻(Cr)等。另外，例如，可以使用基于上述金屬的諸如CuNi、Cu6Sn5和Cu3Sn等金屬合金。鍍覆在第一層21至第五層25上的接合金屬5的厚度例如為1 μ m 10 μ m，并且在這個(gè)厚度中，通過(guò)氧化而形成的鈍化膜6的厚度為數(shù)十A (幾nm)。作為用于形成鈍化膜6的方法，例如可以采用使用硝酸、硝酸-氫氟酸(nitric hydrofluoric acid)或濃縮硫酸等的強(qiáng)氧化處理或者可以采用在300°C 700°C下的退火處理。在這樣的半導(dǎo)體激光裝置中，散熱器IA的供給流動(dòng)通道A及排出流動(dòng)通道3C與被稱(chēng)為舵桿(tiller)的循環(huán)器(未圖示)相連接，該舵桿用于進(jìn)行冷卻介質(zhì)的供給和排出以及溫度控制。在散熱器IA中，當(dāng)向供給流動(dòng)通道3A供給冷卻介質(zhì)(冷卻劑)時(shí)，如上所述該冷卻介質(zhì)從供給流動(dòng)通道3A流向中間流動(dòng)通道3B。接著，該冷卻介質(zhì)從排出流動(dòng)通道 3C排出。半導(dǎo)體激光元件2將從驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并輸出該光信號(hào)。因半導(dǎo)體激光元件2被驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量從激光器芯片安裝板(第一層21) 傳遞至散熱器IA內(nèi)部。在散熱器IA內(nèi)部，散熱翅片14f和散熱翅片16f均設(shè)置在與半導(dǎo)體激光元件2的安裝位置相對(duì)應(yīng)的位置處。因此，利用冷卻介質(zhì)沿著流動(dòng)通道3的流動(dòng)，從半導(dǎo)體激光元件2接收的熱量得以有效地釋放。這樣，半導(dǎo)體激光元件2被冷卻。下面，將參照?qǐng)D3和圖4說(shuō)明散熱器IA和半導(dǎo)體激光裝置的制造方法。首先，如圖3中的部分㈧所示，例如，為第一層21至第五層25中的每一層準(zhǔn)備厚度為0.2mm Imm的基材薄板。接著，如圖3中的部分⑶所示，對(duì)基材薄板進(jìn)行蝕刻并由此形成包括散熱翅片等的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。具體地，可以應(yīng)用典型的微通道散熱器的制造工序，并且流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)可通過(guò)例如切削、適于批量生產(chǎn)的模切(diecutting)或允許進(jìn)一步微細(xì)加工的蝕刻等過(guò)程來(lái)精確地形成。接著，如圖3中的部分(C)所示，在第一層21至第五層25中的每一層上鍍覆例如 Ni以用作接合金屬5，由此形成厚度為2μπι 5μπι的Ni膜。然后，如圖3中的部分⑶ 所示，將第一層21至第五層25層疊起來(lái)，并在高溫(例如30(TC SO(TC)高壓(例如數(shù) MPa至數(shù)十MPa)下對(duì)這些層進(jìn)行加壓，由此在真空中或在氬氣氛圍中通過(guò)固相擴(kuò)散接合將第一層21至第五層25接合起來(lái)。因此，形成了內(nèi)部涂敷有能夠被鈍化的金屬的流動(dòng)通道 3。這里，固相擴(kuò)散接合是以固相狀態(tài)在固相表面間進(jìn)行接合，并且該接合是在接合材料的熔點(diǎn)以下的溫度中進(jìn)行的。因此，在接合時(shí)，使得在流動(dòng)通道3內(nèi)部的結(jié)構(gòu)很少出現(xiàn)材料不均勻。然后，在流動(dòng)通道3的內(nèi)壁表面上形成鈍化膜6。具體地，在流動(dòng)通道3中，例如， 通過(guò)使用濃度為30% 50%的硝酸溶液循環(huán)15分鐘來(lái)對(duì)上述Ni膜進(jìn)行鈍化處理，從而在流動(dòng)通道的內(nèi)壁表面上形成由NW2制成的鈍化膜6。這樣就完成了散熱器1A。接著，如圖4所示，在散熱器IA上安裝半導(dǎo)體激光元件2。具體地，在散熱器IA的外周上鍍覆例如M/Au，然后使用例如AuSn焊料將半導(dǎo)體激光元件2安裝在第一層21上的與散熱翅片16f相對(duì)應(yīng)的位置處。作為上述焊料，可以使用例如SnAgCu焊料或具有低應(yīng)力的h焊料等其他類(lèi)型的焊料。最后，使用諸如Au線(xiàn)或Au帶等布線(xiàn)8使半導(dǎo)體激光元件2 與電極7彼此電連接，從而完成了半導(dǎo)體激光裝置。在本實(shí)施例中，散熱器IA的流動(dòng)通道3的整個(gè)內(nèi)壁上覆蓋有耐腐蝕作用且穩(wěn)定的鈍化膜6，因而即使在冷卻介質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間流動(dòng)時(shí)散熱器IA中的微結(jié)構(gòu)也不會(huì)被腐蝕。另外，不會(huì)發(fā)生先前所述的電化腐蝕，因而提高了可靠性。此外，散熱器IA本身兼用作向半導(dǎo)體激光元件2供電的導(dǎo)電通路，因此可能在散熱器IA與冷卻介質(zhì)之間產(chǎn)生電位差，但即使產(chǎn)生了電位差，通過(guò)該鈍化膜6也會(huì)抑制電解腐蝕的發(fā)生。
如上所述，在本實(shí)施例的散熱器IA和半導(dǎo)體激光裝置中，在流動(dòng)通道3的整個(gè)內(nèi)壁上都形成有鈍化膜6，因此能夠防止在包括翅片等的微結(jié)構(gòu)中由于冷卻介質(zhì)的流動(dòng)而導(dǎo)致的腐蝕。這使得能夠從初期開(kāi)始就保持高的冷卻效率。另外，流動(dòng)通道3的內(nèi)部被鈍化膜6覆蓋著且該鈍化膜6是單一膜，因此流動(dòng)通道3的內(nèi)部處于沒(méi)有不同類(lèi)的金屬共存的狀態(tài)，這就防止了由于電化腐蝕而導(dǎo)致的流動(dòng)通道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的劣化并提高了可靠性。另外， 防止了在將散熱器IA兼用作向半導(dǎo)體激光元件2供電的導(dǎo)電通路時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的電解腐蝕的發(fā)生，因此能夠長(zhǎng)期使用。另外，在本實(shí)施例的散熱器IA的制造方法中，可以使用典型的微通道散熱器的制造工序，僅需要在將薄板接合起來(lái)的工序之后增加基于例如硝酸等強(qiáng)酸在流動(dòng)通道3中的循環(huán)或者基于退火處理的鈍化處理工序。換言之，在幾乎保持了小的外形尺寸及其工藝的同時(shí)，能夠提供可靠的散熱器。另外，在不使用例如Ag或Au等貴金屬的情況下也可以制造散熱器1A，因此能夠降低成本。下面，將說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例，但與第一實(shí)施例中的元件基本相同的元件將使用與第一實(shí)施例中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記，并適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。第二實(shí)施例圖5圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置。本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置設(shè)置有散熱器IB來(lái)替代第一實(shí)施例中的散熱器1A(圖1)。該散熱器IB的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的散熱器IA的基本結(jié)構(gòu)大體相同，只是在第一層21至第五層25中的每一層上的接合金屬5 的種類(lèi)以及鈍化膜6的形成方法方面存在差異。在本實(shí)施例中，首先，在每隔一層的薄板(例如第一層21、第三層23和第五層25) 的表面上鍍覆例如Ag作為接合金屬5。接著，通過(guò)固相擴(kuò)散接合將第一層21至第五層25 接合起來(lái)從而形成流動(dòng)通道3。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以用與第一實(shí)施例相同的方式對(duì)第一層 21至第五層25中的每一層進(jìn)行鍍覆。隨后，例如，讓用來(lái)鍍覆諸如鉭(Ta)等鈍化用金屬 6A的鍍覆用溶液流入流動(dòng)通道3，并通過(guò)例如很少會(huì)形成小孔的電鍍技術(shù)在流動(dòng)通道的內(nèi)壁上形成鈍化用金屬6A的膜。接著，以與第一實(shí)施例相同的方式，對(duì)流動(dòng)通道3中的鈍化用金屬6A實(shí)施鈍化處理，由此在流動(dòng)通道3的內(nèi)壁上形成鈍化膜6。應(yīng)當(dāng)注意的是，接合金屬5不限于Ag，也可以使用諸如Au等其他金屬。最后，以與第一實(shí)施例相同的方式，在散熱器IB的外周上鍍覆例如Ni/Au，并使用例如AuSn焊料來(lái)安裝半導(dǎo)體激光元件2，然后如圖4所示，通過(guò)布線(xiàn)8使半導(dǎo)體激光元件2 與電極7彼此電連接，從而完成了半導(dǎo)體激光裝置。以這樣的方式，在本實(shí)施例中，在典型的流動(dòng)通道形成工序之后增加了鈍化用金屬6A的鍍覆工序，但與第一實(shí)施例不同的是，可以只對(duì)流動(dòng)通道3的內(nèi)壁實(shí)施這種鈍化用金屬的鍍覆。因此，可以自由地選擇鈍化用金屬。換言之，作為流動(dòng)通道3中用于鍍覆的金屬，除了可以使用在第一實(shí)施例中使用的Sn、Cr、Ni以及它們的合金之外，還可以使用易于鈍化的金屬Ta、Ti和Nb。另外，也可以使用例如鐵(Fe)、CoJb和Sb等其他金屬。如上所述，在本實(shí)施例的散熱器IB和半導(dǎo)體激光裝置中，在形成流動(dòng)通道3之后， 在流動(dòng)通道3的內(nèi)部鍍覆鈍化用金屬6A，并進(jìn)行鈍化處理。因此，除了具有第一實(shí)施例的效果之外，還可以自由地選擇能夠被鈍化的金屬。于是，可以使用諸如Ta、Ti和Nb等各種類(lèi)型的金屬，因而能夠更容易地形成鈍化膜6。
第三實(shí)施例圖6圖示了本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光裝置。該半導(dǎo)體激光裝置設(shè)置有散熱器IC來(lái)替代前述的散熱器IA (圖1)。該散熱器IC的基本結(jié)構(gòu)與散熱器IA的基本結(jié)構(gòu)大體相同，只是在第一層21至第五層25中的每一層上的接合金屬5的種類(lèi)以及鈍化膜6的形成方法方面存在差異。在本實(shí)施例的散熱器IC中，在對(duì)第一層21至第五層25中的每隔一層鍍覆例如Ag 等接合金屬5之后，在接合之前對(duì)將要成為流動(dòng)通道3的表面涂敷能夠被鈍化的金屬6A或非金屬6B。順便提及地，由于前述原因，期望如同第二實(shí)施例中的方式一樣選擇第一層21、 第三層23和第五層25作為鍍覆對(duì)象的薄板，但也可以選擇第二層22和第四層24。在本實(shí)施例中，將說(shuō)明對(duì)第二層22和第四層M進(jìn)行鍍覆的示例。圖7圖示了散熱器IC的制造工序。首先，如圖7中的部分(A)所示，按照與第一實(shí)施例相同的方式對(duì)基材薄板進(jìn)行蝕刻并由此形成包括翅片等的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。然后，如圖7中的部分(B)所示，在第二層22和第四層對(duì)上鍍覆例如Ag等接合金屬5。接著，將第一層21至第五層25各自的接合部遮擋住，并且對(duì)在把第一層21至第五層25層疊后會(huì)成為流動(dòng)通道3的部位涂敷鈍化用金屬6A(例如鋯(Zr)或鋁(Al))或者能夠被鈍化的非金屬6B(例如硅(Si))。應(yīng)當(dāng)注意的是，接合金屬5不限于Ag，而是可以采用諸如Au等其他 ^^ I^l ο接下來(lái)，如圖7中的部分(C)所示，將第一層21至第五層25層疊并通過(guò)固相擴(kuò)散接合將第一層21至第五層25接合起來(lái)，由此形成流動(dòng)通道3。接著，以與第一實(shí)施例相同的方式，對(duì)流動(dòng)通道3中的鈍化用金屬6A (或者能夠被鈍化的非金屬6B)實(shí)施鈍化處理，并在流動(dòng)通道3的內(nèi)壁上形成鈍化膜6。這樣就完成了散熱器1C。最后，在散熱器IC上安裝半導(dǎo)體激光元件2，并完成半導(dǎo)體激光元件2的布線(xiàn)。以這樣的方式，在本實(shí)施例中，在典型的制造工序中增加了對(duì)接合部進(jìn)行遮擋并且對(duì)將要成為流動(dòng)通道3的部位涂敷鈍化用金屬6A(或者能夠被鈍化的非金屬6B)的工序。因此，與上述各實(shí)施例不同的是，可以選擇諸如Si等難以用來(lái)涂敷的非金屬或者諸如 Zr和Al等不適于鍍覆的金屬。如上所述，在本實(shí)施例的散熱器IC和半導(dǎo)體激光裝置中，在對(duì)第一層21至第五層 25中的每隔一層或者每一層鍍覆例如^Vg等接合金屬5之后，對(duì)第一層21至第五層25中的每一層的接合面進(jìn)行遮擋，并對(duì)將要成為流動(dòng)通道3的部位涂敷鈍化用金屬6A(或者能夠被鈍化的非金屬6B)。所以，除了可以采用不適于鍍覆的金屬之外，還可以采用諸如Si等非金屬元素作為鈍化膜，因此能夠形成比源自于金屬的鈍化膜更穩(wěn)定的共價(jià)鈍化膜。這使得能夠進(jìn)一步提高散熱器的可靠性。變形例在上述第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，流動(dòng)通道3是利用五個(gè)薄板形成的。然而，層疊的薄板的數(shù)量不限于五個(gè)，例如，如圖8中的散熱器ID所示，可以采用包括第一層31、第二層32和第三層33的三層結(jié)構(gòu)。第一層31是上述的冷卻用薄板(第一層21)與上部散熱翅片形成用薄板(第二層22)的結(jié)合。第二層32相當(dāng)于上述的第三層23，并具有中間流動(dòng)通道形成部13和中間流動(dòng)通道形成部15以及排出流動(dòng)通道形成孔17。第三層33是下部散熱翅片形成用薄板(第四層24)與冷卻劑流入流出薄板(第五層25)的結(jié)合?？梢酝ㄟ^(guò)切削或半蝕刻過(guò)程來(lái)形成第一層31和第三層33。以這樣的方式，根據(jù)本變形例，通過(guò)切削或半蝕刻過(guò)程，冷卻用薄板與上部散熱翅片形成用薄板結(jié)合起來(lái)，且下部散熱翅片形成用薄板與冷卻劑流入流出薄板也結(jié)合起來(lái)。 因此，能夠減少構(gòu)件的數(shù)量和將要被接合的部位。這使得能夠降低成本，并且還能夠提高可靠性。已經(jīng)對(duì)第一實(shí)施例至第三實(shí)施例以及變形例進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明不限于上述各實(shí)施例等，并且可以進(jìn)行各種改變。例如，在各實(shí)施例等中所說(shuō)明的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)不限于附圖中所示的結(jié)構(gòu)，而可以是其他結(jié)構(gòu)。此外，在第一實(shí)施例中散熱器IA是用五個(gè)薄板形成的，但可以將上部散熱翅片形成用薄板(第二層2 和下部散熱翅片形成用薄板(第四層24)每一者設(shè)置為兩層以上的薄板。這就能夠增大流動(dòng)通道的橫截面積，從而減小流動(dòng)通道的壓力下降。另外，上述的散熱器IA至散熱器ID每一者被用作半導(dǎo)體激光元件2的散熱部件， 但這些散熱器不限于這樣的用途，而是可以應(yīng)用于除了半導(dǎo)體激光元件之外的其他半導(dǎo)體元件的散熱部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以在本發(fā)明隨附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合以及改變。
權(quán)利要求
1.一種散熱器，其包括主體；流動(dòng)通道，所述流動(dòng)通道設(shè)置于所述主體內(nèi)，并且在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)；以及鈍化膜，所述鈍化膜覆蓋著所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其中，所述鈍化膜是由鎳、錫、鈦、鉭、鐵、鈷、鉛、鋁、 硅、鋯、鈮、銻或它們的合金制成的氧化膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱器，其中，所述主體具有包括多個(gè)薄板的層疊結(jié)構(gòu)，并且在所述多個(gè)薄板中的至少一個(gè)薄板內(nèi)具有所述流動(dòng)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱器，其中，各所述薄板由銅、銀或金制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱器，其中，所述多個(gè)薄板通過(guò)兼用作接合金屬的鈍化用金屬而被彼此接合起來(lái)，并且所述鈍化膜是由所述接合金屬制成的氧化膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱器，其中，所述鈍化用金屬是錫、鎳、鉻或它們的合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的散熱器，其中，所述多個(gè)薄板通過(guò)由銀或金形成的接合金屬而被彼此接合起來(lái)。
8.一種散熱器制造方法，所述方法包括如下步驟對(duì)多個(gè)薄板鍍覆鈍化用金屬，所述多個(gè)薄板中的至少一個(gè)薄板具有流動(dòng)通道，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)；形成散熱器主體，在所述散熱器主體中，通過(guò)各所述薄板之間的所述鈍化用金屬將所述多個(gè)薄板接合起來(lái)，并且所述散熱器主體具有所述流動(dòng)通道；以及通過(guò)對(duì)所述鈍化用金屬進(jìn)行氧化，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁上形成鈍化膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的散熱器制造方法，其中，通過(guò)固相擴(kuò)散接合將所述多個(gè)薄板接合起來(lái)。
10.一種半導(dǎo)體激光裝置，其包括散熱器；以及半導(dǎo)體激光元件，所述半導(dǎo)體激光元件安裝在所述散熱器上，其中，所述散熱器是根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的散熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了散熱器、散熱器制造方法和半導(dǎo)體激光裝置。所述散熱器包括主體；設(shè)置于所述主體內(nèi)的流動(dòng)通道，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)；以及覆蓋著所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁表面的鈍化膜。所述散熱器制造方法包括如下步驟對(duì)多個(gè)薄板鍍覆鈍化用金屬，所述多個(gè)薄板中的至少一個(gè)薄板具有流動(dòng)通道，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)部有冷卻介質(zhì)流過(guò)；形成散熱器主體，在所述散熱器主體中，通過(guò)各所述薄板之間的所述鈍化用金屬將所述多個(gè)薄板接合起來(lái)，并且所述散熱器主體具有所述流動(dòng)通道；以及通過(guò)對(duì)所述鈍化用金屬進(jìn)行氧化，在所述流動(dòng)通道的內(nèi)壁上形成鈍化膜。本發(fā)明能夠防止流動(dòng)通道的內(nèi)壁由于腐蝕所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)劣化，并能夠提高可靠性。
文檔編號(hào)F28F19/00GK102384694SQ20111018441
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者丹羽善昭 申請(qǐng)人:索尼公司