專利名稱：：半導體裝置用散熱器及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種半導體裝置用散熱器及其制造方法，特別地，涉及在搭載于汽車等上的絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等動力設備中使用的散熱器及其制造方法。
背景技術：
：在電車或電動車等的電動機控制中使用的IGBT等動力設備中，為了有效地釋放半導體裝置的發(fā)熱，使用散熱器。圖6是概略表示現有的使用了散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。如圖6所示，在由氮化鋁、氮化硅、氧化鋁等構成的絕緣基板4的兩側表面，形成鋁層3(或銅層)。在形成鋁層3的絕緣基板4的一個表面上，經由焊錫層2搭載半導體裝置5。在形成鋁層3的絕緣基板4的相反一側的另一個表面上，經由焊錫層2接合由銅一鉬合金板6構成的散熱器。此外，為了確保焊錫層的接合性，在銅一鉬合金板6的表面實施鍍鎳。在與絕緣基板4接合的銅一鉬合金板6的一個表面的相反一側的另一個側面，經由導熱脂7安裝冷卻單元500。在冷卻單元500的內部形成冷媒流通路徑530，其用于利用泵510使水或其它液體作為冷媒而流通。因為冷卻單元500具有冷卻器520，所以最后會將熱量釋放到空氣中。由銅一鉬合金板6構成的散熱器，起到將半導體裝置5中的局部發(fā)熱傳遞至冷卻單元500的冷媒流通路徑530中的作用。為了實現上述目的，散熱器要求較高的熱傳導性。另外，為了防止搭載的半導體裝置因溫度變化引起的熱應力破壞，散熱器還要求與絕緣基板材料接近的熱膨脹特性。作為滿足這些要求的散熱器材料，當前一直使用銅一鉬合金板。但是，銅一鉬合金板存在幾個缺點。第1個問題是其重量大，特別是在要求輕量化的輸送設備上，是很大的問題。第2個問題并不是銅—鉬合金板本身的缺點，如圖6所示，因為在銅一鉬合金板6與冷卻單元500之間設置熱傳導脂7，所以無法提高冷卻效率。為了解決這一問題，也考慮利用液體直接冷卻銅一鉬合金板6等方法。但是，在利用液體直接冷卻銅一鉬合金板的情況下，必須研究冷卻單元的結構。在這里，汽車發(fā)動機用的一般冷卻器是鋁合金制，從鋁腐蝕的角度來說，很難與半導體裝置用散熱構造共用冷卻器。此外，也考慮構成半導體裝置用散熱構造專用的銅制冷卻器，但該方法在導致重量增加的同時，除了空間充裕的大型車輛等之外，很難在乘用車中使用。為了解決上述第l課題，作為散熱器的材料，提出取代銅一鉬合金板，使用鋁或鋁合金與碳化硅粒子的復合材料。在使用這種材料的情況下，為了確保焊錫層的接合性，在復合材料的表面實施鍍鎳等。但是，在這種材料中，由于碳化硅粒子與鋁或鋁合金的界面在復合材料表面露出、以及由碳化硅粒子的脫粒等形成的孔隙的影響，很難均勻地在表面上形成鍍層。因此，因為會發(fā)生在形成焊錫層之后，在焊錫層內部殘留大量由鍍層不完整而造成的空隙等問題，所以這種復合材料未廣泛使用。在國際公開第WO2006/077755號小冊子(專利文獻1)中，提出用于解決這些問題的半導體裝置用部件。該半導體裝置用部件具有基材和與基材兩側表面接合的表面層，該基材由鋁一碳化硅復合材料構成，該復合材料是使粒狀的碳化硅分布在鋁或鋁合金中，初始原料為粉末材料，表面層含有初始原料為熔制材料的鋁或鋁合金。在該半導體裝置用部件中，因為鍍層形成在作為熔制材料的鋁或鋁合金的表面層上，所以可以形成高質量的鍍層，大幅度減少殘留在焊錫層中的空隙。另外，該半導體裝置用部件也可以解決上述第2課題，因為存在作為熔制材料的鋁或鋁合金的表面層，所以可以期待能夠實現以與汽車用發(fā)動機共用冷卻器的形式直接用水冷卻散熱器的半導體裝置用散熱構造。在電車或電動車等輸送用設備中，要求使IGBT等動力設備進一步小型化而節(jié)省空間，并增大動力設備的輸出。為了與這些要求相對應，必須進一步提高散熱器的單位面積的散熱性。在散熱部件中，因材質而限定熱傳導率等物性值的情況下，為了提高散熱性，有效的方法是增大散熱面積，已知通常采用翅片或銷等形狀作為散熱面。對于由鋁或鋁合金與碳化硅粒子的復合材料構成的散熱部件，也嘗試以翅片或銷形成為散熱面。另外，例如，在日本專利第3692437號公報(專利文獻2)、日本特開2005—121345號公報(專利文獻3)中提出，為了制造具有銷形散熱片的散熱片或板型熱導管，使多個銷形散熱片通過螺柱焊與鋁或鋁合金材料接合。專利文獻1:國際公開第WO2006/077755號小冊子專利文獻2:日本專利第3692437號公報專利文獻3:日本特開2005—121345號公報
發(fā)明內容因此，作為散熱器的材料，考慮使用具有由鋁一碳化硅復合材料構成的基材、和與基材的兩側表面接合的含有鋁或鋁合金的表面層的部件，通過螺柱焊使多個銷形散熱片與表面層接合。但是，即使嘗試在表面層上通過螺柱焊接合多個銷形散熱片，也很難獲得具有對于散熱器材料來說實用的接合強度的構造體。特別地，很難以下述方式接合多個銷形散熱片，即，即使將散熱器組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，多個銷形散熱片也不易斷裂。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導體裝置用散熱器及其制造方法，其可以以下述方式接合多個銷形散熱片，即，即使組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，多個銷形散熱片也不易斷裂。本發(fā)明的半導體裝置用散熱器具有板狀部件，其具有一個表面和該一個表面相反一側的另一個表面；多個柱狀部件，其與該板狀部件的至少一個表面接合；以及接合層，其形成在板狀部件和柱狀部件之間。板狀部件包含基材和與該基材的兩側表面接合的表面層。板狀部件的線膨脹系數大于或等于3X10—6/K且小于或等于16X10—6/K，板狀部件的熱傳導率大于或等于120W/nvK。表面層由含有鋁或鋁合金的材料構成，柱狀部件由含有鋁或鋁合金的材料構成。板狀部件的厚度大于或等于0.5mm且小于或等于6mm，表面層的厚度大于或等于0.1mm且小于或等于lmm。接合層在其與板狀部件的邊界上具有接合界面。該接合界面存在于表面層內的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面，為大于或等于50%且小于或等于100%。在按照這種方式構成的本發(fā)明的半導體裝置用散熱器中，因為同時具有盡可能高效釋放半導體裝置發(fā)熱的較高的導熱性，和為了防止搭載的半導體裝置的因溫度變化引起的熱應力破壞而與絕緣基板材料接近的熱膨脹性，并且，由含有鋁或鋁合金的材料構成的柱狀部件利用上述限定的面積比例的接合界面與板狀部件接合，所以可以接合多個銷形散熱片，以使得即使在直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中組裝本發(fā)明的半導體裝置用散熱器，多個銷形散熱片也不易斷裂。在本發(fā)明的半導體裝置用散熱器中，表面層的材料與柱狀部件的材料相比，優(yōu)選電化學方面更穩(wěn)定的材料。由此，因為柱狀部件與表面層相比先發(fā)生腐蝕，所以可以對于腐蝕而提高長時間的可靠性。在這種情況下，形成表面層的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁的含量，優(yōu)選高于形成柱狀部件的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁的含量。由此，因為柱狀部件與表面層相比先發(fā)生腐蝕，所以可以對于腐蝕而提高長時間的可靠性。另外，在這種情況下，形成表面層的鋁或鋁合金的結晶粒徑，優(yōu)選大于形成柱狀部件的鋁或鋁合金的結晶粒徑。由此，因為柱狀部件與表面層相比先發(fā)生腐蝕，所以表面層根據后述定義，與柱狀部件相比電化學方面更穩(wěn)定，且可對于腐蝕而提高長時間的可靠性。在本發(fā)明的半導體裝置用散熱器中，基材的初始原料優(yōu)選粉末材料。本發(fā)明涉及的半導體裝置用部件具有至少具有上述某一種特征的半導體裝置用散熱器。在按照本發(fā)明的半導體裝置用散熱器的制造方法中，利用螺柱焊方法，使柱狀部件與板狀部件的至少一個表面接合，以使得接合界面存在于表面層內的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面，為大于或等于50%且小于或等于100%。在本發(fā)明的半導體裝置用散熱器的制造方法中，優(yōu)選在利用螺柱焊方法使柱狀部件與板狀部件的至少一個表面接合之前，通過至少對表面層進行加熱，增大形成表面層的鋁或鋁合金的結晶粒徑。另外，在本發(fā)明的半導體裝置用散熱器的制造方法中，優(yōu)選在利用螺柱焊方法使柱狀部件與板狀部件的至少一個表面接合之后，通過至少對表面層進行加熱，增大形成表面層的鋁或鋁合金的結晶粒徑。發(fā)明的效果如上所述，根據本發(fā)明，可以獲得以下述方式組合多個銷形散熱片的半導體裝置用散熱器，其即使組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，多個銷形散熱片也不易斷裂。圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的散熱器的概略剖面的圖。圖2是表示在本發(fā)明的實施方式的散熱器中，柱狀部件的接合部的一個方式的概略的局部剖面圖。圖3是表示在本發(fā)明的實施方式的散熱器中，柱狀部件的接合部的另一個方式的概略剖面圖。圖4是概略地表示使用作為本發(fā)明的一個實施方式的散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。圖5是概略地表示使用作為本發(fā)明的另一個實施方式的散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。圖6是概略地表示使用現有的散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。標號說明1:散熱器11:基材12:表面層13:柱狀部件具體實施例方式關于對多個銷形散熱片進行接合，使得即使組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，多個銷形散熱片也不易斷裂的半導體裝置用散熱器及其制造方法，發(fā)明人進行了認真研究，其結果發(fā)現，作為銷形散熱片的柱狀部件與表面層的接合界面的面積比例，對柱狀部件的接合強度產生影響。根據該發(fā)現提出本發(fā)明。首先，對于成為本發(fā)明的半導體裝置用散熱器的前提的結構進行說明。圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的散熱器的概略剖面的圖。如圖1所示，半導體裝置用散熱器1具有板狀部件，其具有一個表面和該一個表面相反一側的另一個表面；多個柱狀部件13，其與該板狀部件的至少一個表面接合，例如為多根銷形散熱片；以及接合層，其形成在板狀部件與柱狀部件13之間。板狀部件包含基材11、和與該基材11的兩側表面接合的表面層12。板狀部件的線膨脹系數大于或等于3X10—"K且小于或等于16X10_6/K，板狀部件的熱傳導率大于或等于120W/nrK。表面層12由含有鋁或鋁合金的材料構成，柱狀部件13由含有鋁或鋁合金的材料構成。板狀部件的厚度大于或等于o.5mm且小于或等于6mm，表面層12的厚度大于或等于0.1mm且小于或等于lmm。接合層在其與板狀部件的邊界處具有接合界面。該接合界面存在于表面層內的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面投影的平面，為大于或等于50%且小于或等于100%。關于接合層如后所述。在如上所述構成的散熱器1中，因為板狀部件的表面層12含有鋁或鋁合金，所以可以在所期望的表面上高質量地形成鍍鎳層，并且，在用水冷卻接合有柱狀部件13—側的表面層12的表面的情況下，可以使乘用車已有的冷卻器、和用于半導體裝置用散熱構造的冷卻器共用。另外，在對接合有柱狀部件13—側的表面層12的表面進行電鍍的情況下，也可以高質量地實施電鍍，并提高使乘用車已有的冷卻器、和用于半導體裝置用散熱構造的冷卻器共用的可靠性。因為搭載在散熱器上的IGBT等半導體裝置的基板的材質是硅，所以板狀部件的線膨脹系數的下限值為與硅相同的3X10—"K。通常，最大熱應力在軟釬焊時產生，目前主流的無鉛焊錫的熔點與室溫之差約為200250°C。在板狀部件的線膨脹系數小于3X10—6/K的情況下，在軟釬焊之后，在構成IGBT等半導體裝置的基板的脆性材料即硅中會殘留拉伸殘余應力，從可靠性方面不優(yōu)選。板狀部件的線膨脹系數的上限值，因搭載在散熱器上的半導體裝置的種類而不同。在將要求高散熱性能的IGBT等搭載到散熱器上的情況下，為了不會使構成基板發(fā)生損壞，雖然也與尺寸、結構有關，但必須小于或等于12X10—6/K。但是，如果是其它一般的半導體裝置的發(fā)熱擴散的程度，也可以小于或等于與銅相等的線膨脹系數即16X10—6/K。對于板狀部件的熱傳導率，最低必須大于或等于120W/m《，低于該值的熱傳導特性，很難作為散熱器的材料采用。板狀部件的熱傳導率優(yōu)選大于或等于150W/m《，更優(yōu)選大于或等于180W/nrK。板狀部件的熱傳導率的上限值并不特別限定，但目前具有最高熱傳導率的材料是金剛石，其熱傳導率大于或等于1000W/nvK。如果不考慮成本而使用金剛石制造由含有鋁或鋁合金的表面層夾持的基材11，則認為可以獲得接近于1000W/m《的熱傳導率。但是，如果考慮實際的成本，基材11優(yōu)選使用下述的復合材料，即，以鋁或鋁合金作為基體，在該基體中分散有碳化硅粒子。碳化硅粒子因為被用于研磨劑等，所以可以通過艾奇遜(Acheson)法等大量生產，制造成本低于其它復合材料用添加劑。另外，該材料可以對應于碳化硅粒子的添加量，調整線性熱膨脹系數而進行設計。即，在以鋁為基體的情況下，如果碳化硅粒子的添加量是20質量％，則線膨脹系數約為16X10—6/K，如果是40質量％，則約為14X10—6/K，如果是60質量％，則約為9X10—6/K，如果是80質量％，則約為6X1(T6/K。但是，在這種材料中，要得到低于6X10—6/K的線膨脹系數，碳化硅粒子的含量要大于或等于80質量％，因此很難。因此，由基材11和表面層12構成的板狀部件的線膨脹系數的下限值是6X10—6/K，其中，該基材11由以鋁或鋁合金作為基體而在該基體中分散有碳化硅粒子的復合材料構成，該表面層12由鋁或鋁合金構成。另一方面，上限值如上所述，根據搭載于散熱器上的半導體裝置的種類而不同。特別地，在將要求高散熱性能的IGBT搭載到散熱器上的情況下，必須使其小于或等于12X10—6/K。此外，也可以在碳化硅粒子的基礎上，通過添加例如碳纖維等添加劑，調整上述板狀部件的線膨脹系數，這些改良實質上也包含在本發(fā)明范圍內。構成散熱器1的板狀部件的厚度大于或等于0.5mm且小于或等于6mm。在板狀部件的厚度小于0.5mm的情況下，無法將熱量傳遞至板狀部件的面內，很難作為散熱器起作用，同時，其剛性小，容易因局部發(fā)熱而發(fā)生板彎曲。在板狀部件的厚度大于6mm的情況下，雖然板狀部件的面內熱傳遞良好，但板厚度方向的溫度梯度下降，不易使發(fā)熱的半導體裝置下方的溫度降低，可能發(fā)生半導體裝置熱失控等。作為動力設備用散熱器，其最佳板厚大于或等于2mm且小于或等于5mm。在上述板狀部件的厚度內，優(yōu)選使存在于板狀部件表面的表面層12的單側厚度大于或等于0.1mm。在表面層12的厚度小于O.lmm的情況下，對于柱狀部件13的接合強度來說，很難獲得實用的強度。另一方面，表面層12的厚度的上限值，考慮到與柱狀部件13接合，對其不限制。但是，如上所述，例如如在日本專利第3692437號公報(專利文獻2)、日本特開2005—121345號公報(專利文獻3)中提出所示，已知可以通過螺柱焊，使鋁或鋁合金的平板與鋁或鋁合金的銷形散熱片接合。在本發(fā)明的散熱器1中，因為在由鋁或鋁合金構成的表面層12的比例在板狀部件內較大的情況下，認為表面層12與由鋁或鋁合金構成的基材11的平板實質上為同一部件，所以這種情況是公知的技術。但是，在本發(fā)明的散熱器1中，板狀部件的厚度限制為0.56mm的尺寸范圍內，如果由鋁或鋁合金構成的表面層12的厚度較大，則因為由鋁或鋁合金構成的表面層12的線膨脹系數較大，為23X10—6/K，所以包含由鋁或鋁合金構成的表面層12在內的板狀部件的特性，大于膨脹系數的上限值即16X10—6/K。作為由鋁或鋁合金構成的表面層12的厚度的上限值的lmm是作為參考的最大值，即，是剛好滿足板狀部件的厚度上限值為6mm以內且線膨脹系數的上限值為16X10—6/K的情況。為了不增大板狀部件的線膨脹系數，由鋁或鋁合金構成的表面層12的厚度優(yōu)選大于或等于O.lmm且小于或等于0.4mm。如果表面層12的厚度超過0.4mm，則柱狀部件13的接合強度飽和。與板狀部件接合的柱狀部件13的形狀并不特別限制，可以采用圓柱、圓錐、棱柱、棱錐或它們的任意的組合。但是，為了通過結合柱狀部件13而獲得冷卻效果，柱狀部件的高度優(yōu)選至少大于或等于與接合部分的面積等價的圓的直徑。但是，即使使得柱狀部件的高度大于與接合部分的面積等價的圓的直徑的4倍，由柱狀部件的接合得到的效果也會飽和。另外，柱狀部件13的直徑優(yōu)選大于或等于2mm且小于或等于8mm。在柱狀部件13的直徑小于2mm的情況下，柱狀部件的剛性較低，很難抵抗液體冷卻時的流體壓力。在柱狀部件13的直徑大于8mm的情況下，因為本發(fā)明的散熱器1的板狀部件的厚度是0.5mm6mm，所以反而會降低散熱器1整體的冷卻效率。對于柱狀部件13的間距也必須考慮，但其因使用條件而不同，很難加以限定。這是因為，由于并不是在散熱器1的板狀部件的整個平面上搭載半導體裝置，所以很難在板狀部件的整個平面上限制柱狀部件13的間隔。下面，對于接合層在其與板狀部件的邊界上具有接合界面，使該接合界面存在于表面層12內的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面，為大于或等于50%且小于或等于100%的理由進行說明。在本發(fā)明的散熱器1中，柱狀部件12通過螺柱焊與板狀部件接合。螺柱焊的方式提出多種，但基本上，其為電弧焊接的一種，是以通電發(fā)熱為主而使螺柱下部的較小的凸起部(直徑約為0.5mmX長度約為0.7mm)熔化，從而與螺柱以外的材料接合的方法。在本發(fā)明中，采用螺柱焊方法中的間隙式。本發(fā)明的散熱器1中，螺柱相當于柱狀部件13，通過螺柱焊的方法使柱狀部件13與板狀部件12接合。發(fā)明人著眼于，在螺柱焊方法中，因為熔化部分的體積小且螺柱及其接合對象的部件均可以保持為希望的氣氛溫度、例如室溫，所以不易受到材質的熱膨脹系數差異的影響，對在散熱器的柱狀部件的接合中使用螺柱焊方法進行了研究。如上所述，當前已知可以通過螺柱焊，使鋁或鋁合金的平板與鋁或鋁合金的作為螺柱的銷形散熱片接合。但是，如上所述，即使嘗試通過螺柱焊使多個銷形散熱片與上述表面層接合，也很難獲得具有對于散熱器的材料來說實用的接合強度的構造體。特別地，很難以下述方式對多個銷形散熱片進行接合，即，即使將散熱器組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，多個銷形散熱片也不易斷裂。這是因為，由于用于冷卻的液體等從橫向施加力，因而在作為柱狀部件的銷形散熱片的接合部正下方的板狀部件內容易發(fā)生破裂，從而柱狀部件在板狀部件內部斷裂或被拔出，而與板狀部件分離。為了防止這種現象，發(fā)明者研究了螺柱焊的多種條件。其結果，在本發(fā)明的散熱器中，通過螺柱焊在板狀部件和柱狀部件之間形成的接合層(熔融部)，在其與板狀部件的邊界處具有接合界面，如果該接合界面存在于表面層(含有鋁或鋁合金)內的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面，為大于或等于50%且小于或等于100%的條件，則即使在液體冷卻中液體從橫向施加力，也不會使柱狀部件斷裂或拔出，而僅是發(fā)生變形，保持與板狀部件接合的狀態(tài)。在這里，對接合界面存在于表面層內的面積比例進行定義。圖2和圖3是表示在本發(fā)明的上述方式的散熱器中，柱狀部件的接合部的概略局部剖視圖。如圖2和圖3所示，柱狀部件13與構成板狀部件的基材11(在本實施方式中，作為一個例子，其為鋁一碳化硅復合材料，其由作為基體的鋁或鋁合金，和在該鋁或鋁合金中分散的大量碳化硅粒子構成)上的表面層12接合。在由基材11和表面層12構成的板狀部件、和柱狀部件13之間，形成由鋁的柱狀晶體構成的接合層14。接合層14是通過螺柱焊使柱狀部件13的一部分熔融后凝固的部分。接合層14在其與板狀部件的邊界處具有接合界面15。在接合界面15中，接合界面151是存在于表面層12內的部分，接合界面部152是存在于基材ll內的部分。在圖2中，接合界面15存在于表面層12內的比例是100%，g卩，接合界面15僅由接合界面151構成，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面的區(qū)域如圖2的上部所示，是斜向右下陰影線的區(qū)域。在圖3中，接合界面15由存在于表面層12內的接合界面部151、和存在于基材11內的接合界面152構成。在圖3的上部，將接合界面部151換算為向板狀部件的一個表面的投影平面的區(qū)域，作為斜向右下陰影線的區(qū)域而表示，將接合界面部152換算為向板狀部件的一個表面的投影平面的區(qū)域，作為網格陰影線的區(qū)域而表示。因此，作為接合界面15存在于表面層12內的面積比例，其換算為向板狀部件的一個表面的投影平面的面積比例，是在圖3的上部，斜向右下陰影線的區(qū)域相對于網格陰影線的區(qū)域和斜向右下陰影線的區(qū)域的總面積(最大圓面積)的面積的比例。換言之，接合界面15存在于表面層12內的面積比例，是從接合界面15的總面積中減去接合界面15存在于基材11內的接合界面部152的面積后的面積，占整個接合界面15面積的比例，g卩，將從接合界面15的整個面積中減去接合界面15存在于基材11內的接合界面部152的面積后的面積(接合界面部151的面積)，除以整個接合界面15的面積而得到的值(％)。具體地說，如果利用3%氟溶液等適當的蝕刻液，觀察相當于圖2和圖3的剖面組織，則螺柱焊時熔融后凝固的部分作為接合層14，可以識別為柱狀結晶的區(qū)域，可知接合界面15為該柱狀結晶區(qū)域與板狀部件之間的邊界線。接合界面15存在于表面層12內的面積比例，可以根據作為邊界線的接合界面15計算。因此，如圖2所示，在作為該邊界線的接合界面15整體存在于表面層12內的情況下，接合界面15存在于表面層12內的面積比例是100%。為了使接合界面15存在于表面層12內的面積比例大于或等于50%，必須在基材ll的表面上，形成厚度大于或等于O.lmm的由鋁或鋁合金構成的表面層12。另外，在基材11的表面上形成厚度大于或等于0.4mm的由鋁或鋁合金構成的表面層12的情況下，接合界面15存在于表面層12內的面積比例是100%此外，在柱狀部件13接合時，也可以在表面層12上實施厚度小于或等于十幾pm的鍍鎳等金屬鍍層。在基材11是通過粉末法制造的復合材料，例如，由鋁一碳化硅復合材料構成的情況下，在基材11的內部具有空隙等，其中，該鋁一碳化硅復合材料由作為基體的鋁或鋁合金、和在該鋁或鋁合金中分散的大量碳化硅粒子構成。在螺柱焊時，構成柱狀部件13的鋁或鋁合金熔融時剩余的熔融的鋁或鋁合金會飛濺，形成在柱狀部件13的周圍等，但該剩余的熔融的鋁或鋁合金會利用毛細管浸透現象，向基體11內存在空隙的位置浸透，從而具有減少上述飛濺形成的效果。因此，在作為基體11使用由粉末法制成的復合材料的情況下，通過使表面層12的厚度為0.10.35mm左右，以使得接合界面15存在于表面層12內的面積比例不達到100%，換言之，使接合界面15的一部分位于基材11內部，從而可以得到飛濺較少的散熱器1。此外，這樣減少飛濺的形成量，不僅可以得到良好的外觀，而且從與飛濺的耐腐蝕相關的可靠性的方面，即通過減少飛濺的游離等而提高耐腐蝕性的方面，也是有利的。下面，對于本發(fā)明的散熱器的耐腐蝕性進行說明。本發(fā)明的散熱器，為了提高對于腐蝕的可靠性，首先，優(yōu)選表面層12的材料與柱狀部件13的材料相比，是電化學方面更穩(wěn)定的材料。在這種情況下，優(yōu)選形成表面層12的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁含量，高于形成柱狀部件13的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁含量。另外，在這種情況下，優(yōu)選形成表面層12的鋁或鋁合金的結晶粒徑，大于形成柱狀部件的鋁或鋁合金的結晶粒徑。此外，在本發(fā)明的散熱器的制造方法中，為了提高對于腐蝕的可靠性，優(yōu)選在利用螺柱焊方法使柱狀部件13與板狀部件的至少一個表面接合之前，通過至少對表面層12進行加熱，增大形成表面層12的鋁或鋁合金的結晶粒徑。另外，在散熱器的制造方法中，優(yōu)選在利用螺柱焊方法使柱狀部件13與板狀部件的至少一個表面接合之后，通過至少對表面層12進行加熱，增大形成表面層12的鋁或鋁合金的結晶粒徑。下面，對于這些特征進行說明。如果使由鋁或鋁合金構成的柱狀部件13的材質，與由鋁或鋁合金構成的表面層12相比，電化學方面更活潑，則可以提高對于腐蝕的長期可靠性。在這里，對于電化學方面的活潑進行定義。狹義地說，在使2種鋁或鋁合金，與使用環(huán)境下的溶液介質接觸并浸漬時，先發(fā)生腐蝕的一方比另一方更活潑，廣義地說，通過加速試驗等，選擇適當的腐蝕溶液(例如5%氮化鈉水溶液等)，在使2種鋁或鋁合金與腐蝕溶液接觸并浸漬時，先發(fā)生腐蝕的一方比另一方更活潑。由鋁或鋁合金構成的表面層12，為了減小板狀部件整體的線膨脹系數，優(yōu)選較薄的。但是，在較薄的表面層12上，容易因腐蝕而形成貫穿表面層12的通孔。在形成通孔的情況下，與表面層12相比，內側的基材11也處于腐蝕環(huán)境下，特別是在基材11的材料與形成表面層12的鋁或鋁合金，或形成柱狀部件13的鋁或鋁合金相比更活潑的情況下，進一步促進腐蝕，會發(fā)生漏液等問題。在基材11由通過熔制法制造的復合材料構成的情況下，作為該復合材料，例如，在由作為基體的鋁或鋁合金、和在該鋁或鋁合金中分散的大量碳化硅粒子構成的鋁一碳化硅復合材料中，由于鑄造的容易性、碳化硅粒子的反應抑制等，使用含有大量硅、銅的JIS合金編號為AC4C等添加元素較多的鑄造用鋁合金。另一方面，作為形成表面層12的鋁或鋁合金，一般使用延展用鋁或鋁合金的情況較多。鑄造用鋁合金與延展用鋁或鋁合金相比較，添加元素的濃度高，鋁的純度低，更活潑。在這種情況下，由于腐蝕而在表面層12上形成通孔之后，形成基材11的復合材料的腐蝕會進一步加強。與之相對，在基材11由通過粉末法制造的復合材料構成的情況下，作為這種復合材料，例如，在由作為基體的鋁或鋁合金，和在該鋁或鋁合金中分散的大量碳化硅粒子構成的鋁—碳化硅復合材料中，因為容易使構成基體的鋁的純度與表面層12的鋁的純度相同，或大于或等于表面層12的鋁的純度，所以可以提高相對于腐蝕的可靠性。另外，由螺柱焊形成的接合層14，因為由熔融后凝固的組織構成，所以例如即使將同種類的鋁或鋁合金用于表面層12和柱狀部件13的材料，也容易在構成接合層14的柱狀晶域的粒界上偏析出溶質元素等，從而使接合層14成為容易腐蝕的位置。作為其對策，通過使柱狀部件13的材料相對于表面層12的材料更活潑，可以利用柱狀部件13的犧牲陽極效果，保護表面層12免受腐蝕，同時，因為接合層14的組成是柱狀部件13與表面層12中間的組成，所以可以保護接合層14免受腐蝕。此外，使柱狀部件13的一部分材質與柱狀部件13的另一部分和表面層12相比電化學方面更活潑，也可以得到相同的效果。成為發(fā)生腐蝕起點的位置是結晶粒界。因此，出于減少腐蝕發(fā)生起點的目的，使在本發(fā)明的散熱器l中，形成表面層12的鋁或鋁合金的晶粒粗大，有助于提高對于腐蝕的可靠性。在這里，對于結晶粒徑進行定義。所謂結晶粒徑，是指位于與用于冷卻的溶液介質等接觸的表面的晶粒的等價粒徑。實際的測定是這樣實施的在利用氫氧化鈉溶液等適當的腐蝕溶液對其表面進行蝕刻之后，測定規(guī)定面積內的晶粒。此外，晶粒完全進入規(guī)定面積內以l計數，晶粒未完全進入規(guī)定面積內以0.5計數。結晶粒徑是將規(guī)定面積除以記數的總數而計算出的面積，假定為圓而換算為直徑。形成表面層12的鋁或鋁合金的結晶粒徑，優(yōu)選大于或等于6mm。在結晶粒徑大于或等于6mm的情況下，與結晶粒徑小于6mm的情況相比，表面層12的腐蝕大幅度延遲。另一方面，關于結晶粒徑的上限值，結晶粒徑越大越好，極端地認為單晶是最好的。但是，現實中很難在厚度為0.3mm的表面層12內生長結晶粒徑超過30mm的晶粒。此外，如果使形成柱狀部件13的鋁或鋁合金的結晶粒徑，小于形成表面層12的鋁或鋁合金的結晶粒徑，可以得到類似于犧牲陽極的效果。另外，因為柱狀部件13的壁厚大于表面層12，因而耐腐蝕，所以先腐蝕柱狀部件13的方法，作為整體可以提高耐腐蝕性。另外，在晶界減少的情況下，因為位錯密度也影響腐蝕，所以優(yōu)選位錯密度較低。針對腐蝕的上述對策，可以組合使用。作為柱狀部件13的材料與接合柱狀部件13—側的表面層12的材料相比，電化學方面更活潑的具體例子，優(yōu)選形成表面層12的鋁或鋁合金中的鋁含量(鋁純度)，高于形成柱狀部件13的鋁或鋁合金中的鋁含量。如果表面層12的材料是JIS合金編號(國際鋁合金名稱)A1070(鋁純度大于或等于99.70質量％)的鋁合金，則只要將純度低于表面層12的材料的低JIS合金編號A1050(鋁純度大于或等于99.50質量％)鋁合金等用于柱狀部件13的材料即可。另外，如果表面層12的材料是JIS合金編號(國際鋁合金名稱)A5005的鋁合金，則只要將純度低于表面層12的材料的JIS合金編號A5052的鋁合金等用于柱狀部件13的材料即可。此外，可以使柱狀部件13的一部分材質與柱狀部件13的其他部分和表面層12相比，電化學方面更活潑。例如，作為柱狀部件13可以使用下述復合柱狀部件，即，將外徑為8mm、內徑為6mm的由JIS合金編號A1050的鋁合金構成的管和外徑為5mm的由JIS合金編號A5005的鋁合金構成的圓棒相互嵌套，將由此制造而成的復合材料利用拉線模拉線至外徑達到4mm，然后通過車床加工得到。在散熱器的制造方法中，可以通過進行熱處理，調整形成表面層12的鋁或鋁合金的組織，從而提高散熱器的耐腐蝕性。這是減少容易成為腐蝕起點的晶界的方法。作為第1方法，可以在利用螺柱焊方法使柱狀部件13與板狀部件的至少一個表面接合之前，通過至少對表面層12進行加熱，從而使形成表面層12的鋁或鋁合金的晶粒生長，具體地說，使其結晶粒徑大于或等于6mm即可。此時的加熱溫度，因為目的與通常的熱處理不同，所以與一般的再結晶溫度(工業(yè)中使用的軟化溫度，例如大多的延展用鋁合金的軟化溫度345415°C)相比采用較高的溫度，優(yōu)選可使晶粒生長的溫度。例如，如果形成表面層12的材料是JIS的合金編號A1050鋁合金，則只要在溫度55065(TC下進行熱處理即可。作為第2方法，可以在利用螺柱焊方法使柱狀部件13與板狀部件的至少一個表面接合之后，通過對散熱器1加熱而至少對表面層12進行加熱，從而使形成表面層12的鋁或鋁合金的晶粒生長，具體地說，使其結晶粒徑大于或等于6mm即可。另外，如上所述，因為晶粒內的位錯等也會影響腐蝕，所以為了減少位錯，與第l方法相比，優(yōu)選采用第2方法。此外，為了提高散熱器的耐腐蝕性，也可以同時使用第1和第2方法。上述針對腐蝕的各種方法，可以將電化學方面的活潑與否、和組織控制組合使用，在這種情況下，可以通過向鋁或鋁合金中添加微量元素等而有效利用公知的耐腐蝕性提高效果。圖4是概略地表示使用作為本發(fā)明的一個實施方式的散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。如圖4所示，在動力設備單元100上，電氣連接電源200、電動機300及控制部400。在動力設備單元100中，在由氮化鈉、氮化硅、氧化鋁等構成的絕緣基板4的兩側表面形成鋁層3(或銅層)。在形成鋁層3的絕緣基板4的一個表面，經由焊錫層2搭載半導體裝置(芯片)5。在形成鋁層3的絕緣基板4相反一側的另一個表面，經由焊錫層2接合作為本發(fā)明的一個實施方式的散熱器1。并且，為了確保焊錫層的接合性，在構成散熱器1的板狀部件的表面層12的表面上，在接合絕緣基板4側的表面上實施鍍鎳。同樣地，在絕緣基板4表面的鋁層3上，也經由焊錫層2而對接合位置的表面實施鍍鎳。在接合有作為銷形散熱片的多個柱狀部件13側的散熱器1的表面，安裝冷卻單元500。在冷卻單元500的內部，形成用于利用泵510使作為冷媒的水或其它液體流通的冷媒流通路徑530。冷媒流通路徑530內的液體配置為，與在散熱器1上形成的多個柱狀部件13的表面直接接觸。冷卻單元500因為具有冷卻器520，所以最終將熱量釋放到大氣中。具有多個柱狀部件13的散熱器1，發(fā)揮將半導體裝置5上局部產生的熱量傳遞至冷卻單元500的冷媒流通路徑530的作用。圖5是表示使用作為本發(fā)明的另一個實施方式的散熱器的半導體裝置用散熱構造的圖。如圖5所示，在動力設備單元100上電氣連接電源200、電動機300及控制部400。在該動力設備單元100中，在散熱器1上形成表面層12的基材11的一個表面上，經由焊錫層2搭載半導體裝置(芯片)5。此外，為了確保焊錫層的接合性，對在構成散熱器l的板狀部件的表面層12的表面中、接合半導體裝置(芯片)5側的表面實施鍍鎳。在形成表面層12的基材11相反一側的另一個表面，接合作為銷形散熱片的多個柱狀部件13。在接合多個柱狀部件13側的散熱器1的表面安裝冷卻單元500。在冷卻單元500的內部形成用于利用泵510使作為冷媒的水或其它液體流通的冷媒流通路徑530。冷媒流通路徑530內的液體配置為，與在散熱器1上形成的多個柱狀部件13的表面直接接觸。因為冷卻單元500具有冷卻器520，所以最終將熱量釋放到大氣中。具有多個柱狀部件13的散熱器1，發(fā)揮將半導體裝置5中局部產生的熱量傳遞至冷卻單元500的冷媒流通路徑530的作用。在圖4所示的實施方式中，作為構成散熱器1的基材11的材料，優(yōu)選使用鋁一碳化硅復合材料，其由作為基體的鋁或鋁合金、和在該鋁或鋁合金中分散的大量碳化硅粒子構成。另外，在圖5所示的實施方式中，作為構成散熱器1的基材11的材料，優(yōu)選采用由氮化鋁燒結體、氮化硅燒結體、氧化鋁燒結體、作為基體的硅、及分散在該硅中的大量碳化硅粒子構成的硅一碳化硅復合材料等。如圖4和圖5所示，通過采用本發(fā)明的散熱器1，可以實現以與汽車用發(fā)動機共用冷卻器的形式直接用水冷卻散熱器的半導體裝置用散熱構造。另外，在電車或電動車等輸送用設備中，如果使IGBT等動力設備進一步小型化而實現空間節(jié)省，則要求增大動力設備的輸出，為了與該要求相對應，還可以進一步提高散熱器1的單位面積的散熱性。此外，在使用本發(fā)明的散熱器的情況下，可以緊湊地設計高輸出的半導體裝置。此外，如上所述，為了使散熱器與半導體裝置(芯片)等接合，在期望的位置實施鍍鎳、鍍金、保護層等。另外，考慮與絕緣基板的熱膨脹差，也有在散熱器上施加預應力的情況。也可以將前述公知的技術與本發(fā)明的散熱器組合。實施例(實施例1)將太平洋5〉夕、厶株式會社制的純度為99.5%、粒度為#320的碳化硅粉末、東洋7^5二々厶株式會社制的JIS合金編號A1070的鋁合金粉末、以及輔助劑混合，制備碳化硅粒子的體積含有率為20%、40%、60%、80%、85%的混合粉末，作為散熱器1的基材11的初始原料。作為散熱器1的表面層12的初始原料，制備平面尺寸為120mmX120mm、厚度為0.05mm、O.lmm、0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm的JIS合金編號A1050的鋁合金板。利用2塊鋁合金板夾持上述制備的混合粉末，以成為120mmX120mmX3.1mm大小的方式，利用擠壓機施加大約700噸的負載，進行成型，制造成型體。在將該成型體在氮氣氣氛中、溫度65(TC下加熱8小時之后，再利用擠壓機在高溫下對成型體施加大約1500噸的負載。在溫度630°C下對所得到的成型體進行加熱之后，實施壓延加工，使作為板狀部件的厚度為3mm。由此，如圖1所示，制造構成散熱器1的由基材11和表面層12構成的板狀部件。在壓延加工后，利用尼龍刷對板狀部件的樣品實施物理清潔，利用氫氧化鈉溶液和硝酸溶液進行化學清潔。組合使用日本又夕、V卜力工^亍Wy株式會社制的螺柱焊機型號NSWCD9和XY載物臺，在板狀部件的樣品的一個表面中央接合柱狀部件13。具體地說，作為柱狀部件13，使用JIS合金編號A1050的鋁合金制的直徑3mmX長度10mm的銷，以6mm間隔的正方形，配置在60mmX60mm的平面區(qū)域中，通過螺柱焊接合121根銷。螺柱焊的條件是電壓為50V、加壓力50N、初始間隙2.0mm。按照這種方式制造散熱器1的樣品。另一方面，如圖4所示，制備在兩側表面形成鋁層3的氮化鋁制的平面區(qū)域為58mmX58mm的絕緣基板4。對于散熱器1，對接合柱狀部件13的表面層12的表面實施掩蔽而不進行鍍鎳之后，對相反一側的表面實施鍍鎳。在去除掩蔽之后，經由焊錫層2，接合絕緣基板4的一個表面，該表面形成有在表面實施鍍鎳的鋁層3。在形成鋁層3的絕緣基板4的另一個表面，經由焊錫層2接合IGBT，作為驅動輸出為90W的三相交流電動機300的半導體裝置5。然后，利用圖4所示的半導體裝置用散熱構造的試驗裝置，配置為直接用水冷卻散熱器1，實施負載試驗。此外，冷媒使用純水，流量為5升/分鐘。負載是將施加在電動機300上的阻抗定為低、中、高，重復各加速、低速、減速，根據此時的IGBT的動作狀態(tài)進行判斷。另外，如圖2和圖3所示，在上述實施方式所述的方法中，對于柱狀部件13的接合層14，將接合界面15存在于表面層12的面積比例，換算為向板狀部件的一個表面的投影平面而計算出。其結果，在表1中表示樣品的材料構成(構成基材11的碳化硅(SiC)粒子的體積含有比例、表面層12的厚度、柱狀部件13(銷)的有無)、是否可制造、上述面積比例、其特性(熱傳導率、線膨脹系數)和負載試驗(IGBT耐久試驗)的結果。在表1中，作為散熱器的結構，同時表示未在基材11的兩個表面形成表面層12的情況下的對比例、和未接合柱狀部件13的情況下的現有例。此外，熱傳導率表示利用激光閃光法(7^/《、乂夕理工株式會社制TC一7000)測量的23。C時的值。線膨脹系數由利用7、v夕又廿一工〉又社制DTM5000測量的溫度為3CTC至120。C間的斜率表示。作為負載試驗的結果，o表示正常運行，A表示可恢復的熱失控，X表示損壞。<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>在表1中，在是否可制造一欄中，所謂"Type.3"，在后述的實施例5中說明，其表示柱狀部件13彎曲一次而斷裂。根據表1可知，為了接合柱狀部件13，需要厚度大于或等于O.lmm的表面層12。另外，無法制造出碳化硅體積含有比例超過85%的樣品。另外可知，為了得到比未接合有銷的現有例的散熱器(No.12)優(yōu)良的特性，需要使用線膨脹系數小于或等于16X10—"/K的板狀部件。另外可知，為了得到更優(yōu)良的特性，需要使用線膨脹系數小于或等于12X10-16/K的板狀部件。可知為了得到線膨脹系數小于或等于16X10—16/K這樣的較小線膨脹系數的板狀部件，必須使表面層12的厚度較薄。(實施例2)研究散熱器1的板狀部件的熱傳導率的影響。利用與實施例l相同的方法，在制造No.6樣品時，作為基材ll的初始原料，取代東洋7AS二。厶株式會社制的JIS合金編號A1070的鋁合金粉末，制備在合金編號A1050的鋁合金粉末中添加6質量％的鎂并進行霧化處理后的粉末。使用將該添加鎂的鋁合金粉末與合金編號A1050的鋁合金粉末改變混合比例而調合得到的粉末，制造改變了構成散熱器1的板狀部件的熱傳導率的樣品。此外，因為作為基材11的初始原料使用添加鎂的鋁合金粉末，所以在實施例1中，使氮氣氣氛中的加熱溫度、高溫下的擠壓加工時的加熱溫度、壓延加工時的加熱溫度為最低的520°C，對應于添加鎂的鋁合金粉末的熔點進行了調整。利用與實施例1相同的方法評價按照上述方式制造的樣品。將其結果表示在表2中。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>根據表2可知，如果構成散熱器1的板狀部件的熱傳導率大于或等于150W/nvK，則與實施例1的現有例(No.12)相比，表現出優(yōu)良的特性。此外，如果構成散熱器1的板狀部件的熱傳導率大于或等于180W/m，K，則表現出更高的性能。同樣地，研究表面層12的熱傳導率的影響、柱狀部件13的熱傳導率的影響。在任意一種情況下，在表面層12或柱狀部件13的熱傳導率小于150W/nrK的情況下，與實施例1的現有例比較，無法獲得優(yōu)良的特性。特別地，在柱狀部件13的熱傳導率小于150W/m-K的情況下，與現有例比較，特性較差。(實施例3)對于散熱器1的板狀部件的厚度的影響進行研究。在利用與實施例l相同的方法制造樣品時，以No.5樣品的特性為基準，調整作為基材11的初始原料的碳化硅粒子與鋁合金粉末的混合粉末的量，使表面層12的厚度為O.lmm，制造板狀部件的整體厚度為0.4mm、0.5mm、l.Omm、2.0mm、4.0mm、6.0mm、8.0mm的板狀部件，從而制造改變構成散熱器1的板狀部件厚度的樣品。實施與實施例1相同的評價。在表3中表示其結果。<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>根據表3，在板狀部件的厚度為0.4mm、0.5mm的樣品中，在負載試驗中因中負載而發(fā)生彎曲，動作的穩(wěn)定性與基準相比降低，在板狀部件的厚度為0.5mm、lmm的樣品中，發(fā)生如果在負載試驗中達到高負載，則因彎曲這種變形而使動作不穩(wěn)定的情況。在板狀部件的厚度為2.0mm至6.0mm的范圍內，任何一種樣品直至達到高負載都可以無問題地運行。但是，如果是板狀部件的厚度為8.0mm的樣品，無法穩(wěn)定地進行高負載的運行。(實施例4)對于散熱器1的作為柱狀部件13的銷的形狀的影響進行研究。在利用與實施例l相同的方法制造樣品時，使除了銷長度以外的結構與No.9相同，關于銷的長度的影響，制造使直徑3mm的銷的長度以1.5mm、3mm、6mm、9mm、12mm、15mm變化的試樣。另一方面，關于銷的直徑的影響，在利用與實施例1相同的方法制造樣品時，使除了銷結構以外的結構與No.9相同，將銷的間隔維持為使用直徑為3mm的銷時的銷之間的相鄰距離即3mm，制造將直徑1.6mmX長度6.4mm、直徑2mmX長度8mm、直徑6mmX長度24mm、直徑8mmX長度32mm、直徑10mmX長度40mm的各銷以正方形排列而形成的樣品。大致與實施例1相同地，利用圖4所示的半導體裝置用散熱構造的實驗裝置實施負載試驗。通過在半導體裝置(芯片)5上設置熱電偶，比較對現有例(樣品No.12)施加中負載情況下的半導體裝置5的溫度，和相同負載下各樣品的半導體裝置5的溫度，從而進行評價。關于銷的長度，認為長度越大則半導體裝置5的溫度越低。但是，即使使銷的長度長于銷直徑的4倍，其與銷的長度為銷的直徑4倍時的半導體裝置5的溫度也沒有差別。在銷的長度與銷的直徑相當時，半導體裝置5的溫度相當于未接合有銷的現有例的半導體裝置5的溫度、和與銷長度為銷的直徑為4倍時的半導體裝置5的中間溫度。關于銷的直徑，總體來說，與未接合有銷的現有例的半導體裝置5相比，直徑較小的溫度較低。并且，接合有直徑為10mm的銷的樣品與現有例相比，半導體裝置5的溫度未降低。另一方面，接合有直徑為1.6mm的銷的樣品在負載試驗后，因用于冷卻銷的水流而變形。這種變形在接合有直徑為2mm的銷的樣品中未發(fā)生。(實施例5)為了研究散熱器1的作為柱狀部件13的銷的接合強度，與表面層12的厚度、接合界面15的面積比例的關系，制造與實施例1的樣品No.8至No.ll相同的樣品。為了評價銷的接合強度，在散熱器1的各樣品中，使板狀部件固定，利用鉗子夾持任意的20根銷而實施彎曲試驗。此時，施加在鉗子上的力是最大為2kgfm的扭矩。對在彎曲試驗中銷在某個位置斷裂的情況進行分類的結果，作為斷裂的形狀，可以分為(Type.l)銷在其主體部完全斷裂，(Type.2)承受數次彎曲，銷最后從板上拔出而斷裂，(Type.3)彎曲1次而斷裂。與實施例1相同地，如圖2和圖3所示，對于柱狀部件13的接合層14，將接合界面15存在于表面層12內的面積比例換算為向板狀部件的一個表面的投影平面而計算出。在表4中表示其結果。<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>根據表4可知，如果接合界面15存在于表面層12內的面積比例超過50%，則看不到(Type.3)的破壞樣式，此時的表面層12的厚度為O.lmm。另外可知，如果接合界面15存在于表面層12內的面積比例是100%，則只能看到(Type.l)的破壞樣式，此時的表面層12的厚度為0.4mm。對于散熱器的用途來說，因為散熱器不會重復承受塑性變形，所以只要具有大于或等于(Type.2)的接合強度，艮卩，不達到(Type.3)的斷裂樣式程度的接合強度即滿足要求。在制造樣品No.8、No.9時，在螺柱焊條件下使電壓從50V向70V變化，可以在樣品No.8上看到(Type.3)的斷裂樣式，在樣品No.9上未看到(Type.3)的斷裂樣式。在螺柱焊條件下使電壓為70V時，接合界面15存在于表面層12內的面積比例在樣品No.8中是29%，在樣品No.9中是52%。此外，在螺柱焊條件下使電壓小于或等于30V的情況下，無法得到足夠的接合所需的熔融能量。在螺柱焊條件下，為了穩(wěn)定地進行焊接，加壓力在4060N范圍內是適當的。無論加壓力低于或高于上述范圍，在螺柱焊時，電弧產生都會不穩(wěn)定。在螺柱焊條件下，關于初始間隙，同樣地，最佳范圍是0.55mm。無論初始間隙是高或是低，在螺柱焊中電弧產生均會不穩(wěn)定。由此，根據螺柱焊條件而接合狀態(tài)變化，但為了維持良好的接合，必須使接合界面15存在于表面層12內的面積比例至少為50%。(實施例6)在利用與實施例1相同的方法制造樣品時，使除了形成散熱器1的基材11的復合材料的基體材料、表面層12的材料、及作為柱狀部件13的銷的材料之外的構成與樣品No.2相同，通過使用JIS合金編號A1050(鋁合金含量大于或等于99.50%質量)、A1070(鋁合金含量大于或等于99.70%質量)、A1100(鋁合金含量大于或等于99.00%質量)的各種合金，改變基材11的基體材料、表面層12的材料、及柱狀部件13的材料的組合，研究散熱器1的腐蝕狀態(tài)。在研究中，考慮在半導體裝置用散熱構造中，使用含有微量氯元素的一般的自來水作為冷媒的情況，選擇5%的氯化鈉溶液作為加速腐蝕溶液(溫度為4(TC)，觀察浸漬1000小時后的腐蝕狀態(tài)。此外，試驗區(qū)域是包含接合有銷的板狀部件的60mmX60mm的平面區(qū)域在內的70mmX70mm的平面區(qū)域，對其它平面區(qū)域在浸漬前利用搪瓷涂料進行涂敷，進行防腐蝕處理。根據預先進行的鋁板材與腐蝕溶液的接觸浸漬研究，按照合金編號AllOO、A1050、A1070的順序，其電化學方面越來越活潑。在表5中表示腐蝕狀態(tài)的觀察結果。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>根據表5可知，通過使銷的材質比形成表面層12的材質更活潑，可以抑制早期在形成表面層12的鋁合金中產生通孔腐蝕。此外可知，通過使基材11的基體材料與形成表面層12的材質相比，電化學方面相同或更穩(wěn)定，在表面層12中發(fā)生通孔腐蝕的情況下，也可以抑制基材11內部的腐蝕的進行。與上述相同的結果，在使用實施方式中所述的復合柱狀部件形式的銷的情況下也可以得到。(實施例7)研究在散熱器1中形成表面層12或柱狀部件13的鋁或鋁合金的晶粒對腐蝕的影響。除了作為表面層12的初始原料而使用使壓延溫度變化、結晶粒徑平均為O.lmm、lmm、6mm、10mm、18mm的鋁合金的板之外，制造與實施例6的No.2a相同的散熱器1，進行與實施例6相同的腐蝕試驗。其結果可知，結晶粒徑越大，成為貫穿腐蝕基點的通孔腐蝕位置的每單位面積的密度越低。但是，如果使形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑大于或等于6mm，則幾乎沒有變化。在形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑小于6mm的情況下，通孔腐蝕產生位置大部分與晶界一致。另一方面，在形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑大于或等于6mm的樣品中，不僅是晶界，可以看到在結晶粒內也發(fā)生通孔腐蝕。下面，作為表面層12的初始原料，使用上述結晶粒徑平均為O.lmm、lmm的鋁合金板的樣品，進一步對該樣品實施高溫熱處理(溫度625t:)，使形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑為6mm。另外，作為表面層12的初始原料，對于上述結晶粒徑為6mm的樣品，實施為了消除應力而通常使用的軟化處理(溫度345。C的熱處理)。對于按照上述方式制造的散熱器1的樣品，與上述同樣地實施腐蝕試驗。對作為表面層12的初始原料而結晶粒徑為6mm的樣品實施軟化處理的樣品，因為結晶粒內的通孔腐蝕發(fā)生更少，所以通孔腐蝕密度更低。另一方面，通過高溫處理使結晶粒徑成長至6mm的樣品，與高溫處理前的樣品相比，通孔腐蝕密度減少，但在表面層1上看到與實施過軟化處理的樣品相比較大的通孔腐蝕。兩者的差別在于形成銷的鋁合金的結晶粒徑的差異，在進行高溫熱處理的樣品中，與形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑相比，形成作為柱狀部件12的銷的鋁合金的結晶粒徑較大，與此相對，在實施了軟化處理的樣品中，形成作為柱狀部件13的銷的鋁合金的結晶粒徑比形成表面層12的鋁合金的結晶粒徑小。為了進行驗證，在由結晶粒徑為lmm、6mm的鋁合金構成的表面層12上，接合結晶粒徑分別比表面層12小和大的銷，與上述同樣地進行腐蝕試驗。銷是通過冷塑性加工制造，其結晶粒徑通常在0.02lmm左右的范圍內。使用的銷通過熱處理調整結晶粒度，為0.5mm、3mm、7mm。在該驗證試驗結果中可以看到，如果銷的結晶粒徑大于表面層12的結晶粒徑，則表面層12的通孔腐蝕有增大的趨勢。(實施例8)使用太平洋，〉夕、厶株式會社制的純度為99.5%、粒度為#320的碳化硅粉末，形成孔隙率為20%的由碳化硅構成的骨架之后，利用熔融鍛造機以3噸/cm2的壓力，通過使加熱至溫度75(TC的JIS合金編號AC3A的鑄造用鋁合金向碳化硅粒子的骨架中浸透而使其凝固，從而制造5mmX130mmX130mm大小的一個鋁合金鑄造物，作為散熱器1的基材11的初始原料。另外，在以溫度650'C熔融的JIS合金編號為AC4C的鑄造用鋁合金中，在真空氣氛下，加入太平洋，〉y厶株式會社制的純度為99.5%、粒度為#320的碳化硅粉末，使其體積比例為40%，進行攪拌復合。復合后，通過使氣氛恢復大氣，制造5mmX130mmX130mm大小的另一個鋁合金鑄造物，作為散熱器1的基材11的初始原料。在研磨上述制造的兩個鋁合金鑄造物的各自的表面，使其厚度為2.8mm之后，作為表面層12的初始原料，使厚度為O.lmm的JIS合金編號A1050的鋁合金板，與兩個鋁合金鑄造物的各兩側表面擴散接合(溫度55(TC、4小時、壓力2噸/cm2)。通過將這樣獲得的材料切割為120mmX120mm大小，如圖1所示，制造由構成散熱器1的基材11和表面層12構成的兩個板狀部件。使用這些板狀部件，與實施例1同樣地，進行板狀部件的清潔處理、柱狀部件13的接合。由此制造散熱器1的樣品。使用這些散熱器1的樣品，與實施例1同樣地，利用圖4所示的半導體裝置用散熱構造的試驗裝置實施負載試驗(IGBT耐久試驗)，前者的散熱器1的樣品與實施例1的樣品No.8相比，后者的散熱器1的樣品與樣品No.2相比，耐久性都要差一些，但表現出大致相同的特性。但是，作為螺柱焊后的飛濺的殘余量，使用由粉末法得到的基材11的實施例1的樣品No.8、No.2，比使用由熔制法得到的基材11的實施例8的兩個樣品少。另外，在實施實施例5所示的彎曲試驗時，使用由熔制法得到的基材11的實施例8的兩個樣品，與使用由粉末法得到的基材11的實施例1的樣品No.8、No.2相比，(Type.l)的破壞樣式的比例減少，(Type.2)的破壞樣式的比例增加，有接合強度變差的趨勢。這些現象可以推定為，因為在使用由粉末法得到的基材11的樣品中在基材11的內部存在孔隙，所以在螺柱焊時，形成作為所接合的柱狀部件13的銷的鋁或鋁合金熔融，剩余的熔融的鋁或鋁合金通過毛細管浸透被吸收到基材11的內部，從而結合強度提高。(實施例9)在由厚度為0.7mm的市售氮化鋁(A1N)燒結體構成的板(平面區(qū)域為70mmX70mm)、由厚度為0.3mm的市售氮化硅(Si3N4)燒結體構成的板(平面區(qū)域為70mmX70mm)、由厚度為0.5mm的市售氧化鋁(八1203)燒結體構成的板(平面區(qū)域為70mmX70mm)、由厚度為3mm的株式會社7^一K7亍iJ7^制的復合材料(Si—SiC:在硅基體中分布碳化硅粒子的復合材料，碳化硅粒子含量為70質量％)構成的板(平面區(qū)域為70mmX70mm)的各表面，通過擴散接合而接合厚度為0.3mm、鋁純度為99.9%的鋁板。由此，制造由基體11和表面層12構成的散熱器1的板狀部件，該基體11由上述各種材料構成，該表面層12由鋁板構成。使用這些板狀部件，與實施例1同樣地，進行板狀部件的清潔處理、柱狀部件13的接合。由此制造散熱器1的各樣品。如圖5所示，在未結合柱狀部件13的表面層12上，經由焊錫層2，接合作為與實施例1相同樣式的半導體裝置5的IGBT。然后，利用圖5所示的半導體裝置用散熱構造的試驗裝置，以與實施例l相同的方法，實施負載試驗(IGBT耐久試驗)。<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>制。本發(fā)明的范圍不限于以上的實施方式和實施例，如權利要求所示，包含與權利要求范圍等同的含義及范圍內的全部修正和變形。工業(yè)實用性本發(fā)明的半導體裝置用散熱器，用于在搭載在汽車等的絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)等稱之為動力設備的半導體裝置中，有效釋放半導體裝置的發(fā)熱。權利要求1.一種半導體裝置用散熱器(1)，其特征在于，具有板狀部件(11、12)，其具有一個表面和與該一個表面相反一側的另一個表面；多個柱狀部件(13)，其與前述板狀部件(11、12)的至少一個表面接合；以及接合層(14)，其形成在前述板狀部件(11、12)與前述柱狀部件(13)之間，前述板狀部件(11、12)包含基材(11)、和與該基材(11)的兩側表面接合的表面層(12)，前述板狀部件(11、12)的線膨脹系數大于或等于3×10-6/K且小于或等于16×10-6/K，前述板狀部件(11、12)的熱傳導率大于或等于120W/m·K，前述表面層(12)由含有鋁或鋁合金的材料構成，前述柱狀部件(13)由含有鋁或鋁合金的材料構成，前述板狀部件(11、12)的厚度大于或等于0.5mm且小于或等于6mm，前述表面層(12)的厚度大于或等于0.1mm且小于或等于1mm，前述接合層(14)在其與前述板狀部件(11、12)的邊界處具有接合界面(15)，前述接合界面(15)存在于前述表面層(12)內的面積比例，換算為向前述板狀部件(11、12)的一個表面的投影平面，為大于或等于50％且小于或等于100％。2.如權利要求l所述的半導體裝置用散熱器(l)，其特征在于，前述表面層(12)的材料與前述柱狀部件(13)的材料相比，在電化學方面更穩(wěn)定。3.如權利要求2所述的半導體裝置用散熱器(1)，其特征在于，形成前述表面層(12)的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁的含量，高于形成前述柱狀部件(13)的含有鋁或鋁合金的材料中的鋁的含量。4.如權利要求2所述的半導體裝置用散熱器(1)，其特征在于，形成前述表面層(12)的鋁或鋁合金的結晶粒徑，大于形成前述柱狀部件(13)的鋁或鋁合金的結晶粒徑。5.如權利要求1所述的半導體裝置用散熱器(l)，其特征在于，前述基材(11)的初始原料是粉末材料。6.—種半導體裝置用部件，其特征在于，具有權利要求1所述的半導體裝置用散熱器(1)。7.—種權利要求1所述的半導體裝置用散熱器(l)的制造方法，其特征在于，利用螺柱焊方法，使前述柱狀部件(13)與前述板狀部件(11、12)的至少一個表面接合，以使得前述接合界面(15)存在于前述表面層(12)內的面積比例，換算為向前述板狀部件(11、12)的一個表面的投影平面，為大于或等于50%且小于或等于100%。8.如權利要求7所述的半導體裝置用散熱器(1)的制造方法，其特征在于，在利用螺柱焊方法使前述柱狀部件(13)與前述板狀部件(11、12)的至少一個表面接合之前，通過至少對前述表面層(12)進行加熱，增大形成前述表面層(12)的鋁或鋁合金的結晶粒徑。9.如權利要求7所述的半導體裝置用散熱器(1)的制造方法，其特征在于，在利用螺柱焊方法使前述柱狀部件(13)與前述板狀部件(11、12)的至少一個表面接合之后，通過至少對前述表面層(12)進行加熱，使形成前述表面層(12)的鋁或鋁合金的結晶粒徑增大。全文摘要本發(fā)明提供一種半導體裝置用散熱器及其制造方法，其可以接合多個銷形散熱片，使得即使組裝到直接用水冷卻的半導體裝置用散熱構造中，這多個銷形散熱片也不易斷裂。半導體裝置用散熱器(1)具有多個柱狀部件(13)，其通過螺柱焊與板狀部件(11、12)的至少一個表面接合；以及接合層(14)，其形成在板狀部件(11、12)和柱狀部件(13)之間。板狀部件(11、12)包含基材(11)和表面層(12)。表面層(12)和柱狀部件(13)由含有鋁或鋁合金的材料構成。板狀部件(11、12)的厚度為0.5～6mm，表面層(12)的厚度為0.1～1mm。接合層(14)在其與板狀部件(11、12)的邊界具有接合界面(15)。接合界面(15)存在于表面層(12)內的面積比例換算為向板狀部件(11、12)的一個表面的投影平面，為大于或等于50％而小于或等于100％。文檔編號H01L23/36GK101681896SQ200880018179公開日2010年3月24日申請日期2008年5月20日優(yōu)先權日2007年5月29日發(fā)明者小山茂樹,池田利哉,西田慎也申請人:聯合材料公司