(57)【要約】【課題】半導体用冷却器に歪みが生じないようにすると共に、半導体チップ及び半導体用冷却器に熱膨張があった際に半導体チップが半導体用冷却器から離脱するのを防止する。【解決手段】上部プレート１００ａと中間プレート３と下部プレート２００ａとを少なくとも含み、冷却媒体の入口部１０１と出口部２０２と流路部３１とを備えた、半導体チップを冷却する半導体用冷却器において、上部プレート１００ａ及び下部プレート２００ａを、引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ以下の材料からなる補助プレートの片面または両面に厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施されて構成される複合プレートとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部プレートと中間プレートと下部プレートとを少なくとも含み、冷却媒体の入口部と出口部と流路部とを備えた、半導体チップを冷却する半導体用冷却器であって、
該上部プレート及び該下部プレートは、引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ以下の材料からなる補助プレートの片面または両面に厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施されて構成される複合プレートである半導体用冷却器。
【請求項２】
前記銅めっきの厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記補助プレートの厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである請求項１に記載の半導体用冷却器。
【請求項３】
前記補助プレートの材料はモリブデンである請求項１または２に記載の半導体用冷却器。
【請求項４】
前記半導体チップはガリウム砒素により形成される請求項３に記載の半導体用冷却器。
【請求項５】
前記中間プレートは銅により形成され、前記複合プレートは、銅めっきされた面が外部に露出している請求項１、２、３または４に記載の半導体用冷却器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体用冷却器を複数積層してボルトにより締結し、各半導体用冷却器には半導体チップとして半導体レーザダイオードが搭載される半導体用冷却器積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザダイオード等の半導体チップの冷却に用いる半導体用冷却器及びこれを複数積層した半導体用冷却器積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザダイオード等の高発熱を伴う半導体チップには、水冷ジャケットと呼ばれる水冷式の半導体用冷却器が搭載され、その半導体用冷却器によって使用中の半導体チップが冷却され、半導体チップの機能が維持される。
【０００３】
上記半導体用冷却器としては、銅で形成された上部プレートと中間プレートと下部プレートとを拡散接合、半田接合等によって一体に形成し、冷却水の入口部と出口部と流路部とが形成され、入口部から流入した流路部を流れて出口部に至ることにより半導体チップを効率良く冷却できる構成となっているものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９７７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、銅により形成されたプレートは剛性が低いため、例えば半導体用冷却器を複数積層させて各々の半導体用冷却器にそれぞれ半導体レーザダイオードを搭載してレーザ光の出力を増大させる構成とした場合、複数の半導体用冷却器をボルト等を用いて連結すると、ボルト等の締結力に負けて半導体用冷却器が歪んでレーザ光の方向性に悪影響を与えるという問題がある。更に、半導体用冷却器が複数積層されない場合においても、半導体用冷却器に歪みが生じると、レーザ光の方向性に悪影響が生じる。
【０００６】
また、各プレートの材料である銅は熱膨張率が高く、半導体チップの材料、例えばガリウム砒素等とは熱膨張率が大きく異なるため、半導体チップからの発熱により経時的に半導体チップが半導体用冷却器から離脱するという問題もある。
【０００７】
そこで本発明は、半導体用冷却器に歪みが生じないようにすること、半導体チップ及び半導体用冷却器に熱膨張があった際に半導体チップが半導体用冷却器から離脱するのを防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上部プレートと中間プレートと下部プレートとを少なくとも含み、冷却媒体の入口部と出口部と流路部とを備えた、半導体チップを冷却する半導体用冷却器であって、上部プレート及び下部プレートは、引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ以下の材料からなる補助プレートの片面または両面に厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施されて構成される複合プレートであることを特徴とするものである。
【０００９】
銅めっきの厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、補助プレートの厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、補助プレートに関する上記引っ張り強度、熱伝導率、熱膨張率の条件を満たす材料としては、例えばモリブデンが挙げられるが、これに限定されるものではない。半導体チップがガリウム砒素によって構成される場合は、補助プレートはモリブデンによって構成されることが好ましい。
【００１０】
中間プレートが銅によって形成されている場合は、複合プレートの銅めっきされた面が外部に露出するようにして、中間プレートを中心として上下方向に対称に構成することが好ましい。
【００１１】
また本発明は、上記の半導体用冷却器を複数積層してボルトにより締結し、各半導体用冷却器に半導体チップとして半導体レーザダイオードが搭載される半導体用冷却器積層体をも提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、上部プレート及び下部プレートを、補助プレートの片面または両面に厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施された複合プレートとし、補助プレートとして引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ以下の材料を採用したことにより、熱伝導率が高く冷却効率が良好であると共に、剛性が高く歪みが生じることがないため、半導体チップの動作に悪影響を与えない。特に、半導体チップが半導体レーザダイオードである場合は、補助プレートが歪まないことにより半導体レーザダイオードの向きが一定に保たれるため、レーザ光の方向性に誤差が生じない。また、補助プレートの熱膨張率は半導体材料の熱膨張率に近いため、半導体チップからの発熱があっても、経時的に半導体チップが離脱することがない。
【００１３】
銅めっきの厚みを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとし、補助プレートの厚みを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすると、歪みが生じない適度な強度を得ることができる。
【００１４】
補助プレートの材料をモリブデンとすると、加工しやすく、安価であるため経済的である。
【００１５】
補助プレートの材料がモリブデンであり、半導体チップがガリウム砒素により形成される場合は、ガリウム砒素の熱膨張率が５．９ｐｐｍ／°Ｃであるのに対し、モリブデンの熱膨張率は５．１ｐｐｍ／°Ｃと低く、熱膨張率が１７．０ｐｐｍ／°Ｃである銅の熱膨張を抑制することができるため、経時的に半導体チップが半導体用冷却器から離脱することがない。
【００１６】
また、中間プレートが銅により形成され、上部プレート及び下部プレートを構成する複合プレートの銅めっきされた面が外部に露出している場合には、中間プレートの銅を中心として上下方向に対称に構成されるため、バイメタル効果が打ち消され、半導体用冷却器全体としての湾曲を回避することができ、これによっても半導体チップの動作に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１７】
また、上記の半導体用冷却器を複数積層させてボルト等で固定した半導体用冷却器積層体においては、各半導体用冷却器がボルト等による締結力に負けて歪みが生じることがないため、各半導体用冷却器に半導体レーザダイオードを搭載した場合には、レーザ光の方向性を維持しつつ出力を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る半導体用冷却器は、図１に示す２枚の補助プレート１、２及び中間プレート３を用いて製造されるものである。補助プレート１、２は、引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ以下の素材によって形成されている。これらの引っ張り強度、熱伝導率、熱膨張率のすべての条件を満たす素材としては、例えばモリブデン、銅タングステン等が挙げられる。モリブデンの引っ張り強度は１３７０Ｎ／ｍｍ２、熱伝導率は１３９Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張率は５．１ｐｐｍ／°Ｃである。一方、銅タングステンについては、例えば体積比で銅が２％〜１０％含まれる場合は、引っ張り強度は３３２２Ｎ／ｍｍ２〜３６３０Ｎ／ｍｍ２、熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋ〜２００Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張率が６．０ｐｐｍ／°Ｃ〜８．０ｐｐｍ／°Ｃとなる。
【００１９】
補助プレート１、２は、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚みを有する。また、中間プレート３は例えば銅のように熱伝導率が良好な材料により形成され、その厚みは例えば０．３ｍｍ程度である。
【００２０】
２枚の補助プレート１、２の片面または両面には、厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施されて複合プレートとなる。図２では、補助プレート１、２のいずれについても、両面に銅めっき１０、１１、２０、２１が施されている場合の例を示している。図示の例では、補助プレート１に銅めっき１０、１１が施されて上部プレート１００ａが構成され、補助プレート２に銅めっき２０、２１が施されて下部プレート２００ａが構成される。
【００２１】
補助プレート１、２に対しては、片面または両面に銅めっきを施せばよいから、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなバリエーションがある。まず、図３（Ａ）に示す例では、図２の例と同様に、補助プレート１の両面に銅めっき１０、１１が施されて上部プレート１００ａが構成され、補助プレート２についても両面に銅めっき２０、２１が施されて下部プレート２００ａが構成されている。図３（Ｂ）の例では、補助プレート１の両面に銅めっき１０、１１が施されて上部プレート１００ａが構成され、補助プレート２の下面にのみ銅めっき２０が施されて下部プレート２００ｂが構成されている。図３（Ｃ）の例では、補助プレート１については上面にのみ銅めっき１０が施されて上部プレート１００ｂが構成され、補助プレート２については両面に銅めっき２０、２１が施されて下部プレート２００ａが構成されている。図３（Ｄ）の例では、補助プレート１の上面にのみ銅めっき１０が施されて上部プレート１００ｂが構成され、補助プレート２についても下面にのみ銅めっき２０が施されて下部プレート２００ｂが構成されている。いずれの場合も、上部プレート１、中間プレート２、下部プレート３を接合した後に露出する上下の面には銅めっき１０、２０が施されており、銅―補助プレート１ー銅―補助プレート２ー銅という順番に積層されて構成され、更に補助プレート１、２は同一の材料により形成されているため、真ん中の銅を中心として上下方向に対称となっている。従って、バイメタル効果による湾曲が生じない構成となっていると共に、かつ、上部プレート１の上面は銅めっきされているため、上部プレート１の上に搭載された半導体チップに対する冷却効果が高い。
【００２２】
ここで、上部プレート１００及び下部プレート２００を構成する補助プレート１、２に銅めっきを施す場合の手順について説明する。まず最初に補助プレート１、２のアルカリ脱脂及び水洗を行う。アルカリ脱脂は、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）でのＮａＯＨによる電解脱脂により行う。
【００２３】
次に、エッチングを行うための酸処理としてＨＣｌ水溶液にて酸洗を行うと共に、水洗を行った後、両面をエッチングする。このエッチングは、モリブデンや銅タングステン等からなる補助プレート１、２の強固な酸化膜を除去するために行うもので、エッチング液としては、例えば混酸（Ｈ２Ｏ＋ＨＮＯ３＋Ｈ２ＳＯ４）を用いる。このエッチングによって両面が約５μｍ程除去される。
【００２４】
エッチング後は、Ｈ２雰囲気中で約８５０度にてアニールを行って補助プレート１、２の表面の材料を還元させた後に、後に行う銅めっきの密着強度を高めるための下地をつくるために、ニッケルストライクめっきを行う。このニッケルストライクめっきは、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）での下で塩化ニッケルを主成分とするめっき液によるウッド浴により行い、その後、水洗及び乾燥を行う。
【００２５】
ニッケルストライクめっきの後は、めっきしたニッケルを補助プレート１、２の材料と焼結させるためのアニールを行い、更にその上にニッケルストライクめっきをし、水洗を行う。
【００２６】
次に、ニッケルがめっきされた補助プレート１、２の両面に、例えば硫酸銅めっき液を用い、電流密度（７Ａ／Ｄ２）の下で銅をめっきする。ここではめっき厚が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、例えば０．３ｍｍ程度になるようにする。
【００２７】
最後にマシニングセンタ等を用いて銅めっき面を平坦化させてめっき厚の均一化を図ると共に、外周を成形することにより、図２及び図３に示したような補助プレート１、２の両面に銅めっきが施された複合プレートが形成され、複合プレートの一方が上部プレート１００ａ（１００ｂ）となり、もう一方が下部プレート２００ａ（２００ｂ）となる。
【００２８】
以上のようにして上部プレート１００ａ（１００ｂ）、下部プレート２００ａ（２００ｂ）が形成された後は、図４に示すように、エッチングやマシニングセンタを用いた加工により、例えば上部プレート１００ａ、中間プレート３、下部プレート２００ａをそれぞれ加工し、冷却媒体を循環させるための構造とすると共に、複数の半導体用冷却器を積層可能な構造とする。
【００２９】
上部プレート１００ａには、冷却媒体の入口となる入口部１０１が上下方向に貫通して形成され、更に冷却媒体による実際の冷却を行う冷却部１０２及び入口部１０１と冷却部１０２とを結ぶ流入路１０３が形成される。入口部１０１は、冷却媒体を流通させるためのパイプを収容できる大きさに形成されており、入口部１０１から櫛歯状に形成された冷却部１０２に向けて流入路１０３が形成されている。
【００３０】
中間プレート３には冷却媒体の流路となる流路部３１が上下方向に貫通して形成される。流路部３１は、中間プレート３が上部プレート１００ａ及び下部プレート２００ａと接合された際に冷却部１０２と連通し、冷却部１０２から流れ出る冷却媒体を下部プレート２００ａに流す役割を果たす。
【００３１】
下部プレート２００ａの上面側には排出する冷却媒体の通り道となる排出路２０１が形成され、更に冷却媒体の排出口となる出口部２０２が下部プレート２００ａを上下方向に貫通して形成される。排出路２０１は出口部２０２と連通しており、中間プレート３の流路部３１から流れ出る冷却媒体は、排出路２０１を介して出口部２０２に至る。出口部２０２は、冷却媒体を外部に排出するためのパイプを収容できるように形成される。
【００３２】
また、中間プレート３及び下部プレート２００ａには、上部プレート１００ａの入口部１０１に対応する位置に入口部連通孔３２、２０３がそれぞれ形成され、上部プレート１００ａ及び中間プレート３には、下部プレート２００ａの出口部２０２に対応する位置に出口部連通孔１０４、３３がそれぞれ貫通して形成される。入口部連通孔３２、２０３及び出口部連通孔１０４、３３は、複数の半導体用冷却器を積層させる場合において冷却媒体を流通させるためのパイプを通すために形成されるものである。
【００３３】
更に、上部プレート１００ａ、中間プレート３、下部プレート２００ａのそれぞれ対応する位置に複数の締結ボルト孔１０５、３４、２０４を形成する。この締結ボルト孔１０５、３４，２０４は、半導体用冷却器を複数積層する場合にボルトが挿通される孔である。なお、補助プレート１、２の片面のみに銅がめっきされた上部プレート１００ｂ、下部プレート２００ｂ（図３参照）の場合においても、上記と同様にエッチングやマシニングセンタを用いた加工を行う。また、入口部連通孔３２、２０３、出口部連通孔１０４、３３、締結ボルト孔１０５、３４、２０４は、上部プレート１００ａ（１００ｂ）、中間プレート３、下部プレート２００ａ（２００ｂ）を接合した後に形成することもできる。
【００３４】
上部プレート１００ａ、中間プレート３、下部プレート２００ａを接合すると、図５に示す半導体用冷却器４となる。例えば金すず半田を用いて上部プレート、中間プレート、下部プレートを接合する場合は、その前に、上部プレート、中間プレート及び下部プレートに対して前処理を行う。以下では、その前処理の内容を説明する。なお、補助プレート１、２の両面に銅めっきが施されている場合と、補助プレート１、２の片面のみに銅めっきが施された場合とでは、前処理の仕方に若干の相違があるため、
（１）補助プレートの両面に銅めっきが施されている場合、
（２）補助プレートの片面に銅めっきが施されている場合、
に分けて説明する。なお、中間プレート３は銅により形成されるため、（１）と同様の処理となる。図３（Ａ）に示した例では上部プレート１００ａ及び下部プレート２００ａに（１）の方法が適用される。図３（Ｂ）に示した例では、上部プレート１００ａでは（１）の方法が適用され、下部プレート２００ｂでは（２）の方法が適用される。図３（Ｃ）に示した例では、上部プレート１００ｂでは（２）の方法が適用され、下部プレート２００ａでは（１）の方法が適用される。図３（Ｄ）に示した例では、上部プレート１００ａ及び下部プレート２００ａに（２）の方法が適用される。
【００３５】
（１）補助プレートの両面に銅めっきが施されている場合は、まず、前処理の対象となる上部プレート１００ａまたは下部プレート２００ａを、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）でのＮａＯＨによる電解脱脂によりアルカリ脱脂し、水洗を行う。そして、銅の酸化膜を除去するためにＨＣｌ水溶液にて酸洗を行うと共に水洗を行う。
【００３６】
次に、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）にて塩化ニッケルを主成分とするめっき液のウッド浴によりニッケルストライクめっきを行い、水洗の後、電流密度（１Ａ／Ｄ２）にて塩化ニッケルと硫酸ニッケルとを主成分とするめっき液のワット浴により、例えばめっき厚が約１μｍとなるまでニッケルめっきを行う。
【００３７】
そして、水洗後に、電流密度（２Ａ／Ｄ２）にてシアン浴により金ストライクめっきを行い、水洗後、電流密度（１Ａ／Ｄ２）にてシアン浴を行うことにより、めっき厚が約２〜３μｍになるまで金めっきを行う。この金めっきは、上部プレート１００ａ及び下部プレート２００ａを構成する複合プレートと中間プレート３との接合のために行うものであり、これで前処理を終了する。
【００３８】
（２）補助プレートの片面に銅めっきが施されている場合は、銅めっきされていない側の面を処理する。まず、前処理の対象となる上部プレート１００ｂまたは下部プレート２００ｂのアルカリ脱脂及び水洗を行う。アルカリ脱脂は、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）でのＮａＯＨによる電解脱脂により行う。そして、ＨＣｌ水溶液にて酸洗を行うと共に水洗を行った後、銅めっきがされていない側の面を所定量エッチングし、水洗・乾燥する。
【００３９】
次に、Ｈ２雰囲気中で約８５０°Ｃにてアニールを行った後、ニッケルストライクめっきを行う。このニッケルストライクめっきは、例えば電流密度（５Ａ／Ｄ２）にて塩化ニッケルを主成分とするめっき液のウッド浴により行い、めっき後に水洗を行う。
【００４０】
そして、めっきしたニッケルをなじませるために再びＨ２雰囲気中で約８５０°Ｃにてアニールを行った後、例えば電流密度５Ａ／Ｄ２にて塩化ニッケルを主成分とするめっき液のウッド浴によりニッケルストライクめっきを行う。ここで行うニッケルストライクめっきは、次に行うニッケルめっきの前処理として行うものである。
【００４１】
次に、電流密度（１Ａ／Ｄ２）にて塩化ニッケルと硫酸ニッケルとを主成分とするめっき液のワット浴により、例えばめっき厚が約１μｍとなるまでニッケルめっきを行う。そして、水洗後にアニールしてここでめっきしたニッケルとニッケルストライクめっきでめっきしたニッケルとをなじませる。
【００４２】
次に、電流密度（２Ａ／Ｄ２）にてシアン浴により金ストライクめっきを行い、水洗後、電流密度（１Ａ／Ｄ２）にてシアン浴を行うことにより、めっき厚が約２〜３μｍになるまで金めっきを行う。この金めっきは、上部プレート１００ｂの補助プレート１側及び下部プレート２００ｂの補助プレート２側と中間プレート３との接合のために行うものであり、これで前処理を終了する。
【００４３】
上記（１）、（２）のいずれかによって上部プレート及び下部プレートの前処理を行うと共に、中間プレート３に対しても上記（１）と同様の処理を行う。即ち、中間プレート３に対しても、ニッケルストライクめっき→ニッケルめっき→金ストライクめっき→金めっきの順で前処理を行う。
【００４４】
そして次に、厚さが１０μｍ〜３０μｍ程の金すず半田プレートを上部プレート１００ａ（１００ｂ）と中間プレート３との接触面の形状に加工すると共に、同様に、厚さが１０μｍ〜３０μｍ程の金すず半田プレートを下部プレート２００ａ（２００ｂ）と中間プレート３との接触面の形状に加工する。そして、こうして加工された２枚の金すず半田プレートを上部プレート１００ａ（１００ｂ）と中間プレート３との間、中間プレート３と下部プレート２００ａ（２００ｂ）との間にそれぞれ介在させ、治具によって圧力を加えて固定し、３００°Ｃ〜４００°Ｃで数十秒加熱してこれらを一体とすると、図５に示すような半導体用冷却器４となる。
【００４５】
この半導体用冷却器４には、半導体チップ５が搭載されて冷却される。半導体チップ５が搭載される位置は、図４に示した冷却部１０２の直上である。図６に示すように、上部プレート１００ａの入口部１０１から流入した冷却媒体は、流入路１０３を通って冷却部１０２に至り、この直上の半導体チップ５を冷却する。そしてその冷却媒体は、流路部３１を下降し、下部プレート２００ａの排出路２０１を通って出口部２０２から流出する。
【００４６】
補助プレート１、２を構成する材料は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上（例えばモリブデンの場合は１３９Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較的良好であり、半導体チップ５が搭載される上部プレートの露出面には銅がめっきされているため、半導体チップ５に対する冷却効果が高い。しかも、引っ張り強度も１０００Ｎ／ｍｍ２（モリブデンの場合は１３７０Ｎ／ｍｍ２）以上と高く剛性が高いため、高い冷却効果を発揮しつつ歪みも生じさせずに半導体チップ５を安定して支持することができる。従って、半導体チップの動作に悪影響を与えず、特に、半導体チップが半導体レーザダイオードである場合は、レーザ光の方向性に誤差が生じない。
【００４７】
また、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のいずれの構成の場合も、中間プレート３を構成する銅、または、中間プレートを構成する銅及びめっきされた銅を中心として上下方向に対称に構成されるため、銅と補助プレートの材料との熱膨張率の差に起因するバイメタル効果が打ち消され、半導体用冷却器４が湾曲することがなく、これによっても半導体チップの動作に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００４８】
更に、半導体チップがガリウム砒素により形成されており、補助プレート１、２がモリブデンにより構成されている場合は、ガリウム砒素の熱膨張率が５．９ｐｐｍ／°Ｃであるのに対し、モリブデンの熱膨張率が５．１ｐｐｍ／°Ｃと低く、銅の熱膨張を抑制することができるため、経時的に半導体チップが離脱するのを防止することができる。
【００４９】
なお、モリブデンや銅タングステン等で形成された補助プレートを銅で形成されたプレートで挟んで熱拡散によって一体に接合したり、また、補助プレートを金すず半田等を介して銅で形成されたプレートで挟んで焼結して一体に形成したりすることにより複合プレートを形成する方法も考えられるが、これらの方法では、接合部に部分的に空気が入り込んでボイドが形成され、熱伝導が部分的に遮断されて冷却効果が低下するという問題や、経時的に補助プレートと銅プレートとが剥離するという問題が生じる。しかし、本発明では、めっきによって複合プレートを構成するため、接合部にボイドが形成されることがなく、上記問題は生じない。
【００５０】
図７に示す半導体用冷却器積層体６は、図５に示した半導体用冷却器４を複数積層させ、締結ボルト孔１０５、３４、２０４（図４参照）にボルト６０を貫通させてナット６１により固定したもので、各半導体用冷却器４の上部プレートにはそれぞれ半導体チップ５が搭載されている。また、各半導体用冷却器４の間には、半導体チップ５の搭載スペースを確保するためにスペーサ６２が介在しており、更に、第一のパイプ６３及び第二のパイプ６４が各半導体用冷却器４を上下方向に貫通している。
【００５１】
図８に示すように、各半導体用冷却器４の入口部１０１及び入口部連通孔３２、２０３（図４参照）には第一のパイプ６３が貫通している。図４及び図８を参照して説明すると、第一のパイプ６３においては、上部プレート１００ａ（１００ｂ）の入口部１０１の高さに流出孔６３ａが形成されており、入口部１０１においては、流出孔６３ａから流入路１０３に流れ出る冷却媒体が冷却部１０２（図４参照）に行き渡って半導体チップ５が冷却される。また、流出孔６３ａから流出しない冷却媒体はパイプ６３の内部を下降し、更に下方の別の流出孔６３ａから流出し、別の半導体チップ５の冷却に供される。
【００５２】
一方、各半導体用冷却器４の出口部２０２及び出口部連通孔３４、１０４には第二のパイプ６４が貫通している。第二のパイプ６４においては、下部プレート２００ａ（２００ｂ）の出口部２０２の高さに流入孔６４ａが形成されており、出口部２０２においては、冷却部１０２を通って冷却に供された冷却媒体が流入孔６４ａから流入し、第二のパイプ６４を上昇して外部に排出される。
【００５３】
このようにして冷却媒体を各半導体用冷却器４の内部を流通させてから外部に流出させることにより、すべての半導体チップ５が冷却される。この半導体用冷却器積層体６を構成する各半導体用冷却器４は、ボルト６０による締結力に負けて歪みが生じることがないため、半導体チップ５が半導体レーザダイオードである場合は、レーザ光の方向性が常に一定に保たれつつ、その出力を増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、高発熱を伴う半導体チップを冷却しつつ、安定的に支持するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】２枚の補助プレートと中間プレートとを示す斜視図である。
【図２】補助プレートにめっきが施された上部プレート及び下部プレートと中間プレートとを示す斜視図である。
【図３】上部プレート及び下部プレートの構成を示す正面図である。
【図４】接合前の半導体用冷却器を示す斜視図である。
【図５】半導体用冷却器を示す斜視図である。
【図６】冷却媒体の流れを示す説明図である。
【図７】半導体用冷却器積層体を示す正面図である。
【図８】半導体用冷却器積層体を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、２：補助プレート
１０、１１、２０、２１：銅めっき
１００ａ、１００ｂ：上部プレート
１０１：入口部  １０２：冷却部  １０３：流入路  １０４：出口部連通孔
１０５：締結ボルト孔
２００ａ、２００ｂ：下部プレート
２０１：排出路  ２０２：出口部  ２０３：入口部連通孔
２０４：締結ボルト孔
３：中間プレート
３１：流路部  ３２：入口部連通孔  ３３：出口部連通孔  ３４：締結ボルト孔
４：半導体用冷却器
５：半導体チップ
６：半導体用冷却器積層体
６０：ボルト  ６１：ナット  ６２：スペーサ
６３：第一のパイプ
６３ａ：流出孔
６４：第二のパイプ
６４ａ：流入孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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