(57)【要約】【課題】冷却部材との接続面が凸状の湾曲面とされ、しかも前記湾曲面の湾曲形状や突出量がばらつかず一定したヒートスプレッダを、特殊なプレス型等を使用することなしに、少ない工程で生産性良く製造できるヒートスプレッダの製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウムを含む複合材料２′からなる平板状のヒートスプレッダ１を、平板状でかつロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下である第１金属板１２、および平板状でかつ前記第１金属板よりロックウェル硬さが大きい第２金属板１３で挟み、前記３者の積層体を加熱すると共にプレス型１４内で積層方向にプレス成形して、前記ヒートスプレッダ１の第１金属板１２が積層された側の面を前記面の周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面２１とする工程を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含む複合材料からなる平板状のヒートスプレッダを作製する第１工程と、
前記ヒートスプレッダを、平板状でかつロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下である第１金属板、および平板状でかつ前記第１金属板よりロックウェル硬さが大きい第２金属板で挟み、前記３者の積層体を加熱すると共にプレス型内で積層方向にプレス成形して、前記ヒートスプレッダの表面および裏面のうち前記第１金属板が積層された側の面を前記面の周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面とする第２工程と、
を含むことを特徴とするヒートスプレッダの製造方法。
【請求項２】
第２金属板として、第１金属板とのロックウェル硬さの差が２０ＨＲＣ以上、７０ＨＲＣ以下である金属板を用いる請求項１に記載のヒートスプレッダの製造方法。
【請求項３】
第１金属板として、ロックウェル硬さが１０ＨＲＣ以上、５０ＨＲＣ以下である金属板を用いる請求項１または２に記載のヒートスプレッダの製造方法。
【請求項４】
ヒートスプレッダと第１および第２金属板との積層体を、第２工程に先立ちプレス型外で５５０℃以上、６４０℃以下に加熱する加熱工程を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載のヒートスプレッダの製造方法。
【請求項５】
第２工程におけるプレス圧を２９４ＭＰａ以上、９８１ＭＰａ以下とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のヒートスプレッダの製造方法。
【請求項６】
第２工程を経て第１および第２金属板を除去した後のヒートスプレッダの湾曲面に、当接面が前記湾曲面に対応する凹入した湾曲面とされた型を当接させた状態で、前記ヒートスプレッダをプレス型内で厚み方向にプレス成形する形状安定化工程を含む請求項１ないし５のいずれか１つに記載のヒートスプレッダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にパワー半導体素子等の、動作時に大きな発熱を伴う素子からの熱除去用として好適に使用されるヒートスプレッダの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車、鉄道車両等において誘導モータを駆動させる際に直流から交流への電力変換をするためのインバータ回路に用いる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等のパワー半導体素子や、プラズマディスプレイパネル等の画像表示素子、コンピュータ用のマイクロプロセッサユニット、あるいはレーザーダイオード等の、いずれも動作時に大きな発熱を伴う素子においては、前記熱をできるだけ速やかに除去することが求められる。発生した熱を速やかに除去しないと素子自体が過熱して誤動作（熱暴走）したり、破損したりするおそれがあるためである。
【０００３】
近年、前記各種装置類のより一層の高性能化や高出力化の進展に伴って、前記素子を、現在一般的に用いられているケイ素（Ｓｉ）系、ガリウム−砒素（ＧａＡｓ）系、インジウム−燐（ＩｎＰ）系の素子から、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の素子へと移行することが検討されている。その場合、素子の動作可能温度を例えばＳｉ系の素子等の１２０℃前後から、ＳｉＣ系の素子等の２００℃前後まで引き上げることが可能となり、過熱による誤動作や破損等をこれまでよりも起こりにくくできるものと考えられている。
【０００４】
しかし、これらの素子においてもできるだけ速やかに熱を除去する必要があることには変わりはない。素子からの熱を速やかに除去して誤動作や破損を防止するためには、前記素子を例えば平板状に形成したヒートスプレッダの表面および裏面のうち一方の面（以下「搭載面」と記載する場合がある）に直接に、あるいはセラミック基板等を介してはんだ接合等して搭載し、かつ前記ヒートスプレッダの反対側の面（以下「接続面」と記載する場合がある）を冷却器やヒートシンク、あるいは前記冷却器等への伝熱部材等（以下、これらを「冷却部材」と総称する場合がある）の被接続面と接触させた状態で、例えば矩形状のヒートスプレッダの四隅に設けたネジ孔にネジを螺合する等して前記冷却部材に固定するのが一般的である。
【０００５】
従来、前記ヒートスプレッダとしてはアルミニウムや銅等の金属、もしくは合金によって一体に形成したものが用いられてきた。しかし近時、先に説明したＳｉ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＳｉＣ系、ＧａＮ系等の素子や、あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミック基板と熱膨張係数が近い上、金属や合金と同等程度の熱伝導率を有する複合材料からなるヒートスプレッダを用いることが検討されている。
【０００６】
これは、素子やセラミック基板とヒートスプレッダとの熱膨張係数をできるだけ近づけることによって、素子の動作による発熱と停止後の冷却とを繰り返した際に、熱膨張係数の違いに基づいて素子に過剰な応力が加わって前記素子自体が破損したりはんだ接合が破壊されたりするのを抑制できると考えられるためである。
例えば特許文献１〜３には、前記複合材料としてのアルミニウム−炭化ケイ素複合材料によって平板状に形成した基材の表面および裏面のうちの少なくとも一方をアルミニウム層で被覆したヒートスプレッダが開示されている。アルミニウム層は、例えばはんだの濡れ性を高めるためのＮｉめっき層等をヒートスプレッダの搭載面に良好に密着させたり、あるいは接続面を平滑に仕上げて冷却部材との密着性を高めたりするために機能する。
【０００７】
ヒートスプレッダは、前記搭載面に素子やセラミック基板をはんだ接合する際に、はんだの融点以上に加熱されたのち室温まで冷却されるという熱履歴を経る。この冷却途中において両者は、はんだの凝固点で互いに固定されたのち、固定されたままそれぞれ固有の熱膨張係数にしたがって収縮する。そのため、先に説明したようにヒートスプレッダを素子やセラミック基板等との熱膨張係数の差ができるだけ小さい複合材料によって形成したとしても、両者の熱膨張係数には依然として差があることから、前記差に基づいて冷却後のヒートスプレッダに反りを生じる場合がある。
【０００８】
多くの場合、素子やセラミック基板の熱膨張係数よりもヒートスプレッダの熱膨張係数の方が僅かに大きいことから、ヒートスプレッダは、冷却部材との接続面が前記面の周縁から中央に向かって凹入する湾曲面となる方向への反りを生じる。かかる反りを生じた場合、ヒートスプレッダを矩形の四隅で冷却部材にネジ止めして固定しても、前記湾曲面となった接続面と冷却部材の被接続面との間には隙間が残ってしまい、前記両者間で良好に熱伝導させることができないという問題を生じる。
【０００９】
そこでヒートスプレッダの接続面を、あらかじめ、逆に前記面の周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面とすることが提案されている（特許文献４参照）。前記ヒートスプレッダは、搭載面に素子やセラミック基板をはんだ接合によって搭載した際に、熱膨張係数の差に基づいて先に説明した凹入方向への反りを生じても凸状の湾曲が残るように、前記湾曲面の突出量が設定されている。
【００１０】
前記ヒートスプレッダは、凸状の湾曲面とされた接続面を冷却部材の被接続面に沿わせるように変形させながら矩形の四隅で冷却部材にネジ止めして固定することにより、前記接続面を被接続面に隙間なく密着できる。そのため、ヒートスプレッダと冷却部材との間でより良好に熱伝導させることが可能となる。
ヒートスプレッダの接続面を前記凸状の湾曲面とするために、特許文献４では基材のもとになる炭化ケイ素粒子を含むスラリーを、前記接続面側の面が周縁から中央に向かって凹入する湾曲面とされたプレス型を用いてプレス成形し、焼成して前記接続面が凸状の湾曲面とされた多孔質体（プリフォーム）を形成したのち、前記多孔質体をアルミニウム注入用の型内に装入し、例えば加圧下で溶融したアルミニウムを含浸させてヒートスプレッダを製造している。また、前記多孔質体と型との間に隙間を設けることにより、前記湾曲面とされた接続面、および平面とされた搭載面をいずれもアルミニウム層で被覆している。
【００１１】
また特許文献４には、多孔質体はいずれの面も平面に形成し、内部にアルミニウムを含浸させると共に搭載面および接続面をアルミニウム層で被覆してヒートスプレッダを作製したのち、型から取り出したヒートスプレッダの一方の面の周縁のみを下方から支持した状態で熱処理して全体を反らせたり、被覆するアルミニウム層の厚みを接続面側と搭載面側とで違えて被覆したのち型から取り出して冷却することで、前記厚みの異なるアルミニウム層の凝固時の収縮差によって全体を反らせたりすることも記載されている。
【００１２】
さらに特許文献５には、前記と同様にプレス型の接続面側の面を凹入方向の湾曲面として、プレス成形される多孔質体の接続面を凸状の湾曲面としたり、あるいはプレス成形後の多孔質体の接続面を機械加工して凸状の湾曲面としたりしたのち、前記多孔質体にアルミニウムを含浸させると共に接続面および搭載面をアルミニウム層で被覆し、さらに接続面の湾曲形状を修正するために前記アルミニウム層を機械加工することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−５５５７７号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７６１号公報
【特許文献３】ＷＯ２００６／０７７７５５Ａ１
【特許文献４】特開２００４−２２９６４号公報
【特許文献５】ＷＯ２００６／０３０６７６Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが前記プレス型やアルミニウム注入用の型の接続面に対応する面を、先に説明したように周縁から中央に向かって凹入する所定の湾曲面に加工するのは容易でない。なぜならこれらの型は繰り返し高温、高圧下で使用でき、しかも繰り返し使用した際に変形等を生じないことが求められるために形成できる材料が限られており、かかる材料は湾曲面等の特殊な形状への加工が容易でないためである。また、両面を平面に形成した多孔質体を後から機械加工する場合は、前記機械加工の工程が追加される分だけ工程数が増加してヒートスプレッダの生産性が低下するという問題がある。
【００１５】
さらに両面を平面に形成した多孔質体にアルミニウムを含浸させると共にその両面をアルミニウム層で被覆したヒートスプレッダを型から取り出した後に熱処理して全体を反らせたり、前記両面を被覆するアルミニウム層の厚みを違えておいてヒートスプレッダを型から取り出した後の冷却時の収縮差によって全体を反らせたりする方法では、熱処理条件や冷却条件等のわずかな違いによってヒートスプレッダの反り量が大きく変動するため、前記ヒートスプレッダの接続面の湾曲形状や突出量が一定しないという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、冷却部材との接続面が凸状の湾曲面とされ、しかも前記湾曲面の湾曲形状や突出量がばらつかず一定したヒートスプレッダを、特殊なプレス型等を使用することなしに、少ない工程で生産性良く製造できるヒートスプレッダの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、アルミニウムを含む複合材料からなる平板状のヒートスプレッダを作製する第１工程と、前記ヒートスプレッダを、平板状でかつロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下である第１金属板、および平板状でかつ前記第１金属板よりロックウェル硬さが大きい第２金属板で挟み、前記３者の積層体を加熱すると共にプレス型内で積層方向にプレス成形して、前記ヒートスプレッダの表面および裏面のうち前記第１金属板が積層された側の面を前記面の周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面とする第２工程とを含むことを特徴とするヒートスプレッダの製造方法である。
【００１８】
本発明の第２工程において、加熱された第１金属板とヒートスプレッダと第２金属板との積層体をプレス型内にセットして積層方向にプレス成形すると、前記ヒートスプレッダと、ロックウェル硬さ（Ｃスケール）が５０ＨＲＣ以下という軟らかい第１金属板とが塑性変形する。その変形挙動は厚み方向の成分だけでなく面方向の中央から外方へ向かう成分をも含み、前記ヒートスプレッダと第１金属板とは面方向の中央より周縁においてより大きく変形しようとする。ところがヒートスプレッダと第１金属板とでは密度や内部構造等の差に基づいて変形挙動に違いがあり、ヒートスプレッダは、面方向の中央より周縁の厚みが小さくなるように変形する。
【００１９】
一方、ロックウェル硬さが大きく硬い第２金属板は基本的にほとんど塑性変形しないため、ヒートスプレッダの第２金属板と接していた面は、前記第２金属板の面状態が転写されて平面となる。そのため、前記第１および第２金属板で挟まれたヒートスプレッダは、前記変形にともなって第１金属板と接していた側の面が選択的に、周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面とされる。
【００２０】
前記変形は、プレス型内で温度および圧力が管理された条件下で実施され、前記温度および圧力、第１および第２金属板の硬さや材質、ヒートスプレッダの構成（アルミニウムと炭化ケイ素等との配合比率や炭化ケイ素粒子等の粒径、アルミニウム層の有無、アルミニウム層を有する場合はその硬さ、厚み、材質等）を一義的な条件として進行する。そのためこれらの条件を一定に維持することにより、湾曲面の湾曲形状や突出量がばらつかずに一定したヒートスプレッダを製造できる。
【００２１】
また、前記のように湾曲面は第１金属板との界面に形成されるため、プレス型としては前記第１および第２金属板と接する面がいずれも平面である通常のプレス型を用いることができる。そのため特許文献４、５で使用しているような特殊なプレス型を用いる必要がなくなる。その上本発明によれば、前記第２工程におけるプレス成形の条件を一定に維持することにより湾曲面の湾曲形状や突出量をほぼ一定に維持できるため、第２工程後に機械加工したりすることなしに、ヒートスプレッダを少ない工程で生産性良く製造できる。なお本発明ではロックウェル硬さを、日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ２２４５：２００５「ロックウェル硬さ試験−試験方法」に準拠して、室温（５〜３５℃）下で測定した値でもって表すこととする。
【００２２】
第２金属板としては、第１金属板とのロックウェル硬さの差が２０ＨＲＣ以上、７０ＨＲＣ以下である金属板を用いることができる。第１金属板とのロックウェル硬さの差が２０ＨＲＣ以上である第２金属板を用いることにより、第２工程において前記第２金属板が塑性変形するのを防止して、ヒートスプレッダの第２金属板と接する面を平面に維持できる。そのため前記面を搭載面として素子やセラミック基板等をはんだ接合によって搭載する際に、これらの部材とヒートスプレッダとの間を、前記はんだの層を介してできるだけ隙間なく密着させることができ、前記両者間で良好に熱伝導させることが可能となる。また第２工程において第２金属板が塑性変形することによってプレス圧の一部が消費されて、ヒートスプレッダの変形が不十分になったりすることも防止できる。
【００２３】
なお、上記の効果をさらに向上することを考慮すると第２金属板は硬ければ硬いほど望ましいが、第１金属板とのロックウェル硬さの差が７０ＨＲＣを超える高硬度の材料は限られており、しかもそれらの材料は所定の平面形状と厚みを有する平板状に加工するのが容易でない場合が多い。そのため材料の入手や加工の容易さ等を考慮すると、前記第２金属板の、第１金属板とのロックウェル硬さの差は７０ＨＲＣ以下であるのが好ましい。
【００２４】
また第１金属板としては、ロックウェル硬さが１０ＨＲＣ以上、５０ＨＲＣ以下である金属板を用いることができる。第１金属板のロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下とされるのは、先に説明したように第２工程において、前記第１金属板をヒートスプレッダと共に容易に塑性変形できるようにするためである。ただしロックウェル硬さが１０ＨＲＣ未満である金属板は、その材質にもよるが一般的に軟らかすぎて、例えばプレス型の隙間等に侵入してバリを生じたりしやすい。そのためバリの発生を防止してその除去の工程を省略すること等を考慮すると、前記第１金属板のロックウェル硬さは１０ＨＲＣ以上であるのが好ましい。
【００２５】
本発明の製造方法は、ヒートスプレッダと第１および第２金属板との積層体を、第２工程に先立ちプレス型外で５５０℃以上、６４０℃以下に加熱する加熱工程を含むことができる。前記加熱工程においては、積層体をプレス型にセットする前の熱容量の小さい状態で加熱できる。そのため積層体を前記所定の温度に昇温するのに要する消費エネルギーと時間とを、例えば熱容量の大きいプレス型内で、積層体を前記プレス型ごと加熱する場合に比べて大幅に少なくできる。
【００２６】
また、前記加熱工程を経て所定の温度に加熱された直後の積層体を第２工程においてプレス型内にセットしてプレス成形することにより、プレス型自体は、例えば２００℃以上、３００℃以下程度に予熱しておくだけで、積層体を前記所定の加熱温度付近の高温でプレス成形することができ、熱容量の大きいプレス型を高温に維持しつづける必要もなくなる。したがって、ヒートスプレッダの製造に要する消費エネルギーと時間とを大幅に低減でき、前記ヒートスプレッダの生産性をさらに向上できる。
【００２７】
またこの際、ヒートスプレッダの両面に積層された第１および第２金属板は積層体の熱容量を大きくする働きをし、加熱工程で所定の温度まで加熱された積層体の温度低下を抑制して、第２工程において、積層体を前記所定の加熱温度付近の高温を維持した状態でプレス成形するために寄与する。
また加熱工程において加熱温度を５５０℃以上とすることにより、先に説明した塑性変形によるヒートスプレッダの表面の湾曲をできるだけスムースに行なうことができる。なお加熱温度が６４０℃を超えてもそれ以上の効果は期待できないため、ヒートスプレッダの製造に要する消費エネルギーや時間をさらに低減することを考慮すると、加熱温度は６４０℃以下であるのが好ましい。
【００２８】
また第２工程におけるプレス圧は２９４ＭＰａ以上、９８１ＭＰａ以下とすることができる。プレス圧を２９４ＭＰａ以上とすることにより、先に説明した塑性変形によるヒートスプレッダの表面の湾曲をできるだけスムースに行なうことができる。なおプレス圧が９８１ＭＰａを超えてもそれ以上の効果は期待できないため、ヒートスプレッダの製造に要する消費エネルギーや時間をさらに低減することを考慮すると、プレス圧は９８１ＭＰａ以下であるのが好ましい。
【００２９】
また本発明の製造方法は、第２工程を経て第１および第２金属板を除去した後のヒートスプレッダの湾曲面に、当接面が前記湾曲面に対応する凹入した湾曲面とされた型を当接させた状態で、前記ヒートスプレッダをプレス型内で厚み方向にプレス成形する形状安定化工程を含むことができる。先に説明したように本発明によれば、第２工程におけるプレス成形の条件を一定に維持することにより湾曲面の湾曲形状や突出量をほぼ一定に維持できるため、基本的に第２工程後の機械加工は不要である。しかし前記形状安定化工程を実施することにより、湾曲面の湾曲形状や突出量のばらつきをさらに小さくして、ヒートスプレッダの品質を向上できる。
【００３０】
しかも前記形状安定化工程はプレス型を加熱せずに室温（５〜３５℃）下で行なうことができ、ごく僅かな寸法矯正であってプレス圧も小さくて済むため、プレス型としては、前記凹入した湾曲面とする加工が容易な通常の材料からなるものを用いることができ、特殊なプレス型を用いる必要もない。また形状安定化工程は前記のように加熱を伴わない上プレス圧も小さくて済むため、ヒートスプレッダの製造に要する消費エネルギーや時間を大幅に増加させたり、前記ヒートスプレッダの生産性を大幅に低下させたりするおそれもない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、冷却部材との接続面が凸状の湾曲面とされ、しかも前記湾曲面の湾曲形状や突出量がばらつかず一定したヒートスプレッダを、特殊なプレス型等を使用することなしに、少ない工程で生産性良く製造できるヒートスプレッダの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１工程においてヒートスプレッダを作製する一過程を説明する断面図である。
【図２】前記第１工程において作製されるヒートスプレッダの一例の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２工程においてヒートスプレッダを第１および第２金属板で挟んでプレス成形する一過程を説明する断面図である。
【図４】本発明の第２工程においてヒートスプレッダを第１および第２金属板で挟んでプレス成形する一過程を説明する断面図である。
【図５】前記第２工程を経て片面が湾曲面とされたヒートスプレッダの一例を示す斜視図である。
【図６】前記ヒートスプレッダの他の例を示す斜視図である。
【図７】形状安定化工程においてヒートスプレッダを矯正する一過程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明のヒートスプレッダの製造方法は、先に説明したようにアルミニウムを含む複合材料からなる平板状のヒートスプレッダを作製する第１工程と、前記ヒートスプレッダを硬さの異なる第１および第２金属板で挟んでプレス成形して、その片面を凸状の湾曲面とする第２工程とを含んでいる。
〈第１工程〉
図１は、前記第１工程においてヒートスプレッダを作製する一過程を説明する断面図である。また図２は、前記第１工程において作製されるヒートスプレッダの一例の外観を示す斜視図である。図２を参照して、前記ヒートスプレッダ１は、前記複合材料からなる矩形平板状の基材２と、前記基材２の表面および裏面を被覆するアルミニウム層３、４とを含んでいる。
【００３４】
前記基材２を形成する複合材料としては、例えばアルミニウム−セラミック複合材料、アルミニウム−ケイ素複合材料等が挙げられる。またアルミニウム−セラミック複合材料に含まれるセラミックとしては、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。
図１を参照して、第１工程ではまずプレス型５を用意する。プレス型５は、形成するヒートスプレッダ１の平面形状に対応する断面矩形状の通孔６を有する側型（臼）７と、前記通孔６の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ上端面８が平面とされた下型（下杵）９と、前記通孔６の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ下端面１０が平面とされた上型（上杵）１１とを備えている。
【００３５】
前記プレス型５の、側型７の通孔６、および下型９の上端面８で囲まれた領域に、前記通孔６の上部開口を通してアルミニウム層３のもとになるアルミニウム板３′、基材２のもとになる複合材料２′、およびアルミニウム層４のもとになるアルミニウム板４′をこの順に収容したのち上型１１を挿入して、その下端面１０をアルミニウム板４′に当接させる。
【００３６】
前記複合材料２′としては、アルミニウムの粉末と、セラミックまたはケイ素の粉末との混合物を用いることができる。またアルミニウムの粉末としては、例えばアトマイズ法等によって作製される純アルミニウム粉末や、ケイ素（Ｓｉ）を１２質量％以下の割合で含有するアルミニウム−ケイ素合金粉末等が使用できる。
また日本工業規格ＪＩＳ  Ｈ４０００：２００６「アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条」において規定された合金番号Ａ１０５０、Ａ１０７０、Ａ１１００等の純アルミニウム系の展延材、Ａ２０１４、Ａ３００４、Ａ５００５等のアルミニウム−マグネシウム合金系材料、あるいはＡＣ３Ａ、ＡＣ４Ａといった鋳造用アルミニウム系合金材料等の粉末も使用可能である。
【００３７】
前記アルミニウムの粉末は、アルミニウムと、セラミックまたはケイ素とをできるだけ細かく、かつ均等に分布させて分布に偏りがない基材２を形成することを考慮すると平均粒径が３０μｍ以上、６０μｍ以下であるのが好ましい。またセラミックまたはケイ素の粉末は、前記平均粒径を有するアルミニウムの粉末と組み合わせた際に、アルミニウムと、セラミックまたはケイ素とをできるだけ細かく、かつ均等に分布させて分布に偏りがない基材２を形成することを考慮すると平均粒径が３０μｍ以上、６０μｍ以下、特に組み合わせるアルミニウムの粉末と平均粒径が等しいのが好ましい。
【００３８】
アルミニウムの粉末と、セラミックまたはケイ素の粉末との配合割合は特に限定されない。ただしアルミニウム−セラミック複合材料、アルミニウム−ケイ素複合材料からなる基材２の熱膨張係数は、セラミックまたはケイ素の含有割合を増減させることで調整可能であるため、前記熱膨張係数が、先に説明したように搭載する素子やセラミック基板の熱膨張係数とできるだけ近い値になるように前記配合割合を調整すればよい。一例としてアルミニウムの粉末とセラミックとしての炭化ケイ素の粉末とを組み合わせて、熱膨張係数が素子やセラミック基板の熱膨張係数とできるだけ近い値になる基材２を形成するためには、前記両者を質量比でＡｌ／ＳｉＣ＝３０／７０〜５０／５０の割合で配合するのが好ましい。
【００３９】
またアルミニウム層３、４のもとになるアルミニウム板３′、４′としては、その厚みをできるだけ均一に仕上げるための加工性等を向上することを考慮すると、先に説明したＪＩＳ  Ｈ４０００：２００６において規定された合金番号Ａ１０５０、Ａ１０７０、Ａ１１００等の純アルミニウム系の展延材や、ＡＣ３Ａ、ＡＣ４Ａといった鋳造用アルミニウム系合金材料を圧延等して形成された板材を用いるのが好ましい。アルミニウム板３′、４′の厚みは、形成するアルミニウム層３、４の厚みやプレス成形の条件等に応じて適宜設定できる。
【００４０】
次に図１を参照して、下型９を側型７に対して固定した状態で、上型１１を図中に白抜きの矢印で示すように前記下型９の方向（前記各層の厚み方向）に押し込むことでプレス成形してプレス成形体を得る。プレス成形の条件は、アルミニウムの粉末とセラミックまたはケイ素の粉末との配合割合や両粉末の粒径、形成する基材２の密度、形状、寸法等に応じて適宜設定できるが、プレス圧は１９６ＭＰａ以上、４９０ＭＰａ以下、特に２９４ＭＰａ以上、４９０ＭＰａ以下であるのが好ましい。
【００４１】
プレス圧が１９６ＭＰａ未満では、形成されるプレス成形体にアルミニウム板３′、４′が十分に密着されずに、その後の焼成工程等において剥離したりするおそれがある。またプレス圧が４９０ＭＰａを超える場合には、複合材料２′中のセラミックまたはケイ素の粉末に加わる荷重が大きくなりすぎて、前記粉末の内部にクラックを生じやすくなり、前記クラックを生じることでその後の焼成によって形成される基材２の機械的強度や熱伝導率が低下するおそれがある。前記プレス成形は、プレス型を加熱せずに室温下で行なうことができる。
【００４２】
次に前記プレス成形体をプレス型５から取り出して焼成する。これにより複合材料２′中のアルミニウムが結合材として機能して、セラミックまたはケイ素の粉末が結合されて基材２が形成されると共に、アルミニウム板３′、４′が前記基材２と一体化されてアルミニウム層３、４が形成され、それによってヒートスプレッダ１が作製される。焼成は、プレス成形体をプレス型５から取り出したそのままの状態で、あるいは型崩れを防止するための簡単な（熱容量の小さい）型枠に嵌め込んだ状態で実施するようにすると、前記焼成に要する消費エネルギーと時間とを削減できる。焼成は、例えば非酸化性雰囲気中で行なうことができる。
【００４３】
焼成の条件は任意に設定できるが、焼成の温度は６００℃以上、６６０℃以下、特に６２０℃以上、６５０℃以下であるのが好ましく、焼成の時間は０．５時間以上、３時間以下、特に１時間以上、２時間以下であるのが好ましい。焼成の温度が６００℃未満であるか、または焼成の時間が０．５時間未満である場合には焼成が不十分で、形成される基材２の強度が低下したり、アルミニウム層３、４の密着強度が不十分になったりするおそれがある。また焼成の温度が６６０℃を超えるか、または焼成の時間が３時間を超える場合には、アルミニウム層３、４を形成するアルミニウムが基材２中のセラミックやケイ素と反応して、そのもとになるアルミニウム板３′、４′の持つ品質（Ｎｉめっき層等の密着性や冷却部材との密着性など）を維持できなくなるおそれがある。
【００４４】
なおヒートスプレッダ１は表裏両面にアルミニウム層を有しなくてもよいし、片面のみアルミニウム層を有してもよい。前者の場合はプレス型５内にアルミニウム板４′、５′を収容しない以外は前記と同様にしてヒートスプレッダ１を製造すればよく、後者の場合はプレス型５内に一方のアルミニウム板のみ収容する以外は前記と同様にしてヒートスプレッダ１を製造すればよい。
【００４５】
またヒートスプレッダ１は、特許文献３、４と同様にして製造してもよい。すなわち表裏いずれの面も平面である基材２の形状に形成した、セラミックまたはケイ素からなる多孔質体（プリフォーム）中に、アルミニウム注入用の型内で溶融させたアルミニウムを含浸させると共に、必要に応じてその両面または片面にアルミニウム層を形成してヒートスプレッダ１を製造してもよい。また、その他の方法でヒートスプレッダ１を製造してもよい。
【００４６】
しかし、先に説明したプレス成形とプレス型外での焼成とを組み合わせた方法でヒートスプレッダ１を製造するのが好ましい。かかる方法によれば、例えば基材２を形成するアルミニウムと、アルミニウム層３、４を形成するアルミニウムとで組成を異ならせることができる。そのため、例えば基材２を形成するアルミニウムとしては結合材としての機能に優れた組成のものを用い、アルミニウム層３、４を形成するアルミニウムとしては、Ｎｉめっき層等の密着性や冷却部材との密着性などに優れた組成のものを用いる等してヒートスプレッダ１の性能を向上できる。
【００４７】
またプレス成形は加熱せずに室温下で行い、焼成はプレス型外で熱容量の小さい状態で行なうことにより、先に説明したようにヒートスプレッダの製造に要する消費エネルギーと時間とを大幅に低減して、前記ヒートスプレッダの生産性をさらに向上できるという利点もある。
〈第２工程（含加熱工程）〉
図３、図４は、それぞれ第２工程においてヒートスプレッダ１を第１および第２金属板１２、１３で挟んでプレス成形する一過程を説明する断面図である。
【００４８】
図３を参照して、第２工程ではまずプレス型１４を用意する。プレス型１４は、プレス成形するヒートスプレッダ１の平面形状に対応する断面矩形状の通孔１５を有する側型（臼）１６と、前記通孔１５の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ上端面１７が平面とされた下型（下杵）１８と、前記通孔１５の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ下端面１９が平面とされた上型（上杵）２０とを備えている。
【００４９】
前記プレス型１４の、側型１６の通孔１５、および下型１８の上端面１７で囲まれた領域に、前記通孔１５の上部開口を通して、第１金属板１２、ヒートスプレッダ１、および第２金属板１３がこの順に積層された積層体を、第１金属板１２が下型１８の上端面１７と接するように収容する。そして図３に白抜きの矢印で示すように上型２０を挿入して、その下端面１９を第２金属板１３に当接させる。
【００５０】
積層体をプレス型１４内に収容する際には、前記積層体を一つの部材として取り扱えるようにして収容の作業性を向上するために、例えば積層体をアルミフォイルでくるんだり針金でくくりつけたりするのが好ましい。
前記第１金属板１２としては、ロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下である比較的軟らかい金属板を用いる。また第２金属板１３としては、前記第１金属板１２よりロックウェル硬さが大きい、つまり比較的硬い金属板を用いる。
【００５１】
積層体は、先に説明したヒートスプレッダ１と第１金属板１２の塑性変形を容易とするため、プレス型１４内に収容する前後何れかの時点で所定の温度、好ましくは５５０℃以上、６４０℃以下に加熱する必要がある。特にプレス型１４内に収容する前の積層体を、前記プレス型１４の外で前記所定の温度に予め加熱しておく加熱工程を第２工程に先立って実施するのが好ましく、この場合には前記積層体を熱容量の大きいプレス型１４ごと高温に加熱しなくて済むので、加熱に要する消費エネルギーと時間とを大幅に低減できる。
【００５２】
また、所定の温度に加熱直後の積層体を第２工程においてプレス型１４内にセットしてプレス成形することにより、プレス型１４自体は例えば２００℃以上、３００℃以下程度に予熱しておくだけで、積層体を前記所定の加熱温度付近の高温でプレス成形することができ、前記プレス型１４を高温に維持し続ける必要もなくなる。そのためヒートスプレッダ１の製造に要する消費エネルギーや時間を低減できる。
【００５３】
加熱工程における加熱の温度は、前記のように５５０℃以上、６４０℃以下、特に６００℃以上、６３０℃以下であるのが好ましく、加熱の時間は０．５時間以上、２時間以下、特に０．５時間以上、１時間以下であるのが好ましい。加熱の温度が５５０℃未満であるか、または加熱の時間が０．５時間未満である場合には、塑性変形によりヒートスプレッダ１の第１金属板１２と接する面をスムースに湾曲させる効果が十分に得られないおそれがある。
【００５４】
また加熱の温度が６４０℃を超えるか、または加熱の時間が２時間を超えてもそれ以上の効果は期待できない上、ヒートスプレッダ１の製造に要する消費エネルギーや時間を低減する効果が十分に得られないおそれがある。加熱は、例えば大気中あるいは非酸化性雰囲気中で行なうことができる。
加熱工程で加熱した積層体は、できるだけ温度が低下しない間に、第２工程においてプレス型１４内に収容してプレス成形するのが好ましい。特に積層体の温度が５００℃以上、６４０℃以下、好ましくは６００℃以上、６３０℃以下である間にプレス成形するのが理想的である。
【００５５】
前記温度範囲にある積層体を収容したプレス型１４のうち下型１８を側型１６に対して固定した状態で、上型２０を図４中に白抜きの矢印で示すように前記下型１８の方向（積層体の積層方向）に押し込んでプレス成形する。そうすると先に説明したメカニズムにより、ヒートスプレッダ１と軟らかい第１金属板１２とが厚み方向だけでなく面方向へも塑性変形しようとし、両者の密度や内部構造等の差に基づく変形挙動の違いにより、ヒートスプレッダ１が、面方向の中央より周縁の厚みが小さくなるように変形する。
【００５６】
一方、第２金属板１３は殆ど塑性変形しないため、ヒートスプレッダ１の第２金属板１３と接していた面は、前記第２金属板１３の面状態が転写されて平面となる。そのため前記第１および第２金属板１２、１３で挟まれたヒートスプレッダ１は、前記変形にともない第１金属板１２と接していた側の面（図４において下側の面）が選択的に、周縁から中央に向かって凸状に突出する湾曲面とされる。
【００５７】
第１金属板１２としては、前記のようにロックウェル硬さが５０ＨＲＣ以下である金属板が用いられる。第１金属板１２のロックウェル硬さを前記範囲とすることにより、プレス成形時に、前記第１金属板１２をヒートスプレッダ１と共に容易に塑性変形できるようにして、先に説明したメカニズムにより、ヒートスプレッダ１の第１金属板１２と接していた側の面を凸状の湾曲面とすることができる。
【００５８】
ただしロックウェル硬さが１０ＨＲＣ未満である金属板は、その材質にもよるが一般的に軟らかすぎて、例えばプレス型１４を形成する側型１６と上型２０との隙間等に侵入してバリを生じたりしやすい。そのためバリの発生を防止してその除去の工程を省略すること等を考慮すると、前記第１金属板１２のロックウェル硬さは１０ＨＲＣ以上であるのが好ましい。
【００５９】
前記第１金属板１２としては、例えば大同特殊鋼(株)製のＰＸ５プリハードン鋼（３０ＨＲＣ）、ＪＩＳ  Ｇ４０５１：２００５「機械構造用炭素鋼鋼材」において規定されたＳ４５Ｃ鋼材の焼入焼戻品（２０ＨＲＣ）、ＪＩＳ  Ｇ４４０１：２００６「炭素工具鋼鋼材」において規定されたＳＫ５鋼材の焼入焼戻品（４５ＨＲＣ）、ＪＩＳ  Ｇ４３０４：２００５「熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯」において規定されたＳＵＳ３０４ステンレス鋼材（１０ＨＲＣ）等からなる板材が挙げられる。
【００６０】
また第２金属板１３としては、ロックウェル硬さが第１金属板１２より大きい金属板がいずれも使用可能であるが、前記第１金属板１２とのロックウェル硬さの差が２０ＨＲＣ以上、７０ＨＲＣ以下である金属板を用いるのが好ましい。第１金属板１２とのロックウェル硬さの差が２０ＨＲＣ以上である第２金属板１３を用いることにより、プレス成形時に前記第２金属板１３が塑性変形するのを防止して、ヒートスプレッダ１の第２金属板１３と接する面を平面に維持できる。
【００６１】
そのため前記面を搭載面として素子やセラミック基板等をはんだ接合によって搭載する際に、これらの部材とヒートスプレッダとの間を、前記はんだの層を介してできるだけ隙間なく密着させることができ、前記両者間で良好に熱伝導させることが可能となる。また第２金属板１３が塑性変形することによってプレス圧の一部が消費されて、ヒートスプレッダ１の変形が不十分になったりすることも防止できる。
【００６２】
一方、第１金属板１２とのロックウェル硬さの差が７０ＨＲＣを超える高硬度の材料は限られており、しかもそれらの材料は所定の平面形状と厚みを有する平板状に加工するのが容易でない場合が多いため、材料の入手や加工の容易さ等を考慮すると、前記第２金属板１３の、第１金属板１２とのロックウェル硬さの差は７０ＨＲＣ以下であるのが好ましい。また前記各効果の兼ね合いを考慮すると、第２金属板１３のロックウェル硬さは、前記範囲内でも６０ＨＲＣ以上、８０ＨＲＣ以下であるのがさらに好ましい。
【００６３】
前記第２金属板１３としては、例えば日立金属(株)製のＨＡＰ−７２の焼入焼戻品（７２ＨＲＣ）、ダイジェット工業(株)製の超硬材ＮＨ３（７５ＨＲＣ）、モリブデン、タングステン等からなる板材が挙げられる。
第１および第２金属板１２、１３の厚みは特に限定されないが、先に説明したように第１金属板１２とヒートスプレッダ１と第２金属板１３との積層体の熱容量を大きくして、プレス型１４外で予め加熱した前記積層体をプレス型１４内に収容するまでの間の温度低下をできるだけ抑制することを考慮すると、両金属板１２、１３の厚みは５ｍｍ以上であるのが好ましい。また、積層体の熱容量が大きくなりすぎて、前記積層体を所定の温度に加熱するのに要する熱エネルギーと時間とが嵩むのをできるだけ抑制することを考慮すると、両金属板１２、１３の厚みは２０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００６４】
積層体を構成する第１金属板１２とヒートスプレッダ１との界面、および第２金属板１３とヒートスプレッダ１との界面には、プレス成形による焼き付き防止して、前記プレス成形後のヒートスプレッダ１から両金属板１２、１３を簡単に除去できるようにするために離型層を介在させてもよい。前記離型層を形成する離型材としては、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）等が挙げられる。
【００６５】
プレス成形のプレス圧は２９４ＭＰａ以上、９８１ＭＰａ以下、特に４９０ＭＰａ以上、９８１ＭＰａ以下であるのが好ましい。プレス圧が２９４ＭＰａ未満では、先に説明した、塑性変形によりヒートスプレッダ１の第１金属板１２と接する面をスムースに湾曲させる効果が十分に得られないおそれがある。またプレス圧が９８１ＭＰａを超えてもそれ以上の効果は期待できない上、ヒートスプレッダ１の製造に要する消費エネルギーや時間を低減する効果が十分に得られないおそれがある。
【００６６】
プレス型１４は、できるだけスムースなプレス成形を可能とするため、先に説明した３００℃以下の範囲を超えて、例えば６００℃以下程度の高温に予熱しておくこともできる。ただしプレス型１４外で所定の温度に加熱した積層体を加熱直後の高温の状態でプレス型１４内に収容してプレス成形する場合には予熱の温度は３００℃以下で十分であることや、前記３００℃を超える高温と、プレス成形時のプレス圧とに長時間耐えうる材料が限られることから、予熱の温度は２００℃以上、３００℃以下であるのが好ましい。
【００６７】
図５は、前記第２工程を経て片面が湾曲面とされたヒートスプレッダ１の一例を示す斜視図である。また図６は、前記ヒートスプレッダ１の他の例を示す斜視図である。図５を参照して、この例のヒートスプレッダ１はアルミニウム層３側の面（図において上面）が、前記面の周縁から中央に向かって略球状に突出する湾曲面２１、アルミニウム層４側の面（図において下面）が平面２２とされている。一方、図６を参照して、この例のヒートスプレッダ１では前記上面が、基材２の矩形の短辺と平行な母線を有する略円柱状に突出する湾曲面２１、下面が平面２２とされている。
【００６８】
本発明によれば、第２工程におけるプレス成形の温度および圧力、第１および第２金属板１２、１３の硬さや材質、ヒートスプレッダ１の構成（アルミニウムと炭化ケイ素等との配合比率や炭化ケイ素粒子等の粒径、アルミニウム層３、４の有無、アルミニウム層３、４を有する場合はその硬さ、厚み、材質等）の条件を調整することにより、湾曲面２１の形状を前記何れかの形状とすると共に、その突出量を任意に調整できる。
【００６９】
これに限定されるものではないが、例えば矩形平板状で、かつ縦１００〜２００ｍｍ×横１００〜２００ｍｍ、厚み３〜６ｍｍ程度のヒートスプレッダ１における、湾曲面２１の突出量は、スパン１００ｍｍあたりの湾曲量Ｗ（＋が突出量、−が凹入量）で表して＋４０μｍ以上、＋２２０μｍ以下、中でも＋５０μｍ以上、＋１５０μｍ以下、特に＋１００μｍ以上、＋１５０μｍ以下であるのが好ましい。
【００７０】
前記第２工程を経たヒートスプレッダ１は、前記条件を一定に維持することにより、湾曲面２１の湾曲形状や突出量をばらつかせることなくほぼ一定に維持できる。そのため基本的に第２工程後の機械加工は不要である。しかし以下に説明する形状安定化工程を実施することにより、湾曲面２１の湾曲形状や突出量のばらつきをさらに小さくして、ヒートスプレッダ１の品質を向上できる。
【００７１】
〈形状安定化工程〉
図７は、形状安定化工程においてヒートスプレッダ１の形状を矯正する一過程を説明する断面図である。図７を参照して、形状安定化工程ではまずプレス型２３を用意する。プレス型２３は、ヒートスプレッダ１の平面形状に対応する断面矩形状の通孔２４を有する側型（臼）２５と、前記通孔２４の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ上端面（当接面）２６がヒートスプレッダ１の湾曲面２１に対応する凹入した湾曲面とされた下型（下杵）２７と、前記通孔２４の断面形状と略一致する断面矩形状で、かつ下端面２８がヒートスプレッダ１の平面２２に対応する平面とされた上型（上杵）２９とを備えている。
【００７２】
前記プレス型２３の、側型２５の通孔２４、および下型２７の上端面２６で囲まれた領域に、前記通孔２４の上部開口を通して、第２工程で片面が湾曲面２１、反対面が平面２２とされたヒートスプレッダ１を、前記湾曲面２１が下型２７の上端面２６と接するように収容したのち上型２９を挿入して、その下端面２８をヒートスプレッダ１の平面２２に当接させる。
【００７３】
次に、下型２７を側型２５に対して固定した状態で、上型２９を図中に白抜きの矢印で示すように前記下型２７の方向（ヒートスプレッダ１の厚み方向）に押し込むことでプレス成形して、前記下型２７の上端面２６の湾曲形状に基づいて湾曲面２１の湾曲形状や突出量のばらつきを矯正する。それと共にこの例では、上型２９の下端面２８の平面形状に基づいて平面２２の平面性のばらつきを矯正する。プレス成形の条件は、適宜設定できるが、プレス圧は９８ＭＰａ以上、４９０ＭＰａ以下、特に１９６ＭＰａ以上、２９４ＭＰａ以下であるのが好ましい。
【００７４】
プレス圧が９８ＭＰａ未満では、湾曲面２１の湾曲形状や突出量のばらつきを十分に矯正できないおそれがある。またプレス圧が４９０ＭＰａを超えてもそれ以上の効果は期待できない上、ヒートスプレッダ１の製造に要する消費エネルギーや時間を低減する効果が十分に得られないおそれがある。前記形状安定化工程は、プレス型を加熱せずに室温下で行なうことができる。
【００７５】
前記形状安定化工程を経ることにより、湾曲面２１の湾曲形状や突出量のばらつきをさらに小さくしてヒートスプレッダ１の品質を向上できる。しかも形状安定化工程はプレス型２３を加熱せずに室温下で行なうことができ、ごく僅かな寸法矯正であってプレス圧も小さくて済むため、プレス型２３としては、前記凹入した湾曲面とする加工が容易な通常の材料からなるものを用いることができ、特殊なプレス型を用いる必要もない。
【００７６】
また形状安定化工程は前記のように加熱を伴わない上プレス圧も小さくて済むため、ヒートスプレッダ１の製造に要する消費エネルギーや時間を大幅に増加させたり、前記ヒートスプレッダ１の生産性を大幅に低下させたりするおそれもない。
なお本発明の構成は、以上で説明した例のものには限定されない。例えば各図に示した各工程ではいずれもプレス型の上型を下方へ押し込んでプレス成形していたが、逆にプレス型の下型を上方へ押し込んでプレス成形してもよい。第２工程において第１および第２金属板１２、１３は上下逆に配置してもよい。形状安定化工程において凹入した湾曲面を設けるのは上型であってもよい。先に説明したようにヒートスプレッダ１は、その両面にアルミニウム層３、４を有するものに限定されず、両面にアルミニウム層を有しないものや片面のみアルミニウム層を有するものとすることができる。その他、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【実施例】
【００７７】
〈実施例１〉
図５に示す矩形平板状で、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み５．０ｍｍのヒートスプレッダ１を本発明の製造方法によって製造することとして、下記の材料を用意した。
（基材２のもとになる複合材料）
アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）３０質量部と、セラミック粉末としての炭化ケイ素粉末（平均粒径５０μｍ）７０質量部とを配合して調製した。
【００７８】
（アルミニウム層３、４のもとになるアルミニウム板３′、４′）
アルミニウム板３′、４′としては、純アルミニウム系展延材（Ａ１０５０）からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み０．３ｍｍの矩形平板状であるアルミニウム板（厚み０．３ｍｍ）を用意した。
（第１金属板１２）
第１金属板１２としては、ＰＸ５プリハードン鋼〔大同特殊鋼(株)製〕からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが３０ＨＲＣである板材を用意した。
【００７９】
（第２金属板１３）
第２金属板１３としては、ＨＡＰ−７２の焼入焼戻品〔日立金属(株)製の粉末ハイス鋼〕からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが７２ＨＲＣ（第１金属板１２とのロックウェル硬さの差は４２ＨＲＣ）である板材を用意した。
【００８０】
（第１工程）
図１を参照して、プレス型５の、側型７の通孔６、および下型９の上端面８で囲まれた領域に、前記通孔６の上部開口を通してアルミニウム層３のもとになるアルミニウム板３′、基材２のもとになる複合材料２′、およびアルミニウム層４のもとになるアルミニウム板４′をこの順に収容したのち上型１１を挿入して、その下端面１０をアルミニウム板４′に当接させた。
【００８１】
そして下型９を側型７に対して固定した状態で、上型１１を図中に白抜きの矢印で示すように前記下型９の方向（前記各層の厚み方向）に押し込むことでプレス成形してプレス成形体を得た。プレス成形の条件はプレス圧を３４３ＭＰａとした。プレス成形は、プレス型を加熱せずに室温下で行なった。
次に前記プレス成形体をプレス型５から取り出し、非酸化性雰囲気中で６５０℃×２時間焼成してヒートスプレッダ１を作製した。
【００８２】
ヒートスプレッダ１は１００個作製した。作製した１００個のヒートスプレッダ１の表面および裏面の形状を測定するとばらつきがあり、また方向性も定まっていなかったが、いずれの面も湾曲量（＋が突出量、−が凹入量）はスパン１００ｍｍあたり±１００μｍ以内であることが確認された。かかるヒートスプレッダ１の何れかの面を搭載面として素子やセラミック基板等をはんだ接合によって搭載すると、先に説明したメカニズムにより、前記ヒートスプレッダ１が反りを生じて、前記搭載面と反対面である冷却部材との接続面が凹入する湾曲面となってしまった。そこで、前記接続面が凸状の湾曲面となるように、下記の各工程を実施した。
【００８３】
（加熱工程）
第１工程で作製したヒートスプレッダ１を、窒化ホウ素からなる離型層を介して第１および第２金属板１２、１３で挟み、前記積層体をアルミフォイルでくるんだ状態で、大気中で６２０℃×１時間加熱した。
（第２工程）
次に図３、図４を参照して、プレス型１４の、側型１６の通孔１５、および下型１８の上端面１７で囲まれた領域に、前記通孔１５の上部開口を通して、加熱直後の積層体を、第１金属板１２が下型１８の上端面１７と接するように収容したのち上型２０を挿入して、その下端面１９を第２金属板１３に当接させた。プレス型１４は、積層体を収容する前に、内部にセットしたヒータに通電して２００℃に予熱しておいた。
【００８４】
そして下型１８を側型１６に対して固定した状態で、上型２０を図４中に白抜きの矢印で示すように前記下型１８の方向（積層体の積層方向）に押し込んでプレス成形した。プレス成形の条件はプレス圧を４９０ＭＰａ、プレス開始時の積層体の温度を６２０℃とした。
プレス成形後、プレス型１４から取り出したヒートスプレッダ１を観察したところ、図５に示すように第１金属板１２と接していたアルミニウム層３側の面（図において上面）が、前記面の周縁から中央に向かって略球状に突出する湾曲面２１、第２金属板１３と接していたアルミニウム層４側の面（図において下面）が平面２２とされていることが確認された。
【００８５】
プレス成形は１００個のヒートスプレッダに対して実施した。プレス成形した１００個のヒートスプレッダ１の湾曲面２１および平面２２の形状を測定すると、湾曲面２１の湾曲量の平均値はスパン１００ｍｍあたり＋８７μｍ、標準偏差は６．５μｍ、平面２２の湾曲量の平均値はスパン１００ｍｍあたり＋２３μｍ、標準偏差は４．０μｍであった。またアルミニウム層３、４の厚みの偏差は２９μｍであった。
【００８６】
（形状安定化工程）
図７を参照して、プレス型２３の、側型２５の通孔２４、および下型２７の上端面２６で囲まれた領域に、前記通孔２４の上部開口を通して、第２工程でプレス成形したヒートスプレッダ１を、湾曲面２１が下型２７の上端面２６と接するように収容したのち上型２９を挿入して、その下端面２８をヒートスプレッダ１の平面２２に当接させた。
【００８７】
前記下型２７の上端面２６は、湾曲面２１に対応する凹入した湾曲面（湾曲量はスパン１００ｍｍあたり−１５０μｍ）とした。また上型２９の下端面２８は、平面２２に対応する平面（湾曲量はスパン１００あたり＋２０μｍ）とした。
そして下型２７を側型２５に対して固定した状態で、上型２９を図中に白抜きの矢印で示すように前記下型２７の方向（ヒートスプレッダ１の厚み方向）に押し込むことでプレス成形して、前記下型２７の上端面２６の湾曲形状に基づいて湾曲面２１の湾曲形状や突出量のばらつきを矯正した。また、上型２９の下端面２８の平面形状に基づいて平面２２の平面性のばらつきを矯正した。プレス成形の条件はプレス圧を１９６ＭＰａとした。プレス成形は、プレス型を加熱せずに室温下で行なった。
【００８８】
矯正は１００個のヒートスプレッダに対して実施した。矯正した１００個のヒートスプレッダ１の湾曲面２１および平面２２の形状を測定すると湾曲面２１の湾曲量の平均値はスパン１００ｍｍあたり＋１２９μｍ、標準偏差は３．３μｍ、平面２２の湾曲量の平均値はスパン１００ｍｍあたり−１８μｍ、標準偏差は２．５μｍであった。以上の測定結果を表１に示す。
【００８９】
〈実施例２〉
第１金属板１２としてＳＫ５鋼材の焼入焼戻品からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが４５ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は２７ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９０】
〈実施例３〉
第１金属板１２としてＳ４５Ｃ鋼材の焼入焼戻品からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが２０ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は５２ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９１】
〈実施例４〉
第１金属板１２としてＳＵＳ３０４ステンレス鋼材からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが１０ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は６２ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９２】
〈実施例５〉
第２金属板１３として超硬材からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが７５ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は４５ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９３】
〈実施例６〉
第１金属板１２としてＳＵＳ３０４ステンレス鋼材からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが１０ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例５と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は６５ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９４】
〈実施例７〉
第２金属板１３としてＳＫ５鋼材の焼入焼戻品からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが４５ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は１５ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９５】
〈実施例８〉
第１金属板１２として、ＪＩＳ  Ｇ４０５１：２００５「機械構造用炭素鋼鋼材」において規定されたＳ２５Ｃ鋼材の焼鈍品からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが３ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は６９ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９６】
〈比較例１〉
第１および第２金属板１２、１３として、いずれもＰＸ５プリハードン鋼からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが３０ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は０ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９７】
〈比較例２〉
第１金属板１２として、ＳＫ５プリハードン鋼からなり、横１８０ｍｍ×縦９０ｍｍ×厚み１８ｍｍの矩形平板状で、かつロックウェル硬さが５５ＨＲＣである板材を用いたこと以外は実施例５と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は２０ＨＲＣであった。測定結果を表１に示す。
【００９８】
なお表１中の、第２工程後の湾曲面、平面の湾曲量Ｗの評価は下記のとおりとした（いずれもスパン１００ｍｍあたり）。
（湾曲面）
◎：＋１００μｍ≦Ｗ≦＋１５０μｍ
○：＋５０μｍ≦Ｗ≦＋１００μｍ
△：＋４０μｍ≦Ｗ＜＋５０μｍ、＋１５０μｍ＜Ｗ≦＋２２０μｍ
×：Ｗ＜＋４０μｍ
（平面）
◎：−２５μｍ≦Ｗ≦＋２５μｍ
○：−５０μｍ≦Ｗ＜-２５μｍ、＋２５μｍ＜Ｗ≦＋５０μｍ
△：−６５μｍ≦Ｗ＜−５０μｍ、＋５０μｍ＜Ｗ≦＋６５μｍ
×：Ｗ＜−６５μｍ、＋６５μｍ＜Ｗ
【００９９】
【表１】
2010177324.tif 000003
【０１００】
表１の比較例１の結果から、第１および第２金属板１２、１３として同じロックウェル硬さを有するものを用いた場合には、第２工程を経ても、またさらに形状安定化工程を経てもヒートスプレッダ１の片面を湾曲面にできないことが判った。また比較例２の結果から、前記第１および第２金属板１２、１３としてロックウェル硬さの異なるものを用いても、前記第１金属板１２のロックウェル硬さが５０ＨＲＣを超える場合には、やはり第２工程を経ても、またさらに形状安定化工程を経てもヒートスプレッダ１の片面を湾曲面にできないことが判った。
【０１０１】
これに対し実施例１〜８の結果から、前記第１および第２金属板１２、１３としてロックウェル硬さの異なるものを用いると共に、前記第１金属板１２のロックウェル硬さを５０ＨＲＣ以下とした場合には、第２工程を経ることによってヒートスプレッダ１の片面を湾曲面にできること、形状安定化工程を経ることによって湾曲のばらつきを小さくできると共に平面の平面性を向上できることが確認された。さらに各実施例を比較すると、第１金属板１２のロックウェル硬さは１０ＨＲＣ以上であるのが好ましいこと、第１および第２金属板１２、１３のロックウェル硬さの差は２０ＨＲＣ以上であるのが好ましいことが確認された。
【０１０２】
〈実施例９〜１３〉
第２工程においてプレス型１４に収容する前の積層体の加熱温度を５３０℃（実施例９）、５５０℃（実施例１０）、５８０℃（実施例１１）、６４０℃（実施例１２）、および６６０℃（実施例１３）としたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。加熱時間はいずれも１時間とした。測定結果を実施例１の結果と併せて表２に示す。
【０１０３】
【表２】
2010177324.tif 000004
【０１０４】
表２の各実施例の結果から、積層体の加熱温度は５５０℃以上、６４０℃以下であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例１４〜１７〉
第２工程におけるプレス圧を２８０ＭＰａ（実施例１４）、３００ＭＰａ（実施例１５）、７００ＭＰａ（実施例１６）、および９７０ＭＰａ（実施例１７）としたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。測定結果を実施例１の結果と併せて表３に示す。
【０１０５】
【表３】
2010177324.tif 000005
【０１０６】
表３の各実施例の結果から、第２工程におけるプレス圧は２９４ＭＰａ以上、９８１ＭＰａ以下であるのが好ましいことが確認された。
〈実施例１８〉
基材２のもとになる複合材料として、アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）４０質量部と、セラミック粉末としての炭化ケイ素粉末（平均粒径５０μｍ）６０質量部とを配合して調製したものを用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。測定結果を表４に示す。
【０１０７】
〈実施例１９〉
基材２のもとになる複合材料として、アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部と、セラミック粉末としての炭化ケイ素粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部とを配合して調製したものを用いたこと以外は実施例１と同様にしてヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。測定結果を表４に示す。
【０１０８】
〈実施例２０〜２２〉
第１工程においてプレス型５内にアルミニウム板３′、４′を仕込まずにプレス成形をしたこと以外は実施例１、１８、１９と同様にして、両面にアルミニウム層３、４を有しないヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形し、矯正した。測定結果を表４に示す。
【０１０９】
〈実施例２３〉
基材２のもとになる複合材料として、アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）６０質量部と、ケイ素粉末（平均粒径５０μｍ）４０質量部とを配合して調製したものを用いると共に、第１工程においてプレス型５内にアルミニウム板３′、４′を仕込まずにプレス成形をしたこと以外は実施例１と同様にして、両面にアルミニウム層３、４を有しないヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形した。形状安定化工程による矯正は実施しなかった。測定結果を表４に示す。
【０１１０】
〈実施例２４〉
基材２のもとになる複合材料として、アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部と、セラミック粉末としての窒化ケイ素粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部とを配合して調製したものを用いると共に、第１工程においてプレス型５内にアルミニウム板３′、４′を仕込まずにプレス成形をしたこと以外は実施例１と同様にして、両面にアルミニウム層３、４を有しないヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形した。形状安定化工程による矯正は実施しなかった。測定結果を表４に示す。
【０１１１】
〈実施例２５〉
基材２のもとになる複合材料として、アトマイズ法によって作製された純アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部と、セラミック粉末としての酸化アルミニウム粉末（平均粒径５０μｍ）５０質量部とを配合して調製したものを用いると共に、第１工程においてプレス型５内にアルミニウム板３′、４′を仕込まずにプレス成形をしたこと以外は実施例１と同様にして、両面にアルミニウム層３、４を有しないヒートスプレッダ１を作製し、片面を湾曲させるためにプレス成形した。形状安定化工程による矯正は実施しなかった。測定結果を表４に示す。
【０１１２】
【表４】
2010177324.tif 000006
【０１１３】
表４の各実施例の結果から、基材２の組成を調整したり、アルミニウム層３、４を省略したり、種類の違う複合材料を用いたりしたヒートスプレッダ１についても同様の良好な結果が得られることが確認された。
【符号の説明】
【０１１４】
１     ヒートスプレッダ
２     基材
２′   複合材料
３、４ アルミニウム層
３′、４′    アルミニウム板
５、１４、２３       プレス型
６、１５、２４       通孔
７、１６、２５       側型
８、１７、２６       上端面
９、１８、２７       下型
１０、１９、２８     下端面
１１、２０、２９     上型
１２   第１金属板
１３   第２金属板
２１   湾曲面
２２   平面
【図１】
2010177324.tif 000007
【図２】
2010177324.tif 000008
【図３】
2010177324.tif 000009
【図４】
2010177324.tif 000010
【図５】
2010177324.tif 000011
【図６】
2010177324.tif 000012
【図７】
2010177324.tif 000013