(57)【要約】【課題】放熱板の一方側が冷却水により冷却される場合であっても、絶縁基板上に搭載される半導体チップと周囲部材との間の絶縁性を高い確実性をもって確保できると共に、絶縁基板の表面の高さ位置がばらつくことを防止できるヒートシンクを提供する。【解決手段】半導体チップを搭載する絶縁基板５と、放熱板としての焼結基板２の他方側面２ｂとの間に溶製材からなる被覆板４を介在させて、被覆板４により焼結基板２の他方側面２ｂを覆う。これにより、冷却水が毛管現象等の作用を受けて焼結基板２の他方側面２ｂに向けて移動しても、被覆板４により、冷却水が蒸発等して絶縁基板５の周囲に水分が導かれることを防止する。また、溶製材からなる被覆板４のもともとの高い平滑度を利用し、半導体チップを載置する絶縁基板５の表面と焼結基板２の他方側面２ｂとの間の高さ（厚み）を、正規のものに対してばらつくことを防止する。【選択図】      図４
2011023457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板の一方側が放熱領域とされ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクにおいて、
前記放熱板が、焼結体からなる焼結基板からなり、
前記焼結基板と前記絶縁基板との間に溶製材からなる板材が介在されて、該焼結基板の他方側面が該板材により覆われている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項１において、
前記板材及び前記焼結基板が同種材料からなる、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁基板が接合材を介して前記板材に接合されている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
請求項１において、
前記板材の周縁部が、該板材の板面に対して垂直方向に折曲されている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
前記焼結基板の一方側面に、該焼結基板と同種の材料を含む放熱フィンが取付けられている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項６】
請求項５において、
前記板材、焼結基板及び放熱フィンの材料が、銅からなっている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項７】
焼結体からなる焼結基板の一方側が放熱領域とされ、該焼結基板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられるヒートシンクの製造方法において、
溶製材からなる板材を用意し、
前記板材の一方側面に金属粉末を配置する一方で、該板材の他方側面に接合材を介して絶縁基板を配置し、
次いで、前記金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、該金属粉末を焼結体に成形すると共に、該焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化する、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記板材の一方側面に金属粉末を配置するに先立ち、該板材の一方側面に放熱フィンを当接させた状態で起立させ、
その後、前記放熱フィンの基端部を前記金属粉末で埋設する、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記放熱フィン、金属粉末及び板材の材料として、同種材料を用いる、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項１０】
請求項７において、
前記接合材として、前記板材と同じ材料を主材料とした複合材を用い、前記加圧及び加熱処理の際、該複合材に対して前記絶縁基板と前記板材を拡散接合する、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項１１】
請求項７又は１０において、
前記接合材を、前記加圧及び加熱処理の際、所定量だけ薄くなるように圧縮する、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項１２】
請求項７において、
前記金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、該金属粉末を焼結体に成形すると共に、該焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化することが、筒状の型内に、前記金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を収納し、該金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を加圧下においた状態の下で、該筒状の型の側面から電流を供給することである、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項１３】
放熱板の一方側面に放熱フィンが取付けられ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクの製造方法において、
溶製材からなる板材と、基端部を折曲して形成した接合部を有する放熱フィンと、接合材と、絶縁基板と、を用意し、
前記放熱フィンを、その接合部を前記板材の一方側面に当接させた状態で配置する一方で、該板材の他方側面に前記接合材を介して前記絶縁基板を配置し、
次いで、前記放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、前記放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板を拡散接合する、
ことを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項１４】
放熱板の一方側面に放熱フィンが取付けられ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクにおいて、
前記放熱板が、溶製材からなる板材により構成され、
前記放熱フィンは、その基端部を折曲して形成した接合部を有すると共に、その接合部が前記板材の一方側面に拡散接合されており、
前記板材の他方側面に接合材が拡散接合されていると共に、該接合材に前記絶縁基板が拡散接合されている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク及びヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップが発生する熱を放熱すべく、ヒートシンクが広く用いられている。ヒートシンクは、特許文献１に示すように、一般に、放熱板の一方側が放熱領域（具体的には複数の放熱フィンを配置）とされ、その放熱板の他方側面に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられている。
【０００３】
ところで、本件発明者は、製造の迅速化等を考慮し、上記放熱板として、焼結体からなる焼結基板を用いたヒートシンクを開発しつつある。具体的には、そのようなヒートシンクは、焼結体からなる焼結基板の一方側を放熱領域（具体的には複数の放熱フィンを配置）とし、該焼結基板の他方側に、該焼結基板との絶縁性を確保すべく、半導体チップを載置するための絶縁基板を配置したものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のようなヒートシンクにおいては、焼結基板が、一般に溶製材よりも多孔質となっており、焼結基板の一方側面が、該一方側面等（放熱フィン）から熱を奪う冷却水と接触するときには、その冷却水が毛管現象等の作用を受けて焼結基板の他方側面に移動し、その焼結基板の他方側面から蒸発に至るおそれがある。このような場合、絶縁基板の周囲に水分が導かれることになり、このことは、半導体チップと焼結基板との間の絶縁性を確保する上で好ましくない。
【０００６】
また、焼結基板は、その製造上、その全体を均一温度下で焼結させることが難しく、焼結基板においては、部分的に異なった温度で焼結が進行する。このため、焼結基板の製造においては、型により形が決められた状態で焼結処理が行われるものの、部分的に焼結の進行が異なり、焼結基板の平滑度（焼結基板の他方側面の平滑度）は区々となる。これに伴い、半導体チップを載置する絶縁基板の表面（上面）の高さ（焼結基板の他方側面からの高さ）は、正規のものに対してばらつくおそれがある。特に、このようなヒートシンクを用いる分野（例えば自動車分野）によっては、半導体チップの搭載の自動化等を考慮し、０．１ｍｍ以下、より好ましくは、０．０５ｍｍ以下の範囲の誤差にとどめることが望まれている。
【０００７】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その第１の技術的課題は、放熱板の一方側が冷却水により冷却される場合であっても、絶縁基板上に搭載される半導体チップと周囲部材との間の絶縁性を高い確実性をもって確保できると共に、絶縁基板の表面の高さ位置がばらつくことを防止できるヒートシンクを提供することにある。
第２の技術的課題は、上記ヒートシンクを迅速に製造できるヒートシンク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】
【０００８】
上記第１の技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
放熱板の一方側が放熱領域とされ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクにおいて、
前記放熱板が、焼結体からなる焼結基板からなり、
前記焼結基板と前記絶縁基板との間に溶製材からなる板材が介在されて、該焼結基板の他方側面が該板材により覆われている構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２〜６に記載の通りである。
【０００９】
また、上記第１の技術的課題を達成するために本発明（請求項１４に係る発明）にあっては、
放熱板の一方側面に放熱フィンが取付けられ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクにおいて、
前記放熱板が、溶製材からなる板材により構成され、
前記放熱フィンは、その基端部を折曲して形成した接合部を有すると共に、その接合部が前記板材の一方側面に拡散接合されており、
前記板材の他方側面に接合材が拡散接合されていると共に、該接合材に前記絶縁基板が拡散接合されている構成とされている。
【００１０】
上記第２の技術的課題を達成するために本発明（請求項７に係る発明）にあっては、
焼結体からなる焼結基板の一方側が放熱領域とされ、該焼結基板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられるヒートシンクの製造方法において、
溶製材からなる板材を用意し、
前記板材の一方側面に金属粉末を配置する一方で、該板材の他方側面に接合材を介して絶縁基板を配置し、
次いで、前記金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、該金属粉末を焼結体に成形すると共に、該焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化する構成とされている。この請求項７の好ましい態様としては、請求項８〜１２の記載の通りである。
【００１１】
また、上記第２の技術的課題を達成するために本発明（請求項１３に係る発明）にあっては、
放熱板の一方側面に放熱フィンが取付けられ、該放熱板の他方側に半導体チップを載置するための絶縁基板が設けられているヒートシンクの製造方法において、
溶製材からなる板材と、基端部を折曲して形成した接合部を有する放熱フィンと、接合材と、絶縁基板と、を用意し、
前記放熱フィンを、その接合部を前記板材の一方側面に当接させた状態で配置する一方で、該板材の他方側面に前記接合材を介して前記絶縁基板を配置し、
次いで、前記放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、前記放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板を拡散接合する構成とされている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、絶縁基板と焼結基板との間に溶製材からなる板材が介在されて、板材が焼結基板の他方側面を覆っていることから、冷却水が毛管現象等の作用を受けて焼結基板の他方側面に向けて移動しても、板材により、冷却水が蒸発等して絶縁基板の周囲に水分が導かれることを防止できる。
また、溶製材からなる板材のもともとの高い平滑度を利用できることになり、半導体チップを載置する絶縁基板の表面の高さ位置を、その平滑な板材の他方側面を基準として設定できる。
このため、冷却水により焼結基板の一方側が冷却される場合であっても、半導体チップと、板材、焼結基板を含む周囲部材との間の絶縁性を高い確実性をもって確保できると共に、絶縁基板の表面の高さ位置がばらつくことを防止できるヒートシンクを提供できる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、板材及び焼結基板が同種材料からなることから、その両者の一体化強度を拡散接合により高めることができると共に、板材から焼結基板側への熱伝導性を良好なものにできる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、絶縁基板が接合材を介して板材に接合されていることから、絶縁基板を板材に確実に固定できることは勿論、接合材を熱応力吸収手段として作用させることにより、熱膨張率の差に基づいて絶縁基板等にクラックが入ることを抑制できる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、板材の周縁部が、板材の板面に対して垂直方向に折曲されていることから、板材全体の曲げ剛性を高めることができる。これにより、板材全体の曲げ剛性を高めた分だけ、板材の肉厚を薄くして、熱膨張に対する板材の追従性を高めることができ、熱膨張率の差に基づいて絶縁基板等にクラックが入ることを抑制できる。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、焼結基板の一方側面に、焼結基板と同種の材料を含む放熱フィンが取付けられていることから、焼結基板の一方側の放熱性能を高めることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明によれば、板材、焼結基板及び放熱フィンの材料が、銅からなっていることから、拡散接合により一体化強度を高めつつ、銅の高い熱伝導率を利用して、放熱効果を高めることができる。
【００１８】
請求項７に係る発明によれば、溶製材からなる板材を用意し、板材の一方側面に金属粉末を配置する一方で、板材の他方側面に接合材を介して絶縁基板を配置し、次いで、金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、金属粉末を焼結体に成形すると共に、該焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化することから、ヒートシンクとして、絶縁基板と焼結基板との間に溶製材からなる板材が介在されて、その板材が焼結基板の他方側面を覆っているものを得ることができ、請求項１に係るヒートシンクを製造できる。
また、加圧加熱処理の一工程により、金属粉末を焼結体に成形できると共に、その焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化できることから、迅速に請求項１に係るヒートシンクを製造できる。
【００１９】
請求項８に係る発明によれば、板材の一方側面に金属粉末を配置するに先立ち、板材の一方側面に放熱フィンを当接させた状態で起立させ、その後、放熱フィンの基端部を金属粉末で埋設することから、金属粉末を焼結体に成形するに伴って、板材だけでなく焼結体に対しても放熱フィンを一体化でき、放熱フィンを備えたヒートシンクを迅速に得ることができる。
【００２０】
請求項９に係る発明によれば、放熱フィン、金属粉末及び板材の材料として、同種材料を用いることから、放熱フィン、焼結体及び板材の一体化強度を拡散接合により高めることができると共に、板材から焼結体を経て放熱フィンへの熱移動（熱伝導）を良好に行わせることができる。
【００２１】
請求項１０に係る発明によれば、接合材として、板材と同じ材料を主材料とした複合材を用い、加圧及び加熱処理の際、複合材に対して絶縁基板と板材とを拡散接合することから、簡単に絶縁基板と板材とを複合材を用いて一体化できる。また、絶縁基板からの板材へ向けての熱移動に関し、接合材で熱移動の低下を極力抑えつつ、隣り合う部材間（絶縁基板と複合材、複合材と板材）の熱膨張率差を、絶縁基板と板材との熱膨張率差よりも小さくすることができるヒートシンクを得ることができ、そのヒートシンクにおいて、絶縁基板等のクラックを抑制できる。
【００２２】
請求項１１に係る発明によれば、接合材を、加圧及び加熱処理の際、所定量だけ薄くなるように圧縮することから、板材及び絶縁基板に対する複合材の接合強度を高めて、板材に対する絶縁基板の固定を確実なものにできる。
【００２３】
請求項１２に係る発明によれば、金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を、それらの並設方向内方に向けて加圧しつつ加熱して、金属粉末を焼結体に成形すると共に、焼結体、板材、接合材及び絶縁基板を一体化することが、筒状の型内に、金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を収納し、金属粉末、板材、接合材及び絶縁基板を加圧下においた状態の下で、筒状の型の側面から電流を供給することであることから、いわゆる横型通電焼結装置を用いた通電焼結により、前記請求項１に係るヒートシンクを的確に製造できる。
【００２４】
請求項１３に係る発明によれば、請求項１４に係るヒートシンクを具体的且つ迅速に製造できるヒートシンクの製造方法を提供できる。
【００２５】
請求項１４に係る発明によれば、放熱板として溶製材からなる板材が用いられることから、板材により、冷却水が蒸発して絶縁基板の周囲に水分が導かれることを防止できる。
また、溶製材からなる板材のもともとの高い平滑度を利用できることになり、半導体チップを載置する絶縁基板の表面の高さ位置を、その平滑な板材の他方側面を基準として設定できる。
このため、冷却水により放熱板の一方側が冷却される場合であっても、半導体チップと、板材を含む周囲部材との間の絶縁性を高い確実性をもって確保できると共に、絶縁基板の表面の高さ位置がばらつくことを防止できるヒートシンクを提供できる。
しかも、板材の一方側面に放熱フィンの接合部が拡散接合される一方、板材の他方側面に接合材が拡散接合されていると共に、該接合材に絶縁基板が拡散接合されていることから、放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板の並設方向内方に加圧しつつ、加熱することにより、放熱フィンの接合部、板材、接合材及び絶縁基板を一気に一体化できる。このため、当該ヒートシンクの製造の迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るヒートシンクを斜め上方側から見た斜視図。
【図２】第１実施形態に係るヒートシンクを斜め下方側から見た斜視図。
【図３】第１実施形態に係るヒートシンクを示す平面図
【図４】図３に係るヒートシンクをＸ４方向から見た図。
【図５】第１実施形態に係る製造工程を説明する説明図。
【図６】図５の要部拡大図。
【図７】図６の続きの工程を説明する説明図。
【図８】第２実施形態に係るヒートシンクを説明する説明図。
【図９】従来に係るヒートシンクを斜め上方側から見た斜視図。
【図１０】従来に係るヒートシンクを斜め下方側から見た斜視図。
【図１１】第３実施形態に係るヒートシンクを説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図７は第１実施形態を示す。その図１，図２において、符号１は、第１実施形態に係るヒートシンクであり、そのヒートシンク１は、焼結基板２と、複数の放熱フィン３と、板材としての被覆板４と、複数（本実施形態においては４つ）の絶縁基板５と、を備えている。
【００２８】
前記焼結基板２は、図１，図２，図４に示すように、放熱、複数の放熱フィン３の保持等を目的としている。焼結基板２は、金属粉末等を焼結することにより一定厚み（例えば２ｍｍ前後）の板材として形成されおり、焼結基板２は、その性質として、溶製材に比べて高い多孔質性を有している。本実施形態においては、焼結基板２として、熱伝導性等を考慮し、銅粉末を焼結することにより形成された焼結体が用いられており、この他にも、Ａｌ粉末を焼結することにより形成された焼結体、ＳｉＣ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を焼結することにより形成された焼結体等、種々の焼結体を焼結基板２として用いることができる。
【００２９】
前記複数の放熱フィン３は、図２，図４に示すように、前記焼結基板２の一方側面２ａに一体化されている。各放熱フィン３は、所定厚み（例えば１ｍｍ前後）の板材として形成されており、各放熱フィン３は、一定間隔毎に配置されている。この放熱フィン３としては、焼結基板２として銅粉末から焼結されたものが用いられる場合には銅板、焼結基板２としてＡｌ粉末から焼結されたものが用いられる場合にはＡｌ板が用いられる。本実施形態においては、焼結基板２として銅粉末から焼結されたものが用いられることから、各放熱フィン３として、熱伝導性等を考慮し、材料に銅を用いた銅板が用いられている。この焼結基板２の一方側に対する各放熱フィン３の一体化には、焼結基板２を形成する焼結工程（加圧、加熱）が利用されている。すなわち、銅粉末を焼結して焼結基板２を形成する際には、その各放熱フィン３の基端部が銅粉末（金属粉末）内に挿入され、各放熱フィン３は、焼結基板２が形成されるに伴い、その焼結基板２に拡散接合されることになる。
【００３０】
前記被覆板４は、図２，図４に示すように、前記焼結基板２の他方側面２ｂに一体的に接合されている。被覆板４は、溶製材からなっており、その密度は緻密で、その平滑度は金属粉末の焼結により形成される焼結基板２（焼結体）の表面の平滑度に比べて格段に高いものとなっている。この被覆板４は、焼結基板２の他方側面２ｂの全体を覆っており、その被覆板４の全周縁部は、焼結基板２の周縁部よりもさらに外方に拡張されている。この被覆板４には、熱伝導性等を考慮して、銅板、Ａｌ板等を用いることができるが、本実施形態においては、銅板が用いられている。
【００３１】
前記複数の絶縁基板５は、トランジスタやＩＧＢＴ等を載置すべく、前記被覆板４の表面４ａに接合材６を介して一体化されている。各絶縁基板５は、被覆板４、焼結基板２等に対するトランジスタ等の絶縁性を確保すべく、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＣ等を用いて一定厚み（例えば１ｍｍ前後）の小片として形成されており、その各表面（上面）は、被覆板４の表面４ａに対して平行となっている。
【００３２】
本実施形態においては、各絶縁基板５（ＡｌＮ）の表面は、トランジスタ等のハンダ付けを可能としたり、エッチングして回路を形成すべく、金属薄膜７を備えている。この金属薄膜７としては、銅箔等を用いることができ、その銅箔が用いられるときには、各絶縁基板５としてのＡｌＮの表面上にその銅箔が拡散接合され、その厚みは、ＡｌＮとの熱応力を考慮して、５〜１０μｍとされる。このような各絶縁基板５の表面（上面）は、被覆板４の表面４ａからいずれも所定高さＨ（例えば２．５ｍｍ前後）とされている。
【００３３】
前記接合材６は、インサート材として、各絶縁基板５と被覆板４とを拡散接合している。接合材６は、各絶縁基板５と被覆板４とを一体的に接合する役割に加えて、絶縁基板５の熱膨張率（ＡｌＮ：４．５×１０-6Ｋ-1）と被覆板４の熱膨張率（Ｃｕ：１７×１０-6Ｋ-1）との差に基づく熱応力を緩和する役割を有している。このため、接合材６としては、熱応力を吸収すべく、絶縁基板５（ＡｌＮのヤング率：０．２７ＴＰａ）に対してヤング率が小さいＣｕ（純銅（９９．８％以上）：０．１２ＴＰａ）又はＡｌ（純Ａｌ（９９．８％以上）：０．０８ＴＰａ）を主材料とし、それに調整材としての役割を有する副材料を混合して焼結した複合材が用いられている。具体的には、複合材として、Ｃｕ又はＡｌからなる主材料に炭素（グラファイト）、ダイヤ、グラファイトナノファイバー等のいずれかを混合して焼結させたものが用いることができる。
【００３４】
本実施形態においては、被覆板４として銅板が用いられることを考慮し、接合材６（複合材）として、Ｃｕ−Ｃ複合材（銅炭素複合材  例えば６０重量％：４０重量％）が用いられており、そのＣｕ−Ｃ複合材は、純銅粉末（９９．８重量％以上、約３μｍ）と熱分解黒鉛粉末（約１００μｍ）とを混合したものを焼結することにより作製される。この場合、熱分解黒鉛粉末は、その熱伝導率２０００（ｗ／ｍ・Ｋ）が銅の熱伝導率４００（ｗ／ｍ・Ｋ）よりも大きいことを利用して、熱伝導性を高める役割を果たす。また、Ｃｕ又はＡｌがＡｌＮとの熱膨張率の差に基づき繰り返し塑性歪みを受けることになっても、熱分解黒鉛粉末は、転位の移動を妨げる役割を果たす。
【００３５】
このようなヒートシンク１は、図１，図４に示すように、その絶縁基板５（金属薄膜７）上にＩＧＢＴ等の半導体チップ（図示略）を搭載した上で、その焼結基板２の一方側面２ａ及び複数の放熱フィン３が冷却水等により冷却される。これにより、各絶縁基板５上の半導体チップから熱が発生しても、その熱は、複数の放熱フィン３に向けて移動し、冷却水等は、その複数の放熱フィン３の熱を奪うことになる。
【００３６】
この場合、焼結基板２の一方側面２ａが冷却水と接触していて、その冷却水が焼結基板２の多孔質性に基づき毛管現象等の作用を受け、焼結基板２の他方側面２ｂに移動する。しかし、溶製材からなる被覆板４は、冷却水が蒸発等して絶縁基板５の周囲に水分が導かれることを防止する。このため、被覆板４は、絶縁基板５上の半導体チップ（図示略）と、焼結基板２、被覆板４を含む周囲との絶縁性を高い確実性をもって確保する。
【００３７】
また、半導体チップを載置する絶縁基板５（金属薄膜７）の表面と被覆板４の表面４ａとの間の高さ（厚み）に関しては、溶製材からなる被覆板４の表面４ａのもともとの高い平滑度が利用されることになり、各絶縁基板５（金属薄膜７）の表面と被覆板４の表面との間の高さ（厚み）は、正規の所定高さＨからばらつくことが抑制される。具体的には、そのばらつき（誤差）は、±０．０５ｍｍ以下に抑えられる。
【００３８】
これに対して、図９，図１０に示すように、ヒートシンク１０１として、焼結体からなる焼結基板１０２の一方側を放熱領域（具体的には複数の放熱フィン（１０３）を配置）とし、焼結基板１０２の他方側に、その焼結基板１０２との絶縁性を確保すべく、半導体チップを載置するための絶縁基板１０５を配置したものにおいては、焼結基板１０２が一般に溶製材よりも多孔質となっていることから、焼結基板１０２の一方側面１０２ａが、冷却水と接触するときには、その冷却水が毛管現象等の作用を受けて焼結基板１０２の他方側面１０２ｂに移動し、その焼結基板１０２の他方側面１０２ｂから蒸発（図１０の破線矢印参照）等に至るおそれがある。このような場合、絶縁基板１０５の周囲に水分が導かれることになり、半導体チップと焼結基板１０２との間の絶縁性を確保する点で好ましくはなくなる。
【００３９】
また、図９，図１０に係るヒートユニット１０１においては、焼結基板１０２は、その製造上、その全体を均一温度下で焼結させることが難しく、焼結基板１０２においては、部分的に異なった温度で焼結が進行する。このため、焼結基板１０２の製造においては、型により形が決められた状態で焼結処理が行われるものの、部分的に焼結の進行が異なり、焼結基板１０２の他方側面１０２ｂの平滑度は区々となる。これに伴い、半導体チップを載置する絶縁基板１０５の表面と焼結基板１０２の他方側面１０２ｂとの間の高さ（厚み）が、正規のものに対してばらつくおそれがある。
【００４０】
次に、上記ヒートシンク１の製造方法について説明する。
上記ヒートシンク１は、いわゆる横型通電焼結装置１０を用いて製造される。横型通電焼結装置１０は、真空チャンバー（図示略）内において、図５に示すように、筒状の型１１と、下パンチ１２と、上パンチ１３とを備えている。筒状の型１１は、筒状の内型部１４とその外周に嵌合される筒状の外型部１５とを一体的に備えており、外型部１５は、その軸心延び方向両側において、内型部１４よりも延びている。下パンチ１２は、外型部１５内にその下側から嵌合できることになっており、その嵌合先端面は平坦に形成されている。上パンチ１３は、頭部１６と、その頭部１６から間隔をあけて突出する板状の複数の押圧部１７と、を備えており、各隣り合う押圧部１７間には、前記放熱フィン３となる板材を適合した状態で入り込ませることができることになっている。この上パンチ１３は、頭部１６を外型部１５内に上側から嵌合でき、複数の押圧部１７を内型部１４内に上側から嵌合できることになっている。
【００４１】
このような横型通電焼結装置１０において、先ず、図５，図６に示すように、絶縁基板５、接合材６、被覆板４及び金属粉末としての銅粉末Ｐがセットされる。
具体的にその説明をすれば、外型部１５内に嵌合される下パンチ１２の嵌合先端面上に第１ベース型（黒鉛）１８、第２ベース型（黒鉛）１９が積層した状態で敷かれる。第１ベース型１８は、下パンチ１２の嵌合先端面を覆う厚板状のものであり、第２ベース型１９は、第１ベース型１８よりも薄目の板状のものである。第２ベース型１９には、前記絶縁基板５及び接合材６に対応した複数の貫通孔２０が形成されており、第１，第２ベース型１８，１９の敷設に伴い、各貫通孔２０とその各貫通孔２０を塞ぐ第１ベース型１８とにより凹所２１がそれぞれ形成される。この各凹所２１に絶縁基板５と接合材６とが重ねた状態でそれぞれ収容され、このとき、接合材６の一部は、図６に示すように、貫通孔２０上方に突出される。この各貫通孔２０から突出する接合材６上に被覆板４が載置され、被覆板４と第２ベース型１９との間に所定量（例えば０，２ｍｍ程度）の隙間δが形成される（図６参照）。このような被覆板４，第１，第２ベース型１８，１９等の状態は、被覆板４が内型部１４の下端に当接するまで下パンチ１２により持ち上げられる（図５参照）。
【００４２】
一方、上パンチ１３は、複数の押圧部１７がその各隣り合う押圧部１７間に放熱フィン３の板材を入れ込んだ状態で内型部１４内に嵌合され、その各放熱フィン３の板材の端面は被覆板４に当接された状態とされる。また、各押圧部１７の先端面と被覆板４との間に金属粉末である銅粉末Ｐがそれぞれ入れられ、各放熱フィン３の板材の基端部は、銅粉末により埋設される（図５参照）。
【００４３】
このように絶縁基板５、接合材６、被覆板４及び銅粉末Ｐがセットされると、横型通電焼結装置１０が作動され、焼結処理が開始される。この焼結処理は、銅粉末Ｐを、真空加圧下で焼結温度まで上昇させて、その銅粉末Ｐを焼結させるものであり、このため、下パンチ１２が停止した状態の下で、上パンチ１３の各押圧部１７がその下方の銅粉末Ｐを加圧すると共に、外型部１５の側面に一対の電極（図示略）が当接されて、電流が筒状の型１１に供給される（銅粉末Ｐに熱付与）。より具体的には、真空加圧下（例えば真空度：１００Ｐａ、加圧状態：２０〜３０ＭＰａ）で室温から７５０℃前後にまで温度を上昇させ、その温度に至ると、３０〜５０ＭＰａの加圧下でさらに温度を８００〜８５０℃まで上昇させることになる。これにより、銅粉末Ｐが焼結されて焼結体（焼結基板２）が形成されると共に、その焼結基板２に各放熱フィン３の板材が拡散接合される。さらにこのとき、各放熱フィン３の端面と被覆板４も拡散接合される。
【００４４】
一方、このとき同時に、各貫通孔２０の接合材６も、焼結処理の加熱加圧処理を利用して、絶縁基板５と被覆板４とに拡散接合される。これにより、各絶縁基板５は、接合材６を介して被覆板４に一体的に接合される。この場合、当初、図６に示すように、被覆板４と第２ベース型１９表面との間に隙間δがあることから、接合材６は、図７に示すように、焼結処理の加熱加圧処理が利用されて、被覆板４と第２ベース型１９の表面とが当接するまで圧縮され、絶縁基板５と被覆板４とに対する接合材６の接合強度は高められる。勿論このとき、接合材６の圧縮に伴い、接合材６の厚みが短くなり、熱伝導性は向上することになる。
【００４５】
上記焼結処理が終了すると、ヒートシンク１が完成され、そのヒートシンク１は、横型通電焼結装置１０から取り出される。
【００４６】
したがって、この第１実施形態に係る製造方法にあっては、絶縁基板５、接合材６、被覆板４及び銅粉末Ｐのセット後、焼結処理をするだけで、焼結基板２の形成に加えて、焼結基板２に対する被覆板４の接合、焼結基板２に対する放熱フィン３の接合、被覆板４に対する絶縁基板５の接合が同時に行われることになり、ヒートシンク１を製造できることは勿論、その製造の迅速化をも図ることができる。
【００４７】
図８は第２実施形態、図１１は第３実施形態を示す。この各実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図８に示す第２実施形態は、被覆板４（Ｃｕ板）全体の強度の低下を極力抑制しつつ、絶縁基板５（ＡｌＮ）の熱膨張率と被覆板４の熱膨張率との差に基づく熱応力をさらに緩和した内容を示している。
すなわち、この第２実施形態においては、絶縁基板５の熱膨張率と被覆板４の熱膨張率との差に基づく熱応力をさらに緩和すべく、被覆板４の厚みが極力薄くされ（本実施形態では１ｍｍ）、その一方で、その被覆板４の全体としての強度不足を補うべく、被覆板４の全周縁部２２が焼結基板２側に向けて折曲され、断面係数が高められている。
【００４９】
図１１に示す第３実施形態は、前記第１実施形態における焼結基板２、放熱フィン３の構成を変形し、焼結基板２を用いずに、溶製材からなる板材（被覆板４と同一であるため、同符号を用いる）４を放熱板とし、その板材４の一方側面に複数の放熱フィン３を直接、拡散接合したものを示している。
すなわち、第３実施形態に係るヒートシンク１においては、各放熱フィン３として、基端部が略直角に折曲されて形成された接合部３ａを有するものが用意され、それらの接合部３ａが板材４の一方側面に直接、拡散接合されている。この場合、接合材６及び絶縁基板５に関しては、前記第１実施形態同様、板材４の他方側面（被覆板４の表面４ａと同一であるため同一符号を用いる）４ａに拡散接合されている。このようなヒートシンク１においても、板材４により冷却水の蒸発を規制でき、また、板材４の表面（他方側面）４ａの平滑性を利用できる。
尚、このヒートシンク１においても、熱応力及び熱伝導性の観点から、接合材６として第１実施形態において示した複合材を用いることが好ましく、また、熱応力の観点から、板材４の厚みを極力薄くする一方、前記第２実施形態同様、図１１に示すように、板材４の全周縁部２２を折曲することが好ましい。
【００５０】
この第３実施形態に係るヒートシンク１を製造するに際しては、各放熱フィン３の接合部を被覆板４の一方側面に当接した状態とすると共に、板材４の他方側面４ａ上に、第１実施形態同様、接合材６及び絶縁基板５を配置する。その上で、それらに対して加圧及び加熱処理を行い、それらを一気に拡散接合（一体化）する。
より具体的には、このヒートシンク１の製造においても、図５に示すような装置１０が用いられ、各放熱フィン３の配置扱いだけが第１実施形態と異なったものとなる。具体的には、装置１０において、各放熱フィン３を、その接合部（折曲部）が銅粉末Ｐの各配置個所に配置されるようにすると共に、板材４，接合片６及び絶縁基板５を第１実施形態同様に配置し、それらを、上下パンチ１３，１２により並設方向内方（上下方向内方）に加圧しつつ、加熱することになる。
【００５１】
この場合、板材４及び放熱フィン３に銅板を用いるときであって、約５０ＭＰａ（生産性安定加重）の加圧力を付与するときには、７５０〜８００℃での温度が必要となることから、接合材６としては、融点を考慮（融点未満の温度とすること）し、銅を主材料とした複合材を用いることが好ましい。
【００５２】
以上実施形態について説明したが本発明においては、次のようなものを包含する。
（１）ヒートシンク１として、後処理して用いるべく、絶縁基板５の表面に金属薄膜７を設けないものを含むこと。
（２）ヒートシンク１の平面視形状は、絶縁基板５の数に応じて、適宜変更すること。
【００５３】
尚、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましい或は利点として記載されたものに対応したものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【符号の説明】
【００５４】
１  ヒートシンク
２  焼結基板
２ａ  一方側面
２ｂ  他方側面
３  放熱フィン
４  被覆板（板材）
５  絶縁基板
６  接合材
１０  横型通電焼結装置
２２  被覆板の周縁部
Ｐ  銅粉末
【図１】
2011023457.tif 000003
【図２】
2011023457.tif 000004
【図３】
2011023457.tif 000005
【図４】
2011023457.tif 000006
【図５】
2011023457.tif 000007
【図６】
2011023457.tif 000008
【図７】
2011023457.tif 000009
【図８】
2011023457.tif 000010
【図９】
2011023457.tif 000011
【図１０】
2011023457.tif 000012
【図１１】
2011023457.tif 000013