(57)【要約】  本発明は、熱を発する第１の構成部分（１１）と、該第１の構成部分（１１）の熱を排出する第２の構成部分（１３）とを有しており、前記両構成部分（１１，１３）は熱伝導媒体（１２）によって互いに作用結合されるように配置されている、前記２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置（１０）に関する。本発明によれば、前記熱伝導媒体（１２）は金属成分、特に金属イオン（１６）を含んでおり、前記金属成分は支持材料（１５）、特にポリママトリックス内に配置されており、前記熱伝導媒体（１２）は、最終状態で、前記金属成分から成るデンドライト（２２）を有しており、該デンドライトは、前記両構成部分（１１，１３）の接触表面（１７，１８）に熱伝導的に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発する第１の構成部分（１１）と、該第１の構成部分（１１）の熱を排出する第２の構成部分（１３）とを有しており、前記両構成部分（１１，１３）は熱伝導媒体（１２）によって互いに作用結合されるように配置されている、前記２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置（１０）であって、
前記熱伝導媒体（１２）は金属成分、特に金属イオン（１６）を含んでおり、前記金属成分は支持材料（１５）、特にポリママトリックス内に配置されており、前記熱伝導媒体（１２）は、最終状態で、前記金属成分から成るデンドライト（２２）を有しており、該デンドライトは、前記両構成部分（１１，１３）の接触表面（１７，１８）に熱伝導的に接続されていることを特徴とする、２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置。
【請求項２】
前記熱伝導媒体（１２）は処理状態若しくは初期状態で液状又はペースト状であって、最終状態で固体を成している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記両構成部分（１１，１３）は、少なくとも前記熱伝導媒体（１２）への前記接触表面（１７，１８）で、導電材料、特に金属から成っている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記両構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）は金属コーティング又は金属層を有している、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第１の構成部分（１１）は電気的又は電子的構成エレメントであって、前記第２の構成部分（１３）は冷却エレメントである、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
２つの構成部分（１１，１３）の接触表面（１７，１８）間に熱伝導媒体（１２）を配置し、該熱伝導媒体（１２）はまず液状又はペースト状であって、硬化プロセス後に固体を成す、前記２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置（１０）の製造方法であって、
前記熱伝導媒体（１２）の、前記構成部分（１１，１３）に面した接触表面（１７，１８）に少なくとも間接的に電圧をかけ、次いで、前記熱伝導媒体（１２）内に、金属成分、特に金属イオン（１６）によってデンドライト（２２）を形成し、該デンドライトによって、前記両構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）を熱伝導的に互いに結合することを特徴とする、熱伝導装置の製造方法。
【請求項７】
前記両構成部分（１１，１３）の、少なくとも前記熱伝導媒体（１２）との前記接触表面（１７，１８）を導電的に形成し、電圧を前記構成部分（１１，１３）にかける、請求項６記載の方法。
【請求項８】
少なくとも前記熱伝導媒体（１２）を、前記デンドライト（２２）の形成後に、硬化させるために熱処理する、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記熱伝導媒体（１２）を、前記両構成部分（１１，１３）の一方の前記接触表面（１７，１８）に塗り付け、次いで、前記両構成部分（１１，１３）の他方の前記接触表面（１７，１８）を前記熱伝導媒体（１２）に密着接触させる、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記一方の構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）上における前記熱伝導媒体（１２）の塗り付けを、スタンピング、ディスペンサ、スクリーン印刷により行う、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
先行技術
本発明は、両独立請求項の上位概念に記載の形式の２つの構成部分間の熱伝導装置及び２つの構成部分間の熱伝導装置の製造方法に関する。
【０００２】
このような形式の装置若しくはこのような形式の装置の製造方法は先行技術により公知である。この場合、例えば、熱を発する第１の構成部分は所定の媒体を介して、熱を放出する第２の構成部分、例えばヒートシンクに接続されている。この場合、前記媒体は、例えば、一部が硬化するいわゆる「ギャップフィラー」として、硬化しないペーストから成っているか、又は熱伝導フィルム又は熱伝導接着剤として形成されており、熱伝導フィルム又は熱伝導接着剤は通常完全に硬化する。上記材料は主として、無機材料、例えば銀、酸化アルミニウム、窒化ホウ素又は炭素によって極めて高度に充填されている。さらに、その凝集状態が温度に応じて変化するいわゆる「相変化物質」（ＰＣＭ）が存在し、この場合、構成部分の濡れ性の改善が得られる。熱伝導材料に関する最近の開発においては、ナノ粒子（例えば、ナノ銀、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ））が使用されている。しかしながらこれら全ての材料は、以下の要求の組み合わせ即ち、高いフレキシブル性のもとでの高い熱伝導性、導電材料を用いない高い熱伝導性、その都度の接合パートナに対する良好な熱接続による熱伝導抵抗の低減、に関して臨界的であり、若しくは最良ではない。
【０００３】
さらに、米国特許５９５８５９０号により、導電的な接続部を結合もしくは形成するための接合材料として、導伝性の高いデンドライト粉末材料をペーストとして使用することが公知である。この場合、支持材料としてのポリマ材料からなるマトリックスに、導電的な金属粒子が結合され、この金属粒子は、支持材料がまだ固化しない限りは導電的なブリッジ、いわゆる「デンドライト」を形成し、このデンドライトにより、接続部の電気抵抗は比較的小さくなる。
【０００４】
発明の概要
本発明の課題は、上記先行技術を基点として、両独立請求項の上位概念に記載の形式の装置を改良して、２つの構成部分間の熱的な接続が、上記要求の観点で最良となるような２つの構成部分間の熱伝導装置若しくは２つの構成部分間の熱伝導装置の製造方法を提供することである。この課題は、独立請求項の特徴部に記載の熱伝導装置若しくは熱伝導装置の製造方法により解決される。この場合、本発明の根底を成す思想は、金属成分を含む支持材料を使用することにより、互いに作用結合する２つの構成部分間の最良な熱伝導性を可能にするデンドライトを形成することにある。
【０００５】
本発明による装置、または該装置の製造方法の好ましい別の構成はそれぞれ従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲および／または図面に開示された少なくとも２つの特徴からなる全ての組み合わせは、本発明の範囲内に含まれる。
【０００６】
一方ではデンドライトの形成を可能にし、他方では、構成部分間の熱伝導媒体の配置を簡単にし、かつこのことが運転中に、液状若しくはペースト状の熱伝導媒体により困難な点若しくは欠点を生じさせないようにするために、好適な構成では、熱伝導媒体は処理状態で液状又はペースト状であり、最終状態では固体として形成されている。
【０００７】
特に好適には、両構成部分は少なくとも熱伝導媒体への接触面で、導電的な材料、特に金属から成っている。これにより、電圧及びこれに伴い電流をかけることにより、熱伝導媒体において、デンドライトを両接触表面間に所望のように形成することができる。
【０００８】
熱伝導的に結合させたい構成部分が金属から成っておらず、本発明を適用する場合には、本発明の別の構成では、両構成部分の接触表面は金属コーティング又は金属層を有することができる。
【０００９】
特に、第１の構成部分が電気的構成エレメントであって、第２の構成部分が冷却エレメントであることが考えられる。この場合、本発明による熱伝導装置により、電気的な構成部分と冷却エレメントとの間に良好な熱の流れが得られる。
【００１０】
さらに特に好適には、少なくとも熱伝導媒体は、デンドライト形成後に、硬化のため熱処理される。これにより、熱伝導媒体を両構成部分の接触表面に堅固に結合させることができる、若しくは堅固な結合を保証する、熱伝導媒体の所望の固体としての最終状態が得られる。
【００１１】
熱伝導装置を製造するための経済的に好適な方法では、熱伝導媒体を、両構成部分の一方の接触表面に設け、次いで、他方の構成部分の接触表面を熱伝導媒体に密着させる。
【００１２】
この場合、特に、熱伝導媒体の一方の構成部分の接触表面への塗り付けは、スタンピング、ディスペンサ、又はスクリーン印刷により行うことができる。この場合、使用される方法は特に、第１の構成部分の接触表面の既存の表面特性若しくはトポグラフィ及び大きさに応じたものである。
【００１３】
本発明の別の利点、特徴および細部を、有利な実施形態の以下の説明において、図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱伝導媒体を使用して熱伝導的に結合させたい２つの構成部分の装置を初期状態で示した縦断面図である。
【図２】図１の装置若しくは熱伝導媒体が最終状態でデンドライトを有している状態の装置を示した縦断面図である。
【００１５】
図１には、第１の構成部分１１と、熱伝導媒体１２と、第２の構成部分１３とから成る装置１０が示されている。この場合、第１の構成部分１１は、これに限定されるものではないが例えば、発熱性の電気的又は電子的構成部分、例えば、パワートランジスタ、ＩＣ等である。第２の構成部分１３は、同じくこれに限定されるものではないが例えば、熱排出構成部分、例えばヒートシンクとして形成されており、この第２の構成部分１３は、第１の構成部分１１から発生した熱を周囲に放出するものである。
【００１６】
熱伝導媒体は、特にポリママトリックスの形態の支持材料１５から成っており、このポリママトリックスには、図１に示したような初期状態で、金属イオン１６としての金属塩が混合されていて、この金属イオンは、多かれ少なかれ均一に支持材料１５内に分配されて配置されている。金属イオン１６としては、銅イオン及び／又は鉄イオン及び／又はアルミニウムイオン及び／又は銀イオンが使用される。この場合、個々の金属イオン１６間は通常、最初は接触していない。熱伝導媒体１２が初期状態で液状若しくはペースト状に形成されており、これにより金属イオン１６の運動が可能であることも重要である。
【００１７】
装置１０を製造するために、熱伝導媒体１２は、まず例えば第１の構成部分１１上に塗布される。これは特に、スタンピング、ディスペンサ、スクリーン印刷によって行われ、経済的又はその他の必要性に応じて、熱伝導媒体１２を所望の形式で第１の構成部分１１の接触表面１７上に塗布することができる。次いで、第２の構成部分１３の接触表面１８を、例えば熱伝導媒体１２上に押し付けることにより、第２の構成部分１３の、熱伝導媒体１２に面した接触表面１８を熱伝導媒体１２に作用結合させる。
【００１８】
図１のように装置１０を形成した後、第２ステップでは電圧を前記両構成部分１１，１３にかける。このことは図２に図示されている。両構成部分１１，１３が導電材料、特に金属、例えば銅から成っている場合、電圧付与は、構成部分１１，１３を電源２０に直接接続することにより行うことができる。しかしながら両構成部分１１，１３が導電性の悪い、又は導電性のない材料から成っている場合、両構成部分１１，１３の接触表面１７，１８に金属コーティング又は、例えば銅から成る金属層を設け、次いでこれを電源２０に接続するのが有利である、若しくはその必要がある。
【００１９】
両構成部分１１，１３（若しくは両構成部分１１，１３の導電性の接触表面１７，１８）に電圧をかけることにより、熱伝導媒体１２内の金属イオン１６がデンドライト２２を形成し、このデンドライト２２は、金属イオン１６を介して両接触表面１７，１８間を直接接続し、ひいては、両構成部分１１，１３間も直接接続することができる。従って、デンドライト２２により、両接触表面１７，１８は直接、熱伝導的に接続されるので、第１の構成部分１１から生じた熱は、熱伝導媒体１２若しくはデンドライト２２を介して直接的な経路に沿って第２の構成部分１３へと導出される。
【００２０】
電圧をかける際に既に、若しくはデンドライト２２が形成される際に既に、熱伝導媒体１２は硬化する、若しくは硬化し始める。硬化プロセスを加速するために、装置１０を次いで熱処理の炉内に入れると有利である。この場合、熱伝導媒体１２は完全に硬化するので、良好な熱伝導性が得られる。
【００２１】
ここまで記載した若しくは説明した装置１０は、多様な形式で変化実施例が可能であり、改造可能である。従って例えば、構成部分１１，１３が図示のように扁平若しくは平滑な接触表面１７，１８を有しているのではなく、これらは別の形式で形成されていることも考えられる。このような場合、熱伝導媒体１２は、初期状態でペースト状若しくは液状であることにより問題なく、構成部分１１，１３の各表面に密着する若しくは例えば構成部分間隙を充填することができる。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月14日(2012.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発する第１の構成部分（１１）と、該第１の構成部分（１１）の熱を排出する第２の構成部分（１３）とを有しており、前記両構成部分（１１，１３）は熱伝導媒体（１２）によって互いに作用結合されるように配置されている、前記２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置（１０）であって、
前記熱伝導媒体（１２）は金属成分を含んでおり、前記金属成分は支持材料（１５）内に配置されており、前記熱伝導媒体（１２）は、最終状態で、前記金属成分から成るデンドライト（２２）を有しており、該デンドライトは、前記両構成部分（１１，１３）の接触表面（１７，１８）に熱伝導的に接続されていることを特徴とする、２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置。
【請求項２】
前記金属成分は金属イオン（１６）である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記支持材料（１５）はポリママトリックスである、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記第１の構成部分（１１）は電気的又は電子的構成エレメントであって、前記第２の構成部分（１３）は冷却エレメントである、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記両構成部分（１１，１３）は、少なくとも前記熱伝導媒体（１２）への前記接触表面（１７，１８）で、導電材料から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記両構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）は金属コーティング又は金属層を有している、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記導電材料は金属である、請求項５又は６記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝導媒体（１２）は処理状態若しくは初期状態で液状又はペースト状であって、最終状態で固体を成している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
２つの構成部分（１１，１３）の接触表面（１７，１８）間に熱伝導媒体（１２）を配置し、該熱伝導媒体（１２）はまず液状又はペースト状であって、硬化プロセス後に固体を成す、前記２つの構成部分（１１，１３）間の熱伝導装置（１０）の製造方法であって、
前記構成部分（１１，１３）の、前記熱伝導媒体（１２）に面した接触表面（１７，１８）に少なくとも間接的に電圧をかけ、次いで、前記熱伝導媒体（１２）内に、金属成分によってデンドライト（２２）を形成し、該デンドライトによって、前記両構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）を熱伝導的に互いに結合することを特徴とする、熱伝導装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属成分は金属イオン（１６）である、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記両構成部分（１１，１３）の、少なくとも前記熱伝導媒体（１２）との前記接触表面（１７，１８）を導電的に形成し、電圧を前記構成部分（１１，１３）にかける、請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも前記熱伝導媒体（１２）を、前記デンドライト（２２）の形成後に、硬化させるために熱処理する、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記熱伝導媒体（１２）を、前記両構成部分（１１，１３）の一方の前記接触表面（１７，１８）に塗り付け、次いで、前記両構成部分（１１，１３）の他方の前記接触表面（１７，１８）を前記熱伝導媒体（１２）に密着接触させる、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記一方の構成部分（１１，１３）の前記接触表面（１７，１８）上における前記熱伝導媒体（１２）の塗り付けを、スタンピング、ディスペンサ、スクリーン印刷により行う、請求項１３記載の方法。
【国際調査報告】
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