(57)【要約】【課題】簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供する。【解決手段】中実部材であるスプレッダ１０と、スプレッダ１０に形成された複数の挿入溝１１、１２と、スプレッダ１０から突設する複数のフィン２０と、イオンビームスパッタリング処理された複数のフィン２０の一端部が、イオンビームスパッタリング処理された複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入されて、複数のフィンの２０一端部の当接平面２１ｍ、２２ｍと、複数の挿入溝１１、１２の当接底平面１１ａ、１２ａとが、互いに対応して当接された状態で、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を原子間力接合する原子間力接合部２１ｅ、２２ｅと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実部材であるスプレッダと、
前記スプレッダに形成された複数の挿入溝と、
前記スプレッダから突設する複数のフィンと、
イオンビームスパッタリング処理された前記複数のフィンの一端部が、イオンビームスパッタリング処理された前記複数の挿入溝に対応して挿入されて、前記複数のフィンの前記一端部の当接平面と、前記複数の挿入溝の当接底平面とが、互いに対応して当接された状態で、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を原子間力接合する原子間力接合部と、
を備えたヒートシンク。
【請求項２】
前記イオンビームスパッタリング処理で用いるイオンビームは、不活性ガスのイオンから得られる請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記スプレッダは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の前記ヒートシンクを製造する製造方法であって、前記複数の挿入溝及び前記複数のフィンの一端部を各々イオンビームスパッタリング処理した後で、前記複数のフィンの一端部を前記複数の挿入溝に対応して挿入し、前記複数のフィンの前記一端部の当接平面と、前記複数の挿入溝の当接底平面とを、互いに対応して当接することにより、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を原子間力接合部で原子間力接合するヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク及びその製造方法に関し、特に、スプレッダと複数のフィンとを原子間力接合するヒートシンク及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高密度化により、その動作時の発熱量が増大してデバイス自体の温度がより高温になる傾向が強まっている。
【０００３】
かかる半導体デバイスには、その動作時に生じる熱を効果的に放熱するヒートシンクが装着されることが一般的である。ヒートシンクには、その放熱部として複数のフィンが設けられている。また、ヒートシンクにおいて、複数のフィンは、スプレッダに固設されるが、その固設の構造を簡便化する試みもなされるようになってきている。
【０００４】
かかる状況下で、特許文献１は、ヒートシンクの製造方法に関し、コア部３及び受熱部４を有するヒートシンクに関し、超音波振動器１１に配置された台座部にコア部３を載せ、超音波振動器１１により台座部を振動させると共に、台座部上のコア部３を受熱部４に対して相対的に繰り返し移動させることにより、受熱部４に形成されたアルミニウム酸化被膜１０を摩擦によって剥離又は破断させ、コア部３と受熱部４とを接合させる構成を開示している。
【０００５】
また、特許文献２は、ヒートシンクの超音波接合装置に関し、フィン６との接合面同士が対向するように配置された基板５ａと基板５ｂとの間にフィン６を接合する構成を開示している。具体的には、特許文献２は、固定ツール３７ａ、３８ａがフィン６の接合部６ａの下面に接触して接合部６ａを基板５ａに押し付けた状態で、フィン６の接合部６ａと接合部６ｂとの間に超音波振動を加えることにより、接合部６ａと基板５ａとを接合する構成、及び固定ツール３７ｂ、３８ｂがフィン６の接合部６ｂの上面に接触して接合部６ｂを基板５ｂに押し付けた状態で、フィン６の接合部６ａと接合部６ｂとの間に超音波振動を加えることにより、接合部６ｂと基板５ｂとを接合する構成を開示している。
【０００６】
特許文献１及び特許文献２のヒートシンクにおける接合方法によれば、フィンに熱を加えることなく超音波を加えて接合物と被接合物とを接合するので、接合部において脆弱な金属間化合物が生成されることなく、良好な接合強度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７７１９２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成では、超音波振動器１１に配置された台座部にコア部３を載せ、超音波振動器１１により台座部を振動させると共に、台座部上のコア部３を受熱部４に対して相対的に繰り返し移動させることが必要であり、その構成が煩雑である。
【０００９】
また、特許文献２の構成では、固定ツール３７ａ、３８ａがフィン６の接合部６ａの下面に接触して接合部６ａを基板５ａに押し付けた状態で、フィン６の接合部６ａと接合部
６ｂとの間に超音波振動を加えることにより、接合部６ａと基板５ａとを接合する構成、及び固定ツール３７ｂ、３８ｂがフィン６の接合部６ｂの上面に接触して接合部６ｂを基板５ｂに押し付けた状態で、フィン６の接合部６ａと接合部６ｂとの間に超音波振動を加えることにより、接合部６ｂと基板５ｂとを接合する構成を有するものであるため、その構成が煩雑であることに加え、フィン６がフランジ状の接合部６ａ、６ｂを備える必要があり、フィン６の加工が煩雑であると共にそのコストや重量も嵩んでしまう。
【００１０】
ここで、本発明者の検討によれば、フィン及びスプレッダの材質としては、フィン及びスプレッダの両方が銅製である場合と、フィンが銅製及びスプレッダがアルミニウム製の場合とがある。複数のフィンをスプレッダに熱を加えて接合する際において、前者の場合には、同一金属であるため熱を加えても脆弱な金属間化合物は形成されないが、後者の場合には、熱を加えると接合部に脆弱な金属間化合物（ＣｕＡｌ２、Ｃｕ３Ａｌ２）が生成し、良好な接合強度を得ることが困難な傾向がある。そこで、熱を加えずに複数のフィンをスプレッダに接合することができる新たな接合手法により、確実に複数のフィンをスプレッダに接合することが求められることになる。
【００１１】
つまり、現状では、簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクの実現が待望された状況にある。
【００１２】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面におけるヒートシンクは、中実部材であるスプレッダと、前記スプレッダに形成された複数の挿入溝と、前記スプレッダから突設する複数のフィンと、イオンビームスパッタリング処理された前記複数のフィンの一端部が、イオンビームスパッタリング処理された前記複数の挿入溝に対応して挿入されて、前記複数のフィンの前記一端部の当接平面と、前記複数の挿入溝の当接底平面とが、互いに対応して当接された状態で、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を原子間力接合する原子間力接合部と、を備える。
【００１４】
また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記イオンビームスパッタリング処理で用いるイオンビームは、不活性ガスのイオンから得られることを第２の局面とする。
【００１５】
また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記スプレッダは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であることを第３の局面とする。
【００１６】
また、本発明は、別の局面において、第１から第３の局面のいずれかに記載の前記ヒートシンクを製造する製造方法であって、前記複数の挿入溝及び前記複数のフィンの一端部を各々イオンビームスパッタリング処理した後で、前記複数のフィンの一端部を前記複数の挿入溝に対応して挿入し、前記複数のフィンの前記一端部の当接平面と、前記複数の挿入溝の当接底平面とを、互いに対応して当接することにより、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を原子間力接合部で原子間力接合するヒートシンクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の局面における構成によれば、中実部材であるスプレッダと、スプレッダに形成された複数の挿入溝と、スプレッダから突設する複数のフィンと、イオンビームスパッタリング処理された複数のフィンの一端部が、イオンビームスパッタリング処理された複数の挿入溝に対応して挿入されて、複数のフィンの一端部の当接平面と、複数の挿入
溝の当接底平面とが、互いに対応して当接された状態で、スプレッダと複数のフィンとの各々を原子間力接合する原子間力接合部と、を備えることにより、簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを実現することができる。
【００１８】
また、本発明の第２の局面における構成によれば、イオンビームスパッタリング処理で用いるイオンビームは、不活性ガスのイオンから得られることにより、イオンビームスパッタリング処理の間にイオンビームが、ターゲットであるスプレッダ及び複数のフィンと不要に反応することを阻止することができる。
【００１９】
また、本発明の第３の局面における構成によれば、スプレッダが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、複数のフィンが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であることにより、熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンクを実現することができる。また、特に、スプレッダが、アルミニウム製であり、複数のフィンが、銅製であっても、超音波接合部に金属間化合物を生成することを阻止することができる。
【００２０】
また、本発明の別の局面における方法によれば、複数の挿入溝及び複数のフィンの一端部を各々イオンビームスパッタリング処理した後で、複数のフィンの一端部を複数の挿入溝に対応して挿入し、複数のフィンの一端部の当接平面と、複数の挿入溝の当接底平面とを、互いに対応して当接することにより、スプレッダと複数のフィンとの各々を原子間力接合部で原子間力接合することにより、簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態におけるヒートシンクの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】スプレッダと複数のフィンとを原子間力接合により接合する本実施形態におけるヒートシンクの製造方法を示す模式図である。ここで、図３（ａ）は、スプレッダの当接面をイオンビームスパッタリングする工程の模式図であり、図３（ｂ）は、複数のフィンの当接面をイオンビームスパッタリングする工程の模式図であり、また、図３（ｃ）は、イオンビームスパッタリングした当接面を有する複数のフィンを、イオンビームスパッタリングした当接面を有するスプレッダに装着して原子間力接合する工程の模式図である。
【図４】本実施形態におけるヒートシンクを製造する際に用いるイオンビームスパッタリング装置の構成を示す模式的断面図である。ここで、図４（ａ）は、スプレッダの第１の挿入溝の当接面をイオンビームスパッタリングするイオンビームスパッタリング装置を示し、図４（ｂ）は、第１のフィンエレメントの当接面（第２のフィンエレメントの当接面）をイオンビームスパッタリングするイオンビームスパッタリング装置を示す。
【図５】本実施形態におけるヒートシンクのスプレッダの当接面及び複数のフィンの当接面の状態の変遷を示す模式的断面図である。ここで、図５（ａ）は、イオンビームスパッタリング前のスプレッダの当接面及び複数のフィンの当接面を示す模式図であり、図５（ｂ）は、イオンビームスパッタリングの最中のスプレッダの当接面及び複数のフィンの当接面を示す模式図であり、図５（ｃ）は、イオンビームスパッタリング後のスプレッダの当接面及び複数のフィンの当接面を示す模式図であり、また図５（ｄ）は、スプレッダの当接面と複数のフィンの当接面とが原子間力接合した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるヒートシンク及びその製造方法につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｚ
軸の正方向を上方向とし、ｚ軸の負方向を下方向とする。
【００２３】
図１及び図２を参照して、本実施形態におけるヒートシンクの構成につき、詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態におけるヒートシンクの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、ヒートシンク１は、金属製のスプレッダ１０、典型的にはアルミニウム製で矩形平板状のスプレッダ１０と、金属製のフィン２０、典型的には銅製でスプレッダ１０に装着された複数のフィン２０と、を備える。なお、スプレッダ１０は、銅製であってもよく、複数のフィン２０は、アルミニウム製であってもよい。また、スプレッダ１０及びフィン２０に用いるアルミニウム及び銅は、各々、それらの合金であってもよい。
【００２６】
スプレッダ１０は、典型的には中実部材であり、そのｚ軸の正方向側の面である上面から各々内方に陥設されｙ軸の方向に延在する典型的には矩形凹部である第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２にフィン２０を挿入して上方に突設させる一方で、それと対向するｚ軸の負方向側の面である下面に、図示を省略する半導体モジュール等の熱源を装着自在である。
【００２７】
フィン２０は、典型的には各々が矩形平板状で多孔質である複数のフィンから成り、図中では、一例として２個のフィン、つまり、共に矩形平板状で多孔質の第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２を示す。第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２は、それらのｙ−ｚ平面に平行な主平面同士を並置させながらｘ軸方向に列を成して配列される。フィン２０を構成するフィンエレメントの個数が多い場合には、各フィンエレメントは、複数の列を並置してもよい。このような第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２は、一般的な鋳造法等の製造方法により得ることができるものである。
【００２８】
一方で、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２のサイズが元々大きく取れてこれらの放熱表面積を大きく確保できるときには、これらは、多孔質部材ではなく、強度も高く確保することができる中実部材であってもよい。
【００２９】
ここで、スプレッダ１０と、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２と、は、原子間力接合部２１ｅ及び２２ｅにより互いに対応して接合されている。
【００３０】
具体的には、スプレッダ１０における第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２に対する第１の挿入溝１１の底平面である当接面１１ａ及び第２の挿入溝１２の底平面である当接面１２ａは、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２と接合される前に、１０−６ｔｏｒｒ以上の真空度の超高真空の環境においてイオンビームスパッタリング法によりスパッタリングされる。また、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２における平面端部であってスプレッダ１０の当接面１１ａ、１２ａに対して当接する当接面２１ｍ及び２２ｍは、スプレッダ１０と接合される前に、１０−６ｔｏｒｒ以上の真空度の超高真空の環境においてイオンビームスパッタリング法によりスパッタリングされる。これにより、第１の挿入溝１１の当接面１１ａ及び第２の挿入溝１２の当接面１２ａ、並びに第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍ及び第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍでは、それらの表面の酸化被膜等の被膜が除去されて金属原子の結合子が現れる。そして、かかる状態において、１０−６ｔｏｒｒ以上の真空度の超高真空の環境を維持して、挿入溝１１の当接面１１ａと第１のフィ
ンエレメント２１の当接面２１ｍとを当接することにより、原子間力接合部２１ｅが形成されてスプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１とが  原子間力接合されると共に、挿入溝１２の当接面１２ａと第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍとを当接することにより、原子間力接合部２２ｅが形成されてスプレッダ１０と第２のフィンエレメント２２とが  原子間力接合される。
【００３１】
また、第１のフィンエレメント２１の側面及び第１の挿入溝１１の側面、並びに第２のフィンエレメント２２の側面及び第２の挿入溝１２の側面も、各々がイオンビームスパッタリングされているため、対応して原子間力接合されることも可能である。
【００３２】
次に、以上の構成を有する本実施形態におけるヒートシンク１を製造するための製造方法につき、更に図３及び図４をも参照しながら、詳細に説明する。なお、スプレッダ１０と複数のフィン２０の各々との接合方法は全て同一であるので、主としてスプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１との接合方法に着目しながら、以下説明する。
【００３３】
図３は、スプレッダ１０と複数のフィン２０とを原子間力接合により接合する本実施形態におけるヒートシンク１の製造方法を示す模式図である。ここで、図３（ａ）は、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａをイオンビームスパッタリングする工程の模式図であり、図３（ｂ）は、第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍ（第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍ）をイオンビームスパッタリングする工程の模式図であり、また、図３（ｃ）は、イオンビームスパッタリングした当接面２１ｍを有する第１のフィンエレメント２１及びイオンビームスパッタリングした当接面２２ｍを有する第２のフィンエレメント２２を、イオンビームスパッタリングした当接面１１ａ及び１２ａを有するスプレッダ１０の第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対応して装着して原子間力接合する工程の模式図である。また、図４は、本実施形態におけるヒートシンクを製造する際に用いるイオンビームスパッタリング装置５０の構成を示す模式的断面図である。ここで、図４（ａ）は、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａをイオンビームスパッタリングするイオンビームスパッタリング装置５０を示し、図４（ｂ）は、第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍ（第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍ）をイオンビームスパッタリングするイオンビームスパッタリング装置５０を示す。
【００３４】
ヒートシンク１を製造するには、まず、図３（ａ）に示すように、スプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である当接面１１ａを、図４に示すイオンビームスパッタリング装置５０を用いて、イオンビームスパッタリング法によりスパッタリングする。
【００３５】
具体的には、スプレッダ１０には、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格でＡ６０６２）製で板厚４ｍｍのものを用い、スプレッダ１０に機械加工で形成された第１の挿入溝１１については、ｘ軸方向の幅を２ｍｍに設定すると共に、上下方向の長さである深さを２ｍｍに設定し、ｘ軸方向において隣接する第２の挿入溝１２との間隔は、２ｍｍに設定した。
【００３６】
ここで、イオンビームスパッタリング装置５０は、図４に示すように、チャンバ５１と、チャンバ５１の内部を１０−６ｔｏｒｒ以上の真空度の超高真空の環境にする真空ポンプ５２と、典型的には不活性ガスのイオンからそのイオンビームＢを生成して発射するイオンビーム源５３と、イオンビーム源５３より発射されたイオンビームＢを衝突させるターゲットを保持するホルダ５４と、ホルダ５４を回転自在に支持する支持部５５と、支持部５５に対するホルダ５４の回転軸である軸部５６と、から構成されている。真空ポンプ５２としては、例えば、油拡散ポンプやターボ分子ポンプを用いることができる。また、イオンビームのイオンを不活性ガスのイオンとするのは、ターゲットであるスプレッダ１０や複数のフィン２０に対する反応性が実質ないためであり、かかる不活性ガスとしては
、例えば、アルゴンガス又はヘリウムガスを用いることができる。
【００３７】
つまり、このような構成のイオンビームスパッタリング装置５０を用いて、図４（ａ）に示すように、ターゲットとなるスプレッダ１０を、ホルダ５４により保持する。
【００３８】
次に、ホルダ５４に保持されたスプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａに対して、イオンビーム源５３より発射されたイオンビームＢが衝突するように、支持部５５に対して軸部５６を回転軸としてホルダ５４を回転させることにより、ホルダ５４の向きを調整する。
【００３９】
次に、イオンビーム源５３よりイオンビームＢを発射し、発射されたイオンビームＢは、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａに衝突して、それをイオンビームスパッタリングする。このようにイオンビームスパッタリングされた当接面１１ａは、その表面の酸化被膜等の被膜が除去され、その被膜により覆われていた金属原子の結合子が現れて活性化されることになる。
【００４０】
一方で、イオンビームスパッタリング装置５０を用いて、図３（ｂ）に示すように、第１のフィンエレメント２１の先端のｘ−ｙ平面に平行な平面である当接面２１ｍを、イオンビームスパッタリング法によりスパッタリングする。
【００４１】
具体的には、第１のフィンエレメント２１は、銅製であって、ｘ軸方向の長さである厚さを２ｍｍ、ｙ軸方向の長さを６０ｍｍ、及び上下方向の長さである高さを２０ｍｍに設定した。
【００４２】
つまり、イオンビームスパッタリング装置５０を用いて、図４（ｂ）に示すように、ターゲットとなる第１のフィンエレメント２１を、ホルダ５４により保持する。
【００４３】
次に、ホルダ５４に保持された第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍに対して、イオンビーム源５３より発射されたイオンビームＢが衝突するように、支持部５５に対して軸部５６を回転軸としてホルダ５４を回転させることにより、ホルダ５４の向きを調整する。
【００４４】
次に、イオンビーム源５３よりイオンビームＢを発射し、発射されたイオンビームＢは、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍに衝突して、それをイオンビームスパッタリングする。このようにイオンビームスパッタリングされた当接面２１ｍは、その表面の酸化被膜等の被膜が除去され、その被膜により覆われていた金属原子の結合子が現れて活性化されることになる。
【００４５】
最後に、１０−６ｔｏｒｒ以上の真空度の超高真空の環境を維持した状態で、第１のフィンエレメント２１を、その当接面２１ｍの側からスプレッダ１０の第１の挿入溝１１に挿入して、イオンビームスパッタリングされた第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍと、イオンビームスパッタリングされたスプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａと、を当接させる。これにより、これらの当接面１１ａと当接面２１ｍとは、原子間力接合部２１ｅを形成しながら互いに原子間力接合される。この際、これらの当接面１１ａと当接面２１ｍとには、押圧力を印加する必要はない。
【００４６】
また、引き続き、スプレッダ１０の第２の挿入溝１２の当接面１２ａ及び第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍをイオンビームスパッタリングした後に、これらの当接面１２ａと当接面２２ｍとを、原子間力接合部２２ｅを形成しながら互いに原子間力接合させることになる。この際、これらの当接面１２ａと当接面２２ｍとには、押圧力を印加す
る必要はない。
【００４７】
但し、以上の構成において、イオンビームスパッタリング装置５０に図示を省略するイオンビームＢの偏向装置を設けて、イオンビーム源５３から発射されるイオンビームＢの向きを切り替えながら変更できるように設定しておけば、チャンバ５１に対して、スプレッダ１０、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２を装脱したり、チャンバ５１内でこれらの向きを調整する必要がなくなる。つまり、かかる場合には、これらを揃ってチャンバ５１内に設置して、超高真空の環境を維持したチャンバ５１を開放することなく、スプレッダ１０における第１の挿入溝１１の当接面１１ａ及び第２の挿入溝１２の当接面１２ａ、第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍ、並びに第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍをイオンビームスパッタリングした後に、第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍと、イオンビームスパッタリングされたスプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａと、を当接させ、かつ第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍと、スプレッダ１０の第２の挿入溝１２の当接面１２ａと、を当接させ、これらを対応して原子間力接合部２１ｅ及び２２ｅを形成しながら互いに原子間力接合することが可能となる。
【００４８】
最後に、スプレッダ１０の当接面及び複数のフィン２０の当接面の状態の変遷につき、更に図５をも参照しながら、詳細に説明する。なお、スプレッダ１０の当接面の状態及び複数のフィン２０の当接面の状態は全てのフィンエレメントについて同一であるので、スプレッダ１０と、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２と、の関係につき代表的に、以下説明する。
【００４９】
図５は、本実施形態におけるヒートシンク１のスプレッダ１０の当接面及び複数のフィン２０の当接面の状態の変遷を示す模式的断面図である。ここで、図５（ａ）は、イオンビームスパッタリング前のスプレッダ１０の当接面１１ａ、１２ａ及び複数のフィン２０の当接面２１ｍ、２２ｍを示す模式図であり、図５（ｂ）は、イオンビームスパッタリングの最中のスプレッダ１０の当接面１１ａ、１２ａ及び複数のフィン２０の当接面２１ｍ、２２ｍを示す模式図であり、図５（ｃ）は、イオンビームスパッタリング後のスプレッダ１０の当接面１１ａ、１２ａ及び複数のフィン２０の当接面２１ｍ、２２ｍを示す模式図であり、また図５（ｄ）は、スプレッダ１０の当接面１１ａ、１２ａと複数のフィン２０の当接面２１ｍ、２２ｍとが原子間力接合した状態を示す模式図である。
【００５０】
まず、図５（ａ）に示す場合では、当接面１１ａ、１１ｂ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面では、スパッタリング前において、金属原子ｇ１、ｇ２が酸化被膜ｈにより覆われている。通常、金属の表面は、酸素原子が強固に固着することにより酸化されており、このような金属の表面を、酸洗、又は酸化層を切削加工して除去しても、酸洗、又は酸化層を除去した瞬間に直ちに酸化してしまう。従って、通常、このような被膜を有する金属同士を接合することはできない。
【００５１】
次に、図５（ｂ）に示すように、当接面１１ａ、１１ｂ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面では、イオンビームスパッタリングの最中において、不活性ガスから得たイオンビームが衝突した箇所の酸化被膜ｈが除去されて金属原子ｇ１、ｇ２が外部に露出している。
【００５２】
次に、図５（ｃ）に示すように、当接面１１ａ、１１ｂ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面では、イオンビームスパッタリング後において、酸化被膜ｈが除去されて金属原子ｇ１、ｇ２が露出すると共に、金属原子ｇ１、ｇ２と、酸化被膜ｈを構成する金属酸化物と、の結合が切れて金属原子ｇ１、ｇ２の結合子が現れ、当接面１１ａ、１１ｂ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面が活性化される。
【００５３】
最後に、図５（ｄ）に示すように、第１のフィンエレメント２１を、その当接面２１ｍの側からスプレッダ１０の第１の挿入溝１１に挿入して、イオンビームスパッタリングされた第１のフィンエレメント２１の当接面２１ｍと、イオンビームスパッタリングされたスプレッダ１０の第１の挿入溝１１の当接面１１ａと、を当接させると共に、第２のフィンエレメント２２を、その当接面２２ｍの側からスプレッダ１０の第２の挿入溝１２に挿入して、イオンビームスパッタリングされた第２のフィンエレメント２２の当接面２２ｍと、イオンビームスパッタリングされたスプレッダ１０の第２の挿入溝１２の当接面１２ａと、を当接させる。この際、当接面１１ａ、１１ｂ、２１ｍ及び２２ｍは、当接面１１ａ、１１ｂの活性化された金属原子ｇ１と、当接面２１ｍ、２２ｍの活性化された金属原子ｇ２とが、互いの間の原子間力で結合することにより接合する。この際、スプレッダ１０及びフィン２０に対しては、当接面１１ａ、１１ｂと当接面２１ｍ、２２ｍとが当接する方向に押圧力を加える必要はない。
【００５４】
以上の本実施形態の構成によれば、中実部材であるスプレッダ１０と、スプレッダ１０に形成された複数の挿入溝１１、１２と、スプレッダ１０から突設する複数のフィン２０と、イオンビームスパッタリング処理された複数のフィン２０の一端部が、イオンビームスパッタリング処理された複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入されて、複数のフィンの２０一端部の当接平面２１ｍ、２２ｍと、複数の挿入溝１１、１２の当接底平面１１ａ、１２ａとが、互いに対応して当接された状態で、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を原子間力接合する原子間力接合部２１ｅ、２２ｅと、を備えることにより、簡便な構成で、中実部材のスプレッダ１０と複数のフィン２０とが確実に接合したヒートシンク１を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態の構成によれば、イオンビームスパッタリング処理で用いるイオンビームは、不活性ガスのイオンから得られることにより、イオンビームスパッタリング処理の間にイオンビームが、ターゲットであるスプレッダ１０及び複数のフィン２０と不要に反応することを阻止することができる。
【００５６】
また、本実施形態の構成によれば、スプレッダ１０が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、複数のフィン２０が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であることにより、熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンクを実現することができる。また、特に、スプレッダ１０が、アルミニウム製であり、複数のフィン２０が、銅製であっても、原子間力接合部２１ｅ、２２ｅに金属間化合物（ＣｕＡｌ２、Ｃｕ３Ａｌ２）を生成することを阻止することができる。
【００５７】
また、本実施形態の方法によれば、複数の挿入溝１１、１２及び複数のフィン２０の一端部を各々イオンビームスパッタリング処理した後で、複数のフィン２０の一端部を複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入し、複数のフィン２０の一端部の当接平面２１ｍ、２２ｍと、複数の挿入溝１０の当接底平面１１ａ、１２ａとを、互いに対応して当接することにより、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を原子間力接合部２１ｅ、２２ｅで原子間力接合することにより、簡便な構成で、中実部材のスプレッダ１０と複数のフィン２０とが確実に接合したヒートシンク１を製造することができる。
【００５８】
なお、本発明は、構成要素の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、中実部材のスプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供することができるものであるため、その汎用普
遍的な性格から広範に電子デバイス等のヒートシンクの分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００６０】
１…ヒートシンク
１０…スプレッダ
１１…第１の挿入溝
１１ａ…当接面
１２…第２の挿入溝
１２ａ…当接面
２０…フィン
２１…第１のフィンエレメント
２１ｍ…当接面
２１ｅ…原子間力接合部
２２…第２のフィンエレメント
２２ｍ…当接面
２２ｅ…原子間力接合部
５０…イオンビームスパッタリング装置
５１…チャンバ
５２…真空ポンプ
５３…イオンビーム源
５４…ホルダ
５５…支持部
５６…軸部
ｇ１…アルミニウム原子
ｇ２…銅原子
ｈ…酸化被膜
【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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