(57)【要約】【課題】簡便な構成で、中実部材のスプレッダに対して複数のフィンが確実に超音波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、複数のフィン２０の一端部が複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入されて、複数のフィン２０の一端部の押し当て平面１１ａ、１２ａと、複数の挿入溝１１、１２の押し当て底平面２１ｍ、２２ｍとが、互いに対応して押し当てられた状態で、複数のフィン２０の一端部に対向する複数のフィン２０の他端部に超音波を対応して印加することにより形成されて、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を超音波接合する超音波接合部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、
前記複数のフィンの一端部が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押し当て平面と、前記複数の挿入溝の押し当て底平面とが、互いに対応して押し当てられた状態で、前記複数のフィンの前記一端部に対向する前記複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより形成されて、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を超音波接合する超音波接合部と、
を備えたヒートシンク。
【請求項２】
前記複数のフィンは、気孔率が７０％以下の値である多孔質部材であり、前記複数のフィンの他端部に対応して印加される超音波の振動数は、１００ｋＨｚ以下の範囲に設定される請求項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、前記複数のフィンの一端部を前記複数の挿入溝に対応して挿入して、前記複数のフィンの前記一端部の押し当て平面と、前記複数の挿入溝の押し当て底平面とを、互いに対応して押し当てた状態で、前記複数のフィンの前記一端部に対向する前記複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を超音波接合部で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超音波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】
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超音波接合は有望な接合手法である。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
更に、本発明者の検討によれば、ヒートシンクにおいては、複数のフィンを含めてその放熱表面積を増大して、放熱特性をより向上することが求められており、そのために、複数のフィンを多孔質部材とした場合であっても、確実に複数のフィンをスプレッダに超音波接合することが求められることになる。
【００１２】
つまり、現状では、簡便な構成で、中実部材のスプレッダに対して複数のフィンが確実に超音波接合したヒートシンクの実現が待望された状況にある。
【００１３】
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に対して複数のフィンが確実に超音波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】
【００１４】
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、前記複数のフィンの一端部が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押し当て平面と、前記複数の挿入溝の押し当て底平面とが、互いに対応して押し当てられた状態で、前記複数のフィンの前記一端部に対向する前記複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより形成されて、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を超音波接合する超音波接合部と、を備える。
【００１５】
また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記複数のフィンは、気孔率が７０％以下の値である多孔質部材であり、前記複数のフィンの他端部に対応して印加される超音波の振動数は、１００ｋＨｚ以下の範囲に設定されることを第２の局面とする。
【００１６】
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。
【００１７】
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、前記複数のフィンの一端部を前記複数の挿入溝に対応して挿入して、前記複数のフィンの前記一端部の押し当て平面と、前記複数の挿入溝の押し当て底平面とを、互いに対応して押し当てた状態で、前記複数のフィンの前記一端部に対向する前記複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより、前記スプレッダと前記複数のフィンとの各々を超音波接合部で接合するヒートシンクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
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、複数のフィンの一端部が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押し当て平面と、複数の挿入溝の押し当て底平面とが、互いに対応して押し当てられた状態で、複数のフィンの一端部に対向する複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより形成されて、スプレッダと複数のフィンとの各々を超音波接合する超音波接合部と、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に対して複数のフィンが確実に超音波接合したヒートシンクを実現することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の局面における構成によれば、複数のフィンが、気孔率が７０％以下の値である多孔質部材であり、複数のフィンの他端部に対応して印加される超音波の振動数が、１００ｋＨｚ以下の範囲に設定されることにより、複数のフィンが放熱表面積を増大した多孔質部材であっても、かかる複数のフィンを中実部材であるスプレッダに対し確実に超音波接合することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
また、本発明の別の局面における方法によれば、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て、複数のフィンの一端部の押し当て平面と、複数の挿入溝の押し当て底平面とを、互いに対応して押し当てた状態で、複数のフィンの一端部に対向する複数のフィンの他端部に超音波を対応して印加することにより、スプレッダと複数のフィンとの各々を超音波接合部で接合するものであるため、簡便な構成で、中実部材のスプレッダに対して複数のフィンが確実に超音波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】
【００２２】
【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超音波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。
【図４】本実施形態におけるヒートシンクのスプレッダの押し当て面及び複数のフィンの押し当て面の状態の遷移を示す模式的断面図である。ここで、図４（ａ）は、スプレッダの押し当て面及び複数のフィンの押し当て面に対して静加重のみを加えた場合の押し当て面の状態を示す模式的断面図であり、図４（ｂ）は、スプレッダの押し当て面及び複数のフィンの押し当て面に対して静加重を加えた状態でスプレッダと複数のフィンとに超音波振動を印加して相対振動をさせ始めた場合の押し当て面の状態を示す断面図であり、また図４（ｃ）は、スプレッダの押し当て面及び複数のフィンの押し当て面に対して静加重を加えた状態で所定時間ほど超音波振動を印加した場合の押し当て面の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
まず、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
第１のフィンエレメント２１は、特殊な連続鋳造法等ではなく一般的な鋳造法等の製造方法で得られる多孔質部材であって、複数の気孔２１ｈを有し、かかる複数の気孔２１ｈは、第１のフィンエレメント２１に内包されかつその表面に一部を露出した態様で分散的に存在するものであるが、第１のフィンエレメント２１を貫通する連続的な貫通孔としては形成されていない。同様に、第２のフィンエレメント２２は、特殊な連続鋳造法等ではなく一般的な鋳造法等の製造方法で得られる多孔質部材であって、複数の気孔２２ｈを有し、かかる複数の気孔２２ｈは、第２のフィンエレメント２２に内包されかつその表面に一部を露出した態様で分散的に存在するものであるが、第２のフィンエレメント２２を貫通する連続的な貫通孔としては形成されていない。
【００３０】
ここで、第１のフィンエレメント２１の複数の気孔２１ｈ及び第２のフィンエレメント２２の複数の気孔２２ｈを、このような性状の気孔としたのは、詳細は後述する超音波接合を適用するためである。また、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の各々の気孔率の上限値を、７０％に抑えることが好ましい。というのは、これらの気孔率が７０％を越えると、これらの機械的な強度が不足することに加え、これらに対する超音波の伝達率が減小して、詳細は後述する超音波接合が実用上充分には適用できなくなるからである。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の各々の気孔率の下限値は、これらのサイズを過大にしない範囲内で実用的に充分な冷却性能を確保するための放熱面積を有する観点から、３０％であることが好ましい。つまり、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の各々の気孔率は、強度や超音波の伝達率を確保すること考慮すると７０％以下の範囲の値であることが好ましく、更に放熱表面積を確保することを考慮すると、より好ましくは、３０％以上７０％以下の範囲の値である。
【００３１】
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、強度や超音波の伝達率を高く確保することができる中実部材であってもよい。
【００３２】
また、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、超音波接合部２１ｅ及び２２ｅにより互いに対応して接合されている。
【００３３】
具体的には、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対して、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の各々を対応して挿入して、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押し当て面２１ｍを第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である押し当て面１１ａに当接させて押し当てると共に、第２のフィンエレメント２２の先端のｘ−ｙ平面に平行な平面である押し当て面２２ｍを第２の挿入溝１２のｘ−ｙ平面に平行な底平面である押し当て面１２ａに当接させて押し当てた状態で、上下方向である押し当て方向から、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の上端部に超音波を印加して主として上下方向に微小に振動させる。これにより、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍ及び第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａの各々の酸化被膜等の不要な被膜が破壊されそこから剥離して除去されて、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍ及び第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａが互いに密着しながら超音波接合され超音波接合部２１ｅが形成されると共に、第２のフィンエレメント２２の押し当て面２２ｍ及び第２の挿入溝１２の押し当て面１２ａの各々の酸化被膜等の不要な被膜が破壊されそこから剥離して除去されて、第２のフィンエレメント２２の押し当て面２２ｍ及び第２の挿入溝１２の押し当て面１２ａが互いに密着しながら超音波接合され超音波接合部２２ｅが形成される。また、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍを第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａに押し当てる荷重、及び第２のフィンエレメント２２の押し当て面２２ｍを第２の挿入溝１２の押し当て面１２ａに押し当てる荷重は、所定の値に設定される。
【００３４】
また、第１のフィンエレメント２１の側平面及び第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の側平面も、各々が対応して当接又は近接した状態で微小に振動するため、対応して超音波接合されることも可能である。
【００３５】
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のフィンエレメントの各々との接合方法は全て同一であるので、スプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１との接合方法につき代表的に、以下説明する。
【００３６】
図３は、スプレッダ１０と複数のフィン２０とを超音波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。
【００３７】
ヒートシンク１を製造するには、図３に示すように、まず、予め、台座３０上にスプレッダ１０を載置した後、かかるスプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１に、第１のフィンエレメント２１の先端部を上方から挿入して、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍを第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａに当接させる。
【００３８】
ここで、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。また、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。また、第１のフィンエレメント２１の気孔率は、３０％以上７０％以下の範囲に収まるように設定した。
【００３９】
次に、このようにスプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント２１の上端部に対して、超音波接合装置４０を載置して固定し超音波を印加することにより、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａに対して、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍを微小に振動させる。この際、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａと、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍと、には、所定の静荷重が印加されており、これらは、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａに対して、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍを微小に振動させる間に、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａが第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍから常に当接状態に維持されて浮かないように調整されている。
【００４０】
ここで、超音波接合装置４０は、発振器４１と、発振器４１からの発振周波数で超音波を発生する振動子４２と、超音波接合装置４０を図示を省略する支持部材に固定する固定ホーン４３と、振動子４２から固定ホーン４３を介して伝達される超音波を第１のフィンエレメント２１に伝達すると共に、第１のフィンエレメント２１に装着されて固定される装着ホーン４４と、を有している。かかる超音波接合装置４０は、第１のフィンエレメント２１に装着されて固定された際には、下方から上方に向けて、装着ホーン４４、固定ホーン４３、振動子４２及び発振器４１の順に配置される。
【００４１】
また、かかる超音波の振動数は、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の各々の気孔率の上限値を７０％に抑えた場合であっても、５ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の範囲に設定されることが好ましい。というのは、超音波の周波数が５ｋＨｚ未満の場合には、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａと、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍと、の間に発生する振動が弱く、これらの間の接合強度が不足するためである。一方で、超音波の周波数が１００ｋＨｚを超える場合には、第１のフィンエレメント２１自体が変形してしまうためである。本実施形態では、超音波の振動数は、３０ｋＨｚに設定した。
【００４２】
そして、所定時間、第１のフィンエレメント２１に超音波を印加した後、発振器４１の発振を停止させ、第１のフィンエレメント２１の上端部から超音波接合装置４０を取り外す。すると、第１の挿入溝１１の押し当て面１１ａと、第１のフィンエレメント２１の押し当て面２１ｍと、は、各々の表面の酸化被膜等の被膜が除去されて互いに密着して、超音波接合部２１ｅを形成して超音波接合していた。なお、かかる超音波接合は、複数のフィン２０の全体又は一部に対して同時に行ってもよい。
【００４３】
最後に、スプレッダ１０の押し当て面の状態及び複数のフィン２０の押し当て面の状態の変遷につき、更に図４をも参照しながら、詳細に説明する。なお、スプレッダ１０の押し当て面の状態及び複数のフィン２０の押し当て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。
【００４４】
図４は、本実施形態におけるヒートシンク１のスプレッダ１０の押し当て面及び複数のフィン２０の押し当て面の状態の遷移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の押し当て面１１ａ、１２ａ及び複数のフィン２０の押し当て面２１ｍ、２２ｍに対して静加重Ｐのみを加えた場合のこれらの押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの状態を示す模式的断面図であり、図４（ｂ）は、スプレッダ１０の押し当て面１１ａ、１２ａ及び複数のフィンの押し当て面２１ｍ、２２ｍに対して静加重Ｐを加
えた状態でスプレッダ１０と複数のフィン２０とに超音波振動を印加して相対振動をさせた始めた場合のこれらの押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの状態を示す断面図であり、また図４（ｃ）は、スプレッダ１０の押し当て面１１ａ、１２ａ及び複数のフィン２０の押し当て面２１ｍ、２２ｍに対して静加重Ｐを加えた状態で所定時間ほど超音波振動を印加した場合のこれらの押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの状態を示す断面図である。
【００４５】
まず、図４（ａ）に示す場合では、押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面の被膜は除去されず、これらは複数の空隙Ｓ１を有した状態になる。従って、この場合には、スプレッダ１０と複数のフィン２０とは、十分な接合強度を得ることができていない。
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示す場合に至ると、押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面の被膜の一部は除去されるものの、これらには複数の空隙Ｓ１が未だ残存した状態になる。従って、この場合にも、スプレッダ１０と複数のフィン２０とは十分な接合強度を得ることができていない。
【００４７】
最後に、図４（ｃ）に示す場合に至ると、押し当て面１１ａ、１２ａ、２１ｍ及び２２ｍの各々の表面の被膜が除去されると共に、これらに微小な塑性変形が生じることにより空隙Ｓ１が実質的に消滅した状態になる。従って、この場合には、超音波接合部２１ｅ、２２ｅが形成されスプレッダ１０と複数のフィン２０とは十分な接合強度を得ることができる。また、超音波接合部２１ｅ、２２ｅには、金属間化合物（ＣｕＡｌ２、Ｃｕ３Ａｌ２）は生成されていない。
【００４８】
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、複数のフィン２０の一端部が複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入されて、複数のフィン２０の一端部の押し当て平面２１ｍ、２２ｍと、複数の挿入溝１１、１２の押し当て底平面１１ａ、１２ａとが、互いに対応して押し当てられた状態で、複数のフィン２０の一端部に対向する複数のフィン２０の他端部に超音波を対応して印加することにより形成されて、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を超音波接合する超音波接合部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に対して複数のフィン２０が確実に超音波接合したヒートシンク１を実現することができる。
【００４９】
また、本実施形態の構成によれば、複数のフィン２０が、気孔率が７０％以下の値である多孔質部材であり、複数のフィン２０の他端部に対応して印加される超音波の振動数が、１００ｋＨｚ以下の範囲に設定されることにより、複数のフィン２０が放熱表面積を増大した多孔質部材であっても、かかる複数のフィン２０を中実部材であるスプレッダ１０に対し確実に超音波接合することができる。
【００５０】
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、超音波接合部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。
【００５１】
また、本実施形態の方法によれば、複数のフィン２０の一端部を複数の挿入溝１１、１２に対応して挿入して、複数のフィン２０の一端部の押し当て平面２１ｍ、２２ｍと、複数の挿入溝１１、１２の押し当て底平面１１ａ、１２ａとを、互いに対応して押し当てた
状態で、複数のフィン２０の一端部に対向する複数のフィン２０の他端部に超音波を対応して印加することにより、スプレッダ１０と複数のフィン２０との各々を超音波接合部で接合するものであるため、簡便な構成で、中実部材のスプレッダ１０に対して複数のフィン２０が確実に超音波接合したヒートシンク１を製造することができる。
【００５２】
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】
【００５３】
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に対して複数のフィンが確実に超音波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】
【００５４】
１…ヒートシンク
１０…スプレッダ
１１…第１の挿入溝
１１ａ…押し当て面
１２…第２の挿入溝
１２ａ…押し当て面
２０…フィン
２１…第１のフィンエレメント
２１ｈ…気孔
２１ｍ…押し当て面
２１ｅ…超音波接合部
２２…第２のフィンエレメント
２２ｈ…気孔
２２ｍ…押し当て面
２２ｅ…超音波接合部
３０…台座
４０…超音波振動装置
４１…発振器
４２…振動子
４３…固定ホーン
４４…装着ホーン
Ｓ１…空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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