(57)【要約】【課題】簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ及び複数のフィンを備え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に固定されて、スプレッダ１０から突設する複数のフィン２０と、スプレッダ１０及び複数のフィン２０の各々と直接接触するようにスプレッダ１０と複数のフィン２０の各々との間に介装され、銀又は銀を主成分とする合金製の熱伝導部材３０と、を備えることにより、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ１０及び複数のフィン２０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、
前記スプレッダに固定されて、前記スプレッダから突設する複数のフィンと、
前記スプレッダ及び前記複数のフィンの各々と直接接触するように前記スプレッダと前記複数のフィンの各々との間に介装され、銀又は銀を主成分とする合金製の熱伝導部材と、
を備えたヒートシンク。
【請求項２】
前記熱伝導部材は、前記スプレッダ内又は前記スプレッダ上に配設される請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、摩擦撹拌接合により、前記スプレッダに固定される請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
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から３のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項５】
請求項１から４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、前記熱伝導部材を前記スプレッダに直接接触させて前記スプレッダに配設すると共に、前記熱伝導部材を前記複数のフィンの各々に直接接触させて、前記スプレッダと前記複数のフィンの各々との間に介装して固定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の間に熱伝導率が相対的に高い熱伝導性部材を設けた構成の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が、複数のフィンを含めて放熱表面積を増大して、放熱特性を向上しようとする試みが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、発熱体と放熱体との間に介在する放熱シートに関し、多数の気孔を有する可塑性多孔質金属層１２と、可塑性多孔質金属層１２の多数の気孔に充填されゴム弾性と塑性とを有する充填材１３と、を備える放熱シート１１を開示する。
【０００５】
また、特許文献２は、電子部品又はヒートシンクに装着される放熱シートに関し、１０から５００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する金属箔又は金属メッシュからなる中間層と、その両面に形成された軟化点が４０℃以上であり、８０℃における粘度が１×１０２から１×１０５Ｐａ・ｓの範囲であり、かつ１．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する樹脂系熱伝導性組成物からなる層と、を含む積層構造体である放熱シートを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６２３３６号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、あくまでも発熱体と放熱体との間に介在して可塑性多孔質金属層１２及び充填材１３を備えた放熱シート１１を開示しているものに過ぎず、スプレッダと複数のフィンとを備えるヒートシンクに対して、放熱シート１１をどのように適用して、その熱伝導性を向上させることができるかという点に関しては何等の開示や示唆がなされていないものである。
【０００８】
また、本発明者の検討によれば、特許文献２の構成でも、あくまでも発熱体と放熱体との間に介在して金属箔又は金属メッシュからなる中間層及び樹脂系熱伝導性組成物からなる層を備えた放熱シートを開示しているものに過ぎず、スプレッダと複数のフィンとを備えるヒートシンクに放熱シートをどのように適用して、その熱伝導性を向上させることができるかという点に関しては何等の開示や示唆がなされていないものである。
【０００９】
つまり、現状では、簡便な構成で、より放熱特性を向上させた新規な構成を有するヒートシンクの実現が待望された状況にある。
【００１０】
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、より放熱特性を向上させ
たスプレッダ及び複数のフィンを備え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】
【００１１】
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、前記スプレッダに固定されて、前記スプレッダから突設する複数のフィンと、前記スプレッダ及び前記複数のフィンの各々と直接接触するように前記スプレッダと前記複数のフィンの各々との間に介装され、銀又は銀を主成分とする合金製の熱伝導部材と、を備える。
【００１２】
また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記熱伝導部材は、前記スプレッダ内又は前記スプレッダ上に配設されることを第２の局面とする。
【００１３】
また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記熱伝導部材は、摩擦撹拌接合により、前記スプレッダに固定されることを第３の局面とする。
【００１４】
また、本発明は、かかる第１から第３のいずれかの局面に加え、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４の局面とする。
【００１５】
また、本発明は、別の局面において、第１から第４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、前記熱伝導部材を前記スプレッダに直接接触させて前記スプレッダに配設すると共に、前記熱伝導部材を前記複数のフィンの各々に直接接触させて、前記スプレッダと前記複数のフィンの各々との間に介装して固定するヒートシンクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
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、スプレッダに固定されて、スプレッダから突設する複数のフィンと、スプレッダ及び複数のフィンの各々と直接接触するようにスプレッダと複数のフィンの各々との間に介装され、銀又は銀を主成分とする合金製の熱伝導部材と、を備えることにより、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ及び複数のフィンを備えたヒートシンクを実現することができる。
【００１７】
また、本発明の第２の局面における構成によれば、熱伝導部材が、スプレッダ内又はスプレッダ上に配設されることにより、熱伝導部材を、スプレッダに対して配設自由度の高い態様で固定することができる。ここで、熱伝導部材をスプレッダ内に配設した場合には、スプレッダに対する熱伝導部材及び複数のフィンの装着強度をより向上させることができる。また、熱伝導部材をスプレッダ上に配設した場合には、より簡便に熱伝導部材をスプレッダに装着することができる。
【００１８】
また、本発明の第３の局面における構成によれば、熱伝導部材が、摩擦撹拌接合により、スプレッダに固定されることにより、熱伝導部材がスプレッダに固定される際に、熱伝導部材を複数のフィンにも固定することができる。
【００１９】
また、本発明の第４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、スプレッダと複数のフィンとの間に金属間化合物（ＣｕＡｌ２、Ｃｕ３Ａｌ２）を生成することを阻止することができる。
【００２０】
また、本発明の別の局面における方法によれば、熱伝導部材をスプレッダに直接接触させてスプレッダに配設すると共に、熱伝導部材を複数のフィンの各々に直接接触させて、スプレッダと複数のフィンの各々との間に介装して固定することにより、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ及び複数のフィンを備え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】本発明の第１の実施の形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図であり、摩擦撹拌接合によりスプレッダと複数のフィンとを接合した場合の拡大断面図である。
【図３】本実施形態におけるヒートシンクを製造するための製造方法の各工程を示すもので、図３（ａ）は、接合ツールを、フィンを装着したスプレッダに対向させた状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、接合ツールを、フィンを装着したスプレッダに侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、断面の位置として図２に相当する。
【図４】本実施形態におけるヒートシンクに関し、スプレッダとフィンとの間に熱伝導部材を設けた場合と設けない場合とにおける熱伝導率の相違を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ拡大断面図であり、接着剤等によりスプレッダと複数のフィンとを固定した場合の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の各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する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して、本発明の第１の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、本実施の形態におけるヒートシンク１を示す斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ拡大断面図であり、摩擦撹拌接合によりスプレッダと複数のフィンとを接合した場合の拡大断面図である。
【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、の間には、熱伝導部材３０が介装されている。かかる熱伝導部材３０は、スプレッダ１０及びフィン２０よりも熱伝導率が高い金属材料である銀又は銀を主成分とする合金から成る。
【００３０】
具体的には、熱伝導部材３０は、スプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１との間に介在し、これらの各々と直接接触する第１の熱伝導部材３１と、スプレッダ１０と第２のフィンエレメント２２との間に介在し、これらの各々と直接接触する第２の熱伝導部材３２と、を有する。第１の熱伝導部材３１は、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１内に、その底面１１ａに接し、かつ、その上端の開口部よりも低い位置まで詰め込まれている。また、第２の熱伝導部材３２は、スプレッダ１０の第２の挿入溝１２内に、その底面１２ａに接し、かつ、その上端の開口部よりも低い位置まで詰め込まれている。かかる第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の配設作業の簡便性からは、第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２は、銀又は銀を主成分とする合金の粉末を第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対応して充填した充填物、又は銀又は銀を主成分とする合金の箔を第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対応して敷き詰めた敷設物であることが好ましい。なお、図中の第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の上下方向の長さである厚さは、誇張して大きく描いている。
【００３１】
かかる第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２については、第１の挿入溝１１内の底部及び第２の挿入溝１２内の底部に対応してそれらを配設して位置的に安定させた後に、それらの上に第１のフィンエレメント２１の一端部及び第２のフィンエレメント２２の一端部を対応して載置しながら、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を第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対応して挿入する。その後、摩擦撹拌接合により、それらを対応して同時に接合する。
【００３２】
ここで、特に図２に示すように、摩擦撹拌接合により、スプレッダ１０に対して、第１の熱伝導部材３１、第２の熱伝導部材３２、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を対応して接合することにより、これらは、スプレッダ１０の一部と、第１の熱伝導部材３１の一部及び第２の熱伝導部材３２の一部と、第１のフィンエレメント２１の一部及び第２のフィンエレメント２２の一部と、にわたって形成された接合領域Ｗ１において、互いに接合されることになる。
【００３３】
具体的には、接合領域Ｗ１は、詳細は後述する摩擦撹拌接合により固相接合領域として形成されるもので、スプレッダ１０の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固化されたスプレッダ領域１０ｗと、接合領域Ｗ１内に位置する第１のフィンエレメント２１の一部が摩擦撹拌接合の際に塑性流動を起こした後に固化された連結部２１ｍと、接合領域Ｗ１内に位置する第２のフィンエレメント２２の一部が摩擦撹拌接合の際に塑性流動を起こした後に固化された連結部２２ｍと、接合領域Ｗ１内に位置する第１の熱伝導部材
３１の一部が摩擦撹拌接合の際に塑性流動を起こした後に固化された連結部３１ｍと、接合領域Ｗ１内に位置する第２の熱伝導部材３２の一部が摩擦撹拌接合の際に塑性流動を起こした後に固化された連結部３２ｍと、から成る。また、接合領域Ｗ１内に位置する第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については、塑性流動後の固化部分である連結部２１ｍ及び連結部２２ｍが対応して生じることに起因して、それらのサイズが摩擦撹拌接合前のものに比較して小さくなっている。更に、接合領域Ｗ１内に位置する第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２についても、塑性流動後の固化部分である連結部３１ｍ及び連結部３２ｍが対応して生じることに起因して、それらのサイズが摩擦撹拌接合前のものに比較して小さくなっている。
【００３４】
次に、以上の構成を有する本実施の形態におけるヒートシンク１を、摩擦撹拌接合を用いて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。
【００３５】
図３は、本実施の形態におけるヒートシンクを製造するための製造方法の各工程を示すもので、図３（ａ）は、接合ツールを、フィンを装着したスプレッダに対向させた状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、接合ツールを、フィンを装着したスプレッダに侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、断面の位置として図２に相当する。
【００３６】
ヒートシンク１を製造するには、まず、予め、図３（ａ）に示すように、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２を有した中実部材であるスプレッダ１０を用意する。
【００３７】
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に機械加工で各々形成された第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２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軸方向におけるこれらの間の間隔は、２ｍｍに設定した。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は、各々、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。
【００３８】
次に、スプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１内に粉末状又は箔状の第１の熱伝導部材３１を配設すると共に、第２の挿入溝１２内に粉末状又は箔状の第２の熱伝導部材３２を配設する。この際の第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の上下方向の長さである厚さは、１００μｍに設定した。この工程での作業は、スプレッダ１０の天地を、図３（ａ）に示すものとは逆にして行うことが簡便に行い得る。
【００３９】
次に、図３（ａ）に示すように、図示しない複数の気孔を有する第１のフィンエレメント２１、及び図示しない複数の気孔を有する第２のフィンエレメント２２を各々用意し、第１の熱伝導部材３１を配設した第１の挿入溝１１内に第１のフィンエレメント２１の一端部を挿入し、かつ、第２の熱伝導部材３２を配設した第２の挿入溝１２内に第２のフィンエレメント２２の一端部を挿入した状態で、典型的には金属製の載置台４０上に載置して、スプレッダ１０の下面側（図中では上側）に摩擦撹拌接合用の接合ツール６０を対向させる。なお、この際、接合ツール６０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に対して、ｙ軸の負方向側の端部に対向して位置させるものとする。
【００４０】
ここで、接合ツール６０のショルダ６２には、典型的には鉄鋼製のプローブ６４が装着されている。かかるプローブ６４は、その基端から先端までにおいて、プローブ６４の回転軸と直交する断面における円形の半径が同一である円柱形状を有している。但し、プローブ６４は、その基端から先端に向かって先細りとなるテーパ状、つまり円錐形状であってもよい。
【００４１】
また、載置台４０には、貫通孔４２が設けられ、スプレッダ１０の上面側（図中では下側）から突出した第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の部分は、貫通孔４２を介してスプレッダ１０の外方に延在する。かかる状態の第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の間からそれらの図中の下端部には、典型的には金属製の支持具７０が配設され、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、貫通孔４２の内周部及び支持具７０の外面部で、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸の正方向に移動しないように固定される。また、載置台４０上に載置されたスプレッダ１０の下面側（図中では上側）の縁部は、典型的には金属製の保持具５０で保持される。このような構成により、結果として、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は、互いに相対移動しないように保持される。
【００４２】
この状態においては、第１の熱伝導部材３１は第１の挿入溝１１内において、その底面１１ａに接し、かつ、その上端の開口部よりも低い位置まで詰め込まれて、スプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１との間に保持されており、第２の熱伝導部材３２は第２の挿入溝１２内において、その底面１２ａに接し、かつ、その上端の開口部よりも低い位置まで詰め込まれて、スプレッダ１０と第２のフィンエレメント２２との間に保持されている。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示すように、図示を省略する移動機構を動作させて、図３（ａ）の状態から、ショルダ６２及びプローブ６４を回転させながら下方に移動してスプレッダ１０に向けて接近させていき、プローブ６４の先端部が、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の間に侵入する手前の位置でショルダ６２及びプローブ６４の下方への移動をを停止させる。
【００４４】
そして、このようにプローブ６４の先端部の下方へ移動を第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の間に侵入する手前の位置で停止させたならば、ショルダ６２及びプローブ６４の回転を所望の回転数を維持しながら、図示を省略する移動機構を動作させ、接合ツール６０をｙ軸方向に移動させて走査させる。
【００４５】
その結果、プローブ６４により撹拌されたスプレッダ１０、第１のフィンエレメント２１、第２のフィンエレメント２２、第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の各材料は、それらの一部が塑性流動を起こして互いに混合されていく。
【００４６】
この際、プローブ６４が通過した後のスプレッダ１０、第１のフィンエレメント２１、第２のフィンエレメント２２、第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の塑性流動を起こした各材料は、それらの温度が塑性流動を起こす温度よりも低下していき、最終的には固化していくことになる。
【００４７】
そして、接合ツール６０が、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に対して、ｙ軸の正方向側の端部に到達したならば、ショルダ６２及びプローブ６４をスプレッダ１０内から退避させ、それらの回転を停止する。なお、ショルダ６２及びプローブ６４をスプレッダ１０内に侵入させる際、及びそれらをスプレッダ１０内から退避させる際の回転数は、スプレッダ１０、第１のフィンエレメント２１、第２のフィンエレメント２２、第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の各材料に塑性流動を起こさせる際の回転数よりも小さく設定してもよい。
【００４８】
このように接合ツール６０を退避させた後では、スプレッダ１０、第１のフィンエレメント２１、第２のフィンエレメント２２、第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２の各材料は、それらの温度がより低下して完全に固化しており、図１及び図２に示す構
成のヒートシンク１が得られることになる。具体的には、接合領域Ｗ１には、主としてスプレッダ１０及び第１のフィンエレメント２１の各材料が塑性流動して混合されその後固化した連結部２１ｍ、主としてスプレッダ１０及び第２のフィンエレメント２２の各材料が塑性流動して混合されその後固化した連結部２２ｍ、主としてスプレッダ１０及び第１の熱伝導部材３１の各材料が塑性流動して混合されその後固化した連結部３１ｍ、主としてスプレッダ１０及び第２の熱伝導部材３２の各材料が塑性流動して混合されその後固化した連結部３２ｍ、並びにこれらの残部であって主としてスプレッダ１０の材料が塑性流動して混合されその後固化したスプレッダ領域１０Ｗが形成されている。また、接合領域Ｗ１内に位置する第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については、塑性流動後の固化部分である連結部２１ｍ及び連結部２２ｍが対応して生じることに起因して、それらのサイズが摩擦撹拌接合前のものに比較して小さくなっている。更に、接合領域Ｗ１内に位置する第１の熱伝導部材３１及び第２の熱伝導部材３２についても、塑性流動後の固化部分である連結部３１ｍ及び連結部３２ｍが対応して生じることに起因して、それらのサイズが摩擦撹拌接合前のものに比較して小さくなっている。なお、接合領域Ｗ１には、スプレッダ１０の下面側でｙ軸方向に延在する直線上の塑性流動痕が見られた。
【００４９】
かかる本実施の形態における接合条件の一例を挙げると、接合ツール６０の回転数を１２００ｒｐｍ、接合ツール６０の送り速度（走査速度）を３００ｍｍ／ｍｉｎ、及びプローブ６４の挿入量を４．８ｍｍとした。そして、接合行程が完了した後、図２のように切断したヒートシンク１の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて詳細に観察したが、接合欠陥や拡散接合で見られるようなＣｕＡｌ２及びＣｕ３Ａｌ２等の熱伝導率を低下させるアルミニウム−銅系金属間化合物は認められず、良好な固相接合物が得られた。
【００５０】
最後に、本実施形態におけるヒートシンクの熱伝導率につき、更に、図４をも参照しながら、詳細に説明する。
【００５１】
図４は、ヒートシンクに熱伝導部材を設けた場合と設けなかった場合との熱伝導率の相違を示すグラフである。なお、図４では、熱伝導部材３０を構成する金属材料として銀を用いた場合を示す。
【００５２】
図４に示すように、図中の右側に示す熱伝導部材３０を用いるヒートシンク１では、図中の左側に示す熱伝導部材３０を用いないヒートシンクに比べて、その熱伝導率を高くすることができたことが分かる。
【００５３】
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に固定されて、スプレッダ１０から突設する複数のフィン２０と、スプレッダ１０及び複数のフィン２０の各々と直接接触するようにスプレッダ１０と複数のフィン２０の各々との間に介装され、銀又は銀を主成分とする合金製の熱伝導部材３０と、を備えることにより、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ１０及び複数のフィン２０を備えたヒートシンク１を実現することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の構成によれば、熱伝導部材３０が、スプレッダ１０内に配設されることにより、スプレッダ１０に対する熱伝導部材３０及び複数のフィン２０の装着強度をより向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態の構成によれば、熱伝導部材３０が、摩擦撹拌接合により、スプレッダ１０に固定されることにより、熱伝導部材３０がスプレッダ１０に固定される際に、熱伝導部材３０を複数のフィン２０にも固定することができる。
【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１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、スプレッダ１０と複数のフィン２０との間に金属間化合物（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、熱伝導部材３０をスプレッダ１０に直接接触させてスプレッダ１０に配設すると共に、熱伝導部材３０を複数のフィン１０の各々に直接接触させて、スプレッダ１０と複数のフィン２０の各々との間に介装して固定することにより、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ１０及び複数のフィン２０を備えたヒートシンク１を製造することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、図５及び図６をも更に参照して、本発明の第２の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。
【００５９】
図５は、本実施の形態におけるヒートシンク１００を示す斜視図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ拡大断面図であり、接着剤等によりスプレッダと複数のフィンとを固定した場合の拡大断面図である。
【００６０】
図５及び図６に示すように、本実施形態におけるヒートシンク１００においては、スプレッダ１１０には挿入溝が設けられておらず、熱伝導部材１３０がスプレッダ１１０上に配置されていることが、第１の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【００６１】
具体的には、図５及び図６に示すように、ヒートシンク１００は、典型的にはアルミニウム製又は銅製で矩形平板状のスプレッダ１１０と、典型的にはアルミニウム製又は銅製でスプレッダ１１０に装着されたフィン２０と、典型的には銀製でスプレッダ１１０とフィン２０との間に介在する熱伝導部材１３０と、を備える。なお、ここでスプレッダ１１０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。
【００６２】
スプレッダ１１０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にフィン２０を突設させる一方で、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。
【００６３】
熱伝導部材１３０は、スプレッダ１１０とフィン２０との間に介在して、スプレッダ１１０上に配置されている。ここで、フィン２０が、一例として２個のフィン、つまり、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を備えているとすれば、熱伝導部材１３０は、対応して、スプレッダ１１０と第１のフィンエレメント２１との間に介在し、これらの各々と直接接触する第１の熱伝導部材１３１と、スプレッダ１１０と第２のフィンエレメント２２との間に介在し、これらの各々と直接接触する第２の熱伝導部材１３２とを、一例として備える。
【００６４】
つまり、第１の熱伝導部材１３１は、スプレッダ１１０の上面と、第１のフィンエレメント２１の一端部の下面と、の間に配設され、これらの各々と直接接触している。また、第２の熱伝導部材１３２は、スプレッダ１１０の上面と、第２のフィンエレメント２２の一端部の下面と、の間に配設され、これらの各々と直接接触している。かかる第１の熱伝導部材１３１及び第２の熱伝導部材１３２の配設作業の簡便性からは、第１の熱伝導部材
１３１及び第２の熱伝導部材１３２は、銀又は銀を主成分とする合金の箔を、スプレッダ１１０の上面と、第１のフィンエレメント２１の一端部の下面と、の間、及びスプレッダ１１０の上面と、第２のフィンエレメント２２の一端部の下面と、の間に対応して敷き詰めた敷設物であることが好ましい。
【００６５】
ここで、スプレッダ１１０と、第１の熱伝導部材１３１と、第１のフィンエレメント２１とは、接着剤等で各々固定されてもよいし、スプレッダ１１０と、第２のフィンエレメント２２と、第２の熱伝導部材１３２と、は、接着剤等で各々固定されてもよい。また、スプレッダ１１０と、第１の熱伝導部材１３１と、第１のフィンエレメント２１とは、摩擦撹拌接合により各々固定されてもよいし、スプレッダ１１０と、第２のフィンエレメント２２と、第２の熱伝導部材１３２と、は、摩擦撹拌接合により各々固定されてもよい。なお、図中の第１の熱伝導部材１３１及び第２の熱伝導部材１３２の上下方向の長さである厚さは、誇張して大きく描いている。
【００６６】
以上の構成の本実施形態におけるヒートシンク１００でも、第１の実施形態のものと同様に、熱伝導部材１３０を用いないヒートシンクに比べて、その熱伝導率を高くすることができる。
【００６７】
以上の本実施形態の構成によれば、熱伝導部材１３０が、スプレッダ１１０上に配設されることにより、より簡便に熱伝導部材１３０をスプレッダ１１０に装着することができる。ここで、第１の実施形態の構成と併せて評価すれば、熱伝導部材３０、１３０が、スプレッダ１０内又はスプレッダ１１０上に配設されることにより、熱伝導部材３０、１３０を、スプレッダ１０、１１０に対して配設自由度の高い態様で固定することができるものといえる。
【００６８】
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】
【００６９】
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、より放熱特性を向上させたスプレッダ及び複数のフィンを備え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】
【００７０】
１、１００…ヒートシンク
１０、１１０…スプレッダ
１０ｗ…スプレッダ領域
１１…第１の挿入溝
１１ａ…底面
１２…第２の挿入溝
１２ａ…底面
２０…フィン
２１…第１のフィンエレメント
２１ｍ…連結部
２２…第２のフィンエレメント
２２ｍ…連結部
３０、１３０…熱伝導部材
３１、１３１…第１の熱伝導部材
３１ｍ…連結部
３２、１３２…第２の熱伝導部材
３２ｍ…連結部
４０…載置台
４２…貫通孔
５０…保持具
６０…接合ツール
６２…ショルダ
６４…プローブ
７０…支持具
Ｗ１…接合領域
【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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【図６】
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