(57)【要約】【課題】回路基板の冷却構造とその製造方法，冷却方法及び熱伝導媒質に関し、回路基板と放熱フィンとの間に、室温で液体状態である液体金属と熱伝導性に優れたセラミック粉末とを分散させた複合材料を介すことにより、高い放熱効率とライフサイクルに優れた冷却構造とその製造方法，冷却方法及び熱伝導媒質を抑制することを提供する。【解決手段】熱伝導媒体としてＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１と窒化アルミニウム１３１とからなるペースト状の複合材料９１を、回路基板１０と放熱フィン４１との間に形成することで、回路基板１０と放熱フィン４１とに存在する凹凸部６１，６２にも隙間なく複合材料９１を充填することができ、回路基板１０の熱を効率良く、放熱フィン４１に伝えることができる。【選択図】　　　　図４
2004071816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と放熱構造との間に熱伝導媒体を設けた冷却構造において、
前記熱伝導媒体は液体状態の金属と、
熱伝導性粒子との混合物からなることを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填していることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項３】
前記液体状態の金属は、常温で液体状態であることを特徴とする請求項１または２記載の冷却構造。
【請求項４】
前記熱伝導性粒子は、セラミック粉末であることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項５】
前記回路基板はＬＳＩを担持することを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項６】
液体状態の金属と熱伝導性粒子とに有機溶剤を加えた状態において、攪拌機により数千ｒｐｍの回転数で攪拌する工程からなることを特徴とする冷却構造の製造方法。
【請求項７】
前記有機溶剤には、揮発性の有機溶剤を用いることを特徴とする請求項８記載の冷却構造の製造方法。
【請求項８】
熱源を有する回路基板を冷却する冷却方法であって、液体状態の金属と熱伝導性粒子の混合物を介して前記熱源を放出することを特徴とする冷却構造の冷却方法。
【請求項９】
熱伝導性粒子とその間を充填する液体状態の金属とよりなることを特徴とする熱伝導媒質。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に回路基板の冷却構造とその製造方法，冷却方法及び熱伝導媒質に関し、特に回路基板と放熱構造との間に熱伝導媒体を設けた冷却構造とその製造方法，冷却方法及び熱伝導媒質に関する。
【０００２】
今日の電子部品あるいは電子部品を搭載した回路基板は半導体素子の集積密度の向上に伴い大きな発熱を生じ、電子部品や回路基板の性能や信頼性の低下が懸念される。そのため、電子部品や回路基板を冷却して熱から守ることが一般的に行われている。
【０００３】
【従来の技術】
今日の回路基板では、電子装置の小型化、高性能化に伴い、同一回路基板上に数多くの高集積なＬＳＩやチップコンデンサ、チップ抵抗などを高密度に搭載する実装技術が用いられるようになってきている。このような回路基板においては、個々のＬＳＩや電子部品の発熱量の増加に伴い、各回路基板の発熱量も大幅に増加している。そのため、回路基板及び回路基板上に形成されたＬＳＩや電子部品の性能や信頼性の低下が懸念される。
【０００４】
かかる回路基板の発熱を防ぐため、回路基板と放熱フィンとの間に熱伝導性のサーマルコンパウンドを介在させる方法や、図１に示すように回路基板と放熱フィンとの間を、有機樹脂の基材に高熱伝導材料の粉末を分散させた接着剤により接着する構造及び方法が使われている。
【０００５】
図１は、回路基板と放熱フィンとの間を、有機樹脂接着剤により接着した構造を示す。
【０００６】
なお、有機樹脂接着剤５１は、有機樹脂の基材に高熱伝導材料の粉末を分散させた接着剤である。
【０００７】
同図に示すような構造とすることで、ＬＳＩ２２、電子部品２１及び回路基板１０の動作時の発熱を、熱伝導性の良い有機樹脂接着剤５１を介して、大きな表面積を持つ放熱フィン４１に伝えて、放熱フィン４１が放熱することによりＬＳＩ２２、電子部品２１及び回路基板１０からの熱を空間に散逸させることができる。
【０００８】
図２は、有機樹脂接着剤により接着された回路基板と放熱フィンとの界面を拡大した図である。
【０００９】
同図に示すように、有機樹脂接着剤５１により接着される側の回路基板１０及び放熱フィン４１の面には無数の凹凸部６１，６２がある。単に、有機樹脂接着剤５１を塗布しただけでは、凹部に有機樹脂接着剤５１が満たされない領域が存在し、この領域においてＬＳＩ２２、電子部品２１及び回路基板１０からの熱が蓄積され不具合が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、有機樹脂接着剤５１を使用して接着する場合には、同図に示すように有機樹脂接着剤５１を加熱して、凹部にも十分に有機樹脂接着剤５１を満たし加熱後には有機樹脂接着剤５１を冷却して固まらせる必要がある。このとき、有機樹脂接着剤５１の熱膨張差による応力が発生する。この問題については、サーマルコンパウンドを用いた場合も発生する。
【００１１】
また、有機樹脂接着剤５１は高熱伝導材料の粉末と有機樹脂からなり、有機樹脂の部分に関しては、樹脂であるため熱伝導率が低い。そのため、有機樹脂接着剤５１は、最近の電子装置の小型化及び高性能化に伴い生じる回路基板１０からの激しい発熱を、すみやかに放熱フィン４１に伝えられない。従って、有機樹脂接着剤５１を接着剤に用いた場合には、回路基板１０に熱が蓄積されて回路基板１０の性能及び信頼性が劣化するという問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、回路基板と放熱フィンとの間に、熱伝導性に優れた複合材料を介すことにより、高い放熱効率とライフサイクルに優れた冷却構造を実現する。また、本発明には、かかる冷却構造の製造方法，冷却方法，及び熱伝導媒質を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、回路基板と放熱構造との間に熱伝導媒体を設けた冷却構造において、前記熱伝導媒体は液体状態の金属と、熱伝導性粒子との混合物からなることを特徴とする冷却構造により、解決する。
【００１４】
上記構成において、前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填するように構成してもよい。また、前記液体状態の金属には、常温で液体であるものを用いてもよい。前記熱伝導性粒子には、セラミック粉末を使用してもよい。前記回路基板はＬＳＩを担持することように形成してもよい。
【００１５】
本発明は上記課題を、液体状態の金属と熱伝導性粒子とに有機溶剤を加えた状態において、攪拌機により数千ｒｐｍの回転数で攪拌する工程からなることを特徴とする冷却構造の製造方法により、解決する。
【００１６】
上記構成において、前記有機溶剤には、揮発性の有機溶剤を用いてもよい。
【００１７】
本発明は上記課題を、熱源を有する回路基板を冷却する冷却方法であって、液体状態の金属と熱伝導性粒子の混合物を介して前記熱源を放出することを特徴とする冷却構造の冷却方法により、解決する。
【００１８】
本発明は上記課題を、熱伝導性粒子とその間を充填する液体状態の金属とよりなることを特徴とする熱伝導媒質により、解決する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（実施形態）
始めに、液体金属と熱伝導性粒子の複合材料の作成方法について説明する。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態による回路基板と放熱フィンとの間に配設する複合材料の製造工程を示したものである。
【００２１】
本実施例では冷却用装置として放熱フィンを適用して説明するが、冷却する機構を有していればよく、放熱フィンの代わりに、ヒートパイプや伝導冷却板などを用いてもよい。
【００２２】
同図中に示した調合槽１０１に、液体金属であるＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１と、熱伝導性粒子である窒化アルミニウム１３１と、揮発性の有機溶剤であるフルオロカーボン１４１とを投入する。フルオロカーボン１４１は、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金１２１の酸化防止のために混合される。
【００２３】
次に、攪拌機１１０の攪拌羽１１１の回転数を数千ｒｐｍで回転させて混合する。その後、フルオロカーボン１４１は揮発させて、粘性及び流動性を有するペースト状の複合材料９１が作成される。
【００２４】
本実施例で用いたＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１の組成は、Ｇａ：７５．５ｗｔ％、Ｉｎ：２４．５ｗｔ％である。また、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金１２１の共晶温度は１５．７℃であるため、常温でも液体状態を保つことができる。
【００２５】
次に、上記製造方法により作成された複合材料９１の構造について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態による複合材料と回路基板及び放熱フィンとの界面付近を拡大した断面図を示している。
【００２７】
一般的に、液体金属は、酸化、水酸化及び腐食されやすい合金である。しかし、同図に示すように複合材料９１は、液体金属であるＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１がセラミック粉末である窒化アルミニウム１３１の粒子間に介在する構成になっている。このため、液体金属であるＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１の外部環境との酸化、水酸化及び腐食反応から守ることができ、複合材料９１のライフサイクルを長くすることができる。
【００２８】
次に、回路基板と放熱フィンの間への複合材料の形成方法について図４〜図５を用いて説明する。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態による複合材料を回路基板と放熱フィンの間への配設した断面図を示している。
【００３０】
図５に示すように、複合材料９１は回路基板１０と放熱フィン４１との間に設けられる。図４に示すように、回路基板１０と放熱フィン４１とには凹凸部６１，６２が存在するが、複合材料９１は室温でペースト状であるため、複合材料９１を回路基板１０と放熱フィン４１との間に塗布するだけで、凹凸部６１，６２に隙間なく複合材料９１を充填することができる。このため、回路基板１０と放熱フィン４１とを密着させる際に、加熱及び冷却処理などを行う必要がなく、複合材料９１が熱膨張による応力の影響を受けることがない。また、複合材料９１による回路基板１０と放熱フィン４１との密着を室温で行うことができる。
【００３１】
以上のように複合材料９１を作成し、複合材料９１を回路基板１０と放熱フィン４１との間に隙間なく介在させることにより、回路基板１０からの熱を効率よく放熱フィン４１に伝えることができる。これにより、放熱フィン４１が熱を放出して冷却することができる。
【００３２】
なお、本実施例では液体金属にＧａ−Ｉｎ共晶合金１２１を適用したが、これに限定されることはなく、液体金属はＧａ系合金、かつ、常温において液体状態である合金であればよい。例えば、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金１２１の代わりに、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金を用いても同様な効果が得られる。Ｇａ−Ｓｎ共晶合金の共晶温度は、２０．０℃であり、組成はＧａ：９２．０ｗｔ％、Ｓｎ：８．０ｗｔ％である。
【００３３】
熱導電性粒子についても、本実施例では窒化アルミニウム１３１を適用したが、これに限定されることはなく、セラミック粉末であればよい。例えば、窒化アルミニウム１３１の代わりに、窒化シリコンまたは炭化珪素等を用いても同様な効果が得られる。
【００３４】
また、揮発性の有機溶剤についても、本実施例ではフルオロカーボン１４１を適用したが、これに限定されることはなく、フルオロカーボン１４１の代わりに、例えば、シリコン系オイルを用いても同様な効果が得られる。
【００３５】
次に本発明者が本発明の基礎となる研究において、従来技術の材料と本発明の複合材料との冷却性能の比較を行った実験結果について説明する。
【００３６】
図６は、熱伝導媒体の冷却性能を評価するための実験装置を示したものである。
【００３７】
始めに、実験装置の構造について図６を用いて説明する。
【００３８】
実験装置は大略すると、アルミナ基板２１０と、モデルチップ２２０と、冷却装置２４０と、温度測定器２６１と、電流源２７１と、熱伝導性材料２５０とからなる。
【００３９】
アルミナ基板２１０の一方の面には、はんだ２３１によりモデルチップ２２０が配設されており、他方の面には熱伝導性媒体２５０を介して冷却装置２４０が配設されている。また、アルミナ基板２１０には、図示していない配線パターンが形成されている。
【００４０】
シリコン製のモデルチップ２２０の表面には温度測定器２６１が接続されている。この温度測定器２６１により、モデルチップ２２０の表面の温度をモニターすることができる構成となっている。また、モデルチップ２２０の内部には、抵抗ヒータ２２１が配設されており、抵抗ヒータ２２１は電流源２７１と接続されている。電流源２７１は、抵抗ヒータ２２１に電流を送り、抵抗ヒータ２２１を発熱させる働きをする。
【００４１】
銅製の冷却装置２４０は、その内部に冷却水２４１を流すための水路（図示せず）が配設されている。また、銅製の冷却装置２４０には、入水口２４２と排水口２４３が設けられており、冷却水２４１は同図中に示した矢印の方向へ流れて、冷却装置２４０としての機能を果たす。
【００４２】
熱伝導性媒体２５０は、アルミナ基板２１０と冷却装置２４０との間を介すように形成される。
【００４３】
次に、本実験に用いた熱伝導性媒体２５０の種類について説明する。
【００４４】
本発明の複合材料としては、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とを用いた。また、液体金属のみの熱伝導性材料２５０として、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金，Ｇａ−Ｓｎ共晶合金を用いた。従来技術の材料としては、サーマルコンパウンドを用いた。
【００４５】
次に、実験方法について説明する。
【００４６】
実験は、実験装置３００の熱伝導性媒体２５０を上記材料に変えた実験装置３００を用いて行う。まず、各々の材料に熱伝導性媒体２５０を変えた実験装置３００を用意する。次に、冷却装置２４０に冷却水２４１を流した状態にして、冷却装置を有効にする。次に、電流源２７１が抵抗ヒータ２２１に電流を送り、抵抗ヒータ２２１は発熱し、モデルチップ２２０には熱が蓄積される。この状態のモデルチップ２２０の表面温度を温度測定器２６１によりモニターして、時間の推移と共に表面温度がどのように変化するか確認する。
【００４７】
次に、実験装置３００の熱伝導性媒体２５０にサーマルコンパウンドを用いた場合と、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合の実験結果について説明する。
【００４８】
なお、この実験は従来品であるサーマルコンパウンドと、本発明のＧａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物の性能を比較し確認する実験である。
【００４９】
図７は、実験装置の熱伝導性材料にサーマルコンパウンドと、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示したものである。
【００５０】
同図から、サーマルコンパウンドを用いた場合は、実験開始直後のモデルチップ２２０の温度が５０℃と高く、１００時間経過後も５０℃という温度を保っている。それに対して、本発明の材料であるＧａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合は、実験開始直後のモデルチップ２２０の温度は３５℃であり、サーマルコンパウンドよりも温度が低い。また、１００時間経過後も実験開始直後の３５℃という温度を維持していることから、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物はサーマルコンパウンドよりも熱伝導性が優れていることが分かる。
【００５１】
次に、実験装置３００の熱伝導性媒体２５０にサーマルコンパウンドを用いた場合と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合の実験結果について説明する。
【００５２】
図８は、実験装置の熱伝導性媒体にサーマルコンパウンドと、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示したものである。
【００５３】
なお、この実験は従来品であるサーマルコンパウンドと、本発明のＧａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物の性能を比較し確認する実験である。
【００５４】
同図から、本発明の材料であるＧａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合は、実験開始直後のモデルチップ２２０の温度が３５℃であり、サーマルコンパウンドよりも温度が低い。また、１００時間経過後も実験開始直後の３５℃という温度を維持していることから、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物はサーマルコンパウンドよりも熱伝導性が優れていることが分かる。
【００５５】
図９は、実験装置の熱伝導性媒体にＧａ−Ｉｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示したものである。
【００５６】
なお、この実験は液体金属であるＧａ−Ｉｎ共晶合金のみを熱伝導性材料２５０として用いた場合と、本発明のＧａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物の性能を比較し確認する実験である。
【００５７】
同図から、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金を用いた場合、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合、共に実験開始直後の３５℃というモデルチップ２２０の温度を、１００時間経過後まで維持していることが分かる。
【００５８】
したがって、この実験においては液体金属のみであるＧａ−Ｉｎ共晶合金を用いた場合と、本発明のＧａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物との間には有意差はみられない。
【００５９】
先に述べたように、液体金属は酸化、水酸化及び腐食などを起こしやすく、このような状態になった液体金属は熱伝導率が低下し、長期間使えないという問題がある。そこで、図９に用いた二つの実験装置、一つは熱伝導性媒体２５０にＧａ−Ｉｎ共晶合金を用いた実験装置、もう一つは熱伝導性媒体２５０にＧａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた実験装置とを、温度６０℃、湿度８０％の環境下に２００時間、それぞれ放置した後に、図９と同様な実験を行った。
【００６０】
図１０は、図９に用いた実験装置を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に２００時間放置後にモデルチップの温度推移を調べた実験結果である。
【００６１】
同図に示すように、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金を用いた場合の実験開始直後のモデルチップ２２０の温度は３５℃であるが、１０時間経過後以降から温度上昇がみられ、１００時間経過後には６０℃まで上昇している。これに対して、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合は、実験開始直後のモデルチップ２２０の３５℃という温度を、１００時間経過後も維持している。
【００６２】
次に、実験終了後にＧａ−Ｉｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とを、それぞれ分析した。分析した結果、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金は変質、固化した状態になっており、水酸化物ができていることが分かった。また、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物に関しては、変質、固化などは見られなかった。
【００６３】
このことから、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金を用いた場合のモデルチップ２２０の温度上昇は水酸化物により、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金の熱伝導性能が劣化したためであることが分かった。従って、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物のほうがＧａ−Ｉｎ共晶合金よりも、安定性があり、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金も水酸化されにくいことが分かる。
【００６４】
また、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた実験装置３００を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に１０００時間放置後に同様な実験を行ったところ、実験開始直後のモデルチップ２２０の３５℃という温度を、１０００時間経過後も維持したことが確認できた。
【００６５】
以上のことから、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物は、湿度に強く、熱伝導率とライフサイクルに優れた熱伝導性媒体であることが分かる。
【００６６】
次に、熱伝導性材料２５０にＧａ−Ｓｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とを、それぞれ実験装置３００に適用した場合についても、図９〜図１０に示した内容と同じ実験を行った。
【００６７】
図１１は、実験装置の熱伝導性媒体にＧａ−Ｓｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示したものである。
【００６８】
同図に示すように、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金を用いた場合、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合、共に実験開始直後の３５℃というモデルチップ２２０の温度を、１００時間経過後まで維持していることが分かる。
【００６９】
したがって、この実験においては液体金属のみであるＧａ−Ｓｎ共晶合金を用いた場合と、本発明のＧａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物との間には有意差はみられない。
【００７０】
図１２は、図１１に用いた実験装置を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に２００時間放置後にモデルチップの温度推移を調べた実験結果である。
【００７１】
同図に示すように、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金を用いた場合の実験開始直後のモデルチップ２２０の温度は３５℃であるが、１０時間経過後以降から温度上昇がみられ、１００時間経過後には６０℃まで上昇している。これに対して、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた場合は、実験開始直後のモデルチップ２２０の３５℃という温度を、１００時間経過後も維持している。
【００７２】
次に、実験終了後にＧａ−Ｓｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とを、それぞれ分析した結果、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金は変質、固化して、水酸化物ができていることが分かった。また、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物に関しては、変質、固化などは見られなかった。
【００７３】
このことから、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金を用いた場合のモデルチップ２２０の温度上昇は水酸化物により、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金の熱伝導性能が劣化したためであることが分かった。従って、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物のほうがＧａ−Ｓｎ共晶合金よりも、安定性があり、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金も水酸化されにくいことが分かる。
【００７４】
また、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物を用いた実験装置３００を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に１０００時間放置後に同様な実験を行ったところ、実験開始直後のモデルチップ２２０の３５℃という温度を、１０００時間経過後も維持したことが確認できた。
【００７５】
以上のことから、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物は、湿度に強く、熱伝導率とライフサイクルに優れた熱伝導性媒体であることが分かる。
【００７６】
上記実験結果から、先の実施例で述べたように、Ｇａ系合金、かつ、常温において液体状態である液体金属と、熱導電性粒子であるセラミック粉末との混合物からなる熱伝導媒体を、回路基板と冷却装置との間に形成することで、回路基板に蓄積された熱を放出できる冷却構造を得ることができる。
【００７７】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
（付記１）　回路基板と放熱構造との間に熱伝導媒体を設けた冷却構造において、
前記熱伝導媒体は液体状態の金属と、
熱伝導性粒子との混合物からなることを特徴とする冷却構造。
【００７８】
（付記２）　前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填していることを特徴とする付記１記載の冷却構造。
【００７９】
（付記３）　前記液体状態の金属は、常温で液体であることを特徴とする付記１または２記載の冷却構造。
【００８０】
（付記４）　前記液体状態の金属は、Ｇａを含む合金からなることを特徴とする付記１乃至３記載の冷却構造。
【００８１】
（付記５）　前記液体状態の金属は、Ｇａ−Ｉｎ系合金またはＧａ−Ｓｎ系合金ことを特徴とする付記１乃至４記載の冷却構造。
【００８２】
（付記６）　前記熱伝導性粒子は、セラミック粉末であることを特徴とする付記１記載の冷却構造。
【００８３】
（付記７）　前記セラミック粉末は、窒化アルミニウム、窒化シリコン及び炭化珪素からなる群から選択されることを特徴とする付記６記載の冷却構造。
【００８４】
（付記８）　前記回路基板はＬＳＩを担持することを特徴とする付記１記載の冷却構造。
【００８５】
（付記９）　液体状態の金属と熱伝導性粒子とに有機溶剤を加えた状態において、攪拌機により数千ｒｐｍの回転数で攪拌する工程からなることを特徴とする冷却構造の製造方法。
【００８６】
（付記１０）　前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填していることを特徴とする付記９記載の冷却構造の製造方法。
【００８７】
（付記１１）　前記液体状態の金属は、常温で液体であることを特徴とする付記９または１０記載の冷却構造の製造方法。
【００８８】
（付記１２）　前記液体状態の金属は、Ｇａを含む合金からなることを特徴とする付記９乃至１１記載の冷却構造の製造方法。
【００８９】
（付記１３）　前記液体状態の金属は、Ｇａ−Ｉｎ系合金またはＧａ−Ｓｎ系合金ことを特徴とする付記９乃至１２記載の冷却構造の製造方法。
【００９０】
（付記１４）　前記熱伝導性粒子は、セラミック粉末であることを特徴とする付記９記載の冷却構造の製造方法。
【００９１】
（付記１５）　前記セラミック粉末は、窒化アルミニウム、窒化シリコン及び炭化珪素からなる群から選択されることを特徴とする付記１４記載の冷却構造の製造方法。
【００９２】
（付記１６）　前記有機溶剤には、揮発性の有機溶剤を用いることを特徴とする付記８記載の冷却構造の製造方法。
【００９３】
（付記１７）　前記揮発性の有機溶剤には、フルオロカーボンまたはシリコン系オイルを用いることを特徴とする付記１６記載の冷却構造の製造方法。
【００９４】
（付記１８）　熱源を有する回路基板を冷却する冷却方法であって、液体状態の金属と熱伝導性粒子の混合物を介して前記熱源を放出することを特徴とする冷却構造の冷却方法。
【００９５】
（付記１９）　前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填していることを特徴とする付記１８記載の冷却構造の冷却方法。
【００９６】
（付記２０）　前記液体状態の金属は、常温で液体であることを特徴とする付記１８または１９記載の冷却構造の冷却方法。
【００９７】
（付記２１）　前記液体状態の金属は、Ｇａを含む合金からなることを特徴とする付記１８乃至２０記載の冷却構造の冷却方法。
【００９８】
（付記２２）　前記液体状態の金属は、Ｇａ−Ｉｎ系合金またはＧａ−Ｓｎ系合金ことを特徴とする付記１８乃至２１記載の冷却構造の冷却方法。
【００９９】
（付記２３）　前記熱伝導性粒子は、セラミック粉末であることを特徴とする付記１８記載の冷却構造の冷却方法。
【０１００】
（付記２４）　前記セラミック粉末は、窒化アルミニウム、窒化シリコン及び炭化珪素からなる群から選択されることを特徴とする付記２３記載の冷却構造の冷却方法。
【０１０１】
（付記２５）　熱伝導性粒子とその間を充填する液体状態の金属とよりなることを特徴とする熱伝導媒質。
【０１０２】
（付記２６）　前記液体状態の金属は、前記熱伝導性粒子の間を充填していることを特徴とする付記２５記載の熱伝導媒質。
【０１０３】
（付記２７）　前記液体状態の金属は、常温で液体であることを特徴とする付記２４または２５記載の熱伝導媒質。
【０１０４】
（付記２８）　前記液体状態の金属は、Ｇａを含む合金からなることを特徴とする付記２５乃至２７記載の熱伝導媒質。
【０１０５】
（付記２９）　前記液体状態の金属は、Ｇａ−Ｉｎ系合金またはＧａ−Ｓｎ系合金ことを特徴とする付記２５乃至２８記載の熱伝導媒質。
【０１０６】
（付記３０）　前記熱伝導性粒子は、セラミック粉末であることを特徴とする付記２５記載の熱伝導媒質。
【０１０７】
（付記３１）　前記セラミック粉末は、窒化アルミニウム、窒化シリコン及び炭化珪素からなる群から選択されることを特徴とする付記３０記載の熱伝導媒質。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、常温で液体状態にあるＧａ系合金と、セラミック粉末とからなる熱伝導性の高い混合物を熱伝導媒体として、回路基板と放熱構造との間に介すように形成することにより、回路基板から発生する熱を放熱構造に十分に伝えることができる。そのため、回路基板の放熱を効果的に行うことができる。
【０１０９】
また、セラミック粒子間に常温で液体状態にあるＧａ系合金を介在させ、ペースト状の熱伝導媒体とすることで、熱伝導媒体が形成される側の回路基板及び放熱構造の凹凸部にも隙間なく充填することができ、回路基板と放熱構造との間に熱が蓄積されることはない。さらに、熱伝導媒体を上記構造とすることで、常温で液体状態にあるＧａ系合金を酸化、水酸化及び腐食から守ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回路基板と放熱フィンとの間を、有機樹脂接着剤により接着した従来の冷却構造を示す図である。
【図２】有機樹脂接着剤により接着された回路基板と放熱フィンとの界面を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施形態による回路基板と放熱フィンとの間に配設する複合材料の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による複合材料と回路基板及び放熱フィンとの界面付近の拡大を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態による複合材料を回路基板と放熱フィンの間への配設した構成を示す断面図である。
【図６】熱伝導媒体の冷却性能を評価するための実験装置を示す図である。
【図７】実験装置の熱伝導性媒体にサーマルコンパウンドと、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示す図である。
【図８】図８は、実験装置の熱伝導性媒体にサーマルコンパウンドと、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示す図である。
【図９】実験装置の熱伝導性媒体にＧａ−Ｉｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｉｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示す図である。
【図１０】図９に用いた実験装置を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に２００時間放置後にモデルチップの温度推移を調べた実験結果を示す図である。
【図１１】実験装置の熱伝導性媒体にＧａ−Ｓｎ共晶合金と、Ｇａ−Ｓｎ共晶合金と窒化アルミニウムの混合物とをそれぞれ用いた時のモデルチップの温度の推移を示す図である。
【図１２】図１１に用いた実験装置を、温度６０℃、湿度８０％の環境下に２００時間放置後にモデルチップの温度推移を調べた実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１０　回路基板
２１　電子部品
２２　ＬＳＩ
４１　放熱フィン
５１　有機樹脂接着剤
６１、６２　凹凸部
９１　複合材料
１０１　調合槽
１１０　攪拌機
１１１　攪拌羽
１２１　Ｇａ−Ｉｎ共晶金属
１３１　窒化アルミニウム
１４１　フルオロカーボン
２１０　アルミナ基板
２２０　モデルチップ
２２１　抵抗ヒータ
２３１　はんだ
２４０　冷却装置
２４１　冷却水
２４２　入水口
２４３　排水口
２５０　熱伝導性材料
２６１　温度測定器
２７１　電流源
【図１】
2004071816.tif 000003
【図２】
2004071816.tif 000004
【図３】
2004071816.tif 000005
【図４】
2004071816.tif 000006
【図５】
2004071816.tif 000007
【図６】
2004071816.tif 000008
【図７】
2004071816.tif 000009
【図８】
2004071816.tif 000010
【図９】
2004071816.tif 000011
【図１０】
2004071816.tif 000012
【図１１】
2004071816.tif 000013
【図１２】
2004071816.tif 000014