(57)【要約】【課題】  熱伝導性にも寸法安定性にも優れるヒートスプレッダ、および、ヒートスプレッダ製造方法を、提供すること。【解決手段】  本発明のヒートスプレッダは、第１面１０Ａおよびこれとは反対の第２面を有し、マトリックス材１１と、第１面１０Ａに沿う延び成分を有する炭素繊維材を含む炭素繊維布１２とを備える。第１面１０Ａに対する複数の炭素繊維材の仮想投影線が、厚さの方向Ｚに延びる基準軸Ａ１を中心として放射状に延びるように、複数の炭素繊維材は配置されている。本発明のヒートスプレッダ製造方法では、まず、複数の炭素繊維布を、基準軸に沿い且つ基準軸を中心として放射状に延びるように配置する。次に、複数の炭素繊維布にマトリックス材を含浸し、これらからなる炭素繊維強化材料体を得る。次に、当該炭素繊維強化材料体からヒートスプレッダ個片を切り出す。【選択図】  図１
2005347616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面およびこれとは反対の第２面を有するヒートスプレッダであって、
マトリックス材、および、当該マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材を含み、
前記複数の炭素繊維材は、前記第１面に対する当該複数の炭素繊維材の複数の仮想投影線が、前記第１面から前記第２面までの厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置されている、ヒートスプレッダ。
【請求項２】
前記複数の炭素繊維材は、前記第１面と前記配向基準軸との交差箇所を中心として放射状に延びる、請求項１に記載のヒートスプレッダ。
【請求項３】
第１面およびこれとは反対の第２面を有するヒートスプレッダであって、
マトリックス材と、
前記マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材を各々が含み、且つ、前記第１面に沿って延びる配向基準線を各々が有する、３以上の複数の炭素繊維群と、を含み、
各炭素繊維群における前記複数の炭素繊維材の各々は、前記第１面に対する当該炭素繊維材の仮想投影線が当該炭素繊維群における前記配向基準線に沿って延びるように、配置され、
前記複数の炭素繊維群における前記複数の配向基準線は、前記第１面から前記第２面までの厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びる、ヒートスプレッダ。
【請求項４】
前記複数の炭素繊維材の各々は、前記第１面に沿って延びる、請求項１または３に記載のヒートスプレッダ。
【請求項５】
前記厚さの方向に各々が延びる複数の炭素繊維材を更に含む、請求項１から４のいずれか一つに記載のヒートスプレッダ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載のヒートスプレッダと発熱性の電子部品とを備える電子装置であって、
前記電子部品は、前記ヒートスプレッダの前記第１面において前記配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されている、電子装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一つに記載のヒートスプレッダと、発熱性の電子部品と、放熱体とを備える電子装置であって、
前記電子部品は、前記ヒートスプレッダの前記第１面において前記配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されており、
前記放熱体は、前記ヒートスプレッダの前記第２面に対して熱的に接続されている、電子装置。
【請求項８】
複数の炭素繊維布を、配向基準軸に沿って、且つ、当該配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置するための工程と、
当該複数の炭素繊維布にマトリックス材を含浸することにより、マトリックス材および複数の炭素繊維布を含む炭素繊維強化材料体を得るための工程と、
前記炭素繊維強化材料体を切断するための工程と、を含む、ヒートスプレッダ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品と放熱部品の間に介在して当該発熱部品から放熱部品への熱伝導を担うヒートスプレッダ、ヒートスプレッダを含む電子装置、および、ヒートスプレッダ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ内の発熱部品で生ずる熱をヒートシンクなどの放熱部品を利用して放熱する場合には、一般に、当該発熱部品および放熱部品の間にヒートスプレッダが設けられる。図２３は、そのような冷却構造の一例として、半導体チップ１０１、ヒートシンク１０２、およびヒートスプレッダ６０を含む積層構造を表す。
【０００３】
半導体チップ１０１は、所定のＣＰＵを構成する発熱部品としてのシリコンチップであり、基板１０３に搭載されている。ヒートシンク１０２は、表面積の大きな放熱フィンであり、熱伝導率の高い金属材料よりなる。ヒートスプレッダ６０は、半導体チップ１０１にて発生する熱をヒートシンク１０２に伝えるためのものであり、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に位置する。ヒートスプレッダ６０および半導体チップ１０１の間は、ハンダ付けによるハンダやサーマルグリースなどの伝熱性の接合材料１０４が介在することにより、少なくとも熱的に接続されている。一方、ヒートスプレッダ６０およびヒートシンク１０２の間は、サーマルグリース１０５が介在することにより熱的に接続されている。冷却構造に関する技術については、例えば下記の特許文献１〜４に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７９４０６号公報
【特許文献２】特開２０００−１２４３６９号公報
【特許文献３】特開２０００−２７３１９６号公報
【特許文献４】米国特許第２００２／００３８７０４号明細書
【０００５】
従来の技術においては、ヒートスプレッダ６０として、熱伝導率の高い金属材料（銅，銀，アルミニウムなど）よりなる金属板が採用される場合がある。これら高熱伝導性の金属材料は一般に熱膨張率も高いので、この場合、ヒートスプレッダ６０の熱膨張率は、シリコンチップである半導体チップ１０１の熱膨張率（約３.５ｐｐｍ／℃）よりも相当程度に大きい。そのため、ヒートスプレッダ６０および半導体チップ１０１の間の接合材料１０４としては、面内方向における両者の熱膨張差を吸収し得るペースト状のもの（例えばサーマルグリース）を採用する必要がある。しかしながら、サーマルグリースなどのペースト状接合材料は、ハンダ付けハンダなどの金属接合材料に比べて熱抵抗が大きい（即ち熱伝導率が小さい）ので、接合材料１０４としてペースト状接合材料を採用すると、半導体チップ１０１からヒートスプレッダ６０への熱伝導性は低い傾向にある。そのため、ヒートスプレッダ６０として金属板を採用すると、冷却構造（放熱系）全体としては充分な放熱機能を得られない場合がある。
【０００６】
一方、従来の技術においては、ヒートスプレッダ６０として、シリコンチップと同程度の熱膨張率を示すセラミック系材料（窒化アルミ，アルミナ，炭化ケイ素など）よりなるセラミック板が採用される場合がある。この場合、ヒートスプレッダ６０の熱膨張率は、シリコンチップである半導体チップ１０１の熱膨張率と同程度であり、従って、ヒートスプレッダ６０および半導体チップ１０１の間の接続態様としては、熱抵抗の小さい（即ち熱伝導率の高い）ハンダ付けを採用することができる（即ち、接合材料１０４として金属接合材料を採用することができる）。しかしながら、シリコンチップと同程度の熱膨張率を示すセラミック系材料は、銅や銀などの高熱伝導性金属よりも熱伝導率が低い傾向にある。そのため、ヒートスプレッダ６０として上述のようなセラミック板を採用する場合には、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るのは困難である。
【０００７】
以上から理解できるように、冷却構造全体として高い放熱機能を得るうえでヒートスプレッダに求められる特性としては、熱伝導性と、面内方向における寸法安定性とが挙げられる。例えば図２３のヒートスプレッダ６０には、半導体チップ１０１にて生じた熱をヒートシンク１０２に効率よく伝えるべく、高い熱伝導率を有することが求められるとともに、半導体チップ１０１との接合を低熱抵抗のハンダ付けにより実現すべく、当該半導体チップ１０１（シリコンチップ）に近い熱膨張率を有することが求められるのである。近年、コンピュータや電子機器の高性能化および高機能化に伴ってＣＰＵ等の電子部品の発熱量が増大しているところ、これらの要求は特に強くなってきた。
【０００８】
上述の要求に応えるためのヒートスプレッダ用材料として、炭素繊維強化金属（ＣＦＲＭ）が注目を集めている。ＣＦＲＭは、マトリックス金属と当該マトリックス金属中の炭素繊維とからなる材料である。マトリックス金属は、銅や銀などの高熱伝導性金属であり、炭素繊維は、繊維の延び方向に高い熱伝導率を示す。また、炭素繊維における繊維延び方向の熱膨張率は、小さい。
【０００９】
図２４は、ＣＦＲＭよりなる従来のヒートスプレッダ７０を表す。図２４（ａ）は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に配設されているヒートスプレッダ７０の断面を表す。図の簡潔化の観点より、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２とヒートスプレッダ７０との間の接合材料については省略する。図２４（ｂ）は、ヒートスプレッダ７０の部分拡大斜視図である。
【００１０】
ヒートスプレッダ７０は、高熱伝導性のマトリックス金属７１と、当該マトリックス金属７１中を延びる複数の炭素繊維７２とからなる。複数の炭素繊維７２は同一方向（Ｘ方向）に延びる。半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間にヒートスプレッダ７０が配設されているとき、炭素繊維７２は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２に平行に配向する。
【００１１】
このようなヒートスプレッダ７０では、マトリックス金属７１の種類や炭素繊維７２の含有密度によっては、Ｘ方向において、例えば６００〜８００Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率や、充分に小さな熱膨張率を得ることが可能である。しかしながら、半導体チップ１０１ないしヒートシンク１０２に略平行であってＸ方向に直交する方向（Ｙ方向）においては、約３０Ｗ／ｍＫ程度の低い熱伝導率しか得られず、且つ、熱膨張率は比較的大きい。また、ヒートスプレッダ７０の厚さ方向（Ｚ方向）においても、約３０Ｗ／ｍＫ程度の低い熱伝導率しか得られない。このようなヒートスプレッダ７０では、冷却構造中において求められる充分な寸法安定性および熱伝導性を得ることはできない。
【００１２】
図２５は、ＣＦＲＭよりなる従来の他のヒートスプレッダ８０を表す。図２５（ａ）は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に配設されているヒートスプレッダ８０の断面を表す。図の簡潔化の観点より、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２とヒートスプレッダ８０との間の接合材料については省略する。図２５（ｂ）は、ヒートスプレッダ８０の部分拡大斜視図である。
【００１３】
ヒートスプレッダ８０は、高熱伝導性のマトリックス金属８１と、当該マトリックス金属８１中に配された複数の炭素繊維布８２とからなる。複数の炭素繊維布８２は、相互に平行に配置されている。各炭素繊維布８２は、平織り布であり（織り組織は省略）、同一方向（Ｘ方向）に延びる複数の炭素繊維８２ａと、Ｘ方向に直交する同一方向（Ｙ方向）に延びる複数の炭素繊維８２ｂとからなる。半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間にヒートスプレッダ８０が配設されているとき、炭素繊維布８２（炭素繊維８２ａ，８２ｂ）は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２に平行に配向する。
【００１４】
炭素繊維８２ａ，８２ｂの総含有密度がヒートスプレッダ７０の炭素繊維７２の含有密度と同一であり、且つ、炭素繊維８２ａおよび炭素繊維８２ｂの各含有密度が等しい場合を想定すると、ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ８０では、Ｘ方向の熱伝導性および寸法安定性は大きく低下する。ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ８０では、Ｘ方向に延びる炭素繊維の含有密度が半減しているからである。また、ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ８０では、Ｙ方向の熱伝導性および寸法安定性は向上するが、それらの向上の程度は、ヒートスプレッダ７０におけるＸ方向の熱伝導性および寸法安定性の半分程度まででしかない。ヒートスプレッダ８０におけるＸ方向およびＹ方向の熱伝導率は、共に、例えば３００〜３４０Ｗ／ｍＫ程度でしかない。加えて、ヒートスプレッダ８０におけるＺ方向については、ヒートスプレッダ７０と同様に、約３０Ｗ／ｍＫ程度の低い熱伝導率しか得られない。このようなヒートスプレッダ８０では、冷却構造中において求められる充分な寸法安定性および熱伝導性を得ることができない場合がある。
【００１５】
図２６は、ＣＦＲＭよりなる従来の他のヒートスプレッダ９０を表す。図２６（ａ）は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に配設されているヒートスプレッダ９０の断面を表す。図の簡潔化の観点より、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２とヒートスプレッダ９０との間の接合材料については省略する。図２６（ｂ）は、ヒートスプレッダ９０の部分拡大斜視図である。
【００１６】
ヒートスプレッダ９０は、高熱伝導性のマトリックス金属９１と、当該マトリックス金属９１中に配された複数の炭素繊維布９２および複数の炭素繊維９３とからなる。複数の炭素繊維布９２は、相互に平行に配置されている。各炭素繊維布９２は、平織り布（織り組織は省略）であり、同一方向（Ｘ方向）に延びる複数の炭素繊維９２ａと、Ｘ方向に直交する同一方向（Ｙ方向）に延びる複数の炭素繊維９２ｂとからなる。複数の炭素繊維９３は、ＸＹ両方向に直行する同一方向（Ｚ方向すなわち厚さ方向）に延びる。半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間にヒートスプレッダ９０が配設されているとき、炭素繊維布９２（炭素繊維９２ａ，９２ｂ）は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２に平行に配向し、炭素繊維９３は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２に対して垂直に配向する。
【００１７】
炭素繊維９２ａ、炭素繊維９２ｂ、および炭素繊維９３の各含有密度が等しい場合を想定すると、ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ９０では、Ｘ方向の熱伝導性および寸法安定性は大きく低下する傾向にある。ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ９０では、Ｘ方向に延びる炭素繊維の含有密度が１／４にまで低下せざるを得ないからである。ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ９０では、Ｙ方向の熱伝導性および寸法安定性は向上するが、それらの向上の程度は、ヒートスプレッダ７０におけるＸ方向の熱伝導性および寸法安定性の１／４程度まででしかない。加えて、ヒートスプレッダ７０と比較して、ヒートスプレッダ９０では、Ｚ方向の熱伝導性は向上するが、ヒートスプレッダ７０におけるＸ方向の熱伝導性の１／４程度まででしかない。ヒートスプレッダ９０におけるＸＹＺ各方向の熱伝導率は、例えば１５０〜２００Ｗ／ｍＫ程度でしかない。このようなヒートスプレッダ９０では、冷却構造中において求められる充分な寸法安定性および熱伝導性を得ることができない場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるヒートスプレッダ、および、そのようなヒートスプレッダを製造するための方法を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の側面によると、ヒートスプレッダが提供される。このヒートスプレッダは、第１面およびこれとは反対の第２面を有し、マトリックス材、および当該マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材を含む。複数の炭素繊維材は、第１面に対する当該複数の炭素繊維材の複数の仮想投影線が、第１面から第２面までの厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置されている。第１面に対する炭素繊維材の仮想投影線とは、第２面の側から第１面に対して垂直に炭素繊維材を仮想的に平行線投射した場合に第１面上に仮想的に投影される線を意味する。配向基準軸とは、複数の炭素繊維材の配向関係の基準として設定される仮想的な軸であり、その横断面が有意な面積を有しない場合、および、その横断面が有意な面積を有する場合を、含む。また、複数の仮想投影線が配向基準軸を中心として放射状に延びるとは、複数の仮想投影線の延長線の各々が配向基準軸を通過するように、当該複数の仮想投影線が配向していることを意味する。配向基準軸が有意な横断面を有しない場合、複数の仮想投影線の延長線は全て配向基準軸にて交差する。配向基準軸が有意な横断面を有する場合、任意の２つの仮想投影線の延長線は、配向基準軸内にて交差する場合も交差しない場合もある。このような本ヒートスプレッダを使用する際には、例えば、発熱部品（例えば、ＣＰＵを構成するシリコンチップ）を、配向基準軸が当該発熱部品を通過するように第１面上に接合し、放熱部品（例えばヒートシンク）を第２面に接合する。
【００２０】
本発明の第１の側面に係るヒートスプレッダにおいては、複数の炭素繊維材は、ヒートスプレッダの厚さ方向に延びる配向基準軸を中心として、それらの第１面に対する複数の仮想投影線が放射状に延びるように、配置されている。また、炭素繊維材については、上述のように、その延び方向において熱膨張率は低く且つ熱伝導率は高いことが知られている。したがって、本ヒートスプレッダ内の複数の炭素繊維材は、第１面に平行であり且つ配向基準軸を中心として放射状に延びる方向（本ヒートスプレッダの熱伝搬面内方向）において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。複数の炭素繊維材が熱伝導機能を効率よく発揮することに起因して、発熱部品で生じて本ヒートスプレッダ内に流入した熱は、本ヒートスプレッダ内を熱伝搬面内方向に良好に拡散されることとなる。また、複数の炭素繊維材が熱膨張抑制機能を効率よく発揮することに起因して、本ヒートスプレッダにおいては、その熱伝搬面内方向の熱膨張率について、シリコンチップと同程度の低熱膨張率を実現することが可能である。したがって、本ヒートスプレッダと発熱部品の接合手法としては、低熱抵抗すなわち高熱伝導率のハンダ付けを採用することが可能である。このように、本発明の第１の側面に係るヒートスプレッダは、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるのである。このようなヒートスプレッダは、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るうえで好適である。
【００２１】
本発明の第１の側面における好ましい実施の形態では、複数の炭素繊維材の各々は、第１面に沿って延びる。このような構成は、本ヒートスプレッダの熱伝搬面内方向において、ヒートスプレッダ内の複数の炭素繊維材が熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮するうえで好適である。
【００２２】
本発明の第１の側面における別の好ましい実施の形態では、複数の炭素繊維材は、第１面と配向基準軸との交差箇所を中心として放射状に延びる。このような構成によると、ヒートスプレッダ内の複数の炭素繊維材がヒートスプレッダの厚さ方向にも熱伝導機能を効率よく発揮することができる。
【００２３】
本発明の第１の側面に係るヒートスプレッダは、好ましくは、厚さの方向に各々が延びる複数の炭素繊維材を更に含む。このような構成は、ヒートスプレッダの厚さ方向において高い熱伝導率を実現するうえで好適である。
【００２４】
本発明の第２の側面によると別のヒートスプレッダが提供される。このヒートスプレッダは、第１面およびこれとは反対の第２面を有し、マトリックス材と、３以上の複数の炭素繊維群とを含む。複数の炭素繊維群は、各々、マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材からなり、且つ、第１面に沿って延びる配向基準線を有する。各炭素繊維群の複数の炭素繊維材の各々は、第１面に対する当該炭素繊維材の仮想投影線が当該炭素繊維群における配向基準線に沿って延びるように、配置されている。複数の炭素繊維群における全ての配向基準線は、第１面から第２面までの厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びる。各炭素繊維群の配向基準線とは、当該炭素繊維群に含まれる複数の炭素繊維材の配向関係の基準として設定される仮想的な線である。配向基準軸とは、３以上の複数の配向基準線の配向関係の基準として設定される仮想的な軸であり、その横断面が有意な面積を有しない場合、および、その横断面が有意な面積を有する場合を、含む。また、複数の炭素繊維群における全て配向基準線が配向基準軸を中心として放射状に延びるとは、全ての配向基準線の各々が配向基準軸を通過するように、当該複数の配向基準線が配向していることを意味する。配向基準軸が有意な横断面を有しない場合、３本以上の複数の配向基準線は全て配向基準軸にて交差する。配向基準軸が有意な横断面を有する場合、任意の２つの配向基準線は、配向基準軸内にて交差する場合も交差しない場合もある。隣り合う２つの配向基準線の成す内角度は１８０度未満である。このような本ヒートスプレッダを使用する際には、例えば、発熱部品（例えば、ＣＰＵを構成するシリコンチップ）を、配向基準軸が当該発熱部品を通過するように第１面上に接合し、放熱部品（例えばヒートシンク）を第２面に接合する。
【００２５】
本発明の第２の側面に係るヒートスプレッダにおいては、単一の炭素繊維群に含まれる複数の炭素繊維材は、炭素繊維群ごとに設定される配向基準線に平行に延びる。これとともに、３以上の複数の炭素繊維群の全ての配向基準線は、ヒートスプレッダの厚さ方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びる。このような構成によると、ヒートスプレッダ内の複数の炭素繊維群（即ち複数の炭素繊維材）は、第１面に平行であり且つ配向基準軸を中心として放射状に延びる方向（本ヒートスプレッダの熱伝搬面内方向）において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。複数の炭素繊維材が熱伝導機能を効率よく発揮することに起因して、発熱部品で生じて本ヒートスプレッダ内に流入した熱は、本ヒートスプレッダ内を熱伝搬面内方向に良好に拡散されることとなる。また、複数の炭素繊維材が熱膨張抑制機能を効率よく発揮することに起因して、本ヒートスプレッダにおいては、その熱伝搬面内方向の熱膨張率について、シリコンチップと同程度の低熱膨張率を実現することが可能である。したがって、本ヒートスプレッダと発熱部品の接合手法としては、低熱抵抗すなわち高熱伝導率のハンダ付けを採用することが可能である。このように、本発明の第２の側面に係るヒートスプレッダは、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるのである。このようなヒートスプレッダは、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るうえで好適である。
【００２６】
本発明の第２の側面に係るヒートスプレッダは、好ましくは、厚さの方向に各々が延びる複数の炭素繊維材を更に含む。このような構成は、ヒートスプレッダの厚さ方向において高い熱伝導率を実現するうえで好適である。
【００２７】
本発明の第２の側面において、好ましくは、複数の炭素繊維群における複数の炭素繊維材の各々は、第１面に沿って延びる。このような構成は、本ヒートスプレッダの熱伝搬面内方向において、ヒートスプレッダ内の複数の炭素繊維群に含まれる複数の炭素繊維材が熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮するうえで好適である。
【００２８】
本発明の第３の側面によると、第１または第２の側面に関して上述したいずれかの構成を有するヒートスプレッダと発熱性の電子部品とを備える電子装置が提供される。本電子装置においては、電子部品は、ヒートスプレッダの第１面において配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されている。本電子装置は、上述の第１または第２の側面のヒートスプレッダを含み、従って、発熱性電子部品の過度な温度上昇を抑制するための良好な冷却構造を実現するうえで好適である。
【００２９】
本発明の第４の側面によると、第１または第２の側面に関して上述したいずれかの構成を有するヒートスプレッダと、発熱性の電子部品と、放熱体とを備える電子装置が提供される。本電子装置においては、電子部品は、ヒートスプレッダの第１面において配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されており、放熱体は、ヒートスプレッダの第２面に対して熱的に接続されている。本電子装置は、上述の第１または第２の側面のヒートスプレッダと、これから熱を受容して放散するための放熱体とを含み、従って、発熱性電子部品の過度な温度上昇を抑制するための良好な冷却構造を有する。
【００３０】
本発明の第５の側面によるとヒートスプレッダ製造方法が提供される。この製造方法は、配置工程と、含浸工程と、切断工程とを含む。配置工程では、複数の炭素繊維布を、配向基準軸に沿って、且つ、当該配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置する。炭素繊維布は、例えば、各々が第１方向に延びる複数の炭素繊維材と、第１方向に交差する方向に各々が延びる複数の炭素繊維材とからなる。配向基準軸とは、複数の炭素繊維布の配向関係の基準として設定される仮想的な軸であり、その横断面が有意な面積を有しない場合、および、その横断面が有意な面積を有する場合を、含む。複数の炭素繊維布が配向基準軸に沿いつつ配向基準軸を中心として放射状に延びるとは、複数の炭素繊維布の各々の延長面が配向基準軸を通過するように、当該複数の炭素繊維布が配向していることを意味する。含浸工程では、当該複数の炭素繊維布にマトリックス材を含浸することにより、マトリックス材および複数の炭素繊維材を含む炭素繊維強化材料体を得る。切断工程では、炭素繊維強化材料体を切断する。本工程での切断には、少なくとも、配向基準軸に交差する方向の切断が含まれ、このような切断工程において、炭素繊維強化材料体からヒートスプレッダ個片を切り出す。このような製造方法によると、本発明の第１の側面に係るヒートスプレッダを適切に製造することができる。
【００３１】
本発明の第１から第５の側面において、好ましくは、マトリックス材は、銀、銅、アルミニウム、およびマグネシウムよりなる群から選択される金属を含む。これら金属材料は、高い熱伝導率を示すので、マトリックス材として好適である。
【００３２】
本発明の第１から第５の側面において、好ましくは、マトリックス材はアモルファス炭素を含む。アモルファス炭素は、高い熱伝導率を示すので、マトリックス材として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ１０を表す。図１は、ヒートスプレッダ１０の一部切り欠き斜視図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。
【００３４】
ヒートスプレッダ１０は、マトリックス材１１および複数の炭素繊維布１２からなり、第１面１０Ａおよびこれとは反対の第２面１０Ｂを有する。第１面１０Ａは発熱部品と熱的に接続される面であり、第２面１０Ｂは放熱部品と熱的に接続される面である。
【００３５】
マトリックス材１１は、熱伝導率の高い例えば金属やアモルファス炭素からなり、図１においては、その一部を切り欠いて表す。マトリックス材１１を構成するための金属としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、およびマグネシウムよりなる群から選択される単体金属、或は、当該群から選択される金属を含む合金を、採用することができる。これら金属は、等方的に、１５０〜４２０Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を示し且つ１６〜２６ｐｐｍ／℃程度の熱膨張率を示す。また、アモルファス炭素は、等方的に、１００〜２５０Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を示し且つ−１〜１０ｐｐｍ／℃程度の熱膨張率を示す。マトリックス材１１がアモルファス炭素よりなる場合、或は、マトリックス材１１がアモルファス炭素とこれに含浸された他物質（例えば上述の金属）とからなる場合、ヒートスプレッダ１０は、いわゆるカーボン カーボン コンポジット（Ｃ／Ｃコンポジット）に相当する材料構成を有することとなる。
【００３６】
複数の炭素繊維布１２は、ヒートスプレッダ１０の厚さ方向Ｚに各々が延びるとともに、当該厚さ方向Ｚに延びる配向基準軸Ａ１を中心として放射状に延びるように、配置されている。すなわち、複数の炭素繊維布１２の全ての延長面は、配向基準軸Ａ１にて交差する。配向基準軸Ａ１は、複数の炭素繊維布１２ないしこれを構成する炭素繊維材の配向関係の基準として設定される仮想的な軸である。また、各炭素繊維布１２は、平織り布（図１では織り組織を省略）であり、図２に示すように、第１面１０Ａに沿って延びる複数の炭素繊維材１２ａと、厚さ方向Ｚに延びる複数の炭素繊維材１２ｂとからなる。炭素繊維材１２ａ,１２ｂは、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維糸であり、その繊維延び方向において、４００〜８００Ｗ／ｍＫ程度の高い熱伝導率を示すとともに、−５〜３ｐｐｍ／℃程度の低い熱膨張率を示す。後述の実施形態における後出の炭素繊維材についても、同様である。また、ヒートスプレッダ１０における炭素繊維材１２ａ,１２ｂの含有率は例えば１０〜７０vol％であり、炭素繊維材１２ａおよび炭素繊維材１２ｂの含有比は例えば１：３〜５：１である。
【００３７】
複数の炭素繊維布１２に含まれる複数の炭素繊維材１２ａの第１面１０Ａに対する仮想投影線１３は、図３に示すように、配向基準軸Ａ１を中心として放射状に延びる。すなわち、複数の炭素繊維布１２に含まれる複数の炭素繊維材１２ａは、第１面１０Ａに対するそれらの仮想投影線１３が配向基準軸Ａ１を中心として放射状に延びるように、配置されているのである。本実施形態では、複数の仮想投影線１３の全ての延長線は、配向基準軸Ａ１にて交差する。図の簡潔化の観点より、一部の延長線のみについて破線で示す。第１面１０Ａに対する各炭素繊維材１２ａの仮想投影線１３は、第２面１０Ｂの側から第１面１０Ａに対して垂直に当該炭素繊維材１２ａを仮想的に平行線投射した場合に第１面１０Ａ上に仮想的に投影される線であり、図３では実線で表す。また、同じ炭素繊維布１２に含まれる複数の炭素繊維材１２ａの仮想投影線１３は、第１面１０Ａ上にて略一致する。
【００３８】
図４は、ヒートスプレッダ１０の製造方法の一例を表す。本方法においては、まず、図４（ａ）に示すように、複数の炭素繊維布１２’を、配向基準軸Ａ１に沿って且つ当該配向基準軸Ａ１を中心として放射状に、配置する（配置工程）。本工程では、最終的に得られるヒートスプレッダ１０内での炭素繊維密度を略均一とすべく、配向基準軸Ａ１から遠いほど、周方向に並列される炭素繊維布１２の枚数が増大するように、炭素繊維布１２’を配置するのが好ましい。次に、このように配置された複数の炭素繊維布１２’に対し、図４（ｂ）に示すようにマトリックス材１１を含浸する（含浸工程）。含浸手法としては、例えば、熱間等方圧加圧（Hot Isostatic Pressing：ＨＩＰ）装置を使用して炭素繊維布１２’にマトリックス材１１を含浸させる方法や、溶融状態のマトリックス材１１中に炭素繊維布１２’を浸漬する方法を、採用することができる。本工程により、マトリックス材１１および複数の炭素繊維材１２’を含む炭素繊維強化材料体１０’が得られる。次に、この炭素繊維強化材料体１０’の所定箇所を切断することによって、図４（ｃ）に示すように複数のヒートスプレッダ１０を切り出す（切断工程）。本工程での切断には、配向基準軸Ａ１に直交する方向の切断が含まれる。以上のようにして、マトリックス材１１および複数の炭素繊維布１２からなるヒートスプレッダ１０を製造することができる。
【００３９】
図５は、ヒートスプレッダ１０を含む冷却構造の一例を表す。本冷却構造は、半導体チップ１０１、ヒートシンク１０２、および本発明のヒートスプレッダ１０を含む積層構造を有する。半導体チップ１０１は、所定のＣＰＵを構成する発熱部品としてのシリコンチップであり、基板１０３に搭載されている。ヒートシンク１０２は、表面積の大きな放熱フィンであり、熱伝導率の高い金属材料よりなる。ヒートスプレッダ１０は、その第１面１０Ａが半導体チップ１０１に向く配向で、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に位置する。発熱部品である半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ１０ないしその第１面１０Ａに対し、ハンダ１０４’によりハンダ付けされており、機械的かつ熱的に接合されている。また、半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ１０の配向基準軸Ａ１が当該半導体チップ１０１を通過するような位置にて、第１面１０Ａに対して接合されている。一方、ヒートスプレッダ１０ないしその第２面１０Ｂとヒートシンク１０２との間は、サーマルグリース１０５が介在することにより熱的に接続されている。
【００４０】
半導体チップ１０１で熱が発生すると、この熱の一部は、ハンダ１０４’を介してヒートスプレッダ１０に流入する。流入した熱は、ヒートスプレッダ１０の面内方向においては、流入箇所から放射状に伝搬する。これとともに、流入した熱は、厚さ方向Ｚにも伝搬する。ヒートスプレッダ１０内を伝搬して第２面１０Ｂに到達した熱は、サーマルグリース１０５を介してヒートシンク１０２に流入した後、当該ヒートシンク１０２にて冷却構造外に放散される。ヒートスプレッダ１０においては、複数の炭素繊維材１２ａは、配向基準軸Ａ１を中心として、それらの第１面１０Ａ（発熱部品接合面）に対する複数の仮想投影線１３が放射状に延びるように、配置されている。したがって、当該複数の炭素繊維材１２ａは、上述の熱伝搬面内方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００４１】
複数の炭素繊維材１２ａが熱伝導機能を効率よく発揮することに起因して、半導体チップ１０１で生じてヒートスプレッダ１０内に流入した熱は、第１面１０Ａに平行であり且つ配向基準軸Ａ１から放射状に延びる方向にヒートスプレッダ１０内を良好に拡散される。加えて、ヒートスプレッダ１０は、複数の炭素繊維材１２ｂが厚さ方向Ｚに延びるので、厚さ方向Ｚにも熱伝導機能を適切に発揮することができる。また、複数の炭素繊維材１２ａが熱膨張抑制機能を効率よく発揮することに起因して、ヒートスプレッダ１０においては、熱伝搬面内方向における熱膨張率について、半導体チップ１０１（シリコンチップ）と同程度の低熱膨張率を実現することが可能である。したがって、ヒートスプレッダ１０と半導体チップ１０１との接合手法としてハンダ付けを採用し、両者間をハンダ１０４’で接合することが可能なのである。ハンダ１０４’は、低熱抵抗すなわち高熱伝導率を示し、半導体チップ１０１からヒートスプレッダ１０への良好な熱伝達を実現することができる。このように、ヒートスプレッダ１０は、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるのである。このようなヒートスプレッダ１０は、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るうえで好適である。
【００４２】
ヒートスプレッダ１０は、発熱性の電子部品と直接的には接合せずに使用することもできる。例えば、有意な長さを有する伝熱路部材（例えば金属よりなる）の一端を発熱性電子部品に少なくとも熱的に接続するとともに、ヒートスプレッダ１０の第１面１０Ａにおいて配向基準軸Ａ１が通過する箇所に対して伝熱路部材の他端を少なくとも熱的に接続することにより、ヒートスプレッダ１０による発熱性電子部品からの熱受容機能を確保してもよい。また、ヒートスプレッダ１０は、放熱体と直接的には接合せずに使用することもできる。例えば、有意な長さを有する伝熱路部材の一端をヒートスプレッダ１０に少なくとも熱的に接続するとともに、伝熱路部材の他端を放熱体に少なくとも熱的に接続することにより、ヒートスプレッダ１０から放熱体への熱放出機能を確保してもよい。このような使用態様が可能なことは、後述の実施形態のヒートスプレッダについても同様である。
【００４３】
ヒートスプレッダ１０においては、配向基準軸Ａ１について、例えば図６に示すように、有意な横断面積を有するものとして設定してもよい。本発明では、第１面１０Ａ上の所定位置（例えば中央）に所定の発熱部品（半導体チップ１０１）が接合されている場合に当該発熱部品を配向基準軸Ａ１が通過可能な限りにおいて、配向基準軸Ａ１の横断面積について適宜設定できる。この場合、複数の炭素繊維布１２は、それら全ての延長面が配向基準軸Ａ１内を通過するように配置されるが、任意の２つの延長面は必ずしも配向基準軸Ａ１内にて交差する必要はない。すなわち、有意な横断面積を有する配向基準軸Ａ１を設定する場合には、各炭素繊維布１２の配向について自由度が生ずるのである。配向基準軸Ａ１の横断面積が大きいほど、当該自由度は高くなる。本構成を採用する場合、発熱部品（半導体チップ１０１）は、第１面１０Ａ上において、当該第１面１０Ａと配向基準軸Ａ１とが交差する箇所を包含する領域に接合される。したがって、本構成においも、第１面１０Ａ（発熱部品接合面）に対する複数の仮想投影線１３が配向基準軸Ａ１を中心として放射状に延びるように配置されている複数の炭素繊維材１２ａは、熱伝搬面内方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００４４】
図７および図８は、本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２０を表す。図７は、ヒートスプレッダ２０の一部切り欠き斜視図であり、図８は、図７の線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【００４５】
ヒートスプレッダ２０は、マトリックス材２１および複数の炭素繊維材２２からなり、第１面２０Ａおよびこれとは反対の第２面２０Ｂを有する。第１面２０Ａは発熱部品と熱的に接続される面であり、第２面２０Ｂは放熱部品と熱的に接続される面である。
【００４６】
マトリックス材２１は、熱伝導率の高い例えば金属やアモルファス炭素からなり、図７においては、その一部を切り欠いて表す。マトリックス材２１を構成するための材料については、第１の実施形態におけるマトリックス材１１に関して上述したのと同様である。
【００４７】
複数の炭素繊維材２２は、第１面２０Ａと配向基準軸Ａ２とが交差する箇所Ｓを中心として発散するように（放射状に延びるように）、配置されている。配向基準軸Ａ２は、複数の炭素繊維材２２の配向関係の基準として設定される仮想的な軸であり、ヒートスプレッダ２０の厚さ方向Ｚに延びる。このような複数の炭素繊維材２２の第１面２０Ａに対する仮想投影線２３は、図９に示すように、配向基準軸Ａ２を中心として放射状に延びる。すなわち、複数の炭素繊維材２２は、第１面２０Ａに対するそれらの仮想投影線２３が配向基準軸Ａ２を中心として放射状に延びるように、配置されているのである。本実施形態では、複数の仮想投影線２３の全ての延長線は、配向基準軸Ａ２にて交差する。図の簡潔化の観点より、一部の延長線のみについて破線で示す。第１面２０Ａに対する各炭素繊維材２２の仮想投影線２３は、第２面２０Ｂの側から第１面２０Ａに対して垂直に当該炭素繊維材２２を仮想的に平行線投射した場合に第１面２０Ａ上に仮想的に投影される線であり、図９では実線で表す。本実施形態では、複数の炭素繊維材２２に由来する仮想投影線２３が第１面２０Ａ上にて一致または重なる場合は生じ得る。また、ヒートスプレッダ２０における炭素繊維材２２の含有率は例えば１０〜７０vol％である。
【００４８】
図１０は、ヒートスプレッダ２０を含む冷却構造の一例を表す。本冷却構造は、半導体チップ１０１、ヒートシンク１０２、および本発明のヒートスプレッダ２０を含む積層構造を有する。ヒートスプレッダ２０は、その第１面２０Ａが半導体チップ１０１に向く配向で、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に位置する。発熱部品である半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ２０ないしその第１面２０Ａに対し、ハンダ１０４’によりハンダ付けされており、機械的かつ熱的に接合されている。また、半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ２０の配向基準軸Ａ２が当該半導体チップ１０１を通過するような位置にて、第１面２０Ａに対して接合されている。一方、ヒートスプレッダ２０ないしその第２面２０Ｂとヒートシンク１０２との間は、サーマルグリース１０５が介在することにより熱的に接続されている。
【００４９】
半導体チップ１０１で熱が発生すると、この熱の一部は、ハンダ１０４’を介してヒートスプレッダ２０に流入する。流入した熱は、ヒートスプレッダ２０の面内方向においては、流入箇所から放射状に伝搬する。これとともに、流入した熱は、厚さ方向Ｚにも伝搬する。ヒートスプレッダ２０内を伝搬して第２面２０Ｂに到達した熱は、サーマルグリース１０５を介してヒートシンク１０２に流入した後、当該ヒートシンク１０２にて冷却構造外に放散される。ヒートスプレッダ２０においては、複数の炭素繊維材２２は、配向基準軸Ａ２を中心として、それらの第１面２０Ａ（発熱部品接合面）に対する複数の仮想投影線２３が放射状に延びるように、配置されている。したがって、当該複数の炭素繊維材２２は、上述の熱伝搬面内方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００５０】
複数の炭素繊維材２２が熱伝導機能を効率よく発揮することに起因して、半導体チップ１０１で生じてヒートスプレッダ２０内に流入した熱は、第１面２０Ａに平行であり且つ配向基準軸Ａ２から放射状に延びる方向にヒートスプレッダ２０内を良好に拡散される。加えて、ヒートスプレッダ２０は、複数の炭素繊維材２２の各々が厚さ方向Ｚにも延び成分を有するので、厚さ方向Ｚにも熱伝導機能を適切に発揮することができる。また、複数の炭素繊維材２２が熱膨張抑制機能を効率よく発揮することに起因して、ヒートスプレッダ２０においては、熱伝搬面内方向における熱膨張率について、半導体チップ１０１（シリコンチップ）と同程度の低熱膨張率を実現することが可能である。したがって、ヒートスプレッダ２０と半導体チップ１０１との接合手法としてハンダ付けを採用し、両者間をハンダ１０４’で接合することが可能なのである。このように、ヒートスプレッダ２０は、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるのである。このようなヒートスプレッダ２０は、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るうえで好適である。
【００５１】
ヒートスプレッダ２０の配向基準軸Ａ２については、ヒートスプレッダ１０の配向基準軸Ａ１と同様に、有意な横断面積を有するものとして設定してもよい。この場合、複数の炭素繊維材２２は、それらの仮想投影線２３の延長線の全てが配向基準軸Ａ２内を通過するように配置されるが、任意の２つの延長線は必ずしも配向基準軸Ａ２内にて交差する必要はない。すなわち、有意な横断面積を有する配向基準軸Ａ２を設定する場合には、各炭素繊維材２２の配向について自由度が生ずるのである。配向基準軸Ａ２の横断面積が大きいほど、当該自由度は高くなる。本構成を採用する場合、発熱部品（半導体チップ１０１）は、第１面２０Ａ上において、当該第１面２０Ａと配向基準軸Ａ２とが交差する箇所Ｓを包含する領域に接合される。したがって、本構成においても、第１面２０Ａ（発熱部品接合面）に対する複数の仮想投影線２３が配向基準軸Ａ２を中心として放射状に延びるように配置されている複数の炭素繊維材２２は、熱伝搬面内方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００５２】
図１１〜図１３は、本発明の第３の実施形態に係るヒートスプレッダ３０を表す。図１１は、ヒートスプレッダ３０の一部切り欠き斜視図であり、図１２および図１３は、各々、図１１の線XII−XIIおよび線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【００５３】
ヒートスプレッダ３０は、マトリックス材３１および複数の炭素繊維布３２からなり、図１１においては、その一部を切り欠いて表す。第１面３０Ａおよびこれとは反対の第２面３０Ｂを有する。第１面３０Ａは発熱部品と熱的に接続される面であり、第２面３０Ｂは放熱部品と熱的に接続される面である。
【００５４】
マトリックス材３１は、熱伝導率の高い例えば金属やアモルファス炭素からなる。マトリックス材３１を構成するための材料については、第１の実施形態におけるマトリックス材１１に関して上述したのと同様である。
【００５５】
各炭素繊維布３２は、平織り布（図１１では織り組織を省略）であり、図１２および図１３に示すように、第１面３０Ａに沿って延びる複数の炭素繊維材３２ａと、厚さ方向Ｚに延びる複数の炭素繊維材３２ｂとからなる。複数の炭素繊維布３２は複数の布群を構成し、単一の布群に含まれる各炭素繊維布３２は、布群ごとに設定されている配向基準線Ｌに沿って延びるとともに、ヒートスプレッダ３０の厚さ方向Ｚにも延びるように、配置されている。本実施形態では、図１４によく表れているように４つの布群が構成されている。各配向基準線Ｌは、単一の布群に含まれる各炭素繊維布３２ないし更にこれに含まれる炭素繊維材３２ａの配向関係の基準として設定される仮想的な線であり、第１面３０Ａに沿って延びる。複数の布群の複数（本実施形態では４本）の配向基準線Ｌは、図１４によく表れているように、厚さ方向Ｚに延びる配向基準軸Ａ３を中心として放射状に延びる。すなわち、複数の配向基準線Ｌは、配向基準軸Ａ３にて交差する。配向基準軸Ａ３は、複数の配向基準線Ｌないし複数の布群の配向関係の基準として設定される仮想的な軸である。
【００５６】
単一の布群に含まれる複数の炭素繊維材３２ａは一の炭素繊維群を構成する。また、同一の布群に含まれる複数の炭素繊維材３２ａの第１面３０Ａに対する仮想投影線３３は、略一致し、図１４に示すように、当該布群の配向基準線Ｌに沿って同一方向に延びる。第１面３０Ａに対する各炭素繊維材３２ａの仮想投影線３３は、第２面３０Ｂの側から第１面３０Ａに対して垂直に当該炭素繊維材３２ａを仮想的に平行線投射した場合に第１面３０Ａ上に仮想的に投影される線であり、図１４では実線で表す。また、ヒートスプレッダ３０における炭素繊維材３２ａ,３２ｂの含有率は例えば１０〜７０vol％であり、炭素繊維材３２ａおよび炭素繊維材３２ｂの含有比は、例えば１：３〜５：１である。
【００５７】
図１５は、ヒートスプレッダ３０の製造方法の第１の例を表す。本方法においては、まず、図１５（ａ）に示すように、炭素繊維強化材料体３０’を切断して個片３０ａを得る。炭素繊維強化材料体３０’は、マトリックス材３１および複数の炭素繊維布３２’からなる。複数の炭素繊維布３２’は、相互に平行であり、且つ、炭素繊維強化材料体３０’内の一定方向に延びる。個片３０ａは、上述のマトリックス材３１および炭素繊維布３２からなり、本工程では、各個片３０ａに含まれる複数の炭素繊維布３２が上述の単一の炭素繊維群を構成するように、炭素繊維強化材料体３０’を切断する。本実施形態では、個片３０ａは、頂角が９０°の二等辺三角形状を有し、当該個片３０ａに含まれる各炭素繊維布３２は、当該形状の斜辺に対して直行する方向に延びる。このような個片３０ａを得た後、図１５（ｂ）に示すように、４つの個片３０ａを接合する。接合手段としては、例えば、ろう付けやハンダ付けを採用することができる。以上のようにして、マトリックス材３１および複数の炭素繊維布３２からなるヒートスプレッダ３０を製造することができる。
【００５８】
図１６は、ヒートスプレッダ３０の製造方法の第２の例を表す。本方法においては、まず、上述のと同様の炭素繊維強化材料体３０’を切断することによって、図１６（ａ）に示すような個片３０ｂを所定数得る。個片３０ｂは、正方形状を有し、当該個片３０ｂに含まれる各炭素繊維布３２’は、当該形状の対角線に沿って延びるとともに、厚さ方向にも延びる。次に、図１６（ｂ）および図１６（ｃ）に示すように、複数の個片３０ｂを接合する。次に、この接合体における、図１６（ｃ）にて破線で示す箇所を切断する。このようにしても、ヒートスプレッダ３０を製造することができる。本方法は、ヒートスプレッダ３０を量産するうえで効率がよい。
【００５９】
図１７は、ヒートスプレッダ３０を含む冷却構造の一例を表す。本冷却構造は、半導体チップ１０１、ヒートシンク１０２、および本発明のヒートスプレッダ３０を含む積層構造を有する。ヒートスプレッダ３０は、半導体チップ１０１およびヒートシンク１０２の間に位置する。発熱部品である半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ３０の第１面３０Ａまたは第２面３０Ｂに対し、ハンダ１０４’によりハンダ付けされており、機械的かつ熱的に接合されている。また、半導体チップ１０１は、ヒートスプレッダ３０の配向基準軸Ａ３が当該半導体チップ１０１を通過するような位置にて、ヒートスプレッダ３０に対して接合されている。一方、ヒートスプレッダ３０の第２面３０Ｂまたは第１面３０Ａとヒートシンク１０２との間は、サーマルグリース１０５が介在することにより熱的に接続されている。
【００６０】
半導体チップ１０１で熱が発生すると、この熱の一部は、ハンダ１０４’を介してヒートスプレッダ３０に流入する。流入した熱は、ヒートスプレッダ３０の面内方向においては、流入箇所から放射状に伝搬する。これとともに、流入した熱は、厚さ方向Ｚにも伝搬する。ヒートスプレッダ３０内を伝搬して第２面３０Ｂ（第１面３０Ａ）に到達した熱は、サーマルグリース１０５を介してヒートシンク１０２に流入した後、当該ヒートシンク１０２にて冷却構造外に放散される。ヒートスプレッダ３０においては、各布群は、厚さ方向Ｚに延びつつ相互に平行な複数の炭素繊維布３２（炭素繊維材３２ａ，３２ａよりなる）により構成され、且つ、４つの布群は、それらの４本の配向基準線Ｌが配向基準軸Ａ３を中心として放射状に延びるように、配置されている。したがって、ヒートスプレッダ３０内の炭素繊維布３２に含まれて第１面３０Ａに沿って延びる炭素繊維材３２ａは、上述の熱伝搬面内方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００６１】
複数の炭素繊維材３２ａが熱伝導機能を効率よく発揮することに起因して、半導体チップ１０１で生じてヒートスプレッダ３０内に流入した熱は、第１面３０Ａに平行であり且つ配向基準軸Ａ３から放射状に延びる方向にヒートスプレッダ３０内を良好に拡散される。加えて、ヒートスプレッダ３０は、複数の炭素繊維材３２ｂの各々が厚さ方向Ｚに延びるので、厚さ方向Ｚにも熱伝導機能を適切に発揮することができる。また、複数の炭素繊維材３２ａが熱膨張抑制機能を効率よく発揮することに起因して、ヒートスプレッダ３０においては、熱伝搬面内方向における熱膨張率について、半導体チップ１０１（シリコンチップ）と同程度の低熱膨張率を実現することが可能である。したがって、ヒートスプレッダ３０と半導体チップ１０１との接合手法としてハンダ付けを採用し、両者間をハンダ１０４’で接合することが可能なのである。このように、ヒートスプレッダ３０は、熱伝導性に優れるとともに寸法安定性にも優れるのである。このようなヒートスプレッダ３０は、冷却構造（放熱系）全体として高い放熱機能を得るうえで好適である。
【００６２】
ヒートスプレッダ３０においては、炭素繊維布３２について、例えば図１８に示すように、炭素繊維材３２ｂとともに炭素繊維材３２ａが厚さ方向Ｚにも延び成分を有する態様で設けてもよい。この場合、炭素繊維材３２ａ，３２ｂは、共に、面内方向にも厚さ方向Ｚにも延び成分を有することとなる。したがって、本構成においては、ヒートスプレッダ３０内の炭素繊維布３２に含まれる炭素繊維材３２ａ，３２ｂは、熱伝搬面内方向および厚さ方向Ｚの両方向において、熱伝導機能および熱膨張抑制機能を効率よく発揮することができる。
【００６３】
ヒートスプレッダ３０においては、布群ないし炭素繊維群の数を３または５以上に設定してもよい。図１９は、布群ないし炭素繊維群の数を８に設定した場合を表す。布群ないし炭素繊維群の数が増大するほど、ヒートスプレッダ３０に含まれる炭素繊維材３２ａの配向は、第１の実施形態のヒートスプレッダ１０における炭素繊維材１２ａの配向に近似することとなる。このような構成によっても、ヒートスプレッダ３０において高い熱伝導性および高い寸法安定性を得ることができる。
【００６４】
[実施例１]
〔ヒートスプレッダの作製〕
第１の実施形態（ヒートスプレッダ１０）の構成を有するヒートスプレッダとして、本実施例のヒートスプレッダを作製した。本実施例のヒートスプレッダの作製においては、まず、図２０（ａ）に示すように、円筒容器４１（内径６５ｍｍ，高さ１００ｍｍ，肉厚０.５ｍｍ）内に炭素繊維布１２’を配置した（配置工程）。本実施例では円筒容器４１は銅製である。また、本実施例の炭素繊維布１２’は、繊維延び方向の熱伝導率が６２０Ｗ／ｍＫである炭素繊維（商品名：Ｋ１３Ｃ２Ｕ，三菱化学産資（株）製）からなる平織り布（厚さ０.２５ｍｍ）であり、その横糸および縦糸の重量比は１：１である。本配置工程では、円筒容器４１の中心を高さ方向に延びるように設定された配向基準軸Ａ１に縦糸が沿うように各炭素繊維布１２’を立設しつつ（従って、横糸は炭素繊維材１２ａに相当し、縦糸は炭素繊維１２ｂに相当することとなる）、複数の炭素繊維布１２’を、配向基準軸Ａ１に沿って且つ当該配向基準軸Ａ１を中心として放射状に、配置した。また、最終的に得られるヒートスプレッダ内での炭素繊維密度を略均一とすべく、配向基準軸Ａ１から遠いほど、周方向に並列される炭素繊維布１２’の枚数が増大するように、炭素繊維布１２を配置した（図面上は配置態様を簡略化した）。
【００６５】
次に、熱間等方圧加圧（Hot Isostatic Pressing：ＨＩＰ）装置を使用して、上述のように配置された炭素繊維布１２’にマトリックス材１１を含浸することによって炭素繊維強化銅１０’を得た（含浸工程）。具体的には、まず、図２０（ｂ）に示すように、炭素繊維布１２が詰められた円筒容器４１を、所定のノズルを有する鋼材製のカプセル４２（内径１１５ｍｍ，内寸高さ１００ｍｍ，底部厚さ１５ｍｍ，頂部厚さ１５ｍｍ，側壁４２ａの厚さ２ｍｍ）内の中央に入れた後、円筒容器４１とカプセル４２の隙間に銅粉末４３（平均粒径１００μｍ）を充填し、カプセル４２の本体と蓋体４２ｂとの間を全て溶接した。次に、真空ポンプ装置を使用して、ノズルを介してカプセル４２内部を脱気することにより、カプセル４２内を実質的に真空状態とした。次に、ノズルの先端を溶接してカプセル４２を密封した。次に、ＨＩＰ装置のチャンバ内にこのカプセル４２を入れて熱間等方加圧処理を行った。このとき、チャンバ内の圧力を約１００ＭＰａとし、チャンバ内温度を１１３０℃（銅の融点より５０℃高い）とし、加圧時間を５分とした。このような熱間等方加圧処理においては、カプセル４２内の円筒容器４１（本実施例では銅製）および銅粉末４３が溶融するとともに、図２０（ｃ）に示すようにカプセル４２の側壁４２ａがへこみ、その結果、炭素繊維間に銅が良好に含浸する。
【００６６】
次に、機械切削によりカプセル４２を除去することによって、図２０（ｄ）に示すような円柱状の炭素繊維強化銅１０’（直径６５ｍｍ，高さ１００ｍｍ）を得た。次に、炭素繊維強化銅１０’から、約３０個のヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を機械切削により切り出した。このとき、上述の配向基準軸Ａ１がヒートスプレッダの中心を当該ヒートスプレッダに対して垂直に通過するように、各ヒートスプレッダを切り出した。以上のようにして、本実施例のヒートスプレッダを作製した。本実施例のヒートスプレッダの炭素繊維含有率は３０vol％である。
【００６７】
〔物性測定〕
本実施例のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向（面内方向）の熱伝導率および熱膨張率を測定し、また、厚さ方向の熱伝導率を測定した。径方向の熱伝導率および厚さ方向の熱伝導率は共に４００Ｗ／ｍＫであり、充分に高い値が得られた。また、径方向の熱膨張率は７ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。これらの値は図２２の表に掲げる。
【００６８】
[実施例２，３]
〔ヒートスプレッダの作製〕
炭素繊維含有率を同一としつつ横糸および縦糸の含有比を１：１に代えて２：１（実施例２）または５：１（実施例３）とした以外は、実施例１と同様にして、実施例２,３のヒートスプレッダを作製した。
【００６９】
〔物性測定〕
実施例２,３のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向の熱伝導率および熱膨張率と、厚さ方向の熱伝導率とを測定した。実施例２のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は４７０Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は３００Ｗ／ｍＫであり、共に充分に高い値が得られた。また、実施例２のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は４.５ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。実施例３のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は５６０Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は２５０Ｗ／ｍＫであり、共に充分に高い値が得られた。また、実施例３のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は３ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。これらの値は図２２の表に掲げる。
【００７０】
[実施例４〜６]
〔ヒートスプレッダの作製〕
マトリックス材として銅に代えてアルミニウムを採用した以外は、実施例１〜３と同様にして、実施例４〜６のヒートスプレッダを作製した。実施例４〜６のヒートスプレッダの製造においては、円筒容器４１としてはアルミニウム製のものを使用し、且つ、熱間等方圧加圧処理に際して円筒容器４１とカプセル４２の隙間に充填する金属材料としては、銅粉末４３に代えてアルミニウム粉末（平均粒径１００μｍ）を使用した。実施例４〜６のヒートスプレッダでは、炭素繊維含有率は３０vol％であり、且つ、炭素繊維布１２の横糸および縦糸の含有比は、各々、１：１（実施例４）、２：１（実施例５）、および５：１（実施例６）である。
【００７１】
〔物性測定〕
実施例４〜６のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向の熱伝導率および熱膨張率と、厚さ方向の熱伝導率とを測定した。実施例４のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率および厚さ方向の熱伝導率は共に３５０Ｗ／ｍＫであり、充分に高い値が得られた。また、実施例４のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は６ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。実施例５のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は４２０Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は２７０Ｗ／ｍＫであり、共に充分に高い値が得られた。また、実施例５のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は４ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。実施例６のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は５００Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍＫであり、共に充分に高い値が得られた。また、実施例６のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は３ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。これらの値は図２２の表に掲げる。
【００７２】
[比較例１〜４]
〔ヒートスプレッダの構成〕
面内のＸ方向に延びる炭素繊維と、Ｘ方向に直交して面内のＹ方向に延びる炭素繊維と、厚さ方向（Ｚ方向）に延びる炭素繊維材とを銅マトリックス中に有するヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を、比較例１のヒートスプレッダとして用意した。比較例１のヒートスプレッダでは、総炭素繊維含有率を３０vol％とし、且つ、Ｘ方向炭素繊維、Ｙ方向炭素繊維、およびＺ方向炭素繊維の含有比を、１：１：１とした。
【００７３】
面内のＸ方向に延びる炭素繊維と、Ｘ方向に直交して面内のＹ方向に延びる炭素繊維とを銅マトリックス中に有するヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を、比較例２のヒートスプレッダとして用意した。比較例２のヒートスプレッダでは、総炭素繊維含有率を３０vol％とし、且つ、Ｘ方向炭素繊維およびＹ方向炭素繊維の含有比を、１：１とした。
【００７４】
面内のＸ方向に延びる炭素繊維と、Ｘ方向に直交して面内のＹ方向に延びる炭素繊維と、厚さ方向（Ｚ方向）に延びる炭素繊維材とをアルミニウムマトリックス中に有するヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を、比較例３のヒートスプレッダとして用意した。比較例３のヒートスプレッダでは、総炭素繊維含有率を３０vol％とし、且つ、Ｘ方向炭素繊維、Ｙ方向炭素繊維、およびＺ方向炭素繊維の含有比を、１：１：１とした。
【００７５】
面内のＸ方向に延びる炭素繊維と、Ｘ方向に直交して面内のＹ方向に延びる炭素繊維とをアルミニウムマトリックス中に有するヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を、比較例４のヒートスプレッダとして用意した。比較例４のヒートスプレッダでは、総炭素繊維含有率を３０vol％とし、且つ、Ｘ方向炭素繊維およびＹ方向炭素繊維の含有比を、１：１とした。
【００７６】
〔物性測定〕
比較例１〜４のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向の熱伝導率および熱膨張率と、厚さ方向の熱伝導率とを測定した。比較例１のヒートスプレッダの径方向および厚さ方向の熱伝導率は共に１９０Ｗ／ｍＫであり、高い値が得られなかった。また、比較例１のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は１０ｐｐｍ／℃であった。比較例２のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は３５０Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は５０Ｗ／ｍＫであり、高い値が得られなかった。また、比較例２のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は５ｐｐｍ／℃であった。比較例３のヒートスプレッダの径方向および厚さ方向の熱伝導率は共に１７０Ｗ／ｍＫであり、高い値が得られなかった。また、比較例３のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は８ｐｐｍ／℃であった。比較例４のヒートスプレッダの径方向の熱伝導率は３１０Ｗ／ｍＫであり、厚さ方向の熱伝導率は２０Ｗ／ｍＫであり、高い値が得られなかった。また、比較例４のヒートスプレッダの径方向の熱膨張率は４ｐｐｍ／℃であった。これらの値は図２２の表に掲げる。
【００７７】
[実施例７]
〔ヒートスプレッダの作製〕
Ｃ／Ｃコンポジットの材料構成を有するヒートスプレッダとして、本実施例のヒートスプレッダを作製した。本実施例のヒートスプレッダの作製においては、まず、炭素繊維強化材料体であるＣ／Ｃコンポジット（ＣＸ‐２００２Ｕ，東洋炭素製）を切断することにより、図１５（ａ）に示すような三角形状（頂角９０°の二等辺三角形）の個片（斜辺４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を得た。本実施例で用いたＣ／Ｃコンポジットは、マトリックス材であるアモルファス炭素と、相互に平行な複数の炭素繊維材とからなる。本切断工程では、各個片に含まれる複数の炭素繊維材が、面内方向かつ斜辺に直行する方向に延びて第３の実施形態に関して上述した単一の炭素繊維群を構成するように、Ｃ／Ｃコンポジットを切断する。次に、銀ろう材（７１Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ）によるろう付けにより、図１５（ｂ）に示すように４つの個片を接合した。以上のようにして、本実施例のヒートスプレッダ（４５ｍｍ×４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を作製した。
【００７８】
〔物性測定〕
本実施例のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向の熱伝導率および熱膨張率を測定し、また、厚さ方向の熱伝導率を測定した。径方向の熱伝導率および厚さ方向の熱伝導率は共に３７０Ｗ／ｍＫであり、充分に高い値が得られた。また、径方向の熱膨張率は２ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。これらの値は図２２の表に掲げる。本実施例のヒートスプレッダを、例えば図１７に示すような冷却構造におけるヒートスプレッダとして組み込み、半導体チップ１０１での放熱量を５０Ｗとすると、当該半導体チップ１０１の温度は７０℃以上には昇温しなかった。
【００７９】
[実施例８]
〔ヒートスプレッダの作製〕
Ｃ／Ｃコンポジットの材料構成を有する他のヒートスプレッダとして、本実施例のヒートスプレッダを作製した。本実施例のヒートスプレッダの作製においては、まず、実施例７と同様に、炭素繊維強化材料体であるＣ／Ｃコンポジット（ＣＸ‐２００２Ｕ，東洋炭素製）を切断することにより、図１５（ａ）に示すような三角形状（頂角９０°の二等辺三角形）の個片（斜辺４５ｍｍ，厚さ３ｍｍ）を得た。
【００８０】
次に、ＨＩＰ装置を使用して、４つの個片に銅を含浸しつつ、当該４つの個片を接合した。具体的には、まず、図２１（ａ）に示すように、所定のノズルを有する鋼材製のカプセル５１（内寸４５ｍｍ×４５ｍｍ×３ｍｍ，底部厚さ５ｍｍ，頂部厚さ５ｍｍ，側壁厚さ３０ｍｍ）内に、図１５（ｂ）に示すような配向で４つの個片を入れた後、個片間の隙間、および個片とカプセル５１との隙間に銅粉末５２（平均粒径１００μｍ）を充填し、カプセル５１の本体と蓋体５１ａとの間を全て溶接した。次に、真空ポンプ装置を使用して、ノズルを介してカプセル５１内部を脱気することにより、カプセル５１内を実質的に真空状態とした。次に、ノズルの先端を溶接してカプセル５１を密封した。次に、ＨＩＰ装置のチャンバ内にこのカプセル５１を入れて熱間等方加圧処理を行った。このとき、チャンバ内の圧力を約１００ＭＰａとし、チャンバ内温度を１１３０℃（銅の融点より５０℃高い）とし、加圧時間を５分とした。このような熱間等方加圧処理においては、カプセル５１内の銅粉末が溶融するとともに、図２１（ｂ）に示すようにカプセル５１の蓋体５１ａがへこみ、その結果、個片に銅が良好に含浸するとともに、個片が銅により接合される。
【００８１】
次に、機械切削によりカプセル５１を除去することによって、図２１（ｃ）に示すように、本実施例のヒートスプレッダが得られた。以上のようにして、本実施例のヒートスプレッダを作製した。本実施例のヒートスプレッダの銅含有率は５vol％である。
【００８２】
〔物性測定〕
本実施例のヒートスプレッダについて、ヒートスプレッダの中心から径方向の熱伝導率および熱膨張率を測定し、また、厚さ方向の熱伝導率を測定した。径方向の熱伝導率および厚さ方向の熱伝導率は共に４００Ｗ／ｍＫであり、充分に高い値が得られた。また、径方向の熱膨張率は２ｐｐｍ／℃であり、シリコンチップの熱膨張率に充分に近い値が得られた。これらの値は図２２の表に掲げる。本実施例のヒートスプレッダを、例えば図１７に示すような冷却構造におけるヒートスプレッダとして組み込み、半導体チップ１０１での放熱量を５０Ｗとすると、当該半導体チップ１０１の温度は６５℃以上には昇温しなかった。
【００８３】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００８４】
（付記１）第１面およびこれとは反対の第２面を有するヒートスプレッダであって、
マトリックス材、および、当該マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材を含み、
前記複数の炭素繊維材は、前記第１面に対する当該複数の炭素繊維材の複数の仮想投影線が、前記第１面から前記第２面までの厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置されている、ヒートスプレッダ。
（付記２）前記複数の炭素繊維材は、前記第１面と前記配向基準軸との交差箇所を中心として放射状に延びる、付記１に記載のヒートスプレッダ。
（付記３）第１面およびこれとは反対の第２面を有するヒートスプレッダであって、
マトリックス材と、
前記マトリックス材中を延びる複数の炭素繊維材を各々が含み、且つ、前記第１面に沿って延びる配向基準線を各々が有する、３以上の複数の炭素繊維群と、を含み、
各炭素繊維群における前記複数の炭素繊維材の各々は、前記第１面に対する当該炭素繊維材の仮想投影線が当該炭素繊維群における前記配向基準線に沿って延びるように、配置され、
前記複数の炭素繊維群における前記複数の配向基準線は、前記厚さの方向に延びる配向基準軸を中心として放射状に延びる、ヒートスプレッダ。
（付記４）前記複数の炭素繊維材の各々は、前記第１面に沿って延びる、付記１または３に記載のヒートスプレッダ。
（付記５）前記厚さの方向に各々が延びる複数の炭素繊維材を更に含む、付記１から４のいずれか一つに記載のヒートスプレッダ。
（付記６）前記マトリックス材は、銀、銅、アルミニウム、およびマグネシウムよりなる群から選択される金属を含む、付記１から５のいずれか一つに記載のヒートスプレッダ。
（付記７）前記マトリックス材はアモルファス炭素を含む、付記１から６のいずれか一つに記載のヒートスプレッダ。
（付記８）付記１から７のいずれか一つに記載のヒートスプレッダと発熱性の電子部品とを備える電子装置であって、
前記電子部品は、前記ヒートスプレッダの前記第１面において前記配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されている、電子装置。
（付記９）付記１から７のいずれか一つに記載のヒートスプレッダと、発熱性の電子部品と、放熱体とを備える電子装置であって、
前記電子部品は、前記ヒートスプレッダの前記第１面において前記配向基準軸が通過する箇所に対して熱的に接続されており、
前記放熱体は、前記ヒートスプレッダの前記第２面に対して熱的に接続されている、電子装置。
（付記１０）複数の炭素繊維布を、配向基準軸に沿って、且つ、当該配向基準軸を中心として放射状に延びるように、配置するための工程と、
当該複数の炭素繊維布にマトリックス材を含浸することにより、マトリックス材および複数の炭素繊維布を含む炭素繊維強化材料体を得るための工程と、
前記炭素繊維強化材料体を切断するための工程と、を含む、ヒートスプレッダ製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダの一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】第１の実施形態における炭素繊維材の第１面に対する仮想投影線を表す。
【図４】第１の実施形態に係るヒートスプレッダの製造方法を表す。
【図５】第１の実施形態に係るヒートスプレッダを含む冷却構造を表す。
【図６】第１の実施形態に係るヒートスプレッダの変形例における、配向基準軸と、炭素繊維材の第１面に対する仮想投影線とを表す。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダの一部切り欠き斜視図である。
【図８】図７の線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【図９】第２の実施形態における炭素繊維材の第１面に対する仮想投影線を表す。
【図１０】第２の実施形態に係るヒートスプレッダを含む冷却構造を表す。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るヒートスプレッダの一部切り欠き斜視図である。
【図１２】図１１の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】図１１の線XIII-XIIIに沿った断面図である。
【図１４】第３の実施形態における炭素繊維材の第１面に対する仮想投影線、ないし当該第１面上に露出する炭素繊維布を、表す。
【図１５】第３の実施形態に係るヒートスプレッダの製造方法の一例を表す。
【図１６】第３の実施形態に係るヒートスプレッダの製造方法の他の例を表す。
【図１７】第３の実施形態に係るヒートスプレッダを含む冷却構造を表す。
【図１８】第３の実施形態に係るヒートスプレッダの変形例の断面図である。
【図１９】第３の実施形態に係るヒートスプレッダの他の変形例における、炭素繊維材の第１面に対する仮想投影線を表す。
【図２０】実施例１〜６におけるヒートスプレッダ製造方法を表す。
【図２１】実施例８におけるヒートスプレッダ製造方法を表す。
【図２２】実施例１〜８および比較例１〜５の物性測定の結果をまとめた表である。
【図２３】ヒートシンクおよびヒートスプレッダが利用されている、半導体チップのための冷却構造の一例を表す。
【図２４】従来のヒートスプレッダを表す。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は部分拡大斜視図である。
【図２５】従来の他のヒートスプレッダを表す。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は部分拡大斜視図である。
【図２６】従来の他のヒートスプレッダを表す。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０，２０，３０      ヒートスプレッダ
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ      第１面
１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ      第２面
１１，２１，３１      マトリックス材
１２，１２’，３２，３２’      炭素繊維布
１２ａ，１２ｂ，２２，３２ａ，３２ｂ      炭素繊維材
Ａ１，Ａ２，Ａ３      配向基準軸
Ｌ      配向基準線
１０１      半導体チップ
１０２      ヒートシンク
１０３      基板
１０４’      ハンダ
１０５      サーマルグリース
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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