(57)【要約】【課題】  セラミックス等の被接触体に隙間なく密着して取り付けることができ、被接触体から伝わった熱を直ちに冷媒へ放熱させ又は被接触体へ熱を直ちに与えることができ、従来の高分子や有機系のシートやグリースを用いた接触に比べて熱の移動効率が高い冷却あるいは加熱機構を提供する。【解決手段】  保持体１に支えられた複数の柱状体２のような凸状構造からなる凸状構造部を有する凸状構造部材であって、その凸状構造の全体／又は一部が被接触体と接し、被接触体の接触面の形状に沿って弾性変形及び／又は塑性変形することにより被接触体のうねりや粗さに沿って直接接触し、その被接触体に直接接触した凸状構造部を介して熱を移動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸状構造からなる凸状構造部を有する部材であって、その凸状構造の全体／又は一部が被接触体と接し、被接触体の接触面の形状に沿って弾性変形及び／又は塑性変形することにより被接触体のうねりや粗さに沿って直接接触し、その被接触体に直接接触した凸状構造部を介して熱を移動させることを特徴とする凸状構造部材。
【請求項２】
前記凸状構造部が、保持体に支えられた複数の柱状体の集合体からなることを特徴とする、請求項１に記載の凸状構造部材。
【請求項３】
前記柱状体の集合体の一部あるいは全体が、曲線を含む構造になっていることを特徴とする、請求項２に記載の凸状構造部材。
【請求項４】
前記柱状体の集合体が、板状体に複数の溝を形成した構造であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項５】
前記柱状体の集合体は、板状体の塑性変形を利用して形成されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項６】
前記柱状体の集合体は、金属をパターン積層して形成されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項７】
前記柱状体の集合体は、１種あるいは複数種の箔をエッチングして複数枚積層することにより作製されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項８】
前記柱状体の集合体は、板状体に熱及び／又は振動を与えて分子を再配列することにより形成されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項９】
前記柱状体の集合体は、個々の柱状体を保持体に挿入した構造であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の凸状構造部材。
【請求項１０】
前記凸状構造部が、被接触体と保持体の間に挟みこんだ多孔質体であることを特徴とする、請求項１に記載の凸状構造部材。
【請求項１１】
前記多孔質体は、金属及び／又は樹脂を主成分とする発泡体であることを特徴とする、請求項１０に記載の凸状構造部材。
【請求項１２】
前記多孔質体は、金属線を絡み合わせた構造であることを特徴とする、請求項１０に記載の凸状構造部材。
【請求項１３】
前記多孔質体は、繊維及び／又はウィスカを絡み合わせた構造であることを特徴とする、請求項１０に記載の凸状構造部材。
【請求項１４】
前記多孔質体は、ハニカム構造であることを特徴とする、請求項１０に記載の凸状構造部材。
【請求項１５】
前記凸状構造部が金属及び／又は樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の凸状構造部材。
【請求項１６】
前記金属はアルミニウムあるいは銅を主成分とすることを特徴とする、請求項１５に記載の凸状構造部材。
【請求項１７】
前記樹脂は主成分の樹脂よりも熱伝導率の高い材料を分散含有していることを特徴とする、請求項１５に記載の凸状構造部材。
【請求項１８】
前記凸状構造部に凸状構造部よりも熱伝導率の高い材料を被覆することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の凸状構造部材。
【請求項１９】
前記凸状構造部に凸状構造部より耐酸化性及び／又は耐腐食性の高い材料を被覆することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の凸状構造部材。
【請求項２０】
前記凸状構造部に輻射率が０.５より高い膜を被覆することを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の凸状構造部材。
【請求項２１】
前記被覆膜はカーボン及び／又はセラミックスであることを特徴とする、請求項２０に記載の凸状構造部材。
【請求項２２】
前記請求項１〜２１のいずれかに記載の凸状構造部材を有する電子機器あるいは電気製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、家電製品、工業製品の必要な箇所から熱を奪う、あるいは必要な箇所へ素早く熱を供給するための部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビ（ＴＶ）で画面に映像を投影する手法として、従来からブラウン管を用いた電子銃方式が一般的であった。しかし、この方式のテレビは１台の電子銃を用いてブラウン管上に走査するため、画面を大型化すると外周に対する角度がきつくなり、画面が歪むことから大型化には限界があった。この画面の歪みを防ぐためには、画面を湾曲させて電子銃からブラウン管までの距離を一定に保つ方法があるが、特に大型テレビにおいては平面画面の方が見やすいうえ、最近では小型テレビでさえ平面画面の人気が高いため、湾曲画面が大画面のテレビで採用されることはない。また、ブラウン管テレビは、画面の大型化に伴い厚みが非常に増大してしまうため、一般家庭のリビングに設置する大画面のテレビとしては相応しくない。
【０００３】
そのため、テレビの大画面化、薄型化を達成できる方式として、リアプロジェクション（リアプロ）テレビ、液晶テレビ、プラズマテレビ（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）等が脚光を浴び、従来のブラウン管テレビに置き換わりつつある。また、ホームシアタ用として、大画面スクリーンにプロジェクタを用いて画像を投影する方式も普及しつつある。しかも、画面やスクリーンは迫力を得るために大型化が進行しながら、画面やスクリーン以外の装置は室内スペースを占有しないように薄型化、軽量化が求められる。また、大画面になった分、光が広がって画面が暗くなると鑑賞し難いため、高輝度化に対する要求も高い。
【０００４】
上記のリアプロテレビも背面からプロジェクタを用いて画面へ投射する方式だが、反射鏡を１枚あるいは複数枚用いることにより、薄型の筐体内でプロジェクタと画面間の距離を稼ぐことができるため薄型化が可能である。リアプロも従来はＣＲＴ方式で背面からスクリーンに投影していたが、薄型化、軽量化、高画質化のために、最近ではＭＤ（Ｍｉｃｒｏ  Ｄｉｓｐｌａｙ）方式に切り替わりつつある。ＭＤ方式には、光学デバイスとして透過型の液晶方式（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｉ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いたものと、反射型のＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式及びＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式とがある。
【０００５】
液晶方式やＰＤＰ方式は、スクリーン自体に、画素数に応じた数の小型シャッターとしての液晶素子や、小型のプラズマ電極を画面上に並べて形成するため、投影用の距離を必要とせず薄型のまま大型化が容易である。そのため、リアプロテレビを含めて、上記液晶テレビ、プラズマテレビが大画面テレビの本命として急速に広がりつつある。その一方、このような画面の大型化に伴い、素子や画面からの発熱量や発熱密度が大きくなっている。また、同じ出力で大画面を映し出すと単位面積当たりの光量が不足してしまうため、一般に大画面ほど消費電力は上がり、それに伴う発熱量も増大する。その結果、効率的に熱を系外に排出しないと、素子やその周辺機器が熱劣化してしまうため、排熱を効率よく行う必要性が高まってきている。
【０００６】
また、コンピュータについても、デスクトップパソコン、ノートパソコン、サーバを初め、大型のメインフレームコンピュータ等は、大容量の情報を高速で処理するために、その中心となるＭＰＵはますます高集積化され、高速処理のためのクロック数の増大が求められ、年々ＭＰＵの発熱量は増大する傾向にある。しかしながら、あまりの発熱量の増加に多さに、排熱技術が追いついていない現状である。そのため、ＭＰＵ素子が自身の発熱で誤動作を起こしてしまうため、クロック数増大の開発を一時ストップせざるを得ない状況も生まれつつあり、より効率的な排熱技術に対する必要性が高まっている。
【０００７】
尚、最近の冷却技術として、特開２００４−３１９９４２号公報には、放熱部に金属発泡体を用いたヒートシンクが開示されている。しかし、金属発泡体は内部に無数の空孔を持つため、その使用方法を誤れば、放熱特性が得られるどころか、内部の気孔により断熱性能が高い発泡スチロールなどのように断熱層の働きをする恐れがある。また、特開２００５−０３２８８１号公報には、低気孔率部と高気孔率部を有する多孔質放熱体が開示されている。しかしながら、この凸状構造部は、例として多孔質焼結体やセラミックス繊維が列挙されているように変形しないため、放熱部に直接隙間なく接触させることが難しい。
【０００８】
また、工業部品や家電製品において、必要な箇所に熱を素早く与えて処理するためのヒータは、色々な箇所で用いられている。例えば、半導体製造装置においては、ヒータと冷却モジュールを併用して温度を素早く上げたり下げたりして、あるプロセスから次のプロセスへ移行する際の時間をできるだけ短縮して、スループットを上げたいという要求がある。そのため、ヒータと冷却モジュールを接触させた状態で、冷却したい時は冷却モジュール内に冷媒を流して冷却したり、冷却モジュールを可動式にして加熱時はヒータ単体で製品を加熱し、高速冷却したい時だけ冷却モジュールをヒータに接触させて冷却したりする、ということが行われている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３１９９４２号公報
【特許文献２】特開２００５−０３２８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
最近のテレビの排熱技術として、液晶テレビやプラズマテレビでは、例えば、Ａｌシートを画面背面に貼り、熱をＡｌシート背面に逃がしてから、ファンでエアをＡｌシート背面に当てて大気に放熱し、筐体の隙間から外部に熱を逃がす方式を採っている。また、リアプロテレビやプロジェクタの反射方式では、光学チップの背面にＡｌフィン付きのＡｌヒートシンクを押し付け、ファンでエアを送り込んで空冷し、同じように筐体の隙間から外部に熱を逃がしている。
【００１１】
リアプロテレビやプロジェクタでは、大画面化に伴い総熱量も多いうえ、１０〜２０ｍｍ角程度の小型素子（Ｍｉｃｒｏ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に光を集約して画像化し、それを大画面のスクリーンに投影するため、素子に集中する熱密度は非常に大きい。そのため、特に熱を効率よく排出する必要があるが、透過型のＨＴＰＳ方式では、液晶チップは光が透過するため、上記のごとく冷却モジュール面を押し付けて冷却することはできない。そこで、液晶チップの外周フレームをＡｌやＭｇのような高熱伝導金属で構成して熱を伝え、これをファンで空冷し、更に外周フレームにフィンを付けて空冷効果を上げる等の手法が採られている。
【００１２】
また、ＤＬＰ方式では、特に熱が大きく掛かるシアタ用の大画面用プロジェクタにおいて、ＤＬＰチップ背面を水冷することも行われている。しかし、電気装置内に水を回すことは、水漏れによるショートや電気部品の劣化等の危険を常にはらんだ状態で稼動することになるため、出来るだけ空冷方式が望ましい。しかも、素子の部分で水冷しても、通常その液体を使い捨てにすることは稀であり、循環させて使用するため、別の場所で熱は熱交換器を通じて大気放出せざるをえず、効率的な空冷構造は不可欠である。
【００１３】
しかしながら、上記したヒートシンクやフィンにより熱を素子等から奪ってファンで空冷する方法では、大画面化に伴って増大する発熱を十分に冷却するには限界があった。即ち、素子等からヒートシンクに伝わった熱は、ヒートシンク背面に伝わる前に周辺部材に広がって温度が低下してしまうため、そのヒートシンク背面をファンで冷却しても低い冷却効率しか得られなかった。しかも、ファンによる空冷は、筐体内に熱を撒き散らしてしまうため、他の部品に影響を及ぼしやすいという問題があった。更に、筐体の隙間から出てくる熱風は、装置の傍にいる人に熱風を吹きかけ、また室内の温度を上げてしまうため、不快な面が多々あった。また、ファンの風切り音は、静かなリビングで映像を楽しむ際の最大の不快要因でもあった。
【００１４】
また、素子を搭載するセラミックスの基板やパッケージ等には必ず焼結時の反りが存在し、例えば０.１〜０.１５ｍｍ程度反っているため、ヒートシンク等を押し付けると隙間ができ、この隙間に残った空気は非常に大きな熱抵抗になる。そこで、基板やパッケージ等とヒートシンクとの間に、厚さ１〜２ｍｍの柔軟性のある熱伝導性のシートやコンパウンド樹脂を挟み込み、隙間をなくして取り付ける方法が採られていた。熱伝導性のシートやコンパウンドは出来るだけ熱伝導率の高いものが選ばれるが、それでも数Ｗ／ｍ・Ｋから１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるため、せっかく２３７Ｗ／ｍ・Ｋという高熱伝導率のアルミニウムや４０３Ｗ／ｍ・Ｋの銅をヒートシンクに用いても、その界面層の低熱伝導性が律速になって効率的な熱の排出が行えなかった。
【００１５】
デスクトップパソコンやサーバ等においても、ＭＰＵの冷却技術は、リアプロテレビやプロジェクタの素子冷却技術とほぼ同じ空冷技術が採用されている。即ち、ＭＰＵ背面に設けた熱伝導シートや熱伝導樹脂を介してＡｌヒートシンクに熱を伝え、背面からファンで大気をあてて放熱している。あるいはヒートパイプを用いてＭＰＵから熱を筐体近傍まで運び、そこで大型のフィンとファンで熱を筐体外へ排出している。しかし、冷却効率が低い問題は依然としてあり、ＭＰＵの発熱量増大に伴って放熱が追いつかなくなってきている現状である。また、ヒートパイプは熱を運搬する装置でしかないため、熱の運搬先で大型のフィンとファンによって大気放熱し、筐体外へ熱を排出する必要があるのは同じであり、小型化の妨げになっている。
【００１６】
また、工業部品や家電製品においてヒータと冷却モジュールが色々な箇所で用いられており、例えば半導体製造装置において、ヒータと冷却モジュールを併用して温度を素早く上げたり下げたりして、あるプロセスから次のプロセスへ移行する際の時間をできるだけ短縮して、スループットを上げたいという要求があるが、ヒータと冷却モジュールの間には微視的に見ると、うねりや反りや粗さに起因する隙間が存在し、熱抵抗が高くなるため素早く冷却できないという課題があった。
【００１７】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、高分子や有機系のシートやグリースを用いることなく、且つ熱抵抗となる隙間も生じさせることなく、セラミックス等の被接触体に密着して取り付けることができ、被接触体から伝わった熱を直ちに冷媒へ放熱させることや、被接触体へ熱を直ちに与えることができ、従って従来の高分子や有機系のシートやグリースを用いた接触に比べて熱の移動効率が高い、新たな冷却あるいは加熱機構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】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明が提供する凸状構造部材は、被接触体に接触して素早く熱を奪うあるいは与えるために、複数の凸状構造からなる凸状構造部を有する部材であって、その凸状構造の全体／又は一部が被接触体と接し、被接触体の接触面の形状に沿って弾性変形及び／又は塑性変形することにより被接触体のうねりや粗さに沿って直接接触し、その被接触体に直接接触した凸状構造部を介して熱を移動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高効率冷却を必要とする高効率冷却を必要とする素子や、それを搭載する基板、あるいは素早い加熱や冷却を必要とする部品、あるいは素早い等の被冷却体に反りや面粗さ等があっても、従来のように高分子や有機系のシートやグリースを用いず、熱抵抗となる隙間を生じさせることなく、弾性変形能及び／又は塑性変形能を有する凸状構造部によって被冷却体に密着して取り付けることができ、被接触体の熱を直ちに奪って放熱、あるいは被接触体へ熱を素早く伝えることができ、かつ部材を安価に製造できる。
【００２０】
従って、本発明の凸状構造部材を用いることによって、従来の高分子や有機系のシートやグリースを用いた熱伝導材に比べて、熱の排出効率あるいは熱の供給効率を高めることができる部材を量産化できるため、例えば電子機器あるいは家電製品あるいは工業製品における最近の発熱量の増大に対応、あるいは素早い加熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
被接触体には完全に抑えきれない反り、うねり、面粗さ等があり、そのため通常の冷却部材との接触面に隙間が発生し、その隙間では熱伝導率がほぼゼロになってしまうため、熱伝導を大きく妨げる要因となっている。例えば、剛性の高い部品同士を面接触させる場合、平面度を上げ且つ面粗度をいくら小さくしても、微視的に見て完全にフラットな面はできない。その結果、最も突き出た３点で接触して他の部分は浮いてしまうため、部品同士の間に生じた隙間は熱伝導に寄与せず、冷却能力は低くならざるを得なかった。
【００２２】
そこで従来はやむなく、空間を埋める効果の高い高分子や有機系のシートやグリースを用いて、部品同士の隙間を埋めていた。しかし、これらの高分子や有機系のシートやグリースは熱伝導率が非常に低く、高熱伝導率タイプでもせいぜい５Ｗ／ｍ・Ｋ程度しかない。従って、隙間が埋められて熱伝導率ゼロの部分はなくなるが、これらの高分子や有機系のシートやグリースからなる熱伝導率の低い層が部品間に介在することになるため、少なくとも３点は直接接触していた状態から、直接接する点が全く無くなってしまい、その層が大きな熱抵抗となり冷却能力や加熱能力向上の妨げになっていた。
【００２３】
これに対し、本発明の凸状構造部材は、保持体に支えられた複数の凸状構造を有する部材であって、その凸状構造の全体／あるいは一部が被接触体と接して、被接触体との接触面の形状に沿って弾性変形及び／又は塑性変形する。従って、凸状構造が被冷却体のうねりや粗さに沿って直接接触することができるため、凸状構造部を介して熱を移動させる、即ち、被接触体に直接隙間なく接触して、被接触体の熱を奪う又は被接触体に供給することができる。被接触体に接した凸状構造部を介して熱は高いほうから低いほうへ素早く伝えるため、被接触体を素早く所定の温度にすることができる。
【００２４】
本発明による凸状構造部材の形態の一つとして、凸状構造部は複数の柱状体の集合体であることが好ましい。複数の柱状体を整然と並べて凸状構造部を形成することができ、凸状構造部全体で複数の柱状体を均一に配列できるため、熱シミュレーション等により、熱の移動を正確に設計することができる。場合によっては熱を伝えたい領域の柱状体密度を上げる等の対応も行いやすいため、厳密に熱制御する必要のある箇所に用いるには最適である。
【００２５】
また、上記柱状体の集合体は、その一部あるいは全体が曲線を含む構造になっていることにより、柱状体全体の曲げの弾性を利用して、被接触体へ十分に且つ全面に亘って接触させることができるため好ましい。更に、上記柱状体上に枝状体を形成することにより、放熱の表面積を増大させ、且つ送り込まれた冷媒の流れを乱して放熱効率を上げることができる。そのため、被接触体から柱状体を通じた熱伝導だけでなく、柱状体表面からの放熱も促進できるため、冷却効率が向上するので好ましい。
【００２６】
上記柱状体を作製するための方法として、板状体に対して複数の溝を形成し、残部が柱状体として残る加工を行うことにより、柱状体を容易に形成することができる。例えば、可動砥石で板状体を加工することにより複数の溝を形成して、保持体上に支えられた複数の柱状体を容易に形成することができる。可動砥石としては、ダイシング用やスライシング用としてのブレード、あるいは砥粒を埋めこんだワイヤー又は砥粒を垂らしながら加工するワイヤーを用いることができる。これらは市販されており、その装置と可動砥石を導入することにより容易に加工を行うことができる。
【００２７】
また、上記複数の溝の形成は、ワイヤー放電にて加工することもできる。ワイヤーは非接触で放電によって加工を行うことができるため、溝加工して柱状体を作製する際、加工し終わった隣の柱状体に機械的な圧力を掛けることなく次の柱状体の加工ができるため、出来上がった柱状体は設計通りに仕上がるという利点がある。ワイヤー放電加工は、電圧を掛けたワイヤーを導電性材料に近づけることにより、放電が発生して導電性材料を揮散あるいは溶融させて加工していく方法である。
【００２８】
尚、上記した可動砥石加工に用いるブレードやワイヤー、あるいはワイヤー放電を行うワイヤーは、複数のブレードやワイヤーをセットにして使用し、同時に加工することが可能である。この方法によれば、多数の溝を加工して柱状体を形成する際に、1台の加工機当たりの加工時間を短縮できるため、量産化やコスト低減の観点から工業的に好ましい。
【００２９】
上記複数の溝の形成は、溝形状に対応した凸部を有する電極を用いて、放電加工することにより、全体の溝加工を一括で行うことができる。例えば、３０×３０ｍｍの全面に、３００μｍピッチで溝加工して柱状体を一面に作製する場合、Ｘ方向に１０００回及びＹ方向に１０００回加工を行う必要があり、1本ずつ加工していては非常に加工時間を要してしまい高コストになる。そこで、目的とする柱状体形状の逆パターンとなる凸部を有する電極を作製して、板状の導電性材料に近接させながら所定の深さまで一気に放電加工することにより、加工時間を大幅に短縮できる。この方法は、電圧を掛けた加工したい形状の逆パターンに加工した電極を、もう１方の電極と電気的に繋がった導電性材料に近づけることにより、放電が発生して導電性材料を揮散あるいは溶融させて加工していく方法である。
【００３０】
板状体の塑性変形を利用することにより、柱状体の集合体を形成することも可能であり、この方法はランニングコストを非常に低く抑えることができるため好ましい。例えば、金型を用いて板状体をプレス加工することにより、金型設計と作製及びプレス条件出しにコストと時間は掛かるが、金型が出来てしまえばあとは次々に加工できるため好ましい。中でもナノインプリント加工によれば、複数の微細な柱状体を一括で形成でき、被接触体に接触する柱状体を細く且つ多数形成できるため、接触点が増加して熱伝導が促進され、しかも比表面積を大きくできるため柱状体表面から放熱させる場合は有利であり好ましい。
【００３１】
上記したプレス加工やナノインプリント加工においては、加工を行いやすくするため、被加工物である板状体を加熱軟化させて加工を行うと、加工しやすくなるため好ましい。尚、ナノインプリント時に問題になるのは、金型を押し付けて精密に加工を行った後、型抜きする際に柱状体が金型にくっ付いてしまい、折角精度よく加工した柱状体を破損してしまうことがある。そのため、振動を与えて金型と柱状体表面を剥離させてから型抜きすれば、精度よくナノインプリント加工を行うことができるため好ましい。
【００３２】
上記柱状体の集合体は金属をパターン積層して形成することができ、この方法は熱シミュレーションにより設計した形状通りに柱状体を作製できるため好ましい。その中の一つの方法であるＬＩＧＡ法（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ  Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ  Ａｂｆｏｒｍｕｇ）により、多数の柱状体の集合した凸状構造部を製造する場合には、基材となる金属板上にレジストを塗布乾燥した後、柱状体の断面に相当するパターンのマスクを載せ、例えば斜め４５°の方向からＸ線を照射する。現像液で洗浄してＸ線のあたった箇所のレジストを除去し、レジストが除去された空間に電気めっきで金属を柱状に埋めた後、残っているレジストを酸素プラズマで除去することによって、図１に示すように、保持体１上に斜めに傾斜した多数の柱状体２が集合した凸状構造部が得られる。また、この多数の柱状体の先端に銀ロウ等を挟んで金属箔を載せ、加熱処理して接合した後、レーザで金属箔を升目状に切り離すことによって、図２に示すように、柱状体２の先端につば部３を設け、被冷却体との接触面積を増やした凸状構造部を得ることもできる。
【００３３】
また、上記柱状体の集合体は、１種あるいは複数種の箔をエッチングして複数枚積層して作製することができる。箔のエッチングは従来技術でも±１０μｍオーダーの誤差精度でエッチングできるため、熱シミュレーションにより設計した形状通りにエッチングできる。例えば、０.１ｍｍ厚みのＣｕ箔を０.１ｍｍ間隔で残してエッチングすれば、０.１×０.１ｍｍの断面の柱状体が得られる。例えば柱状体間隔を０.３ｍｍにする場合には、この柱状体を０.３ｍｍ間隔でエッチングし、且つ０.３ｍｍ厚みの箔を挟んで積層すれば、柱状体が平面方向に０.３ｍｍ間隔で並んだ凸状構造が得られる。複数枚の積層した箔は、ねじ締めあるいは溶接又はロウ付けで容易に固定できるため、その後積層した箔同士がずれることなくハンドリングできるため信頼性が向上する。例えば、積層した複数種の箔の内、スペーサ側の箔に凹凸形状を形成することにより、柱状体近傍を冷媒が流れる際に冷媒の流れが乱されかき回される効果が生ずるため、高効率で冷媒中へ放熱することができる。
【００３４】
上記柱状体の集合体は、板状体に熱及び／又は振動を与えて分子の再配列により形成することができ、複雑な形状の柱状体を容易に形成できるため好ましい。板状体に熱又は振動あるいはその両者を組合せて与えると、板状体内の分子運動が促進されるので、その状態で所望の形状と逆形状の型を押し付けることによって、その逆形状の型に沿って成形されて、非常に簡便に柱状体の集合体を成形することができる。尚、上記した板状体を加工して柱状体を形成する際にも、板状体や型に振動を与えれば、板状体及び／又は型の構成分子の分子運動を促進して加工を容易にしたり、金型との離型性を上げたりすることができる。
【００３５】
上記柱状体の集合体は、射出成形により形成することにより、量産性高く作製することができる。金属の場合は、金属粒子をバインダーとしての樹脂に練り込んでコンパウンド化し、射出成形金型内へ注入すれば、量産性よく柱状体の集合体となる成形体が得られる。微細構造であるため、コンパウンドの流入性を上げるため、粘度が低めの樹脂を用いたり、温度を上げて流動性を向上させたり、柱状体先端のバリにならないようにエア抜き穴を保持体と平行方向に形成する等の工夫により、量産性は非常に上がる。離型の際、例えば振動を与えると離型性は良くなる。この成形体を加熱等により脱脂した後、所定の温度で焼き固めれば、柱状体の集合体を一度に大量に作製できる。また、熱可塑性樹脂の場合は、樹脂自身が軟化する温度まで上げて射出成形すれば、放冷して常温に戻ると固まるため、非常に簡単に量産化できる。熱硬化樹脂の場合は、例えば５０℃に上げて軟らかくし、１５０℃に加熱した金型中に射出して保持すれば熱硬化する。
【００３６】
上記柱状体の集合体は、個々の柱状体を予め１本ずつ作製した後、保持体に植えていくことでも作製可能である。通常、柱状体の集合体は、例えば数千本単位の柱状体を形成する必要があるため、人海戦術で柱状体を植えていくのは工業的には好ましくない。しかし、例えば保持体の柱状体を植える箇所にプレス等で穴を開け、柱状体を振込機で機械的に穴に振込み、ロウ材を流し込んで固定すれば容易に量産化できる。柱状体は箔のエッチングやＬＩＧＡ法により、熱シミュレーションで設計した形状通りに高精度に作製することが可能である。
【００３７】
本発明の凸状構造部材は、上記のごとく保持体上に柱状体の集合体を形成した部材だけでなく、凸状構造を有する多孔質体を被接触体と保持体の間に挟み込むことにより形成することも可能である。この場合、接触部が被接触体／凸状構造部材と凸状構造部材／保持体の２箇所になってしまうため、凸状構造部材と保持体を一体に作製できる柱状体の集合体と比べ、熱抵抗が高くなる可能性がある。しかし、多孔質体は、金属、樹脂、あるいは金属同士や樹脂同士の複合体、又は金属と樹脂の複合体など様々な材料で構成することが可能であり、これらを主成分とする発泡体はすでに市販されているから、これを適用すれば非常に安価に適度な熱抵抗の部材が得られる。また、特性を上げるために、多孔質体と保持体を溶接やロウ付けにて一体化することも可能である。
【００３８】
上記多孔質体は、金属線を絡み合わせた構造にすることもできる。被接触体／凸状構造部材と凸状構造部材／保持体の接触部を厳密に均一に制御することは難しいが、安価な金属ウールを用いることも可能であるため、低コスト化を図ることができる。また、コイルや波形の金属線を保持板上に形成した溝に並べてクッション性を持たせた構造、あるいはコイルや波形の金属線を保持板上に半田やロウ材等の接合材を用いて接合してクッション性を持たせた構造を、被接合体との間に挟み込んで凸状構造部材を形成することも可能である。また、繊維あるいはウィスカ又はこれらを複合化したものを絡み合わせ、軽くプレス等にて成形することにより、容易に多孔質体を形成することができる。金属線を絡み合わせた構造による多孔質体は、ほぼあらゆる金属に適用可能である。カーボン繊維やウィスカも、上記のごとく成形して多孔質体とすることができる。特にカーボン繊維は、製造条件次第でｃ軸方向の熱伝導率が５００〜８００Ｗ／ｍ・Ｋと非常に高い材料を用いることが可能であるにもかかわらず、比較的安価であるという利点がある。
【００３９】
上記多孔質体は、ハニカム構造であっても良い。ハニカムの材質や形状を設定すれば、クッション性を容易に厳密に調整できるため好ましい。ハニカムとして市販もされているため、特性の適当なハニカムを入手して保持体と被接触体の間に挟み込めば、容易に安価な多孔質体として用いることが可能である。また、ハニカム構造の軸を保持板の平面方向と平行に配置することによって、より効率的にクッション性を活用することができる。
【００４０】
上記した本発明の凸状構造部材は、金属あるいは樹脂、金属同士あるいは樹脂同士又は金属と樹脂の複合体で構成することにより、熱伝導率やクッション性が高く、且つ安価な凸状構造部材とすることができる。樹脂は一般に熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下と低いものが多いが、近年では３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上という高い熱伝導率を有する樹脂も開発されており、本発明の凸状構造部材材料として好ましいものである。
【００４１】
上記金属としては、アルミニウムあるいは銅を主成分とすることが好ましい。これらの金属は、熱伝導率やクッション性が高く、被接触体に押し付けた際の塑性変形能も高いため接触を向上させることが容易であり、コスト面でも安価に入手しやすい。特性的には金や銀等も高熱伝導率で高いクッション性を有するため優れているが、高コストとなるため工業的には好ましくないことが多い。
【００４２】
一方、樹脂は一般に金属より熱伝導率が低く、熱伝導材としては適さないことが多いが、成形性に優れ且つ価格も安価である場合が多い。しかしながら、主成分の樹脂よりも熱伝導率の高い材料を分散することにより、複合体としての熱伝導率を上げることが可能である。樹脂は熱により軟化させることができ、射出成形等で複雑形状化も容易であり、凸状構造部材生産のための量産性を高く保ったまま、高い熱伝導特性が得られる。
【００４３】
上記した本発明の凸状構造部については、その凸状構造部よりも熱伝導率の高い材料を被覆することにより、表面を通じた熱伝導を活用できる。例えば、樹脂は熱伝導率の高い材料を分散含有させて高熱伝導率化を図っても、銅やアルミニウムを主成分とする金属に比べると熱伝導率が低いため、樹脂を射出成形して凸状構造部材を製造した後、その表面に高熱伝導率の金属や無機物をコーティングして熱伝導率を補うことが可能である。金属の被覆膜は、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、Ａｕめっき、あるいはＮｉやＣｕやＡｕ等の金属スパッタ、若しくは金属溶射、ダイヤモンドコート等がある。あるいは、有機金属のスラリーをコートして熱分解で金属を析出させたり、導電性が十分な樹脂の場合には電気誘導等で金属を析出させたり、特に手法は限定されない。
【００４４】
また、凸状構造部の耐酸化性又は耐腐食性あるいは両方とも低い場合、凸状構造部の表面に凸状構造部よりも耐酸化又は耐腐食性あるいは両方が高い材料を被覆することにより、この問題を克服することができる。更に、凸状構造部の表面から放熱する使い方をする場合、輻射率が０.５より高い膜を被覆することによって、凸状構造部表面からの放熱として熱対流以外に輻射も活用できるため、高効率放熱が可能である。高輻射の被覆膜としては、輻射率の高いカーボン又はセラミックスあるいはそれらの複合体が好ましい。
【００４５】
本発明の凸状構造部材は、電子機器や電気製品あるいは工業製品に適用することにより、熱を素早く奪ったり又は与えたりできるため、高効率冷却や高効率加熱、あるいは高速昇温や高速冷却が可能となる。従って、熱に弱いシリコン半導体チップ等の高効率冷却による熱対策として好適であり、また温度を素早く変更できるため、高スループットの工業製品を得ることが可能となる。
【実施例】
【００４６】
［実施例１］
半導体チップの代用として縦２０×横２０×厚さ１ｍｍのＡｌＮヒータを用い、このＡｌＮヒータを純度９２％の縦４０×横４０×厚さ２.５ｍｍのＡｌ２Ｏ３基板にＡｇグリ−ス（熱伝導率：９Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いて接着した。この被冷却体であるＡｌ２Ｏ３基板の裏面中央の冷却領域は、縦２０×横２０ｍｍであり且つ凹状に０.０５ｍｍ反っていた。
【００４７】
一方、冷却部材として、５０×５０×３ｍｍの無酸素Ｃｕ板の片面に、５０×２０×１ｍｍの１４枚のフィンが垂直に形成され、Ｃｕ板の反対面の中央に２０×２０×６ｍｍの出っ張り部が形成された無垢のＣｕフィンに対し、その出っ張り部の面上に０.１×０.１×１.０ｍｍのＣｕの柱状体が０.３ｍｍ間隔で、４５°の角度でセットされた集合体を有する凸状構造部材を以下の加工法により形成した。無垢のＣｕフィンは無酸素銅板を通常の機械加工により準備した。
【００４８】
即ち、上記Ｃｕ板の出っ張り部を上にして、Ｃｕフィンをダイシングマシンのステージに４５°の角度で傾けてワックスで固定し、０.３ｍｍ厚みのブレードでＣｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み且つ０.４ｍｍピッチで送って、５０ラインの溝を形成した。次に、ステージを９０°回転させた後、Ｃｕ板をステージに平行にセットし直して、垂直にＣｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み、０.４ｍｍピッチで送って５０ラインの溝を形成して、０.１×０.１×１.０ｍｍの柱状体を２５００本形成して、試料１の凸状構造部材とした。
【００４９】
この冷却部材である凸状構造部材を、上記Ａｌ２Ｏ３基板の裏面中央の冷却領域に押し付け、Ａｌ２Ｏ３基板と凸状構造部材をＳＵＳねじで締め込んで固定した。この試料１の冷却系を、縦３００×横３００×高さ６００ｍｍの筐体内に入れ、系外の影響を受けない状態において、室温を空調で２０℃に制御し、ＡｌＮヒータへの供給電力を７Ｗに設定して冷却実験を行った。
【００５０】
その際、被冷却体と接している側の柱状体の集合体（凸状構造部）に大気は流さず、Ｃｕフィンを備えた背面側からファンで大気を送って冷却した。ＡｌＮヒータの温度は、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定したところ３２℃であった。
【００５１】
［比較例１］
冷却部材として、上記実施例1の試料１における柱状体の集合体（凸状構造部）を有する凸状構造部材の代わりに、凸状構造部の存在しない平滑なＣｕ基材を用いた。この平滑なＣｕ基材とＡｌ２Ｏ３基板の間に、熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋの樹脂シート（厚み１.５ｍｍ）を挟み込んで固定した以外は上記実施例１と同様にして、比較例の試料１ａを作製した。
【００５２】
この比較例の試料１ａについて、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は５２℃であった。
【００５３】
［実施例２］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、上記実施例1に記載のＣｕ板のＣｕフィンをワイヤー加工機のステージにワックスで固定した。ワイヤーは切り込み角度を自由に変更できる機構を有する。Ｃｕ板の出っ張り部に対して、まず０.３ｍｍ径のワイヤーを４５°の角度でＣｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み、０.４ｍｍピッチで送って５０ラインの溝を形成した。
【００５４】
次に、ステージを９０°回転させた後、ワイヤーの切り込み角度を９０°にして、上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み、０.４ｍｍピッチで送って５０ラインの溝を形成し、０.１×０.１×１.０ｍｍの柱状体を２５００本形成した試料２の凸状構造部材を作製した。
【００５５】
この試料２の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３３℃であった。
【００５６】
［実施例３］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、上記実施例1に記載のＣｕ板のＣｕフィンをワイヤー加工機のステージにワックスで固定した。ワイヤーは切り込み角度を自由に変更できる機構を有する。Ｃｕ板の出っ張り部に対して、０.３ｍｍ径のワイヤーを０.４ｍｍピッチで５０本セットし、４５°の角度でＣｕ板の出っ張り部に対して上面から１.０ｍｍの深さまで切込んで５０本の溝を形成した。
【００５７】
次に、ステージを９０°回転させた後、ワイヤーの切り込み角度を９０°にし、Ｃｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み、０.４ｍｍピッチで５０本の溝を形成し、０.１×０.１×１.０ｍｍの柱状体を２５００本形成した試料３の凸状構造部材を作製した。加工切り込み速度を落として加工したことと合わせ、実質加工時間は上記実施例２の試料２の１／２０になった。
【００５８】
この試料３の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３３℃であった。
【００５９】
［実施例４］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、上記実施例1に記載のＣｕ板のＣｕフィンをワイヤー放電加工機のステージに固定し、下部電極に電気的に繋いだ。ワイヤーは切り込み角度を自由に変更できる機構を有する。ステージを通じてＣｕ板に電圧を印加しながら、０.３ｍｍ径のワイヤーとの間で放電を起こしてＣｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで加工し、０.４ｍｍピッチで送りって５０本の溝を形成した。
【００６０】
次に、ステージを９０°回転させた後、ワイヤーの切り込み角度を９０°にして、Ｃｕ板の上面から１.０ｍｍの深さまで切り込み、０.４ｍｍピッチで送って５０本の溝を形成して、０.１×０.１×１.０ｍｍの柱状体を２５００本形成した試料４の凸状構造部材を作製した。
【００６１】
この試料４の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３２℃であった。
【００６２】
［実施例５］
上記実施例４と同じ方法を用い、上記試料４の凸状構造部材と同じ形状で、材質だけアルミニウムとした試料５の凸状構造部材を作製した。
【００６３】
この試料５の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３５℃であった。
【００６４】
［実施例６］
上記実施例４と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、２０×２０×２０ｍｍのＣｕ板に対して、上記実施例３の試料３と同じ方法でワイヤーの切り込み量だけ２.０ｍｍにして、０.１×０.１×２.０ｍｍの柱状体を２５００本形成した。これを放電上部電極とし、２０×２０×２０ｍｍのＣｕ板を下部電極に電気的に繋いで放電加工し、０.１×０.１×１.０ｍｍの穴が２５００個開いた部品を作製した。
【００６５】
次に、この部品を上部電極とし、上記実施例1に記載のＣｕ板の上面に対して上記実施例４の試料４と同じ条件で放電加工したところ、上記実施例４の試料４と同じ柱状体の集合体を一括で作製できた。加工切り込み速度を落として加工したこともあり、実質加工時間は試料４の１／５０になった。
【００６６】
この試料６の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３２℃であった。
【００６７】
［実施例７］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、上記２０×２０×２０ｍｍのＣｕ板に対して、上記実施例６の試料６と同じ条件でワイヤーの切り込み量だけ１.５ｍｍにして、０.１×０.１×１.５ｍｍの柱状体を２５００本形成した部品を作製した。これを放電上部電極として、２０×２０×２０ｍｍのＳＵＳ板を下部電極に電気的に繋いで放電加工し、０.１×０.１×１.５ｍｍの穴が２５００個開いた部品を作製した。
【００６８】
この部品を金型として、上記実施例1に記載のＣｕ板の出っ張り部に対してプレス加工を行ったところ、試料６と同じ柱状体の集合体を一括で作製できた。ただし、この試料７では、加工時にＣｕ板の塑性変形能があまり良くなく、柱状体が倒れてしまうため１回のプレス時間を５分掛ける必要があった。
【００６９】
そこで、加工ステージにヒータと振動供給装置をセットし、Ｃｕ板を１５０℃に加熱して振動を与えながらプレス加工を行ったところ、１回のプレス時間を１分にしても柱状体の倒れは特に見られず、試料８の凸状構造部材を作製することができた。
【００７０】
この試料７と試料８の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料７及び試料８ともに３２℃であった。
【００７１】
［実施例８］
以下の方法により、ナノインプリントのための０.０２×０.０２×０.１０ｍｍの穴が多数開いた金型を作製した。即ち、２０×２０×２ｍｍのＮｉ板の表面にレジストを塗布乾燥し、マスクを載せて斜め４５°の方向からＸ線を照射した後、現像液で洗浄してＸ線のあたった箇所のレジストを除去した。レジストが除去された空間に電気めっきでＮｉを柱状に埋めた後、残っているレジストを酸素プラズマで除去した。このようにして作製した金型は、柱状体の集合体とは逆パターンであり、斜めに４５°に傾斜した断面０.０２×０.０２ｍｍの多数の穴が０.０６ｍｍ間隔で規則的に配列した構造を有している。
【００７２】
上記実施例1に記載のＣｕ板のＣｕフィンをナノインプリント加工機のステージにセットして、１５０℃に加熱しながら上記Ｃｕ板の上面出っ張り部に対してプレス加工し、試料９の凸状構造部材を作製した。ただし、型抜きするときに型に張り付きぎみになるため、抜き時間を３分掛けてゆっくり抜く必要があった。そこで、上記と同じ方法で、型抜きするときだけステージに振動を与えて型抜き性の向上を図ったところ、抜き時間が０.５分でも十分な加工ができ、試料１０の凸状構造部材が得られた。
【００７３】
この試料９と試料１０の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料９及び試料１０ともに３８℃であった。
【００７４】
［実施例９］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下のＬＩＧＡ法により作製した。即ち、上記実施例1に記載のＣｕ板の出っ張り部表面にレジストを塗布乾燥し、０.１×０.１×１.０ｍｍの多数の角穴が０．３ｍｍ間隔で開いたマスクを載せて斜め４５°の方向からＸ線を照射した後、現像液で洗浄してＸ線のあたった箇所のレジストを除去した。レジストが除去された空間に電気めっきでＣｕを柱状に埋め、残っているレジストを酸素プラズマで除去することにより、試料１１の凸状構造部材を作製した。
【００７５】
このようにして作製した凸状構造部材の凸状構造部は、斜めに４５°に傾斜した０.１×０.１×１.０ｍｍの多数の柱状体が、０.３ｍｍずつ間を空けて規則的に剣山状に配列したマイクロ構造を有していた。
【００７６】
この試料１１の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３２℃であった。
【００７７】
［実施例１０］
２０×３ｍｍで厚さ０.１ｍｍのＣｕ箔をエッチングして、０.１×０.１×１ｍｍの柱状体が斜め４５°の角度に傾斜して０.３ｍｍ間隔で並んだＣｕ箔Ａ１（図１参照）を作製した。このＣｕ箔Ａ１と、２０×２ｍｍで厚さ０.３ｍｍの平らなＣｕ箔Ｂとを、交互に５０組重ね合わせた後、試料１２ではねじ締めし、試料１３では溶接し、試料１４ではＡｇ-Ｃｕロウ付けして、それぞれ柱状体の集合体（凸状構造部）を有する外形２０×２０×３ｍｍの凸状構造部材を作製した。
【００７８】
これらの凸状構造部材を、それぞれ上記実施例1に記載のＣｕ板の出っ張り部上にＡｇ-Ｃｕロウ付けして、上記実施例１と同様の冷却系を作製した。
【００７９】
これらの試料１２、１３、１４、の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料１２が３３℃、試料１３が３３℃、試料１４が３３℃であった。
【００８０】
［実施例１１］
上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、各柱状体側面に０.０５×０.１ｍｍの枝状体を左右にそれぞれ４本ずつ追加した形状にエッチングした。この側面に枝状体を有する柱状体の集合体を備えたＣｕ箔Ａ２と、２０×２×０.３ｍｍの平らなＣｕ箔Ｂとを交互に積層し溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料１５の凸状構造部材を作製した。
【００８１】
また、上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、各柱状体の先端に０.３×０.１×０.１ｍｍのＣｕのつば部を平行に取り付けた形状に形成した（図２参照）。この先端につば部を有する柱状体の集合体を備えたＣｕ箔Ａ３と、２０×２×０.３ｍｍの平らなＣｕ箔Ｂとを交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料１６の凸状構造部材を作製した。
【００８２】
また、上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、図３に示すように、幅１００μｍで外径１ｍｍの曲線形状で、その一端が保持板と一体化し且つ他端が保持板から０.８ｍｍの位置にある曲線形状体を０.３５ｍｍ間隔で形成した。この多数の曲線形状体を有するＣｕ箔Ａ４と上記Ｃｕ箔Ｂを交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料１７の凸状構造部材を作製した。
【００８３】
また、上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、図４に示すように、幅１００μｍで外径１ｍｍのアーチ形状で、その両端が保持板と一体化したアーチ形状体を０.２ｍｍ間隔で形成した。この多数のアーチ形状体を有するＣｕ箔Ａ５と上記Ｃｕ箔Ｂを交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料１８の凸状構造部材を作製した。
【００８４】
また、上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、図５に示すように、幅１００μｍ、両端間距離１ｍｍで、外径２５０μｍの半円状曲線を複数含む蛇行曲線形状体を、中心間ピッチ７００μｍで形成した。この多数の蛇行曲線形状体を有するＣｕ箔Ａ６と上記Ｃｕ箔Ｂを交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料１９の凸状構造部材を作製した。
【００８５】
また、上記実施例１０のＣｕ箔をエッチングする際に、図６に示すように、幅１００μｍ、両端間距離１ｍｍで、外径２５０μｍのＳ字形状体を、中心間ピッチ７００μｍで形成した。この多数のＳ字形状体を有するＣｕ箔Ａ７と上記Ｃｕ箔Ｂを交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料２０の凸状構造部材を作製した。
【００８６】
更に、図１に示すような表面に多数の柱状体を有する２０×４×０.１ｍｍのＣｕ箔Ａ８と、図７に示すように表面に半径（Ｒ）が１ｍｍの凹凸形状をエッチングで形成した２０×３×０.１ｍｍのＣｕ箔Ａ９を、交互に積層して溶接し、２０×２０×３ｍｍの試料２１の凸状構造部材を作製した。
【００８７】
これらの試料１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料１５が２７℃、試料１６が３０℃、試料１７が２９℃、試料１８が２８℃、試料１９が２８℃、試料２０が２８℃、試料２１が２９℃であった。
【００８８】
［実施例１２］
上記実施例1と同じ形状の凸状構造部材を射出成形により作製した。即ち、粒径１.０μｍのＣｕ粉末を射出成形用のバインダーに練り込んでコンパウンド化し、ペレット化した。このペレットを５０℃に加熱した後、１５０℃の射出成形金型内へ注入して射出成形した。得られた成形体を窒素ガス中で８００℃に加熱して脱バインダーした後、窒素ガス中にて９５０℃で焼き固めて、試料２２の凸状構造部材を作製した。この試料２２のＣｕ凸状構造部材の熱伝導率は８０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００８９】
また、ＰＰＳ樹脂にＮｉを混練した樹脂ペレットを、同様の条件で射出成形して、試料２３の凸状構造部材を作製した。この試料２３の凸状構造部材の熱伝導率は２０Ｗ／ｍ・Ｋであった。更に、上記実施例１１における試料１６の凸状構造部材の表面にＣｕめっきを５μｍ施して、試料２４の凸状構造部材を作製した。
【００９０】
これらの試料２２、２３、２４の各凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料２２が３１℃、試料２３が３９℃、試料２４が３６℃であった。
【００９１】
［実施例１３］
上記実施例１と同じ形状の凸状構造部材を以下の方法で作製した。即ち、２０×２０×２０ｍｍのＣｕ板に対して、上記実施例６の試料６と同じ条件でワイヤーの切り込み量だけ１.５ｍｍにして、０.１×０.１×１.５ｍｍの柱状体を２５００本形成した部品を作製した。この部品を放電上部電極とし、２０×２０×２０ｍｍのＳＵＳ板を下部電極に電気的に繋いで放電加工し、０.１×０.１×１.５ｍｍの穴が２５００個開いた金型を作製した。この金型の表面に、離型用のＳｉＯ２を蒸着した。
【００９２】
上記実施例1に記載のＣｕフィンを有するＣｕ板を２００℃に加熱して振動を与えながら、Ｃｕ板の出っ張り部に上記金型を押し付けた。離型の際には金型にも同じ振動を与え、型抜きして試料２５の凸状構造部材を作製した。
【００９３】
この試料２５の各凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３４℃であった。
【００９４】
［実施例１４］
厚さ０.１ｍｍのＣｕ箔をエッチングして、０.１×０.１×２.０ｍｍのピンを２５００本作製した。また、上記実施例１に記載のＣｕフィンを有するＣｕ板の出っ張り部表面に、４５°の角度で傾斜した０.１５×０.１５×０.５ｍｍの穴を０.３ｍｍ間隔で開け、これらの穴に振動式の振り込み装置で上記ピンを振り込んだ。その後、ロウ材をＣｕ板の端の方から流し込み、穴とピンを接合して、試料２６の凸状構造部材を作製した。
【００９５】
この試料２６の各凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３２℃であった。
【００９６】
［実施例１５］
試料２７の凸状構造部材として、２０×２０×１ｍｍの市販のＣｕ製金属多孔体（ＰＰＩ＝５０）を用意した。この凸状構造部材を、上記実施例１に記載のＣｕフィンを有するＣｕ板の出っ張り部とＡｌ２Ｏ３基板の間に挟み込み、ＳＵＳねじで締め込んで固定した以外は上記実施例１と同様にして、試料２７の冷却系を作製した。
【００９７】
また、試料２８の凸状構造部材として、厚さ１μｍのＣｕめっきを施した２０×２０×１ｍｍの多孔質四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）を用意した。この凸状構造部材を、上記と同様にＣｕ板の出っ張り部とＡｌ２Ｏ３基板の間に固定して、試料２８の冷却系を作製した。
【００９８】
この試料２７、２８の各凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料２７が３５℃、試料２８が３９であった。
【００９９】
［実施例１６］
試料２９の凸状構造部材として、直径０.１ｍｍの市販のＣｕ線０.３６ｇを絡み合わせ、２０×２０×１ｍｍの寸法にした。この気孔率９０％の凸状構造部材を、上記実施例１に記載のＣｕフィンを有するＣｕ板の出っ張り部とＡｌ２Ｏ３基板の間に挟み込み、ＳＵＳねじで締め込んで固定した以外は上記実施例１５と同様にして、試料２９の冷却系を作製した。
【０１００】
また、試料３０の凸状構造部材として、平均の寸法が直径０.５×１０μｍのカーボンウィスカ０.０９ｇを絡み合わせ、２０×２０×１ｍｍの寸法にした。この気孔率は９０％の凸状構造部材を、上記と同様にＣｕ板の出っ張り部とＡｌ２Ｏ３基板の間に固定して、試料３０の冷却系を作製した。
【０１０１】
この試料２９、３０の各凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、試料２９、３０共に３７℃であった。
【０１０２】
［実施例１７］
試料３１の凸状構造部材として、厚さ３.０ｍｍでハニカム径０.５ｍｍのＣｕハニカムを用意した。この凸状構造部材を、上記実施例１に記載のＣｕフィンを有するＣｕ板の出っ張り部とＡｌ２Ｏ３基板の間に、ハニカム軸が被接触体に対し平行な方向となるように配置して固定した以外は上記実施例１５と同様にして、試料３１の冷却系を作製した。
【０１０３】
この試料３１の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は３７℃であった。
【０１０４】
［実施例１８］
上記実施例４における試料４の凸状構造部材の表面に、Ｎｉめっきを５μｍ施して、試料３２の凸状構造部材を作製した。この試料３２の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、Ｎｉめっきのない上記試料４が３２℃であったのに対し、試料３２は３３℃であった。
【０１０５】
また、上記試料４と試料３２の突条構造部材について、温度８０℃、湿度８０％の高温加湿試験機で１００時間暴露した後、上記同じ評価を行ったところ、試料４は３４℃であったが、試料３２は３３℃と特性変化は無かった。
【０１０６】
［実施例１９］
上記実施例４における試料４の凸状構造部材の表面に、Ｃ蒸着を５ｎｍ施して、試料３３の凸状構造部材を作製した。表面の輻射率は０.９２であった。この試料３３の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、Ｃ蒸着のない上記試料４が３２℃であったのに対し、試料３３は２８℃であった。
【０１０７】
［実施例２０］
上記実施例４にける試料４の凸状構造部材の表面に、Ａｌ２Ｏ３を０.１μｍ蒸着して、試料３４の凸状構造部材を作製した。表面の輻射率は０.７であった。この試料３４の凸状構造部材について、上記実施例1と同じ条件で冷却実験を行ったところ、ＡｌＮヒータにＲＴＤ素子を埋込んで測定した温度は、Ａｌ２Ｏ３蒸着のない上記試料４が３２℃であったのに対し、試料３３は３０℃であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明のける凸状構造部材の一具体例を示す概略の断面図である。
【図２】本発明における凸状構造部材の他の具体例を示す概略の断面図である。
【図３】凸状構造部を構成する柱状体の具体例である曲線形状体を示す概略の断面図である。
【図４】凸状構造部を構成する柱状体の具体例であるアーチ形状体を示す概略の断面図である。
【図５】凸状構造部を構成する柱状体の具体例である蛇行曲線形状体を示す概略の断面図である。
【図６】凸状構造部を構成する柱状体の具体例であるＳ字形状体を示す概略の断面図である。
【図７】凸状構造部材の作製に用いた凹凸形状Ｃｕ箔を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１      保持体
２      柱状体
３      つば部
【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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