(57)【要約】【課題】熱拡散方向に関して異方性を改善できる熱拡散装置を提供する。【解決手段】熱拡散装置は、半導体装置２の熱を受熱して外部へ伝熱可能に設けられる伝熱体１を備える。伝熱体１は、板状の黒鉛粉末１０と金属とを含んで構成される複合材料からなる。板状の黒鉛粉末１０は、六員環１００を形成するように環状に結合される炭素原子を含む。六員環１００は、六員環１００によって形成される仮想面１０１が板状の黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるように配されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体（２）の熱を受熱して外部へ伝熱可能に設けられる伝熱体（１）を備える熱拡散装置であって、
前記伝熱体は、板状の黒鉛粉末（１０）と金属とを含んで構成される複合材料からなるとともに、前記板状の黒鉛粉末の主面（１０ａ）が前記発熱体に対して対向するように設けられ、
前記板状の黒鉛粉末は、六員環（１００）を形成するように環状に結合される炭素原子を含み、
前記伝熱体は、前記六員環の形成する仮想面（１０１）が前記板状の黒鉛粉末の主面に対して垂直となるように配される前記板状の黒鉛粉末を含むことを特徴とする熱拡散装置。
【請求項２】
前記金属と前記複合材料を構成する前記板状の黒鉛粉末は、前記主面に対して垂直となるように配される前記六員環を有する板状の第１の黒鉛粉末（１０，１０Ａ）と、前記主面に対して平行となるように配される六員環を有する板状の第２の黒鉛粉末（１１）とが混合された黒鉛粉末であることを特徴とする請求項１に記載の熱拡散装置。
【請求項３】
前記伝熱体（１Ａ，１Ｂ）は、前記第１の黒鉛粉末と前記第２の黒鉛粉末をあらゆる箇所において不均一な割合となるように分布させてなる前記複合材料から構成されることを特徴とする請求項２に記載の熱拡散装置。
【請求項４】
前記発熱体は半導体素子を有する半導体装置（２）であり、
前記伝熱体（１Ａ，１Ｂ）は、前記半導体装置に対向する部位において、前記第１の黒鉛粉末が前記第２の黒鉛粉末よりも多くなる割合で分布することを特徴とする請求項３に記載の熱拡散装置。
【請求項５】
前記伝熱体（１Ｂ）は、前記半導体装置に対向する部位の周辺部において、前記第２の黒鉛粉末が前記第１の黒鉛粉末よりも多くなる割合で分布することを特徴とする請求項４に記載の熱拡散装置。
【請求項６】
前記板状の黒鉛粉末は、正方形板状の黒鉛粉末（１０Ａ）を含み、
前記正方形板状の黒鉛粉末の正方形をなす一辺（１０ｂ）は、前記六員環の形成する前記仮想面（１０１Ａ）に対して傾いていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の熱拡散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属及び黒鉛の複合材料を用いた熱拡散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、非特許文献１には、比較的安価で、高い熱伝導率を有する素材として黒鉛及び金属を含む複合材料が知られている。特許文献１によると、鱗状の黒鉛粉末及び金属（銅、アルミニウムまたはそれらの合金）を加圧焼結することによって、金属−黒鉛複合材料を作製する。その際に鱗状黒鉛粉末の鱗状面の法線ベクトルが加圧方向に整列し、鱗状黒鉛粉末の鱗状面は、加圧方向と直交するように整列し、熱伝導容易面を形成する。また、非特許文献１によると、鱗状の黒鉛粉末をパルス通電焼結法によって金属と複合化させることで熱伝導率の向上を試みている。
【０００３】
また、特許文献２には、半導体素子の両側から挟み込むように配される２つの電極基板と、この電極基板を半導体素子に押し付けるモールド樹脂とを備える半導体モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４４１７６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５１３０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】島根県産業技術センター研究報告、第４６号（２０１０）、ｐ３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の半導体装置は、小型化、大電流化の要求に伴い、発熱量が大きくなるため、高い熱伝導率を有する伝熱部が必要になる。このため、特許文献２のような半導体素子等の発熱体を冷却する熱拡散装置を得るには、特許文献１等の黒鉛を含む複合材料を採用することが考えられる。しかしながら、鱗状の黒鉛粉末及び金属を加圧焼結する技術では、鱗状の黒鉛粉末が加圧方向に直交する方向に高配向となって並ぶため、異方性を有する複合材料ができやすく、複合材料は、加圧方向とこれに直交する方向とで熱伝導率が大きく異なってしまうという問題がある。
【０００７】
また、焼結時に、等方的に加圧する静水圧加熱成形装置を用いたとしても、型に試料を入れる際に重力の影響で水平（重力方向に対して直交方向）に鱗状の黒鉛粉末が並んでしまうため、成形後には異方性を有する複合材料が生じてしまうことになる。したがって、上記の問題点は解消されない。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱拡散方向に関して異方性を改善できる熱拡散装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。すなわち、請求項１は、発熱体（２）の熱を受熱して外部へ伝熱可能に設けられる伝熱体（１）を備える熱拡散装置に係る発明であって、
伝熱体は、板状の黒鉛粉末（１０）と金属とを含んで構成される複合材料からなるとともに、板状の黒鉛粉末の主面（１０ａ）が発熱体に対して対向するように設けられ、
板状の黒鉛粉末は、六員環（１００）を形成するように環状に結合される炭素原子を含み、
伝熱体は、当該六員環の形成する仮想面（１０１）が板状の黒鉛粉末の主面に対して垂直となるように配される板状の黒鉛粉末を含むことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、伝熱体は、当該六員環の形成する仮想面が黒鉛粉末の主面に対して垂直となるように構成される。このため、板状の黒鉛粉末において、仮想面に垂直な方向の熱伝導性が向上する。伝熱体にこのような板状の黒鉛粉末が含まれることにより、伝熱体において、黒鉛粉末の主面に対して略垂直方向に熱が流れやすくなるという熱伝導特性が得られる。この熱伝導特性を有するとともに、さらに、黒鉛粉末の主面が半導体装置に対して対向するように設けられていることにより、伝熱体に伝わった半導体装置の熱は、対向する伝熱体中を黒鉛粉末の主面に対して垂直な方向に伝導しやすくなる。したがって、本発明によれば、従来のように当該仮想面が黒鉛粉末の主面に対して平行に配される場合と比較して、当該仮想面に対して垂直方向の熱伝導性が向上する。このため、熱拡散方向に関して異方性を改善できる熱拡散装置を提供できる。
【００１１】
上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用する第１実施形態の熱拡散装置と半導体装置に関わる構成を説明するための概要図である。
【図２】図１の概要図の一部を拡大した図である。
【図３】第１実施形態の複合材料を構成する板状の黒鉛粉末について、六員環の配設状態を示す概要図である。
【図４】加熱焼結された板状の黒鉛粉末について、伝熱性の良い熱の流れ方を説明するための図である。
【図５】第２実施形態の複合材料を構成する板状の黒鉛粉末について、六員環の配設状態を示す概要図である。
【図６】加熱焼結された板状の黒鉛粉末について、伝熱性の良い熱の流れ方を説明するための図である。
【図７】第３実施形態の複合材料を構成する第１の黒鉛粉末において、六員環の配設状態を示す概要図である。
【図８】第３実施形態の複合材料を構成する第２の黒鉛粉末において、六員環の配設状態を示す概要図である。
【図９】第３実施形態に係る半導体装置と伝熱体中の第１の黒鉛粉末との位置関係を示す概要図である。
【図１０】第４実施形態に係る半導体装置と伝熱体中の第２の黒鉛粉末との位置関係を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用する第１実施形態の熱拡散装置について図１〜図４を参照して説明する。図１及び図２に示すように、熱拡散装置は、発熱体の一例である半導体装置２の熱を受熱して外部へ伝熱可能に設けられる伝熱体１を備える。伝熱体１は、その熱伝導性能を発揮することにより、半導体装置２から放出された熱を、外部を流れる水等の冷却流体に移動させて熱を外部へ拡散し、半導体装置２を冷却することができる。この伝熱体１は、板状の黒鉛粉末１０と金属とを含んで構成される複合材料からなる。
【００１５】
半導体装置２は、動作状態に応じて発熱する発熱体であり、例えば、スイッチング素子等の半導体素子を有し、半導体素子が導電性基板や電源ラインと電気的に接続されている。半導体装置２は、はんだ等の導電性接合材６，６Ａによって両側のそれぞれを一方の伝熱体１（図２の下側に位置する伝熱体１）、スペーサ３に固定されている。スペーサ３は、はんだ等の導電性接合材６Ａ，６Ｂによって両側に配された２つの伝熱体１のそれぞれに固定されている。スペーサ３は、熱伝導性に優れた素材からなる。半導体装置２の熱は、一方側から導電性接合材６を通して一方の伝熱体１に伝達されるとともに、他方側から導電性接合材６Ａを経由してスペーサ３に移動し、さらに導電性接合材６Ｂを通して他方の伝熱体１（図２の上側に位置する伝熱体１）に伝達される。
【００１６】
一方の伝熱体１は、半導体装置２が位置する側とは反対の側で、窒化珪素層４及びアルミニウム層５に熱的に接続され、伝熱体１と窒化珪素層４との間には放熱グリスが塗布されたグリス層７が設けられ、窒化珪素層４とアルミニウム層５の間には放熱グリスが塗布されたグリス層７Ａが設けられている。グリス層７及びグリス層７Ａは、熱的に接合する部材同士の接合部の隙間を埋めて、空気の介在を排除して熱抵抗を下げる機能を有する。アルミニウム層５の外側には、水、エチレングリコール等の冷却用流体が流通している。一方の伝熱体１に伝達された半導体装置２の熱は、グリス層７、窒化珪素層４、グリス層７Ａを介して、アルミニウム層５に移動し、外部を流通する冷却用流体によって吸熱されて外部に排出される。この熱移動により、半導体装置２は、一方側から、他方の伝熱体１の熱伝導性能に応じて冷却されることになる。
【００１７】
また、他方の伝熱体１は、他方に位置する窒化珪素層４及びアルミニウム層５に熱的に接続され、伝熱体１と窒化珪素層４との間には放熱グリスが塗布されたグリス層７が設けられ、窒化珪素層４とアルミニウム層５の間には放熱グリスが塗布されたグリス層７Ａが設けられている。アルミニウム層５の外側には、水、エチレングリコール等の冷却用流体が流通している。他方の伝熱体１に伝達された半導体装置２の熱は、グリス層７、窒化珪素層４、グリス層７Ａを介して、アルミニウム層５に移動し、外部を流通する冷却用流体によって吸熱されて外部に排出される。この熱移動により、半導体装置２は、他方側から、他方の伝熱体１の熱伝導性能に応じて冷却されることになる。
【００１８】
以上より、半導体装置２を冷却する能力を高めるためには、半導体装置２と対向する伝熱体１の面に対して垂直な方向へ伝熱体１中を移動する熱伝導性能を向上することが重要である。すなわち、図１及び図２の上方向及び下方向への熱伝導率を改善した伝熱体１が求められる。本発明に係る熱拡散装置は、この方向の熱伝導率に優れた伝熱体１を備えるものである。
【００１９】
図３に示すように、伝熱体１は、金属とともに複合材料を構成する板状の黒鉛粉末の主面１０ａ（以下、黒鉛粉末の主面１０ａともいう）が半導体装置２に対して対向するように設けられる。黒鉛粉末の主面１０ａとは、板状の黒鉛粉末１０の厚み方向に対して垂直に交差する板表面であり、板状の黒鉛粉末１０において、最も表面積の大きな幅広面のことである。したがって、伝熱体１と半導体装置２は、板状の黒鉛粉末１０の厚み方向に並ぶように設けられる。
【００２０】
さらに、図３に示すように、板状の黒鉛粉末１０は、六員環１００を形成するように環状に結合される炭素原子を含む。すなわち、板状の黒鉛粉末１０中には、炭素原子を連結してなる多数の六員環１００が含有されている。そして、これらの六員環１００は、当該六員環の形成する仮想面１０１が黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるように板状の黒鉛粉末１０中に配される。六員環１００の形成する仮想面１０１とは、六員環１００が形成する六角形がなす六角形環面であり、または、六員環１００が形成する六角形に平行な面である。したがって、図３に示すように、仮想面１０１は、金属と板状の黒鉛粉末１０との混合物を加圧焼結する場合に、圧力が加えられる加圧方向Ｆ（換言すれば、板状の黒鉛粉末１０の厚み方向）に対して直交しない面であり、黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直な関係にある面となる。
【００２１】
このような板状の黒鉛粉末１０は、例えば、黒鉛中の炭素原子の配列を表す六角形環面が黒鉛粉末の主面１０ａに垂直となるように黒鉛粉末を切り出すことによって得ることができる。このように切り出して作製した板状の黒鉛粉末１０は、金属との混合物を加圧する際に、型に投入された板状の黒鉛粉末１０が加圧方向Ｆに対して垂直になる姿勢で並ぶため、仮想面１０１である黒鉛中の六角形環面と加圧方向Ｆとが平行な関係になる。そして、この状態で加圧された後、焼結されるため、複合材料中の黒鉛は、加圧方向Ｆ、換言すれば伝熱体１の厚み方向の熱伝導率が改善されることになる。
【００２２】
このように本実施形態の伝熱体１によれば、従来、加圧方向と垂直な関係に並ぶ六角形環面によって妨げられていた加圧方向の熱伝導率が改善されること、伝熱体１に含まれる板状の黒鉛粉末１０は加圧方向と垂直な姿勢であって様々な向きに並ぶことから、伝熱体１は、加圧方向に対して垂直な方向の熱伝導率は従来のものと比べて極端には低下しない。したがって、伝熱体１の熱伝導率に関して、異方性を改善でき、バランスのとれた熱伝導方向性を有する熱拡散装置を提供できる。
【００２３】
図３および図４に示すように、板状の黒鉛粉末の主面１０ａは、正方形状である。この黒鉛粉末の正方形がなす一辺１０ｂは、六員環１００が形成する仮想面１０１に対して平行な関係にある。すなわち、図３における仮想面１０１の向きＳは、加圧方向Ｆに対して垂直であり、かつ正方形状の黒鉛粉末１０において一辺１０ｂとほぼ平行に延びる向きに設定される。この構成により、当該一辺１０ｂの延びる方向の熱伝導率が高いため、図４の矢印で示したように、伝熱体１において、熱は当該一辺１０ｂの延びる方向に流れやすくなる。
【００２４】
次に、熱拡散装置を構成する伝熱体１の作製方法の例を説明する。本実施形態では、伝熱体１は、以下の第１工程及び第２工程からなる方法によって作製する。
【００２５】
（第１工程）
第１工程は、金属とともに複合材料を構成する所定の黒鉛粉末を形成する工程である。この工程では、１辺が０．５ｍｍ程度の正方形状の黒鉛粉末を、黒鉛に含まれる六角形環面が黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直になるように切り出す。
【００２６】
（第２工程）
第２工程は、第１工程で切り出した所定の黒鉛粉末を含む黒鉛粉末と所定の金属とを加圧焼結する工程である。まず、第１工程で形成した板状の黒鉛粉末と金属とを所定の比率で混合した試料を作製する。例えば、板状の黒鉛粉末に対して直径３０μｍの銅粉末を、黒鉛７０ｖｏｌ％、銅３０ｖｏｌ％の比率でエタノール等の揮発性バインダーとともに均一に混合した試料を作製する。そして、この試料を所定の型に投入し、スパークプラズマシンタリング装置を用いて焼結する。このときの焼結条件は、一軸方向の加圧力４０ＭＰａ、環境温度１０８６℃（銅の融点よりも若干高い温度であれば良い）、焼結時間３０分である。
【００２７】
なお、伝熱体１の作製に用いる所定の黒鉛粉末は、周囲を銅、銀等の金属で被覆するようにしてもよい。これによれば、加圧成形時に黒鉛粉末の形状が崩れることを抑制することができる。
【００２８】
次に、本実施形態の熱拡散装置がもたらす作用効果について説明する。当該熱拡散装置は、発熱体の一例である半導体装置２の熱を受熱して外部へ伝熱可能に設けられる伝熱体１を備える。この伝熱体１は、板状の黒鉛粉末１０と金属とを含んで構成される複合材料からなり、さらに、当該板状の黒鉛粉末の主面１０ａ（以下、黒鉛粉末の主面１０ａともいう）が半導体装置２に対して対向するように設けられている。板状の黒鉛粉末１０は、六員環１００を形成するように環状に結合される炭素原子を含んでいる。伝熱体１は、六員環１００の形成する仮想面１０１が黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるように配される板状の黒鉛粉末１０を含む。
【００２９】
これによれば、当該六員環１００の形成する仮想面１０１が黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるため、板状の黒鉛粉末１０において、仮想面１０１に垂直な方向の熱伝導性が向上する。この熱伝導の特性により、伝熱体１において、黒鉛粉末の主面１０ａを略垂直方向に貫通するように熱が流れやすくなる。さらに、黒鉛粉末の主面１０ａが半導体装置２に対して対向するように設けられていることにより、半導体装置２の熱は、対向する伝熱体１中を黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直な方向に伝導しやすくなる。したがって、第１実施形態の熱拡散装置によれば、当該仮想面１０１が黒鉛粉末の主面１０ａに対して平行に配される場合と比べ、当該仮想面１０１に対して垂直方向の熱伝導性が向上するため、伝熱体１中の熱伝導に関して、異方性を改善することができ、等方的な熱伝導性が図れる。
【００３０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の黒鉛粉末１０に対して他の形態である黒鉛粉末１０Ａについて図５及び図６を参照して説明する。図５において第１実施形態で参照した図面と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。以下、第１実施形態と異なる形態、作用等について説明する。
【００３１】
板状の黒鉛粉末１０Ａは、第１実施形態の黒鉛粉末１０に対して、六員環の形成する仮想面１０１Ａの向きが異なる。図５に示すように、板状の黒鉛粉末１０Ａは、六員環１００を形成するように環状に結合される炭素原子を含む。すなわち、板状の黒鉛粉末１０Ａ中には、炭素原子を連結してなる多数の六員環１００が含有されている。そして、これらの六員環１００は、当該六員環の形成する仮想面１０１Ａが黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるように板状の黒鉛粉末１０Ａ中に配される。図５に示すように、仮想面１０１Ａは、金属と板状の黒鉛粉末１０Ａとの混合物を加圧焼結する場合に、圧力が加えられる加圧方向Ｆ（換言すれば、板状の黒鉛粉末１０Ａの厚み方向）に対して直交しない面であり、黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直な関係にある面となる。
【００３２】
このような板状の黒鉛粉末１０Ａは、例えば、黒鉛中の炭素原子の配列を表す六角形環面が黒鉛粉末の主面１０ａに垂直となるように黒鉛粉末を切り出すことによって得ることができる。このように切り出して作製した板状の黒鉛粉末１０Ａは、金属との混合物を加圧する際に、型に投入された板状の黒鉛粉末１０Ａが加圧方向Ｆに対して垂直になる姿勢で並ぶため、仮想面１０１Ａである黒鉛中の六角形環面と加圧方向Ｆとが平行な関係になる。そして、この状態で加圧された後、焼結されるため、複合材料中の黒鉛は、加圧方向Ｆ、換言すれば伝熱体の厚み方向の熱伝導率が改善されることになる。
【００３３】
このように本実施形態の伝熱体によれば、従来、加圧焼結時の加圧方向Ｆと垂直な関係に並ぶ六角形環面によって妨げられていた加圧方向Ｆの熱伝導率が改善されること、伝熱体に含まれる板状の黒鉛粉末１０Ａは加圧方向Ｆと垂直な姿勢であって様々な向きに並ぶことから、伝熱体は、加圧方向Ｆに対して垂直な方向の熱伝導率は従来のものと比べて極端には低下しない。したがって、伝熱体の熱伝導率に関して、異方性を改善でき、バランスのとれた熱伝導方向性を有する熱拡散装置を提供できる。
【００３４】
図５および図６に示すように、黒鉛粉末の主面１０ａは、正方形状である。この黒鉛粉末の正方形がなす一辺１０ｂは、六員環１００が形成する仮想面１０１Ａに対して傾いた関係にある。すなわち、図５における仮想面１０１Ａの向きＳは、加圧方向Ｆに対して垂直であり、かつ正方形状の黒鉛粉末１０Ａにおいて対角線とほぼ平行に延びる向きに設定される。この構成により、黒鉛粉末１０Ａは、主面１０ａを斜めに横切るような方向の熱伝導率が高くなるため、図６の矢印で示したように、伝熱体１において、熱は板状の黒鉛粉末１０Ａを対角線とほぼ平行に延びる方向に流れやすくなる。したがって、板状の黒鉛粉末１０Ａに対して熱が流入する入口の表面積が大きくなり、伝熱体における熱伝導性を向上することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の伝熱体１に対して他の形態である伝熱体１Ａについて図７〜図９を参照して説明する。図９は、伝熱体１Ａ中の板状の黒鉛粉末について、配設状態を説明するために、模式化した図面である。各図において第１実施形態で参照した図面と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。以下、第１実施形態と異なる形態、作用等について説明する。
【００３６】
伝熱体１Ａは、図７、図８のそれぞれに示すように六員環１００が配設された第１の黒鉛粉末１０，１０Ａ、第２の黒鉛粉末１１が、図９に示す配置に設定された複合材料である。すなわち、伝熱体１Ａは、主面１０ａに対して垂直となるように配される六員環１００を有する板状の第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと、主面１１ａに対して平行となるように配される六員環１００を有する板状の第２の黒鉛粉末１１とが混合された黒鉛粉末を含む複合材料である。このような伝熱体１Ａは、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと第２の黒鉛粉末１１の混在する構成により、伝熱体１Ａ中における熱の伝導について、その異方性を改善することができ、等方的な熱伝導性に近づけることに貢献できる。
【００３７】
また、第２の黒鉛粉末１１は、例えば、黒鉛中の炭素原子の配列を表す六角形環面が黒鉛粉末の主面１１ａに対して平行になるように黒鉛粉末を切り出すことによって得ることができる。なお、伝熱体１Ａの作製方法の工程は、型の中に第１の黒鉛粉末１０，１０Ａ及び第２の黒鉛粉末１１を図９に示す配置に設定して行われるものであり、その他は第１実施形態と同様に行われる。
【００３８】
加圧焼結した場合に、溶融した銅が黒鉛粉末の隅々にまで行き渡ると同時に、一方向の加圧により、伝熱体１Ａは、六角形環面が加圧方向Ｆに対して垂直になる第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと、平行になる第２の黒鉛粉末１１とが混在した複合材になる。さらに、伝熱体１Ａは、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと第２の黒鉛粉末１１を箇所によって不均一な割合となるように分布させてなる複合材料によって構成される。
【００３９】
すなわち、伝熱体１Ａは、特定の部位において含まれる第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと第２の黒鉛粉末１１の比率がいずれか一方が大きくなる複合材料を構成する。これによれば、所定の箇所においてどちらか一方の黒鉛粉末を高濃度になるように配設することにより、熱伝導方向が優先的に働く方向を設定することができる伝熱体１Ａを提供できる。したがって、伝熱体１Ａにおいて、場所毎に熱拡散性向上に有利な熱伝導方向を設定することが可能なため、より適切な熱伝導性を有する熱拡散装置が得られる。
【００４０】
さらに図９に示すように、伝熱体１Ａを構成する板状の黒鉛粉末について、加圧焼結時に型に対して以下の特徴的な配置を行う。これにより、伝熱体１Ａは、半導体装置２に対向する部位において、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａが第２の黒鉛粉末１１よりも多くなる割合で分布する。このような分布によれば、半導体装置２の熱は、伝熱体１Ａと対向する部位から優先的に放出されて、そのまま、伝熱体１Ａの厚み方向に伝導しやすくなる。したがって、伝熱体１Ａ中の熱伝導に関して、異方性を改善した熱伝導性を図るとともに、伝熱体１Ａを厚み方向に貫通するような熱伝導性能の向上が図れる。
【００４１】
また、伝熱体１Ａを構成する板状の黒鉛粉末について、加圧焼結時に型に対して以下の特徴的な配置を行う。これにより、伝熱体１Ａは、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと第２の黒鉛粉末１１をあらゆる箇所において不均一な割合となるように分布させてなる複合材料によって構成される。これによれば、伝熱体１Ａにおいて、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａと第２の黒鉛粉末１１とが均一な割合で分布されないため、伝熱体１Ａのあらゆる箇所において、他の箇所と同様の熱伝導方向にならない。したがって、伝熱体１Ａにおける熱伝導方向が様々な方向性を有するようになり、偏りの少ない熱伝導方向性が実現できる。
【００４２】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第３実施形態の伝熱体１Ａの他の形態である伝熱体１Ｂについて図１０を参照して説明する。各図において前述の実施形態で参照した図面と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。以下、前述の実施形態と異なる形態、作用等について説明する。
【００４３】
図１０に示すように、伝熱体１Ｂは、半導体装置２に対向する部位の周辺部において、伝熱体１Ｂと半導体装置２とが積層される方向（伝熱体１Ｂの厚み方向）に第１の黒鉛粉末１０，１０Ａが積層するように配設されている。さらに、伝熱体１Ｂは、半導体装置２に対向する部位の周辺部において、第２の黒鉛粉末１１が第１の黒鉛粉末１０，１０Ａよりも多くなる割合で分布する。なお、伝熱体１Ｂの作製方法の工程は、型の中に第１の黒鉛粉末１０，１０Ａ及び第２の黒鉛粉末１１を図１０に示す配置に設定して行われるものであり、その他は第１実施形態と同様に行われる。
【００４４】
この構成によれば、伝熱体１Ｂと対向する部位から放出された半導体装置２の熱は、第１の黒鉛粉末１０，１０Ａが発揮する熱伝導性によって、そのまま伝熱体１Ｂの厚み方向に伝導して伝熱体１Ｂの他方側に達する。さらに、半導体装置２の熱は、第２の黒鉛粉末１１が発揮する熱伝導性によって、半導体装置２の周辺部側にも分散し、さらに伝熱体１Ｂの側方側に達するようになる。このように、伝熱体１Ｂ中の熱伝導に関して、半導体装置２の直下部または直上部は、伝熱体１Ａの厚み方向が支配的になり、半導体装置２の周辺部は、側方へ流れが支配的になる。したがって、伝熱体１Ｂ中の熱流れが効率的、広範囲、例えば放射状になり、熱拡散装置の熱拡散性をより向上することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００４６】
上記の第１実施形態においては、伝熱体１に含まれる多数の板状の黒鉛粉末１０のすべてが、六員環１００の形成する仮想面１０１が黒鉛粉末の主面１０ａに対して垂直となるように配されるものではない。すなわち、伝熱体１に含まれる板状の黒鉛粉末１０の中には、仮想面１０１と黒鉛粉末の主面１０ａとが垂直な関係にあるものと、そのような関係にないものとが混在しても良いことは言うまでもない。
【００４７】
上記の実施形態において、所定の黒鉛粉末を含む黒鉛粉末と所定の金属とを加圧焼結する工程について、スパークプラズマシンタリング装置を用いることを説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、ホットプレス装置、静水圧加熱成形装置等を用いて焼結を実施するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ，１Ｂ…伝熱体
２…半導体装置
１０，１０Ａ…黒鉛粉末，第１の黒鉛粉末
１０ａ…黒鉛粉末の主面
１１…第２の黒鉛粉末
１００…六員環
１０１，１０１Ａ…仮想面
【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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