JP2013138193A

JP2013138193A - ヒートシンクおよびこのヒートシンクを備えた電子部品装置

Info

Publication number: JP2013138193A
Application number: JP2012259924A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Ishimine; 裕作石峯; Keiichi Sekiguchi; 敬一関口; Kazuhiko Fujio; 和彦藤尾; Takeshi Muneishi; 猛宗石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-07-11

Abstract

【課題】個々のフィンの放熱特性を高くすることにより、全体として放熱特性を高くすることができるヒートシンクおよびこれを用いた電子部品装置を提供する。
【解決手段】発熱部材が載置される基体１と、この基体１の発熱部材が載置される面と反対側の面に接合され、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィン２とを備え、フィン２は、隣り合うフィン２と対向する部位に、凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方を有するヒートシンクである。このようなヒートシンクは、フィンの放熱可能な表面積が増えるので放熱特性が向上したヒートシンクとすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱部材に生じる熱を放熱するためのヒートシンクおよびこのヒートシンクを備えた電子部品装置に関する。

近年、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）素子，金属酸化膜型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）素子，発光ダイオード（ＬＥＤ）素子，フリーホイーリングダイオード（ＦＷＤ）素子，ジャイアント・トランジスタ（ＧＴＲ）素子等の半導体素子、昇華型サーマルプリンタヘッド素子，サーマルインクジェットプリンタヘッド素子およびペルチェ素子等の各種電子部品が回路基板の回路部材上に搭載された電子装置が用いられている。

このような電子部品を搭載する回路部材を設けてなる回路基板は、例えば、絶縁性のセラミック焼結体からなる支持基板において、一方の主面には銅を主成分とする回路部材が、支持基板を介して他方の主面には、複数のフィンを備えるヒートシンクである放熱部材が接合されている。

このようなヒートシンクとしては、例えば、特許文献１では、平面形状のフィンを備える放熱構造体が例示されている。

国際公開第2000／076940号パンフレット

ところで、特に近年は、電子部品の小型化に伴い、電子部品を効率良く冷却できるヒートシンクや、それを備える電子部品装置が要求されている。

それゆえ本発明は、放熱特性の向上したヒートシンクおよびこのヒートシンクを備えた電子部品装置を提供することを目的とするものである。

本発明のヒートシンクは、発熱部材が載置される基体と、該基体の前記発熱部材が載置される面と反対側の面に接合され、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィンとを備え、該フィンは、隣り合う前記フィンと対向する部位に、凹部および凸部のうち少なくとも一方を有することを特徴とするものである。

また、本発明の電子部品装置は、上記構成のヒートシンクに、電子部品を搭載してなることを特徴とするものである。

本発明のヒートシンクは、発熱部材が載置される基体と、該基体の前記発熱部材が載置される面と反対側の面に接合され、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィンとを備え、該フィンは、隣り合う前記フィンと対向する部位に、凹部および凸部のうち少なくとも一方を有することから、フィンの放熱可能な表面積が増えるので、放熱特性を向上することができる。

また、本発明の電子部品装置によれば、本発明のヒートシンクに、電子部品を搭載してなることから、放熱特性が向上し、信頼性を向上することができる。

本実施形態のヒートシンクの一例を示す、（ａ）は概略的な斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線における拡大断面図であり、（ｃ）は同図（ｂ）のＢ部の部分拡大図である。図１に示す例のヒートシンクの同図（ａ）のＡ−Ａ’線における他の例を示す拡大断面図である。図１に示す例のヒートシンクの同図（ａ）のＡ−Ａ’線におけるさらに他の例を示す拡大断面図である。図１（ｂ）に示す例のヒートシンクのＢ部の他の例を示す部分拡大図である。図１（ａ）に示すヒートシンクのＡ−Ａ’線におけるさらに他の例を示す拡大断面図である。図５に示す例の接合部の他の例を示す部分拡大図である。図５に示す例のヒートシンクのＤ−Ｄ’線におけるさらに他の例を示す拡大断面図である。本実施形態のヒートシンクに電子部品を搭載した電子部品装置の一例を示す概略断面図である。本実施形態のヒートシンクを構成するフィンとなるセラミックグリーンシートの例を示す平面図である。本実施形態のヒートシンクを構成する図５の接合部となるセラミックグリーンシートの他の例を示す（ａ）は平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図である。本実施形態のヒートシンクを構成する図５の接合部となるセラミックグリーンシートの他の例を示す（ａ）は平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。

以下、本発明のヒートシンクの実施の形態の例を説明する。

図１は、本実施形態のヒートシンクの一例を示す、（ａ）は概略的な斜視図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線における拡大断面図であり、（ｃ）は同図（ｂ）のＢ部の部分拡大図であり、図２，３は、図１に示す例のヒートシンクのＡ−Ａ’線における他の例を示す拡大断面図である。

図１に示すように、本実施形態のヒートシンク10は、発熱部材（図示しない）が載置される基体１と、基体１の発熱部材が載置される面と反対側の面に接合され、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィン２とを備え、フィン２は、隣り合うフィン２と対向する部位に、凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方を有している。なお、図１に示す基体１においては、図１（ａ）における下面が、放熱部材が載置される面となる。

図１〜３に示すように、本実施形態のヒートシンク10，11，12は、フィン２が、隣り合うフィン２と対向する部位に、凹部２ａおよび凸部２ｂの少なくとも一方を有することから、フィン２の放熱可能な表面積が増える。それゆえ、ヒートシンク10の放熱特性を向上することができる。

ここで、図１〜３に示す例のヒートシンク10，11，12を構成する基体１のＸ方向，Ｙ方
向およびＺ方向の各長さは、例えば、Ｘ方向が15ｍｍ以上75ｍｍ以下、Ｙ方向が15ｍｍ以上75ｍｍ以下、Ｚ方向が７ｍｍ以上15ｍｍ以下である。

また、フィン２の幅および隣り合うフィン２の間隔は、例えば、それぞれ１ｍｍ以上３ｍｍ以下、0.5ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

さらに、凹部２ａの深さｄおよび凸部２ｂの高さｈは、例えば、それぞれ0.05ｍｍ以上0.5ｍｍ以下である。

ここで、図１に示すヒートシンク10においては、各フィン２が柱状の上下方向において、凹部２ａと凸部２ｂが順に繰り返して設けられており、また図２に示すヒートシンク11においては、フィン２の一方側に、凹部２ａが繰り返して設けられており、また図３に示すヒートシンク12においては、フィン２の一方側に凸部２ｂが繰り返して設けられている。このように、１つのフィンの中に、適宜凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方を設けることにより、フィン２の放熱可能な表面積を増やすことができることから、ヒートシンク10，11，12の放熱特性を向上することができる。なお、凹部２ａや凸部２ｂの数は適宜設定することができる。

ここで、本実施形態のヒートシンクを構成するフィン２は、板状体を複数備えてなる積層体であることが好ましい。

この板状体の厚みを薄くするとともに、凹部２ａを深くしたり、凸部２ｂを高くしたりすることにより、フィン２の放熱可能な表面積を容易に増やせるので、ヒートシンク10，11，12の放熱特性を容易に向上することができる。

ここで、フィン２を適宜削ったり、凸状の部材を接合したりすることで、フィン２に凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方を設けることができるが、フィン２を、板状体を複数備える積層体より構成する場合には、例えば、図１に示すヒートシンク10のように、フィン２が柱状の上下方向において、凹部２ａと凸部２ｂとが順に繰り返して設けられている構成とするにあたっては、板状体を順にずらして積層すればよく、また図２に示すヒートシンク11や図３に示すヒートシンク12においては、大きさの異なる板状体を一方側の位置を揃えて積層すればよい。

特に、この凹部２ａや凸部２ｂは、柱状のフィン２の高さ方向と垂直な方向における一端から他端にかけて設けられていることが好ましい。それにより、フィン２の表面積をより増加することができ、放熱特性をさらに向上することができる。なお、フィン２を、板状体を複数備える積層体より構成する場合には、各板状体を積層方向と垂直な方向における大きさを同じ大きさとして積層することにより、凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方が、板状体の積層方向と垂直な方向に、柱状のフィン２の高さ方向と垂直な方向における一端から他端にかけて設けられたフィン２を容易に作製することができる。なおこで言う一端から他端にかけてとは、図１に示すＸ方向のことを言う。

なお、このような板状体は、焼成後に板状体となるシートをドクターブレード法，乾式加圧成形法または粉末圧延法により容易に成形ができ、その厚みが、例えば、0.6ｍｍ以
上２ｍｍ以下であることが好ましい。

また、フィン２を構成する板状体は、フィン２の強度を維持しつつ、ヒートシンクが所望の寸法となるようにするにあたり、例えば、板状体を６層以上12層以下積層すればよい。

また、フィン２だけでなく、基体１も板状体を複数備える積層体として構成してもよく、この場合、上記厚みの板状体を２層以上４層以下積層すればよい。

図４は、図１（ｂ）に示す例のヒートシンクのＢ部の他の例を示す部分拡大図である。

図４に示すように、隣り合うフィン２と対向する部位に凸部２ｂを有している場合において、凸部２ｂによって形成される角部２ｃが丸みを帯びていることが好ましく、それにより、隣り合うフィン２間における媒体が、凸部２ｂの角がある場合よりも、フィン２の高さ方向（図１に示すＺ方向）にスムーズに流れることとなる。それにより、熱を持った媒体が滞留することを抑制できるので、媒体とフィン２との熱交換効率が向上することから、ヒートシンクの放熱特性を向上することができる。

図５は、図１（ａ）に示すヒートシンクのＡ−Ａ’線におけるさらに他の例を示す拡大断面図である。

図５に示すように、隣り合うフィン２同士の一部が接合部２ｄを介して繋がっており、接合部２ｄは、隣り合うフィン２間でフィン２の高さ方向に湾曲していることが好ましい。ここで、接合部２ｄが上方に湾曲している場合には、放熱可能な表面積を増やすことができるほか、フィン２の下方より上方に向けて流れる媒体が渦流を発生しやすくなり、接合部２ｄや接合部２ｄ近傍のフィン２を介して効率よく熱交換を行なうことができる。

一方、接合部２ｄが下方に湾曲している場合には、放熱可能な表面積を増やすことができるほか、フィン２の下方より上方に向けて流れる媒体が、湾曲に沿って流れることとなり、接合部２ｄを設ける場合において、媒体の流れを阻害することを抑制できるとともに、媒体がよりフィン２と接触しやすくなることから、効率よく熱交換を行なうことができる。

図６は、図５に示す例の接合部２ｄの他の例を示す部分拡大図である。

図６に示すように、接合部２ｄの表面に凹２ｅおよび凸２ｆのうち少なくとも一方を有することにより、フィン２の放熱可能な表面積をさらに増やすことができるので、ヒートシンク13の放熱特性をさらに向上することができる。

ここで、図６に示す接合部２ｄの表面の凹２ｅ、凸２ｆは、接合部２ｄの表面に穴形状が設けられることにより凹２ｆが形成されており、また球状体が接合することによって凸２ｆが形成されている。特に、球状体は、珪素を含むものであり、具体的には、珪素，炭化珪素，窒化珪素，炭窒化珪素，酸化珪素およびサイアロンの少なくともいずれかであることが好ましく、これらの成分は薄膜Ｘ線回折法または透過電子顕微鏡法を用いて同定することができる。

また、穴形状および粒状体は、任意の断面において、例えば、穴形状の場合は接合部２ｄに沿った幅が10μｍ以上200μｍ以下であり、深さが10μｍ以上200μｍ以下、粒状体の場合は接合部２ｄに沿った幅が10μｍ以上48μｍ以下であり、高さが16μｍ以上52μｍ以下であることが好ましい。このような範囲であれば、媒体の流れを損なうことなく、接合部２ｄの表面積を増やすことができる。言い換えれば放熱可能な表面積がさらに増えた接合部２ｄによってもフィン２と同様の効果が得られることから、ヒートシンク13の放熱特性をさらに向上することができる。

このような穴形状の幅および深さ、粒状体の幅および高さは、光学顕微鏡を用い、倍率を100倍以上500倍以下として求めることができる。なお、凸となる箇所は、複数の粒状体
が集まって一体化したものが、接合部２ｄに接合されたものでもよい。

また、図７は、図５に示す例のヒートシンクのＤ−Ｄ’におけるさらに他の例を示す拡大断面図である。なお、図７において、凹部２ａと凸部２ｂを明確に示すためハッチングを異ならせて示している。

接合部２ｄは、図７に示すように、発熱部材が載置される方向にむけて、傾斜する傾斜面２ｇを有していることが好ましい。それにより、例えば、熱交換を目的として図１に示すＸ方向に媒体を流した際には、媒体を発熱部材が載置される基体１に向けて流れるように制御することができ、媒体と基体１との熱交換効率が向上することから、ヒートシンクの熱交換効率をさらに向上することができる。

なお、上記に説明したように熱交換を目的として図１に示すＸ方向に媒体を流す場合には、図７では等間隔に接合部２ｄを配置しているが、媒体がヒートシンク14から出る間際（Ｘ方向の他端側）に接合部２ｄを有し傾斜面２ｇを設けても、媒体は基体１側には流れにくく、熱交換効率の向上が見込めにくいため、接合部２ｄを媒体が入る方向側（Ｘ方向の一端側）に多く配置しておくことが好ましい。それにより、媒体を効率よく発熱部材が載置される基体１に向けて流すことができ、熱交換効率をさらに向上することができる。

なお、本実施形態のヒートシンクを構成するフィン２は、例えば、ダイヤモンド，アルミニウム，銅，膨張黒鉛，ガラス，樹脂またはセラミックスからなり、特に、セラミックスからなることが好ましい。

ここで、セラミックスの材質としては、アルミナ，ジルコニア，窒化珪素，窒化アルミニウム，炭化珪素，炭化硼素，窒化硼素，コージェライトまたはこれらの複合物を用いることができる。

特に、発熱部材が、ガリウム−アルミニウム−砒素（ＧａＡｌＡｓ）またはインジウム−ガリウム−砒素−リン（ＩｎＧａＡｓＰ）等からなる光通信用の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子である場合、これらの化合物の線膨張係数は５×10^−６／Ｋ程度であり、セラミックスの線膨張係数と近いことから、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子をヒートシンクに搭載しても、発熱による歪みが発光ダイオード（ＬＥＤ）素子に生じにくくなり、ヒートシンクと発光ダイオード（ＬＥＤ）素子との接合部においてクラックが生じにくくなる。

また、フィン２をセラミックスにて作製する場合には、炭化珪素，窒化アルミニウム，窒化硼素または炭素繊維強化炭素複合材を用いることが好ましい。炭化珪素，窒化アルミニウムおよび窒化硼素は、線膨張係数が3.7×10^−６／Ｋ以上６×10^−６／Ｋ以下である
ことから、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を構成する化合物の線膨張係数により近くなり、発熱による歪みやクラックがさらに生じにくくなる。

なお、炭素繊維強化炭素複合材とは、粉末状炭素、内部が空洞である微細炭素繊維および熱硬化性樹脂を媒体中に分散乃至または溶解させて得られる含浸用液を、炭素繊維に含浸させた後、一方向に炭素繊維が配列するように成形し、硬化させ、焼成することによって得られる複合材であり、炭素繊維の配列する方向における熱膨張係数を3.7×10^−６／
Ｋ以上６×10^−６／Ｋ以下とすることができる。

さらに、放熱特性を向上させるために、上述のフィン２を形成する材料よりも熱伝導率の高い粒子および繊維の少なくともいずれかを含んでいることが好ましく、熱伝導率の高い繊維としては、ナノカーボンファイバーが特に好ましい。

なお、本実施形態のヒートシンクを構成する基体１は、フィン２を構成する材料と同じ材料により形成されることが好ましい。

また、図１（ａ）では、Ｚ方向に垂直な断面が矩形状であるフィンを示したが、その形状が円形状，楕円形状，多角形状または星形状等、フィン２を柱状とする際に、強度的に問題のない形状であれば何れの形状を用いても何等差し支えない。

図８は、本実施形態のヒートシンクに電子部品を搭載した電子部品装置の一例を示す概略断面図である。

図８に示す例の電子部品装置20は、電子部品３と、電子部品３を搭載する回路部材４と、回路部材４を一方主面（表面）側で支持する電気絶縁性の支持基板５と、電子部品３および回路部材４を収容する筐体（パッケージ）６と、支持基板５の他方主面（裏面）側に配置されるヒートシンク10，11，12，13，14とを備えてなる。回路部材４は、例えば、２列に配置され、ろう材によって、支持基板５に接合されている。

本実施形態の電子部品装置20は、本実施形態の放熱特性が高いヒートシンク10，11，12，13，14に、電子部品３が搭載されている。それにより電子部品３から発せられる熱を、効率良く放熱することで、電子部品３が高熱となることを抑制でき、電子部品３の寿命を延ばすことができることから信頼性を向上することができる。

特に、電子部品装置20としては、ＰＣＵなどの半導体モジュールや、高出力ＬＥＤ前照灯の半導体装置、直流高電圧電源装置およびスイッチング装置など作動時に高熱を発する装置として用いることが有用である。

次に、本実施形態のヒートシンクの製造方法の一例について説明する。

炭化珪素からなるヒートシンクを得る場合には、まず、平均粒径（Ｄ_５０）が0.5μｍ
以上２μｍ以下である炭化珪素粉末に炭化硼素粉末およびリグニンカルボン酸塩の粉末を加え、ボールミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル等のミルで混合，粉砕して混合粉末を得る。

ここで、炭化硼素粉末およびリグニンカルボン酸塩の粉末のそれぞれの含有量は、炭化珪素粉末100質量％に対して、例えば、0.12質量％以上1.4質量％以下、１質量％以上3.4
質量％以下とすることが好ましい。

そして、この混合粉末を、バインダ，分散剤，可塑剤および滑剤等とともに有機溶剤中で混合してスラリーを得る。

なお、有機溶剤としては、トルエン，エタノール，メタノール，メチルエチルケトン，トリクロロエチレンおよびメチルイソブチルケトンの少なくともいずれか１種を用いることが好ましい。

また、バインダとしては、ポリエチレングリコール，メチルセルロース，ポリエチレングリコール，ポリビニルアルコール，ポリビニルブチラール，メタクリル酸メチル，メタクリル酸エチル，メタクリル酸ブチル，メタクリル酸イソブチル，メタクリル酸シクロヘキシル，メタクリル酸オクチル，スチレン，塩化ビニルおよび酢酸ビニルの少なくともいずれか１種を用いることが好ましく、特にはこれらの中でもポリビニルブチラールまたはメタクリル酸イソブチルを用いることが好ましい。

また、バインダの添加量は、混合粉末100質量％に対して４質量％８質量％以下とする
ことが好ましい。バインダの添加量が混合粉末100質量％に対して４質量％以上８質量％
以下であれば、成形体の強度や可撓性が良好で、また、バインダの脱脂を容易にすることができる。

また、窒化アルミニウムからなるヒートシンクを得る場合には、まず、気体吸着ＢＥＴ法による比表面積が2.0ｍ^２／ｇ以上3.0ｍ^２／ｇ以下であり、50ＭＰａの圧力下における一軸加圧成形密度が1.65ｇ／ｃｍ^３以上1.80ｇ／ｃｍ^３以下である、平均粒径（Ｄ_５０）が、例えば、１μｍ以上２μｍ以下の窒化アルミニウム粉末に、アルカリ土類金属酸化物の粉末および希土類元素酸化物の粉末を加え、ボールミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル等のミルで混合，粉砕して混合粉末を得る。

ここで、アルカリ土類金属酸化物の粉末および希土類元素酸化物の粉末の含有量の合計は、窒化アルミニウム粉末100質量％に対して、例えば、１質量％以上10質量％以下とす
ることが好ましい。

そして、スラリーは、上述した炭化珪素からなるヒートシンクを得る場合と同じ方法によって得られる。

次に、これらのスラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法によりセラミックグリーンシートを形成し、金型による打ち抜加工またはレーザー光による切断加工によって所定形状とする。

図９は、本実施形態のヒートシンクを構成するフィンとなるセラミックグリーンシートの平面図である。

図９に示すように、セラミックグリーンシート30を積層して焼成した後にヒートシンクのフィン２となる部分は、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィンとなるように開口部31を形成してある。言い換えれば開口部31が、隣接するフィン２の間（空間）となる。

基体１およびフィン２を、板状体を複数備える積層体より構成する場合には、上述のようにして製作した複数のセラミックグリーンシート30のうち、フィン２となるセラミックグリーンシート30を基体１となるセラミックグリーンシートに積層し、隣り合うフィン２と対向する部位に、凹部２ａおよび凸部２ｂのうち少なくとも一方を有するように位置を調整して積層する。なお、それぞれのセラミックグリーンシート30の接合面には、予め、セラミックグリーンシート30を製作するときに用いたバインダと同じバインダを密着液として塗布し、積層した後に、平板状の加圧具を介して0.5ＭＰａ程度の加圧を加え、その
後に、約50〜70℃で約10〜15時間乾燥させる。

また、図４に示したような、凸部２ｂによって形成される角部２ｃが丸みを帯びるためには、セラミックグリーンシートを所定形状に加工する際に用いる金型をパンチの端部が丸みを帯びた形状の金型として、セラミックグリーンシートに押し当てて形成したり、レーザー光の出力および焦点の位置を調整することによって、セラミックグリーンシート30の加工された端部が丸みを帯びた形状とすることができ、これらのセラミックグリーンシート30を積層することによって得ることができる。

また、図10は、本実施形態のヒートシンクを構成する図５の接合部となるセラミックグリーンシートの他の例を示す（ａ）は平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図である。

図10（ｂ）に示すように、あらかじめ湾曲した湾曲箇所33を設けたセラミックグリーンシート32と、図９に示すような間隔あけて複数個の柱状のフィンとなるように開口部31を所定形状に加工を施したセラミックグリーンシート30を積層する、すなわち開口部31と湾曲箇所33とを一致するように積層することによって、図５のような、湾曲した接合部２ｄを設けることができる。なお、セラミックグリーンシートを湾曲させる方法としては、例えば、湾曲面を施した治具を２つ作製し、セラミックグリーンシート32を挟み込むことによって、セラミックグリーンシート32に湾曲箇所33を設けることができる。また、接合部２ｄが必要となる箇所のみをあらかじめ湾曲させて湾曲箇所33を設けた箇所以外は、所定形状に加工を施してもよい。

また、接合部２ｄの表面に凹２ｅや凸２ｆを設けるには、図10の湾曲箇所33となる部分に、あらかじめ穴加工を施すか、珪素を含む顆粒または敷粉等の多数の粉粒体を載置すればよい。穴加工を施す方法は、例えば、レーザー光、マシニング加工、ブラスト加工などがあるが、他には、突起部を施した治具を２つ作製し、セラミックグリーンシート32を挟み込むことによって、セラミックグリーンシート32に穴形状を設け凹２ｅとなる部分を得ることができる。また、凸２ｆとなる粉粒体を載置する方法は、篩い等を用いて振り掛ける、または粉粒体に溶媒等を加えてスラリーとし、刷毛やローラ等を用いて塗布してもよい。なお、ここで用いる粉粒体を構成する粉末は、例えば、炭化珪素または炭窒化珪素の粉末と、添加成分としてのグラファイトの粉末および炭化硼素（Ｂ４Ｃ）の粉末、あるいは、珪素の粉末，窒化珪素の粉末，酸化珪素の粉末およびサイアロンの粉末の少なくともいずれかと、添加成分としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末の少なくともいずれかならびに希土類元素の酸化物の粉末である。ここで、セラミックグリーンシート32の湾曲箇所33に載置する顆粒とは、例えば上記粉末を混合し粉砕してスラリーとし、噴霧乾燥機で乾燥させたものであり、敷粉とは、上記粉末を用いて焼成した焼結体を粉砕したもの等である。

また、図11は、本実施形態のヒートシンクを構成する図５の接合部となるセラミックグリーンシートの他の例を示す（ａ）は平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図である。

図７に示したような、接合部２ｄが、発熱部材が載置される方向にむけて、傾斜する傾斜面２ｇを有するためには、図11に示したような、傾斜部35ａを設けた湾曲箇所35および開口部36の加工を施したセラミックグリーンシート34を用いればよい。図９に示すようなセラミックグリーンシート30と、図11に示したようなセラミックグリーンシート34とを積層することによって、図７に示したヒートシンク14のフィン２および傾斜面２ｇを有する接合部２ｄを作製することができる。なお、傾斜部35ａは湾曲させたセラミックグリーンシートに対し、図９のセラミックグリーンシートと同じ方法で開口部36を施した後に、開口部36の端部をレーザー加工、ブラスト加工やマシニング加工による切削加工によって傾斜部35ａを設ければよい。

なお、セラミックグリーンシートは、必要に応じて、窒素雰囲気中、10〜40時間で昇温し、450〜650℃で２〜10時間保持した後、自然冷却して脱脂すればよい。

そして、セラミックグリーンシートが炭化珪素からなる場合には、例えば、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中で、1800〜2200℃の温度範囲で10分〜10時間保持した後、2200〜2350℃の温度範囲で10分〜20時間保持することによって、相対密度が90％以上のセラミック焼結体とすることができる。

なお、不活性ガスについては特に限定されるものではないが、2000℃以上で保持する場
合には炭化硼素の分解が生じるので、アルゴンまたはヘリウムを用いることが好ましい。

また、セラミックグリーンシートが窒化アルミニウムからなる場合には、例えば、窒素雰囲気中または窒素および水素の混合雰囲気中で、焼成温度が1500〜1900℃の範囲で５時間から20時間保持することによって、相対密度が90％以上のセラミック焼結体とすることができる。

また、焼成の温度および時間は、セラミックグリーンシートの積層体の厚みや体積に応じて適宜設定すればよい。

また、ヒートシンク13，14のように接合部２ｄを設ける場合、焼成時のフィン２の変形を抑えることができ、隣接するフィン同士が変形することによって接触することを防ぐことができるので、製造上の歩留まりを向上することができる。

上述した方法で得られたセラミック焼結体の外辺を研削加工等で削除することにより図１〜７に示すようなヒートシンクとすることができる。

なお、上述においては、セラミックグリーンシートをドクターブレード法を用いて成形する場合を示したが、炭化珪素からなるヒートシンクを得るにあたり、セラミックグリーンシートを乾式加圧成形法または粉末圧延法を用いて成形する場合には、まず、平均粒径（Ｄ_５０）が0.5μｍ以上２μｍ以下である炭化珪素粉末に水，分散剤，炭化硼素粉末，
リグニンカルボン酸塩の粉末を加え、ボールミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル等のミルで混合，粉砕し、スラリー化する。このスラリーにメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース類やその変成品、糖類、澱粉類、デキストリンやこれらの各種変成品、ポリビニルアルコール等の水溶性各種合成樹脂や酢酸ビニル等の合成樹脂エマルジョン、リグニンスルホン酸ソーダ，アラビアゴム，カゼイン，アルギン酸塩，グルコマンナン，グリセリン，ソルビタン脂肪酸エステル等を添加，混合した後、噴霧乾燥すればよい。

ここで、炭化硼素粉末，リグニンカルボン酸塩の粉末のそれぞれの含有量は、炭化珪素粉末100質量％に対して、例えば、0.12質量％以上1.4質量％以下、１質量％以上3.4質量
％以下とすることが好ましい。

また、噴霧乾燥の前にＡＳＴＭＥ11−61に記載されている粒度番号が200のメッシュまたはこのメッシュより細かいメッシュの篩いに通すことによって、粗大な不純物やゴミを除去し、さらに磁力を用いた除鉄機で除鉄するなどの方法で、鉄およびその化合物を除去することが好ましい。

得られたセラミックス顆粒は、乾式加圧成形法または粉末圧延法を用いて成形することにより、相対密度が45％以上70％以下のセラミックグリーンシートとすることができる。

そして、金型による打ち抜き加工またはレーザー光による切断加工を用いて所定形状とした後は、上述した製造方法と同じ方法でヒートシンクを得ることができる。

また、上述した製造方法により得られたヒートシンクを、回路部材４を介して電子部品３を搭載する支持基板５の裏面にシリコングリス等の接合剤を用いて接合することで、本実施形態の電子部品装置20とすることができる。

１：基体
２：フィン
２ａ：凹部
２ｂ：凸部
２ｃ：角部
２ｄ：接合部
２ｅ：接合部の凹
２ｆ：接合部の凸
２ｇ：傾斜面
３：電子部品
４：回路部材
５：支持基板
６：筐体（パッケージ）
10，11，12，13，14：ヒートシンク
20：電子部品装置

Claims

発熱部材が載置される基体と、該基体の前記発熱部材が載置される面と反対側の面に接合され、間隔をあけて複数個が配置された柱状のフィンとを備え、該フィンは、隣り合う前記フィンと対向する部位に、凹部および凸部のうち少なくとも一方を有することを特徴とするヒートシンク。
前記フィンは、板状体を複数備えてなる積層体であることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
前記凹部および前記凸部のうち少なくとも一方が、前記柱状のフィンの高さ方向と垂直な方向における一端から他端にかけて設けられていることを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
前記フィンが、隣り合う前記フィンと対向する部位に前記凸部を有しているとともに、該凸部によって形成される角部が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒートシンク。
隣り合う前記フィン同士の一部が接合部を介して繋がっており、該接合部は、隣り合う前記フィン間でフィンの高さ方向に湾曲していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒートシンク。
前記接合部は、表面に凹および凸のうち少なくとも一方を有することを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
前記接合部が、前記発熱部材が載置される方向にむけて傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のヒートシンク。
前記フィンは、セラミックスからなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のヒートシンク。
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のヒートシンクに、電子部品を搭載してなることを特徴とする電子部品装置。