特開 2023-138590 ヒートシンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023138590

(43)【公開日】2023-10-02

(54)【発明の名称】ヒートシンク

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20230922BHJP

   H01L 23/373 20060101ALI20230922BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H01L23/40 Z

H01L23/36 M

H05K7/20 B

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023122467

(22)【出願日】2023-07-27

(62)【分割の表示】P 2021053452の分割

【原出願日】2021-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002141

【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100173428

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】八月朔日 猛

(72)【発明者】

【氏名】▲杉▼原 光太郎

(57)【要約】

【課題】優れた放熱性を備え、かつ、小型化、特に、厚さ方向に対する小型化が実現されたヒートシンクを提供すること。
【解決手段】本発明のヒートシンク１は、熱伝導性を有する複数の直状繊維２１を備え、平面視形状が面状をなす放熱部２と、この放熱部２の一方の面側に形成された繊維固定層３とを有している。そして、直状繊維２１は、その基端側を繊維固定層３の厚さ方向に沿って、繊維固定層３に埋入して固定された状態で、放熱部２において、先端側を繊維固定層３と反対側にして立設している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱伝導性を有する複数の直状繊維を備え、平面視形状が面状をなす放熱部と、該放熱部の一方の面側に形成された繊維固定層とを有し、
前記直状繊維は、その基端側を前記繊維固定層の厚さ方向に沿って、前記繊維固定層に埋入して固定された状態で、前記放熱部において、先端側を前記繊維固定層と反対側にして立設していることを特徴とするヒートシンク。

【請求項2】

前記直状繊維は、前記放熱部において、前記先端側の前記繊維固定層から突出している部分の長さが７０μｍ以上７０００μｍ以下である請求項１に記載のヒートシンク。

【請求項3】

前記直状繊維は、その太さが０．９μｍ以上２０μｍ以下である請求項１または２に記載のヒートシンク。

【請求項4】

前記繊維固定層の平面視において、前記直状繊維が前記繊維固定層に埋入している領域の密度は、０．０５ｃｍ^２／ｃｍ^２以上０．７ｃｍ^２／ｃｍ^２以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項5】

前記直状繊維は、その熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上９００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項6】

前記直状繊維は、その熱放射率が０．７以上である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項7】

前記直状繊維は、前記繊維固定層に、静電植毛されたものである請求項１ないし６のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項8】

前記繊維固定層は、前記直状繊維が埋入していない領域における平均厚さが５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項9】

当該ヒートシンクは、さらに、前記繊維固定層の前記一方の面側に形成され、前記繊維固定層を支持する基材を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【請求項10】

前記基材は、その平均厚さが９μｍ以上２００μｍ以下である請求項９に記載のヒートシンク。

【請求項11】

前記基材は、その熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項９または１０に記載のヒートシンク。

【請求項12】

当該ヒートシンクは、さらに、前記基材の前記一方の面側に形成された接着層を有する請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のヒートシンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートシンクに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置を備えるパーソナルコンピューターや、各種センサー等の電子部品は、発熱量が大きいため、この発熱した熱を放熱することを目的に、従来、半導体装置に対応して、ヒートシンクが設けられている。

【0003】

このヒートシンクとして、通常、アルミニウム、アルミニウム合金、銅のような金属材料を主材料として構成され、複数の矩形状なすフィンを、矩形状をなす底部から立設させた、断面形状が櫛歯状をなしている構造を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

しかしながら、このような金属材料を主材料として構成されるヒートシンクにおいて、優れた放熱効率を実現させるには、厚さ方向（上下方向）に長尺なフィンを、所定の間隔で離間させて、底部に対して立設する必要が生じるため、その大型化、特に、厚さ方向に対する大型化を招くと言う問題があった。

【0005】

また、近年、半導体装置の小型化が求められ、これに伴い、半導体装置に設けられるヒートシンクにも小型化が求められるが、上記の通り、金属材料を主材料として構成されるヒートシンクは、その小型化に適さない。そのため、ヒートシンクを配置させるスペースを確保することができなかったり、仮に確保できたとしても、その確保のために新たなスペースを設ける必要が生じるため、ヒートシンクが形成された半導体装置を備える電子部品の全体としての見栄えが悪くなると言う問題が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４－７１６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、優れた放熱性を備え、かつ、小型化、特に、厚さ方向に対する小型化が実現されたヒートシンクを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

このような目的は、下記（１）～（１２）に記載の本発明により達成される。
（１） 熱伝導性を有する複数の直状繊維を備え、平面視形状が面状をなす放熱部と、該放熱部の一方の面側に形成された繊維固定層とを有し、
前記直状繊維は、その基端側を前記繊維固定層の厚さ方向に沿って、前記繊維固定層に埋入して固定された状態で、前記放熱部において、先端側を前記繊維固定層と反対側にして立設していることを特徴とするヒートシンク。

【0009】

（２） 前記直状繊維は、前記放熱部において、前記先端側の前記繊維固定層から突出している部分の長さが７０μｍ以上７０００μｍ以下である上記（１）に記載のヒートシンク。

【0010】

（３） 前記直状繊維は、その太さが０．９μｍ以上２０μｍ以下である上記（１）または（２）に記載のヒートシンク。

【0011】

（４） 前記繊維固定層の平面視において、前記直状繊維が前記繊維固定層に埋入している領域の密度は、０．０５ｃｍ^２／ｃｍ^２以上０．７ｃｍ^２／ｃｍ^２以下である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0012】

（５） 前記直状繊維は、その熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上９００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0013】

（６） 前記直状繊維は、その熱放射率が０．７以上である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0014】

（７） 前記直状繊維は、前記繊維固定層に、静電植毛されたものである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0015】

（８） 前記繊維固定層は、前記直状繊維が埋入していない領域における平均厚さが５μｍ以上１００μｍ以下である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0016】

（９） 当該ヒートシンクは、さらに、前記繊維固定層の前記一方の面側に形成され、前記繊維固定層を支持する基材を有する上記（１）ないし（８）のいずれかに記載のヒートシンク。

【0017】

（１０） 前記基材は、その平均厚さが９μｍ以上２００μｍ以下である上記（９）に記載のヒートシンク。

【0018】

（１１） 前記基材は、その熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である上記（９）または（１０）に記載のヒートシンク。

【0019】

（１２） 当該ヒートシンクは、さらに、前記基材の前記一方の面側に形成された接着層を有する上記（９）ないし（１１）のいずれかに記載のヒートシンク。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、ヒートシンクを、優れた放熱性を備え、かつ、小型化、特に、厚さ方向に対する小型化（薄厚化）が図られたものとし得る。そのため、小型化がなされた半導体装置に対応して設けた際に、このヒートシンクを配置させるスペースを容易に確保することができ、ヒートシンクが設けられた半導体装置を備える電子部品の全体としての見栄えを、良好なものとし、さらには、軽量化が図られたものとし得る。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明のヒートシンクの第１実施形態を示す縦断面図である。

【図2】図１に示すヒートシンクを製造する製造方法を説明するための縦断面図である。

【図3】本発明のヒートシンクの第２実施形態を示す縦断面図である。

【図4】本発明のヒートシンクの第３実施形態を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明のヒートシンクについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0023】

＜ヒートシンク 第１実施形態＞
図１は、本発明のヒートシンクの第１実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、使用する図面（図１および以下で示す図を含む）は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

【0024】

ヒートシンク１は、本実施形態では、基材４と、この基材４の上面（一方の面）に積層された繊維固定層３と、この繊維固定層３の上面（基材４と反対側の面）に形成された放熱部２とを有している。そして、このヒートシンク１において、放熱部２は、熱伝導性を有する複数の直状繊維２１を備え、直状繊維２１は、その基端側を繊維固定層３の厚さ方向（上下方向）に沿って、繊維固定層３に埋入して固定された状態で、放熱部２において、先端側を繊維固定層３と反対側にして立設した構成をなしている。

【0025】

ヒートシンク１をかかる構成をなすものとすることで、ヒートシンク１を、小型化、特に、厚さ方向（上下方向）に対して小型化（薄厚化）が図られたものとし得る。そのため、小型化がなされた半導体装置に対応して、ヒートシンク１を設けた際に、このヒートシンク１を配置させるスペースを容易に確保することができる。したがって、ヒートシンク１が設けられた半導体装置を備える電子部品の全体としての見栄えを、良好なものとし、さらには、軽量化をもなし得る。

【0026】

以下、ヒートシンク１を構成する各部について説明する。
＜＜基材＞＞
基材４は、全体形状が平板状、すなわち、平面視形状が面状をなしており、この基材４側から繊維固定層３と放熱部２との順で設けられた、繊維固定層３および放熱部２を支持するものである。

【0027】

この基材４の主材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、ソーダガラス、石英ガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0028】

また、基材４は、上記のような主材料の他に、基材４の熱伝導率の向上を図ることを目的に、粒子状をなす熱伝導材を、さらに含むものであってもよい。この熱伝導材としては、特に限定されず、例えば、グラファイトのような炭素系材料、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素のようなセラミックス系材料、アルミニウム、銅のような金属系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組わせて用いることができる。

【0029】

基材４の熱伝導率は、特に限定されないが、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下程度であるのが好ましく、１２Ｗ／ｍ・Ｋ以上４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下程度であるのがより好ましい。これにより、ヒートシンク１が設けられた半導体装置において発熱した熱を、基材４を介して、優れた熱伝導率で放熱部２側に伝導（伝達）することができる。

【0030】

基材４の平均厚さは、特に限定されないが、９μｍ以上２００μｍ以下程度であるのが好ましく、１２μｍ以上７０μｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、ヒートシンク１の厚さ方向（上下方向）に対する大型化を招くのを的確に防止しつつ、繊維固定層３および放熱部２を確実に支持することができる。

【0031】

＜＜繊維固定層＞＞
繊維固定層３は、全体形状が層状をなし、平面視形状が基材４と同様に面状をなしており、直状繊維２１の基端側を、その厚さ方向（上下方向）に沿って埋入させた状態で固定することで、直状繊維２１を、繊維固定層３の上面側（一方の面側）で固定する機能を有するものである。

【0032】

この繊維固定層３は、後述する静電植毛方法を用いて、繊維固定層３に対して、直状繊維２１の基端側を埋入させることで、繊維固定層３により直状繊維２１を固定する場合、好ましくは、接着剤を主材料として含有する接着層で構成される。これにより、静電植毛方法を用いて、接着層で構成される繊維固定層３に対して、直状繊維２１の基端側を埋入させた後に、接着層を固化または硬化させることで、繊維固定層３により直状繊維２１を確実に固定することができる。

【0033】

この接着剤としては、例えば、シリコーン系、ウレタン樹脂系、エポキシ系、ポリオレフィン系、塩素化ポリオレフィン系、アクリル系、シアノアクリレート系、ゴム系、ポリエステル系、ポリイミド系、フェノール系等の接着剤が挙げられる。

【0034】

また、繊維固定層３は、上記のような主材料としての接着剤の他に、繊維固定層３の熱伝導率の向上を図ることを目的に、粒子状をなす熱伝導材を、さらに含むものであってもよい。この熱伝導材としては、基材４で挙げたのと同様のものを用いることができる。

【0035】

この繊維固定層３の熱伝導率は、特に限定されないが、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上４００Ｗ／ｍ・Ｋ以下程度であるのが好ましく、０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上２４Ｗ／ｍ・Ｋ以下程度であるのがより好ましい。これにより、ヒートシンク１が設けられた半導体装置において発熱した熱を、繊維固定層３を介して、優れた熱伝導率で放熱部２側に伝導（伝達）することができる。

【0036】

繊維固定層３の平均厚さ、すなわち、直状繊維２１が埋入していない領域における平均厚さは、特に限定されないが、５μｍ以上１００μｍ以下程度であるのが好ましく、１０μｍ以上７０μｍ以下程度であるのがより好ましい。これにより、繊維固定層３により、直状繊維２１を、放熱部２において、先端側を上側（繊維固定層３と反対側）にして確実に立設した状態で固定することができる。

【0037】

なお、上述した基材４および繊維固定層３には、それぞれ、例えば、可塑剤、粘着付与剤、増粘剤、充填剤、老化防止剤、防腐剤、防カビ剤、染料、顔料等の各種添加剤が必要に応じ添加されていてもよい。

【0038】

＜＜放熱部＞＞
放熱部２は、繊維固定層３を介して、基材４上に設けられており、半導体装置に対応してヒートシンク１を設けた際に、半導体装置において発熱した熱を、基材４および繊維固定層３を伝達させた後に、この放熱部２において、半導体装置およびヒートシンク１の外側、すなわち、外気に放熱する機能を有するものである。

【0039】

この放熱部２は、本発明では、熱伝導性を有する複数の直状繊維２１を備え、平面視形状が面状をなしており、直状繊維２１は、熱伝導性を有し、図１に示すように、その基端側を繊維固定層３の厚さ方向（上下方向）に沿って、繊維固定層３に埋入して固定された状態で、放熱部２において、先端側を上側（繊維固定層３と反対側）にして、厚さ方向に立設した構成をなしている。

【0040】

放熱部２をかかる構成をなすものとすることで、ヒートシンク１の小型化、特に、厚さ方向に対する小型化を実現しつつ、半導体装置およびヒートシンク１の外側すなわち外気と、放熱部２（直状繊維２１）との接触面積を、大きく設定することが可能となる。そのため、優れた放熱効率で、半導体装置において発熱した熱を、ヒートシンク１を介して放熱することができる。

【0041】

この直状繊維２１としては、特に限定されず、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリアミド繊維（ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ナイロン４６繊維、アラミド繊維等）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）繊維、ポリ－ｐ－フェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等）、ポリイミド繊維のようなプラスチック繊維、炭素繊維、バサルト繊維のような無機繊維、綿、麻、羊毛のような天然繊維およびステンレス繊維のような金属繊維等の短繊維が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

【0042】

このような直状繊維２１は、その熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上９００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上７００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。また、その熱放射率が０．７以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましい。直状繊維２１として、その熱伝導率および熱放射率が前記範囲内であるものを用いることにより、より優れた放熱効率で、半導体装置において発熱した熱を、ヒートシンク１（直状繊維２１）を介して放熱することができる。

【0043】

また、直状繊維２１は、その導電度が特に限定されるものではないが、絶縁性を重視する用途においては、電気抵抗率１００ｋΩ・ｍ以上であることが好ましい。これにより、ヒートシンク１を半導体装置に対応して設けた際に、放熱部２における絶縁性を確実に確保することができる。また、後述する静電植毛方法を用いて、直状繊維２１で構成される放熱部２を確実に形成することができる。

【0044】

以上のような直状繊維２１の熱伝導率、熱放射率および導電度を考慮すると、直状繊維２１としては、カーボン繊維、アラミド繊維、ナイロン６繊維、ステンレス繊維およびＰＢＯ繊維等のうちの少なくとも１種が好ましく、絶縁性を確保する場合はＰＢＯ繊維等が好ましく用いられる。

【0045】

この直状繊維２１は、放熱部２において、その先端側の繊維固定層３から突出している部分の長さが７０μｍ以上７０００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上５０００μｍ以下であることがより好ましい。

【0046】

また直状繊維２１は、その太さが０．９μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。

【0047】

さらに、直状繊維２１は、前記繊維固定層３から突出している部分の長さをＬ［μｍ］とし、前記太さをＴ［μｍ］としたとき、アスペクト比（Ｌ／Ｔ）は、１０以上４００以下であることが好ましく、２０以上１００以下であることがより好ましい。

【0048】

また、直状繊維２１は、繊維固定層３の平面視において、直状繊維２１が繊維固定層３に埋入している領域の密度が０．０５ｃｍ^２／ｃｍ^２以上０．７ｃｍ^２／ｃｍ^２以下であるのが好ましく、０．１ｃｍ^２／ｃｍ^２以上０．５ｃｍ^２／ｃｍ^２以下であるのがより好ましい。

【0049】

直状繊維２１の前記長さＬ、前記太さＴ、アスペクト比（Ｌ／Ｔ）および前記密度を、それぞれ、前記範囲内に設定することで、放熱部２ひいてはヒートシンク１の厚さ方向に対する小型化を確実に実現しつつ、より優れた放熱効率で、半導体装置において発熱した熱を、ヒートシンク１を介して放熱することができる。

【0050】

このような直状繊維２１は、繊維固定層３に、静電植毛されたものであることが好ましい。静電植毛によれば、以上のような構成をなしている直状繊維２１を、比較的容易に形成することができる。そこで、以下では、放熱部２を備えるヒートシンク１の製造方法として、静電植毛を用いて、直状繊維２１で構成される放熱部２を形成して、放熱部２を備えるヒートシンク１を製造する場合を一例として説明する。

【0051】

（ヒートシンク１の製造方法）
図２は、図１に示すヒートシンクを製造する製造方法を説明するための縦断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

【0052】

以下では、まず、ヒートシンク１の製造方法を説明するのに先立って、ヒートシンク１の製造方法に用いられるヒートシンク製造装置について説明する。

【0053】

図２に示すヒートシンク製造装置１００は、電極板１１０と、対向電極板１２０と、直流電圧発生器１３０と、を有している。

【0054】

電極板１１０は、電圧印加手段としての直流電圧発生器１３０により、負の電荷に帯電するものである。

【0055】

この電極板１１０には、対向電極板１２０側の面（下面）に、保持具１１５が設けられており、保持具１１５に、繊維固定層３が形成された基材４を、繊維固定層３を対向電極板１２０側として、保持（載置）し得るように構成されている。

【0056】

対向電極板１２０は、電圧印加手段としての直流電圧発生器１３０により、正の電荷に帯電するものであり、電極板１１０に対向して配置されている。

【0057】

この対向電極板１２０には、電極板１１０側の面（上面）に、放熱部２を形成するための直状繊維２１を、載置し得るように構成されている。
なお、電極板１１０と対向電極板１２０との正と負とは、逆であってもよい。

【0058】

直流電圧発生器１３０は、電極板１１０および対向電極板１２０に電圧を印加するための電圧印加手段であり、電極板１１０側が負の電極、対向電極板１２０側が正の電極となるように、配線を介して電気的に接続されている。

【0059】

以上のようなヒートシンク製造装置１００を用いたヒートシンクの製造方法により、ヒートシンク１が製造される。

【0060】

ヒートシンクの製造方法は、固化前または硬化前の繊維固定層３を備える基材４を保持具１１５に保持するとともに、直状繊維２１を対向電極板１２０に載置する準備工程と、直流電圧発生器１３０の作動により、電極板１１０を負の電荷に帯電させ、対向電極板１２０を正の電荷に帯電させて、直状繊維２１を対向電極板１２０から電極板１１０に飛翔させることで、直状繊維２１を繊維固定層３に植毛させる植毛工程と、直状繊維２１が植毛された繊維固定層３を、固化または硬化させることで、繊維固定層３に直状繊維２１を固定する固定工程とを有している。

【0061】

以下、ヒートシンク１を製造するための各工程について詳述する。
［Ａ］まず、固化前または硬化前の繊維固定層３を備える基材４を保持具１１５に保持するとともに、直状繊維２１を対向電極板１２０に載置する（準備工程）。

【0062】

この準備工程では、まず、固化前または硬化前の繊維固定層３（接着層）を備える基材４を用意し、その後、この基材４を、繊維固定層３が対向電極板１２０側となるように、保持具１１５に保持する。また、直状繊維２１を対向電極板１２０に載置する。

【0063】

これにより、図２（ａ）に示すように、電極板１１０と対向電極板１２０との間において、空間を介して、固化前または硬化前の繊維固定層３と、直状繊維２１とが対向配置される。

【0064】

［Ｂ］次に、直流電圧発生器１３０の作動により、電極板１１０を負の電荷に帯電させ、対向電極板１２０を正の電荷に帯電させて、直状繊維２１を対向電極板１２０から電極板１１０に飛翔させることで、直状繊維２１を繊維固定層３に植毛させる（植毛工程）。

【0065】

この植毛工程は、直流電圧発生器１３０の作動により、電極板１１０と対向電極板１２０との間に電圧を印加して、電極板１１０を負の電荷に帯電させ、対向電極板１２０を正の電荷に帯電させて、電極板１１０と対向電極板１２０との間に静電界を発生させることにより実施される。

【0066】

この際、対向電極板１２０に載置された直状繊維２１は、対向電極板１２０が正の電荷に帯電することに起因して、正の電荷に帯電する。この直状繊維２１の正の電荷の帯電により、電極板１１０が負の電荷に帯電しているため、直状繊維２１は、電極板１１０に向かって静電界内を飛翔する。

【0067】

このとき、直状繊維２１は、長尺状をなすが、電極板１１０と対向電極板１２０との間の空間（静電界）内を、基端側を電極板１１０側、先端側を対向電極板１２０側として、上下方向に沿って、飛翔する。

【0068】

そして、電極板１１０側の保持具１１５には、固化前または硬化前の繊維固定層３を備える基材４が、繊維固定層３を対向電極板１２０側として保持されている。そのため、図２（ｂ）に示すように、対向電極板１２０側から飛翔してきた直状繊維２１が、その基端側の一部を繊維固定層３に突き刺す（埋入させる）ようにして、繊維固定層３の基材４と反対側の面に固定（植毛）される。

【0069】

この直状繊維２１の対向電極板１２０から電極板１１０に向かった飛翔を、繊維固定層３に対する直状繊維２１の植毛密度が予め設定されている密度に到達するまで実施し、その後、直流電圧発生器１３０の作動を停止する（図２（ｃ）参照）。

【0070】

［Ｃ］次に、直状繊維２１が植毛された繊維固定層３を、固化または硬化させることで、繊維固定層３に直状繊維２１を固定する（固定工程）。

【0071】

これにより、固化前または硬化前の繊維固定層３が固化または硬化するため、直状繊維２１は、その基端側を繊維固定層３の厚さ方向（上下方向）に沿って、繊維固定層３に埋入した状態で固定される。その結果、繊維固定層３の基材４と反対側には、図２（ｃ）に示すように、直状繊維２１の先端側を下側（繊維固定層３と反対側）にして、上下方向に直状繊維２１が立設した構成をなしている放熱部２が形成される。

【0072】

この固定工程は、繊維固定層３が、固化型または熱硬化型の接着剤を含む接着層で構成されている場合には、繊維固定層３を加熱することにより実施される。また、繊維固定層３が、光硬化型の接着剤を含む接着層で構成されている場合には、繊維固定層３に光を照射することにより実施される。これら繊維固定層３の固化または硬化により、直状繊維２１の基端側を繊維固定層３の厚さ方向（上下方向）に沿って、繊維固定層３に埋入させた状態で、繊維固定層３により直状繊維２１が固定される。
以上のような工程を経ることで、ヒートシンク１が製造される。

【0073】

＜第２実施形態＞
次に、本発明のヒートシンクの第２実施形態について説明する。
図３は、本発明のヒートシンクの第２実施形態を示す縦断面図である。

【0074】

以下、第２実施形態のヒートシンク１について、前記第１実施形態のヒートシンク１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0075】

図３に示すヒートシンク１は、ヒートシンク１が備える層構成が異なる以外は、図１に示すヒートシンク１と同様である。

【0076】

すなわち、第２実施形態のヒートシンク１は、基材４の下面（繊維固定層３と反対側の面）に接着層５を有している。

【0077】

ヒートシンク１は、通常、接着層を介して、半導体装置に対して接着されるが、本実施形態では、予め、基材４に接着層５が設けられている。そのため、半導体装置に対応して、ヒートシンクを設ける際に、半導体装置とヒートシンクとの間に、接着剤を塗布する工程の簡略化を図ることができる。

【0078】

この接着層５を構成する接着剤としては、繊維固定層３を接着層で構成する場合に挙げたのと、同様のものを用いることができる。

【0079】

このような第２実施形態のヒートシンク１によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、各部の寸法は、前記第１実施形態のヒートシンク１と同様である。

【0080】

＜第３実施形態＞
次に、本発明のヒートシンクの第３実施形態について説明する。
図４は、本発明のヒートシンクの第３実施形態を示す縦断面図である。

【0081】

以下、第３実施形態のヒートシンク１について、前記第１実施形態のヒートシンク１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

【0082】

図４に示すヒートシンク１は、ヒートシンク１が備える層構成が異なる以外は、図１に示すヒートシンク１と同様である。
すなわち、第３実施形態のヒートシンク１は、基材４の形成が省略されている。

【0083】

ヒートシンク１を、基材４の形成が省略されたものとすることで、半導体装置側（繊維固定層３の放熱部２と反対側）から放熱部２への熱伝導率の向上を図ることができる。

【0084】

なお、本実施形態のように、基材４の形成が省略されているヒートシンク１とする場合、繊維固定層３としては、優れた強度および靭性を有するものが選択される。

【0085】

このような第３実施形態のヒートシンク１によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、各部の寸法は、前記第１実施形態のヒートシンク１と同様である。

【0086】

以上、本発明のヒートシンクについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

【0087】

例えば、本発明のヒートシンクにおいて、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。

【実施例0088】

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

【0089】

１．原材料の準備
まず、実施例のヒートシンク１の製造に用いた原材料を以下に示す。

【0090】

（基材４）
基材４として、平均厚さ７０μｍの銅箔を用意した。

【0091】

（直状繊維２１）
直状繊維２１として、平均長さ２５０μｍ、太さ１０μｍのカーボン繊維（ＮＧＦ社製、「ＸＮ－１００」）を用意した。

【0092】

（接着剤１）
接着剤１として、アクリル変性シリコーン接着剤（セメダイン社製、「スーパーＸ ＡＸ－０３８」）を用意した。

【0093】

２．ヒートシンクの製造
［実施例１］
［１］まず、銅箔で構成される基材４上に、接着剤１を塗布することで、未硬化の繊維固定層３（接着層）を厚さ５０μｍで形成した後に、この繊維固定層３が形成された基材４を、ヒートシンク製造装置１００が備える保持具１１５に保持させた。

【0094】

また、カーボン繊維で構成される直状繊維２１を、ヒートシンク製造装置１００が備える対向電極板１２０に載置した。

【0095】

［２］次いで、ヒートシンク製造装置１００が備える直流電圧発生器１３０の作動により、電極板１１０を負の電荷に帯電させ、対向電極板１２０を正の電荷に帯電させた。

【0096】

これにより、正の電荷に帯電した直状繊維２１を対向電極板１２０から電極板１１０に飛翔させることで、直状繊維２１の基端側の一部を繊維固定層３に埋入させるようにして、繊維固定層３の基材４と反対側の面に直状繊維２１を植毛させた。

【0097】

［３］次いで、直状繊維２１が固定された繊維固定層３を、加熱して硬化させることにより、繊維固定層３に直状繊維２１を固定した。これにより、繊維固定層３の基材４と反対側の面に、先端側を繊維固定層３と反対側にして立設している直状繊維２１を備える放熱部２を形成した。

【0098】

［４］次いで、基材４を、平面視で、縦１４ｍｍ×横１４ｍｍの大きさに裁断することで、基材４が銅箔で構成され、直状繊維２１がカーボン繊維で構成された実施例１のヒートシンク１を得た。

【0099】

［比較例１］
平面視形状が縦１４ｍｍ×横１４ｍｍの底部を備え、幅０．６８ｍｍ×高さ６ｍｍのフィンを７つ備えるアルミヒートシンクを、比較例１のヒートシンクとして用意した。

【0100】

［比較例２］
平面視形状が縦１４ｍｍ×横１４ｍｍ×厚さ７０μｍの銅箔を、比較例２のヒートシンクとして用意した。

【0101】

３．評価
実施例および各比較例のヒートシンクを、以下の方法で評価した。

【0102】

＜放熱試験＞
実施例および各比較例のヒートシンクを、それぞれ、平面視形状が、ほぼ縦１４ｍｍ×横１４ｍｍの大きさを有するセラミックヒーターに対応して設置した。

【0103】

次いで、実施例および各比較例のヒートシンクが設置されたセラミックヒーターについて、それぞれ、その設定温度を１２５℃に設定した。そして、セラミックヒーターに対する通電の後、３分後において、実施例および各比較例のヒートシンクが設置されたセラミックヒーターの表面温度を測定した。

【0104】

その結果、実施例１（直状繊維２１：カーボン繊維）、比較例１（アルミヒートシンク）および比較例２（銅箔）では、それぞれ、セラミックヒーターの表面温度が、１１０℃、１１０℃および１２５℃であった。

【0105】

以上のように、実施例１のヒートシンク１では、ヒートシンクの小型化、特に、厚さ方向に対する小型化を図りつつ、アルミヒートシンクと同等の優れた放熱性を示す結果が得られた。

【符号の説明】

【0106】

１ ヒートシンク
２ 放熱部
２１ 直状繊維
３ 繊維固定層
４ 基材
５ 接着層
１００ ヒートシンク製造装置
１１０ 電極板
１１５ 保持具
１２０ 対向電極板
１３０ 直流電圧発生器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】