7631589 熱伝導体、ヒートスプレッダおよび放熱構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(54)【発明の名称】熱伝導体、ヒートスプレッダおよび放熱構造体

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20250210BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 D

H05K7/20 F

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024053895

(22)【出願日】2024-03-28

【審査請求日】2024-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000004293

【氏名又は名称】ノリタケ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100219483

【弁理士】

【氏名又は名称】宇野 智也

(72)【発明者】

【氏名】行▲徳▼ 聡人

(72)【発明者】

【氏名】澤村 俊貴

(72)【発明者】

【氏名】馬場 健吾

(72)【発明者】

【氏名】五十君 智

【審査官】五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７８６７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１層に並べられた複数のダイヤモンドと、前記ダイヤモンドを固定する金属とを含むダイヤモンド含有金属層を有する熱伝導体であって、
前記ダイヤモンドが、八面体以上の多面体であり、かつ、隣接する前記ダイヤモンド同士が面接触しており、
前記ダイヤモンドの前記ダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部が、頂点または稜線となるように、前記ダイヤモンドが配置されている、熱伝導体。

【請求項2】

前記ダイヤモンド含有金属層における前記ダイヤモンドの体積割合が５０％以上である、請求項１に記載の熱伝導体。

【請求項3】

前記ダイヤモンドが、切頭八面体または六・八面体である、請求項１に記載の熱伝導体。

【請求項4】

平面部を有する熱伝導性部材と、
前記平面部の少なくとも一方の面側に配置された前記ダイヤモンド含有金属層とを有する、請求項１に記載の熱伝導体。

【請求項5】

請求項１～４のいずれかに記載の熱伝導体からなる、ヒートスプレッダ。

【請求項6】

熱源体の上に配置され、熱的に接合される、請求項５に記載のヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダの上に配置され、熱的に接合された、ヒートシンクとを備える、放熱構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱伝導体およびヒートスプレッダに関するものである。また、前記ヒートスプレッダを備えた放熱構造体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ヒートシンク、ヒートスプレッダの性能を向上させるために熱伝導性に優れたダイヤモンドを使用することが知られている。例えば、特許文献１には、絶縁体層と、該絶縁体層の両側に配置された高熱伝導体層とを備え、前記絶縁体層が、接合層と、前記高熱伝導体層に突出されている絶縁性高熱伝導硬質粒子とを有する絶縁伝熱構造体において、前記接合層の面内方向の一方向で前記絶縁性高熱伝導硬質粒子を等間隔に複数配置した粒子群が、前記面内方向の前記一方向は異なる方向に等間隔で複数配置されていることを特徴とする絶縁伝熱構造体が開示されており、前記絶縁性高熱伝導硬質粒子の一つとして、ダイヤモンドが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２１４４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

熱源とヒートシンクの間にダイヤモンドが配置された層を備える構造とすることにより、熱源からのヒートシンクへの熱流路（縦ルート）の改善はなされる。しかし、特許文献１の構造体は、ダイヤモンドが間隔を空けて配置されており、ダイヤモンド間（横ルート）の熱移動がないため、十分にダイヤモンドの伝熱性能を使い切れているとはいえなかった。

【0005】

かかる状況下、本発明は、隣接するダイヤモンド同士の熱流路を形成できる、熱伝導体およびヒートスプレッダを提供することを目的とする。また、前記ヒートスプレッダを備えた放熱構造体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】

【0006】

本発明の熱伝導体は、１層に並べられた複数のダイヤモンドと、前記ダイヤモンドを固定する金属とを含むダイヤモンド含有金属層を有する熱伝導体であって、前記ダイヤモンドが、八面体以上の多面体であり、かつ、隣接する前記ダイヤモンド同士が面接触しており、前記ダイヤモンドの前記ダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部が、頂点または稜線となるように、前記ダイヤモンドが配置されている。

【0007】

このように、八面体以上のダイヤモンドを用い、ダイヤモンドの頂点または稜線（以下、「頂点または稜線」を「エッジ部」と称する。）がダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部に来るように、ダイヤモンドを１層に配置させることで、薄くできるとともに、隣接するダイヤモンドが面で向かい合った構造となりやすく、密によるならい動作もあり、隣接するダイヤモンド同士が面接触する面積が増大する。その結果、熱源体からの熱流路（縦ルート）に加えて、ダイヤモンド間の熱流路（横ルート）を形成することで、より広く熱を拡散することができ、ダイヤモンドの伝熱性能を十分に発揮することができる。

【0008】

さらに、このような構成とすることで、ダイヤモンドの形状や向きの揃い具合によらず、隣り合うダイヤモンド同士が面接触しやすいので、使用するダイヤモンドの形状の自由度を高めることができ、生産自由度を高めることができる。

【0009】

なお、「頂点」は、ダイヤモンドの３本以上の稜線（辺）が共有している点であり、「稜線」は、ダイヤモンドの頂点と頂点を結ぶ線である。また、本願において、「端部」とは、厚さ方向において、中央から最も離れた部分を意味する。例えば、「ダイヤモンドのダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部」とは、ダイヤモンド含有金属層の厚さ方向において、ダイヤモンドの中の、中央からダイヤモンド含有金属層の一方の面の方向に最も離れた部分を意味し、ダイヤモンドの頂点が、ダイヤモンド含有金属層の一方の面の方向に最も離れている部分であるとき、ダイヤモンドのダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部は頂点であり、ダイヤモンドの稜線が、ダイヤモンド含有金属層の一方の面の方向に最も離れている部分であるとき、ダイヤモンドのダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部は稜線であり、ダイヤモンドの面が、ダイヤモンド含有金属層の一方の面の方向に最も離れている部分であるとき、ダイヤモンドのダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部は面である。

【0010】

また、前記ダイヤモンド含有金属層における前記ダイヤモンドの体積割合が５０％以上であることが好ましい。このようにダイヤモンドの充填率を高めることで、隣接するダイヤモンド同士がさらに接触しやすくなり、より多くのダイヤモンド間の熱流路（横ルート）を形成できるため、熱伝導性をより高めることができる。

【0011】

また、本発明の熱電体は、前記ダイヤモンドが、切頭八面体または六・八面体であることが好ましい。
このような形状のダイヤモンドを用いることで、ダイヤモンドのダイヤモンド含有金属層の一方の面側の端部がエッジ部となるように配置させるときに、より高密度にダイヤモンドを並べることができ、ダイヤモンド間の熱流路をさらに増大させることができる。

【0012】

また、本発明の熱伝導体は、平面部を有する熱伝導性部材と、前記平面部の少なくとも一方の面側に配置された前記ダイヤモンド含有金属層とを有するものとすることができる。このように熱伝導性部材と組み合わせることで、熱伝導体の形状の設計の自由度を高めることができる。

【0013】

本発明の熱伝導体は、ヒートスプレッダとして利用することができる。すなわち、本発明のヒートスプレッダは、本発明の熱伝導体からなるものである。

【0014】

また、本発明のヒートスプレッダは、放熱構造体に組み込むことができる。本発明の放熱構造体は、熱源体の上に配置され、熱的に接続される、本発明のヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの上に配置され、熱的に接続された、ヒートシンクとを備える、放熱構造体である。
このように本発明のヒートスプレッダを組み込むことで、熱源体からヒートスプレッダに流入した熱を、効率的にヒートスプレッダからヒートシンクへ伝えることができ、放熱性に優れた放熱構造体とできる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、隣接するダイヤモンド同士の熱流路を形成できる、熱伝導体およびヒートスプレッダ、ならびに、前記ヒートスプレッダを備えた放熱構造体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態にかかる熱伝導体の模式図である。

【図2】図１の熱伝導体の製造方法を説明するための図である。

【図3】ダイヤモンドの並べ方による違いを説明するための図である。

【図4】本発明の別の実施形態にかかる熱伝導体の模式図である。

【図5】本発明の別の実施形態にかかる熱伝導体の模式図である。

【図6】本発明の別の実施形態にかかる熱伝導体の模式図である。

【図7】本発明の実施形態にかかる放熱構造体の模式図である。

【図8】図７の放熱構造体の構成をより詳しく説明するための図である。

【図9】本発明の別の実施形態にかかる放熱構造体の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図１～図９を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「～」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。また、図１～図９中において共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。

【0018】

＜実施形態１＞
図１は、本発明にかかる熱伝導体１００の模式図である。図１に示す熱伝導体１００は、１層に並んだ複数のダイヤモンド４０と、ダイヤモンド４０を固定する金属４２とを含むダイヤモンド含有金属層２０からなる板状体である。

【0019】

ダイヤモンド含有金属層２０において、ダイヤモンド４０は、切頭八面体である。ダイヤモンド４０は、ダイヤモンド含有金属層２０の一方の面である面２０Ｂ側の端部４０Ｂが、面２０Ｂ上にあり、端部４０Ｂがエッジ部となるように配置されている。すなわち、ダイヤモンド４０のエッジ部だけが、ダイヤモンド含有金属層２０の面２０Ｂと接している。また、ダイヤモンド４０のエッジ部だけが、ダイヤモンド含有層２０の他方の面（面２０Ｂと反対側の面）と接している。また、隣接するダイヤモンド４０同士は、面接触している。このとき、ダイヤモンド４０の六角形の面同士で面接触させることで、横方向の接触面積を大きいものとできる。

【0020】

さらに、ダイヤモンド含有金属層２０におけるダイヤモンド４０の体積割合は５０％以上（例えば、５０％～８０％）である。なお、ダイヤモンド４０の体積割合は、ダイヤモンド４０の質量をダイヤモンド４０の比重で除して求められるダイヤモンド４０の体積を、ダイヤモンド含有金属層２０の体積で除して求められる値である。

【0021】

（製造例１）
本発明の熱伝導体は、例えば、ダイヤモンドのエッジ部を基板に向けて、基板上に複数のダイヤモンドを１層に並べる工程と、ダイヤモンドが並んだ基板にめっきを施しめっき層を形成する工程とを有する方法により得ることができる。

【0022】

熱伝導体１００は、例えば、図２に示すように、ダイヤモンド４０のエッジ部を基板４４に向けて、基板４４上に複数のダイヤモンド４０を１層に並べる工程と、ダイヤモンド４０が並んだ基板４４上にめっきを施しダイヤモンド含有金属層２０を形成させる工程と、基板４４とダイヤモンド含有金属層２０とを分離する工程とを有する方法により得ることができる。

【0023】

図２に示す方法では、まず、振動を与えながら基板４４上にダイヤモンド４０を充填し、隣接するダイヤモンド４０と面接触した状態で、エッジ部を下にしてダイヤモンド４０を高密度に並べる（図２（Ａ））。この場合、ダイヤモンド４０の基板４４側の端部が、ダイヤモンド４０の端部４０Ｂである。基板４４としては、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム、鋼、超硬合金、モリブデン、モリブデン合金、サーメット、チタンなどの金属、セラミックス、プラスチック等が用いられる。

【0024】

ダイヤモンド４０は、平均粒径が３５μｍ～１０００μｍのものの中から適宜選択して用いることが好ましい。また、平均粒径±１５％の粒径を有するダイヤモンド４０の割合は、９０％以上が好ましく、９３％以上がより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。このように、粒径の揃ったダイヤモンド４０を用いることで、ダイヤモンド４０のエッジ部を基板に向けた状態で、より高密度にダイヤモンド４０を配列させた構造を形成させやすい。この平均粒径は、任意の１００個のダイヤモンド４０の粒径の平均値であり、各ダイヤモンド４０の粒径は、外接する四角形の長辺と短辺の平均値である。また、この平均粒径を算出する際に、下記の平均粒径±１５％の粒径を有するダイヤモンド４０の割合も求めることができる。

【0025】

次いで、基板４４上にめっき処理により金属４２を析出させることで、ダイヤモンド４０を金属４２により固着し、ダイヤモンド含有金属層２０が基板４４上に形成される（図２（Ｂ））。金属４２としては、ニッケルおよびその合金が好ましく、その例としては、Ｎｉ、Ｎｉ－Ｓ合金、Ｎｉ－Ｐ合金、Ｎｉ－Ｂ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金などが挙げられる。

【0026】

なお、図２（Ｂ）では、ダイヤモンド４０の上端までめっきを行っているが、めっき処理はこれに限定されない。ダイヤモンド４０の上端までめっきせずに、ダイヤモンド４０のエッジ部が突き出すようにめっき処理を行ってもよく、ダイヤモンド含有金属層２０は、他方の面２０Ｓからダイヤモンド４０が突き出している構造であってもよい。また、めっきを厚く形成し、めっき後に研磨を行い、ダイヤモンド含有金属層２０におけるダイヤモンド４０の体積割合が５０％以上となるように調整してもよいが、生産性等を考慮すると、ダイヤモンド含有金属層２０におけるダイヤモンド４０の体積割合が５０％以上となるようにめっきを行うことが好ましい。固定されたダイヤモンド４０の安定性や生産性等を考慮して、めっき厚みは、ダイヤモンド４０の平均粒径の３５～９５％程度が好ましい。

【0027】

そして、めっき処理後に、基板４４とダイヤモンド含有金属層２０を分離することで、板状のダイヤモンド含有金属層２０が得られる（図２（Ｃ））。

【0028】

また、後述するように、ダイヤモンド含有金属層２０は基板４４から分離せずに用いてもよく、熱伝導体１００とヒートシンク等の他の部材を組み合わせる場合には、他の部材の上に熱伝導体１００を直接形成させてもよい。

【0029】

なお、ダイヤモンド含有金属層２０に並べられた複数のダイヤモンド４０は、端部４０Ｂがエッジ部であるものが大半であればよく、端部４０Ｂが面であるものを一部含んでもよい。端部４０Ｂがエッジ部であり、隣接するダイヤモンド４０と面接触しているダイヤモンド４０の割合は、具体的には、ダイヤモンド含有金属層２０に含まれるダイヤモンドのうち５０％以上であり、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましい。ダイヤモンドの端部４０Ｂの形状や隣接するダイヤモンドとの面接触の有無は、例えば、ダイヤモンド含有金属層２０を顕微鏡で観察することで判断でき、必要に応じて表面または裏面のダイヤモンド４０を露出させてから顕微鏡観察を行うことで評価することができる。

【0030】

また、熱伝導体１００において、ダイヤモンドは切頭八面体であるが、本発明の熱伝導体において、ダイヤモンドの形状はこれに限定されるものでなく、八面体以上の形状であればよい。図３に示すように、ダイヤモンド４６が並ぶ面Ｂ１に、面Ｓを向けてダイヤモンド４６を１層に並べた構造（図３（Ａ））は、隣接するダイヤモンド４６と点接触（図中の点線で囲んだ部分）しやすい。これに対して、面Ｂ１に、エッジ部Ｅを向けてダイヤモンド４６を１層に並べた構造（図３（Ｂ））とすることで、ダイヤモンド４６の形状や向きの揃い具合にかかわらず、隣接するダイヤモンド４６間で面接触（図中の点線で囲んだ部分）しやすい構成とできる。さらに、本発明の熱伝導体のようにダイヤモンドを密に配置させることで、密によるならい動作もあり、隣接するダイヤモンド同士の接触面積の多い面接触が期待できる。よって、使用するダイヤモンドの形状の制限を緩やかにでき、生産性を上げつつ、隣り合うダイヤモンドへの熱流路（横ルート）をしっかり形成させることができる。

【0031】

より高密度なダイヤモンドの配置を達成しやすいものとする観点からは、ダイヤモンドは、切頭八面体または六・八面体であることが好ましい。

【0032】

＜実施形態２＞
図４は、本発明にかかる熱伝導体１１０の模式図である。図４に示す熱伝導体１１０は、平面部５０Ｘを有する熱伝導性部材５０と、平面部５０Ｘの一方の面の上に配置されたダイヤモンド含有金属層２０とを備える。ダイヤモンド含有金属層２０は、熱伝導体１００のダイヤモンド含有金属層２０と同様の構成であり、ダイヤモンド４０の端部４０Ｂが、ダイヤモンド４０の平面部５０Ｘ側の端部となるように配置されている。すなわち、複数のダイヤモンド４０は、平面部５０Ｘ側にエッジ部を向けて１層に並んでいる。

【0033】

熱伝導性部材５０は、熱伝導性を有する材料によって形成された部材であり、ダイヤモンド含有金属層２０の面２０Ｂに平行な面を有する平面部５０Ｘを備える。熱伝導体１１０において、熱伝導性部材５０は平面部５０Ｘからなる板状部材であるが、熱伝導性部材５０の形状は、特に限定されない。熱伝導性部材５０は、平面部と熱源体を囲むための壁部とを有し、一方が開口した箱型のフレーム（図６参照）などとしてもよい。熱伝導性部材が、箱型のフレームの場合、ダイヤモンド含有金属層は、平面部の熱源体側と反対側に設けられる構成であっても、平面部の熱源体側に設けられる構成であってもよい。

【0034】

ダイヤモンド含有金属層２０と熱伝導性部材５０とは、接合され、熱的に接続されている。この接合は、例えば、熱伝導グリスや放熱ギャップフィラー等の熱伝導を有する接着剤を用い、ダイヤモンド含有金属層２０と熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘとを接着させるものとしてもよいし、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘにダイヤモンド含有金属層２０を直接形成するものとしてもよい。

【0035】

（製造例２－１）
熱伝導性を有する接着剤を用いる方法としては、例えば、製造例１の方法と同様にして、ダイヤモンド含有金属層２０を得たのち、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘとダイヤモンド含有金属層２０の面２０Ｂ（基板４４側の面）を、熱伝導性を有する接着剤を介して重ねて接着させる方法が挙げられる。

【0036】

（製造例２－２）
熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘにダイヤモンド含有金属層２０を直接形成する方法としては、例えば、熱伝導性部材５０を基板４４として用い、製造例１のダイヤモンド４０の充填、めっき処理を行う方法が挙げられる。

【0037】

また、熱伝導体１１０では、ダイヤモンド４０の平面部５０Ｘ側の端部が端部４０Ｂとなるように、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの上にダイヤモンド含有金属層２０を配置しているが、これに限定されない。本発明の熱伝導体は、ダイヤモンド４０の平面部５０Ｘ側と反対側の端部が端部４０Ｂとなるように、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの上にダイヤモンド含有金属層２０を配置した構成としてもよい。このような構造の熱伝導体は、製造例２－１において、平面部５０Ｘとダイヤモンド含有金属層２０の一方の面２０Ｂを接着剤で接着させる代わりに、平面部５０Ｘとダイヤモンド含有金属層２０の他方の面２０Ｓを接着剤で接着させることで得ることができる。

【0038】

＜実施形態３＞
図５は、本発明にかかる熱伝導体１２０の模式図である。図５に示す熱伝導体１２０は、ダイヤモンド含有金属層２１と、ダイヤモンド含有金属層２１の上に配置された平面部５０Ｘを有する熱伝導性部材５０と、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの上に配置されたダイヤモンド含有金属層２２とを備える。ダイヤモンド含有金属層２１、２２は、熱伝導体１００のダイヤモンド含有金属層２０と同様の構成であり、ダイヤモンド含有層２１は、ダイヤモンド４０の平面部５０Ｘ側の端部が、ダイヤモンド含有金属層２０における端部４０Ｂとなるように配置されており、ダイヤモンド含有金属層２２は、ダイヤモンド４０の平面部５０Ｘ側と反対側の端部が、ダイヤモンド含有金属層２０における端部４０Ｂとなるように配置されている。また、ダイヤモンド含有金属層２１，２２は、熱伝導性部材５０と接合され、熱的に接続されている。

【0039】

ダイヤモンド含有金属層２１および熱伝導性部材５０の接合方法と、ダイヤモンド含有金属層２２および熱伝導性部材５０の接合方法は、同じであっても、異なってもよい。熱伝導体１２０は、ダイヤモンド４０の端部４０Ｂの向きに応じて、製造例１、製造例２－１、製造例２－２の方法等を適宜選択して製造することができ、これらの製造方法は組み合わせてもよい。

【0040】

＜実施形態４＞
図６は、本発明にかかる熱伝導体１３０の模式図である。図６に示す熱伝導体１３０は、箱型の熱伝導性部材５２と、板状の熱伝導性部材５３と、ダイヤモンド含有金属層２３と、板状の熱伝導性部材５４と、ダイヤモンド含有金属層２４とを備える。熱伝導性部材５２は、熱伝導性を有する材料によって形成された部材であり、平面部５２Ｘと、熱源体を囲むための壁部５２Ｙとを有し、一方が開口した箱型のフレームである。熱伝導性部材５３、５４は、熱伝導性を有する材料によって形成された板状の部材であり、熱伝導性部材５３は、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘに一方の面側に配置されており、熱伝導性部材５４は、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘに他方の面側に配置されている。ダイヤモンド含有金属層２３は、熱伝導性部材５３の平面部５２Ｘ側と反対側の位置に配置されており、ダイヤモンド含有金属層２４は、熱伝導性部材５４の平面部５２Ｘ側と反対側の位置に配置されている。これらの部材は、熱的に接続されている。ダイヤモンド含有金属層２３、２４は、熱伝導体１００のダイヤモンド含有金属層２０と同様の構成であり、ダイヤモンド含有金属層２３は、ダイヤモンド４０の熱伝導性部材５３側の端部が、ダイヤモンド含有金属層２０における端部４０Ｂとなるように配置されており、ダイヤモンド含有金属層２４は、ダイヤモンド４０の熱伝導性部材５４側の端部が、ダイヤモンド含有金属層２０における端部４０Ｂとなるように配置されている。

【0041】

（製造例４）
熱伝導体１３０は、例えば、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの一方の面に、ダイヤモンド含有金属層２３を形成した熱伝導性部材５３を接合し、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの他方の面に、ダイヤモンド含有金属層２４を形成した熱伝導性部材５４を接合することで得ることができる。具体的には、まず、基板４４として熱伝導性部材５３を用いて、ダイヤモンド含有金属層２３を形成した熱伝導性部材５３を得る。これとは別に、基板４４として熱伝導性部材５４を用いて、ダイヤモンド含有金属層２４を形成した熱伝導性部材５４を得る。次いで、熱伝導性を有する接着剤を用いて、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの一方の面と熱伝導性部材５３とを接着し、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの他方の面と熱伝導性部材５４とを接着する。

【0042】

なお、ダイヤモンド含有金属層２１～２４の向きは、上記の構成に限定されない。本発明の熱伝導体が、熱伝導性部材の平面部の両側にダイヤモンド含有金属層が配置された構成であるとき、ダイヤモンド含有金属層は、それぞれ独立して、複数のダイヤモンドが、熱伝導性部材の平面部側にエッジ部を向けて１層に並んでいてもよいし、平面部側と反対側にエッジ部を向けて１層に並んでいてもよい。

【0043】

＜実施形態５＞
本発明の熱伝導体は、ヒートスプレッダとすることができ、ヒートシンクなどの放熱部材と組み合わせて、熱源体の熱を逃がすための放熱構造体とすることができる。

【0044】

図７は、本発明にかかる放熱構造体２００の模式図である。図７に示す放熱構造体２００は、熱源体１の上に配置されるヒートスプレッダ１０と、ヒートスプレッダ１０の上に配置されたヒートシンク３とを備える。

【0045】

ヒートシンク３は、熱源体１に対向する面３０Ｓを有するベース部３０とベース部３０の面３０Ｓと反対側の面に立設された複数の放熱フィン（図示せず）を備える部材であるが、ヒートシンクの形状はこれに限定されない。ヒートスプレッダ１０は、熱源体１とヒートシンク３のベース部３０の面３０Ｓとの間に配置される部材である。ヒートスプレッダ１０は、本発明の熱伝導体である。熱源体１とヒートスプレッダ１０とヒートシンク３とを熱的に接続することで、熱源体１の熱をヒートスプレッタ１０からヒートシンク３に伝え、ヒートシンク３から外へ逃がすことができる。

【0046】

例えば、放熱構造体２００は、図８（Ａ）に示す放熱構造体２００ａのように、ヒートスプレッダ１０が、ダイヤモンド含有金属層２０（熱伝導体１００）であり、熱源体１と接着剤５（熱伝導性を有する接着剤）によって接合されるヒートスプレッダ１０と、ヒートスプレッダ１０と接着剤５によって接合されたヒートシンク３とを備える構造とすることができる。

【0047】

また、放熱構造体２００は、図８（Ｂ）に示す放熱構造体２００ｂのように、ヒートスプレッダ１０が、平面部５０Ｘを有する熱伝導性部材５０と、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの一方の面と接着剤５によって接合されたダイヤモンド含有金属層２０と、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの他方の面と接着剤５によって接合されたダイヤモンド含有金属層２０とを備える熱伝導体であり、熱源体１に接着剤５によって接合されるヒートスプレッダ１０と、ヒートスプレッダ１０と接着剤５によって接合されたヒートシンク３とを備える構造とすることができる。

【0048】

また、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）に示すように、放熱構造体２００は、本発明の熱伝導体のダイヤモンド含有金属層をヒートシンク３に直接形成させた構成としてもよい。これにより、電着で、ダイヤモンド含有金属層を接合できる。

【0049】

図８（Ｃ）に示す放熱構造体２００ｃは、熱源体１と接着剤５によって接合されるダイヤモンド含有金属層２０が、ヒートシンク３に直接形成された構造である。この場合、ダイヤモンド含有金属層２０がヒートスプレッダ１０である。放熱構造体２００ｃでは、ヒートシンク３を基板４４として用いて、ヒートシンク３の面３０Ｓにダイヤモンド含有金属層２０を直接形成した後、ヒートシンク３とダイヤモンド含有金属層２０とを分離せずに用いる。

【0050】

図８（Ｄ）に示す放熱構造体２００ｄは、ヒートシンク３と、ヒートシンク３に直接形成されたダイヤモンド含有金属層２０と、ダイヤモンド含有金属層２０と接着剤５によって接合された熱伝導性部材５０と、熱伝導性部材５０に直接形成されたダイヤモンド含有金属層２０とを備える構造であり、熱伝導性部材５０に直接形成されたダイヤモンド含有金属層２０が、接着剤５によって熱源体１と接合される。この場合、ダイヤモンド含有金属層２０と熱伝導性部材５０とダイヤモンド含有金属層２０との積層部分がヒートスプレッダ１０である。放熱構造体２００ｄは、次の方法で得ることができる。まず、ヒートシンク３を基板４４として用いて、ヒートシンク３の面３０Ｓにエッジ部が向くようにダイヤモンドを並べ、めっき処理をし、ダイヤモンド含有金属層２０を形成する。これとは別に、熱伝導性部材５０の平面部５０Ｘの一方の面にエッジ部が向くようにダイヤモンドを並べ、めっき処理をして、ダイヤモンド含有金属層２０を形成する。そして、ヒートシンク３に形成されたダイヤモンド含有金属層２０と熱伝導性部材５０とを接着剤５により接合する。

【0051】

＜実施形態６＞
本発明の放熱構造体は、電子機器等に組み込み利用することができる。図９は、放熱構造体２１０を、ＣＰＵダイの放熱構造体として組み込んだ例である。

【0052】

図９に示す放熱構造体２１０は、ヒートスプレッダである熱伝導体１４０と、ヒートシンク３を備える。熱伝導体１４０は、ダイヤモンド含有金属層２５が形成された銅板７０、および、箱型の熱伝導性部材５２を備える。ダイヤモンド含有金属層２５は、１層に並べられた複数のダイヤモンド４８と、ダイヤモンド４８を固定する金属４２とを含み、ダイヤモンド４８は、八面体以上の多面体であり、かつ、隣接するダイヤモンド４８と面接触している。また、ダイヤモンド４８のダイヤモンド含有金属層２５の一方の面側（銅板７０側）の端部４８Ｂが、頂点または稜線となるように、ダイヤモンド４８が配置されている。ダイヤモンド含有金属層２５を形成した銅板７０は、熱伝導性を有する接着剤５を介して、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの両側に接合されている。ヒートシンク３は、熱伝導性部材５２の平面部５２Ｘの外側に位置するダイヤモンド含有金属層２５と接着剤５によって接合されている。

【0053】

ＣＰＵダイ１ａの放熱構造体とするときは、熱伝導性部材５２の壁部５２Ｙが、ＣＰＵダイ１ａを囲むように、放熱構造体２１０をパッケージ基板７上に配置し、熱伝導体１４０とＣＰＵダイ１ａとを接着剤５によって接着する。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、例えば、ヒートシンク、ヒートスプレッダ等に用いられる熱を効果的に逃がすための熱伝導体として、電子機器等の分野において利用することができ、産業上有用である。

【符号の説明】

【0055】

１ 熱源体
１ａ ＣＰＵダイ
３ ヒートシンク
５ 接着剤
７ パッケージ基板
１０ ヒートスプレッダ
２０、２１、２２、２３、２４、２５ ダイヤモンド含有金属層
２０Ｓ、２０Ｂ、３０Ｓ、Ｂ１ 面
３０ ベース部
４０、４６、４８ ダイヤモンド
４０Ｂ、４８Ｂ 端部
４２ 金属
４４ 基板
５０、５２、５３、５４ 熱伝導性部材
５０Ｘ、５２Ｘ 平面部
５２Ｙ 壁部
７０ 銅板
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ 熱伝導体
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２１０ 放熱構造体

【要約】

【課題】隣接するダイヤモンド同士の熱流路を形成できる、熱伝導体を提供する。
【解決手段】本発明の熱伝導体１００は、１層に並べられた複数のダイヤモンド４０と、ダイヤモンド４０を固定する金属４２とを含むダイヤモンド含有金属層２０を有する。ダイヤモンド４０は、八面体以上の多面体であり、かつ、隣接するダイヤモンド４０同士が面接触しており、ダイヤモンド４０のダイヤモンド含有金属層２０の一方の面２０Ｂ側の端部４０Ｂが、頂点または稜線となるように、ダイヤモンド４０が配置されている。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】