JP2014036057A - ヒートシンク製造方法及びヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクが著しく小型であっても、所要部位を充分精密に高効率で製造することができるヒートシンク製造方法を提供する。
【解決手段】薄板状ヒートシンク基材２を準備する工程と、ヒートシンク基材の表面に所定間隔をおいて平行に延在する複数個の溝を形成する工程と、ヒートシンク基材の表面に金属膜１０を被覆する工程と、ヒートシンク基材表面の溝間で且つ溝延在方向に所定間隔をおいた複数個の領域に接合材１２を配設する工程とを含む。更に、溝延在方向における片端面１４を研磨する工程、溝に直交する方向にヒートシンク基材を切断し短冊状片１８を形成する工程、及び切断したヒートシンク基材２の溝延在方向片端面を研磨する工程、を繰り返して短冊状片の厚さをヒートシンク仕上厚さにせしめ、最後に短冊状片を溝に沿って分割して個々のヒートシンクを形成する工程とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヒートシンクの製造方法、特に半導体レーザダイオード（以下「ＬＤ」と略称する）を装着するのに好適に適用することができるヒートシンクの製造方法、及びかかる製造方法によって製造されたヒートシンクに関する。

磁気記録／読取装置に使用される磁気ヘッドとして、下記特許文献１及び２に開示されている如く、ＬＤを備えた形態の磁気ヘッドが広く実用に供されている。ＬＤは、通常、著しく小型であるが発熱量が大きいため、ヒートシンクを介して装着することが必要である。ＬＤをヒートシンクを介して磁気ヘッドに装着する場合、装着精度の点からヒートシンク所要部位を著しく精密に製作することが必要である。ＬＤを装着するのに適用されるヒートシンクは、通常、著しく小型であり、長手方向寸法及び横方向寸法が１ｍｍ以下であり、厚さは０．５ｍｍ以下である。

上記とおりのヒートシンクの製造方法として、下記特許文献３には、無酸素銅製のヒートシンク基材の表面に所定間隔を置いて平行に延在する複数個の溝をフォトエッチング様式によって形成し、次いで溝に沿ってヒートシンク基材を切断する方法が開示されている。また、下記特許文献４には、単結晶シリコン製のヒートシンク基板（サブマウント基板）の表面に、フォトリソグラフィーの一様式である異方性エッチングによって溝を形成することが開示されている。

特開２００６−１７２６３２号公報 特開２０１１−６０４０８号公報 特開平１１−２９８０８９号公報 特開２００３−１７７２８２号公報

而して、上記特許文献３に開示されている製造方法には、ヒートシンクの所要端面を充分精密に加工することができない、ヒートシンク基材を個々のヒートシンクに分割した後に個々のヒートシンクにＬＤを接合するための所要接合材を施すことが必要である等に起因して製造工程が充分に効率的でない、等の解決すべき問題が存在する。また、上記特許文献４に開示されている方法においては、精密な加工面を生成するためには単結晶シリコン製基板における結晶成長方位が予め精密に設定されていることが必要であり、そしてまた加工時間に比較的長時間を要し加工効率が低い。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、エッチング様式に比較して材料依存性が皆無乃至著しく小さく、ヒートシンクが著しく小型であっても、所要部位を充分精密に高効率で製造することができる、新規且つ改良されたヒートシンク製造方法を提供することである。

本発明者等は、鋭意検討及び実験の結果、溝形成工程、金属膜被覆工程、接合材配設工程、研磨工程、切断工程及び研削工程を特定順序で順次に遂行することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するヒートシンク製造方法として、
薄板状ヒートシンク基材を準備するヒートシンク基材準備工程と、
該ヒートシンク基材の表面に、所定間隔をおいて平行に延在し且つヒートシンク仕上厚さ以上の深さを有する複数個の溝を形成する溝形成工程と、
該溝形成工程の後に、該ヒートシンク基材の該表面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程と、
該金属膜被覆工程の後に、該ヒートシンク基材の表面における該溝間で且つ溝延在方向に所定間隔をおいた複数個の領域に接合材を配設する接合材配設工程と、
該接合材配設工程の後に、該ヒートシンク基材の該溝延在方向における片端面を研磨する片端面研磨工程、隣接する接合材間の、該片端面に最も近接する部位に沿って、該溝に直交する方向に該ヒートシンク基材を切断し、該溝延在方向に直交する方向に延在する短冊状片を形成する切断工程、及び切断によって新たに生成された、該ヒートシンク基材の該溝延在方向における片端面を研磨する片端面研磨工程、を繰り返し遂行する研磨及び切断繰り返し工程と、
該短冊状片の裏面を研削して該短冊状片の厚さを該ヒートシンク仕上厚さにせしめ、これによって該短冊状片を該溝に沿って分割して個々のヒートシンクにせしめる分割工程と、
を含むことを特徴とするヒートシンク製造方法が提供される。

該溝形成工程の後で且つ該金属膜被覆工程の前に、該ヒートシンク基材の表面を研磨する表面研磨工程を含むのが好適である。該研磨及び切断繰り返し工程は、必要に応じて、該切断工程において形成された該短冊状片の切断面を研磨する他端面研磨工程を含むことができる。該研磨及び切断繰り返し工程の後で且つ該分割工程の前に、該短冊状片の、長手方向に延在する両側面の少なくとも一方に金属膜を被覆する付加金属膜被覆工程を含むのが好都合である。本発明によれば、本発明のヒートシンク製造方法によって製造されたヒートシンク自体も提供される。

本発明のヒートシンク製造方法によれば、所要部位が充分精密に形成されているヒートシンクを高効率で製造することができる

ヒートシンク基材を示す斜面図。 図１のヒートシンク基材の表面に複数個の溝を形成した状態を示す斜面図。 表面に複数個の溝が形成されたヒートシンクの表面に金属膜を被覆した状態を示す斜面図。 金属膜が被覆されたヒートシンク基材の表面に更に接合材を配設した状態を示す斜面図。 本発明に従って構成されたヒートシンク製造方法における研磨及び切断繰り返し工程を説明するための斜面図。 長手方向両側面に金属膜が被覆された短冊状片を示す斜面図。 本発明に従って構成されたヒートシンク製造方法における分割工程を説明するための斜面図。 本発明に従って構成されたヒートシンク製造方法によって製造されたヒートシンクの使用様式の一例を示す斜面図。

以下、添付図面を参照して、本発明のヒートシンク製造方法の好適実施形態について更に詳細に説明する。

ヒートシンク基材準備工程
本発明のヒートシンク製造方法においては、図１に示す如く、薄板状ヒートシンク基材２を準備する。このヒートシンク基材２は、熱伝導率が高く且つ熱膨張率が低い材料から形成されていることが重要であり、好適材料としては窒化アルミニウム或いはシリコンを挙げることができる。図示のヒートシンク基材２は、厚さが０．８乃至１．５ｍｍ程度の矩形薄板から構成されている。ヒートシンク基材２の表面（上面）４及び裏面（下面）６、特に表面（上面）４は研磨されていて充分に平坦であり且つ相互に充分精密に平行であることが望まれる。

溝形成工程
次いで、上記ヒートシンク基材２に対して溝形成工程を遂行する。この溝形成工程においては、ヒートシンク基材２の表面４に、所定間隔ｘをおいて平行に延在する複数個の溝８を形成する。溝８の深さｄはヒートシンクの仕上厚さｔ（図７）以上、特にヒートシンクの仕上厚さｔと実質上同一或いはこれより数μｍ乃至数十μｍ程度大きいのが好適である。この溝形成工程は、微細ダイヤモンド砥粒を含有した回転切断刃を備えた、それ自体は周知の切断装置（一般に「ダイサー」と称されており、ウエーハをダイシングするのに好都合に使用されている切断装置）によって好都合に遂行することができる。

表面研磨工程
上記溝形成工程に次いで、必要に応じて、複数個の溝８が形成されたヒートシンク基材２の表面４を研磨する。この表面研磨は、研磨粒子を含有した研磨材を使用するドライ研磨或いは研磨粒子を含有した研磨液を使用するウエット研磨でよい。

金属膜被覆工程
次いで、図３に示す如く、ヒートシンク基材２の表面４上に金属膜１０を被覆する。かかる金属膜１０の被覆は、それ自体は周知のスパッタリングによって好都合に遂行することができる。金属膜１０は、下層から上層に向けてＴｉ・Ｐｔ・Ａｕ或いはＣｒ・Ｐｔ・Ａｕが順次に積層されたものであるのが好適である。

接合材配設工程
上記金属膜被覆工程に次いで、図４に図示する如く、金属膜が被覆されたヒートシンク基材２の表面における複数個の領域に接合材１２を配設する。接合材１２を配設する領域は、上記溝８間で且つ溝延在方向に所定間隔をおいた複数個の領域であり、溝８間の各々に配設される接合材１２は溝８に直交する方向において相互に整合せしめられている。接合材１２は、硬度が比較的高いろう材、例えばＡｕＳｎから形成されているのが好適である。かような接合材１２は、それ自体周知の適宜の様式によって配設することができる。例えば、ヒートシンク基材２の表面４にレジスト材を塗布してレジスト膜を形成し、次いで接合材１２を配設すべき領域を選択的に露光し、しかる後に現像して接合材１２を配設すべき領域においてレジスト膜を除去し、そしてレジスト膜が除去された領域に接合材１２を真空蒸着することによって、好都合に接合材１２を配設することができる。残留しているレジスト膜は必要に応じて除去することができる。

研磨及び切断繰り返し工程
次いで、研磨及び切断を適宜に繰り返す研磨及び切断繰り返し工程を遂行する。図５ａ及びｂを参照して説明を続けると、この研磨及び切断繰り返し工程においては、最初に、ヒートシンク基材２の溝延在方向における片端面１４を充分精密に研磨し、所要平面精度にせしめると共に、ヒートシンク基材２の表面４と片端面１４との両者間の角度を充分精密に所要角度、通常は９０度、にせしめる。次いで、隣接する接合材１２間の、上記片端面１４に最も近接する部位に沿って溝８に直交する方向に、即ち図５ａに二点鎖線で示す切断線１６に沿って、ヒ−トシンク基材２を切断して短冊状片１８を形成する。

しかる後に、ヒートシンク基材２の、上記短冊状片１８を切断することによって新たに生成された片端面１４を充分精密に研磨する。そしてまた、必要に応じて短冊状片１８の切断面（他端面）２０を充分精密に研磨する。最終製品であるヒートシンクにおいてその片端面のみが充分精密に研磨されていることが重要であり、他端面は必ずしも精密に研磨されている必要がない場合には、短冊状片１８の切断面２０の研磨を省略することができる。次いで、ヒートシンク基材２を、隣接する接合材１２間の、上記片端面１４に最も近接する部位に沿って溝８に直交する方向に、即ち図５ｂに二点鎖線で示す切断線１６に沿って切断する。かような研磨と切断とを、ヒートシンク基材２の長手方向に隣接する全ての接合材１２間に対して繰り返し遂行し、複数個（図示の場合は４個）の短冊状片１８を形成する。最後の短冊状片１８に関して、必要に応じて他端面（即ちヒートシンク基材２の他端面２２）を研磨する。かかる研磨及び切断繰り返し工程は、特開２０１１−３６９３９号公報或いは特開２０１１−９８４００号公報に開示されている切断研磨加工装置を使用することによって迅速に且つ高効率で遂行することができる。特に、上記特開２０１１−９８４００号公報に開示されている切断研磨加工装置を使用する場合には、ヒートシンク基材２を加工冶具に装着する際の誤差に起因して研磨面の所要角度が鉛直から幾分傾斜してしまった場合でも、研磨工具及び切削工具が装着されているスピンドルを適宜に傾動せしめることによってこれに適切に対処することができる。

付加金属膜被覆工程
次いで、必要に応じて、更に詳しくは最終製品であるヒートシンクにおいて長手方向両端面の少なくとも一方に金属膜が被覆されていることが必要な場合には、短冊状片１８の長手方向に延在する両側面、即ち上記片端面１４及び切断面２０乃至他端面２２、の少なくとも一方に、金属膜を被覆する。図６に図示する実施形態においては、短冊状片１８の長手方向両側面に金属膜２４を被覆している。かような付加金属膜被覆工程は、上記金属膜被覆工程と同様に、スパッタリングによって好都合に遂行することができ、金属膜２４の好適例としては下層から上層に向けてＴｉ・Ｐｔ・Ａｕが順次に或いはＣｒ・Ｐｔ・Ａｕが順次に積層された金属膜を挙げることができる。

分割工程
しかる後に、図７に示す如く、短冊状片１８の裏面を研削して厚さをヒートシンク仕上厚さｔにせしめる。かくすると、溝８の深さｄはヒートシンク仕上厚さｔ以上であるので、短冊状片１８は溝８に沿って分割され、複数個のヒートシンク２６が生成される（図示の場合は１個の短冊状片１８から４個のヒートシンク２６が生成される）。かような分割工程は、全体として円環形状に配列された複数個の弧状研削砥石或いは連続した円環形状である研削砥石を有する研削工具を備えたそれ自体は周知の研削装置（一般に「バックグラインダー」と称され、ウエーハの裏面を研削するのに好都合に使用されている研削装置）によって好都合に遂行することができる。研削工具の研削砥石は微細ダイヤモンド砥粒を含有したものであるのが好適である。

上述したとおりの方法によって製造されたヒートシンク２６の使用様式の一例を説明すると、図８に示す如く、ヒートシンク２６の表面にＬＤ２８が固着される。かかる固着は、接合材１２を加熱溶融し、ＬＤ２８の所定固着面をヒートシンク２６の表面に押圧する。接合材１２が冷却されると、ヒートシンク２６の表面にＬＤ２８がろう付けされる。ＬＤ２８が所要とおりに固着されたヒートシンク２６は、例えば、その片端面が適宜の接合材（図示していない）を介して、磁気ヘッドの基台３０の上面に接合される。この例においては、磁気ヘッドの基台３０に装着されたヒートシンク２６及びヒートシンク２６に装着されたＬＤ２８は鉛直に配設され、ＬＤ２８からのレーザビームは鉛直に照射される。ヒートシンク２６の使用様式は図８に示す形態に限定されるものではなく、例えばヒートシンク２６の裏面を基台３０の上面に固着する（この場合には、必要に応じてヒートシンク２６の裏面に金属膜を被覆する）等の他の種々の様式によっても使用され得る。

２：ヒートシンク基材
４：ヒートシンク基材の表面
６：ヒートシンク基材の裏面
８：溝
１０：金属膜
１２：接合材
１４：ヒートシンク基材の片端面
１６：切断線
１８：短冊状片
２０：切断面
２２：ヒートシンク基材の他端面
２４：金属膜
２６：ヒートシンク
２８：半導体レーザダイオード（ＬＤ）
３０：磁気ヘッドの基台

Claims (5)

1. 薄板状ヒートシンク基材を準備するヒートシンク基材準備工程と、
   該ヒートシンク基材の表面に、所定間隔をおいて平行に延在し且つヒートシンク仕上厚さ以上の深さを有する複数個の溝を形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程の後に、該ヒートシンク基材の該表面に金属膜を被覆する金属膜被覆工程と、
   該金属膜被覆工程の後に、該ヒートシンク基材の表面における該溝間で且つ溝延在方向に所定間隔をおいた複数個の領域に接合材を配設する接合材配設工程と、
   該接合材配設工程の後に、該ヒートシンク基材の該溝延在方向における片端面を研磨する片端面研磨工程、隣接する接合材間の、該片端面に最も近接する部位に沿って、該溝に直交する方向に該ヒートシンク基材を切断し、該溝延在方向に直交する方向に延在する短冊状片を形成する切断工程、及び切断によって新たに生成された、該ヒートシンク基材の該溝延在方向における片端面を研磨する片端面研磨工程、を繰り返し遂行する研磨及び切断繰り返し工程と、
   該短冊状片の裏面を研削して該短冊状片の厚さを該ヒートシンク仕上厚さにせしめ、これによって該短冊状片を該溝に沿って分割して個々のヒートシンクにせしめる分割工程と、
   を含むことを特徴とするヒートシンク製造方法。
2. 該溝形成工程の後で且つ該金属膜被覆工程の前に、該ヒートシンク基材の表面を研磨する表面研磨工程を含む、請求項１記載のヒートシンク製造方法。
3. 該研磨及び切断繰り返し工程は、該切断工程において形成された該短冊状片の切断面を研磨する他端面研磨工程を含む、請求項１又は２記載のヒートシンク製造方法。
4. 該研磨及び切断繰り返し工程の後で且つ該分割工程の前に、該短冊状片の、長手方向に延在する両側面の少なくとも一方に金属膜を被覆する付加金属膜被覆工程を含む、請求項１から３までのいずれかに記載のヒートシンク製造方法。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のヒートシンク製造方法によって製造されたヒートシンク。