JP5869890B2 - 放熱板、及び放熱板の製法 - Google Patents

Description

本発明は、熱膨張率差による変形を抑制する放熱板、及び放熱板の製法に関する。

特許文献１の図１及び図２等には、半導体素子（３）が備えられた半導体素子搭載基板（１ａ、１ｂ）を放熱板（２）に接合した半導体装置が記載されている。また、特許文献２〜４には、放熱板にスリットや溝を形成した技術が記載されている。

特開２００７−１４１９４８号公報 特開２０１１−３８００号公報 特開２００８−１４１１５４号公報 特開２０１１−３５２１９号公報

特許文献１に記載の半導体装置では、同文献の［０００４］及び図３に記載のように、半導体素子搭載基板と放熱板との熱膨張係数差に起因する反り（山状の熱歪み）が発生する問題がある。放熱板に山状の熱歪みが発生した状態では、例えば次の（ア）（イ）のような問題が生じうる。（ア）放熱板と、放熱板に接合された部材（以下「被接合部材」）との接合が困難になる。例えば、放熱板に対して直接または間接的に接合された電子部品が剥離するおそれがある。（イ）放熱板と被接合部材との間に熱応力が生じて、放熱板が損傷を受けるおそれがある。以下、この山状熱歪みの抑制を図った技術とその問題点を説明する。

特許文献１には、放熱板と被接合部材（半導体素子搭載基板）とを接合するはんだの材料を適切に選択することで、放熱板の山状熱歪みの抑制を図る技術が記載されている。しかし、この技術では山状熱歪みを十分に抑制できない場合がある。

特許文献２〜４には、放熱板にスリットや溝を形成した技術が記載されている。これらの技術では、放熱板の山状熱歪み（放熱板全体の大域的な歪み）を、局所的な歪みに分散させることで、山状熱歪みを吸収・緩和することを図っている。

しかし、特許文献２及び３に記載の技術には、放熱板の板面方向（平面方向、板厚方向に直交する方向）の熱拡散（伝熱）が妨げられる問題がある。さらに詳しくは、特許文献２（図２、図３）に記載の技術では、平行に延びる複数のスリット孔が放熱板に形成されている。また、特許文献３（図１等）に記載の技術では、放熱板の中央を中心とする円周に沿うような弧状スリットが放熱板に形成されている。これらの技術では、スリットを横切る方向の熱拡散がスリットにより妨げられるおそれがある。熱拡散が妨げられる結果、放熱板の山状熱歪みを十分に抑制できないおそれもある。

また、特許文献４に記載の技術では、放熱板と被接合部材とが剥離する場合がある。さらに詳しくは、特許文献４（図２、図４等）に記載の技術では、放熱板の表裏に交互に溝が形成されており、言わば溝が千鳥配置されている。この技術では、放熱板の山状熱歪みを、放熱板の蛇腹状の折目変形と、放熱板中央部の回転とに変換し、放熱板の山状熱歪みを吸収・緩和している。しかし、放熱板の蛇腹状の折目変形により、放熱板と被接合部材との剥離を誘発する応力や歪みが生じる場合がある。

そこで本発明は、山状熱歪みを抑制でき、被接合部材の剥離を抑制でき、熱拡散性の低下を抑制できる放熱板、及び放熱板の製法を提供することを目的とする。

本発明の放熱板は、一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板であって、前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板を備え、前記金属板は、前記被接合部材が接合される中央部と、前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、を備えるものである。

本発明の放熱板では、山状熱歪みを抑制でき、被接合部材の剥離を抑制でき、熱拡散性の低下を抑制できる。

金属放熱板（放熱板）を備えた電子部品装置の側面図である。 図１に示す金属放熱板１の斜視図である。 （ａ）は図１に示す金属放熱板１を製造するための静水圧押出装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す押出用ビレット５７等を示す斜視図である。 第２実施形態の金属放熱板の平面図等である。 第３実施形態の図２相当図である。 第４実施形態の図５相当図である。 第４実施形態の金属放熱板とヒートシンクの変形の様子を示した模式図である。 解析モデル（実施例）の熱応力解析結果を示した図である。 解析モデル（比較例）の熱応力解析結果を示した図である。 解析モデルの熱解析結果を示した図である。 第４実施形態の金属放熱板の変形例１を示した平面図である。 第４実施形態の金属放熱板の変形例２を示した平面図である。 第４実施形態の金属放熱板の変形例３を示した平面図である。 第４実施形態の金属放熱板の変形例４を示した平面図である。 第４実施形態の金属放熱板の変形例５を示した平面図である。 第５実施形態の金属放熱板の平面図である。

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態の金属放熱板１（放熱板）について説明する。なお、煩雑を避けるため、図２及び図３（ｂ）では、複数のスリット２６、複数のスリット２６に関する複数部分（外側端部２６ｏ等）、及び、複数のスリット２６に囲まれた複数部分（複数の三角部２７等）のうち、一部にのみ符号を付している。金属放熱板１は、図１に示す電子部品装置１０の一部として用いられる。

（電子部品装置１０）
電子部品装置１０は、熱源（放熱対象）である電子部品１１（被接合部材）と、電子部品１１に接合された複合放熱板１２と、複合放熱板１２に取り付けられたヒートシンク１５（冷却部材）とを備える（これらの部材以外の放熱用の部材をさらに備えても良い）。複合放熱板１２は、電子部品１１に取り付けられた絶縁性放熱板１３（被接合部材）と、絶縁性放熱板１３及びヒートシンク１５に取り付けられた金属放熱板１とを備える。電子部品装置１０は、電子部品１１側（図１における上側）からヒートシンク１５側（図１における下側）へ向かって温度が低くなるように構成される。電子部品装置１０は、熱膨張率の相違による歪みを抑制するように構成される。電子部品装置１０では、電子部品１１、絶縁性放熱板１３、金属放熱板１、ヒートシンク１５の順（図１における上から下へ向かう順）に熱膨張率が大きくなる。

電子部品１１（被接合部材）は、半導体素子であり、例えばハイブリッド車や電気自動車などに用いられる部品である。この半導体素子は、例えばＬＥＤや電力用半導体素子（パワーデバイス）等である。電力用半導体素子には、例えば整流ダイオードやパワートランジスタが含まれる。パワートランジスタには、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Power Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、サイリスタ（ゲートターンオフサイリスタ、トライアック等）等が含まれる。

この電子部品１１は、高密度発熱を繰り返す（急激な温度の上昇および下降を繰り返す）場合がある部品である。電子部品１１がパワートランジスタの場合、電子部品１１の電極間に例えば数百ボルト（６００Ｖなど）の電圧がかかる。電子部品１１がハイブリッド車や電気自動車に用いられるパワートランジスタの場合、電子部品１１には、特に電流の流し始めの時（車の起動時や走り始めの時など）に大電流が流れる。

この電子部品１１は、後述する金属板２０（金属放熱板１の一部）よりも熱膨張率が小さい。電子部品１１の材料は、例えばＳｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、又はＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）等である。なお、電子部品１１には、複合放熱板１２が接合される面とは逆側の面（図１における上面）に熱をためるバッファ（熱容量が大きいもの）を取り付けても良い。

複合放熱板１２は、電子部品１１の放熱を行う部材である。複合放熱板１２は、上述したように、絶縁性放熱板１３と、金属放熱板１とを備える。

絶縁性放熱板１３（被接合部材）は、電子部品１１からの漏電を防ぐ絶縁部材であり、具体的には、金属放熱板１やヒートシンク１５と電子部品１１とを絶縁する部材である。絶縁性放熱板１３は、電子部品１１から伝わった熱を放熱するとともに、電子部品１１から伝わった熱を金属放熱板１へ伝える部材である。絶縁性放熱板１３には、ハンダＳを介して電子部品１１が接合される。絶縁性放熱板１３は、電子部品１１よりも例えば面積が大きい。絶縁性放熱板１３は、板状（膜状を含む）である。絶縁性放熱板１３の厚さは、例えば１０μｍ〜３ｍｍである。絶縁性放熱板１３は、後述する金属板２０よりも熱膨張率が小さく、電子部品１１よりも熱膨張率が大きい。

この絶縁性放熱板１３は、例えばＤＢＡ（Direct Brazed Aluminum）基板である。さらに詳しくは、絶縁性放熱板１３は層１３ａと層１３ｂとで構成される。層１３ａは、絶縁体であるＡｌＮ（窒化アルミニウム、熱伝導率：１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張率：４．７×１０^−６［１／Ｋ］）（及び、これらに少量の不純物が含まれたもの）により形成される。層１３ｂは、Ａｌ（アルミニウム）により形成される。Ａｌの層１３ｂは、電子部品１１や金属放熱板１と絶縁性放熱板１３とをハンダＳで接合するために形成される。Ａｌの層１３ｂは、例えばＡｌＮの層１３ａの表裏面にＡｌを蒸着（めっき）することで形成される。なお、Ａｌの層１３ｂは、ＡｌＮの層１３ａに比べて十分薄いので、複合放熱板１２の熱歪みには（ほとんど）寄与しない。

この絶縁性放熱板１３の層１３ａは、例えばダイヤモンド（熱伝導率：５００〜１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張率：２．２×１０^−６［１／Ｋ］）（及び、これらに少量の不純物が含まれたもの）により形成されても良い。また、絶縁体の層１３ａは複数の材料により形成された複数の層で構成されても良い。絶縁性放熱板１３は、プリント基板（プリント配線板：表面に電線パターンが形成された基板）でも良い。絶縁性放熱板１３は、後述する金属放熱板１とは別個の板部材でも良く、また、金属放熱板１の表面に蒸着により形成した薄膜層でも良い。絶縁性放熱板１３を蒸着により形成する場合、例えばＰＶＤ（物理蒸着：Physical Vapor Deposition）や、ＣＶＤ（化学蒸着：Chemical Vapor Deposition）を用いることができる。このＣＶＤには、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤや熱フィラメントＣＶＤ等が含まれる。

ヒートシンク１５（冷却部材）は、金属放熱板１から伝わった熱を冷却する部材である。ヒートシンク１５の内部には例えば複数の孔やフィンが形成されており、そこを冷却水が通過することで金属放熱板１から伝わった熱を冷却する。冷却水の温度は例えば６５℃に保たれている。ヒートシンク１５は例えばＡｌにより形成される。内部に複数の孔やフィンが形成されていても十分な剛性が得られるよう金属放熱板１の厚さ（後述する）よりも厚くなっている。ヒートシンク１５は、板面が金属放熱板１と略同じ大きさである（板面が金属放熱板１より大きくても良い）。また、ヒートシンク１５は、金属放熱板１の金属板２０（後述）よりも熱膨張率が大きい（熱膨張率が金属板２０（後述）と同程度であっても良い）。なお、金属放熱板１は、金属板２０（後述）が絶縁性放熱板１３と接合する面と他方の面において、ヒートシンク１５とグリスＧを介して接触している。「接触」とは、金属放熱板１とヒートシンク１５とが直接接触すること、及び、例えばグリスを介して接触することの両方を含む。

（金属放熱板１）
金属放熱板１（放熱板）は、電子部品１１から伝わった熱を拡散および放熱（ヒートシンク１５へ伝熱）させる部材である。金属放熱板１は、絶縁性放熱板１３を介して電子部品１１に接合される（金属放熱板１と電子部品１１とを直接接合しても良い）。「接合」とは、両者間の熱伝導性を維持しつつ両者を結合することである。この接合には、拡散接合、及び、ろう接（はんだ付け、ろう付け）等が含まれる。図２に示すように、金属放熱板１は板状であり、例えば平面視四角形である（平面視円形でも良く、その他の形状であっても良い）。「平面視」とは、「金属放熱板１の厚さ方向から見て」という意味である（以下の「平面視」についても同様）。金属放熱板１の厚さは、例えば１００μｍ〜５ｍｍなど、望ましくは１００μｍ〜３ｍｍである。金属放熱板１は、絶縁性放熱板１３よりも板面が大きい（絶縁性放熱板１３と同じ大きさでも良い）。金属放熱板１は、金属放熱板１の大部分を占める金属板２０と、金属板２０に埋め込まれた埋込金属３０とを備える。

金属板２０は、複数のスリット２６が形成された板である。金属板２０は、熱膨張率が大きく、具体的には、電子部品１１及び絶縁性放熱板１３よりも熱膨張率が大きい。金属板２０は、熱伝導性が高く（良熱伝導性であり）、具体的には、電子部品１１及び絶縁性放熱板１３よりも熱伝導率が高い。金属板２０を形成する材料は、比較的熱伝導性の高いものが望ましく、具体的には、室温（２０℃）での熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のものが望ましい。金属板２０を形成する材料は、単一材料でも良く、合金でも良い。金属板２０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｎ（亜鉛）等により形成される。望ましくは、金属板２０は、純Ｃｕ、純Ａｌ、又はこれらの合金で形成される。純Ｃｕ（熱伝導率：３８６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張率：１６．５×１０^−６［１／Ｋ］）の純度は９９重量％以上である。純Ａｌ（熱伝導率：２０４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張率：２３．９×１０^−６［１／Ｋ］）の純度は９９重量％以上である。金属板２０は、金属放熱板１平面視中央の中央部２１と、中央部２１よりも平面視外側の周辺部２５とに分けられる。

中央部２１は、金属板２０のうち、スリット２６よりも平面視内側（後述するスリット２６Ａの内側端部２６Ａｉよりも平面視内側）の領域である。中央部２１は平面状（平板状）である。中央部２１は、例えば多角形（例えば正多角形、正八角形など）や円形（図示なし）等の領域である。中央部２１には、絶縁性放熱板１３を介して電子部品１１が接合される（中央部２１に電子部品１１が直接接合（密着、接着）されても良い）。中央部２１には、周辺部２５に比べ、高密度発熱する電子部品１１から熱が伝わりやすい。中央部２１の面積は、電子部品１１の主要な発熱部位の面積よりも大きいことが望ましい。なお、電子部品１１の主要な発熱部位の周縁部位（主要な発熱部位よりも発熱が少ない部位）とスリット２６とが平面視において重なっても良い。また、スリット２６と重なる前記周辺部位は、周辺部２５に接合（直接または絶縁性放熱板１３を介して接合）する必要はない。また、中央部２１には、中央スリット２２が形成されても良い。

中央スリット２２は、中央部２１に複数形成され、それぞれ線状に形成される。複数の中央スリット２２は、平面視において、中央部２１の中心Ｏ（厳密な中心でなくても良い）で交わる。複数の中央スリット２２は、例えば、中心Ｏで交差する十文字形状（「＋」字状）等に形成される。複数の中央スリット２２は、３本の中央スリット２２が中心Ｏで交わるＹ字状に形成されても良く、３本（６本）の中央スリット２２が中心Ｏで交わる（交差する）「＊」字状等に形成されても良い。中央スリット２２の平面視における幅は、例えば中心Ｏに近いほど広い。中央スリット２２は、中空であることが好ましい。なお、中央部２１の山状熱歪みを抑制する作用（後述）を実現できるのであれば、中央スリット２２は必ずしも中空でなくても良い（例えば、金属板２０を形成する金属よりも変形しやすい金属等を中央スリット２２に埋め込んでも良い）。

周辺部２５は、中央部２１よりも平面視外側（周辺）の部分であり、全体としては平板である。周辺部２５（の例えば一部）には、絶縁性放熱板１３が接合される（接合しなくても良い）。

スリット２６は、中央部２１を囲むように形成され（周辺部２５に形成され）、かつ、旋回放射状に形成された隙間である。複数のスリット２６は、それぞれ線状である。スリット２６は、金属放熱板１の表裏面を貫通して（厚さ方向に貫通して）形成された、底のない溝（スリット溝）である。複数のスリット２６は、例えば２種類のスリット（スリット２６Ａとスリット２６Ｂと）を備える（詳細は後述）。なお、スリット２６は１種類や３種類以上でも良い。以下、金属放熱板１の平面視におけるスリット２６の形状をさらに説明する。

このスリット２６は、中央部２１を囲むように、中央部２１の外周と金属放熱板１の外周とをつなぐように延びる。なお、スリット２６の平面視外側端部２６ｏは、金属放熱板１の外周に達しなくても良い（図２における右下のスリット２６Ａの外側端部２６ｐ参照）。ただし、外側端部２６ｐと金属放熱板１の外周との距離（厚さ）は、後述するスリット２６の両脇のせん断変形を阻害しないような薄さであることが好ましい（適切な薄さは、埋込金属を形成する材料の種類に応じて決まる）。

このスリット２６は、旋回放射状（螺旋状、風車状）に形成される。旋回放射状とは、放射状の複数本の直線それぞれを、ある向き（右回り又は左回り）に傾けたり湾曲させたりしたような形状である。さらに詳しくは、スリット２６は、次に述べる直線Ｌ１に対して傾いて配置される、すなわち次に述べる角度αは０°より大きく９０°より小さい。直線Ｌ１は、中央部２１の中心Ｏとスリット２６上とを通る直線である。角度αは、スリット２６と直線Ｌ１との交点における、スリット２６と直線Ｌ１とが成す角度である。なお、スリット２６には、直線Ｌ１に対して傾かない（沿うように重なる）部分が一部あっても良い（スリット２６全体が直線Ｌ１に重なる場合は「旋回放射状」ではない）。

このスリット２６は、線状に形成される。スリット２６は、直線状でも良く、曲線状（スリット２６Ｃ参照）でも良い。スリット２６が曲線状の場合、スリット２６は、例えば曲率が一定の曲線状、また例えば曲率が連続的に変化する曲線状（例えば金属放熱板１の平面視内側から外側に向かって徐々に曲率が大きくなる曲線状など）に形成される。なお、スリット２６が曲線状に形成された金属放熱板の具体的な形状については第４実施形態の変形例で詳しく説明する。複数のスリット２６は、交差しないように形成される。スリット２６の幅（線の幅）は、後述するスリット２６両側のせん断変形（埋込金属３０の塑性変形）が容易になるような幅とする（適切な幅は、金属放熱板１の熱歪み量と埋込金属の歪−応力特性に依存する）。スリット２６の幅は、例えば、数百μｍ以上、１ｍｍ以下などである。

スリット２６Ａは、中央部２１の平面視外周から、金属放熱板１の平面視外周に延びる。例えば、中央部２１が八角形の場合、この八角形の各辺の延長線上に、８本のスリット２６Ａが配置される。

スリット２６Ｂは、隣り合う２本のスリット２６Ａの間（例えば中央）に配置される。スリット２６Ａが８本の場合、スリット２６Ｂも８本である。スリット２６Ｂの平面視内側端部２６Ｂｉは、スリット２６Ａの平面視内側端部２６Ａｉよりも平面視外側に配置される。

ここで、周辺部２５は、例えば、それぞれ８個の、三角部２７、四角部２８、及び四角部２９に分けられる。なお、三角部２７は、直線Ｌ２（後述、他の直線も同様）、Ｌ３、及びＬ４で囲まれた部分である。四角部２８は、直線Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５、及び金属放熱板１外周で囲まれた部分である。四角部２９は、直線Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、及び金属放熱板１外周で囲まれた部分である。直線Ｌ２及び直線Ｌ３は、平面視において隣り合う２本のスリット２６Ａ上を通る２本の直線である。直線Ｌ４は、これら２本のスリット２６Ａの間のスリット２６Ｂの内側端部２６Ｂｉと、これら２本のスリット２６Ａ上の点（例えば長さ方向中央付近等）とを通る直線である。直線Ｌ５は、このスリット２６Ｂ上を通る直線である。

埋込金属３０は、金属板２０のスリット２６に埋め込まれる。埋込金属３０は、スリット２６の全体を埋めるように配置される。すなわち、埋込金属３０の形状とスリット２６の内側の形状とは同一である。埋込金属３０は、スリット２６に沿ったせん断応力（直線Ｌ２の両脇の矢印参照）に対して金属板２０よりも塑性変形しやすい。埋込金属３０は、スリット２６に沿ったせん断応力に対して金属板２０よりも弾性変形しにくい。埋込金属３０を形成する材料は、金属板２０を形成する材料とは異なる金属とする。埋込金属３０を形成する材料として、後述する押出工程で金属板２０を形成する材料と反応して化合物が生成されることがない材料を選択する。埋込金属３０を形成する材料は、単一材料でも良く、合金でも良く、具体的には例えば、以下（ア）〜（ウ）の材料である。（ア）例えば、埋込金属３０は、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）、Ａｇ、Ｂｉ（ビスマス）、Ｚｎ、Ａｌ、又はこれらの合金で形成される。（イ）また例えば、埋込金属３０は、純Ｎｂ（ニオブ）、または、純Ｔａ（タンタル）で形成される。純Ｎｂの純度は９８重量％以上、好ましくは９９重量％以上である。純Ｔａの純度は９８重量％以上、好ましくは９９重量％以上である。なお、Ｎｂ及びＴａは、他の材料と混ざると硬くなり、後述する押出しや塑性変形が困難になる。よって、（合金でなく）単一材料の純Ｎｂまたは純Ｔａで埋込金属３０を形成する。（ウ）また例えば、埋込金属３０は、Ｚｎ−Ａｌ合金、または、Ｚｎ−Ａｌ系の超塑性金属で形成される。

（製法）
次に金属放熱板１の製法を説明する。金属放熱板１の製法は、図３（ｂ）に示す複合柱状部材４０を組上げる組上工程と、複合柱状部材４０を押出して縮小加工する押出工程と、押出工程で縮小加工された複合柱状部材４０（押出材６０）の断面寸法を仕上げる寸法仕上工程と、押出材６０をスライスするスライス工程とを備える。

組上工程は、金属板２０（図２参照）を形成する材料により形成された柱状部材４１、４７、４８、４９と、埋込金属３０（図２参照）を形成する材料により形成された板状部材５０と、を密着させて一体の複合柱状部材４０を組み上げる工程である。組上工程での組み上げは、金属放熱板１（図２参照）の平面視の構造（断面構造）と、複合柱状部材４０の軸方向から見た断面構造と、が同じ構造になるように行う（わずかな隙間の有無などの相違はあっても良い）。さらに詳しくは、図２に示す中央部２１（例えば八角形）、三角部２７、四角部２８、四角部２９、及び埋込金属３０（スリット２６）それぞれと断面が相似形の、図３（ｂ）に示す柱状部材４１、４７、４８、４９、及び板状部材５０を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、柱状部材４１、４７、４８、４９、及び板状部材５０を密着させて一体とし、複合柱状部材４０を組み上げる。次に、複合柱状部材４０を筒状部材５５の内側にはめ込む。次に、複合柱状部材４０がはめ込まれた筒状部材５５の軸方向両端を、溶接（たとえば真空中での電子ビーム溶接）により封止して、押出用ビレット５７を形成する。なお、筒状部材５５は、例えば、金属板２０を形成する材料で形成される。

押出工程は、複合柱状部材４０（押出用ビレット５７）を軸方向に直交する方向に静水圧押出し（等方圧押出し）により縮小加工する工程である。押出工程は、図３（ａ）に示す静水圧押出装置１００を用いて行う。静水圧押出装置１００では、コンテナ１０１とシールピストン１０２とダイス１０３との内側に、液体の圧力媒体１０４を介してビレット（筒状部材５５にはめ込まれた複合柱状部材４０）が配置される。そして、ステム１０５を押し込むと、ダイス１０３の形状に応じて縮小加工（等比的に小さく加工）された押出材６０が、静水圧押出装置１００から押出しされる。押出工程では、図３（ｂ）に示す押出前の複合柱状部材４０を（押出用ビレット５７）を所定の押出温度に加熱して押出を行う。押出後の複合柱状部材４０（押出材６０）の断面構造は、押出前の複合柱状部材４０の断面構造が保たれた構造である。押出後の複合柱状部材４０では、各柱状部材４１、４７、４８、４９、及び板状部材５０は、互いに拡散接合されている。

寸法仕上工程は、押出材６０を目的の断面寸法に仕上げる工程である。寸法仕上げ工程では押出材６０の外周（すなわち筒状部材５５に対応する部分）を取り除く。押出材６０の外周を取り除く加工は、切削（例えば、旋盤加工、フライス加工など）や、パンチによる打ち抜きなどにより行う。なお、寸法仕上工程は、次に述べるスライス工程の後に行っても良く、また、寸法仕上工程は無くても良い。

スライス工程は、押出材６０（押出工程により縮小加工された複合柱状部材４０）を軸方向に直交する面に沿ってスライス加工する工程である。スライス工程で押出材６０がスライス加工されて金属放熱板１が得られる。

なお、図２に示す金属放熱板１が中央部２１に中央スリット２２を備える場合、中央スリット２２は例えば次のように形成される。中央スリット２２が中空の場合、中央スリット２２が形成される前の金属放熱板１を、例えばパンチによる打ち抜き等で加工することで中央スリット２２が形成される。また、中央スリット２２に金属等が埋め込まれる場合、上記組上工程において、中央スリット２２と断面形状が相似形の柱状部材（図示なし）を、図３（ｂ）に示す柱状部材４１（中央部２１に対応）にはめ込む。この工程を経ることで、金属等が埋め込まれた中央スリット２２が形成される。また、後述する第３実施形態の中空のスリット２６（図５参照）の形成方法（溶出工程を備えた金属放熱板３０１の製法）と同様の方法で、中空の中央スリット２２を形成しても良い。

（熱による変形）
図１に示す電子部品１１が高密度発熱すると、絶縁性放熱板１３を介して、金属放熱板１に熱が伝わる。このとき金属放熱板１では、山状熱歪みが生じることが抑制されるとともに、熱が平面視外側に拡散される。

（山状熱歪み）金属放熱板１の金属板２０（図２参照）よりも、金属放熱板１に接合された絶縁性放熱板１３は熱膨張率が小さい。よって、図２に示す金属放熱板１のうち電子部品１１近傍（中央部２１周辺）だけでなく、金属放熱板１の全体が厚さ方向に変形しようとする。すなわち、金属放熱板１に山状熱歪み（反り変形）が生じようとする。なお、金属放熱板１の厚さは、上述したように例えば１００μｍ〜５ｍｍ等であるので、金属放熱板１の厚さ方向の熱膨張の差は金属放熱板１の熱歪みにほとんど寄与しない。

（山状熱歪みの抑制）金属放熱板１の埋込金属３０は、スリット２６に沿ったせん断応力に対して金属板２０よりも塑性変形しやすい。よって、金属放熱板１は熱歪みにより次の（ア）及び（イ）のように変形する。（ア）中央部２１は、平面視において中心Ｏを中心として回転変形する（図２の場合、左まわり）。（イ）周辺部２５は、各スリット２６にほぼ沿うように旋回放射状に平面視外側にひろがる。このとき、隣り合う２本のスリット２６に挟まれた各部分（周辺部２５を構成する各部分）は、互いにわずかに異なる向きに向かってひろがる。すなわち、スリット２６の平面視両脇（スリット２６を挟む金属板２０）がせん断変形する（直線Ｌ２の両脇の矢印参照）。（ア）及び（イ）のように金属放熱板１が変形するので、金属放熱板１の山状熱歪み（厚さ方向の変形）が、金属放熱板１の板面方向の変形（厚さ方向に直交する方向の変形）に分散（変換）される。なお、電子部品１１が冷えて金属放熱板１が冷えた場合は、上記とは逆向きに金属放熱板１が変形する。

（熱拡散）電子部品１１が高密度発熱すると、金属放熱板１の中央部２１に熱が伝わる。この熱は、中央部２１から周辺部２５へ向かう向きに、平面視内側から外側へ拡散する。ここで、スリット２６（及び埋込金属３０）は、旋回放射状に形成されている。よって、中心Ｏを中心とする円周に沿ってスリット２６が形成されている場合に比べ、金属放熱板１の上記の熱拡散が容易に行われる。

（効果１）
次に、金属放熱板１（放熱板）の効果を説明する。図１に示すように、金属放熱板１は、一方の面に絶縁性放熱板１３（被接合部材）が接合され、他方の面にヒートシンク１５（冷却部材）が接触される放熱板である。図２に示すように、金属放熱板１は、絶縁性放熱板１３よりも熱膨張率が大きい金属板２０と、金属板２０に埋め込まれた埋込金属３０と、を備える。金属板２０は、絶縁性放熱板１３が接合された中央部２１と、中央部２１を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリット２６と、を備える。埋込金属３０は、スリット２６に埋め込まれるとともに、スリット２６に沿ったせん断応力に対して金属板２０よりも塑性変形しやすい。
なお、金属放熱板１の中央部２１には、電子部品１１（被接合部材）が直接接合されても良く、また、絶縁性放熱板１３を介して電子部品装置１０が接合されても良い。

（効果１−１）
複数の線状のスリット２６は、中央部２１を囲むように旋回放射状に形成される。スリット２６には、埋込金属３０が埋め込まれる。埋込金属３０は、スリット２６に沿ったせん断応力に対して金属板２０よりも塑性変形しやすい。これらの構成により、絶縁性放熱板１３（又は電子部品１１）と金属板２０との熱膨張率の差により金属放熱板１が山状に（厚さ方向に）歪もうとしたとき、スリット２６の平面視両脇（スリット２６を挟む金属板２０）がスリット２６に沿ってせん断変形する。よって、金属放熱板１の厚さ方向の変形が、金属放熱板１の板面方向の変形（厚さ方向に直交する方向の変形）に分散される。したがって、金属放熱板１の山状熱歪みを抑制できる。山状熱歪みを抑制できる結果、金属放熱板１と絶縁性放熱板１３（又は電子部品１１）との剥離を抑制できる。

また、金属放熱板１は上記の作用により山状熱歪みを抑制できるので、上述した特許文献４に記載の技術のように蛇腹状の折り目変形を金属放熱板１に生じさせる必要がない。よって、この蛇腹状の折り目変形による、金属放熱板１と絶縁性放熱板１３（または電子部品１１）との剥離を抑制できる。

（効果１−２）
複数の線状のスリット２６は、中央部２１を囲むように旋回放射状に形成される。よって、金属放熱板１の平面視中央から外側へ（中央部２１から周辺部２５へ）の熱拡散が、スリット２６及び埋込金属３０により阻害されることが抑制される。よって、金属放熱板１の熱拡散性の低下を抑制できる（スリット２６を形成しない単なる金属板にスリット２６を形成したときの熱拡散性の低下を抑制できる）。

（効果２）
金属板２０は、中央部２１に形成された複数の線状の中央スリット２２をさらに備える。複数の中央スリット２２は、中央部２１の中心Ｏで交わる。よって、中央スリット２２の周辺は変形しやすい。したがって、中央部２１での山状熱歪みを抑制できる。

上記効果をさらに説明する。例えば、電子部品１１自体の面積が大きい場合や、電子部品１１の主要な発熱部位の面積が大きい場合などに、金属板２０の中央部２１の面積を大きくする場合がある。中央部２１の面積を大きくすると、例えば、中央部２１の領域内（面内）における温度差が大きくなる等により、中央部２１で山状熱歪みが起こりやすくなると予想される。上記の中央スリット２２を備える金属放熱板１では、中央部２１で山状熱歪みが生じようとしたとき、中央スリット２２の周辺（金属板２０）が変形して、山状熱歪みを吸収できる。よって、中央部２１での山状熱歪みを抑制できる。

（効果３）
図２に示す金属板２０は、純Ｃｕ、純Ａｌ、又はこれらの合金で形成される。よって、金属板２０の熱拡散性が確実に得られる。

（効果４、５）
埋込金属３０は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、若しくはこれらの合金、又は、純Ｎｂ若しくは純Ｔａで形成される。また、埋込金属３０は、Ｚｎ−Ａｌ合金、または、Ｚｎ−Ａｌ系の超塑性金属で形成される。よって、埋込金属３０の塑性変形がより容易になる。

（効果６）
金属放熱板１は、組上工程と、押出工程と、スライス工程と、を備えた製法により製造される。図３（ｂ）に示すように、組上工程は、金属板２０（図２参照）を形成する材料により形成された柱状部材４１、４７、４８及び４９と、埋込金属３０を形成する材料により形成された板状部材５０と、を密着させて一体の複合柱状部材４０を組み上げる工程である。押出工程は、複合柱状部材４０を軸方向に直交する方向に静水圧押出しにより縮小加工する工程である。スライス工程は、押出工程により縮小加工された複合柱状部材４０（押出材６０）を軸方向に直交する面に沿ってスライス加工する工程である。金属放熱板１は上記の製法により容易に製造できるので、金属放熱板１を量産しやすい。

なお、上述した特許文献２〜４に記載のスリットや溝（以下「溝等」）は切削やプレス等の加工により形成されるが、この溝等には次の（ア）又は（イ）の問題がある。（ア）放熱板（金属放熱板１）を１枚ずつ切削して溝等を形成していく加工は手間がかかる。（イ）プレス加工により溝等を放熱板に形成すると、溝等が所望の形状になりにくく（きれいに加工しにくく）、また、放熱板が波型に歪む問題がある。放熱板が波型に歪むと、例えばハンダ付けが困難になる。

（変形例１〜３）
金属板２０および埋込金属３０を形成する金属に応じて、押出工程の押出温度を以下のように適切な温度とすることが好ましい。

（変形例１、効果７）
変形例１では、金属板２０は、純Ｃｕで形成される。埋込金属３０は、純Ｎｂまたは純Ｔａで形成される。静水圧押出しの押出温度（図３（ｂ）に示す押出用ビレット５７の温度）は６００〜９００℃である。
この条件で静水圧押出しをするので、図３（ｂ）に示す複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士が拡散接合される。よって、複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士の完全な熱接触を得ることができるので、図２に示す金属板２０で確実に熱を拡散できる。また、上記条件で静水圧押出しをするので、金属板２０と埋込金属３０とが金属間化合物を生成しない。よって、埋込金属３０の塑性変形がより容易になる。
（変形例２、効果８）
変形例２では、金属板２０は、純Ａｌで形成される。埋込金属３０は、純Ｔａで形成される。静水圧押出しの押出温度は２００〜６００℃である。
この条件で静水圧押出しをするので、上記変形例１と同様に、金属板２０で確実に熱を拡散でき、埋込金属３０の塑性変形がより容易になる。

（変形例３、効果９）
変形例３では、金属板２０は、純Ｃｕまたは純Ａｌで形成される。埋込金属３０は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、またはこれらの合金で形成される。静水圧押出しの押出温度は２００℃以下（冷間静水圧押出）である。
この条件で静水圧押出しをするので、金属板２０と埋込金属３０とが金属間化合物を生成しない。よって、埋込金属３０の塑性変形がより容易になる。

（変形例４、効果１０）
静水圧押出しの押出温度が２００℃以下の場合は、組上工程を次のように行う。組上工程において、金属板２０を形成する材料により形成された、図３（ｂ）に示す複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士の界面に箔を挟む。箔は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、またはこれらの合金で形成されるとともに、厚さ５０μｍ以下である。
押出温度が２００℃以下の場合、そのままでは複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士が拡散接合できない。そこで、複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士の界面に箔（バッファ層）を挟むことで、複数の柱状部材４１、４７、４８及び４９同士の完全な熱接触を得ることができ、金属板２０（図２参照）で確実に熱を拡散できる。

（第２実施形態）
図４を参照して、第２実施形態の金属放熱板２０１について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、図４（ａ）は、複合柱状部材２４０の平面図である。図４（ｂ）〜（ｅ）は、（ｂ）筒状部材５５、（ｃ）柱状部材４１、（ｄ）柱状部材４７、及び（ｅ）板状部材５０の平面図（軸方向に沿って見た図）である。また、図４（ａ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）では、押出前の複合柱状部材２４０に関する符号を括弧なしで示し、押出後の（製造後の）金属放熱板２０１に関する符号を括弧付きで示す。

図２に示すように、第１実施形態の金属放熱板１は平面視四角形とした。図４（ａ）に示すように、第２実施形態の金属放熱板２０１は平面視円形である。また、金属放熱板２０１では、スリット２６Ｂ（図２参照）を形成しない。また、金属放熱板２０１では、周辺部２５は、図２に示す四角部２８及び２９を備えない。次に、金属放熱板２０１の製法を説明する。

組上工程では、図４（ｂ）〜（ｅ）に示す、筒状部材５５、柱状部材４１、４７、及び板状部材５０を用意する。図４（ｂ）に示す筒状部材５５は、外径Ｄ１＝６８ｍｍ、内径Ｄ２＝６１ｍｍの、純Ｃｕ製のパイプである。図４（ｃ）に示す柱状部材４１（中央部２１に対応）は、対辺長Ｌ６＝３０ｍｍの純Ｃｕ製の八角棒材である。図４（ｄ）に示す柱状部材４７（三角部２７に対応）は、三辺Ｌ７、Ｌ８、及びＬ９の長さがＬ７＝１９．２ｍｍ、Ｌ８＝２２．５ｍｍ、及びＬ９＝３１．３ｍｍの純Ｃｕ製三角棒材である。図４（ｅ）に示す板状部材５０（埋込金属３０に対応）は、厚さＬ１０＝０．５ｍｍで幅Ｌ１１＝１９ｍｍの純Ｎｂ板である。

また、組上工程では、図４（ａ）に示す複合柱状部材２４０を次のように組み上げる。柱状部材４１（八角棒材）の各辺に、柱状部材４７（三角棒材）の辺Ｌ９（図４（ｄ）参照）が接触するように組み入れる。柱状部材４１の各辺の延長線上に板状部材５０を配置する。そして、筒状部材５５の軸方向両端を溶接して封止することで押出用ビレット５７を形成する。

押出工程では、複合柱状部材２４０（押出用ビレット５７）を７００℃に加熱し、静水圧押出装置１００（図３（ａ）参照）を用いて、押出を行う。これにより、軸方向から見た断面の直径が４０ｍｍの押出材６０（図３（ｂ）参照）が得られる。

寸法仕上工程では、旋盤加工等により押出材６０の外周を直径３５ｍｍになるよう研削し、筒状部材５５に対応する部分を除去する。そして、上記スライス工程を経て、金属放熱板２０１が得られる。

なお、平面視円形の金属放熱板２０１を加工（圧延、切削、打ち抜きなど）して平面視四角形としても良い。

（第３実施形態）
図５を参照して、第３実施形態の金属放熱板３０１について、第１実施形態との相違点を説明する。図２に示す金属放熱板１は、スリット２６に埋め込まれた埋込金属３０を備える。図５に示す金属放熱板３０１は、金属放熱板１から埋込金属３０（図２参照）を取り除いてスリット２６を中空にしたものである。

次に、金属放熱板３０１の製法を説明する。金属放熱板３０１の製法は、第１実施形態の金属放熱板１（図２参照）の製法に対し、溶出工程をさらに備える。溶出工程は、押出工程により縮小加工された複合柱状部材４０（押出材６０、図３（ｂ）参照）から、加熱、酸塩基反応、または溶媒により、埋込金属３０（図２参照）を溶出させる工程である。

加熱により埋込金属３０を溶出させる場合について説明する。
組上工程で用いる板状部材５０（埋込金属３０を形成する部材、図３（ｂ）参照）は、低融点金属で形成される。この低融点金属の融点は、少なくとも金属板２０（図２参照）の融点よりも低く、例えばＳｎの融点（２３０℃）程度より低い。
溶出工程では、押出後の複合柱状部材４０（図３（ｂ）参照）を加熱する。すると、図２に示す埋込金属３０がスリット２６から溶出し、スリット２６が中空になる。なお、溶出工程は、埋込金属３０の溶出が可能な状態のときに行えば良い。すなわち、溶出工程は、寸法仕上工程の後に行っても良く、スライス工程の後に行っても良い（酸塩基反応や溶媒により埋込金属３０を溶出させる場合も同様）。

酸塩基反応により埋込金属３０を溶出させる場合について説明する。組上工程で用いる板状部材５０（図３（ｂ）参照）は、酸性またはアルカリ性溶液に対する腐食性金属で形成される。溶出工程では、押出後の複合柱状部材４０を酸性またはアルカリ性の溶液（埋込金属３０が溶ける方の溶液）に浸し、スリット２６から埋込金属３０を溶出させる。

溶媒により埋込金属３０を溶出させる場合について説明する。組上工程で用いる板状部材５０（図３（ｂ）参照）は、溶媒に対して溶ける酸化物材料で形成される。溶出工程では、押出後の複合柱状部材４０を溶媒溶液に浸し、スリット２６から埋込金属３０を溶出させる。

（効果１１）
図５に示す金属放熱板３０１は、図２に示す第１実施形態の金属放熱板１から、埋込金属３０を取り除いてスリット２６を中空にした放熱板である。
スリット２６が中空なので、スリット２６の両脇（スリット２６を挟む金属板２０）がスリット２６に沿ってより容易にせん断変形できる。よって、金属放熱板３０１の山状熱歪みをより抑制できる。

（効果１２）
図５に示す金属放熱板３０１の製法は、上述した組上工程、押出工程、及びスライス工程と、溶出工程と、を備える。溶出工程は、押出工程により縮小加工された複合柱状部材４０（図３（ｂ）参照）から、加熱、酸塩基反応、または溶媒により、埋込金属３０（図２参照）を溶出させる工程である。
この製法により、スリット２６を中空にした金属放熱板３０１を確実に製造できる。

（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態では、金属放熱板１から埋込金属３０（図２参照）を取り除いてスリット２６を中空にした。このスリット２６は、一枚の平板状の金属板を金型打ち抜き加工して形成する工程により形成しても良い。このスリット２６の形成方法は、金属放熱板３０１が薄い場合に特に有効である。さらに詳しくは、電子部品１１の発熱量が比較的（通常に比べ）小さい場合や、電子部品１１の発熱の発生サイクルが比較的緩慢な場合などには、金属放熱板３０１に要求される熱拡散性能は比較的低くなる。その場合、金属放熱板３０１の厚さは、例えば１ｍｍ以下等にすることが可能となる。金属放熱板３０１がこのような薄さの場合、一般的な金型打ち抜き加工でスリット２６を所望の形状に加工しやすく（きれいに加工しやすく）、金型打ち抜き加工をしても金属放熱板３０１が歪みにくい。

（効果１３）
金属放熱板３０１は、絶縁性放熱板１３（又は電子部品１１）が接合されるとともに絶縁性放熱板１３よりも熱膨張率が大きい。金属放熱板３０１は、絶縁性放熱板１３が接合された中央部２１と、中央部２１を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状の中空のスリット２６と、を備える。よって、上記（効果１１）と同様、金属放熱板３０１の山状熱歪みをより抑制できる。

（効果１４）
金属放熱板３０１は、一枚の平板状の金属板を金型打ち抜き加工してスリット２６を形成する工程を備える製法により製造される。よって、埋込金属３０を溶出させて中空のスリット２６を形成する場合に比べ、簡易に金属放熱板３０１を製造できる。

（第４実施形態）
図６を参照して、第４実施形態の金属放熱板４０１について、第３実施形態との相違点を説明する。図６は、第４実施形態の図５相当図である。但し、図５では金属放熱板３０１の電子部品１１に接合される面（電子部品１１側から見える面）を表側に図示しているが、図６では金属放熱板４０１のヒートシンク１５と接触される面（ヒートシンク１５側から見える面）を表側に図示している。なお、図６において金属放熱板３０１と同一の部分には同じ符号を付している。また、煩雑を避けるため、図６では、複数の固定部４０３のうち、一部にのみ符号を付している。

図６に示す金属放熱板４０１は、金属板２０のヒートシンク１５と接触する側の面のうち、周縁部４０２の一部がヒートシンク１５と固定され、周縁部４０２の一部を除く部分がヒートシンク１５と固定されないようになっている。具体的には、図６に示すとおり、周縁部４０２の領域内にある８ヵ所（以下、この８ヵ所を固定部４０３と記載する）がヒートシンク１５に固定されている。但し、周縁部４０２の領域内にある少なくとも３箇所の固定部４０３によって周縁部４０２がヒートシンク１５に固定されていればよい。ここで、「固定」とは、固定部４０３がヒートシンク１５に対して相対的に変位しないことを言い、例えばスパーク溶接、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合：Friction Stir Welding）等によって強固定することを言う。この「固定」には、ろう接（はんだ付け、ろう付け）による接合は含まれない。固定部４０３は、隣接するスリット２６Ａ間に１ヵ所ずつ設けられている。なお、固定部４０３は上述のとおり少なくとも３ヶ所以上あれば良い。また、周縁部４０２の全部がヒートシンク１５と固定されていても良い。なお、周縁部４０２とは、周辺部２５の一部であって、金属放熱板４０１の外周を含む部分を指す。

（熱による変形）
次に、電子部品１１が高密度発熱した場合の金属放熱板４０１とヒートシンク１５の変形について、図７を参照して説明する。図７は、金属放熱板４０１とヒートシンク１５の変形の様子を示した模式図であり、図７（ａ）は、金属放熱板４０１とヒートシンク１５とが固定されていない場合の変形の様子を示す。図７（ｂ）は、金属放熱板４０１とヒートシンク１５とが固定部４０３で固定され、固定部４０３以外では固定されていない場合の変形の様子を示す。なお、図７に図示した金属放熱板４０１は、ヒートシンク１５よりも板面の大きさが小さい。

電子部品１１が高密度発熱すると、絶縁性放熱板１３を介して、金属放熱板４０１に熱が伝わる。このとき金属放熱板４０１では、第１〜第３実施形態と同様、山状熱歪みが生じることが抑制されるとともに、熱が平面視外側に拡散される。一方、金属放熱板４０１に伝わった熱は、ヒートシンク１５に伝わる。ヒートシンク１５の金属放熱板４０１側（特に、中央部２１との接触部分）では温度が高く、その反対側（冷却水が通過する側（図７下方側））では温度が低い。よって、ヒートシンク１５には厚さ方向（板面と垂直方向）の熱膨張差により山状熱歪みが生じ、中央部２１との接触部分を頂点に山状に変形する。

ここで、金属放熱板４０１がヒートシンク１５に固定されていない場合には、金属放熱板４０１は、周縁部４０２が絶縁性放熱板１３（図７では不図示）側に反るように変形する。これは、山状熱歪み（厚さ方向の変形）が板面方向の変形（厚さ方向に直交する方向の変形）に分散されるため、及び、金属放熱板４０１と電子部品１１との熱膨張率の差があるためである。その結果、図７（ａ）に示すように、金属放熱板４０１とヒートシンク１５とは、金属放熱板４０１の中央部２１では接触するが、周縁部４０２では接触しない。したがって、金属放熱板４０１からヒートシンク１５への放熱性は、中央部２１付近では良好となるが、周縁部４０２付近では中央部２１付近に比べて放熱性が低下する。なお、金属放熱板４０１の中央部２１がヒートシンク１５と固定され、金属放熱板４０１の中央部２１以外が固定されていない場合も、周縁部４０２が絶縁性放熱板側に反ってしまい、金属放熱板４０１の放熱性が低下する。

一方、金属放熱板４０１の周縁部４０２がヒートシンク１５に固定され、周縁部４０２以外が固定されていない場合には、周縁部４０２が絶縁性放熱板１３（図７では不図示）側に反るように変形することが抑制される。よって、図７（ｂ）に示すように、金属放熱板４０１とヒートシンク１５とは、金属放熱板４０１の中央部２１及び周縁部４０２で接触する。したがって、金属放熱板４０１からヒートシンク１５への放熱性は、中央部２１及び周縁部４０２ともに良好となる。また、金属放熱板４０１には、旋回放射状のスリット２６が形成されている。よって、金属放熱板４０１は柔軟性を持ち、中央部２１周辺（範囲Ｘ）の平面性が維持される。その結果、金属放熱板４０１と絶縁性放熱板１３との剥離が抑制される。

また、金属放熱板４０１の中央部２１と周縁部４０２の中間付近では、金属放熱板４０１とヒートシンク１５との間に隙間Ｉが生じ、放熱性が中央部２１と周縁部４０２に比べて低下する。但し、金属放熱板４０１は、固定部４０３以外では、ヒートシンク１５とグリスＧ（図１参照）を介して接触している。よって、グリスＧがこの隙間Ｉに入り込み、当該付近でも、金属放熱板４０１とヒートシンク１５との熱伝導性が維持される。なお、グリスＧの代わりに、はんだ（特に、低温はんだ）、サーマルコンパウンド、オイル等を使用しても良い。なお、変形によって生じる隙間Ｉは１μｍ程度である。

金属放熱板４０１の周縁部４０２がヒートシンク１５に固定されている場合であっても、金属放熱板４０１の山状熱歪み（厚さ方向の変形）が、金属放熱板１の板面方向の変形（厚さ方向に直交する方向の変形）に分散（変換）される。金属放熱板４０１には旋回放射状のスリット２６が設けられているためである。即ち、スリット２６によって、金属放熱板４０１は、次の（ア）及び（イ）のように変形する。（ア）中央部２１は、平面視において中心Ｏを中心として回転変形する（図６の場合、左まわり）。（イ）周辺部２５は、スリット２６の平面視両脇（スリット２６を挟む金属板２０）が中央部２１の回転変形に追従するようにせん断変形する。

（効果１５）
金属放熱板４０１は、金属板２０のヒートシンク１５と接触する側の面のうち、周縁部４０２がヒートシンク１５と固定され、周縁部４０２以外はヒートシンク１５と固定されない。よって、金属放熱板４０１とヒートシンク１５が変形しても、金属放熱板４０１の周縁部４０２がヒートシンク１５に接触し、且つ、中央部２１付近の平面性が維持される。その結果、金属放熱板４０１からヒートシンク１５への放熱性が向上すると共に、金属放熱板４０１と絶縁性放熱板１３との剥離が抑制される。

なお、本実施形態においては、スリット２６の内部を中空とした金属放熱板４０１を使用したが、スリット２６の内部に埋込金属３０（図２参照）を埋め込んだ金属放熱板を使用しても良い。

（実施例）
次に、電子部品１１を高密度発熱させたときの、熱応力解析（変位）結果及び熱解析（温度）結果について、図８〜図１０を参照して説明する。

（解析モデル）
解析に用いた電子部品装置１０のモデルの各部の寸法・材質は以下のとおりである。金属放熱板は、平面視円形のものを使用した（金属放熱板４０１と区別するため、ここでは金属放熱板４０１Ａと記載する）。なお、絶縁性放熱板１３は備えず、はんだＳを介して金属放熱板４０１Ａを電子部品１１に接合した。
電子部品１１ ：φ１０ｍｍ×厚さ１５０μｍ、材質Ｓｉ
はんだＳ ：φ１０ｍｍ×厚さ５０μｍ、材質Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ
金属放熱板４０１Ａ：φ３０ｍｍ×厚さ２ｍｍ、材質Ｃｕ
ヒートシンク１５ ：φ５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質Ａｌ
ヒートシンク１５の下端は常に６５℃となるよう設定した。また、８本のスリット２６Ａと８本のスリット２６Ｂを形成した。また、金属放熱板４０１Ａの周縁部４０２に８ヵ所設けた固定部４０３によって金属放熱板４０１Ａとヒートシンク１５を固定した。固定部４０３は隣接するスリット２６Ａ間に１ヵ所づつ設けた。スリット２６Ａ及びスリット２６Ｂの隙間（幅）は共に０．１ｍｍとした。なお、中央スリット２２（図６参照）は設けていない。また、金属放熱板４０１Ａとヒートシンク１５とは、熱的に完全接触とし、自由に横滑りできるよう設定した。

上記のように構成した解析モデルを実施例とし、スリット２６（スリット２６Ａ及びスリット２６Ｂ）を備えない解析モデルを比較例として、電子部品１１の上方から１７５Ｗの電力を与え、熱応力解析（変位）および熱解析（温度）を行った。なお、スリット２６を備えない比較例の解析モデルの金属放熱板を４０１Ｂと記載する。

（熱応力解析結果）
解析モデル（実施例）の熱応力解析結果を図８に示す。図８（ａ）〜（ｃ）は、（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、及び（ｃ）（ｂ）のＡ部拡大図である。また、解析モデル（比較例）の熱応力解析結果を図９に示す。図９（ａ）は、側面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大図である。なお、図８及び図９中に記載のΔＺは、Ｚ軸方向の変位量を示している。なお、電子部品１１及びはんだＳは、図８及び図９には図示していない。

図８（ａ）より、スリット２６Ａの幅が広がっていることが分かる。これは、平面視において中心Ｏを中心として回転変形し（図８の場合、左まわり）、山状熱歪みが金属放熱板の板面方向に分散されたためである。また、金属放熱板４０１Ａの中央部２１ほどＺ軸方向に大きく変位していることが分かる。これは、ヒートシンク１５が山状に変形したためである。

図８（ｂ）、（ｃ）より、金属放熱板４０１Ａの中央部２１周辺では、平面性が維持されていることが分かる。また、ヒートシンク１５が山状に変形したことで、金属放熱板４０１Ａの中央部２１付近とヒートシンク１５とが接触（密着）していることが分かる。なお、金属放熱板４０１Ａの周縁部４０２とヒートシンク１５とは固定部４０３で接触している。また、金属放熱板４０１とヒートシンク１５との間には、隙間Ｉが生じている。一方、図９（ａ）、（ｂ）より、金属放熱板にスリット２６を設けていない場合には、金属放熱板４０１Ｂの中央部２１付近が山状に変形していることが分かる。したがって、金属放熱板４０１Ｂと絶縁性放熱板１３とが剥離しやすくなる。

（熱解析結果）
熱解析結果を図１０に示す。図１０（ａ）〜（ｄ）は、（ａ）実施例の斜視図、（ｂ）実施例の側面図、（ｃ）比較例の斜視図、及び（ｄ）比較例の側面図である。なお、電子部品１１及びはんだＳは、図１０には図示していない。図１０より、スリット２６がある場合とない場合で、熱拡散性、金属放熱板（４０１Ａ、４０１Ｂ）からヒートシンク１５への放熱性はほとんど変わらないことが分かる。したがって、スリット２６が熱拡散性及び放熱性をほとんど阻害していないと言える。

（第４実施形態の変形例）
次に、第４実施形態の変形例１〜５について、図１１〜図１５を参照して説明する。上記第４実施形態では、スリット２６（図６参照）を直線状とした。第４実施形態の変形例では、スリットのうち、スリット２６Ａ（図６参照）に相当するスリット（４１２、４２２、４３２、４４２、４５２）を曲線状とした。なお、変形例では、スリット２６Ｂ（図６参照）に相当するスリットは備えない。第４実施形態の変形例の金属放熱板（４１１、４２１、４３１、４４１、４５１）は平面視円形である。中央スリット２２（図６参照）は形成しない。また、本変形例では、中央部２１は円形としている。

変形例１〜５の金属放熱板は、８本の曲線状のスリットを備えている。また、各変形例において、８本のスリットは同じ形状である。なお、スリットの本数は７本以下、９本以上でもよい。また、８本のスリットの形状が異なっていても良い。

（変形例１）
図１１は、第４実施形態の変形例１を示す。変形例１の金属放熱板４１１には、異なる曲率半径を有した２つの円弧を組み合わせたスリット４１２が形成されている。このスリット４１２は、金属放熱板４１１の放射方向に沿うように（半径方向に略平行となるように）延在する第１スリット４１３と、第１スリット４１３の末端から延在し、第１スリット４１３の曲率半径よりも曲率半径が大きい第２スリット４１４とからなる。したがって、隣接するスリット４１２間における金属板２０の幅Ｈは、隣接する第１スリット４１３間の幅Ｈ１よりも隣接する第２スリット４１４間の幅Ｈ２の方が小さい。第１スリット４１３は、中央部２１の外周に広角に（周方向と略垂直に、以下同じ）接する。第２スリット４１４は、金属放熱板４１１の外周に緩やかに（周方向と略平行に、以下同じ）接する。なお、第１スリット４１３及び第２スリット４１４の円弧の中心角（β、γ）の大きさは９０°である（但し、９０°に限られるものではない）。また、スリット４１２のＲの向きは図１１において平面視左まわりである（平面視右まわりでも良い）。

（変形例２）
図１２は、第４実施形態の変形例２を示す。変形例２の金属放熱板４２１には、１つの円弧からなるスリット４２２が形成されている。このスリット４２２は、中央部２１領域の半径よりも大きい曲率半径を有するスリットである。また、スリット４２２は、中央部２１の外周及び金属放熱板４２１の外周に緩やかに接する。なお、スリット４２２は、中央部２１の外周から金属放熱板４２１の外周に向かうに連れて徐々に曲率半径が大きくなるように形成されてもよい。また、スリット４２２のＲの向きは図１２において平面視左まわりである（平面視右まわりでも良い）。

（変形例３）
図１３は、第４実施形態の変形例３を示す。変形例３の金属放熱板４３１には、異なる曲率半径を有し、且つ、Ｒの向きが異なる２つの円弧を組み合わせたスリット４３２が形成されている。このスリット４３２は、中央部２１の外周に緩やかに接する第１スリット４３３と、第１スリット４３３の末端から延在し、金属放熱板４３１の外周に広角に接する第２スリット４３４とからなる。したがって、隣接するスリット４３２間における金属板２０の幅は、隣接する第１スリット４３３間の幅よりも隣接する第２スリット４３４間の幅の方が大きい。また、第１スリット４３３は、図１３においてＲの向きが平面視左まわりであるのに対し、第２スリット４３４は平面視右まわりである（向きの順序は逆でも良い）。なお、スリット４２２と比較して、第１スリット４３３はより中央部２１の外周に緩やかに接する。

（変形例４）
図１４は、第４実施形態の変形例４を示す。変形例４の金属放熱板４４１には、異なる曲率半径を有し、且つ、Ｒの向きが異なる２つの円弧を組み合わせたスリット４４２が形成されている。このスリット４４２は、金属放熱板４４１の放射方向に沿うように（半径方向に略平行となるように）延在する第１スリット４４３と、第１スリット４４３の末端から延在し、第１スリット４４３の曲率半径と略同じ曲率半径を有する第２スリット４４４とからなる。また、第２スリット４４４は、第１スリット４４３とＲの向きが反対である。即ち、第１スリット４４３は、図１４においてＲの向きが平面視左まわりであるのに対し、第２スリット４４４は平面視右まわりである（向きの順序は逆でも良い）。第１スリット４４３は、金属放熱板４４１の中央部２１の外周に広角に接する。また、第２スリット４４４は、金属放熱板４４１の外周に広角に接する。隣接するスリット４４２間の金属板２０の幅は、隣接する第１スリット４４３間の幅よりも隣接する第２スリット４４４間の幅の方が大きい。

（変形例５）
図１５は、第４実施形態の変形例５を示す。変形例５の金属放熱板４５１には、１つの円弧からなるスリット４５２が形成されている。このスリット４５２は、金属放熱板４５１の放射方向に沿うように（半径方向に略平行となるように）延在するスリットである。スリット４５２は、金属放熱板４５１の外周及び中央部２１の外周に広角に接する。また、スリット４５２は、中央部２１の外周から金属放熱板４５１の外周に向かうに連れて徐々に曲率半径が大きくなるように形成されてもよい。なお、スリット４５２のＲの向きは図１５において平面視左まわりである（平面視右まわりでも良い）。なお、スリット４５２は、金属放熱板４２１のスリット４２２よりも、曲率半径が小さい。

（変形例１〜５の効果）
次に、変形例１〜５の効果を表１を参照して説明する。表１は、熱拡散性、ヒートシンクとの密着性、変形の分散性、及び、中央部回転変位の大きさの４項目について、直線状のスリットからなる金属放熱板と変形例１〜５の金属放熱板とを比較したものである。

（熱拡散性）熱は、金属放熱板の平面視中央から外側へ拡散する。熱は放射方向に進むが、スリットによって阻害されると熱拡散性が低下する。よって、スリットが金属放熱板の放射方向に沿うように（半径方向に略平行となるように）設けられているほど熱拡散性が向上する。したがって、変形例１、４、５の構成であれば、直線状のスリットからなる金属放熱板と比較して熱拡散性がより向上する。

（ヒートシンクへの密着性）ヒートシンクへの密着性は、隙間Ｉ（図７参照）が小さいほど良い。そのためには、金属放熱板の中央部の外周と金属放熱板の外周の中間部分が変形しやすいことが必要となる。即ち、中央部の外周と金属放熱板の外周の中間部分において、隣接するスリット間における金属板の幅が小さいほど良い。したがって、変形例２〜４の構成であれば、直線状のスリットからなる金属放熱板と比較してヒートシンクへの密着性がより向上する。なお、変形例３の構成が最もヒートシンクへの密着性が高くなる。

（変形の分散性）変形の分散性は、ヒートシンクへの密着性とは反対に、隣接するスリット間における金属板の幅が大きいほど良い。金属板の幅が狭いと、当該部分に変形が集中するからである。したがって、変形例１、２、４、５の構成であれば、直線状のスリットからなる金属放熱板と比較して変形の分散性がより向上する。

（中央部回転変位）中央部回転変位の大きさは、金属放熱板の平面視において、スリットが一方方向に曲がっているほど大きくなる。したがって、変形例１、２では、直線状のスリットからなる金属放熱板と比較して中央部回転変位が大きい。一方、Ｒの向きが異なるスリットを有する変形例３、４では、直線状のスリットからなる金属放熱板と比較して中央部回転変位が小さい。中央部が回転すると、金属放熱板に接合される電子部品１１も回転する。その結果、例えば電子部品１１に接続された配線等が歪む可能性がある。したがって、中央部回転変位が小さい変形例３、４が好ましい。

（効果１６）
金属放熱板（４１１、４２１、４３１、４４１、４５１）は、スリット（４１２、４２２、４３２、４４２、４５２）が曲線状とされている。よって、直線状のスリット２６の金属放熱板と比較して、熱拡散性、ヒートシンクとの密着性、変形の分散性の少なくともいずれかを向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、図１６を参照して第５実施形態の金属放熱板５０１を説明する。第５実施形態の金属放熱板５０１は、第４実施形態の金属放熱板４０１を複数配置したものである。この構成により、複数の電子部品１１（図１参照）からなる電子部品装置１０を提供できる。なお、煩雑を避けるため、図１６では、複数の金属放熱板４０１、複数のスリット２６、複数の固定部４０３のうち、一部にのみ符号を付している。

図１６に示すように、金属放熱板５０１は、金属放熱板４０１を２行×３列配置して形成している。また、隣接する金属放熱板４０１はスリット２６の向きが反対称となるように配置されている。なお、行と列の数はこれに限られるものではないし、スリット２６の向きが対称となるように配置されても良い。また、スリット２６は直線状であるが、例えば第４実施形態の変形例１−５のような曲線状のスリットとしても良い（図１１〜図１５参照）。さらに、金属放熱板４０１の周縁部４０２（図６参照）の一部を固定しているが、周縁部４０２の全部を固定しても良い。また、スリット２６の内部を中空とした金属放熱板４０１を使用したが、スリット２６の内部に埋込金属３０（図２参照）を埋め込んだ金属放熱板を使用しても良い。

（その他の変形例）
図１に示すように、前記実施形態では、電子部品装置１０は、電子部品１１、絶縁性放熱板１３、金属放熱板１、及びヒートシンク１５の順に接合して構成されたが、電子部品装置１０の構成（各部材の配置、各部材の有無）は様々に変更できる。例えば、金属放熱板１は、電子部品１１と絶縁性放熱板１３との間に配置しても良い。

１、２０１、３０１、４０１、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、５０１ 金属放熱板（放熱板）
１１ 電子部品（被接合部材）
１３ 絶縁性放熱板（被接合部材）
１５ ヒートシンク（冷却部材）
２０ 金属板
２１ 中央部
２２ 中央スリット
２６ スリット
３０ 埋込金属
４０、２４０ 複合柱状部材
４１、４７、４８、４９ 柱状部材
５０ 板状部材
４０２ 周縁部
４０３ 固定部

Claims (19)

1. 一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板であって、
   前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板を備え、
   前記金属板は、
   前記被接合部材が接合される中央部と、
   前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、
   を備え、
   前記金属板の前記冷却部材と接触する側の面のうち、周縁部が当該周縁部にある少なくとも３つの固定部によって前記冷却部材と固定され、当該固定部を除く部分は前記冷却部材と相対変位可能とする、
   放熱板。
2. 一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板であって、
   前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板を備え、
   前記金属板は、
   前記被接合部材が接合される中央部と、
   前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、
   前記中央部に形成された複数の線状の中央スリットと、
   を備え、
   複数の前記中央スリットは、前記中央部の中心で交わる、
   放熱板。
3. 一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板であって、
   前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板と、
   埋込金属と、
   を備え、
   前記金属板は、
   前記被接合部材が接合される中央部と、
   前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、
   を備え、
   前記埋込金属は、前記スリットに埋め込まれ、前記スリットに沿ったせん断応力に対して前記金属板よりも塑性変形しやすい、
   放熱板。
4. 前記金属板は、純Ｃｕ、純Ａｌ、又はこれらの合金で形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱板。
5. 前記埋込金属は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、若しくはこれらの合金、又は、純Ｎｂ若しくは純Ｔａで形成される、請求項３に記載の放熱板。
6. 前記埋込金属は、Ｚｎ−Ａｌ合金、または、Ｚｎ−Ａｌ系の超塑性金属で形成される、請求項３又は５に記載の放熱板。
7. 前記金属板を形成する材料により形成された柱状部材と、前記埋込金属を形成する材料により形成された板状部材と、を密着させて一体の複合柱状部材を組み上げる組上工程と、
   前記複合柱状部材を軸方向に直交する方向に静水圧押出しにより縮小加工する押出工程と、
   前記押出工程により縮小加工された前記複合柱状部材を軸方向に直交する面に沿ってスライス加工するスライス工程と、
   を備える請求項３、５又は６のいずれか１項に記載の放熱板の製法。
8. 前記金属板は、純Ｃｕで形成され、
   前記埋込金属は、純Ｎｂまたは純Ｔａで形成され、
   前記静水圧押出しの押出温度は６００〜９００℃である、請求項７に記載の放熱板の製法。
9. 前記金属板は、純Ａｌで形成され、
   前記埋込金属は、純Ｔａで形成され、
   前記静水圧押出しの押出温度は２００〜６００℃である、請求項７に記載の放熱板の製法。
10. 前記金属板は、純Ｃｕまたは純Ａｌで形成され、
    前記埋込金属は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、またはこれらの合金で形成され、
    前記静水圧押出しの押出温度は２００℃以下である、請求項７に記載の放熱板の製法。
11. 前記静水圧押出しの押出温度が２００℃以下の場合は、
    前記組上工程において、前記金属板を形成する材料により形成された複数の前記柱状部材同士の界面に箔を挟み、
    前記箔は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、またはこれらの合金で形成されるとともに、厚さ５０μｍ以下である、請求項７に記載の放熱板の製法。
12. 前記押出工程により縮小加工された前記複合柱状部材から、加熱、酸塩基反応、または溶媒により、前記埋込金属を溶出させる溶出工程を備える、請求項７に記載の放熱板の製法。
13. 前記スリットが中空である、請求項１又は２に記載の放熱板。
14. 前記スリットが曲線状とされている、請求項１〜６、又は１３のいずれか１項に記載の放熱板。
15. 前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい一枚の平板状の金属の板を金型打ち抜き加工して前記スリットを形成する工程を備える、請求項１、２、又は１３のいずれか１項に記載の放熱板の製法。
16. 一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板であって、
    前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板を備え、
    前記金属板は、
    前記被接合部材が接合される中央部と、
    前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、
    を備え、
    前記スリットが曲線状とされている、
    放熱板。
17. 一方の面に被接合部材が接合され、他方の面に冷却部材が接触される放熱板の製法であって、
    前記放熱板は、
    前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい金属板を備え、
    前記金属板は、
    前記被接合部材が接合される中央部と、
    前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状のスリットと、
    を備え、
    前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい一枚の平板状の金属の板を金型打ち抜き加工して前記スリットを形成する工程を備える、
    放熱板の製法。
18. 被接合部材が接合されるとともに当該被接合部材よりも熱膨張率が大きい放熱板であって、
    前記被接合部材が接合される中央部と、
    前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状の中空のスリットと、
    を備え、
    前記スリットが曲線状とされている、
    る放熱板。
19. 被接合部材が接合されるとともに当該被接合部材よりも熱膨張率が大きい放熱板の製法であって、
    前記放熱板は、
    前記被接合部材が接合される中央部と、
    前記中央部を囲むように旋回放射状に形成された複数の線状の中空のスリットと、を備え、
    前記被接合部材よりも熱膨張率が大きい一枚の平板状の金属の板を金型打ち抜き加工して前記スリットを形成する工程を備える、
    放熱板の製法。

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