JPS61112359A - 熱交換体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱交換体の製造法に係り、特にサイリスタ、
ＬＳＩなどの半導体素子並びに各種装置を冷却させるた
めの冷却体の製造法に関する。

〔発明の背景〕

サイリスタ、ＬＳＩなどの半導体素子は、動作中に熱エ
ネルギを発生し、温度上昇する。この温度上昇によって
半導体素子の動作不能、過熱による半導体素子の破壊な
どの問題が生じる。このため半導体素子の動作により生
じた熱を効率的に除去し、安定した動作範囲内に温度を
維持する必要がある。熱を効率的に除去する手段として
、強制空冷方式や液体（冷水、液体窒素、フレオンなど
）を用いた冷却装置が用いられている。しかし、強制空
冷方式では、半導体素子を充分に冷却することができず
、事実上はぼ限界に達している。液体を用いた冷却方式
は、冷却効率が良く、半導体素子を冷却できる。液体を
用いた半導体素子の冷却装置に関しては、特開昭５７−
１５９０５０号公報に開示されているように、複数個の
半導体素子をフレオン等の冷媒に浸漬し、冷却する液体
モジュール法が主に採用されている。しかしながら、こ
の主の冷却方法では、冷媒中に浸漬するため半導体素子
及び基板導体の腐食が生じる可能性があり、何らかの対
策を講じなくてはならない。上記した冷却構造は、構造
自体が複雑であり、かつ大型であるため高密度実装され
た電子装置内に占める割合が大きく、さらに実装密度を
向上させる方法としては好適で逢い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、半導体素子の冷却装置の小型。

軽量化を可能にし、高密度実装化が計られ、冷却性能が
高く、フレキシブルな冷却構造体を製造できる製造方法
を提供することにおる。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体素子の冷却体の製造法において、熱伝
導材料の面に接合用合金膜を設け、次いで冷却通路溝を
形成し、接合した後、高分子材料フィルムによってコー
ティングして微細な冷却通路を有するフレキシブルな冷
却体を製造するようにしたものである。

なお、本発明は冷却体に降らず加熱体にも適用可能であ
る。

次に本発明の冷却体の製造方法を第１図に基づい、説明
する。熱伝導材料１の一方の平坦な面に接合用金属膜２
を形成する。次にホトエツチング処理によって、接合用
金属膜２が形成された熱伝導材料１に冷却通路溝３を形
成する。冷却通路溝が形成された熱伝導材料１．１′を
対面させて接合し、冷却通路４を設ける。次いで内部に
冷却通路４を有する熱伝導材料１に高分子材料５をコー
ティングして冷却構造体を製造する。

本発明によれば、熱伝導材料の内部に微細な冷却通路を
有し、フレキシブルな冷却構造体の製造が可能となる。

このため冷却通路に冷媒を流入す　　　　たることによ
って、伝熱面から半導体素子の動作中に発生する熱を効
率的に除去できる。また本発明法によって製造された冷
却構造体は、耐屈曲性があるため折れ曲った９、冷却通
路を潰したりするのを防止し、絶縁性があり、柔軟性が
ある。さらに実装密度が向上し、装置の小型、軽量化が
計られる。

第２図は、応用例として熱伝導材料１と高分子材料５か
らなる複合材料を用い九場合の冷却構造体の製造工程を
示したものである。

第３図は、一方の熱伝導材料又は熱伝導材料と高分子材
料からなる複合材料を四角形の波形構造６にし°Ｃ製造
した場合である。符号８は接合部を示している。波形構
造にすることによって、冷却通路内を流れる冷媒の流量
を増加させ、さらに冷却効果を高めることができる。

ここで熱伝導材料１としては、銅又はアルミニウム又は
それら合金が好適である。

接合用の金部又は合金膜の形成手段は、メッキ法、溶射
法、ＣＶＤ法、蒸着法などのすべての膜形成法が適用で
き、特に合金膜、薄膜形成が簡便なスパッタ蒸着法がよ
い。接合用金属膜２は、熱伝導材料である鋼又はアルミ
ニウム又はそれら合金と金属間化合物が生成しない金属
又は合金であることが望ましい。

微細な冷却通路溝の形成は、ホトエツチング。

放電加工、レーザ加工、ＥＢ加工などの精密加工がよい
。

冷却通路を形成する手段である接合法は、真空又は活性
ガス雰囲気中で接合する。特に冷却通路を変形させない
程度の圧力とすることが望ましい。

高分子材料のコーティング法としては、接着剤による熱
圧着によって接合するのがよい。高分子材料は、テフロ
ン、ポリイミド系樹脂、ポリエステルなどがよい。

次に熱伝導材料でろる銅又はアルミニウム又はそれら合
金の板厚は、冷却構造体にフレキシブル性を付加するた
めに、０．１ｍ＋以下にする必要がある。板厚が０．１
頑以上になると屈曲性がそこなわれ、フレキシブル性が
なくなるためである。

第４図は、伝熱面７の一方だけに高分子材料をコーティ
ングして製造した冷却構造体の断面である。絶縁性を必
要としない場合には、冷却効率を高めるために一方の伝
熱面を熱伝導材料とすることによって可能となる。

半導体素子の冷却ばかりではなく、各種装置の冷却にも
応用できる。

複数の冷却通路系を設けた冷却構造体は、電子部品の高
密度実装化が可能にな９、装置の小型。

軽量化を計ることができる。さらに大量の製造が可能と
なり、大幅な製造時間の短縮につながる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に従い各処理して冷却構造体を製作した。

熱伝導材料として無酸素鋼の薄板（板厚＝５０μｍ）を
用いた。第１表は接合用スパッタ蒸着条件を示す。第１
表のスパッタ蒸着条件で熱伝導材料である銅の一方の表
面に接合用のＡｇ膜３μｍを形成させ九。

次に冷却通路溝形成処理としてエツチング処理を行った
。第２表はＡｇエツチング処理条件を第３表はＣｕエツ
チング処理条件を示す。接合用Ａｇ膜が形成された銅の
薄板は冷却通路溝以外の部分にレジスト膜を塗布した後
、第２表のエツチング処理条件で冷却通路溝部分のＡｇ
膜を除去した。さらに第３表のエツチング処理条件で熱
伝導材料である鋼上に冷却通路溝（幅：２ｗＸ深さ：３
０μｍ）を形成した。他の一方の銅の薄板は、冷却通路
以外の部分にレジスト膜を塗布した後、第３表に示すエ
ツチング処理条件で銅の薄板上に冷却通路溝（幅：２＋
ｍｗＸ深さ：３０μｍ）を形成した。形成後、溶剤にて
レジスト膜を除去して接合に供した。

次に冷却通路溝及び接合面にＡｇ膜を形成した銅の薄板
と冷却通路溝を形成し丸鋼の薄板を冷却通路溝が一致す
るように重ね合せて第４表に示す条件で接合を行った。

この接合によって得られた接合部は、ボイド、接合不良
などの欠陥の発生もなく、均質な接合部が得られた。ま
た低加工接合のため冷却通路を変形させることなく、形
成できた。

次に接合によって冷却通路を形成した熱伝導材料（銅）
の全体をポリイミドフィルムでコーティングしだ。コー
ティングは、ポリイミドフィルム（厚さ＝２５μｍ）を
使用して、冷却通路を有する銅の薄板（厚さ＝１００μ
ｍ）の全体に接着剤として熱硬化樹脂を塗布後、ロール
加工法にて熱圧着を行い、冷却構造体を製造した。冷却
構造体は、フレキシブルでアク、耐屈曲性もある。冷却
通路（幅：２喘×高さ８６０μｍ）を有する冷却構造体
（冷水（水圧２に１１ｆ／ｃｍ”）を流入したところ、
水もれの心配もなく、冷却性能の高い冷却構造体であっ
た。

第１表 □ 第２表 第３表 第４表 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によれば、冷却性能が高く
、フレキシブルな冷却構造体の製造を可能にし、電子部
品の高密度実装が向上し、装置の小型、軽量化が計られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷却構造体の製造法を工程順に示す
説明図、第２図は、本発明の冷却構造体の製造法の応用
例を工程順に示す説明図、第３図は、一方の面を波形構
造にした冷却構造体の断面構造を示す概略断面図、第４
図は、本発明の製造法によって製造された一方の面が熱
伝導材料である冷却構造体の断面図である。 １．１′・・・熱伝導材料、２・・・接合用金属膜、３
　・冷却通路溝、４・・・冷却通路、５・・・高分子材
料、６・・・波形構造、７・・・伝熱面、８・・・接合
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱伝導材料よりなる少なくとも２つの部材を接触さ
   せ、少なくとも一方の部材の該接触面に熱交換媒体通路
   溝を形成させておいて接合する熱交換体の製造法におい
   て、前記熱交換体を構成する熱伝導性部材の表面に高分
   子材料をコーティングすることを特徴とする熱交換体の
   製造法。 ２　特許請求の範囲第１項において、接合とコーティン
   グを同時に行うことを特徴とする熱交換体の製造法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記熱伝導性部材
   を銅又はアルミニウム及びそれらの合金により構成する
   ことを特徴とする熱交換体の製造法。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記熱伝導性部材
   の１つの厚さを１００μｍ以下とすることを特徴とする
   熱交換体の製造法。 ５、特許請求の範囲第１項において、一方の伝熱面だけ
   に高分子材料をコーティングすることを特徴とする熱交
   換体の製造法。