KR102541316B1 - 방열 부재 및 이것을 구비하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 방열 부재는 절연성의 제 1 벽부와, 상기 제 1 벽부에 대향하여 위치하는 제 2 벽부와, 상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부 사이에 위치하는 제 3 벽부와, 상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부와 상기 제 3 벽부에 둘러싸인 유로와, 상기 제 1 벽부의 외표면에 위치하는 도전층과, 제 1 벽부의 내표면에 위치하는 공극을 갖는 제 1 금속층을 갖는다. 또한, 본 개시의 전자 장치는 상기 구성의 방열 부재와, 상기 방열 부재의 도전층에 위치하는 전자 부품을 갖는다.

Description

방열 부재 및 이것을 구비하는 전자 장치
본 개시는 방열 부재 및 이것을 구비하는 전자 장치에 관한 것이다.
철도 차량 등에는 대전력용의 전자 장치가 사용되고 있다. 이러한 전자 장치로서는 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 같은 반도체 소자등의 전자 부품을 구비한 인버터 등이 알려져 있다.
여기서, 대전력용의 전자 장치에서는 스위칭 손실 및 도통 손실 등에 의한 전자 부품의 발열량이 팽대해지는 점에서 전자 부품을 냉각하기 위한 방열 부재를 구비하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
일본특허공개 2002-93975호 공보
본 개시의 방열 부재는 절연성의 제 1 벽부와, 상기 제 1 벽부에 대향하여 위치하는 제 2 벽부와, 상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부 사이에 위치하는 제 3 벽부와, 상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부와 상기 제 3 벽부에 둘러싸인 유로와, 상기 제 1 벽부의 외표면에 위치하는 도전층과, 제 1 벽부의 내표면에 위치하는 공극을 갖는 제 1 금속층을 갖는다.
또한, 본 개시의 전자 장치는 상기 구성의 방열 부재와, 상기 방열 부재의 도전층에 위치하는 전자 부품을 갖는다.
도 1은 본 개시의 전자 장치의 일례이다.
도 2는 도 1에 나타내는 A-A'선의 단면도의 일례이다.
도 3은 도 2에 나타내는 S부에 있어서의 확대도의 일례이다.
도 4는 도 2에 나타내는 S부에 있어서의 확대도의 일례이다.
도 5는 도 1에 나타내는 A-A'선의 단면도의 일례이다.
본 개시의 방열 부재 및 전자 장치에 대하여 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.
우선, 본 개시의 방열 부재(10)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 벽부(1)와, 제 1 벽부(1)에 대향하여 위치하는 제 2 벽부(2)와, 제 1 벽부(1)와 제 2 벽부(2) 사이에 위치하는 제 3 벽부(3)와, 제 1 벽부(1)와 제 2 벽부(2)와 제 3 벽부(3)에 둘러싸인 유로(4)와, 제 1 벽부(1)의 외표면(1a)에 위치하는 도전층(5)을 구비한다.
여기서, 제 1 벽부(1)는 절연성이며, 예를 들면 세라믹스, 유리, 수지 등으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)는 절연성일 필요는 없고, 어떤 재질로 구성되어 있어도 상관없지만, 제 1 벽부(1)의 열 팽창계수에 근사시키는 관점으로부터는 제 1 벽부(1)와 같은 재질로 구성되어 있어도 좋다.
또한, 도 1에서는 유로(4)의 유입구(8) 및 유출구(9)가 제 1 벽부(1)에 개구되어 있는 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 유입구(8) 및 유출구(9)는 제 1 벽부(1)가 아니라, 제 2 벽부(2) 또는 제 3 벽부(3)에 개구되어 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
또한, 유로(4)는 냉각 매체(이하, 냉매라고 기재함)가 흐르게 하는 것이며, 냉매는 액체 또는 기체이어도 좋다. 여기서, 액체의 냉매로서는 순수 또는 불소계의 액체 등이어도 좋고, 이들에 방청제가 첨가된 것이어도 좋다.
또한, 도전층(5)은 전기를 흐르게 함으로써 전극, 배선 또는 단자로서 기능하는 것이며, 도전층(5)에 전자 부품(7)을 적재함으로써 본 개시의 전자 장치(20)가 된다.
여기서, 도전층(5)을 구성하는 재질은 도전성을 갖는다면, 어떤 재질이어도 상관없고, 예를 들면 구리 또는 알루미늄 등이어도 좋다.
또한, 전자 부품(7)으로서는 반도체 소자 이외에 승화형 서멀 프린터 헤드 또는 서멀 잉크젯 프린터 헤드용의 발열 소자, 펠티에 소자, 콘덴서 등을 사용할 수 있다.
그리고, 본 개시의 방열 부재(10)는 제 1 벽부(1)의 내표면(1b)에 위치하는 제 1 금속층(6)을 갖는다. 이것에 의해, 전자 부품(7)으로부터 생긴 열이 도전층(5) 및 제 1 벽부(1)를 개재하여 제 1 금속층(6)으로 전달되고, 제 1 금속층(6)과 유로(4)를 흐르는 냉매에 의해 열 교환됨으로써 방열된다.
여기서, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 제 1 금속층(6)은 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 금속층(6)은 제 1 금속 입자(11a)와, 제 2 금속 입자(11b)를 갖고 있어도 좋다. 공극(16)은 제 1 금속 입자(11a)와 제 2 금속 입자(11b) 사이에 위치하고 있어도 좋다. 이러한 구성을 만족하고 있는 점에서 제 1 금속층(6)이 치밀한 경우와 비교하여, 제 1 금속층(6)이 유로(4)를 흐르는 냉매와 접촉하는 표면적이 증가하여 방열을 효율 좋게 행할 수 있다. 따라서, 본 개시의 방열 부재(10)는 전자 부품(7)을 효율 좋게 냉각할 수 있다. 또한, 본 개시의 전자 장치(20)는 본 개시의 방열 부재(10)를 구비하는 점에서 신뢰성이 우수하다.
또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)의 형상은 예를 들면, 구상, 입상, 위스커상 또는 침상이어도 좋다. 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)가 위스커상 또는 침상인 경우는 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)는 굴곡되어 있어도 좋다. 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)는 각부를 갖고 있어도 좋다. 또한, 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)가 구상 또는 입상인 경우, 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)의 길이방향의 길이는 0.5㎛ 이상 200㎛ 이하이어도 좋다. 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)가 위스커상 또는 침상인 경우, 섬유 지름은 1㎛ 이상 100㎛ 이하이어도 좋고, 길이가 100㎛ 이상 5㎜ 이하이어도 좋다.
도 3에 있어서는 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)가 입상이다. 도 4에 있어서는 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)가 위스커상이다.
여기서, 제 1 금속층(6)의 소밀성의 지표로서는 기공률을 사용하면 좋고, 제 1 금속층(6)의 기공률은 예를 들면 10% 이상 90% 이하이다. 여기서, 제 1 금속층(6)의 기공률은 예를 들면, 아르키메데스법을 이용하여 측정함으로써 산출하면 좋다.
또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 금속층(6)은 제 3 금속 입자(11c)를 갖고 있어도 좋다. 제 1 금속층(6)은 제 1 금속 입자(11a)와 제 3 금속 입자(11c) 사이에 용착부(14)를 갖고 있어도 좋다. 제 1 금속 입자(11a)와 제 3 금속 입자(11c)가 단지 접하는 것이 아니고 용착되어 있기 때문에 제 1 금속 입자(11a)와 제 3 금속 입자(11c) 사이에서 열이 전해지기 쉽다. 그 때문에, 제 1 금속층(6) 전체적으로 높은 열 전도 효율을 갖는다. 따라서, 방열 부재(10)는 높은 신뢰성을 갖는다.
또한, 제 1 금속층(6)의 재질은 금속이면 좋지만, 예를 들면 스테인리스, 알루미늄 또는 구리이어도 좋다. 또한, 이들의 열 팽창계수는 일반적으로 스테인리스가 10∼18ppm 정도, 알루미늄이 23ppm 정도, 구리가 16.7ppm 정도이다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 제 1 벽부(1)는 세라믹스로 이루어져도 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 내열성 및 기계적 강도가 우수하고, 방열 부재(10)로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 제 1 벽부(1)를 구성하는 세라믹스로서는 알루미나질 세라믹스, 알루미나-지르코니아 복합 세라믹스, 질화알루미늄질 세라믹스, 질화규소질 세라믹스 등이면 좋다.
특히, 세라믹스 중에서도 질화규소질 세라믹스로 제 1 벽부(1)를 구성하면, 본 개시의 방열 부재(10)의 방열 특성은 향상된다.
여기서, 질화규소질 세라믹스란, 세라믹스를 구성하는 전체 성분 100질량% 중 질화규소를 70질량% 이상 함유하는 것이다. 그리고, 제 1 벽부(1)를 구성하는 재질은 이하의 방법에 의해 확인할 수 있다. 우선, X선 회절 장치(XRD)를 사용하여 측정하고, 얻어진 2θ(2θ는 회절 각도임)의 값을 JCPDS 카드로 동정한다. 이어서, ICP 발광 분광 분석 장치(ICP) 또는 형광 X선 분석 장치(XRF)를 사용하여 각 성분의 정량 분석을 행한다. 여기서, XRD에 있어서 질화규소의 존재가 확인되고, ICP 또는 XRF에서 측정한 규소(Si)의 함유량으로부터 질화규소(Si3N4)로 환산한 함유량이 70질량% 이상이면, 질화규소질 세라믹스이다. 또한, 다른 세라믹스에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 금속의 열 팽창계수는 세라믹스의 열 팽창계수에 비해 크지만, 공극을 갖는 제 1 금속층(6)으로 구성되어 있는 점에서 치밀한 제 1 금속층에 비해 열 팽창이 작다. 따라서, 세라믹스로 이루어지는 제 1 벽부(1)와 공극을 갖는 제 1 금속층(6)은 열 팽창차가 작아 열 팽창차에 기인하여 발생하는 응력이 작다. 그 때문에, 전자 부품(7)의 발열에 따르는 가열 및 냉각이 반복되어도 제 1 벽부(1)에 있어서의 제 1 금속층(6)에 가까운 부분에 가해지는 응력은 작아 제 1 벽부(1)에 균열이 생기기 어렵다.
또한, 세라믹스의 열 팽창계수는 일반적으로 알루미나질 세라믹스가 7.2ppm 정도, 질화알루미늄질 세라믹스가 4.6ppm 정도, 질화규소질 세라믹스가 2.8ppm 정도, 지르코니아질 세라믹스가 10.0ppm 정도이며, 알루미나-지르코니아 복합 세라믹스의 경우에는 7∼10ppm 정도이다.
또한, 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)는 제 1 벽부(1)와는 상이한 세라믹스로 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 제 1 벽부(1)를 질화규소질 세라믹스로 구성하고, 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)를 탄화규소질 세라믹스로 구성하면, 탄화규소질 세라믹스는 질화규소질 세라믹스보다 열 전도율이 높은 점에서 제 1 벽부(1), 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)를 모두 질화규소질 세라믹스로 구성하는 경우에 비해 내구성을 유지하면서 방열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 벽부(1)를 질화규소질 세라믹스로 구성하고, 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)를 알루미나질 세라믹스로 구성하면, 알루미나질 세라믹스는 질화규소질 세라믹스에 비해 제조 비용이 저렴한 점에서 방열 부재(10)를 저렴하게 제조할 수 있다.
또한, 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)는 제 1 벽부(1)보다 밀도가 작아도 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 내구성을 유지하면서 방열 부재(10)를 경량화할 수 있다. 예를 들면, 제 1 벽부(1)를 질화규소질 세라믹스(약 3.3g/㎤)로 구성한다면, 금속이면 알루미늄(약 2.7g/㎤), 수지이면 폴리이미드 수지(약 1.4g/㎤), 세라믹스이면 코디에라이트질 세라믹스(약 2.5g/㎤)로 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)를 구성함으로써 제 2 벽부(2) 및 제 3 벽부(3)의 밀도가 제 1 벽부(1)보다 작아진다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 금속층(6) 및 제 1 벽부(1)의 내표면(1b) 사이에 위치하는 접합층(12)을 구비하고 있어도 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 제 1 금속층(6)이 제 1 벽부(1)로부터 박리되기 어려워짐과 아울러, 열 팽창차에 기인하여 발생하는 응력을 접합층(12)이 완화하여 제 1 벽부(1)에 균열이 생기기 어려워진다. 따라서, 본 개시의 방열 부재(10)는 장기간에 걸쳐 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 접합층(12)의 평균 두께는 예를 들면, 1㎛ 이상 0.5㎜ 이하이어도 좋다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 접합층(12)은 금속 또는 유리로 이루어져도 좋다. 여기서, 금속으로서는 예를 들면 니켈, 백금, SUS, 알루미늄 또는 구리 등이며, 유리로서는 예를 들면, 붕규산계 유리 또는 규산계 유리 등이면 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 접합층(12)에 의해 제 1 금속층(6)과 제 1 벽부(1)가 강고하게 접합되어 제 1 금속층(6)이 제 1 벽부(1)로부터 박리되기 어려워진다.
또는, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 접합층(12)은 다공질 세라믹스로 이루어져도 좋다. 여기서, 다공질 세라믹스로서는 예를 들면, 제 1 벽부(1)가 세라믹스로 구성된다면, 제 1 벽부(1)와 같은 성분의 것이면 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 다공질인 접합층(12)의 내부에 제 1 금속층(6)을 구성하는 제 1 금속 입자(11a), 제 2 금속 입자(11b) 또는 제 3 금속 입자(11c)가 들어감으로써 제 1 금속층(6)과 접합층(12)이 강고하게 접합된다. 또한, 제 1 벽부(1)가 세라믹스인 경우에는 제 1 벽부(1)와 접합층(12)은 어느 쪽이나 세라믹스인 점에서 제 1 벽부(1)와 접합층(12)이 강고하게 접합된다. 따라서, 제 1 금속층(6)이 제 1 벽부(1)로부터 박리되기 어려워진다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)는 산화막(15)으로 덮여 있어도 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 제 1 금속층(6)을 구성하는 제 1 금속 입자(11a) 및 제 2 금속 입자(11b)와 유로(4)를 흐르는 냉매가 화학 반응하는 것을 억제할 수 있어 본 개시의 방열 부재(10)를 장기간에 걸쳐 안정하게 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 제 3 금속 입자(11c)는 산화막(15)으로 덮여 있어도 좋다. 제 1 금속 입자(11a), 제 2 금속 입자(11b) 또는 제 3 금속 입자(11c)는 산화막(15)으로 덮여 있어도 좋다. 이러한 구성을 만족한다면, 제 1 금속층(6)을 구성하는 제 1 금속 입자(11a), 제 2 금속 입자(11b) 또는 제 3 금속 입자(11c)와 유로(4)를 흐르는 냉매가 화학 반응하는 것을 억제할 수 있어 본 개시의 방열 부재(10)를 장기간에 걸쳐 안정하게 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 산화막(15)으로서는 제 1 금속 입자(11a), 제 2 금속 입자(11b) 또는 제 3 금속 입자(11c)를 구성하는 금속의 산화물이어도 좋다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)는, 제 1 금속층(6)은 도 2에 나타내는 바와 같이 도전층(5) 바로 아래에 위치해도 좋다. 여기서, 제 1 금속층(6)이 도전층(5) 바로 아래에 위치한다란, 도 2에 나타내는 바와 같이 유로(4)의 냉매가 흐르는 방향에 대하여 직교하는 단면에 있어서, 도전층(5) 바로 아래에 해당하는 영역 B 내에 적어도 제 1 금속층(6)의 일부가 위치하고 있는 것을 말한다. 또한, 제 1 금속층(6)이 영역 B 내에 완전히 들어가 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 이러한 구성을 만족한다면, 전자 부품(7)으로부터 생긴 열이 도전층(5) 및 제 1 벽부(1)를 개재하여 제 1 금속층(6)으로 즉시 전달되고, 유로(4)를 흐르는 냉매로 방열되는 점에서 본 개시의 방열 부재(10)의 냉각 효율이 향상된다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 제 1 벽부(1)는 도 5에 나타내는 바와 같이 유로(4)측으로 돌출된 돌기부(13)를 갖고, 제 1 금속층(6)은 돌기부(13)의 정상면에 위치해도 좋다. 여기서, 돌기부(13)란, 제 1 벽부(1)의 내표면(1b)으로부터 돌출된 부분이다. 또한, 제 1 벽부(1)의 내표면(1b)을 기준면이라고 했을 때, 돌기부(13)의 기준면으로부터의 높이는 예를 들면, 0.2㎜ 이상 5㎜ 이하이며, 돌기부(13)의 폭은 돌기부(13)의 높이보다 길어도 좋다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이 돌기부(13)의 단면 형상은 직사각형이어도 좋다. 또한, 돌기부(13)의 정상면이란, 돌기부(13)의 정점을 포함하는 면이며, 제 1 벽부(1)의 외표면(1a)에 평행한 면이다.
이러한 구성을 만족한다면, 돌기부(13)가 존재하지 않는 경우에 비해 돌기부(13)분만큼 표면적이 늘어나 본 개시의 방열 부재(10)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 돌기부(13)는 제 1 벽부(1)와 같은 재질로 구성되어 있어도 상관없지만, 알루미늄 또는 구리로 구성된다면, 돌기부(13) 자체의 전열성이 향상되어 본 개시의 방열 부재(10)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 방열 부재(10)에 있어서의 제 1 금속층(6)은 도 5에 나타내는 바와 같이 돌기부(13)를 전부 덮고 있어도 좋다. 여기서, 돌기부(13)를 전부 덮고 있다란, 돌기부(13)가 외부로 노출되지 않도록 돌기부(13)의 표면이 전부 제 1 금속층(6)으로 덮여 있는 것을 말한다.
이러한 구성을 만족한다면, 도전층(5) 및 제 1 벽부(1)를 개재하여 돌기부(13)로 전달된 열을 효율 좋게 제 1 금속층(6)으로 전할 수 있어 본 개시의 방열 부재(10)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 개시의 방열 부재 및 이것을 구비하는 전자 장치의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 여기서는 제 1 벽부의 재질이 세라믹스인 경우를 예로 들어 설명한다.
우선, 주성분이 되는 원료(산화알류미늄, 질화규소 등)의 분말에 소결 조제, 바인더 및 용매 등을 첨가하고 적당히 혼합하여 슬러리를 제작한다. 이어서, 이 슬러리를 사용하여 닥터블레이드법으로 형성하고, 금형에 의한 펀칭이나 레이저 가공을 실시하여 소망 형상의 그린 시트로 한다. 또는, 이 슬러리를 분무 건조하여 조립된 과립을 얻는다. 그 후, 이 과립을 압연함으로써 형성하고, 금형에 의한 펀칭이나 레이저 가공을 실시하여 소망 형상의 그린 시트로 한다. 그리고, 이 그린 시트를 소성함로써 제 1 벽부를 얻을 수 있다. 또한, 제 1 벽부에 같은 재질의 돌기부를 형성한다면, 돌기부가 되는 부분을 그린 시트의 적층에 의해 형성한 후, 소성하면 좋다.
이어서, 제 1 벽부의 표면 상에 도전층을 형성한다. 도전층을 형성하는 방법으로서는 접합하는 재료끼리를 밀착시켜 가압·가열함으로써 원자의 확산을 촉진하여 접합하는 확산 접합법, 구리판 또는 알루미늄판 등의 금속판을 직접 붙이는 직접 접합법, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 니오브 등의 활성 금속을 첨가한 은 또는 구리의 납재를 개재하여 금속판을 접합하는 AMB(Active Metal Bonding)법, 금속 성분을 주성분으로 한 페이스트를 사용하여 형성하는 인쇄법, 티타늄 또는 크롬을 하지층으로 하여 스퍼터링으로 도전층을 형성하는 스퍼터법, 티타늄이나 크롬을 하지층으로 하거나, 또는 미세한 요철을 형성한 후에 도전층을 형성하는 도금법 등을 사용하면 좋다. 또한, 돌기부를 구리 또는 알루미늄으로 구성한다면, 상기 도전층과 같은 형성 방법으로 형성하면 좋다.
이어서, 도전층을 형성한 반대의 제 1 벽부의 표면에 제 1 금속층을 형성한다. 우선, 제 1 벽부의 표면에 수지로 이루어지는 소망 형상의 마스크를 형성한다. 이어서, 예를 들면 스테인리스, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 복수의 금속 입자를 물 등의 액체에 혼합한 혼합액을 준비하고, 이 마스크에 의해 형성된 공간으러 흘려 넣는다. 이어서, 이것을 건조시킴으로써 액체를 증발시킨다. 그 후, 소실시키거나 용제를 사용하여 마스크를 제거하고 소정의 압력으로 가압한 후, 기체(基體)를 가열하거나, 초음파 진동을 준다. 이것에 의해, 금속 입자끼리를 접합시킬 수 있고, 제 1 금속 입자 및 제 2 금속 입자를 용착시킬 수 있다. 이것에 의해, 공극을 갖는 제 1 금속층을 얻을 수 있다. 또한, 제 1 금속 입자 및 제 3 금속 입자 사이에 용착부를 형성할 수 있다.
또한, 제 1 벽부의 표면에 제 1 금속층을 직접 형성하는 것이 아니고, 우선 제 1 벽부의 표면에 접합층을 형성한 후, 이 접합층에 제 1 금속층을 형성해도 좋다. 여기서, 접합층은 금속, 유리 또는 다공질 세라믹스이다. 접합층이 금속인 경우, 상기 마스크 형성 후에 스퍼터법을 이용하여 형성하거나, 무전해 도금법이나 메탈라이즈법으로 형성하면 좋다. 한편, 접합층이 유리 또는 다공질 세라믹스인 경우, 상기 마스크 형성 전에 접합층을 형성하면 좋다. 이 경우, 유리, 다공질 세라믹스는 각각을 주성분으로 한 페이스트를 제 1 벽부의 내표면에 도포하고, 열 처리함으로써 형성하면 좋다. 또한, 유리, 다공질 세라믹스는 절연성이기 때문에 제 1 벽부의 표면 전부를 덮도록 형성해도 상관없다. 또한, 다공질 세라믹스는 제 1 벽부를 구성하는 세라믹스와 같은 성분이 것이면, 용이하게 기체와 접합된다.
그리고, 접합층 상에 제 1 금속층을 형성한 후, 기체를 가열함으로써, 접합층이 금속 또는 유리라면, 제 1 금속층에 대하여 접합층이 젖음으로써 접합된다. 또한, 접합층이 다공질 세라믹스라면, 제 1 금속층을 구성하는 제 1 금속 입자, 제 2 금속 입자 또는 제 3 금속 입자가 다공질 세라믹스 내로 들어감으로써 접합된다. 또한, 접합층이 금속이라면, 접합층 및 제 1 금속층에 전기를 흐르게 함으로써 접합층의 금속과 제 1 금속층을 구성하는 제 1 금속 입자, 제 2 금속 입자 또는 제 3 금속 입자를 접합하고, 접합층과 제 1 금속층을 접합시킬 수도 있다.
또한, 제 1 금속층을 별도 준비하고, 표면 상에 미리 형성해 둔 접합층 상에 제 1 금속층을 적재하거나, 제 1 금속층에 접합층이 되는 페이스트를 도포한 후에 표면에 적재하고, 기체를 가열함으로써 제 1 금속층을 갖는 기체를 얻어도 좋다. 이 경우, 제 1 금속층은 이하의 방법으로 미리 제작해 둔다. 우선, 예를 들면 스테인리스, 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 복수의 금속 입자를 물 등의 액체에 혼합한 혼합액을 준비하고, 제 1 금속층의 형상을 한 틀에 흘려 넣는다. 이어서, 이것을 건조시킴으로써 액체를 증발시킨다. 이어서, 소정의 압력으로 가압하고 가열하거나, 초음파 진동을 줌으로써 제 1 금속 입자 및 제 2 금속 입자를 용착시킬 수 있다. 또한, 제 1 금속 입자 및 제 3 금속 입자 사이에 용착부를 형성할 수 있다. 그리고, 틀로부터 꺼내면, 공극을 갖는 제 1 금속층을 얻는다.
또한, 제 1 금속층은 이하의 방법으로 제작해도 좋다. 우선, 제 1 금속 입자, 제 2 금속 입자 또는 제 3 금속 입자와 바인더를 혼합한 후에 메카프레스법에 의해 성형체를 제작한다. 이어서, 이 성형체를 건조시킴으로써 바인더를 증발시킨다. 그 후, 가열하거나, 초음파 진동을 준다. 이것에 의해, 제 1 금속 입자 및 제 2 금속 입자를 용착시킬 수 있다. 또한, 제 1 금속 입자 및 제 3 금속 입자 사이에 용착부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 공극을 갖는 제 1 금속층을 얻는다.
또한, 금속 입자를 산화막으로 덮기 위해서는 제 1 금속 입자, 제 2 금속 입자 또는 제 3 금속 입자에 대하여 강산화제에 의한 산화 처리, 산소 분위기 하에서의 가열 처리, 양극 산화 처리 등을 행함으로써 금속 입자의 표면에 부동태막 등의 산화막을 형성하면 좋다.
또한, 제 1 벽부가 돌기부를 갖는 경우, 상술한 방법으로 돌기부에 제 1 금속층을 형성해도 좋다.
그리고, 도전층 및 제 1 금속층이 형성된 제 1 벽부와, 제 2 벽부 및 제 3 벽부 사이에 접착제를 배치하고, 열 처리를 행함으로써 본 개시의 방열 부재를 얻는다. 여기서, 접착제로서는 예를 들면, 실리콘계의 납재 또는 폴리이미드계의 접착제를 사용하면 좋다.
또한, 방열 부재의 도전층 상에 은계의 납재, 주석계의 땜납, 금, 은, 구리 또는 니켈계의 나노페이스트 등을 배치하고, 이 위에 전자 부품을 적재한 후, 열 처리를 행함으로써 본 개시의 전자 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 개시는 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 각종 변경, 개량 등이 가능하다.
1: 제 1 벽부 2: 제 2 벽부
3: 제 3 벽부 4: 유로
5: 도전층 6: 제 1 금속층
7: 전자 부품 8: 유입구
9: 유출구 10a, 10b, 10: 방열 부재
11a: 제 1 금속 입자 11b: 제 2 금속 입자
11c: 제 3 금속 입자 12: 접합층
13: 돌기부 14: 용착부
15: 산화막 16: 공극
20a, 20b, 20: 전자 장치

Claims (12)

  1. 절연성의 제 1 벽부와,
    상기 제 1 벽부에 대향하여 위치하는 제 2 벽부와,
    상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부 사이에 위치하는 제 3 벽부와,
    상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부와 상기 제 3 벽부에 둘러싸인 유로와,
    상기 제 1 벽부의 외표면에 위치하는 도전층과,
    상기 제 1 벽부의 내표면에 위치하는 공극을 갖는 제 1 금속층을 갖고 있는 방열 부재로서,
    상기 제 1 금속층 및 상기 제 1 벽부의 상기 내표면 사이에 위치하는 접합층을 구비하는 방열 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 제 1 금속 입자와, 제 2 금속 입자를 갖고 있으며,
    상기 공극은 상기 제 1 금속 입자와 상기 제 2 금속 입자 사이에 위치하는 방열 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 제 3 금속 입자를 더 갖고 있으며,
    상기 제 1 금속층은 상기 제 1 금속 입자와 상기 제 3 금속 입자 사이에 용착부를 갖고 있는 방열 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 벽부는 세라믹스로 이루어지는 방열 부재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합층은 금속 또는 유리로 이루어지는 방열 부재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합층은 다공질 세라믹스로 이루어지는 방열 부재.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 금속 입자 및 상기 제 2 금속 입자가 산화막으로 덮여 있는 방열 부재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 상기 도전층 바로 아래에 위치하는 방열 부재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 벽부는 상기 유로측으로 돌출된 돌기부를 갖고,
    상기 제 1 금속층은 상기 돌기부의 정상면에 위치하는 방열 부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 상기 돌기부를 전부 덮고 있는 방열 부재.
  11. 절연성의 제 1 벽부와,
    상기 제 1 벽부에 대향하여 위치하는 제 2 벽부와,
    상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부 사이에 위치하는 제 3 벽부와,
    상기 제 1 벽부와 상기 제 2 벽부와 상기 제 3 벽부에 둘러싸인 유로와,
    상기 제 1 벽부의 외표면에 위치하는 도전층과,
    상기 제 1 벽부의 내표면에 위치하는 공극을 갖는 제 1 금속층을 갖고 있는 방열 부재로서,
    상기 제 1 벽부는 상기 유로측으로 돌출된 돌기부를 갖고,
    상기 제 1 금속층은 상기 돌기부의 정상면에 위치하는 방열 부재.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 방열 부재와, 상기 방열 부재의 상기 도전층에 위치하는 전자 부품을 갖는 전자 장치.
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