[发明专利]石墨结构体及使用该石墨结构体的电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及有效地使热从发热的半导体器件、车载用装置、电子设备中扩散、释放来消除因热产生的问题，并维持、改善其功能从而获得高可靠性。

背景技术

关于半导体器件、车载部件等，为了避免由于其高输出造成器件的一部分或全部变为高温而产生的功能下降或者停止，迄今一直在研究将其热量传导、释放到Cu制均热片、Al制散热片或者基片、壳体上。因此，使用金属或碳化物等热传导率高的物质作为热传导及散热的材料。

专利文献1提出了一种用纳米碳作为第一层并在其上层层积非晶硅材料来作为第二层的结构。其记载了：在该结构中，第一层纳米碳的结晶性得到提高，膜内的热传导率得到改善，能够实现比现有的传热组件更小型化。该方法中，热传导率在膜内方向约为950~1600W/mk、在膜厚方向为1.5~3.0W/mk，高效地经由第一纳米碳层使来自发热部位的热传导到膜内来进行热扩散，纳米碳层和非晶硅层的厚度均薄至1~20nm，它们的厚度较薄，不足以将可能在局部大量产生的热传出。

由于该结构的制造方法为薄膜工艺(真空装置)，因此需要长时间来增加膜厚，不适用于传导大发热量。

此外，在器件、电子设备驱动时的加热、冷却的热循环中、伴随着纳米碳层和非晶硅层之间的热膨胀系数的差所产生的应力会使纳米碳层的层间发生变形，其结果导致发生裂纹、剥离的危险性较高。特别是，结晶性高的纳米碳层间的密接强度比较弱，很有可能导致器件、电子设备的可靠性下降。

专利文献2记载了在石墨的至少一个或两个表面上设置了金属薄膜的金属-石墨复合体，并提及了用于该金属薄膜的金属为镍、钴、钛中的任何一种金属或以该金属为主要成分的合金，由此改善了在碳原子结合面方向上的良好热传导性和在与之垂直的方向上的导电性以及在本金属膜上的焊接操作性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平10-330177号公报

专利文献2：日本专利特开2008-270724号公报

发明内容

然而，并不认为这些方法能够解决上述因加热冷却时的应力所造成的石墨层间的剥离问题，可靠性问题依然存在。

本发明的石墨结构体的特征在于，包括：石墨板，该石墨板以和基面(basal plane)平行地方式层叠而成；贯通孔，该贯通孔从所述石墨板的与所述基面平行的表面贯通到背面；以及覆盖层，该覆盖层通过与所述石墨板的碳原子形成化合物的金属来覆盖所述贯通孔的内周；在内周面被所述覆盖层覆盖的所述贯通孔的更内侧，形成有连通所述石墨板的所述表面和所述背面的连通孔。

此外，本发明的电子器件的特征在于，在散热路径上设有所述石墨结构体。

此外，本发明的设备的特征在于，使用所述电子器件。

如果使用这种结构，就能够实现电子器件和其设备的小型化、薄型化、轻量化，并且能够解决因加热冷却时的应力造成的剥离问题，实现高可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的石墨结构体的放大剖视图。

图2是该实施方式中使用的石墨板的俯视图。

图3是该实施方式的石墨结构体的制造工序图。

图4是使用了本发明实施方式2的石墨结构体的电子器件的放大剖视图。

图5是使用本发明实施方式3的石墨结构体的电子器件的放大剖视图。

图6是使用本发明实施方式4的石墨结构体的电子器件的放大剖视图。

图7是本发明实施方式5的石墨结构体的俯视图。

图8是本发明实施方式6的石墨结构体的俯视图。

具体实施方式

以下，基于各实施方式对本发明的石墨结构体和使用该石墨结构体的电子器件进行说明。此外，对于具有相同作用的部分附加相同的标号加以说明。

(实施方式1)

图1是在半导体芯片或其封装件与散热板之间安装使用的实施方式1的石墨结构体的放大剖视图，图2是表示石墨结构体制作中使用的石墨板1的加工过程中的一个示例的俯视图，图3是制造工序的图。