伝熱構造体
装置１００は、第１の面１２５を有する第１の基板１３０、第１の面と向き合う第２の面１２７を有する第２の基板１３２、及び第１の面の上に配置された金属の突出フィーチャ１７０の配列１７０を備え、各突出フィーチャは第１の面に接触して第２の面に向かい、突出フィーチャの一部は圧縮力３０５によって変形を受ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概略として、熱インターフェース材料（thermal interface material）を含む装置及びその製造方法を対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
従来型の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）は、断熱性有機マトリックス（例えば接着剤又はグリース）中に分散させた熱伝導性粒子からなる複合材であることがしばしばである。そうした複合材の熱伝導率は、適切な粘性を保証するのにしばしば必要とされる比較的低い粒子の濃度、及び粒子間の接点の熱抵抗によって制限される。さらに、熱伝導率が不十分である空気で満たされた隙間が有機マトリックス内で増大し、それによって、ＴＩＭの全体的な熱伝導率が低下する可能性がある。インジウムなどの柔らかい金属、又はグラファイトなどの他の柔らかい材料が、熱インターフェース材料として使用されることもある。こうした材料の熱伝導率は複合材より高いが、非平面又は不規則な面に適合する能力が限られている。こうした柔らかい材料の一部のものは腐食を受けやすく、また低い融点を有することがある。こうした制限は全て、信頼性、適用性及び組立の選択肢を制限する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態は、第１の面を有する第１の基板、第１の面に向き合う第２の面を有する第２の基板、及び第１の面上に配置された金属の突出フィーチャ（raised feature）の配列を備える装置であり、各突出フィーチャは第１の面に接触して第２の面に向かい、突出フィーチャの一部が圧縮力によって変形を受ける。
【０００４】
他の実施形態は、前面及び裏面を有する金属の平坦な基板を備える装置であり、裏面は前面の反対側にある。装置は、それぞれの面上に直接配置された金属の突出フィーチャの配列も備える。
【０００５】
他の実施形態は方法である。方法は、電気デバイスの第１の構成要素の面上に伝熱構造体を設けるステップを含み、伝熱構造体は金属の変形可能な突出フィーチャを含む。方法はさらに、伝熱構造体が第１の構成要素と第２の構成要素の中間に配置されるように、電気デバイスの第２の構成要素を面に向かって押圧し、その結果、金属の変形可能な突出フィーチャの少なくとも一部が変形を受け、その高さを押圧前の突出フィーチャの高さに比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップを含む。
【０００６】
他の実施形態は方法である。方法は、圧力変形可能な金属の突出フィーチャの２次元配列を、実質的に平坦な基板の面上に形成することを含む、伝熱構造体を形成するステップを含む。配列は、Ａ）突出フィーチャが中空であること、Ｂ）突出フィーチャが電気めっきされた構造体であること、及びＣ）突出フィーチャの第１の群が第１の高さを有し、突出フィーチャの第２の群が異なる第２の高さを有することからなる群について選択される特性を有する。
【０００７】
本開示に関する実施形態は、以下の詳細な記述を添付図面と共に読むことによって最もよく理解される。対応する若しくは類似する番号又は記号は、対応する若しくは類似する構造を指す。議論を明確にするために、様々な特徴を一定の縮尺で描かないこと、又はサイズを任意に増減させることがある。次に、添付図面と共に取り上げる以下の記述に言及する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図１Ｂ】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図２】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図３】圧縮後の図１Ａに示す例示的な装置の断面図である。
【図４】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図５】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図６】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図７】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図８】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図９】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１０】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１１】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１２】例えば図１Ａ〜３の場合と同様の、本開示の装置を用いる例示的な方法における選択されたステップの流れ図である。
【図１３】例えば図１Ａ〜１２の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な方法における選択されたステップの流れ図である。
【図１４】例えば図１３の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な実施形態の選択された段階の平面図である。
【図１５】例えば図１３の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な実施形態の選択された段階の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａ及び１Ｂは例示的な装置１００の断面図を示す。装置１００は、設計された金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を有する伝熱構造体１０５を備える。金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、図１Ａに示す突出フィーチャ１１０の変形前の形状など、変形前の形状に比べて少なくとも１つの寸法１１５において圧縮されるように構成される。
【００１０】
一般的には、圧縮量が大きい場合ほど熱伝達が改善される。しかしながら、より高率の圧縮を得るにはより多量の圧縮力が必要になり、それによって装置１００の構成要素を誤って損傷する恐れがある。従って、少なくとも１つの寸法１１５における圧縮量は、改善される熱伝達と装置を損傷することとの間で注意深く釣り合わせるようにする。いくつかの好ましい実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの選択された寸法（例えば高さ）において、変形前の形状に比べて少なくとも約１パーセント圧縮されるように構成される。他の好ましい実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの選択された寸法１１５において、少なくとも約５パーセント、場合によっては少なくとも約２５パーセント圧縮されるように構成される。
【００１１】
いくつかの好ましい実施形態では、個々の突出フィーチャ１１０は、ミリメートルサイズ又はより小さい構造体である。即ち、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０のそれぞれが、約１ミリメートル以下の少なくとも１つの第２の寸法１２０（例えば幅、高さ又は厚さ）を有する。ミリメートルサイズの突出フィーチャは、有利なことに、一部の構成要素の不規則な面又は粗い面に適合し（例えば、ぴったりと接触し）、それによって構成要素間の熱伝達を改善することができる。またミリメートルサイズの突出フィーチャは、有利なことに、変形するのに大きいサイズの突出フィーチャ１１０より少量の圧縮力しか必要とせず、それによって、突出フィーチャ１１０を圧縮するとき、装置１００の構成要素を損傷する危険性が低減される。
【００１２】
本明細書で使用する、設計されるという用語は、原理に従い本明細書に記載される手順によって、意図的に作製される１つ以上の立体形状を有する突出フィーチャ１１０を指す。突出フィーチャ１１０は、機械的に変形することによって装置１００の基板又は構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の不均一性に適合すると同時に、熱の流れの方向１４０全体にわたる連続した熱の経路を維持するように設計される。例えば、突出フィーチャ１１０は、面１２５、１２７が図１Ａに示すように同一平面上にあるかどうか、或いは面１２５、１２７の一方若しくは両方が湾曲している、又は他の状態の非平面であるかどうかにかかわらず、両方の面１２５、１２７に物理的に接触するように設計される。設計された突出フィーチャ１１０は、一部の金属構造体に自然に生じる、又は析出、切断、つち打ち若しくは他の製造工程によって金属構造体を成形した結果として意図せずに生じることがある面の仕上がり状態と対照をなす。
【００１３】
明確にするために、ある特定の設計の態様を、例示的な突出フィーチャにおける単一の要素として示している。しかしながら、突出フィーチャ１１０のいくつかの好ましい実施形態は、単一の構造体において複数の設計の態様を組み合わせることが可能であることを理解すべきである。
【００１４】
いくつかの実施形態では、装置はさらに電気デバイス１４５を含む。例えば、装置１００が電気通信システムのリモート無線ヘッド、基地局、コンピュータ又は他の部分であるとき、電気デバイス１４５は回路基板とすることができる。デバイスは、境界面１２５、１２７で互いに接触する少なくとも２つの構成要素１３０、１３２を有することが可能であり、伝熱構造体１０５は境界面１２５、１２７の間に配置される。構成要素１３０、１３２の例示的な実施形態はヒートシンク又は熱源（例えば集積回路）を含む。
【００１５】
本開示の突出フィーチャ１１０は、（例えば少なくとも約１パーセントだけ）突出フィーチャの圧縮をもたらすのに十分な変形圧力によって機械的に圧縮されるように設計される。しかしながら、変形圧力は通常、やはり変形圧力を受ける可能性がある装置１００の構成要素１３０、１３２の圧縮若しくは他の変形、又は損傷を回避するように注意深く調整される。例えば変形圧力が過大である場合には、伝熱構造体１０５の下又は上に配置される構成要素１３０、１３２が損傷を受ける恐れがある。
【００１６】
本明細書で使用する、突出したという用語は、突出したフィーチャ１１０を作る金属材料が、突出したフィーチャ１１０がその上に配置される面１２５と同一平面上にないことを意味する。例えばいくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、装置１００の構成要素１３０の面１２５上に配置すること、また場合によっては面１２５上に直接形成することができる。
【００１７】
図２にある断面図に示すような他の実施形態では、突出フィーチャ１１０は伝熱構造体１０５の一部でもあり、装置の別個の構成要素ではない基板２２０の１つ以上の面２１０、２１５上に配置すること、また場合によっては面２１０、２１５上に直接形成することができる。そうした実施形態では、装置１００は、突出フィーチャ１１０及び基板２２０を備える伝熱構造体１０５のみからなること、又は図１Ａに示すものと同様の他の構成要素（図示せず）をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０は、平坦な基板２２０の第１の側面２２５及び反対側の第２の側面２３０の、面２１０、２１５の一方又は両方に配置することができる。場合によっては、基板２２０は、突出フィーチャ１１０と同じ金属又は異なる金属で作製された変形可能な金属基板である。例えば、例示的な基板２２０は、約１０〜１０００ミクロンの範囲の厚さ２３５を有する平坦な金属箔とすることができる。しかしながら、他の実施形態では、構成要素の面にさらに適合しやすくするために、基板２２０を湾曲させる、又は他の非平面の形状を有するようにすることができる。
【００１８】
場合によっては、第２の寸法１２０を第１の寸法１１５と同じにすることができる。例えば、第１の寸法１１５及び第２の寸法１２０はどちらも、約１ミリメートル以下とすることが可能な突出フィーチャの高さ１５０に一致させることができる。図１Ａに示すような他の場合には、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の幅１５２に一致させることができる。突出フィーチャ１１０が均一な幅１５２を有していない（例えば、突出フィーチャの幅にテーパ付いている）場合によっては、幅の少なくとも一部（例えば、突出フィーチャ１１０の頂部１５６における幅１５４）を約１ミリメートル以下にする。さらに他の場合には、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の厚さに一致させることができる。例えば、以下で図９に関する文脈で論じるように、突出フィーチャ１１０が中空であるとき、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の外壁の厚さに一致させることができる。
【００１９】
図３は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を少なくとも１つの寸法１１５において圧縮した後の、図１Ａに示す例示的な装置１００の断面図を示している。例えば、第２の構成要素１３２の面を突出フィーチャ１１０の頂部１５６（図１Ａ）に接触させ、装置１１０の第２の構成要素１３２を、突出フィーチャ１１０がその上に配置される第１の構成要素１３０に向かって押圧することによって、突出フィーチャ１１０に変形圧力３０５を加えることができる。
【００２０】
少なくとも１つの寸法１１５における圧縮は、突出フィーチャ１１０の形状の曲げ若しくは座屈によって、又は突出フィーチャ１１０の形状を変える他のモードによって行うことができる。以下でさらに論じるように、突出フィーチャ１１０は、加える変形圧力３０５を最小限に抑えながら突出フィーチャ１１０の効率的な圧縮を容易にする形状及び寸法を有するように特別に設計することができる。特に突出フィーチャ１１０の形状及び寸法の選択、突出フィーチャ１１０間の間隔、及び突出フィーチャ１１０の形成に用いられる材料のタイプは全て、突出フィーチャ１１０を所与の加圧力３０５に対して圧縮し、熱伝達を容易にする方法又は程度を制御するための新しく発見された結果有効な変数である。
【００２１】
いくつかの好ましい実施形態では、圧縮される寸法１１５は熱の流れの方向１４０に平行である。これにより、圧縮される突出フィーチャ１１０の１つ１つが熱伝達方向１４０に沿って、構成要素１３０の１つの面１２５を別の構成要素１３２の別の面１２７に熱的且つ物理的に直接つなぐ金属の連続相を形成するのを容易にすることができる。圧縮された突出フィーチャ１１０の金属を、熱の流れの方向１４０における支配的な連続相として有することにより、構成要素１３０、１３２の間の熱伝達が容易になる。これは、比較的不十分な熱導電率を有する有機マトリックスが熱の流れ方向における支配的な連続相である、従来のＴＩＭと対照的である。
【００２２】
図１Ａに示すように、圧縮前、突出フィーチャ１１０は互いに直接接触しない別々の構造体とすることができる。図３に示すように、ある寸法１１５における圧縮により、圧縮される寸法１１５及び加えられる変形圧力３０５に対して実質的に垂直である、突出フィーチャ１１０の他の寸法３１０も同時に増大する。図３に示すようないくつかの実施形態では、圧縮後、突出フィーチャ１１０を他の寸法３１０において十分に拡張又は増大させ、横方向に隣接する突出フィーチャ１１０に物理的に接触するようにすることができる。隣接する突出フィーチャ１１０間の横方向の接触は、有利なことに熱伝達を容易にすることもできる。例えば、突出フィーチャ１１０の隣接するもの同士の間の横方向の接触は、構成要素１３０、１３２内の局所的な高熱発生領域（例えばホットスポット）から熱を放散除去するのを助けることができる。
【００２３】
図１及び３に示すように、構成要素１３０、１３２の面１２５、１２７は不均一性を有する可能性がある。構成要素の面１２５、１２７における不均一性には、隙間、窪み、機械加工用のマークなどの局所的な不規則性、或いは凹凸領域、又は面、又は他の非平面領域又は面などのより非局所的な不規則性を含むことができる。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０の圧縮されたものは、装置１００の構成要素１３２の不規則な非平面の面１２７に対して共形的に輪郭付けされる。例えば突出フィーチャ１１０は、圧縮された後、構成要素１３０、１３２の面１２５、１２７を物理的且つ機械的につなぐ金属の連続相を形成するように、十分高く設計することができる。様々な程度まで圧縮できることにより、突出フィーチャ１１０の配列１７０は、不規則な面１２５、１２７全体にわたるコンプライアントな（compliant）結合を容易にする。これは、一部の構成要素の不規則な非平面の面に適合する能力に劣る、インジウム又はグラファイトのような従来の柔らかい金属又は他の柔らかい材料と対照的である。
【００２４】
構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の両方が不規則である、又は少なくとも１つの面１３２がきわめて不規則であるときなど、場合によっては、図２に示すような伝熱構造体１０５を使用すると特に有利になることがある。両面の突出フィーチャ１１０（例えば、基板２２０の両側面２２５、２３０上の突出フィーチャ１１０）を有する伝熱構造体１０５は、片面の突出フィーチャ１１０（例えば、基板２２０の側面２２５、２３０の一方、又は一方の構成要素１３０の上の突出フィーチャ１１０）より、不規則な面１２５、１２７の両方により正確に適合する能力を有することができる。しかしながら、他の場合には、図１Ａに示すような不規則な面１３０の上に直接形成された突出フィーチャ１１０が面１３０に対する所望の適合性をもたらすこともある。
【００２５】
さらに他の場合には、突出フィーチャ１１０を、構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の両方の上に形成することができる。例えば、一方の面１２７をヒートシンク１３２の面とし、他方の面１２５をパッケージ化された集積回路のリッドとすることができる。図１Ｂに示すようなそうしたいくつかの実施形態では、変形圧力が加えられると、１つの面１２５上の突出フィーチャ１１０（例えば、突出フィーチャ１１０の配列１７０）が、もう１つの面１２７上の突出フィーチャ１１０（例えば、突出フィーチャ１１０の配列１７０、１７１）と互いにかみ合うように、それぞれの境界面１２５、１２７上の突出フィーチャ１１０を互い違いに配置することができる。突出フィーチャ１１０は、２つの面１２５、１２７のどちらか又は両方に、同じ構造又は異なる構造（例えば、同じ又は異なる高さ、形状など）を有することができる。
【００２６】
図１Ａ及び３にさらに示すように、いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の隣接するものの間に、接着剤又は熱グリース１６０を配置することができる。場合によっては、接着剤１６０は、構成要素１３０、１３２（例えば、熱的に結合される構成要素１３０、１３２）を一緒に保持するのを助けることができる。場合によっては、チキソトロープ・グリース（thixotropic grease）などの熱グリース１６０は、境界面１２５、１２７（例えば、互いに向き合う面１２５、１２７）の間の空気ポケットを減少させる又はなくすことによって、熱伝達性能を改善することができる。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０は、突出フィーチャ１１０が圧縮されるとき、接着剤又は熱グリース１６０が突出フィーチャ１１０の間を自由に移動できるように設計される、又は間隔を置いて配置される。例えば、圧縮される寸法１１５に対して垂直な方向３１５に、接着剤又は熱グリース１６０の連続相が存在するようにすることができる。他の場合には、突出フィーチャ１１０の間に接着剤又は熱グリース１６０の不連続な領域が存在してもよい。
【００２７】
突出フィーチャ１１０及び任意選択の基板２２０を作製する（１つ以上の）金属は、伝熱構造体１０５の用途に適用可能な基準を満たすように注意深く選択することができる。構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７全体にわたる熱抵抗を最小限に抑えるために、金属の熱伝導率を最大にし、その金属の弾性率（modulus）を最小にすることが望ましいことがある。他の関連する考慮すべき問題には、腐食、酸化及びクリープに対する金属の耐性、又は金属のコストが含まれる。さらに金属の融点は、伝熱構造体１０５が溶解又はクリープしないことを保証するために、装置１００の動作温度より十分高くすべきである。酸化及び腐食に耐性のある低弾性率（例えば体積弾性率）、高熱導電率の金属の例には、銀、銅、アルミニウム、スズ、鉛、ニッケル、インジウム又はそれらの合金が含まれる。
【００２８】
いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０はテーパ付きの形状を有することができる。例えば図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、突出フィーチャは円錐形とすることができる。テーパ付きの形状を有する突出フィーチャは、有利なことに、同様のサイズのテーパなしの突出フィーチャ１１０に比べて圧縮に少量の変形圧力しか必要としないようにすることができる。テーパ付きの形状を有する突出フィーチャの圧縮に要する圧力が低減されることは、テーパなしの形状に比べて圧縮する必要がある材料の量が少ない（例えば、同じ最大幅のテーパなしの突出フィーチャより塑性変形中に移動する材料の量が少ない）ことに起因する。一例として、１ｍｍの基部直径１５２及び２ｍｍの高さ１５０を有する円錐形の突出フィーチャ１１０について考える。円錐形の突出フィーチャ１１０のいくつかの実施形態は、高さ１５０を５０パーセント低減するのに約０．７ＭＰａの変形圧力３０５を必要とすることがある。それに比べて、同じ高さ及び基部直径１５２に等しい直径の円筒形の柱状体など、テーパなしの突出フィーチャ１１０は、（例えば、高さ１５０を５０パーセント低減するのに）約６倍以上の変形圧力を必要とすることがある。それにもかかわらず、円錐体による熱抵抗が円筒体の場合より高くなることもあるため、テーパなしの形状（例えば柱状体）を有する突出フィーチャ１１０が好ましい場合も依然としてあり得る。
【００２９】
さらなる設計の態様を示すために、図４〜１１は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０に関するいくつかの例示的な実施形態の斜視図又は断面図を示している。明確にするために、図４〜１１に示す構造の類似の構造を示すのに、図１〜３で使用した同じ参照番号を用いている。
【００３０】
図４は、伝熱構造体が突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を含む、装置１００の例示的な実施形態の斜視図を示している。図２に示す実施形態と同様に、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、平坦な変形可能な金属基板２２０の一方の側面２２５（例えば第１の側面）及び反対側の側面２３０（例えば第２の側面）の上に配置される。一方の構成要素の不規則な面に対する共形的な輪郭付けを容易にするために、反対側の側面２３０上の突出フィーチャ１１０の位置は、一方の側面２２５上の突出フィーチャ１１０の位置に対して互い違いに配置される。２つの側面２２５、２３０上の突出フィーチャ１１０の位置を互い違いに配置することによって、両方の側面２２５、２３０上に突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０が形成される。そのような互い違いに配置された突出フィーチャ１１０の位置によって、所望の圧縮を得るための最小の加圧力３０５（図３）を用いた曲げモードによる圧縮を促すことができる。
【００３１】
図４にさらに示すように、伝熱構造体１０５のいくつかの実施形態は、基板２２０の中に開口部４１０を含むことが可能であり、開口部４１０は、基板２２０上の突出フィーチャ１１０の位置の間に配置することができる。開口部４１０は、基板２２０の一方の側面２２５から他方の側面２３０まで延びることができる。開口部４１０は、有利なことに、接着剤又はグリース１６０（図１Ａ又は３）が構成要素１３０、１３２の上面１２５と下面１２７の間を流れることを可能にし、従って、接着剤又はグリースの両横方向３１５における、及び熱の流れの方向１４０に沿った流れを促進する。
【００３２】
図５は、突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を備えた伝熱構造体１０５を有する、装置１００の他の例示的な実施形態の斜視図を示している。基板２２０は、基板２２０の一方の側面２２５上に配置された突出フィーチャ１１０間に点在する、開口部５１０の配列５０５も有している。基板２２０内の開口部５１０の配列５０５により、突出フィーチャ１１０が圧縮されるとき、接着剤又は熱グリース１６０（図１Ａ及び３）が均一に分散するのを容易にすることができる。例えば開口部５１０の配列５０５によって、接着剤１６０が構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７に沿って容易に流れ、より効率的に隙間を満たすことが可能になる（図３）。
【００３３】
図５にさらに示すように、突出フィーチャ１１０のいくつかの実施形態は、均一に分散した２次元配列１７０として構成することができる。しかしながら、他の場合には、突出フィーチャ１１０の配列１７０をランダムに分散させることができる。図５に示す突出フィーチャ１１０は、実質的に角錐形である。しかしながら、柱、円錐又は環など様々な他の形状を２次元配列１７０として配置することが可能である。
【００３４】
突出フィーチャ１１０の形状は、製造しやすさと圧縮時の効率的な熱伝達の実施との間の釣り合いに基づいて選択することができる。
【００３５】
例えば図６の斜視図に示すように、突出フィーチャ１１０は、例えばワイヤボンディング装置を用いてスタッドバンプとして形成された柱状体の配列１７０とすることができる。そうした突出フィーチャ１１０は既存の製造工程を用いて形成するのが容易であり、且つ費用がかからないという利点を有している。ワイヤボンディング装置では一般に、共に高熱伝導性金属であるアルミニウム及び金が使用されるが、銅及び他の金属を使用することもできる。さらに、そうした突出フィーチャ１１０は、所望される場合には、構成要素１３０の面１２５上に直接形成することを含めて様々な面の上に形成することができる。
【００３６】
他の例として図７の断面図に示すように、突出フィーチャ１１０は、電気めっきした柱状体の配列１７０とすることができる。そうした突出フィーチャ１１０は形成するのに費用がかからず、製造を拡大して多数の伝熱構造体１０５を生産することができる。さらにそうした突出フィーチャ１１０は、所望される場合には、構成要素１３０の面１２５上に直接形成することを含めて、様々な面の上に形成することもできる。さらに、電気めっきした柱状体として構成される突出フィーチャ１１０は、高いアスペクト比（例えば、高さ１５０と直径１５２の比が約５：１以上、又は約５：１〜１０：１の範囲内）を有するように製造することができる。銀及び金などの金属は、既存の製造工程を用いて電気めっきすることができる。さらに、異なる金属の複数の層を備える電気めっきした柱状体を形成することができる。例えば、図７に示す突出フィーチャ１１０は、銅層７１０及びより薄いスズ層７２０を備える柱状体として構成することができる。（例えば、複数の電気めっきした金属層を有する）多層の柱状体として構成される突出フィーチャは、例えば銅の高い熱伝導性及びスズの延性など、異なる金属の材料特性を利用することができる。
【００３７】
図７に示すようないくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０のそれぞれが実質的に同じ高さ１５０（例えば１０パーセント以内の同じ高さ）を有することができる。しかしながら、他の実施形態では、異なる高さを有する突出フィーチャの少なくとも２つの群が存在してもよい。そうした実施形態が、図８の斜視図に示されており、そこでは、群８１０の中の突出フィーチャ１１０が同じ高さ８１５を有し、第２の群８２０の中の突出フィーチャ１１０が第２の高さ８２５を有し、第２の高さ８２５は第１の高さ８１５より少なくとも約１０パーセント大きい。
【００３８】
異なる高さ８１５、８２５を備えた群８１０、８２０を有する突出フィーチャ１１０の配列１７０は、不規則な構成要素の面に対して所望のレベルの適合性を得るために必要な全加圧力を最小限に抑えるのを助けることができる。圧縮中、最も高い群８３０の突出フィーチャ１１０が最初に圧縮を受ける。そのような群８３０の中の突出フィーチャ１１０が比較的少数である場合には、圧縮に必要な加えられる変形圧力はきわめて小さくなる。従って、所与の量の加圧力に対して得られる圧縮は、均一な高さの突出フィーチャ１１０の配列１７０に比べて大きくなる。あるレベルの圧縮が得られると、次に高い群８２０の突出フィーチャ１１０が圧縮を受け始める。これによって、構成要素の不規則な面に対する適合性を高めるように改善するために必要な圧力は増大するが、有利なことに、面と熱的に接触する点の総数が増加する。この手法は、構成要素内のホットスポットからの熱を放散させる必要があるとき、又は構成要素の表面が高度の不規則性を示すとき、特に適切に機能する。
【００３９】
図９Ａ〜９Ｃの斜視図に示すようないくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上を中空にすることができる。中空円錐体を図９Ａ〜９Ｃに示すが、本明細書で論じる突出フィーチャ１１０の他の形状の任意のものを中空構造体として構成することが可能である。突出フィーチャ１１０が中空である場合では、第２の寸法１２０（図１Ａ）は、突出フィーチャ１１０の外壁９１５の厚さ９１０（図９Ａ）に対応することができる。
【００４０】
中空の突出フィーチャ１１０を使用することの１つの利点は、同じサイズである同等の中実の突出フィーチャよりも、圧縮するのにかなり小さい圧力３０５しか必要としないようにできることである。中空の突出フィーチャ１１０の壁９１５の厚さ９１０を、突出フィーチャの全体の厚さ１５２より薄くすることができるため、圧縮により小さい圧力しか必要としない。さらに、変形圧力３０５を加えるとき、壁９１５が中空の突出フィーチャ１１０の外側又は内側に向かって移動することができるため、中空の突出フィーチャ１１０をより小さい側面積の中に密集させることが可能である。しかしながら、場合によっては、中実の突出フィーチャ１１０は中空の突出フィーチャ１１０より多くの金属を含み、結果として、より効率的な熱伝達経路を形成することができるため、中実の突出フィーチャ１１０が好ましいこともあり得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上が、突出フィーチャ１１０がその寸法において圧縮されるように構成される、少なくとも１つの寸法１１５に沿った湾曲面９２５（図９Ｂ、９Ｃ、９Ｅ）を有している。そのような湾曲した突出フィーチャ１１０の１つの利点は、そうした構造が、実質的に同等の湾曲していない突出フィーチャ１１０に比べて、圧縮するのにかなり小さい圧力しか必要としないようにできることである。例えば、湾曲した突出フィーチャ１１０に変形圧力を加えると、同等の湾曲しない突出フィーチャより容易に曲がる。
【００４２】
前述の実施形態の一部についてさらに説明するために、図９Ａに示すような銅製の中空円錐体として構成された突出フィーチャ１１０の例示的な配列１７０について考える。各円錐体は、約１ｍｍの基部直径１５２及び約２ｍｍの高さ１５０、並びに約５０ミクロンの壁９１５の厚さ９１０を有している。高さ１５０を７５パーセント圧縮するのに必要な変形圧力は、同じサイズの銅製の中実円錐体である同様の配列１７０を圧縮するのに必要な圧力の約１７パーセントにすぎない。図９Ｂに示すような銅製の中空凸形円錐体として構成される、突出フィーチャ１１０の同様の配列１７０を同様に圧縮するのに必要な圧力３０５は、中実円錐体に要する圧力の約１５パーセントである。図９Ｃに示すような銅製の中空凹形円錐体として構成される、突出フィーチャ１１０の同様の配列１７０を同様に圧縮するのに必要な圧力３０５は、中実円錐体に要する圧力の約７パーセントである。突出フィーチャ１１０を中空凹形円錐体として構成することのさらなる利点は、変形圧力を加えるとき、この形状によって余分な接着剤又は熱グリース１６０（図１Ａ、図３）が構成要素間の最も近い接触領域から除かれ、追加の接着剤又はグリース１６０から利益を得ることができる領域へ流れるのを容易にすることができることである。
【００４３】
図９Ｂ及び９Ｃに示すような場合では、湾曲した突出フィーチャ１１０を対称に湾曲させる。他の場合には、湾曲した突出フィーチャ１１０を非対称に湾曲させることができる。非対称な湾曲により、突出フィーチャ１１０の圧縮を得るのに必要な変形圧力をさらに低減するのを助けることができる。例えば、湾曲した突出フィーチャ１１０は、直角の円錐体（図９Ｄ）、又は非対称の凹形円錐体（図９Ｅ）とすることができる。他の例として、図５は、非対称に湾曲させた実質的に角錐形の突出フィーチャ１１０を示している。
【００４４】
図１０Ａ及び１０Ｂは、特異点１０１０を有する例示的な突出フィーチャ１１０の斜視断面図を示している。本明細書で使用する特異点１０１０という用語は、圧縮される少なくとも１つの寸法１１５に沿った突出フィーチャ１１０の滑らかさ、又は形状の面における急な不連続を指す。いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上が、少なくとも１つの寸法１１５に沿った特異点１０１０を有している。特異点１０１０の存在により、突出フィーチャ１１０の圧縮を得るのに必要な変形圧力３０５を低減するのを助けることができる。例えば、変形圧力３０５を加えると、特異点１１０の近傍で突出フィーチャ１１０における最初の曲げを生じさせることができる。図１０Ａに示す例示的な突出フィーチャ１１０では、特異点１０１０はカルデラ状のものとして構成される。図１０Ｂに示す例示的な突出フィーチャ１１０では、特異点１０１０は、突出フィーチャ１１０の円錐体１０２０の部分と反転した円錐体１０３０の部分が接続される点に位置している。さらに他の実施形態では、特異点は、突出フィーチャの他の状態の滑らかな面における急な内向き（例えばクリンプ）若しくは外向き（例えばバンプ）の窪み、又はバンプとすることができる。
【００４５】
装置１００のさらに他の実施形態では、突出フィーチャ１１０をひれ状体として構成し、ひれ状体の１次元配列１７０として配置することができる。突出フィーチャ１１０のそれぞれがひれ状体であるそうした実施形態を、図１１の斜視図に示す。２次元配列１７０について先に論じたものと同様に、ひれ状体の厚さ、ひれ状体間の間隔及びひれ状体の曲率は全て、伝熱構造体１０５の特性を変えるように調整することができる。例えば図１１に示すように、圧縮を得るために加えなければならない圧力の量を最小限に抑えるために、ひれ状体を湾曲させることができる。圧縮の座屈モードにまさる圧縮の曲げモードが生じるため、湾曲したひれ状体は、まっすぐなひれ状体に比べて圧縮により小さい圧力しか必要としないようにすることができる。ひれ状体として構成された突出フィーチャ１１０は、圧縮圧力を加えるとき、隣接するひれ状体に倒れ込むように配置することが可能であり、それによって図３の文脈で先に論じたものと同様に、熱伝達のためのさらなる経路を生成する。場合によっては、構成要素の不規則な面への局所的な適合を容易にするために、特異点である横断面をひれ状体の長さに対して垂直に作製することができる。
【００４６】
再び図１Ａ及び３を参照すると、装置１００の他の実施形態は、第１の面１２５を有する第１の基板１３０、及び第１の面１２５に向き合う第２の面１２７を有する第２の基板１３２を備えている。装置１００は、第１の面１２５上に配置された金属の突出フィーチャ１１０の配列１７０も備え、各突出フィーチャ１１０は、第１の面１２５に接触して第２の面１２７に向かい、突出フィーチャ１１０の一部１５６が圧縮力３０５によって変形を受ける。
【００４７】
いくつかの実施形態では、２つの配列１７０、１７１が面１２５、１２７のそれぞれの上に存在することができる（図１Ｂ）。いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、第１の面１２５のある領域１７２（図１Ａ）の各部分と第２の面１２７との間に物理的な接続を形成するが、第１の面１２７の領域１７２は非平面である。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが、第１の面１２５及び第２の面１２７を直接つなぐ金属の連続相を形成する。いくつかの実施形態では、配列１７０は円錐体、柱状体（例えば、柱状体又は円錐体として構成される突出フィーチャ１１０）の２次元配列である。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０はひれ状体である（例えば図１１）。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが２つの金属層７１０、７２０（例えば図７）を含み、各金属層７１０、７２０が異なる金属からなる。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが実質的に同じ高さ１１５を有する。いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は中空である（例えば図９Ａ〜９Ｃ）。いくつかの実施形態では、２つの異なる高さ８１５、８２５を有する金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の少なくとも２つの群８１０、８２０が存在する（例えば図８）。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０の１つ以上が、湾曲した面９２５（図９）又は特異点１０１０（図１０）を有する。いくつかの実施形態では、各基板１３０、１３２は集積回路である。
【００４８】
再び図２を参照すると、装置１００の他の実施形態は、前面２２５及び裏面２３０を有する金属の平坦な基板２２０を備え、裏面２２５は前面２２５の反対側にある。装置１００は、面２２５、２３０のそれぞれの上に直接配置された金属の突出フィーチャ１１０の少なくとも１つの配列１７０（場合によっては２つの配列１７０、２５０）をさらに備えている。いくつかの実施形態では、図２の装置１００は、第１の面１２５を有する第１の基板１３０（例えば第１の集積回路）、及び第２の面１２７を有する第２の基板１３２（例えば第２の集積回路）をさらに備えることができ、第１の面１２５及び第２の面１２７のそれぞれが、配列１７０、２５０の１つの突出フィーチャ１１０と直接物理的に接触する。
【００４９】
本開示の他の実施形態は、装置を用いる方法である。図１２は、図１Ａ〜３の装置１００など、装置１２００を用いる例示的な方法１２００における選択されたステップの流れ図を示している。引き続き図１Ａ〜３を参照すると、方法１２００は、電気デバイス１４５の第１の構成要素１３０の面１２５上に伝熱構造体１０５を設けるステップ１２１０を含む。伝熱構造体１０５は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を含む。
【００５０】
突出フィーチャ１１０の実施形態はいずれも、ステップ１２１０で設けることができる。突出フィーチャ１１０は、変形前の形状（例えば図１Ａ、１Ｂ又は２に示すような形状）に比べて、少なくとも１つの寸法１１５において圧縮されるように構成される。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０のそれぞれが、約１ミリメートル未満の少なくとも１つの第２の寸法１２０を有する。
【００５１】
場合によっては、ステップ１２１０における突出フィーチャ１１０を設けるステップは、構成要素１３０、１３２の一方又は両方の境界面１２５、１２７上に突出フィーチャを形成するステップを含むことができる。他の場合には、ステップ１２１０における突出フィーチャ１１０を設けるステップは、境界面１２５、１２７の一方の上に、図２に示すような成形前の熱伝達構造体を配置するステップを含むことができる。
【００５２】
方法１２００は、伝熱構造体１０５が第１の構成要素１３０と第２の構成要素１３２の中間に配置され、且つ突出フィーチャ１１０が、第１の構成要素１３０と前記構成要素１３２を互いに接触させる前に比べて、少なくとも１つの寸法において少なくとも約１パーセント圧縮されるように、電気デバイス１４５の第２の構成要素１３２を第１の構成要素１３０に向かって押圧するステップ１２２０も含む。例えばいくつかの実施形態では、押圧ステップ１２２０は、少なくとも約０．７ｍＰａの変形圧力を与えるステップを含む。
【００５３】
図１Ｂに示すような場合には、第２の構成要素１３２は、面１２７上に配置された第２の熱伝達構造１０５も有し、押圧ステップ１２２０では、両方の面１２５、１２７上に配置された突出フィーチャ１１０を圧縮することができる。熱伝達構造１０５が基板２２０の一方又は両方の側面２２５、２３０上に突出フィーチャ１１０を含む、図２に示すような場合、押圧ステップ１２２０では、両方の側面２２５、２３０上に配置された突出フィーチャ１１０を圧縮することができる。
【００５４】
方法のいくつかの実施形態はさらに、２つの構成要素１３０、１３２をそれらの間に配置された伝熱構造体と一緒に固定するステップ１２３０を含む。場合によっては、固定ステップ１２３０は、構成要素１３０、１３２を一緒に保持するように、機械的クランプを用いて実施することができる。他の場合には、固定ステップ１２３０は、押圧ステップ１２２０の前に突出フィーチャ１１０間に接着剤１６０を配置することによって実施することができる。
【００５５】
引き続き図１Ａ及び１２を参照すると、方法１２００の他の実施形態は、（ステップ１２１０）電気デバイス１４５の第１の構成要素１３０の面１２５上に伝熱構造体１０５を設けるステップを含み、伝熱構造体１０５は金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を含む。図３に示すように、方法１２００は、（ステップ１２２０）伝熱構造体１０５が第１の構成要素１３０と第２の構成要素１３２の中間に配置されるように、電気デバイス１４５の第２の構成要素１３２を面１２５に向かって押圧し、その結果、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の少なくとも一部１５４（図１Ａ）が変形を受け、その高さ１１５（図３）を押圧前の突出フィーチャ１１０の高さ１１５（図１Ａ）に比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップも含む。
【００５６】
他の実施形態は、装置を製造する方法である。図１３は、図１Ａ〜１１に示すような装置及びその各部分を製造する例示的な方法１３００における、選択されたステップの流れ図を示している。
【００５７】
引き続き図１Ａ〜１１を参照すると、方法１３００は伝熱構造体１０５を形成するステップ（ステップ１３０５）を含み、また金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を形成するステップ１３１０を含む。
【００５８】
場合によっては、突出フィーチャ１１０を形成するステップ（ステップ１３１０）は、装置１００の構成要素１３０、１３２の１つ以上の面１３０、１３２の上に突出フィーチャ１１０を形成するステップ１３１５を含む。場合によっては、突出フィーチャ１１０を形成するステップ（ステップ１３１０）は、伝熱構造体１０５の一部である基板２２０の１つ以上の面２１０、２１５の上に形成するステップ１３２０を含む。
【００５９】
本明細書に記載する装置の実施形態はいずれも、そうした方法によって製造することができる。これまでに論じたように、いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの寸法１１５において少なくとも１パーセント圧縮されるように構成され、約１ミリメートル以下の少なくとも１つの第２の寸法１２０を有している。
【００６０】
場合によっては、ステップ１３１５における面上に突出フィーチャ１１０を形成するステップは、構成要素の面１２５上に直接突出フィーチャ１１０を形成するためのワイヤボンディング・ステップ１３２２を含む。例えば図４に示すような柱状体として構成される突出フィーチャ１１０は、ステップ１３２２によるスタッド・バンピング（stud bumping）によって形成することができる。当業者は、ワイヤボンディング工程、及びワイヤボンディングによって製造可能な他のタイプの突出フィーチャ１１０の形状に精通しているであろう。例えばステップ１３２２において、環状体を有する突出フィーチャを形成することができる。
【００６１】
場合によっては、ステップ１３１５における面上に突出フィーチャ１１０を形成するステップは、構成要素の面１２５上に直接突出フィーチャ１１０を形成するための電気めっきステップ１３２４を含む。当業者は、突出フィーチャを形成するために使用可能な電気めっき工程に精通しているであろう。例えば１つ以上の金属を、構成要素の面１２５上に配置されたフォトレジスト層内の開口部を通して電気めっきし、図７に示すような単層又は複層の柱状体として構成される突出フィーチャ１１０を形成することができる。
【００６２】
場合によっては、ステップ１３２０における基板の面上に突出フィーチャを形成するステップは、ワイヤボンディング・ステップ１３２２又は電気めっきステップ１３２４を含むことができる。例えばワイヤボンディング・ステップ１３２２又は電気めっきステップ１３２４によって、金属基板２２０の面２１０上に、柱状体として構成される突出フィーチャ１１０を形成することができる。
【００６３】
場合によっては、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）はキャビティ鋳造（cavity casting）工程（ステップ１３３０）を含む。キャビティ鋳造は、低コストの処理、及びあらゆるタイプの金属と共に使用できることを含めた利点を有することができる。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）は鋳型を形成するステップ１３３２を含む。鋳型は突出フィーチャの形状を複製するキャビティを有する。鋳型を形成するステップは突出フィーチャのモデルを形成するステップを含むことができる。場合によっては、鋳型は突出フィーチャを相互に連結する基板を複製することもできる。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）は、金属をキャビティの中に入れ、それによって突出フィーチャを形成するステップ１３３４も含む。場合によっては、ステップ１３３４で液体金属を鋳型に入れ、次いで冷却することができる。他の場合には、金属粒子を鋳型に入れ、次いで加熱してキャビティ内にある間に金属を液化し、次いで冷却する。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）はさらに、突出フィーチャを鋳型から分離するステップ１３３６を含む。場合によっては、分離ステップ１３３６によって鋳型が破壊されるが、他の場合には、鋳型を再利用することができる。例えば分離ステップ１３３６は、ワックス又はポリマー（例えば、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー）の鋳型を溶解又は燃焼させて除くように、オーブン内で加熱するステップを含むことができる。分離ステップ１３３６は、鋳型材料を全て取り除くために、化学洗浄又はプラズマ洗浄などの洗浄ステップを含むことができる。
【００６４】
引き続き図１３を参照すると、図１４Ａ〜１４Ｉは、ステップ１３３０による例示的なキャビティ鋳造工程の選択された段階の平面図を示している。図１４Ａ〜１４Ｅは、鋳型を形成するステップ１３３２における様々な段階を示している。図１４Ａは、ターゲットの突出フィーチャの形状に一致するように製造されたモデル１４０５を示している。例えばモデル１４０５は、ポリマー又はワックス材料の３次元プリント又は機械加工など様々な技術を用いて製造することができる。そうした技術は、極めて高いアスペクト比を有する形状（例えば、高さの比が約１０以上の突出フィーチャ）を含む、様々な形状及びサイズを製造するのに特に有効である。図１４Ｂは、突出フィーチャの形状を複製するキャビティ１４１５を形成することを含む、第１の鋳型１４１０の形成を示している。例えばモデル１４０５を使用し、室温でのシリコーンゴムの加硫を用いて第１の鋳型１４１０を作製することができる。図１４Ｃは、第１の鋳型からモデル１４０５を取り外した後の鋳型１４１０を示している。
【００６５】
図１４Ｄは、第２のモデル１４２０（例えば第１のモデル１４０５のワックス複製など、犠牲的な第２のモデル）を作製するために用いられる第１の鋳型１４１０を示しており、次いで、第２のモデル１４２０が鋳型１４１０から取り外される（図１４Ｅ）。第２のモデル１４２０を用いて、突出フィーチャの形状を複製するキャビティ１４３０を有する、第２のインベストメント鋳型１４２５を形成する（図１４Ｆ）。次いで、第２のモデル１４２０は、第２のモデル１４２０を破壊することによって第２の鋳型１４２５から取り除かれる。例えば第２のモデル１４２０を溶解又は燃焼させてキャビティ１４３０から外し、空のキャビティ１４３０を形成することができる（図１４Ｇ）。次いで、第２の鋳型１４２５を使用し、図１４Ｈ〜１４Ｉに示すようなインベストメント鋳造工程を用いて突出フィーチャ１４３５を作製することができる。例えばステップ１３３４に従って、金属１４４０をキャビティ１４３０に入れることができる（図１４Ｈ）。次いでステップ１３３６に従って、突出フィーチャ１４４５を第２の鋳型１４２０から取り外すことができる（図１４Ｉ）。
【００６６】
複雑な形状を有するいくつかの突出フィーチャ、又は突出フィーチャのいくつかの２次元配列の場合、モデル１４０５又は鋳型１４１０の一方又は両方を破壊することなく、モデル１４０５を鋳型１４１０から取り外すのが難しい場合がある。そのような場合には、第２のモデル１４２０を用いる代わりに、第１のモデル１４０５を用いて第２のインベストメント鋳型１４２５（図１４Ｆ）を直接形成することができる。
【００６７】
図１３にさらに示すように、場合によっては、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）は、電気めっき鋳造工程を含む（ステップ１３４０）。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）は、突出フィーチャの形状をモデル化する成形面を有するように、基本構造体を鋳造するステップ１３４２を含む。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）は、成形面上に１つ以上の金属を電気めっきし、それによって突出フィーチャを形成するステップ１３４４も含む。場合によっては、電気めっきステップ１３４４を容易にするために、電気めっきの前に成形面上にシード層を堆積させるステップ１３４６があってもよい。ステップ１３４６におけるシード層を堆積させるステップは、ブラッシング、溶射若しくは他のよく知られた塗布技術によって導電性塗料を塗布するステップ、又は物理蒸着工程によって導電層を堆積させるステップを含むことができる。例えば、成形面に導電性塗料を塗布することができる。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）はさらに、ステップ１３３６について記載したものと同様に、突出フィーチャを基本構造体から分離するステップ１３４８を含む。
【００６８】
図１５Ａ〜１５Ｄは、ステップ１３４０による例示的な電気めっき鋳造工程について、選択された段階の断面図を示している。電気めっき鋳造工程１３４０は、中空円錐体又は他の形状の２次元配列として構成される突出フィーチャを作製するのに特に有用であるが、この工程１３４０によって中実の突出フィーチャを作製することも可能である。引き続き図１３を参照すると、図１５Ａは、突出フィーチャの形状をモデル化する成形面を有するように、ステップ１３４２に従って成形面１５１０を形成した後の基本構造体１５０５を示している。例えばここでは、モデル１４０５（図１４）を形成するのに用いるのと同じプラスチック又はワックス材料の３次元プリントを用いて、成形面１５１０を形成することができる。図１５Ｂは、ステップ１３４６に従ってシード層１５１５を成形面１５２０上に堆積させた後の基本構造体１５０５を示している。図１５Ｃは、成形面１５１０、この例ではシード層１５１５の上に１つ以上の金属（例えば銅又は銀）を電気めっきして、金属の突出フィーチャ１５４０を形成した後の基本構造体１５０５を示している。図１５Ｄは、ステップ１３４８に従って基本構造体１５０５から分離された後の突出フィーチャ１５２０を示している。例えばワックスの基本構造体１５０５は、ステップ１３４８で溶解除去して分離を実施することができる。図１５Ｄに示すように、場合によっては、シード層１５１５を突出フィーチャ１５２０の一部として保持することができる。他の場合には、シード層１５１５は、熱工程の従来の化学物質を用いて突出フィーチャ１５２０から取り除かれる。
【００６９】
図１３に戻ると、突出フィーチャ（ステップ１３１０）及び伝熱構造体の形成を完了するための、いくつかの任意選択のステップが示されている。例えば、余分な金属構造体（例えば基板又はハンドル構造体）を突出フィーチャから取り除くためのトリミング・ステップ１３５０、又は突出フィーチャをさらに成形するための機械加工ステップ１３５２があってもよい。突出フィーチャを構成する（１つ以上の）金属の酸化を防止するために、ステップ１３５５で突出フィーチャを保護コーティング（例えばベンゾイミダゾール）で被覆することができる。コーティングは、突出フィーチャの熱抵抗が増大しないように十分薄いことが好ましい（例えば約１〜１０の分子層）。アニーリング・ステップ１３６０は、有利なことに、突出フィーチャの弾性率を下げるように実施することができる。例えば電気めっきされた銅の柱状体の弾性率は、４００℃以上でアニーリングすることによって下げることができる。伝熱構造体を形成するステップ（ステップ１３０５）はさらに、接着剤又は熱グリース１６０を突出フィーチャ１１０の間に配置するステップ１３７０を含むことができる。
【００７０】
当業者は、装置の特定の構成（例えば、電気通信システムのリモート無線ヘッド、基地局、コンピュータ又は他の部分）に応じた、装置の製造における他のステップに精通しているであろう。例えば方法１３００は、装置の電子デバイス（例えば回路基板）を形成するステップ１３７５を含むことができる。デバイスを形成するステップ（ステップ１３７５）は、ステップ１３８０におけるデバイスの構成要素を形成するステップを含むことができる。当業者は、電子デバイスの構成要素（例えばヒートシンク又は集積回路）を製造するステップ１３８０に精通しているであろう。伝熱構造体を１つ以上の構成要素の上に直接形成する場合には、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）を、構成要素を形成するステップ（ステップ１３８０）の一部とすることができる。
【００７１】
方法１３００のいくつかの実施形態はさらに、ステップ１３８５における、デバイスの各構成要素をそれらの間に配置された伝熱構造体と一緒に結合するステップを含むことができる。結合ステップ１３８５は、図１２及び付随する文章における文脈で前述したような、使用方法１２００の実施形態の任意のものを含むことができる。
【００７２】
引き続き図１３を参照すると、方法の他の実施形態では、伝熱構造体１０５を形成するステップ（ステップ１３０５）は、（ステップ１３１０）実質的に平坦な基板の面１２５上に圧力変形可能な金属の突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を形成するステップを含む。配列１７０は、（Ａ）突出フィーチャが中空であること（例えば図９）、（Ｂ）突出フィーチャを電気めっきすること（例えば図７）、及び（Ｃ）突出フィーチャ１１０の第１の群８１０が第１の高さ８１５を有し、突出フィーチャ１１０の第２の群８２０が異なる第２の高さ８２５を有すること（例えば図８）からなる群について選択される特性を含むことができる。
【００７３】
方法に関するいくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０はめっきされた金属である。いくつかの実施形態では、方法１２００はさらに、接着剤又は熱グリース１６０を金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の間に配置するステップを含む。いくつかの実施形態では、方法１２００はさらに、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を熱アニールして金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の弾性率を下げるステップを含む。
【００７４】
各実施形態について詳しく記述してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書について様々な変更、置換及び改造を行うことが可能であることを理解すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本開示は概略として、熱インターフェース材料（thermal interface material）を含む装置及びその製造方法を対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
従来型の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）は、断熱性有機マトリックス（例えば接着剤又はグリース）中に分散させた熱伝導性粒子からなる複合材であることがしばしばである。そうした複合材の熱伝導率は、適切な粘性を保証するのにしばしば必要とされる比較的低い粒子の濃度、及び粒子間の接点の熱抵抗によって制限される。さらに、熱伝導率が不十分である空気で満たされた隙間が有機マトリックス内で増大し、それによって、ＴＩＭの全体的な熱伝導率が低下する可能性がある。インジウムなどの柔らかい金属、又はグラファイトなどの他の柔らかい材料が、熱インターフェース材料として使用されることもある。こうした材料の熱伝導率は複合材より高いが、非平面又は不規則な面に適合する能力が限られている。こうした柔らかい材料の一部のものは腐食を受けやすく、また低い融点を有することがある。こうした制限は全て、信頼性、適用性及び組立の選択肢を制限する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態は、第１の面を有する第１の基板、第１の面に向き合う第２の面を有する第２の基板、及び第１の面上に配置された金属の突出フィーチャ（raised feature）の配列を備える装置であり、各突出フィーチャは第１の面に接触して第２の面に向かい、突出フィーチャの一部が圧縮力によって変形を受ける。
【０００４】
他の実施形態は、前面及び裏面を有する金属の平坦な基板を備える装置であり、裏面は前面の反対側にある。装置は、それぞれの面上に直接配置された金属の突出フィーチャの配列も備える。
【０００５】
他の実施形態は方法である。方法は、電気デバイスの第１の構成要素の面上に伝熱構造体を設けるステップを含み、伝熱構造体は金属の変形可能な突出フィーチャを含む。方法はさらに、伝熱構造体が第１の構成要素と第２の構成要素の中間に配置されるように、電気デバイスの第２の構成要素を面に向かって押圧し、その結果、金属の変形可能な突出フィーチャの少なくとも一部が変形を受け、その高さを押圧前の突出フィーチャの高さに比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップを含む。
【０００６】
他の実施形態は方法である。方法は、圧力変形可能な金属の突出フィーチャの２次元配列を、実質的に平坦な基板の面上に形成することを含む、伝熱構造体を形成するステップを含む。配列は、Ａ）突出フィーチャが中空であること、Ｂ）突出フィーチャが電気めっきされた構造体であること、及びＣ）突出フィーチャの第１の群が第１の高さを有し、突出フィーチャの第２の群が異なる第２の高さを有することからなる群について選択される特性を有する。
【０００７】
本開示に関する実施形態は、以下の詳細な記述を添付図面と共に読むことによって最もよく理解される。対応する若しくは類似する番号又は記号は、対応する若しくは類似する構造を指す。議論を明確にするために、様々な特徴を一定の縮尺で描かないこと、又はサイズを任意に増減させることがある。次に、添付図面と共に取り上げる以下の記述に言及する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図１Ｂ】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図２】圧縮前の本開示の例示的な装置の断面図である。
【図３】圧縮後の図１Ａに示す例示的な装置の断面図である。
【図４】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図５】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図６】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図７】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図８】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図９】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１０】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１１】本開示の装置の例示的な突出フィーチャの斜視図又は断面図である。
【図１２】例えば図１Ａ〜３の場合と同様の、本開示の装置を用いる例示的な方法における選択されたステップの流れ図である。
【図１３】例えば図１Ａ〜１２の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な方法における選択されたステップの流れ図である。
【図１４】例えば図１３の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な実施形態の選択された段階の平面図である。
【図１５】例えば図１３の場合と同様の、本開示の装置を製造する例示的な実施形態の選択された段階の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａ及び１Ｂは例示的な装置１００の断面図を示す。装置１００は、設計された金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を有する伝熱構造体１０５を備える。金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、図１Ａに示す突出フィーチャ１１０の変形前の形状など、変形前の形状に比べて少なくとも１つの寸法１１５において圧縮されるように構成される。
【００１０】
一般的には、圧縮量が大きい場合ほど熱伝達が改善される。しかしながら、より高率の圧縮を得るにはより多量の圧縮力が必要になり、それによって装置１００の構成要素を誤って損傷する恐れがある。従って、少なくとも１つの寸法１１５における圧縮量は、改善される熱伝達と装置を損傷することとの間で注意深く釣り合わせるようにする。いくつかの好ましい実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの選択された寸法（例えば高さ）において、変形前の形状に比べて少なくとも約１パーセント圧縮されるように構成される。他の好ましい実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの選択された寸法１１５において、少なくとも約５パーセント、場合によっては少なくとも約２５パーセント圧縮されるように構成される。
【００１１】
いくつかの好ましい実施形態では、個々の突出フィーチャ１１０は、ミリメートルサイズ又はより小さい構造体である。即ち、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０のそれぞれが、約１ミリメートル以下の少なくとも１つの第２の寸法１２０（例えば幅、高さ又は厚さ）を有する。ミリメートルサイズの突出フィーチャは、有利なことに、一部の構成要素の不規則な面又は粗い面に適合し（例えば、ぴったりと接触し）、それによって構成要素間の熱伝達を改善することができる。またミリメートルサイズの突出フィーチャは、有利なことに、変形するのに大きいサイズの突出フィーチャ１１０より少量の圧縮力しか必要とせず、それによって、突出フィーチャ１１０を圧縮するとき、装置１００の構成要素を損傷する危険性が低減される。
【００１２】
本明細書で使用する、設計されるという用語は、原理に従い本明細書に記載される手順によって、意図的に作製される１つ以上の立体形状を有する突出フィーチャ１１０を指す。突出フィーチャ１１０は、機械的に変形することによって装置１００の基板又は構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の不均一性に適合すると同時に、熱の流れの方向１４０全体にわたる連続した熱の経路を維持するように設計される。例えば、突出フィーチャ１１０は、面１２５、１２７が図１Ａに示すように同一平面上にあるかどうか、或いは面１２５、１２７の一方若しくは両方が湾曲している、又は他の状態の非平面であるかどうかにかかわらず、両方の面１２５、１２７に物理的に接触するように設計される。設計された突出フィーチャ１１０は、一部の金属構造体に自然に生じる、又は析出、切断、つち打ち若しくは他の製造工程によって金属構造体を成形した結果として意図せずに生じることがある面の仕上がり状態と対照をなす。
【００１３】
明確にするために、ある特定の設計の態様を、例示的な突出フィーチャにおける単一の要素として示している。しかしながら、突出フィーチャ１１０のいくつかの好ましい実施形態は、単一の構造体において複数の設計の態様を組み合わせることが可能であることを理解すべきである。
【００１４】
いくつかの実施形態では、装置はさらに電気デバイス１４５を含む。例えば、装置１００が電気通信システムのリモート無線ヘッド、基地局、コンピュータ又は他の部分であるとき、電気デバイス１４５は回路基板とすることができる。デバイスは、境界面１２５、１２７で互いに接触する少なくとも２つの構成要素１３０、１３２を有することが可能であり、伝熱構造体１０５は境界面１２５、１２７の間に配置される。構成要素１３０、１３２の例示的な実施形態はヒートシンク又は熱源（例えば集積回路）を含む。
【００１５】
本開示の突出フィーチャ１１０は、（例えば少なくとも約１パーセントだけ）突出フィーチャの圧縮をもたらすのに十分な変形圧力によって機械的に圧縮されるように設計される。しかしながら、変形圧力は通常、やはり変形圧力を受ける可能性がある装置１００の構成要素１３０、１３２の圧縮若しくは他の変形、又は損傷を回避するように注意深く調整される。例えば変形圧力が過大である場合には、伝熱構造体１０５の下又は上に配置される構成要素１３０、１３２が損傷を受ける恐れがある。
【００１６】
本明細書で使用する、突出したという用語は、突出したフィーチャ１１０を作る金属材料が、突出したフィーチャ１１０がその上に配置される面１２５と同一平面上にないことを意味する。例えばいくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、装置１００の構成要素１３０の面１２５上に配置すること、また場合によっては面１２５上に直接形成することができる。
【００１７】
図２にある断面図に示すような他の実施形態では、突出フィーチャ１１０は伝熱構造体１０５の一部でもあり、装置の別個の構成要素ではない基板２２０の１つ以上の面２１０、２１５上に配置すること、また場合によっては面２１０、２１５上に直接形成することができる。そうした実施形態では、装置１００は、突出フィーチャ１１０及び基板２２０を備える伝熱構造体１０５のみからなること、又は図１Ａに示すものと同様の他の構成要素（図示せず）をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０は、平坦な基板２２０の第１の側面２２５及び反対側の第２の側面２３０の、面２１０、２１５の一方又は両方に配置することができる。場合によっては、基板２２０は、突出フィーチャ１１０と同じ金属又は異なる金属で作製された変形可能な金属基板である。例えば、例示的な基板２２０は、約１０〜１０００ミクロンの範囲の厚さ２３５を有する平坦な金属箔とすることができる。しかしながら、他の実施形態では、構成要素の面にさらに適合しやすくするために、基板２２０を湾曲させる、又は他の非平面の形状を有するようにすることができる。
【００１８】
場合によっては、第２の寸法１２０を第１の寸法１１５と同じにすることができる。例えば、第１の寸法１１５及び第２の寸法１２０はどちらも、約１ミリメートル以下とすることが可能な突出フィーチャの高さ１５０に一致させることができる。図１Ａに示すような他の場合には、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の幅１５２に一致させることができる。突出フィーチャ１１０が均一な幅１５２を有していない（例えば、突出フィーチャの幅にテーパ付いている）場合によっては、幅の少なくとも一部（例えば、突出フィーチャ１１０の頂部１５６における幅１５４）を約１ミリメートル以下にする。さらに他の場合には、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の厚さに一致させることができる。例えば、以下で図９に関する文脈で論じるように、突出フィーチャ１１０が中空であるとき、第２の寸法１２０は突出フィーチャ１１０の外壁の厚さに一致させることができる。
【００１９】
図３は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を少なくとも１つの寸法１１５において圧縮した後の、図１Ａに示す例示的な装置１００の断面図を示している。例えば、第２の構成要素１３２の面を突出フィーチャ１１０の頂部１５６（図１Ａ）に接触させ、装置１１０の第２の構成要素１３２を、突出フィーチャ１１０がその上に配置される第１の構成要素１３０に向かって押圧することによって、突出フィーチャ１１０に変形圧力３０５を加えることができる。
【００２０】
少なくとも１つの寸法１１５における圧縮は、突出フィーチャ１１０の形状の曲げ若しくは座屈によって、又は突出フィーチャ１１０の形状を変える他のモードによって行うことができる。以下でさらに論じるように、突出フィーチャ１１０は、加える変形圧力３０５を最小限に抑えながら突出フィーチャ１１０の効率的な圧縮を容易にする形状及び寸法を有するように特別に設計することができる。特に突出フィーチャ１１０の形状及び寸法の選択、突出フィーチャ１１０間の間隔、及び突出フィーチャ１１０の形成に用いられる材料のタイプは全て、突出フィーチャ１１０を所与の加圧力３０５に対して圧縮し、熱伝達を容易にする方法又は程度を制御するための新しく発見された結果有効な変数である。
【００２１】
いくつかの好ましい実施形態では、圧縮される寸法１１５は熱の流れの方向１４０に平行である。これにより、圧縮される突出フィーチャ１１０の１つ１つが熱伝達方向１４０に沿って、構成要素１３０の１つの面１２５を別の構成要素１３２の別の面１２７に熱的且つ物理的に直接つなぐ金属の連続相を形成するのを容易にすることができる。圧縮された突出フィーチャ１１０の金属を、熱の流れの方向１４０における支配的な連続相として有することにより、構成要素１３０、１３２の間の熱伝達が容易になる。これは、比較的不十分な熱導電率を有する有機マトリックスが熱の流れ方向における支配的な連続相である、従来のＴＩＭと対照的である。
【００２２】
図１Ａに示すように、圧縮前、突出フィーチャ１１０は互いに直接接触しない別々の構造体とすることができる。図３に示すように、ある寸法１１５における圧縮により、圧縮される寸法１１５及び加えられる変形圧力３０５に対して実質的に垂直である、突出フィーチャ１１０の他の寸法３１０も同時に増大する。図３に示すようないくつかの実施形態では、圧縮後、突出フィーチャ１１０を他の寸法３１０において十分に拡張又は増大させ、横方向に隣接する突出フィーチャ１１０に物理的に接触するようにすることができる。隣接する突出フィーチャ１１０間の横方向の接触は、有利なことに熱伝達を容易にすることもできる。例えば、突出フィーチャ１１０の隣接するもの同士の間の横方向の接触は、構成要素１３０、１３２内の局所的な高熱発生領域（例えばホットスポット）から熱を放散除去するのを助けることができる。
【００２３】
図１及び３に示すように、構成要素１３０、１３２の面１２５、１２７は不均一性を有する可能性がある。構成要素の面１２５、１２７における不均一性には、隙間、窪み、機械加工用のマークなどの局所的な不規則性、或いは凹凸領域、又は面、又は他の非平面領域又は面などのより非局所的な不規則性を含むことができる。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０の圧縮されたものは、装置１００の構成要素１３２の不規則な非平面の面１２７に対して共形的に輪郭付けされる。例えば突出フィーチャ１１０は、圧縮された後、構成要素１３０、１３２の面１２５、１２７を物理的且つ機械的につなぐ金属の連続相を形成するように、十分高く設計することができる。様々な程度まで圧縮できることにより、突出フィーチャ１１０の配列１７０は、不規則な面１２５、１２７全体にわたるコンプライアントな（compliant）結合を容易にする。これは、一部の構成要素の不規則な非平面の面に適合する能力に劣る、インジウム又はグラファイトのような従来の柔らかい金属又は他の柔らかい材料と対照的である。
【００２４】
構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の両方が不規則である、又は少なくとも１つの面１３２がきわめて不規則であるときなど、場合によっては、図２に示すような伝熱構造体１０５を使用すると特に有利になることがある。両面の突出フィーチャ１１０（例えば、基板２２０の両側面２２５、２３０上の突出フィーチャ１１０）を有する伝熱構造体１０５は、片面の突出フィーチャ１１０（例えば、基板２２０の側面２２５、２３０の一方、又は一方の構成要素１３０の上の突出フィーチャ１１０）より、不規則な面１２５、１２７の両方により正確に適合する能力を有することができる。しかしながら、他の場合には、図１Ａに示すような不規則な面１３０の上に直接形成された突出フィーチャ１１０が面１３０に対する所望の適合性をもたらすこともある。
【００２５】
さらに他の場合には、突出フィーチャ１１０を、構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７の両方の上に形成することができる。例えば、一方の面１２７をヒートシンク１３２の面とし、他方の面１２５をパッケージ化された集積回路のリッドとすることができる。図１Ｂに示すようなそうしたいくつかの実施形態では、変形圧力が加えられると、１つの面１２５上の突出フィーチャ１１０（例えば、突出フィーチャ１１０の配列１７０）が、もう１つの面１２７上の突出フィーチャ１１０（例えば、突出フィーチャ１１０の配列１７０、１７１）と互いにかみ合うように、それぞれの境界面１２５、１２７上の突出フィーチャ１１０を互い違いに配置することができる。突出フィーチャ１１０は、２つの面１２５、１２７のどちらか又は両方に、同じ構造又は異なる構造（例えば、同じ又は異なる高さ、形状など）を有することができる。
【００２６】
図１Ａ及び３にさらに示すように、いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の隣接するものの間に、接着剤又は熱グリース１６０を配置することができる。場合によっては、接着剤１６０は、構成要素１３０、１３２（例えば、熱的に結合される構成要素１３０、１３２）を一緒に保持するのを助けることができる。場合によっては、チキソトロープ・グリース（thixotropic grease）などの熱グリース１６０は、境界面１２５、１２７（例えば、互いに向き合う面１２５、１２７）の間の空気ポケットを減少させる又はなくすことによって、熱伝達性能を改善することができる。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０は、突出フィーチャ１１０が圧縮されるとき、接着剤又は熱グリース１６０が突出フィーチャ１１０の間を自由に移動できるように設計される、又は間隔を置いて配置される。例えば、圧縮される寸法１１５に対して垂直な方向３１５に、接着剤又は熱グリース１６０の連続相が存在するようにすることができる。他の場合には、突出フィーチャ１１０の間に接着剤又は熱グリース１６０の不連続な領域が存在してもよい。
【００２７】
突出フィーチャ１１０及び任意選択の基板２２０を作製する（１つ以上の）金属は、伝熱構造体１０５の用途に適用可能な基準を満たすように注意深く選択することができる。構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７全体にわたる熱抵抗を最小限に抑えるために、金属の熱伝導率を最大にし、その金属の弾性率（modulus）を最小にすることが望ましいことがある。他の関連する考慮すべき問題には、腐食、酸化及びクリープに対する金属の耐性、又は金属のコストが含まれる。さらに金属の融点は、伝熱構造体１０５が溶解又はクリープしないことを保証するために、装置１００の動作温度より十分高くすべきである。酸化及び腐食に耐性のある低弾性率（例えば体積弾性率）、高熱導電率の金属の例には、銀、銅、アルミニウム、スズ、鉛、ニッケル、インジウム又はそれらの合金が含まれる。
【００２８】
いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０はテーパ付きの形状を有することができる。例えば図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、突出フィーチャは円錐形とすることができる。テーパ付きの形状を有する突出フィーチャは、有利なことに、同様のサイズのテーパなしの突出フィーチャ１１０に比べて圧縮に少量の変形圧力しか必要としないようにすることができる。テーパ付きの形状を有する突出フィーチャの圧縮に要する圧力が低減されることは、テーパなしの形状に比べて圧縮する必要がある材料の量が少ない（例えば、同じ最大幅のテーパなしの突出フィーチャより塑性変形中に移動する材料の量が少ない）ことに起因する。一例として、１ｍｍの基部直径１５２及び２ｍｍの高さ１５０を有する円錐形の突出フィーチャ１１０について考える。円錐形の突出フィーチャ１１０のいくつかの実施形態は、高さ１５０を５０パーセント低減するのに約０．７ＭＰａの変形圧力３０５を必要とすることがある。それに比べて、同じ高さ及び基部直径１５２に等しい直径の円筒形の柱状体など、テーパなしの突出フィーチャ１１０は、（例えば、高さ１５０を５０パーセント低減するのに）約６倍以上の変形圧力を必要とすることがある。それにもかかわらず、円錐体による熱抵抗が円筒体の場合より高くなることもあるため、テーパなしの形状（例えば柱状体）を有する突出フィーチャ１１０が好ましい場合も依然としてあり得る。
【００２９】
さらなる設計の態様を示すために、図４〜１１は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０に関するいくつかの例示的な実施形態の斜視図又は断面図を示している。明確にするために、図４〜１１に示す構造の類似の構造を示すのに、図１〜３で使用した同じ参照番号を用いている。
【００３０】
図４は、伝熱構造体が突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を含む、装置１００の例示的な実施形態の斜視図を示している。図２に示す実施形態と同様に、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、平坦な変形可能な金属基板２２０の一方の側面２２５（例えば第１の側面）及び反対側の側面２３０（例えば第２の側面）の上に配置される。一方の構成要素の不規則な面に対する共形的な輪郭付けを容易にするために、反対側の側面２３０上の突出フィーチャ１１０の位置は、一方の側面２２５上の突出フィーチャ１１０の位置に対して互い違いに配置される。２つの側面２２５、２３０上の突出フィーチャ１１０の位置を互い違いに配置することによって、両方の側面２２５、２３０上に突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０が形成される。そのような互い違いに配置された突出フィーチャ１１０の位置によって、所望の圧縮を得るための最小の加圧力３０５（図３）を用いた曲げモードによる圧縮を促すことができる。
【００３１】
図４にさらに示すように、伝熱構造体１０５のいくつかの実施形態は、基板２２０の中に開口部４１０を含むことが可能であり、開口部４１０は、基板２２０上の突出フィーチャ１１０の位置の間に配置することができる。開口部４１０は、基板２２０の一方の側面２２５から他方の側面２３０まで延びることができる。開口部４１０は、有利なことに、接着剤又はグリース１６０（図１Ａ又は３）が構成要素１３０、１３２の上面１２５と下面１２７の間を流れることを可能にし、従って、接着剤又はグリースの両横方向３１５における、及び熱の流れの方向１４０に沿った流れを促進する。
【００３２】
図５は、突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を備えた伝熱構造体１０５を有する、装置１００の他の例示的な実施形態の斜視図を示している。基板２２０は、基板２２０の一方の側面２２５上に配置された突出フィーチャ１１０間に点在する、開口部５１０の配列５０５も有している。基板２２０内の開口部５１０の配列５０５により、突出フィーチャ１１０が圧縮されるとき、接着剤又は熱グリース１６０（図１Ａ及び３）が均一に分散するのを容易にすることができる。例えば開口部５１０の配列５０５によって、接着剤１６０が構成要素１３０、１３２の境界面１２５、１２７に沿って容易に流れ、より効率的に隙間を満たすことが可能になる（図３）。
【００３３】
図５にさらに示すように、突出フィーチャ１１０のいくつかの実施形態は、均一に分散した２次元配列１７０として構成することができる。しかしながら、他の場合には、突出フィーチャ１１０の配列１７０をランダムに分散させることができる。図５に示す突出フィーチャ１１０は、実質的に角錐形である。しかしながら、柱、円錐又は環など様々な他の形状を２次元配列１７０として配置することが可能である。
【００３４】
突出フィーチャ１１０の形状は、製造しやすさと圧縮時の効率的な熱伝達の実施との間の釣り合いに基づいて選択することができる。
【００３５】
例えば図６の斜視図に示すように、突出フィーチャ１１０は、例えばワイヤボンディング装置を用いてスタッドバンプとして形成された柱状体の配列１７０とすることができる。そうした突出フィーチャ１１０は既存の製造工程を用いて形成するのが容易であり、且つ費用がかからないという利点を有している。ワイヤボンディング装置では一般に、共に高熱伝導性金属であるアルミニウム及び金が使用されるが、銅及び他の金属を使用することもできる。さらに、そうした突出フィーチャ１１０は、所望される場合には、構成要素１３０の面１２５上に直接形成することを含めて様々な面の上に形成することができる。
【００３６】
他の例として図７の断面図に示すように、突出フィーチャ１１０は、電気めっきした柱状体の配列１７０とすることができる。そうした突出フィーチャ１１０は形成するのに費用がかからず、製造を拡大して多数の伝熱構造体１０５を生産することができる。さらにそうした突出フィーチャ１１０は、所望される場合には、構成要素１３０の面１２５上に直接形成することを含めて、様々な面の上に形成することもできる。さらに、電気めっきした柱状体として構成される突出フィーチャ１１０は、高いアスペクト比（例えば、高さ１５０と直径１５２の比が約５：１以上、又は約５：１〜１０：１の範囲内）を有するように製造することができる。銀及び金などの金属は、既存の製造工程を用いて電気めっきすることができる。さらに、異なる金属の複数の層を備える電気めっきした柱状体を形成することができる。例えば、図７に示す突出フィーチャ１１０は、銅層７１０及びより薄いスズ層７２０を備える柱状体として構成することができる。（例えば、複数の電気めっきした金属層を有する）多層の柱状体として構成される突出フィーチャは、例えば銅の高い熱伝導性及びスズの延性など、異なる金属の材料特性を利用することができる。
【００３７】
図７に示すようないくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０のそれぞれが実質的に同じ高さ１５０（例えば１０パーセント以内の同じ高さ）を有することができる。しかしながら、他の実施形態では、異なる高さを有する突出フィーチャの少なくとも２つの群が存在してもよい。そうした実施形態が、図８の斜視図に示されており、そこでは、群８１０の中の突出フィーチャ１１０が同じ高さ８１５を有し、第２の群８２０の中の突出フィーチャ１１０が第２の高さ８２５を有し、第２の高さ８２５は第１の高さ８１５より少なくとも約１０パーセント大きい。
【００３８】
異なる高さ８１５、８２５を備えた群８１０、８２０を有する突出フィーチャ１１０の配列１７０は、不規則な構成要素の面に対して所望のレベルの適合性を得るために必要な全加圧力を最小限に抑えるのを助けることができる。圧縮中、最も高い群８３０の突出フィーチャ１１０が最初に圧縮を受ける。そのような群８３０の中の突出フィーチャ１１０が比較的少数である場合には、圧縮に必要な加えられる変形圧力はきわめて小さくなる。従って、所与の量の加圧力に対して得られる圧縮は、均一な高さの突出フィーチャ１１０の配列１７０に比べて大きくなる。あるレベルの圧縮が得られると、次に高い群８２０の突出フィーチャ１１０が圧縮を受け始める。これによって、構成要素の不規則な面に対する適合性を高めるように改善するために必要な圧力は増大するが、有利なことに、面と熱的に接触する点の総数が増加する。この手法は、構成要素内のホットスポットからの熱を放散させる必要があるとき、又は構成要素の表面が高度の不規則性を示すとき、特に適切に機能する。
【００３９】
図９Ａ〜９Ｃの斜視図に示すようないくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上を中空にすることができる。中空円錐体を図９Ａ〜９Ｃに示すが、本明細書で論じる突出フィーチャ１１０の他の形状の任意のものを中空構造体として構成することが可能である。突出フィーチャ１１０が中空である場合では、第２の寸法１２０（図１Ａ）は、突出フィーチャ１１０の外壁９１５の厚さ９１０（図９Ａ）に対応することができる。
【００４０】
中空の突出フィーチャ１１０を使用することの１つの利点は、同じサイズである同等の中実の突出フィーチャよりも、圧縮するのにかなり小さい圧力３０５しか必要としないようにできることである。中空の突出フィーチャ１１０の壁９１５の厚さ９１０を、突出フィーチャの全体の厚さ１５２より薄くすることができるため、圧縮により小さい圧力しか必要としない。さらに、変形圧力３０５を加えるとき、壁９１５が中空の突出フィーチャ１１０の外側又は内側に向かって移動することができるため、中空の突出フィーチャ１１０をより小さい側面積の中に密集させることが可能である。しかしながら、場合によっては、中実の突出フィーチャ１１０は中空の突出フィーチャ１１０より多くの金属を含み、結果として、より効率的な熱伝達経路を形成することができるため、中実の突出フィーチャ１１０が好ましいこともあり得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上が、突出フィーチャ１１０がその寸法において圧縮されるように構成される、少なくとも１つの寸法１１５に沿った湾曲面９２５（図９Ｂ、９Ｃ、９Ｅ）を有している。そのような湾曲した突出フィーチャ１１０の１つの利点は、そうした構造が、実質的に同等の湾曲していない突出フィーチャ１１０に比べて、圧縮するのにかなり小さい圧力しか必要としないようにできることである。例えば、湾曲した突出フィーチャ１１０に変形圧力を加えると、同等の湾曲しない突出フィーチャより容易に曲がる。
【００４２】
前述の実施形態の一部についてさらに説明するために、図９Ａに示すような銅製の中空円錐体として構成された突出フィーチャ１１０の例示的な配列１７０について考える。各円錐体は、約１ｍｍの基部直径１５２及び約２ｍｍの高さ１５０、並びに約５０ミクロンの壁９１５の厚さ９１０を有している。高さ１５０を７５パーセント圧縮するのに必要な変形圧力は、同じサイズの銅製の中実円錐体である同様の配列１７０を圧縮するのに必要な圧力の約１７パーセントにすぎない。図９Ｂに示すような銅製の中空凸形円錐体として構成される、突出フィーチャ１１０の同様の配列１７０を同様に圧縮するのに必要な圧力３０５は、中実円錐体に要する圧力の約１５パーセントである。図９Ｃに示すような銅製の中空凹形円錐体として構成される、突出フィーチャ１１０の同様の配列１７０を同様に圧縮するのに必要な圧力３０５は、中実円錐体に要する圧力の約７パーセントである。突出フィーチャ１１０を中空凹形円錐体として構成することのさらなる利点は、変形圧力を加えるとき、この形状によって余分な接着剤又は熱グリース１６０（図１Ａ、図３）が構成要素間の最も近い接触領域から除かれ、追加の接着剤又はグリース１６０から利益を得ることができる領域へ流れるのを容易にすることができることである。
【００４３】
図９Ｂ及び９Ｃに示すような場合では、湾曲した突出フィーチャ１１０を対称に湾曲させる。他の場合には、湾曲した突出フィーチャ１１０を非対称に湾曲させることができる。非対称な湾曲により、突出フィーチャ１１０の圧縮を得るのに必要な変形圧力をさらに低減するのを助けることができる。例えば、湾曲した突出フィーチャ１１０は、直角の円錐体（図９Ｄ）、又は非対称の凹形円錐体（図９Ｅ）とすることができる。他の例として、図５は、非対称に湾曲させた実質的に角錐形の突出フィーチャ１１０を示している。
【００４４】
図１０Ａ及び１０Ｂは、特異点１０１０を有する例示的な突出フィーチャ１１０の斜視断面図を示している。本明細書で使用する特異点１０１０という用語は、圧縮される少なくとも１つの寸法１１５に沿った突出フィーチャ１１０の滑らかさ、又は形状の面における急な不連続を指す。いくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０の１つ以上が、少なくとも１つの寸法１１５に沿った特異点１０１０を有している。特異点１０１０の存在により、突出フィーチャ１１０の圧縮を得るのに必要な変形圧力３０５を低減するのを助けることができる。例えば、変形圧力３０５を加えると、特異点１１０の近傍で突出フィーチャ１１０における最初の曲げを生じさせることができる。図１０Ａに示す例示的な突出フィーチャ１１０では、特異点１０１０はカルデラ状のものとして構成される。図１０Ｂに示す例示的な突出フィーチャ１１０では、特異点１０１０は、突出フィーチャ１１０の円錐体１０２０の部分と反転した円錐体１０３０の部分が接続される点に位置している。さらに他の実施形態では、特異点は、突出フィーチャの他の状態の滑らかな面における急な内向き（例えばクリンプ）若しくは外向き（例えばバンプ）の窪み、又はバンプとすることができる。
【００４５】
装置１００のさらに他の実施形態では、突出フィーチャ１１０をひれ状体として構成し、ひれ状体の１次元配列１７０として配置することができる。突出フィーチャ１１０のそれぞれがひれ状体であるそうした実施形態を、図１１の斜視図に示す。２次元配列１７０について先に論じたものと同様に、ひれ状体の厚さ、ひれ状体間の間隔及びひれ状体の曲率は全て、伝熱構造体１０５の特性を変えるように調整することができる。例えば図１１に示すように、圧縮を得るために加えなければならない圧力の量を最小限に抑えるために、ひれ状体を湾曲させることができる。圧縮の座屈モードにまさる圧縮の曲げモードが生じるため、湾曲したひれ状体は、まっすぐなひれ状体に比べて圧縮により小さい圧力しか必要としないようにすることができる。ひれ状体として構成された突出フィーチャ１１０は、圧縮圧力を加えるとき、隣接するひれ状体に倒れ込むように配置することが可能であり、それによって図３の文脈で先に論じたものと同様に、熱伝達のためのさらなる経路を生成する。場合によっては、構成要素の不規則な面への局所的な適合を容易にするために、特異点である横断面をひれ状体の長さに対して垂直に作製することができる。
【００４６】
再び図１Ａ及び３を参照すると、装置１００の他の実施形態は、第１の面１２５を有する第１の基板１３０、及び第１の面１２５に向き合う第２の面１２７を有する第２の基板１３２を備えている。装置１００は、第１の面１２５上に配置された金属の突出フィーチャ１１０の配列１７０も備え、各突出フィーチャ１１０は、第１の面１２５に接触して第２の面１２７に向かい、突出フィーチャ１１０の一部１５６が圧縮力３０５によって変形を受ける。
【００４７】
いくつかの実施形態では、２つの配列１７０、１７１が面１２５、１２７のそれぞれの上に存在することができる（図１Ｂ）。いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は、第１の面１２５のある領域１７２（図１Ａ）の各部分と第２の面１２７との間に物理的な接続を形成するが、第１の面１２７の領域１７２は非平面である。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが、第１の面１２５及び第２の面１２７を直接つなぐ金属の連続相を形成する。いくつかの実施形態では、配列１７０は円錐体、柱状体（例えば、柱状体又は円錐体として構成される突出フィーチャ１１０）の２次元配列である。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０はひれ状体である（例えば図１１）。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが２つの金属層７１０、７２０（例えば図７）を含み、各金属層７１０、７２０が異なる金属からなる。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０のそれぞれが実質的に同じ高さ１１５を有する。いくつかの実施形態では、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０は中空である（例えば図９Ａ〜９Ｃ）。いくつかの実施形態では、２つの異なる高さ８１５、８２５を有する金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の少なくとも２つの群８１０、８２０が存在する（例えば図８）。いくつかの実施形態では、金属の突出フィーチャ１１０の１つ以上が、湾曲した面９２５（図９）又は特異点１０１０（図１０）を有する。いくつかの実施形態では、各基板１３０、１３２は集積回路である。
【００４８】
再び図２を参照すると、装置１００の他の実施形態は、前面２２５及び裏面２３０を有する金属の平坦な基板２２０を備え、裏面２２５は前面２２５の反対側にある。装置１００は、面２２５、２３０のそれぞれの上に直接配置された金属の突出フィーチャ１１０の少なくとも１つの配列１７０（場合によっては２つの配列１７０、２５０）をさらに備えている。いくつかの実施形態では、図２の装置１００は、第１の面１２５を有する第１の基板１３０（例えば第１の集積回路）、及び第２の面１２７を有する第２の基板１３２（例えば第２の集積回路）をさらに備えることができ、第１の面１２５及び第２の面１２７のそれぞれが、配列１７０、２５０の１つの突出フィーチャ１１０と直接物理的に接触する。
【００４９】
本開示の他の実施形態は、装置を用いる方法である。図１２は、図１Ａ〜３の装置１００など、装置１２００を用いる例示的な方法１２００における選択されたステップの流れ図を示している。引き続き図１Ａ〜３を参照すると、方法１２００は、電気デバイス１４５の第１の構成要素１３０の面１２５上に伝熱構造体１０５を設けるステップ１２１０を含む。伝熱構造体１０５は、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を含む。
【００５０】
突出フィーチャ１１０の実施形態はいずれも、ステップ１２１０で設けることができる。突出フィーチャ１１０は、変形前の形状（例えば図１Ａ、１Ｂ又は２に示すような形状）に比べて、少なくとも１つの寸法１１５において圧縮されるように構成される。いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０のそれぞれが、約１ミリメートル未満の少なくとも１つの第２の寸法１２０を有する。
【００５１】
場合によっては、ステップ１２１０における突出フィーチャ１１０を設けるステップは、構成要素１３０、１３２の一方又は両方の境界面１２５、１２７上に突出フィーチャを形成するステップを含むことができる。他の場合には、ステップ１２１０における突出フィーチャ１１０を設けるステップは、境界面１２５、１２７の一方の上に、図２に示すような成形前の熱伝達構造体を配置するステップを含むことができる。
【００５２】
方法１２００は、伝熱構造体１０５が第１の構成要素１３０と第２の構成要素１３２の中間に配置され、且つ突出フィーチャ１１０が、第１の構成要素１３０と前記構成要素１３２を互いに接触させる前に比べて、少なくとも１つの寸法において少なくとも約１パーセント圧縮されるように、電気デバイス１４５の第２の構成要素１３２を第１の構成要素１３０に向かって押圧するステップ１２２０も含む。例えばいくつかの実施形態では、押圧ステップ１２２０は、少なくとも約０．７ｍＰａの変形圧力を与えるステップを含む。
【００５３】
図１Ｂに示すような場合には、第２の構成要素１３２は、面１２７上に配置された第２の熱伝達構造１０５も有し、押圧ステップ１２２０では、両方の面１２５、１２７上に配置された突出フィーチャ１１０を圧縮することができる。熱伝達構造１０５が基板２２０の一方又は両方の側面２２５、２３０上に突出フィーチャ１１０を含む、図２に示すような場合、押圧ステップ１２２０では、両方の側面２２５、２３０上に配置された突出フィーチャ１１０を圧縮することができる。
【００５４】
方法のいくつかの実施形態はさらに、２つの構成要素１３０、１３２をそれらの間に配置された伝熱構造体と一緒に固定するステップ１２３０を含む。場合によっては、固定ステップ１２３０は、構成要素１３０、１３２を一緒に保持するように、機械的クランプを用いて実施することができる。他の場合には、固定ステップ１２３０は、押圧ステップ１２２０の前に突出フィーチャ１１０間に接着剤１６０を配置することによって実施することができる。
【００５５】
引き続き図１Ａ及び１２を参照すると、方法１２００の他の実施形態は、（ステップ１２１０）電気デバイス１４５の第１の構成要素１３０の面１２５上に伝熱構造体１０５を設けるステップを含み、伝熱構造体１０５は金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を含む。図３に示すように、方法１２００は、（ステップ１２２０）伝熱構造体１０５が第１の構成要素１３０と第２の構成要素１３２の中間に配置されるように、電気デバイス１４５の第２の構成要素１３２を面１２５に向かって押圧し、その結果、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の少なくとも一部１５４（図１Ａ）が変形を受け、その高さ１１５（図３）を押圧前の突出フィーチャ１１０の高さ１１５（図１Ａ）に比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップも含む。
【００５６】
他の実施形態は、装置を製造する方法である。図１３は、図１Ａ〜１１に示すような装置及びその各部分を製造する例示的な方法１３００における、選択されたステップの流れ図を示している。
【００５７】
引き続き図１Ａ〜１１を参照すると、方法１３００は伝熱構造体１０５を形成するステップ（ステップ１３０５）を含み、また金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を形成するステップ１３１０を含む。
【００５８】
場合によっては、突出フィーチャ１１０を形成するステップ（ステップ１３１０）は、装置１００の構成要素１３０、１３２の１つ以上の面１３０、１３２の上に突出フィーチャ１１０を形成するステップ１３１５を含む。場合によっては、突出フィーチャ１１０を形成するステップ（ステップ１３１０）は、伝熱構造体１０５の一部である基板２２０の１つ以上の面２１０、２１５の上に形成するステップ１３２０を含む。
【００５９】
本明細書に記載する装置の実施形態はいずれも、そうした方法によって製造することができる。これまでに論じたように、いくつかの好ましい実施形態では、突出フィーチャ１１０は、少なくとも１つの寸法１１５において少なくとも１パーセント圧縮されるように構成され、約１ミリメートル以下の少なくとも１つの第２の寸法１２０を有している。
【００６０】
場合によっては、ステップ１３１５における面上に突出フィーチャ１１０を形成するステップは、構成要素の面１２５上に直接突出フィーチャ１１０を形成するためのワイヤボンディング・ステップ１３２２を含む。例えば図４に示すような柱状体として構成される突出フィーチャ１１０は、ステップ１３２２によるスタッド・バンピング（stud bumping）によって形成することができる。当業者は、ワイヤボンディング工程、及びワイヤボンディングによって製造可能な他のタイプの突出フィーチャ１１０の形状に精通しているであろう。例えばステップ１３２２において、環状体を有する突出フィーチャを形成することができる。
【００６１】
場合によっては、ステップ１３１５における面上に突出フィーチャ１１０を形成するステップは、構成要素の面１２５上に直接突出フィーチャ１１０を形成するための電気めっきステップ１３２４を含む。当業者は、突出フィーチャを形成するために使用可能な電気めっき工程に精通しているであろう。例えば１つ以上の金属を、構成要素の面１２５上に配置されたフォトレジスト層内の開口部を通して電気めっきし、図７に示すような単層又は複層の柱状体として構成される突出フィーチャ１１０を形成することができる。
【００６２】
場合によっては、ステップ１３２０における基板の面上に突出フィーチャを形成するステップは、ワイヤボンディング・ステップ１３２２又は電気めっきステップ１３２４を含むことができる。例えばワイヤボンディング・ステップ１３２２又は電気めっきステップ１３２４によって、金属基板２２０の面２１０上に、柱状体として構成される突出フィーチャ１１０を形成することができる。
【００６３】
場合によっては、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）はキャビティ鋳造（cavity casting）工程（ステップ１３３０）を含む。キャビティ鋳造は、低コストの処理、及びあらゆるタイプの金属と共に使用できることを含めた利点を有することができる。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）は鋳型を形成するステップ１３３２を含む。鋳型は突出フィーチャの形状を複製するキャビティを有する。鋳型を形成するステップは突出フィーチャのモデルを形成するステップを含むことができる。場合によっては、鋳型は突出フィーチャを相互に連結する基板を複製することもできる。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）は、金属をキャビティの中に入れ、それによって突出フィーチャを形成するステップ１３３４も含む。場合によっては、ステップ１３３４で液体金属を鋳型に入れ、次いで冷却することができる。他の場合には、金属粒子を鋳型に入れ、次いで加熱してキャビティ内にある間に金属を液化し、次いで冷却する。キャビティ鋳造工程（ステップ１３３０）はさらに、突出フィーチャを鋳型から分離するステップ１３３６を含む。場合によっては、分離ステップ１３３６によって鋳型が破壊されるが、他の場合には、鋳型を再利用することができる。例えば分離ステップ１３３６は、ワックス又はポリマー（例えば、熱可塑性又は熱硬化性ポリマー）の鋳型を溶解又は燃焼させて除くように、オーブン内で加熱するステップを含むことができる。分離ステップ１３３６は、鋳型材料を全て取り除くために、化学洗浄又はプラズマ洗浄などの洗浄ステップを含むことができる。
【００６４】
引き続き図１３を参照すると、図１４Ａ〜１４Ｉは、ステップ１３３０による例示的なキャビティ鋳造工程の選択された段階の平面図を示している。図１４Ａ〜１４Ｅは、鋳型を形成するステップ１３３２における様々な段階を示している。図１４Ａは、ターゲットの突出フィーチャの形状に一致するように製造されたモデル１４０５を示している。例えばモデル１４０５は、ポリマー又はワックス材料の３次元プリント又は機械加工など様々な技術を用いて製造することができる。そうした技術は、極めて高いアスペクト比を有する形状（例えば、高さの比が約１０以上の突出フィーチャ）を含む、様々な形状及びサイズを製造するのに特に有効である。図１４Ｂは、突出フィーチャの形状を複製するキャビティ１４１５を形成することを含む、第１の鋳型１４１０の形成を示している。例えばモデル１４０５を使用し、室温でのシリコーンゴムの加硫を用いて第１の鋳型１４１０を作製することができる。図１４Ｃは、第１の鋳型からモデル１４０５を取り外した後の鋳型１４１０を示している。
【００６５】
図１４Ｄは、第２のモデル１４２０（例えば第１のモデル１４０５のワックス複製など、犠牲的な第２のモデル）を作製するために用いられる第１の鋳型１４１０を示しており、次いで、第２のモデル１４２０が鋳型１４１０から取り外される（図１４Ｅ）。第２のモデル１４２０を用いて、突出フィーチャの形状を複製するキャビティ１４３０を有する、第２のインベストメント鋳型１４２５を形成する（図１４Ｆ）。次いで、第２のモデル１４２０は、第２のモデル１４２０を破壊することによって第２の鋳型１４２５から取り除かれる。例えば第２のモデル１４２０を溶解又は燃焼させてキャビティ１４３０から外し、空のキャビティ１４３０を形成することができる（図１４Ｇ）。次いで、第２の鋳型１４２５を使用し、図１４Ｈ〜１４Ｉに示すようなインベストメント鋳造工程を用いて突出フィーチャ１４３５を作製することができる。例えばステップ１３３４に従って、金属１４４０をキャビティ１４３０に入れることができる（図１４Ｈ）。次いでステップ１３３６に従って、突出フィーチャ１４４５を第２の鋳型１４２０から取り外すことができる（図１４Ｉ）。
【００６６】
複雑な形状を有するいくつかの突出フィーチャ、又は突出フィーチャのいくつかの２次元配列の場合、モデル１４０５又は鋳型１４１０の一方又は両方を破壊することなく、モデル１４０５を鋳型１４１０から取り外すのが難しい場合がある。そのような場合には、第２のモデル１４２０を用いる代わりに、第１のモデル１４０５を用いて第２のインベストメント鋳型１４２５（図１４Ｆ）を直接形成することができる。
【００６７】
図１３にさらに示すように、場合によっては、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）は、電気めっき鋳造工程を含む（ステップ１３４０）。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）は、突出フィーチャの形状をモデル化する成形面を有するように、基本構造体を鋳造するステップ１３４２を含む。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）は、成形面上に１つ以上の金属を電気めっきし、それによって突出フィーチャを形成するステップ１３４４も含む。場合によっては、電気めっきステップ１３４４を容易にするために、電気めっきの前に成形面上にシード層を堆積させるステップ１３４６があってもよい。ステップ１３４６におけるシード層を堆積させるステップは、ブラッシング、溶射若しくは他のよく知られた塗布技術によって導電性塗料を塗布するステップ、又は物理蒸着工程によって導電層を堆積させるステップを含むことができる。例えば、成形面に導電性塗料を塗布することができる。電気めっき鋳造工程（ステップ１３４０）はさらに、ステップ１３３６について記載したものと同様に、突出フィーチャを基本構造体から分離するステップ１３４８を含む。
【００６８】
図１５Ａ〜１５Ｄは、ステップ１３４０による例示的な電気めっき鋳造工程について、選択された段階の断面図を示している。電気めっき鋳造工程１３４０は、中空円錐体又は他の形状の２次元配列として構成される突出フィーチャを作製するのに特に有用であるが、この工程１３４０によって中実の突出フィーチャを作製することも可能である。引き続き図１３を参照すると、図１５Ａは、突出フィーチャの形状をモデル化する成形面を有するように、ステップ１３４２に従って成形面１５１０を形成した後の基本構造体１５０５を示している。例えばここでは、モデル１４０５（図１４）を形成するのに用いるのと同じプラスチック又はワックス材料の３次元プリントを用いて、成形面１５１０を形成することができる。図１５Ｂは、ステップ１３４６に従ってシード層１５１５を成形面１５２０上に堆積させた後の基本構造体１５０５を示している。図１５Ｃは、成形面１５１０、この例ではシード層１５１５の上に１つ以上の金属（例えば銅又は銀）を電気めっきして、金属の突出フィーチャ１５４０を形成した後の基本構造体１５０５を示している。図１５Ｄは、ステップ１３４８に従って基本構造体１５０５から分離された後の突出フィーチャ１５２０を示している。例えばワックスの基本構造体１５０５は、ステップ１３４８で溶解除去して分離を実施することができる。図１５Ｄに示すように、場合によっては、シード層１５１５を突出フィーチャ１５２０の一部として保持することができる。他の場合には、シード層１５１５は、熱工程の従来の化学物質を用いて突出フィーチャ１５２０から取り除かれる。
【００６９】
図１３に戻ると、突出フィーチャ（ステップ１３１０）及び伝熱構造体の形成を完了するための、いくつかの任意選択のステップが示されている。例えば、余分な金属構造体（例えば基板又はハンドル構造体）を突出フィーチャから取り除くためのトリミング・ステップ１３５０、又は突出フィーチャをさらに成形するための機械加工ステップ１３５２があってもよい。突出フィーチャを構成する（１つ以上の）金属の酸化を防止するために、ステップ１３５５で突出フィーチャを保護コーティング（例えばベンゾイミダゾール）で被覆することができる。コーティングは、突出フィーチャの熱抵抗が増大しないように十分薄いことが好ましい（例えば約１〜１０の分子層）。アニーリング・ステップ１３６０は、有利なことに、突出フィーチャの弾性率を下げるように実施することができる。例えば電気めっきされた銅の柱状体の弾性率は、４００℃以上でアニーリングすることによって下げることができる。伝熱構造体を形成するステップ（ステップ１３０５）はさらに、接着剤又は熱グリース１６０を突出フィーチャ１１０の間に配置するステップ１３７０を含むことができる。
【００７０】
当業者は、装置の特定の構成（例えば、電気通信システムのリモート無線ヘッド、基地局、コンピュータ又は他の部分）に応じた、装置の製造における他のステップに精通しているであろう。例えば方法１３００は、装置の電子デバイス（例えば回路基板）を形成するステップ１３７５を含むことができる。デバイスを形成するステップ（ステップ１３７５）は、ステップ１３８０におけるデバイスの構成要素を形成するステップを含むことができる。当業者は、電子デバイスの構成要素（例えばヒートシンク又は集積回路）を製造するステップ１３８０に精通しているであろう。伝熱構造体を１つ以上の構成要素の上に直接形成する場合には、突出フィーチャを形成するステップ（ステップ１３１０）を、構成要素を形成するステップ（ステップ１３８０）の一部とすることができる。
【００７１】
方法１３００のいくつかの実施形態はさらに、ステップ１３８５における、デバイスの各構成要素をそれらの間に配置された伝熱構造体と一緒に結合するステップを含むことができる。結合ステップ１３８５は、図１２及び付随する文章における文脈で前述したような、使用方法１２００の実施形態の任意のものを含むことができる。
【００７２】
引き続き図１３を参照すると、方法の他の実施形態では、伝熱構造体１０５を形成するステップ（ステップ１３０５）は、（ステップ１３１０）実質的に平坦な基板の面１２５上に圧力変形可能な金属の突出フィーチャ１１０の２次元配列１７０を形成するステップを含む。配列１７０は、（Ａ）突出フィーチャが中空であること（例えば図９）、（Ｂ）突出フィーチャを電気めっきすること（例えば図７）、及び（Ｃ）突出フィーチャ１１０の第１の群８１０が第１の高さ８１５を有し、突出フィーチャ１１０の第２の群８２０が異なる第２の高さ８２５を有すること（例えば図８）からなる群について選択される特性を含むことができる。
【００７３】
方法に関するいくつかの実施形態では、突出フィーチャ１１０はめっきされた金属である。いくつかの実施形態では、方法１２００はさらに、接着剤又は熱グリース１６０を金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の間に配置するステップを含む。いくつかの実施形態では、方法１２００はさらに、金属の変形可能な突出フィーチャ１１０を熱アニールして金属の変形可能な突出フィーチャ１１０の弾性率を下げるステップを含む。
【００７４】
各実施形態について詳しく記述してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書について様々な変更、置換及び改造を行うことが可能であることを理解すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する第１の基板、
前記第１の面に向き合う第２の面を有する第２の基板、及び
前記第１の面上に配置された金属の突出フィーチャの配列
を備える装置であって、各突出フィーチャが、前記第１の面に接触して前記第２の面に向かい、前記突出フィーチャの一部が圧縮力によって変形を受ける装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の変形可能な突出フィーチャが、前記第１の面のある領域の各部分と前記第２の面との間に物理的な接続を形成し、前記第１の面の前記領域が非平面である装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャのそれぞれが、前記第１の面と前記第２の面を直接つなぐ金属の連続相を形成する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記配列が円錐体又は柱状体の２次元配列である装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャがひれ状体である装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャのそれぞれが２つの金属層を含み、各金属層が異なる金属からなる装置。
【請求項７】
前面及び裏面を有する金属の平坦な基板であって、前記裏面が前記前面の反対側にある基板、及び
それぞれの前記面上に直接配置された金属の突出フィーチャの配列
を備える装置。
【請求項８】
請求項１２に記載の装置であって、
第１の面を有する第１の集積回路、及び
第２の面を有する第２の集積回路
をさらに備え、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれが、前記配列の１つの前記突出フィーチャと直接物理的に接触する装置。
【請求項９】
伝熱構造体を電気デバイスの第１の構成要素の面上に設けるステップであって、前記伝熱構造体が金属の変形可能な突出フィーチャを含むステップ、及び
前記伝熱構造体が前記第１の構成要素と前記第２の構成要素の中間に配置されるように、前記電気デバイスの第２の構成要素を前記面に向かって押圧し、その結果、前記金属の変形可能な突出フィーチャの少なくとも一部が変形を受け、その高さを前記押圧前の前記突出フィーチャの高さに比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップ
からなる方法。
【請求項１０】
圧力変形可能な金属の突出フィーチャの２次元配列を、実質的に平坦な基板の面上に形成することを含む、伝熱構造体を形成するステップ
からなる製造方法であって、前記配列が、
Ａ）前記突出フィーチャが中空であること、
Ｂ）前記突出フィーチャが電気めっきされた構造体であること、及び
Ｃ）前記突出フィーチャの第１の群が第１の高さを有し、前記突出フィーチャの第２の群が異なる第２の高さを有すること
からなる群について選択される特性を有する方法。
【請求項１】
第１の面を有する第１の基板、
前記第１の面に向き合う第２の面を有する第２の基板、及び
前記第１の面上に配置された金属の突出フィーチャの配列
を備える装置であって、各突出フィーチャが、前記第１の面に接触して前記第２の面に向かい、前記突出フィーチャの一部が圧縮力によって変形を受ける装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の変形可能な突出フィーチャが、前記第１の面のある領域の各部分と前記第２の面との間に物理的な接続を形成し、前記第１の面の前記領域が非平面である装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャのそれぞれが、前記第１の面と前記第２の面を直接つなぐ金属の連続相を形成する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記配列が円錐体又は柱状体の２次元配列である装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャがひれ状体である装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記金属の突出フィーチャのそれぞれが２つの金属層を含み、各金属層が異なる金属からなる装置。
【請求項７】
前面及び裏面を有する金属の平坦な基板であって、前記裏面が前記前面の反対側にある基板、及び
それぞれの前記面上に直接配置された金属の突出フィーチャの配列
を備える装置。
【請求項８】
請求項１２に記載の装置であって、
第１の面を有する第１の集積回路、及び
第２の面を有する第２の集積回路
をさらに備え、前記第１の面及び前記第２の面のそれぞれが、前記配列の１つの前記突出フィーチャと直接物理的に接触する装置。
【請求項９】
伝熱構造体を電気デバイスの第１の構成要素の面上に設けるステップであって、前記伝熱構造体が金属の変形可能な突出フィーチャを含むステップ、及び
前記伝熱構造体が前記第１の構成要素と前記第２の構成要素の中間に配置されるように、前記電気デバイスの第２の構成要素を前記面に向かって押圧し、その結果、前記金属の変形可能な突出フィーチャの少なくとも一部が変形を受け、その高さを前記押圧前の前記突出フィーチャの高さに比べて少なくとも約１パーセントだけ低減するステップ
からなる方法。
【請求項１０】
圧力変形可能な金属の突出フィーチャの２次元配列を、実質的に平坦な基板の面上に形成することを含む、伝熱構造体を形成するステップ
からなる製造方法であって、前記配列が、
Ａ）前記突出フィーチャが中空であること、
Ｂ）前記突出フィーチャが電気めっきされた構造体であること、及び
Ｃ）前記突出フィーチャの第１の群が第１の高さを有し、前記突出フィーチャの第２の群が異なる第２の高さを有すること
からなる群について選択される特性を有する方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１１−５２５０５２（Ｐ２０１１−５２５０５２Ａ）
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１４６１６（Ｐ２０１１−５１４６１６）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００３６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５４７６７
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５９６０９２６９８）アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド (965)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００３６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５４７６７
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５９６０９２６９８）アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド (965)
【Ｆターム（参考）】
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