(57)【要約】【課題】  掘り起こし工具を用いて起立形成される放熱器の放熱フィンを、金属板の平面に対してほぼ垂直に形成することにより、放熱効率を高めるとともに、小型化できる放熱部付き金属ベースプリント基板及び放熱フィン形成方法を提供する。【解決手段】  放熱部付き金属ベースプリント基板１は、熱伝導率を備えた所定の板厚の金属板２の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、金属板２の他方面には、所定の間隔で起立形成された複数の板状の放熱フィン５ｂが一体形成された放熱部５とを有する。金属ベースプリント基板１の放熱部５が形成された位置には、基板取り付け用の透孔２ｄが形成され、複数の放熱フィン５ｂには、金属ベースプリント基板１の平面に対して傾斜する方向に順次放熱孔５ｃが各々形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率を備えた所定の板厚の金属板の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、前記金属板の他方面には、所定の間隔で起立形成された複数の板状の放熱フィンが一体形成された放熱部と有する金属ベースプリント基板であって、  前記金属ベースプリント基板の前記放熱部が形成された位置には、基板取り付け用の透孔が形成され、  複数の前記放熱フィンには、前記金属ベースプリント基板の平面に対して傾斜する方向に順次放熱孔が各々形成されたことを特徴とする放熱部付き金属ベースプリント基板。
【請求項２】
所定の板厚の金属板の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、前記金属板の他方面には、所定の間隔で垂直に起立形成された複数の板状の放熱フィンが一体形成された放熱部と有する金属ベースプリント基板であって、  前記金属板には、予め基板取り付け用の透孔が形成され、  前記放熱フィンは、移動装置により移動される先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を、前記金属板の他方面に対して所定の角度を有した状態で前記金属板の一方面に向けて移動させて掘り下げることにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、前記掘り起こし工具を次の前記フィンを所定間隔離間させて掘り起こす位置まで後退させる後退工程を有し、  前記掘り起こし工程と前記後退工程を順次繰り返すことによって、複数の板状の前記放熱フィンを起立形成し、  前記掘り起こし工程において、板状のフィンを起立形成しながら前記透孔を切削することにより、前記放熱フィンに前記放熱孔を形成することを特徴とする放熱部付き金属ベースプリント基板の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子機器分野で使用される金属ベースプリント基板に関し、詳しくは、電子部品等から生ずる熱を放熱するための放熱フィンを有する放熱部を一体に設けた金属ベースプリント基板及び放熱フィン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  電子機器の高性能化、小型化の要求に伴い、回路部品の小型化・高密度化・高機能化が進展し、回路基板上に高密度に実装されている。このため、回路部品の温度が上昇しており、放熱が非常に重要となっている。放熱の手段は、従来から各種の方法が提案され、一部は実用に供されている。【０００３】  その例として、特許第５０５７２２１号公報（特許文献１）には、複数の板状の放熱フィンを備えた放熱部を有する金属ベースプリント基板が開示されている。放熱部の放熱フィンは、金属ベースプリント基板を掘り起こし工具によって掘り下げることにより、所定の間隔で複数の板状の放熱フィンが起立形成されている。すなわち、図１０に示すように、金属板から放熱フィン１０１を起立させることにより、放熱部付き金属ベースプリント基板１００が形成される。そして、金属ベースプリント基板に配設された電子部品等の熱源１０２から生ずる熱１０３が、点線で示すように、金属ベースプリント基板１００を介して放熱フィン１０１の間、及び、放熱フィン１０１を伝達して放熱される。【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９３５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述した特許文献１に示される金属ベースプリント基板１００は、通常の場合、固定手段によって電子機器等に固定されるが、一般的には、基板に形成されたネジ穴等の透孔にビス等を挿通して固定される。しかしながら、放熱部付きの金属ベースプリント基板１００においては、放熱フィン１０１が形成されているために、放熱フィン１０１の位置には透孔が形成できない。このため、金属ベースプリント基板１００の取り付け強度が不足することから、衝撃や振動が与えられた場合には、金属ベースプリント基板１００が離脱する問題がある。このような問題を解消するために、透孔の個所だけ放熱フィン１０１を形成しないようにする手段もあるが、放熱フィン１０１の形成面積が減少することから、所定の放熱効果が得られない。このため、放熱効率を低下させる要因となるといった新たな問題は生じてしまう。【０００６】  そこで、本発明の課題は、金属ベースプリント基板に放熱フィンが起立形成されていても、基板取り付け用の透孔が形成でき、しかも、放熱フィンに順次放熱孔を各々形成することにより、金属ベースプリント基板の取り付け強度を高めるとともに、放熱効率を高めることができる放熱部付き金属ベースプリント基板及び放熱フィン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記の課題を解決するために、本発明にかかる放熱部付き金属ベースプリント基板は、熱伝導率を備えた所定の板厚の金属板の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、前記金属板の他方面には、所定の間隔で起立形成された複数の板状の放熱フィンが一体形成された放熱部と有する金属ベースプリント基板であり、前記金属ベースプリント基板の前記放熱部が形成された位置には、基板取り付け用の透孔が形成され、複数の前記放熱フィンには、前記金属ベースプリント基板の平面に対して傾斜する方向に順次放熱孔が各々形成されたことを要旨としている。【０００８】  また、所定の板厚の金属板の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、前記金属板の他方面には、所定の間隔で垂直に起立形成された複数の板状の放熱フィンが一体形成された放熱部と有する金属ベースプリント基板であり、前記金属板には、予め基板取り付け用の透孔が形成され、前記放熱フィンは、移動装置により移動される先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を、前記金属板の他方面に対して所定の角度を有した状態で前記金属板の一方面に向けて移動させて掘り下げることにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、前記掘り起こし工具を次の前記フィンを所定間隔離間させて掘り起こす位置まで後退させる後退工程を有し、前記掘り起こし工程と前記後退工程を順次繰り返すことによって、複数の板状の前記放熱フィンを起立形成し、前記掘り起こし工程において、板状のフィンを起立形成しながら前記透孔を切削することにより、前記放熱フィンに前記放熱孔を形成することを要旨としている。
【発明の効果】
【０００９】  本発明にかかる放熱部付き金属ベースプリント基板によれば、金属ベースプリント基板の放熱部が形成された位置であっても、基板取り付け用の透孔が形成されているので、金属ベースプリント基板の取り付け強度を高めることができる。しかも、基板取り付け用の透孔は、取り付け強度を高める必要がある放熱部の任意の位置に形成されるので、金属ベースプリント基板を必要な強度に取り付けることが可能となる。また、複数の放熱フィンには、基板取り付け用の透孔を形成することによって形成される放熱孔が、金属ベースプリント基板の平面に対して傾斜する方向に順次形成されるので、放熱孔によって、放熱面積が拡張されるとともに、放熱フィンを流通する冷却風に乱流が生じて複雑な流れが生ずるので、冷却効率をさらに高めることができる。【００１０】  本発明にかかる金属ベースプリント基板の放熱フィン形成方法によれば、基板取り付け用の透孔は、金属板の任意の位置に予め形成するだけで容易に形成することができる。その後、透孔を形成した金属板に対し、掘り起こし工具を移動させて掘り下げることにより板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、掘り起こし工具を次のフィンを掘り起こす位置まで後退させる後退工程を順次繰り返すことにより、基板取り付け用の透孔がフィンを起立形成する掘り起こし工程において、放熱フィンに放熱孔が自ずと形成することができる。そして、透孔から変化した放熱孔は、掘り起こし工程と後退工程の繰り返しによって放熱フィンの高さ方向の位置が変化し、金属ベースプリント基板の平面に対して傾斜する方向に順次形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる放熱部付き金属ベースプリント基板の実施例を示す側断面図である。
【図２】放熱孔が形成された放熱フィンを示す断面図である。
【図３】放熱フィンの形成方法の一例を示す側面図である。
【図４】放熱フィンが形成される金属ベースプリント基板を示す斜視図である。
【図５】放熱孔が形成された放熱フィンを示す断面図である。
【図６】掘り起こし工具の移動軌跡を示す説明図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｈ）は、放熱フィンの形成工程を示す工程説明図である。
【図８】（Ａ）乃至（Ｄ）は、矯正工程の他の実施例を示す工程説明図である。
【図９】本発明による放熱フィンの放熱状態を示す説明図である。
【図１０】従来の放熱フィンの放熱状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  本発明による放熱部付き金属ベースプリント基板は、熱伝導率を備えた所定の板厚の金属板の一方面に接着剤層を介して金属箔が貼り合わされ、前記金属板の他方面には、所定の間隔で起立形成された複数の板状の放熱フィンが一体形成された放熱部と有する金属ベースプリント基板であり、前記金属ベースプリント基板の前記放熱部が形成された位置には、基板取り付け用の透孔が形成され、複数の前記放熱フィンには、前記金属ベースプリント基板の平面に対して傾斜する方向に順次放熱孔が各々形成されている。【００１３】  次に、図面を参照して本発明にかかる放熱部付き金属ベースプリント基板について詳細に説明する。図１に示す金属ベースプリント基板１は、熱伝導性の良い銅、鉄、鉄−ニッケル合金、アルミニウム、あるいは表面をアルマイト処理したアルミニウムなどの金属板２をベース基材とし、この金属板２の一方面２ａには、銅箔などの金属箔３を絶縁性の接着剤層（以下絶縁接着層４という）を介して張り合わせている。絶縁接着層４は、例えば、高耐熱性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂をベース樹脂としている。さらに、高い放熱性をもたせるためには、微細粒子の無機充填剤を配合することが望ましい。上記金属箔３は、周知のように化学的なエッチング加工により所定の配線パターンが形成される。また、必要に応じて、配線パターンのランドを除いて、電気的絶縁膜からなるレジストが被覆される。【００１４】  そして、金属板２の一端側２ｃよりも離間した他方面２ｂの所定位置には、放熱部５が一体に形成されている。放熱部５は、複数枚の小寸な小形フィン５ａと、これに続き、同じ高さで形成された複数枚の肉薄な板状の放熱フィン５ｂによって構成されている。上記小形フィン５ａは、金属板２の一端側２ｃから放熱フィン５ｂ側に至るに従って順次高くなるように形成されている。これら小形フィン５ａ及び放熱フィン５ｂの基端部は、図２に示すように、金属板２の他方面２ｂから一体に連結されている。また、各放熱フィン５ｂは、金属板２の平面に対して垂直に形成され、しかも同一間隔に起立形成されている。【００１５】  小形フィン５ａ及び放熱フィン５ｂの板厚は、金属板２の一方面から掘り起こすことによって形成しているので薄くすることが可能である。放熱フィン５ｂは、例えば、小型電子部品に使用する放熱部５としては、０．０３ｍｍ乃至１．０ｍｍ程度の板厚が好適である。また、各放熱フィン５ｂの間隔は、０．０１ｍｍ以上の任意に設定される。そして、隣接する放熱フィン５ｂの間に形成される底面２ｆの板厚は、金属板２の板厚よりも小さく形成されている。なお、各放熱フィン５ｂの板厚または間隔は、各々異なるように形成しても良い。【００１６】  金属ベースプリント基板１の金属板２には、放熱部５の位置、或いは、放熱部５から離間した位置に、基板取り付け用の透孔２ｄが形成されている。図示の透孔２ｄには、内周面に雌ねじが形成されている。そして、図示しない電子機器等に固定された固定具１０に形成された貫通孔にビス１１を挿入し、透孔２ｄの雌ねじに螺合することにより、金属ベースプリント基板１が取り付けられる。なお、透孔２ｄは、雌ねじが形成されない単なる透孔でも良く、この場合は、��えば、固定具１０に形成された貫通孔に雌ねじを形成し、金属ベースプリント基板１の一方面側からビス１１を挿入し、貫通孔の雌ねじに螺合して金属ベースプリント基板１を固定するようにしてもよい。【００１７】  次に、図３乃至図６を参照して、図１、図２に示した金属ベースプリント基板１の放熱部５の形成方法について説明する。金属板２は、熱伝導性の良く、しかも切削加工性が良好な金属板として銅やアルミニウムから適宜選択される。また、金属板２に板厚は、通常の電子回路において使用される０．５ｍｍ乃至数ｍｍとしている。そして、金属板２の所定位置に１個所乃至複数個所に透孔２ｄを形成する。金属板２の一方面２ａには、予め銅箔などの金属箔３が絶縁性の接着剤層４を介して張り合わせていて、さらに、金属箔３はエッチング加工によって所定の配線パターンが形成され、金属ベースプリント基板として構成されている。放熱部５を形成する前の状態では、電子部品は配設されていない。なお、金属板２に形成する透孔２ｄは、配線パターンを形成する前の工程で予め形成しても良い。【００１８】  このように、配線パターン及び透孔２ｄが形成された金属板２に、掘り起こし工具６によって、放熱フィン５ｂを形成する方法について説明する。掘り起こし工具６は、図３に示すように、底面側の先端に移動方向と直角な刃部６ａが形成されていて、その幅は、図４に示すように、放熱部５として必要な幅に設定されている。因みに、掘り起こし工具６の刃部６ａの幅は、金属ベースプリント基板として構成される金属板２の幅よりも小さく設定されている。また、この掘り起こし工具６は、図３に示すように、金属板２の一方面に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜するように図示しない駆動装置に取り付けられる。この傾斜角度θは、放熱フィン５ｂの高さ、板厚、或いは、金属板２の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定される。上記掘り起こし工具６の幅方向両側はほぼ直角に形成されているが、刃部６ａが形成されている底面側の両側を底面に至るに従って幅狭となるテーパ状や円弧状に形成しても良い。【００１９】  掘り起こし工具６は、駆動装置によって、図６に示すような移動軌跡に制御されて移動する。ａは、掘り起こし工程であり、掘り起こし工具６が傾斜角度θを保持した状態で前進移動し、金属板２にフィンを起立形成させる。次に、ｂは、矯正工程であり、フィンを起立形成した位置から掘り起こし工具６を垂直方向に上昇して刃部６ａを傾斜したフィンに当接させながら金属板２の平面に対して垂直に起立矯正する。ｃは、後退工程であり、掘り起こし工具６を次のフィンを掘り起こすための掘り起こし代Ｄが得られる位置まで後退させ、ｄの下降工程によって刃部６ａを金属板２に当接させる一連の循環動作が繰り返される。【００２０】  まず、図７（Ａ）に示すように、掘り起こし工具６の刃部６ａを金属板２の一端側よりも離間した一方面の所定位置に当接させた後、図６に示すａの掘り起こし工程によって、掘り起こし工具６を駆動装置（図示せず）により所定の角度θとした矢示の方向で金属板２に挿入させると、掘り起こし工具６の刃部６ａが金属板２の一方面２ｂに食い込み、図７（Ａ）に示すように、高���が低く肉薄な小形フィン５ａが起立形成される。このとき、掘り起こし工具６を金属板２に挿入する圧力は、金属板２に対して変形或いはストレスを与えない程度に設定することが望ましい。このため、掘り起こし工具６を挿入する深さが浅いことから、小形フィン５ａは低く起立形成される。【００２１】  掘り起こし工具６の刃部６ａが小形フィン５ａを起立形成した後、図７（Ｂ）に示すように、その位置から掘り起こし工具６の刃部６ａを、図６に示すｂの矯正工程のように垂直方向に上昇する。このとき、刃部６ａが傾斜した小形フィン５ａに当接させながら金属板２の平面に対して垂直に起立矯正される。【００２２】  次いで、図７（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具６を図６に示すｃの後退工程のように移動し、刃部６ａを上流側（図示左側）の掘り起こし代Ｄが得られる位置まで、図６に示すｄの下降工程によって当接させるとともに、先の小形フィン５ａを起立形成したときよりも深く食い込ませて掘り起こし工程を行い、先の小形フィン５ａよりも高い次の小形フィン５ａを起立形成する。このように起立形成された次の小形フィン５ａに対しても、図６に示すｂの矯正工程のように刃部６ａを垂直方向に上昇して垂直に起立矯正される。【００２３】  その後、図７（Ｄ）に示す掘り起こし工程、図７（Ｅ）に示す矯正工程、図７（Ｆ）に示す後退工程、及び、下降工程を順次繰り返し、掘り起こし工具６を順次深く掘り起こしながら、先に起立形成した小形フィン５ａよりも高く起立形成し、刃部６ａが所定の深さに達した時点で小形フィンの形成工程を終了させる。【００２４】  このような小形フィン５ａの形成工程に続いて、放熱フィン５ｂの形成工程に移行し、図２に示すような等しい高さを有する複数の放熱フィン５ｂを形成する。すなわち、図７（Ｆ）に示すように、最後に形成された小形フィン５ａによりも上流側の掘り起こし代Ｄが得られる位置から掘り起こし工具６の刃部６ａを金属板２に当接させた後、傾斜角度を保ちながら所定の深さに達するまで移動させることにより、図７（Ｇ）に示すように、放熱フィン５ｂが起立形成される。【００２５】  前述したように、金属ベースプリント基板１の金属板２には、予め放熱フィン５ｂを形成する位置に、基板取り付け用の透孔２ｄが形成されている。図７（Ｇ）に示す放熱フィン５ｂの形成工程においては、掘り起こし工具６の刃部６ａによって、透孔２ｄも同時に切削される。このとき、放熱フィン５ｂには、透孔２ｄによって、放熱孔５ｃが形成される。【００２６】  その後、図７（Ｈ）に示す矯正工程を行うことにより放熱フィン５ｂを金属板２の平面に対して垂直に起立形成する。この結果、放熱フィン５ｂには、図５に示すように、放熱孔５ｃが形成され、この放熱孔５ｃは、掘り起こし工具６を傾斜させて移動するため、やや縦長の楕円形に形成される。続いて、掘り起こし工具６の刃部６ａを上流側の掘り起こし代Ｄが得られる位置まで後退させ、図７（Ｇ）に示したように、掘り起こし工具６の刃部６ａを金属板２に当接させた後、傾斜角度を保ちながら所定の深さに達するまで移動させることにより、次の放熱フィン５ｂが起立形成される。このとき、掘り起こし代Ｄの寸法に変位するので、掘り起こし工具６���刃部６ａのよって放熱フィン５ｂを起立形成したときには、放熱孔５ｃが前に形成した放熱フィン５ｂの位置よりも金属板２側の低い位置に形成される。【００２７】  このように、前述した小形フィン５ａの形成工程と同様に、掘り起こし工具６の刃部６ａによって、掘り起こし工程、矯正工程、後退工程、及び、下降工程を順次繰り返すことにより、複数の放熱フィン５ｂが起立形成される。そして、金属板２に基板取り付け用の透孔２ｄが形成されている位置では、放熱フィン５ｂの形成工程において、掘り起こし工具６の刃部６ａによって透孔２ｄが同時に切削され、透孔２ｄに対応する複数枚の放熱フィン５ｂには、各々放熱孔５ｃが形成される。【００２８】  上述したように、掘り起こし工具６によって金属板２に放熱フィン５ｂを垂直に起立形成することにより、隣接する放熱フィン５ｂの間には底面２ｆが形成され、この底面２ｆの板厚は、金属板２の板厚よりも小さく形成される。【００２９】  このように、放熱フィン５ｂの形成工程を行うことにより、図１、図２に示すような、金属板２に対して垂直な複数の放熱フィン５ｂを形成した放熱部５が形成される。さらに、垂直な放熱フィン５ｂのうち、基板取り付け用の透孔２ｄが形成された近傍位置の複数枚の放熱フィン５ｂには、放熱孔５ｃが形成される。この結果、図９に示すように、例えば電子部品等の熱源８から生ずる熱８ａが、点線で示すように、金属板２を介して放熱フィン５ｂの間や放熱フィン５ｂを介して放熱されるが、熱８ａは垂直方向に上昇する性質を有することから、放熱フィン５ｂの間から円滑に上昇して放熱される。このため、放熱効率を高めることができる。さらに、熱８ａが放熱フィン５ｂに形成された放熱孔５ｃを通過することから、放熱フィン５ｂ内では乱流が生じ、内部の熱８ａが滞ることなく、脳熱されるので、放熱効率をさらに高められる。【００３０】  なお、上述した本発明の形成方法においては、放熱フィン５ｂを金属板２の平面に対して垂直に起立矯正するようにしたが、放熱効果をさらに高めるために、放熱フィン５ｂを１０度以内の角度で若下傾斜させても良く、放熱フィン５ｂに放熱孔５ｃを形成することにより、熱８ａが放熱孔５ｃを通り易くなり、放熱効果が高められる。また、放熱フィン５ｂは、金属板２の平面に対して垂直に形成しなくとも、図１０に示すようにカーリングさせても良く、この場合は、前述した矯正工程を省略することができる。【００３１】  一方、小形フィン５ａとは反対側の放熱フィン５ｂの上流側には、最後の放熱フィン５ｂを形成した跡に、図１に示すように、底面２ｆから金属板２の一方面に至る傾斜した被加工面２ｅが残されている。この被加工面２ｅであった傾斜面は、放熱面として作用させることができる。また、被加工面２ｅの後方には、金属板２が有する板厚の鍔部７が形成される。【００３２】  また、金属板２に形成された複数枚の放熱フィン５ｂの両側には、金属板２が有する板厚の鍔部７が形成される。この鍔部７は、掘り起こし工具６の幅を金属板２の幅よりも狭く設定することにより形成することができる。この結果、図１に示すように、放熱器１に形成される鍔部７は、放熱部５を囲むように形成される。【００３３】  放熱部５は��金属板２の一方面２ａに金属箔３によって形成された配線パターンに配設される例えば集積回路８等の電子部品に対応させた位置に形成している。このような位置関係に放熱部５を設置することにより、集積回路８から発生する熱が金属板２を介して放熱部５に伝達し、放熱フィン５ｂの表面から空中に放熱される。また、小形フィン５ａ及び放熱フィン５ｂの基端が金属板２の一方面に形成された底面２ｆから一体に連結され、しかも、底面２ｆと金属板２の一方面２ａとの間の板厚が薄く形成されていることから、集積回路８から発生する熱が速やかに放熱部５に伝達するので、放熱効率が高められることも実験によって明らかにされている。電子部品としては、上記集積回路８の他に、パワートランジスタや抵抗器またはパワーモジュール等がある。【００３４】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、金属ベースプリント基板としては、四角形の他、一般的なプリント基板と同様に、適宜の形状に形成しても良い。また、前述した実施例では、放熱部を１個所に形成したが、放熱を要する集積回路等の配置位置に応じて複数個所に形成しても良い。この場合、放熱フィンを放熱部毎に方向を適宜の角度に異ならせても良い。さらに、金属ベースプリント基板は、金属板をベース基材としていることから、他の機構部品等を取り付けても、或いは、機構部品を取り付けるように支持部等を設けても良い。
【符号の説明】
【００３５】１    金属ベースプリント基板２    金属板２ａ  一方面２ｂ  他方面２ｄ  透孔３    金属箔４    絶縁接着層５    放熱部５ａ  小形フィン５ｂ  放熱フィン５ｃ  放熱孔６    掘り起こし工具６ａ  刃部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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