(57)【要約】【課題】板厚方向に対する熱伝導性を向上させることのできる放熱板、多層放熱板、及び放熱板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る放熱板１は、コア面と、コア面の法線方向に沿った方向に孔軸１５ａを向けた孔１５とを有するコア１０と、コア面に接合すると共に孔１０内を充填する伝熱板とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア面と、前記コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた孔とを有するコアと、
前記コア面に接合すると共に前記孔内を充填する伝熱板とを備える放熱板。
【請求項２】
前記孔は、複数のストランドに包囲されて形成され、
前記コア面は、前記複数のストランドの一方の表面によって形成される第１コア面と、
前記複数のストランドの他方の表面によって形成され、前記第１コア面に対向する第２コア面とを含み、
前記孔軸は、前記第１コア面及び前記第２コア面の法線方向に沿った方向に向く請求項１に記載の放熱板。
【請求項３】
前記伝熱板は、前記第１コア面に接して設けられる第１熱伝導板と、前記第２コア面に接して設けられる第２熱伝導板とを含み、
前記第１熱伝導板と前記第２熱伝導板とは、前記孔内を充填する前記第１熱伝導板、及び前記孔内を充填する前記第２熱伝導板によって接合する請求項２に記載の放熱板。
【請求項４】
前記コアは、複数の前記孔を有し、
前記複数の前記孔の一の孔と、前記一の孔に隣接する他の孔との間の距離と前記放熱板の板厚との比が１０未満である請求項３に記載の放熱板。
【請求項５】
前記複数の前記孔は、前記複数の前記孔の上面視における面積の合計が、前記放熱板の面積に対して占める割合が、１０％以上９０％以下である請求項４に記載の放熱板。
【請求項６】
前記コアは、前記伝熱板の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有する材料から形成され、
前記伝熱板は、前記コアより高い熱伝導率を有する材料から形成される請求項５に記載の放熱板。
【請求項７】
前記コアは、インバー材又はスーパーインバー材から形成され、
前記伝熱板は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅合金、及びアルミニウム合金からなる群から選択される材料から形成される請求項６に記載の放熱板。
【請求項８】
第１コア面と、前記第１コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた第１孔とを有する第１コアと、前記第１コア面に接合すると共に前記第１孔内を充填する第１伝熱板とを有する第１放熱板と、
第２コア面と、前記第２コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた第２孔とを有する第２コアと、前記平第２滑面に接合すると共に前記第２孔内を充填する第２伝熱板とを有する第２放熱板とを備え、
前記第１放熱板と前記第２放熱板とが接合された多層放熱板。
【請求項９】
コア面と、前記コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた孔とを有するコア材を準備するコア材準備工程と、
前記コア材の表面に、伝熱板を接合する伝熱板接合工程とを備える放熱板の製造方法。
【請求項１０】
前記コア材準備工程は、
断続的に供給される平板に、前記平板の一方の面で前記平板を支持する下刃に向けて、
前記平板の他方の面側からプレス成形部を押し当てることにより前記平板に複数の切れ目を形成する切断工程と、
前記複数の切れ目の部分にプレス加工を施すことにより、複数の斜め孔を有する成形体を形成するプレス加工工程と、
前記成形体の前記複数の斜め孔の孔軸の方向に沿って前記成形体に圧縮成形を施して、前記成形体の平面方向に対して垂直な孔軸の複数の前記孔を有し、前記孔軸の向く方向に垂直な前記コア面を形成する圧縮工程と
を経て得られる前記コア材を準備する請求項９に記載の放熱板の製造方法。
【請求項１１】
前記下刃は、前記複数の切れ目を形成する切断刃と、前記切断刃に隣接して設けられ、前記複数の切れ目の部分にプレス加工を施す加工型部とを有し、
前記切断工程は、前記プレス成形部が前記切断刃に向けて押し当てられることにより前記複数の切れ目を形成し、
前記プレス加工工程は、前記プレス成形部が前記加工型部に向けて押し当てられることにより、前記切断工程と同時に前記成形体を形成する請求項１０に記載の放熱板の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体に曲げ加工を施して、前記孔軸の方向を修正する曲げ加工工程を更に備え、
前記圧縮工程は、曲げ加工が施された前記成形体から前記放熱板を形成する請求項１１に記載の放熱板の製造方法。
【請求項１３】
前記切断工程は、前記下刃の長手方向に対して傾けて供給されると共に、前記プレス成形部が前記平板に押し当てられる周期に同期した送りストロークで供給される前記平板に、前記複数の切れ目を形成する請求項１２に記載の放熱板の製造方法。
【請求項１４】
前記伝熱板接合工程は、冷間圧延クラッド法、又は温間圧延クラッド法を用いて前記伝熱板を接合する請求項１３に記載の放熱板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱板、多層放熱板、及び放熱板の製造方法に関する。特に、本発明は、半導体素子を搭載する放熱板、多層放熱板、及び放熱板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用の工作機械、産業用ロボット、エアコンのコンプレッサ、半導体製造装置、医療機器、又はハイブリッド自動車のモータドライブ等に用いられる回路基板に搭載される半導体素子には、１００Ａ以上の大電流が供給される場合がある。この場合、電流が供給された半導体素子の温度は、発熱によって１００℃以上になることがある。半導体素子から発せられる熱は、半導体素子を含む回路基板に搭載される各部品の信頼性、寿命に大きな影響を与える。そこで、半導体素子が発する熱を放熱することを目的として、半導体素子を搭載する回路基板として、ベース材、ヒートスプレッダ、ヒートシンク等を備える回路基板がある。また、放熱用の複合材を用いた回路基板も知られている。
【０００３】
従来の放熱用の複合材として、線膨張率が８×１０-6／℃以下の金属板から形成されるエキスパンドメタルと、エキスパンドメタルを包み込む銅（Ｃｕ）からなるマトリックス金属とを備える複合材が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、このエキスパンドメタルの形状としては、日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ３３５１に規定されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に係る複合材は、複合材の線膨張率がエキスパンドメタルにより小さく抑えられると共に、熱伝導率はマトリックス金属により確保されるので、強度及び熱伝導性に優れた複合材を提供できる。また、エキスパンドメタルをマトリクス金属で包み込んでいるので、平板状の金属板に精密鋳造法、打ち抜き等により孔を形成する場合に比較して、製造コストを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５２１４４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｇ３３５１、"エキスパンドメタル（Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｍｅｔａｌａｓ）"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の複合材は、板厚に対して孔の径が１０倍から１００倍程度である大きな孔径のエキスパンドメタルを用いたものであり、従来のエキスパンドメタルでは、板厚に対して孔の径を１０倍未満にした場合、孔軸が板面に対して傾斜すると共に、開孔率が低下するので、小さな孔径を有したまま、板厚方向の伝熱特性が良好な複合材を製造することが困難である。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、板厚方向に対する熱伝導性を向上させることのできる放熱板、多層放熱板、及び放熱板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、コア面と、コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた孔とを有するコアと、コア面に接合すると共に孔内を充填する伝熱板とを備える放熱板が提供される。
【００１０】
また、上記放熱板は、孔は、複数のストランドに包囲されて形成され、コア面は、複数のストランドの一方の表面によって形成される第１コア面と、複数のストランドの他方の表面によって形成され、第１コア面に対向する第２コア面とを含み、孔軸は、第１コア面及び第２コア面の法線方向に沿った方向に向いていてもよい。また、伝熱板は、第１コア面に接して設けられる第１熱伝導板と、第２コア面に接して設けられる第２熱伝導板とを含み、第１熱伝導板と第２熱伝導板とは、孔内を充填する第１熱伝導板、及び孔内を充填する第２熱伝導板によって接合してもよい。
【００１１】
また、上記放熱板は、コアは、複数の孔を有し、複数の孔の一の孔と、一の孔に隣接する他の孔との間の距離と放熱板の板厚との比が１０未満であってもよい。また、複数の孔は、複数の孔の上面視における面積の合計が、放熱板の面積に対して占める割合が、１０％以上９０％以下であってもよい。そして、コアは、伝熱板の熱膨張係数より低い熱膨張係数を有する材料から形成され、伝熱板は、コアより高い熱伝導率を有する材料から形成されてもよく、コアは、インバー材又はスーパーインバー材から形成され、伝熱板は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅合金、及びアルミニウム合金からなる群から選択される材料から形成されてもよい。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、第１コア面と、第１コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた第１孔とを有する第１コアと、第１コア面に接合すると共に第１孔内を充填する第１伝熱板とを有する第１放熱板と、第２コア面と、第２コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた第２孔とを有する第２コアと、平第２滑面に接合すると共に第２孔内を充填する第２伝熱板とを有する第２放熱板とを備え、第１放熱板と第２放熱板とが接合された多層放熱板が提供される。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、コア面と、コア面の法線方向に沿った方向に孔軸を向けた孔とを有するコア材を準備するコア材準備工程と、コア材の表面に、伝熱板を接合する伝熱板接合工程とを備える放熱板の製造方法が提供される。
【００１４】
上記放熱板の製造方法は、コア材準備工程は、断続的に供給される平板に、平板の一方の面で平板を支持する下刃に向けて、平板の他方の面側からプレス成形部を押し当てることにより平板に複数の切れ目を形成する切断工程と、複数の切れ目の部分にプレス加工を施すことにより、複数の斜め孔を有する成形体を形成するプレス加工工程と、成形体の複数の斜め孔の孔軸の方向に沿って成形体に圧縮成形を施して、成形体の平面方向に対して垂直な孔軸の複数の孔を有し、孔軸の向く方向に垂直なコア面を形成する圧縮工程とを経て得られるコア材を準備してもよい。
【００１５】
また、上記放熱板の製造方法は、下刃は、複数の切れ目を形成する切断刃と、切断刃に隣接して設けられ、複数の切れ目の部分にプレス加工を施す加工型部とを有し、切断工程は、プレス成形部が切断刃に向けて押し当てられることにより複数の切れ目を形成し、プレス加工工程は、プレス成形部が加工型部に向けて押し当てられることにより、切断工程と同時に成形体を形成してもよい。更に、成形体に曲げ加工を施して、孔軸の方向を修正する曲げ加工工程を更に備え、圧縮工程は、曲げ加工が施された成形体から放熱板を形成してもよい。
【００１６】
また、上記放熱板の製造方法は、切断工程は、下刃の長手方向に対して傾けて供給されると共に、プレス成形部が平板に押し当てられる周期に同期した送りストロークで供給される平板に、複数の切れ目を形成してもよい。また、伝熱板接合工程は、冷間圧延クラッド法、又は温間圧延クラッド法を用いて伝熱板を接合してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る放熱板及び放熱板の製造方法によれば、板厚方向に対する熱伝導性を向上させることのできる放熱板、多層放熱板、及び放熱板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、第１の実施の形態に係る放熱板の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２Ａ】第１の実施の形態に係る放熱板の製造工程の一部を示す図である。
【図２Ｂ】第１の実施の形態に係る放熱板の製造直前の構造を示す図である。
【図３】（ａ）は、第１の実施の形態に係るコア材の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】（ａ）は、第１の実施の形態に係るコア材の孔の部分拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図５Ａ】第１の実施の形態に係るコア材の製造方法を示す図である。
【図５Ｂ】第１の実施の形態に係るコア材の製造方法を示す図である。
【図５Ｃ】第１の実施の形態に係るコア材の製造に用いる原材料の流れを示す図である。
【図５Ｄ】第１の実施の形態に係るコア材の製造に用いる下刃の斜視図である。
【図６】第１の実施の形態に係る放熱板の熱伝導率と熱膨張係数との関係を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係るコア材製造装置の概要図である。
【図８】第３の実施の形態に係る多層放熱板の断面図である。
【図９】実施例及び比較例に係る放熱板の厚さ方向の熱伝導率及び貫通孔ピッチ板厚比を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例に係る放熱板の熱膨張係数を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板の上面の概要を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面の概要を示す。
【００２０】
（放熱板１の構造）
本発明の第１の実施の形態に係る放熱板１は、複数のストランド１２に包囲されて形成される孔１５を有するコア１０と、コア１０の上面に接合して設けられる第１熱伝導板としての第１伝熱板２０と、コア１０の下面に接合して設けられる第２熱伝導板としての第２伝熱板２５とを備える。
【００２１】
本実施の形態に係る放熱板１は、例えば、板厚（ＴＩＴ）が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下程度に形成される。そして、本実施の形態に係る孔１５のピッチ、すなわち、一の孔１５と一の孔１５に隣接する他の孔との間の距離（以下、「貫通孔ピッチ（ＬＷ）」という）は、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下程度に形成される。ただし、貫通孔ピッチ（ＬＷ）に対する板厚（ＴＩＴ）の比（ＬＷ／ＴＩＴ）が１０未満となる板厚及び貫通孔ピッチを、本実施の形態に係る放熱板１は有する。また、放熱板１が有する複数の孔１５の上面視における面積の合計の放熱板１の上面視における面積に対して占める割合は、１０％以上９０％以下にすることができる。
【００２２】
（コア１０）
コア１０は、第１伝熱板２０の表面の一部と接合する第１コア面としてのコア面１０ａと、第２伝熱板２５の表面の一部と接合する第２コア面としてのコア面１０ｂとを有する。コア面１０ａは、複数のストランドの一方の表面によって形成される面であり、コア面１０ｂは、複数のストランドの他方の表面によって形成される面である。すなわち、コア面１０ａとコア面１０ｂとは対向している。そして、コア１０が有する微細孔である孔１５の孔軸１５ａは、コア面１０ａ及びコア面１０ｂに対して垂直方向に向く。すなわち、孔軸１５ａは、コア面１０ａの法線及びコア面１０ｂの法線に沿った方向に向く。
【００２３】
また、コア１０は複数の孔１５を有しており、各孔１５内は、第１伝熱板２０を構成する材料、及び第２伝熱板２５を構成する材料によって充填されている。具体的には、第１伝熱板２０を構成する材料と、第２伝熱板２５を構成する材料とが孔１５内で接合することにより、第１伝熱板２０と第２伝熱板２５とは接続している。したがって、本実施の形態において、コア１０と、第１伝熱板２０と、第２伝熱板２５とはそれぞれ一体となって放熱板１を形成している。
【００２４】
そして、コア１０は、第１伝熱板２０を構成する材料、及び第２伝熱板２５を構成する材料よりも熱膨張係数が低い熱膨張係数を有する材料から形成される。例えば、コア１０は、通常の温度範囲内における熱膨張係数が小さい低熱膨張材であるインバー材又はスーパーインバー材から形成される。インバー材は、一例として、３６重量％のＮｉを含み、残部がＦｅからなるＦｅ−３６Ｎｉ合金である。また、スーパーインバー材は、一例として、３２重量％のＮｉと５重量％のＣｏとを含み、残部がＦｅからなるＦｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ合金である。
【００２５】
（第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５）
伝熱板としての第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５はそれぞれ、コア１０を構成する材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料から形成される。具体的に、第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５はそれぞれ、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅合金、又はアルミニウム合金から形成される。また、第１伝熱板２０を構成する材料と、第２伝熱板２５を構成する材料とを、同一の材料又は異なる材料とすることもできる。また、第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５はそれぞれ、Ｃｕの熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する銀（Ａｇ）から形成することができる。また、第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５はそれぞれ、異方性が大きいと共に、面内伝導率がＣｕより大きいカーボン（Ｃ）から形成することもできる。
【００２６】
（放熱板１の製造方法）
図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板の製造工程の一部を示し、図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板の製造直前の構造の一例を示す。
【００２７】
まず、図２Ａを参照する。第１伝熱板２０となる材料からなるシートの第１伝熱板用シートコイル２００と、第２伝熱板２５となる材料からなるシートの第２伝熱板用シートコイル２５０と、コア１０となるコア材１００を巻き合わせたコイルとを準備する。そして、第１伝熱板用シートコイル２００及び第２伝熱板用シートコイル２５０から第１伝熱板用シート及び第２伝熱板用シートを引き出すと共に、コア材１００を引き出す。次に、圧延ロール３００によって、コア材１００の一方の面に第１伝熱板用シートを接合すると共に、コア材１００の他方の面に第２伝熱板用シートを接合する。これにより、放熱シート２が製造される。そして、製造した放熱シート２を所定の形状に切り出すことにより、第１の実施の形態に係る放熱板１を製造する。
【００２８】
なお、コア材１００の一方の面及び他方の面に表面処理を施すことができる。例えば、ワイヤーブラシ等を用い、コア材１００の一方の面及び他方の面に微細な凹凸を形成する。これにより、コア材１００の一方の面及び他方の面に新生面が形成され、コア材１００と第１伝熱板用シート及び第２伝熱板用シートとの間の接合性を向上させることができる。
【００２９】
ここで、圧延ロール３００による圧延は、冷間クラッド圧延、又は温間クラッド圧延を採用する。全体で、４０％以上５５％以下のリダクション圧下率を第１伝熱板用シートコイルから引き出されたシートと第２伝熱板用シートコイルから引き出されたシートとに挟まれたコア材１００に加える。この圧延により、コア材１００が有する複数のストランド１０２に囲まれて形成される孔１０５内に、第１伝熱板用シートコイルから引き出されたシートを構成する材料、及び第２伝熱板用シートコイルから引き出されたシートを構成する材料が流動して侵入すると共に、両材料が孔１０５内において接合する。なお、当該接合部分は、リダクションとしては小さめであるが、大きく変形している部分であるので、両材料の新生面が表れ、両材料の新生面同士で接合する。また、両材料とコア材１００の表面とが接合する。続いて、圧延ロール３００による圧延後、所定の雰囲気下、６００℃以上８００℃以下の温度で拡散熱処理を施すことにより、放熱シート２を製造する。拡散熱処理を施すことにより、両材料とコア材１００の表面との間で、異種金属同士（すなわち、両材料を構成する金属とコア材１００を構成する金属）が混ざり合うことにより両材料とコア材１００との間の接合性が向上する。すなわち、拡散熱処理を施すことにより、両材料とコア材１００との間において拡散接合が進行する。
【００３０】
図２Ｂは、圧延ロール３００によって圧延される前の第１伝熱板用シートコイルから引き出されたシートと、第２伝熱板用シートコイルから引き出されたシートと、コア材１００との位置関係を示す。すなわち、コア材１００は、第１伝熱板用シートコイル２００から引き出したシートと第２伝熱板用シートコイル２５０から引き出されたシートとによって挟まれた位置に配置される。そして、圧延ロール３００によって、コア面１００ａと第１伝熱板用シートコイル２００から引き出したシートと、コア面１００ａに対向するコア面と第２伝熱板用シートコイル２５０から引き出したシートとが接合して放熱シート２となる。
【００３１】
（コア材１００の詳細）
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るコア材の上面の概要を示し、（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面の概要を示す。
【００３２】
コア材１００は、複数のストランド１０２と、複数のストランド１０２に包囲されて形成される孔１０５とを備える。一の孔１０５を形成する複数のストランド１０２は連続して一体となっている。そして、複数のストランド１０２の表面によってコア面１００ａと、コア面１００ａに対向するコア面１００ｂとが形成される。更に、孔１０５は、孔１０５の孔軸１０５ａが、コア面１００ａ及びコア面１００ｂに対して垂直に形成される。すなわち、コア面１００ａの法線及びコア面１００ｂの法線と、孔軸１０５ａが向く方向とは一致する。
【００３３】
コア材１００が備える複数の孔１０５は、一の孔１０５に対して、６つの他の孔１０５が隣接した配列が繰り返されて設けられる。具体的に、複数の孔１０５は、ハニカム状に設けられる。複数の孔１０５のそれぞれは、上面視にて略六角形状（あるいは、亀甲形状）に形成される。なお、本実施の形態の変形例においては、複数の孔１０５のそれぞれを、上面視にて四角形状に形成することもできる。本実施の形態においては、例えば、６５％以上の大きな開口率を有するコア材１００を用いる。
【００３４】
図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るコア材の孔の部分拡大図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ断面を示す。
【００３５】
図４（ａ）において、一の孔１０５と一の孔１０５に隣接する他の孔との間隔（以下、「第１の方向の孔ピッチ」又は後述する「切断刃５２の幅に沿った方向の孔ピッチ」という場合がある）をＬＷとする。また、コア材１００の板厚をＷとする。この場合、本実施の形態に係るコア材１００においては、ＬＷの値がＷの値以上に形成される。なお、図４（ｂ）中、Ｔは、コア材１００の原材料である平板の板厚である。また、第２の方向の孔ピッチ、すなわち、第１の方向（切断刃５２の幅に沿った方向）に対して垂直な方向の孔ピッチをＳＷとする。なお、Ｂはボンド長を示す。ここで、本実施の形態に係るコア材１００は、一例として、ＬＷの値がＷの値以上の形状を有する。例えば、ＬＷとＷとの比ＬＷ／Ｗを３以下、好ましくは１以上３以下にしたコア材１００とすることができる。また、一例として、板厚Ｗを孔１０５のサイズ以下にすることを目的として、１ｍｍ以下の板厚Ｔを有する平板を用いることができる。
【００３６】
（コア材１００の製造方法）
図５Ａ及びＢは、本発明の第１の実施の形態に係るコア材の製造方法の概要を示し、図５Ｃは、第１の実施の形態に係るコア材の製造に用いる原材料の流れの概要を示し、図５Ｄは、第１の実施の形態に係るコア材の製造に用いる下刃の斜視図を示す。
【００３７】
具体的に、図５Ａは、プレス上死点位置であって、プレス加工工程直前の概要を示す。また、図５Ｂは、プレス下死点位置であって、プレス加工工程直後の状態の成形体と圧縮工程を経て製造されたコア材１００とを示す。
【００３８】
本実施の形態に係るコア材１００の製造に用いるコア材製造装置３は、図５Ａに示すように、コア材１００の原料である平板５をコア材製造装置３に供給する斜め供給ロール３０と、供給された平板５に対して切断及びプレス加工を施すプレス成形部４２及び下刃５０と、切断及びプレス加工が施された成形体に曲げ加工を施す曲げ成形部６０及び曲げ冶具６５と、曲げ加工が施された成形体に対して圧縮成形を施す平滑圧縮プレス部４４と、曲げ加工が施された成形体を平滑圧縮プレス部４４に供給するコマ送りガイド冶具７０とを備える。また、プレス成形部４２及び平滑圧縮プレス部４４はダイセット上板４０に保持され、下刃５０及び曲げ成形部６０はダイセット下部４５に設置される。
【００３９】
本実施の形態において、プレス成形部４２及び平滑圧縮プレス部４４は、ダイセット上板４０の稼働に応じてコア材製造装置３に供給される平板５の表面の法線方向、つまり、上下方向に稼働する。特に、本実施の形態に係るプレス成形部４２は、上下方向にだけ動作して、平板５のコア材製造装置３への供給方向、及び上下方向の双方に垂直な方向（図５Ａの紙面の法線方向）には稼働させない。
【００４０】
コア材製造装置３は、ダイセット下部４５に対してダイセット上板４０を高速で、かつ断続的に押し当てることにより平板５に対して切断加工、プレス加工、及び平滑圧縮加工を施して、本実施の形態に係るコア材１００を製造する。以下、具体的に説明する。なお、以下の説明において、本実施の形態に係るコア材１００を、「ファインポアメタル」と称する場合がある。
【００４１】
（平板供給工程）
まず、コア材１００の材料である平板５（例えば、無垢の平板コイル）を、斜め供給ロール３０を介して下刃５０の長手方向に対して傾けて、プレス成形部４２及び下刃５０に向けて断続的に供給する。具体的には、図５Ｃに示すように、後述するプレス成形部４２及び下刃５０によって複数の切れ目が形成される切断位置４００に対して角度αだけ平板５の長手方向を傾けて、平板５をコア材製造装置３に供給する。平板５は、切断位置４００に対して角度αだけ傾いた供給方向４２０に沿ってコア材製造装置３に供給されることとなる（図５Ｃ）。また、平板５は、プレス成形部４２が平板５の一方の面に押し当てられる周期（以下、「切断周期」という）に同期した送りストロークでコア材製造装置３に供給される。
【００４２】
ここで、角度αは、以下の式から算出される角度とする。
【００４３】
【数１】
2010118651.tif 000003
【００４４】
また、平板５をコア材製造装置３に供給する速度（送り速度）は、プレスの１ストロークあたり、以下の式で規定される速度とする。すなわち、本実施の形態において送り速度は、切断周期と同期させる。なお、プレスとは、プレス成形部４２を下刃５０に押し当てて平板５の一部を切断することを示しており、プレス成形部４２を下刃５０に押し当てるときに平板５のコア材製造装置３に対する送り速度は略ゼロとなり、プレス成形部４２を下刃５０から離すときに、平板５のコア材製造装置３に対する送り速度が以下の式で規定される速度となる。
【００４５】
【数２】
2010118651.tif 000004
【００４６】
なお、「数２」において「Ｗ」は、コア材製造装置３に平板５を供給する場合における、平板５の１ストロークあたりの送り幅である。すなわち、平板５には、図５Ａのように「Ｗ」ごとに切れ目が形成されることとなり、「Ｗ」は、平板５の刻み幅に該当する。
【００４７】
（切断工程及びプレス加工工程）
次に、プレス成形部４２と下刃５０との間に供給された平板５は、平板５の一方の面が下刃５０で支持され、平板５の他方の面側からプレス成形部４２が押し当てられる（図５Ｂ）。これにより、平板５に複数の切れ目が形成される（切断工程）。そして、プレス成形部４２は、複数の切れ目の形成と同時に、複数の切れ目に対してプレス加工を施して、複数の切れ目から複数の斜め孔を有する成形体を形成する（プレス加工工程）。成形体の複数の段部７の角部分の接線が、成形体表面８となる。なお、本実施の形態において斜め孔とは、成形体の表面に対して孔軸が傾いている孔をいう。また、「同時に」とは、「一連の」、又は「連続して」という意味である。
【００４８】
また、本実施の形態の変形例において、切断工程及びプレス加工工程は、以下のように実施することもできる。すなわち、まず切断工程において平板５に複数の切れ目を形成する。そして、複数の切れ目を形成した時点で、製造工程をいったん停止する（停止工程）。続いて、プレス加工工程を実施することもできる。また、更に他の変形例においては、多段階の切断動作を含んだ切断工程とすることもできる。
【００４９】
具体的に、本実施の形態に係るプレス成形部４２は、波形形状の波刃４２ａを有する。一方、下刃５０は、図５Ｄに示すように、複数の切れ目を平板５に形成する切断刃５２と、切断刃５２に隣接して設けられ、複数の切れ目の部分のそれぞれにプレス加工を施す略波形の加工型部５４とを有する。すなわち、下刃５０の上端は、切断刃５２と加工型部５４とが連続して配置された形状を有する。
【００５０】
切断工程及びプレス工程をより詳細に説明する。まず、プレス成形部４２と下刃５０との間に供給された平板５は、プレス成形部４２の波刃４２ａと下刃５０の切断刃５２とによって断続的な複数の切れ目が形成される（例えば、平板５に千鳥状の切れ目が形成される）。すなわち、波刃４２ａが切断刃５２に向けて押し当てられることにより、平板５に複数の切れ目が形成される。そして、波刃４２ａと加工型部５４である精密加工型部とによって精密プレス加工（例えば、精密波形加工）が複数の切れ目のそれぞれの部分に施される。つまり、波刃４２ａが加工型部５４に向けて押し当てられることにより、複数の切れ目のそれぞれから千鳥状に斜め孔が形成される。これにより、平板５の板厚に対して短いピッチで配列する斜め孔を有する成形体が形成される。一例として、当該ピッチに対する平板５の板厚の比は２〜３程度にすることができ、この場合、当該ピッチを板厚に近づけることができる。斜め孔が形成された成形体は、プレス成形部４２及び下刃５０から、プレス成形部４２の稼働方向に対して斜めの方向に搬送される。なお、切断刃５２の幅に沿った方向の孔ピッチ、及び切断刃５２の幅に沿った方向に対して垂直な方向の孔ピッチは、切断工程の直後においては切断刃５２の凹凸のピッチと略同一であり、プレス工程後においては切断刃５２の凹凸のピッチとは異なるピッチとなる。
【００５１】
本実施の形態に係る下刃５０は、切断刃５２と加工型部５４とを有しているので、切断及びプレス加工は平板５に対して同時に施される。切断工程及びプレス加工工程を経ると、平板５は複数の斜め孔を有する成形体となる。当該成形体は、図５Ｃに示すように、搬送方向４２２に沿って曲げ成形部６０に供給される。すなわち、本実施の形態においては、平板５のコア材板製造装置３に対する供給方向４２０は、切断位置４００において供給方向４２０とは異なる方向の搬送方向４２２へと変化する。
【００５２】
ここで、搬送方向４２２は、図５Ｃに示すように、切断位置４００に対して角度βだけ傾いている。角度βは、次の式で規定される。
【００５３】
【数３】
2010118651.tif 000005
【００５４】
（曲げ加工工程）
次に、曲げ成形部６０と曲げ冶具６５との間に成形体を通すことにより、成形体に曲げ加工を施して、斜め孔の孔軸方向を修正する（曲げ加工工程）。すなわち、曲げ成形部６０と曲げ冶具６５とによって切断工程及びプレス加工工程を経た成形体に対して曲げ加工を施すことにより、複数の斜め孔の孔軸を一の方向に揃える。具体的には、複数の斜め孔の孔軸を、後述する平滑圧縮プレス部４４の稼働方向に沿った方向に揃える。すなわち、曲げ冶具６５によって成形体が曲げ成形部６０に押しつけられつつ搬送方向４２２に沿って搬送されるにつれ、成形体の斜め孔の孔軸は、搬送方向４２２に対して徐々に回転させられる。そして、切断工程及びプレス加工工程を経た直後の孔軸に対して斜め孔の孔軸が略９０°回転させられた成形体が、平滑圧縮プレス部４４に供給される。
【００５５】
なお、複数の斜め孔の孔軸の方向が揃った状態の成形体は、平滑圧縮プレス部４４にコマ送りガイド冶具７０によって供給される。すなわち、当該成形体は、平滑圧縮プレス部４４に「一コマ」ずつ供給される。ここで、「一コマ」とは、当該成形体が有する複数の斜め孔が直線状に一列に配列している部分を一単位としたものをいう。
【００５６】
（圧縮工程）
次に、コマ送りガイド冶具７０によって平滑圧縮プレス部４４に一コマずつ供給された成形体は、当該成形体の孔の孔軸に沿った方向、すなわち、当該孔軸に水平な方向に沿って上下動する平滑圧縮プレス部４４によって圧縮成形される（圧縮工程、図５Ｂ）。圧縮成形は、平滑圧縮プレス部４４と受け部４５ａとの間に搬送された成形体の段付部１ａに対して施す。これにより、板厚が「Ｗ」であるコア材１００が製造される。なお、本実施の形態において、コア材１００の板厚「Ｗ」は、プレス成形部４２及び下刃５０に平板５が供給される送り幅に一致する。
【００５７】
続いて、コア面１００ａに対して垂直な孔軸を有する複数の孔１０５が形成されたコア材１００は、搬出方向４２４に沿ってコア材製造装置３の外部に搬出される（図５Ｃ）。段付部１００ｃが圧縮成形されることにより、コア材製造装置３から搬出されるコア材１００は、平滑な表面であるコア面１００ａ及びコア面１００ｂを有することとなる。ここで、コア面１００ｂはコア面１００ａに対向する面である。なお、平滑圧縮プレス部４４が成形体に圧縮成形を施す位置である圧縮プレス位置４１０からコア材１００がコア材製造装置３の外部に搬出される場合に、搬出方向４２４は、圧縮プレス位置４１０に対して角度γだけ変化する。なお、角度γは、コア材１００の原材料である平板５の材質、複数の孔１０５の形状等により変化する。
【００５８】
（変形例）
第１の実施の形態に係るコア材１００の製造方法の変形例では、プレス成形部４２の稼働方向を、上下方向のみならず、プレス成形部４２を下刃５０に押し当てるごとに、プレス成形部４２を、図５Ａの紙面の法線方向（横方向）に半ピッチずらして稼働させることもできる。この場合、プレス成形部４２及び下刃５０の双方をプレス成形部４２の稼働方向に対して垂直方向に往復動作させる。すなわち、プレス成形部４２を下刃５０に対して、かつ、下刃５０をプレス成形部４２に対して半ピッチ毎、ずらしてプレスする。そして、下刃５０の構造を、プレス成形部４２の横方向の稼働に応じることのできる形状にすることにより、平板５に形成される複数の切れ目の方向を、成形体の方向に合わせることができる。
【００５９】
（放熱板の特性及び断面構成）
インバー材からなるコア１０と、銅からなる第１伝熱板２０及び銅からなる第２伝熱板２５を備える放熱板１の熱伝導率及び熱膨張係数は、コア１０、第１伝熱板２０、及び第２伝熱板２５のそれぞれの熱伝導率の値、熱膨張係数の値から計算できる。
【００６０】
まず、孔１０を有さないコア（無垢のクラッド材）を用いた場合、当該コアの表面に銅を接合した放熱板（以下、「Ｃｕ／Ｉｎｖｅｒ／Ｃｕ材（ＣＩＣ材）」という）の熱伝導率は、板面方向においては以下の「数４」の式で、板厚方向においては以下の「数５」の式で表される。
【００６１】
【数４】
2010118651.tif 000006
【００６２】
【数５】
2010118651.tif 000007
【００６３】
また、第１の実施の形態に係る放熱板１の場合、放熱板１の板厚方向の熱伝導率は、以下の「数６」の式で表わされる。
【００６４】
【数６】
2010118651.tif 000008
【００６５】
なお、「数４」の式ないし「数６」の式において、λ１は、コアの熱伝導率であり、λ２は、銅の熱伝導率である。また、ｆ１は、コアの断面比率（Ｉｎｖｅｒの断面比率、以下、「Ｉｎｖｅｒ比」という場合がある）であり、ｆ２は、銅の断面比率である。そして、Л１は、コアの厚さ（Ｉｎｖｅｒの厚さ）であり、Л２は、表面の銅層（すなわち、第１伝熱板及び第２伝熱板）の厚さである。更に、ηは、銅の貫通率（コアの孔内の銅の断面比率）である。銅の貫通率ηは、例えば、放熱板１を上面視した場合に、孔１５の最大径を、ストランド１２の幅と孔１５の最大径との合計値によって除算することにより、近似的に求めることができる。例えば、貫通率ηが０％の場合は、ＣＩＣ材であることを指す。なお、コアの断面比率ｆ１及び銅の断面比率ｆ２は、以下の「数７」の式及び「数８」の式から求めることができる。
【００６６】
【数７】
2010118651.tif 000009
【００６７】
【数８】
2010118651.tif 000010
【００６８】
更に、板面方向（すなわち、板厚方向に対して垂直な方向）の熱膨張係数は、コアを構成するインバー材（Ｉｎｖｅｒ材）のヤング率と銅のヤング率との付重平均値とすることができ、以下の「数９」で算出できる。なお、インバー材のヤング率は１４２ＧＰａであり、銅のヤング率は１３６ＧＰａである。ここで、「数９」において、ρ１は、インバー材の熱膨張係数であり、ρ２は、銅の熱膨張係数である。
【００６９】
【数９】
2010118651.tif 000011
【００７０】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板の熱伝導率と熱膨張係数との関係を示す。
【００７１】
図６において、貫通率を「η」と表わすと共に、コアの断面比率を「Ｉｎｖｅｒ比」として表している。そして、各曲線状のマーキングは、各貫通率においてＩｎｖｅｒ比の違いにより熱伝導率が変化することを表しており、Ｉｎｖｅｒ比が大きくなるにしたがって、熱伝導率が徐々に低下することが示されている。なお、Ｉｎｖｅｒ比が２０％を超えて１００％まで増加する領域においては、Ｉｎｖｅｒ比の増加に伴い、熱伝導率は緩やかに低下する。
【００７２】
具体的に、図６の左側（熱膨張係数が小さい値の側）から右側（熱膨張係数が大きい値の側）に向かって、Ｉｎｖｅｒ比は、１００％、８０％、７１％、６０％、５０％、３３％、２５％、２０％、５％の順になっている（図６には、一例として、η＝２０％の曲線上のＩｎｖｅｒ比のマーキングのうち、Ｉｎｖｅｒ比が１００％、７１％、５０％、及び２０％の位置を示した）。Ｉｎｖｅｒ比の減少は、Ｉｎｖｅｒ比が減少していくにしたがって、コア１０（インバー材）の厚さが放熱板１の板厚に対して徐々に減少していくことに対応する。
【００７３】
そして、例えば、貫通率ηが２０％の場合、Ｉｎｖｅｒ比が２５％あたりからＩｎｖｅｒ比が２０％あたりまで、Ｉｎｖｅｒ比が１００％からＩｎｖｅｒ比が２５％までの間に比べて高い上昇率で熱伝導率が上昇する。そして、Ｉｎｖｅｒ比が２０％からＩｎｖｅｒ比が５％になると、急激に熱伝導率が上昇する。このような熱伝導率の変化は、貫通率が０％、４０％、５０％、６０％、８０％、及び９０％のいずれの場合においても、略同様の傾向を示している。
【００７４】
図６は、「数４」の式ないし「数９」の式から、放熱板の熱伝導率λｔと、熱膨張係数ρとの関係式を表した結果である。図６の横軸の熱膨張係数は、断面構成比率に略対応する。また、図６の縦軸の熱伝導率は、断面構成比率に応じて変化する。なお、断面構成比率とは、Ｉｎｖｅｒの断面比率、及び銅の貫通率の双方を指す。
【００７５】
無垢のクラッド材を用いて形成されるＣＩＣ材の場合、板面方向の熱伝導率は「数４」の式で表され、断面構成比率の変化に応じて直線的に変化する。一方、ＣＩＣ材の板厚方向の熱伝導率は、「数５」の式で表される曲線状を沿って変化する。図６を参照すると分かるように、ＣＩＣ材において、板厚方向の熱伝導率は、Ｉｎｖｅｒ比が２０％以上になると急激に低下することが分かる。
【００７６】
一方、本発明の第１の実施の形態に係るコア１０を用いた放熱板１は、貫通率と断面構成比率との割合に応じて、「数４」の式で表される直線と、「数５」の式で表される曲線とによって包囲された領域内の任意の点に対応する値を採用できる。貫通率は、板厚方向の熱伝導率に応じて変化する。すなわち、貫通率が小さい場合に比べて貫通率が大きい方が、熱伝導率の大きな放熱板１が得られる。本実施の形態では、「数４」の式で表される直線と、「数５」の式で表される曲線とによって包囲された領域内において、「数４」の式で表される直線付近までの範囲（すなわち、当該直線状は除く）で、貫通率と断面構成比率とを決定できる。
【００７７】
本発明の第１の実施の形態に係る放熱板１においては、板厚方向の熱伝導率を板面方向の熱伝導率に近づけることを目的として、例えば、「数４」の式で表される直線と、「数５」の式で表される曲線とによって包囲された領域内であって、貫通率ηが４０％から６０％程度の範囲内であって、Ｉｎｖｅｒ比が５０％から７０％程度の範囲内となる構成とすることができる。例えば、放熱板１の断面において、第１伝熱板２０の厚さ、及び第２伝熱板２５の厚さを薄くすることにより、板厚方向の熱伝導率を高くできる。
【００７８】
なお、仮に、孔軸が板面に対して傾斜しているエキスパンドメタルを用いて放熱板を製造すると、孔内に第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５を構成する材料が十分に侵入しない。したがって、この場合、本実施の形態に係る放熱板１と比べて板厚方向の熱伝導率が半減する。
【００７９】
（第１の実施の形態の効果）
本発明の第１の実施の形態に係る放熱板１においては、コア１０は、コア１０の板厚と同程度の微細な径の複数の孔１５を有しており、コア１０が有する複数の孔１５の孔軸が放熱板１の表面に対して垂直方向を向いていると共に開口率を大きくできるので、複数の孔１５内において第１伝熱板２０と第２伝熱板２５とが適切に接合する。すなわち、本実施の形態に係る孔１５を形成すると、第１伝熱板２０を構成する材料と第２伝熱板２５を構成する材料とが接合する領域を増大させることができ、貫通率を大きくできる。これにより、本実施の形態によれば、板厚方向の熱伝導率が良好な放熱板１を提供できる。
【００８０】
すなわち、第１の実施の形態に係る放熱板１によれば、放熱板１の断面におけるコア１０の断面比率に対して、孔１５内の第１伝熱板２０を構成する材料及び第２伝熱板２５を構成する材料の断面比率が比較的大きいので、放熱板１の面内方向における熱膨張係数を低くできると共に、厚さ方向における熱伝導率を高くすることができる。したがって、本実施の形態に係る放熱板１は、例えば、大電流を供給する半導体素子を実装する半導体回路の部材に適用することができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係る放熱板１は、インバー材及び銅、又はインバー材及びアルミニウム、若しくは、インバー材、銅、及びアルミニウムから製造することができるので、銅及びモリブデン、又は、銅及びタングステンを用いる場合に比べて安価に放熱板１を提供できる。そして、本実施の形態に係る放熱板１は、低熱膨張及び板厚方向における高い放熱性が要求される用途に用いることができる。例えば、本実施の形態に係る放熱板１は、シリコン（Ｓｉ）又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の低線膨張材（例えば、Ｓｉの線膨張係数は、約４×１０-6（１／Ｋ）と低い。）から主として形成される半導体素子用の放熱板として用いることができ、放熱板１の線膨張係数と半導体素子の線膨張係数との差によって発生する熱応力により、放熱板１から半導体素子が剥離することを抑制できる。
【００８２】
更に、本発明の実施の形態においては、貫通率と断面構成比率との割合に応じて、「数４」の式で表される直線と「数５」の式で表される曲線とによって包囲された領域内の任意の点に対応する値を採用でき、例えば、「数４」の式で表される直線付近の板厚方向の熱伝導率、及び熱膨張係数を有した放熱板１を形成できる。これにより、例えば、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ、Ｌｏｗ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  Ｃｏｐｐｅｒ（Ｌ−ＣＯＰ）等の低熱膨張の放熱板と同等以上の特性を有すると共に、安価な放熱板１を提供することができる。
【００８３】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るコア材製造装置の概要を示す。
【００８４】
第２の実施の形態に係るコア材１００の製造方法は、第１の実施の形態に係るコア材１００の製造方法と比べて、曲げ加工工程がなく、圧縮工程が異なる点を除き、第１の実施の形態に係るコア材１００の製造方法と略同一の構成を備える。よって、相違点を除き詳細な説明は省略する。なお、第２の実施の形態に係るコア材１００は、製造後の状態では第１の実施の形態に係るコア材１００と同一の構成を備える。
【００８５】
第２の実施の形態に係るコア材製造装置３ａは、図７に示すように、平板５をコア材製造装置３ａに供給する斜め供給ロール３０と、供給された平板５に対して切断及びプレス加工を施すプレス成形部４２及び下刃５０と、切断及びプレス加工が施された成形体に対して圧縮成形を施す平滑圧縮プレス部４６及び圧縮成形部５６とを備える。
【００８６】
まず、プレス成形部４２及び下刃５０から搬送される成形体は、プレス成形部４２の稼働方向に水平な方向に沿って搬送される。そして、本実施の形態に係る下刃５０は、その側面に圧縮成形部５６を更に備え、平滑圧縮プレス部４６と圧縮成形部５６とによって、斜め孔を有する成形体に圧縮プレスを施す。
【００８７】
一例として、ダイセット上板４０が有する押圧部４１の斜面４１ａはプレス成形部４２の稼働に応じて、平滑圧縮プレス部４６の端部４６ａに設けられた斜面４６ｂを押圧する。そして、平滑圧縮プレス部４６は、当該押圧に応じて圧縮成形部５６の方向に向かって稼働する。そして、平滑圧縮プレス部４６は、平滑圧縮プレス部４６と圧縮成形部５６との間の成形体に、圧縮成形を施す。圧縮成形が施されることにより、成形体はコア材１００となり、コア材１００はダイセット下部４５の開口４５ｂからコア材製造装置３ａの外部に搬出される。
【００８８】
第２の実施の形態の変形例においては、押圧部４１及び端部４６ａを設けない構成にすることもできる。すなわち、第２の実施の形態の変形例では、プラス成形部４２と平滑圧縮プレス部４６とをそれぞれ独立に稼働させる。例えば、切断工程後に平滑圧縮プレス部４６は、圧縮成形部５６の方向に向かって稼働する。そして、平滑圧縮プレス部４６は、平滑圧縮プレス部４６と圧縮成形部５６との間の成形体に、圧縮成形を施す。
【００８９】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る多層放熱板の断面の概要を示す。
【００９０】
第３の実施の形態に係る多層放熱板は、第１の実施の形態に係る放熱板１を積層させた形態を備える点を除き、第１の実施の形態に係る放熱板１と同様の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００９１】
第３の実施の形態に係る多層放熱板は、２つの放熱板１が積層した構成を備える。すなわち、図８において、第１放熱板としての一方の放熱板１は、第１コア面としてのコア面１０ａと、コア面１０ａの法線方向に沿った方向に孔軸１０ａを向けた第１孔としての孔１５とを有する第１コアとしてのコア１０と、コア面１０ａに接合すると共に孔１５内を充填する第１伝熱板２０とを有する。また、第２放熱板としての他方の放熱板１は、第２コア面としてのコア面１０ａと、コア面１０ａの法線方向に沿った方向に孔軸１０ａを向けた第２孔としての孔１５とを有する第２コアとしてのコア１０と、コア面１０ａに接合すると共に孔１５内を充填する第２伝熱板２０とを有する。そして、第１伝熱板と第２伝熱板とが接合することにより、第３の実施の形態に係る多層放熱板が構成される。
【００９２】
一方の放熱板１と他方の放熱板２との接合は、例えば、一方の放熱板１の第１伝熱板２０と他方の放熱板１の第２伝熱板２５とを、冷間圧接、拡散接合、高温はんだを用いた接合、又は低温ろう材を用いた接合により実施できる。これにより、例えば、断面の厚さが１．５ｍｍを超える多層放熱板を形成できる。なお、第３の実施の形態の変形例においては、３つ以上の放熱板１を積層させた多層放熱板を形成することもできる。
【実施例】
【００９３】
本発明の実施例として、コア１０を構成する材料としてＦｅ−３６Ｎｉを用いた。そして、第１の実施の形態において説明したコア材の製造方法で、コア材１００を製造した。続いて、製造したコア材１００を用い、第１の実施の形態において説明した放熱板の製造方法で、実施例に係る放熱板を製造した。第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５はいずれも銅から形成した。
【００９４】
具体的に、実施例に係るコア材１００の板厚（ＴＩ）、孔ピッチ（ＬＷ１）、孔軸傾きの値と、実施例に係る放熱板の板厚（ＴＩＴ）、銅の貫通率（η）、貫通孔ピッチ（ＬＷ）、貫通孔ピッチ板厚比（ＬＷ／ＴＩＴ）、Ｉｎｖｅｒ比（Ｉ）、熱膨張係数、熱伝導率の値（λ）とを表１に示す。ここで、貫通孔ピッチＬＷは、例えば、放熱板１の一の孔１５の孔軸１５ａと、一の孔１５に隣接する他の孔１５の孔軸１５ａとの間の距離である。なお、表１には、比較例に係るコア及び放熱板の各値、及び第１伝熱板２０及び第２伝熱板２５を構成する材料としての銅シート（第１伝熱板用シートコイルのシート、及び第２伝熱板用シートコイルのシート）の厚さを、銅板厚として示す。
【００９５】
【表１】
2010118651.tif 000012
【００９６】
なお、実施例（実施例１ないし４）において、コア材１００の板厚は、０．２ｍｍから１ｍｍとした。また、孔ピッチは、０．２４ｍｍから１．２ｍｍとした。実施例１ないし４に係るコア材１００の孔の孔軸は、いずれも板面に対して垂直である。そして、実施例１ないし４のそれぞれにおいて、コア材１００の上下表面に、Ｉｎｖｅｒ比が所定値となる厚さの銅シート（第１伝熱板用シートコイルから引き出したシート、及び第２伝熱板用シートコイルから引き出されたシート）を重ね合わせて圧延した。なお、銅シートの厚さは、表１に示したとおりである。圧延は、コア材１００と銅シートとの間で金属間化合物が生成しない条件で実施した。
【００９７】
圧延後に引き続いて、６００℃程度の拡散熱処理を実施した。これにより、微細な孔を有するコア材１００と銅シートとの間で相互にそれぞれを構成する材料が拡散はしているが、金属間化合物は生成していない接合状態となった。なお、圧延は、５０％程度の加工度とした。これにより、実施例１ないし４のそれぞれにおいて放熱シートが製造された。そして、実施例１ないし４に係る放熱シートを所定のサイズに切断することにより、実施例１ないし４のそれぞれに係る放熱板を製造した。
【００９８】
一方、比較例１ないし３に係る放熱板は、実施例１ないし４のそれぞれと同一材料から形成され、切断加工及びプレス加工だけを施した微細孔を有するエキスパンドメタルを圧延して表面を平滑にしたコアを用いた。これは、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、板厚に対して小径の孔を有するエキスパンドメタルを製造することは困難であることによる。この微細のエキスパンドメタルは、実施例において実施した曲げ加工工程を経ていないので、孔軸が板面に対して傾斜していた。また、比較例４及び５に係る放熱板は、孔を有さないコアを用いて形成した。すなわち、比較例４及び５に係る放熱板は、ＣＩＣ材である。
【００９９】
そして、実施例１ないし４、及び比較例１ないし５のそれぞれの厚さ方向の熱伝導率及び貫通孔ピッチ板厚比を評価した。なお、実施例及び比較例のいずれにおいても、Ｉｎｖｅｒ比は５０％の場合と、３０％程度の場合とを代表的に作製した。
【０１００】
図９は、実施例及び比較例に係る放熱板の厚さ方向の熱伝導率及び貫通孔ピッチ板厚比を示す。また、図１０は、実施例及び比較例に係る放熱板の熱膨張係数を示す。
【０１０１】
実施例１ないし４に係る放熱板においては、図１０に示すように、熱膨張係数は８．９から１１．９×１０−６（／℃・ｍ）であり、比較例１ないし５に係る放熱板の熱膨張係数は８．４から１２．０×１０−６（／℃・ｍ）であった。
【０１０２】
また、比較例４に係る放熱板においては、図９に示すように、厚さ方向（板厚方向）の熱伝導率が２１（Ｗ／℃・ｍ）であり、比較例５に係る放熱板においては３１（Ｗ／℃・ｍ）であった。比較例４に係る放熱板の面内方向の熱伝導率は、表１には示していないが２００（Ｗ／℃・ｍ）であり、比較例５に係る放熱板の面内方向の熱伝導率は２６０（Ｗ／℃・ｍ）であったことを鑑みると、比較例４及び５に係る放熱板の厚さ方向の熱伝導率は、面内方向の熱伝導率に比して一桁小さかった。
【０１０３】
ここで、実施例１及び２においては、貫通孔ピッチはそれぞれ２．４ｍｍ、２．２ｍｍであり、実施例３では１ｍｍ、実施例４では０．４ｍｍとした。また、Ｉｎｖｅｒ比については、実施例１及び３は５０％であり、実施例２及び４は３１％である。そして、実施例１及び３に係る放熱板の厚さ方向の熱伝導率は１６３（Ｗ／℃・ｍ）であり、実施例２及び４に係る放熱板においては、２２１（Ｗ／℃・ｍ）であった。実施例１ないし４に係る放熱板においては、厚さ方向の熱伝導率がＣＩＣ材（例えば、比較例４及び５）の面内方向の熱伝導率（例えば、２００ないし２６０（Ｗ／℃・ｍ））に匹敵していることが示された。
【０１０４】
また、比較例１及び２に係る放熱板の厚さ方向の熱伝導率は、９５から１０１（Ｗ／℃・ｍ）であり、比較例４及び５に係る放熱板と比べて改善されていた。しかしながら、実施例１ないし４に係る放熱板と比べると、実施例１ないし４に係る放熱板の方が高い熱伝導率を示していた。これは、比較例１及び２に係るコアが有する孔は、板面に対して傾斜していることにより、厚さ方向の熱伝導率を向上させることが困難であることに起因すると考えられる。
【０１０５】
また、比較例３に係る放熱板の熱伝導率は、１８０（Ｗ／℃・ｍ）であったが、貫通孔ピッチが３９（ｍｍ）であり、微細な孔を有する放熱板を実現することは困難である。すなわち、実施例１ないし４に係る放熱板は、貫通孔ピッチが０．４ｍｍから２．４ｍｍであり、極めて短い間隔で複数の微細な孔がコアに設けられ、この複数の孔のそれぞれに高熱伝導性の銅が充填された構造となっている。これにより、例えば、集積回路（ＩＣ）等の半導体素子に合わせたサイズに放熱板を切り出した場合において、比較例３に係る放熱板と実施例１ないし４に係る放熱板とでは以下に述べる相違が生じる。
【０１０６】
すなわち、比較例３に係る放熱板の場合には、放熱板の切り出し時において、大部分が伝熱板で構成される放熱板、又は大部分がコアで構成される放熱板のいずれかが切り出される。一方、実施例１ないし４に係る放熱板の場合には、上述したような狭ピッチの貫通孔ピッチを有しているので、放熱板を切り出した場合でも、インバー材から形成されるコアと銅からなる伝熱板とが適切な比で含まれる放熱板を得ることができる。なお、比較例３に係る放熱板が備えるコアは、孔軸が板面に対して傾斜しているので、貫通孔ピッチを実施例１ないし４に係る放熱板と同程度にまで狭めようとすると、開口率も同時に小さくなるので、板厚方向の熱伝導率の向上には限界がある。
【０１０７】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  放熱板
２  放熱シート
３、３ａ  コア材製造装置
５  平板
７  段部
８  成形体表面
１０  コア
１０ａ、１０ｂ  コア面
１２  ストランド
１５  孔
１５ａ  孔軸
２０  第１伝熱板
２５  第２伝熱板
３０  斜め供給ロール
４０  ダイセット上板
４１  押圧部
４１ａ  斜面
４２  プレス成形部
４２ａ  波付刃
４４  平滑圧縮プレス部
４５  ダイセット下部
４５ｂ  開口
４６  平滑圧縮プレス部
４６ａ  端部
４６ｂ  斜面
５０  下刃
５２  切断刃
５４  加工型部
５６  圧縮成形部
６０  曲げ成形部
６５  曲げ冶具
７０  コマ送りガイド冶具
１００  コア材
１００ａ  コア面
１００ｂ  コア面
１００ｃ  段付部
１０２  ストランド
１０５  孔
１０５ａ  孔軸
２００  第１伝熱板用シートコイル
２５０  第２伝熱板用シートコイル
３００  圧延ロール
４００  切断位置
４１０  圧縮プレス位置
４２０  供給方向
４２２  搬送方向
４２４  搬出方向
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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