(57)【要約】【課題】  含浸工程において繊維束を厚さ方向に正しく配列し、厚さ方向の十分な熱伝導性を確保できる放熱基板の製造方法の提供。【解決手段】  高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含浸させた複合材料からなり、主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、該強化繊維からなる繊維束を厚さ方向に貫通するように整列させて挿入させた放熱基板及びその製造方法である。一対の金型の一方にある内部空間に仕切り板を厚さ方向に沿って整列するように配置し、内部空間に複数の充填空間を画定する仕切り板を配置し、充填空間に繊維束を厚さ方向に沿って整列させて挿入させる。この内部空間を加熱しつつ溶融した樹脂材料を充填し、金型の他方を重ね合わせて加圧し、樹脂材料を強化繊維の間に含浸させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含浸させた複合材料からなる放熱基板であって、
前記放熱基板の主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、前記強化繊維からなる繊維束が前記放熱基板の厚さ方向に貫通するように整列させて挿入されていることを特徴とする放熱基板。
【請求項２】
前記繊維束が表面に露出していることを特徴とする請求項１記載の放熱基板。
【請求項３】
前記仕切り板は前記放熱基板の厚さ方向に貫通していることを特徴とする請求項１記載の放熱基板。
【請求項４】
前記仕切り板は互いに交差するように結合されていることを特徴とする請求項３記載の放熱基板。
【請求項５】
前記仕切り板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴とする請求項４記載の放熱基板。
【請求項６】
最外周側面に外周壁板をさらに与えられていることを特徴とする請求項１記載の放熱基板。
【請求項７】
前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴とする請求項６記載の放熱基板。
【請求項８】
前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項９】
高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含浸させた複合材料からなり、主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、該強化繊維からなる繊維束を厚さ方向に貫通するように整列させて挿入させた放熱基板の製造方法であって、
一対の金型の一方にある内部空間に前記仕切り板を前記厚さ方向に沿って整列するように配置し、前記内部空間に複数の充填空間を画定する仕切り板配置工程と、
前記充填空間に前記繊維束を前記厚さ方向に沿って整列させて挿入させる繊維束整列工程と、
前記内部空間を加熱しつつ溶融した前記樹脂材料を充填し、前記金型の他方を重ね合わせて前記厚さ方向に加圧することにより、前記樹脂材料を前記強化繊維の間に含浸させる含浸工程と、
を含むことを特徴とする放熱基板の製造方法。
【請求項１０】
前記仕切り板は互いに交差するように結合されその座屈を抑制するように加圧させることを特徴とする請求項９記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１１】
前記仕切り板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴とする請求項１０記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１２】
前記内部空間の最外周の位置に前記厚さ方向に沿う外周壁板を配置する外周壁板配置工程を含み、その座屈を抑制するように加圧させることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１３】
前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴とする請求項１２に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１４】
前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１５】
高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含浸させた複合材料からなり、主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、該強化繊維からなる繊維束を厚さ方向に貫通するように整列させて挿入させた放熱基板の製造方法であって、
一対の金型の一方にある内部空間の最外周の位置に、前記厚さ方向に沿う外周壁板を配置する外周壁板配置工程と、
前記外周壁板の内側の充填空間に前記繊維束を前記厚さ方向に沿って整列させて挿入させる繊維束整列工程と、
前記内部空間を加熱しつつ溶融した前記樹脂材料を充填し、前記金型の他方を重ね合わせて前記厚さ方向に加圧することにより、前記樹脂材料を前記強化繊維の間に含浸させる含浸工程と、
前記内部空間の小片を取り出す工程と、
前記小片を複数製造し接続し単一の前記放熱基板とする工程と、  
を含むことを特徴とする放熱基板の製造方法。
【請求項１６】
前記外周壁板の座屈を抑制するように加圧させることを特徴とする請求項１５記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１７】
前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴とする請求項１６に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１８】
前記主面は多角形に分割されていることを特徴とする請求項１５乃至１７のうちの1項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項１９】
前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に適用される放熱基板に関し、特に、主面（表面）と裏面との間で厚さ方向に高い熱伝導性を有する放熱基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば回路基板を含む電子機器においては、近年、小型化、高密度化、高性能化が進み、これに伴って当該電子機器から発生する熱を効率よく外部に放熱する技術が求められている。このような放熱技術として、高い熱伝導性を有する繊維材料を樹脂材料に分散することにより、厚さ方向に高い熱伝導性を持たせた樹脂基板が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、樹脂基板の厚み方向に熱伝導率の大きい超高分子量ポリエチレン繊維が配列された熱伝導性樹脂基板上に半導体チップを搭載して、該半導体チップで発生する熱を放熱する技術が開示されている。かかる超高分子量ポリエチレン繊維について、４０〜６０体積％程度含まれることが最も好ましく、少なくとも１方向の熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上ともし得るとする一方、その割合を大きくすると、作業性及び加工性が非常に悪くなり、かつ気泡の混入が避けられなくなることを述べている。なお、樹脂基板の樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂を用いるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された熱伝導性樹脂基板に適用される超高分子量ポリエチレン繊維は、一般的に極細で糸状の形状を有するため、基板の厚み方向にのみ上記繊維が配列された構造の場合、基板の上面又は裏面から厚み方向に荷重が負荷されると、配列された繊維が曲がってしまう（座屈してしまう）。そのため、例えば表裏面に銅箔等を配置して樹脂基板を製造する際に、加熱及び加圧を伴う樹脂の含浸工程において厚み方向の形状が不安定となってしまうとともに、繊維が厚み方向に正しく配列された樹脂基板を得ることが困難である。また、用いられる樹脂によって含侵後の樹脂基板の強度が規定されるため、樹脂基板の表面あるいは裏面からの圧力に対する形状安定性が不十分であるという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、厚さ方向の十分な熱伝導性を確保しつつ、厚さ方向の荷重に対する強度も有する放熱基板及びそ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】
【０００７】
本発明による放熱基板は、高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含侵させた複合材料からなる放熱基板であって、前記放熱基板の主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、前記強化繊維からなる繊維束が前記放熱基板の厚さ方向に貫通するように整列させて挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
かかる発明によれば、基板の厚さ方向に繊維束を貫通させてこれを仕切り板で補強できるため、厚さ方向の十分な熱伝導性を確保しつつ、含侵工程での加熱及び加圧によっても繊維束を曲げずに厚さ方向に正しく整列させて基板を得ることができる。
【０００９】
上記した発明において、前記繊維束が表面に露出していることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、放熱基板の主面に接触する物体に対する熱伝導性も向上させ得る。
【００１０】
上記した発明において、前記仕切り板は前記放熱基板の厚さ方向に貫通していることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、仕切り板によって厚さ方向の荷重を受け持つことができて十分な強度を確保できる。
【００１１】
上記した発明において、前記仕切り板は、互いに交差するように結合されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、厚さ方向の荷重に対する強度を向上させ得る。
【００１２】
上記した発明において、前記仕切り板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、厚さ方向の熱伝導性を高く維持できる。
【００１３】
上記した発明において、最外周側面に外周壁板をさらに与えられていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、放熱基板の側面近傍まで強度を向上させることができる。
【００１４】
上記した発明において、前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、放熱基板の端部においても高い熱伝導性を維持できる。
【００１５】
上記した発明において、前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、強化繊維の十分な熱伝導性を確保できる。
【００１６】
また、本発明による、放熱基板の製造方法は、高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に樹脂材料を含浸させた複合材料からなり、主面を分割するように与えられた仕切り板の間に、該強化繊維からなる繊維束を厚さ方向に貫通するように整列させて挿入させた放熱基板の製造方法であって、一対の金型の一方にある内部空間に前記仕切り板を前記厚さ方向に沿って整列するように配置し、前記内部空間に複数の充填空間を画定する仕切り板配置工程と、前記充填空間に前記繊維束を前記厚さ方向に沿って整列させて挿入させる繊維束整列工程と、前記内部空間を加熱しつつ溶融した前記樹脂材料を充填し、前記金型の他方を重ね合わせて前記厚さ方向に加圧することにより、前記樹脂材料を前記強化繊維の間に含浸させる含浸工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
かかる発明によれば、基板の厚さ方向に繊維束を貫通させるように整列させてこれを仕切り板で補強できるため、厚さ方向の十分な熱伝導性を確保しつつ、含浸工程での加熱及び加圧によっても繊維束を曲げずに厚さ方向に正しく整列させて基板を得ることができる。
【００１８】
上記した発明において、前記仕切り板は、互いに交差するように結合されその座屈を抑制するように加圧させることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、含浸工程での加圧の圧力を高め得て樹脂材料をより含浸しやすくできる。
【００１９】
上記した発明において、前記仕切り板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、厚さ方向の熱伝導性を高く維持できる。
【００２０】
上記した発明において、前記内部空間の最外周の位置に前記厚さ方向に沿う外周壁板を配置する外周壁板配置工程を含み、その座屈を抑制するように加圧させることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、放熱基板の側面近傍まで強度を向上させ得て、含浸工程での加圧の圧力を高め得て樹脂材料をより含浸しやすくできる。
【００２１】
上記した発明において、前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、放熱基板の側面近傍においても厚さ方向の熱伝導性を高く維持できる。
【００２２】
上記した発明において、前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、強化繊維の十分な熱伝導性を確保できる。
【００２３】
また、本発明による、放熱基板の製造方法は、高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の間に、該強化繊維からなる繊維束を厚さ方向に貫通するように整列させて挿入させた放熱基板の製造方法であって、一対の金型の一方にある内部空間の最外周の位置に、前記厚さ方向に沿う外周壁板を配置する外周壁板配置工程と、前記外周壁板の内側の充填空間に前記繊維束を前記厚さ方向に沿って整列させて挿入させる繊維束整列工程と、前記内部空間を加熱しつつ溶融した前記樹脂材料を充填し、前記金型の他方を重ね合わせて前記厚さ方向に加圧することにより、前記樹脂材料を前記強化繊維の間に含浸させる含浸工程と、前記内部空間の小片を取りだす工程と、前記小片を複数製造し接続し単一の前記放熱基板とする工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
かかる発明によれば、基板の厚さ方向に繊維束を貫通させるように整列させてこれを仕切り板で補強できるため、厚さ方向の十分な熱伝導性を確保しつつ、含浸工程での加熱及び加圧によっても繊維束を曲げずに厚さ方向に正しく整列させて基板を得ることができる。また、外周壁を含む小片を接続して作製するため、得られる放熱基板の側面近傍まで強度を向上させ得るとともに、小片を選別することで全体の品質を向上させ得る。
【００２５】
上記した発明において、前記外周壁板の座屈を抑制するように加圧させることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、含浸工程での加圧の圧力を高め得て樹脂材料をより含浸しやすくできる。
【００２６】
上記した発明において、前記外周壁板は、前記強化繊維と同一の材料を内包する繊維強化プラスチック基板であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、厚さ方向の熱伝導性を高く維持できる。
【００２７】
上記した発明において、前記主面は多角形に分割されていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、小片を容易に接続し得る。
【００２８】
上記した発明において、前記強化繊維は、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維又は高分子量ポリエチレン繊維であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、強化繊維の十分な熱伝導性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による実施例１としての放熱基板の製造方法によって製造された放熱基板の斜視図である。
【図２】図１の領域Ａを拡大した部分側面図である。
【図３】本発明による実施例１としての放熱基板の製造方法のフロー図である。
【図４】本発明による実施例１としての放熱基板の製造工程を示す斜視図であり、（ａ）〜（ｅ）は第１〜第５段階をそれぞれ示し、（ｆ）は製造後の放熱基板を示す。
【図５】本発明による実施例２としての放熱基板の製造方法によって製造された放熱基板の上面図である。
【図６】本発明による実施例２としての放熱基板の製造方法のフロー図である。
【図７】本発明による実施例２としての放熱基板の製造工程を示す斜視図であり、（ａ）〜（ｅ）は第１〜第５段階をそれぞれ示し、（ｆ）は製造後の放熱基板を示す。
【図８】本発明による実施例３としての放熱基板の製造方法のフロー図である。
【図９】本発明による実施例３としての放熱基板の製造工程を示す斜視図であり、（ａ）〜（ｆ）は第１〜第６段階をそれぞれ示し、（ｇ）は製造後の放熱基板を示す。
【図１０】本発明による放熱基板の製造方法によって作製された放熱基板の第１の変形例の上面図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１及び第２の配置の場合を示す。
【図１１】本発明による放熱基板の製造方法によって作製された放熱基板の第２の変形例の上面図である。
【図１２】放熱基板の熱伝導率に関する比較試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜実施例１＞
本発明による放熱基板及びその製造方法について、図１乃至図４を用いて説明する。
【００３１】
図１に図２を併せて参照すると、本製造方法によって製造された放熱基板１００は、ＸＺ平面及びＹＺ平面にそれぞれ略平行に配列された複数の仕切り板１１０と、高い熱伝導性を有する複数の強化繊維の集合体をＺ方向（厚さ方向）に貫通させるように整列させた繊維ブロック１３０と、当該繊維ブロック１３０に含まれる繊維束１３２が形成する隙間に含浸された樹脂材料１４０と、を含む。放熱基板１００は、略格子状に配列された複数の仕切り板１１０によりＺ方向視で四角形に区画された複数の充填空間１２０を有し、充填空間１２０にそれぞれ繊維ブロック１３０を充填させている。これにより、Ｘ方向の幅Ｗｘ、Ｙ方向の幅Ｗｙ、Ｚ方向の厚さＴの寸法を有する放熱基板１００が形成される。このとき、仕切り板１１０と繊維ブロック１３０に含まれる繊維束１３２の高さは、それぞれ放熱基板１００の高さＴとほぼ同一となるように形成されている。
【００３２】
特に図２に示すように、充填空間１２０には、Ｚ方向に沿って配列された複数の繊維束１３２とこれら繊維束１３２の間に形成される隙間に含浸された樹脂材料１４０とが収容されている。ここで、繊維束１３２は、図示を省略する極細の強化繊維を複数本の束としたものであり、これら複数の強化繊維どうしの間にも微細な隙間を備え、その隙間にも樹脂材料１４０を含浸させている。また、強化繊維としては、例えばポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）や、あるいは高分子量ポリエチレン等の絶縁性を有するとともに熱伝導性の高い繊維材料を例示できるが、同様の性質を示すものであれば、ガラス繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維あるいはポリアミド繊維等の任意の繊維材料を適用できる。一方、樹脂材料１４０としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料を例示できるが、一般的な樹脂基板に適用されるような熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等を用いてもよい。
【００３３】
仕切り板１１０は、放熱基板１００を複数の区画に分割することで、厚さ方向の荷重に対して繊維束１３２の座屈や傾斜を抑制するように補強して、放熱基板１００の形状を安定させ得る。また、仕切り板１１０は、放熱基板１００の厚さ方向に貫通することで、放熱基板１００の厚さ方向（Ｚ方向）から負荷される荷重を受け持つ補強板としての機能をも有する。ここで、仕切り板１１０を構成する材料としては、ガラス繊維からなるクロスを強化繊維として内包する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）板や、上述したＰＢＯ繊維からなるクロスを強化繊維として内包するＦＲＰ板等を例示できる。特に、ＦＲＰ板に内包するクロスを上記した繊維束１３２を構成する強化繊維と同一の材料で構成すれば、仕切り板１１０自体にも放熱基板１００の厚さ方向に高い熱伝導性を持たせることができる。
【００３４】
図３に示すように、本製造方法は、一対の金型の一方の内部空間で複数の仕切り板１１０を放熱基板１００の主面を分割するように厚さ方向に沿って整列させて、複数の充填空間１２０を画定する仕切り板配置工程Ｓ１０１と、充填空間１２０に複数の繊維束１３２を放熱基板の厚さ方向に沿って整列させて挿入する繊維束整列工程Ｓ１０２と、充填空間１２０を加熱しつつ溶融した樹脂材料１４０を充填し、金型の他方を重ね合わせて厚さ方向に加圧することにより、樹脂材料１４０を繊維束１３２の形成する隙間に含浸させる含浸工程Ｓ１０３と、を含む。
【００３５】
図３に図４を併せて参照しつつ、放熱基板１００の製造工程をさらに詳細に説明する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、側壁部１５２に囲まれた内部空間１５４を有する下型１５０を準備し、内部空間１５４のＺＹ平面に略平行に、例えば３枚のＹ方向仕切り板１１２を立設する（第１段階）。次に、図４（ｂ）に示すように、内部空間１５４のＸＺ平面に略平行に、例えば３枚のＸ方向仕切り板１１４を立設する（第２段階）。以上の第１段階及び第２段階が、仕切り板配置工程Ｓ１０１に相当する。また、上記した一対の金型の一方が下型１５０である。このとき、Ｙ方向仕切り板１１２及びＸ方向仕切り板１１４に切込み１１２ａ及び１１４ａをそれぞれ形成しておき、互いに組み合わせるとよい。また、Ｙ方向仕切り板１１２とＸ方向仕切り板１１４とは、直交するように配置すると好ましいが、直角以外の所定の角度をなすように交差させて、Ｚ方向に略平行に配置してもよい。これにより、下型１５０の内部空間１５４は、仕切り板１１０により１６個の区画（空間１２０）に分割される。
【００３７】
続いて、図４（ｃ）に示すように、第２段階で形成された複数の区画（充填空間１２０）に、多数の繊維束１３２をＺ方向に沿って整列させた繊維ブロック１３０を挿入する（第３段階）。第３段階が終了すると、図４（ｄ）に示すように、下型１５０の内部空間１５４におけるすべての区画に繊維ブロック１３０が配置された状態となる（第４段階）。以上の第３段階及び第４段階が、繊維束整列工程Ｓ１０２に相当する。
【００３８】
次に、図４（ｅ）に示すように、所定の温度に加熱して半溶融状態となった樹脂材料１４０を充填空間１２０に充填させるとともに、下型１５０に対応する大きさの上型１６０を重ね合わせてＺ方向に加圧力Ｐを負荷する（第５段階）。この第５段階が、含浸工程Ｓ１０３に相当する。また、上記した一対の金型の他方が上型１６０である。なお、加圧力Ｐは、仕切り板１１０の座屈を抑制する範囲で高めると、樹脂材料１４０をより含浸しやすくできる。
【００３９】
図４（ｆ）に示すように、以上の工程を経ることで、仕切り板１１０で複数の区画に分割されかつ当該複数の区画にＺ方向に沿って配置された繊維ブロック１３０の繊維束１３２の隙間に樹脂材料１４０が含浸された放熱基板１００が作製される。このとき、図４（ｆ）に示したものを完成品の放熱基板１００としてもよいし、例えば、図４（ｆ）に示した基板１００をプリプレグ（半製品）とし、その後に表裏面に銅箔等を配置した状態でさらにＺ方向の加圧及び加熱を行うことにより、銅箔付き放熱基板として完成品とするように構成してもよい。
【００４０】
かかる構成により、本発明の実施例１による放熱基板及びその製造方法は、仕切り板配置工程Ｓ１０１において下型１５０の内部空間１５４に配置される仕切り板１１０によって補強することで、その後に挿入される繊維束１３２の曲げや傾斜を抑制することができる。つまり、繊維束整列工程Ｓ１０２において挿入された複数の繊維束１３２を、含浸工程Ｓ１０３での加熱及び加圧によっても曲げたり傾斜させたりしないようにでき、これらの繊維束１３２を厚さ方向（Ｚ方向）に貫通するように正しく整列させた放熱基板１００を得ることができる。
【００４１】
また、繊維束１３の端面を放熱基板１００の表面に露出させると、放熱基板１００に接触させる部材との熱伝導を高くできて好適である。そのため、繊維束１３２の端面を露出させやすいように、含浸工程Ｓ１０３での上型１６０の加圧力Ｐや加熱温度、樹脂材料１４０の量などを設定し、成型後に放熱基板１００の表面を切削せずとも繊維束１３２の端面を露出させ得るようにすることが好ましい。
【００４２】
＜実施例２＞
本発明による放熱基板の他の製造方法について、図５乃至図７を用いて説明する。
【００４３】
図５に示すように、本製造方法によって製造された放熱基板１００は、図１に示したものに加えて、最外周の側面に厚さ方向に沿って立設された外周壁板１１６をさらに含むように構成されている。外周壁板１１６は、基板の外周部において、複数のＹ方向仕切り板１１２及びＸ方向仕切り板１１４との間で閉空間（図１の充填空間１２０に相当する）を画定し、当該閉空間内に繊維ブロック１３０を収容する。かかる構成により、放熱基板１００の外周が外周壁板１１６によって囲繞されるため、放熱基板１００の端部においても形状安定性を確保できる。また、外周壁板１１６も厚さ方向の荷重を負担し得るため、放熱基板１００の端部においてもより高い強度を確保できる。また、外周壁板１１６は、仕切り板１１０（Ｙ方向仕切り板１１２及びＸ方向仕切り板１１４）と同一の材料で形成されることが好ましい。これによって、放熱基板１００の端部においても高い熱伝導性を維持できる。
【００４４】
図６に示すように、本製造方法は、一対の金型の一方の内部空間における放熱基板１００の最外周の位置に、放熱基板１００の厚さ方向に沿う外周壁板１１６を配置する外周壁板配置工程Ｓ２０１と、上記内部空間の外周壁板１１６の内側に複数の仕切り板１１０を放熱基板１００の主面を分割するように厚さ方向に沿って整列するよう配置させて、内部空間に複数の充填空間を画定する仕切り板配置工程Ｓ２０２と、上記充填空間に複数の繊維ブロック１３０を放熱基板１００の厚さ方向に沿って整列するよう配置させる繊維束整列工程Ｓ２０３と、上記内部空間を加熱しつつ溶融した樹脂材料１４０を充填し、金型の他方を重ね合わせて厚さ方向に加圧することにより、樹脂材料１４０を繊維束１３２の形成する隙間に含浸させる含浸工程Ｓ２０４と、を含む。
【００４５】
図６に図７を併せて参照しつつ、放熱基板１００の製造工程をさらに詳細に説明する。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、側壁部１５２に囲まれた内部空間１５４を有する下型１５０を準備し、内部空間１５４における放熱基板の最外周面に対応する位置に、厚さ方向（図５のＺ方向）に沿う外周壁板１１６を配置する（第１段階）。この第１段階が、外周壁板配置工程Ｓ２０１に相当する。
【００４７】
次に、図７（ｂ）に示すように、内部空間１５４のＹＺ平面に略平行に、例えば３枚のＹ方向仕切り板１１２を立設するとともに、ＸＺ平面に略平行に３枚のＸ方向仕切り板１１４を立設する（第２段階）。この第２段階が、仕切り板配置工程Ｓ２０２に相当する。切込み１１２ａ及び１１４ａや、Ｙ方向仕切り板１１２とＸ方向仕切り板１１４との交差する角度については、実施例１と同様である。これにより、下型１５０の内部空間１５４は、仕切り板１１０及び外周壁板１１６により１６個の区画（充填空間１２０）に分割される。
【００４８】
続いて、図７（ｃ）に示すように、第２段階で形成された複数の区画（充填空間１２０）に、多数の繊維束１３２をＺ方向に沿って整列させた繊維ブロック１３０を挿入する（第３段階）。第３段階が終了すると、図７（ｄ）に示すように、下型１５０の内部空間１５４におけるすべての区画に繊維ブロック１３０が配置された状態となる（第４段階）。以上の第３段階及び第４段階が、繊維束整列工程Ｓ２０３に相当する。
【００４９】
次に、図７（ｅ）に示すように、所定の温度に加熱して半溶融状態となった樹脂材料１４０を充填空間１２０に充填させるとともに、下型１５０に対応する大きさの上型１６０を重ね合わせてＺ方向に加圧力Ｐを負荷する（第５段階）。この第５段階が、含浸工程Ｓ２０４に相当する。なお、加圧力Ｐは、仕切り板１１０及び外周壁板１１６の座屈を抑制する範囲で高めると、樹脂材料１４０をより含浸しやすくできる。
【００５０】
図７（ｆ）に示すように、以上の工程を経ることで、仕切り板１１０及び外周壁板１１６でＺ方向に沿って複数の区画に分割され、かつ当該複数の区画にＺ方向に沿って配置された繊維ブロック１３０の繊維束１３２の隙間に樹脂材料１４０が含浸された放熱基板１００が作製される。このとき、実施例１と同様に、図７（ｆ）に示したものを完成品の放熱基板１００としてもよいし、例えば、図７（ｆ）に示した基板１００をプリプレグ（半製品）とし、その後に表裏面に銅箔等を配置した状態でさらにＺ方向の加圧及び加熱を行うことにより、銅箔付き放熱基板として完成品とするように構成してもよい。
【００５１】
かかる構成により、本製造方法は、放熱基板１００の外周を厚さ方向に沿う外周壁板１１６によって囲繞させる。これにより、仕切り板１１０に加えて外周壁板１１６も含浸時の厚さ方向の荷重を負担し得るため、これらの座屈を抑制しつつ含浸工程での加圧力を高めることができる。そして、含浸工程の加圧力を高めることで、含浸工程でのパラメータに裕度を持たせることも可能となる。
【００５２】
＜実施例３＞
本発明による放熱基板のさらに他の製造方法について、図８及び図９を用いて説明する。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、本製造方法は、一対の金型の一方にある内部空間の外周部分に、厚さ方向に沿う外周壁板を配置して充填空間を画定する充填空間画定工程Ｓ３０１と、充填空間に複数の繊維束を放熱基板の厚さ方向に沿って整列させて挿入させる繊維束整列工程Ｓ３０２と、充填空間を加熱しつつ溶融した樹脂材料を充填し、金型の他方を重ね合わせて厚さ方向に加圧することにより、樹脂材料を繊維束の隙間に含浸させて放熱基板の半製品である小片を作製する含浸工程Ｓ３０３と、含浸工程Ｓ３０３で得られた小片を充填空間から取り出す小片取り出し工程Ｓ３０４と、を含む。
【００５４】
さらに、図８（ｂ）に示すように、上記した充填空間画定工程Ｓ３０１から小片取り出し工程Ｓ３０４までを複数回繰り返して複数の小片を製造し整列させる小片整列工程Ｓ３０５と、複数の小片どうしを接続して一体化、単一の放熱基板とする一体化工程Ｓ３０６と、を含む。
【００５５】
図８に図９を併せて参照しつつ、放熱基板１００の製造工程をさらに詳細に説明する。
【００５６】
まず図９（ａ）に示すように、側壁部１７２に囲まれた内部空間１７４を有する第１の金型の一方である下型１７０を準備し、内部空間１７４の最外周面に対応する位置に、厚さ方向（Ｚ方向）に沿う外周壁板１１６を配置して充填空間（図１の符号１２０に相当する）を画定する。その後、上記充填空間に多数の繊維束１３２をＺ方向に沿って整列させた繊維ブロック１３０を挿入する（第１段階）。この第１段階が、充填空間画定工程Ｓ３０１及び繊維束整列工程Ｓ３０２に相当する。
【００５７】
次に、図９（ｂ）に示すように、充填空間を所定の温度に加熱して半溶融状態の樹脂材料１４０を充填しつつ、下型１７０に対応する大きさの上型１８０を重ね合わせ、Ｚ方向に加圧力Ｐ１を負荷する（第２段階）。ここで、上型１８０が第１の金型の他方である。この第２段階が、含浸工程Ｓ３０３に相当する。
【００５８】
図９（ｃ）に示すように、第２段階で作製された小片１０２を第１の金型から取り出す。小片１０２は、外周壁板１１６で囲繞されかつその内側の充填空間にＺ方向に沿って配置された繊維ブロック１３０の繊維束１３２の隙間に樹脂材料１４０を含浸させ、繊維束１３２を厚さ方向に貫通するように整列させている。ここでは図示を省略するが、以後の工程に進む前に、上記した充填空間画定工程Ｓ３０１乃至小片取り出し工程Ｓ３０４を複数回繰り返すことにより、複数の小片１０２を作製しておく。
【００５９】
次に、図９（ｄ）に示すように、側壁部１５２に囲まれた内部空間１５４を有する第２の金型の下型１５０を準備し、内部空間１５４内に上記の工程で作製した複数の小片１０２を隙間なく整列させる（第４段階）。第４段階が終了すると、図９（ｅ）に示すように、下型１５０の内部空間１５４に隙間なく複数の小片１０２が配置された状態となる（第５段階）。この第４段階及び第５段階が、小片整列工程Ｓ３０５に相当する。
【００６０】
続いて、図９（ｆ）に示すように、下型１５０に対応する大きさの上型１６０を重ね合わせ、所定の温度に加熱しつつＺ方向に加圧力Ｐ２を負荷する（第６段階）。これにより、小片１０２に含まれる外周壁板１１６に含まれる樹脂の一部が溶融して、小片１０２の外周壁板１１６どうしを結合させることができ、複数の小片１０２を一体化させることができる。つまり、外周壁板１１６としては、熱可塑性樹脂を含んだものを用いる。この第５段階が、一体化工程Ｓ３０６に相当する。
【００６１】
図９（ｇ）に示すように、以上の工程を経ることにより、放熱基板１００が作製される。このとき、実施例１と同様に、図９（ｇ）に示したものを完成品の放熱基板１００としてもよいし、例えば、図９（ｇ）に示した基板１００をプリプレグ（半製品）とし、その後に表裏面に銅箔等を配置した状態でさらにＺ方向の加圧及び加熱を行うことにより、銅箔付き放熱基板として完成品とするように構成してもよい。
【００６２】
かかる構成により、本製造方法は、放熱基板１００の側面近傍まで強度を向上させ得る。また、小片１０２の複数を接続して一体化させるため、例えば、強化繊維の曲がりや傾斜の発生したような小片１０２を排除して良好な品質の小片１０２のみを用いて製造でき、全体の品質を向上させ得る。
【００６３】
なお、小片１０２の作製において、外周壁板１１６に代えて、複数のＹ方向仕切り板１１２及びＸ方向仕切り板１１４によって充填空間を画定するようにして、小片１０２の内部に仕切り板１１０を含むようにしてもよい。
【００６４】
さらに、放熱基板１００の仕切り板１１０の配置のバリエーションについて、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００６５】
図１０に示すように、第１の変形例による放熱基板１００は、仕切り板１１０により厚さ方向に見て略三角形の充填空間が形成されたものである。このうち、第１及び第２の配置について例示する。
【００６６】
図１０（ａ）に示すように、第１の変形例による放熱基板１００における仕切り板１１０の第１の配置としては、上記したＹ方向仕切り板１１２及びＸ方向仕切り板１１４に加えて、傾斜方向仕切り板１１７がさらに配列されており、これらの仕切り板によって略直角三角形の内部空間が形成されている。
【００６７】
一方、図１０（ｂ）に示すように、第１の変形例による放熱基板１００における仕切り板１１０の第２の配置としては、上記したＸ方向仕切り板１１４に加えて第１の傾斜方向仕切り板１１７と第２の傾斜方向仕切り板１１８とがさらに配列されており、これらの仕切り板によって略二等辺三角形の充填空間が形成されている。
【００６８】
また、図１１に示すように、第２の変形例による放熱基板１００は、複数の小仕切り板１１９によって厚さ方向に見て略六角形の充填空間が形成されたものである。ここで、複数の小仕切り板１１９は、互いに別体で形成されていてもよいし、複数の小仕切り板を連続的に結合した折り曲げ形状での仕切り板として形成されていてもよい。
【００６９】
このような六角形の充填空間を含む放熱基板１００を作製する場合の一例として、例えば上記した実施例３のように小片を作製した上で、これを接続して一体化させてもよい。すなわち、第１の金型の下型の内部空間を上面視で六角形の形状に形成し、外周壁板も上面視で六角形のものとすることにより、充填空間を六角形とした小片を作製することができ、さらに小片の複数を接続させることができる。かかる構成により、厚さ方向の荷重に対する耐性を上面視四角形より大きくでき、放熱基板１００の強度をより高めることができる。
【００７０】
＜比較試験＞
強化繊維としてＰＢＯを用いた放熱基板１００について、他の放熱基板との熱伝導率についての比較試験について説明する。
【００７１】
実施例Ａとして、上記した放熱基板１００のうち、充填空間１２０を上面視で四角形状とするように仕切り板１１０を配置したものを用いた。なお、仕切り板１１０は、ガラス繊維による織布を埋め込んだポリエステル樹脂による厚さ約１ｍｍの複合材料であり、約１５ｍｍ間隔で配置して充填空間１２０を形成させた。また、充填空間１２０には樹脂材料１４０として、エポキシ樹脂を繊維ブロック１３０とともに充填した。さらに、放熱基板１００の厚さは約２．５ｍｍとした。
【００７２】
他方、比較例Ａとして、ＰＢＯ繊維による織布を主面に略平行となるように樹脂に埋め込んだシートを積層させた放熱基板を用いた。また、比較例Ｂとして、主面に略垂直方向に延びる起毛を形成させる起毛処理を施したＰＢＯ繊維による織布を用意し、これを主面に略平行となるように樹脂に埋め込んだシートを積層させた放熱基板を用いた。なお、比較例Ａ及び比較例Ｂについて、充填する樹脂材料としてエポキシ樹脂をそれぞれ用いた。また、比較例Ａ及び比較例Ｂの放熱基板の厚さは、それぞれ約１．５ｍｍ及び２ｍｍである。
【００７３】
図１２には、実施例Ａ、比較例Ａ及び比較例Ｂのそれぞれについて、厚さ方向の熱拡散率及び熱伝導率を示した。なお、熱拡散率及び熱伝導率の測定には、レーザーフラッシュ法を用いた。なお、実施例Ａの熱伝導率は、密度を１．３ｋｇ／ｍ３、比熱を１．１５Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）として、これらを測定された熱拡散率に乗じて算出した。
【００７４】
図１２に示すように、比較例Ａ、Ｂに比べ、実施例Ａによる強化繊維を厚さ方向に貫通するように整列させた放熱基板において、非常に高い熱伝導率を得られた。
【００７５】
以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【００７６】
例えば、上記した実施例２以外の実施例において外周壁板１１６をさらに追加することも可能である。また、実施例３に示した第１の変形例あるいは第２の変形例において、仕切り板１１０によって形成する充填空間１２０を上面視で三角形あるいは六角形の形状とするものを例示したが、充填空間１２０の形状はこれに限定されるものではなく、例えば他の多角形や円形のものを採用してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１００  放熱基板
１０２  小片
１１０  仕切り板
１１２  Ｙ方向仕切り板
１１４  Ｘ方向仕切り板
１１６  外周壁板
１１７  （第１の）傾斜方向仕切り板
１１８  （第２の）傾斜方向仕切り板
１１９  小仕切り板
１２０  充填空間
１３０  繊維ブロック
１３２  繊維束
１４０  樹脂材料
１５０  下型
１５２  側壁部
１５４  内部空間
１６０  上型
１７０  下型
１７２  側壁部
１７４  内部空間
１８０  上型
【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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【図１１】
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【図１２】
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