(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】  金属ベースプリント基板１は、所定の板厚の金属板２の一方面２ｂに金属箔３が貼り合わされ、金属板２の他方面２ｂ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５ａが一体形成された放熱部５と有する。複数の板状の放熱フィン５ｂは、金属板２から垂直に起立形成され、金属板２と一体連結した基端部から先端に至るまでの肉厚がほぼ等しく形成され、放熱部５の隣接する放熱フィン５ｂの間に形成される底面２ｅの板厚を金属板２の板厚よりも小さく形成する。【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、
複数の板状の前記放熱フィンは、前記金属板から垂直に起立形成され、前記金属板と一体連結した基端部から先端に至るまでの肉厚がほぼ等しく形成され、
前記放熱部の隣接する前記放熱フィンの間に形成される底面の板厚を前記金属板の板厚よりも小さく形成し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垂直方向に上昇して前記刃部を傾斜した前記フィンに当接させながら前記金属材の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、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することを特徴とする放熱部と有する金属ベースプリント基板の放熱フィン形成方法。
【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。
【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に示されるように、金属ベースプリント基板に対し、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成すると、図９に示すように、放熱フィン１０１がカーリングするとともに、金属板１００から起立している放熱フィン１０１の基端側の板厚が厚く先端に至るに従って漸次薄く形成される。このため、隣接する放熱フィン１０１の基端側の間隔Ｇ１が狭く、先端側の間隔Ｇ２が広く形成される。この形態の放熱フィン１０１を放熱器として使用した場合、例えば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を放熱すると、点線で示すように、熱１０３は金属板１００を介して放熱フィン１０１の間、及び、放熱フィン１０１を介して放熱される。熱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１０１の間から放熱される場合、放熱フィン１０１がカーリングしていると、点線で示す熱１０３が放熱フィン１０１の側面に当たりながら蛇行して上昇する。このため、放熱フィン１０１を再加熱することがあり、放熱効率を低下させる要因となっていた。【０００６】  金属板１００を介して放熱される熱１０３を速やかに上昇させるためには、放熱フィンを垂直に起立形成することが望ましい。このような垂直な放熱フィン１０１を形成した放熱器は、一般に、金属材を押し出し加工や鋳造加工を施すことによって製造され、この放熱器をプリント基板に配設した発熱を伴う電子部品に取り付けている。しかしながら、押し出し加工または鋳造加工は、放熱フィンの厚さや間隔を小さくすることができないことから、必然的に大型化する問題がある。一方、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成する方法は、放熱フィンの厚さや間隔を小さくすることより、放熱面積を大きくして放熱効率を高めることは可能であるが、放熱フィンを垂直に起立形成する手段が無かった。【０００７】  そこで、本発明の課題は、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ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  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、複数の板状の前記放熱フィンは、前記金属板から垂直に起立形成され、前記金属板と一体連結した基端部から先端に至るまでの肉厚がほぼ等しく形成され、前記放熱部の隣接する前記放熱フィンの間に形成される底面の板厚を前記金属板の板厚よりも小さく形成したことを要旨としている。【０００９】  また、金属ベースプリント基板の他方面に、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の形成方法は、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垂直方向に上昇して前記刃部を傾斜した前記フィンに当接させながら前記金属材の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、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することを要旨としている。
【発明の効果】
【００１０】  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、複数の板状の放熱フィンが金属板から垂直に起立形成され、金属板と一体連結した基端部から先端に至るまでの肉厚がほぼ等しく形成されているので、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から生ずる熱が、放熱フィンから垂直方向に円滑に上昇し、他の放熱フィンの側面に当たりながら蛇行することによる障害が防止されるので、金属ベースプリント基板における放熱効率を高めることができる。また、放熱部において、隣接する放熱フィンの間に形成される底面の板厚を、金属板の板厚よりも小さく形成しているので、電子部品等の熱源から生ずる熱が短時間に放熱フィンに伝達されるので、電子部品等の熱をさらに効率良く放熱することができる。さらに、プリント基板を構成する金属板自体に一体に放熱部を形成しているので、構成が簡素になり、部品コストや製造コストを低減することが可能となる。【００１１】  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、一方面に絶縁性の接着剤層を介して金属箔が貼り合わされた熱伝導率が良好な金属板の他方面に、掘り起こし工具によって、傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程の後、矯正工程によって、掘り起こし工具を垂直方向に上昇して刃部を傾斜したフィンに当接させながら垂直に起立矯正するので、容易に垂直な放熱フィンを形成することができる。また、金属板に掘り起こし工具を掘り下げて放熱フィンを形成するため、隣接する放熱フィン間の底面の板厚を金属板の板厚よりも薄くできるので、迅速な熱伝導ができる金属ベースプリント基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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斜視図である。
【図２】  図１に示す放熱部付き金属ベースプリント基板を示す側断面図である。
【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】  掘り起こし工具の移動軌跡を示す説明図である。
【図６】  （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７】  （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８】  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９】  従来のカーリングした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】
【００１３】  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、複数の板状の前記放熱フィンは、前記金属板から垂直に起立形成され、前記金属板と一体連結した基端部から先端に至るまでの肉厚がほぼ等しく形成され、前記放熱部の隣接する前記放熱フィンの間に形成される底面の板厚を前記金属板の板厚よりも小さく形成されている。【００１４】  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、図２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。【００１５】  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。【００１６】  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２ｅ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。【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の小形フィン５ａ及び放熱フィン５ｂ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の一方面２ａには、予め銅箔などの金属��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。この金属板２は、図示しないフィン形成装置に載置された後に、掘り起こし工具６によって金属板２の他方面２ｂ小形フィン５ａ及び放熱フィン５ｂを起立形成する。【００１８】  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５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６（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５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６（Ａ）に示すように、高さ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６（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５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６（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具６を図５に示すｃの後退工程のように移動し、刃部６ａを上流側（図��左側）の掘り起こし代Ｄが得られる位置まで、図５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５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６（Ｄ）に示す掘り起こし工程、図６（Ｅ）に示す矯正工程、図６（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５ａ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５ａを形成する。すなわち、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６（Ｇ）に示す掘り起こし工程を行う。その後、図６（Ｈ）に示す矯正工程を行うことにより放熱フィン５ａを金属板２の平面に対して垂直に起立形成する。続いて、上述した小形フィン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５ａが起立形成される。【００２５】  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５ａを垂直に起立形成することにより、隣接する放熱フィン５ａの間には底面２ｅが形成され、この底面２ｅの板厚は、金属板２の板厚よりも小さく形成される。【００２６】  上述したように、掘り起こし工具６の刃部６ａによって矯正工程を行うとき、放熱フィン５ａは、矯正工程開始時には放熱フィン５ａが傾斜していることから、傾斜した摺接面６ｂの刃部６ａ側と放熱フィン５ａの側面が当接する。その後、掘り起こし工具６を垂直方向に移動すると、摺接面６ｂと放熱フィン５ａの側面が摺接しながら放熱フィン５ａが垂直方向に押圧され、次第に放熱フィン５ａの側面には刃部６ａの先端に摺接する。ところが、矯正工程において、掘り起こし工具６の刃部６ａに対して最も負荷が掛かるときは、矯正工程開始時であり、その後、放熱フィン５ａが起立するに従って刃部６ａに対する負荷が小さくなる。このため、矯正工程においては、当初は摺接面６ｂが負荷を受け、その後、起立するに従って負荷が小さくなることから、刃部６ａに対する負荷が軽減されるので、掘り起こし工具６の寿命に悪影響を及ぼすことが軽減される。【００２７】  以上のように、放熱フィン５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。このように、垂直な放熱フィン５ｂを形成することにより、図８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５ａの間や放熱フィン���ａ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５ａ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。【００２８】  なお、上述した本発明の形成方法においては、放熱フィン５ａ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、放熱性能をさらに高めるために、放熱フィン５ａを１０度以内の角度で若干傾斜させる場合もある。この場合には、矯正工程において、掘り起こし工具６の刃部６ａを金属板２の平面に対して所定の角度となるように移動させることにより、やや傾斜した放熱フィン５ａを形成することができる。すなわち、本発明において、垂直とは、若干傾斜させた放熱フィン５ａも含まれる。【００２９】  以上説明した放熱フィン５ａの形成方法において、放熱フィン５ａの板厚が０．１ｍｍから０．８ｍｍと肉薄の場合には、掘り起こし工程から掘り起こし工具６の刃部６ａを垂直に移動させて矯正工程を行うことができる。ところが、掘り起こし工具６により掘り起こし工程を行ったときは、図７（Ａ）に示すように、刃部６ａの先端が放熱フィン５ａの基部に食い込んだ状態となる。このため、放熱フィン５ａの板厚が０．８ｍｍを超えた場合には、刃部６ａが食い込んだ状態から矯正工程に移行すると、刃部６ａにとって大きな負荷となり、場合によっては刃部６ａを破損する可能性がある。このように、放熱フィン５ａが比較的肉厚の場合には、図７（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具６を掘り起こし工程か終了した位置から僅かな寸法だけ後退させ、傾斜した放熱フィン５ａの側面との間に隙間を設ける。その後、図７（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具６の刃部６ａを垂直方向に移動させて放熱フィン５ａを垂直に移動し、図７（Ｃ）に示すように、起立矯正させる矯正工程を行うことにより、矯正工程の開始時における刃部６ａの負荷を軽減させて損傷を未然に防止することができる。【００３０】  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５ａを形成した跡に、図１、図２に示すように、底面２ｅから金属板２の一方面に至る傾斜した被加工面２ｄが残されている。この被加工面２ｄ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２ｄ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。【００３１】  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。【００３２】  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２ｅから一体に連結され、しかも、底面２ｅ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。【００３３】  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】
【００３４】１    金属ベースプリント基板
２    金属板
２ａ  一方面
２ｂ  他方面
２ｃ  一端側
２ｄ  被加工面
２ｅ  底面
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
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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