(57)【要約】【課題】本発明は、絶縁樹脂層の金属板への密着度を上げ、放熱効率を向上させることを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために、本発明の絶縁放熱基板は、金属板６と、この金属板６の上面に設けられた絶縁樹脂層７と、この絶縁樹脂層７の上面に少なくとも一部が露出するように設けられた配線パターン８とを備え、絶縁樹脂層７の端部における厚み方向となる端面９の上部に傾斜面を形成するテーパ部１０を設けたことを特徴としたものである。【選択図】図１
2013026304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、この金属板の上面に設けられた絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の上面に少なくとも一部が露出するように設けられた配線パターンとを備え、前記絶縁樹脂層の端部における厚み方向となる端面の上部に傾斜面を形成するテーパ部を設けた絶縁放熱基板。
【請求項２】
配線パターンは、絶縁樹脂層の上面に前記配線パターンの上面のみを露出させて前記絶縁樹脂層に埋設した請求項１に記載の絶縁放熱基板。
【請求項３】
配線パターンにおけるテーパ部との対向面に凹凸を設けた請求項１に記載の絶縁放熱基板。
【請求項４】
金属板は絶縁樹脂層の端面よりも外方へ突出する突出部を有するとともに、
この突出部には取り付け部を設け、
前記突出部もしくは前記取り付け部に繋がる前記端面の上面側に傾斜面を形成するテーパ部を設けた請求項１に記載の絶縁放熱基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される絶縁放熱基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の絶縁放熱基板について図面を用いて説明する。図８は従来の絶縁放熱基板の断面図であり、金属板１の上に絶縁樹脂層２を配置し、この絶縁樹脂層２の上面には所定の電子部品３を配置するものであった。
【０００３】
ここで、絶縁樹脂層２は、金属板１と電子部品３との絶縁状態を維持する機能と、電子部品３が特にスイッチング素子やトランスをはじめとする発熱性のデバイスであった場合に、その電子部品３から発せられる熱を迅速に放熱体である金属板１に伝えるための伝熱体としての機能とを有するものであった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の絶縁放熱基板においては、特に絶縁樹脂層２の樹脂層端部４で金属板１と絶縁樹脂層２との密着度が低下してしまう可能性があり、その結果として樹脂層端部４付近における金属板１への伝熱性が低下し、絶縁放熱基板全体としての放熱性の低下や、絶縁放熱基板全体の温度分布にムラが生じることで放熱効率の低下を生じる可能性を有するものであった。
【０００７】
これは図９に示すように、絶縁樹脂層２を金属板１の上に形成する際には金型５を用いてこれを行うものの、金型５を成形後の絶縁樹脂層２から離脱させるにあたり樹脂層端部４を金型５の離脱方向（矢印方向）へ引っ張る力が作用するためであり、この力によって樹脂層端部４で金属板１と絶縁樹脂層２との密着度の低下や絶縁樹脂層２の剥離が起こることで、放熱効率の低下を生じるという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、樹脂層端部４付近における伝熱性を向上させ、絶縁放熱基板全体の放熱効率を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、金属板と、この金属板の上面に設けられた絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の上面に少なくとも一部が露出するように設けられた配線パターンとを備え、前記絶縁樹脂層の端部における厚み方向となる端面の上部に傾斜面を形成するテーパ部を設けたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂層端部付近における絶縁樹脂層と金属板との密着性を高めることで伝熱性を向上させることができ、その結果として絶縁放熱基板全体の放熱効率を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例における絶縁放熱基板の斜視図
【図２】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第１の断面図
【図３】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第１の上面図
【図４】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第２の断面図
【図５】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第２の上面図
【図６】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第３の断面図
【図７】本発明の実施例における絶縁放熱基板の第４の断面図
【図８】従来の絶縁放熱基板の断面図
【図９】従来の絶縁放熱基板を形成する金型の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例１を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１における絶縁放熱基板を示した斜視図、図２は同要部の断面図であり、この絶縁放熱基板は、金属板６と、この金属板６の一方の上面に配設した絶縁樹脂層７と、この絶縁樹脂層７の上に配設あるいは上面のみを露出させた状態で埋設した配線パターン８とを備えている。そして、絶縁樹脂層７の端部における厚み方向となる端面９の上面側には連続した面状のテーパ部１０を設けている。
【００１４】
これは図２に示すように、絶縁樹脂層７を金属板６の上に形成する際には金型１１を用いてこれを行うが、絶縁樹脂層７の端面９にテーパ部１０を設けることにより、テーパ部１０に対応するテーパ形成部１２を金型１１に形成することとなる。
【００１５】
この構成によれば、金型１１を成形後の絶縁樹脂層７から離脱させるにあたり、絶縁樹脂層７を金属板６から金型１１の離脱方向（矢印方向）に引っ張る力が作用し難くなり、その結果として、絶縁樹脂層７の端面９における金属板６との接合部１３の密着度を高い状態で維持できることとなり、絶縁樹脂層７から金属板６への熱の伝達を絶縁樹脂層７の端面９以外の部位と同等に均等な状態で行うことができる。また、ここで絶縁樹脂層７は絶縁体として高い絶縁性を有するとともに、配線パターン８が発熱部品（図示せず）から受けた熱を金属板６へ効率良く伝える高い伝熱性を有するものとしている。ここで、絶縁樹脂層７を形成する樹脂材料としては無機フィラー７０重量％以上９５重量％以下と、熱硬化性樹脂５重量％以上３０重量％以下からなることが望ましい。ここで無機フィラーは略球形状で、その直径は０．１μｍ以上１００μｍ以下が適当である。
【００１６】
なお、金型１１から成形体を離脱させるには抜きテーパ（図示せず）として３°程度の角度を設けることでその作業性の向上を図ることが一般的に知られているが、本実施例においてはこのような抜きテーパではなく、その角度を３０°から６０°程度と極めて大きな角度を設けた構成としている。これは金型１１のテーパ形成部１２が絶縁樹脂層７を押圧成形する際に、図中の矢印Ｘおよび矢印Ｙのそれぞれの方向へ略同等もしくは一方に偏らない押圧力を発生しやすくするためのものである。特に、配線パターン８を板状の銅板を打ち抜いて形成した厚みを有するものを用い、この配線パターン８の上面のみを露出させて絶縁樹脂層７に埋設するような場合には、絶縁樹脂層７に埋設された配線パターン８の配線パターン側面部１４に対する押圧力に相当する矢印Ｘの押圧力が作用することとなる。
【００１７】
これにより、絶縁樹脂層７の端面９における金属板６との接合部１３のみならず、配線パターン８における配線パターン側面部１４とこれに接する絶縁樹脂層７とについても密着度を高くすることができ、この結果として金属板６における高い放熱性を得ることができることとなる。
【００１８】
また、上記の押圧力および密着度については、図１に示すように配線パターン８が端面９の内周側に沿う状態で存在し、特に連続して存在していることが望ましい。これにより、矢印Ｘもまた連続した長い区間で生じることとなり、結果として金属板６と絶縁樹脂層７との安定した密着度を得ることができる。さらに、鉤型状に連続した配線パターン８の場合は上面視での複数の方向から押圧力が生じるため、より大きな効果を得ることができる。
【００１９】
また、図２に示す配線パターン側面部１４とこれに接する絶縁樹脂層７との密着度を一層向上させるために、図３に示す上面図のように絶縁樹脂層７へ埋設した配線パターン８ａの少なくともテーパ部１０とに対向する面の配線パターン側面部１４ａの一部あるいは全側面部に対して凹凸を設けた形状としても構わない。これにより、図２に示した矢印Ｘの押圧力を受ける面積が大きくなり、その結果として密着度や固着力を向上させ、かつ、配線パターン８ａから絶縁樹脂層７への伝熱性を向上させることが可能となる。この凹凸としてはパターン形状として突出部や陥没部あるいは複数の曲面部が存在する凹凸や、配線パターン８ａを形成する際にエッチングなどによって生じる金属結晶による凹凸であっても構わないが、大きな固着力を得るためにパターン形状として突出部や陥没部あるいは複数の曲面部が存在する凹凸を有することが望ましい。
【００２０】
さらに、図４の断面図に示すように、配線パターン８ｂの断面形状を上面の露出面側となる部分よりも下面の埋設側となる部分を大きくした台形状とすることも可能となる。これは、単に絶縁樹脂層７に対して台形状の配線パターン８ｂを埋設するだけの場合には、絶縁樹脂層７および配線パターン８ｂの上面側境界近傍では絶縁樹脂層７の回りこみが低下し易くなるものであるが、本実施例においては矢印Ｘの押圧力を得ることができることから上記の境界においても絶縁樹脂層７と配線パターン８ｂとの密着性を高くすることができるようになり、これにより配線パターン８ｂから絶縁樹脂層７への伝熱性を向上させることが可能となる。また、矢印Ｙの押圧力により絶縁樹脂層７の端面９における金属板６との接合部１３の密着度を高くできることは勿論である。さらに、断面が台形状の配線パターン８ｂを埋設することによって、配線パターン８ｂが絶縁樹脂層７の上面方向へ剥れることもまた抑制できることとなる。
【００２１】
なお、本実施例においては、図１に示すように絶縁樹脂層７の端面９の全てにおいてテーパ部１０を設けた例を用いて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、絶縁樹脂層７の下面から外方へ突出して延伸する金属板６が存在する方向のみにテーパ部１５を設けた構成としても構わない。これは、延伸した部位の金属板６には取り付け部１６を設け、この取り付け部１６と取り付け手段（図示せず）とを用い、他の外部装置の一部であるシャーシ（図示せず）や筐体（図示せず）などに対して絶縁放熱板の取り付けを行う場合に有効なものである。
【００２２】
例えば図１のように取り付け部１６を、絶縁放熱基板の四隅などに絶縁放熱基板を正方形としたうえで均等に設けるのではなく、矩形状の絶縁放熱基板などにおいて特定の二辺など偏った位置に設けた場合、シャーシ（図示せず）や筐体（図示せず）に対して加わる衝撃などによる機械的な力は取り付け部１６の近傍に集中し易いこととなる。そして当然ながら、この衝撃で生じた力は取り付け部１６に隣接した部分である図２に示すところの接合部１３に対して作用し易くなることとなる。このため、図１に示す取り付け部１６を設けた外方への突出延伸した部位に該当する金属板６が位置する方向の端面９のみにテーパ部１５を設けてその部分の機械的密着強度を向上させ、製品としての信頼性を向上させることが可能となる。また、金属板６が絶縁樹脂層７の外方への突出延伸した部位に存在することで放熱性にその余裕があることから、その余裕部分への伝熱性を向上させる点においても延伸した部位に該当する金属板６が位置する方向の端面９のみにテーパ部１５を設けることで大きな効果を得ることが可能である。
【００２３】
また、機械的密着強度を集中的に向上させるために、図５の上面図に示すように金属板６の上面は取り付け部１６とその周囲の略半円状や略扇状の閉じられた領域のみを露出させて、取り付け部１６からの力が加わり易い部位を限定させた上でテーパ部１０を設けた構成としても構わない。これによって、金属板６と絶縁樹脂層７との密着度が高くなった部分に応力が集中し易くなるため、製品としての信頼性を向上させることが可能となると同時に、金属板６と絶縁樹脂層７との上面からの投影面積が近似することで発熱部品（図示せず）が多く実装されている状態であっても絶縁樹脂層７から金属板６への伝熱がスムーズに行われ、シャーシ（図示せず）や筐体（図示せず）への伝熱もまた良好となり、結果として放熱が効率良く行われることとなる。
【００２４】
なお、ここまでの説明においては、主に図１に示す金属板６と絶縁樹脂層７との機械的密着度を向上させることにより伝熱性や放熱性の向上を図ることが可能になることについて述べたが、本発明はこれ以外にも以下に説明するように、端面９にテーパ部１０を設けることによって配線パターン８を通じて発熱部品（図示せず）から放出される熱の伝熱経路の短縮化を図り、その結果として放熱性の向上を図ることが可能となるものである。
【００２５】
図６は絶縁放熱基板の断面図であり、配線パターン８から絶縁樹脂層７、金属板６へと向かう熱の伝搬について図示したものであり、ここでは絶縁樹脂層７に対しては成形方法にかかわらず、例えば切削によりテーパ部１０を設けることや、あるいは当初からテーパ部１０を形成したシート状の絶縁樹脂層７を適用しても構わない。
【００２６】
このとき、配線パターン８は上面のみを絶縁樹脂層７の上面と同一平面上に露出させて絶縁樹脂層７へ埋設した状態としており、発熱部品（図示せず）によって生じた熱は配線パターン８を通じて絶縁樹脂層７へと伝えられる。ここでの熱の伝わり方としては、対向する位置に金属板６が存在する部位や、そこでさらに絶縁樹脂層７が薄い部分で熱的な抵抗が小さくなる領域で最も良好であり、この一方で対面する位置に金属板６が存在しない部分では上記の領域よりも熱的な抵抗が大きくなり易い領域となる。
【００２７】
つまり、配線パターン８を板状の銅板を打ち抜いて形成した厚みを有するものを用いた場合、矢印Ａの方向への伝熱性は、絶縁樹脂層７の厚みが薄く対応面積が広いため非常に良好となる一方で、矢印Ｂ、矢印Ｃに関しては矢印Ｂ、矢印Ｃの順に伝熱性は低下することとなる。そして、特に矢印Ｃの方向においては伝熱した熱そのものを放熱する金属板６に相当する機能が無いために伝熱性は大きく低下し、この部分へと伝わる熱の放熱性は当然ながら低下することとなる。
【００２８】
そこで、絶縁樹脂層７の端面９の上面側にテーパ部１０を設けることによって、熱の伝わる方向を対向する位置に金属板６が配置されている部分に限定する。これにより、伝熱性の高い領域のみに熱の伝搬が行われ、金属板６による放熱を効率よく行うことができる。すなわち、絶縁樹脂層７の端面９の上面側にテーパ部１０を設けることによって、絶縁樹脂層７の表面積は従来の端面の上面側が角状となっていたものに比較して小さくなり、その減少した表面積相当の絶縁樹脂層７から直接大気中へと放出される熱の量は低下するものの、絶縁樹脂層７よりも表面積が大きく、あるいはシャーシ（図示せず）や筐体（図示せず）に接触させている金属板６への伝熱効率を向上させることにより、絶縁放熱基板全体としての放熱性はテーパ部１０を設けることにより向上することとなる。
【００２９】
この効果については先に述べたように、特に大電流に適用する配線パターン８のように、厚み寸法が大きく絶縁樹脂層７への埋め込みが深く行われている場合に、特に矢印Ａ方向への伝熱性と矢印Ｃ方向の伝熱性の差が顕著となることからその効果が大きくなることとなる。また同時に、絶縁樹脂層７の体積を低減することとなるために絶縁樹脂材料の使用量を抑制し、コスト抑制についても有効である。
【００３０】
以上の実施例では絶縁樹脂層７の端面９の上面側に最も一般的な形状のテーパ部１０を設けた例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示した押圧力である矢印Ｘ、矢印Ｙを強化するための手段として、図７の断面図に示すように、絶縁樹脂層７の端面９の上面側の断面形状を、窪ませた形状の凹部１７としても構わない。この凹部１７は曲面であっても、或いは複数の連続した平面によって構成した状態であっても構わないものであり、押圧力である矢印Ｘ、矢印Ｙが明確に生じる形状であればどのような形状であっても良い。この場合、当然ながら押圧力の向上による金属板６と絶縁樹脂層７との密着力向上による伝熱性の向上に加えて、凹部１７を設けることによる伝熱性の高効率化が可能である。
【００３１】
つまり、図２に示す絶縁樹脂層７の端面９における接合部１３であるテーパ部１０やあるいは図７に示す凹部１７の下面における絶縁樹脂層７の肉薄部に押圧力を加わり易くすることで接合部１３の密着度や固着力を向上させ、特に端面９よりも内周側あるいは端面９と配線パターン８との間に位置する絶縁樹脂層７の下面における接合部１３の密着度や固着力よりも、凹部１７の下面や図２に示すテーパ部１０の下面の密着度や固着力を大きくすることで、端面９における絶縁樹脂層７と金属板６との剥離を防止するとともに、伝熱性の高効率化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の絶縁放熱基板は、効率の良い放熱を可能とする効果を有し、絶縁放熱基板を各種電子機器に適用するにあたって有用である。
【符号の説明】
【００３３】
６  金属板
７  絶縁樹脂層
８、８ａ、８ｂ  配線パターン
９  端面
１０、１５  テーパ部
１１  金型
１２  テーパ形成部
１３  接合部
１４、１４ａ  配線パターン側面部
１６  取り付け部
１７  凹部
【図１】
2013026304.tif 000003
【図２】
2013026304.tif 000004
【図３】
2013026304.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013026304.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013026304.tif 000009
【図８】
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【図９】
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