(57)【要約】【課題】反りが低減される結果放熱性に優れる放熱基板、この放熱基板を備えるデバイス、及びこの放熱基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の放熱基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層とを備える放熱基板であって、上記熱伝導層が、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有する無機物層を備え、この無機物層の最大厚さ差の最大幅に対する割合が０．６％以下であることを特徴とする放熱基板である。上記無機物層の平均厚さとしては、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。上記無機物層が、アルミナを主成分とするフィラーをさらに含有するとよい。上記熱伝導層におけるフィラーのメジアン径としては、５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、フィラーの含有量としては、３０質量％以上６５質量％以下が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、
この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層と
を備える放熱基板であって、
上記熱伝導層が、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有する無機物層を備え、
この無機物層の最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下であることを特徴とする放熱基板。
【請求項２】
上記無機物層の平均厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１に記載の放熱基板。
【請求項３】
上記無機物層が、アルミナを主成分とするフィラーをさらに含有する請求項１又は請求項２に記載の放熱基板。
【請求項４】
上記熱伝導層におけるフィラーのメジアン径が５μｍ以上１００μｍ以下、フィラーの含有量が３０質量％以上６５質量％以下である請求項３に記載の放熱基板。
【請求項５】
上記無機物層の一方の面に積層され、シリコン酸化物、シリコン窒化物、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂を主成分とするコーティング層をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放熱基板。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放熱基板を備えるデバイス。
【請求項７】
アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、
この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層と
を備える放熱基板の製造方法であって、
上記基材の一方の面に、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダー粒子を含有する無機物層用組成物を塗工及び焼成する工程を備え、
この塗工及び焼成工程後に形成される無機物層の最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下であることを特徴とする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、放熱基板、デバイス及び放熱部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の高電力化に伴い電子部品から生じる熱が増加している。例えば高輝度ＬＥＤでは、局所的に高温が生じ、これにより発光効率の低下、発光色の変化、素子の劣化等が生じる。そのため、この熱を効率良く放熱することが求められている。上記要請に対し、熱伝導性に優れる基材の表面にバインダーとフィラーを含有することで絶縁性と熱伝導性とを有する被膜を形成し、基材側を冷却フィン等の冷却材と接触させ、被膜側を電子部品等と接触させることで放熱効率を向上させる放熱基板が広く知られている。
【０００３】
上記基材としては、アルミナ等のセラミック基材、アルミニウム等の金属基材などが挙げられる。これらのうち、アルミナは熱伝導率が２５Ｗ／ｍＫと高く、放熱効率に優れるが、高価であり、かつ加工性に劣り薄い形状のものが製造し難い。一方、金属基材はアルミナと比べ低コストである。特に、アルミニウムは熱伝導率に優れ、軽量であり、かつ加工性に優れるため、このような基材として多く用いられている。
【０００４】
また、上記被膜としては、バインダー及びフィラーが熱伝導性に優れること、並びにフィラーの添加量が十分に多いことが要求される。また、上記被膜の平均厚みが大きい場合、被膜により放熱基板の放熱効率が低下するおそれがあるため、絶縁性を確保可能な程度で被膜の平均厚みを薄くする必要がある。
【０００５】
上記バインダーとしては、エポキシ、ポリイミド等の樹脂が広く知られている。このような樹脂の熱伝導率は一般に０．１Ｗ／ｍｋ程度である。また、上記フィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等が挙げられる。このシリカの熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ程度であり、アルミナの熱伝導率は２５Ｗ／ｍＫ程度である。また、窒化ケイ素及び窒化ホウ素の熱伝導率はさらに高い。これらのフィラーの熱伝導率はバインダーの熱伝導率より高いため、樹脂と混合することで被膜の熱伝導率を向上することができる。これらの中で、熱伝導率に優れ、かつ低コストである点から、アルミナが多く用いられている。
【０００６】
このような放熱基板の具体例としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と無機質充填材からなる混合物を金属基材に積層した回路基板（特開平６−４４８２４号公報参照）、無機質中空粉体を含有するエポキシ樹脂等を金属基材に積層してなる金属ベース回路基板（特開２００９−１２９８０１号公報参照）等が挙げられる。
【０００７】
しかし、このような放熱基板では、エポキシ樹脂等の有機性被膜を用いているため耐熱性が低く、例えば２００℃を超える高温環境下での使用に適さないほか、エポキシ樹脂等から形成される被膜は水を通しやすく、湿潤環境下で長期使用することで、被膜の樹脂に通電し炭化することで被膜が劣化し易いという不都合がある。
【０００８】
そのため、金属板状にホーロー等のガラス質の無機物層を積層した放熱基板が考案されている。このような放熱基板としては、例えば金属コア表面にホーロー層を形成した放熱基板（特開平１−１１０７８９号公報及び特開２００６−３４４６９３号公報参照）等が挙げられる。
【０００９】
しかしながら、上記従来の放熱基板では、焼成によりホーロー等の無機物層を形成するため、金属製の基板と無機物層との熱膨張率の違いや、無機物層の焼成に伴う収縮等により放熱基板に反りが生じる。この反りは、比較的柔らかいアルミニウム基材において特に顕著である。これにより、冷却フィン等の冷却材や電子部品等の発熱体と放熱基板とが密着し難くなり、その結果放熱基板による放熱性が低下するという不都合がある。
【００１０】
上記不都合は、放熱基板の反りを軽減することで解消可能であるが、どの程度反りを低減すれば十分な放熱効率が得られるかについては指標が確立されていない。そのため、放熱基板の反りを低減するために過剰な加工を行うことで放熱基板の製造コストが増加したり、一方で反りの低減が不十分である結果放熱効率が不十分となるという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−４４８２４号公報
【特許文献２】特開２００９−１２９８０１号公報
【特許文献３】特開平１−１１０７８９号公報
【特許文献４】特開２００６−３４４６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、反りが低減される結果放熱性に優れる放熱基板、この放熱基板を備えるデバイス、及びこの放熱基板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層とを備える放熱基板であって、上記熱伝導層が、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有する無機物層を備え、この無機物層の最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下であることを特徴とする放熱基板である。
【００１４】
当該放熱基板は、基材がアルミニウム又はアルミニウムを主成分とし、かつ無機物層がリン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有することで、基材及び熱伝導層が熱伝導性に優れる。また、樹脂を含有する従来の熱伝導層と比べ、熱伝導層の耐熱性に優れる。さらに、反り量を表す指標として最大厚み差の最大幅に対する割合を用い、この割合が上記上限以下であることで、当該放熱基板の基材側を冷却材と接触させ、無機物層側を電子部品等の発熱体と接触させた場合に、発熱体から当該放熱基板へ、また当該放熱基板から冷却材への熱の移動効率を効果的に高めることができる。その結果、必要最小限の反りの低減加工により当該放熱基板の放熱性を大きく向上させることが可能である。
【００１５】
上記無機物層の平均厚さとしては、１０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。上記無機物層の厚みを上記範囲とすることで、無機物層の熱伝導性と絶縁性とをともに高いレベルとできる。
【００１６】
上記無機物層が、アルミナを主成分とするフィラーを含有するとよい。このように、無機物層がアルミナを含む主成分とするフィラーを含有することで、高い熱伝導性とコスト低減とを両立できる。また、アルミナはリン酸塩ガラスとの密着性に優れるため、無機物層の強度を向上できる。
【００１７】
上記熱伝導フィラーのメジアン径としては５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、上記無機物層における上記熱伝導フィラーの含有割合としては３０質量％以上６５質量％以下が好ましい。このように上記熱伝導フィラーの平均粒径及び含有割合を上記範囲とすることで、無機物層の熱伝導性と強度とを容易に両立できる。
【００１８】
上記無機物層の一方の面に積層され、シリコン酸化物、シリコン窒化物、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂を主成分とするコーティング層をさらに備えるとよい。このように、当該放熱基板が上記コーティング層を備えることで、無機物層における凹凸が充填され、当該放熱基板の表面の均一性が向上する。その結果、当該放熱基板の絶縁性が向上する。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた別の発明は上記放熱基板を備えるデバイスである。
【００２０】
当該デバイスは、上記放熱基板を備えるため放熱性に優れる。
【００２１】
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層とを備える放熱基板の製造方法であって、上記基材の一方の面に、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダー粒子を含有する無機物層用組成物を塗工及び焼成する工程を備え、この塗工及び焼成工程後に形成される無機物層の最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下であることを特徴とする放熱基板の製造方法である。
【００２２】
当該製造方法によれば、上記最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下である放熱基板を容易かつ確実に得ることができる。
【００２３】
ここで、「主成分」とは、質量基準で最も多い成分（例えば５０質量％以上）であるものを意味する。「最大幅」とは、放熱基板が平面視円形又は楕円形の場合は最長軸を意味し、基材又は放熱基板が平面視多角形の場合は最長対角線を意味する。「最大厚み差」とは、最も厚い部分と最も薄い部分との厚みの差を意味する。「最大厚み差の最大幅に対する割合」とは、放熱基板の最大幅をＬ（ｍｍ）、最大厚み差をＸ（ｍｍ）、相対的反り量をＢ（％）とした場合に以下の式（１）に基づき求められる値である。「メジアン径」とは、レーザー回折散乱法によって求めた粒度分布において体積積算値５０％となる粒径を意味する。
Ｂ＝（Ｘ／Ｌ）×１００    ・・・（１）
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の放熱基板は、反りが低減される結果放熱効率に優れる。また、本発明のデバイスは、上記放熱基板を備えるため、放熱効率に優れる。さらに、本発明の放熱基板の製造方法は、上記放熱基板を容易かつ確実に得ることができる。従って、この放熱基板及び放熱部品は、小型化が進む電子部品に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る放熱基板、デバイス及び放熱基板の製造方法について説明する。
【００２６】
［放熱基板］
当該放熱基板は、基材と、この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層とを主に備える。
【００２７】
＜基材＞
基材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とし、一方の面に熱伝導層が積層される。
【００２８】
基材の主成分がアルミニウム合金である場合、このアルミニウム合金におけるマグネシウムの含有量が少ないことが好ましい。具体的には、ＪＩＳ−Ｈ４０００（２０１４）に規定する５０００番台又は６０００番台以外のアルミニウム合金が好ましい。このように、基材としてマグネシウムの含有量が少ないアルミニウム合金を用いることで、基材からの無機物層の剥離を低減できる。
【００２９】
また、このアルミニウム又はアルミニウム合金としては、ＪＩＳ−Ｈ４０００（２０１４）に規定する３０００番台のアルミニウム合金がより好ましい。
【００３０】
また、基材はアルミニウム及びアルミニウム合金以外に、例えば銅、鉄、これらの合金等をさらに含んでもよい。ここで、アルミニウムの熱伝導率は２００〜２５０Ｗ／ｍＫ程度であり、銅の熱伝導率は３５０〜４００Ｗ／ｍＫ程度であり、鉄の熱伝導率は８０Ｗ／ｍＫ程度である。従って、銅を添加することで基材の熱伝導率を向上できる。また、銅及び鉄はアルミニウムに比べ固いため、銅、鉄又はこれらの合金を添加することで基材の強度を向上できる。
【００３１】
基材の平均厚みの下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、上記平均厚みの上限としては、５ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。上記平均厚みが上記下限より小さいと、当該放熱基板の強度が低下するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記上限を超えると、当該放熱基板を小型化された電子機器に用いることが困難となるおそれがある。
【００３２】
＜熱伝導層＞
熱伝導層は、基材の一方の面に直接積層され、無機物層を主に備える。また、熱伝導層はコーティング層をさらに備えてもよい。
【００３３】
上記熱伝導層は、基材の一方の面のみに積層されてもよく、両方の面に積層されてもよいが、一方の面のみに積層されることが好ましい。通常、アルミニウムはリン酸ガラスより熱伝導性に優れるため、当該放熱基板の熱伝導層が積層されていない側の面を冷却材と接触させることで、当該放熱基板の放熱効率がより向上する。
【００３４】
（無機物層）
無機物層は、上記基材の一方の面に直接積層される層であり、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有する。この無機物層により、当該放熱基板に絶縁性を付与できる。また、上記無機物層は、アルミナを主成分とするフィラーをさらに含有してもよい。
【００３５】
無機物層の平均厚みの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましく、３０μｍがさらに好ましく、５０μｍが特に好ましい。一方、上記平均厚みの上限としては、５００μｍが好ましく、４００μｍがより好ましく、３００μｍがさらに好ましく、２５０μｍが特に好ましい。上記平均厚みが上記下限より小さいと、無機物層におけるピンホール等の欠陥が生じ易くなり、無機物層の絶縁性が低下するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記上限を超えると、無機物層の熱抵抗が増加し、当該放熱基板の放熱性が低下するおそれがある。
【００３６】
また、無機物層が後述するフィラーを含有する場合、無機物層の平均厚みはフィラーのメジアン径の１．５倍以上１０倍以下の厚みであることが好ましい。このように、無機物層の平均厚みとフィラーのメジアン径とを上記範囲とすることで、無機物層の絶縁性と熱伝導性とを高いレベルで両立できる。
【００３７】
（バインダー）
バインダーは、リン酸塩ガラスを主成分とする。また、無機物層が後述するフィラーを含有する場合、フィラーの空隙を充填する。
【００３８】
このリン酸塩ガラスは、上記基材の主成分である金属より融点が低いことが好ましい。このように、リン酸塩ガラスの融点が上記金属の融点より低いことで、後述する方法により容易に無機物層を形成することができる。具体的には、例えば上記基材の主成分がアルミニウムである場合、アルミニウムの融点は６６０℃程度であるため、リン酸塩ガラスの融点としては４５０℃以上５８０℃以下が好ましい。
【００３９】
また、このリン酸塩ガラスは、エポキシ樹脂等に比べ一般に熱伝導率が高い。そのため、上記無機物層は従来の放熱基板の樹脂層と比べ放熱効率に優れる。具体的には、一般的な樹脂の熱伝導率は０．１Ｗ／ｍＫ程度であり、リン酸塩ガラスの熱伝導率は１．０Ｗ／ｍＫ程度である。
【００４０】
（フィラー）
フィラーは、無機物層中に分散し、無機物層における熱伝導性を向上させる。フィラーのそれぞれの粒子が他の粒子と接触せずに無機物層内に分散していると、無機物層の熱伝導性が向上し難くなるおそれがあるため、フィラーのそれぞれの粒子は互いに接していることが好ましい。
【００４１】
上記フィラーは、アルミナを主成分とする。このように、フィラーの主成分がアルミナであることで、フィラーのコストを低減できる。また、フィラーの主成分がアルミナであることで無機物層の熱伝導性が向上し、さらにバインダーとフィラーとの密着性向上に起因して無機物層の強度が向上する。
【００４２】
上記フィラーは、アルミナの他に非晶質の酸化シリコン、結晶質の二酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等をさらに含有してもよい。
【００４３】
また、フィラーとしては、上記バインダーより熱伝導率が高いものが好ましい。フィラーの熱伝導率がバインダーと同等又は低い場合、フィラーを添加しても無機物層の熱伝導性が向上しない。
【００４４】
上記フィラーのメジアン径の下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、上記メジアン径の上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましく、３０μｍがさらに好ましい。上記メジアン径が上記下限より小さいと、フィラーのそれぞれの粒子が接触し難くなり、無機物層の熱伝導性が向上し難くなるおそれがある。逆に、上記メジアン径が上記上限を超えると、無機物層を後述する塗布法により形成することが困難となるおそれや、無機物層が過度に厚くなるおそれがある。
【００４５】
上記無機物層における上記フィラーの含有割合の下限としては、３０質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、４０質量％がさらに好ましい。一方、上記含有割合の上限としては、８５質量％が好ましく、８０質量％がより好ましく、７５質量％がさらに好ましい。上記含有割合が上記下限より小さいと、無機物層の熱伝導性が向上し難くなるおそれがある。逆に、上記含有割合が上記上限を超えると、フィラー同士の低い密着性に起因して無機物層の形成が困難となるおそれがある。
【００４６】
＜コーティング層＞
コーティング層は、無機物層の一方の面に積層され、フィラーに起因する無機物層の凹凸を充填することで無機物層の厚みの均一性を向上させ、その結果当該放熱基板の絶縁性を向上させる。
【００４７】
また、当該放熱基板は、通常無機物層側の面を電子機器等の発熱体と接触させ、基材側の面を冷却材と接触させて使用する。この場合、無機物層の最表面が高温の発熱体に直接さらされ、無機物層の基材側に向かって温度が減少し、基材の冷却材との接触側で最も温度が低くなる。このように、当該放熱基板で最も高温となるのは無機物層側の最表面近傍であるため、この無機物層の最表面にコーティング層を形成することで、耐熱性の高いコーティング層が無機物層の最表面を被覆し、当該放熱基板の耐熱性が向上する。
【００４８】
また、無機物層におけるバインダーの主成分であるリン酸塩ガラスは耐水性にやや劣り、リン酸塩ガラス中からアルカリ成分が流出する可能性があるが、コーティング層が無機物層を被覆することで、このアルカリ成分の流出を抑制できる。
【００４９】
コーティング層の主成分としては、酸化シリコン、窒素化シリコン、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂が挙げられる。これらの中で、酸化シリコン及び窒素化シリコンが好ましく、非晶質の酸化シリコン及びポリシラザン構造を有する窒素化シリコンがより好ましい。
【００５０】
コーティング層の平均厚みの下限としては、０．５μｍが好ましく、５μｍがより好ましく、１０μｍがさらに好ましい。一方、上記平均厚みの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましく、３５μｍがさらに好ましく、３０μｍが特に好ましい。上記平均厚みが上記下限より小さいと、無機物層における空隙の充填が不十分となり、当該放熱基板の絶縁性が不十分となるおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記上限を超えると、コーティング層が断熱層として機能し当該放熱基板の放熱性が低下するおそれや、コーティング層に割れが生じるおそれがある。
【００５１】
当該放熱基板の最大幅に対する上記無機物層の最大厚み差の割合の上限としては、０．６％であり、０．４％が好ましく、０．３５％がより好ましく、０．２５％がさらに好ましい。上記割合が上記上限を超えると、当該放熱基板と発熱体や冷却材との密着性が低下し、当該放熱基板の放熱性が向上し難くなるおそれがある。
【００５２】
上記最大幅の下限としては、１．５ｃｍが好ましく、２ｃｍがより好ましい。一方、上記最大幅の上限としては、３０ｃｍが好ましく、２５ｃｍがより好ましく、２０ｃｍがさらに好ましい。上記最大幅が上記下限より小さいと、当該放熱基板が過度に小さくなり、放熱性が向上し難くなるおそれがある。逆に、上記最大幅が上記上限を超えると、当該放熱基板の反りの絶対値が大きくなり、発熱体や冷却材との密着面積が増加し難くなるおそれがある。
【００５３】
＜利点＞
当該放熱基板は、基材がアルミニウム又はアルミニウムを主成分とし、かつ無機物層がリン酸塩ガラスを主成分とするバインダーを含有することで、基材及び熱伝導層が熱伝導性に優れる。また、樹脂を含有する従来の熱伝導層と比べ、熱伝導層の耐熱性に優れる。さらに、反り量を表す指標として最大厚み差の最大幅に対する割合を用い、この割合が上記上限以下であることで、当該放熱基板の基材側を冷却材と接触させ、無機物層側を電子部品等の発熱体と接触させた場合に、発熱体から当該放熱基板へ、また当該放熱基板から冷却材への熱の移動効率を効果的に高めることができる。その結果、必要最小限の反りの低減加工により当該放熱基板の放熱性を大きく向上させることが可能である。
【００５４】
［デバイス］
当該デバイスは、当該放熱基板を備える。具体的には、電子機器等の発熱体を当該放熱基板の無機物層側に配設し、当該放熱基板の基材側に冷却材を配設したものが挙げられる。この冷却材としては、例えば水冷装置、空冷装置、冷却フィン等の熱伝導部材などが挙げられる。
【００５５】
＜利点＞
当該デバイスは、当該放熱基板を備えるため、放熱性に優れる。
【００５６】
［放熱基板の製造方法］
当該放熱基板の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする基材と、この基材の一方の面に積層され、絶縁性を有する熱伝導層とを備える放熱基板の製造方法であって、上記基材の一方の面に、リン酸塩ガラスを主成分とするバインダー粒子を含有する無機物層用組成物を塗工及び焼成する工程（無機物層形成工程）を主に備える。
【００５７】
また、当該製造方法は、上記工程に加え放熱基板の反りを矯正する工程（矯正工程）を上記無機物層形成工程の後に備えることが好ましい。さらに、当該製造方法は、上記塗工及び焼成工程後に形成される無機物層の一方の面に、シロキサン化合物を主成分とするコーティング層用組成物を塗工及び乾燥する工程（コーティング層形成工程）をさらに備えてもよい。
【００５８】
当該製造方法により得られる放熱基板では、無機物層の最大厚さ差の最大幅に対する割合が０．６％以下である。
【００５９】
＜無機物層形成工程＞
無機物層形成工程では、基材の一方の面に無機物層を形成する。本工程は、例えばリン酸塩ガラスの粉砕によりバインダー粒子を調製する工程（バインダー粒子調製工程）と、このバインダー粒子を含有する無機物層用組成物を調製する工程（無機物層用組成物調製工程）と、無機物層用組成物を塗工する工程（塗工工程）と、塗工した無機物層用組成物を焼成する工程（焼成工程）とを備える。
【００６０】
（バインダー粒子調製工程）
バインダー粒子調製工程では、例えばポットミル、ジェットミル等の粉砕機を用い、リン酸ガラスを所望の大きさに粉砕しバインダー粒子を得る。
【００６１】
上記バインダー粒子のメジアン径の下限としては、２．５μｍが好ましく、３μｍがより好ましく、５μｍが特に好ましい。一方、上記メジアン径の上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましく、５０μｍがさらに好ましい。上記メジアン径が上記下限より小さいと、塗工後の加熱により溶融したリン酸塩ガラスが十分に広がらず、無機物層の均一性が低下するおそれがある。逆に、上記メジアン径が上記上限を超えると、バインダー粒子とフィラーとが十分に混合せず、無機物層の均一性が低下するおそれがある。
【００６２】
（無機物層用組成物調製工程）
無機物層用組成物調製工程では、上記バインダー粒子をそのまま無機物層用組成物としてもよく、上記バインダー粒子をフィラー、水又は水系溶媒と混合することで無機物層用組成物を調製してもよい。
【００６３】
上記水系溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、又はｔ−ブチルアルコール等の直鎖又は分岐の脂肪族低級アルコール；
ベンジルアルコール、又は２−フェニルエタノール等の芳香族アルコール；
プロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ＰＥＧ２００、ＰＥＧ４００等のポリエチレングリコール；
ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のポリプロピレングリコール；
１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール等の多価アルコール；
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、３−メチル−３−メトキシブタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の多価アルコールのアルキルエーテル誘導体；
アセトン等の低級ケトンなどが挙げられる。
【００６４】
上記無機物層用組成物が水又は水系溶媒を含有する場合、無機物層用組成物の固形分濃度の下限としては、４０質量％が好ましく、５０質量％がより好ましい。一方、上記固形分濃度の上限としては、７０質量％が好ましく、６５質量％がより好ましい。上記固形分濃度が上記下限より小さいと、塗布後の焼成により無機物層の厚みが大きく低下し、所望の厚みの無機物層を得ることが困難となるおそれや、焼成に時間を要し当該放熱基板の製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記固形分濃度が上記上限を超えると、無機物層用組成物の均一な塗布が困難となるおそれがある。
【００６５】
（塗工工程）
塗工工程では、上記無機物層用組成物を基材の一方の面に塗工し、塗膜を形成する。この塗工方法としては、例えばコーター塗工、スプレー塗工、印刷塗工等が挙げられる。これらの中で、上記無機物層用組成物を容易かつ均一に塗布できる観点からスプレー塗工及び印刷塗工が好ましい。
【００６６】
上記無機物層用組成物が水又は水系溶媒を含む場合、上記無機物層用組成物を塗工して塗膜を形成した後、この塗膜を乾燥させ、溶媒を除去するとよい。上記乾燥温度の下限としては、１５℃が好ましく、２０℃がより好ましい。一方、上記乾燥温度の上限としては、１００℃が好ましく、９０℃がより好ましい。上記乾燥温度が上記下限より小さいと、乾燥に時間を要し当該放熱基板の製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記乾燥温度が上記上限を超えると、無機物層用組成物中のバインダー粒子が溶融し、均一な無機物層の形成が困難となるおそれがある。
【００６７】
上記乾燥時間の下限としては、１０分が好ましく、３０分がより好ましい。一方、上記乾燥時間の上限としては、６００分が好ましく、３００分がより好ましい。上記乾燥時間が上記下限より小さいと、無機物層用組成物の塗膜から十分に水又は水系溶媒が除去されず、残留する溶媒により均一な無機物層の形成が困難となるおそれがある。逆に、上記乾燥時間が上記上限を超えると、当該放熱基板の製造効率が低下するおそれがある。
【００６８】
（焼成工程）
焼成工程では、上記塗膜を焼成することで塗膜中のバインダー粒子が溶融し、無機物層が形成される。
【００６９】
上記焼成温度の下限としては、３００℃が好ましく、３５０℃がより好ましい。一方、上記焼成温度の上限としては、５８０℃が好ましく、５５０℃がより好ましい。上記焼成温度が上記下限より小さいと、上記塗膜中のバインダー粒子が十分に溶融しないおそれがある。逆に、上記焼成温度が上記上限を超えると、上記塗膜中のフィラーが溶融し、十分な熱伝導性を有する無機物層を形成できないおそれがある。
【００７０】
上記焼成時間の下限としては、１５分が好ましく、２０分がより好ましい。一方、上記焼成時間の上限としては、１時間が好ましく、５０分がより好ましい。上記焼成時間が上記下限より小さいと、上記塗膜中のバインダー粒子が十分に溶融しないおそれがある。逆に、上記焼成時間が上記上限を超えると、当該放熱基板の製造効率が低下するおそれがある。
【００７１】
＜コーティング層形成工程＞
コーティング層形成工程では、上記無機物層形成工程で形成した無機物層の一方の面にコーティング層を形成する。本工程は、例えばコーティング層用組成物を無機物層の一方の面に塗工する工程（塗工工程）と、塗工後のコーティング層用組成物を乾燥させる工程（乾燥工程）とを主に有する。
【００７２】
（塗工工程）
塗工工程では、コーティング層用組成物を無機物層の一方の面への塗工により塗膜を形成する。コーティング層がシリコン酸化物を主成分とする場合、上記コーティング層用組成物はシロキサン化合物を主に含有する。
【００７３】
上記シロキサン化合物とは、シロキサン結合を有する化合物であり、アルキル基等の置換基を有してもよい。このシロキサン化合物としては、アルコキシシロキサン、そのオリゴマー又はそれを用いたポリシロキサンが好ましい。このアルコキシシロキサンとしては、例えばアルコキシジシロキサン等のアルコキシシロキサンオリゴマー、３次元網目構造を有するアルコキシ含有ポリシロキサン等が挙げられる。これらの中で、アルコキシシロキサンオリゴマーがコーティング層の強度を向上できる観点から好ましい。ここで、「シロキサンオリゴマー」とは、シロキサンモノマーが２〜１００個程度重合したものを意味する。
【００７４】
また、上記コーティング層用組成物は、通常溶媒をさらに含有する。この溶媒としては、例えば上記水及び水系溶媒の他、非極性溶媒が挙げられる。
【００７５】
上記非極性溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ペンタン等の鎖式炭化水素溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒などが挙げられる。これらの中で、芳香族炭化水素溶媒が好ましく、トルエン及びキシレンがより好ましい。
【００７６】
上記コーティング層用組成物の無機物層への塗工方法としては、例えば刷毛、コーター等による塗布法が挙げられ、これらの方法によれば無機物層の凹凸を効率良く充填できる。一方、真空蒸着法やスパッタリング法では、フィラーに起因する凹凸や無機物層のピンホール等の隙間へのコーティング層用組成物の浸透が不十分となるおそれがある。そのため、当該放熱基板の製造方法では塗布法を用いる。
【００７７】
（乾燥工程）
乾燥工程では、上記塗工工程において形成した塗膜を乾燥させる。この乾燥時の温度及び時間としては、コーティング層用組成物の組成に応じ適宜変更できる。
【００７８】
＜矯正工程＞
矯正工程では、放熱基板の反りを低減する。
【００７９】
本工程で用いる矯正装置としては、例えばプレス装置が挙げられる。このプレス装置としては、例えば平板プレス装置、ホットプレス装置、星打ち加工装置等の公知の方法を用いることができるが、放熱基板の反りを十分に低減できないおそれや、無機物層及び基板が変形及び破損するおそれがあるため、専用の平面度矯正装置を用いることが好ましい。
【００８０】
ここで、放熱基板の最大幅に対する最大厚み差の割合を上述の反りの指標とできることを発明者らは見出した。例えば縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、平均厚み２ｍｍのアルミニウム基材では、最大幅は５０×１．４１＝７０．５ｍｍとなる。ここで、この基材の一方の面に平均厚み１００μｍの無機物層を形成し、無機物層の最大厚み差が１．２ｍｍとなった場合、反りは１．２÷７０．５×１００＝１．７％となる。この放熱基板は放熱効率に劣り、反りの低減加工が必要であるため、各種矯正装置を用い反りの低減加工について検証を行った。
【００８１】
まず、上記矯正装置として、複数のローラを備えその間に放熱基板を通す加工装置を用いたところ、無機物層に割れが生じた。
【００８２】
また、上記矯正装置として、放熱基板を平板で上下から狭持する平板プレス装置を用いた場合、加圧中は反りが低減しているように見えるが、圧力を下げると反りが復元する可能性が高い。例えば上記大きさ及び反りを有する放熱基板を平板プレスした場合、プレス後の無機物層の最大厚み差は１．０ｍｍ、反りは１．４％となり、反りの低減が不十分であった。
【００８３】
さらに、上記矯正装置として、加圧と共に２００℃に加熱し、カーボン製の平板で狭持するホットプレス装置を用いた場合も、上記平板プレスと同様に、プレス後の無機物層の最大厚み差は１．０ｍｍ、反りは１．４％となり、反りの低減が不十分であった。
【００８４】
また、上記矯正装置として、上面板及び下面板の少なくとも一方に小さな凸部を多数形成し、その凸部を放熱基板に押しつけてプレスする星打ち装置を用いた場合、凸部と接触する部分で無機物層に割れが生じたり、基材表面に大きなへこみが生じた。
【００８５】
これに対し、上記矯正装置として、後述する専用の平面度矯正装置を用いた場合、無機物層に割れが生じ難く、また反りも十分に低減された。
【００８６】
上記平面度矯正装置としては、例えば金属板をプレス加工可能なプレス部及びプレス台を備える装置が挙げられる。この装置は、上記プレス台が、対向面に金属板が当接する環状の領域を有し、上記プレス部が、対向面側のうち少なくとも上記環状領域の内方に先端部が半球状の複数の突起を有する。
【００８７】
また、上記平面度矯正装置は、上記プレス部が、上記複数の突起が植設される基盤と、上記複数の突起の突出高さを調整する機構とを有し、これにより上記環状領域の内方の突起ほど突出高さが大きくされているとよい。このように、上記プレス部の中央部に向かって突起の高さが大きくなることで、反りがより大きい放熱基板中央部により強い圧力を掛けることができ、当該放熱基板の反りを効率良く低減できる。
【００８８】
さらに、上記プレス部と当該放熱基板との間には、プレス時に樹脂シート等の緩衝シートを配設することが好ましい。これにより、当該放熱基板の無機物層の破損をより確実に防止できる。この樹脂シートとしては、シリコーン製及びテフロン（登録商標）製が好ましい。さらに、上記緩衝シートに加え、又は上記緩衝シートに代えて、上記突起の先端部の外面に樹脂層を積層してもよい。このような樹脂層の存在によっても、当該放熱基板の無機物層の破損をより確実に防止できる。
【００８９】
また、上記平面度矯正装置は、プレス台にプレスする当該放熱基板の大きさに合わせたざぐりが形成されていることが好ましい。具体的には、プレス台の中央部にプレスする当該放熱基板の面方向の大きさ及び厚みに合わせた凹型の段差が形成され、さらにこの段差より一回り小さい孔が段差内に形成されているものが挙げられる。これにより、当該放熱基板が過度にプレスされることに起因する無機物層等の破損をより低減できる。
【００９０】
＜利点＞
当該製造方法によれば、上記最大厚み差の最大幅に対する割合が０．６％以下である放熱基板を容易かつ確実に得ることができる。
【００９１】
［その他の実施形態］
当該放熱基板は、上記実施形態に限定されるものではない。当該放熱基板は、上記実施形態のように形成後に矯正工程を行い反りを矯正するほか、反りが小さくなるように無機物層の厚み等を調節しながら製造してもよい。この場合、製造後の反りの調節は不要である。
【００９２】
また、上記コーティング層は、上記矯正工程後に積層してもよい。このように、反りの矯正後にコーティング層を積層することで、無機物層に生じた微小な割れをコーティング層により充填でき、当該放熱基板の絶縁性を効率良く向上することができる。
【００９３】
当該放熱基板は、基材や無機物層を厚み方向に複数層備えてもよい。また、この場合、複数の基材や無機物層の組成は異なっていてもよい。このように組成が異なる複数の基材や無機物層を備えることで、当該放熱基板の各種特性を適宜調節できる。
【００９４】
同様に、当該放熱基板はコーティング層を厚み方向に複数層備えてもよいが、コーティング層は上述のように薄いことが好ましいため、１層のみであることが好ましい。
【実施例】
【００９５】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９６】
［放熱基板の製造］
基板としてのアルミニウム板（工業用純アルミニウム１０５０、平均厚み２ｍｍ）をシャーリング加工機により縦５０ｍｍ、横５０ｍｍに裁断し、表面を中性洗剤で洗浄した。
【００９７】
次に、低融点リン酸塩ガラスフレーク（日本フリット社の「ＶＱ００２８」）をジェットミルを用いてメジアン径が５μｍとなるように粉砕し、バインダー粒子を得た。このバインダー粒子に水を添加し、攪拌することで無機物層用組成物を調製した。この無機物層用組成物の固形分濃度は６０質量％であった。
【００９８】
上記調製した無機物層用組成物を、スプレーガン（アネスト岩田社の「Ｇ１５１」）を用いて基板の表面に５秒噴霧し、乾燥炉において６０℃で加熱し３０分乾燥させた。その後、電気炉において４５０℃で３０分焼成し、平均厚み１００μｍの無機物層が形成された放熱基板を得た。
【００９９】
上記放熱基板は面の中央が膨らみ反りが生じており、中央部の厚みと周縁部の厚みとの差は１．２ｍｍであった。この放熱基板について、放熱基板の最大幅をＬ（ｍｍ）、最大厚み差をＸ（ｍｍ）とし、相対的反り量Ｂ（％）を以下の式（１）に基づき求めた。
Ｂ＝（Ｘ／Ｌ）×１００    ・・・（１）
ここで、Ｌは５０×１．４１＝７０．５ｍｍであり、Ｘは１．２ｍｍであるため、Ｂは１．７％となる。
【０１００】
ここで、無機物層の平均厚みは渦電流膜厚計（フィッシャーインストルメント社の「ＭＭＳ  ３ＡＭ」）を用いて測定し、放熱基板の断面形状については走査型電子顕微鏡（日立パワーソリューション社の「Ｓ４０００」）を用いて測定した。
【０１０１】
［実施例１］
上記放熱基板について専用の平面度矯正装置を用い以下の手順により反りを矯正した。
【０１０２】
上記平面度矯正装置として、平板状のプレス部とプレス台とを備える平面度矯正装置を用いた。上記プレス部の中心部には、先端部が半径２．６ｍｍの半球状である突起を７ｍｍ間隔で７×７個を格子状に配設した。この突起のうち、最中心部の１個は周縁部の突起より０．５ｍｍ高くし、中心部の３×３個のうち最中心部の１個を除く８個は周縁部の突起より０．３ｍｍ高くした。
【０１０３】
また、上記プレス台には中央に直径４６ｍｍの孔が形成され、この孔の上に上記放熱基板を戴置することで、放熱基板の周縁約２ｍｍがプレス台と接触し、これにより放熱基板が保持される。
【０１０４】
このプレス部とプレス台とで放熱基板を狭持し、放熱基板の両側からプレスすることで放熱基板の反りを矯正した。ここで、矯正後の放熱基板について上記式（１）に基づき相対的反り量Ｂを求めた。Ｌは矯正前と同じ７０．５ｍｍであり、実施例１におけるＸは０．０９５ｍｍであるため、実施例１におけるＢは０．１３％となる。
【０１０５】
［実施例２〜５、並びに比較例４及び５］
プレス手段及びプレス時の圧力を表１に記載の値とした他は実施例１と同様にして、放熱基板の反りを矯正した。矯正後の反り量及び上記式（１）に基づき求めた相対的反り量について表１に示す。
【０１０６】
ここで、実施例５及び比較例５では、放熱基板の中心部の厚みが周縁部の厚みより小さくなったため、Ｘは「周縁部の厚み−中心部の厚み」である。
【０１０７】
［比較例１］
矯正手段として、上記専用の平面度矯正装置に代えて平板ハンドプレス機（アズワン社の「ハンドプレス１−３１２−０１」）を用い、プレス圧力１５ｋｇの条件で放熱基板をプレスした。プレス後、上記式（１）に基づき相対的反り量を求めた。
【０１０８】
［比較例２］
矯正手段として、上記専用の平面度矯正装置に代えてホットプレス機（富士電波工業社の「ハイマルチ５０００」）を使用し、雰囲気圧力０．２ＭＰａ、プレス温度３００℃、プレス圧力１ｔの条件で放熱基板をプレスした。プレス後放熱基板を冷却し、上記式（１）に基づき相対的反り量を求めた。
【０１０９】
［比較例３］
比較例３では、矯正を行わず、無機物層形成時の反りのままとした。
【０１１０】
＜評価＞
上記実施例及び比較例の放熱基板について、以下の手順により熱抵抗を測定した。まず、一辺が１００ｍｍのアルミニウムブロックを準備し、１８℃を保つように循環させた水中に深さ７５ｍｍまで浸漬した。次に、放熱基板の基材側の面に熱伝導グリス（信越化学社の「Ｇ７４７」、熱伝導度０．９Ｗ／ｍＫ）を平均厚み０．０８ｍｍとなるように塗布し、この熱伝導グリスにより放熱基板を上記アルミニウムブロックに貼付した。その後、放熱基板の無機物層側の面に上記熱伝導グリスを平均厚み０．０８ｍｍとなるように貼付し、この熱伝導グリスにより放熱基板とヒータ（坂口電熱社の熱伝対付きＡＩＮ製セラミックヒータ、縦２５ｍｍ、横２５ｍｍ、高さ２．５ｍｍ）とを接着した。このヒータ、放熱基板及びアルミニウムブロックの積層体にヒータ側から５Ｎの荷重をかけ、各部品同士を固着させた後、アルミニウムブロックに熱電対を装着し放熱基板付き積層体を得た。
【０１１１】
上記放熱基板付き積層体のヒータを通電することでヒータを加熱した。ヒータ内部の温度が５０℃となった時点でアルミブロック表面温度Ａ（℃）、ヒータ内部温度Ｈ（℃）及びヒータ出力Ｐ（Ｗ）とを測定し、下記式（２）に基づき放熱基板の熱抵抗Ｒ（℃／Ｗ）を算出した。実施例及び比較例の放熱基板の熱抵抗について、表１に併せて示す。
Ｒ＝（Ｈ−Ａ）／Ｐ    ・・・（２）
【０１１２】
【表１】
2017028018.tif 000002
【０１１３】
表１に示されるように、放熱基板の熱抵抗は相対的反り量に比例して減少し、相対的反り量が０．６％以下である実施例では、熱抵抗が１℃／Ｗ以下となっていた。特に、相対的反り量が０．２５％以下である実施例１及び２では、熱抵抗は０．５℃／Ｗ以下であり、放熱基板の放熱性に優れていた。
【０１１４】
一方、相対的反り量が０．６％を超える比較例ではいずれも熱抵抗が高く、放熱基板の放熱性は不十分であった。特に、従来のプレス機を用いた比較例１及び２、並びに専用矯正具を用いているがプレス圧力が低い比較例４では、相対的反り量が大きく、未矯正の比較例３と同等の高い熱抵抗を示した。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明の放熱基板は、反りが低減される結果放熱性に優れる。また、本発明のデバイスは、上記放熱基板を備えるため、放熱性に優れる。さらに、本発明の放熱基板の製造方法は、上記放熱基板を容易かつ確実に得ることができる。従って、この放熱基板及び放熱部品は、小型化が進む電子部品に好適に用いることができる。