JP2011014574A - メタルコア集合体及びメタルコア基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空中で複数のメタルコアと積層材を加圧加熱しても気泡の発生を防止する。
【解決手段】複数のメタルコア基板の製造に用いられるメタルコア集合体１であって、前記複数のメタルコア基板の各々を構成する複数のメタルコア２と、前記複数のメタルコア２を囲むように設けられて前記複数のメタルコア２を保持するフレーム３と、前記メタルコア２を囲み且つ前記メタルコア２と前記フレーム３との間に介在する穴部４と、前記穴部４から前記フレーム３の外部にわたって前記フレーム３の表面に設けられた溝部５と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のメタルコア基板の製造に用いられ、前記複数のメタルコア基板の各々を構成する積層材が積層されるメタルコア集合体、及び、該メタルコア集合体を用いたメタルコア基板の製造方法に関するものである。

メタルコアプリント配線板、メタルコア型プリント基板、メタルコアプリント回路板、等のメタルコア基板は、その実装面上に実装された電気部品が発する熱を放熱するとともに均熱化するのに好適な電気回路基板であって、アルミニウム、銅、等の熱伝導性の良好な金属板をメタルコア（メタルベース）とし、該メタルコアに合成樹脂を主体とする絶縁層を介して導体層を設けたものである。

メタルコア基板は、穴あけ加工等が施されたメタルコアの両面にプリプレグ（樹脂含浸シート）を重ねると共に、これらプリプレグの上にそれぞれ金属箔を重ねる。そして、これらを表面が平滑で厚手のステンレス板等の押圧板で挟んで加圧加熱して、メタルコアとプリプレグと金属箔を積層一体化してメタルコア基板が製造される。

ところが、加圧加熱では、メタルコアに予め形成された穴の中にプリプレグの樹脂を十分に充填させることができずに、気泡が残存してしまうと、メタルコアとの絶縁抵抗の劣化や、耐電圧性の低下、温度変化に伴う層間剥離といった問題が発生することが知られている。

このような問題を解消するために、加圧加熱を真空中で行うことがなされてきた。しかし、メタルコアの穴の大きさや配置、数、等によっては、気泡が依然として残留していた。そこで、特許文献１に示すプリント配線板の製造方法は、穴あき基材に樹脂含浸シートを重ねたのち、これらを加圧加熱して穴の中に樹脂含浸シートの樹脂を充填した状態で積層一体化するプリント配線板の製造方法となっている。

特開２００９−２１２７４号公報

複数毎のメタルコア基板を一括して製造する場合、図５に示す金属板１００を用いていた。該金属板１００は、複数のメタルコア基板の各々を構成するメタルコア１０１を複数有している。金属板１００は、フレーム１０２によって複数のメタルコア１０１を保持しており、メタルコア１０１の周囲には貫通する穴１０３が形成されている。該穴１０３は、メタルコア１０１の側面端部を樹脂含浸シートで覆いたいとき等に形成される。そして、該金属板１００と樹脂含浸シートを加圧加熱した場合、穴１０３が大きいと、その空気がメタルコア１０１内部に留まり、それが気泡となってしまうという問題があった。そして、通常の積層基板とは異なって、メタルコア１０１は熱的な特性（均熱性、放熱性）を向上させるために、比較的厚いもの（例えば４００μｍ等）が使用されていることから、貫通穴１０３内の空間を減少させることは困難であり、空気が貯まりやすくなっていた。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、メタルコアの周りに穴部が形成されていても、積層材の加圧加熱によって該穴部から気泡が発生することを防止するメタルコア集合体及びメタルコアの製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のメタルコア集合体は、複数のメタルコア基板の製造に用いられるメタルコア集合体であって、前記複数のメタルコア基板の各々を構成する複数のメタルコアと、前記複数のメタルコアを囲むように設けられて前記複数のメタルコアを保持するフレームと、前記メタルコアを囲み且つ前記メタルコアと前記フレームとの間に介在する穴部と、前記穴部から前記フレームの外部にわたって前記フレームの表面に設けられた溝部と、を有することを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明のメタルコア集合体によれば、フレームの表面に設けられた溝部は、フレームの表面に積層材が積層されても、穴部からフレームの外部にわたる溝状の隙間をフレームと積層材との間に形成することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のメタルコア集合体において、前記溝部は、前記穴部の縁部の延在方向に沿って前記穴部の角から形成されていることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明のメタルコア集合体によれば、フレームの溝部を、穴部の縁部の延在方向に沿って穴部の角から形成するようにしたことから、フレームの角から溝部を延在させることができるため、積層材の積層時の加圧加熱、真空引き等を行うときに、穴部から空気をより一層引きやすくすることができる。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載のメタルコア基板の製造方法は、請求項１又は２に記載のメタルコア集合体を用いて、複数のメタルコア基板を製造するメタルコア基板の製造方法であって、前記複数のメタルコアと前記穴部を少なくとも覆うように、前記複数のメタルコア基板の各々を構成する積層材を前記メタルコア集合体に積層する積層工程と、前記メタルコア集合体と前記積層材とを加圧加熱して積層体を成形する加圧加熱工程と、前記積層体から前記複数のメタルコア基板を成形する成形工程と、を有することを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明のメタルコア基板の製造方法によれば、複数のメタルコアとフレームの穴部を覆うように積層材がメタルコア集合体に積層されて、この状態で加圧加熱されると、穴部の空気は穴部からフレームの外部まで溝部を流れて流出する。そして、メタルコア集合体と積層材とを加圧加熱して積層体を成形すると、該積層体から複数のメタルコア基板を成形する。

以上説明したように請求項１に記載した本発明によれば、穴部からフレームの外部にわたる溝状の隙間をフレームと積層材との間に形成することができるため、メタルコア集合体と積層材とを加圧加熱、真空引き等を行っても、穴部の空気を該穴部からフレームの外部まで溝部を通して流出させることができる。従って、穴部に留まる空気を減らすことができるため、穴部の気泡の発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、積層材の積層時に、穴部の空気をより一層引きやすくできるため、メタルコア基板の製造過程における気泡の発生をより一層確実に防止することができる。

以上説明したように請求項３に記載した本発明によれば、メタルコア集合体に積層材を積層して加圧加熱すると、メタルコア集合体の穴部の空気は溝部を通ってフレームの外部に流出するため、穴部を有するメタルコア集合体と積層材とを積層して積層体を成形しても、穴部の気泡の発生を防止することができる。

本発明に係るメタルコア集合体を示す平面図である。 図１中の直線Ａ−Ａを通る矢印方向の断面図である。 図１のメタルコア集合体に積層材を積層した積層体の一例を示す断面図である。 本発明のメタルコア基板の製造に用いられる積層成形装置の一例を示す図である。 従来のメタルコアを有する金属板の一例を示す図である。

以下、本発明に係るメタルコア集合体及び該メタルコア集合体を用いたメタルコア基板の製造方法の実施の形態を、図１〜図４の図面を参照して説明する。

図１乃至図３において、メタルコア集合体１は、複数のメタルコア基板１０の真空中での製造に用いられて、メタルコア基板１０を構成するプリプレグ（積層材）１１が積層される。メタルコア集合体１は、例えば銅、アルミニウム、等の熱伝導性の良好な矩形の金属板となっている。そして、メタルコア基板１０は、その実装面上に実装された電子部品が発する熱を放熱するとともに均熱化する電気回路基板である。

なお、本実施形態のメタルコア集合体１０は、図１に示す４枚のメタルコア２から４枚のメタルコア基板１０を一括製造する一例を説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば５枚以上のメタルコア基板１０を一括製造する、図１に示す４枚のメタルコア２から順次製造する、等の種々異なる実施形態とすることができる。

メタルコア集合体１は、図１に示すように、複数のメタルコア２と、フレーム３と、複数の穴部４と、複数の溝部５と、を有して構成している。そして、メタルコア集合体１は、複数のメタルコア２とフレーム３とを一体とした平板状に形成されている。

各メタルコア２は、メタルコア基板１０を構成する１つの部材となっている。各メタルコア２は、メタルコア基板１０に対応した矩形に形成されている。各メタルコア２は、スルーホール等の複数の貫通孔等を有している。各メタルコア２の両表面は、図３に示すように、プリプレグ１１が積層される積層面２ａ，ｂとなっている。

フレーム３は、図１に示すように、矩形のメタルコア集合体１の外形をなし、例えば６４０μｍの厚さで形成されている。フレーム３は、４枚のメタルコア２の各々を囲むように設けられて複数のメタルコア２を保持している。フレーム３は、各メタルコア２と連設して保持する複数の保持部３ａを有している。

各穴部４は、メタルコア２を囲み且つメタルコア２とフレーム３との間に介在する貫通穴として形成されている。各穴部４は、１つのメタルコア２に対し、Ｕ字状のものと逆Ｕ字状のものが保持部３ａを挟んで形成されている。そして、一対の保持部３ａを削除することにより、各メタルコア２はフレーム３から分離される。

各溝部５は、穴部４からフレーム３の外部にわたってフレーム３の表面に設けられている。各溝部５は、穴部４とフレーム３の外部とを繋いでおり、穴部４の空気のフレーム３の外部への流れ道となっている。本実施形態の各溝部５は、図２に示すように、断面が略Ｕ字状に形成した場合について説明するが、例えば、断面をＶ字状とするなどの空気を引きやすい形状であれば、どのような形状でもよい。

複数の溝部５は、図１に示すように、穴部４の縁部３ｂ，３ｃに各々に対応する延在方向Ｘ，Ｙに沿って形成されている。本実施形態では、１つのメタルコア２に対して３本の溝部５を形成している。詳細には、フレーム３の外縁部３ｂ，３ｃに近い、穴部４の角からフレーム３の外部に向かって延びるように溝部５を形成している。また、１つのメタルコア２に対する溝部５の本数については、例えば、穴部４の大きさが大きい場合は溝部５の本数を多くしたり、穴部４の大きさが小さい場合は溝部５の本数を少なくしたり、等の種々異なる実施形態とすることができる。

このように構成したメタルコア集合体１の製造方法の一例を説明する。メタルコア集合体１は、金型を押して金属板に穴部４を打ち抜いて形成し、フレーム３の表面に、穴部４からフレーム３の外縁部３ｂ，３ｃにわたる複数の溝部５を表面加工している。

次に、メタルコア集合体１に積層材であるプリプレグ１１を積層して積層体を成形する場合の一例を、図３の図面を参照して説明する。

メタルコア集合体１の両積層面には、プリプレグ１１、銅箔１２が各板厚方向に順次積層される。プリプレグ１１は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等に未硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）を含浸させたシートとなっている。プリプレグ１１は、メタルコア集合体１のメタルコア２、フレーム３、穴部４を覆うようにメタルコア集合体１に積層されている。銅箔１２は、導電金属泊となっている。

そして、メタルコア集合体１とプリプレグ１１と銅箔１２は、真空引きされると、メタルコア集合体１とプリプレグ１１との間の溝部５から、穴部４の空気がフレーム３の外部に流出する。そして、積層された状態で加圧加熱成形が施されると、それらは一体化されて積層対１５が成形される。

以上説明したメタルコア集合体１によれば、穴部４からフレーム３の外部にわたる溝部５をフレーム３とプリプレグ１１との間に形成することができるため、メタルコア集合体１とプリプレグ１１とを積層して加圧加熱するときに、穴部４の空気を該穴部４からフレーム３の外部まで溝部５を通して流出させることができる。従って、穴部４に留まる空気を減らすことができるため、穴部４の気泡の発生を防止することができる。

また、メタルコア集合体１によれば、溝部５を穴部３の縁部３ｂ，３ｃの延在方向Ｘ、Ｙに沿って穴部３の角から形成するようにしたことから、プリプレグ１１の積層時に、穴部５の空気をより一層引きやすくできるため、メタルコア基板の製造過程における気泡の発生をより一層確実に防止することができる。

次に、上述したメタルコア集合体１を用いて複数のメタルコア基板１０を真空中で製造する一例を、図４の図面を参照して以下に説明する。

図４において、積層装置３０は、固定された上盤３１と、該上盤３１に対向して配設される下盤３２と、下盤３２を上下駆動させ且つ上盤３１と下盤３２とを協働して加圧させる駆動手段３３と、を有している。そして、図３に示すように、メタルコア集合体１、プリプレグ１１、銅箔１２は、メタルコア集合体１における複数のメタルコア２とフレーム３の積層面を覆うように、プリプレグ１１がメタルコア集合体１に積層され、該プリプレグ１１上に銅箔１２が積層された状態で、上盤３１と下盤３２との間にセットされる。

積層装置３０は、前記駆動手段によって上盤３１と下盤３２とを近づけるように移動させて、上盤３１と下盤３２との間で、メタルコア集合体１、プリプレグ１１、銅箔１２を加圧し、図示しない加熱手段によって上盤３１と下盤３２を加熱しつつ積層体１５を積層成形する。このとき、メタルコア集合体１の穴部４の空気は、複数の溝部５を通ってフレーム３の外部に流出する。なお、本実施形態の積層装置３０は、大気中で積層成形する場合について説明するが、上記特許文献２等に示すように真空中で積層成形を行っても良い。

成形された積層体１５は、フィルム４１，４１に挟持された状態で次の工程に搬送されると、図３に示すように、メタルコア集合体１の複数のメタルコア２に対応した部分が打ち抜かれることで、４枚のメタルコア基板１０が成形される。

以上説明したメタルコア集合体１を用いたメタルコア基板１０の製造方法によれば、メタルコア集合体１にプリプレグ１１を積層して加圧加熱すると、メタルコア集合体１の穴部４の空気は溝部５を通ってフレーム３の外部に流出するため、穴部４を有するメタルコア集合体１とプリプレグ１１とを加圧加熱して積層体１５を成形しても、穴部４の気泡の発生を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、メタルコア集合体１に１つのプリプレグ１１を積層する場合について説明したが、メタルコア集合体１に２枚以上の積層材を積層する場合についても、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ メタルコア集合体
２ メタルコア
３ フレーム
４ 穴部
５ 溝部
１１ プリプレグ（積層材）
１２ 銅箔
１５ 積層体

Claims (3)

1. 複数のメタルコア基板の製造に用いられるメタルコア集合体であって、
   前記複数のメタルコア基板の各々を構成する複数のメタルコアと、
   前記複数のメタルコアを囲むように設けられて前記複数のメタルコアを保持するフレームと、
   前記メタルコアを囲み且つ前記メタルコアと前記フレームとの間に介在する穴部と、
   前記穴部から前記フレームの外部にわたって前記フレームの表面に設けられた溝部と、
   を有することを特徴とするメタルコア集合体。
2. 前記溝部は、前記穴部の縁部の延在方向に沿って前記穴部の角から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のメタルコア集合体。
3. 請求項１又は２に記載のメタルコア集合体を用いて、複数のメタルコア基板を製造するメタルコア基板の製造方法であって、
   前記複数のメタルコアと前記穴部を少なくとも覆うように、前記複数のメタルコア基板の各々を構成する積層材を前記メタルコア集合体に積層する積層工程と、
   前記メタルコア集合体と前記積層材とを加圧加熱して積層体を成形する加圧加熱工程と、
   前記積層体から前記複数のメタルコア基板を成形する成形工程と、
   を有することを特徴とするメタルコア基板の製造方法。

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