JP2017028018A - Heat dissipation substrate, device and manufacturing method for heat dissipation substrate - Google Patents

Heat dissipation substrate, device and manufacturing method for heat dissipation substrate Download PDF

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雅夫 水野
陽子 志田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat dissipation substrate excellent in heat dissipation as a result of reduction of warpage, and to provide a device including the heat dissipation substrate, and a manufacturing method for the heat dissipation substrate.SOLUTION: In a heat dissipation substrate including a base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, and an insulating heat conduction layer laminated on one surface of the base material, the heat conduction layer includes an inorganic layer containing a binder mainly composed of phosphate glass, and the ratio of the maximum thickness of the inorganic layer to the maximum width is 0.6% or less. The average thickness of the inorganic layer is preferably 10-200 μm. Preferably, the inorganic layer further contains a filler mainly composed of alumina. The median size of the filler in the heat conduction layer is preferably 5-100 μm, and the content of the filler is preferably 30-65 mass%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、放熱基板、デバイス及び放熱部品に関する。   The present invention relates to a heat dissipation substrate, a device, and a heat dissipation component.

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。   In recent years, heat generated from electronic components has increased with the increase in power of electronic components. For example, in a high-brightness LED, a high temperature is locally generated, which causes a decrease in light emission efficiency, a change in light emission color, deterioration of the element, and the like. For this reason, it is required to efficiently dissipate this heat. In response to the above request, a coating film having insulating properties and thermal conductivity is formed on the surface of a substrate having excellent thermal conductivity by containing a binder and a filler, and the substrate side is brought into contact with a cooling material such as a cooling fin. In addition, a heat dissipation substrate that improves heat dissipation efficiency by bringing the coating side into contact with an electronic component or the like is widely known.

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。   Examples of the substrate include a ceramic substrate such as alumina and a metal substrate such as aluminum. Of these, alumina has a high thermal conductivity of 25 W / mK and excellent heat dissipation efficiency, but is expensive and inferior in workability and difficult to manufacture in a thin shape. On the other hand, the metal substrate is less expensive than alumina. In particular, aluminum is often used as such a base material because of its excellent thermal conductivity, light weight, and excellent workability.

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。   Moreover, as said film, it is requested | required that a binder and a filler are excellent in thermal conductivity, and the addition amount of a filler is enough much. In addition, when the average thickness of the film is large, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation substrate may be reduced by the film. Therefore, it is necessary to reduce the average thickness of the film to such an extent that insulation can be ensured.

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。   As the binder, resins such as epoxy and polyimide are widely known. The thermal conductivity of such a resin is generally about 0.1 W / mk. Examples of the filler include silica, alumina, silicon nitride, and boron nitride. The thermal conductivity of this silica is about 1 W / mK, and the thermal conductivity of alumina is about 25 W / mK. Moreover, the thermal conductivity of silicon nitride and boron nitride is even higher. Since the thermal conductivity of these fillers is higher than the thermal conductivity of the binder, the thermal conductivity of the coating can be improved by mixing with a resin. Of these, alumina is often used because of its excellent thermal conductivity and low cost.

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。   Specific examples of such a heat dissipation board include, for example, a circuit board (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-44824) in which a mixture of a bisphenol A type epoxy resin and an inorganic filler is laminated on a metal base, and an inorganic hollow powder. And a metal base circuit board (see JP 2009-129801 A) obtained by laminating an epoxy resin or the like to be laminated on a metal base material.

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。   However, since such a heat dissipation substrate uses an organic coating such as an epoxy resin, it has low heat resistance, and is not suitable for use in a high temperature environment exceeding 200 ° C., for example. Has a disadvantage that it is easy to pass water and is used for a long time in a humid environment, and the film is easily deteriorated by energizing and carbonizing the resin of the film.

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。   For this reason, a heat dissipation substrate has been devised in which a glassy inorganic layer such as enamel is laminated on a metal plate. Examples of such a heat radiating substrate include a heat radiating substrate in which a hollow layer is formed on the surface of a metal core (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-110789 and 2006-344893).

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。   However, in the conventional heat dissipation substrate, since an inorganic layer such as enamel is formed by firing, the heat dissipation substrate warps due to a difference in thermal expansion coefficient between the metal substrate and the inorganic layer, shrinkage due to firing of the inorganic layer, or the like. Occurs. This warpage is particularly remarkable in a relatively soft aluminum substrate. As a result, it is difficult for the cooling material such as the cooling fins and the heating element such as the electronic component and the heat radiating board to be in close contact with each other.

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。   The above inconvenience can be solved by reducing the warpage of the heat dissipation substrate, but no indicator has been established as to how much the heat dissipation efficiency can be obtained by reducing the warpage. Therefore, excessive processing to reduce the warpage of the heat dissipation substrate increases the manufacturing cost of the heat dissipation substrate, and on the other hand, the heat dissipation efficiency becomes insufficient as a result of insufficient warpage reduction. .

特開平6−44824号公報JP-A-6-44824 特開2009−129801号公報JP 2009-129801 A 特開平1−110789号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-110789 特開2006−344693号公報JP 2006-344893 A

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。   The present invention has been made on the basis of the above-described circumstances, and aims to provide a heat dissipation substrate that is excellent in heat dissipation as a result of reducing warpage, a device including the heat dissipation substrate, and a method for manufacturing the heat dissipation substrate. To do.

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。   The invention made in order to solve the above-mentioned problems is a heat dissipation board comprising a base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, and a heat conductive layer that is laminated on one surface of the base material and has an insulating property. The heat conductive layer includes an inorganic layer containing a binder mainly composed of phosphate glass, and the ratio of the maximum thickness difference of the inorganic layer to the maximum width is 0.6% or less. It is a heat dissipation board.

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。   In the heat dissipation substrate, the base material and the heat conductive layer are excellent in thermal conductivity because the base material contains aluminum or a binder containing aluminum as a main component and the inorganic layer contains phosphate glass as a main component. Moreover, compared with the conventional heat conductive layer containing resin, it is excellent in the heat resistance of a heat conductive layer. Further, the ratio of the maximum thickness difference to the maximum width is used as an index representing the amount of warpage, and when this ratio is equal to or less than the above upper limit, the base material side of the heat dissipation substrate is brought into contact with the coolant, and the inorganic layer side is set to the electronic component. The heat transfer efficiency from the heat generating element to the heat radiating board and from the heat radiating board to the coolant can be effectively increased. As a result, it is possible to greatly improve the heat dissipation performance of the heat dissipation substrate by the necessary minimum warp reduction processing.

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。   The average thickness of the inorganic layer is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. By setting the thickness of the inorganic layer within the above range, both the thermal conductivity and the insulating property of the inorganic layer can be made high.

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。   The inorganic layer may contain a filler mainly composed of alumina. Thus, high thermal conductivity and cost reduction can be made compatible by containing the filler which has an inorganic substance as a main component containing an alumina. Moreover, since alumina is excellent in adhesiveness with phosphate glass, the strength of the inorganic layer can be improved.

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。   The median diameter of the heat conductive filler is preferably 5 μm to 100 μm, and the content ratio of the heat conductive filler in the inorganic layer is preferably 30% by mass to 65% by mass. Thus, the thermal conductivity and intensity | strength of an inorganic substance layer can be made compatible easily by making the average particle diameter and content rate of the said heat conductive filler into the said range.

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。   It is preferable to further include a coating layer which is laminated on one surface of the inorganic layer and mainly contains silicon oxide, silicon nitride, epoxy resin, or acrylic resin. Thus, when the said heat dissipation board is provided with the said coating layer, the unevenness | corrugation in an inorganic material layer is filled, and the uniformity of the surface of the said heat dissipation board improves. As a result, the insulating property of the heat dissipation substrate is improved.

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。   Another invention made to solve the above problems is a device including the heat dissipation substrate.

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。   Since the device includes the heat dissipation substrate, the device has excellent heat dissipation.

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。   Yet another invention made to solve the above problems is a heat dissipation comprising a base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, and a thermally conductive layer laminated on one surface of the base material and having an insulating property. A method for producing a substrate, comprising: a step of coating and baking an inorganic layer composition containing binder particles mainly composed of phosphate glass on one surface of the base material, The ratio of the maximum thickness difference of the inorganic layer formed after the firing step to the maximum width is 0.6% or less.

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。   According to the manufacturing method, it is possible to easily and reliably obtain a heat dissipation substrate in which the ratio of the maximum thickness difference to the maximum width is 0.6% or less.

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)
Here, the “main component” means that which is the most abundant component (for example, 50% by mass or more) on a mass basis. “Maximum width” means the longest axis when the heat dissipation substrate is circular or elliptical in plan view, and the longest diagonal line when the base material or heat dissipation substrate is polygonal in plan view. “Maximum thickness difference” means a difference in thickness between the thickest part and the thinnest part. The “ratio of the maximum thickness difference to the maximum width” is the following formula when the maximum width of the heat dissipation board is L (mm), the maximum thickness difference is X (mm), and the relative warpage is B (%): This is a value obtained based on 1). The “median diameter” means a particle diameter at which the volume integrated value is 50% in the particle size distribution obtained by the laser diffraction scattering method.
B = (X / L) × 100 (1)

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。   As described above, the heat dissipation substrate of the present invention is excellent in heat dissipation efficiency as a result of reducing warpage. Moreover, since the device of this invention is equipped with the said thermal radiation board | substrate, it is excellent in thermal radiation efficiency. Furthermore, the method for manufacturing a heat dissipation board of the present invention can easily and reliably obtain the heat dissipation board. Therefore, the heat dissipation board and the heat dissipation component can be suitably used for electronic components that are becoming smaller.

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。   Hereinafter, the manufacturing method of the heat sink, the device, and the heat sink according to the present invention will be described.

[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。
[Heat dissipation board]
The said heat dissipation board is mainly provided with the base material and the heat conductive layer laminated | stacked on one surface of this base material, and having insulation.

<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。
<Base material>
A base material has aluminum or an aluminum alloy as a main component, and a heat conductive layer is laminated on one surface.

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。   When the main component of the base material is an aluminum alloy, the magnesium content in the aluminum alloy is preferably small. Specifically, an aluminum alloy other than the 5000s or 6000s specified in JIS-H4000 (2014) is preferable. Thus, peeling of the inorganic layer from the base material can be reduced by using an aluminum alloy having a low magnesium content as the base material.

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。   Moreover, as this aluminum or aluminum alloy, 3000 series aluminum alloy prescribed | regulated to JIS-H4000 (2014) is more preferable.

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。   Further, the base material may further contain, for example, copper, iron, an alloy thereof other than aluminum and aluminum alloy. Here, the thermal conductivity of aluminum is about 200 to 250 W / mK, the thermal conductivity of copper is about 350 to 400 W / mK, and the thermal conductivity of iron is about 80 W / mK. Therefore, the thermal conductivity of the substrate can be improved by adding copper. Moreover, since copper and iron are harder than aluminum, the strength of the base material can be improved by adding copper, iron, or an alloy thereof.

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。   As a minimum of the average thickness of a substrate, 0.1 mm is preferred and 0.5 mm is more preferred. On the other hand, the upper limit of the average thickness is preferably 5 mm, and more preferably 4 mm. When the average thickness is smaller than the lower limit, the strength of the heat dissipation substrate may be reduced. On the other hand, when the average thickness exceeds the upper limit, it may be difficult to use the heat dissipation board in a downsized electronic device.

<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。
<Heat conduction layer>
A heat conductive layer is directly laminated | stacked on one surface of a base material, and is mainly equipped with an inorganic substance layer. The heat conductive layer may further include a coating layer.

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。   The heat conductive layer may be laminated on only one surface of the base material, or may be laminated on both surfaces, but is preferably laminated only on one surface. Usually, aluminum has better thermal conductivity than phosphate glass. Therefore, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation board is further improved by bringing the surface of the heat dissipation board on which the heat conductive layer is not laminated into contact with the coolant.

(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。
(Inorganic layer)
The inorganic layer is a layer directly laminated on one surface of the substrate, and contains a binder mainly composed of phosphate glass. This inorganic layer can provide insulation to the heat dissipation substrate. The inorganic layer may further contain a filler mainly composed of alumina.

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。   As a minimum of the average thickness of an inorganic layer, 10 micrometers is preferred, 20 micrometers is more preferred, 30 micrometers is still more preferred, and 50 micrometers is especially preferred. On the other hand, the upper limit of the average thickness is preferably 500 μm, more preferably 400 μm, further preferably 300 μm, and particularly preferably 250 μm. When the average thickness is smaller than the lower limit, defects such as pinholes in the inorganic layer are likely to occur, and the insulating properties of the inorganic layer may be reduced. On the other hand, when the average thickness exceeds the upper limit, the thermal resistance of the inorganic layer increases, and the heat dissipation property of the heat dissipation substrate may be reduced.

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。   Moreover, when the inorganic layer contains a filler described later, the average thickness of the inorganic layer is preferably 1.5 times or more and 10 times or less the median diameter of the filler. As described above, by setting the average thickness of the inorganic layer and the median diameter of the filler in the above range, both the insulating property and the thermal conductivity of the inorganic layer can be achieved at a high level.

(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。
(binder)
A binder has phosphate glass as a main component. Moreover, when the inorganic layer contains a filler to be described later, the filler voids are filled.

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。   This phosphate glass preferably has a lower melting point than the metal that is the main component of the substrate. Thus, an inorganic substance layer can be easily formed by the method mentioned later because the melting point of phosphate glass is lower than the melting point of the metal. Specifically, for example, when the main component of the substrate is aluminum, the melting point of aluminum is about 660 ° C., and therefore the melting point of phosphate glass is preferably 450 ° C. or higher and 580 ° C. or lower.

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。   Further, this phosphate glass generally has a higher thermal conductivity than an epoxy resin or the like. For this reason, the inorganic layer is excellent in heat dissipation efficiency as compared with the resin layer of the conventional heat dissipation substrate. Specifically, the thermal conductivity of a general resin is about 0.1 W / mK, and the thermal conductivity of phosphate glass is about 1.0 W / mK.

(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。
(Filler)
The filler is dispersed in the inorganic layer and improves the thermal conductivity in the inorganic layer. If each particle of the filler is dispersed in the inorganic layer without coming into contact with other particles, the thermal conductivity of the inorganic layer may be difficult to improve. Therefore, the particles of the filler are in contact with each other. It is preferable.

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。   The filler contains alumina as a main component. Thus, the filler cost can be reduced because the main component of the filler is alumina. Moreover, the thermal conductivity of an inorganic layer improves because the main component of a filler is an alumina, and also the intensity | strength of an inorganic layer improves due to the adhesive improvement of a binder and a filler.

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。   The filler may further contain amorphous silicon oxide, crystalline silicon dioxide, aluminum nitride, silicon nitride and the like in addition to alumina.

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。   Moreover, as a filler, a thing with higher heat conductivity than the said binder is preferable. When the thermal conductivity of the filler is equal to or lower than that of the binder, the thermal conductivity of the inorganic layer is not improved even if the filler is added.

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。   The lower limit of the median diameter of the filler is preferably 5 μm and more preferably 10 μm. On the other hand, the upper limit of the median diameter is preferably 100 μm, more preferably 50 μm, and even more preferably 30 μm. When the median diameter is smaller than the lower limit, it is difficult for the filler particles to come into contact with each other, and it is difficult to improve the thermal conductivity of the inorganic layer. On the contrary, when the median diameter exceeds the upper limit, it may be difficult to form the inorganic layer by a coating method described later, or the inorganic layer may be excessively thick.

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。   As a minimum of the content rate of the above-mentioned filler in the above-mentioned inorganic layer, 30 mass% is preferred, 35 mass% is more preferred, and 40 mass% is still more preferred. On the other hand, as an upper limit of the said content rate, 85 mass% is preferable, 80 mass% is more preferable, and 75 mass% is further more preferable. When the said content rate is smaller than the said minimum, there exists a possibility that the heat conductivity of an inorganic substance layer may become difficult to improve. On the other hand, if the content ratio exceeds the upper limit, it may be difficult to form the inorganic layer due to the low adhesion between the fillers.

<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。
<Coating layer>
The coating layer is laminated on one surface of the inorganic layer, and fills the unevenness of the inorganic layer caused by the filler, thereby improving the uniformity of the thickness of the inorganic layer, and as a result, improves the insulation of the heat dissipation substrate.

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。   In addition, the heat dissipation substrate is usually used by bringing the surface on the inorganic layer side into contact with a heating element such as an electronic device and the surface on the base material side in contact with a coolant. In this case, the outermost surface of the inorganic layer is directly exposed to a high-temperature heating element, the temperature decreases toward the substrate side of the inorganic layer, and the temperature becomes the lowest on the contact side of the substrate with the coolant. As described above, the highest temperature in the heat dissipation substrate is in the vicinity of the outermost surface on the inorganic layer side. Therefore, by forming the coating layer on the outermost surface of the inorganic layer, the coating layer with high heat resistance becomes the inorganic layer. The outermost surface is covered, and the heat resistance of the heat dissipation substrate is improved.

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。   In addition, the phosphate glass, which is the main component of the binder in the inorganic layer, is slightly inferior in water resistance, and there is a possibility that an alkali component flows out from the phosphate glass, but the coating layer covers the inorganic layer, The outflow of this alkali component can be suppressed.

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。   Examples of the main component of the coating layer include silicon oxide, silicon nitride, epoxy resin, and acrylic resin. Among these, silicon oxide and silicon nitride are preferable, and amorphous silicon oxide and silicon nitride having a polysilazane structure are more preferable.

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。   The lower limit of the average thickness of the coating layer is preferably 0.5 μm, more preferably 5 μm, and even more preferably 10 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness is preferably 50 μm, more preferably 40 μm, still more preferably 35 μm, and particularly preferably 30 μm. When the average thickness is smaller than the lower limit, the voids in the inorganic layer are not sufficiently filled, and the insulating property of the heat dissipation substrate may be insufficient. On the other hand, when the average thickness exceeds the upper limit, the coating layer functions as a heat insulating layer, and there is a possibility that the heat dissipation property of the heat dissipation substrate is lowered, or that the coating layer is cracked.

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。   The upper limit of the ratio of the maximum thickness difference of the inorganic layer to the maximum width of the heat dissipation substrate is 0.6%, preferably 0.4%, more preferably 0.35%, and further preferably 0.25%. . When the said ratio exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the adhesiveness of the said heat sink and a heat generating body and a coolant may fall, and it becomes difficult to improve the heat dissipation of the said heat sink.

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。   The lower limit of the maximum width is preferably 1.5 cm, and more preferably 2 cm. On the other hand, the upper limit of the maximum width is preferably 30 cm, more preferably 25 cm, and even more preferably 20 cm. If the maximum width is smaller than the lower limit, the heat dissipation substrate may be excessively small, and heat dissipation may be difficult to improve. On the other hand, if the maximum width exceeds the upper limit, the absolute value of warpage of the heat radiating substrate is increased, and there is a possibility that the contact area with the heating element and the coolant is difficult to increase.

<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。
<Advantages>
In the heat dissipation substrate, the base material and the heat conductive layer are excellent in thermal conductivity because the base material contains aluminum or a binder containing aluminum as a main component and the inorganic layer contains phosphate glass as a main component. Moreover, compared with the conventional heat conductive layer containing resin, it is excellent in the heat resistance of a heat conductive layer. Further, the ratio of the maximum thickness difference to the maximum width is used as an index representing the amount of warpage, and when this ratio is equal to or less than the above upper limit, the base material side of the heat dissipation substrate is brought into contact with the coolant, and the inorganic layer side is set to the electronic component. The heat transfer efficiency from the heat generating element to the heat radiating board and from the heat radiating board to the coolant can be effectively increased. As a result, it is possible to greatly improve the heat dissipation performance of the heat dissipation substrate by the necessary minimum warp reduction processing.

[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。
[device]
The device includes the heat dissipation substrate. Specifically, a heating element such as an electronic device is disposed on the inorganic layer side of the heat dissipation substrate, and a coolant is disposed on the base material side of the heat dissipation substrate. Examples of the coolant include a water-cooling device, an air-cooling device, and a heat conduction member such as a cooling fin.

<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。
<Advantages>
Since the device includes the heat dissipation substrate, the device has excellent heat dissipation.

[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。
[Manufacturing method of heat dissipation substrate]
The heat dissipation substrate manufacturing method is a method for manufacturing a heat dissipation substrate comprising a base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, and a heat conductive layer laminated on one surface of the base material and having an insulating property. One surface of the substrate mainly includes a step of applying and baking an inorganic layer composition containing binder particles mainly composed of phosphate glass (inorganic layer forming step).

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。   Moreover, it is preferable that the said manufacturing method is equipped with the process (correction process) of correcting the curvature of a thermal radiation board after the said inorganic substance layer formation process in addition to the said process. Furthermore, the said manufacturing method is a process (coating layer formation process) which coats and dries the composition for coating layers which has a siloxane compound as a main component on one surface of the inorganic substance layer formed after the said coating and baking process. May be further provided.

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。   In the heat dissipation substrate obtained by the manufacturing method, the ratio of the maximum thickness difference of the inorganic layer to the maximum width is 0.6% or less.

<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。
<Inorganic layer forming step>
In the inorganic layer forming step, an inorganic layer is formed on one surface of the substrate. In this step, for example, a step of preparing binder particles by pulverization of phosphate glass (binder particle preparation step), and a step of preparing a composition for inorganic layer containing the binder particles (composition step for inorganic layer composition) And a step of coating the inorganic layer composition (coating step) and a step of firing the coated inorganic layer composition (firing step).

(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。
(Binder particle preparation process)
In the binder particle preparation step, for example, using a pulverizer such as a pot mill or a jet mill, the phosphate glass is pulverized to a desired size to obtain binder particles.

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。   The lower limit of the median diameter of the binder particles is preferably 2.5 μm, more preferably 3 μm, and particularly preferably 5 μm. On the other hand, the upper limit of the median diameter is preferably 100 μm, more preferably 80 μm, and further preferably 50 μm. If the median diameter is smaller than the lower limit, the phosphate glass melted by heating after coating may not be sufficiently spread, and the uniformity of the inorganic layer may be reduced. On the contrary, when the median diameter exceeds the upper limit, the binder particles and the filler are not sufficiently mixed, and the uniformity of the inorganic layer may be lowered.

(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。
(Inorganic layer composition preparation process)
In the inorganic layer composition preparation step, the binder particles may be used directly as the inorganic layer composition, or the inorganic binder layer composition may be prepared by mixing the binder particles with a filler, water, or an aqueous solvent.

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。
Examples of the aqueous solvent include linear or branched aliphatic lower alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, and t-butyl alcohol;
Aromatic alcohols such as benzyl alcohol or 2-phenylethanol;
Polyethylene glycols such as propylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, PEG200, PEG400;
Polypropylene glycols such as dipropylene glycol and tripropylene glycol;
Polyhydric alcohols such as 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, hexylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, 3-methyl-3-methoxybutanol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether , Triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether Alkyl ether derivatives of polyhydric alcohols such as ether acetate;
Examples include lower ketones such as acetone.

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。   When the said composition for inorganic layers contains water or an aqueous solvent, as a minimum of solid content concentration of the composition for inorganic layers, 40 mass% is preferable and 50 mass% is more preferable. On the other hand, the upper limit of the solid content concentration is preferably 70% by mass, and more preferably 65% by mass. If the solid content concentration is lower than the lower limit, the thickness of the inorganic layer is greatly reduced by baking after coating, and it may be difficult to obtain an inorganic layer having a desired thickness, and it takes time for the heat dissipation substrate. There is a risk that the production efficiency of the product will be reduced. Conversely, if the solid content concentration exceeds the upper limit, uniform application of the inorganic layer composition may be difficult.

(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。
(Coating process)
In the coating step, the inorganic layer composition is applied to one surface of the substrate to form a coating film. Examples of the coating method include coater coating, spray coating, and printing coating. Among these, spray coating and printing coating are preferable from the viewpoint that the inorganic layer composition can be easily and uniformly applied.

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。   When the said composition for inorganic layers contains water or an aqueous solvent, after coating the said composition for inorganic layers and forming a coating film, it is good to dry this coating film and to remove a solvent. As a minimum of the above-mentioned drying temperature, 15 ° C is preferred and 20 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the drying temperature is preferably 100 ° C, more preferably 90 ° C. When the said drying temperature is smaller than the said minimum, drying requires time and there exists a possibility that the manufacturing efficiency of the said heat sink may fall. On the other hand, when the drying temperature exceeds the upper limit, the binder particles in the inorganic layer composition are melted, and it may be difficult to form a uniform inorganic layer.

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。   As a minimum of the above-mentioned drying time, 10 minutes are preferred and 30 minutes are more preferred. On the other hand, the upper limit of the drying time is preferably 600 minutes, and more preferably 300 minutes. When the drying time is smaller than the lower limit, water or an aqueous solvent is not sufficiently removed from the coating film of the inorganic layer composition, and it may be difficult to form a uniform inorganic layer due to the remaining solvent. Conversely, when the drying time exceeds the upper limit, the manufacturing efficiency of the heat dissipation substrate may be reduced.

(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。
(Baking process)
In the baking step, the binder film in the coating film is melted by baking the coating film, and an inorganic layer is formed.

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。   As a minimum of the said calcination temperature, 300 degreeC is preferable and 350 degreeC is more preferable. On the other hand, the upper limit of the firing temperature is preferably 580 ° C, more preferably 550 ° C. If the baking temperature is lower than the lower limit, the binder particles in the coating film may not be sufficiently melted. On the contrary, when the baking temperature exceeds the upper limit, the filler in the coating film is melted, and there is a possibility that an inorganic layer having sufficient thermal conductivity cannot be formed.

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。   As a minimum of the above-mentioned calcination time, 15 minutes are preferred and 20 minutes are more preferred. On the other hand, the upper limit of the firing time is preferably 1 hour, and more preferably 50 minutes. If the baking time is smaller than the lower limit, the binder particles in the coating film may not be sufficiently melted. On the contrary, when the baking time exceeds the upper limit, the manufacturing efficiency of the heat dissipation substrate may be reduced.

<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。
<Coating layer formation process>
In the coating layer forming step, a coating layer is formed on one surface of the inorganic layer formed in the inorganic layer forming step. This step mainly includes, for example, a step of coating the coating layer composition on one surface of the inorganic layer (coating step) and a step of drying the coating layer composition after coating (drying step). Have.

(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。
(Coating process)
In the coating process, a coating film is formed by coating the coating layer composition on one surface of the inorganic layer. When the coating layer contains silicon oxide as a main component, the coating layer composition mainly contains a siloxane compound.

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。   The siloxane compound is a compound having a siloxane bond, and may have a substituent such as an alkyl group. As this siloxane compound, alkoxysiloxane, its oligomer or polysiloxane using it is preferable. Examples of the alkoxysiloxane include alkoxysiloxane oligomers such as alkoxydisiloxane, and alkoxy-containing polysiloxanes having a three-dimensional network structure. Among these, alkoxysiloxane oligomers are preferable from the viewpoint of improving the strength of the coating layer. Here, the “siloxane oligomer” means a polymer in which about 2 to 100 siloxane monomers are polymerized.

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。   The coating layer composition usually further contains a solvent. Examples of the solvent include nonpolar solvents in addition to the above water and aqueous solvents.

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。   Examples of the nonpolar solvent include chain hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane and pentane, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, and aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene. Of these, aromatic hydrocarbon solvents are preferred, and toluene and xylene are more preferred.

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。   Examples of the method for applying the coating layer composition to the inorganic layer include a coating method using a brush, a coater, or the like. According to these methods, the unevenness of the inorganic layer can be efficiently filled. On the other hand, in the vacuum deposition method or the sputtering method, there is a possibility that the coating layer composition may not sufficiently penetrate into the gaps such as irregularities caused by the filler and pinholes in the inorganic layer. Therefore, a coating method is used in the manufacturing method of the heat dissipation substrate.

(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。
(Drying process)
In the drying step, the coating film formed in the coating step is dried. The drying temperature and time can be appropriately changed according to the composition of the coating layer composition.

<矯正工程>
矯正工程では、放熱基板の反りを低減する。
<Correction process>
In the correction process, warpage of the heat dissipation substrate is reduced.

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。   An example of the correction device used in this step is a press device. As this pressing device, for example, a known method such as a flat plate pressing device, a hot pressing device, a star-working processing device or the like can be used, but there is a possibility that the warping of the heat dissipation substrate cannot be sufficiently reduced, and the inorganic layer and the substrate are deformed. Since there exists a possibility of damaging, it is preferable to use an exclusive flatness correction apparatus.

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。   Here, the inventors have found that the ratio of the maximum thickness difference with respect to the maximum width of the heat dissipation substrate can be used as an index of the warp. For example, in the case of an aluminum substrate having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and an average thickness of 2 mm, the maximum width is 50 × 1.41 = 70.5 mm. Here, when an inorganic layer having an average thickness of 100 μm is formed on one surface of the substrate and the maximum thickness difference between the inorganic layers is 1.2 mm, the warpage is 1.2 ÷ 70.5 × 100 = 1. 7%. Since this heat dissipation substrate is inferior in heat dissipation efficiency and requires a warp reduction process, various warp reduction processes were verified using various correction devices.

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。   First, when the processing device provided with a plurality of rollers and passing the heat dissipation substrate between them was used as the correction device, the inorganic layer was cracked.

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。   In addition, when the flat plate press device that holds the heat dissipation board from above and below is used as the straightening device, the warp seems to be reduced during pressurization, but the warp may be restored when the pressure is lowered. Is expensive. For example, when the heat dissipation substrate having the above-mentioned size and warpage was flat pressed, the maximum thickness difference of the inorganic layer after pressing was 1.0 mm, the warpage was 1.4%, and the reduction of warpage was insufficient.

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。   Furthermore, even when using a hot press device that is heated to 200 ° C. with pressurization and held by a carbon flat plate as the straightening device, the maximum thickness difference of the inorganic layer after pressing is similar to the flat plate press. The warpage was 1.0 mm and the warpage was 1.4%, and the reduction of warpage was insufficient.

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。   In addition, when the staring device that forms a large number of small convex portions on at least one of the upper surface plate and the lower surface plate and presses the convex portions against the heat dissipation substrate is used as the correction device, the portion that comes into contact with the convex portions The inorganic material layer was cracked or a large dent was formed on the substrate surface.

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。   On the other hand, when a dedicated flatness correcting device, which will be described later, is used as the correcting device, the inorganic layer is hardly cracked and the warpage is sufficiently reduced.

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。   As said flatness correction apparatus, the apparatus provided with the press part and press stand which can press-process a metal plate, for example is mentioned. In this apparatus, the press table has an annular region in which the metal plate abuts on the opposing surface, and the press part has a plurality of hemispherical tips at the inside of the annular region at least on the opposing surface side. Has protrusions.

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。   Further, in the flatness correcting device, the press portion includes a base on which the plurality of protrusions are implanted, and a mechanism that adjusts the protrusion height of the plurality of protrusions, and thereby, within the annular region. It is preferable that the protrusion height of the protrusion be larger. As described above, the height of the protrusion increases toward the center portion of the press portion, so that a stronger pressure can be applied to the center portion of the heat radiating substrate that is more warped, and the warpage of the heat radiating substrate can be efficiently reduced. .

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。   Furthermore, it is preferable that a buffer sheet such as a resin sheet is disposed between the press portion and the heat dissipation substrate during pressing. Thereby, damage to the inorganic layer of the heat dissipation substrate can be prevented more reliably. The resin sheet is preferably made of silicone or Teflon (registered trademark). Furthermore, in addition to the buffer sheet or instead of the buffer sheet, a resin layer may be laminated on the outer surface of the tip of the protrusion. The presence of such a resin layer can more reliably prevent the inorganic layer of the heat dissipation substrate from being damaged.

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。   Moreover, it is preferable that the flatness correction device is formed with a spot according to the size of the heat dissipation substrate to be pressed on the press stand. Specifically, a concave step is formed in accordance with the size and thickness of the heat dissipation substrate to be pressed at the center of the press table, and a hole that is slightly smaller than this step is formed in the step. Things. Thereby, damage to the inorganic layer and the like due to excessive pressing of the heat dissipation substrate can be further reduced.

<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。
<Advantages>
According to the manufacturing method, it is possible to easily and reliably obtain a heat dissipation substrate in which the ratio of the maximum thickness difference to the maximum width is 0.6% or less.

[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。
[Other Embodiments]
The said heat dissipation board | substrate is not limited to the said embodiment. The heat dissipation substrate may be manufactured while adjusting the thickness of the inorganic layer so as to reduce the warpage, in addition to correcting the warpage by performing a correction step after formation as in the above embodiment. In this case, it is not necessary to adjust the warp after manufacture.

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。   Moreover, you may laminate | stack the said coating layer after the said correction process. Thus, by laminating the coating layer after correcting the warp, minute cracks generated in the inorganic layer can be filled with the coating layer, and the insulation of the heat dissipation substrate can be improved efficiently.

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。   The heat dissipation substrate may include a plurality of base materials and inorganic layers in the thickness direction. In this case, the composition of the plurality of base materials and inorganic layers may be different. By providing a plurality of base materials and inorganic layers having different compositions as described above, various characteristics of the heat dissipation substrate can be appropriately adjusted.

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。   Similarly, the heat dissipation substrate may include a plurality of coating layers in the thickness direction. However, since the coating layer is preferably thin as described above, it is preferable that only one layer is provided.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

[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。
[Manufacture of heat sink]
An aluminum plate (industrial pure aluminum 1050, average thickness 2 mm) as a substrate was cut into 50 mm length and 50 mm width by a shearing machine, and the surface was washed with a neutral detergent.

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。   Next, low melting point phosphate glass flakes (“VQ0028” manufactured by Nippon Frit Co., Ltd.) were pulverized using a jet mill to a median diameter of 5 μm to obtain binder particles. Water was added to the binder particles and stirred to prepare an inorganic layer composition. The solid content concentration of the inorganic layer composition was 60% by mass.

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。   The prepared inorganic layer composition was sprayed on the surface of the substrate for 5 seconds using a spray gun (Anest Iwata “G151”), heated in a drying furnace at 60 ° C. and dried for 30 minutes. Then, it baked at 450 degreeC for 30 minutes in the electric furnace, and obtained the thermal radiation board | substrate with which the inorganic substance layer with an average thickness of 100 micrometers was formed.

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。
The center of the surface of the heat dissipation substrate swells and warps, and the difference between the thickness of the central portion and the thickness of the peripheral portion is 1.2 mm. For this heat dissipation board, the maximum width of the heat dissipation board was L (mm), the maximum thickness difference was X (mm), and the relative warpage amount B (%) was determined based on the following formula (1).
B = (X / L) × 100 (1)
Here, since L is 50 × 1.41 = 70.5 mm and X is 1.2 mm, B is 1.7%.

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。   Here, the average thickness of the inorganic layer was measured using an eddy current film thickness meter (“MMS 3AM” manufactured by Fischer Instrument Co., Ltd.), and the cross-sectional shape of the heat dissipation substrate was measured using a scanning electron microscope (“S4000” manufactured by Hitachi Power Solutions). )).

[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。
[Example 1]
Warpage was corrected by the following procedure using a dedicated flatness correction device for the heat dissipation substrate.

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。   As the flatness straightening device, a flatness straightening device including a flat plate-like press part and a press stand was used. At the center of the press portion, 7 × 7 projections having a hemispherical tip with a radius of 2.6 mm were arranged in a grid pattern at intervals of 7 mm. Of these projections, one of the most central portions is 0.5 mm higher than the projection of the peripheral portion, and eight of the 3 × 3 central portions excluding one of the central portion are 0.2 mm higher than the peripheral portion. Increased by 3 mm.

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。   In addition, a hole with a diameter of 46 mm is formed in the center of the press table, and by placing the heat dissipation substrate on the hole, the peripheral edge of the heat dissipation substrate is brought into contact with the press table, whereby the heat dissipation substrate is Retained.

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。   The heat radiating board was held between the press portion and the press stand, and the heat radiating board was warped by pressing from both sides of the heat radiating board. Here, the relative curvature amount B was calculated | required based on the said Formula (1) about the heat sink board after correction. Since L is 70.5 mm, which is the same as before correction, and X in Example 1 is 0.095 mm, B in Example 1 is 0.13%.

[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。
[Examples 2 to 5 and Comparative Examples 4 and 5]
The warping of the heat dissipation substrate was corrected in the same manner as in Example 1 except that the pressing means and the pressure during pressing were set to the values shown in Table 1. Table 1 shows the amount of warpage after correction and the amount of relative warpage obtained based on the above formula (1).

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。   Here, in Example 5 and Comparative Example 5, since the thickness of the central portion of the heat dissipation substrate is smaller than the thickness of the peripheral portion, X is “the thickness of the peripheral portion−the thickness of the central portion”.

[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。
[Comparative Example 1]
As a correction means, instead of the above-described flatness correction device, a flat plate hand press (“Hand Press 1-312-01” manufactured by ASONE) was used to press the heat dissipation substrate under a press pressure of 15 kg. After pressing, the relative warpage amount was determined based on the above formula (1).

[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。
[Comparative Example 2]
As a correction means, a hot press machine (“Hi-Multi 5000” manufactured by Fuji Denpa Kogyo Co., Ltd.) is used in place of the dedicated flatness correction device, and the conditions are atmospheric pressure 0.2 MPa, press temperature 300 ° C., press pressure 1 t. The heat dissipation board was pressed. After the pressing, the heat dissipation substrate was cooled, and the relative warpage was determined based on the above formula (1).

[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。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, correction was not performed and the warp during the formation of the inorganic layer was kept.

<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。
<Evaluation>
About the heat sink of the said Example and comparative example, the thermal resistance was measured with the following procedures. First, an aluminum block having a side of 100 mm was prepared and immersed in water that was circulated so as to maintain 18 ° C. to a depth of 75 mm. Next, heat conduction grease (“G747” from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., heat conductivity 0.9 W / mK) is applied to the base material side surface of the heat dissipation substrate so that the average thickness is 0.08 mm. Then, the heat dissipation substrate was attached to the aluminum block. Thereafter, the heat conductive grease is pasted on the surface of the heat radiating substrate on the inorganic layer side so that the average thickness is 0.08 mm. The heat conductive grease and the heat radiating substrate and heater , 25 mm in length, 25 mm in width, and 2.5 mm in height). A load of 5 N was applied from the heater side to the laminate of the heater, the heat dissipation substrate and the aluminum block to fix the components together, and a thermocouple was attached to the aluminum block to obtain a laminate with a heat dissipation substrate.

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)
The heater was heated by energizing the heater of the laminate with the heat dissipation substrate. When the temperature inside the heater reaches 50 ° C., the aluminum block surface temperature A (° C.), the heater internal temperature H (° C.), and the heater output P (W) are measured. Thermal resistance R (° C./W) was calculated. Table 1 shows the thermal resistance of the heat dissipation substrates of the examples and comparative examples.
R = (HA) / P (2)

Figure 2017028018
Figure 2017028018

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。   As shown in Table 1, the thermal resistance of the heat dissipation substrate decreases in proportion to the relative warpage, and in an example in which the relative warpage is 0.6% or less, the thermal resistance is 1 ° C./W or less. It was. In particular, in Examples 1 and 2 in which the relative warpage amount was 0.25% or less, the thermal resistance was 0.5 ° C./W or less, and the heat dissipation property of the heat dissipation substrate was excellent.

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。   On the other hand, in the comparative examples in which the relative warpage amount exceeds 0.6%, the thermal resistance is high, and the heat dissipation performance of the heat dissipation board is insufficient. In particular, in Comparative Examples 1 and 2 using a conventional press machine and in Comparative Example 4 using a dedicated correction tool, but the press pressure is low, the amount of relative warpage is large, which is as high as Comparative Example 3 with no correction. Thermal resistance was shown.

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。   As described above, the heat dissipation substrate of the present invention is excellent in heat dissipation as a result of reducing warpage. Moreover, since the device of this invention is equipped with the said thermal radiation board | substrate, it is excellent in heat dissipation. Furthermore, the method for manufacturing a heat dissipation board of the present invention can easily and reliably obtain the heat dissipation board. Therefore, the heat dissipation board and the heat dissipation component can be suitably used for electronic components that are becoming smaller.

Claims (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。
A base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy;
A heat dissipation board that is laminated on one surface of the base material and has a heat conductive layer having insulation properties,
The heat conductive layer includes an inorganic layer containing a binder mainly composed of phosphate glass,
A ratio of the maximum thickness difference of the inorganic layer to the maximum width is 0.6% or less.
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。   The heat dissipation substrate according to claim 1, wherein the average thickness of the inorganic layer is 10 μm or more and 200 μm or less. 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。   The heat dissipation substrate according to claim 1, wherein the inorganic layer further contains a filler mainly composed of alumina. 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。   The heat dissipation substrate according to claim 3, wherein the median diameter of the filler in the heat conductive layer is 5 µm or more and 100 µm or less, and the filler content is 30 mass% or more and 65 mass% or less. 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。   The heat dissipation according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coating layer which is laminated on one surface of the inorganic layer and mainly contains silicon oxide, silicon nitride, epoxy resin, or acrylic resin. substrate. 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。   A device comprising the heat dissipation substrate according to any one of claims 1 to 5. 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。
A base material mainly composed of aluminum or an aluminum alloy;
A method of manufacturing a heat dissipation board comprising: a heat conductive layer laminated on one surface of the base material and having an insulating property,
On one surface of the substrate, a step of coating and baking a composition for an inorganic layer containing binder particles mainly composed of phosphate glass,
The manufacturing method of the heat dissipation board | substrate characterized by the ratio with respect to the maximum width of the largest thickness difference of the inorganic substance layer formed after this coating and baking process being 0.6% or less.
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