JP5455468B2 - メタルコア基板用基材及び該メタルコア基板用基材を用いたメタルコア基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、メタルコア基板の製造に用いられ、前記メタルコア基板を構成する一対の絶縁体と積層されるメタルコア基板用基材、及び、該メタルコア基板用基材を用いたメタルコア基板の製造方法に関する。

近年の電子機器の高性能化や小型化などに伴い、プリント配線板に実装される電気部品の大容量化や、該電気部品及び導体パターンの高密度化等により発熱量が増大して、温度上昇の規格値に抑えるために放熱性を高める必要があった。そのため、放熱性や均熱性に優れたメタルコア基板を備えたメタルコア配線板（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

特許文献１に開示されたメタルコア配線板は、導電性の金属コアが一対の絶縁体の間に挟み込まれて形成されたメタルコア基板と、該メタルコア基板の表面に設けられ且つ所定の回路を形成した導体パターンと、該導体パターンに接続され且つメタルコア基板の表面に実装された複数の電気部品と、を備えている。

前記メタルコア基板は、アルミニウム、銅、等の熱伝導性の良好な金属コアと、この金属コアを間に挟んで該金属コアと積層された一対の絶縁体と、を備えている。そして、前述したメタルコア配線板は、メタルコア基板が内部に熱伝導率の高い金属コアを有しているため、局部的な温度上昇が生じることを防止できるようにしている。

特開２００７−２９４９３２号公報

しかしながら、前述の特許文献１に開示されたメタルコア配線板は、外部（電子機器）と接続するために、電子機器が接続されたワイヤハーネスのコネクタと嵌合するコネクタブロックの端子金具をメタルコア基板に組み付ける必要があった。このために、端子金具とメタルコア基板の表面に設けられた導体パターンとの接続部に熱が伝わり難く、即ち、メタルコア基板の金属コアの熱が前述した端子金具に伝わり難かった。したがって、メタルコア配線板に生じた熱を外部に放熱することが困難であった。

前述した問題を解消するために、メタルコア配線板をメタルコア基板の金属コアに端子部を一体に設けた構成とすることが考えられる。こうすることで、メタルコア配線板は、電子機器が接続されたワイヤハーネスのコネクタと嵌合するコネクタブロックの端子金具をメタルコア基板に組み付ける必要が無く、部品点数及び組み立てにかかる工数を削減することができる。

しかしながら、前述したメタルコア基板の金属コアに端子部が一体に設けられたメタルコア配線板では、端子部のコネクタへ挿抜を考慮した強度（硬さ）が必要なため、メタルコア基板の金属コアを熱伝導率が高く且つ強度（硬度）の高い材料で構成しなければならず、高価な材料が必要となり、コストが高騰するという問題があった。

したがって、本発明の目的は、前述した問題点に鑑み、安価で放熱性に優れたメタルコア基板用基材、及び、該メタルコア基板用基材を用いたメタルコア基板の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、メタルコア基板を構成する一対の絶縁体の間に挟まれるメタルコア基板用基材であって、平板状の金属コアと、前記金属コアよりも強度が強い金属で構成されるとともに、前記金属コアとは別体に形成された端子部と、前記端子部の一端寄りが前記金属コアと共に前記一対の絶縁体に挟まれ且つ前記端子部の他端寄りが前記一対の絶縁体の外縁部から外部に突出する前記金属コアに対する所定位置に、前記端子部を位置付けて前記金属コアに接続された位置付け部材と、を備え、前記位置付け部材は、前記端子部と一体に形成されるとともに、前記金属コアと接続される係合部を有して形成されていることを特徴とするメタルコア基板用基材である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記端子部の厚みが、前記金属コアの厚みよりも厚く形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載のメタルコア基板用基材を用いて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、前記端子部の他端寄りを前記一対の絶縁体の外縁部から外部に突出させた状態で、該一対の絶縁体の間に前記メタルコア基板用基材を挟んで、これら前記一対の絶縁体と前記メタルコア基板用基材とを積層し、互いに積層された前記メタルコア基板用基材及び前記一対の絶縁体に加圧加熱して一体化させた後に、前記位置付け部材を切り取ることを特徴とするメタルコア基板の製造方法である。

請求項１に記載された発明によれば、平板状の金属コアと、該金属コアよりも強度が強い金属で構成された端子部と、該端子部の一端寄りが金属コアと共に一対の絶縁体に挟まれ且つ端子部の他端寄りが一対の絶縁体の外縁部から外部に突出する金属コアに対する所定位置に、当該端子を位置付けて金属コアに接続された位置付け部材と、を備えているので、位置付け部材により金属コアと一対の絶縁体とを積層する際に該一対の絶縁体の外縁部から外部に端子部の他端寄りを突出させることができるので、作業工数を削減することができる。また、金属コアと端子部とをそれぞれ最適な材料で構成することができるため、金属コアを熱伝導率の高い材料で構成し且つ端子部を硬度の高い材料で構成することができ、材料コストを抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、端子部の厚みが、金属コアの厚みよりも厚く形成されているので、簡単な構造で端子部の強度を強くすることができるとともに、金属コアを温度上昇のみ考慮した厚みにすることができ、軽量化を図ることができるとともに、材料コストを抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、端子部の他端寄りを一対の絶縁体の外縁部から外部に突出させた状態で、該一対の絶縁体の間にメタルコア基板用基材を挟んで、これら一対の絶縁体とメタルコア基板用基材とを積層し、互いに積層されたメタルコア基板用基材及び一対の絶縁体に加圧加熱して一体化させた後に、位置付け部材を切り取ることで、メタルコア基板を製造することができるので、従来のメタルコア基板を製造する際に用いられる積層成形装置などを利用することができる。このため、設備にかかるコストを削減することができる。

以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、位置付け部材により金属コアと一対の絶縁体とを積層する際に該一対の絶縁体の外縁部から外部に端子部の他端寄りを突出させることができるので、作業工数を削減することができる。また、金属コアと端子部とをそれぞれ最適な材料で構成することができるため、金属コアを熱伝導率の高い材料で構成し且つ端子部を硬度の高い材料で構成することができ、材料コストを抑制することができる。したがって、安価で放熱性に優れたメタルコア基板用基材とすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、簡単な構造で端子部の強度を強くすることができるとともに、金属コアを温度上昇のみ考慮した厚みにすることができ、軽量化を図ることができるとともに、材料コストを抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、従来のメタルコア基板を製造する際に用いられる積層成形装置などを利用することができるので、設備にかかるコストを削減することができる。このため、メタルコア基板を製造するためのコストを抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかるメタルコア基板用基材の金属コア集合体８を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるメタルコア基板用基材を示す平面図である。 図２に示されたメタルコア基板用基材の要部を示す説明図である。 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断面図である。 図４に示された積層成形装置がメタルコア基板用基材と絶縁体とを加圧加熱した状態を示す断面図である。 図４に示された積層成形装置により図２のメタルコア基板用基材に絶縁体が積層されて一体化した状態を示す平面図である。 図６に示された絶縁体と積層されて一体化されたメタルコア基板用基材の位置付け部材が切り取られた状態を示す平面図である。

本発明の一実施形態にかかるメタルコア基板用基材、及び、該メタルコア基板用基材を用いたメタルコア基板の製造方法を、図１乃至図７を参照して説明する。図２又は図３に示すメタルコア基板用基材１は、メタルコア基板５の製造に用いられて、メタルコア基板５ を構成する絶縁体としての一対のプリプレグ６が積層される。このメタルコア基板５は、その表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。

図２又は図３に示すメタルコア基板用基材１は、平板状の金属コア２と、該金属コア２と別体に形成された端子部３と、該端子部３を金属コア２の後述する切欠部１０内（所定位置）に位置付ける位置付け部材４と、を備えている。メタルコア基板用基材１は、図１に示すように、金属コア集合体８から少なくとも１枚以上（図示例では４枚）の金属コア２が一括して製造される。

なお、本実施形態では、図１に示す金属コア集合体８から４枚の金属コア２を一括して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枚以上の金属コア２を一括して製造する等、種々異なる実施形態とすることができる。

金属コア集合体８は、例えば銅、アルミニウム、等の熱伝導性の良好な材料からなる、略矩形の金属板で構成されている。そして、金属コア集合体８は、図１に示す点線Ｓに沿って切断されることで、複数の金属コア２に分離される。この複数の金属コア２は、それぞれ、メタルコア基板５を構成する１つの部材となっている。

金属コア２は、矩形状に形成されているとともに、幅方向（図２中左右方向）の両側に切欠部１０が設けられている。各切欠部１０は、金属コア２の外縁部から中央部に向かって切り欠かれて形成されている。この各切欠部１０には、後述する位置付け部材４の係合部１３が係合される一対の係合凹部１１が設けられている。一対の係合凹部１１は、図２又は図３に示すように、各切欠部１０の縁部を切り欠いて形成され且つ各切欠部１０の長手方向（図２中上下方向）に沿って互いに間隔をあけ且つ相対して設けられている。

そして、前述した構成の金属コア２は、図２に示すように、切欠部１０の内側に端子部３が配置されるとともに、図４又は図６に示すように、その両表面にプリプレグ６が積層される。即ち、金属コア２は、端子部３と共に一対のプリプレグ６の間に挟まれる。

端子部３は、金属コア２を構成する材料よりも強度（高度）の高い金属で構成されている。端子部３は、厚みが金属コア２の厚みより厚い帯板状に形成されて、複数設けられている。複数の端子部３は、図２に示すように、金属コア２の幅方向の両側の各切欠部１０内（所定位置）にそれぞれ複数個（図示例では５個）配置されている。複数の端子部３は、各切欠部１０の長手方向に沿って互いに間隔をあけて並べられているとともに、位置付け部材４の後述する複数の連結部１２によって連結されている。

なお、本実施形態では、前述した端子部３の厚みが金属コア２の厚みより厚い帯板状に形成されているが、本発明はこれに限定するものではなく、端子部３の厚みが金属コア２の厚みと同等に形成されていてもよい。

位置付け部材４は、前述した複数の端子部３と一体に形成されているとともに、複数の連結部１２と一対の係合部１３とで構成されている。複数の連結部１２は、複数の端子部３の間に配置されて、これら複数の端子部３を連結している。

一対の係合部１３は、複数の端子部３の図２中上方に位置する端子部３と図２中下方に位置する端子部３とから突設されている。一対の係合部１３は、それぞれ、図２中上方に位置する端子部３と図２中下方に位置する端子部３とから、互いに離れる方向に突出している。また、一対の係合部１３は、先端部に凹部１３ａが設けられている。この凹部１３ａは、各係合部１３を前述した金属コア２の各係合凹部１１内に圧入する際に撓んで、各係合部１３を各係合凹部１１内に圧入し易くする。

前述した複数の連結部１２と一対の係合部１３とは、複数の端子部３の長手方向の中央部に配置されているとともに、複数の端子部３の並ぶ方向即ち前述した切欠部１０の長手方向に沿って同一線上に並べられている。

そして、前述した構成の位置付け部材４は、一対の係合部１３各々が前述した金属コア２の各係合凹部１１内に圧入されて該各係合凹部１１に係合することで、金属コア２と接続されて、複数の端子部３を金属コア２の各切欠部１０内（所定位置）に位置付けて、複数の端子部３を金属コア２に固定する。

こうして、前述の位置付け部材４は、複数の端子部３を金属コア２の各切欠部１０内（所定位置）に位置付けることで、各端子部３の一端部（一端寄り）３ａが金属コア２と共に一対のプリプレグ６に挟まれ且つ各端子部３の他端部（他端寄り）３ｂが一対のプリプレグ６の外縁部から外部に突出するように、金属コア２に対して位置付ける。

前述したように、本実施形態では、メタルコア基板用基材１が、平板状の金属コア２と、該金属コア２よりも強度が強い金属で構成された端子部３と、該端子部３の一端部３ａが金属コア２と共に一対のプリプレグ６に挟まれ且つ端子部３の他端部３ｂが一対のプリプレグ６の外縁部から外部に突出する金属コア２の切欠部１０内（所定位置）に、当該端子部３を位置付けて金属コア２に接続された位置付け部材４と、を備えている。

このため、位置付け部材４により金属コア２と一対のプリプレグ６とを積層する際に該一対のプリプレグ６の外縁部から端子部３の他端部３ｂを突出させることができるので、作業工数を削減することができる。また、金属コア２と端子部３とをそれぞれ最適な材料で構成することができるため、金属コア２を熱伝導率の高い材料で構成し且つ端子部３を硬度の高い材料で構成することができ、材料コストを抑制することができる。したがって、安価で放熱性に優れたメタルコア基板用基材１とすることができる。

また、端子部３の厚みが、金属コア２の厚みよりも厚く形成されているので、簡単な構造で端子部３の強度を強くすることができるとともに、金属コア２を温度上昇のみ考慮した厚みにすることができる。よって、軽量化を図ることができるとともに、材料コストを抑制することができる。

次に、前述したメタルコア基板用基材１を用いて、メタルコア基板５を製造する一例を、図４乃至図７を参照して説明する。まず、前述したメタルコア基板用基材１を絶縁体としての一対のプリプレグ６の間に配置して、これらメタルコア基板用基材１と一対のプリプレグ６とを互いに重ね合わせる。一対のプリプレグ６は、それぞれ、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状となっている。

そして、前述した一対のプリプレグ６は、メタルコア基板用基材１の金属コア２と複数の端子部３の長手方向の一端部３ａとを間に挟むとともに、該複数の端子部３の長手方向の他端部３ｂが当該一対のプリプレグ６の外縁部から外部に突出した状態で、メタルコア基板用基材１を互いの間に挟んで該メタルコア基板用基材１と重ね合わされる。即ち、一対のプリプレグ６は、当該一対のプリプレグ６の外縁部から外側に複数の端子部３の他端部３ｂを突出させた格好で、メタルコア基板用基材１と積層される。

次に、互いに積層された（重ね合わされた）メタルコア基板用基材１と一対のプリプレグ６とを、周知の積層成形装置３０（図４及び図５に示す）によって加圧加熱して一体化させる。図４及び図５に示す積層成形装置３０は、可動盤３１と、該可動盤３１と対向して設けられた固定盤３２と、前記可動盤３２を上下駆動させる図示しない駆動手段と、を有している。

そして、積層成形装置３０は、前述した互いに積層されたメタルコア基板用基材１及び一対のプリプレグ６が固定盤３２の所定の位置に載置されると、駆動手段によって可動盤３１を固定盤３２に近づける方向に移動させて、可動盤３１と固定盤３２との間で、前記互いに積層されたメタルコア基板用基材１及び一対のプリプレグ６を加圧加熱する。こうして、前記互いに積層されたメタルコア基板用基材１と一対のプリプレグ６とを一体化する。

最後に、前述した一対のプリプレグ６と一体化されたメタルコア基板用基材１の位置付け部材４の複数の連結部１２及び一対の係合部１３を切り取る。このとき、メタルコア基板用基材１の金属コア２と複数の端子部３とが電気的に切断されて、これら金属コア２と複数の端子部３とが一対のプリプレグ６によって一体となる。こうして、メタルコア基板５ が形成される。

そして、前述した構成のメタルコア基板５は、表面に導体パターンが形成され且つ複数の電気部品が実装されて、金属コア２と複数の端子部３とが所定のパターンで電気的に接続されることで、例えば自動車に搭載される電気接続箱などを構成するメタルコア配線板として用いられる。そして、メタルコア基板５の複数の端子部３が、それぞれ、電気接続箱と嵌合されるワイヤハーネス（相手側）のコネクタ内に挿入されて、該コネクタの各端子と接続される。

前述したメタルコア基板用基材１を用いたメタルコア基板５の製造方法によれば、端子部３の他端部３ｂを一対のプリプレグ６の外縁部から外部に突出させた状態で、該一対のプリプレグ６の間にメタルコア基板用基材１を挟んで、これら一対のプリプレグ６とメタルコア基板用基材１とを積層し、互いに積層されたメタルコア基板用基材１及び一対のプリプレグ６に加圧加熱して一体化させた後に、位置付け部材４を切り取ることで、メタルコア基板５を製造することができる。

このため、従来のメタルコア基板を製造する際に用いられる積層成形装置などを利用することができ、設備にかかるコストを削減することができる。したがって、メタルコア基板５を製造するためのコストを抑制することができる。

前述した実施形態では、メタルコア基板用基材１は、位置付け部材４の各係合部１３が金属コア２の各係合凹部１１内に圧入されることで該金属コア２と接続されている。しかしながら、本発明はこれに限定するものではなく、位置付け部材４の各係合部１３が金属コア２に溶接などによって接続されていても良い。

なお、前述した実施形態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 メタルコア基板用基材
２ 金属コア
３ 端子部
３ａ 一端部（一端寄り）
３ｂ 他端部（他端寄り）
４ 位置付け部材
５ メタルコア基板
６ プリプレグ（絶縁体）
８ 金属コア集合体
１０ 切欠部
１１ 係合凹部
１２ 連結部
１３ 係合部

Claims (3)

1. メタルコア基板を構成する一対の絶縁体の間に挟まれるメタルコア基板用基材であって、
   平板状の金属コアと、
   前記金属コアよりも強度が強い金属で構成されるとともに、前記金属コアとは別体に形成された端子部と、
   前記端子部の一端寄りが前記金属コアと共に前記一対の絶縁体に挟まれ且つ前記端子部の他端寄りが前記一対の絶縁体の外縁部から外部に突出する前記金属コアに対する所定位置に、前記端子部を位置付けて前記金属コアに接続された位置付け部材と、
   を備え、
   前記位置付け部材は、前記端子部と一体に形成されるとともに、前記金属コアと接続される係合部を有して形成されていることを特徴とするメタルコア基板用基材。
2. 前記端子部の厚みが、前記金属コアの厚みよりも厚く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基板用基材。
3. 請求項１に記載のメタルコア基板用基材を用いて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、
   前記端子部の他端寄りを前記一対の絶縁体の外縁部から外部に突出させた状態で、該一対の絶縁体の間に前記メタルコア基板用基材を挟んで、これら前記一対の絶縁体と前記メタルコア基板用基材とを積層し、互いに積層された前記メタルコア基板用基材及び前記一対の絶縁体に加圧加熱して一体化させた後に、前記位置付け部材を切り取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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