JPS5854653B2 - 積層板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平板状ヒートパイプの平板面上に各種フィルム
、各種板材等を確実に接着せしめて積層板を形成する製
造方法に関するものである。

平板状ヒートパイプはヒートパイプの特徴とする熱移送
の迅速性、効率的な加熱又は冷却能力等を活用するため
平板面を構成する金属平板は通常極めて薄い板材を用い
て形成されである。

更に熱伝導を良くするため材質としては軟鋼板を用いて
形成されであるのが通例である。

従ってこの様な平板状ヒートパルプの平板面は外力に依
り極めて容易に変形して了うもので、完全な平面を維持
することが困難である。

第１図に示したある積層板形成の実施例に用いである平
板状ヒートパイプにおいては強い弾力性を有する中空管
状ウィックの多数本をヒートパイプ内に並列に配置して
複数の作動液の蒸気通路を有するヒートパイプとして形
成し、ウィックの弾力に依って金属平板を支持してその
変形を防止しである。

この様な構造の平板状ヒートパイプの金属平板は厚さ０
．１５ ｍｒｎＪｆｉ下の軟銅板にてヒートパイプを形
成することも可能である。

然しこの様な構造の場合、板面が外力を受けてもウィッ
クの弾性に依り容易に復元するため、ヒートパイプとし
ての機能を失なうことは全くないもの＼、板面の局部に
大きな外力が加わった場合等は銅板が永久歪を生じ、板
面の平滑性が失なわれるに至る。

この様な場合通常の方法で積層板を形成すると、永久歪
を生じた局部附近で空気を抱き込んだり、接着状態が不
安定になって、この部分でヒートパイプの熱移送能力、
熱交換能力が悪化して均一な冷却、加熱等が不可能とな
り、積層の初期の目的を低下せしめるものである。

又積層板の形状に際してはフィルム、板材等と平板状ヒ
ートパイプとの接着状態を全面で均一化せしめるため及
び接着面に空気の混入を防ぐため、充分な圧力を加える
必要がある場合が多い。

然し通常の方法で加圧する場合、前述の如く平板状ヒー
トパイプは板面が変形し易く、更に圧力が大きい場合は
中空管状ウィック迄も永久歪を生じヒートパイプ全体が
変形し復元力を失ない場合に依ってはヒートパイプとし
ての機能すらも失なづに至る恐れがある。

本発明は平板状ヒートパイプのこの様な積層作業性の困
難さを改善し理想的な積層板を形成する新しい方法を提
供するものである。

第１図は本発明の積層方法に依って得られた積層板の一
例の断面構造を示す斜視図である。

１は平板状ヒートパイプ、１′は中空管状ウィック群で
平板状ヒートパイプの中に並列化して密に装着されであ
る。

中空管状ウィックは弾性に富む金属線の編組チューブで
、平板状ヒートパイプ１の金属平板を弾性的に支持し乍
ら多数の作動液蒸気の通路を形成して居る。

２は接着材、３はセラミック基板、４も接着材で、銅平
板５とセラミック基板３を相互に接着している。

積層板の素材が柔軟なプラスチックフィルムの様な場合
は平板状ヒートパイプ１の平板面に対するなじみが良く
、空気抱き込みの危険が少ないのでその接着に大きな圧
力を必要としないため積層が容易である。

然し第１図例の如く基板材料がセラミック板や銅板等の
如く柔軟性に乏しい場合は平板状ヒートパイプ１の平板
面に対しなじみ難く、空気抱き込みの危険が多いので接
着に際しては大きな圧力を必要とし、通常の接着方法に
依る場合は平板状ヒートパイプ１を破損させる恐れがあ
る。

第２図は本発明の積層板形成方法を示す断面図である。

１は平板状ヒートパイプ、３はセラミック基板、５は銅
平板、２及び４は接着材層である。

６は加熱板で、加圧板１１の圧力に耐えて積層材料を支
持すると共に発熱体７に依りヒートパイプを加熱後水冷
ジャケット８に依りヒートパイプを冷却出来る様になっ
ている。

９は水冷ジャケット８の冷却水取入口、１０は冷却水の
排出口である。

１２．１３はスペーサーで、その高さは積層板の完成後
の厚さに等しくしである。

これは加熱板と加圧板の間隔を制限して加圧の為に積層
時における平板状ヒートパイプが圧潰するのを防ぐため
のものである。

金子板状ヒートパイプ１がその作動液として水を用いて
形成されているものである場合の積層方法の手順につい
て述べる。

（１）先づ加熱板６の上に積層素材を乗せる。

本実施例では銅−水系平板状ヒートパイプ１、耐熱接着
材２、セラミック基板３、耐熱接着材４、銅板５を順次
積み重ねる。

この場合の耐熱接着材２は熱硬化性プラスチック接着材
でも良く、又金属半田フィルムでも良い。

金属半田の場合はヒートパイプ１の平面上、セラミック
基板３の両面、銅板５の接着面等に予備半田を施して置
くのが通例である。

予備半田が充分な厚さで実施されである場合は金属半田
フィルムは不要である。

又セラミック基板３の両面には超音波処理に依り完全な
予備半田を実施することが近時の技術として採用され始
めている。

（２）次に加圧板を下降せしめ積層素材に軽く接触する
位置で一旦固定せしめる。

（３）加熱板を温度上昇せしめこれに依り平板状ヒート
パイプ１を加熱する。

ヒートパイプの特性として積層用の各素材板は夫々の全
面積において均一に加熱される。

又ヒートパイプ内の作動液である水はその飽和蒸気圧に
依って板面の全体に充分な内圧を示すに至る。

この内圧は積層素材板の全面に充分且つ均一な圧力で作
用し、加圧板に積層用素材を押し付は加熱する。

この状態に達すると平板状ヒートパイプは加圧板の圧力
に耐えるに充分な状態となるものである。

（４）加圧板の圧力を飽和蒸気圧より大きな圧力迄上昇
せしめて加圧板をスペーサーの位置迄下降せしめる。

加圧板の圧力とヒートパイプ内作動液の飽和蒸気圧とに
依り、積層素材は充分な圧力を加えられ、又ヒートパイ
プからの熱供給に依り、接着材は熔融又は熱硬化したり
、金属半田は軟化流動状態となると共に各積層素材間に
抱込まれた空気は完全に排出されるに至る。

又平板状ヒートパイプ１の平板面を構成する銅平板が積
層加工以前の外力等で平面状態を失なっていた場合や一
部に永久歪に依る変形を生じていた場合でもこの作業に
おける温度を高くし、ヒートパイプの作動液の飽和蒸気
圧を充分に大きくすることに依りセラミック基板３に足
金に・圧着され、平板面の平滑さを復元せしめることが
可能である。

本実施例のヒートパイプ作動液は水であるから接着材と
して金属半田を用いる場合は２４０℃に加熱することに
依りヒー）パイプ内の内圧は３４ｋｇ／ｃｒｌｔに達し
、この圧力は銅平板の変形を復元せしめ、積層板間の空
気を完全に排出し、積層作業を完成せしめるに充分な圧
力である。

第１図、第２図における銅平板５も同様に多少平滑度が
失なわれた素材であってもヒートパイプ内作動液の飽和
蒸気圧に依ってセラミック基板３と完全に密着積層され
るに至る。

接着材が熱硬化性樹脂である場合も平板状ヒートパイプ
１の熱供給特性に依り均一な加熱、急速な加熱速度、充
分な圧力に依る完全な密着、を迅速に実施することが出
来るのは云うまでもない。

（５）充分な接着及び各素材板間の空気排出が完了する
時間迄上述の加圧加熱状態を維持せしめた後、水冷ジャ
ケット８に通水し加熱板６０発熱体７の加熱を停止せし
める。

加圧板、加熱板、積層素材の冷却は平板状ヒートパイプ
の特性に依り極めて迅速であり且全平面上で極めて均一
である。

（６）冷却が完了したら加圧板を上昇せしめ完成積層板
を除去する。

上述の如き手順に依って平板状ヒートパイプ上に各種の
積層素材の積層を完了するのであるがこの新しい積層板
の製造方法は■平板状ヒートパイプを変形させたりその
性能を害することなく充分な圧力を加えることが出来る
。

■従って積層素材、接着材を急速充分に加熱すると共に
その加熱は全面に均一である。

■積層素材に多少の歪や変形があってもそれを修正して
完全平面に積層出来る等の利点があるので完成した積層
板は卓越した品質が保証されると共にその製造能率が極
めて大きいものである。

上述のようにて製造された積層板は銅平板５をエツチン
グ加工して電子部品取付用のプリント基板として使用さ
れる。

このようにプリント基板として積層板を使用するとヒー
トパイプにより冷却効率の良好なプリント基板が得られ
る。

第１図、第２図に示した如き積層板及びその製造手順は
あくまでも一実施例であって積層素材としてはプラスチ
ックスフィルムの場合もあり接着材としては粘着材の場
合もある。

これ等の場合も積層内に空気の抱き込みを防ぐため１５
ｋｇ／ｃｄの圧力で１５分程度の加圧を必要とする場合
がある。

この場合はヒートパイプ温度を２００℃に加熱すること
に依り実施することが出来る。

又プラスチックスフィルムが２００℃の温度に耐えられ
ない場合は１５０℃で積層する場合もある。

この場合は加圧は水の飽和蒸気圧に依ってヒートパイプ
内圧は４．８５ Ｉ’、９／ｃｍとなり、抱き込み空気
を完全に排出するためには加圧時間を延長したり接着材
の材質を考慮する必要がある。

又本発明の実施において一枚づユの積層板を製造する必
要はなく、多数の積層素材を同時に加熱加圧して実施す
ることが出来る。

その場合も平板状ヒートパイプの熱伝達性能が極めて良
いため、前述の如き原理をそのま＼実施して能率良く積
層板を形成することが出来る。

又前述の積層手順は必ずしも同一手順に依る必要はなく
、加熱板の加熱を先行せしめ、積層素材を乗せると直ち
に即ちヒートパイプの温度上昇より早く加圧板を下降せ
しめても良い。

又前述の加圧板操作は２段階を採用し、加圧板を定位置
で一旦固定し、ヒートパイプ温度上昇後再び加圧板で圧
力を加えたのであるが、接着材の種類に依っては一気に
スペーサー位置迄圧縮し然る後ヒートパイプを加熱する
方法を採用しても良い。

又場合に依っては加圧板は全く加圧せず前述の手順（２
）の位置で固定したま＼手順（３）の如く加熱板に依り
ヒートパイプを加熱し、その飽和蒸気圧に依りヒートパ
イプ平板面を膨張せしめ、加圧板の圧力に依らずヒート
パイプ平板面の膨張圧力のみに依って積層素材の各板に
加圧する方法でも良い。

更にはスペーサーを禍し、加圧板の圧力とヒートパイプ
内圧とのバランスのみに依って積層材全体を加圧する方
法でも良い。

これ等の手順の何れを採用するかは積層素材板の材質、
接着材の性質等により最も適した方法が採用されるもの
であって固定した手順に限定されるものではない。

要するに本発明は平板状ヒートパイプの作動液の飽和蒸
気圧に依り平板状ヒートパイプの内圧を上昇させてその
耐圧性を増加せしめ又は該内圧に依る平板面の膨張圧力
を利用して積層素材を加圧し、同時に飽和蒸気圧を増加
せしめる為の加熱温度をも積層素材相互の接着に利用す
る所にあるのであってその手順については何等限定する
ものではない。

以上の如き、本発明に係る積層板の製造方法は従来困難
と考えられていた平板状ヒートパイプ平面上に各種の積
層素材を積層して高品質の積層板を能率良く製造するこ
とを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層方法に依って得られた積層板の前
部を断面して示す斜視図、第２図は本発明の一実施例を
示す断面図である。 １・・・・・・平板状ヒートパイプ、２，４・・・・・
・接着材層、３・・・・・・セラミック基板、５・・・
・・・銅平板、６・・・・・・加熱板、７・・・・・・
発熱体、８・・・・・・水冷ジャケット、９・・・・・
・冷却水取入口、１０・・・・・・冷却水の排出口、１
１・・・・・・加圧板、 １２，１３・・・・・・スペーサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平板状ヒートパイプの平板面とプラスチック層、セ
   ラミック層、各種複合材料層、金属箔層等各種の層とが
   相互に密に接着された状態の積層板を形成する製造方法
   において、前記平板状ヒートパイプはその内部に、弾性
   に富む金属線チューブからなる作動液蒸気通路用の中空
   管状ウィック群を並列にかつ密に装着し、前記中空管状
   ウィック群により平板状ヒートパイプの平板面を弾性的
   に支持する構成となっており、前記平板状ヒートパイプ
   を加熱し、ヒートパイプ内作動液に飽和蒸気圧を発生せ
   しめ、該飽和蒸気圧と平板状ヒートパイプ平板面の熱移
   送特性とを利用して、積層素材である板又はフィルムと
   接着塗料、接着フィルム金属半田等の接着材と平板状ヒ
   ートパイプ平板面との全体を加熱加圧して相互に密に接
   着せしめ積層板を形成することを特徴とする積層板の製
   造方法。