本发明涉及一种散热基板、装置(device)及散热基板的制造方法。
背景技术：
近年来，随着电子零件的高功率化，从电子零件产生的热量增加。例如高亮度发光二极管(Light Emitting Diode，LED)局部产生高温，由此导致发光效率降低、发光颜色变化、元件劣化等。因此，业界谋求高效率地将该热散去。现广为人知的是如下散热基板，该散热基板是针对所述要求，通过使导热性优异的基材表面含有粘合剂(binder)与填料(filler)，而形成具有绝缘性与导热性的被膜，使基材侧与冷却散热片(fin)等冷却材料接触，使被膜侧与电子零件等接触，由此提高散热效率。
作为所述基材，可以列举氧化铝(alumina)等陶瓷(ceramic)基材、铝(aluminum)等金属基材等。这些当中，氧化铝虽然导热率高，为25W/mK，散热效率优异，但其价格高，并且加工性差，难以制造形状薄的基材。另一方面，金属基材在成本方面低于氧化铝。特别是铝在导热率方面优异且为轻量，并且加工性优异，所以大多被用作此种基材。
另外，作为所述被膜，要求粘合剂及填料的导热性优异、以及填料的添加量足够多。另外，在所述被膜的平均厚度大的情况下，有因被膜导致散热基板的散热效率降低的担忧，因此需要使被膜的平均厚度变薄至能够确保绝缘性的程度。
作为所述粘合剂，广泛已知有环氧(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)等的树脂。此种树脂的导热率通常为0.1W/mK左右。另外，作为所述填料，可以列举二氧化硅(silica)、氧化铝、氮化硅、氮化硼等。该二氧化硅的导热率为1W/mK左右，氧化铝的导热率为25W/mK左右。另外，氮化硅及氮化硼的导热率更高。这些填料的导热率由于高于粘合剂的导热率，所以通过与树脂混合，能够提高被膜的导热率。这些当中，就导热率优异且低成本的方面而言，多使用氧化铝。
作为此种散热基板的具体例，例如可以列举：将包含双酚A(bisphenol A)型环氧树脂与无机填充材料的混合物积层在金属基材而成的电路基板(参照日本专利特开平6-44824号公报)、将含有无机中空粉体的环氧树脂等积层在金属基材而成的金属基底电路基板(参照日本专利特开2009-129801号公报)等。
但是，此种散热基板存在如下不良情况：由于其使用环氧树脂等的有机性被膜，所以耐热性低，例如不适合在超过200℃的高温环境下使用，此外由环氧树脂等所形成的被膜容易被水渗透，因在湿润环境下长期使用，会对被膜的树脂通电发生而发生碳化，由此导致被膜容易劣化。
针对所述不良情况，通过将具有导热性的填料与无机材料混合而形成所述被膜，可以获得适合在高温环境下或湿润环境下使用的散热基板。然而，此种散热基板的无机材料延展性劣于环氧树脂等，因此被膜容易产生针孔(pinhole)或孔隙。此外，在被膜表面会产生因填料而形成的凹凸，由此导致被膜的厚度均匀性容易降低。这些结果造成被膜的绝缘性容易降低。
因此，创作设计出在金属板上积层有珐琅等玻璃质无机物层的散热基板。作为此种散热基板，例如可以列举在金属芯表面形成有珐琅层的散热基板(参照日本专利特开平1-110789号公报及日本专利特开2006-344693号公报)等。
然而，所述现有的散热基板由于通过焙烧而形成珐琅等无机物层，所以因金属制基板与无机物层的热膨胀率差、或伴随无机物层的焙烧所产生的收缩等，而使散热基板产生翘曲。该翘曲在相对柔软的铝基材上尤为明显。由此，变得难以将冷却散热片等冷却材料或电子零件等发热体与散热基板进行密接，结果存在散热基板的散热性降低的不良情况。
所述不良情况能够通过减轻散热基板的翘曲来消除，但关于将翘曲减少何种程度便可获得充足的散热效率，指标尚未确立。因此，存在如下不良情况：为了减少散热基板的翘曲而进行过度加工，由此导致散热基板的制造成本增加，另一方面，翘曲的减少并不充分，结果造成散热效率并不充分。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平6-44824号公报
[专利文献2]日本专利特开2009-129801号公报
[专利文献3]日本专利特开平1-110789号公报
[专利文献4]日本专利特开2006-344693号公报
技术实现要素：
[发明欲解决的课题]
本发明是基于所述情况而完成的，其目的在于提供一种翘曲小、绝缘性及散热性优异的散热基板、具备该散热基板的装置、以及该散热基板的制造方法。
[解决课题的手段]
为了解决所述课题而完成的发明为如下散热基板，该散热基板具备以铝或铝合金作为主成分的基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层，并且所述导热层具备无机物层，该无机物层含有以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂。
此外，本发明为如下散热基板，该散热基板具备积层在该无机物层的一面且以硅氧化物作为主成分的涂层，并且所述无机物层的平均厚度为30μm以上且200μm以下，所述涂层的平均厚度为0.5μm以上且30μm以下，所述无机物层中的填料的中位数粒径为5μm以上且100μm以下，所述填料的含有比例为30质量％以上且78质量％以下。
关于该散热基板，基材以铝或铝合金作为主成分，且无机物层具有一定范围的厚度，此外含有以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂，由此使基材及导热层的导热性优异。另外，所述无机物层中的所述填料的中位数粒径(median particle size)及含有比例为一定范围，由此能够容易地同时实现导热层的导热性与强度。此外，与含有树脂的现有的导热层相比，此种导热层的耐热性更优异。另外，该散热基板由于无机物层中的因填料而形成的凹凸被一定范围厚度的涂层所填充，所以该散热基板的厚度均匀性提高。此外，绝缘性优异的涂层有可能浸入无机物层表面的微小龟裂等的内部。结果能够在不损害该散热基板的散热性的情况下提高绝缘性。另外，所述无机物层所能承受的温度低于填料及粘合剂的软化点，为450℃～480℃左右，但作为所述涂层的主成分的硅氧化物的耐热温度超过1000℃。因此，通过使该散热基板具备以硅氧化物作为主成分的涂层，该散热基板的耐热性进一步提高。
所述涂层优选以硅氧化物的非晶体作为主体。硅氧化物的非晶体可以通过低于作为硅氧化物的结晶体的二氧化硅的价格获得，因此能够降低涂层的形成所耗费的成本。另外，硅氧化物的非晶体由于具有高耐热性，所以能够提高导热层的耐热性。
为了解决所述课题而完成的另一发明是如下散热基板，该散热基板具备以铝或铝合金作为主成分的基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层，并且所述导热层具备含有以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂的无机物层，该无机物层的最大厚度差相对于最大宽度的比例为0.6％以下。
关于该散热基板，基材是以铝或铝合金作为主成分，且无机物层含有以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂，由此使基材及导热层的导热性优异。另外，与含有树脂的现有的导热层相比，导热层的耐热性更优异。此外，作为表示翘曲量的指标，使用最大厚度差相对于最大宽度的比例，且该比例为所述上限以下，由此，在使该散热基板的基材侧与冷却材料接触、使无机物层侧与电子零件等发热体接触的情况下，能够有效地提高热从发热体向该散热基板的移动效率、以及热从该散热基板向冷却材料的移动效率。结果能够通过必要最小限度的翘曲减少加工，大幅提高该散热基板的散热性。
为了解决所述课题而完成的另一发明是具备所述散热基板的装置。该装置由于具备所述散热基板，所以散热性优异。
为了解决所述课题而完成的又一发明是散热基板的制造方法，其是制造具备以铝或铝合金作为主成分的基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层的散热基板的方法，其特征在于包括如下步骤：涂布及焙烧步骤，在所述基材的一面涂布含有以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子的无机物层用组合物并进行焙烧；及涂布及干燥步骤，在该涂布及焙烧步骤后形成的无机物层的一面涂布以硅氧烷(siloxane)化合物作为主成分的涂层用组合物并进行干燥；所述无机物层的平均厚度为30μm以上且200μm以下，所述涂层的平均厚度为0.5μm以上且30μm以下，所述无机物层中的填料的中位数粒径为5μm以上且100μm以下，填料的含量为30质量％以上且78质量％以下。
在该散热基板的制造方法中，通过使基材的主成分为铝或铝合金，而容易进行基材的加工。另外，通过将以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子涂布在基材的一面并进行焙烧，能够容易且确实地形成绝缘性及导热性优异的无机物层。此外，通过其后在无机物层的一面涂布以硅氧烷化合物作为主成分的涂层用组合物并进行干燥，使硅氧烷化合物进行聚合等，由此能够容易且确实地将以硅氧化物作为主成分的涂层形成于无机物层的一面。
所述硅氧烷化合物优选烷氧基硅氧烷(alkoxyl siloxane)、其低聚物(oligomer)或使用该烷氧基硅氧烷的聚硅氧烷。通过所述硅氧烷化合物为这些化合物，能够形成强度及绝缘性优异的涂层。
为了解决所述课题而完成的又一发明是散热基板的制造方法，其是制造具备以铝或铝合金作为主成分的基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层的散热基板的方法，其特征在于包括：涂布及焙烧步骤，在所述基材的一面涂布含有以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子的无机物层用组合物并进行焙烧，且该涂布及焙烧步骤后形成的无机物层的最大厚度差相对于最大宽度的比例为0.6％以下。
根据该制造方法，能够容易且确实地获得所述最大厚度差相对于最大宽度的比例为0.6％以下的散热基板。
此处，所谓“主成分”或“主体”是指以质量基准计最多的成分(例如为50质量％以上)。关于“最大宽度”，在散热基板俯视下为圆形或楕圆形的情况下是指最长轴，在基材或散热基板俯视下为多边形的情况下是指最长对角线。“最大厚度差”是指最厚部分与最薄部分的厚度的差。“最大厚度差相对于最大宽度的比例”是在将散热基板的最大宽度设为L(mm)、最大厚度差设为X(mm)、相对翘曲量设为B(％)的情况下，基于以下的式(1)所求出的值。“中位数粒径”是指通过激光(laser)衍射散射法求得的粒度分布中成为体积累计值50％的粒径。
B＝(X/L)×100···(1)
[发明效果]
如以上所说明，本发明的散热基板在绝缘性及散热性方面优异。另外，本发明的装置由于具备所述散热基板，所以绝缘性及散热性优异。此外，本发明的散热基板的制造方法能够获得绝缘性及散热性优异的散热基板。因此，该散热基板及装置能够适宜地用于向小型化方向发展的电子零件。
如以上所说明，本发明的散热基板因减少了翘曲，结果造成在散热效率方面优异。另外，本发明的装置由于具备所述散热基板，所以散热效率优异。此外，本发明的散热基板的制造方法能够容易且确实地获得所述散热基板。因此，该散热基板及装置能够适宜地用于向小型化方向发展的电子零件。
具体实施方式
以下，对本发明的散热基板、装置及散热基板的制造方法的实施方式进行说明。
[散热基板]
该散热基板主要具备基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层。
<基材>
基材是以铝或铝合金作为主成分，且在一面积层导热层。
在基材的主成分为铝合金的情况下，优选该铝合金的镁含量少。具体而言，优选JIS-H4000(2014)所规定的5000系列或6000系列以外的铝合金。如此，通过使用镁含量少的铝合金作为基材，能够降低无机物层从基材的剥离。
另外，作为该铝或铝合金，更优选JIS-H4000(2014)所规定的3000系列的铝合金。
另外，基材除铝及铝合金以外，还可包含例如铜、铁、这些的合金等。此处，铝的导热率为200W/mK～250W/mK左右，铜的导热率为350W/mK～400W/mK左右，铁的导热率为80W/mK左右。因此，通过添加铜，能够提高基材的导热率。另外，铜及铁比铝更坚固，所以通过添加铜、铁或这些的合金，能够提高基材的强度。
作为基材的平均厚度的下限，优选0.1mm，更优选0.5mm。另一方面，作为所述平均厚度的上限，优选5mm，更优选4mm。如果所述平均厚度小于所述下限，则有该散热基板的强度降低的担忧。反之，如果所述平均厚度超过所述上限，则有难以将该散热基板用于经小型化的电子机器的担忧。
<导热层>
导热层是直接积层在基材的一面，且具备无机物层。另外，导热层也还可以具备涂层。
所述导热层可以仅积层在基材的一面，也可以积层在两面，但优选仅积层在一面。通常，铝的导热性优于磷酸玻璃，所以通过使该散热基板的未积层导热层的侧的面与冷却材料接触，该散热基板的散热效率进一步提高。
(无机物层)
无机物层是直接积层在所述基材的一面的层。通过该无机物层，能够对该散热基板赋予绝缘性。另外，所述无机物层具有以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂中分散有填料的结构。由此，无机物层具有绝缘性以及高导热性。
作为无机物层的平均厚度的下限，为30μm，优选50μm。另一方面，作为所述平均厚度的上限，为200μm，优选150μm，更优选100μm。如果所述平均厚度小于所述下限，则有容易产生无机物层中的针孔等缺陷，导致无机物层的绝缘性降低的担忧。反之，如果所述平均厚度超过所述上限，则有无机物层的热阻增大，导致该散热基板的散热性降低的担忧。
另外，无机物层的平均厚度优选下述填料的中位数粒径的1.5倍以上且10倍以下的厚度。如此，通过将无机物层的平均厚度与填料的中位数粒径设为所述范围，能够以高水平同时实现无机物层的绝缘性与导热性。
另外，在无机物层含有下述填料的情况下，无机物层的平均厚度优选填料的中位数粒径的1.5倍以上且10倍以下的厚度。如此，通过将无机物层的平均厚度与填料的中位数粒径设为所述范围，能够以高水平同时实现无机物层的绝缘性与导热性。
(粘合剂)
粘合剂是以磷酸盐玻璃作为主成分。另外，在无机物层含有下述填料的情况下，粘合剂会填充填料的空隙。
该磷酸盐玻璃优选熔点低于作为所述基材的主成分的金属。如此，通过磷酸盐玻璃的熔点低于所述金属的熔点，能够通过下述方法容易地形成无机物层。具体而言，例如在所述基材的主成分为铝的情况下，由于铝的熔点为660℃左右，所以磷酸盐玻璃的熔点优选450℃以上且580℃以下。
另外，该磷酸盐玻璃的导热率一般高于环氧树脂等。因此，与现有的散热基板的树脂层相比，所述无机物层的散热效率更优异。具体而言，通常树脂的导热率为0.1W/mK左右，磷酸盐玻璃的导热率为1.0W/mK左右。
(填料)
填料是分散于无机物层中，而提高无机物层的导热性。如果填料的各粒子不与其他粒子接触而分散在无机物层内，则有无机物层的导热性变得难以提高的担忧，因此，填料的各粒子优选彼此接触。
所述填料是以氧化铝作为主成分。如此，通过使填料的主成分为氧化铝，能够降低填料的成本。另外，通过使填料的主成分为氧化铝，而提高无机物层的导热性，此外因粘合剂与填料的密接性提高，无机物层的强度提高。
所述填料除氧化铝以外，还可以含有非晶质氧化硅、晶质二氧化硅、氮化铝、氮化硅等。
另外，作为填料，优选导热率高于所述粘合剂的填料。在填料的导热率与粘合剂同等程度或低于粘合剂的情况下，即便添加填料，无机物层的导热性也不会提高。
作为所述填料的中位数粒径的下限，为5μm，优选10μm。另一方面，作为所述中位数粒径的上限，为100μm，优选50μm，更优选30μm。如果所述中位数粒径小于所述下限，则有填料的各粒子变得难以接触，无机物层的导热性难以提高的担忧。反之，如果所述中位数粒径超过所述上限，则有难以通过下述涂布法形成无机物层的担忧，或无机物层变得过厚的担忧。
作为所述无机物层中的所述填料的含有比例的下限，为30质量％，优选35质量％，更优选40质量％。另一方面，作为所述含有比例的上限，优选85质量％，更优选80质量％，进而优选75质量％。如果所述含有比例小于所述下限，则有无机物层的导热性难以提高的担忧。反之，如果所述含有比例超过所述上限，则有因填料彼此的低密接性，导致难以形成无机物层的担忧。
(涂层)
涂层是积层在无机物层的一面，通过填充因无机物层中的填料而形成的凹凸，使无机物层的厚度均匀性提高，且使该散热基板的绝缘性提高。
另外，该散热基板是通常使无机物层侧的面与电子机器等发热体接触、使基材侧的面与冷却材料接触而使用。在该情况下，无机物层的最表面直接暴露于高温的发热体，温度朝无机物层的基材侧逐渐降低，基材的与冷却材料接触侧的温度变得最低。如此，该散热基板的温度成为最高的是无机物层侧的最表面附近，因此，通过在该无机物层的最表面形成涂层，耐热性高的涂层被覆无机物层的最表面，从而提高该散热基板的耐热性。
另外，无机物层中的作为粘合剂的主成分的磷酸盐玻璃在耐水性方面稍差，碱金属成分有可能从磷酸盐玻璃中流出，但通过用涂层被覆无机物层，能够抑制该碱金属成分的流出。
涂层的主成分是硅氧化物。作为该硅氧化物，例如可以列举晶质二氧化硅、非晶体的石英玻璃等，这些当中，优选非晶体。该非晶体的导热率通常为1.0W/mK左右，与所述无机物层中的作为粘合剂主成分的磷酸盐玻璃为相同程度，因此通过使用非晶体作为涂层，能够抑制该散热基板的散热性的降低。
涂层的主成分也有时为氮化硅、环氧树脂或丙烯酸树脂。这些当中，优选氧化硅及氮化硅，更优选非晶质氧化硅及具有聚矽氮烷(polysilazane)结构的氮化硅。
作为涂层的平均厚度的下限，为0.5μm，优选5μm，更优选10μm。另一方面，作为所述平均厚度的上限，优选50μm，更优选40μm，进而优选30μm。如果所述平均厚度小于所述下限，则有无机物层中的针孔等空隙的填充并不充分，导致该散热基板的绝缘性不充足的担忧。反之，如果所述平均厚度超过所述上限，则有涂层作为隔热层发挥作用，导致该散热基板的散热性降低的担忧，或涂层产生裂纹的担忧。
作为该散热基板的所述无机物层的最大厚度差相对于最大宽度的比例的上限，为0.6％，优选0.4％，更优选0.35％，进而优选0.25％。如果所述比例超过所述上限，则有该散热基板与发热体或冷却材料的密接性降低，导致该散热基板的散热性变得难以提高的担忧。
作为所述最大宽度的下限，优选1.5cm，更优选2cm。另一方面，作为所述最大宽度的上限，优选30cm，更优选25cm，进而优选20cm。如果所述最大宽度小于所述下限，则有该散热基板变得过小，散热性变得难以提高的担忧。反之，如果所述最大宽度超过所述上限，则有该散热基板的翘曲的绝对值变大，与发热体或冷却材料的密接面积难以增加的担忧。
<优点>
在该散热基板中，通过使基材以铝或铝合金作为主成分，且无机物层含有以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂，而使基材及导热层的导热性优异。另外，与含有树脂的现有的导热层相比，导热层的耐热性更优异。此外，该散热基板由于无机物层中的因填料而形成的凹凸被涂层填充，所以该散热基板的厚度均匀性提高。结果该散热基板的绝缘性提高。另外，所述无机物层可承受的温度低于填料及粘合剂的软化点，为450℃～480℃左右，但作为所述涂层的主成分的硅氧化物的耐热温度超过1000℃。因此，通过该散热基板具备以硅氧化物作为主成分的涂层，而进一步提高该散热基板的耐热性。此外，通过使用最大厚度差相对于最大宽度的比例作为表示翘曲量的指标，并使该比例为所述上限以下，而在使该散热基板的基材侧与冷却材料接触、使无机物层侧与电子零件等发热体接触的情况下，能够有效地提高热从发热体向该散热基板的移动效率、以及热从该散热基板向冷却材料的移动效率。结果能够通过必要最小限度的翘曲减少加工，大幅提高该散热基板的散热性。
[装置]
该装置具备该散热基板。具体而言，可列举将电子机器等发热体配设在该散热基板的导热层侧，将冷却材料配设在该散热基板的基材侧而成的装置。作为该冷却材料，例如可以列举水冷装置、气冷装置、冷却散热片等导热构件等。
<优点>
该装置由于具备该散热基板，所以绝缘性及散热性优异。
[散热基板的制造方法]
该散热基板的制造方法主要包括如下步骤：涂布及焙烧步骤，在所述基材的一面涂布含有以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子的无机物层用组合物并进行焙烧(无机物层形成步骤)；及涂布及干燥步骤，在该涂布及焙烧步骤后形成的无机物层的一面涂布以硅氧烷化合物作为主成分的涂层用组合物并进行干燥(涂层形成步骤)。
该散热基板的另一制造方法是制造具备以铝或铝合金作为主成分的基材、及积层在该基材的一面且具有绝缘性的导热层的散热基板的方法，且主要包括如下步骤：涂布及焙烧步骤，在所述基材的一面涂布含有以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子的无机物层用组合物并进行焙烧(无机物层形成步骤)。
另外，该制造方法优选除所述步骤以外，还在所述无机物层形成步骤后包括矫正散热基板的翘曲的步骤(矫正步骤)。此外，该制造方法还可以包括在所述涂布及焙烧步骤后形成的无机物层的一面涂布以硅氧烷化合物作为主成分的涂层用组合物并进行干燥的步骤(涂层形成步骤)。
关于由该制造方法所获得的散热基板，无机物层的最大厚度差相对于最大宽度的比例为0.6％以下。
<无机物层形成步骤>
在无机物层形成步骤中，在基材的一面形成无机物层。本步骤例如包括：通过磷酸盐玻璃的粉碎而制备粘合剂粒子的步骤(粘合剂粒子制备步骤)、通过该粘合剂粒子与填料的混合而制备无机物层用组合物的步骤(无机物层用组合物制备步骤)、涂布无机物层用组合物的步骤(涂布步骤)、及对所涂布的无机物层用组合物进行焙烧的步骤(焙烧步骤)。
(粘合剂粒子制备步骤)
在粘合剂粒子制备步骤中，使用例如球磨机(pot mill)、喷射式粉碎机(iet mill)等粉碎机，将磷酸玻璃粉碎至所需大小，而获得粘合剂粒子。
作为所述粘合剂粒子的中位数粒径的下限，优选2.5μm，更优选3μm，进而优选5μm。另一方面，作为所述中位数粒径的上限，优选100μm，更优选80μm，进而优选50μm。如果所述中位数粒径小于所述下限，则有通过涂布后的加热而熔融的磷酸盐玻璃未充分扩展，导致无机物层的均匀性降低的担忧。反之，如果所述中位数粒径超过所述上限，则有粘合剂粒子与填料未充分混合，导致无机物层的均匀性降低的担忧。
(无机物层用组合物制备步骤)
在无机物层用组合物制备步骤中，可以将所述粘合剂粒子直接用作无机物层用组合物，也可以通过将所述粘合剂粒子与填料、水或水系溶剂进行混合而制备无机物层用组合物。
作为所述水系溶剂，例如可以列举：甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、正丙醇(propanol)、2-丙醇、或叔丁醇(tert-Butyl alcohol)等直链或支链的脂肪族低级醇；
苄醇(benzyl alcohol)、或2-苯基乙醇(2-phenyl ethanol)等芳香族醇；
丙二醇(propylene glycol)、乙二醇(ethylene glycol)、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、PEG200、PEG400等聚乙二醇；
二丙二醇、三丙二醇等聚丙二醇；
1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、己二醇等多元醇；
乙二醇单甲醚(ethylene glycol monomethyl ether)、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯等多元醇的烷基醚衍生物；
丙酮(acetone)等低级酮等。
在所述无机物层用组合物含有水或水系溶剂的情况下，作为无机物层用组合物的固体成分浓度的下限，优选40质量％，更优选50质量％。另一方面，作为所述固体成分浓度的上限，优选70质量％，更优选65质量％。如果所述固体成分浓度小于所述下限，则有因涂布后的焙烧而使无机物层的厚度大幅降低，难以获得所需厚度的无机物层的担忧，或焙烧耗费时间，导致该散热基板的制造效率降低的担忧。反之，如果所述固体成分浓度超过所述上限，则有难以均匀地涂布无机物层用组合物的担忧。
(涂布步骤)
在涂布步骤中，将所述无机物层用组合物涂布在基材的一面，形成涂膜。作为该涂布方法，例如可以列举涂布机(coater)涂布、喷雾(spray)涂布、印刷涂布等。这些当中，就能够容易且均匀地涂布所述无机物层用组合物的观点而言，优选喷雾涂布及印刷涂布。
在所述无机物层用组合物包含水或水系溶剂的情况下，优选在涂布所述无机物层用组合物而形成涂膜后，使该涂膜干燥而去除溶剂。作为所述干燥温度的下限，优选15℃，更优选20℃。另一方面，作为所述干燥温度的上限，优选100℃，更优选90℃。如果所述干燥温度小于所述下限，则有干燥耗费时间，导致该散热基板的制造效率降低的担忧。反之，如果所述干燥温度超过所述上限，则有无机物层用组合物中的粘合剂粒子熔融，难以形成均匀的无机物层的担忧。
作为所述干燥时间的下限，优选10分钟，更优选30分钟。另一方面，作为所述干燥时间的上限，优选600分钟，更优选300分钟。如果所述干燥时间小于所述下限，则有未从无机物层用组合物的涂膜中充分地去除水或水系溶剂，因残留的溶剂而难以形成均匀的无机物层的担忧。反之，如果所述干燥时间超过所述上限，则有该散热基板的制造效率降低的担忧。
(焙烧步骤)
在焙烧步骤中，通过焙烧所述涂膜，使涂膜中的粘合剂粒子熔融，而形成无机物层。
作为所述焙烧温度的下限，优选430℃，更优选450℃。另一方面，作为所述焙烧温度的上限，优选580℃，更优选550℃。如果所述焙烧温度小于所述下限，则有所述涂膜中的粘合剂粒子未充分地熔融的担忧。反之，如果所述焙烧温度超过所述上限，则有所述涂膜中的填料熔融，而无法形成具有充足导热性的无机物层的担忧。
作为所述焙烧时间的下限，优选5分钟，更优选10分钟，进而优选15分钟，特别优选20分钟。另一方面，作为所述焙烧时间的上限，优选1小时，更优选50分钟。如果所述焙烧时间小于所述下限，则有所述涂膜中的粘合剂粒子未充分地熔融的担忧。反之，如果所述焙烧时间超过所述上限，则有该散热基板的制造效率降低的担忧。
<涂层形成步骤>
在涂层形成步骤中，在所述无机物层形成步骤中所形成的无机物层的一面形成涂层。本步骤例如主要具有：将含有硅氧烷化合物的涂层用组合物涂布在无机物层的一面的步骤(涂布步骤)、及使涂布后的涂层用组合物干燥的步骤(干燥步骤)。
(涂布步骤)
在涂布步骤中，通过将涂层用组合物涂布在无机物层的一面而形成涂膜。在涂层是以硅氧化物作为主成分的情况下，所述涂层用组合物主要含有硅氧烷化合物。
所述硅氧烷化合物是具有硅氧烷键的化合物，也可以具有烷基(alkyl)等取代基。作为该硅氧烷化合物，优选烷氧基硅氧烷、其低聚物或使用该烷氧基硅氧烷的聚硅氧烷。作为该烷氧基硅氧烷，例如可以列举烷氧基二硅氧烷等烷氧基硅氧烷低聚物、具有三维网状结构的烷氧基聚硅氧烷等。此处，所谓“硅氧烷低聚物”是指2～100个左右的硅氧烷单体聚合而成的低聚物。
另外，所述烷氧基硅氧烷优选其氢原子的至少一部分被取代基取代。作为该取代基，优选烷基及苯基，更优选甲基及苯基。
另外，所述涂层用组合物还可以含有溶剂。作为该溶剂，例如可以列举所述水及水系溶剂、以及非极性溶剂。
作为所述非极性溶剂，例如可以列举：己烷(hexane)、庚烷(heptane)、辛烷(octane)、戊烷(pentane)等链式烃溶剂，环己烷等脂环式烃溶剂，苯(benzene)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)等芳香族烃溶剂等。这些当中，优选芳香族烃溶剂，更优选甲苯及二甲苯。
在所述涂层用组合物还含有溶剂的情况下，作为涂层用组合物的固体成分浓度的下限，优选15质量％，更优选20质量％，进而优选25质量％。另一方面，作为所述固体成分浓度的上限，优选75质量％，更优选65质量％，进而优选60质量％。如果所述固体成分浓度小于所述下限，则有将涂层用组合物涂布在无机物层时，进入至无机物层表面的微小龟裂等的内部的硅氧烷化合物量减少的倾向。因此，有涂层在所述微小龟裂等内的浸入程度并不充分，由涂层获得的绝缘性提高效果不会充分提高的担忧。反之，如果所述固体成分浓度超过所述上限，则有难以将涂层用组合物均匀地涂布在无机物层表面的担忧。
作为将所述涂层用组合物涂布在无机物层的涂布方法，例如可以列举利用毛刷、涂布机等的涂布法，根据这些方法，能够高效率地填充无机物层的凹凸。另一方面，真空蒸镀法或溅镀(sputtering)法有涂层用组合物向因填料而形成的凹凸或无机物层的针孔等间隙的渗透变得不充分的担忧。因此，在该散热基板的制造方法中使用涂布法。
(干燥步骤)
在干燥步骤中，使所述涂布步骤中形成的涂膜干燥。通过在大气压中对所述涂膜进行干燥，而利用烷氧基硅氧烷、其低聚物或使用该烷氧基硅氧烷的聚硅氧烷的水解产生硅氧化物，从而形成涂层。
作为所述干燥时的温度的下限，优选15℃，更优选20℃。另一方面，作为所述干燥温度的上限，优选200℃，更优选180℃。如果所述干燥温度小于所述下限，则有未形成具有充足强度的涂层的担忧。反之，如果所述干燥温度超过所述上限，则有无机物层或基材破损的担忧。
另外，作为所述干燥时间的下限，优选1小时，更优选2小时，进而优选5小时。另一方面，作为所述干燥时间的上限，优选48小时，更优选36小时。如果所述干燥时间小于所述下限，则有未形成具有充足强度的涂层的担忧。反之，如果所述干燥时间超过所述上限，则有该散热基板的制造效率降低的担忧。
另外，也可以通过在形成很厚的涂层后，对该涂层的表面进行研磨等，而调节涂层的平均厚度，从而形成所需平均厚度的涂层。在通过此种方法形成涂层的情况下，能够变得容易对涂层的平均厚度进行微调，此外容易提高涂层的表面平滑性，容易发挥出由涂层获得的绝缘性的提高效果。
<优点>
在该散热基板的制造方法中，通过使基材的主成分为铝或铝合金，变得容易进行基材的加工。另外，通过将以氧化铝作为主成分的填料及以磷酸盐玻璃作为主成分的粘合剂粒子涂布在基材的一面并进行焙烧，能够容易且确实地形成绝缘性及导热性优异的无机物层。此外，通过其后在无机物层的一面涂布以硅氧烷化合物作为主成分的涂层用组合物并进行干燥，使硅氧烷化合物进行聚合等，由此能够容易且确实地在无机物层的一面形成以硅氧化物作为主成分的涂层。
<矫正步骤>
在矫正步骤中，减少散热基板的翘曲。
作为本步骤中使用的矫正装置，例如可以列举加压装置。作为该加压装置，例如可以使用平板加压装置、热压(hot press)装置、微细凹凸加工装置等的公知方法，但有无法充分降低散热基板的翘曲的担忧、或无机物层及基板发生变形及破损的担忧，因此优选使用专用的平面度矫正装置。
此处，发明人发现，可以将散热基板的最大厚度差相对于最大宽度的比例设为上述翘曲指标。例如对于长度50mm、宽度50mm、平均厚度2mm的铝基材，最大宽度成为50×1.41＝70.5mm。此处，当在该基材的一面形成平均厚度100μm的无机物层，且无机物层的最大厚度差成为1.2mm时，翘曲成为1.2÷70.5×100＝1.7％。该散热基板的散热效率差，需要减少翘曲的加工，因此使用各种矫正装置对减少翘曲的加工进行验证。
首先，作为所述矫正装置，使用具备多个辊(roller)且散热基板通过其间的加工装置，结果无机物层产生裂纹。
另外，在使用由平板上下夹持散热基板的平板加压装置作为所述矫正装置的情况下，在加压过程中翘曲看似减少，但如果降低压力，则翘曲恢复的可能性大。例如在对具有所述大小及翘曲的散热基板进行平板加压的情况下，加压后的无机物层的最大厚度差成为1.0mm，翘曲成为1.4％，翘曲的减少并不充分。
此外，在使用加压的同时在200℃下进行加热且由碳(carbon)制的平板夹持的热压装置作为所述矫正装置的情况下，也与所述平板加压同样地，加压后的无机物层的最大厚度差成为1.0mm，翘曲成为1.4％，翘曲的减少并不充分。
另外，于使用在上面板及下面板的至少一面板形成多个小凸部并将其凸部压抵在散热基板进行加压的微细凹凸装置作为所述矫正装置的情况下，因与凸部接触的部分而使无机物层产生裂纹，或基材表面产生大的凹陷。
相对于此，在使用下述专用的平面度矫正装置作为所述矫正装置的情况下，无机物层不易产生裂纹，另外，翘曲也得到充分减少。
作为所述平面度矫正装置，例如可以列举具备能够对金属板加压的加压部及加压台的装置。关于该装置，所述加压台在对向面具有抵接金属板的环状区域，所述加压部在对向面侧中至少所述环状区域的内部具有前端部为半球状的多个突起。
另外，所述平面度矫正装置的所述加压部具有供设置所述多个突起的基盘、及调整所述多个突起的突出高度的机构，由此，只要使突出高度提高至所述环状区域内的突起的程度即可。如此，通过使突起高度朝所述加压部的中央部逐渐变大，能够对翘曲更大的散热基板中央部施加更强的压力，而可以高效率地减少该散热基板的翘曲。
此外，在所述加压部与该散热基板之间，优选在加压时配设树脂片材等缓冲片材。由此，能够更确实地防止该散热基板的无机物层的破损。作为该树脂片材，优选硅酮(silicone)制及特氟纶(Teflon)(注册商标)制。此外，也可以除所述缓冲片材以外，还在所述突起的前端部的外表面积层树脂层，或者在所述突起的前端部的外表面积层树脂层来代替所述缓冲片材。通过存在此种树脂层，也能够更确实地防止该散热基板的无机物层的破损。
另外，所述平面度矫正装置优选形成有与在加压台上进行加压的该散热基板的大小匹配的锪孔(counter bore)。具体而言，可以列举如下锪孔：形成与在加压台的中央部进行加压的该散热基板的面方向的大小及厚度匹配的凹型段差，进而在段差内形成比该段差小一圈的孔。由此，能够进一步减少因该散热基板被过度加压而造成的无机物层等的破损。
<优点>
根据该制造方法，能够容易且确实地获得所述最大厚度差相对于最大宽度的比例为0.6％以下的散热基板。
[其他实施方式]
该散热基板可以如所述实施方式般在形成后进行矫正步骤来矫正翘曲而进行制造，也可以一边以翘曲减小的方式调节无机物层的厚度等一边进行制造。在该情况下，无需在制造后调节翘曲。
另外，所述涂层可以在所述矫正步骤后进行积层。如此，通过在矫正翘曲后积层涂层，能够由涂层填充无机物层上所产生的微小裂纹，从而能够高效率地提高该散热基板的绝缘性。
[其他实施方式]
该散热基板、装置及散热基板的制造方法并不限定于所述实施方式。
该散热基板也可以在厚度方向上具备多层的基材或无机物层。另外，在该情况下，多层的基材或无机物层的组成可以不同。如此，通过具备多层组成不同的基材或无机物层，能够适当调节该散热基板的各种特性。
同样地，该散热基板也可以在厚度方向上具备多层的涂层，但涂层优选如上述般较薄，因此优选仅1层。
[实施例]
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
[实施例1]
<散热基板的制造>
利用打褶(shirring)加工机，将作为基材的铝板(工业用纯铝1050，平均厚度2mm)裁断成长度50mm、宽度50mm，并利用中性清洁剂清洗表面。
其次，使用球磨机，将作为磷酸盐玻璃的低熔点磷酸盐玻璃碎片(flake)(日本富瑞特(Nippon Frit)公司的“VQ0028”)以中位数粒径成为20μm的方式进行粉碎，获得粘合剂粒子。向该粘合剂粒子中，以质量比成为50∶50的方式混合作为填料的氧化铝填料(昭和电工公司的“圆形氧化铝AS-30”，中位数粒径20μm)。向该混合物中添加水，并进行搅拌，由此制备无机物层用组合物。该无机物层用组合物的固体成分浓度为60质量％。
其次，使用喷射式粉碎机，将低熔点磷酸盐玻璃碎片(日本富瑞特(Nippon Frit)公司的“VQ0028”)以中位数粒径成为5μm的方式进行粉碎，获得粘合剂粒子。向该粘合剂粒子中添加水，并进行搅拌，由此制备无机物层用组合物。该无机物层用组合物的固体成分浓度为60质量％。
使用喷枪(阿耐思特岩田(Anest Iwata)公司的“G151”)，将所述制备的无机物层用组合物对基材表面雾状喷洒5秒，在干燥炉中60℃下加热干燥30分钟。其后，在电炉中480℃下焙烧30分钟，而形成平均厚度80μm的无机物层。其后，在电炉中450℃下焙烧30分钟，从而获得形成有平均厚度100μm的无机物层的散热基板。
将所述无机物层与基材的积层体冷却后，使用毛刷，将硅氧烷化合物(信越化学公司的“KR400”)涂布在无机物层的表面，使用刮刀(Squeegee)将多余的化合物剥离。接着，将该积层体投入至真空炉中进行脱气后，在大气压下、25℃下干燥24小时。由此，在无机物层的表面形成平均厚度10μm的涂层，而获得散热基板。
所述散热基板的面的中央膨胀而产生翘曲，中央部的厚度与周边部的厚度的差为1.2mm。针对该散热基板，将散热基板的最大宽度设为L(mm)、最大厚度差设为X(mm)，基于式(1)求出相对翘曲量B(％)。
B＝(X/L)×100…(1)
此处，L为50×1.41＝70.5mm，X为1.2mm，所以B成为1.7％。
此处，无机物层的平均厚度是使用菲舍尔仪器(Fischer instruments)公司的涡电流膜厚计“MMS3AM”)进行测定，涂层的平均厚度是使用扫描型电子显微镜(日立电力解决方案(Hitachi Power Solutions)公司的“S4000”)进行测定。
[实施例2及3]
将所使用的硅氧烷化合物的种类、及形成涂层时的干燥时的温度设为如表1所记载，除此以外，以与实施例1相同的方式获得散热基板。
[实施例4～10及比较例1～6]
将粘合剂粒子的种类及中位数粒径、填料的中位数粒径及添加量、无机物层的平均厚度、硅氧烷化合物的种类以及有无涂层或平均厚度设为如表1所记载，除此以外，以与实施例1相同的方式获得散热基板。另外，表1中“-”表示散热基板不具备涂层。
(粘合剂粒子)
A-1：磷酸盐玻璃(日本富瑞特(Nippon Frit)公司的“VQ0028”)
A-2：硼硅酸玻璃(关谷理科公司的”4521”)
(硅氧烷化合物)
B-1：信越化学公司的“KR400”(经甲基取代的烷氧基硅氧烷低聚物，常温下为液体)
B-2：信越化学公司的“KR251”(经甲基取代的烷氧基聚硅氧烷，固体成分浓度为20质量％(目录(catalog)值))
B-3：信越化学公司的“KR255”(经甲基及苯基取代的烷氧基聚硅氧烷，固体成分浓度为50质量％(目录值))
[表1]
[评价]
按照以下的顺序，对实施例及比较例的散热基板进行评价。
<无机物层及涂层的裂纹>
对于积层涂层前的无机物层的表面、及积层涂层后的涂层的表面分别进行肉眼观察，根据以下的基准对裂纹进行评价。以下的评价中，A为合格。
A：未产生裂纹。
B：产生裂纹。
C：产生裂纹，且清楚可见层表面的凹凸。
<最低耐电压>
针对实施例及比较例的散热基板，使用耐电压试验仪(固纬(INSTEK)公司的“GPT-9802”，直流(direct current，DC)模式)，将正极端子(直径15mm的不锈钢(stainless)制的球形电极)连接至导热层侧，将负极端子连接至基材侧。其后，缓慢施加直流电压，分别测定5处在流过1mA以上的电流时的电压，将其中的最低值设为最低耐电压。根据以下的基准对该最低耐电压进行评价。以下的评价中，A为合格。
A：500V以上
B：小于500V
[表2]
如表2所示，实施例的散热基板的各层的裂纹及最低耐电压优异，且绝缘性优异。特别是使用相对低分子的硅酮低聚物即KR400作为涂层的实施例1、粘合剂粒子的平均粒径为3μm、填料的平均粒径为20μm且无机物层的平均厚度为80μm以上的实施例2、实施例3、实施例5及实施例6以及将固体成分浓度为25质量％以上的硅氧烷化合物(B-3)用于形成涂层的实施例10在最低耐电压方面更优异。
另一方面，在不具有填料的比较例1、无机物层的平均厚度小于30μm的比较例2、无机物层的平均厚度超过200μm的比较例3、涂层的平均厚度超过30μm的比较例4、填料的平均粒径小于5μm的比较例5、填料的含有比例超过78质量％的比较例6中，无机物层或涂层产生裂纹，另外，最低耐电压也较低，绝缘性差。
[实施例1A]
使用专用的平面度矫正装置，按照以下的顺序对所述散热基板进行翘曲矫正。
作为所述平面度矫正装置，使用具备平板状的加压部及加压台的平面度矫正装置。在所述加压部的中心部，将前端部为半径2.6mm的半球状的突起以7mm间隔呈格子状配设7×7个。该突起中，最中心部的1个比周边部的突起高0.5mm，中心部的3×3个突起中，除最中心部的1个以外的8个均比周边部的突起高0.3mm。
另外，通过在所述加压台的中央形成直径46mm的孔，并在该孔上载置所述散热基板，而使散热基板的周边约2mm部分与加压台接触，由此保持散热基板。
由该加压部与加压台夹持散热基板，从散热基板的两侧进行加压，由此矫正散热基板的翘曲。此处，基于所述式(1)，对矫正后的散热基板求出相对翘曲量B。L与矫正前相同，为70.5mm，实施例1A中的X为0.095mm，所以实施例1A的B成为0.13％。
[实施例2A～5A、以及比较例4A及5A]
将加压单元及加压时的压力设为表3中记载的值，除此以外，以与实施例1A相同的方式矫正散热基板的翘曲。将矫正后的翘曲量及基于所述式(1)求得的相对翘曲量示于表3。
此处，实施例5A及比较例5A中，由于散热基板的中心部的厚度变得小于周边部的厚度，所以X为“周边部的厚度-中心部的厚度”。
[比较例1A]
作为矫正单元，使用平板手压机(亚速旺(AS ONE)公司的“Hand Press 1-312-01”)代替所述专用的平面度矫正装置，在加压压力15kg的条件下对散热基板进行加压。加压后，基于所述式(1)求出相对翘曲量。
[比较例2A]
作为矫正单元，使用热压机(富士电波工业公司的“High-multi 5000”)代替所述专用的平面度矫正装置，在环境压力0.2MPa、加压温度300℃、加压压力1t的条件下对散热基板进行加压。加压后，冷却散热基板，基于所述式(1)求出相对翘曲量。
[比较例3A]
在比较例3A中，不进行矫正而直接保留形成无机物层时的翘曲。
<评价>
按照以下的顺序对所述实施例及比较例的散热基板测定热阻。首先，准备一边为100mm的铝块(block)，并将其在不断循环以保持18℃的水中浸渍至深度75mm。然后，在散热基板的基材侧的面上，以成为平均厚度0.08mm的方式涂布导热膏(grease)(信越化学公司的“G747”，导热率0.9W/mK)，利用该导热膏将散热基板粘附至所述铝块。其后，在散热基板的无机物层侧的面，以成为平均厚度0.08mm的方式粘附所述导热膏，利用该导热膏将散热基板与加热器(heater)(坂口电热公司的附带热电偶的AIN制陶瓷加热器，长度25mm、宽度25mm、高度2.5mm)粘结。对该加热器、散热基板及铝块的积层体从加热器侧施加5N的负荷，而将各零件彼此粘着，然后将热电偶安装至铝块，从而获得附带散热基板的积层体。
通过对所述附带散热基板的积层体的加热器通电，而使加热器加热。在加热器内部的温度成为50℃的时刻测定铝块表面温度A(℃)、加热器内部温度H(℃)及加热器功率P(w)，基于下述式(2)算出散热基板的热阻R(℃/W)。将实施例及比较例的散热基板的热阻一并示于表3。
R＝(H-A)/P…(2)
[表3]
如表3所示，在散热基板的热阻与相对翘曲量成比例地减少，且相对翘曲量为0.6％以下的实施例中，热阻成为1℃/W以下。特别是相对翘曲量为0.25％以下的实施例1A及2A中，热阻为0.5℃/W以下，散热基板的散热性优异。
另一方面，在相对翘曲量超过0.6％的比较例中，热阻均较高，散热基板的散热性均不充分。特别是使用现有的加压机的比较例1A及比较例2A、以及虽使用专用矫正器具但加压压力低的比较例4A中，相对翘曲量大，显示出与未矫正的比较例3A同等的高热阻。
[工业上的可利用性]
根据以上说明，本发明的散热基板在绝缘性及散热性方面优异。另外，本发明的装置由于具备所述散热基板，所以绝缘性及散热性优异。此外，本发明的散热基板的制造方法能够获得绝缘性及散热性优异的散热基板。因此，该散热基板及装置能够适宜地使用于向小型化方向发展的电子产品。