ディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法
【課題】放熱板の厚さ方向の熱伝導率を高くし、かつ、放熱板の厚さ方向における放熱特性を放熱板の部分によらず均一に維持することができ、さらに、Ｉｎｖａｒ比が大きく、板面方向の熱膨張係数が低い放熱板を実現できるディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】平板５の表面に、平板５の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプル２を有するディンプル板１において、ディンプル２の幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合が１５％以下である。
【解決手段】平板５の表面に、平板５の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプル２を有するディンプル板１において、ディンプル２の幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合が１５％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いるディンプル板およびその製造方法、並びにそれを用いた放熱板およびその製造方法に係り、特に、エキスパンドメタルの欠点である製造時の作業性の悪さを改善し、高速に製造可能であり、低価格で、高特性となるディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多孔板、あるいは網目状板として、エキスパンドメタルが知られており、規格としても、ＪＩＳ−Ｇ３３５１「エキスパンドメタル Expanded Metals」にて規定され、多方面に応用されている。
【０００３】
エキスパンドメタルの特徴は、パンチングメタルと異なり、製造時に打抜き屑が出ないために製造歩留りがよく、素材の１００％を製品にできる点にある。
【０００４】
エキスパンドメタルのメッシュ形状（網目形状）の一例を図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０００５】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、エキスパンドメタル７１の孔７２は菱形、あるいは亀型状となっており、その表面および断面は、段差７３が付いた形状となっている。
【０００６】
図１３（ａ）〜（ｆ）に示すように、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、波目状の刃を有する波刃８１を上方に、平刃８２を下方に配置し、これら波刃８１と平刃８２を用いて、素材となる平板８３を順次刻んで孔７２を形成し、多孔板、すなわちエキスパンドメタル７１を製造している。
【０００７】
従来のエキスパンドメタルの製造装置８０は、素材送りローラー８４と切断装置８５とからなり、切断装置８５では、下方に固定された平刃８２に対し、上方に配置された波目状の波刃８１を、上下方向と横方向（図示左奥から右手前の方向）へ移動できるように構成されている。
【０００８】
このエキスパンドメタルの製造装置８０を用いてエキスパンドメタル７１を製造する際は、図１３（ａ）に示すように、まず、波刃８１と平刃８２間に素材送りローラー８４から平板８３を送込み、図１３（ｂ）に示すように、波刃８１を下降させて平板８３を波刃８１と平刃８２間でせん断する。このとき、平板８３を完全に切断しないように波刃８１を途中で止める。これにより、平板８３に一定間隔で刻みを入れ、それと同時に平板８３を、波刃８１の波形状（波目状）に成形する。
【０００９】
その後、図１３（ｃ）に示すように、波刃８１を上昇させた後、図１３（ｄ）に示すように、素材送りローラー８４により平板８３を送込み（素材送りローラー８４で送りを入れ）、同時に、波刃８１を、波目形状のピッチ（波ピッチ）ｐに対して半ピッチ（ｐ／２）横方向に移動する。そして、図１３（ｅ），（ｆ）に示すように、同様に、波刃８１を下降させて平板８３に刻みを入れ、平板８３を波目状に成形する。
【００１０】
その後、再び素材送りローラー８４により平板８３を送込み、波刃８１の横方向の位置を半ピッチ元に戻し、平板８３に一定間隔の刻みを入れ、平板８３を波目状に成形する。これを連続的に繰り返すことで、エキスパンドメタル７１が製造される。以上が、エキスパンドメタル７１の基本的な製造方法である。
【００１１】
エキスパンドメタル７１の網目（メッシュ）の形状は、その製造方法に直接関係しており、素材である平板８３の板厚Ｔoに対し、メッシュの微細幅（刻み幅）Ｗは、素材送りローラー８４による平板８３の送り量（送りピッチ）と等しくなり、平板８３の送込み方向での隣同士の孔７２の接続幅（孔７２の周囲の枠体の幅）は２Ｗとなる。メッシュの幅方向ピッチ（山ピッチ）Ｌwは、波刃８１の波ピッチｐと等しくなる。また、メッシュの長手方向ピッチＳwは、波刃８１の送込み量（波刃８１をせん断時にどれだけ下降させるか）に対応することとなる。
【００１２】
このように、エキスパンドメタル７１は、多孔板を製造する際の歩留りがよく、効率的な加工が可能であるが、欠点もある。それは、上述の製造方法と関係し、従来のエキスパンドメタル７１では、その表面に段差７３がついており、板厚Ｔoに対し、大きい孔７２の形状となる点である。すなわち、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、板厚Ｔoに対し、微細な孔７２を有する微細多孔板を製造することができないという問題がある。また、刻みを１条ずつ入れるために、製造速度が遅く、加工能率が落ちるという問題もある。
【００１３】
ＪＩＳ−Ｇ３３５１は、一般には、板厚Ｔoに対し、孔サイズ（幅方向ピッチＬw）が１０〜１００倍と大きい網状の多孔板を作る方法であるが、その開孔率が問題となる。つまり、従来、孔サイズが板厚Ｔoの１０〜１００倍と大きい網状の多孔板であれば製造は可能であるが、板厚Ｔoに対し孔サイズが小さい微細多孔板は製造するのが難しい。微小な孔サイズを有する多孔板としては、非特許文献１に記載されている程度であり、その孔サイズは、板厚Ｔoの５倍以上であった。
【００１４】
ここで、エキスパンドメタル７１の孔形状について、さらに考察する。
【００１５】
エキスパンドメタル７１の形状は、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すごとくで、その製造方法は、図１３（ａ）〜（ｆ）で説明した通り、平板８３を、下方に固定した平刃８２に対し、上方に配置した波刃８１をピッチ毎（平板８３を送込む毎）に左右に動かしながら、交互に打ち抜くことで、網目状の多孔板すなわちエキスパンドメタル７１を成形するものである。しかし、板厚Ｔoのわりに微細な孔サイズのエキスパンドメタル７１を成形しようとする場合、成形限界が存在する。
【００１６】
図１４にエキスパンドメタル７１の切断成形部の略図を示す。従来のエキスパンドメタルの製造方法では、素材である平板８３を平刃８２と波刃８１で切断成形するわけであるが、波刃８１により波目状に成形される平板８３の先端部（以下、成形部という）９１の後方（平刃８２側）では、波刃８１の端部８１ａと接する部分の平板８３が、平刃８２に押し込まれてせん断破断し、幅Ｌhの孔７２が形成される。このとき、平板８３の波刃８１の凹部に位置する部分（以下、残存橋部という）９２が残存し、この残存橋部９２が、成形部９１と後方の平板８３とを接続する。
【００１７】
成形部９１は、波刃８１の先端部（底部）により曲げ変形を受ける。その結果、せん断によって孔７２が形成されることになる。成形部９１は、曲げ変形を受けるために、±の降伏応力を生じ、塑性変形する。
【００１８】
板厚Ｔoのわりに微細な孔サイズのエキスパンドメタル７１における成形限界は、成形部９１後方（成形部９１と後方の平板８３との接続部分）の残存橋部９２にせん断破断が発生するか否かにより決まる。すなわち、成形部９１後方の残存橋部９２のせん断力と成形部９１の曲げ変形力の大小により、成形限界は決まる。
【００１９】
１ピッチ当たりの平板８３側の残存橋部９２のせん断力Ｆsは、下式（１）で表される。
Ｆs＝（Ｌw−Ｌh）ＴoτI ・・・（１）
但し、Ｌw：メッシュの幅方向ピッチ
Ｌh：孔の幅
Ｔo：板厚
τI：素材（平板）のせん断応力
【００２０】
１ピッチ当たりの成形部９１の曲げ変形力をＦbとすると、曲げ中央部のモーメントＭは、下式（２）で表される。
Ｍ＝Ｆb／２×Ｌh／２＝Ｆb×Ｌh／４ ・・・（２）
【００２１】
また、ミーゼスの降伏条件より、曲げ中央部のモーメントＭは、［数１］に示す式（３）で表される。
【００２２】
【数１】
【００２３】
式（２）および式（３）から、成形部９１の曲げ変形力Ｆbは、［数２］に示す式（４）で表される。
【００２４】
【数２】
【００２５】
エキスパンドメタル７１が正常に成形できる条件は、下式（５）で表される。
Ｆs＞Ｆb ・・・（５）
【００２６】
したがって、その限界条件は、式（５）に式（１），（４）を代入すると、［数３］に示す式（６）で表される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
通常、送りピッチ（刻み幅Ｗ）は、平板８３の板厚Ｔoとほぼ等しいことから、Ｗ＝Ｔoとすると、式（６）は［数４］に示す式（７）のようになる。
【００２９】
【数４】
【００３０】
すなわち、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、どのような網目形状でも形成できるわけではなく、平板８３の板厚Ｔoが限定されており、平板８３の板厚Ｔoの限界値はメッシュの幅方向ピッチＬwと比例関係にある。つまり、メッシュの幅方向ピッチＬwが小さいエキスパンドメタル７１を製造しようとすると、平板８３の板厚Ｔoの限界値も小さくなり、板厚Ｔoが大きい厚肉材ではメッシュの幅方向ピッチＬwが小さいエキスパンドメタル７１、すなわち微細多孔板を製造できないということとなる。
【００３１】
図１５に、ＪＩＳ市販品（ＪＩＳ市販）と、市販されている微小エキスパンドメタルとして非特許文献２のエキスパンドメタル（微細市販）における板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係を示す。また、上述の式（７）より得られる板厚Ｔoの限界値（Ｅ限界線）を併せて示す。図１５に示すように、両者共に上述の式（７）を満足する形状範囲に入っており、板厚Ｔoが大きなものや、幅方向ピッチＬwが小さい、すなわち微細な孔を有するエキスパンドメタルは製造されていない。
【００３２】
特許文献１では、従来のエキスパンドメタルの加工限界（上述の式（６）および式（７））を改善するアイデアが提案されている。特許文献１では、切断平刃の先に、上方の波刃と同期して動く波目状のバッカープレートを置く対策がなされており、これにより、上述の加工限界を改善することが可能となっている。しかし、この対策では、負荷力を補助する程度でバックアップが完全ではなく、さらなる強力な対策が必要である。
【００３３】
また、特許文献２では、刻みが細かく、加工速度が上がらない点について、網目形状を２段同時に成形し、倍に加工速度を改善することが提案されている。しかし、この点に関しては、もっと桁違いの改善が必要である。
【００３４】
さらに、特許文献３では、エキスパンドメタルを量産的に製造する方法として、ロール方式で、断続的なスリッターと押し広げロールを用いてエキスパンドメタルを製造する方法が述べられているが、これは、現状品のなかでも、厚さのわりに、孔サイズが大きい場合のみに適用できる製造方法であり、微細多孔板の製造には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開平１−１２７１１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８２４号公報
【特許文献３】特開２００７−１７５７２０号公報
【非特許文献】
【００３６】
【非特許文献１】スズキテクノス株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２１年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.suzuki-tkns.co.jp/product/expanded/index.html＞
【非特許文献２】コスモ株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２１年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.cosmo9.co.jp/zairyo_metal.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
従来技術の問題点の第１は、多孔板の形状が、目的の用途に合っていない点である。
【００３８】
コアにＩｎｖａｒ材からなるエキスパンドメタルを用いて放熱板を作製する場合、上述のエキスパンドメタルの加工限界から、幅方向の孔ピッチが大きくなり、例えば、放熱板に大きさが数ｍｍ程度の半導体素子を搭載する場合に、半導体素子の放熱板への搭載場所によっては半導体素子で発生する熱を適切に放熱することができない場合がある。
【００３９】
製造方法の側面における問題点としては、生産性にあり、エキスパンドメタルでは刻みを１条ずつ入れるために加工速度が遅い点である。大きな網目形状を作るのであれば問題ないが、送りピッチ（刻み幅）が１ｍｍ以下のオーダーの微細多孔板をこの方式で製造しようとすると、極めて時間がかかり、結果的に高価なものとなってしまう。安価な微細多孔板を製造するためには、高速化が必須である。パンチングメタルでは、多孔を１ストロークで打ち抜くことも可能であるが、この場合には、打抜き屑のため、生産上の歩留りが問題である。また、パンチングメタルでは、孔入口部はエッジとなっており、孔中へのメタルフローを確保することが難しい。
【００４０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いる微細多孔板の構造とその効率的な製造方法を提供することで、形状的には、板厚のわりに微小ピッチで、小サイズの多孔でありながら、複合材化する際に、表面高熱伝導材が、コア孔内にメタルフローし易い構造のディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、平板の表面に、前記平板の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプルを有するディンプル板において、前記ディンプルの幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、前記平板の表面積に対して、前記ディンプルの底部にて前記平板を貫通する空孔が形成されている領域の面積の割合が１５％以下であるディンプル板である。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のディンプル板と、該ディンプル板の表面に接合されると共に、その一部が前記ディンプル内に充填された伝熱板とを備えた放熱板である。
【００４３】
請求項３の発明は、波目形状の刃を有する波刃を上型および下型に備え、これら上型と下型を対向配置し、前記上型と前記下型間に平板を送り込むと共に、前記平板を前記上型の波刃と前記下型の波刃で上下からプレスして、前記平板を波目形状に成形してディンプル板を製造する方法であって、前記上型および下型は、階段状の段付波刃からなる多段波刃を有し、前記平板を前記多段波刃の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、前記平板を前記多段波刃で上下からプレスして、前記平板に前記多段波刃の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたディンプル板の製造方法である。
【００４４】
請求項４の発明は、円周面上に波目形状の段付波刃を有する２つの多段波刃ロールを形成すると共に、これら２つの多段波刃ロールを上下に対向配置し、その上下の多段波刃ロール間に平板を送り込んで、前記平板を圧延すると共に、前記平板を前記多段波刃ロールに形成された前記段付波刃で順次上下からプレスして、前記平板に連続的に凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたディンプル板の製造方法である。
【００４５】
請求項５の発明は、請求項３または４に記載のディンプル板の製造方法により製造された前記ディンプル板の表面に、伝熱板をクラッド圧延により接合し、前記ディンプルの中に伝熱板の一部を充填する放熱板の製造方法である。
【００４６】
請求項６の発明は、前記ディンプル板は、前記伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、前記伝熱板は、前記ディンプル板より高い熱伝導率を有する材料からなる請求項５記載の放熱板の製造方法である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明のディンプル板によれば、このディンプル板を用いて製造する放熱板の厚さ方向の熱伝導率を高くし、かつ、放熱板の厚さ方向における放熱特性を放熱板の部分によらず均一に維持することができ、さらに、Ｉｎｖａｒ比が大きく、板面方向の熱膨張係数が低い放熱板を実現できる。
【００４８】
本発明のディンプル板の製造方法によれば、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いる微細多孔板に好適な構造のディンプル板を効率的に製造可能となり、形状的には、板厚のわりに微小ピッチで、小サイズの多孔でありながら、複合材化する際に、表面高熱伝導材が、コア孔内にメタルフローし易い構造のディンプル板を高い生産性で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るディンプル板を示す斜視図であり、（ａ）は略三角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の斜視図であり、（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の断面図であり、（ａ）は両面ディンプル板、（ｂ）は両面ディンプル孔付ディンプル板の断面図である。
【図３】両面ディンプル孔付ディンプル板の外観を示す写真であり、（ａ）は略三角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の写真であり、（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の写真である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔傾斜プレス法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔傾斜プレス法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、平ロール圧延により微細多孔凹凸板からディンプル板を形成する工程を説明する図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る放熱板の分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔溝付け圧延法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図９】実施例におけるディンプル板の製造工程を説明する図である。
【図１０】本発明において、送りピッチＷ、幅ピッチＬw、長ピッチＳw、素材板厚Ｔo、成形板厚Ｔ2がどの部分の長さであるかを示す図であり、（ａ）は微細多孔凹凸板，（ｂ）はディンプル板を示す図である。
【図１１】実施例の微細多孔凹凸板の孔形状を、従来のエキスパンドメタルの孔形状（板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係）と成形限界を示すグラフ図に書き込んだものである。
【図１２】従来のエキスパンドメタルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその拡大図、（ｃ）は１２Ｃ−１２Ｃ線断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、従来のエキスパンドメタルの製造方法を説明する図である。
【図１４】従来のエキスパンドメタルの変形状態（成形限界）を説明する図である。
【図１５】従来のエキスパンドメタルの孔形状（板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係）と成形限界を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００５１】
まず、本実施の形態に係る放熱板に用いるディンプル板について図１，２を用いて説明する。
【００５２】
図１に示すように、ディンプル板１は、平板５の表面に、平板５の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数の凹状のディンプル（凹み、窪み）２を有して形成される。ディンプル板１は、平板５にディンプル２を多数形成した構造であることから、微細多孔板とも呼ばれる。なお、図１では表されていないが、ディンプル板１は長尺に形成されており、上述の長手方向とはその長尺の形状における長手方向をいい、幅方向とは長尺の形状における幅方向（長手方向と垂直な方向）をいう。また、詳細は後述するが、長手方向は、ディンプル板１を製造する際の平板５の送り込み方向である。
【００５３】
ディンプル板１は、後述する伝熱板を構成する材料の熱膨張係数より小さい熱膨張係数（線膨張係数）を有する材料、すなわち低熱膨張材から形成される。具体的には、ディンプル板１は、Ｉｎｖａｒ合金（インバー合金）から形成され、Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ、Ｆｅ−３６．５ｍａｓｓ％Ｎｉ、Ｆｅ−３２ｍａｓｓ％Ｎｉ−５ｍａｓｓ％Ｃｏからなるスーパーインバー（Ｓｕｐｅｒ Ｉｎｖａｒ）材、Ｆｅ−５４ｍａｓｓ％Ｃｏ−９．５ｍａｓｓ％Ｃｒ等を用いることができる。
【００５４】
ディンプル２は当該ディンプル２が形成されている平板５の板厚よりも、薄い肉厚を有して形成される。ディンプル板１では、ディンプル２が形成されている部分が薄肉な薄肉部となっている。なお、ディンプル板１としては、平板５の板厚よりも薄い厚さの複数の薄肉部を有すると共に、薄肉部のピッチが所定のピッチ以下であればよく、ディンプル２の形状は、凹状（すなわち、ディンプル板１を貫通する孔を有さない状態）、孔状（すなわち、ディンプル板１を貫通する孔を有する形態）等に限られない。
【００５５】
ディンプル板１の形態には、以下のような形態を挙げることができる。
【００５６】
図２（ａ）に示すディンプル板１ａは、表面Ｓに複数のディンプル２を有すると共に、裏面Ｒにも複数のディンプル２を有する。ただし、表面Ｓに形成されるディンプル２ａと裏面Ｒに形成されるディンプル２ｂとはディンプル板１ａを構成する材料により隔離されている。すなわち、ディンプル板１ａにおいてディンプル２ａとディンプル２ｂとは、各々隔たれた状態に保たれる（以下、図２（ａ）のようなディンプル板１ａを「両面ディンプル板１ａ」ということがある）。
【００５７】
また、図２（ｂ）に示すディンプル板１ｂは、表面Ｓに複数のディンプル２を有すると共に、裏面Ｒにも複数のディンプル２を有する。さらに、ディンプル板１ｂにおいては、表面Ｓに設けられるディンプル２ａと裏面Ｒに設けられるディンプル２ｂとが、それぞれの底部近傍において空孔３を介して接続されている。すなわち、ディンプル２ａとディンプル２ｂとは、ディンプル板１ｂを貫通する空孔３を介して接続されている（以下、図２（ｂ）のようなディンプル板１ｂを「両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ」ということがある）。なお、図１では、この両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを示しており、図１（ａ）は略三角形状のディンプル２を備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ、図１（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを示している。
【００５８】
図３は、ディンプル板１（両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ）の外観を示す写真である。図３（ａ）に示すディンプル板１のディンプル２の平面視における形状（以下、単に「ディンプル板面形状」という）は、略三角形状である。ディンプル板面形状としては、三角形状に限られず、円形、楕円形等の円弧を有する形状、四角形、六角形、八角形などの多角形状等の形状にすることもできる。また、図３（ｂ）に略六角形状のディンプル２を備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂの写真を示す。ディンプル板面形状は、製造の容易さの観点からは略六角形状にすることが好ましい。
【００５９】
また、ディンプル板１では、放熱板の放熱特性を確保することを目的として、ディンプル板１の表面におけるディンプル２の占める割合、すなわちディンプル板１の表面積に対してディンプル２が形成されている領域の面積の割合（以下、「ディンプル占有率」ということがある）は、３０％以下にすることが好ましい。
【００６０】
さらに、ディンプル板１のディンプル２に空孔３を設ける場合、当該空孔３は、平面視にて、ディンプル２がディンプル板１の表面に占める面積の半分以下の面積を占めることが好ましい。本実施の形態に係るディンプル板１では、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積（つまり空孔３の投影面積）の割合（以下、「ディンプル貫通率」ということがある）が１５％以下とされる。ディンプル貫通率を１５％以下とする理由は、ディンプル貫通率が１５％を超えてしまうと、空孔３のサイズが大きいことから放熱板におけるディンプル板１の断面比率（すなわちＩｎｖａｒ比）を大きくすることができず、板面方光の熱膨張係数が低い放熱板を提供できなくなるためである。なお、空孔３を形成しない両面ディンプル板１ａは、当然ながらディンプル貫通率が１５％以下となる。
【００６１】
ところで、例えば、放熱板に大きさが数ｍｍ程度の半導体素子を搭載する場合に、ディンプル２（あるいは空孔３）のピッチが所定値以上の場合を想定すると、半導体素子の放熱板への搭載場所によっては、半導体素子で発生した熱を適切に放熱することができない場合がある。つまり、ディンプル２（あるいは空孔３）のピッチはある程度微細でないと、放熱板の厚さ方向の熱伝導率が悪化してしまう。したがって、本実施の形態においては、放熱板の厚さ方向における伝熱特性を放熱板の部分によらず略同一に維持することを目的として、複数のディンプル２（あるいは空孔３）はそれぞれ、長手方向及び幅方向において、例えば、１ｍｍ以下のピッチ、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下のピッチであって、ピッチが略均一となるように形成される。特に、放熱板を製造する際（クラッド圧延の際）に幅方向のサイズがほぼ変化しないことから、放熱板における厚さ方向の熱伝導率を高く維持し、かつ、厚さ方向の熱伝導率の分布を均一とするためにも、ディンプル２（あるいは空孔３）の幅方向のピッチは０．５ｍｍ以下に形成される。
【００６２】
さて、ディンプル板１の製造方法は、大きく分けて、平板５に微細な凹凸を形成した微細凹凸板を形成する工程と、微細凹凸板を平ロールで圧延してディンプル板１を形成する工程とからなる。
【００６３】
ここで、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明するに先立ち、微細凹凸板を形成する工程に用いる微細凹凸板の製造装置について説明する。ここでは、一例として、両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ（図２（ｂ）参照）を製造する場合を説明する。
【００６４】
なお、両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを製造する場合、微細凹凸板には、平板５を貫通する空孔３が形成されることとなるが、以下、このような空孔３を有する微細凹凸板を微細多孔凹凸板と呼称する。また、同様に、微細多孔凹凸板を製造する装置を微細多孔凹凸板の製造装置と呼称する。
【００６５】
図４に示すように、微細多孔凹凸板の製造装置４１は、図示しない素材送りローラーと切断装置４２とからなる。切断装置４２では、波目形状の段付波刃を有する多段波刃を上型４３および下型４４に備え、これら上型４３と下型４４を対向配置し、上型４３と下型４４間に、素材となる平板５を素材送りローラーから所定周期で間欠的に送り込むようにされる。
【００６６】
図５に示すように、上方に配置された上型４３は、波目形状（凹凸波形状）の段刃を有する複数（図５では５段）の段付波刃６ａ〜６ｅを、その波目形状が１／５〜１／２ピッチずつずれるように平板５の送り込み方向に階段状の多段波刃６からなる。各段付波刃６ａ〜６ｅの段幅は、製造する微細多孔凹凸板４５の刻み幅Ｗと等しく形成されている。
【００６７】
また、下方に配置された下型４４は、上型４３と同様に、波目形状（凹凸波形状）の段刃を有する複数（図５では５段）の段付波刃７ａ〜７ｅを、その波目形状が１／５〜１／２ピッチずつずれるように平板５の送り込み方向に階段状の多段波刃７からなる。
【００６８】
本実施の形態では、多段波刃６，７を、５段の段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅとした場合を説明するが、段付波刃の数はこれに限らない。
【００６９】
なお、本実施の形態では、Ｉｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を製造するため、平板５としてＩｎｖａｒ合金からなるものを用いるが、平板５の材質としては、特に規定するものではなく、基本的には、延性のある金属材、例えば、銅、アルミニウム、鉄、チタン、ニッケル、ニオブ、金、銀、およびＩｎｖａｒ（Ｆｅ−３６Ｎｉ）等や、それらの合金系等を用いてもよい。また、金属に限らず、延性のある材料であれば、プラスチック、セラミック成形素材等も加工は可能である。つまり、ここでは放熱板に用いるディンプル板１を製造する場合を説明するが、本発明のディンプル板の製造方法で製造するディンプル板１の用途はこれに限定されるものではなく、様々な用途に用いることが可能である。
【００７０】
次に、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法について説明する。
【００７１】
本実施の形態に係るディンプル板の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すように、素材送りローラーにより加工素材となる平板５を、切断装置４２の上型４３と下型４４間（すなわち多段波刃６，７間）に、多段波刃６，７の階段状の傾斜方向（図４（ａ）では右上から左下の方向）に送り込み、図４（ｂ）に示すように、平板５を多段波刃６，７で上下からプレス（嵌合成形）する。
【００７２】
プレスの際の変形状態を図５に詳しく示す。図５は、上型４３と下型４４とそれにより成形した微細多孔凹凸板４５（平板５の変形部位）を示すものであり、上下の多段波刃６，７を開き、平板５と平板５の一部に成形された微細多孔凹凸板４５を示したものである。
【００７３】
図５に示すように、上側の多段波刃６を、下側の多段波刃７に押し付けることで、上下の多段波刃６，７間に配置された平板５を加工する。
【００７４】
このとき、対向する上下の段付波刃６ａと７ａの押し付けにより曲げ変形部８ａが形成され、段付波刃６ａと７ｂの押し付けにより、せん断部９ａが形成される。同様にして、段付波刃６ｂと７ｂ、６ｃと７ｃ、６ｄと７ｄ、６ｅと７ｅの押し付けにより、曲げ変形部８ｂ〜８ｅが順次形成され、段付波刃６ｂと７ｃ、６ｃと７ｄ、６ｄと７ｅの押し付けにより、せん断変形部９ｂ〜９ｄが順次形成される。
【００７５】
曲げ変形部８ａ〜８ｅでは、上下の多段波刃６，７の波目形状を転写した曲げ変形がなされるのに対し、せん断変形部９ａ〜９ｄでは、段付波刃６ａと７ｂ、６ｂと７ｃ、６ｃと７ｄ、６ｄと７ｅ間のせん断（段付波刃６ａ〜６ｄの段付波刃６ｅ側の側面でのせん断）により、ディンプル２となる凹凸（薄肉部）と空孔３とを含む凹凸編目構造が形成され、微細多孔凹凸板４５となる。
【００７６】
その後、図４（ｃ）に示すように、除荷・開放すると、１ストローク分の成形が終了する。第１ストロークの成形が終了した後、図４（ｄ）に示すように、平板５を１ストローク分送り込み、図４（ｄ）に示すように、第１ストロークと同様にして第２ストロークの成形を行う。これを繰返すことで、無限長さの微細多孔凹凸板４５が得られる。
【００７７】
このように、本実施の形態では、平板５を多段波刃６，７で上下からプレスし、多段波刃６，７の上下動１ストロークで平板５に複数の凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する。以下、このような微細多孔凹凸板４５の加工法を多孔傾斜プレス法と呼称する。得られた微細多孔凹凸板４５は、表面に凸部が形成されるため加工前の平板５と比較して厚くなっている。
【００７８】
なお、空孔３を形成しない両面ディンプル板１ａ（図２（ａ）参照）を成形する際には、平板５がせん断されてしまわない程度に、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅにギャップ（間隔）を設けるようにすればよい。
【００７９】
微細多孔凹凸板の製造装置４１により微細多孔凹凸板４５を形成した後、図６に示すように、微細多孔凹凸板４５を、上下に対向配置された平ロール４６間に送り込み、平ロール４６による圧延を行う。これにより、微細多孔凹凸板４５の表面に形成された凸部を平滑にして平坦化し、板厚を元の素材厚（平板５の厚さ）に戻す。以上により、表面にディンプル２が形成されたディンプル板１が得られる。なお、図６では、図の簡略化のため、ディンプル１の空孔３を省略している。
【００８０】
得られたディンプル板１の幅方向のピッチは、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅの波目形状のピッチと一致するが、長手方向のピッチは、ディンプル２ができる分、ディンプル比率相当長手方向に伸びたものとなる。
【００８１】
ここで、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法で微細凹凸化あるいは微細多孔化が可能な理由について説明する。
【００８２】
本実施の形態では、波刃(段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅ)同士で平板５を成形することになる。このとき、段付波刃６ａ，７ａ間に挿入された平板５は、段付波刃６ａと段付波刃７ａで挟まれ、曲げ変形し、段付波刃６ａ，７ａの波目形状を転写し成形される。その際の発生する曲げ変形力Ｆfは、従来のエキスパンドメタルにおける式（４）と同じで、［数５］に示す式（８）で表される。
【００８３】
【数５】
【００８４】
成形部の平板５側は、せん断変形で孔があき、その際の負荷は、段付波刃６ａ，７ｂで与えられ、そのせん断力（負荷力）Ｆhは、従来のエキスパンドメタルにおける式（１）と同じで、下式（９）で表される。
Ｆh＝Ｆs＝（Ｌw−Ｌh）ＴoτI ・・・（９）
【００８５】
せん断を開始した直後では、孔の幅Ｌhが零に近いので、Ｆh＝ＬwＴoτIの負荷であるが、孔が大きくなると、式（９）の負荷となる。
【００８６】
結局、第１段目の段付波刃７ａに負荷される力Ｆwは、下式（１０）で表される。
Ｆw＝Ｆf＋Ｆh ・・・（１０）
【００８７】
本実施の形態に係るディンプル板の製造方法は、多孔傾斜プレス法による成形法、つまり多段法による成形法であり、成形のための曲げ変形力Ｆfは、下方の第１段目の段付波刃７ａにより負荷されるために、その分の力が、成形部の平板５側（成形部と後方の平板５との接続部分）に負荷されることはなく、限界条件は成立せず、安定に網目状成形体を成形することができる。
【００８８】
段付波刃６ｂ，７ｂ間、段付波刃６ｂと７ｃ間での成形についても、同様に、式（８）〜（１０）が成立する。それ以降の変形でも同様である。
【００８９】
１ストロークでｎ段成形すれば、その分ストロークは長くなるが、荷重は、一定で、変わらない。また、網目繋ぎ部(残存橋部)で切れる心配はなく、加工速度は、ｎ倍に増速することになる。
【００９０】
従来のエキスパンドメタルの製造方法では、図１５で説明したように加工限界があり、厚肉材では、Ｅ限界線よりも小さな孔ピッチＬwの多孔材が製造不可能であったが、本発明の多段成形法では、そのような限界はない。
【００９１】
次に、本実施の形態に係る放熱板について説明する。ここでは、ディンプル板１として、図２（ｂ）の両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを用いた放熱板を説明する。
【００９２】
本実施の形態に係る放熱板は、ディンプル板１と、ディンプル板１の表面に接合されると共に、その一部がディンプル２内に充填された伝熱板とを備える。
【００９３】
ディンプル板は、伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、ここでは、Ｉｎｖａｒ合金からなる。伝熱板は、ディンプル板１より高い熱伝導率を有する材料からなり、例えば、銅または銅合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。本実施の形態では、伝熱板として銅を用いる。
【００９４】
図７に示すように、本実施の形態に係る放熱板１００は、Ｉｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を銅からなる伝熱板１４で挟んだＣＩＣ構造に形成される。
【００９５】
ディンプル板１の表面Ｓ側に配置された伝熱板１４ａは、ディンプル板１の表面Ｓに接合されると共に、表面Ｓ側に形成されたディンプル２ａ内に充填され、ディンプル２ａ内の表面に接合される。
【００９６】
同様に、ディンプル板１の裏面Ｒ側に配置された伝熱板１４ｂは、ディンプル板１の裏面Ｒに接合されると共に、裏面Ｒ側に形成されたディンプル２ｂ内に充填され、ディンプル２ｂ内の表面に接合される。
【００９７】
さらに、両伝熱板１４ａ，１４ｂは、空孔３を介して互いに接合される。なお、図７では、図の簡略化のため空孔３を省略している。
【００９８】
このようにして得られた放熱板１００は、１ｍｍ以上の板厚において、厚さ方向の熱伝導率が１５０（Ｗ／℃・ｍ）以上であり、かつ、板面方向の熱膨張係数が１．２×１０-5（１／Ｋ）以下と、低熱膨張、高熱伝導であり、かつ、ヒートシンク材などとして十分使用可能な厚手な放熱板１００を実現できる。
【００９９】
放熱板１００では、ディンプル板１として両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ（図２（ｂ）参照）を用いており、表面Ｓ側のディンプル２ａ、裏面Ｒ側のディンプル２ｂいずれにも、伝熱板１４を構成する材料が充填されることになるため、ディンプル２と伝熱板１４との接合面積を増加させ接合強度を強くすることができる。なお、ディンプル板１として両面ディンプル板１ａ（図２（ａ）参照）を用いても同様の効果が得られる。
【０１００】
放熱板１００を製造する際には、ディンプル板１を伝熱板１４ａ，１４ｂで挟み、クラッド圧延する。すると、ディンプル板１の表裏面に伝熱板１４ａ，１４ｂがそれぞれ接合され、かつ、伝熱板１４ａを構成する材料がディンプル２ａ内に流入してディンプル２ａ内の表面に接合されると共に、伝熱板１４ｂを構成する材料がディンプル２ｂ内に流入してディンプル２ｂ内の表面に接合される。さらに、表面Ｓ側のディンプル２ａに流入した伝熱板１４ａを構成する材料と、裏面Ｒ側のディンプル２ｂに流入した伝熱板１４ｂを構成する材料とが空孔３を介して互いに接合され、伝熱板１４ａ，１４ｂ同士が、空孔３を介して互いに接合され、放熱板１００が得られる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態に係るディンプル板１では、ディンプル２の幅方向のピッチを０．５ｍｍ以下とし、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合を１５％以下としている。
【０１０２】
クラッド圧延の際には幅方向のピッチは変化しないため、ディンプル板１におけるディンプル２の幅方向のピッチを０．５ｍｍ以下とすることで、ディンプル板１を用いて放熱板１００を製造した際に、放熱板１００の厚さ方向の熱伝導率を高くし、かつ、放熱板１００の厚さ方向における放熱特性を放熱板１００の部分によらず均一に維持することができる。
【０１０３】
また、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合を１５％以下とすることで、空孔３の大きさを小さくし、放熱板１００におけるディンプル２の断面比率、すなわちＩｎｖａｒ比を大きくでき、板面方向の熱膨張係数の低い放熱板１００を実現できる。
【０１０４】
また、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法では、上型４３および下型４４を、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを階段状の多段波刃６，７で形成し、平板５を多段波刃６，７の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、平板５を多段波刃６，７で上下からプレスして、平板５に多段波刃６，７の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する工程と、微細多孔凹凸板４５を上下に対向配置された平ロール４６間に送り込んで圧延することにより、微細多孔凹凸板４５の表面を平坦化して、表面にディンプル２を有するディンプル板１を形成する工程とを備えている。
【０１０５】
厚さ方向の熱伝導性が良好なＣｕ／Ｉｎｖａｒ合金／Ａｌ材などの複合放熱板は、以前よりアイディアはあるが、今もって市販レベルで使われていない。これは、放熱板に適したＩｎｖａｒ多孔板、エキスパンドメタルが製造できないからで、エキスパンドメタルには、そもそも製造上の限界があり、要求形状そのものが、市販レベルで製造できないからである。
【０１０６】
本発明では、エキスパンドメタルの製造方法を基本的に改善し、板厚のわりに微小ピッチのディンプル板１（微細多孔板）を製造することが可能となり、ディンプル板１の板厚を薄くすることなく微細多孔化または微細凹凸化が可能となる。
【０１０７】
つまり、本発明によれば、形状安定性の点で効果を発揮し、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、厚肉の素材を加工すると、網目のつなぎ部がせん断変形で切れてしまうため、成形品の加工には制限があり、図１５のＥ限界線以上の肉厚範囲でないと成形できないことを述べたが、本発明の製造方法では、そのような制限はなく、従来技術では加工不可能な厚肉材であっても、微細ピッチのディンプル板１の成形が可能となる。
【０１０８】
低熱膨張材を用いて形成したディンプル板１は、厚手でかつ微細構造であることから、ヒートシンク材などとして好適な低熱膨張で高熱伝導な放熱板１００を得ることが可能となり、その適用効果が大きい。さらには、本発明によれば、複合材化して放熱板１００を製造する際に、表面高熱伝導材である伝熱板１４が、空孔３内にメタルフローし易い多孔体構造のディンプル板１が得られる。つまり、本発明によれば、強度のある平板５に微細多数のディンプル２があり、金属複合化の際に板厚方向にメタルフローし易い、微小孔（空孔３）を有するディンプル板１を実現できる。
【０１０９】
また、本発明によれば、形状安定性の点で効果があるのみでなく、生産性の点でも効果を発揮する。従来の波刃と平刃を用いて１条ずつ刻みを入れる製造方法に対して、本実施の形態では、刻み幅Ｗ相当の厚さを有する段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを備えた多段波刃６，７を用い、多段波刃６，７同士で、多条の刻みを１ストロークで成形するもので、加工速度は、使用する段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅの枚数倍となり、生産性の極めて高い製造が可能となる。
【０１１０】
例えば、５０枚の段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを備えた多段波刃６，７として用いることで、１ストロークで成形できる長さを、５０倍に改善でき、加工速度もその比率で高速化できる。この効果は、特に従来技術では生産性が落ちてしまう微細ピッチのディンプル板１（微細多孔板）で効果が大きく、大サイズ品でも同様の効果が期待できる。
【０１１１】
次に本発明の他の実施の形態を説明する。
【０１１２】
上記実施の形態では、多孔傾斜プレス法で微細多孔凹凸板４５を形成することにより、微細多孔で底肉厚の薄いディンプル２を有するディンプル板１を製造する場合を説明したが、微細多孔凹凸板４５は、圧延加工によって成形することも可能である。以下、微細多孔凹凸板４５を圧延加工により形成する方法を多孔溝付け圧延法と呼称する。
【０１１３】
多孔溝付け圧延法では、図８に示すような微細多孔凹凸板の製造装置５１を用いて微細多孔凹凸板４５を形成する。
【０１１４】
微細多孔凹凸板の製造装置５１は、円周面上に波目形状の刃を有する段付波刃５２ａ，５３ａを階段状に多段に形成した２つの多段波刃ロール５２，５３を形成すると共に、これら２つの多段波刃ロール５２，５３を上下に対向配置してなる。
【０１１５】
つまり、微細多孔凹凸板の製造装置５１は、図４，５で説明した微細多孔凹凸板の製造装置４１における階段状の多段波刃６，７をロール円周面上に形成した多段波刃ロール５２，５３を上下に対向配置したものであり、上下の多段波刃ロール５２，５３を嵌合させた状態で圧延することにより、図５と同様の微細多孔凹凸板４５を形成できるものである。
【０１１６】
微細多孔凹凸板の製造装置５１を用いて微細多孔凹凸板４５を形成する際には、上下の多段波刃ロール５２，５３間に平板５を送り込み、平板５を多段波刃ロール５２，５３に形成された段付波刃５２ａ，５３ａで順次上下からプレスして、平板５に連続的に凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する。
【０１１７】
上方の段付波刃５２ａを、下方の段付波刃５３ａに押し付けることで、その間に挿入された平板５を加工し、対向する上下の段付波刃５２ａと５３ａの押し付けで曲げ変形部が形成され、上方の段付波刃５２ａと次の段の下方の段付波刃５３ａとの押し付けでせん断変形部９が形成される。以上により、微細多孔凹凸板４５が圧延法で製造できることになる。
【０１１８】
得られた微細多孔凹凸板４５を、図６と同様に、平ロール４６で圧延することにより、微細多孔のディンプル板１を製造することができる。
【０１１９】
多孔溝付け圧延法では、上述の多孔傾斜プレス法と同様に、曲げによる曲げ変形とせん断変形による薄肉化穿孔の変形を隣り合わせ、これらを互い違いに行うことにより、微細多孔凹凸板４５の成形を可能としている。せん断部の上下の段付波刃５２ａ，５３ａのギャップは、５／１００ｍｍ以下になるようにしてやることが重要である。
【０１２０】
多孔溝付け圧延法でも、多孔傾斜プレス法と同様に、微細多孔凹凸板４５を形成でき、ディンプル板１を製造することができるが、生産性の面では、完全に連続的に作業ができ、加工速度を上げることが可能な多孔溝付け圧延法の方が効率がよい。一方、寸法精度の面では多孔傾斜プレス法の方が良好となる。よって、用途に応じていずれかの加工法を選択するようにすればよい。
【実施例】
【０１２１】
本発明の実施にあたり、ディンプル板１の製造工程を図９に示す。
【０１２２】
図９に示すように、平板（素材平板）５は、まず、多孔傾斜プレス、あるいは、多孔溝付け圧延により、微細多孔凹凸板４５に加工され、その後、平滑化圧延を行い、微細多孔のディンプル板１とされる。
【０１２３】
素材の平板５としては、材質としてＩｎｖａｒ合金（Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ）を用い、板厚０．２ｍｍと０．３ｍｍ、幅５０ｍｍの平板を用いた。
【０１２４】
多孔傾斜プレス法については、図４，５に示す微細多孔凹凸板の製造装置４１を用い、段付波刃の長手方向ピッチを０．２ｍｍとし、これを５０山階段状のトータル１０ｍｍの多段波刃６，７の一体型（上型４３、下型４４）を用いてプレスを行った。したがって、１ストロークで１０ｍｍ成形でき、ストローク毎に１０ｍｍの素材送りを多段波刃６，７の階段状の傾斜方向に入れることで、連続的な成形ができ、数ｍから数十ｍの網目状の微細多孔凹凸板４５を形成することができた。多段波刃６，７のプレスにより、成形厚は、平板５の約２倍となり、それを図６に示すように平ロール４６で圧延し、もとの素材厚（平板５の厚さ）まで戻すと共に、表面の凹凸を平滑にし、微細多孔のディンプル板１を製作した。
【０１２５】
また、多孔溝付け圧延法では、多孔傾斜プレス法の多段波刃６，７と同じ幅方向、長手方向ピッチ、同じ波目形状の多段波刃を有する多段波刃ロール５２，５３を製作し、それにより、溝付け、穿孔ロール圧延を行った。多段波刃ロール５２，５３としては、外径φ５０ｍｍで、円周方向に０．２ｍｍピッチ、７８５山の段付波刃を有するものを用いた。この多段波刃ロール５２，５３により、網目状の微細多孔凹凸板４５を製作し、引き続き、図６の平ロール４６による圧延を行い、微細多孔のディンプル板１を製作した。
【０１２６】
表１に、本発明の多孔傾斜プレス法および多孔溝付け圧延法で製作した微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１（実施例）、そして従来のエキスパンド微細多孔板（従来例）とを比較した結果を示す。なお、表１における送りピッチＷ、幅ピッチＬw、長ピッチＳw、素材板厚Ｔo、成形板厚Ｔ2がどの部分の長さであるかを、図１０（ａ），（ｂ）に示している。
【０１２７】
【表１】
【０１２８】
表１に示すように、本発明の実施例では、Ｉｎｖａｒ合金からなる平板５として板厚が０．２ｍｍ、０．３ｍｍと厚いものを用い、波刃ピッチ（幅ピッチＬw）を０．５ｍｍと小さくした場合であっても、安定した形状の微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１を形成でき、所要の寸法の微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１を形成できた。
【０１２９】
一方、従来のエキスパンド成形を用いた従来例では、繋ぎ部（接続部）が切れてしまい正常な成形は不可能であった。
【０１３０】
従来のエキスパンドメタルの製品サイズ（図１５）と比較して、本発明で作成した微細多孔凹凸板４５のデータ（本発明品）を記入したものが図１１である。図１１に示すように、本発明によれば、Ｅ限界線を越えた領域でも正常な成形が可能であることがわかる。エキスパンド成形を用いた従来例では、計算通りに、加工限界であるＥ限界線を越えたサイズは実現できなかった。
【０１３１】
このように、本発明によれば、従来技術では加工不可能な厚肉材であっても、微細ピッチのディンプル板１の成形が可能となる。なお、本実施例では、プレス法では、段付波刃数５０山の多段波刃６，７を用い、圧延法では、φ５０ｍｍの多段波刃ロール５２，５３を用いた場合を説明したが、その数およびサイズは規定されるものではなく、さらに大きくし、生産性を上げることも可能である。
【０１３２】
次に、本発明のディンプル板の製造方法で製作したＩｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を用いて、放熱板１００を製作し、その特性評価を行った。
【０１３３】
図７に示すように、幅ピッチＬw＝０．５ｍｍ、成形板厚Ｔ2＝０．２ｍｍのディンプル板１を、板厚０．２ｍｍのＣｕからなる伝熱板１４で上下方向から挟んでクラッド圧延し、ＣＩＣ構造となる放熱板１００を製作した。
【０１３４】
具体的な製作は、７０％程度の加工度で冷間圧延を行った後、Ｉｎｖａｒ合金とＣｕの界面に金属間化合物を形成しないように、約６００℃で拡散熱処理を行った。これにより、上下に配置した伝熱板１４同士がディンプル板１の空孔３内において接合する。最終的な放熱板１００の板厚は０．２ｍｍであった。
【０１３５】
また、さらに、応用実施例として、ディンプル板１のピッチを微細にしたもの、伝熱板１４の厚さを薄くし、それに合わせ、７０％程度の加工度は変えずに仕上がり厚さを変えて放熱板１００を試作した。実施例における条件は、ディンプル板１における空孔３の面積比（ディンプル貫通率）を１５％以下にしており、同時に、孔ピッチ（幅方向）を０．５ｍｍ以下としている。
【０１３６】
また、比較例として、ディンプル貫通率を１５％を超えるようにしたもの、あるいは孔ピッチ（幅方向）を０．５ｍｍを超えるサイズとしたディンプル板を製作し、そのディンプル板を用いた放熱板の特性を調べた。
【０１３７】
実施例と比較例の構成および特性測定結果を表２に示す。
【０１３８】
【表２】
【０１３９】
表２に示すように、板面方向の熱膨張係数、厚さ方向の熱伝導率、および局部均一性に関して許容条件を設定した。許容条件は、板面方向の熱膨張係数は１．２×１０-5（１／Ｋ）以下であること、厚さ方向の熱伝導率は１７０（Ｗ／℃・ｍ）以上であることとし、局部均一性については、熱伝導率にシミュレートする特性値として、板厚方向の電気抵抗の微細分布を測定し、局部均一性の評価とし、○、×の判定をした。
【０１４０】
その結果、実施例、比較例ともに、厚さ方向の熱伝導率については、いずれも許容条件を満足した。また、板面方向の熱膨張係数および局部均一性の特性については、実施例は、いずれも許容条件を満足した。特に、実施例Ｃ１の０．３５ｍｍピッチのディンプル板１を用いた放熱板１００については、局部均一性が特に良好で、二重丸の評価であった。
【０１４１】
比較例については、板面方向の熱膨張係数、局部均一性の特性のどちらかが許容条件を満たさないという結果であった。孔ピッチを０．７ｍｍと大きくした比較例Ｈ１，Ｈ３では、共に局部均一性が不十分で、局部的に電気抵抗が大きくなる箇所があり、厚さ方向の熱伝導率分布が均一でないと予測される。ディンプル貫通率を１５％よりも大きくした比較例Ｈ２，Ｈ３では、結果的にディンプル比率が大きくなってしまい、放熱板におけるＩｎｖａｒ比率が小さくなり、板面方向の熱膨張係数が１．４×１０-5（１／Ｋ）以上となってしまい許容条件を満足しなかった。
【０１４２】
以上より、板面方向の熱膨張係数、厚さ方向の熱伝導率、および局部均一性を共に満足した放熱板１００を得るためには、０．５ｍｍピッチ以下であると同時に、空孔３の面積比（ディンプル貫通率）が１５％以下のディンプル板１を用いる必要がある。
【符号の説明】
【０１４３】
１ ディンプル板
２ ディンプル
３ 空孔
５ 平板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いるディンプル板およびその製造方法、並びにそれを用いた放熱板およびその製造方法に係り、特に、エキスパンドメタルの欠点である製造時の作業性の悪さを改善し、高速に製造可能であり、低価格で、高特性となるディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多孔板、あるいは網目状板として、エキスパンドメタルが知られており、規格としても、ＪＩＳ−Ｇ３３５１「エキスパンドメタル Expanded Metals」にて規定され、多方面に応用されている。
【０００３】
エキスパンドメタルの特徴は、パンチングメタルと異なり、製造時に打抜き屑が出ないために製造歩留りがよく、素材の１００％を製品にできる点にある。
【０００４】
エキスパンドメタルのメッシュ形状（網目形状）の一例を図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０００５】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、エキスパンドメタル７１の孔７２は菱形、あるいは亀型状となっており、その表面および断面は、段差７３が付いた形状となっている。
【０００６】
図１３（ａ）〜（ｆ）に示すように、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、波目状の刃を有する波刃８１を上方に、平刃８２を下方に配置し、これら波刃８１と平刃８２を用いて、素材となる平板８３を順次刻んで孔７２を形成し、多孔板、すなわちエキスパンドメタル７１を製造している。
【０００７】
従来のエキスパンドメタルの製造装置８０は、素材送りローラー８４と切断装置８５とからなり、切断装置８５では、下方に固定された平刃８２に対し、上方に配置された波目状の波刃８１を、上下方向と横方向（図示左奥から右手前の方向）へ移動できるように構成されている。
【０００８】
このエキスパンドメタルの製造装置８０を用いてエキスパンドメタル７１を製造する際は、図１３（ａ）に示すように、まず、波刃８１と平刃８２間に素材送りローラー８４から平板８３を送込み、図１３（ｂ）に示すように、波刃８１を下降させて平板８３を波刃８１と平刃８２間でせん断する。このとき、平板８３を完全に切断しないように波刃８１を途中で止める。これにより、平板８３に一定間隔で刻みを入れ、それと同時に平板８３を、波刃８１の波形状（波目状）に成形する。
【０００９】
その後、図１３（ｃ）に示すように、波刃８１を上昇させた後、図１３（ｄ）に示すように、素材送りローラー８４により平板８３を送込み（素材送りローラー８４で送りを入れ）、同時に、波刃８１を、波目形状のピッチ（波ピッチ）ｐに対して半ピッチ（ｐ／２）横方向に移動する。そして、図１３（ｅ），（ｆ）に示すように、同様に、波刃８１を下降させて平板８３に刻みを入れ、平板８３を波目状に成形する。
【００１０】
その後、再び素材送りローラー８４により平板８３を送込み、波刃８１の横方向の位置を半ピッチ元に戻し、平板８３に一定間隔の刻みを入れ、平板８３を波目状に成形する。これを連続的に繰り返すことで、エキスパンドメタル７１が製造される。以上が、エキスパンドメタル７１の基本的な製造方法である。
【００１１】
エキスパンドメタル７１の網目（メッシュ）の形状は、その製造方法に直接関係しており、素材である平板８３の板厚Ｔoに対し、メッシュの微細幅（刻み幅）Ｗは、素材送りローラー８４による平板８３の送り量（送りピッチ）と等しくなり、平板８３の送込み方向での隣同士の孔７２の接続幅（孔７２の周囲の枠体の幅）は２Ｗとなる。メッシュの幅方向ピッチ（山ピッチ）Ｌwは、波刃８１の波ピッチｐと等しくなる。また、メッシュの長手方向ピッチＳwは、波刃８１の送込み量（波刃８１をせん断時にどれだけ下降させるか）に対応することとなる。
【００１２】
このように、エキスパンドメタル７１は、多孔板を製造する際の歩留りがよく、効率的な加工が可能であるが、欠点もある。それは、上述の製造方法と関係し、従来のエキスパンドメタル７１では、その表面に段差７３がついており、板厚Ｔoに対し、大きい孔７２の形状となる点である。すなわち、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、板厚Ｔoに対し、微細な孔７２を有する微細多孔板を製造することができないという問題がある。また、刻みを１条ずつ入れるために、製造速度が遅く、加工能率が落ちるという問題もある。
【００１３】
ＪＩＳ−Ｇ３３５１は、一般には、板厚Ｔoに対し、孔サイズ（幅方向ピッチＬw）が１０〜１００倍と大きい網状の多孔板を作る方法であるが、その開孔率が問題となる。つまり、従来、孔サイズが板厚Ｔoの１０〜１００倍と大きい網状の多孔板であれば製造は可能であるが、板厚Ｔoに対し孔サイズが小さい微細多孔板は製造するのが難しい。微小な孔サイズを有する多孔板としては、非特許文献１に記載されている程度であり、その孔サイズは、板厚Ｔoの５倍以上であった。
【００１４】
ここで、エキスパンドメタル７１の孔形状について、さらに考察する。
【００１５】
エキスパンドメタル７１の形状は、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すごとくで、その製造方法は、図１３（ａ）〜（ｆ）で説明した通り、平板８３を、下方に固定した平刃８２に対し、上方に配置した波刃８１をピッチ毎（平板８３を送込む毎）に左右に動かしながら、交互に打ち抜くことで、網目状の多孔板すなわちエキスパンドメタル７１を成形するものである。しかし、板厚Ｔoのわりに微細な孔サイズのエキスパンドメタル７１を成形しようとする場合、成形限界が存在する。
【００１６】
図１４にエキスパンドメタル７１の切断成形部の略図を示す。従来のエキスパンドメタルの製造方法では、素材である平板８３を平刃８２と波刃８１で切断成形するわけであるが、波刃８１により波目状に成形される平板８３の先端部（以下、成形部という）９１の後方（平刃８２側）では、波刃８１の端部８１ａと接する部分の平板８３が、平刃８２に押し込まれてせん断破断し、幅Ｌhの孔７２が形成される。このとき、平板８３の波刃８１の凹部に位置する部分（以下、残存橋部という）９２が残存し、この残存橋部９２が、成形部９１と後方の平板８３とを接続する。
【００１７】
成形部９１は、波刃８１の先端部（底部）により曲げ変形を受ける。その結果、せん断によって孔７２が形成されることになる。成形部９１は、曲げ変形を受けるために、±の降伏応力を生じ、塑性変形する。
【００１８】
板厚Ｔoのわりに微細な孔サイズのエキスパンドメタル７１における成形限界は、成形部９１後方（成形部９１と後方の平板８３との接続部分）の残存橋部９２にせん断破断が発生するか否かにより決まる。すなわち、成形部９１後方の残存橋部９２のせん断力と成形部９１の曲げ変形力の大小により、成形限界は決まる。
【００１９】
１ピッチ当たりの平板８３側の残存橋部９２のせん断力Ｆsは、下式（１）で表される。
Ｆs＝（Ｌw−Ｌh）ＴoτI ・・・（１）
但し、Ｌw：メッシュの幅方向ピッチ
Ｌh：孔の幅
Ｔo：板厚
τI：素材（平板）のせん断応力
【００２０】
１ピッチ当たりの成形部９１の曲げ変形力をＦbとすると、曲げ中央部のモーメントＭは、下式（２）で表される。
Ｍ＝Ｆb／２×Ｌh／２＝Ｆb×Ｌh／４ ・・・（２）
【００２１】
また、ミーゼスの降伏条件より、曲げ中央部のモーメントＭは、［数１］に示す式（３）で表される。
【００２２】
【数１】
【００２３】
式（２）および式（３）から、成形部９１の曲げ変形力Ｆbは、［数２］に示す式（４）で表される。
【００２４】
【数２】
【００２５】
エキスパンドメタル７１が正常に成形できる条件は、下式（５）で表される。
Ｆs＞Ｆb ・・・（５）
【００２６】
したがって、その限界条件は、式（５）に式（１），（４）を代入すると、［数３］に示す式（６）で表される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
通常、送りピッチ（刻み幅Ｗ）は、平板８３の板厚Ｔoとほぼ等しいことから、Ｗ＝Ｔoとすると、式（６）は［数４］に示す式（７）のようになる。
【００２９】
【数４】
【００３０】
すなわち、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、どのような網目形状でも形成できるわけではなく、平板８３の板厚Ｔoが限定されており、平板８３の板厚Ｔoの限界値はメッシュの幅方向ピッチＬwと比例関係にある。つまり、メッシュの幅方向ピッチＬwが小さいエキスパンドメタル７１を製造しようとすると、平板８３の板厚Ｔoの限界値も小さくなり、板厚Ｔoが大きい厚肉材ではメッシュの幅方向ピッチＬwが小さいエキスパンドメタル７１、すなわち微細多孔板を製造できないということとなる。
【００３１】
図１５に、ＪＩＳ市販品（ＪＩＳ市販）と、市販されている微小エキスパンドメタルとして非特許文献２のエキスパンドメタル（微細市販）における板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係を示す。また、上述の式（７）より得られる板厚Ｔoの限界値（Ｅ限界線）を併せて示す。図１５に示すように、両者共に上述の式（７）を満足する形状範囲に入っており、板厚Ｔoが大きなものや、幅方向ピッチＬwが小さい、すなわち微細な孔を有するエキスパンドメタルは製造されていない。
【００３２】
特許文献１では、従来のエキスパンドメタルの加工限界（上述の式（６）および式（７））を改善するアイデアが提案されている。特許文献１では、切断平刃の先に、上方の波刃と同期して動く波目状のバッカープレートを置く対策がなされており、これにより、上述の加工限界を改善することが可能となっている。しかし、この対策では、負荷力を補助する程度でバックアップが完全ではなく、さらなる強力な対策が必要である。
【００３３】
また、特許文献２では、刻みが細かく、加工速度が上がらない点について、網目形状を２段同時に成形し、倍に加工速度を改善することが提案されている。しかし、この点に関しては、もっと桁違いの改善が必要である。
【００３４】
さらに、特許文献３では、エキスパンドメタルを量産的に製造する方法として、ロール方式で、断続的なスリッターと押し広げロールを用いてエキスパンドメタルを製造する方法が述べられているが、これは、現状品のなかでも、厚さのわりに、孔サイズが大きい場合のみに適用できる製造方法であり、微細多孔板の製造には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開平１−１２７１１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８２４号公報
【特許文献３】特開２００７−１７５７２０号公報
【非特許文献】
【００３６】
【非特許文献１】スズキテクノス株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２１年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.suzuki-tkns.co.jp/product/expanded/index.html＞
【非特許文献２】コスモ株式会社、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２１年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.cosmo9.co.jp/zairyo_metal.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
従来技術の問題点の第１は、多孔板の形状が、目的の用途に合っていない点である。
【００３８】
コアにＩｎｖａｒ材からなるエキスパンドメタルを用いて放熱板を作製する場合、上述のエキスパンドメタルの加工限界から、幅方向の孔ピッチが大きくなり、例えば、放熱板に大きさが数ｍｍ程度の半導体素子を搭載する場合に、半導体素子の放熱板への搭載場所によっては半導体素子で発生する熱を適切に放熱することができない場合がある。
【００３９】
製造方法の側面における問題点としては、生産性にあり、エキスパンドメタルでは刻みを１条ずつ入れるために加工速度が遅い点である。大きな網目形状を作るのであれば問題ないが、送りピッチ（刻み幅）が１ｍｍ以下のオーダーの微細多孔板をこの方式で製造しようとすると、極めて時間がかかり、結果的に高価なものとなってしまう。安価な微細多孔板を製造するためには、高速化が必須である。パンチングメタルでは、多孔を１ストロークで打ち抜くことも可能であるが、この場合には、打抜き屑のため、生産上の歩留りが問題である。また、パンチングメタルでは、孔入口部はエッジとなっており、孔中へのメタルフローを確保することが難しい。
【００４０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いる微細多孔板の構造とその効率的な製造方法を提供することで、形状的には、板厚のわりに微小ピッチで、小サイズの多孔でありながら、複合材化する際に、表面高熱伝導材が、コア孔内にメタルフローし易い構造のディンプル板およびその製造方法、並びに放熱板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、平板の表面に、前記平板の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプルを有するディンプル板において、前記ディンプルの幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、前記平板の表面積に対して、前記ディンプルの底部にて前記平板を貫通する空孔が形成されている領域の面積の割合が１５％以下であるディンプル板である。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のディンプル板と、該ディンプル板の表面に接合されると共に、その一部が前記ディンプル内に充填された伝熱板とを備えた放熱板である。
【００４３】
請求項３の発明は、波目形状の刃を有する波刃を上型および下型に備え、これら上型と下型を対向配置し、前記上型と前記下型間に平板を送り込むと共に、前記平板を前記上型の波刃と前記下型の波刃で上下からプレスして、前記平板を波目形状に成形してディンプル板を製造する方法であって、前記上型および下型は、階段状の段付波刃からなる多段波刃を有し、前記平板を前記多段波刃の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、前記平板を前記多段波刃で上下からプレスして、前記平板に前記多段波刃の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたディンプル板の製造方法である。
【００４４】
請求項４の発明は、円周面上に波目形状の段付波刃を有する２つの多段波刃ロールを形成すると共に、これら２つの多段波刃ロールを上下に対向配置し、その上下の多段波刃ロール間に平板を送り込んで、前記平板を圧延すると共に、前記平板を前記多段波刃ロールに形成された前記段付波刃で順次上下からプレスして、前記平板に連続的に凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたディンプル板の製造方法である。
【００４５】
請求項５の発明は、請求項３または４に記載のディンプル板の製造方法により製造された前記ディンプル板の表面に、伝熱板をクラッド圧延により接合し、前記ディンプルの中に伝熱板の一部を充填する放熱板の製造方法である。
【００４６】
請求項６の発明は、前記ディンプル板は、前記伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、前記伝熱板は、前記ディンプル板より高い熱伝導率を有する材料からなる請求項５記載の放熱板の製造方法である。
【発明の効果】
【００４７】
本発明のディンプル板によれば、このディンプル板を用いて製造する放熱板の厚さ方向の熱伝導率を高くし、かつ、放熱板の厚さ方向における放熱特性を放熱板の部分によらず均一に維持することができ、さらに、Ｉｎｖａｒ比が大きく、板面方向の熱膨張係数が低い放熱板を実現できる。
【００４８】
本発明のディンプル板の製造方法によれば、低熱膨張、高熱伝導の複合放熱板のコアに用いる微細多孔板に好適な構造のディンプル板を効率的に製造可能となり、形状的には、板厚のわりに微小ピッチで、小サイズの多孔でありながら、複合材化する際に、表面高熱伝導材が、コア孔内にメタルフローし易い構造のディンプル板を高い生産性で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るディンプル板を示す斜視図であり、（ａ）は略三角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の斜視図であり、（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の断面図であり、（ａ）は両面ディンプル板、（ｂ）は両面ディンプル孔付ディンプル板の断面図である。
【図３】両面ディンプル孔付ディンプル板の外観を示す写真であり、（ａ）は略三角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の写真であり、（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板の写真である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔傾斜プレス法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔傾斜プレス法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、平ロール圧延により微細多孔凹凸板からディンプル板を形成する工程を説明する図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る放熱板の分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明する図であり、多孔溝付け圧延法により微細多孔凹凸板を形成する工程を説明する図である。
【図９】実施例におけるディンプル板の製造工程を説明する図である。
【図１０】本発明において、送りピッチＷ、幅ピッチＬw、長ピッチＳw、素材板厚Ｔo、成形板厚Ｔ2がどの部分の長さであるかを示す図であり、（ａ）は微細多孔凹凸板，（ｂ）はディンプル板を示す図である。
【図１１】実施例の微細多孔凹凸板の孔形状を、従来のエキスパンドメタルの孔形状（板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係）と成形限界を示すグラフ図に書き込んだものである。
【図１２】従来のエキスパンドメタルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその拡大図、（ｃ）は１２Ｃ−１２Ｃ線断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、従来のエキスパンドメタルの製造方法を説明する図である。
【図１４】従来のエキスパンドメタルの変形状態（成形限界）を説明する図である。
【図１５】従来のエキスパンドメタルの孔形状（板厚Ｔoと幅方向ピッチＬwの関係）と成形限界を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００５１】
まず、本実施の形態に係る放熱板に用いるディンプル板について図１，２を用いて説明する。
【００５２】
図１に示すように、ディンプル板１は、平板５の表面に、平板５の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数の凹状のディンプル（凹み、窪み）２を有して形成される。ディンプル板１は、平板５にディンプル２を多数形成した構造であることから、微細多孔板とも呼ばれる。なお、図１では表されていないが、ディンプル板１は長尺に形成されており、上述の長手方向とはその長尺の形状における長手方向をいい、幅方向とは長尺の形状における幅方向（長手方向と垂直な方向）をいう。また、詳細は後述するが、長手方向は、ディンプル板１を製造する際の平板５の送り込み方向である。
【００５３】
ディンプル板１は、後述する伝熱板を構成する材料の熱膨張係数より小さい熱膨張係数（線膨張係数）を有する材料、すなわち低熱膨張材から形成される。具体的には、ディンプル板１は、Ｉｎｖａｒ合金（インバー合金）から形成され、Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ、Ｆｅ−３６．５ｍａｓｓ％Ｎｉ、Ｆｅ−３２ｍａｓｓ％Ｎｉ−５ｍａｓｓ％Ｃｏからなるスーパーインバー（Ｓｕｐｅｒ Ｉｎｖａｒ）材、Ｆｅ−５４ｍａｓｓ％Ｃｏ−９．５ｍａｓｓ％Ｃｒ等を用いることができる。
【００５４】
ディンプル２は当該ディンプル２が形成されている平板５の板厚よりも、薄い肉厚を有して形成される。ディンプル板１では、ディンプル２が形成されている部分が薄肉な薄肉部となっている。なお、ディンプル板１としては、平板５の板厚よりも薄い厚さの複数の薄肉部を有すると共に、薄肉部のピッチが所定のピッチ以下であればよく、ディンプル２の形状は、凹状（すなわち、ディンプル板１を貫通する孔を有さない状態）、孔状（すなわち、ディンプル板１を貫通する孔を有する形態）等に限られない。
【００５５】
ディンプル板１の形態には、以下のような形態を挙げることができる。
【００５６】
図２（ａ）に示すディンプル板１ａは、表面Ｓに複数のディンプル２を有すると共に、裏面Ｒにも複数のディンプル２を有する。ただし、表面Ｓに形成されるディンプル２ａと裏面Ｒに形成されるディンプル２ｂとはディンプル板１ａを構成する材料により隔離されている。すなわち、ディンプル板１ａにおいてディンプル２ａとディンプル２ｂとは、各々隔たれた状態に保たれる（以下、図２（ａ）のようなディンプル板１ａを「両面ディンプル板１ａ」ということがある）。
【００５７】
また、図２（ｂ）に示すディンプル板１ｂは、表面Ｓに複数のディンプル２を有すると共に、裏面Ｒにも複数のディンプル２を有する。さらに、ディンプル板１ｂにおいては、表面Ｓに設けられるディンプル２ａと裏面Ｒに設けられるディンプル２ｂとが、それぞれの底部近傍において空孔３を介して接続されている。すなわち、ディンプル２ａとディンプル２ｂとは、ディンプル板１ｂを貫通する空孔３を介して接続されている（以下、図２（ｂ）のようなディンプル板１ｂを「両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ」ということがある）。なお、図１では、この両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを示しており、図１（ａ）は略三角形状のディンプル２を備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ、図１（ｂ）は略六角形状のディンプルを備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを示している。
【００５８】
図３は、ディンプル板１（両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ）の外観を示す写真である。図３（ａ）に示すディンプル板１のディンプル２の平面視における形状（以下、単に「ディンプル板面形状」という）は、略三角形状である。ディンプル板面形状としては、三角形状に限られず、円形、楕円形等の円弧を有する形状、四角形、六角形、八角形などの多角形状等の形状にすることもできる。また、図３（ｂ）に略六角形状のディンプル２を備えた両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂの写真を示す。ディンプル板面形状は、製造の容易さの観点からは略六角形状にすることが好ましい。
【００５９】
また、ディンプル板１では、放熱板の放熱特性を確保することを目的として、ディンプル板１の表面におけるディンプル２の占める割合、すなわちディンプル板１の表面積に対してディンプル２が形成されている領域の面積の割合（以下、「ディンプル占有率」ということがある）は、３０％以下にすることが好ましい。
【００６０】
さらに、ディンプル板１のディンプル２に空孔３を設ける場合、当該空孔３は、平面視にて、ディンプル２がディンプル板１の表面に占める面積の半分以下の面積を占めることが好ましい。本実施の形態に係るディンプル板１では、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積（つまり空孔３の投影面積）の割合（以下、「ディンプル貫通率」ということがある）が１５％以下とされる。ディンプル貫通率を１５％以下とする理由は、ディンプル貫通率が１５％を超えてしまうと、空孔３のサイズが大きいことから放熱板におけるディンプル板１の断面比率（すなわちＩｎｖａｒ比）を大きくすることができず、板面方光の熱膨張係数が低い放熱板を提供できなくなるためである。なお、空孔３を形成しない両面ディンプル板１ａは、当然ながらディンプル貫通率が１５％以下となる。
【００６１】
ところで、例えば、放熱板に大きさが数ｍｍ程度の半導体素子を搭載する場合に、ディンプル２（あるいは空孔３）のピッチが所定値以上の場合を想定すると、半導体素子の放熱板への搭載場所によっては、半導体素子で発生した熱を適切に放熱することができない場合がある。つまり、ディンプル２（あるいは空孔３）のピッチはある程度微細でないと、放熱板の厚さ方向の熱伝導率が悪化してしまう。したがって、本実施の形態においては、放熱板の厚さ方向における伝熱特性を放熱板の部分によらず略同一に維持することを目的として、複数のディンプル２（あるいは空孔３）はそれぞれ、長手方向及び幅方向において、例えば、１ｍｍ以下のピッチ、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下のピッチであって、ピッチが略均一となるように形成される。特に、放熱板を製造する際（クラッド圧延の際）に幅方向のサイズがほぼ変化しないことから、放熱板における厚さ方向の熱伝導率を高く維持し、かつ、厚さ方向の熱伝導率の分布を均一とするためにも、ディンプル２（あるいは空孔３）の幅方向のピッチは０．５ｍｍ以下に形成される。
【００６２】
さて、ディンプル板１の製造方法は、大きく分けて、平板５に微細な凹凸を形成した微細凹凸板を形成する工程と、微細凹凸板を平ロールで圧延してディンプル板１を形成する工程とからなる。
【００６３】
ここで、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法を説明するに先立ち、微細凹凸板を形成する工程に用いる微細凹凸板の製造装置について説明する。ここでは、一例として、両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ（図２（ｂ）参照）を製造する場合を説明する。
【００６４】
なお、両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを製造する場合、微細凹凸板には、平板５を貫通する空孔３が形成されることとなるが、以下、このような空孔３を有する微細凹凸板を微細多孔凹凸板と呼称する。また、同様に、微細多孔凹凸板を製造する装置を微細多孔凹凸板の製造装置と呼称する。
【００６５】
図４に示すように、微細多孔凹凸板の製造装置４１は、図示しない素材送りローラーと切断装置４２とからなる。切断装置４２では、波目形状の段付波刃を有する多段波刃を上型４３および下型４４に備え、これら上型４３と下型４４を対向配置し、上型４３と下型４４間に、素材となる平板５を素材送りローラーから所定周期で間欠的に送り込むようにされる。
【００６６】
図５に示すように、上方に配置された上型４３は、波目形状（凹凸波形状）の段刃を有する複数（図５では５段）の段付波刃６ａ〜６ｅを、その波目形状が１／５〜１／２ピッチずつずれるように平板５の送り込み方向に階段状の多段波刃６からなる。各段付波刃６ａ〜６ｅの段幅は、製造する微細多孔凹凸板４５の刻み幅Ｗと等しく形成されている。
【００６７】
また、下方に配置された下型４４は、上型４３と同様に、波目形状（凹凸波形状）の段刃を有する複数（図５では５段）の段付波刃７ａ〜７ｅを、その波目形状が１／５〜１／２ピッチずつずれるように平板５の送り込み方向に階段状の多段波刃７からなる。
【００６８】
本実施の形態では、多段波刃６，７を、５段の段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅとした場合を説明するが、段付波刃の数はこれに限らない。
【００６９】
なお、本実施の形態では、Ｉｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を製造するため、平板５としてＩｎｖａｒ合金からなるものを用いるが、平板５の材質としては、特に規定するものではなく、基本的には、延性のある金属材、例えば、銅、アルミニウム、鉄、チタン、ニッケル、ニオブ、金、銀、およびＩｎｖａｒ（Ｆｅ−３６Ｎｉ）等や、それらの合金系等を用いてもよい。また、金属に限らず、延性のある材料であれば、プラスチック、セラミック成形素材等も加工は可能である。つまり、ここでは放熱板に用いるディンプル板１を製造する場合を説明するが、本発明のディンプル板の製造方法で製造するディンプル板１の用途はこれに限定されるものではなく、様々な用途に用いることが可能である。
【００７０】
次に、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法について説明する。
【００７１】
本実施の形態に係るディンプル板の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すように、素材送りローラーにより加工素材となる平板５を、切断装置４２の上型４３と下型４４間（すなわち多段波刃６，７間）に、多段波刃６，７の階段状の傾斜方向（図４（ａ）では右上から左下の方向）に送り込み、図４（ｂ）に示すように、平板５を多段波刃６，７で上下からプレス（嵌合成形）する。
【００７２】
プレスの際の変形状態を図５に詳しく示す。図５は、上型４３と下型４４とそれにより成形した微細多孔凹凸板４５（平板５の変形部位）を示すものであり、上下の多段波刃６，７を開き、平板５と平板５の一部に成形された微細多孔凹凸板４５を示したものである。
【００７３】
図５に示すように、上側の多段波刃６を、下側の多段波刃７に押し付けることで、上下の多段波刃６，７間に配置された平板５を加工する。
【００７４】
このとき、対向する上下の段付波刃６ａと７ａの押し付けにより曲げ変形部８ａが形成され、段付波刃６ａと７ｂの押し付けにより、せん断部９ａが形成される。同様にして、段付波刃６ｂと７ｂ、６ｃと７ｃ、６ｄと７ｄ、６ｅと７ｅの押し付けにより、曲げ変形部８ｂ〜８ｅが順次形成され、段付波刃６ｂと７ｃ、６ｃと７ｄ、６ｄと７ｅの押し付けにより、せん断変形部９ｂ〜９ｄが順次形成される。
【００７５】
曲げ変形部８ａ〜８ｅでは、上下の多段波刃６，７の波目形状を転写した曲げ変形がなされるのに対し、せん断変形部９ａ〜９ｄでは、段付波刃６ａと７ｂ、６ｂと７ｃ、６ｃと７ｄ、６ｄと７ｅ間のせん断（段付波刃６ａ〜６ｄの段付波刃６ｅ側の側面でのせん断）により、ディンプル２となる凹凸（薄肉部）と空孔３とを含む凹凸編目構造が形成され、微細多孔凹凸板４５となる。
【００７６】
その後、図４（ｃ）に示すように、除荷・開放すると、１ストローク分の成形が終了する。第１ストロークの成形が終了した後、図４（ｄ）に示すように、平板５を１ストローク分送り込み、図４（ｄ）に示すように、第１ストロークと同様にして第２ストロークの成形を行う。これを繰返すことで、無限長さの微細多孔凹凸板４５が得られる。
【００７７】
このように、本実施の形態では、平板５を多段波刃６，７で上下からプレスし、多段波刃６，７の上下動１ストロークで平板５に複数の凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する。以下、このような微細多孔凹凸板４５の加工法を多孔傾斜プレス法と呼称する。得られた微細多孔凹凸板４５は、表面に凸部が形成されるため加工前の平板５と比較して厚くなっている。
【００７８】
なお、空孔３を形成しない両面ディンプル板１ａ（図２（ａ）参照）を成形する際には、平板５がせん断されてしまわない程度に、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅにギャップ（間隔）を設けるようにすればよい。
【００７９】
微細多孔凹凸板の製造装置４１により微細多孔凹凸板４５を形成した後、図６に示すように、微細多孔凹凸板４５を、上下に対向配置された平ロール４６間に送り込み、平ロール４６による圧延を行う。これにより、微細多孔凹凸板４５の表面に形成された凸部を平滑にして平坦化し、板厚を元の素材厚（平板５の厚さ）に戻す。以上により、表面にディンプル２が形成されたディンプル板１が得られる。なお、図６では、図の簡略化のため、ディンプル１の空孔３を省略している。
【００８０】
得られたディンプル板１の幅方向のピッチは、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅの波目形状のピッチと一致するが、長手方向のピッチは、ディンプル２ができる分、ディンプル比率相当長手方向に伸びたものとなる。
【００８１】
ここで、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法で微細凹凸化あるいは微細多孔化が可能な理由について説明する。
【００８２】
本実施の形態では、波刃(段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅ)同士で平板５を成形することになる。このとき、段付波刃６ａ，７ａ間に挿入された平板５は、段付波刃６ａと段付波刃７ａで挟まれ、曲げ変形し、段付波刃６ａ，７ａの波目形状を転写し成形される。その際の発生する曲げ変形力Ｆfは、従来のエキスパンドメタルにおける式（４）と同じで、［数５］に示す式（８）で表される。
【００８３】
【数５】
【００８４】
成形部の平板５側は、せん断変形で孔があき、その際の負荷は、段付波刃６ａ，７ｂで与えられ、そのせん断力（負荷力）Ｆhは、従来のエキスパンドメタルにおける式（１）と同じで、下式（９）で表される。
Ｆh＝Ｆs＝（Ｌw−Ｌh）ＴoτI ・・・（９）
【００８５】
せん断を開始した直後では、孔の幅Ｌhが零に近いので、Ｆh＝ＬwＴoτIの負荷であるが、孔が大きくなると、式（９）の負荷となる。
【００８６】
結局、第１段目の段付波刃７ａに負荷される力Ｆwは、下式（１０）で表される。
Ｆw＝Ｆf＋Ｆh ・・・（１０）
【００８７】
本実施の形態に係るディンプル板の製造方法は、多孔傾斜プレス法による成形法、つまり多段法による成形法であり、成形のための曲げ変形力Ｆfは、下方の第１段目の段付波刃７ａにより負荷されるために、その分の力が、成形部の平板５側（成形部と後方の平板５との接続部分）に負荷されることはなく、限界条件は成立せず、安定に網目状成形体を成形することができる。
【００８８】
段付波刃６ｂ，７ｂ間、段付波刃６ｂと７ｃ間での成形についても、同様に、式（８）〜（１０）が成立する。それ以降の変形でも同様である。
【００８９】
１ストロークでｎ段成形すれば、その分ストロークは長くなるが、荷重は、一定で、変わらない。また、網目繋ぎ部(残存橋部)で切れる心配はなく、加工速度は、ｎ倍に増速することになる。
【００９０】
従来のエキスパンドメタルの製造方法では、図１５で説明したように加工限界があり、厚肉材では、Ｅ限界線よりも小さな孔ピッチＬwの多孔材が製造不可能であったが、本発明の多段成形法では、そのような限界はない。
【００９１】
次に、本実施の形態に係る放熱板について説明する。ここでは、ディンプル板１として、図２（ｂ）の両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂを用いた放熱板を説明する。
【００９２】
本実施の形態に係る放熱板は、ディンプル板１と、ディンプル板１の表面に接合されると共に、その一部がディンプル２内に充填された伝熱板とを備える。
【００９３】
ディンプル板は、伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、ここでは、Ｉｎｖａｒ合金からなる。伝熱板は、ディンプル板１より高い熱伝導率を有する材料からなり、例えば、銅または銅合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。本実施の形態では、伝熱板として銅を用いる。
【００９４】
図７に示すように、本実施の形態に係る放熱板１００は、Ｉｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を銅からなる伝熱板１４で挟んだＣＩＣ構造に形成される。
【００９５】
ディンプル板１の表面Ｓ側に配置された伝熱板１４ａは、ディンプル板１の表面Ｓに接合されると共に、表面Ｓ側に形成されたディンプル２ａ内に充填され、ディンプル２ａ内の表面に接合される。
【００９６】
同様に、ディンプル板１の裏面Ｒ側に配置された伝熱板１４ｂは、ディンプル板１の裏面Ｒに接合されると共に、裏面Ｒ側に形成されたディンプル２ｂ内に充填され、ディンプル２ｂ内の表面に接合される。
【００９７】
さらに、両伝熱板１４ａ，１４ｂは、空孔３を介して互いに接合される。なお、図７では、図の簡略化のため空孔３を省略している。
【００９８】
このようにして得られた放熱板１００は、１ｍｍ以上の板厚において、厚さ方向の熱伝導率が１５０（Ｗ／℃・ｍ）以上であり、かつ、板面方向の熱膨張係数が１．２×１０-5（１／Ｋ）以下と、低熱膨張、高熱伝導であり、かつ、ヒートシンク材などとして十分使用可能な厚手な放熱板１００を実現できる。
【００９９】
放熱板１００では、ディンプル板１として両面ディンプル孔付ディンプル板１ｂ（図２（ｂ）参照）を用いており、表面Ｓ側のディンプル２ａ、裏面Ｒ側のディンプル２ｂいずれにも、伝熱板１４を構成する材料が充填されることになるため、ディンプル２と伝熱板１４との接合面積を増加させ接合強度を強くすることができる。なお、ディンプル板１として両面ディンプル板１ａ（図２（ａ）参照）を用いても同様の効果が得られる。
【０１００】
放熱板１００を製造する際には、ディンプル板１を伝熱板１４ａ，１４ｂで挟み、クラッド圧延する。すると、ディンプル板１の表裏面に伝熱板１４ａ，１４ｂがそれぞれ接合され、かつ、伝熱板１４ａを構成する材料がディンプル２ａ内に流入してディンプル２ａ内の表面に接合されると共に、伝熱板１４ｂを構成する材料がディンプル２ｂ内に流入してディンプル２ｂ内の表面に接合される。さらに、表面Ｓ側のディンプル２ａに流入した伝熱板１４ａを構成する材料と、裏面Ｒ側のディンプル２ｂに流入した伝熱板１４ｂを構成する材料とが空孔３を介して互いに接合され、伝熱板１４ａ，１４ｂ同士が、空孔３を介して互いに接合され、放熱板１００が得られる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施の形態に係るディンプル板１では、ディンプル２の幅方向のピッチを０．５ｍｍ以下とし、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合を１５％以下としている。
【０１０２】
クラッド圧延の際には幅方向のピッチは変化しないため、ディンプル板１におけるディンプル２の幅方向のピッチを０．５ｍｍ以下とすることで、ディンプル板１を用いて放熱板１００を製造した際に、放熱板１００の厚さ方向の熱伝導率を高くし、かつ、放熱板１００の厚さ方向における放熱特性を放熱板１００の部分によらず均一に維持することができる。
【０１０３】
また、平板５の表面積に対して、ディンプル２の底部にて平板５を貫通する空孔３が形成されている領域の面積の割合を１５％以下とすることで、空孔３の大きさを小さくし、放熱板１００におけるディンプル２の断面比率、すなわちＩｎｖａｒ比を大きくでき、板面方向の熱膨張係数の低い放熱板１００を実現できる。
【０１０４】
また、本実施の形態に係るディンプル板の製造方法では、上型４３および下型４４を、段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを階段状の多段波刃６，７で形成し、平板５を多段波刃６，７の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、平板５を多段波刃６，７で上下からプレスして、平板５に多段波刃６，７の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する工程と、微細多孔凹凸板４５を上下に対向配置された平ロール４６間に送り込んで圧延することにより、微細多孔凹凸板４５の表面を平坦化して、表面にディンプル２を有するディンプル板１を形成する工程とを備えている。
【０１０５】
厚さ方向の熱伝導性が良好なＣｕ／Ｉｎｖａｒ合金／Ａｌ材などの複合放熱板は、以前よりアイディアはあるが、今もって市販レベルで使われていない。これは、放熱板に適したＩｎｖａｒ多孔板、エキスパンドメタルが製造できないからで、エキスパンドメタルには、そもそも製造上の限界があり、要求形状そのものが、市販レベルで製造できないからである。
【０１０６】
本発明では、エキスパンドメタルの製造方法を基本的に改善し、板厚のわりに微小ピッチのディンプル板１（微細多孔板）を製造することが可能となり、ディンプル板１の板厚を薄くすることなく微細多孔化または微細凹凸化が可能となる。
【０１０７】
つまり、本発明によれば、形状安定性の点で効果を発揮し、従来のエキスパンドメタルの製造方法では、厚肉の素材を加工すると、網目のつなぎ部がせん断変形で切れてしまうため、成形品の加工には制限があり、図１５のＥ限界線以上の肉厚範囲でないと成形できないことを述べたが、本発明の製造方法では、そのような制限はなく、従来技術では加工不可能な厚肉材であっても、微細ピッチのディンプル板１の成形が可能となる。
【０１０８】
低熱膨張材を用いて形成したディンプル板１は、厚手でかつ微細構造であることから、ヒートシンク材などとして好適な低熱膨張で高熱伝導な放熱板１００を得ることが可能となり、その適用効果が大きい。さらには、本発明によれば、複合材化して放熱板１００を製造する際に、表面高熱伝導材である伝熱板１４が、空孔３内にメタルフローし易い多孔体構造のディンプル板１が得られる。つまり、本発明によれば、強度のある平板５に微細多数のディンプル２があり、金属複合化の際に板厚方向にメタルフローし易い、微小孔（空孔３）を有するディンプル板１を実現できる。
【０１０９】
また、本発明によれば、形状安定性の点で効果があるのみでなく、生産性の点でも効果を発揮する。従来の波刃と平刃を用いて１条ずつ刻みを入れる製造方法に対して、本実施の形態では、刻み幅Ｗ相当の厚さを有する段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを備えた多段波刃６，７を用い、多段波刃６，７同士で、多条の刻みを１ストロークで成形するもので、加工速度は、使用する段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅの枚数倍となり、生産性の極めて高い製造が可能となる。
【０１１０】
例えば、５０枚の段付波刃６ａ〜６ｅ，７ａ〜７ｅを備えた多段波刃６，７として用いることで、１ストロークで成形できる長さを、５０倍に改善でき、加工速度もその比率で高速化できる。この効果は、特に従来技術では生産性が落ちてしまう微細ピッチのディンプル板１（微細多孔板）で効果が大きく、大サイズ品でも同様の効果が期待できる。
【０１１１】
次に本発明の他の実施の形態を説明する。
【０１１２】
上記実施の形態では、多孔傾斜プレス法で微細多孔凹凸板４５を形成することにより、微細多孔で底肉厚の薄いディンプル２を有するディンプル板１を製造する場合を説明したが、微細多孔凹凸板４５は、圧延加工によって成形することも可能である。以下、微細多孔凹凸板４５を圧延加工により形成する方法を多孔溝付け圧延法と呼称する。
【０１１３】
多孔溝付け圧延法では、図８に示すような微細多孔凹凸板の製造装置５１を用いて微細多孔凹凸板４５を形成する。
【０１１４】
微細多孔凹凸板の製造装置５１は、円周面上に波目形状の刃を有する段付波刃５２ａ，５３ａを階段状に多段に形成した２つの多段波刃ロール５２，５３を形成すると共に、これら２つの多段波刃ロール５２，５３を上下に対向配置してなる。
【０１１５】
つまり、微細多孔凹凸板の製造装置５１は、図４，５で説明した微細多孔凹凸板の製造装置４１における階段状の多段波刃６，７をロール円周面上に形成した多段波刃ロール５２，５３を上下に対向配置したものであり、上下の多段波刃ロール５２，５３を嵌合させた状態で圧延することにより、図５と同様の微細多孔凹凸板４５を形成できるものである。
【０１１６】
微細多孔凹凸板の製造装置５１を用いて微細多孔凹凸板４５を形成する際には、上下の多段波刃ロール５２，５３間に平板５を送り込み、平板５を多段波刃ロール５２，５３に形成された段付波刃５２ａ，５３ａで順次上下からプレスして、平板５に連続的に凹凸を形成して微細多孔凹凸板４５を形成する。
【０１１７】
上方の段付波刃５２ａを、下方の段付波刃５３ａに押し付けることで、その間に挿入された平板５を加工し、対向する上下の段付波刃５２ａと５３ａの押し付けで曲げ変形部が形成され、上方の段付波刃５２ａと次の段の下方の段付波刃５３ａとの押し付けでせん断変形部９が形成される。以上により、微細多孔凹凸板４５が圧延法で製造できることになる。
【０１１８】
得られた微細多孔凹凸板４５を、図６と同様に、平ロール４６で圧延することにより、微細多孔のディンプル板１を製造することができる。
【０１１９】
多孔溝付け圧延法では、上述の多孔傾斜プレス法と同様に、曲げによる曲げ変形とせん断変形による薄肉化穿孔の変形を隣り合わせ、これらを互い違いに行うことにより、微細多孔凹凸板４５の成形を可能としている。せん断部の上下の段付波刃５２ａ，５３ａのギャップは、５／１００ｍｍ以下になるようにしてやることが重要である。
【０１２０】
多孔溝付け圧延法でも、多孔傾斜プレス法と同様に、微細多孔凹凸板４５を形成でき、ディンプル板１を製造することができるが、生産性の面では、完全に連続的に作業ができ、加工速度を上げることが可能な多孔溝付け圧延法の方が効率がよい。一方、寸法精度の面では多孔傾斜プレス法の方が良好となる。よって、用途に応じていずれかの加工法を選択するようにすればよい。
【実施例】
【０１２１】
本発明の実施にあたり、ディンプル板１の製造工程を図９に示す。
【０１２２】
図９に示すように、平板（素材平板）５は、まず、多孔傾斜プレス、あるいは、多孔溝付け圧延により、微細多孔凹凸板４５に加工され、その後、平滑化圧延を行い、微細多孔のディンプル板１とされる。
【０１２３】
素材の平板５としては、材質としてＩｎｖａｒ合金（Ｆｅ−３６ｍａｓｓ％Ｎｉ）を用い、板厚０．２ｍｍと０．３ｍｍ、幅５０ｍｍの平板を用いた。
【０１２４】
多孔傾斜プレス法については、図４，５に示す微細多孔凹凸板の製造装置４１を用い、段付波刃の長手方向ピッチを０．２ｍｍとし、これを５０山階段状のトータル１０ｍｍの多段波刃６，７の一体型（上型４３、下型４４）を用いてプレスを行った。したがって、１ストロークで１０ｍｍ成形でき、ストローク毎に１０ｍｍの素材送りを多段波刃６，７の階段状の傾斜方向に入れることで、連続的な成形ができ、数ｍから数十ｍの網目状の微細多孔凹凸板４５を形成することができた。多段波刃６，７のプレスにより、成形厚は、平板５の約２倍となり、それを図６に示すように平ロール４６で圧延し、もとの素材厚（平板５の厚さ）まで戻すと共に、表面の凹凸を平滑にし、微細多孔のディンプル板１を製作した。
【０１２５】
また、多孔溝付け圧延法では、多孔傾斜プレス法の多段波刃６，７と同じ幅方向、長手方向ピッチ、同じ波目形状の多段波刃を有する多段波刃ロール５２，５３を製作し、それにより、溝付け、穿孔ロール圧延を行った。多段波刃ロール５２，５３としては、外径φ５０ｍｍで、円周方向に０．２ｍｍピッチ、７８５山の段付波刃を有するものを用いた。この多段波刃ロール５２，５３により、網目状の微細多孔凹凸板４５を製作し、引き続き、図６の平ロール４６による圧延を行い、微細多孔のディンプル板１を製作した。
【０１２６】
表１に、本発明の多孔傾斜プレス法および多孔溝付け圧延法で製作した微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１（実施例）、そして従来のエキスパンド微細多孔板（従来例）とを比較した結果を示す。なお、表１における送りピッチＷ、幅ピッチＬw、長ピッチＳw、素材板厚Ｔo、成形板厚Ｔ2がどの部分の長さであるかを、図１０（ａ），（ｂ）に示している。
【０１２７】
【表１】
【０１２８】
表１に示すように、本発明の実施例では、Ｉｎｖａｒ合金からなる平板５として板厚が０．２ｍｍ、０．３ｍｍと厚いものを用い、波刃ピッチ（幅ピッチＬw）を０．５ｍｍと小さくした場合であっても、安定した形状の微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１を形成でき、所要の寸法の微細多孔凹凸板４５、ディンプル板１を形成できた。
【０１２９】
一方、従来のエキスパンド成形を用いた従来例では、繋ぎ部（接続部）が切れてしまい正常な成形は不可能であった。
【０１３０】
従来のエキスパンドメタルの製品サイズ（図１５）と比較して、本発明で作成した微細多孔凹凸板４５のデータ（本発明品）を記入したものが図１１である。図１１に示すように、本発明によれば、Ｅ限界線を越えた領域でも正常な成形が可能であることがわかる。エキスパンド成形を用いた従来例では、計算通りに、加工限界であるＥ限界線を越えたサイズは実現できなかった。
【０１３１】
このように、本発明によれば、従来技術では加工不可能な厚肉材であっても、微細ピッチのディンプル板１の成形が可能となる。なお、本実施例では、プレス法では、段付波刃数５０山の多段波刃６，７を用い、圧延法では、φ５０ｍｍの多段波刃ロール５２，５３を用いた場合を説明したが、その数およびサイズは規定されるものではなく、さらに大きくし、生産性を上げることも可能である。
【０１３２】
次に、本発明のディンプル板の製造方法で製作したＩｎｖａｒ合金からなるディンプル板１を用いて、放熱板１００を製作し、その特性評価を行った。
【０１３３】
図７に示すように、幅ピッチＬw＝０．５ｍｍ、成形板厚Ｔ2＝０．２ｍｍのディンプル板１を、板厚０．２ｍｍのＣｕからなる伝熱板１４で上下方向から挟んでクラッド圧延し、ＣＩＣ構造となる放熱板１００を製作した。
【０１３４】
具体的な製作は、７０％程度の加工度で冷間圧延を行った後、Ｉｎｖａｒ合金とＣｕの界面に金属間化合物を形成しないように、約６００℃で拡散熱処理を行った。これにより、上下に配置した伝熱板１４同士がディンプル板１の空孔３内において接合する。最終的な放熱板１００の板厚は０．２ｍｍであった。
【０１３５】
また、さらに、応用実施例として、ディンプル板１のピッチを微細にしたもの、伝熱板１４の厚さを薄くし、それに合わせ、７０％程度の加工度は変えずに仕上がり厚さを変えて放熱板１００を試作した。実施例における条件は、ディンプル板１における空孔３の面積比（ディンプル貫通率）を１５％以下にしており、同時に、孔ピッチ（幅方向）を０．５ｍｍ以下としている。
【０１３６】
また、比較例として、ディンプル貫通率を１５％を超えるようにしたもの、あるいは孔ピッチ（幅方向）を０．５ｍｍを超えるサイズとしたディンプル板を製作し、そのディンプル板を用いた放熱板の特性を調べた。
【０１３７】
実施例と比較例の構成および特性測定結果を表２に示す。
【０１３８】
【表２】
【０１３９】
表２に示すように、板面方向の熱膨張係数、厚さ方向の熱伝導率、および局部均一性に関して許容条件を設定した。許容条件は、板面方向の熱膨張係数は１．２×１０-5（１／Ｋ）以下であること、厚さ方向の熱伝導率は１７０（Ｗ／℃・ｍ）以上であることとし、局部均一性については、熱伝導率にシミュレートする特性値として、板厚方向の電気抵抗の微細分布を測定し、局部均一性の評価とし、○、×の判定をした。
【０１４０】
その結果、実施例、比較例ともに、厚さ方向の熱伝導率については、いずれも許容条件を満足した。また、板面方向の熱膨張係数および局部均一性の特性については、実施例は、いずれも許容条件を満足した。特に、実施例Ｃ１の０．３５ｍｍピッチのディンプル板１を用いた放熱板１００については、局部均一性が特に良好で、二重丸の評価であった。
【０１４１】
比較例については、板面方向の熱膨張係数、局部均一性の特性のどちらかが許容条件を満たさないという結果であった。孔ピッチを０．７ｍｍと大きくした比較例Ｈ１，Ｈ３では、共に局部均一性が不十分で、局部的に電気抵抗が大きくなる箇所があり、厚さ方向の熱伝導率分布が均一でないと予測される。ディンプル貫通率を１５％よりも大きくした比較例Ｈ２，Ｈ３では、結果的にディンプル比率が大きくなってしまい、放熱板におけるＩｎｖａｒ比率が小さくなり、板面方向の熱膨張係数が１．４×１０-5（１／Ｋ）以上となってしまい許容条件を満足しなかった。
【０１４２】
以上より、板面方向の熱膨張係数、厚さ方向の熱伝導率、および局部均一性を共に満足した放熱板１００を得るためには、０．５ｍｍピッチ以下であると同時に、空孔３の面積比（ディンプル貫通率）が１５％以下のディンプル板１を用いる必要がある。
【符号の説明】
【０１４３】
１ ディンプル板
２ ディンプル
３ 空孔
５ 平板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板の表面に、前記平板の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプルを有するディンプル板において、
前記ディンプルの幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、前記平板の表面積に対して、前記ディンプルの底部にて前記平板を貫通する空孔が形成されている領域の面積の割合が１５％以下であることを特徴とするディンプル板。
【請求項２】
請求項１に記載のディンプル板と、該ディンプル板の表面に接合されると共に、その一部が前記ディンプル内に充填された伝熱板とを備えたことを特徴とする放熱板。
【請求項３】
波目形状の刃を有する波刃を上型および下型に備え、これら上型と下型を対向配置し、前記上型と前記下型間に平板を送り込むと共に、前記平板を前記上型の波刃と前記下型の波刃で上下からプレスして、前記平板を波目形状に成形してディンプル板を製造する方法であって、
前記上型および下型は、階段状の段付波刃からなる多段波刃を有し、前記平板を前記多段波刃の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、前記平板を前記多段波刃で上下からプレスして、前記平板に前記多段波刃の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、
前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたことを特徴とするディンプル板の製造方法。
【請求項４】
円周面上に波目形状の段付波刃を有する２つの多段波刃ロールを形成すると共に、これら２つの多段波刃ロールを上下に対向配置し、その上下の多段波刃ロール間に平板を送り込んで、前記平板を圧延すると共に、前記平板を前記多段波刃ロールに形成された前記段付波刃で順次上下からプレスして、前記平板に連続的に凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、
前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたことを特徴とするディンプル板の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載のディンプル板の製造方法により製造された前記ディンプル板の表面に、伝熱板をクラッド圧延により接合し、前記ディンプルの中に伝熱板の一部を充填することを特徴とする放熱板の製造方法。
【請求項６】
前記ディンプル板は、前記伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、
前記伝熱板は、前記ディンプル板より高い熱伝導率を有する材料からなる請求項５記載の放熱板の製造方法。
【請求項１】
平板の表面に、前記平板の長手方向と幅方向に所定のピッチで形成された複数のディンプルを有するディンプル板において、
前記ディンプルの幅方向のピッチが０．５ｍｍ以下であり、前記平板の表面積に対して、前記ディンプルの底部にて前記平板を貫通する空孔が形成されている領域の面積の割合が１５％以下であることを特徴とするディンプル板。
【請求項２】
請求項１に記載のディンプル板と、該ディンプル板の表面に接合されると共に、その一部が前記ディンプル内に充填された伝熱板とを備えたことを特徴とする放熱板。
【請求項３】
波目形状の刃を有する波刃を上型および下型に備え、これら上型と下型を対向配置し、前記上型と前記下型間に平板を送り込むと共に、前記平板を前記上型の波刃と前記下型の波刃で上下からプレスして、前記平板を波目形状に成形してディンプル板を製造する方法であって、
前記上型および下型は、階段状の段付波刃からなる多段波刃を有し、前記平板を前記多段波刃の階段状の傾斜方向に送り込むと共に、前記平板を前記多段波刃で上下からプレスして、前記平板に前記多段波刃の上下動１ストロークで複数の凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、
前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたことを特徴とするディンプル板の製造方法。
【請求項４】
円周面上に波目形状の段付波刃を有する２つの多段波刃ロールを形成すると共に、これら２つの多段波刃ロールを上下に対向配置し、その上下の多段波刃ロール間に平板を送り込んで、前記平板を圧延すると共に、前記平板を前記多段波刃ロールに形成された前記段付波刃で順次上下からプレスして、前記平板に連続的に凹凸を形成して微細凹凸板を形成する工程と、
前記微細凹凸板を上下に対向配置された平ロール間に送り込んで圧延することにより、前記微細凹凸板の表面を平坦化して、表面にディンプルを有するディンプル板を形成する工程とを備えたことを特徴とするディンプル板の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載のディンプル板の製造方法により製造された前記ディンプル板の表面に、伝熱板をクラッド圧延により接合し、前記ディンプルの中に伝熱板の一部を充填することを特徴とする放熱板の製造方法。
【請求項６】
前記ディンプル板は、前記伝熱板より小さい熱膨張係数を有する材料からなり、
前記伝熱板は、前記ディンプル板より高い熱伝導率を有する材料からなる請求項５記載の放熱板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１２９６４０（Ｐ２０１１−１２９６４０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５４７０（Ｐ２００９−２８５４７０）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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