JP2001230357A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】腐食の進行を抑制し、機械的に強固で且つ熱伝
導性に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】（ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製
されたベースプレートと、（ｂ）ベースプレートの表面
の所定の領域全体に形成されたハンダ層と、（ｃ）ハン
ダ層を介してベースプレートとハンダ付けによって接合
された金属製フィンとを備えたヒートシンク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンク特に
熱伝導性に優れた異種金属からなるヒートシンクおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器に使用される半導体素子
等は、集積度が高まり、処理速度が飛躍的に高まり、そ
れに伴って発熱密度が極めて高くなっている。半導体素
子等、発熱を伴う電子機器からの発熱を効率よく放熱す
る手段として、ベースとフィンからなるヒートシンクが
使用されている。ベースとフィンからなるヒートシンク
においては、発熱体の熱がベースに伝導され、フィンに
よって大気中に放熱される。

【０００３】一般的な金属の中で、銅は最も熱伝導が優
れている金属であるので、放熱部材として利用されてき
た。しかしながら、熱伝導性に優れているけれども、銅
は重量が重くその使用に制限を受けるという欠点があっ
た。銅と共に熱伝導性に優れている他の金属としてアル
ミニウムがあるが、アルミニウムは熱伝導性は銅のそれ
に劣るものの、軽量かつ成形性に優れていることから、
フィンをはじめ放熱部材として利用されてきた。しかし
ながら、アルミニウムには、他の金属との接合性が悪い
ということが欠点としてあった。従って、従来において
も、銅とアルミニウムを接合させて異種金属からなるヒ
ートシンクを製造する方法は考えられていたけれども、
銅とアルミニウムとをかしめや接着剤によって接合して
いた。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】ヒートシンクの場合に
は、機械的な接合強度に優れていることとともに、熱伝
導性に優れていることが要求されるので、ヒートシンク
を構成する異種金属を熱抵抗を小さく接合する、すなわ
ち、異種金属を金属的に接合させる必要がある。異種金
属を金属的に接合する方法として、高温のろう材を用い
る方法が考えられるけれども、高温のろう材を使用する
と、銅やアルミニウム自身が変形、または、変色するの
で、好ましくなく、低温のハンダを用いる方法が使用さ
れている。しかしながら、銅とアルミニウムとの接合に
は、一般的な錫−鉛系のハンダは利用できず、特殊なハ
ンダを用いなければならないという問題点がある。

【０００５】しかし、異種金属をハンダで接合する場
合、その電位差によって腐食電流が流れ、腐食が促進さ
れて、腐食の問題が生じることがあった。また、コルゲ
ートフィンなどの薄肉の一体型フィンを取り付ける場合
は、すべての接触面を金属的に均一に接合させるのが困
難であった。さらに、アルミニウムフィン側にハンダを
均一にかつ必要量を塗布することは困難であった。

【０００６】従って、この発明の目的は、上述した従来
の問題点を克服して、腐食の進行を抑制し、機械的に強
固で且つ熱伝導性に優れたヒートシンクおよびその製造
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者等は、上述した従
来の問題点を克服すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
高い熱伝導性を有する金属からなるベースプレートを調
製し、ベースプレートの表面上にハンダ層を形成し、こ
のようにハンダ層が形成されたベースプレートとアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンとをハン
ダ付けによって接合して、異種金属からなるヒートシン
クを製造すると、ベースプレートおよびフィンの表面に
酸化膜が形成されることなく、両者を接合することがで
きるので、両者の接合性を高め、熱抵抗を小さくするこ
とができることを知見した。

【０００８】更に、高い熱伝導性を有する金属からなる
ベースプレートを調製し、ベースプレートの表面上にハ
ンダ層を形成し、このようにハンダ層が形成されたベー
スプレートとアルミニウムまたはアルミニウム合金から
なるフィンとを接合し、ハンダ層を介して接合されたベ
ースプレートとアルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるフィンに所定の温度で熱処理を施して、ベースプ
レートとハンダ層の間に第１合金層、ハンダ層とアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンとの間に
第２合金層をそれぞれ形成して、異種金属からなるヒー
トシンクを製造すると、ベースプレートおよびフィンの
表面に酸化膜が形成されることなく、両者を接合するこ
とができるので、両者の接合性を高め、熱抵抗を小さく
することができることを知見した。

【０００９】この発明のヒートシンクおよびヒートシン
クの製造方法は、上述した知見に基づいてなされたもの
であって、この発明のヒートシンクの第１の態様は、下
記部材を備えたヒートシンクである （ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製されたベース
プレート、（ｂ）前記ベースプレートの表面の所定の領
域全体に形成されたハンダ層、（ｃ）前記ハンダ層を介
して前記ベースプレートとハンダ付けによって接合され
た金属製フィン。

【００１０】この発明のヒートシンクの第２の態様は、
前記高い熱伝導性を有する金属が銅または銅合金からな
っており、前記ハンダ層がＳｎ−Ｚｎ共晶ハンダからな
っており、前記金属製フィンがアルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなるコルゲート形状のフィンからなっ
ているヒートシンクである。

【００１１】この発明のヒートシンクの第３の態様は、
下記部材を備えたヒートシンクである （ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製されたベース
プレート、（ｂ）前記ベースプレートの表面上に形成さ
れた第１合金層、（ｃ）前記第１合金層の表面上に形成
されたハンダ層、（ｄ）前記ハンダ層の表面上に形成さ
れた第２合金層、（ｅ）前記第１合金層、前記ハンダ
層、および、第２合金層を介して前記ベースプレートと
接合された金属製フィン。

【００１２】この発明のヒートシンクの第４の態様は、
前記高い熱伝導性を有する金属が銅または銅合金からな
っており、前記第１合金層がＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、
または、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっており、前記
第２合金層がＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｚｎ、または、Ａｌ−
Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっており、前記ハンダ層がＳｎ
−Ｚｎ共晶ハンダからなっており、そして、前記金属製
フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっ
ているヒートシンクである。

【００１３】この発明のヒートシンクの製造方法の第１
の態様は、下記ステップを備えたヒートシンクの製造方
法である （ａ）高い熱伝導性を有する金属からなるベースプレー
トを調製し、（ｂ）前記ベースプレートの表面上にハン
ダ層を形成し、（ｃ）このように前記ハンダ層が形成さ
れた前記ベースプレートと金属製フィンとを接合して、
ヒートシンクを製造する。

【００１４】この発明のヒートシンクの製造方法の第２
の態様は、前記高い熱伝導性金属が銅または銅合金から
なっており、前記金属製フィンはアルミニウムまたはア
ルミニウム合金からなっており、前記ハンダ層はＳｎ−
Ｚｎ共晶ハンダからなっており、前記ベースプレートと
前記ハンダ層との間、および／または、前記ハンダ層と
前記フィンとの間にフラックスを塗布するステップを更
に備えているヒートシンクの製造方法である。

【００１５】この発明のヒートシンクの製造方法の第３
の態様は、下記ステップを備えたヒートシンクの製造方
法である （ａ）高い熱伝導性を有する金属からなるベースプレー
トを調製し、（ｂ）前記ベースプレートの表面上にハン
ダ層を形成し、（ｃ）このように前記ハンダ層が形成さ
れた前記ベースプレートと金属製フィンとを接合し、
（ｄ）前記ハンダ層を介して接合された前記ベースプレ
ートと前記金属製フィンに所定の温度で熱処理を施し
て、前記ベースプレートと前記ハンダ層の間に第１合金
層、前記ハンダ層と前記金属製フィンとの間に第２合金
層をそれぞれ形成して、ヒートシンクを製造する。

【００１６】この発明のヒートシンクの製造方法の第４
の態様は、前記高い熱伝導性を有する金属が銅または銅
合金からなっており、前記第１合金層がＣｕ−Ｓｎ、Ｃ
ｕ−Ｚｎ、または、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなって
おり、前記第２合金層がＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｚｎ、また
は、Ａｌ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっており、前記ハン
ダ層がＳｎ−Ｚｎ共晶ハンダからなっており、そして、
前記金属製フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合
金からなっているヒートシンクの製造方法である。

【００１７】この発明のヒートシンクの製造方法の第５
の態様は、前記ハンダ層が、前記ベースプレートと前記
フィンとのハンダ付けと同種のハンダによって予め予備
ハンダを施すことによって形成されているヒートシンク
の製造方法である。

【００１８】この発明のヒートシンクの製造方法の第６
の態様は、前記ハンダ層がペースト状ハンダを塗布する
ことによって形成されているヒートシンクの製造方法で
ある。

【００１９】この発明のヒートシンクの製造方法の第７
の態様は、前記ハンダ層がシート状ハンダを設置するこ
とによって形成されているヒートシンクの製造方法であ
る。

【００２０】この発明のヒートシンクのその他の態様
は、前記ベースプレートが異種金属によってメッキされ
ているヒートシンクである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明のヒートシンク
の製造方法の１つの態様を説明する概略図である。この
発明のヒートシンクの製造方法は、（ａ）高い熱伝導性
を有する金属からなるベースプレートを調製し、（ｂ）
このように調製したベースプレートの表面上にハンダ層
を形成し、次いで、このようにハンダ層が形成されたベ
ースプレートと金属製フィンアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなるフィンとをハンダ付けによって接合
するステップを備えた、異種金属からなるヒートシンク
を製造する方法である。

【００２２】図１に、この発明のヒートシンク１、ベー
スプレート２、ハンダ層３、フィン４をそれぞれ示す。
図１に示すように、ベースプレート２の上にハンダ層３
を形成し、その上にフィン４を固定して、ベースプレー
ト２とフィン４とをハンダ付けする。その結果、機械的
に接合強度の高い且つ熱抵抗の小さい異種金属からなる
ヒートシンクを製造することができる。高い熱伝導性金
属は、銅または銅合金、またはその他の熱伝導性の高い
金属からなっている。特に、銅または銅合金が好まし
い。金属製フィンは、アルミニウムまたはアルミニウム
合金からなっていてもよい。即ち、ベースプレートとフ
ィンとを異種金属の組み合わせによって調製し、それら
を接合する。

【００２３】なお、ベースプレートとフィンとを同一金
属例えばアルミニウムベースプレートとアルミニウムフ
ィンとを用いてもよい。その際には、従来行っているブ
レージング材によるろう付け（６００〜７００℃）では
なく、ハンダ付けを利用できるので、２００〜３００℃
の温度に加熱すれば十分接合され、設備、材料への負担
が軽減されるという利点がある。

【００２４】この発明のヒートシンクの製造方法におい
て、ベースプレート２とハンダ層３との間、および／ま
たは、ハンダ層３とフィン４との間にフラックスを塗布
するステップを更に備えていてもよい。フラックスを塗
布することによって、表面の酸化膜の除去を容易にする
ことができる。

【００２５】更に、この発明のヒートシンクの製造方法
において、上述したベースプレート２が異種金属によっ
てメッキされるステップを更に備えていてもよい。銅製
のベースプレートの場合には、ハンダ接合に必要な温度
に加熱すると、大気中では、変色等の問題が生じ、性能
には影響を及ぼさないけれども、外観を損ねる。従っ
て、ベースプレートに例えばニッケル、クロム等のメッ
キを予め施すことによって、外観を元の状態に維持する
ことができる。この際、接合に際して使用するフラック
スとして、メッキ材に適合したフラックスを選ぶことが
好ましい。

【００２６】上述したハンダ層３が、ベースプレート２
とフィン４とのハンダ付けと同種のハンダによって予め
予備ハンダを施すことによって形成されていてもよい。
更に、上述したハンダ層３がペースト状ハンダを設置す
ることによって形成されていてもよい。更に、上述した
ハンダ層３がシート状ハンダを塗布することによって形
成されていてもよい。

【００２７】シート状ハンダ（シートハンダともいう）
は、一般に厚さ数μｍから数百μｍのものであればよ
い。シート状ハンダは、厚さが一様であるので、接合部
の全域にわたって概ね同一の状態の接合が得られる。接
合するフィンの形状、ベースプレートの表面粗さ、面精
度等を考慮して、最適な厚さを選択することが好まし
い。上述したフィンはコルゲート形状のフィンからなっ
ていてもよい。

【００２８】加熱時にシートハンダが溶解すると、ハン
ダがほぼ全面でベースプレートに接触しているので、溶
解に不均一な分布が生じることが少なく、予め一定の厚
さであるため、全域にわたって良好かつ均一な接合が可
能になる。

【００２９】即ち、コルゲートフィンのような一体的に
形成され、且つ、複数の箇所でベースプレートと接合す
るフィンの場合、接合する箇所にハンダを塗布すればよ
い。しかしながら、均一にかつコルゲートフィンの公差
を吸収できるだけの膜厚のハンダを上述した箇所に塗布
することは困難である。従って、コルゲートフィンを取
り付けるベースプレート上に所定量のハンダを予め塗布
することによって、均一に且つ必要な量のハンダ層が得
られる。この場合、ペースト状のハンダを利用すること
によって、上述したと同様の効果が得られる。

【００３０】このように調製した、その上にハンダ層を
予め形成したベースプレートにアルミニウム製コルゲー
トフィンを載せて、全体を加熱すると、アルミニウム製
フィンとベースプレートがハンダ層を形成するハンダを
介して金属接合する。このとき、上述したように、ベー
スプレート２とハンダ層３との間、および／または、ハ
ンダ層３とフィン４との間に適当なフラックスを塗布す
るか、アルミニウム製フィンに予備ハンダをしておくと
容易に接合することができる。また、フィンが接触する
ベースプレート全体にハンダを塗布すると、フィンの位
置がずれたり、浮いたときでも必要十分なハンダが供給
され、機械的に強固な接合を得ることができる。

【００３１】上述したハンダ層を形成するハンダは、主
として、錫および亜鉛からなっている。ハンダとして、
金属のみであることが好ましく、アルミニウムに対して
活性力のある亜鉛を用いた錫−亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）系を
利用すると、亜鉛が活性剤となってアルミニウムと銅製
ベースプレートとの接合性がよい。なお、ハンダは上述
した錫−亜鉛系、且つ、他の不純物を含まないものが好
ましい。ハンダにはフラックスを予め混入されていない
ハンダが好ましい。より好ましくは、ハンダ層は、Ｓｎ
−Ｚｎ系ハンダが好ましい。特に、Ｓｎ−Ｚｎ共晶ハン
ダがより好ましい。即ち、共晶点は最も融点が低いの
で、設備、時間、材料の負担が軽減され、望ましい。な
お、共晶の混合比は概ね９１．２：８．８である。

【００３２】この発明のヒートシンクは、上述した製造
方法によって製造されたヒートシンクである。即ち、高
い熱伝導性を有する金属からなるベースプレートを調製
し、ベースプレートの表面上にハンダ層を形成し、この
ようにハンダ層が形成されたベースプレートとアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金からなるフィンとをハンダ
付けによって接合する。

【００３３】この発明のヒートシンクは、ベースプレー
トとハンダ層との間、および／または、ハンダ層とフィ
ンとの間にフラックスを塗布するステップを更に備えて
いる製造方法によって製造されたヒートシンクであって
もよい。ハンダには表面の酸化膜を除去するためにフラ
ックスを予め混入したハンダがあるが、フラックスが蒸
発することによって生じるボイドによって完全な状態で
の接合が妨げられることがあるからである。

【００３４】フラックスを使用する場合には、ハンダと
別にフラックスを用いることが好ましい。その場合に
は、ハンダを中心に考えて、フィン側にはアルミニウム
との適合性がよいフラックス、ベースプレート側には銅
との適合性がよいフラックスを用いることが好ましい。
なお、ハンダの溶解とともにフラックスが回り込む条件
があるので、片側のみにフラックスを塗布しても効果を
得ることができる。この場合には、アルミニウム用の強
いフラックスを使用することが好ましい。

【００３５】更に、本発明のヒートシンクは、ベースプ
レートが異種金属によってメッキされるステップを更に
備えている製造方法によって製造されたヒートシンクで
あってもよい。この発明のヒートシンクは、高い熱伝導
性金属が銅または銅合金からなっているヒートシンクで
あってもよい。更に、この発明のヒートシンクは、下記
部材を備えたヒートシンクであってもよい。即ち、
（ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製されたベース
プレート、（ｂ）ベースプレートの表面の所定の領域全
体形成されたハンダ層、ハンダ層を介してベースプレー
トとハンダ付けによって接合されたアルミニウムまたは
アルミニウム合金からなるフィン。

【００３６】一般に異種金属を金属接合させた場合、そ
の電位差によって腐食電流が流れ、腐食が促進される
が、ベースプレート全体にハンダを塗布しているので、
アルミニウムと銅とが接近する箇所がほとんどなく、電
位差が大きいアルミニウムと銅との間に腐食電流は流れ
にくい。また、錫―亜鉛ハンダの電位は両者の中間にあ
るため、仮に水分等の伝導性の物質が存在してもその影
響は低く抑えられる。

【００３７】更に、図７に示すように、この発明のヒー
トシンク１は、下記部材を備えたヒートシンクであって
もよい。即ち、（ａ）高い熱伝導性を有する金属から調
製されたベースプレート２、（ｂ）ベースプレート２の
表面上に形成された第１合金層２１、（ｃ）第１合金層
２１の表面上に形成されたハンダ層３、（ｄ）ハンダ層
３の表面上に形成された第２合金層２２、（ｅ）第１合
金層２１、ハンダ層３、および、第２合金層２２を介し
てベースプレート２と接合された金属製フィン。アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金からなるフィン４。

【００３８】上述した高い熱伝導性を有する金属が銅ま
たは銅合金からなっており、金属製フィンがアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金からなっていてもよい。上述
した第１合金層がＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、または、Ｃ
ｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっていてもよい。第２合金
層がＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｚｎ、または、Ａｌ−Ｓｎ−Ｚ
ｎ合金層からなっていてもよい。ハンダ層がＳｎ−Ｚｎ
共晶ハンダからなっていてもよい。

【００３９】この発明のヒートシンクの製造方法は、下
記ステップからなっている。即ち、（ａ）高い熱伝導性
を有する金属からなるベースプレート２を調製し、
（ｂ）ベースプレート２の表面上にハンダ層３を形成
し、（ｃ）このようにハンダ層が形成されたベースプレ
ートとアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるフ
ィンとを接合し、（ｄ）ハンダ層を介して接合されたベ
ースプレートとアルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなるフィンに所定の温度で熱処理を施して、ベースプ
レートとハンダ層の間に第１合金層、ハンダ層とアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金からなるフィンとの間に
第２合金層をそれぞれ形成して、異種金属からなるヒー
トシンクを製造する。

【００４０】図７に示すように、銅製のベースプレート
２と錫−亜鉛系のハンダ層３との間には、銅−錫（Ｃｕ
−Ｓｎ）、銅−亜鉛（Ｃｕ−Ｚｎ）、または、銅−錫−
亜鉛（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ）の何れかによって構成される
合金層（即ち、金属間化合物）が存在（主として銅−
錫）し、この合金層を介してハンダ層との接合がなされ
ている。更に、アルミニウム製のフィンと錫−亜鉛系の
ハンダ層との間には、アルミニウム−錫（Ａｌ−Ｓ
ｎ）、アルミニウム−亜鉛（Ａｌ−Ｚｎ）、または、ア
ルミニウム−錫−亜鉛（Ａｌ−Ｓｎ−Ｚｎ）合金層が形
成され、その結果、アルミニウム製のフィンと銅製のベ
ースプレートが接合される。上述した合金層は、所定温
度に所定時間保持する熱処理を施すことによって形成さ
れる。その際、酸素が存在すると酸化物が生成されるの
で、熱処理には窒素雰囲気炉等を用いる必要がある。

【００４１】所定温度は、ハンダの融解に必要な温度
（この場合は約２００℃）以上であり、かつ、十分な金
属間化合物が生成される温度であることが必要である。
一般にハンダの場合、ハンダの融点よりも４０〜５０℃
高い温度が好ましい。更に、アルミニウムと錫との合金
層を生成するためには一層高い温度（この場合は約３０
０℃）が必要であり、それ以下の温度では、所望の合金
層を形成することができない。この発明の場合、好まし
くは、金属間化合物によってアルミニウムとハンダを接
合させる。なお、例えば亜鉛のアルミニウムへの濡れ性
によって接合を維持しても仕様の熱性能を満たすことが
できる。

【００４２】

【実施例】実施例１ 図２は、この発明のヒートシンクの製造方法の１つの例
を説明する図である。図２（ａ）はコルゲートフィンの
平面図である。図２（ｂ）は、ヒートシンクの製造方法
を示す断面図である。図２（ｃ）はヒートシンクの平面
図である。図２に示すように、肉厚０．５ｍｍ、幅９０
ｍｍの純アルミニウム製の板をピッチ２ｍｍで交互に２
０山折って製作した、高さ２０ｍｍのコルゲートフィン
４と、縦９０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの純銅製
のベースプレート２をそれぞれ調製した。

【００４３】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦８０ｍｍ、横９０ｍｍの矩形の領域５に、錫−亜鉛
系のペースト状ハンダ３からなるハンダ層を厚さ２００
μｍで印刷によって形成した。このように形成されたハ
ンダ層がペーストの状態でアルミニウム製フィンをベー
スプレート上の所定の位置に固定し、ベースプレート上
に形成されたハンダ層によってアルミニウム製フィンを
固定した状態で、全体の温度を約２５０℃まで加熱する
と、ハンダが溶解して、アルミニウム製フィンとベース
プレートがハンダ接合された。このとき、アルミニウム
製フィンをハンダになじますために、適当なおもり（例
えば、約３００ｇの錘）をフィンの上に載せてもよい。

【００４４】このように作製したヒートシンクの機械的
接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度は強
く、熱抵抗は小さかった。

【００４５】実施例２ 図３は、この発明のヒートシンクの製造方法の他の例を
説明する図である。図３（ａ）はコルゲートフィンの平
面図である。図３（ｂ）は、ヒートシンクの製造方法を
示す断面図である。図３に示すように、肉厚０．５ｍ
ｍ、幅７０ｍｍの純アルミニウム製の板をピッチ２ｍｍ
で交互に１６山折って製作した、高さ３０ｍｍのコルゲ
ートフィン４と、縦７０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ６ｍｍ
の純銅製のベースプレート２をそれぞれ調製した。

【００４６】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦７０ｍｍ、横８０ｍｍの矩形の領域に、ハンダ層と
して、厚さ１５０μｍの錫−亜鉛系のシートハンダ３を
セットした。次いで、接触面に亜鉛−塩素系のフラック
ス７を十分に塗布したアルミニウム製コルゲートフィン
４を、上述したシートハンダ３の上に位置決めして載せ
た。

【００４７】ベースプレート２上にセットされたシート
ハンダ３によってアルミニウム製フィン４を固定した状
態で、全体の温度を約２５０℃まで加熱すると、ハンダ
が溶解して、アルミニウム製フィンとベースプレートが
ハンダ接合された。このように作製したヒートシンクの
機械的接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度
は強く、熱抵抗は小さかった。

【００４８】実施例３ 図４は、この発明のヒートシンクの製造方法の他の例を
説明する図である。図４（ａ）はコルゲートフィンの平
面図である。図４（ｂ）は、ヒートシンクの製造方法を
示す断面図である。図４（ｃ）はヒートシンクの平面図
である。図４に示すように、肉厚０．５ｍｍ、幅９０ｍ
ｍの純アルミニウム製の板をピッチ２ｍｍで交互に２０
山折って製作した、高さ２０ｍｍのコルゲートフィン４
と、縦９０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの純銅製の
ベースプレート２をそれぞれ調製した。

【００４９】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦８０ｍｍ、横９０ｍｍの矩形の領域５に、錫−亜鉛
系のペースト状ハンダ３からなるハンダ層を厚さ２００
μｍで印刷によって形成した。次いで、適温の炉に入れ
てハンダをプリコートし、このようにハンダが固形化さ
れたベースプレートの所定位置に、接合部に２０μｍの
厚さで予め予備ハンダ８を施したアルミニウム製フィン
を固定し、その状態で全体の温度を約２５０℃まで加熱
すると、ハンダが溶解して、アルミニウム製フィンとベ
ースプレートがハンダ接合された。このとき、アルミニ
ウム製フィンに塗布した予備ハンダおよびベースプレー
トにプリコートしたハンダの表面の酸化膜を除去するた
めに弱いフラックス（ロジン系）を塗布した。

【００５０】このように作製したヒートシンクの機械的
接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度は強
く、熱抵抗は小さかった。

【００５１】実施例４ 図５は、この発明のヒートシンクの製造方法の他の例を
説明する図である。図５（ａ）はコルゲートフィンの平
面図である。図５（ｂ）は、ヒートシンクの製造方法を
示す断面図である。図５に示すように、肉厚０．５ｍ
ｍ、幅７０ｍｍの純アルミニウム製の板をピッチ２ｍｍ
で交互に１６山折って製作した、高さ３０ｍｍのコルゲ
ートフィン４と、縦７０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ６ｍｍ
の純銅製のベースプレート２をそれぞれ調製した。

【００５２】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦７０ｍｍ、横６３ｍｍの矩形の領域に、亜鉛−塩素
系のフラックス９を介して、ハンダ層として、厚さ１５
０μｍの錫−亜鉛系のシートハンダ３をセットした。次
いで、接触面に亜鉛−塩素系のフラックス９を十分に塗
布したアルミニウム製コルゲートフィン４を、上述した
シートハンダ３の上に位置決めして載せた。位置決めに
は、フィン、ハンダ、ベースプレート間の位置関係を維
持する金属製の治具を用いた。

【００５３】ベースプレート２上にセットされたシート
ハンダ３によってアルミニウム製フィン４を固定した状
態で、全体の温度を約２５０℃まで加熱すると、ハンダ
が溶解して、アルミニウム製フィンとベースプレートが
ハンダ接合された。このように作製したヒートシンクの
機械的接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度
は強く、熱抵抗は小さかった。

【００５４】実施例５ 図６は、この発明のヒートシンクの製造方法の他の例を
説明する図である。図６（ａ）はコルゲートフィンの平
面図である。図６（ｂ）は、ヒートシンクの製造方法を
示す断面図である。図６（ｃ）はヒートシンクの平面図
である。図６に示すように、肉厚０．５ｍｍ、幅９０ｍ
ｍの純アルミニウム製の板をピッチ２ｍｍで交互に２０
山折って製作した、高さ２０ｍｍのコルゲートフィン４
と、縦９０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの純銅製の
ベースプレート２をそれぞれ調製した。

【００５５】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦８０ｍｍ、横９０ｍｍの矩形の領域に、ハンダ層と
して、厚さ２００μｍの錫−亜鉛系のシートハンダ３を
セットした。次いで、接触面にアルミニウム用フラック
ス１０を十分に塗布したアルミニウム製コルゲートフィ
ン４を、上述したシートハンダ３の上に位置決めして載
せた。

【００５６】ベースプレート２上にセットされたシート
ハンダ３によってアルミニウム製フィン４を固定した状
態で、全体の温度がハンダの融点に近づくとはんだが融
解した。このとき、アルミニウム製フィンの側に塗布し
たフラックスがハンダの融解とともにベースプレート側
に回り込み、フラックスを両側に塗布したと同一の作用
が得られた。

【００５７】このように作製したヒートシンクの機械的
接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度は強
く、熱抵抗は小さかった。

【００５８】実施例６ 図２に示す形状コルゲートフィン、ベースプレート２を
調製した。即ち、肉厚０．５ｍｍ、幅９０ｍｍの純アル
ミニウム製の板をピッチ２ｍｍで交互に２０山折って製
作した、高さ２０ｍｍのコルゲートフィン４と、縦９０
ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの純銅製のベースプレ
ート２をそれぞれ調製した。

【００５９】このように調製したベースプレート２の上
面のうち、アルミニウム製のコルゲートフィンと接触す
る縦８０ｍｍ、横９０ｍｍの矩形の領域５に、錫−亜鉛
系のペースト状ハンダ３からなるハンダ層を厚さ２００
μｍで印刷によって形成した。このように形成されたハ
ンダ層がペーストの状態でアルミニウム製フィンをベー
スプレート上の所定の位置に固定し、ベースプレート上
に形成されたハンダ層によってアルミニウム製フィンを
固定した状態で、全体の温度を約３００℃まで加熱する
と、図７に示すように、銅製ベースプレートとハンダ層
との間にＣｕ−Ｓｎ合金層、ハンダ層とコルゲートフィ
ンとの間にＡｌ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層がそれぞれ形成され
て、アルミニウム製フィンと銅製ベースプレートがハン
ダ接合された。

【００６０】このように作製したヒートシンクの機械的
接合強度および熱抵抗を調べたところ、接合強度は強
く、熱抵抗は小さかった。

【００６１】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れるものではない。この発明の主旨に反しない範囲で適
宜応用することができる。例えば、ベースプレートは銅
製でなくても他の熱伝導性の高い金属である銀ベースで
あっても構わない。コルゲートフィンの形状は矩形に限
らず、台形、その他の形状であってもよい。ハンダの成
分は錫−亜鉛の他にビスマス等の若干の添加剤を含んで
もよい。ハンダの厚さは接合面の形状、種類に合わせて
自由に選択することができる。使用するフラックスは母
材、接合方法によって自由に選択することができる。フ
ィン側に予備ハンダを施す場合には、フラックス等を用
いる科学的な手法の他に、ブラッシング、超音波ハンダ
こて等の機械的、物理的な手法を用いることができる。

【００６２】

【発明の効果】上述したように、この発明によると、従
来接合が困難であった、アルミニウムと他の金属とを、
ベースプレート側に必要量のハンダを塗布して、ハンダ
層を形成することによって、強度に接合された伝熱性能
に優れたヒートシンクおよびその製造方法を提供するこ
とができる。更に、アルミニウムと、銅との間に腐食電
流を流れ難くし、腐食の進行を抑制することができ、軽
量、小型、低コストのヒートシンクおよびその製造方法
を提供することができ、産業上利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明のヒートシンクの製造方法の
１つの態様を説明する概略図である。

【図２】図２は、この発明のヒートシンクの製造方法の
１つの例を説明する図である。

【図３】図３は、この発明のヒートシンクの製造方法の
他の例を説明する図である。

【図４】図４は、この発明のヒートシンクの製造方法の
他の例を説明する図である。

【図５】図５は、この発明のヒートシンクの製造方法の
他の例を説明する図である。

【図６】図６は、この発明のヒートシンクの製造方法の
他の例を説明する図である。

【図７】図７は、この発明のヒートシンクの１つの態様
を説明する図である。

【符号の説明】

１．ヒートシンク ２．ベースプレート ３．ハンダ層 ４．コルゲートフィン ５．ハンダ層 ６．ピッチ ７．フラックス ８．予備ハンダ ９．フラックス １０．フラックス １１．ハンダ層 ２１．第１合金層 ２２．第２合金層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記部材を備えたヒートシンク （ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製されたベース
   プレート、（ｂ）前記ベースプレートの表面の所定の領
   域全体に形成されたハンダ層、（ｃ）前記ハンダ層を介
   して前記ベースプレートとハンダ付けによって接合され
   た金属製フィン。
2. 【請求項２】前記高い熱伝導性を有する金属が銅または
   銅合金からなっており、前記ハンダ層がＳｎ−Ｚｎ共晶
   ハンダからなっており、前記金属製フィンがアルミニウ
   ムまたはアルミニウム合金からなるコルゲート形状のフ
   ィンからなっていることを特徴とする、請求項１に記載
   のヒートシンク。
3. 【請求項３】下記部材を備えたヒートシンク （ａ）高い熱伝導性を有する金属から調製されたベース
   プレート、（ｂ）前記ベースプレートの表面上に形成さ
   れた第１合金層、（ｃ）前記第１合金層の表面上に形成
   されたハンダ層、（ｄ）前記ハンダ層の表面上に形成さ
   れた第２合金層、（ｅ）前記第１合金層、前記ハンダ
   層、および、第２合金層を介して前記ベースプレートと
   接合された金属製フィン。
4. 【請求項４】前記高い熱伝導性を有する金属が銅または
   銅合金からなっており、前記第１合金層がＣｕ−Ｓｎ、
   Ｃｕ−Ｚｎ、または、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっ
   ており、前記第２合金層がＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｚｎ、ま
   たは、Ａｌ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっており、前記ハ
   ンダ層がＳｎ−Ｚｎ共晶ハンダからなっており、そし
   て、前記金属製フィンがアルミニウムまたはアルミニウ
   ム合金からなっていることを特徴とする、請求項３に記
   載のヒートシンク。
5. 【請求項５】下記ステップを備えたヒートシンクの製造
   方法 （ａ）高い熱伝導性を有する金属からなるベースプレー
   トを調製し、（ｂ）前記ベースプレートの表面上にハン
   ダ層を形成し、（ｃ）このように前記ハンダ層が形成さ
   れた前記ベースプレートと金属製フィンとを接合して、
   ヒートシンクを製造する。
6. 【請求項６】前記高い熱伝導性金属が銅または銅合金か
   らなっており、前記金属製フィンはアルミニウムまたは
   アルミニウム合金からなっており、前記ハンダ層はＳｎ
   −Ｚｎ共晶ハンダからなっており、前記ベースプレート
   と前記ハンダ層との間、および／または、前記ハンダ層
   と前記フィンとの間にフラックスを塗布するステップを
   更に備えていることを特徴とする、請求項５に記載のヒ
   ートシンクの製造方法。
7. 【請求項７】下記ステップを備えたヒートシンクの製造
   方法 （ａ）高い熱伝導性を有する金属からなるベースプレー
   トを調製し、（ｂ）前記ベースプレートの表面上にハン
   ダ層を形成し、（ｃ）このように前記ハンダ層が形成さ
   れた前記ベースプレートと金属製フィンとを接合し、
   （ｄ）前記ハンダ層を介して接合された前記ベースプレ
   ートと前記金属製フィンに所定の温度で熱処理を施し
   て、前記ベースプレートと前記ハンダ層の間に第１合金
   層、前記ハンダ層と前記金属製フィンとの間に第２合金
   層をそれぞれ形成して、ヒートシンクを製造する。
8. 【請求項８】前記高い熱伝導性を有する金属が銅または
   銅合金からなっており、前記第１合金層がＣｕ−Ｓｎ、
   Ｃｕ−Ｚｎ、または、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっ
   ており、前記第２合金層がＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｚｎ、ま
   たは、Ａｌ−Ｓｎ−Ｚｎ合金層からなっており、前記ハ
   ンダ層がＳｎ−Ｚｎ共晶ハンダからなっており、そし
   て、前記金属製フィンがアルミニウムまたはアルミニウ
   ム合金からなっていることを特徴とする、請求項７に記
   載のヒートシンクの製造方法。