JP2002105571A - 熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材 - Google Patents
熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材Info
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- JP2002105571A JP2002105571A JP2000303037A JP2000303037A JP2002105571A JP 2002105571 A JP2002105571 A JP 2002105571A JP 2000303037 A JP2000303037 A JP 2000303037A JP 2000303037 A JP2000303037 A JP 2000303037A JP 2002105571 A JP2002105571 A JP 2002105571A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のヒートシンク用Ａｌ−Ｓｉダイカスト
合金において、そのダイカスト性を確保しつつ、更に熱
伝導性を高めたアルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ０．
２〜１．０ｗｔ％を含有し、更にＣａ０．００３〜０．
０５ｗｔ％、Ｓｒ０．００３〜０．０５ｗｔ％、Ｎａ
０．００３〜０．０５ｗｔ％ の群から選ばれる少なく
とも１種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする熱伝導性に優れたヒ
ートシンク用アルミニウム合金材。
合金において、そのダイカスト性を確保しつつ、更に熱
伝導性を高めたアルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ０．
２〜１．０ｗｔ％を含有し、更にＣａ０．００３〜０．
０５ｗｔ％、Ｓｒ０．００３〜０．０５ｗｔ％、Ｎａ
０．００３〜０．０５ｗｔ％ の群から選ばれる少なく
とも１種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする熱伝導性に優れたヒ
ートシンク用アルミニウム合金材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性に優れた
ヒートシンク用アルミニウム合金材に係り、更に詳しく
は半導体等電子デバイスの放熱部品であるヒートシンク
の材料として好適に使用できるアルミニウム合金材に関
するものである。
ヒートシンク用アルミニウム合金材に係り、更に詳しく
は半導体等電子デバイスの放熱部品であるヒートシンク
の材料として好適に使用できるアルミニウム合金材に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金は、軽量であると同時
に導電性及び熱伝導性に優れているので、その特性に基
づき種々の分野で使用されている。近年、電子機器の小
型化、軽量化への傾向は急速に進みつつあり、電子機器
に組み込まれる各種部品もより一層の小型化・軽量化が
求められている。半導体デバイスの放熱部品であるヒー
トシンクは、通常、軽量でしかも熱伝導率に優れいるア
ルミニウム合金で製造されている。当該ヒートシンクは
主にダイカストによって製造されているが、ヒートシン
クのフィン部の厚さは薄いものは１ｍｍ以下であり、ヒ
ートシンクが小型になれば、フィン部の厚さはさらに薄
くなることに加え、更に高い放熱効率が求めらる。
に導電性及び熱伝導性に優れているので、その特性に基
づき種々の分野で使用されている。近年、電子機器の小
型化、軽量化への傾向は急速に進みつつあり、電子機器
に組み込まれる各種部品もより一層の小型化・軽量化が
求められている。半導体デバイスの放熱部品であるヒー
トシンクは、通常、軽量でしかも熱伝導率に優れいるア
ルミニウム合金で製造されている。当該ヒートシンクは
主にダイカストによって製造されているが、ヒートシン
クのフィン部の厚さは薄いものは１ｍｍ以下であり、ヒ
ートシンクが小型になれば、フィン部の厚さはさらに薄
くなることに加え、更に高い放熱効率が求めらる。
【０００３】従来、ヒートシンクを製造するためのアル
ミニウム合金材の合金種としては、一般にダイカスト用
ＪＩＳ合金のＡＤＣ１あるいはＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓ
ｉ系の合金が使用されている。フィン部を備えたヒート
シンクをダイカストで製造する際、そのフィン部の厚さ
は非常に薄いので、ダイカスト時に溶湯の湯流れが悪い
と溶湯が金型内に完全に充填されず、フィン部が欠損し
て不良品となる。その為、ヒートシンク、特にフィン材
用の合金は流動性に優れている必要があり、流動性の改
良にＳｉの添加が効果的であることが知られ、特に薄い
フィン部を有するヒートシンク用合金には高い濃度のＳ
ｉが添加されている。合金中のＳｉ量が多いほど湯流れ
性は良くなるので、ダイカスト用アルミニウム合金のＪ
ＩＳ規格の合金種であるＡＤＣ１及びＡＤＣ１２におけ
るＳｉ含有量は、それぞれＡＤＣ１がＳｉ１１．０〜１
３．０ｗｔ％、ＡＤＣ１２が９．６〜１２．０ｗｔ％と
されている。
ミニウム合金材の合金種としては、一般にダイカスト用
ＪＩＳ合金のＡＤＣ１あるいはＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓ
ｉ系の合金が使用されている。フィン部を備えたヒート
シンクをダイカストで製造する際、そのフィン部の厚さ
は非常に薄いので、ダイカスト時に溶湯の湯流れが悪い
と溶湯が金型内に完全に充填されず、フィン部が欠損し
て不良品となる。その為、ヒートシンク、特にフィン材
用の合金は流動性に優れている必要があり、流動性の改
良にＳｉの添加が効果的であることが知られ、特に薄い
フィン部を有するヒートシンク用合金には高い濃度のＳ
ｉが添加されている。合金中のＳｉ量が多いほど湯流れ
性は良くなるので、ダイカスト用アルミニウム合金のＪ
ＩＳ規格の合金種であるＡＤＣ１及びＡＤＣ１２におけ
るＳｉ含有量は、それぞれＡＤＣ１がＳｉ１１．０〜１
３．０ｗｔ％、ＡＤＣ１２が９．６〜１２．０ｗｔ％と
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヒートシンクとしての
性能、即ち放熱特性を向上させるためには、ヒートシン
クを形成する合金の熱伝導率を高める必要があるが、合
金中のＳｉ量の増加は熱伝導率を低下させる問題が生ず
る。他方、ヒートシンク、特に薄いフィン部を有するヒ
ートシンクをダイカストで製造する場合、フィン部に欠
損を生ずることなくダイカストを可能にするためには、
合金は流動性の高いダイカスト性、即ち高濃度のＳｉを
含有することが必要とされる。その為に、従来は、熱伝
導性を多少犠牲にしてもＡＤＣ１或いはＡＤＣ１２等Ｓ
ｉを多く添加された合金を使用せざるを得なかった。
性能、即ち放熱特性を向上させるためには、ヒートシン
クを形成する合金の熱伝導率を高める必要があるが、合
金中のＳｉ量の増加は熱伝導率を低下させる問題が生ず
る。他方、ヒートシンク、特に薄いフィン部を有するヒ
ートシンクをダイカストで製造する場合、フィン部に欠
損を生ずることなくダイカストを可能にするためには、
合金は流動性の高いダイカスト性、即ち高濃度のＳｉを
含有することが必要とされる。その為に、従来は、熱伝
導性を多少犠牲にしてもＡＤＣ１或いはＡＤＣ１２等Ｓ
ｉを多く添加された合金を使用せざるを得なかった。
【０００５】
【課題を解決する手段】本発明はこれらの問題を解決し
たもので、従来のヒートシンク用Ａｌ−Ｓｉダイカスト
合金において、そのダイカスト性を確保しつつ、かつ熱
伝導性を高めたアルミニウム合金を提供するものであ
り、その要旨は、Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ
０．２〜１．０ｗｔ％を含有し、更にＣａ０．００３〜
０．０５ｗｔ％、Ｓｒ０．００３〜０．０５ｗｔ％、Ｎ
ａ０．００３〜０．０５ｗｔ％の群から選ばれる少なく
とも１種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的
不純物からなることを特徴とする熱伝導性に優れたヒー
トシンク用アルミニウム合金材である。
たもので、従来のヒートシンク用Ａｌ−Ｓｉダイカスト
合金において、そのダイカスト性を確保しつつ、かつ熱
伝導性を高めたアルミニウム合金を提供するものであ
り、その要旨は、Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ
０．２〜１．０ｗｔ％を含有し、更にＣａ０．００３〜
０．０５ｗｔ％、Ｓｒ０．００３〜０．０５ｗｔ％、Ｎ
ａ０．００３〜０．０５ｗｔ％の群から選ばれる少なく
とも１種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的
不純物からなることを特徴とする熱伝導性に優れたヒー
トシンク用アルミニウム合金材である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム合金材は、
ダイカストによってフィン部を備えたヒートシンクを製
造するのに好適なアルミニウム合金材であり、Ａｌ−Ｓ
ｉ系ダイカスト合金に所定量のＣａ、Ｓｒ，Ｎａの群か
ら選ばれる少なくとも１種以上を必須成分として含有さ
せることにより、ダイカスト性を確保しつつ、熱伝導性
を向上させたものである。
ダイカストによってフィン部を備えたヒートシンクを製
造するのに好適なアルミニウム合金材であり、Ａｌ−Ｓ
ｉ系ダイカスト合金に所定量のＣａ、Ｓｒ，Ｎａの群か
ら選ばれる少なくとも１種以上を必須成分として含有さ
せることにより、ダイカスト性を確保しつつ、熱伝導性
を向上させたものである。
【０００７】本発明の合金材に添加されるＣａの量は、
０．００３〜０．０５ｗｔ％、好ましくは０．００７〜
０．０３ｗｔである。Ｃａの添加量が０．００３ｗｔ％
未満では熱伝導性向上効果が十分達成されず、逆に０．
０５ｗｔ％を越えるとＣａが過剰となって熱伝導性向上
の効果を減じる。また、Ｓｒの添加量は、０．００３〜
０．０５ｗｔ％、好ましくは０．００７〜０．０３ｗｔ
である。Ｓｒの添加量が０．００３ｗｔ％未満では熱伝
導性向上効果が十分達成されず、逆に０．０５ｗｔ％を
越えるとＳｒが過剰となって熱伝導性向上の効果を減じ
る。また、Ｎａの添加量は、０．００３〜０．０５ｗｔ
％、好ましくは０．００７〜０．０３ｗｔである。Ｎａ
の添加量が０．００３ｗｔ％未満では熱伝導性向上効果
が十分達成されず、逆に０．０５ｗｔ％を越えるとＮａ
が過剰となって熱伝導性向上の効果を減じる。
０．００３〜０．０５ｗｔ％、好ましくは０．００７〜
０．０３ｗｔである。Ｃａの添加量が０．００３ｗｔ％
未満では熱伝導性向上効果が十分達成されず、逆に０．
０５ｗｔ％を越えるとＣａが過剰となって熱伝導性向上
の効果を減じる。また、Ｓｒの添加量は、０．００３〜
０．０５ｗｔ％、好ましくは０．００７〜０．０３ｗｔ
である。Ｓｒの添加量が０．００３ｗｔ％未満では熱伝
導性向上効果が十分達成されず、逆に０．０５ｗｔ％を
越えるとＳｒが過剰となって熱伝導性向上の効果を減じ
る。また、Ｎａの添加量は、０．００３〜０．０５ｗｔ
％、好ましくは０．００７〜０．０３ｗｔである。Ｎａ
の添加量が０．００３ｗｔ％未満では熱伝導性向上効果
が十分達成されず、逆に０．０５ｗｔ％を越えるとＮａ
が過剰となって熱伝導性向上の効果を減じる。
【０００８】合金材に添加されるＳｉは、ダイカスト
性、特に溶湯の湯流れ性を向上させるために添加され
る。合金材の用途がヒートシンクである場合、当該Ｓｉ
の添加量が、４．０ｗｔ％未満では湯流れ性が十分でな
く、また、１４．０ｗｔ％を越えて添加すると熱伝導性
が大きく低下すので、ヒートシンクとして要求される放
熱特性を満足できない。このため、本発明の合金材にお
いては、Ｓｉの添加量は、４．０〜１４．０ｗｔ％、好
ましくは７．０〜１３．０ｗｔ％の範囲で適宜選ばれ
る。
性、特に溶湯の湯流れ性を向上させるために添加され
る。合金材の用途がヒートシンクである場合、当該Ｓｉ
の添加量が、４．０ｗｔ％未満では湯流れ性が十分でな
く、また、１４．０ｗｔ％を越えて添加すると熱伝導性
が大きく低下すので、ヒートシンクとして要求される放
熱特性を満足できない。このため、本発明の合金材にお
いては、Ｓｉの添加量は、４．０〜１４．０ｗｔ％、好
ましくは７．０〜１３．０ｗｔ％の範囲で適宜選ばれ
る。
【０００９】Ｆｅは従来のダイカスト用ＪＩＳ合金にも
添加されているように、アルミニウム合金と金型の焼付
きを防止するために添加される。Ｆｅの添加量が０．２
ｗｔ％未満では焼付き防止効果が十分でなく、また１．
０ｗｔ％を越えて添加しても、その添加量に見合う効果
は得られず１．０ｗｔ％以下と変わらないだけでなく、
逆に熱伝導率の低下を招くだけである。このため、Ｆｅ
の添加量は０．２〜１．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜
０．７ｗｔ％の範囲で適宜選ばれる。
添加されているように、アルミニウム合金と金型の焼付
きを防止するために添加される。Ｆｅの添加量が０．２
ｗｔ％未満では焼付き防止効果が十分でなく、また１．
０ｗｔ％を越えて添加しても、その添加量に見合う効果
は得られず１．０ｗｔ％以下と変わらないだけでなく、
逆に熱伝導率の低下を招くだけである。このため、Ｆｅ
の添加量は０．２〜１．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜
０．７ｗｔ％の範囲で適宜選ばれる。
【００１０】本発明のアルミニウム合金には、Ｃａ，Ｓ
ｒ、Ｎａと同様にＡｌ−Ｓｉ系合金の熱伝導性を向上さ
せる効果のあるＢを含んでいても良く、その添加量は
０．００２〜０．０８ｗｔ％、特に０．００５〜０．０
３ｗｔ％が有効である。
ｒ、Ｎａと同様にＡｌ−Ｓｉ系合金の熱伝導性を向上さ
せる効果のあるＢを含んでいても良く、その添加量は
０．００２〜０．０８ｗｔ％、特に０．００５〜０．０
３ｗｔ％が有効である。
【００１１】本発明のアルミニウム合金は、上記合金成
分の他、不可避的不純物を含有するが、必要に応じて他
の特性改善、例えば強度向上、耐食性改善等のために添
加される成分を含んでいても良い。この成分の例として
は、例えば、Ｃｕ、Ｍａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚ
ｒ、Ｃｒ，Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等が挙げられるが、これら
の成分は熱伝導性を低下させるおそれがあるので、１．
０ｗｔ％以下とすることが必要である。
分の他、不可避的不純物を含有するが、必要に応じて他
の特性改善、例えば強度向上、耐食性改善等のために添
加される成分を含んでいても良い。この成分の例として
は、例えば、Ｃｕ、Ｍａ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚ
ｒ、Ｃｒ，Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等が挙げられるが、これら
の成分は熱伝導性を低下させるおそれがあるので、１．
０ｗｔ％以下とすることが必要である。
【００１２】本発明のアルミニウム合金は、従来のダイ
カスト用ＪＩＳ合金よりも熱伝導性に優れ、しかもこれ
らの合金と同等の湯流れ性を有しているので、ダイカス
トにて製造するヒートシンク、特に薄いフィン部を有す
るヒートシンクの材料として好適に使用できる。
カスト用ＪＩＳ合金よりも熱伝導性に優れ、しかもこれ
らの合金と同等の湯流れ性を有しているので、ダイカス
トにて製造するヒートシンク、特に薄いフィン部を有す
るヒートシンクの材料として好適に使用できる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例により制限されるものではない。尚、熱伝導率は、導
電率に比例する関係があることから、合金の導電率（Ｉ
ＡＣＳ％）測定で評価した。
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例により制限されるものではない。尚、熱伝導率は、導
電率に比例する関係があることから、合金の導電率（Ｉ
ＡＣＳ％）測定で評価した。
【００１４】実施例及び比較例 表１に示した各組成の合金を金型に鋳造し、鋳塊の導電
率を測定し評価した。その結果を表１に併記する。尚、
合金調整用のアルミニウムとしては純度９９．８ｗｔ％
のものを用いた。また、比較例の合金成分は、本発明の
組成分からＣａ，Ｓｒ、Ｎａを除いた組成のものとし
た。本発明例の何れの合金においても、Ｃａ，Ｓｒ、Ｎ
ａの添加によって比較例の合金よりも導電率が高まって
おり、Ｓｉの添加量を変えることなく、熱伝導性を改善
できることが明白である。
率を測定し評価した。その結果を表１に併記する。尚、
合金調整用のアルミニウムとしては純度９９．８ｗｔ％
のものを用いた。また、比較例の合金成分は、本発明の
組成分からＣａ，Ｓｒ、Ｎａを除いた組成のものとし
た。本発明例の何れの合金においても、Ｃａ，Ｓｒ、Ｎ
ａの添加によって比較例の合金よりも導電率が高まって
おり、Ｓｉの添加量を変えることなく、熱伝導性を改善
できることが明白である。
【００１５】
【表１】
【００１６】表２は、表２に示した各組成の合金の溶湯
の湯流れ性（流動性）テストの結果である。流動性テス
トは、渦巻き型の金型を用い、鋳込み温度を、液相線温
度＋５０℃、金型予熱を２５０℃として鋳込んだ溶湯の
流動長を測定した。テスト結果から、Ｃａ，Ｓｒ、Ｎａ
の添加によって流導性が損なわれることはない。即ち本
発明の合金は湯流れ性を損なうことなく、熱伝導性を改
善していることが明白である。また、Ｓｉの添加量の多
いほど流動性は高い。実際のヒートシンク製造にあたっ
ては、フィン部の形状によって、熱伝導性と湯流れ性の
双方のバランスを考慮の上、Ｓｉ量が決定される。
の湯流れ性（流動性）テストの結果である。流動性テス
トは、渦巻き型の金型を用い、鋳込み温度を、液相線温
度＋５０℃、金型予熱を２５０℃として鋳込んだ溶湯の
流動長を測定した。テスト結果から、Ｃａ，Ｓｒ、Ｎａ
の添加によって流導性が損なわれることはない。即ち本
発明の合金は湯流れ性を損なうことなく、熱伝導性を改
善していることが明白である。また、Ｓｉの添加量の多
いほど流動性は高い。実際のヒートシンク製造にあたっ
ては、フィン部の形状によって、熱伝導性と湯流れ性の
双方のバランスを考慮の上、Ｓｉ量が決定される。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本発明のアルミニウム合金を使用すれ
ば、ダイカストにより熱伝導性の優れたヒートシンク、
特に薄いフィンを有するヒートシンクを不良品の発生な
く安定した製品を製造することができる。
ば、ダイカストにより熱伝導性の優れたヒートシンク、
特に薄いフィンを有するヒートシンクを不良品の発生な
く安定した製品を製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ０．
２〜１．０ｗｔ％を含有し、更にＣａ０．００３〜０．
０５ｗｔ％、Ｓｒ０．００３〜０．０５ｗｔ％、Ｎａ
０．００３〜０．０５ｗｔ％ の群から選ばれる少なく
とも１種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的
不純物からなることを特徴とする熱伝導性に優れたヒー
トシンク用アルミニウム合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303037A JP2002105571A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303037A JP2002105571A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105571A true JP2002105571A (ja) | 2002-04-10 |
| JP2002105571A5 JP2002105571A5 (ja) | 2007-05-31 |
Family
ID=18784293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000303037A Pending JP2002105571A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 熱伝導性に優れたヒートシンク用アルミニウム合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002105571A (ja) |
Cited By (15)
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-
2000
- 2000-10-03 JP JP2000303037A patent/JP2002105571A/ja active Pending
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