JP2002237557A - Copper plate laminated heat sink and method of manufacturing the same - Google Patents

Copper plate laminated heat sink and method of manufacturing the same

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JP2002237557A
JP2002237557A JP2001032220A JP2001032220A JP2002237557A JP 2002237557 A JP2002237557 A JP 2002237557A JP 2001032220 A JP2001032220 A JP 2001032220A JP 2001032220 A JP2001032220 A JP 2001032220A JP 2002237557 A JP2002237557 A JP 2002237557A
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JP
Japan
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solder
copper
heat sink
copper plate
layer
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Application number
JP2001032220A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Matsumoto
史朗 松本
Yuji Nakajima
祐司 中嶌
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Nippon Aluminium Co Ltd
Original Assignee
Nippon Aluminium Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a copper plate laminated heat sink which can make heat dissipation effect, even on the surface of a copper plate and can further increase the heat dissipation performance. SOLUTION: The method of manufacturing a copper plate laminated heat sink comprises a solder plating layer formation process, wherein a base plate 11 and the copper plate 2 are dipped in molten solder and then are applied with ultrasonic vibrations, to form a compound layer 31 comprising a solder component and an aluminum component and a solder plating layer 331 on the surface of the base plate 11 and to form a compound layer 32, comprising a solder component and a copper component and a solder plating layer 332 on the surface of the copper plate 2; a heating process of heating the solder plating layers 331 and 332 so that they turn into a molten state; a pressurization process of abutting via the solder plating layers 331 and 332 in a molten state against each other and then pressurizing them; and a cooling process of cooling the solder plating layers 331 and 332 in a pressurized state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクのベ
ースプレート表面に銅板がはんだ付けにより面接合され
てなる銅板積層ヒートシンク、及びその製造方法、に関
するものである。なお、ヒートシンクは、プレートフィ
ン型又はピンフィン型のいずれも含む。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper plate laminated heat sink in which a copper plate is surface-bonded to the surface of a base plate of a heat sink by soldering, and a method of manufacturing the same. The heat sink includes a plate fin type and a pin fin type.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9に示すような、ベースプレート11
と多数のフィン12との一体物であり且つアルミニウム
部材からなる、アルミ一体物のヒートシンク10では、
充分な放熱効果を期待できない場合があるため、近年で
は、図10に示すような、ヒートシンク10のベースプ
レート11表面に銅板2をはんだ付けにより積層させて
なる銅板積層ヒートシンク101が開発されている。銅
板積層ヒートシンク101によれば、アルミニウムの約
2倍の熱伝導率を有する銅がベースプレート11表面に
接合しているので、高い放熱効果を期待できる。
2. Description of the Related Art As shown in FIG.
In the heat sink 10 of an aluminum integral body, which is an integral body of
In some cases, a sufficient heat radiation effect cannot be expected. Therefore, in recent years, a copper plate laminated heat sink 101 in which the copper plate 2 is laminated on the surface of the base plate 11 of the heat sink 10 by soldering has been developed as shown in FIG. According to the copper-plate laminated heat sink 101, copper having about twice the thermal conductivity of aluminum is bonded to the surface of the base plate 11, so that a high heat radiation effect can be expected.

【0003】ところで、銅板積層ヒートシンク101は
次のようにして製造されていた。即ち、ベースプレート
11表面に、はんだを塗布し、該はんだを介して銅板2
表面を当接させ、両者を加熱しながら加圧する。
[0003] The copper-plate laminated heat sink 101 has been manufactured as follows. That is, the surface of the base plate 11 is coated with solder, and the copper plate 2 is
The surfaces are brought into contact and pressurized while heating both.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅板積
層ヒートシンク101では、はんだを塗布することに起
因して、ベースプレート11と銅板2との間にできるは
んだ層3が、図10の拡大図に示すように、厚さの不均
一なものとなっていた。銅板積層ヒートシンクにおける
銅板からベースプレートへの熱伝導性は、はんだ層の厚
さに対応して変わり、はんだ層が薄いほど熱伝導性は向
上し、厚いほど低下するので、銅板積層ヒートシンク1
01では、銅板2表面における放熱効果が不均一となっ
ていた。
However, in the copper-plate laminated heat sink 101, the solder layer 3 formed between the base plate 11 and the copper plate 2 due to the application of the solder, as shown in the enlarged view of FIG. In addition, the thickness was uneven. The thermal conductivity from the copper plate to the base plate in the copper laminate heat sink changes in accordance with the thickness of the solder layer. The heat conductivity increases as the thickness of the solder layer decreases, and decreases as the thickness of the solder layer increases.
In No. 01, the heat radiation effect on the surface of the copper plate 2 was not uniform.

【0005】また、上記製造方法では、加熱しながら加
圧するだけであるので、はんだ層3と、ベースプレート
11及び銅板2の各表面との、付着強度が充分ではな
く、そのため、放熱効果の向上にも限界があった。
Further, in the above-described manufacturing method, since only pressure is applied while heating, the bonding strength between the solder layer 3 and each surface of the base plate 11 and the copper plate 2 is not sufficient, and therefore, the heat radiation effect is improved. Even had limitations.

【0006】本発明は、銅板表面における放熱効果を均
一なものにでき、また、放熱効果を更に向上できる、銅
板積層ヒートシンクを提供すること、及びそのような銅
板積層ヒートシンクを製造する方法を提供すること、を
目的としている。
[0006] The present invention provides a copper plate laminated heat sink capable of making the heat radiation effect uniform on the surface of the copper plate and further improving the heat radiation effect, and provides a method of manufacturing such a copper plate laminated heat sink. That is the purpose.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
アルミニウム部材からなるヒートシンクのベースプレー
トの表面に、銅板が、はんだ付けによって面接合されて
いる、銅板積層ヒートシンクであって、ベースプレート
と銅板との間のはんだ層が均一な厚さを有しており、は
んだ層の、ベースプレートの表面との界面部分には、は
んだの成分とアルミニウム成分とからなる化合物層が存
在していることを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention,
A copper plate laminated heat sink, in which a copper plate is surface-bonded by soldering to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member, wherein a solder layer between the base plate and the copper plate has a uniform thickness, The present invention is characterized in that a compound layer composed of a solder component and an aluminum component is present at an interface portion between the solder layer and the surface of the base plate.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、はんだ層の、銅板の表面との界面部分に
は、はんだの成分と銅成分とからなる化合物層が存在し
ているものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a compound layer composed of a solder component and a copper component is present at an interface between the solder layer and the surface of the copper plate. It is.

【0009】請求項3記載の発明は、アルミニウム部材
からなるヒートシンクのベースプレートの表面に、銅板
を、はんだ付けによって面接合させて、銅板積層ヒート
シンクを製造する方法であって、ベースプレートを溶融
はんだ中に浸漬し、超音波振動を加えることによって、
ベースプレートの表面に、はんだの成分とアルミニウム
成分とからなる化合物層と該化合物層を介して付着した
はんだめっき層とを形成する、はんだめっき層形成工程
と、はんだめっき層を溶融状態となるよう加熱する、加
熱工程と、溶融状態のはんだめっき層を介して、ベース
プレートの表面に銅板を当接させて加圧する、加圧工程
と、加圧状態のままで、はんだめっき層を冷却する、冷
却工程と、を有することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a copper plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering. By immersing and applying ultrasonic vibration,
Forming a compound layer composed of a solder component and an aluminum component on the surface of the base plate and a solder plating layer adhered through the compound layer; and heating the solder plating layer to a molten state. Heating step, press the copper plate in contact with the surface of the base plate through the molten solder plating layer and pressurize, pressurizing step, and cooling the solder plating layer while maintaining the pressurized state, cooling step And having the following.

【0010】請求項4記載の発明は、アルミニウム部材
からなるヒートシンクのベースプレートの表面に、銅板
を、はんだ付けによって面接合させて、銅板積層ヒート
シンクを製造する方法であって、銅板を溶融はんだ中に
浸漬し、超音波振動を加えることによって、銅板の表面
に、はんだの成分と銅成分とからなる化合物層と該化合
物層を介して付着したはんだめっき層とを形成する、は
んだめっき層形成工程と、はんだめっき層を溶融状態と
なるよう加熱する、加熱工程と、溶融状態のはんだめっ
き層を介して、ベースプレートの表面に銅板を当接させ
て加圧する、加圧工程と、加圧状態のままで、はんだめ
っき層を冷却する、冷却工程と、を有することを特徴と
している。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a copper-plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering. Dipping and applying ultrasonic vibration to form a compound layer composed of a solder component and a copper component and a solder plating layer adhered through the compound layer on the surface of the copper plate, a solder plating layer forming step; Heating the solder plating layer to be in a molten state, a heating step, and pressing the copper plate in contact with the surface of the base plate through the molten solder plating layer, and pressing, and the pressing step remains in the pressed state. And a cooling step of cooling the solder plating layer.

【0011】請求項5記載の発明は、アルミニウム部材
からなるヒートシンクのベースプレートの表面に、銅板
を、はんだ付けによって面接合させて、銅板積層ヒート
シンクを製造する方法であって、ベースプレート及び銅
板を溶融はんだ中に浸漬し、超音波振動を加えることに
よって、ベースプレートの表面に、はんだの成分とアル
ミニウム成分とからなる化合物層と該化合物層を介して
付着したはんだめっき層とを形成するとともに、銅板の
表面に、はんだの成分と銅成分とからなる化合物層と該
化合物層を介して付着したはんだめっき層とを形成す
る、はんだめっき層形成工程と、両者のはんだめっき層
を溶融状態となるよう加熱する、加熱工程と、両者を溶
融状態のはんだめっき層を介して当接させて加圧する、
加圧工程と、加圧状態のままで、はんだめっき層を冷却
する、冷却工程と、を有することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a copper-plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering. By immersing it in and applying ultrasonic vibration, a compound layer composed of a solder component and an aluminum component and a solder plating layer adhered through the compound layer are formed on the surface of the base plate, and the surface of the copper plate is formed. Forming a compound layer composed of a solder component and a copper component and a solder plating layer adhered through the compound layer, and heating both solder plating layers to a molten state. , A heating step, and press contact with both via a solder plating layer in a molten state,
It is characterized by having a pressurizing step and a cooling step of cooling the solder plating layer while keeping the pressurized state.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参
照しながら説明するが、これらの図においては、はんだ
層、化合物層、及びはんだめっき層の各厚さを誇張して
示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In these drawings, the thicknesses of a solder layer, a compound layer, and a solder plating layer are exaggerated. I have.

【0013】図1は本発明の銅板積層ヒートシンクの縦
断面図である。この銅板積層ヒートシンク1では、アル
ミ一体物のヒートシンク10のベースプレート11表面
に、銅板2がはんだ付けにより面接合されている。ヒー
トシンク10は、ベースプレート11と多数のフィン1
2との一体物であり且つアルミニウム部材からなってい
る。アルミニウム部材とは、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金のことである。なお、フィン12はプレートフ
ィンであるが、ピンフィンでもよい。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a copper plate heat sink of the present invention. In this copper plate laminated heat sink 1, the copper plate 2 is surface-bonded to the surface of the base plate 11 of the heat sink 10 made of aluminum in one piece by soldering. The heat sink 10 includes a base plate 11 and a large number of fins 1.
2 and an aluminum member. The aluminum member is aluminum or an aluminum alloy. The fins 12 are plate fins, but may be pin fins.

【0014】ベースプレート11と銅板2との間には、
はんだ層3が存在している。はんだ層3は、ベースプレ
ート11表面との界面部分に存在する化合物層31と、
銅板2表面との界面部分に存在する化合物層32と、両
化合物層31,32間に存在するはんだ本体層33とか
らなっている。化合物層31は、はんだの成分とアルミ
ニウム成分とからなる化合物からなっており、化合物層
32は、はんだの成分と銅成分とからなる化合物からな
っている。はんだ本体層33は、はんだの成分からなっ
ている。はんだ層3は均一な厚さを有している。
[0014] Between the base plate 11 and the copper plate 2,
A solder layer 3 is present. The solder layer 3 includes a compound layer 31 existing at an interface with the surface of the base plate 11;
It comprises a compound layer 32 present at the interface with the surface of the copper plate 2 and a solder body layer 33 present between the two compound layers 31, 32. The compound layer 31 is composed of a compound composed of a solder component and an aluminum component, and the compound layer 32 is composed of a compound composed of a solder component and a copper component. The solder body layer 33 is made of a solder component. The solder layer 3 has a uniform thickness.

【0015】上記構成の銅板積層ヒートシンク1は次の
ようにして製造する。まず、図2に示すように、ヒート
シンク10のベースプレート11の表面を、溶融された
はんだ30中に浸漬し、超音波振動を適切なホーンを通
じて、ヒートシンク10又ははんだ浴4に加える。はん
だ30としては、例えばアルミニウム部材用のはんだで
あるZn−5%Alを用いる。この融点は380℃であ
る。超音波の周波数は約17.6KHzとする。超音波
振動を加えることにより、キャビテーションが生じる。
この際、次のような反応が生じる。即ち、ベースプレー
ト11表面とはんだ30との界面においては、金属間化
合物及び酸化物からなる層が形成されるが、この層は超
音波振動に伴うキャビテーションによって剥離してい
き、その際に、該層中のアルミニウム成分がベースプレ
ート11表面の酸化物から酸素を奪いながら、はんだ3
0中に拡散していく。これにより、ベースプレート11
表面は活性化され、はんだ30の濡れが生じ、図3に示
すように、はんだ30の成分とアルミニウム成分とから
なる化合物からなる化合物層31が形成されるととも
に、化合物層31によってベースプレート11表面に強
固に付着したはんだめっき層331が形成される。しか
も、はんだ30はベースプレート11表面に均等に接触
するので、化合物層31及びはんだめっき層331は均
一な厚さで形成される。
The copper-plate laminated heat sink 1 having the above structure is manufactured as follows. First, as shown in FIG. 2, the surface of the base plate 11 of the heat sink 10 is immersed in the molten solder 30, and ultrasonic vibration is applied to the heat sink 10 or the solder bath 4 through an appropriate horn. As the solder 30, for example, Zn-5% Al which is a solder for an aluminum member is used. Its melting point is 380 ° C. The frequency of the ultrasonic wave is about 17.6 KHz. Cavitation occurs by applying ultrasonic vibration.
At this time, the following reaction occurs. That is, at the interface between the surface of the base plate 11 and the solder 30, a layer made of an intermetallic compound and an oxide is formed, and this layer is peeled off by cavitation caused by ultrasonic vibration. While the aluminum component in the inside removes oxygen from the oxide on the surface of the base plate 11, the solder 3
Spreading into zero. Thereby, the base plate 11
The surface is activated and the solder 30 is wetted, and as shown in FIG. 3, a compound layer 31 made of a compound composed of the component of the solder 30 and the aluminum component is formed, and the compound layer 31 forms a layer on the surface of the base plate 11. The firmly adhered solder plating layer 331 is formed. Moreover, since the solder 30 uniformly contacts the surface of the base plate 11, the compound layer 31 and the solder plating layer 331 are formed with a uniform thickness.

【0016】一方、図4に示すように、銅板2も、上述
のベースプレート11と同様に処理する。即ち、銅板2
の表面を、溶融されたはんだ30中に浸漬し、超音波振
動を適切なホーンを通じて、銅板2又ははんだ浴4に加
える。これにより、上述のベースプレート11の場合と
同様の反応が生じる。即ち、銅板2表面とはんだ30と
の界面においては、金属間化合物及び酸化物からなる層
が形成されるが、この層は超音波振動に伴うキャビテー
ションによって剥離していき、その際に、該層中の銅成
分が銅板2表面の酸化物から酸素を奪いながら、はんだ
30中に拡散していく。これにより、銅板2表面は活性
化され、はんだ30の濡れが生じ、図5に示すように、
はんだ30の成分と銅成分とからなる化合物からなる化
合物層32が形成されるとともに、化合物層32によっ
て銅板2表面に強固に付着したはんだめっき層332が
形成される。しかも、はんだ30は銅板2表面に均等に
接触するので、化合物層32及びはんだめっき層332
は均一な厚さで形成される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the copper plate 2 is processed in the same manner as the above-mentioned base plate 11. That is, the copper plate 2
Is immersed in the molten solder 30 and ultrasonic vibration is applied to the copper plate 2 or the solder bath 4 through a suitable horn. Thereby, the same reaction as in the case of the base plate 11 described above occurs. That is, a layer made of an intermetallic compound and an oxide is formed at the interface between the surface of the copper plate 2 and the solder 30, and this layer is peeled off by cavitation caused by ultrasonic vibration. The copper component therein diffuses into the solder 30 while removing oxygen from the oxide on the surface of the copper plate 2. As a result, the surface of the copper plate 2 is activated and the solder 30 is wetted, as shown in FIG.
A compound layer 32 made of a compound consisting of the component of the solder 30 and the copper component is formed, and the compound layer 32 forms a solder plating layer 332 firmly attached to the surface of the copper plate 2. In addition, since the solder 30 contacts the surface of the copper plate 2 evenly, the compound layer 32 and the solder plating layer 332 are formed.
Are formed with a uniform thickness.

【0017】なお、溶融はんだ30に浸漬する前に、ヒ
ートシンク10又は銅板2を予熱しておくのが好まし
い。予熱温度は、上記の場合、例えば400℃とする。
予熱しておくと、両化合物層31,32及び両はんだめ
っき層331,332の形成が良好に行われる。
It is preferable that the heat sink 10 or the copper plate 2 be preheated before being immersed in the molten solder 30. The preheating temperature is, for example, 400 ° C. in the above case.
If preheated, the formation of both compound layers 31, 32 and both solder plating layers 331, 332 will be performed well.

【0018】次に、図6に示すように、ベースプレート
11のはんだめっき層331と銅板2のはんだめっき層
332とを当接させた状態で、両者に熱を加え、両者を
溶融させる。即ち、ヒートシンク10を金属製の櫛型治
具5で保持した状態で、治具5にヒーター61から熱を
伝えることによってベースプレート11を加熱してはん
だめっき層331を溶融させ、また、銅板2をヒーター
62によって加熱することによってはんだめっき層33
2を溶融させる。なお、この溶融作業は、はんだめっき
層331とはんだめっき層332とを当接させていない
状態で行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 6, in a state where the solder plating layer 331 of the base plate 11 and the solder plating layer 332 of the copper plate 2 are in contact with each other, heat is applied to both to melt them. That is, while the heat sink 10 is held by the metal comb-shaped jig 5, the base plate 11 is heated by transmitting heat from the heater 61 to the jig 5 to melt the solder plating layer 331, and the copper plate 2 The solder plating layer 33 is heated by the heater 62.
2 is melted. This melting operation may be performed in a state where the solder plating layer 331 and the solder plating layer 332 are not in contact with each other.

【0019】次に、図7に示すように、治具5で保持し
たヒートシンク10の溶融したはんだめっき層331と
銅板2の溶融したはんだめっき層332とを当接させた
状態で、プレス機の上型71と下型72との間に挟み、
ベースプレート11と銅板2とを圧接させるよう加圧す
る。これにより、はんだめっき層331とはんだめっき
層332とが一部を周囲に流出させながら混ざってい
き、一層となる。なお、このとき、両はんだめっき層3
31,332とは、同じはんだ30を用いて形成されて
いるので、自溶性を呈し、従って、支障無く混ざり合っ
ていく。
Next, as shown in FIG. 7, the molten solder plating layer 331 of the heat sink 10 held by the jig 5 and the molten solder plating layer 332 of the copper plate 2 are brought into contact with each other. Sandwiched between the upper mold 71 and the lower mold 72,
Pressure is applied so that the base plate 11 and the copper plate 2 are pressed against each other. Thus, the solder plating layer 331 and the solder plating layer 332 are mixed while flowing out partly to the surroundings, and become one layer. At this time, both solder plating layers 3
31 and 332 are formed by using the same solder 30 and therefore exhibit self-solubility, and therefore mix with each other without hindrance.

【0020】そして、図7に示す加圧した状態のまま、
一層となった両はんだめっき層331,332を室温に
なるまで冷却する。冷却手段は、空冷(放冷)が好まし
いが、水冷などでもよい。これにより、両はんだめっき
層331,332が一層のはんだ本体層33となり、は
んだ層3が得られ、図1の構成の銅板積層ヒートシンク
1が得られる。
Then, while maintaining the pressurized state shown in FIG.
The two solder plating layers 331 and 332 are cooled to room temperature. The cooling means is preferably air cooling (radial cooling), but may be water cooling or the like. Thus, the two solder plating layers 331 and 332 become a single solder body layer 33, the solder layer 3 is obtained, and the copper-plate laminated heat sink 1 having the configuration of FIG. 1 is obtained.

【0021】上記製造方法によれば、化合物層31、化
合物層32、はんだめっき層331、及びはんだめっき
層332がそれぞれ均一な厚さで形成されるので、はん
だ層3も均一な厚さで形成される。従って、得られた銅
板積層ヒートシンク1においては、銅板2が均一な厚さ
のはんだ層3によってベースプレート11表面に接合さ
れている。
According to the above-described manufacturing method, the compound layer 31, the compound layer 32, the solder plating layer 331, and the solder plating layer 332 are each formed with a uniform thickness, so that the solder layer 3 is also formed with a uniform thickness. Is done. Therefore, in the obtained copper-plate laminated heat sink 1, the copper plate 2 is joined to the surface of the base plate 11 by the solder layer 3 having a uniform thickness.

【0022】また、はんだめっき層331が化合物層3
1によってベースプレート11表面に強固に付着して得
られ、また、はんだめっき層332が化合物層32によ
って銅板2表面に強固に付着して得られるので、はんだ
本体層33がベースプレート11表面及び銅板2表面に
共に強固に付着して得られる。しかも、一層となった両
はんだめっき層331,332は、加圧状態のままで室
温まで冷却されるので、凝固時のアルミニウムと銅との
熱膨張差によってはんだ本体層33が剥離してしまうの
が、防止される。従って、得られた銅板積層ヒートシン
ク1においては、はんだ層3はベースプレート11表面
及び銅板2表面に充分な強度で付着しており、それ故、
銅板2はベースプレート1表面に充分な強度で接合して
いる。
The solder plating layer 331 is formed of the compound layer 3
1 and the solder plating layer 332 is obtained by firmly adhering to the surface of the copper plate 2 by the compound layer 32, so that the solder body layer 33 is obtained by firmly adhering to the surface of the copper plate 2 by the compound layer 32. Are obtained by firmly adhering to both. In addition, since the two solder plating layers 331 and 332 are cooled to room temperature while being pressed, the solder body layer 33 is peeled off due to a difference in thermal expansion between aluminum and copper during solidification. Is prevented. Therefore, in the obtained copper-plate laminated heat sink 1, the solder layer 3 is adhered to the surface of the base plate 11 and the surface of the copper plate 2 with sufficient strength.
The copper plate 2 is bonded to the surface of the base plate 1 with sufficient strength.

【0023】上記構成の銅板積層ヒートシンク1によれ
ば、はんだ層3が均一な厚さを有しているので、銅板2
からはんだ層3を経てベースプレート11へ至る熱伝導
性は、銅板2表面の全ての箇所で同等となる。従って、
銅板2表面における放熱効果を均一なものにできる。
According to the copper plate laminated heat sink 1 having the above structure, since the solder layer 3 has a uniform thickness, the copper plate 2
The thermal conductivity from the surface of the copper plate 2 to the base plate 11 through the solder layer 3 is the same. Therefore,
The heat radiation effect on the surface of the copper plate 2 can be made uniform.

【0024】しかも、両化合物層31,32を含むはん
だ層3によって銅板2とベースプレート11とが充分な
強度で接合しているので、銅板2からはんだ層3を経て
ベースプレート11へ至る熱伝導性は向上している。
Moreover, since the copper plate 2 and the base plate 11 are joined with sufficient strength by the solder layer 3 including both compound layers 31 and 32, the thermal conductivity from the copper plate 2 to the base plate 11 via the solder layer 3 is low. Has improved.

【0025】なお、上記製造方法では、はんだめっき層
331とはんだめっき層332とを同じはんだ30を用
いて形成しているが、異なるはんだを用いて形成しても
よい。但し、その場合は、両はんだめっき層331,3
32が自溶性を呈することとなる材料からなるはんだを
用いる必要がある。
In the above manufacturing method, the solder plating layer 331 and the solder plating layer 332 are formed using the same solder 30, but they may be formed using different solders. However, in that case, both solder plating layers 331, 3
It is necessary to use a solder made of a material in which 32 exhibits self-solubility.

【0026】また、上記製造方法においては、ベースプ
レート11に対するはんだめっき層331の形成工程又
は銅板2に対するはんだめっき層332の形成工程の、
いずれか一方を省略してもよい。
In the above-described manufacturing method, the step of forming the solder plating layer 331 on the base plate 11 or the step of forming the solder plating layer 332 on the copper plate 2 is performed as follows.
Either one may be omitted.

【0027】[0027]

【実施例】本発明の銅板積層ヒートシンク1(図1)
と、従来のアルミ一体物のヒートシンク10(図9)
と、従来の銅板積層ヒートシンク101(図10)との
性能を比較した。表1は上記各種のヒートシンクの具体
的寸法を示す。表中のW、H、T1、T2は、図1、図
9、及び図10に示している。Lは、Wに対して直角方
向の長さである。なお、本発明の銅板積層ヒートシンク
1において、はんだ層3の厚さは約10μmであり、加
圧条件は30t押し出しであった。また、従来の銅板積
層ヒートシンク101において、はんだ層3の厚さは約
80μmであり、加圧条件は30kgプレスであった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Copper-plate laminated heat sink 1 of the present invention (FIG. 1)
And a conventional aluminum heat sink 10 (FIG. 9)
And a conventional copper plate laminated heat sink 101 (FIG. 10). Table 1 shows the specific dimensions of the various heat sinks. W, H, T1, and T2 in the table are shown in FIG. 1, FIG. 9, and FIG. L is the length in the direction perpendicular to W. In addition, in the copper-plate laminated heat sink 1 of the present invention, the thickness of the solder layer 3 was about 10 μm, and the pressing condition was extrusion of 30 tons. Further, in the conventional copper-plate laminated heat sink 101, the thickness of the solder layer 3 was about 80 μm, and the pressing condition was a 30 kg press.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表2は上記各種のヒートシンクの性能であ
る放熱効果を示す熱抵抗を示している。
Table 2 shows the thermal resistance indicating the heat radiation effect, which is the performance of the various heat sinks.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】[熱抵抗]熱抵抗は次のようにして求め
た。即ち、図8に示すように、対象とするヒートシンク
Xをダクト81内に設置し、被冷却物を想定したヒータ
ー82をベースプレートに取り付け、前面から矢印A方
向に風を送り、ヒーター82から熱入力した時の、ベー
スプレート表面におけるヒートシンク最高温度と、ダク
ト81の入口における雰囲気温度と、ヒーター82の消
費電力(即ち投入熱量)とを測定し、式1のように算出
して求める。なお、83はヒーター82の消費電力を設
定するスライダック、84は電流計、85は電圧計、8
6は上記各温度を測定するハリブリッドレコーダー、8
7はファンである。従って、熱抵抗は1W当りの温度上
昇であり、ヒートシンクは、熱抵抗が低いほど高性能で
ある。なお、ここでは、前面からの風速を種々設定して
測定している。
[Thermal Resistance] The thermal resistance was determined as follows. That is, as shown in FIG. 8, a target heat sink X is installed in a duct 81, a heater 82 assuming an object to be cooled is attached to a base plate, wind is sent from the front in the direction of arrow A, and heat input from the heater 82 is performed. The maximum temperature of the heat sink on the surface of the base plate, the ambient temperature at the entrance of the duct 81, and the power consumption of the heater 82 (that is, the amount of heat input) are measured and calculated according to Equation 1. 83 is a slider for setting the power consumption of the heater 82, 84 is an ammeter, 85 is a voltmeter, 8
6 is a hybrid recorder for measuring each of the above temperatures, 8
7 is a fan. Therefore, the thermal resistance is the temperature rise per watt, and the heat sink has higher performance as the thermal resistance is lower. Here, the wind speed from the front is set variously and measured.

【0032】[0032]

【式1】 (Equation 1)

【0033】表2からわかるように、本発明の銅板積層
ヒートシンク1は、従来のヒートシンク10,101に
比して低い熱抵抗を示しており、高性能である。
As can be seen from Table 2, the copper-plate laminated heat sink 1 of the present invention has a lower thermal resistance than the conventional heat sinks 10 and 101, and has high performance.

【0034】[0034]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、はんだ層
が均一な厚さを有しているので、銅板からはんだ層を経
てベースプレートへ至る熱伝導性を、銅板表面の全ての
箇所で同等なものにでき、従って、銅板表面における放
熱効果を均一なものにできる。
According to the first aspect of the present invention, since the solder layer has a uniform thickness, the thermal conductivity from the copper plate to the base plate via the solder layer can be reduced at all points on the surface of the copper plate. The heat radiation effect on the surface of the copper plate can be made uniform.

【0035】しかも、はんだ層を化合物層によってベー
スプレート表面に強固に付着させることができるので、
銅板とベースプレートとを充分な強度で接合させること
ができ、従って、銅板からはんだ層を経てベースプレー
トへ至る熱伝導性を向上できる。
Moreover, since the solder layer can be firmly adhered to the base plate surface by the compound layer,
The copper plate and the base plate can be joined with sufficient strength, and therefore, the thermal conductivity from the copper plate to the base plate via the solder layer can be improved.

【0036】請求項2記載の発明によれば、はんだ層を
化合物層によって銅板表面にも強固に付着させることが
できるので、銅板とベースプレートとをより充分な強度
で接合させることができ、従って、銅板からはんだ層を
経てベースプレートへ至る熱伝導性をより向上できる。
According to the second aspect of the present invention, the solder layer can be firmly attached to the surface of the copper plate by the compound layer, so that the copper plate and the base plate can be joined with more sufficient strength. Thermal conductivity from the copper plate to the base plate via the solder layer can be further improved.

【0037】請求項3記載の発明によれば、超音波振動
を加えてはんだめっき層を形成するので、ベースプレー
ト表面に、化合物層及びはんだめっき層を均一な厚さで
形成できる。従って、銅板が均一な厚さのはんだ層によ
ってベースプレート表面に接合された銅板積層ヒートシ
ンクを得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the solder plating layer is formed by applying ultrasonic vibration, the compound layer and the solder plating layer can be formed with a uniform thickness on the surface of the base plate. Therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is joined to the base plate surface by the solder layer having a uniform thickness can be obtained.

【0038】また、超音波振動を加えてはんだめっき層
を形成するので、ベースプレート表面に、はんだめっき
層を化合物層を介して強固に付着して得ることができ
る。しかも、はんだめっき層を、加圧状態のままで室温
まで冷却するので、凝固時のアルミニウムと銅との熱膨
張差によってはんだめっき層が剥離してしまうのを、防
止できる。従って、はんだ層をベースプレート表面に強
固に付着させることができ、それ故、銅板がはんだ層に
よってベースプレート表面に強固に接合された銅板積層
ヒートシンクを得ることができる。
Further, since the solder plating layer is formed by applying ultrasonic vibration, the solder plating layer can be obtained by firmly adhering to the surface of the base plate via the compound layer. In addition, since the solder plating layer is cooled to room temperature while being pressurized, it is possible to prevent the solder plating layer from peeling off due to a difference in thermal expansion between aluminum and copper during solidification. Therefore, the solder layer can be firmly attached to the surface of the base plate, and therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is firmly joined to the surface of the base plate by the solder layer can be obtained.

【0039】請求項4記載の発明によれば、超音波振動
を加えてはんだめっき層を形成するので、銅板表面に、
化合物層及びはんだめっき層を均一な厚さで形成でき
る。従って、銅板が均一な厚さのはんだ層によってベー
スプレート表面に接合された銅板積層ヒートシンクを得
ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the ultrasonic plating is applied to form the solder plating layer.
The compound layer and the solder plating layer can be formed with a uniform thickness. Therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is joined to the base plate surface by the solder layer having a uniform thickness can be obtained.

【0040】また、超音波振動を加えてはんだめっき層
を形成するので、銅板表面に、はんだめっき層を化合物
層を介して強固に付着して得ることができる。しかも、
はんだめっき層を、加圧状態のままで室温まで冷却する
ので、はんだめっき層に反りが生じるのを防止できる。
従って、はんだ層を銅板表面に強固に付着させることが
でき、それ故、銅板がはんだ層によってベースプレート
表面に強固に接合された銅板積層ヒートシンクを得るこ
とができる。
Since the solder plating layer is formed by applying ultrasonic vibration, the solder plating layer can be firmly attached to the surface of the copper plate via the compound layer. Moreover,
Since the solder plating layer is cooled to room temperature while maintaining the pressurized state, it is possible to prevent the solder plating layer from warping.
Therefore, the solder layer can be firmly adhered to the surface of the copper plate, and therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is firmly joined to the surface of the base plate by the solder layer can be obtained.

【0041】請求項5記載の発明によれば、超音波振動
を加えてはんだめっき層を形成するので、ベースプレー
ト及び銅板の表面に、それぞれ、化合物層及びはんだめ
っき層を均一な厚さで形成できる。従って、銅板が均一
な厚さのはんだ層によってベースプレート表面に接合さ
れた銅板積層ヒートシンクを得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the solder plating layer is formed by applying ultrasonic vibration, the compound layer and the solder plating layer can be formed on the surfaces of the base plate and the copper plate, respectively, with a uniform thickness. . Therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is joined to the base plate surface by the solder layer having a uniform thickness can be obtained.

【0042】また、超音波振動を加えてはんだめっき層
を形成するので、ベースプレート及び銅板の表面に、そ
れぞれ、はんだめっき層を化合物層を介して強固に付着
して得ることができる。しかも、はんだめっき層を、加
圧状態のままで室温まで冷却するので、はんだめっき層
に反りが生じるのを防止できる。従って、はんだ層をベ
ースプレート及び銅板の表面にそれぞれ強固に付着させ
ることができ、それ故、銅板がはんだ層によってベース
プレート表面に更に強固に接合された銅板積層ヒートシ
ンクを得ることができる。
Further, since the solder plating layer is formed by applying ultrasonic vibration, the solder plating layer can be firmly attached to the surfaces of the base plate and the copper plate via the compound layer, respectively. In addition, since the solder plating layer is cooled to room temperature while being in a pressurized state, warpage of the solder plating layer can be prevented. Therefore, the solder layer can be firmly adhered to the surfaces of the base plate and the copper plate, respectively. Therefore, a copper plate laminated heat sink in which the copper plate is more firmly joined to the base plate surface by the solder layer can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の銅板積層ヒートシンクの縦断面図で
ある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a copper plate laminated heat sink of the present invention.

【図2】 本発明の製造方法の一工程を示す縦断面図で
ある。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing one step of the manufacturing method of the present invention.

【図3】 図2に続く工程を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a step following FIG. 2;

【図4】 本発明の製造方法の別の一工程を示す縦断面
図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another step of the manufacturing method of the present invention.

【図5】 図4に続く工程を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a step following FIG. 4;

【図6】 本発明の製造方法の更に続く工程を示す縦断
面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a further subsequent step of the manufacturing method of the present invention.

【図7】 図6に続く工程を示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical sectional view showing a step following FIG. 6;

【図8】 熱抵抗を測定する装置の概要を示す略図であ
る。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of an apparatus for measuring thermal resistance.

【図9】 従来のアルミ一体物のヒートシンクの縦断面
図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional heat sink made of aluminum.

【図10】 従来の銅板積層ヒートシンクの縦断面図で
ある。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a conventional copper-plate laminated heat sink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 銅板積層ヒートシンク 10 (アルミ一体物の)ヒートシンク 11 ベースプレート 2 銅板 3 はんだ層 30 はんだ 31,32 化合物層 331,332 はんだめっき層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Copper-plate laminated heat sink 10 Heat sink (of aluminum one body) 11 Base plate 2 Copper plate 3 Solder layer 30 Solder 31, 32 Compound layer 331, 332 Solder plating layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム部材からなるヒートシンク
のベースプレートの表面に、銅板が、はんだ付けによっ
て面接合されている、銅板積層ヒートシンクであって、 ベースプレートと銅板との間のはんだ層が均一な厚さを
有しており、 はんだ層の、ベースプレートの表面との界面部分には、
はんだの成分とアルミニウム成分とからなる化合物層が
存在していることを特徴とする銅板積層ヒートシンク。
A copper plate laminated heat sink, wherein a copper plate is surface-bonded to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering, wherein a solder layer between the base plate and the copper plate has a uniform thickness. In the interface part of the solder layer with the surface of the base plate,
A copper-plate laminated heat sink comprising a compound layer comprising a solder component and an aluminum component.
【請求項2】 はんだ層の、銅板の表面との界面部分に
は、はんだの成分と銅成分とからなる化合物層が存在し
ている、請求項1記載の銅板積層ヒートシンク。
2. The heat sink according to claim 1, wherein a compound layer composed of a solder component and a copper component is present at an interface portion of the solder layer with the surface of the copper plate.
【請求項3】 アルミニウム部材からなるヒートシンク
のベースプレートの表面に、銅板を、はんだ付けによっ
て面接合させて、銅板積層ヒートシンクを製造する方法
であって、 ベースプレートを溶融はんだ中に浸漬し、超音波振動を
加えることによって、ベースプレートの表面に、はんだ
の成分とアルミニウム成分とからなる化合物層と該化合
物層を介して付着したはんだめっき層とを形成する、は
んだめっき層形成工程と、 はんだめっき層を溶融状態となるよう加熱する、加熱工
程と、 溶融状態のはんだめっき層を介して、ベースプレートの
表面に銅板を当接させて加圧する、加圧工程と、 加圧状態のままで、はんだめっき層を冷却する、冷却工
程と、を有することを特徴とする銅板積層ヒートシンク
の製造方法。
3. A method of manufacturing a copper plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering, wherein the base plate is immersed in molten solder and ultrasonically vibrated. Forming a compound layer composed of a solder component and an aluminum component on the surface of the base plate and a solder plating layer adhered via the compound layer, and melting the solder plating layer. A heating step, and a pressing step, in which a copper plate is brought into contact with the surface of the base plate through the molten solder plating layer to pressurize the solder plating layer. A method for manufacturing a copper-plate laminated heat sink, comprising: cooling and cooling.
【請求項4】 アルミニウム部材からなるヒートシンク
のベースプレートの表面に、銅板を、はんだ付けによっ
て面接合させて、銅板積層ヒートシンクを製造する方法
であって、 銅板を溶融はんだ中に浸漬し、超音波振動を加えること
によって、銅板の表面に、はんだの成分と銅成分とから
なる化合物層と該化合物層を介して付着したはんだめっ
き層とを形成する、はんだめっき層形成工程と、 はんだめっき層を溶融状態となるよう加熱する、加熱工
程と、 溶融状態のはんだめっき層を介して、ベースプレートの
表面に銅板を当接させて加圧する、加圧工程と、 加圧状態のままで、はんだめっき層を冷却する、冷却工
程と、を有することを特徴とする銅板積層ヒートシンク
の製造方法。
4. A method for manufacturing a copper plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering, wherein the copper plate is immersed in molten solder and subjected to ultrasonic vibration. Forming a compound layer comprising a solder component and a copper component and a solder plating layer adhered through the compound layer on the surface of the copper plate by adding a solder plating layer, and melting the solder plating layer. A heating step, and a pressing step, in which a copper plate is brought into contact with the surface of the base plate through the molten solder plating layer to pressurize the solder plating layer. A method for manufacturing a copper-plate laminated heat sink, comprising: cooling and cooling.
【請求項5】 アルミニウム部材からなるヒートシンク
のベースプレートの表面に、銅板を、はんだ付けによっ
て面接合させて、銅板積層ヒートシンクを製造する方法
であって、 ベースプレート及び銅板を溶融はんだ中に浸漬し、超音
波振動を加えることによって、ベースプレートの表面
に、はんだの成分とアルミニウム成分とからなる化合物
層と該化合物層を介して付着したはんだめっき層とを形
成するとともに、銅板の表面に、はんだの成分と銅成分
とからなる化合物層と該化合物層を介して付着したはん
だめっき層とを形成する、はんだめっき層形成工程と、 両者のはんだめっき層を溶融状態となるよう加熱する、
加熱工程と、 両者を溶融状態のはんだめっき層を介して当接させて加
圧する、加圧工程と、 加圧状態のままで、はんだめっき層を冷却する、冷却工
程と、を有することを特徴とする銅板積層ヒートシンク
の製造方法。
5. A method for manufacturing a copper-plate laminated heat sink by bonding a copper plate to a surface of a base plate of a heat sink made of an aluminum member by soldering, wherein the base plate and the copper plate are immersed in molten solder, and By applying sonic vibration, a compound layer composed of a solder component and an aluminum component and a solder plating layer adhered through the compound layer are formed on the surface of the base plate, and the solder component is formed on the surface of the copper plate. Forming a compound layer composed of a copper component and a solder plating layer adhered through the compound layer, a solder plating layer forming step, and heating both solder plating layers to be in a molten state;
A heating step, and a pressing step in which both are brought into contact with each other via a molten solder plating layer to press the solder plating layer, and a cooling step in which the solder plating layer is cooled while the pressing state is maintained. Method for manufacturing a copper plate laminated heat sink.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6842342B1 (en) * 2003-09-12 2005-01-11 Leohab Enterprise Co., Ltd. Heat sink
CN112203441A (en) * 2020-09-29 2021-01-08 江门崇达电路技术有限公司 Device and method for preventing PCB hole from being copper-free by rapidly detecting copper deposition vibration

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