JP2002307165A - ろう付け方法 - Google Patents
ろう付け方法Info
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- JP2002307165A JP2002307165A JP2001112168A JP2001112168A JP2002307165A JP 2002307165 A JP2002307165 A JP 2002307165A JP 2001112168 A JP2001112168 A JP 2001112168A JP 2001112168 A JP2001112168 A JP 2001112168A JP 2002307165 A JP2002307165 A JP 2002307165A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅とアルミニュウムとの接合界面に熱抵抗と
なる有害な合金層の生成を可能な限り抑えるろう付け方
法を提供する。 【解決手段】 アルミニュウム製のヒートシンク１１及
び表面に電気ニッケルメッキを施した銅板１５を作成し
た。一方、薄い板状のＺｎ−Ａｌ合金のろう材１３を準
備し、その表面にＣｓＦ系フラックスを塗布した。ろう
材１３をヒートシンク１１及び銅板１５の間に挟みこみ
これらを固定して炉に投入した。これによって、ろう材
１３は溶融・固化し、ヒートシンク１１と銅版１５とは
強固にろう付けされ、その接合界面に合金層の生成は認
められなかった。
なる有害な合金層の生成を可能な限り抑えるろう付け方
法を提供する。 【解決手段】 アルミニュウム製のヒートシンク１１及
び表面に電気ニッケルメッキを施した銅板１５を作成し
た。一方、薄い板状のＺｎ−Ａｌ合金のろう材１３を準
備し、その表面にＣｓＦ系フラックスを塗布した。ろう
材１３をヒートシンク１１及び銅板１５の間に挟みこみ
これらを固定して炉に投入した。これによって、ろう材
１３は溶融・固化し、ヒートシンク１１と銅版１５とは
強固にろう付けされ、その接合界面に合金層の生成は認
められなかった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はろう付け方法に関
し、特にアルミニュウム部材と銅部材とをろう付けする
ろう付け方法に関するものである。
し、特にアルミニュウム部材と銅部材とをろう付けする
ろう付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３を参照して、コンピューターのＣＰ
Ｕ等の電子デバイスのヒートシンク１１は、アルミニュ
ウムが良好な加工性、熱伝導性及び耐食性の点から主要
な材料として使われ、鍛造、ダイキャスト等によって製
造されている。
Ｕ等の電子デバイスのヒートシンク１１は、アルミニュ
ウムが良好な加工性、熱伝導性及び耐食性の点から主要
な材料として使われ、鍛造、ダイキャスト等によって製
造されている。
【０００３】ヒートシンク１１は電子デバイス６１内の
発熱源から放出された熱を効率よく放散させるために，
デバイス６１に接触する基盤（ヒートスプレッダー）２
２と、それに一体化又は接合されたフィン２１とからな
る。電子デバイスの集積化及び小型化に加えて、高速化
及び高周波化が進み、ますますデバイスの発熱量が多く
なってきているので、ヒートシンク１１の放熱効率の向
上が望まれている。
発熱源から放出された熱を効率よく放散させるために，
デバイス６１に接触する基盤（ヒートスプレッダー）２
２と、それに一体化又は接合されたフィン２１とからな
る。電子デバイスの集積化及び小型化に加えて、高速化
及び高周波化が進み、ますますデバイスの発熱量が多く
なってきているので、ヒートシンク１１の放熱効率の向
上が望まれている。
【０００４】この要望に応えるためには、図４に示され
ているように従来から広く使用されている上記製法によ
るヒートシンク１１に加えて、基盤２２の一部又は全面
部に熱伝導性が高い銅版１５を積層させることは電子デ
バイス６１の熱をより多くヒートシンク１１に伝達させ
るために有効である。この場合銅板１５を積層させるの
に特に重要なことは、アルミニュウム／銅の積層界面に
おける熱抵抗を最小にするために適切な金属接合がなさ
れることにある。
ているように従来から広く使用されている上記製法によ
るヒートシンク１１に加えて、基盤２２の一部又は全面
部に熱伝導性が高い銅版１５を積層させることは電子デ
バイス６１の熱をより多くヒートシンク１１に伝達させ
るために有効である。この場合銅板１５を積層させるの
に特に重要なことは、アルミニュウム／銅の積層界面に
おける熱抵抗を最小にするために適切な金属接合がなさ
れることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アルミニュウムと銅と
を金属接合する一方法としてはＳｎ−Ｚｎ系合金による
半田付けがある。しかし、アルミニュウムとの半田の濡
れがきわめて悪いため、解けた半田合金を摩擦によって
アルミニュウム表面に馴染ませた後、再び銅との間を半
田付けする煩雑な方法を探らなくてはならない。また、
半田接合界面は熱伝導性（６７Ｗ／ｍ．Ｋ）が悪いた
め、ヒートシンクにおける面接合法としては望ましいも
のではない。
を金属接合する一方法としてはＳｎ−Ｚｎ系合金による
半田付けがある。しかし、アルミニュウムとの半田の濡
れがきわめて悪いため、解けた半田合金を摩擦によって
アルミニュウム表面に馴染ませた後、再び銅との間を半
田付けする煩雑な方法を探らなくてはならない。また、
半田接合界面は熱伝導性（６７Ｗ／ｍ．Ｋ）が悪いた
め、ヒートシンクにおける面接合法としては望ましいも
のではない。
【０００６】アルミニュウムと銅とを金属接合する他の
方法としてＺｎ−Ａｌ合金ろう材を使用することが考え
られる。Ｚｎ−Ａｌ合金ろうはアルミニュウム及び銅部
材の表面酸化膜を除去すれば高温で容易に合金化する。
特に、銅とＺｎが主成分であるＺｎ−Ａｌとの熱拡散反
応は速くＣｕ‐Ｚｎ合金（黄銅又は真鍮に相当する）を
容易に形成する。ガストーチろう付け又は高周波ろう付
けなど短時間作業の場合には合金層形成を最小限に押さ
えることが可能であるが、ヒートシンクのような面接合
の場合には炉中で加熱しなければならないために厚い合
金層形成は避けられない。
方法としてＺｎ−Ａｌ合金ろう材を使用することが考え
られる。Ｚｎ−Ａｌ合金ろうはアルミニュウム及び銅部
材の表面酸化膜を除去すれば高温で容易に合金化する。
特に、銅とＺｎが主成分であるＺｎ−Ａｌとの熱拡散反
応は速くＣｕ‐Ｚｎ合金（黄銅又は真鍮に相当する）を
容易に形成する。ガストーチろう付け又は高周波ろう付
けなど短時間作業の場合には合金層形成を最小限に押さ
えることが可能であるが、ヒートシンクのような面接合
の場合には炉中で加熱しなければならないために厚い合
金層形成は避けられない。
【０００７】ろう付けの観点からは相互の金属（銅／Ｚ
ｎ−Ａｌ合金ろう材）が濡れやすいことは望ましいこと
であるが、熱抵抗が問題になるヒートシンクに於いて
は、熱伝導性が悪化する合金層の形成は回避しなければ
ならない。
ｎ−Ａｌ合金ろう材）が濡れやすいことは望ましいこと
であるが、熱抵抗が問題になるヒートシンクに於いて
は、熱伝導性が悪化する合金層の形成は回避しなければ
ならない。
【０００８】因みに、銅の熱伝導度は０．９４ｃａｌ／
ｃｍ２・ｓｅｃ・℃であるのに対し、Ｃｕ−Ａｌ合金は
０．３０ｃａｌ／ｃｍ２・ｓｅｃ・℃と１／３以下に悪
化してしまい、銅積層による性能向上の効果を著しく減
じることになる。
ｃｍ２・ｓｅｃ・℃であるのに対し、Ｃｕ−Ａｌ合金は
０．３０ｃａｌ／ｃｍ２・ｓｅｃ・℃と１／３以下に悪
化してしまい、銅積層による性能向上の効果を著しく減
じることになる。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、銅とアルミニュウムが強固に金属
接合され、その接合界面には熱抵抗となる有害な合金層
の形成を可能な限り抑えるろう付け方法を提供すること
を目的とする。
めになされたもので、銅とアルミニュウムが強固に金属
接合され、その接合界面には熱抵抗となる有害な合金層
の形成を可能な限り抑えるろう付け方法を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、銅とアルミニュウムとを
Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を使用してろう付けするろう付け方
法であって、銅の接合される表面に０．３〜１０μｍの
電気ニッケルメッキを施すことを特徴とするものであ
る。
めに、請求項１記載の発明は、銅とアルミニュウムとを
Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を使用してろう付けするろう付け方
法であって、銅の接合される表面に０．３〜１０μｍの
電気ニッケルメッキを施すことを特徴とするものであ
る。
【００１１】このように構成すると、ろう材と銅とは直
接接触しないため、ＣｕＺｎ又はＣｕＺｎＡｌの合金層
の生成が抑えられる。
接接触しないため、ＣｕＺｎ又はＣｕＺｎＡｌの合金層
の生成が抑えられる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成において、ろう材はＺｎ成分が９８〜７０重量
％、Ａｌ成分が３０〜２重量％とからなる二元系ろう材
であり、窒素又は水素ガスによる無酸化雰囲気の炉中に
おいて、温度３９０〜５４０℃で加熱されるものであ
る。
明の構成において、ろう材はＺｎ成分が９８〜７０重量
％、Ａｌ成分が３０〜２重量％とからなる二元系ろう材
であり、窒素又は水素ガスによる無酸化雰囲気の炉中に
おいて、温度３９０〜５４０℃で加熱されるものであ
る。
【００１３】このように構成すると、ろう付け時のアル
ミニュウム材のエロ−ジョン現象が防止される。
ミニュウム材のエロ−ジョン現象が防止される。
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材の表面にＣｓＦ
系フラックスを塗布するものである。
明の構成において、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材の表面にＣｓＦ
系フラックスを塗布するものである。
【００１５】このように構成すると、無公害のろう付け
が可能となると共にろう付け後の洗浄が不要となり、さ
らに炉、治具への損傷がない。
が可能となると共にろう付け後の洗浄が不要となり、さ
らに炉、治具への損傷がない。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、銅及びアルミニュウムの各々の接合
面において、ＣｓＦ系フラックスを塗布するものであ
る．このように構成すると、無公害のろう付けが可能と
なると共にろう付け後の洗浄が不要となり、さらに炉、
治具への損傷はない。
明の構成において、銅及びアルミニュウムの各々の接合
面において、ＣｓＦ系フラックスを塗布するものであ
る．このように構成すると、無公害のろう付けが可能と
なると共にろう付け後の洗浄が不要となり、さらに炉、
治具への損傷はない。
【００１７】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、少なくともろう付け昇温時に、ろう
付け接合面に２０〜１２０ｇ／ｃｍ２の荷重を付加する
ものである。
明の構成において、少なくともろう付け昇温時に、ろう
付け接合面に２０〜１２０ｇ／ｃｍ２の荷重を付加する
ものである。
【００１８】このように構成すると、ろう付け時におい
て接合界面に存在する空気層や異物が排出される。
て接合界面に存在する空気層や異物が排出される。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、ＣｕＺｎ又はＣｕＺｎＡｌの合金層の生成が抑え
られるので、銅とアルミニュウムとの接合界面における
熱抵抗の増大が防止される。そのため、このろう付け方
法をヒートシンクの製造に適用した場合、銅の良好な熱
伝導性を低下させることなく効率的な放熱効率が維持さ
れることになる。
明は、ＣｕＺｎ又はＣｕＺｎＡｌの合金層の生成が抑え
られるので、銅とアルミニュウムとの接合界面における
熱抵抗の増大が防止される。そのため、このろう付け方
法をヒートシンクの製造に適用した場合、銅の良好な熱
伝導性を低下させることなく効率的な放熱効率が維持さ
れることになる。
【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の効果に加えて、アルミニュウムのエロージョン現象
が防止されるので、均一な接合が可能となり、ろう付け
の品質を向上する。
明の効果に加えて、アルミニュウムのエロージョン現象
が防止されるので、均一な接合が可能となり、ろう付け
の品質を向上する。
【００２１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、安定したろう付けが可能となると共
に効率的なろう付けとなる。
明の効果に加えて、安定したろう付けが可能となると共
に効率的なろう付けとなる。
【００２２】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、安定したろう付けが可能となると共
に効率的なろう付けとなる。
明の効果に加えて、安定したろう付けが可能となると共
に効率的なろう付けとなる。
【００２３】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、ろう付け時において接合界面に存在
する空気層や異物が排出されるので、安定したろう付け
が可能になり、ろう付けの品質を向上する。
明の効果に加えて、ろう付け時において接合界面に存在
する空気層や異物が排出されるので、安定したろう付け
が可能になり、ろう付けの品質を向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】（１）ろう材 Ｚｎ−Ａｌ合金の組成は、７０〜９８重量％のＺｎ、３
０〜２重量％のＡｌ、及び実質的に不可避的不純物を含
有する。このＺｎ−Ａｌ合金の溶融点は３８０〜５４０
℃である。Ｚｎの含有量が７０重量％未満であるとろう
材の溶融点が高すぎ、またＺｎの含有量が９８重量％を
越えると、ろう付け時にアルミニュウム部材のエロージ
ョン現象が発生して均一な接合が出来ない。好ましく
は、Ｚｎの含有量が７５〜８５重量％で、Ａｌの含有量
が２５〜１５％が良い。
０〜２重量％のＡｌ、及び実質的に不可避的不純物を含
有する。このＺｎ−Ａｌ合金の溶融点は３８０〜５４０
℃である。Ｚｎの含有量が７０重量％未満であるとろう
材の溶融点が高すぎ、またＺｎの含有量が９８重量％を
越えると、ろう付け時にアルミニュウム部材のエロージ
ョン現象が発生して均一な接合が出来ない。好ましく
は、Ｚｎの含有量が７５〜８５重量％で、Ａｌの含有量
が２５〜１５％が良い。
【００２５】ろう材の形状は、ヒートシンクでは銅部材
とアルミニュウム部材との接合部は平坦であるので薄板
状にして使用するのが好ましい。
とアルミニュウム部材との接合部は平坦であるので薄板
状にして使用するのが好ましい。
【００２６】（２）フラックス 低温ろう付け用フラックスとして、塩化物素系及びフッ
化物系があるが、塩化物系は有害ガスの発生とそのガス
による炉及び治具への損傷が発生するだけでなく、ろう
付け後に洗浄する必要がある等の問題がある。
化物系があるが、塩化物系は有害ガスの発生とそのガス
による炉及び治具への損傷が発生するだけでなく、ろう
付け後に洗浄する必要がある等の問題がある。
【００２７】これに対して、ＣｓＦ系の非腐食性フラッ
クスは無公害のろう付けが出来るだけでなく、ろう付け
後の洗浄が不必要で且つ炉及び治具への損傷がない。
クスは無公害のろう付けが出来るだけでなく、ろう付け
後の洗浄が不必要で且つ炉及び治具への損傷がない。
【００２８】フラックスはＣｓｘＡｌｙＯｘで表され、
その化学組成は、ＣｓＦが５９〜６３モル％、ＡｌＦ３
が２９〜３２モル％、Ａｌ２Ｏ３が６〜１０モル％であ
る。フラックスの溶融点はモル比に応じて約４２０〜４
７０℃まで変化する。第二のフラックスとしてＣｓＦ‐
ＡｌＦ３の二成分系でも良い。ＣｓＦ／ＡｌＦ３の重量
比は４０／６０〜８０／２０の範囲であることが望まし
く、その重量比に応じてフラックスの溶融点は約４２０
〜４７０℃まで変化する。 （３）銅部材へのニッケルメッキ アルミニュウム部材と接合される銅部材の表面に薄層の
ニッケル電気メッキを施す。ニッケル層の役割は、溶融
したＺｎ−Ａｌろう材がＣｕと直接接触してＣｕＺｎ又
はＣｕＺｎＡｌの合金層を形成しないよう拡散防止層と
して作用する。
その化学組成は、ＣｓＦが５９〜６３モル％、ＡｌＦ３
が２９〜３２モル％、Ａｌ２Ｏ３が６〜１０モル％であ
る。フラックスの溶融点はモル比に応じて約４２０〜４
７０℃まで変化する。第二のフラックスとしてＣｓＦ‐
ＡｌＦ３の二成分系でも良い。ＣｓＦ／ＡｌＦ３の重量
比は４０／６０〜８０／２０の範囲であることが望まし
く、その重量比に応じてフラックスの溶融点は約４２０
〜４７０℃まで変化する。 （３）銅部材へのニッケルメッキ アルミニュウム部材と接合される銅部材の表面に薄層の
ニッケル電気メッキを施す。ニッケル層の役割は、溶融
したＺｎ−Ａｌろう材がＣｕと直接接触してＣｕＺｎ又
はＣｕＺｎＡｌの合金層を形成しないよう拡散防止層と
して作用する。
【００２９】銅表面のニッケルメッキとして簡単な無電
解ニッケルメッキが知られているが、メッキ膜を生成さ
せるために添加されるリンが膜中に存在するため、ろう
付けに対して悪影響を及ぼす。このため、純粋な金属ニ
ッケル層が形成される電気メッキでなくてはならない。
解ニッケルメッキが知られているが、メッキ膜を生成さ
せるために添加されるリンが膜中に存在するため、ろう
付けに対して悪影響を及ぼす。このため、純粋な金属ニ
ッケル層が形成される電気メッキでなくてはならない。
【００３０】メッキ層の厚みは、０．３〜１０μｍであ
る。０．３μｍよりも薄いと拡散防止としての役割が不
十分であり、１０μｍを超えても拡散防止層として効果
は変わることがない上経済的に不利になってしまうた
め、好ましくは１〜３μｍがよい。
る。０．３μｍよりも薄いと拡散防止としての役割が不
十分であり、１０μｍを超えても拡散防止層として効果
は変わることがない上経済的に不利になってしまうた
め、好ましくは１〜３μｍがよい。
【００３１】（４）ろう付け方法 上記ろう材及びフラックスを使用して銅部材とアルミニ
ュウム部材とをろう付けする場合、ろう材の両表面にフ
ラックスを塗布した後で両部材をセットする。または、
両部材の接合面にフラックスを塗布しても良い。両部材
の接合面が密着する様に治具で固定した状態で炉中に入
れ、全体を所定の温度に加熱する。
ュウム部材とをろう付けする場合、ろう材の両表面にフ
ラックスを塗布した後で両部材をセットする。または、
両部材の接合面にフラックスを塗布しても良い。両部材
の接合面が密着する様に治具で固定した状態で炉中に入
れ、全体を所定の温度に加熱する。
【００３２】加熱は窒素又は水素ガスによる非酸化性雰
囲気が良く、且つ炉内圧力はプラス圧がよい。真空中で
は、加熱温度が約３５０℃からろう材のＺｎが蒸発をは
じめ、ろう材の組成が変化してしまうためろう付けが出
来ない。
囲気が良く、且つ炉内圧力はプラス圧がよい。真空中で
は、加熱温度が約３５０℃からろう材のＺｎが蒸発をは
じめ、ろう材の組成が変化してしまうためろう付けが出
来ない。
【００３３】非酸化性雰囲気の酸素濃度は１００ｐｐｍ
以下であることが望ましく、またその露点は−３０℃以
下であるのが好ましい。ろう付け温度は一般に４３０〜
５５０℃程度であれば良く、４６０〜５３０℃程度が望
ましい。またろう付け時間は、ろう材が溶融して両部材
の接合面に濡れを引き起こすのに必要な時間で、対象物
の大きさ及び重量により異なるが、通常５〜２０分程度
でよい。
以下であることが望ましく、またその露点は−３０℃以
下であるのが好ましい。ろう付け温度は一般に４３０〜
５５０℃程度であれば良く、４６０〜５３０℃程度が望
ましい。またろう付け時間は、ろう材が溶融して両部材
の接合面に濡れを引き起こすのに必要な時間で、対象物
の大きさ及び重量により異なるが、通常５〜２０分程度
でよい。
【実施例】本発明を以下の実施例により具体的に記述す
るが、本発明はこれらの実施例の内容に限定されるもの
ではない。
るが、本発明はこれらの実施例の内容に限定されるもの
ではない。
【００３４】図１はこの発明の第１の実施例によるヒー
トシンクの概略構造を示す斜視図である。
トシンクの概略構造を示す斜視図である。
【００３５】図１の（１）に示すように、外形寸法高さ
３０mｍ×長さ４５ｍｍのアルミニュウム押型材製ヒー
トシンク１１を作成し、また厚み１ｍｍ×長さ４０ｍｍ
×幅４０ｍｍの表面に２μｍの電気ニッケルメッキを施
した銅板１５を作成した。一方、厚み０．１ｍｍ×長さ
４０ｍｍ×幅４０ｍｍの薄板状のＺｎ‐Ａｌ合金ろう材
（Ｚｎ：８５重量％、Ａｌ：１５重量％）１３を準備
し、非腐食性フラックスとしてＣｓｘＡｌｙＯｘ系フラ
ックス（ＣｓＦ：６３モル％，ＡｌＦ３：３０モル％，
Ａｌ２Ｏ３：７モル％）の水性スラリーを塗布した後乾
燥した。ろう材１３をアルミニュウムのヒートシンク１
１及び銅板１５の間に挟みこみ、全体を図示しないステ
ンレスの治具によってずれが生じないように固定して炉
に投入した。
３０mｍ×長さ４５ｍｍのアルミニュウム押型材製ヒー
トシンク１１を作成し、また厚み１ｍｍ×長さ４０ｍｍ
×幅４０ｍｍの表面に２μｍの電気ニッケルメッキを施
した銅板１５を作成した。一方、厚み０．１ｍｍ×長さ
４０ｍｍ×幅４０ｍｍの薄板状のＺｎ‐Ａｌ合金ろう材
（Ｚｎ：８５重量％、Ａｌ：１５重量％）１３を準備
し、非腐食性フラックスとしてＣｓｘＡｌｙＯｘ系フラ
ックス（ＣｓＦ：６３モル％，ＡｌＦ３：３０モル％，
Ａｌ２Ｏ３：７モル％）の水性スラリーを塗布した後乾
燥した。ろう材１３をアルミニュウムのヒートシンク１
１及び銅板１５の間に挟みこみ、全体を図示しないステ
ンレスの治具によってずれが生じないように固定して炉
に投入した。
【００３６】図示しない加熱炉として、幅２５０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍ及び長さ５０００ｍｍの有効寸法を有す
る連続式電気炉を使用した。
高さ１５０ｍｍ及び長さ５０００ｍｍの有効寸法を有す
る連続式電気炉を使用した。
【００３７】炉内を走行するコンベアの速度は３００ｍ
ｍ／分であり、窒素ガスの供給量は４ｍ３／分であっ
た。加熱ゾーンの温度は５２０℃に設定し、サンプルは
１５分で加熱ゾーンを通過し、次いで冷却ゾーンを通過
した。これにより、ろう材１３は溶融・固化し、アルミ
ニュウムのヒートシンク１１とメッキ処理された銅板１
５とは図１の（２）に示すように強固にろう付けされ
た。
ｍ／分であり、窒素ガスの供給量は４ｍ３／分であっ
た。加熱ゾーンの温度は５２０℃に設定し、サンプルは
１５分で加熱ゾーンを通過し、次いで冷却ゾーンを通過
した。これにより、ろう材１３は溶融・固化し、アルミ
ニュウムのヒートシンク１１とメッキ処理された銅板１
５とは図１の（２）に示すように強固にろう付けされ
た。
【００３８】次いで、試料のろう付け接合部における合
金層の生成を観察するため、中央部を切断して湿式羽毛
にて研磨後、１００倍の倍率で金属顕微鏡にて調査を行
った。その結果、接合界面には合金層の生成は認められ
なかった。
金層の生成を観察するため、中央部を切断して湿式羽毛
にて研磨後、１００倍の倍率で金属顕微鏡にて調査を行
った。その結果、接合界面には合金層の生成は認められ
なかった。
【００３９】一方、比較のために、前記試料と同時に、
同一の寸法を持ちニッケルメッキが施されていない銅板
を使用した試料を同条件でろう付けを行なった。その結
果金属的な接合は充分になされていたが、銅板の端面で
ろう材の近傍にある部分は黄銅色に変色していた。次い
で、ろう付け接合部における合金層の生成を観察するた
め、中央部を切断して湿式羽毛にて研磨後、１００倍の
倍率で金属顕微鏡にて調査を行った。その結果、接合界
面には５０〜２００μｍの合金層が観察された。
同一の寸法を持ちニッケルメッキが施されていない銅板
を使用した試料を同条件でろう付けを行なった。その結
果金属的な接合は充分になされていたが、銅板の端面で
ろう材の近傍にある部分は黄銅色に変色していた。次い
で、ろう付け接合部における合金層の生成を観察するた
め、中央部を切断して湿式羽毛にて研磨後、１００倍の
倍率で金属顕微鏡にて調査を行った。その結果、接合界
面には５０〜２００μｍの合金層が観察された。
【００４０】図２はこの発明の第２の実施例によるヒー
トシンクの概略構造を示す斜視図である。
トシンクの概略構造を示す斜視図である。
【００４１】図2の（１）に示すように、厚さ０．３ｍ
ｍ及び幅４５ｍｍのアルミニュウムシートを屈曲加工
し、高さ３０ｍｍのアルミニュウムフィン３１を作成し
た。また厚さ５ｍｍ×長さ４５ｍｍ×幅４５ｍｍの銅板
３５を準備し、その表面に２μｍの電気ニッケルメッキ
を施した。
ｍ及び幅４５ｍｍのアルミニュウムシートを屈曲加工
し、高さ３０ｍｍのアルミニュウムフィン３１を作成し
た。また厚さ５ｍｍ×長さ４５ｍｍ×幅４５ｍｍの銅板
３５を準備し、その表面に２μｍの電気ニッケルメッキ
を施した。
【００４２】一方、厚み０．１ｍｍ×長さ４０ｍｍ×幅
４０ｍｍの薄板状のＺｎ‐Ａｌ合金ろう材（Ｚｎ：８５
重量％，Ａｌ：１５重量％）３３を準備し、非腐食性フ
ラックスとしてＣｘＡｌｙＯｘ系フラックス（ＣｓＦ：
６３モル％、ＡｌＦ３；３０モル％、Ａｌ２Ｏ３：７モ
ル％）の水性スラリーを塗布した後乾燥した。ろう材３
３をアルミニュウムフィン３１及び銅板３５の間に挟み
込み、全体を図示しないステンレスの治具によってずれ
が生じないように固定して炉に投入した。
４０ｍｍの薄板状のＺｎ‐Ａｌ合金ろう材（Ｚｎ：８５
重量％，Ａｌ：１５重量％）３３を準備し、非腐食性フ
ラックスとしてＣｘＡｌｙＯｘ系フラックス（ＣｓＦ：
６３モル％、ＡｌＦ３；３０モル％、Ａｌ２Ｏ３：７モ
ル％）の水性スラリーを塗布した後乾燥した。ろう材３
３をアルミニュウムフィン３１及び銅板３５の間に挟み
込み、全体を図示しないステンレスの治具によってずれ
が生じないように固定して炉に投入した。
【００４３】図示しない加熱炉として、幅２５０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍ及び長さ５０００ｍｍの有効寸法を有す
る連続式電気炉を使用した。
高さ１５０ｍｍ及び長さ５０００ｍｍの有効寸法を有す
る連続式電気炉を使用した。
【００４４】炉内を走行するコンベアの速度は３００ｍ
ｍ／分であり、窒素ガスの供給量は４ｍ３／分であっ
た。加熱ゾーンの温度は５２０℃に設定し、サンプルは
１５分で加熱ゾーンを通過し、次いで冷却ゾーンを通過
した。これにより、ろう材３３は溶融・固化し、アルミ
ニュウムフィン３１とメッキ処理された銅板３５とは、
図２の（２）に示すように強固にろう付けされてヒート
シンク３７が製造された。
ｍ／分であり、窒素ガスの供給量は４ｍ３／分であっ
た。加熱ゾーンの温度は５２０℃に設定し、サンプルは
１５分で加熱ゾーンを通過し、次いで冷却ゾーンを通過
した。これにより、ろう材３３は溶融・固化し、アルミ
ニュウムフィン３１とメッキ処理された銅板３５とは、
図２の（２）に示すように強固にろう付けされてヒート
シンク３７が製造された。
【００４５】次いで、試料のろう付け接合部における合
金層の生成を観察するため、中央部を切断して湿式羽毛
にて研磨後、１００倍の倍率で金属顕微鏡にて調査を行
った。その結果、接合界面には合金層の生成は認められ
なかった。
金層の生成を観察するため、中央部を切断して湿式羽毛
にて研磨後、１００倍の倍率で金属顕微鏡にて調査を行
った。その結果、接合界面には合金層の生成は認められ
なかった。
【００４６】一方比較のために、前記試料と同時に、同
一の寸法を持ちニッケルメッキが施されていない銅板を
使用した試料を同条件でろう付けを行った。その結果金
属的な接合は充分になされていたが、銅板の端面でろう
材の近傍にある部分は黄銅色に変色していた。次いで、
ろう付け接合部における合金層の生成を観察するため、
中央部を切断して湿式羽毛にて研磨後、１００倍の倍率
で金属顕微鏡にて調査を行った。その結果、接合界面に
は５０〜２００μｍの合金層が観察された。
一の寸法を持ちニッケルメッキが施されていない銅板を
使用した試料を同条件でろう付けを行った。その結果金
属的な接合は充分になされていたが、銅板の端面でろう
材の近傍にある部分は黄銅色に変色していた。次いで、
ろう付け接合部における合金層の生成を観察するため、
中央部を切断して湿式羽毛にて研磨後、１００倍の倍率
で金属顕微鏡にて調査を行った。その結果、接合界面に
は５０〜２００μｍの合金層が観察された。
【００４７】尚、上記の各実施例では、ろう材を被ろう
付対象となるアルミニュウム材料と銅版との間に挟みこ
み、これをステンレスの治具によって固定しているが、
好ましくはこれらの接合部分を少なくともろう付け昇温
時に一定の荷重を付加するようにすれば、よりろう付け
の品質が向上する。この荷重の付加は、接合界面に存在
する空気層や欠陥の原因となる異物を排除する効果を奏
する。具体的には付加する荷重が２０ｇ／ｃｍ２未満で
は荷重の効果が十分に発揮されず、荷重が１２０ｇ／ｃ
ｍ２を超えてはろう材層が過度に排出されて効果的なろ
う付けがなされない。すなわち、付加する荷重は２０〜
１２０ｇ／ｃｍ２とすることが効果的である。
付対象となるアルミニュウム材料と銅版との間に挟みこ
み、これをステンレスの治具によって固定しているが、
好ましくはこれらの接合部分を少なくともろう付け昇温
時に一定の荷重を付加するようにすれば、よりろう付け
の品質が向上する。この荷重の付加は、接合界面に存在
する空気層や欠陥の原因となる異物を排除する効果を奏
する。具体的には付加する荷重が２０ｇ／ｃｍ２未満で
は荷重の効果が十分に発揮されず、荷重が１２０ｇ／ｃ
ｍ２を超えてはろう材層が過度に排出されて効果的なろ
う付けがなされない。すなわち、付加する荷重は２０〜
１２０ｇ／ｃｍ２とすることが効果的である。
【図１】この発明の第１の実施例によるヒートシンクの
概略構造を示す斜視図である。
概略構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の第２の実施例によるヒートシンクの
概略構造を示す斜視図でる。
概略構造を示す斜視図でる。
【図３】一般のヒートシンクの使用状態を示した概略斜
視図である。
視図である。
【図４】図３のヒートシンクに銅板を積層した状態を示
す分解斜視図である。
す分解斜視図である。
１１…ヒートシンク １３，３３…ろう材 １５，３５…銅板 ２２…基盤 ３１…アルミニュウムフィン 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｋ Ｂ２３Ｋ 101:14 101:14 103:18 103:18
Claims (5)
- 【請求項１】 銅とアルミニュウムとをＺｎ−Ａｌ系ろ
う材を使用してろう付けするろう付け方法であって、 前記銅の接合される表面に０．３〜１０μｍの電気ニッ
ケルメッキを施すことを特徴とする、ろう付け方法。 - 【請求項２】 前記ろう材は、Ｚｎ成分が９８〜７０重
量％、Ａｌ成分が３０〜２重量％からなる２元系ろう材
であり、窒素または水素ガスによる無酸化雰囲気の炉中
において、温度３９０〜５４０℃で加熱される、請求項
１記載のろう付け方法。 - 【請求項３】 前記Ｚｎ−Ａｌ系ろう材の表面にＣｓＦ
系フラックスを塗布する、請求項２記載のろう付け方
法。 - 【請求項４】 前記銅及び前記アルミニュウムの各々の
接合面に、ＣｓＦ系フラックスを塗布する、請求項２記
載のろう付け方法。 - 【請求項５】 少なくともろう付け昇温時に、ろう付け
接合面に２０〜１２０ｇ／ｃｍ２の荷重を付加する、請
求項２記載のろう付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112168A JP2002307165A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | ろう付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112168A JP2002307165A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | ろう付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002307165A true JP2002307165A (ja) | 2002-10-22 |
Family
ID=18963627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112168A Pending JP2002307165A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | ろう付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002307165A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007083271A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム合金鋳物のろう付け方法及びろう付けされた液冷部品 |
| EP2236241A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-06 | Solvay Fluor GmbH | Process for brazing of aluminium parts and copper parts |
| CN101596632B (zh) * | 2009-07-03 | 2011-11-16 | 西安交通大学 | 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法 |
| CN102350554A (zh) * | 2011-09-13 | 2012-02-15 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 陶瓷与可伐合金的密封钎焊方法 |
| JP2013063485A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Allied Material Corp | 回転切削工具およびその製造方法 |
| JP2014097514A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Harima Chemicals Inc | Ａｌ−Ｃｕろう付け用ペーストおよびＡｌ−Ｃｕろう付け方法 |
-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001112168A patent/JP2002307165A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007083271A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム合金鋳物のろう付け方法及びろう付けされた液冷部品 |
| JP4635796B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-02-23 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム合金鋳物のろう付け方法及びろう付けされた液冷部品 |
| EP2236241A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-06 | Solvay Fluor GmbH | Process for brazing of aluminium parts and copper parts |
| CN101596632B (zh) * | 2009-07-03 | 2011-11-16 | 西安交通大学 | 一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法 |
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