JP2005153296A - 着色表面処理アルミニウム板およびその製造方法とヒートシンク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アルミニウム板などの基板にニッケルめっきまたはニッケルめっきと錫めっきを施してなるめっきアルミニウム板に、水系ウレタン樹脂や水溶化ロジンを含有する水系アクリル樹脂に着色顔料をさらに含有させて塗布し乾燥して有色の表面処理皮膜を形成させ、メニスコグラグ法による10秒未満の優れたハンダ濡れ性、および0.2〜0.9の優れた熱放射率、および40W/m・K以上の優れた熱伝導率を有する着色表面処理アルミニウム板を得、ヒートシンク等として適用する。
【選択図】 図1
Description
そして、上記着色表面処理アルミニウム板において、めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっきを形成させてなること、あるいは
めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっき、錫めっきを形成させてなること、さらに
前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料を含有する水系ウレタン樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であること、または
有色の表面処理皮膜が、着色顔料とロジンを含有する水系アクリル樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であること、さらに
前記着色顔料が黒色顔料であること等を特徴とする技術手段を採用又は付加することによって、より好ましい着色表面処理アルミニウム板が得られる。
上記製造方法において、前記亜鉛めっき工程は、第1の亜鉛置換処理および第2の亜鉛置換処理からなること、
前記ニッケルめっき工程の後に、ニッケルめっき上にさらに錫めっきを形成させる錫めっき工程を有すること、
前記着色表面処理皮膜形成工程は、水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂に着色顔料又は有色のセラミック粉末を添加して得られた樹脂液を前記めっきアルミニウム板の片面又は両面に塗布することからなること、さらに
前記樹脂液にさらにシリカ、防錆剤、酸化防止剤を含有させてなることなどの技術手段を採用又は付加することによって、より好ましい着色表面処理アルミニウム板を製造することができる。
そして本発明のヒートシンクは、上記着色表面処理アルミニウム板を用いてなるヒートシンクであり、該ヒートシンクにおいて、熱伝導率が40W/m・K以上であることが望ましい。
[めっきアルミニウム板]
アルミニウム合金板(JIS 5052 H19、板厚0.5mm)をめっき基板として、アルカリ液で脱脂し、次いで硫酸中でエッチング処理を施し、次いで硝酸中で脱スマット処理を施した後、水酸化ナトリウム:150g/L、ロッシェル塩:50g/L、酸化亜鉛:25g/L、塩化第一鉄1.5g/Lを含む処理液中に浸漬して第1の亜鉛置換処理を行い、次いで400g/Lの硝酸水溶液中に浸漬して置換析出した亜鉛を除去した後、第1の亜鉛置換処理で用いたのと同一の処理液中に浸漬して第2の亜鉛置換処理を行った。次いでこの置換亜鉛めっき上にワット浴を用いて下記の条件でニッケルめっきを施してニッケルめっきアルミニウム板とした。このようにして得られたニッケルめっきアルミニウム板の一部は、さらにフェロスタン浴を用い、下記の条件で錫めっきを施してニッケル・錫めっきアルミニウム板とした。
浴組成
硫酸ニッケル 300g/L
塩化ニッケル 45g/L
ホウ酸 45g/L
浴温 55℃
pH 3.0
電流密度 5A/dm2
浴組成
硫酸第一錫 30g/L
フェノールスルホン酸 30g/L
エトキシ化−αナフトール 2g/L
浴温 40℃
pH 2.0
電流密度 5A/dm2
<ハンダ濡れ性>
SOLDERCHECKER(MODEL SAT−5000、RHESCA製)を用い、メニスコグラフ法(MIL−STD−883B)により評価した。すなわち、試料番号1〜10の試料から幅7mmの試片を切り出し、表3に示すように塩素を含まない弱活性フラックス(ラピックスRMA、日本半田工業製)に浸漬し、その後250℃に保持したハンダ浴(JIS Z 3282:H60A)に前記のフラックスを塗布した試片を浸漬速度2mm/秒で2mm浸漬させ、ハンダが濡れるまでの時間ゼロクロスタイムを測定し、下記に示す基準でハンダ濡れ性を評価した。濡れ時間は短い程ハンダ付け性に優れることを示す。なお、試験は試料作製直後と恒温恒湿(60℃、95%RH)で500時間経時後の2通りで行った。×以外を合格範囲とした。
◎:5秒未満
○:5〜7秒未満
△:7〜10秒未満
×:10秒以上
試料番号1〜10の試料から幅7mm、長さ50mmで切り出してL字型に折り曲げた試片2個を、評価面を向かい合わせてT字状になるように重ね、T字の縦棒の部分の間に厚さ0.5mmの鋼板を挟み、T字の縦棒の下部に0.5mmの空隙部を形成させた試片を作成した。この試片の空隙部に上記のハンダ濡れ性の評価に用いたのと同一のフラックスを塗布した後、ソルダーチェッカー(SAT−5000、レスカ製)を用い、250℃に保持したハンダ浴(JIS Z 3282:H60A)に試片の空隙部を10mmの深さまで浸漬して5秒間保持して空隙部にハンダを充填した後取り出してTピール試験片とした。次いでテンシロンを用いて、Tピール試験片のT字の横棒部をチャックで挟んで引張ってT字の縦棒部のハンダ充填部を引き剥がしてハンダ強度を測定し、下記に示す基準でハンダ強度を評価した。
◎:4kgf/7mm以上
○:3〜4kgf/7mm未満
△:1〜3kgf/7mm未満
×:1kgf/7mm未満
試料番号1〜10の試料から幅7mm、長さ50mmで試片を切り出して90°に折り曲げ、折り曲げ部(外側)にスコッチテープを貼り付け、次いで引き剥がした後、めっき皮膜の剥離の有無を肉眼観察し、下記に示す基準でめっき密着性を評価した。
○:剥離は認められない。
×:剥離が認められる。
試料番号1〜10の試料から100mm×100mmの試片を切り出し、放射率計(Dand S AERD放射率計、京都電子工業製)を用いて熱放射率を測定し、下記の基準で評価した。
◎:熱放射率0.5〜0.9
○:熱放射率0.1〜0.5未満
△:熱放射率0.05〜0.1未満
×:熱放射率0.05未満
試料番号1〜10の試料から幅5mm、長さ10mmの試片を切り出し、光交流熱定数測定装置(PIT−R2型、真空理工製)を用いて熱伝導率を測定し、下記の基準で評価した。
○:熱伝導率40W/m・K以上
△:熱伝導率30W/m・K以上でかつ40W/m・K未満
×:熱伝導率30W/mK未満
試料番号1〜10の試料について分光測色計(MODEL:CM−3500d、ミノルタ(株)製)を用い、L値、a値、b値を測定し、それぞれの測定値が表3に示すそれぞれの値の範囲内にあるものを合格基準とし○で示した。合格基準をはずれる値のものを不合格として×で示した。
一方、比較例として供しためっきアルミニウム板のうち、めっき番号Dのアルミニウム板はニッケルめっ皮膜量が少なく、まためっき番号Eのアルミニウム板は亜鉛めっき皮膜量か少なく、特にめっき密着性に列っていると共に、良好なハンダ濡れ性、ハンダ強度が得られなかった。
2 ヒートシンク
3 熱伝導の方向
4 放熱の方向
Claims (13)
- めっきアルミニウム板上にメニスコグラフ法によるハンダ濡れ性が10秒未満である有色の表面処理皮膜を形成してなり、熱放射率が0.1〜0.9であることを特徴とする着色表面処理アルミニウム板。
- 前記めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっきを形成させてなることを特徴とする、請求項1に記載の着色表面処理アルミニウム板。
- 前記めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっき、錫めっきを形成させてなることを特徴とする請求項1に記載の着色表面処理アルミニウム板。
- 前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料を含有する水系ウレタン樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板。
- 前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料とロジンを含有する水系アクリル樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板。
- 前記着色顔料が黒色顔料であることを特徴とする、請求項4または5に記載の着色表面処理アルミニウム板。
- アルミニウム合金板を脱脂して酸性エッチングするエッチング工程、該アルミニウム合金板に亜鉛を置換めっきする亜鉛めっき工程、置換した亜鉛めっき上にニッケルめっきを形成させるニッケルめっき工程、得られためっきアルミニウム板に着色表面処理皮膜を形成させる着色表面処理皮膜形成工程からなることを特徴とする着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
- 前記亜鉛めっき工程は、第1の亜鉛置換処理および第2の亜鉛置換処理からなる請求項7に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
- 前記ニッケルめっき工程の後に、ニッケルめっき上にさらに錫めっきを形成させる錫めっき工程を有する請求項7又8に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
- 前記着色表面処理皮膜形成工程は、水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂に着色顔料又は有色のセラミック粉末を添加して得られた樹脂液を前記めっきアルミニウム板の片面又は両面に塗布することからなる請求項7〜9何れかに記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
- 前記樹脂液にさらにシリカ、防錆剤、酸化防止剤を含有させてなる請求項10に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板を用いてなるヒートシンク。
- 熱伝導率が40W/m・K以上であることを特徴とする、請求項12に記載のヒートシンク。
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