JP2019009202A - 空冷モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】空冷モジュールのろう付け接合姓を良好にする。
【解決手段】常圧下又は１０^−１Ｐａ以上の低真空下の非酸化性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付し、ベースプレート、ベースプレートに接合する第１のブレージングシート、第１のブレージングシートに接合する押出形材フィン、第１のブレージングシートと押出形材フィンを挟んで反対側に配置し押出形材フィンに接続する第２のブレージングシートを接合部材とし、ベースプレートが１０〜４０ｍｍ厚で１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウム合金、押出形材フィンが０．３〜５ｍｍ厚で１０００系、３０００系または６０００系のアルミニウム合金、第１、第２のブレージングシートが０．０５〜３ｍｍ厚で１０００系、３０００系または６０００系の芯材の片面又は両面に０．７〜２．５質量％Ｍｇ、３．０〜１３質量％Ｓｉを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材の貼り合せ材、ろう付前における接合面のＲｚが２０μｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体素子のヒートシンクなどとして用いることができる空冷モジュールに関するものである。

産業用や鉄道用のインバータに用いられる空冷ヒートシンクモジュールでは、高真空ろう付やフッ化物系フラックスを用いるＣＡＢ法（Controlled Atmosphere Brazing）により製造されるものがあるが、高真空ろう付で大型製品を製造すると加熱の大半がろう付炉内壁からの輻射になるため昇温効率が低く、また、真空機器の導入や維持に多大なコストが必要となる。
また、ＣＡＢ法では、雰囲気ガスの対流加熱により優れた昇温効率が得られるが、フッ化物系フラックスがアルミニウム合金中のＭｇと反応し不活性化することで接合が阻害されるため、高い熱伝導性や強度を有するＭｇ含有アルミニウム合金が使用できない。このことから、Ｍｇを添加した高強度な構造部材を使用し、低コストで製造可能な空冷ヒートシンクモジュールが望まれている。

従来技術のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇろう材を用いるフラックスフリーろう付では、溶融して活性となったろう材中のＭｇが接合部表面のＡｌ酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を還元分解することで接合が可能となる（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−９２１２号公報

しかし、閉塞的な面接合継手などでは、Ｍｇによる酸化皮膜の分解作用によりろう材を有するブレージングシートを組合せた継手や、ブレージングシートとろう材を有さない被接合部材（ベア材）を組合せた継手で良好な接合状態が得られるが、広い面接合部を要するような継手では、接合部材の寸法精度やろう付前の組付け精度などにより接合部のクリアランスがばらつき易いため、クリアランスの広い部位に溶融ろうが充填され難く接合不良となり易い。未接合部では、熱伝達が悪くなるためインバータ素子などの冷却効率が著しく低下する。このため、広い面接合部において高い面接合率が得られる設計方法が必要となる。

本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、接合面全体における接合を良好に行って冷却効率を高く保持することができる空冷モジュールを提供することを目的とする。

発明者らは、適切な部材選定と表面粗さＲｚの制御により常圧下や低真空のフラックスフリーろう付においても、広い面接合部を有する空冷モジュールで良好な接合状態が確保できることを見出した。
また、低融点、かつ、酸化物の標準生成自由エネルギーが高い金属元素をベア材合金に添加することで、ベア材表面の緻密なＡｌ酸化皮膜が変質してろう付時に分解され易くなることで接合状態がさらに改善することを明らかにした。低融点元素を添加したベア材表面では、ろう付昇温過程でベア材表面に低融点元素が濃縮して緻密な酸化皮膜の成長を抑制するため、Ｍｇを含有する活性な溶融ろう材と接触した際に酸化皮膜が分解され易くなったと考えられる。本材を空冷モジュール構成部材の押出形材フィンに適用することでろう付性がさらに向上する。
また、Ｍｇを添加したベア材表面においても低融点元素が表面に濃縮することでＭｇＯ皮膜の成長が抑制されるため、より安定した接合状態が得られる。酸化物の標準生成自由エネルギーが低い低融点元素をベア材に添加すると、表面濃縮した低融点元素が酸化物層を形成して接合を阻害するため、酸化物の標準生成自由エネルギーが高い低融点元素を選択することが重要となる。

すなわち、本発明の空冷モジュールのうち、第１の形態は、常圧下または１０^−１Ｐａ以上の低真空下の非酸化性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付される空冷モジュールであって、
発熱側の伝熱を行うベースプレートと、前記ベースプレートに接合される第１のブレージングシートと、前記第１のブレージングシートに接合される押出形材フィンと、前記第１のブレージングシートと前記押出形材フィンを挟んで反対側に配置されて前記押出形材フィンに接続される第２のブレージングシートと、を接合部材として有し、
前記ベースプレートが１０〜４０ｍｍの厚さをもつＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＪＩＳ Ａ６０００系のアルミニウム合金からなり、
前記押出形材フィンが０．３〜５ｍｍの厚さをもつＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＪＩＳ Ａ６０００系のアルミニウム合金からなり、
前記第１および第２のブレージングシートが、０．０５〜３ｍｍの厚さを有し、ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＡ６０００系の芯材に片面または両面に０．７〜２．５質量％のＭｇ、３．０〜１３質量％のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材が貼り合わされたものであり、
かつ、ろう付前における前記各接合部材の各接合面の表面粗さＲｚが２０μｍ以下であることを特徴とする。

他の形態の空冷モジュールの発明は、前記形態の発明において、ベースプレート接合面の面積が１６００〜１４４００００ｍｍ^２であることを特徴とする。

他の形態の空冷モジュールの発明は、前記形態の発明において、前記ベースプレートおよび前記フィンの少なくとも一方のアルミニウム合金中に、融点３５０℃以下、かつ、６００℃における酸化物の標準生成自由エネルギー（ΔＧＯ）が−１５０（ｋｇ ｃａｌ／ｇｒ ｍｏｌ Ｏ_２）よりも高い金属元素を含むことを特徴とする。

他の形態の空冷モジュールの発明は、前記形態の発明において、前記ベースプレートおよび前記フィンの少なくとも一方のアルミニウム合金中に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｋ、ＮａおよびＰｂの内から選ばれる一つ、または、二つ以上の元素を含むことを特徴とする。

他の形態の空冷モジュールの発明は、前記形態の発明において、前記各元素が０．０１〜０．５質量％の範囲内で含まれることを特徴とする。

他の形態の空冷モジュールの発明は、前記形態の発明において、前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材に、さらに、０．０１〜０．５質量％のＢｉが含まれていることを特徴とする。

以下に、本発明で規定した技術的事項について説明する。
（ベースプレート）
厚さ：１０〜４０ｍｍ
本発明では、産業用途や鉄道向け空冷モジュール製品のろう付状態最適化を念頭にしているが、これらの製品は長期使用に耐える構造強度や耐食性や放熱性能などが必要となるため、相応の材料肉厚で製作される。１０ｍｍ未満では十分な耐久性が確保できず、４０ｍｍ超では放熱性能が低下するため好ましくない。

ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系のアルミニウム合金
Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材によるろう付では、製品温度を６００℃付近まで加熱するため、これより固相線温度が低い合金部材を用いるとろう付後の構造寸法精度の確保が難しくなる。本発明では、この問題を生じない何れのアルミニウム合金も使用できるが、熱伝導性や強度に優れるＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系合金を用いることが好適である。

（ブレージングシート）
厚さ：０．０５〜３ｍｍ
ブレージングシートは各種部材を接合するろう材の供給源となるが、ろう材が少ないとフィレットが小さくなり十分な接合強度が確保できないことやクリアランスを埋めきれずに接合不良となることが問題となる。また、ろう材が多過ぎると余剰な溶融ろうが接合部以外に流れて製品の外形不良となる。ブレージングシート製造の貼り合せ工程では、クラッド率のばらつきが小さく良好な貼り合せ状態を確保するため、実用的に５〜２０％程度のクラッド率が用いられているが、空冷モジュールの製造では、接合部材間のクリアランス量などに応じてブレージングシートのろう材合金組成や板厚、および、クラッド率を最適化することで適切なろう材量を供給する。ブレージングシート板厚が０．０５ｍｍ未満だと実用的なクラッド率範囲で十分なろう材量が供給できず、３ｍｍより大きいとろう材過多になり易いためこの範囲で製造することが望ましい。さらに、ブレージングシートの厚みが大き過ぎると熱伝達経路が長くなり放熱性能が低下するため、３ｍｍ以下にすることが望ましい。

芯材：ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系合金
Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材によるろう付では、製品温度を６００℃付近まで加熱するため、これより固相線温度が低い合金部材を用いるとろう付後の構造寸法精度の確保が難しくなる。本発明では、この問題を生じない何れのアルミニウム合金も使用できるが、熱伝導性や強度に優れるＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系合金を用いることが好適である。

ろう材：Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系
アルミニウムの接合では、金属結合を阻害する酸化皮膜の破壊が必要となるが、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を用いた常圧下のろう付では、ろう付昇温過程でろう材中のＭｇが材料表面のＡｌ_２Ｏ_３酸化皮膜と反応して分解することで接合が得られる。ろう材は、接合部の形態に応じて芯材の片面または両面に貼り合わせて使用する。

０．７〜２．５質量％のＭｇ
Ｍｇは、接合部表面のＡｌ酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を還元分解することで活性な金属表面を露出させる作用を有する。また、芯材や被接合部材に拡散したＭｇは、Ｓｉと化合物（Ｍｇ_２Ｓｉ）を形成することで材料強度を高める。Ｍｇの含有量が少ないと酸化皮膜の還元作用が不足し、過剰であると強度が高くブレージングシートの圧延性が低下するため、０．７〜２．５％とすることが望ましい。なお、同様の理由で下限を０．８％、上限を２．０％とするのが一層望ましい。

３．０〜１３質量％のＳｉ
Ｓｉは、Ａｌに含有することにより合金の融点を低下させ、ろう付中に母材よりも低い温度で溶融して所定の継手を形成する基本的な元素である。また、ろう材表面に存在するＳｉ粒子上では、アルミニウムの緻密な酸化皮膜の成長が抑制され、酸化皮膜の欠陥部となる。すなわち、アルミニウム材料表面の酸化皮膜がろう付熱処理中に厚膜となっても、Ｓｉ粒子の周辺から溶融ろうの染み出しが発生し、この部位を起点に酸化皮膜の破壊や分断が進み易くなり、溶融ろうの濡れ性が向上する。これにより、安定した接合状態を得ることが可能となる。
これら作用を得るため、Ｓｉの含有量は、３．０％以上が必要であり、３．０％未満では生成する液相量が不足し十分な流動性が得られない。一方、１３．０％を超えると初晶Ｓｉが急激に増加して加工性が悪化するとともに、ろう付時に接合部のろう侵食が著しく促進される。これらのため、Ｓｉ含有量は、３．０〜１３．０％とする。なお、同様の理由により、Ｓｉの含有量の下限を５．０％、上限を１１．０％とするのが一層望ましい。

０．０１〜０．５質量％のＢｉ
Ｂｉは溶融ろう材の表面張力を低下させることで濡れ性を向上させるため、所望により含有させることができる。ただし、０．０１％未満の含有では十分な効果が得られず、０．５％を超えた含有では、固溶できないＢｉが熱間圧延や焼鈍時（２７１℃以上）に材料表面に溶け出し、材料の表面品質低下などを招くため好ましくない。なお、同様の理由で下限を０．０５％、上限を０．２％とするのが一層望ましい。

（押出形材フィン）
肉厚：０．３〜５ｍｍ
フィンはベースプレート裏面のデバイスから発せられた熱を効率的に外気へ逃がすために用いられる。空冷モジュールの放熱設計や構造強度などから、各種形状の押出形材によるフィンを用いることができる。接合に際し肉厚は特に限定されるものではないが、０．３ｍｍ未満では製品に求められる構造強度が不足し、５ｍｍより大きいとフィン形状の設計自由度が低下することや空冷モジュールの通風流路断面積が小さくなり放熱性能が低下するため望ましくない。

ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系合金
Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材によるろう付では、製品温度を６００℃付近まで加熱するため、これより固相線温度が低い合金部材を用いるとろう付後の構造寸法精度の確保が難しくなる。本発明では、この問題を生じない何れのアルミニウム合金も使用できるが、熱伝導性や強度に優れるＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系、Ａ６０００系合金を用いることが好適である。

接合部接合面のＲｚが２０μｍ以下
接合面の最大粗さを小さくすることで、接合面におけるろうの充填を確実にし、フィン接合率を向上させる。上記基準のＲｚが２０μｍを超えると、接合部におけるクリアランスが大きすぎるため、接合面間のろう充填が良好になされずフィン接合率が低下する。
なお、ＲｚはＪＩＳ Ｂ ０６３３−２００１に定義される基準長さを用いて測定されるＪＩＳ Ｂ ０６０１−２０１３で定義される最大高さ粗さである。

ベースプレート接合面の面積：１６００〜１４４００００ｍｍ^２
ベースプレート接合面の面積は本発明としては特に限定されないが、半導体素子のヒートシンクとして使用する場合、１６００〜１４４００００ｍｍ^２が好適なものとして示される。１６００ｍｍ^２未満では、十分な放熱効果が得られず、１４４００００ｍｍ^２を超えると製品サイズが大きくハンドリング中のたわみ等により最大高さ粗さが変動し易くなるため好ましくない。

ベースプレートおよび板フィンの一方または両方への低融点元素添加
融点３５０℃以下、かつ、６００℃における酸化物の標準生成自由エネルギー（ΔＧＯ）が−１５０（ｋｇ ｃａｌ／ｇｒ ｍｏｌ Ｏ_２）よりも高い金属元素を添加することで、表面の酸化皮膜が変質してろう付時に分解され易くなるため接合状態がさらに改善する。低融点元素を添加した材料表面では、ろう付昇温過程で表面に低融点元素が濃縮して緻密な酸化皮膜の成長を抑制し、さらに、ＭｇＯ皮膜の成長が抑制されるため、Ｍｇを含有する活性な溶融ろう材と接触した際に酸化皮膜が分解され易くなる。
上記元素の融点が３５０℃を超えると、ろう付昇温過程で表面に濃縮が進み難く酸化皮膜の変質作用が低下するため、接合状態の改善が得られなくなる。
また、酸化物の標準生成自由エネルギーが−１５０（ｋｇ ｃａｌ／ｇｒ ｍｏｌ Ｏ_２）以下であると、表面に濃縮した元素が酸化し酸化皮膜を形成することで接合を阻害し易くなる。
上記を満たす元素としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｋ、ＮａおよびＰｂなどが挙げられる。

低融点元素の添加量
上記で示した低融点元素は一つまたは二つ以上添加することで効果が得られるが、その添加量は各々０．０１〜０．５質量％とする。過剰に含有すると、濃縮効果が飽和し、少量では効果が不十分となる。このため、各元素では、下限を０．０１％、上限を０．５％とするのが望ましい。さらに、各元素で、下限を０．０５％、上限を０．２％とするのが一層望ましい。

本発明によれば、面接合部において良好な接合を行うことができ、空冷モジュールとして良好な冷却効率を得ることができ、広い面接合部を有する場合にも溶融ろうが十分に充填されて良好な接合状態が得られる。

本発明の一実施形態における空冷モジュールを示す図である。 同じく、他の実施形態における空冷モジュールを示す図である。 酸化物の標準生成自由エネルギーを示すグラフである。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
ろう材用アルミニウム合金として、質量％で、Ｓｉ：３．０〜１３．０％、Ｍｇ：０．７〜２．５％、所望により、Ｂｉ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成に調製する。
また、芯材用アルミニウム合金として、ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＡ６０００系のアルミニウム合金の組成に調製する。
ＪＩＳ Ａ１０００系としては、１０５０、１１００、１２００合金などが挙げられる。
ＪＩＳ Ａ３０００系としては、３００３、３００４合金などが挙げられる。
ＪＩＳ Ａ６０００系としては、６１０１、６０６０、６Ｎ０１、６０６３合金などが示される。

上記ろう材用アルミニウム合金および芯材用アルミニウム合金は、熱間圧延、冷間圧延を行って、芯材の一方または両方の面にろう材を重ね合わせて接合し、厚さが０．０５〜３ｍｍのブレージングシートを得る。ブレージングシートは、本発明の第１のブレージングシートと、第２のブレージングシートとして用いる。両者は同じ構成であってもよく、また、成分が異なるものであってもよい。なお、芯材とろう材のクラッド率は特に限定されるものではないが、例えば５％や１０％が選択される。

次に、押出形材フィンとして、ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＡ６０００系の成分に調整した押出形材フィン用アルミニウム合金を得る。押出形材フィン用アルミニウム材は、例えば、図１のフィン材１３Ａや図２のフィン材２３Ａに示す断面形状で肉厚が０．３ｍｍ〜５ｍｍの押出形材フィンを押出し成形によって得ることができる。なお、本発明では間接押出しや後方押出しなど押出工法が限定されるものではなく、かつ、引き抜き加工などで寸法精度を調整しても良い。

ベースプレートとして、ＪＩＳ Ａ１０００系またはＡ３０００系またはＡ６０００系のアルミニウム合金の組成に調製する。アルミニウム合金は、適宜、熱間圧延や冷間圧延により厚さを１０〜４０ｍｍとする。なお、ベースプレートの製造方法が上記に限定されるものではない。
ＪＩＳ Ａ１０００系としては、１０５０、１１００、１２００合金などが挙げられる。
ＪＩＳ Ａ３０００系としては、３００３、３００４合金などが挙げられる。
ＪＩＳ Ａ６０００系としては、６１０１、６０６０、６Ｎ０１、６０６３合金などが示される。

前記ベースプレートおよび前記フィンの少なくとも一方のアルミニウム合金中に、融点３５０℃以下、かつ、６００℃における酸化物の標準生成自由エネルギー（ΔＧＯ）が−１５０（ｋｇ ｃａｌ／ｇｒ ｍｏｌ Ｏ_２）よりも高い金属元素を含有させる。酸化物の標準生成自由エネルギーのグラフを図３に示す。条件を満たす金属元素としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｋ、ＮａおよびＰｂなどが挙げられ、これらから選ばれる一つ、または、二つ以上の元素を添加する。
各金属元素の含有量は特に限定されないが、実用的な範囲では０．０１〜０．５質量％とする。

上記したベースプレート１０または２０、第１のブレージングシート１１または２１、押出形材フィン１３または２３（以下単にフィン１３または２３という）、第２のブレージングシート１２または２２では、少なくともそれぞれの接合面におけるＲｚを２０μｍ以下とする。Ｒｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６３３−２００１に定義される基準長さを用いて測定されるＪＩＳ Ｂ ０６０１−２０１３で定義される最大高さ粗さを示す。
通常、ベースプレートには圧延材を用いるが、圧延ロールの表面租度など設備仕様により一般的に圧延ままのＲzは最大２０〜５０μｍ程度あると考えられる。これを上記条件を満たすＲｚとする方法は特に限定されるものではないが、レベラーロールによる矯正や切削加工、あるいは機械研磨などで２０μｍ以下とすることができる。

上記した空冷熱交換器モジュールは、図１に示すように、ベースプレート１０上に、第１のブレージングシート１１を設置する。第１のブレージングシート１１は、芯材１１Ａのベースプレート側の片面にろう材１１Ｂが位置し、芯材１１Ａの他面側の片面にろう材１１Ｃが位置している。
芯材１１Ａのろう材１１Ｃ側には、フィン１３を設置する。フィン１３は、櫛刃形のフィン材１３Ａの複数を並列したものであり、図示奥行き方向に面が伸張している。隣接するフィン材１３Ａは、互いに接触して配置されている。ただし、隣接するフィン材１３Ａ同士が離れて設置されるものであってもよい。したがって、フィン１３の端面とろう材１１Ｃとが接触してそれぞれ接合面となっている。
フィン１３の対向側には、第２のブレージングシート１２を設置する。第２のブレージングシートは、芯材１２Ａと、フィン１３側の芯材１２Ａの片面に位置するろう材１２Ｂとを有している。上記組み合わせによって、フィン１３は、第１のブレージングシート１１と第２のブレージングシート１２と挟まれて設置されている。

上記空冷熱交換器モジュールは、常圧下または１０^−１Ｐａ以上の低真空下の不活性ガス雰囲気中で、ろう付け加熱する。雰囲気は、不活性ガス、或いは還元性ガス等の非酸化性雰囲気でろう付けする。使用する置換ガスの種類としては、ろう付けにあたり、特に限定されるものではないが、コストの観点より、不活性ガスとしては窒素、アルゴン、還元性ガスとしては水素、アンモニア、一酸化炭素を用いることが好適である。雰囲気中の酸素濃度管理範囲としては、５０ｐｐｍ以下が望ましい。５０ｐｐｍ超では被ろう付部材の再酸化が進みやすくなる。ただし、本発明としては特定の雰囲気に限定されるものではない。

また、ろう付けにおける加熱条件は特に限定されるものではないが、例えば、昇温速度１０〜２００℃／ｍｉｎで加熱して、実体温度が５９０〜６１０℃に到達するまで加熱をしてろう付けを行うのが好適である。ただし、本発明としては、これら条件に限定されるものではない。

作製された空冷モジュールは、接合面において良好な接合状態が得られている。空冷モジュールの使用用途としては、例えば、半導体素子のヒートシンクとして用いることができる。ベースプレートは、半導体素子などの加熱側との間で伝熱がなされるように設置される。
ただし、本発明としては、空冷モジュールの使用用途が上記に限定されるものではない。

図２は、他の実施形態の空冷熱交換器モジュール２を示すものである。この実施形態では、フィン２３の構造を格子状としたものである。フィン２３は、格子状のフィン材２３Ａを並列配置してこうされている。
この実施形態でも、前記実施形態と同様に、ベースプレート２０上に、第１のブレージングシート２１を設置する。第１のブレージングシート２１は、芯材２１Ａのベースプレート２１側の片面にろう材２１Ｂが位置し、芯材２１Ａの他面側の片面にろう材２１Ｃが位置している。
芯材２１Ａのろう材２１Ｃ側には、フィン２３を設置する。フィン２３は、図示奥行き方向に面が伸張している。フィン２３の端面とろう材２１Ｃとが接触してそれぞれ接合面となっている。
フィン２３の対向側には、第２のブレージングシート２２を設置する。第２のブレージングシート２２は、芯材２２Ａと、フィン２３側の芯材２２Ａの片面に位置するろう材２２Ｂとを有している。上記組み合わせによって、フィン２３は、第１のブレージングシート２１と第２のブレージングシート２２と挟まれて設置されている。

この実施形態においても、前記実施形態と同様にろう付け処理が行われ、接合面における接合が良好になされた空冷モジュールが得られる。

以下に、本発明の実施例を説明する。
表１に示す合金組成のアルミニウム合金スラブを半連続鋳造により作製し、均質化処理、熱間圧延、および、冷間圧延を経て所定の厚みとし、表面粗さＲｚを圧延状態やロールレベラー、あるいは、機械研磨により調整した。さらに、焼鈍により質別Ｏ材とした後、所定のサイズに切断して接合面積を変量し、各種水準のベースプレートを準備した。また、押出し加工で表２に示すフィン材を準備し、押出まま、あるいは、機械研磨により接合面のＲｚを調整した。また、表３に示すブレージングシートを板厚１．５ｍｍ、両面のろう材クラッド率をそれぞれ５％、質別Ｏ材で準備し、圧延状態やロールレベラーによりＲｚを変量した。

評価方法
準備した部材を図１の構成で押出形材の接合面を１５ｍｍ間隔で組付け、酸素濃度２０ｐｐｍの窒素ガス雰囲気中で６００℃まで加熱するろう付処理を行った。ろう付後の空冷モジュールにつき、超音波映像装置と断面観察で接合面を解析し、以下の判定によりろう付状態を評価したものを表４に示す。

ろう付後のフィンとブレージングシートの接合長さ
フィン接合率(％)＝―――――――――――――――――――――――×１００
組付け時のフィンとブレージングシートの接触長さ

〇：フィン接合率９０％以上
△：フィン接合率９０％未満８０％以上
×：フィン接合率８０％未満

本発明による実施例は何れも高いフィン接合率を示し、良好な接合状態が確認できたが、比較例では十分なフィン接合率とならなかった。

以上、本発明について、上記実施形態および実施例に基づいて説明したが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りはこれら説明に対し適宜の変更が可能である。

１ 空冷モジュール
２ 空冷モジュール
１０ ベースプレート
１１ 第１のブレージングシート
１１Ａ 芯材
１１Ｂ ろう材
１１Ｃ ろう材
１２Ａ 芯材
１２Ｂ ろう材
１３ フィン
２０ ベースプレート
２１ 第１のブレージングシート
２１Ａ 芯材
２１Ｂ ろう材
２１Ｃ ろう材
２２Ａ 芯材
２２Ｂ ろう材
２３ フィン

Claims (6)

1. 常圧下または１０^−１Ｐａ以上の低真空下の非酸化性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付される空冷モジュールであって、
   発熱側の伝熱を行うベースプレートと、前記ベースプレートに接合される第１のブレージングシートと、前記第１のブレージングシートに接合される押出形材フィンと、前記第１のブレージングシートと前記押出形材フィンを挟んで反対側に配置されて前記押出形材フィンに接続される第２のブレージングシートと、を接合部材として有し、
   前記ベースプレートが１０〜４０ｍｍの厚さをもつＪＩＳ Ａ１０００系またはＪＩＳ Ａ３０００系またはＪＩＳ Ａ６０００系のアルミニウム合金からなり、
   前記押出形材フィンが０．３〜５ｍｍの肉厚をもつＪＩＳ Ａ１０００系またはＪＩＳ Ａ３０００系またはＪＩＳ Ａ６０００系のアルミニウム合金からなり、
   前記第１および第２のブレージングシートが、０．０５〜３ｍｍの厚さを有し、ＪＩＳ Ａ１０００系、Ａ３０００系またはＡ６０００系の芯材の片面または両面に０．７〜２．５質量％のＭｇ、３．０〜１３質量％のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材が貼り合わされたものであり、
   かつ、ろう付前における前記各接合部材の各接合面の表面粗さＲｚが２０μｍ以下であることを特徴とする空冷モジュール。
2. ベースプレート接合面の面積が１６００〜１４４００００ｍｍ^２であることを特徴とする請求項１記載の空冷モジュール。
3. 前記ベースプレートおよび前記押出形材フィンの少なくとも一方のアルミニウム合金中に、融点３５０℃以下、かつ、６００℃における酸化物の標準生成自由エネルギー（ΔＧＯ）が−１５０（ｋｇ ｃａｌ／ｇｒ ｍｏｌ Ｏ_２）よりも高い金属元素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の空冷モジュール。
4. 前記ベースプレートおよび前記押出形材フィンの少なくとも一方のアルミニウム合金中に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｋ、ＮａおよびＰｂの内から選ばれる一つ、または、二つ以上の元素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空冷モジュール。
5. 前記各元素が０．０１〜０．５質量％の範囲内で含まれることを特徴とする請求項４に記載の空冷モジュール。
6. 前記Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材に、さらに、０．０１〜０．５質量％のＢｉが含まれていることを特徴とする請求項１〜５に記載の空冷モジュール。

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