JP6252827B2 - アルミニウム製熱交換器、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、及び、アルミニウム製熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、外気と接する外面を有するアルミニウム製熱交換器、このアルミニウム製熱交換器を用いたヒートシンク付パワーモジュール用基板、及び、アルミニウム製熱交換器の製造方法に関するものである。

従来、前述のアルミニウム製熱交換器は、発熱する電子部品を有する電子機器等に広く用いられている。
例えば、風力発電や電気自動車や電気車両などを制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子を搭載した半導体装置においては、ＡｌＮ（窒化アルミ）などからなるセラミックス基板（絶縁層）の一方の面及び他方の面に回路層及び金属層を形成したパワーモジュール用基板とこのパワーモジュール用基板に接合されたヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板が用いられており、ヒートシンクとして、前述のアルミニウム製熱交換器が用いられている。

上述のヒートシンク付パワーモジュール用基板としては、例えば、特許文献１に開示されたものが提案されている。特許文献１に記載されたヒートシンク付パワーモジュール用基板は、ＡｌＮ（窒化アルミ）からなるセラミックス基板の両面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板（回路層及び金属層）が接合されたパワーモジュール用基板と、アルミニウム製熱交換器とが、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材を用いたろう付けによって接合されている。そして、このヒートシンク付パワーモジュール用基板の回路層上にパワー半導体素子がはんだ等によって接合され、パワーモジュール（半導体装置）となる。
このように構成されたパワーモジュールにおいては、パワー半導体素子で発生した熱は、パワーモジュール用基板を介してアルミニウム製熱交換器へと伝達され、例えば、液冷式のアルミニウム製熱交換器であれば冷却水によって熱が上記熱交換器から除去されることとなる。

ところで、上記冷却水の温度は８０℃から１００℃と高温化しており、冷却水の冷却にかかる負担は大きくなっている。そのため、上述のアルミニウム製熱交換器においては、熱を外部に向けて効率的に放散し、冷却水の冷却にかかる負担を低減することが求められる。そこで、従来より、放熱特性を向上させた熱交換器用材料が提案されている。
例えば、特許文献２には、基材表面に形成した無電解めっき膜を黒色化処理することによって放熱特性を向上させた黒色膜付基材が提案されている。
また、特許文献３には、マグネシウム又はマグネシウム合金材料の表面に陽極酸化膜を形成することによって放熱特性を向上させた放熱材料が提案されている。
さらに、特許文献４，５には、赤外線ヒータ等に用いられる遠赤外線放射体であって、アルミニウム又はアルミニウム合金材料の表面に陽極酸化膜を形成したものが提案されている。このような遠赤外線放射体においては、放熱特性にも優れることになる。

特開２０１０−０９３２２５号公報 特許第４４７６７３６号公報 特許第４９５７９８４号公報 特許第３１９５０２０号公報 特許第３６８３７７６号公報

ところで、特許文献２においては、無電解めっき膜を形成した上で黒色処理を実施している。また、特許文献３−５においては、陽極酸化処理を実施して所定厚さの陽極酸化膜を形成していた。
このように、特許文献２−５に記載された発明においては、放熱特性を向上させるために、めっき処理や陽極酸化処理等の特殊な工程を行う必要があり、効率良く熱交換器を製造することができなかった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、放熱特性に優れ、特殊な工程を実施することなく製造することが可能なアルミニウム製熱交換器、このアルミニウム製熱交換器を用いたヒートシンク付パワーモジュール用基板、及び、アルミニウム製熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、Ｓｉを含有するアルミニウム合金に対して熱処理を行ってアルミニウム合金の表層の一部を部分溶融して固化させることにより、赤外線領域における放射率が大幅に向上するとの知見を得た。
本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明のアルミニウム製熱交換器は、外気と接する外面から熱を放散するアルミニウム製熱交換器であって、前記外面の少なくとも一部は、基材層と、Ｓｉを１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる合金層とが積層されたクラッド材の前記合金層で構成されており、前記合金層の表層が部分溶融して固化しており、前記外面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率が０．２２以上とされていることを特徴としている。

この構成のアルミニウム製熱交換器においては、外気と接する外面の少なくとも一部が、Ｓｉを１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されているので、所定の温度条件で熱処理を行うことで前記外面の一部が部分溶融して固化させることで、赤外線領域における放射率が高くなり、放熱特性を大幅に向上させることができる。Ｓｉが１．５０ｍａｓｓ％未満の場合、放射率が十分に向上しない。
Ｓｉが１０．６５ｍａｓｓ％を超えると、クラッド材を用いる場合、クラッド材の製造が困難となる。

また、本発明のアルミニウム製熱交換器においては、前記アルミニウム合金で構成された前記外面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率が０．２２以上とされているので、前記アルミニウム合金で構成された前記外面の赤外線領域の放射率が十分に向上されており、このアルミニウム製熱交換器の放熱特性を大幅に向上させることができる。

本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、絶縁層と前記絶縁層の一方の面に形成された回路層とを有するパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板に接合されたヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、 前記ヒートシンクが、上述のアルミニウム製熱交換器であることを特徴としている。

この構成のヒートシンク付パワーモジュール用基板によれば、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器を備えているので、パワー半導体素子等から発生する熱を効率的に放散することが可能となる。よって、信頼性に優れたパワーモジュール（半導体装置）を製造することができる。また、アルミニウム製熱交換器の外面の少なくとも一部の放射率が向上していることから、パワーモジュール用基板若しくは半導体素子との接合等を実施する際に、加熱効率が向上することになる。

本発明のアルミニウム製熱交換器の製造方法は、上述のアルミニウム製熱交換器の製造方法であって、前記外面の少なくとも一部を、基材層と、Ｓｉを１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる合金層とが積層されたクラッド材の前記合金層で構成し、前記アルミニウム合金の固相線温度Ｔ_Ｓ（Ｋ）及び液相線温度Ｔ_Ｌ（Ｋ）に対して、１．０１×Ｔ_Ｓ以上０．９９５×Ｔ_Ｌ以下の範囲内の温度条件で熱処理し、前記合金層の表層を部分溶融して固化させ、前記外面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率を０．２２以上とする熱処理工程を有することを特徴としている。

この構成のアルミニウム製熱交換器の製造方法によれば、外面の少なくとも一部を部分溶融して固化させることにより、放射率が高くなり、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器を製造することができる。
また、めっき工程や陽極酸化工程等の複雑な工程を行うことなく、熱処理によって外面の放射率を高くすることができ、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器を、簡単に、かつ、低コストで製造することが可能となる。

本発明によれば、放熱特性に優れ、特殊な工程を実施することなく製造することが可能なアルミニウム製熱交換器、このアルミニウム製熱交換器を用いたヒートシンク付パワーモジュール用基板、及び、アルミニウム製熱交換器の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器及びヒートシンク付パワーモジュール用基板を備えたパワーモジュールの概略説明図である。 本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器の概略説明図である。 本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器及びヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュールの製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器の製造方法を示す説明図である。 本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を示す説明図である。 比較例１であるアルミニウム合金の熱処理後の表面観察結果を示す写真である。 本発明例１であるアルミニウム合金の熱処理後の表面観察結果を示す写真である。

以下に、本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びアルミニウム製熱交換器の製造方法について、添付した図面を参照して説明する。

図１に、本発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０及びヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を備えたパワーモジュール１を示す。
このパワーモジュール１は、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０と、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の一方側（図１において上側）の面にはんだ層２を介して接合された半導体素子（電子部品）３と、を備えている。
ここで、はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材とされている。

ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０は、パワーモジュール用基板１０を有し、このパワーモジュール用基板１０に、ヒートシンクとして本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０が接合されている。
パワーモジュール用基板１０は、絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１２と、絶縁基板１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１３とを備えている。

絶縁基板１１は、回路層１２と金属層１３との間の電気的接続を防止するものであって、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）等の絶縁性の高いセラミックスで構成され、本実施形態では、ＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、絶縁基板１１の厚さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．６３５ｍｍに設定されている。

回路層１２は、絶縁基板１１の一方の面に銅又は銅合金からなる銅板が接合されることにより形成されている。本実施形態においては、回路層１２を構成する銅板として、無酸素銅の圧延板が用いられている。この回路層１２には、回路パターンが形成されており、その一方の面（図１において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。

金属層１３は、絶縁基板１１の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が接合されることにより形成されている。本実施形態においては、金属層１３を構成するアルミニウム板として、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板が用いられている。

アルミニウム製熱交換器（ヒートシンク）４０は、前述のパワーモジュール用基板１０を冷却するためのものである。
本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０は、パワーモジュール用基板１０と接合される天板部４１と、この天板部４１に対向するように配置された底板部４５と、天板部４１と底板部４５との間に介装されたコルゲートフィン４６と、を備えており、天板部４１と底板部４５とコルゲートフィン４６とによって、冷却媒体が流通する流路４２が画成されている。

アルミニウム製熱交換器４０のうち外気と接する外面の一部は、Ｓｉ：１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下を含有するアルミニウム合金で構成されている。
本実施形態では、図２に示すように、天板部４１及び底板部４５のうち流路４２とは反対側を向く外表面に、Ｓｉ：２．０ｍａｓｓ％以上２．５ｍａｓｓ％以下を含有するアルミニウム合金からなる合金層４１Ｃ、４５Ｃがそれぞれ形成されている。

ここで、アルミニウム合金からなる合金層４１Ｃ、４５Ｃが形成された外面は、後述する熱処理によって部分溶融して固化されており、前記外面の赤外線領域（波長１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の放射率が、温度２５℃で０．２２以上とされている。
なお、放射率は、例えば、次の手順で算出することができる。まず、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いて反射率を測定し、透過率は０とみなし、吸収率を求める。そして、キルヒホフの法則から、求めた吸収率を放射率とする。

このアルミニウム製熱交換器４０は、天板部４１とコルゲートフィン４６、コルゲートフィン４６と底板部４５が、それぞれろう付けされることによって構成されている。
本実施形態では、図４に示すように、天板部４１及び底板部４５は、基材層４１Ａ、４５Ａと、基材層４１Ａ、４５Ａよりも融点の低い材料からなる接合層４１Ｂ、４５Ｂと、接合層４１Ｂ、４５Ｂとは反対側の面に形成された合金層４１Ｃ、４５Ｃと、が積層された３層構造のクラッド材で構成されている。

天板部４１および底板部４５に使用するクラッド材の製造方法は、本発明の実施にあたり特に限定されるものではないが、例えば、次のような方法で製造することができる。
まず、クラッド材の各層に用いるアルミニウム合金を、半連続鋳造により造塊し、必要に応じてそれぞれ３８０〜５８０℃で１〜１２時間の範囲で行う均質化処理を実施した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延を行う。その後、各アルミニウム合金材を組み合わせ、熱間圧延により貼り合せを行い、必要な厚さまで冷間圧延を行うことで製造することができる。
本実施形態では、基材層４１Ａ、４５ＡがＡ３００３合金（Ａｌ−１．１ｍａｓｓ％Ｍｎ−０．１５ｍａｓｓ％Ｃｕ）で構成され、接合層４１Ｂ、４５ＢがＡ４０４５合金（Ａｌ―１０．０ｍａｓｓ％Ｓｉ）で構成され、合金層４１Ｃ、４５ＣがＡ４３４３合金（Ａｌ―７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ）で構成されている。

次に、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０、ヒートシンク付パワーモジュール用基板３０、パワーモジュール１の製造方法について、図３のフロー図及び図４、図５の説明図を参照して説明する。
まず、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０の製造方法について図３及び図４を参照して説明する。

上述したクラッド材とされた天板部４１及び底板部４５と、コルゲートフィン４６を、積層する（クラッド材及びフィン積層工程Ｓ０１）。このとき、図４に示すように、接合層４１Ｂ及び接合層４５Ｂが、それぞれコルゲートフィン４６側を向くように、天板部４１及び底板部４５が配設される。なお、天板部４１とコルゲートフィン４６、底板部４５とコルゲートフィン４６との間には、例えば、ＫＡｌＦ_４を主成分とするフラックス（図示なし）が供給される。

次に、天板部４１、コルゲートフィン４６、底板部４５を積層方向に加圧（圧力０．０１〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２）した状態で、雰囲気加熱炉５１内に装入してろう付けする（ろう付け工程Ｓ０２）。これにより、接合層４１Ｂ、４５Ｂが溶融することで、天板部４１とコルゲートフィン４６、コルゲートフィン４６と底板部４５とがろう付けされる。
このとき、天板部４１の合金層４１Ｃ及び底板部４５の合金層４５Ｃが熱処理され、合金層４１Ｃ、４５Ｃの表面が部分溶融して固化することになる（熱処理工程Ｓ０３）。

このように、本実施形態では、ろう付け工程Ｓ０２及び熱処理工程Ｓ０３を同時に実施しているのである。ここで、本実施形態では、雰囲気加熱炉５１内は、酸素濃度２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下（体積比）の窒素雰囲気とされており、加熱温度は、天板部４１の合金層４１Ｃ及び底板部４５の合金層４５Ｃを構成するアルミニウム合金（Ａ４３４３合金）の固相線温度Ｔ_Ｓ（Ｋ）及び液相線温度Ｔ_Ｌ（Ｋ）に対して、１．０１×Ｔ_Ｓ以上０．９９５×Ｔ_Ｌ以下の範囲内とされている。なお、本実施形態では、ろう付け工程Ｓ０２及び熱処理工程Ｓ０３を、酸素濃度２０ｐｐｍ、温度６００℃の条件で実施している。
以上のようにして、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０が製造される。

次に、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の製造方法について、図３及び図５を参照して説明する。
まず、回路層１２となる銅板と、絶縁基板１１とを接合し、回路層１２を形成する（回路層形成工程Ｓ１１）。絶縁基板１１の一方の面に、活性ろう材を介して銅板を積層し、いわゆる活性金属ろう付け法によって、銅板と絶縁基板１１とを接合する。本実施形態では、Ａｇ−２７．４ｍａｓｓ％Ｃｕ−２．０ｍａｓｓ％Ｔｉからなる活性ろう材を用いて、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に加圧（圧力１〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２）し、８５０℃で１０分加熱することによって、絶縁基板１１と銅板とを接合している。

次に、絶縁基板１１の他方の面側に金属層１３となるアルミニウム板を接合し、金属層１３を形成する（金属層形成工程Ｓ１２）。
絶縁基板１１の他方の面側に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔（本実施形態では、Ａｌ−７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ）を介してアルミニウム板を積層し、１０^−３Ｐａの真空中にて、積層方向に加圧（圧力１〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２）し、６５０℃で９０分加熱することによって、アルミニウム板と絶縁基板１１とを接合する。これにより、パワーモジュール用基板１０が製出される。

次に、図５に示すように、上述のパワーモジュール用基板１０とアルミニウム製熱交換器４０とを、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材箔２５（本実施形態では、Ａｌ−１０質量％Ｓｉ）を介して積層する（熱交換器積層工程Ｓ１３）。
そして、パワーモジュール用基板１０とアルミニウム製熱交換器４０とを積層方向に加圧（圧力０．０１〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２）した状態で、雰囲気加熱炉５２内に装入してろう付けする（ろう付け工程Ｓ１４）。本実施形態では、雰囲気加熱炉５２内は酸素濃度２００ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気とされており、加熱温度は５８０℃以上６２０℃以下の範囲内に設定している。
このようにして、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板３０が製出される。

次に、このヒートシンク付パワーモジュール用基板３０の回路層１２上にはんだ２を介して半導体素子３が積層される（半導体素子積層工程Ｓ１５）。
そして、雰囲気炉内に装入され、２８０℃で２分加熱することによって、はんだ付けが実施される（はんだ付け工程Ｓ１６）。このとき、雰囲気炉の加熱は、赤外線ヒータが用いられる。
このようにして、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板３０と半導体素子３とが接合され、パワーモジュール１が製出される。

上述のような構成とされた本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０によれば、外気と接する天板部４１及び底板部４５の外表面に、Ｓｉ：１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下を含有するアルミニウム合金、具体的にはＡ４３４３合金からなる合金層４１Ｃ、４５Ｃが形成され、熱処理工程Ｓ０３において、このアルミニウム合金（Ａ４３４３合金）の固相線温度Ｔ_Ｓ（Ｋ）及び液相線温度Ｔ_Ｌ（Ｋ）に対して、１．０１×Ｔ_Ｓ以上０．９９５×Ｔ_Ｌ以下の範囲内の温度条件で熱処理されているので、合金層４１Ｃ、４５Ｃの表層が部分溶融して固化し、放射率が向上することになる。
これにより、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０の放熱特性を大幅に向上させることができる。

また、本実施形態では、合金層４１Ｃ、４５ＣのＳｉの含有量が１０．６５ｍａｓｓ％以下とされているので、クラッド圧延によってクラッド材からなる天板部４１を確実に製出することができる。
さらに、本実施形態では、合金層４１Ｃ、４５Ｃの表層が部分溶融して固化することにより、外気と接する天板部４１及び底板部４５の外表面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率が０．２２以上となり、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０の放熱特性が確実に向上することになる。

また、本実施形態では、熱処理工程Ｓ０３を酸素濃度２０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下（体積比）の窒素雰囲気中で実施しているので、合金層４１Ｃ、４５Ｃを部分溶融して固化させることで、放射率がさらに向上することになる。

また、本実施形態であるアルミニウム製熱交換器４０の製造方法によれば、熱処理工程Ｓ０３によって天板部４１の合金層４１Ｃ及び底板部４５の合金層４５Ｃの表面を部分溶融して固化させ、放射率を向上させているので、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器４０を、簡単にかつ低コストで製造することが可能となる。
特に、本実施形態においては、天板部４１とコルゲートフィン４６と底板部４５をろう付けするろう付け工程Ｓ０２と同時に熱処理工程Ｓ０３を実施しているので、特別な工程を追加することなく、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器４０を製造することが可能となる。

さらに、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板３０によれば、上述のように放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器４０を備えているので、半導体素子３から発生する熱を効率的に放散することが可能となる。また、アルミニウム製熱交換器４０の赤外線領域の放射率が０．２２以上とされていることから、パワーモジュール用基板若しくは半導体素子３との接合を効率良く実施することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態においては、コルゲートフィンを有するアルミニウム製熱交換器を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他の構造のアルミニウム製熱交換器であってもよい。

また、ろう付け工程Ｓ０２と熱処理工程Ｓ０３とを同時に実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、熱処理工程Ｓ０３を別途実施してもよい。
さらに、アルミニウム製熱交換器の天板部４１及び底板部４５の外表面にそれぞれ合金層４１Ｃ、４５Ｃを設けて、その表層を部分溶融して固化させるものとして説明したが、これに限定されることはなく、外気と接する外面の少なくとも一部に合金層が設けられ、この合金層を部分溶融して固化させる構成であればよい。
また、パワーモジュールに用いられた例に挙げて説明したが、本発明のアルミニウム製熱交換器は、パワーモジュール以外の用途に使用されるものであってもよい。

また、本実施形態では、パワーモジュール用基板１０とアルミニウム製熱交換器４０を積層し、積層方向に加圧し、加熱することでヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を製出したが、次のような方法で製造することもできる。
まず、回路層が接合されたセラミックス基板とアルミニウム板とをＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して積層体を形成する。次に、天板部４１とコルゲートフィン４６と底板部４５を、フラックスを介して積層し、前記積層体のアルミニウム板と前記天板部４１をＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して積層したのちに、加圧し、加熱することでヒートシンク付パワーモジュール用基板３０を製出することができる。

本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、回路層を銅又は銅合金で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成したものであってもよい。
また、銅又は銅合金からなる回路層と絶縁基板とを、活性金属ろう付け法によって接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、ＤＢＣ法等の他の方法で接合したものであってもよい。
さらに、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層と絶縁基板とを、ろう付け法によって接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、拡散接合等の他の方法で接合したものであってもよい。

また、本実施形態では、金属層を構成するアルミニウム板を純度９９．９９％の純アルミニウムの圧延板として説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）であってもよい。
さらに、絶縁層としてＡｌＮからなるセラミックス板を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４等からなるセラミックス板を用いても良い。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
まず、Ａ３００３合金の片面に表１に記載の組成を有するアルミニウム合金をクラッドしたクラッド板を圧延によって製出した。次に、製出することができたクラッド板に対して、表１に示す条件で熱処理を実施した。
得られた試料について、アルミニウム合金表面の赤外線領域（波長１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率について測定した。なお、放射率は、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いて反射率を測定し、透過率は０とみなして吸収率を求め、この吸収率を放射率とした。結果を表１に示す。
また、比較例１の熱処理後のアルミニウム合金表面を観察した結果を図６に、本発明例１の熱処理後のアルミニウム合金表面を観察した結果を図７に示す。

熱処理温度が、１．０１未満とされた比較例１においては、表面が部分溶融せずに放射率が向上しなかった。なお、図６に示すように、クラッド板のアルミニウム合金表面には、圧延痕が残っており、溶融していないことが確認される。
熱処理温度が、０．９９５を超えた比較例２においては、上述のアルミニウム合金が完全に溶融してしまい、接合治具に固着した。
Ｓｉの含有量が１．５０ｍａｓｓ％未満とされた比較例３においては、熱処理後においても、放射率が十分に向上していなかった。
Ｓｉの含有量が１０．６５ｍａｓｓ％を超えた比較例４においては、圧延時にクラックが発生し、クラッド板を製造することができなかった。

これに対して、本発明例１−１２においては、表面が部分溶融して固化されており、放射率が高くなっていた。なお、図７に示すように、クラッド板のアルミニウム合金表面には、圧延痕が残っておらず、部分溶融して固化したことが確認される。
以上のことから、本発明によれば、放射率が高く、放熱特性に優れたアルミニウム製熱交換器を提供できることが確認された。

１０ パワーモジュール用基板
１１ 絶縁基板（絶縁層）
１２ 回路層
３０ ヒートシンク付パワーモジュール用基板
４０ アルミニウム製熱交換器（ヒートシンク）

Claims (3)

1. 外気と接する外面から熱を放散するアルミニウム製熱交換器であって、
   前記外面の少なくとも一部は、基材層と、Ｓｉを１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる合金層とが積層されたクラッド材の前記合金層で構成されており、
   前記合金層の表層が部分溶融して固化しており、前記外面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率が０．２２以上とされていることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
2. 絶縁層と前記絶縁層の一方の面に形成された回路層とを有するパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板に接合されたヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
   前記ヒートシンクが、請求項１に記載されたアルミニウム製熱交換器であることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。
3. 請求項１に記載されたアルミニウム製熱交換器の製造方法であって、
   前記外面の少なくとも一部を、基材層と、Ｓｉを１．５０ｍａｓｓ％以上１０．６５ｍａｓｓ％以下の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる合金層とが積層されたクラッド材の前記合金層で構成し、
   前記アルミニウム合金の固相線温度Ｔ_Ｓ（Ｋ）及び液相線温度Ｔ_Ｌ（Ｋ）に対して、１．０１×Ｔ_Ｓ以上０．９９５×Ｔ_Ｌ以下の範囲内の温度条件で熱処理し、前記合金層の表層を部分溶融して固化させ、前記外面の赤外線領域（波長：１．３５μｍ以上４．０μｍ以下）の温度２５℃における放射率を０．２２以上とする熱処理工程を有することを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。