JP7335101B2 - 電子機器用冷却モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の冷却に用いられるモジュール等に関する。

パワーデバイスやパワーモジュール等の電子機器は、大電流を制御するため、発熱量も大きい。電子機器を安定的に動作させるためには、適切な冷却が必要となる。このような電子機器の冷却に関連する記載が、例えば、下記の特許文献１～５にある。

特開２０１０－１５８８８５号公報 特開２０１６－１２０６４８号公報 特開２０１６－１８５０６７号公報 特開２０１７－１９４７９９号公報 特開２０１７－２２０５４２号公報 特表２０１６－５２２３１０号公報 特開２０１８－１７１７４９号公報

特許文献１～５とは異なり、特許文献６、７は、特有な多孔質表面層を介して、異種材であるアルミニウムと樹脂の接合方法を提案している。但し、特許文献６、７には、アルミニウム系部材同士の接合方法や電子機器の冷却等に関しては、全く記載されていない。

本発明はこのような事情下で為されたものであり、従来とは構成が全く異なる電子機器用冷却モジュール等を提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、酸化アルミニウム層を活用して、異なるアルミニウム系部材間に形成される冷媒（特に冷液）の流路を、コンパクトに連接することを着想した。これを具体化させると共に発展させることにより、以降に述べる本発明が完成されるに至った。

《電子機器用冷却モジュール》
（１）本発明は、発熱源である電子機器の搭載側にあり、該電子機器を冷却する冷媒が流動する第１流路を有する第１部材と、該第１流路に連なる第２流路を有する第２部材と、該第１流路と該第２流路を液密に連接する接合部と、を備える電子機器用冷却モジュールであって、該第１部材は、第１アルミニウム基材からなると共に、少なくとも該第１流路の開口の周囲に第１酸化アルミニウム層を有し、該第２部材は、第２アルミニウム基材からなると共に、少なくとも該第２流路の開口の周囲に第２酸化アルミニウム層を有し、該接合部は、該第１酸化アルミニウム層と該第２酸化アルミニウム層に接合している樹脂層を有してなる電子機器用冷却モジュールである。

（２）本発明によれば、ボルト締結やＯリング等を用いるまでもなく、第１部材と第２部材が、少なくとも流路付近で、液密かつ強固に接合された電子機器用冷却モジュール（単に「冷却モジュール」または「モジュール」という。）が提供され得る。

《電子機器用冷却モジュールの製造方法》
（１）本発明は、上述した冷却モジュールの製造方法としても把握できる。例えば、本発明は、上述した電子機器用冷却モジュールの製造方法であって、前記第１酸化アルミニウム層と前記第２酸化アルミニウム層との間に介装した樹脂シートを加熱圧接する接合工程を備える電子機器用冷却モジュールの製造方法でもよい。

（２）第１酸化アルミニウム層と第２酸化アルミニウム層は、例えば、第１アルミニウム基材と第２アルミニウム基材に陽極酸化処理をそれぞれ行うことにより形成される。

《その他》
（１）本明細書でいう「第１」と「第２」は、説明の便宜上の呼称である。特に断らない限り、電子機器がある側を主に「第１」という。

第１アルミニウム基材と第２アルミニウム基材は、種類（鋳造材、展伸材）、成分組成、形態等が、同じでも、異なっていてもよい。アルミニウム基材は、純アルミニウム（ＪＩＳ Ａ１０００系）でも、アルミニウム合金でもよい。

第１酸化アルミニウム層と第２酸化アルミニウム層も、同じでも異なっていてもよい。アルミニウム基材を陽極酸化処理して形成される酸化アルミニウム層（単に「陽極酸化層」という。）の形態は、通常、母材となるアルミニウム基材の成分組成や金属組織等により、多少異なり得る。

（２）第１流路と第２流路の形態は問わない。例えば、第１流路は、電子機器の一面側のみにあってもよいし、電子機器を包囲するように形成されていてもよい。各流路を流動する冷媒は、気体でもよいが、通常、冷却効率の高い（熱容量の大きい）液体（適宜、「冷液」という。）が用いられる。冷液は、例えば、冷却水である。冷却水は、適宜、凍結や腐食等を防止する添加剤（エチレングリコール、防錆剤等）を含む。

本明細書でいう「液密」とは、流路の連接部から冷媒が、想定される使用範囲内で、漏洩しないシール性（封止性）が確保されていることを意味する。敢えていうと、例えば、連接された流路に、加圧（圧縮）空気を印加（例えば０．５ＭＰａ×３０秒間）したときに、連接部（または接合部）から、リークが検出されないとよい。なお、気密であれば、当然に、液密であるといえる。

（３）本明細書でいう「接合部」は、酸化アルミニウム層に絡んだ樹脂層からなる。このため、酸化アルミニウム層と樹脂層により、接合部が構成されると考えてもよい。

接合部は、少なくとも各開口の周囲（外周域）にあればよいが、それよりも広くてもよい。接合の程度（接合強度）は、各流路が液密に安定して連接されていればよい。敢えていうと、せん断引張試験から求まる接合部の接合強度は、７ＭＰａ以上さらには１０ＭＰａ以上であるとよい。

（４）本明細書では、適宜、対象物の最大寸法が１～１０００ｎｍさらには３～１００ｎｍである場合を「ナノサイズ」という。例えば、酸化アルミニウム層を構成する柱状体または管状体の寸法（高さ、孔径等）の最大値はナノサイズであるとよい。

また、対象物の最大寸法が１～１０００μｍさらには３～１００μｍである場合を、適宜、「マイクロサイズ」という。例えば、樹脂層に混在させるフィラー（強化繊維等）の寸法（粒径、繊維長、繊維径等）の最大値はマイクロサイズとするとよい。

さらに、対象物の最大寸法が１～１０００ｍｍさらには３～１００ｍｍである場合を、適宜、「ミリサイズ」という。例えば、流路の開口寸法（径、幅等）の最大値はミリサイズである。

（５）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ～ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ～ｂ」のような範囲を新設し得る。また、本明細書でいう「ｘ～ｙｎｍ」はｘｎｍ～ｙｎｍを意味する。他の単位系（μｍ、ｍｍ、ＭＰａ等）についても同様である。

冷却モジュールの模式断面図である。 リーク試験に供した試験片の写真と模式断面図である。 引張試験に供した試験片の写真である。

本明細書で説明する内容は、本発明の冷却モジュールのみならず、その製造方法にも適宜該当し得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一以上の構成要素を付加し得る。製造方法に関する構成要素は、物に関する構成要素ともなり得る。なお、いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《アルミニウム基材》
アルミニウム基材は、被接合面に酸化アルミニウム層の形成が可能であればよく、純アルミニウムでもアルミニウム合金でもよい。アルミニウム基材は、展伸材でも鋳造材でもよい。アルミニウム基材がＳｉやＭｇ等を多く含む場合、それら元素が単体または化合物等として露出している領域で、酸化アルミニウム層が形成されない場合もあり得る。このような場合、既述した特開２０１８－１７１７４９号公報（特許文献７）にあるように、カップリング剤を用いて被接合面を前処理したり、樹脂原料にカップリング剤を混在させたりしてもよい。

《酸化アルミニウム層》
酸化アルミニウム層は、樹脂層と接合されればよい。酸化アルミニウム層は、自然酸化膜ではなく、例えば、２００ｎｍ～３０μｍさらには５００ｎｍ～１０μｍ程度の厚さを有するものがよい。ここでいう厚さは、酸化アルミニウム層の断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ等）で観察したときの最小幅とする。

このような酸化アルミニウム層は、例えば、陽極酸化処理により形成される。陽極酸化処理して得られた酸化アルミニウム層（陽極酸化層）は、通常、最表面側にナノサイズの凹凸を有する。例えば、陽極酸化層は、バリアー層上に形成されたポーラス層（多孔質層）を有し、その多孔質層がナノサイズの凹凸（管）の集合体となっている。

酸化アルミニウム層は、既述した特表２０１６－５２２３１０号公報（特許文献６）または特開２０１８－１７１７４９号公報（特許文献７）に記載された多孔質表面層を最表面側に有するものであると好ましい。

多孔質表面層は、例えば、平均高さが１０～１００ｎｍ、１３～８０ｎｍさらには１５～７０ｎｍの柱状体が分散してなる。多孔質表面層は、例えば、無作為に抽出した４００ｎｍ角の視野内における柱状体の断面積の合計が平均で８０００～１２８０００ｎｍ^２、１６０００～１０４０００ｎｍ^２さらには３２０００～８００００ｎｍ^２となる。多孔質表面層は、例えば、同視野内における柱状体の数が平均で１０～２０００個、１００～１５００個、２００～１２００個さらには５００～１０００個となる。多孔質表面層は、例えば、同視野内における柱状体の断面の周囲の長さの合計が平均で１０００～５００００ｎｍ、１００００～４００００ｎｍさらには２００００～３００００ｎｍとなる。

柱状体の平均高さ、柱状体の断面積の合計、柱状体の数、柱状体の断面の周囲の長さの合計等は全て、上述した特許文献６、７に記載されている方法により特定される。平均値は、同文献にあるように、無作為に抽出した５箇所の４００ｎｍ角の視野から、それぞれ得られた数値の算術平均値である。

このような多孔質表面層とアルミニウム基材の間に、微細凹部を有する多孔質中間層が有ってもよい。多孔質中間層は、１層に限らず、２層以上あってもよい。微細凹部の平均細孔径は、例えば、５～５０ｎｍ、１０～４８ｎｍさらには１５～４０ｎｍである。多孔質中間層は、例えば、微細凹部の平均細孔中心間距離が５～９０ｎｍ、１０～７０ｎｍさらには２０～５０ｎｍである。多孔質中間層は、例えば、平均厚さが１００ｎｍ～２０μｍ、２００ｎｍ～５μｍさらには３００ｎｍ～１μｍである。

微細凹部の平均細孔径、平均細孔中心間距離、平均厚さ等も全て、上述した特許文献６、７に記載されている方法により特定される。平均値も、同文献にあるように、無作為に抽出した５個または５箇所について得られた数値の算術平均値である。

ちなみに、本明細書でいう酸化アルミニウム層の好例が、既述した特許文献（特表２０１６－５２２３１０号公報および特開２０１８－１７１７４９号公報）に十分記載されている。このため、それら特許文献に記載された全文（全内容）は、適宜、本願に組み込まれるものとする。そして、それら特許文献の記載内容に基づいて、本願に係る酸化アルミニウム層を特定、限定等できるものとする。この点は、後述する陽極酸化処理についても同様である。

《陽極酸化処理》
陽極酸化処理は、酸化アルミニウム層の仕様に応じて、処理条件が調整される。上述した特有の柱状体を有する多孔質表面層や特有の微細凹部を有する多孔質中間層は、例えば、既述した特許文献（特表２０１６－５２２３１０号公報および特開２０１８－１７１７４９号公報）の記載に基づいて形成される。具体的にいうと次の通りである。

アルミニウム基材の少なくとも被接合面に対して、複数回の陽極酸化処理を施す。各回の陽極酸化処理は、例えば、次のような条件下でなされる。電解溶液は、例えば、シュウ酸、硫酸等の酸性溶液である。電解溶液の濃度は、例えば、０．０１～１０ｍｏｌ／Ｌさらには０．１～１ｍｏｌ／Ｌである。電解溶液の温度は、例えば、－１０～８０℃さらには１０～６０℃である。電流密度は、例えば、０．００２～２．５Ａ／ｄｍ^２、０．０１～１．０Ａ／ｄｍ^２さらには０．１～０．５Ａ／ｄｍ^２である。印加電圧は、例えば、１～３０Ｖ、２～２０Ｖさらには３～１０Ｖである。処理時間は、例えば、３０秒～１００分、１～６０分さらには３～３０分である。

複数回の陽極酸化処理は、〔２回目以降の陽極酸化処理により形成される層の厚さ〕≧〔１回目の陽極酸化処理により形成される層の厚さ〕を満たす条件下でなされるとよい。例えば、〔２回目以降の陽極酸化の処理条件（電流密度及び／又は電圧）〕が〔１回目以降の陽極酸化の処理条件（電流密度及び／又は電圧）〕以上（より大きく）、さらには前者が後者の１～５倍に設定されるとよい。

陽極酸化処理前の被接合面に、予備処理（バフ研磨処理、ヘアーライン処理、梨地・模様付処理等）、前処理（脱脂処理、エッチング処理、電解研磨処理等の表面の清浄・溶解処理）がなされてもよい。また、陽極酸化処理後に、水洗処理、封孔処理、リン酸溶液への浸漬処理、カップリング剤処理、デスマット処理等を行ってもよい。

脱脂処理は、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、界面活性剤等を含む脱脂浴を用いてなされる。浸漬温度は、例えば、１５～５５℃さらには２５～４０℃である。浸漬時間は、例えば、１～１０分間さらには３～６分間である。

エッチング処理は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ性水溶液や、塩酸、硝酸、硫酸、弗酸等の酸性水溶液等を用いてなされる。各水溶液の濃度は、例えば、２０～２００ｇ／Ｌさらには５０～１５０ｇ／Ｌである。浸漬温度は、例えば、３０～７０℃さらには４０～６０℃である。浸漬時間は、例えば、０．５～５分間さらには１～３分間である。

電解研磨処理は、例えば、リン酸、リン酸－硫酸、リン酸－硫酸－クロム酸、過塩素酸－無水酢酸、過塩素酸－エタノール、硝酸等の水溶液を用いてなされる。例えば、電流密度は１～１０Ａ／ｄｍ２、浴電圧は２０～３０Ｖ、処理時間は１～５分間とするとよい。水洗処理は、例えば、常温の水道水で複数回洗浄した後、４０～６０℃程度の水で３０秒程度洗浄するとよい。

《樹脂層》
樹脂層は、少なくとも各部材の流路開口の外周域に設けられた酸化アルミニウム層と、液密に強固な接合を行えるものであればよい。酸化アルミニウム層の微細な凹凸に侵入している部分も含めて、樹脂層の厚さは、例えば、１０μｍ～１００ｍｍ、５０μｍ～１０ｍｍさらには１００μｍ～５ｍｍ程度でよい。ここでいう厚さは、接合部の断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ等）で観察したときに、樹脂が存在する領域の最小幅とする。

樹脂層を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂でも、汎用プラスチック、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等の熱可塑性樹脂でもよい。このような樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、アクリロニトリル－スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリブタジエン、ポリエチレンテレフタレート等がある。汎用エンジニアリングプラスチックには、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２といったポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン等がある。スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレンといったフッ素樹脂等である。

樹脂層は、被接合面の形態や冷却モジュール構造に応じて、例えば、流路に対応した貫通穴を有するシート状、板状または塊状の他、さらにはパイプ状等でもよい。

シート状の樹脂層なら、例えば、樹脂のリング材を酸化アルミニウム層間で加熱圧接（熱圧着）して形成される。パイプ状、板状または塊状等の樹脂層なら、例えば、第１酸化アルミニウム層と第２酸化アルミニウム層を少なくとも一部の内壁面とするキャビティへ、溶融樹脂を射出成形（いわゆるインサート成形）等して形成されてもよい。

樹脂層は、樹脂中にフィラー（充填材）が分散した複合材（ＦＲＰ）からなる複合樹脂層でもよい。フィラーは、樹脂層全体に対して５～５５％、１５～４５％さらには２５～３５％含まれるとよい。フィラーが過少ではその補強効果も少ない。フィラーが過多になると、樹脂層による接合性や接合強度の低下を招く。フィラーは、単種のみに限らず、複数種が混在したものでもよい。なお、本明細書でいうフィラーの含有割合（％）は、樹脂層全体に対する質量割合である。

フィラーは、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の強化繊維である。強化繊維は、例えば、酸化アルミニウム層の微細凹凸よりも十分に大きいマイクロサイズである。このような強化繊維は、酸化アルミニウム層の微細孔へ嵌入等しない。

樹脂層は、添加剤等を含んでもよい。添加剤には、例えば、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解抑制剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、結晶核剤、粘度調整剤、着色剤、染料、抗菌剤、シランカップリング剤などの表面処理剤等がある。

《被接合面／接合面》
酸化アルミニウム層からなる（被）接合面は、平面状に限らず、例えば、曲面状でも、凹凸形状等でもよい。（被）接合面が、フランジ面のように平面状であると、樹脂シート材を用いた熱圧着により、各部材の接合や流路の連接を効率的に行うことができる。なお、十分な接合強度を確保するため、（被）接合面の大きさは、通常、ミリサイズ（またはセンチサイズ）である。

《電子機器》
冷却対象である電子機器は種々ある。電子機器の代表例は、発熱量の大きい半導体装置（パワーデバイスまたはパワーモジュール）である。

冷却モジュールの一形態例を示すと共に、樹脂層を介して接合した種々の試験片のシール性（気密性／液密性）と接合強度を示す。これらの具体例に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。

《冷却モジュール》
一例である冷却モジュールＭの要部断面を図１に示した。冷却モジュールＭは、ベース１（第１部材）と、ケース２（第２部材）と、接合部３と、パワーデバイス４（電子機器）とを備える。なお、説明の便宜上、冷却モジュールＭの実際の配置とは関係なく、図１に示した矢印の方向を、上下方向および左右方向とする。

ベース１は、Ａｌ合金の展伸材（第１アルミニウム基材）からなる。ベース１には、クーラント５（冷媒、冷液）が流れる流路１１（第１流路）が形成されている。流路１１の下端側にあるポート１１ａ（第１開口）の外周域には、陽極酸化層１２（第１酸化アルミニウム層）が形成されている。

ケース２は、Ａｌ合金の鋳造材（第２アルミニウム基材）からなる。ケース２には、クーラント５が流れる流路２１（第２流路）が形成されている。流路２１の上端側にあるポート２１ａ（第２開口）の外周域には、陽極酸化層２２（第２酸化アルミニウム層）が形成されている。

接合部３は、陽極酸化層１２と陽極酸化層２２に絡み、ベース１とケース２を接合し、流路１１と流路２１を液密に連接する樹脂層３１を有する。

パワーデバイス４は、モータ駆動用の電力を制御する半導体装置である。発熱源であるパワーデバイス４は、その周囲に形成されたクーラント５の流路４１を有する筐体４２により保持されている。筐体４２は、ベース１上に搭載（固定）されている。

冷却モジュールＭによれば、薄い接合部３により、流路１１と流路２１の液密な連接と、ベース１とケース２の接合とが、簡素かつ省スペースで実現される。

《リーク試験》
種々の試験片を製作して、樹脂層からなる接合部のシール性を次のようなリーク試験により評価した。

［試験片の製作］
（１）アルミニウム基材
図２Ａに示す第１部材と第２部材を用意した。第１部材は、展伸材であるＡｌ－Ｍｎ系合金（ＪＩＳ Ａ３００３／Ｍｎ：１～１．５％、Ｃｕ：０．０５～０．２％、残部：Ａｌと不純物／「％」は質量％を意味する。以下同様）からなる円板（φ３０ｍｍ×ｔ２ｍｍ）である。

第２部材は、鋳造材であるＡｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系合金（ＪＩＳ ＡＤＣ１２／Ｓｉ：９．６～１２％、Ｃｕ：１．５～３．５％、残部：Ａｌと不純物）からなる円環（外径φ５５ｍｍ×内径φ２０ｍｍ×ｔ２ｍｍ）である。

（２）陽極酸化処理
各部材の被接合面に、以下のような陽極酸化処理を行った。なお、陽極酸化処理は、特表２０１６－５２２３１０号公報または特開２０１８－１７１７４９号公報の記載に沿って行った。本明細書中で特に記載していない内容は、それら特許文献の記載に基づく。

前処理として、各被接合面をアセトンで脱脂処理した。その後、各被接合面に電解研磨処理を施した。電解研磨液には、ＨＣｌＯ_４（６７ｍｌ）とＣ_２Ｈ_５ＯＨ（１６０ｍｌ）との混合液を用いた。液温度：１５～３０℃、電圧：８Ｖ、処理時間：２分間とした。その処理後、各部材をイオン交換水により洗浄した。

前処理後の各被接合面に陽極酸化処理を行った。電解液は、硫酸（和光純薬工業株式会社製、純度９６～９８％）の水溶液（１０質量％／０℃）を用いた。各部材を陽極、白金板を陰極とし、印加電圧：１０Ｖ、処理時間：７．５分間とする第１回目の陽極酸化処理を行った。これに続けて、印加電圧：１０Ｖ、処理時間：１５分間とする第２回目の陽極酸化処理を行った。その後、各部材をイオン交換水で洗浄し、乾燥させた。

後処理として、陽極酸化処理後の各部材を、リン酸溶液に浸漬し、室温で１０分間攪拌した。その後、各部材をイオン交換水で洗浄し、乾燥させた。なお、リン酸処理の時間または回数の増加により、陽極酸化層を構成する個々の柱状体が分離された状態で観察され易くなり得る。

なお、比較試験片として、陽極酸化処理を行わない第１部材および第２部材も用意した。

（３）樹脂シート
３種類の樹脂からなる樹脂シートを用意した。いずれの樹脂シートも円環状（外径φ２８ｍｍ×内径φ２０ｍｍ×ｔ１ｍｍ）とした。樹脂シートは、射出成形で作製した平板（５８ｍｍ×５８ｍｍ×ｔ１ｍｍ）から、円環状樹脂シートを４個切り抜いて製造した。

３種類の樹脂は、 (a) ＰＰＳ（東レ株式会社製Ａ９００）、 (b) ガラス繊維（強化繊維）が３０％配合されたＰＰＳ（ＤＩＣ株式会社製ＦＺ－２１３０）、 (c) ＰＡ１１（アルケマ株式会社製）である。ガラス繊維は、いずれも最大繊維径：１０～２０μｍ、最大繊維長：５０～１０００μｍであった。

（４）接合工程
第１部材、樹脂シートおよび第２部材を、その順に積層した積層体を加熱プレス（加熱圧接）した。加熱プレスは、積層体の外周囲に、厚さ５ｍｍのステンレス製ガイドを配置して行った。このとき、積層体に印加される加圧力は約０．０１～１．０ＭＰａ程度である。加熱温度と、その温度での圧接時間は、表１にまとめて示した。なお、加熱温度は第１部材の温度を熱電対で測定した。

［試験］
図２Ａに示すように、各試験片の内部へ、０．５ＭＰａの加圧空気を印加して、リーク試験を行った。リークの有無は、加圧空気を印加した試験片を水中に３０秒間浸漬し、試験片からの発泡の有無により行った。

このリーク試験は、接合後初期と、各試験片を８０℃の温水に１０日間浸漬する耐水試験後とで、それぞれ行った。これらリーク試験の結果（シール性）を表１にまとめて示した。

《せん断引張試験》
（１）試験片の製作
図２Ｂに示す試験片を製作して、樹脂層による接合強度を、せん断引張試験により評価した。第１部材と第２部材は共に短冊状（２５ｍｍ×９８ｍｍ×ｔ２ｍｍ）とした。各部材の基材（アルミニウム合金）は前述した通りである。各被接合面にも、前述した陽極酸化処理を施した。なお、本試験でも、比較試験片として、陽極酸化処理を行わない第１部材および第２部材を用意した。

前述した３種類の樹脂からなる樹脂シートも用意した。樹脂シートの製法も前述した通りである。但し、ここでは、樹脂シートを方形状（２５ｍｍ×５ｍｍ×ｔ０．５ｍｍ）とした。

第１部材、樹脂シートおよび第２部材を、その順に積層した積層体を、前述した場合と同様に、加熱プレスにより熱圧着した。なお、このとき用いたステンレス製ガイドの厚みは４．５ｍｍとした。加熱温度は、上述した場合と同様とした。圧接時間は３０秒とした。

（２）試験
各試験片について、ＩＳＯ規格（ＩＳＯ １９０９５）に準拠しつつ、インストロン型万能試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ社製「ＩＮＳＴＲＯＮ ５５６６」）を用いて、引張速度：１０ｍｍ／ｍｉｎで、せん断引張試験を行った。破断時の荷重を、試験片の初期の接合面積（２５ｍｍ×５ｍｍ）で除した公称応力を接合強度とした。本試験を２回（ｎ＝２）または３回（ｎ＝３）行い、各試験で得られた接合強度の算術平均値を表１に併せて示した。

《観察》
第１部材（Ａ３００３）と第２部材（ＡＤＣ１２）の各被接合面に形成した陽極酸化層を、特表２０１６－５２２３１０号公報または特開２０１８－１７１７４９号公報の記載に沿ってＳＥＭ観察した。なお、ＳＥＭには、株式会社日立製作所製 電界放出型走査電子顕微鏡 Ｓ－４３００を用いた。こうして得られた各被接合面に形成されていた陽極酸化層の特徴は、第１部材（第１酸化アルミニウム層）／第２部材（第２酸化アルミニウム層）の順で示すと、次の通りであった。
(a) 多孔質表面層
柱状体の平均高さ ：５０ｎｍ／１７ｎｍ
柱状体の数の平均値 ：９１１個／９８６個
柱状体断面積の合計の平均値 ：６３０００ｎｍ^２／７８０００ｎｍ^２
柱状体断面の周囲の長さの合計の平均値 ：２２４００ｎｍ／２８５００ｎｍ
(b) 多孔質中間層
平均厚さ（平均膜厚） ：５００ｎｍ／４００ｎｍ
微細凹凸の平均細孔径 ：２２ｎｍ／１９ｎｍ
微細凹凸の平均細孔間距離 ：４２ｎｍ／３５ｎｍ

《評価》
（１）表１から明らかなように、被接合面に陽極酸化層が形成されていないと、実用的な接合がなされないことがわかった。なお、樹脂層がＰＡ１１からなる場合、陽極酸化層が無くても、当初は第１部材と第２部材が接合された。しかし、耐水試験後、第１部材と第２部材はやはり剥離した。

（２）一方、被接合面に陽極酸化層が形成されている場合、樹脂層を構成する樹脂の種類やフィラーの有無を問わず、シール性、接合強度、耐久性等が確保された金属部材間の接合が可能となることがわかった。

１ ベース（第１部材）
１１ 流路（第１流路）
１２ 陽極酸化層（第１酸化アルミニウム層）
２ ケース（第２部材）
２１ 流路（第２流路）
２２ 陽極酸化層（第２酸化アルミニウム層）
３ 接合部
３１ 樹脂層
４ パワーデバイス（電子機器）
Ｍ 冷却モジュール

Claims (5)

1. 発熱源である電子機器の搭載側にあり、該電子機器を冷却する冷媒が流動する第１流路を有する第１部材と、
   該第１流路に連なる第２流路を有する第２部材と、
   該第１流路と該第２流路を液密に連接する接合部と、
   を備える電子機器用冷却モジュールであって、
   該第１部材は、第１アルミニウム基材からなると共に、少なくとも該第１流路の開口の周囲に第１酸化アルミニウム層を有し、
   該第２部材は、第２アルミニウム基材からなると共に、少なくとも該第２流路の開口の周囲に第２酸化アルミニウム層を有し、
   該接合部は、該第１酸化アルミニウム層と該第２酸化アルミニウム層に接合している樹脂層からなり、
   該第１酸化アルミニウム層と該第２酸化アルミニウム層は、平均高さが１０～１００ｎｍの柱状体が分散した多孔質表面層を最表面側に有し、 該多孔質表面層は、無作為に抽出した４００ｎｍ角の視野内における該柱状体の断面積の合計が平均で８０００～１２８０００ｎｍ ^２ であると共に、該視野内における該柱状体の数が平均で１０～２０００個であり、
   該樹脂層は、樹脂中にフィラーが分散した複合樹脂層であると共に、該第１酸化アルミニウム層と該第２酸化アルミニウム層の間に介装した樹脂シートを加熱圧接してなる電子機器用冷却モジュール。
2. 前記樹脂層全体に対する質量割合で、前記フィラーは５～５５％含まれる請求項１に記載の電子機器用冷却モジュール。
3. 前記樹脂層の厚さは、１０μｍ～５ｍｍである請求項１または２に記載の電子機器用冷却モジュール。
4. 請求項１～３のいずれかに記載した電子機器用冷却モジュールの製造方法であって、
   前記第１酸化アルミニウム層と前記第２酸化アルミニウム層との間にそのまま介装した樹脂シートを加熱圧接する接合工程を備える電子機器用冷却モジュールの製造方法。
5. 前記第１酸化アルミニウム層と前記第２酸化アルミニウム層は、それぞれ、前記第１アルミニウム基材と前記第２アルミニウム基材の陽極酸化処理により形成される請求項４に記載の電子機器用冷却モジュールの製造方法。