JPH02188949A - 半導体素子用ヒートシンクの製造方法 - Google Patents
半導体素子用ヒートシンクの製造方法Info
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はオーディオ機器に使用されているトランジスタ
やＩＣなどの発熱素子から発生する熱を拡散させるため
の半導体素子用ヒートシンクの製造方法に関するもので
、特に素子が発生する振動に共振しないヒートシンクを
提供するものである。
やＩＣなどの発熱素子から発生する熱を拡散させるため
の半導体素子用ヒートシンクの製造方法に関するもので
、特に素子が発生する振動に共振しないヒートシンクを
提供するものである。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕トランジ
スタやＩＣなどの半導体素子は何れも熱に弱く、１００
℃以上の温度では機能を失なうものが多い。このためこ
れら半導体素子から発生した熱を外部に拡散させて、素
材が許容以上の温度に達しないようにする付加冷却部品
が用いられている。これをヒートシンクと称している。
スタやＩＣなどの半導体素子は何れも熱に弱く、１００
℃以上の温度では機能を失なうものが多い。このためこ
れら半導体素子から発生した熱を外部に拡散させて、素
材が許容以上の温度に達しないようにする付加冷却部品
が用いられている。これをヒートシンクと称している。
ヒートシンクには通常Ａｌ又はＡｌ合金が用いられ、押
出フィン式、積層フィン式、更にはこれ等とヒートパイ
プを組合せたものなど各種形状のものが提案されている
。このうち押出フィン式のものは押出性の良好なＡｌ合
金（１１５６０Ｂ）を使用し、押出しにより素子を取付
ける基板と該基板の裏面に突出する節状のフィンを形成
したもので、基板上に素子をねじ止め、はんだ付け、伝
熱性接着材による接着などの手段で固定している。
出フィン式、積層フィン式、更にはこれ等とヒートパイ
プを組合せたものなど各種形状のものが提案されている
。このうち押出フィン式のものは押出性の良好なＡｌ合
金（１１５６０Ｂ）を使用し、押出しにより素子を取付
ける基板と該基板の裏面に突出する節状のフィンを形成
したもので、基板上に素子をねじ止め、はんだ付け、伝
熱性接着材による接着などの手段で固定している。
ところがこのような押出フィン式ヒートシンクをオーデ
ィオ機器などに用いる場合、従来の１１合金製のもので
はトランジスタ、パワーｒｃ、トランスなどから発生す
る振動に放熱フィンが共振してしまい、その共振音がス
ピーカーから出る音に耳ざわりな雑音として加わり、音
楽観賞の妨げとなる場合がある。特に最近機器の軽量化
と低コスト化の要求に対して、放熱フィンもできる限り
薄くする方向にあるため、上記雑音がますます発生しや
すい傾向にある。
ィオ機器などに用いる場合、従来の１１合金製のもので
はトランジスタ、パワーｒｃ、トランスなどから発生す
る振動に放熱フィンが共振してしまい、その共振音がス
ピーカーから出る音に耳ざわりな雑音として加わり、音
楽観賞の妨げとなる場合がある。特に最近機器の軽量化
と低コスト化の要求に対して、放熱フィンもできる限り
薄くする方向にあるため、上記雑音がますます発生しや
すい傾向にある。
このためフィンの一部にガラスクロスなどのテープを貼
り付けるなどして共振を抑える方法が提案されたが、十
分な効果が得られず、雑音を消すことができなかった。
り付けるなどして共振を抑える方法が提案されたが、十
分な効果が得られず、雑音を消すことができなかった。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、素子が発生する振
動に共振せず、雑音の発生がない半導体素子用ヒートシ
ンクの製造方法を開発したものである。
動に共振せず、雑音の発生がない半導体素子用ヒートシ
ンクの製造方法を開発したものである。
即ち本発明はＡｌ又はＡｌ合金の押出しにより、半導体
素子を取付ける基板と、該基板の裏面に突出する櫛状の
フィンを形成した後、少なくともフィンの部分にＺｎメ
ッキを施し、しかる後２７５〜４２０℃で拡散加熱処理
することを特徴とするものである。
素子を取付ける基板と、該基板の裏面に突出する櫛状の
フィンを形成した後、少なくともフィンの部分にＺｎメ
ッキを施し、しかる後２７５〜４２０℃で拡散加熱処理
することを特徴とするものである。
本発明は上記の如く、Ａｌ又はＡｌ合金製基板の裏面に
突出させた放熱フィンにＺｎメッキを施し、これを２７
５〜４２［１℃で拡散加熱処理することにより、放熱フ
ィンの表層にＺｎとＡｌの合金層を形成する。この合金
層はＺｎとＡｌの微細な共析組織を形成し、結晶粒界の
粘性流動により振動を吸収する。従って素子が発生する
振動を速やかに減衰させることができ、雑音の発生を抑
制することができる。更に振動の横波は物体の表面にお
いて最大となるので、放熱フィンの表層にＺｎとＡｌ合
金層を形成することにより、共析組織の振動減衰効果が
効率よく発揮される。
突出させた放熱フィンにＺｎメッキを施し、これを２７
５〜４２［１℃で拡散加熱処理することにより、放熱フ
ィンの表層にＺｎとＡｌの合金層を形成する。この合金
層はＺｎとＡｌの微細な共析組織を形成し、結晶粒界の
粘性流動により振動を吸収する。従って素子が発生する
振動を速やかに減衰させることができ、雑音の発生を抑
制することができる。更に振動の横波は物体の表面にお
いて最大となるので、放熱フィンの表層にＺｎとＡｌ合
金層を形成することにより、共析組織の振動減衰効果が
効率よく発揮される。
本発明におけるＡｌ又はＡｌ合金としては、＋１３１０
００系〜７０００系の展伸用合金が何れも使用可能であ
るが、押出性の良好な月３６０６３などの合金が最も好
適に用いられる。
００系〜７０００系の展伸用合金が何れも使用可能であ
るが、押出性の良好な月３６０６３などの合金が最も好
適に用いられる。
Ｚｎメッキは電気メッキ又は溶融メッキの何れかの方法
により施す。電気メッキの場合はＡｌ又はＡ／金合金表
面を清浄化した後、メッキの付着性を高めるための下地
処理としてジンケート処理を施し、続いて酸性Ｚｎメッ
キ浴（硫酸亜鉛、塩化亜鉛、ホウフッ化亜鉛等の混合液
）やアルカリ亜鉛浴（青化亜鉛、青化ソーダ、苛性ソー
ダの混合液）等の浴中で電流密度１〜１５＾／ｄｎ（で
行ない、メッキ層の厚さは５μｍ以上とすることが望ま
しい。また溶融メッキの場合は４３０〜４６０℃に加熱
した溶融亜鉛メッキ槽に、フラックス槽をくぐらせたＡ
ｌ又はＡＡ’合金を浸漬してメッキを施す。この場合も
メッキ厚さは５μｍ以上とすることが望ましい。
により施す。電気メッキの場合はＡｌ又はＡ／金合金表
面を清浄化した後、メッキの付着性を高めるための下地
処理としてジンケート処理を施し、続いて酸性Ｚｎメッ
キ浴（硫酸亜鉛、塩化亜鉛、ホウフッ化亜鉛等の混合液
）やアルカリ亜鉛浴（青化亜鉛、青化ソーダ、苛性ソー
ダの混合液）等の浴中で電流密度１〜１５＾／ｄｎ（で
行ない、メッキ層の厚さは５μｍ以上とすることが望ま
しい。また溶融メッキの場合は４３０〜４６０℃に加熱
した溶融亜鉛メッキ槽に、フラックス槽をくぐらせたＡ
ｌ又はＡＡ’合金を浸漬してメッキを施す。この場合も
メッキ厚さは５μｍ以上とすることが望ましい。
尚これらのＺｎメッキを施したあとで、後処理としてし
ばしば行なわれているクロメート処理を施すことにより
、耐食性と光輝性を向上させることができ、用途によっ
てはこのような処理を施しても良い。
ばしば行なわれているクロメート処理を施すことにより
、耐食性と光輝性を向上させることができ、用途によっ
てはこのような処理を施しても良い。
このようにして少なくともフィン表面にＺｎメッキ層を
設けたＡｌ又はＡｌ合金製ヒートシンクに、拡散加熱処
理を施し、フィン表層に微細な共析組織を形成させる。
設けたＡｌ又はＡｌ合金製ヒートシンクに、拡散加熱処
理を施し、フィン表層に微細な共析組織を形成させる。
この拡散加熱処理により、ＺｎとＡｌの界面において、
Ｚｎ原子はＡｌマトリックス中に、Ａｌ原子はメッキし
たＺｎ層中に、それぞれ相互拡散し、フィン表層にＺｎ
−Ａ４合金層を形成する。この拡散加熱処理は２７５〜
４２０℃で行なうもので、２７５℃未満では拡散が十分
に進まず、合金層を形成させるのが困難となり、逆に４
２０℃を越えるとＺｎの融点を越えるため、ｚｎが溶融
して流れ落ちてしまい不適当である。尚合金層を形成さ
せるための保持時間であるが、３００℃では２００時間
程、４００℃では１時間程度保持すれば十分である。
Ｚｎ原子はＡｌマトリックス中に、Ａｌ原子はメッキし
たＺｎ層中に、それぞれ相互拡散し、フィン表層にＺｎ
−Ａ４合金層を形成する。この拡散加熱処理は２７５〜
４２０℃で行なうもので、２７５℃未満では拡散が十分
に進まず、合金層を形成させるのが困難となり、逆に４
２０℃を越えるとＺｎの融点を越えるため、ｚｎが溶融
して流れ落ちてしまい不適当である。尚合金層を形成さ
せるための保持時間であるが、３００℃では２００時間
程、４００℃では１時間程度保持すれば十分である。
このような拡散加熱処理を施した後、冷却するとＺｎと
Ａｌの微細な共析組織からなる合金層が表層部に形成さ
れ、この合金層の存在のため前述のように良好な振動減
衰性が得られ、素子が発生する振動によっても放熱フィ
ンが共振せず、雑音の発生しないヒートシンクが得られ
る。拡散加熱処理後の冷却であるが、炉冷、空冷、水冷
などの何れの方法でも可であるが、本発明者らの実験に
よると水冷の場合者干高い振動減衰性が得゛られた。こ
れは急激な冷却により、より微細な共析合金層が得られ
るためと推定される。
Ａｌの微細な共析組織からなる合金層が表層部に形成さ
れ、この合金層の存在のため前述のように良好な振動減
衰性が得られ、素子が発生する振動によっても放熱フィ
ンが共振せず、雑音の発生しないヒートシンクが得られ
る。拡散加熱処理後の冷却であるが、炉冷、空冷、水冷
などの何れの方法でも可であるが、本発明者らの実験に
よると水冷の場合者干高い振動減衰性が得゛られた。こ
れは急激な冷却により、より微細な共析合金層が得られ
るためと推定される。
このように本発明は、Ａｌ又はＡｌ合金製の放熱フィン
にＺｎをメッキし、更に２７５〜４２０℃で拡散加熱処
理を施すことにより、素子が発生する振動によっても共
振せず、雑音の発生がないヒートシンクが得られる。
にＺｎをメッキし、更に２７５〜４２０℃で拡散加熱処
理を施すことにより、素子が発生する振動によっても共
振せず、雑音の発生がないヒートシンクが得られる。
第１図に示すように基板（２）の裏面に放熱フィン］３
）を突設した押出フィン式ヒートシンク（１）をＡｌ合
金（１１３６０６３）の押出しにより作成した。面図に
おいて（４）はヒートシンク（５）を取付けるためのベ
ース板を示す。これを脱脂した後、ジンケート処理を施
して厚さ０．０３μｍの薄いＺｎ析出下地処理を施した
。即ち浴組織を＾ＳＴＭ−８２５２に規定の苛性ソーダ
ー酸化亜鉛−塩化第二鉄−ロッシェル塩の混合水溶液と
し、２５℃で３０秒浸漬することにより処理した。
）を突設した押出フィン式ヒートシンク（１）をＡｌ合
金（１１３６０６３）の押出しにより作成した。面図に
おいて（４）はヒートシンク（５）を取付けるためのベ
ース板を示す。これを脱脂した後、ジンケート処理を施
して厚さ０．０３μｍの薄いＺｎ析出下地処理を施した
。即ち浴組織を＾ＳＴＭ−８２５２に規定の苛性ソーダ
ー酸化亜鉛−塩化第二鉄−ロッシェル塩の混合水溶液と
し、２５℃で３０秒浸漬することにより処理した。
次に硫酸亜鉛４１０ ｇ、塩化アルミニウム２０ｇ。
硫酸ソーダ１５ｇを１１の水に溶かした２５℃の水溶液
を電解液とし、純Ｚｎ板を対極として電流密度２ Ａ／
ｄｒｄによりＺｎを１０μｍの厚さに電気メッキした。
を電解液とし、純Ｚｎ板を対極として電流密度２ Ａ／
ｄｒｄによりＺｎを１０μｍの厚さに電気メッキした。
これに第１表に示す各種の拡散加熱処理を施した後、冷
却してからベース板を介してトランジスタを取付けた。
却してからベース板を介してトランジスタを取付けた。
このヒートシンクを音響機器に取付け、雑音発生の有無
を判定した。その結果を第１表に併記した。
を判定した。その結果を第１表に併記した。
第１表から明らかなように本発明方法Ｎα１〜３による
Ａｌ合金製の放熱フィンにＺｎメッキし、更に２７５〜
４２０℃の温度で拡散加熱処理を施して冷却したヒート
シンクは雑音の発生が全く無い。これに対し拡散加熱処
理を施さない比較方法１１ｈ４、拡散加熱処理の温度範
囲がはずれる比較方法漱５〜６及びＺｎメッキを施さな
い従来方法Ｎａ７は何れも雑音が発生した。
Ａｌ合金製の放熱フィンにＺｎメッキし、更に２７５〜
４２０℃の温度で拡散加熱処理を施して冷却したヒート
シンクは雑音の発生が全く無い。これに対し拡散加熱処
理を施さない比較方法１１ｈ４、拡散加熱処理の温度範
囲がはずれる比較方法漱５〜６及びＺｎメッキを施さな
い従来方法Ｎａ７は何れも雑音が発生した。
このように本発明によれば半導体素子により発生した振
動に共振することがなく、雑音の発生しない半導体素子
用ヒートシンクが得られる顕著な効果を奏するものであ
る。
動に共振することがなく、雑音の発生しない半導体素子
用ヒートシンクが得られる顕著な効果を奏するものであ
る。
第１図は半導体素子用押出フィン式ヒートシンクの一例
を示す斜視図である。 ｌ ヒートシンク ２ 基板 ３ ・フィン ４ ・ベース板 トランジスタ 第１ 図
を示す斜視図である。 ｌ ヒートシンク ２ 基板 ３ ・フィン ４ ・ベース板 トランジスタ 第１ 図
Claims (1)
- Ａｌ又はＡｌ合金の押出しにより、半導体素子を取付け
る基板と、該基板の裏面に突出する櫛状のフィンを形成
した後、少なくともフィンの部分にＺｎメッキを施し、
しかる後２７５〜４２０℃で拡散加熱処理することを特
徴とする半導体素子用ヒートシンクの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP813389A JPH02188949A (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 半導体素子用ヒートシンクの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP813389A JPH02188949A (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 半導体素子用ヒートシンクの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02188949A true JPH02188949A (ja) | 1990-07-25 |
Family
ID=11684791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP813389A Pending JPH02188949A (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 半導体素子用ヒートシンクの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02188949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002076163A1 (fr) * | 2001-03-21 | 2002-09-26 | Kabushikikaisha Sekuto Kagaku | Ailettes de radiateur et procede de rayonnement utilisant ces ailettes |
| JP2016103619A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Ｃｂｃエスト株式会社 | 冷却デバイス用ヒートシンクおよびその製造方法ならびにそれを用いた電子冷却装置 |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP813389A patent/JPH02188949A/ja active Pending
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