JPH0499360A - 半導体素子の放熱板の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車用交流発電機の全波整流器等に使用
される半導体素子の放熱板の製造方法に関し、特に、半
導体素子の冷却にアルミニウム合金を放熱板として使用
する場合の放熱板の表面処理方法の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図は例えば実開昭５７−１０７４２号公報に示され
た従来装置を示す断面図であり、図において、（１）は
アルミニウム合金材からなる放熱板で、装着凹部（１ａ
）を有する。（２ａ）は上記放熱板（１）の装着凹部（
１ａ）に形成された銅めっき層、（３）は上記放熱板（
１）の凹部（ｌａ）に装着されたダイオード等の半導体
素子、（４）は上記めっき層（２ａ）と上記半導体素子
（３）を接合する半田である。

この従来のものにおいて、その製作の際には、まず、ア
ルミニウム合金材から放熱板（１）を形成し、その所定
位置に半導体素子（３）装着用の凹部（ｌａ）を設ける
。次にその放熱板（１）の凹部（ｌａ）に塩化銅（Ｃｕ
ＣＩ）等のハロゲン化金属を添付した後、放熱板（１）
を４９０℃〜５００℃で加熱してハロケン化アルミニウ
ムの昇華現象を行なわせて凹部（１ａ）表面のみに銅め
っき層（２ａ）を形成する。この後、放熱板（１）の凹
部（１ａ）上に半導体素子（３）を位置決めして、銅め
っき層（２ａ）と半導体素子（３）とを半田（４）にて
接合し固着して製作を完了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の方法にあっては、放熱板（１）を４９０℃〜５０
０℃の高温度で加熱する工程があるため、放熱板（１）
が変形を起こし、半導体冷却装置の交流発電機への取付
穴ピッチの狂いや、穴形状の変形か発生して再加工を必
要とし、また、ハロゲン化金属の放熱板（１）への付着
作業の際に、凹部（１ａ）以外の不要な部分にハロゲン
化金属が誤りて付着する恐れかあり、めっき層（２ａ）
の生成範囲の管理に労力を要する不具合か生していた。

更に、アルミニウム合金からなる放熱板（１）の−部分
に銅めっきを施しているために５塩水か多量に侵入する
等の強い腐食性環境にさらされると、銅めっき層（２ａ
）とアルミニウム合金材との境界部において著しい局部
腐食を起こす不具合を有し、しかも銅めっき層（２ａ）
の表面は空気酸化の進行が早く、後工程での半田付けま
での期間制限や保存管理に多くの労力を要する等の問題
点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、放熱板の熱変形を防止できると共に放熱板の
耐食性の向上が計れる半導体素子の放熱板の製造方法を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明ては、半導体素子を装着し得る装着部を存しア
ルミニウム合金材からなる放熱板に無電解ニッケルめっ
きを施すようにしたものである。

他の発明では、放熱板に無電解ニッケルめっきを施した
後、電解ニッケルめっきまたは電解スズめっきを施すよ
うにしたものである。更に他の発明では、半導体素子を
装着し得る装着部を有しアルミニウム合金材からなる放
熱板にふつ酸と硝酸の混合液を付着して放熱板表面を腐
食させる工程と、亜鉛置換めっきを放熱板の表面に均一
に形成させる工程と無電解ニッケルめっきを施して放熱
板の亜鉛めっき膜を消滅せしめ、ニッケルめっきを形成
させる工程と、電解ニッケルめっきまたは電解スズめっ
きを施した工程とを備えるようにし板に、無電解ニッケ
ルめっきを施すことにより、極めて低い温度でめっき膜
を形成でき、しかも耐食性を向上できる。また他の発明
では、放熱板に無電解ニッケルめっきを施した後、電解
ニッケルめっきまたは電解スズめっきを施すことにより
、耐食性の向上に加えて半田付性も向上できる。更に他
の発明ではアルミニウム合金材からなる放熱板にふつ酸
と硝酸の混合液を付着して、放熱板の表面状態を顕微鏡
的に凹凸をもたせ、この後、亜鉛置換めっきを施すこと
により、放熱板上の酸化アルミ膜を除去し、この後、無
電解ニッケルめっきを施すことにより、放熱板の狭隘な
すきまへも均一なめっき膜を形成てき、温度上昇か小で
かつ均等な耐食性を付与でき、更に、この後、電解ニッ
ケルめっきまたは電解スズめっきを施すことにより、半
田付は性を安定的に維持することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図乃至第３図において、（５）はアルミニウム合金
より構成された放熱板で、３ケ所の装着凹部（５ａ）と
、複数の冷却フィン（５ｂ）と、２ケ所の取付部（５Ｃ
）とを有する。（６）は上記放熱板（５）を構成し、ア
ルミニウムダイカストから形成されたアルミニウム合金
母材、（７）はこのアルミニウム合金母材の全面に亘っ
て形成された無電解ニッケルめっき膜、（８）はこの無
電解ニッケルめっき膜上に形成された電解ニッケルめっ
き膜、（９）は上記放熱板（５）の装着凹部（５ａ）に
装着されたタイオード等の半導体素子て、１個の放熱板
（５）に３個装着されている。

（ｌＯ）はこの半導体素子に固着された鋼材よりなるベ
ースで、半田付性を良くするために表面にはニッケルめ
っきが施されている。

この実施例のものにおいて、その製作の際には、まず、
アルミニウムダイカスト（ＡＤＣ−１０使用）により、
装着凹部（５ａ）と、冷却フィン（５ｂ）と取付部（５
Ｃ）を有した放熱板（５）を形成する。（第３図ａに示
す） 次にめっきの前処理工程を行う。

即ち、ふつ酸（ＨＦ）　３０％、硝酸（ＨＮＯ３）　７
０％の混合液中（室温）にアルミニウム合金母材（６）
を１分間浸漬する。この処理によって、アルミニウム合
金母材（６）中のシリコン（Ｓｉ）等が除去され、表面
がエツチングされ凹凸形状を程する（第３図すに示す）
よって、アルミニウム合金母材（６）の表面状態が顕微
鏡的にざらつきを持つようになって、以下に述へるめっ
き膜か投錨的（侵入する要因となる。

次に、上記前処理工程のすぐ後（連続的工程）に、上記
前処理したアルミニウム合金母材（６）を、亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）十カセイソータ（ＮａＯＨ）十塩化鉄（Ｆａｃ１２
）十硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）を含む水溶液（室温）
中に１分間浸漬することによって、亜鉛置換めっきを施
す。（第３図Ｃに示す）即ち、上記の前処理工程を行う
と、アルミニウム合金母材（６）にはエツチングにより
新鮮なアルミニウム素地が現われるか、後述の無電解ニ
ッケルめっき工程を行うまでに急速に酸化を起こし、ア
ルミニウム台金母材（６）は表面には酸化皮膜（Ａｌ２
Ｏ３）が形成される。この酸化皮膜が形成された状態で
後述の如く無電解ニッケルめっき処理を行うと、密着力
が低下したり不安定になるので、本実施例では、前処理
工程のすぐ後工程で、上記の如く亜鉛置換めっきを施す
ことによって、酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）を除去して極〈
薄膜の亜鉛めフき皮膜を形成するもので、この亜鉛めっ
き皮膜は次工程の無電解ニッケルめっきの生成を促進す
る作用も有する。

次に、上記亜鉛置換めっき処理をしたアルミニウム母材
（６）を、塩化ニッケル（Ｎ１ｃ１２　）十次亜リン酸
ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ２）＋クエン酸ナトリウム（
Ｎａ５Ｃ６Ｈ５０７）を含む水溶液中（８０℃〜１００
℃）に１５分〜２０分間浸漬して無電解ニッケルめっき
（７）を施す。（第３図ｄに示す）この工程では、亜鉛
めっき皮膜を解かして、５ミクロン程度のニッケルめっ
き皮膜（７）をアルミニウム合金母材（６）の全表面に
亘って形成する。この場合、ニッケルめっき膜（７）は
アルミニウム合金母材（６）の凹凸部に投錨的に侵入し
、強い接着力を有する如く形成される。また、この無電
解ニッケルめっき処理では、冷却フィン（５ｂ）　、取
付部（５ｃ）の如く複雑形状や狭隘なすきまにも均一な
めっき膜を形成でき、かつピンホールも少ないので、放
熱板（５）全体に略均等な耐食性を付与することかでき
る。

次に、上記無電解ニッケルめっき処理をしたアルミニウ
ム母材（６）を、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）生塩化ニ
ッケル（Ｎ１ｃ１２　）＋ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）を含む
水溶液中（５０℃）に約１０分間浸漬して電解ニッケル
めっき膜（８）を形成する。

（第３図ｅ）に示す） この工程では、前工程にて形成した無電解ニッケルめっ
き膜（７）を施した面には、リン（Ｐ）の成分か入って
いるのて半田付性（拡がり性）が悪い場合かあり、この
半田付性を安定に維持する目的で極〈薄膜（１ミクロン
）の電解ニッケルめっき（略１００亀ニツケル膜）を施
すものであり、このめっき膜（８）は少なくとも半田付
か必要な箇所に形成すれば良く、放熱板（５）の全面に
形成する必要はない。

また、放熱板（５）の半田付箇所である装着凹部（５ａ
）の表面がニッケルめっきされており、方、装着凹部（
５ａ）に装着される半導体素子（９）のベース（１０）
の表面にもニッケルめっきか施されているので、ニッケ
ルめっきに半田付性の良好な材質の半田（４）が極めて
容易に選択てき、半田固着も確実にし得る。

なお、上述では半田付性を良くするため最終工程におい
て、電解ニッケルめっきを施したものを例示したが、電
解スズめっきを施すようにしてもよい。

即ち、上記無電解ニッケルめっき処理をしたアルミニウ
ム母材（６）を硫酸第１スズ（５ｎＳ０４）＋硫酸（Ｈ
２ＳＯ４）を含む水溶液中（２０℃）に約１０分間浸漬
して電解スズめっきを施すもので、上記電解ニッケルめ
っきと同様に放熱板（５）の全面に施す必要はなく、少
なくとも半田付が行なわれる装着凹部（５ｂ）と、その
近傍にめっき処理をすればよい。

また、上述では、前処理工程、亜鉛置換めっき工程、無
電解ニッケルめフき工程、電解ニッケルめっき工程、電
解スズめっき工程では、各々溶液中にアルミニウム合金
母材（６）を浸漬するようにしたものを例示したか、各
溶液をアルミニウム合金母材（６）に噴射しても良く、
浸漬による処理に限定するものではない。

また、上記実施例では、アルミニウム合金母材（６）を
、■ふつ酸と硝酸との混合液中への浸漬によるエッチン
ク→■亜鉛置換処理→■無電解ニッケルめっき→■電解
ニッケルめっき、または電解スズめっきの各工程順にて
処理を行うものを例示したか、上記の４工程を全て行う
必要はなく、例えば、アルミニウムダイカストにより、
装着凹部（５ａ）と、冷却フィン（５ｂ）と、取付部（
５Ｃ）とを形成したアルミニウム合金母材（６）を無電
解ニッケルめっき工程のみの処理で、アルミニウム台金
母材（６）の表面上にニッケルめっき膜（７）のみを形
成しても極めて低い温度でめっき処理ができるので、放
熱板（５）の熱変形が生しることがなく、しかも取扱い
性か良好であり、かつ耐食性を向上できる効果を有する
ものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明では半導体素子を装着し得る装
着部を有しアルミニウム合金材からなる放熱板に、無電
解ニッケルめっきを施すようにしたので、熱変形か少な
く、取扱い性が優れ、しかも耐食性の良好な放熱板を提
供することかできる。

また、他の発明では、放熱板に無電解ニッケルめっきを
施した後、電解ニッケルめっき、または電解スズめっき
を施すことにより、更に半田付性をも向上できる利点を
有する。

更に他の発明では、アルミニウム合金材からなる放熱板
に、ふり酸と硝酸の混合液を付着して、放熱板の表面を
腐食させる工程と、この工程後、亜鉛置換めっきを放熱
板の表面に均一に形成させる工程と、この工程後、無電
解ニッケルめっきを施して亜鉛めっきを消滅せしめ、ニ
ッケルめっきの膜を形成させる工程と、この後、電解ニ
ッケルめっき、または電解スズめっきを施す工程とから
放熱板を処理することにより、前処理工程並びに各めっ
き処理工程を従来の方法に比して温度上昇を大幅に低く
できるので放熱板の熱変形が防止できると共に放熱板の
取扱い性が良好となり、また、前処理工程においてふつ
酸と硝酸の混合液によるエツチングすることにより、ア
ルミニウム合金母材には全面に亘って凹凸面が形成され
、かつ亜鉛置換めっきによりその凹凸面の酸化が防止て
き、後工程での無電解ニッケルめっき工程によって、ニ
ッケルめっきが、その凹凸面に投錨的に確実に侵入して
極めて強固な接着力が得られ、しかも電解ニッケルめっ
き、または電解スズめっきを施すことにより半田付良好
な放熱板を提供できるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第
１図に示す実施例の要部を示す断面図、第３図はこの発
明の一実施例による製作工程を示す拡大断面図、第４図
は従来装置を示す断面図である。 図中、（４）は半田、（５）は放熱板、（５ａ）は装着
凹部、（５ｂ）は冷却フィン、（５Ｃ）は取付部、（６
）はアルミニウム合金母材、（７）は電解ニッケルめっ
き膜、（８）は無電解ニッケルめっき膜、（９）は半導
体素子、（ｌＯ）はベースである。 なお。 各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子を装着し得る装着部を有しアルミニウ
   ム合金材からなる放熱板に無電解ニッケルめっきを施し
   たことを特徴とする半導体素子の放熱板の製造方法。
2. （２）放熱板に無電解ニッケルめっきを施した後、電解
   ニッケルめっきまたは電解スズめっきを施したことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体素子
   の放熱板の製造方法。
3. （３）半導体素子を装着し得る装着部を有しアルミニウ
   ム合金材からなる放熱板に、ふっ酸と硝酸の混合液を付
   着して放熱板表面を腐食させる工程、この工程後、亜鉛
   置換めっきを放熱板の表面に均一に形成させる工程、こ
   の工程後、無電解ニッケルめっきを施して、放熱板の亜
   鉛めっき膜を消滅せしめ、ニッケルめっきを形成させる
   工程、及び上記無電解ニッケルめっき工程の後、電解ニ
   ッケルめっきまたは電解スズめっきを施した工程を備え
   た半導体素子の放熱板の製造方法。