JPH07290226A - アルミニウム鋳物接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム鋳物とこれに接合されるアルミ
ニウム又は銅からなる部材との間に隙間ができるのを防
止できるアルミニウム鋳物接合体の製造方法を提供する
ことである。 【構成】 アルミニウム又は銅からなる部材であるパイ
プ２の、アルミニウム鋳物で鋳くるまれる部分の表面
に、超音波振動を利用してアルミニウム用のはんだ又は
ろう材からなるめっき層６を形成し、このめっき層６の
形成された部分をアルミニウム溶湯９により鋳込むよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又は銅か
らなる部材がアルミニウム鋳物と接合されてなるアルミ
ニウム鋳物接合体を製造する方法に関するものである。
アルミニウム鋳物接合体としては、例えば、電子素子の
冷却に用いられる冷却ジャケットが挙げられる。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】例えば、冷却ジャケット
は、一般に、図１及び図１のII矢視図である図２に示す
ように、冷却される電子素子が載置されるブロック１
と、ブロック１内に挿通された冷媒を流すためのＵ字状
のパイプ２とで構成されており、ブロック１としてはア
ルミニウム鋳物が、また、パイプ２としては例えばアル
ミニウム製又は銅製のものが用いられ、パイプ２はアル
ミニウム鋳物で鋳くるまれている。

【０００３】ところで、従来では、パイプ２を直接にア
ルミニウム溶湯を用いて鋳込んで、冷却ジャケットを製
造していた。しかし、この方法では、パイプ２に対して
アルミニウム溶湯が容易に「ぬれ」を示さないため、パ
イプ２とアルミニウム鋳物との間に隙間ができ、冷却ジ
ャケットの冷却性能が低下するという問題があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、アルミニウム鋳物とこれに接
合されるアルミニウム又は銅からなる部材との間に隙間
ができるのを防止できるアルミニウム鋳物接合体の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【目的を達成するための手段】本発明は、アルミニウム
又は銅からなる部材がアルミニウム鋳物と接合されてな
るアルミニウム鋳物接合体を製造する方法において、上
記部材の、アルミニウム鋳物と接合される部分の表面
を、溶融状態にあるアルミニウム用のはんだ又はろう材
の中に浸漬し、超音波振動を加えて上記表面に上記はん
だ又はろう材を付着させ、この付着部分に、鋳造作業に
よってアルミニウム溶湯を接触させることを特徴として
いる。

【０００６】

【作用】アルミニウム又は銅からなる部材の、アルミニ
ウム鋳物と接合される部分の表面は、アルミニウム用の
はんだ又はろう材の中にあるために酸化が阻止され、活
性な状態を維持する。そのため、上記部材の上記表面に
対して上記はんだ又はろう材の「ぬれ」が生じ、上記表
面には、上記はんだ又はろう材が強固に付着して上記は
んだ又はろう材からなるめっき層が形成される。このめ
っき層は、アルミニウム溶湯に接すると、直ちに溶解し
てアルミニウム溶湯中に拡散し消失する。これにより、
上記表面とアルミニウム溶湯とは直接に「ぬれ」を生
じ、上記表面とアルミニウム鋳物とは隙間なく即ち密に
接合されることとなる。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）図１及び図２は本実施例の方法により製造
された冷却ジャケットを示す図であり、図１は平面図、
図２は図１のII矢視図である。図３ないし図５は本実施
例の方法を工程順に示す図である。以下、本実施例の方
法を図に基づいて説明する。なお、パイプ２はアルミニ
ウム製又は銅製のものであり、ブロック１として用いら
れるアルミニウム鋳物はＡＣ４Ｃである。

【０００８】まず、Ｕ字状に成形されたパイプ２の、ブ
ロック１内に位置させる部分即ちアルミニウム鋳物で鋳
くるまれる部分２１を、図３に示すように、溶融状態に
あるアルミニウム用はんだ４中に浸漬し、超音波振動を
適切なホーンを通じてパイプ２又は浴７に加える。はん
だ４としては、例えば、９５％Ｚｎ−５％Ａｌを用い
る。なお、はんだ４の代わりにアルミニウム用ろう材を
用いてもよい。超音波振動は、周波数１８ＫＨｚのもの
を出力５００Ｗで８秒間加えた。浴温度は４５０℃程度
とした。この際、次のような反応が生じると考えられ
る。即ち、パイプ２の部分２１表面は、はんだ４中にあ
るために酸化が阻止され、活性な状態を維持する。その
ため、部分２１表面に対してはんだ４の「ぬれ」が生
じ、部分２１表面には、図４に示すように、はんだ４が
強固に付着してはんだめっき層６が形成される。

【０００９】次に、図４の状態にあるパイプ２の部分２
１を、図５に示すように、鋳型８内に設置し、鋳型８内
に７００℃程度のアルミニウム溶湯９を注入し、アルミ
ニウム鋳物であるブロック１（図１）を形成する。この
工程において、はんだめっき層６は、アルミニウム溶湯
９に接すると、直ちに溶解してアルミニウム溶湯９中に
拡散し消失する。これにより、はんだめっき層６が形成
されていた部分２１表面とアルミニウム溶湯９との間に
は直接に「ぬれ」が生じることとなり、ブロック１は部
分２１との間に隙間を生じることなく形成される。即
ち、ブロック１とパイプ２の部分２１とは、密に接合さ
れる。

【００１０】そして、ブロック１の形成されたものを、
バリ取り等の適当な機械加工を行なって仕上げる。

【００１１】以上のように、上記製造方法によれば、パ
イプ２の部分２１表面に、超音波振動を利用してはんだ
めっき層６を形成し、これにアルミニウム溶湯９を接触
させるようにしたので、部分２１表面に隙間なく即ち密
に接合したブロック１を形成することができ、パイプ２
とブロック１との接触熱抵抗を低減でき、熱交換効率の
向上した冷却ジャケットを得ることができる。

【００１２】（実施例２）図６は本実施例の方法により
製造された冷却ジャケットを備えたヒートパイプ式ヒー
トシンクを示す斜視図、図７は図６のVII −VII 断面
図、図８ないし図１１は本実施例の製造方法を工程順に
示す図である。図において、１はブロック、２はパイ
プ、３は放熱フィンである。ブロック１はアルミニウム
鋳物製であり、パイプ２及び放熱フィン３はアルミニウ
ム製又は銅製である。

【００１３】ブロック１は通路１１を有しており、通路
１１の入口１１ａにはパイプ２の一端２１１が接合して
おり、パイプ２と通路１１とは連通している。一端２１
１は図７中のＸ部分であり、一端２１１の外周面と入口
１１ａの壁面とが密に接合している。放熱フィン３は多
数枚がパイプ２に直交して並設されている。通路１１
の、入口１１ａ以外の壁面１１ｂは、微小な凹凸を多数
有している。

【００１４】次に、本実施例の製造方法について説明す
る。まず、パイプ２の一端２１１を、図８に示すよう
に、溶融状態にあるアルミニウム用はんだ４中に浸漬
し、超音波振動を適切なホーンを通じてパイプ２又は浴
７に加える。はんだ４としては、例えば、９５％Ｚｎ−
５％Ａｌを用いる。なお、はんだ４の代わりにアルミニ
ウム用ろう材を用いてもよい。超音波振動は、周波数１
８ＫＨｚのものを出力５００Ｗで８秒間加えた。浴温度
は４２０℃程度とした。この際、次のような反応が生じ
ると考えられる。即ち、パイプ２の一端２１１外周面
は、はんだ４中にあるために酸化が阻止され、活性な状
態を維持する。そのため、一端２１１外周面に対しては
んだ４の「ぬれ」が生じ、一端２１１外周面には、図９
に示すように、はんだ４が強固に付着してはんだめっき
層６が形成される。

【００１５】次に、図９に示すように、パイプ２の一端
２１１内に、中子１０の一端１０１を嵌挿させる。中子
１０は、パイプ２に連通する通路１１と同じ形状を有し
ており、耐熱性の多孔性材料でできている。耐熱性の多
孔性材料としては、例えば、珪砂に所定のバインダーを
加えて混合し焼き固めてなるものが用いられる。所定の
バインダーとしては、ベントナイト、石炭粉、デンプン
等の、有機物又は無機物が挙げられる。また、中子１０
として、所謂セラミック中子を用いてもよい。

【００１６】次に、図９の状態にあるパイプ２の一端２
１１を、図１０に示すように、鋳型８内に設置し、鋳型
８内に７００℃程度のアルミニウム溶湯９を注入し、ア
ルミニウム鋳物であるブロック１を形成する。この工程
において、はんだめっき層６は、アルミニウム溶湯９に
接すると、直ちに溶解してアルミニウム溶湯９中に拡散
し消失する。これにより、はんだめっき層６が形成され
ていた一端２１１外周面とアルミニウム溶湯９との間に
は直接に「ぬれ」が生じることとなり、ブロック１はパ
イプ２との間に隙間を生じることなく形成される。即
ち、ブロック１の通路１１の入口１１ａとパイプ２の一
端２１１とは、密に接合される。

【００１７】次に、中子１０を、図１１の状態のブロッ
ク１内から取出す。例えば、中子１０を、予め複数の分
割体からなるものとして構成しておき、ブロック１を形
成した後に、ブロック１内で分割し、パイプ２を通して
外に取出す。中子１０は多孔性材料からなっているの
で、その表面には微孔が散在している。従って、中子１
０を取出した後の、通路１１の壁面１１ｂ（図７）には
中子１０の微孔に対応した微小な凹凸が散在している。

【００１８】その後、バリ取り等の適当な機械加工を行
なって仕上げる。なお、放熱フィン３は、ブロック１を
形成する前にパイプ２に取付けてもよく、ブロック１を
形成した後に取付けてもよい。

【００１９】以上のように、上記製造方法によれば、パ
イプ２の一端２１１外周面に、超音波振動を利用しては
んだめっき層６を形成し、これにアルミニウム溶湯９を
接触させるようにしたので、一端２１１外周面に隙間な
く即ち密に接合したブロック１を形成することができ
る。従って、得られたヒートシンクにおいては、パイプ
２とブロック１との接合部を通して作動液が消失するこ
とはなく、作動液がブロック１に直接接触するので、熱
交換効率を向上できる。

【００２０】また、上記製造方法によれば、中子１０を
利用してブロック１内の通路１１を形成するようにした
ので、通路１１の壁面１１ｂを多数の微小な凹凸を有す
るものにできる。従って、得られたヒートシンクにおい
ては、通路１１の壁面１１ｂにおいてウィックの毛細管
作用に類似の効果を発揮でき、熱交換効率を向上でき
る。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アルミ
ニウム又は銅からなる部材（パイプ２）の、アルミニウ
ム鋳物（ブロック１）と接合される部分の表面に、超音
波振動を利用してアルミニウム用のはんだ又はろう材か
らなるめっき層６を形成し、このめっき層６の形成され
た部分（部分２１、一端２１１）をアルミニウム溶湯に
より鋳込むようにしたので、上記部材とアルミニウム溶
湯との間に直接に「ぬれ」を生じさせることができ、上
記部材とアルミニウム鋳物との間に隙間ができるのを防
止することができる。従って、本発明によれば、例え
ば、冷却性能の良好な冷却ジャケットを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１において製造される冷却ジャケット
及び従来一般の冷却ジャケットの基本構造を示す平面図
である。

【図２】 図１のII矢視図である。

【図３】 実施例１の製造方法の一工程を示す図であ
る。

【図４】 図３の工程で得られたパイプを示す図であ
る。

【図５】 実施例１の製造方法の一工程を示す図であ
る。

【図６】 実施例２の製造方法により得られたヒートパ
イプ式ヒートシンクを示す斜視図である。

【図７】 図６のVII −VII 断面図である。

【図８】 実施例２の製造方法の一工程を示す断面図で
ある。

【図９】 実施例２の製造方法の一工程を示す部分断面
図である。

【図１０】 実施例２の製造方法の一工程を示す断面図
である。

【図１１】 実施例２の製造方法の一工程を示す部分断
面図である。

【符号の説明】

１ ブロック（アルミニウム鋳物） ２ パイプ ４ アルミニウム用はんだ ６ はんだめっき層 ９ アルミニウム溶湯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又は銅からなる部材がアル
   ミニウム鋳物と接合されてなるアルミニウム鋳物接合体
   を製造する方法において、 上記部材の、アルミニウム鋳物と接合される部分の表面
   を、溶融状態にあるアルミニウム用のはんだ又はろう材
   の中に浸漬し、超音波振動を加えて上記表面に上記はん
   だ又はろう材を付着させ、 この付着部分に、鋳造作業によってアルミニウム溶湯を
   接触させることを特徴とするアルミニウム鋳物接合体の
   製造方法。