WO2018155592A1 - 中空構造体の製造方法、めっき複合体及び中空構造体 - Google Patents

中空構造体の製造方法、めっき複合体及び中空構造体 Download PDF

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昌範 溝口
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株式会社旭電化研究所
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    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a hollow structure useful as a radiator (heat sink, heat pipe, vapor chamber) incorporated in various small, thin, and multifunctional semiconductor devices, a plating composite, and a hollow structure. More specifically, a hollow structure body developed by utilizing the difference between the metal used as a temporary plating core material and another metal on the metal and the solubility of the two metals in a specific solution.
  • the present invention relates to a manufacturing method, a plating composite, and a hollow structure.
  • a cooling fan is installed in the equipment and operated to dissipate the heat of various devices, or the heat generating part of the device that generates heat directly contacts a heat sink made of aluminum or copper with good heat conduction.
  • the heat generation part is connected to a heat sink via a heat pump, and the heat generated by the device is absorbed by the heat sink to dissipate heat.
  • components such as two heat conductive thin plates and vibration generating means must be manufactured and prepared as separate members, and they must be assembled into a liquid-tight structure to form an internal space between the thin plates. It must be done. For this reason, in the assembly process of the structure, after the constituent members are arranged in a predetermined positional relationship, a fine, careful and complicated process such as laser welding is performed on the peripheral edge of the structure in order to make the whole liquid-tight structure. It is necessary to do work.
  • These problems become more complicated as the structure has a more complicated shape, and can be said to be problems to be solved considering the problem of mass production and industrialization.
  • the present invention does not require a step of assembling each component as in the prior art described above, and utilizes a plating method in which a metal is plated on a certain core material, and a difference in melting ability between the core material and the plating with respect to a specific solution. Then, only the core material is dissolved and removed to form a hollow portion, and the body manufactures a hollow structure made of plated metal, in particular, a thin and thin hollow structure can be manufactured easily and inexpensively. The issue is to provide technology that is suitable for use.
  • the present invention provides: A plating composite having a plating layer formed by plating the surface of the core material, wherein the plating composite in a form in which a part of the core material is exposed from the plating layer, Next, the core material is dissolved and removed by a solution that dissolves the core material but the plating layer does not dissolve, and the portion of the core material is converted into a hollow portion, A method for producing a hollow structure, comprising producing a hollow structure having the plating layer as a skeleton, is provided.
  • the core material is preferably a metal or a synthetic resin.
  • the core material preferably has a thickness of 0.001 to 1 mm, and the plating layer preferably has a thickness of 0.001 to 1 mm. It is preferable to use a material in which at least one through hole is formed in the thickness direction as the core material.
  • As the core material it is preferable to use a material having an uneven portion formed on at least a part of the surface. It is preferable to use a structure in which a sheet-like member made of a material that is not dissolved by the solution is integrated as the core material, and the sheet-like member remains in the hollow portion.
  • At least a part of the surface of the core material Prior to the plating treatment, at least a part of the surface of the core material is coated with a corrosion-resistant metal layer that has excellent corrosion resistance and does not dissolve in the solution, and at least a part of the inner surface of the skeleton portion made of the plating layer Is preferably covered with the corrosion-resistant metal layer.
  • the present invention comprises a core material and a plating layer covering the surface of the core material,
  • the core material is dissolved and removed by a solution in which the core material is dissolved but the plating layer is not dissolved to convert the core material into a hollow part, and the plating layer is used as a skeleton part of a hollow structure.
  • a plating composite used for manufacturing the hollow structure in which a part of a core material is exposed from the plating layer.
  • the thickness of the core material of the plating composite is 0.001 to 1 mm, and the thickness of the plating layer is 0.001 to 1 mm. It is preferable that an uneven portion is formed on at least a part of the surface of the core material of the plating composite. It is preferable that the core material of the plating composite is an integrated sheet-like member made of a material that remains in the hollow portion and is not dissolved by the solution. Between the core material and the plating layer of the plating composite, a corrosion-resistant metal layer that has excellent corrosion resistance and does not dissolve in the solution covers and covers at least a part of the surface of the core material. preferable.
  • the present invention provides the core material, wherein the core material is dissolved and removed by a solution in which the core material is dissolved but the plating layer is not dissolved, in a plating complex in which the surface of the core material is covered with a plating layer except for a part thereof.
  • a plating complex in which the surface of the core material is covered with a plating layer except for a part thereof.
  • a heat medium is enclosed in the hollow portion of the hollow structure. It is preferable that the interval between the inner surfaces facing each other of the hollow portion corresponding to the thickness direction of the core of the hollow structure is 0.001 to 1 mm, and the thickness of the skeleton portion is 0.001 to 1 mm. It is preferable that at least a part of the inner surface of the hollow portion of the hollow structure has an uneven portion. It is preferable that a sheet-like member made of a material that is not dissolved by the solution is inserted and disposed in the hollow portion of the hollow structure.
  • the hollow structure is preferably used as a radiator, cable or metal tube for electronic equipment.
  • a hollow structure having a hollow portion inside can be manufactured without mechanically assembling a heat conductive thin plate or the like.
  • the hollow structure having a complicated shape, the overall size is reduced, the thickness is reduced, and the diameter is reduced.
  • a hollow structure can be manufactured.
  • the thickness of the core material including the “thickness (diameter)” in the case of a rod-shaped or cylindrical material
  • the shape of the core by appropriately selecting the thickness of the core material (including the “thickness (diameter)” in the case of a rod-shaped or cylindrical material) and the shape of the core, the cross-sectional area of the hollow portion to be formed The size and the space volume of the entire hollow portion can be arbitrarily set.
  • the strength, heat capacity, and weight of the skeleton formed can be arbitrarily adjusted. Also, if a method of dissolving and removing the core material by heat is adopted, especially in the case of a structure where the space of the hollow portion is narrow and deep, the solution until the core material is dissolved is discharged to the outside. It may be cooled and solidified in the meantime, so that it cannot be discharged smoothly, and the amount remaining in the space may be relatively large. On the other hand, in the present invention, since the core material is dissolved by the solution, it is not solidified in the process of discharging the core material, and the core material solution can be discharged quickly without substantially remaining in the hollow portion.
  • a cylindrical plating layer is also formed on the wall surface of the through hole, and the upper and lower ends thereof are the upper surface portion and the lower surface portion of the skeleton portion. Since the cylindrical plating layer is connected and integrated with the plating layer constituting the structure, the cylindrical plating layer is reinforced as a strut in the thickness direction to prevent sag between the plating layers of the upper surface portion and the lower surface portion of the obtained hollow structure. It is suitable because it also exhibits an action.
  • the hollow structure of the present invention can be reduced in size, diameter, thickness, and weight as a heat sink such as a heat sink, heat pipe, or vapor chamber.
  • a heat sink such as a heat sink, heat pipe, or vapor chamber.
  • various electronic devices electrical control machinery / equipment, power distribution / control machinery / equipment, telecommunications machinery / equipment, portable information terminal, smartphone
  • Computers, power modules, other electronic application machinery and the like is particularly suitable as a heatsink built in and incorporated therein.
  • the present invention when the present invention is applied to a cable for transmitting power and information (particularly, a cable for high-speed transmission), a thin hollow structure can be obtained, so that the dielectric constant is stable over the entire length, and the large capacity Suitable for high-speed data transmission.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a plating composite according to an embodiment of the present invention in which a copper plating layer is formed on the entire surface of the core material of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a partially cutaway sectional view showing the section of the hollow structure concerning one embodiment of the present invention obtained after the immersion treatment in the solution.
  • FIG. 5 (a) is a cross-sectional view showing a part of a plating composite provided with a corrosion-resistant metal layer, and FIG.
  • FIG. 5 (b) shows a hollow structure in which a corrosion-resistant metal layer is formed on the inner surface of a copper plating layer.
  • FIG. FIG. 6A is a perspective view showing a cross-section of a flat plate-like hollow structure in which a copper plating layer corresponding to a support is not formed
  • FIG. 6B is a perspective view showing a cylindrical hollow structure.
  • FIG. Fig.7 (a) is the figure which showed the hollow structure which concerns on other embodiment of this invention
  • FIG.7 (b) is the figure which showed an example of the core material in which the uneven
  • FIG. 8 (a) is a view showing a hollow structure according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 (b) is a view showing a core material in which sheet-like members are integrated on one side
  • FIG.8 (c) is the figure which showed the core material which sandwiched the sheet-like member.
  • a core material described later is prepared.
  • a plating complex is formed in which a plating layer covering the entire surface of the core material is formed, and further, a part of the plating layer is excised to expose the cut surface of the core material. .
  • the plating composite from which a part of the core material is exposed is immersed in a solution described later to selectively dissolve and remove only the core material.
  • the location of the core material of the plating composite is converted into a hollow portion, the plating layer remains as it is, and the upper surface plating layer, the lower surface plating layer, and A skeleton portion having an integral structure formed of a cylindrical plating layer (in the case of a core material having a through hole) connecting the two plating layers is formed.
  • the core material a metal or a synthetic resin that is dissolved in a solution used during the immersion treatment is selected.
  • a metal that does not dissolve in the solution used during the immersion treatment is selected. Therefore, a solution that dissolves the core material but does not dissolve the plating layer is selected as the solution used during the immersion treatment.
  • the solution either an alkaline aqueous solution or an acidic aqueous solution can be used, and one of them is selected in accordance with the combination of the core material and the material forming the plating layer.
  • an alkaline aqueous solution is selected as the solution used during the immersion treatment
  • an amphoteric metal such as aluminum or zinc that dissolves in the core material
  • copper, nickel, chromium, or the like that does not dissolve in the plating layer.
  • an alkaline aqueous solution is selected as the solution used during the immersion treatment.
  • examples of such an alkaline solution include an aqueous sodium hydroxide solution and an aqueous potassium hydroxide solution.
  • the core material is not limited to a metal, and a synthetic resin can also be used.
  • the synthetic resin for example, polyimide can be used as a material that dissolves in an alkaline solution.
  • the obtained hollow structure is used as a radiator (heat sink, heat pipe, etc.)
  • aluminum or polyimide is selected as the core material
  • copper having excellent heat conductivity is selected as the material for forming the plating layer
  • alkali It is preferable to select sodium hydroxide or a polyimide etching solution as the aqueous solution.
  • the core material may be a flat plate or foil having an arbitrary thickness, but as shown in FIG. 1, one or more through-holes in the thickness direction from the upper surface portion 1a of the core material 1 toward the lower surface portion 1b. Those in which 2 is formed are preferred. The reason will be described later.
  • the cross-sectional shape of these through-holes 2 is preferably circular as shown in FIG. 1, but the shape is not limited to this, for example, a triangular, quadrangular, elliptical, star-shaped or other irregular cross-section. Arbitrary shapes, such as a shape, may be sufficient.
  • Such a through hole 2 can be formed by, for example, mechanical punching or drilling, or by applying photolithography and etching techniques.
  • the entire surface of the core material 1, that is, the upper surface portion 1a, the lower surface portion 1b, the peripheral end surface portion 1c, and the wall surface portion 2a of the through hole 2 are covered with a copper plating layer 3 having a desired thickness, as shown in FIG.
  • the core material-plating composite member 4 is manufactured. Compared with the core material 1 of FIG. 1, the core material-plating composite member 4 is thicker by the thickness of the formed copper plating layer 3 and has a longer width and length. The diameter is smaller than the diameter of the through hole 2.
  • the copper plating layer 3 can be formed by applying an electrolytic plating method using a normal copper plating bath or an electroless plating method. In that case, since the surface of the aluminum core material 1 is covered with a passive film and the copper plating layer may not be electrodeposited evenly as it is, the copper plating layer 3 is evenly applied to the entire surface of the core material 1 as much as possible. Before the plating process, for example, zinc replacement or pretreatment using an acidic cleaner is preferably performed on the entire surface of the core material 1. In this embodiment, since the aluminum core material 1 is finally dissolved, the adhesion strength between the core material 1 and the copper plating layer 3 does not need to be strong. For this reason, it is sufficient to immerse in an acidic cleaner as a pretreatment, whereby the cost for the plating treatment can be considerably reduced.
  • the thickness of the copper plating layer 3 to be formed can be adjusted to any thickness by selecting the copper concentration in the copper plating bath used during the plating treatment, the current density employed during the plating treatment, and the plating time. .
  • the plating time can be lengthened to increase the thickness of the plating layer, and conversely, it can be shortened to decrease the thickness of the plating layer.
  • the thickness of the copper plating layer 3 can be made different between the upper surface portion 1a and the lower surface portion 1b of the core material 1, or the thickness of the copper plating layer 3 can be partially changed.
  • a part of the core material-plated composite member 4 manufactured in this way is cut out to obtain a plated composite body 4A of the present embodiment in which the cut surface of the aluminum core material 1 is exposed.
  • the part to be excised is not limited to one place, and may be a plurality of appropriate parts.
  • the cut surface of the plated composite 4A obtained after the cutting has a cross-sectional structure as shown in FIG. Yes. That is, the cut surface of the plating composite 4A is formed on the cut surface 1d of the core material 1 itself, the upper surface portion 1a and the lower surface portion 1b of the core material 1, and the wall surface portion 2a of the through hole 2 in FIG.
  • the cut surfaces 3d of the copper plating layer 3 in which the copper plating layers 3 are connected to each other to form an integral structure are simultaneously exposed.
  • the wall surface of the portion of the through-hole 2A that has not been removed remains covered with the copper plating layer 3.
  • the plating composite 4A most of the core material 1 is covered in a bag shape with the copper plating layer 3, so that only the portion of the cut surface 1d is the aluminum constituting the core material 1. It has been put out.
  • the plating composite 4A is subjected to an immersion treatment in a solution.
  • An alkaline aqueous solution is used as the solution.
  • an aqueous sodium hydroxide solution is preferred.
  • the core material 1 exposed from the cut surface 1d from the position of the cut surface 3d of the copper plating layer 3 is made of aluminum which is an amphoteric metal. Dissolve in However, the copper of the copper plating layer 3 covering the core material 1 does not dissolve.
  • the dissolution of only the aluminum plate 1 into the aqueous solution proceeds from the cut surface 1d where it is exposed toward the inside, and finally.
  • the core material 1 is entirely dissolved from the plating composite 4A.
  • the solution of the aluminum core material 1 is discharged to the outside from the portion surrounded by the cut surface 3d of the copper plating layer 3 (the portion where the cut surface 1d of the core material 1 is exposed). 1 is removed.
  • the portion where the aluminum core material 1 was present was converted to the hollow portion 5A, and the skeleton portion was surrounded by the remaining copper plating layer 3 surrounding the hollow portion 5A.
  • a plate-like hollow structure 5 converted to 5B is obtained.
  • the opening of the hollow portion 5A is located on the cut surface 1d of the core 1 described above.
  • the sodium concentration in the aqueous sodium solution is set to 5 to 30%, the liquid temperature is maintained at 30 to 80 ° C., the aqueous solution is stirred, and the aqueous solution is vibrated with an ultrasonic vibrator. If the dipping process is advanced, the melting of the aluminum core material 1 proceeds smoothly, which is preferable.
  • an aluminum core material 1 having a thickness of 0.3 mm in which a plurality of circular through holes 2 having a diameter of 3 mm are punched is formed, and the entire surface thereof is covered and a copper plating layer having a thickness of 0.15 mm is formed by electrolytic plating. 2 is manufactured, and a core material-plating composite member 4 shown in FIG. 2 is manufactured. Then, a part of the core material-plating composite member 4 is cut and removed to a width of about 20 mm, and the cut surface 1d of the aluminum core material 1 and the copper plating layer 3 are formed.
  • a plating composite 4A (FIG.
  • a thin plate-like hollow structure 5 as shown in FIG. 4 can be manufactured by applying an ultrasonic vibration of 20 to 100 kHz and performing an immersion treatment for about 30 to 180 minutes.
  • a hollow portion 5 ⁇ / b> A having the same shape as the aluminum core material 1 used is formed inside the skeleton portion 5 ⁇ / b> B having an integral structure of the copper plating layer 3 having a thickness of 0.15 mm.
  • the opening of the hollow portion 5A (the height (the distance between the inner surfaces facing each other of the hollow portion 5A) is 0.3 mm) is located.
  • the overall thickness is 0.6 mm (0.15 mm ⁇ 2 + 0.3 mm), and the overall thickness is reduced.
  • the copper plating layer 3c which forms the wall surface of 2 A of through-holes stood in the state integrated with these copper plating layers 3a and 3b between the copper plating layer 3a of the upper surface, and the copper plating layer 3b of the lower surface Therefore, even when an excessive surface pressure is applied between the copper plating layers 3a and 3b, for example, in the vertical direction, the standing copper plating layer 3c is stretched between the copper plating layers 3a and 3b. Reinforcing action as a support to prevent
  • the hollow structure 5 manufactured in this way can be used as it is as a radiator for an electronic device (such as a heat sink), but the hollow portion 5A is filled with a heat medium (for example, a cooling refrigerant (such as water)).
  • a heat medium for example, a cooling refrigerant (such as water)
  • the heating medium can be filled from the opening of the hollow portion 5A, and then the opening can be sealed using means such as caulking, pressing, welding, heat fusion, soldering, and the like.
  • the hollow structure 5 of the present embodiment has the copper plating layers 3a, 3b, and 3c integrated with each other, and if only the opening is sealed sufficiently, a liquid-tight structure can be easily obtained.
  • the obtained radiator is thin overall, so it can be placed in a narrow space. Further, since the overall planar shape is defined by the planar shape of the core material that is the starting member to be used, even a heat sink with a complicated shape can be easily accommodated. Moreover, the hollow structure can be easily manufactured by the plating technique and the immersion treatment in the solution as described above. In addition, when the heat medium (refrigerant) is sealed in the hollow part, when combined with each device of an electronic device, the heat medium functions better for each device that generates heat. Demonstrate the effect.
  • the core material 1 when the distance between the inner surfaces facing each other of the hollow portion 5A is extremely narrow, such as 0.3 mm, the core material 1 is also very thin, such as 0.3 mm. If it is made of aluminum as in the present embodiment, it is dissolved in an alkaline aqueous solution, so that it becomes a solution with extremely low viscosity. Therefore, even in a narrow gap, the solution is converted into the hollow portion 5A.
  • the copper plating layer 3 can be quickly discharged to the outside through the opening surrounded by the cut portion 3d.
  • the aluminum solution is not dissolved. It flows out promptly without being blocked by them. Therefore, according to this embodiment, even if the space between the inner surfaces facing each other in the hollow portion is extremely narrow, or even if there is a pillar-shaped material that hinders elution inside, the dissolved core material 1 is hardly left.
  • the heat medium even when filling the hollow medium with a small volume with the heat medium, it is possible to fill the heat medium in an amount corresponding to the volume, even if it is thin (in the above example, the overall thickness is 0.6 mm), High performance radiators (heat sinks and vapor chambers) can be provided. The same applies to a heat pipe having a hollow portion with a diameter of about 1 mm, for example.
  • a metal such as aluminum
  • a synthetic resin such as polyimide
  • a skeleton is formed by plating on the metal.
  • a core material having a thickness of 0.001 to 10 mm
  • the distance between the upper and lower inner surfaces facing each other in the hollow portion corresponding to the thickness direction of the core material is 0.001 to 10 mm.
  • the thickness of the core material 1 and the interval between the inner surfaces facing each other of the hollow portion corresponding to the thickness direction are 0.001 to 5 mm, 0.001 to 3 mm, 0.001 to 1 mm, and further 0.001. It is particularly suitable for the production of very thin radiators of ⁇ 0.5 mm. Therefore, the electronic device is suitable for being arranged in a very narrow space.
  • an aluminum foil or polyimide film having a thickness of about 0.01 mm is used as the core material 1, and the thickness of the plating layer laminated on the front side and the back side is set to about 0.01 mm, so that the hollow portion is included.
  • a very thin hollow metal foil having a total thickness of about 0.03 mm can be obtained.
  • a film made of a synthetic resin such as polyimide is used as the core material 1, for example, a thinner radiator with a space between the upper and lower inner surfaces facing each other in the hollow portion of 0.001 to 0.01 mm is manufactured. Suitable for
  • the present invention may be any form that is not covered with the copper plating layer 3 and is exposed at the stage of becoming the plating composite 4A so that the core material 1 can be dissolved. It is possible to prevent the copper plating layer 3 from being formed at the masked portion by masking a part of the core material 1 and then performing a plating treatment. Moreover, even if it does not mask, when it immerses in a plating bath, the site
  • FIG. 5 a metal layer (corrosion-resistant metal layer) 10 having excellent corrosion resistance covering at least a part of the surface of the core material 1 may be interposed.
  • the material of the corrosion-resistant metal layer 10 include materials that do not dissolve in the solution that dissolves the core material 1, such as gold and silver.
  • the corrosion-resistant metal layer 10 is provided, for example, the surface of the core material 1 is previously coated with a plating process, a sputtering process, a vapor deposition process, etc., and then the surface of the corrosion-resistant metal layer 10 is coated with the copper plating layer 3.
  • the plating composite 4A can also be obtained. In this case, it is the same as in the above embodiment that a part of the core material 1 is exposed not only by the copper plating layer 3 but also by the corrosion-resistant metal layer 10.
  • the same means as various means for exposing from the copper plating layer 3 can be adopted.
  • the plating layer is not limited to copper, and a metal such as nickel or chromium may be selected as in the above embodiment.
  • the skeleton 5B of the hollow structure 5 As shown in FIG. 5B, the inner surface of the copper plating layer 3 is covered with the corrosion-resistant metal layer 10. Therefore, when using it for the use which fills a heat medium (refrigerant) inside like a heat radiator, it is preferable for corrosion prevention to coat
  • the through-hole 2 is formed in the core material 1, and the copper plating layer 3c which functions as a support
  • the copper plating layer 3c which functions as a support
  • the copper plating layer 3c that performs the function of the support column.
  • a flat plate in which a through hole is not formed as a core material As shown in FIG. 6 (a), it is of course possible to make the hollow structure 51 composed of a flat frame portion 51B (copper plating layer 3) having a hollow portion 51A without a support.
  • a thin plate material, foil or film is used as the core material, so that it is mainly used as a base material for heat sinks incorporated in various electronic devices pursuing miniaturization, thickness reduction, weight reduction, and multifunctionality.
  • the use of the hollow structure is not limited thereto, and a rod-like or needle-like material can be used as a core material to form a small-diameter heat pipe.
  • an aluminum needle-like body is used as a core material, and after covering it to form a metal plating layer with high hardness and excellent corrosion resistance such as nickel and chromium, the needle-like body is dissolved and removed. If an ultrafine metal tube is used, it can be used as a base material for an inspection probe for semiconductor device inspection, for example.
  • FIG. 6B shows an example of a hollow structure 52 manufactured using such a rod-like or needle-like core material and used as a heat pipe, an inspection probe, or the like, and a cylinder having a hollow portion 52A. It is comprised from the shape-like frame
  • FIGS. 7A and 7B are views showing a hollow structure 53 according to another embodiment.
  • the hollow structure 53 is used as a radiator (heat sink, heat pipe, vapor chamber, or the like), as described above, the hollow portion 53A is filled with a heat medium (refrigerant) such as water and sealed and used.
  • a heat medium such as water and sealed and used.
  • the formation range of the concavo-convex portion 53A1 is preferably as wide as possible, and as shown in FIG.
  • the uneven portion 53A1 here includes various shapes such as dimple shape, groove shape, line shape, line shape, mesh shape, etc., and these include those that function as a wick that performs capillary action. .
  • a concavo-convex portion 53A1 in the hollow portion 53A as shown in FIG. 7B, at least a part of the surface of the core material 1 has a dimple shape, a groove shape, a linear shape, a streak.
  • the concavo-convex portion 1e made of a shape, mesh shape or the like may be formed.
  • the uneven portion 1e of the core material 1 becomes a hollow portion 53A as shown in FIG. That is, the concave portion of the core material 1 becomes a convex portion on the inner surface of the hollow portion 53A, and the concave and convex portion 53A1 is formed in which the convex portion of the core material 1 becomes a concave portion on the inner surface of the hollow portion 53A.
  • the formation range of the uneven portion 1e on the surface of the core material 1 is also increased. Further, by forming the uneven portions 1e on both surfaces of the core material 1, the uneven portions 53A1 can be formed on both inner surfaces of the hollow portion 53A facing each other.
  • FIGS. 8A and 8B are views showing a hollow structure 54 according to still another embodiment.
  • the hollow structure 54 has an uneven portion 541 such as a dimple shape, a groove shape, a line shape, a line shape, a mesh shape, etc. on the surface of the core material 1 as the core material 1 in advance.
  • the sheet-like member 540 having the surface is joined and integrated by welding, adhesion, or the like, and then the core 1 and the plating composite in which the copper plating layer 3 is formed on the sheet-like member 540 are formed. , And further dissolved.
  • the sheet-like member 540 may use a metal mesh or a porous material, and those meshes and holes penetrating in the thickness direction may constitute the uneven portion 541 described above.
  • a sheet-like (including film-like, foil-like, etc.) member gold, silver, copper, etc.
  • the sheet-like member 540 having the uneven portion 541 is fixed to the inner surface of the hollow portion 54 ⁇ / b> A formed by the copper plating layer 3.
  • the uneven part 541 is formed in the integrated range.
  • the sheet-like member 540 having the uneven portion 541 as described above is formed between two metal (aluminum, etc.) foils 100, 100 (or two synthetic resins). (Polyimide or the like) is sandwiched between films, and this is used as one core material 1, and the core material 1 is subjected to plating treatment, and then processed in the same manner as described above to produce the hollow structure 54. .
  • the core material 1 metal foils 100, 100, etc.
  • the sheet-like member 540 remains without being fixed in the hollow portion 54A.
  • the sheet-like member 540 By disposing the sheet-like member 540 in the hollow portion 54A, a wick that performs capillary action can be formed, but the sheet-like member is inserted into a narrow space where the distance between the inner surfaces is 1 mm or less in a subsequent process. The work to do is difficult. However, as described above, by using the core material 1 in which the sheet-like member is sandwiched with a metal foil or a synthetic resin film, the same steps as those described above, such as plating and dissolution treatment of the core material 1, are performed thereafter. The sheet-like member 540 can be easily arranged in a narrow space.
  • the sheet-like member 540 is preferably fixed on the inner surface of the hollow portion 54A as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) in terms of function as a wick, but FIG. 8 (c). By adopting the method, it is possible to arrange without fixing.
  • the present invention is suitable for manufacturing thin or thin hollow structures having a small thickness (thin diameter) as described above.
  • a thick plate and a block having a large thickness are used as a core material
  • the present invention can also be applied to manufacturing a larger-sized product such as a power module radiator incorporated in an automobile, a railway, a solar cell system, or the like.
  • the melted core material can be thin or thick.
  • the shape of the hollow part and the hollow structure (skeleton part) can also be various shapes, for example, the shape in the cross-sectional direction, such as a triangle, a quadrangle, an ellipse, a star, and other irregular cross-sectional shapes It is also possible to do.

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Abstract

本発明は、小型化、薄型化、軽量化、多機能化を犠牲にすることなく、各種電子機器に搭載されるデバイスの放熱性を高めるヒートシンク等の母材として有用な中空構造体の製造方法及び中空構造体を提供する。　アルミニウム製の芯材１の表面を被覆して銅めっき層３を形成してめっき複合体を製造し、そのめっき複合体の一部を切除して芯材１の切断面を表出させ、ついでそのめっき複合体をアルミニウムは溶解するが銅は溶解しないナトリウム水溶液に浸漬して、アルミニウムだけを選択的に溶解除去して、芯材１の箇所を中空部５Ａにし、銅めっき層３ａ、３ｂ、３ｃの全体から成る骨格部５Ｂにする中空構造体５を製造する。

Description

中空構造体の製造方法、めっき複合体及び中空構造体
　本発明は小型・薄型・多機能の各種半導体装置に組み込む放熱器（ヒートシンク、ヒートパイプ、ベイパーチャンバー（vapor chamber））等として有用な中空構造体の製造方法、めっき複合体及び中空構造体に関する。更に詳しくは、一時的なめっき芯材となる金属とその金属に別種の金属をめっきする接合法と、特定の溶液に対するそれら両金属の溶解能の違いを利用して開発された中空構造体の製造方法、めっき複合体及び中空構造体に関する。
　デスクトップパソコン、タブレット、スマートフォンなど各種の携帯型の情報端末や電子機器の小型化、薄型化、多機能化、軽量化が急速に進展し、その情報処理量や情報伝送量は増大し情報処理速度や情報伝送速度も高速化している。それに伴い、これら機器に搭載されている諸デバイスの発熱量も増大しており、これら装置に組み込まれているＣＰＵなどの各デバイスの温度上昇を抑制する対策が検討されている。その場合、これら機器の上記した小型化、薄型化、多機能化、軽量化の特徴を犠牲にしないことが同時に追求されている。
　このような対策としては、例えば機器内に冷却ファンを組み込み、それを運転して諸デバイスの熱を放散させたり、発熱するデバイスの発熱部位を熱伝導が良好なアルミニウムや銅製のヒートシンクに直接接触させたり、またその発熱部位をヒートポンプを介してヒートシンクに接続して、デバイスの発熱量を当該ヒートシンクに吸収させて放熱することが実施されている。
　しかしこれらの対策の場合、発熱量が大きいデバイスに対しては、冷却ファンを大型化したり、ヒートシンクの厚みを厚くしたり平面形状を大きくしたりして当該ヒートシンクとしての熱容量を高めることが求められる。そのため機器内における冷却ファンやヒートシンク全体の占有空間が大きくなってしまい、搭載するデバイスの種類や個数が制限されるという問題がある。これは、機器に求められている軽量化、小型化、薄型化、多機能化の要求に逆行することにもなる。
　このようなことから、２枚の伝熱性薄板を所定の空間を介して対向配置し、両薄板間に振動発生手段を介在させ、前記空間内に伝熱媒体を封入し、全体の周端部を液密構造に構成したヒートスプレッダが提案されている（特許文献１を参照）。
特開２００５－１２９８９１号公報
　上記した先行技術の構造体の場合、従来のヒートシンクに比べると、全体として薄型化しており、また内部空間に封入された伝熱媒体の働きで放熱性は高まっているといえる。しかしながら他方では、次のような問題がある。
　まず、２枚の伝熱性薄板や振動発生手段などの構成部材をそれぞれ別体の部材として製造し準備しなければならず、そしてそれらを液密構造に組み立てて薄板間に内部空間を形成しなければならないことである。そのため、構造体の組立工程では各構成部材を所定の位置関係に配置したのち、全体を液密構造にするために、構造体の周縁部に対して例えばレーザー溶接などの微細で慎重かつ煩雑な作業を行うことが必要になる。これらの問題は、この構造体が複雑形状のものであるほど煩雑となり、また実際に量産化―工業化の問題を考えると解決すべき問題であるといえる。
　本発明は、上記した先行技術のように各構成部材を組み立てる工程は必要とせず、ある芯材に対して金属をめっきするめっき法と、特定溶液に対する芯材とめっきの溶解能の違いを利用して前記芯材だけを溶解除去して中空部を形成し、本体はめっきした金属から成る中空構造体を製造する技術、特に、薄型や細径の中空構造体を容易かつ安価に製造するのに適した技術の提供を課題とする。
　上記した課題を解決するため、本発明は、
　芯材の表面にめっき処理を施して形成しためっき層を有するめっき複合体であって、前記めっき層から前記芯材の一部が表出した形態の前記めっき複合体を製造し、
　ついで前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって前記芯材を溶解除去して前記芯材の箇所を中空部に転化し、
　前記めっき層を骨格部とした中空構造体を製造することを特徴とする中空構造体の製造方法を提供する。
　前記芯材が、金属又は合成樹脂であることが好ましい。
　前記芯材の厚みが０．００１～１ｍｍであり、前記めっき層の厚みが０．００１～１ｍｍであることが好ましい。
　前記芯材として、厚み方向に少なくとも１つの貫通孔が形成されているものを用いることが好ましい。
　前記芯材として、表面の少なくとも一部に凹凸部が形成されたものを用いることが好ましい。
　前記芯材として、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が一体化されたものを用い、前記中空部内に前記シート状部材を残存させる構成とすることが好ましい。
　前記めっき処理する前に、前記芯材の表面の少なくとも一部を、耐食性に優れると共に前記溶液に溶解しない耐食性金属層で被覆しておき、前記めっき層からなる前記骨格部の内面の少なくとも一部を、前記耐食性金属層により被覆された構造とすることが好ましい。
　電子機器用の放熱器として用いるため、前記中空部に熱媒体を封入する工程をさらに有することが好ましい。
　また、本発明は、芯材と、前記芯材の表面を被覆するめっき層とを有して構成され、
　前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって前記芯材を溶解除去して前記芯材の箇所を中空部に転化し、前記めっき層を中空構造体の骨格部とするべく、前記芯材の一部が前記めっき層から表出した形態となっている前記中空構造体の製造に用いられるめっき複合体を提供する。
　前記めっき複合体の前記芯材の厚みが０．００１～１ｍｍであり、前記めっき層の厚みが０．００１～１ｍｍであることが好ましい。
　前記めっき複合体の前記芯材の表面の少なくとも一部に凹凸部が形成されていることが好ましい。
　前記めっき複合体の前記芯材は、前記中空部内に残存させる、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が一体化されたものであることが好ましい。
　前記めっき複合体の前記芯材と前記めっき層との間に、耐食性に優れると共に前記溶液に溶解しない耐食性金属層が、前記芯材の表面の少なくとも一部を被覆して介在されていることが好ましい。
　また、本発明は、芯材の表面がめっき層で一部を除いて被覆されためっき複合体のうち、前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって溶解除去された前記芯材の箇所が中空部を構成し、前記めっき層が骨格部を構成している中空構造体を提供する。
　前記中空構造体の前記中空部に熱媒体が封入されていることが好ましい。
　前記中空構造体の前記芯材の厚み方向に相当する前記中空部の対向する内面間の間隔が０．００１～１ｍｍであり、前記骨格部の厚みが０．００１～１ｍｍであることが好ましい。
　前記中空構造体の前記中空部の内面の少なくとも一部に、凹凸部を有することが好ましい。
　前記中空構造体の前記中空部内に、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が挿入配置されていることが好ましい。
　前記中空構造体の前記めっき層からなる前記骨格部の内面の少なくとも一部が、耐食性に優れると共に前記溶液によって溶解しない耐食性金属層により被覆された構造であることが好ましい。
　前記中空構造体は、電子機器用の放熱器、ケーブル又は金属チューブとして用いられることが好ましい。
　本発明によれば、伝熱性薄板などを機械的に組み立てることなく内部に中空部を有する中空構造体を製造することができる。その場合、用いる芯材の形状や厚み、また芯材を被覆するめっき層の厚みを適宜に設定することにより、複雑な形状を有する中空構造体、全体として小型化、薄型化、細径化した中空構造体を製造することができる。また芯材の厚み（「厚み」には、棒状や筒状のものの場合には「太さ（直径）」も含む）や形状を適宜に選定することにより、形成される中空部の断面積の大きさと中空部全体の空間体積などを任意に設定することができる。まためっき層の厚みを適宜に設定することにより、形成される骨格部の強度や熱容量、また重量を任意に調節することができる。また、仮に、芯材を熱によって溶解除去する方法を採用したとすると、特に中空部の空間が狭く、奥行きのあるような構造の場合、芯材が溶けた溶液が外部に排出されるまでの間に冷却されて固化してしまい、円滑に排出できず、空間内に残留する量が比較的多くなる可能性がある。これに対し、本発明では芯材を溶液によって溶解するため、芯材を排出する過程で固化することがなく、芯材の溶液を中空部内にほとんど残留させずに速やかに排出できる。これにより、上記のような薄型の中空構造体、複雑な形状の中空構造体を製造するのに適している。
　特に厚み方向に貫通孔を形成した芯材を用いると、形成された骨格部では、貫通孔の壁面にも円筒状にめっき層が形成され、そしてその上下両端は骨格部の上面部と下面部を構成するめっき層と連結して一体化しているので、その円筒状のめっき層が、得られた中空構造体の上面部と下面部のめっき層間におけるへたりを防ぐ厚み方向の支柱としての補強作用も発揮するので好適である。
　また、本発明の中空構造体は、ヒートシンク、ヒートパイプあるいはベイパーチャンバーなどの放熱器として、小型化、細径化、薄型化、軽量化を実現できる。また、極めて薄いあるいは細い構造にすることが可能であるため、小型化が求められる各種電子機器（電気制御用機械器具、配電用又は制御用の機械器具、電気通信機械器具、携帯情報端末、スマートフォン、コンピュータ、パワーモジュール、その他の電子応用機械器具等）に装填、内蔵される放熱器として特に適している。また、本発明を、電力や情報を伝送するためのケーブル（特に高速伝送用ケーブル）に適用する場合、薄型の中空構造体とすることができるため、全長に亘り誘電率が安定し、大容量データの高速伝送に好適である。
本発明の一の実施形態に係るアルミニウム製の芯材の一例を示す一部切欠斜視図である。 図１の芯材の全表面に銅めっき層を形成した本発明の一の実施形態に係るめっき複合体を示す一部切欠斜視図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 溶液への浸漬処理後に得られた本発明の一の実施形態に係る中空構造体の断面を示す一部切欠断面図である。 図５（ａ）は耐食性金属層を設けためっき複合体の一部を示した断面図であり、図５（ｂ）は銅めっき層の内面に耐食性金属層が形成された中空構造体の一部切欠断面図である。 図６（ａ）は支柱に相当する銅めっき層を形成していない平板状の中空構造体の断面を示した斜視図であり、図６（ｂ）は筒状の中空構造体を示した斜視図である。 図７（ａ）は本発明の他の実施形態に係る中空構造体を示した図であり、図７（ｂ）は、凹凸部を形成した芯材の一例を示した図である。 図８（ａ）は本発明のさらに他の実施形態に係る中空構造体を示した図であり、図８（ｂ）はシート状部材を一面に一体化した芯材を示した図であり、図８（ｃ）はシート状部材をサンドイッチした芯材を示した図である。
　中空構造体の製造に際しては、まず後述する芯材が用意される。本実施形態では、この芯材の全表面を被覆するめっき層を形成し、さらに、めっき層の一部を切除して芯材の切断面を表出させた形態のめっき複合体が製造される。
　ついで、芯材の一部が表出しているめっき複合体を後述する溶液に浸漬して芯材だけを選択的に溶解除去する。この浸漬処理により、最終的に得られた中空構造体では、めっき複合体の芯材の箇所は中空部に転化し、めっき層はそのまま残って上面部のめっき層、下面部のめっき層、そして両めっき層を連結する円筒状のめっき層（貫通孔を形成した芯材の場合）から成る一体構造の骨格部が形成される。
　ここで重要なことは、前記芯材の材料、前記めっき層を形成する材料、そしてめっき複合体の浸漬処理時に用いる前記溶液の選定である。
　芯材としては浸漬処理時に用いる溶液に溶解する金属又は合成樹脂が選定される。そしてめっき層を形成する材料としては浸漬処理時に用いる溶液に溶解しない金属が選定される。したがって浸漬処理時に用いる溶液としては、芯材は溶解するがめっき層は溶解しない溶液が選定される。
　溶液としてはアルカリ水溶液と酸性水溶液のいずれも用いることはできるが、芯材の材料とめっき層を形成する材料との組み合わせに対応してそのいずれかが選定される。
　例えば浸漬処理時に用いる溶液としてアルカリ水溶液を選定する場合には、芯材としては、それに溶解する例えばアルミニウム、亜鉛などの両性金属が選定され、かつめっき層としてはそれに溶解しない銅、ニッケル、クロムなどの金属が選定される。逆にいえば、芯材及びめっき層として上記した金属を選定した場合には、浸漬処理時に用いる溶液としてはアルカリ水溶液が選定される。そのようなアルカリ性溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などをあげることができる。芯材としては、金属に限らず、合成樹脂を用いることもできるが、合成樹脂としては、アルカリ性溶液に溶解する材料として例えばポリイミドを用いることができる。
　なお、得られた中空構造体を放熱器（ヒートシンクやヒートパイプ等）とする場合には、芯材としてアルミニウム又はポリイミド、めっき層を形成する材料として伝熱性に優れた銅を選定し、そしてアルカリ水溶液として水酸化ナトリウム又はポリイミドエッチング液を選定することが好ましい。
　以下、アルミニウム製の芯材１、銅めっきにより形成しためっき層（銅めっき層３）を選定してヒートシンクを製造する場合について図面に即して説明する。
　芯材としては任意の厚みの平坦な板材や箔であってもよいが、図１で示したように、芯材１の上面部１ａから下面部１ｂに向かう厚み方向に１つ以上の貫通孔２が形成されているものが好ましい。その理由は後述する。これら貫通孔２の断面形状は図１で示したような円形であることを好適とするが、その形状はこれに限定されるものではなく、例えば三角形、四角形、楕円、星形その他の異形断面形状など任意の形状であってもよい。このような貫通孔２は、例えば機械的な打ち抜き加工やドリル加工によって形成したり、またフォトリソグラフィーとエッチング技術を適用したりして形成することができる。
　この芯材１の全表面、すなわち上面部１ａ、下面部１ｂ、周端面部１ｃ、そして貫通孔２の壁面部２ａが所望厚みの銅めっき層３で被覆された、図２で示したような芯材－めっき複合部材４が製造される。この芯材－めっき複合部材４は、図１の芯材１に比べると、形成された銅めっき層３の厚み分だけ厚みは厚くなり、幅や長さも長くなっており、また貫通孔２Ａの直径は貫通孔２の直径よりも小径になっている。
　なお、銅めっき層３は通常の銅めっき浴を用いた電解めっき法や、また無電解めっき法を適用して形成することができる。その場合、アルミニウム製の芯材１の表面は不動態皮膜で覆われていてそのままでは銅めっき層が均等に電着しない場合もあるので、芯材１の全表面にできるだけ均等に銅めっき層３が形成されるように、めっき処理に先立ち、芯材１の全表面に対して例えば亜鉛置換、あるいは、酸性クリーナーを用いた前処理をしておくことが好ましい。なお、本実施形態では、アルミニウム製の芯材１は最終的には溶解するため、芯材１と銅めっき層３の密着強度が強固である必要はない。そのため、前処理としては酸性クリーナーに浸漬するだけでも十分であり、それにより、めっき処理にかかるコストをかなり抑えることができる。
　また、形成する銅めっき層３の厚みは、めっき処理時に用いる銅めっき浴における銅濃度、めっき処理時に採用する電流密度、更にはめっき時間などを選択することにより任意の厚みに調節することができる。例えばめっき時間を長くしてめっき層の厚みを厚くしたり、逆に短くしてめっき層の厚みを薄くしたりすることができる。また、芯材１の上面部１ａと下面部１ｂとで銅めっき層３の厚みを異ならせたり、部分的に銅めっき層３の厚みを変えたりすることも可能である。
　ついで、このようにして製造された芯材－めっき複合部材４の一部を切除して、このアルミニウム製の芯材１の切断面を表出させた本実施形態のめっき複合体４Ａにする。なお、切除する部位は１箇所に限定されるものではなく、適宜の部位の複数箇所であってもよい。
　例えば図２の貫通孔２Ａの一部を含めてＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って切除した場合、切除後に得られためっき複合体４Ａの切断面は、図３で示したような断面構造になっている。すなわち、めっき複合体４Ａの切断面には、芯材１それ自体の切断面１ｄと、その芯材１の上面部１ａ、下面部１ｂ、そして図１の貫通孔２の壁面部２ａに形成されている銅めっき層３が互いに連結して一体構造になっている該銅めっき層３の切断面３ｄとが同時に表出する。しかし切除されなかった貫通孔２Ａの部分の壁面は銅めっき層３で被覆された状態のままで残っている。このように、めっき複合体４Ａの場合、芯材１の大部分は、いわば銅めっき層３で袋状に被覆されているが、切断面１ｄの箇所だけは芯材１を構成するアルミニウムが表出した状態になっている。
　ついで、このめっき複合体４Ａに対して溶液への浸漬処理が施される。溶液としてはアルカリ水溶液が用いられる。とくに水酸化ナトリウム水溶液が好適である。
　例えば水酸化ナトリウム水溶液にめっき複合体４Ａを浸漬すると、銅めっき層３の切断面３ｄの位置から、切断面１ｄが表出している芯材１は、両性金属であるアルミニウムからなるため、当該水溶液に溶解する。しかし芯材１を被覆している銅めっき層３の銅は溶解しない。そしてその後も銅めっき層３の溶解は進行しない状態で、アルミニウム製の板材１だけの当該水溶液への溶解は、それが表出する切断面１ｄから内部に向かって進行していき、最終的には芯材１の全部がめっき複合体４Ａから溶解される。アルミニウム製の芯材１の溶解液は、銅めっき層３の切断面３ｄによって取り囲まれた部位（芯材１の切断面１ｄが表出していた部位）から外部に排出され、これにより、芯材１は除去される。
　その結果、図４で示したように、アルミニウム製の芯材１が存在していた箇所は中空部５Ａに転化し、残った銅めっき層３が前記した中空部５Ａを取り囲んだ状態で骨格部５Ｂに転化している板状の中空構造体５が得られる。その場合、前記した芯材１の切断面１ｄには、中空部５Ａの開口部が位置している。
　この浸漬処理に当たっては、例えばナトリウム水溶液におけるナトリウム濃度を５～３０％にし、液温を３０～８０℃に保持し、そして当該水溶液を攪拌したり、また超音波振動器で当該水溶液に振動を与えたりして浸漬処理を進めると、アルミニウム製の芯材１の溶解が円滑に進行するので好適である。
　例えば、直径３ｍｍの円形貫通孔２が複数個パンチング形成されている厚み０．３ｍｍのアルミニウム製の芯材１を用い、その全表面を被覆して電解めっき法で厚み０．１５ｍｍの銅めっき層３を形成して図２で示した芯材－めっき複合部材４を製造したのち、その一部を幅２０ｍｍ程度に切断除去してアルミニウム製の芯材１の切断面１ｄと銅めっき層３の切断面３ｄが表出しためっき複合体４Ａ（図３）を製造し、ついでそのめっき複合体４Ａを、濃度１０％のナトリウム水溶液に浸漬し、液温を３０～８０℃に保持して、それに２０～１００ｋＨｚの超音波振動を与えて約３０～１８０分間の浸漬処理を行うにより、図４で示したような薄型の板状の中空構造体５を製造することができる。
　この中空構造体５の場合、厚み０．１５ｍｍの銅めっき層３の一体構造になっている骨格部５Ｂの内部には、用いたアルミニウム製の芯材１と同じ形状をした中空部５Ａが形成され、端部には中空部５Ａの開口部（高さ（中空部５Ａの対向する内面間の間隔）は０．３ｍｍ）が位置している。そして全体の厚みは０．６ｍｍ（０．１５ｍｍ×２＋０．３ｍｍ）であり、全体として薄型化している。
　そして、貫通孔２Ａの壁面を形成する銅めっき層３ｃは、上面の銅めっき層３ａと下面の銅めっき層３ｂとの間にそれら銅めっき層３ａ、３ｂと一体構造になった状態で立設されているので、両銅めっき層３ａ、３ｂ間に例えば上下方向から過大な面圧が加わった場合でも、立設しているこの銅めっき層３ｃが両銅めっき層３ａ、３ｂ間のへたりを防止する支柱としての補強作用を発揮する。
　このようにして製造された中空構造体５は、そのまま電子機器用の放熱器（ヒートシンク等）として用いることもできるが、中空部５Ａに熱媒体（例えば冷却用の冷媒（水など））を充填した放熱器として用いることができる。その場合、中空部５Ａの開口部から熱媒体を充填し、その後、当該開口部を例えば、かしめ、プレス、溶接、熱融着、はんだ付け等の手段を用いて封印することができる。本実施形態の中空構造体５は、銅めっき層３ａ，３ｂ，３ｃが一体になっており、開口部の封印だけ十分に行えば、液密構造とすることが容易である。
　得られた放熱器は、全体に薄型であるため、狭い空間でも配置できる。また全体の平面形状は、用いる出発部材である芯材の平面形状によって規定されるので、複雑形状のヒートシンクの場合であっても容易に対応することができる。しかも中空構造体は、上記したようにめっき技術と溶液への浸漬処理によって容易に製造することができる。さらに、中空部に熱媒体（冷媒）が封入された構成とした場合には、電子機器の各デバイスと組み合わせたときに、当該熱媒体の働きで、発熱する各デバイスに対してより優れた放熱効果を発揮する。
　上記のように本実施形態によれば、中空部５Ａの対向する内面間の間隔が０．３ｍｍといったように極めて狭い場合、芯材１もそれに合わせて０．３ｍｍといった極めて薄いものが用いられるが、本実施形態のようにアルミニウム製であれば、アルカリ水溶液によって溶解させることにより、極めて低い粘度の溶解液となるため、狭い隙間であっても、当該溶解液を、当該中空部５Ａに転化した銅めっき層３の切断部３ｄに取り囲まれた開口部から外部に速やかに流出させることができる。そのため、上面の銅めっき層３ａと下面の銅めっき層３ｂとの間に、流出の障害となる支柱を構成する銅めっき層３ｃが複数立設された状態であっても、アルミニウムの溶解液はそれらにせき止められずに、速やかに流出する。したがって、本実施形態によれば、中空部の対向する内面間の間隔が極めて狭くても、あるいは、内部に溶出の障害となる支柱状のものがあっても溶解した芯材１の残留はほとんどなく、容積の小さな中空部に熱媒体を充填する場合も、当該容積に対応した量の熱媒体を充填することができ、薄型でも（上記の例では、全体の厚さ０．６ｍｍ）でも、放熱器（ヒートシンクやベイパーチャンバー）として高い性能のものを提供できる。中空部の直径が例えば１ｍｍ程度の細径のヒートパイプの場合も同様である。
　本実施形態では、上記のように芯材として溶液に溶解する金属（アルミニウム等）や合成樹脂（ポリイミド等）を用い、それにめっきによって骨格を形成する構成とすることで、狭い空間からの速やかな溶出を可能としており、その用途は限定されるものではないが、特に薄型の中空構造体を得るのに適している。すなわち、例えば、芯材１として厚みが０．００１～１０ｍｍのものを用い、前記芯材の厚み方向に相当する中空部の対向する上下内面間の間隔が０．００１～１０ｍｍで、めっき層の厚みすなわち骨格部の厚みが０．００１～１ｍｍの薄型の中空構造体を製造するのに適している。そして、芯材１の厚み、並びに、この厚み方向に相当する中空部の対向する内面間の間隔として、０．００１～５ｍｍ、０．００１～３ｍｍ、０．００１～１ｍｍ、さらには０．００１～０．５ｍｍといった非常に薄い放熱器の製造に特に適している。そのため、電子機器において極めて狭いスペースに配置するのに適している。例えば、厚さ０．０１ｍｍ程度のアルミニウム箔やポリイミドフィルムなどを芯材１として用い、その表面側及び裏面側に積層するめっき層の厚さを０．０１ｍｍ程度とすることで、中空部を含めた合計厚さ０．０３ｍｍ程度の極めて薄い中空の金属箔を得ることができる。なお、芯材１としてポリイミド等の合成樹脂製のフィルムを用いた場合には、例えば、中空部の対向する上下内面間の間隔が０．００１～０．０１ｍｍといったより薄型の放熱器を製造するのに適している。
　なお、上記した説明では、芯材１の全表面を銅めっき層３によって被覆して芯材－めっき複合部材４を形成した後、一部を切除して切断面１ｄを表出させてめっき複合体４Ａを形成し、芯材１を該切断面１ｄの位置から溶解している。しかしながら、本発明は、芯材１を溶解できるように、めっき複合体４Ａになった段階で、その一部が銅めっき層３によって被覆されておらず表出した形態であればよく、例えば、芯材１の一部にマスキングを施し、その後、めっき処理することで、当該マスキングを施した箇所に銅めっき層３が形成されないようにすることもできる。また、マスキングを施さなくても、めっき浴に浸漬する際に、芯材１の一部を浸漬しないようにして銅めっき層３により被覆されていない部位を形成することもできる。
　また、上記実施形態では、めっき複合体４Ａが、芯材１の表面を銅めっき層３で被覆した構造であるが、芯材１と銅めっき層３との間に、図５（ａ）に示したように、芯材１の少なくとも一部の表面を覆う耐食性に優れた金属の層（耐食性金属層）１０を介在させた構造とすることもできる。耐食性金属層１０の材料としては、芯材１を溶解する溶液に溶解しないもの、例えば、金、銀等を挙げることができる。耐食性金属層１０を設ける場合は、例えば、芯材１の表面にこれらをめっき処理、スパッタリング処理、蒸着処理等で予め被覆し、その後、その耐食性金属層１０の表面を銅めっき層３で被覆してめっき複合体４Ａとすることもできる。この場合、芯材１の一部が、銅めっき層３だけでなく、耐食性金属層１０によっても被覆されないように表出させておくことは上記実施形態と同様である。耐食性金属層１０を表出させる方法は、上記の銅めっき層３から表出させる各種手段と同様の手段を採用することができる。また、めっき層は、銅に限らず、ニッケル、クロムなどの金属を選定してもよいことも上記実施形態と同様である。
　めっき複合体４Ａをこのような構成とすることにより、上記と同様に、芯材１のみを溶解する溶液（水酸化ナトリウム水溶液等）に浸漬処理した場合、中空構造体５の骨格部５Ｂは、図５（ｂ）に示したように、銅めっき層３の内面が耐食性金属層１０によって被覆された構造となる。そのため、放熱器のように内部に熱媒体（冷媒）を充填する用途に用いる場合、このような耐食性金属層１０によって被覆されていることが腐食防止のため好ましい。なお、耐食性金属層１０は、芯材１の全表面を被覆しておき、骨格部５Ｂを構成する銅めっき層３の内面の全てを被覆した構成とすることがより好ましい。
　また、上記実施形態では、芯材１には、貫通孔２が形成され、支柱として機能する銅めっき層３ｃを形成している。支柱の機能を果たす銅めっき層３ｃを有することにより、中空構造体５の撓み等を抑制できることは上記したとおりであるが、厚さや面積等によっては、芯材として貫通孔の形成されていない平板を用い、図６（ａ）に示したように、支柱のない中空部５１Ａを備えた平板状の骨格部５１Ｂ（銅めっき層３）からなる中空構造体５１とすることももちろん可能である。
　また、上記実施形態では、芯材として薄い板材、箔あるいはフィルムを用いることにより、小型化、薄型化、軽量化、多機能化を追求する各種電子機器に組み込むヒートシンクの母材としての用途を中心に説明しているが、中空構造体の用途はそれに限定されるものではなく、芯材として棒状ないし針状のものを用い、細径のヒートパイプを形成することもできる。また、芯材としてアルミニウム製の針状体を用い、それを被覆してニッケルやクロムのような高硬度で耐食性に優れた金属のめっき層を形成したのち、当該針状体を溶解除去して極細の金属チューブにすれば、それを例えば半導体装置検査用の検査プローブの母材にすることもできる。図６（ｂ）はこのような棒状や針状の芯材を用いて製作され、ヒートパイプや検査プローブ等として用いられる中空構造体５２の一例を示したものであり、中空部５２Ａを有する筒状の骨格部５２Ｂ（銅めっき層３）から構成されている。さらに、電力や情報を大量かつ高速に伝送する電子機器用のケーブルを同様の方法で製造することもできる。このようなケーブルにおいて安定した誘電率とするためには、内部が中空となっていることが望ましいが、本発明では、芯材の厚さを極めて薄くしたり、芯材が針状の場合、その直径を極めて細くしたりすることにより、極めて薄いあるいは細い形態の中空構造体からなるケーブルを提供することができる。
　図７（ａ），（ｂ）は、他の実施形態に係る中空構造体５３を示した図である。中空構造体５３を放熱器（ヒートシンク、ヒートパイプあるいはベイパーチャンバー等）として用いる場合、上記のように、中空部５３Ａ内に水等の熱媒体（冷媒）を充填して密閉して使用することが好ましいが、特に、中空部５３Ａの対向する内面間の間隔が狭い場合において、表面積を増大させたり、熱媒体の動きを滑らかにさせたりするため、中空部５３Ａの対向する内面の少なくとも一部に、凹凸部５３Ａ１を有する構成とすることが好ましい。凹凸部５３Ａ１の形成範囲は、できるだけ広範囲であることが好ましく、図７（ａ）に示したように、対向する内面の一方のみとすることもできるし、両方に形成することもできる。ここでいう凹凸部５３Ａ１は、例えば、ディンプル状、溝状、線状、筋状、メッシュ状等の種々の形状のものを含み、これらの中には毛細管作用を果たすウイックとして機能するものを含む。中空部５３Ａ内にこのような凹凸部５３Ａ１を形成するためには、図７（ｂ）に示したように、芯材１の表面の少なくとも一部に、ディンプル状、溝状、線状、筋状、メッシュ状等からなる凹凸部１ｅを形成しておけばよい。このような凹凸部１ｅを有する芯材１を用い、上記のように銅めっき層３を形成すれば、図７（ａ）に示したように、該芯材１の凹凸部１ｅが中空部５３Ａの内面となる位置に転写され、すなわち、芯材１の凹部が中空部５３Ａの内面では凸部となり、芯材１の凸部が中空部５３Ａの内面では凹部となった凹凸部５３Ａ１が形成される。芯材１の表面への凹凸部１ｅの形成範囲をより広くすることにより、中空部５３の内面に凹凸部５３Ａ１の形成範囲もより広くなる。また、芯材１の両面に凹凸部１ｅを形成することで、中空部５３Ａの対向する両方の内面に凹凸部５３Ａ１を形成することができる。
　図８（ａ），（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る中空構造体５４を示した図である。この中空構造体５４は、図８（ｂ）示したように、予め、芯材１として、該芯材１の一面にディンプル状、溝状、線状、筋状、メッシュ状等の凹凸部５４１を表面に有するシート状部材５４０を溶接や接着等により接合して一体化したものを用い、その後、芯材１及び該シート状部材５４０上に銅めっき層３を形成しためっき複合体を形成し、さらに溶解処理したものである。シート状部材５４０は、金属メッシュや多孔質素材を用い、厚み方向に貫通しているそれらの網目や孔が上記の凹凸部５４１を構成するものでもよい。シート状部材５４０は、芯材１を溶解する溶液には溶解しない材料からなるシート状（フィルム状、箔状等を含む）の部材（金、銀、銅等）の部材が用いられる。これにより、図８（ａ）に示したように、凹凸部５４１を有するシート状部材５４０が、銅めっき層３によって形成された中空部５４Ａの内面に固定されるため、当該シート状部材５４０が一体化した範囲において凹凸部５４１が形成されることになる。
　また、図８（ｃ）に示したように、上記のような凹凸部５４１を備えたシート状部材５４０を、２枚の金属（アルミニウム等）箔１００，１００間（あるいは、２枚の合成樹脂（ポリイミド等）フィルム間）に挟み、これを一つの芯材１とし、この芯材１を用いてめっき処理を施し、その後、上記と同様に加工して中空構造体５４を製造することもできる。この場合、芯材１（金属箔１００，１００等）を溶解させると、シート状部材５４０が中空部５４Ａ内に固定されずに残存することになる。中空部５４Ａ内にシート状部材５４０を配置することで、毛細管作用を果たすウイックを形成することができるが、内面間の距離が１ｍｍ以下のような狭い空間に、後工程でシート状部材を挿入する作業は行い難い。しかしながら、上記のように、金属箔や合成樹脂フィルムでシート状部材をサンドイッチした芯材１を用いることで、その後は、めっき処理、芯材１の溶解処理といった上記と全く同様の工程を実施するだけで、狭い空間内へのシート状部材５４０の配置を容易に行うことができる。なお、シート状部材５４０は、ウイックとしての機能上、図８（ａ），（ｂ）に示したように、中空部５４Ａの内面に固定して配置することが好ましいが、図８（ｃ）の方法を採用することにより、固定せずに配置することも可能である。
　本発明は、上記のように厚みの薄い（直径の細い）薄型ないしは細径の中空構造体の製造に適しているが、例えば芯材として厚みが厚く形状も大型の板材やブロック体を用いれば、例えば自動車、鉄道、太陽電池システムなどに組み込むパワーモジュール用の放熱器など、より大型のものを製造することにも適用可能である。また、電子機器用の部品等に用いられる中空構造体を製造した場合、その中空部に設けられる支柱が多数存在すると、薄型であっても厚手のものであっても、溶解させた芯材が流出しにくくなるが、本発明によれば、当該中空構造体の厚さ（中空部の大きさ）に関わらず、速やかに流出させることができる。また、中空部や中空構造体（骨格部）の形状も種々の形状とすることができ、いずれも、例えば、断面方向の形状で、三角形、四角形、楕円、星形その他の異形断面形状などとすることも可能である。
１　　芯材
１ａ　芯材１の上面部
１ｂ　芯材１の下面部
１ｄ　芯材１の切断面
１０　耐食性金属層
２　　貫通孔
２ａ　貫通孔２の壁面部
２Ａ　貫通孔
３　　銅めっき層（めっき層）
３ａ　銅めっき層３の上面
３ｂ　銅めっき層３の下面
３ｃ　貫通孔２Ａの壁面（立設された銅めっき層）
３ｄ　銅めっき層３の切断面
４　　芯材－めっき複合部材
４Ａ　めっき複合体
５，５１，５２，５３，５４　　中空構造体
５Ａ，５１Ａ、５２Ａ，５３Ａ，５４Ａ　中空構造体の中空部
５Ｂ，５１Ｂ，５２Ｂ　中空構造体の骨格部

Claims (20)

  1. 　芯材の表面にめっき処理を施して形成しためっき層を有するめっき複合体であって、前記めっき層から前記芯材の一部が表出した形態の前記めっき複合体を製造し、
    　ついで前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって前記芯材を溶解除去して前記芯材の箇所を中空部に転化し、
    　前記めっき層を骨格部とした中空構造体を製造することを特徴とする中空構造体の製造方法。
  2. 　前記芯材が、金属又は合成樹脂である請求項１記載の中空構造体の製造方法。
  3. 　前記芯材の厚みが０．００１～１ｍｍであり、前記めっき層の厚みが０．００１～１ｍｍである請求項１又は２記載の中空構造体の製造方法。
  4. 　前記芯材として、厚み方向に少なくとも１つの貫通孔が形成されているものを用いる請求項１～３のいずれかに記載の中空構造体の製造方法。
  5. 　前記芯材として、表面の少なくとも一部に凹凸部が形成されたものを用いる請求項１～４のいずれか１に記載の中空構造体の製造方法。
  6. 　前記芯材として、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が一体化されたものを用い、前記中空部内に前記シート状部材を残存させる請求項１～５のいずれか１に記載の中空構造体の製造方法。
  7. 　前記めっき処理する前に、前記芯材の表面の少なくとも一部を、耐食性に優れると共に前記溶液に溶解しない耐食性金属層で被覆しておき、前記めっき層からなる前記骨格部の内面の少なくとも一部を、前記耐食性金属層により被覆された構造とする請求項１～６のいずれか１に記載の中空構造体の製造方法。
  8. 　電子機器用の放熱器として用いるため、前記中空部に熱媒体を封入する工程をさらに有する請求項１～７のいずれか１に記載の中空構造体の製造方法。
  9. 　芯材と、前記芯材の表面を被覆するめっき層とを有して構成され、
    　前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって前記芯材を溶解除去して前記芯材の箇所を中空部に転化し、前記めっき層を中空構造体の骨格部とするべく、前記芯材の一部が前記めっき層から表出した形態となっている前記中空構造体の製造に用いられるめっき複合体。
  10. 　前記芯材の厚みが０．００１～１ｍｍであり、前記めっき層の厚みが０．００１～１ｍｍである請求項９記載のめっき複合体。
  11. 　前記芯材の表面の少なくとも一部に凹凸部が形成されている請求項９又は１０記載のめっき複合体。
  12. 　前記芯材は、前記中空部内に残存させる、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が一体化されたものである請求項９～１１のいずれか１に記載のめっき複合体。
  13. 　前記芯材と前記めっき層との間に、耐食性に優れると共に前記溶液に溶解しない耐食性金属層が、前記芯材の表面の少なくとも一部を被覆して介在されている請求項９～１２のいずれか１に記載のめっき複合体。
  14. 　芯材の表面がめっき層で一部を除いて被覆されためっき複合体のうち、前記芯材は溶解するが前記めっき層は溶解しない溶液によって溶解除去された前記芯材の箇所が中空部を構成し、前記めっき層が骨格部を構成している中空構造体。
  15. 　前記中空部に熱媒体が封入されている請求項１４記載の中空構造体。
  16. 　前記芯材の厚み方向に相当する前記中空部の対向する内面間の間隔が０．００１～１ｍｍであり、前記骨格部の厚みが０．００１～１ｍｍである請求項１４又は１５記載の中空構造体。
  17. 　前記中空部の内面の少なくとも一部に、凹凸部を有する請求項１４～１６のいずれか１に記載の中空構造体。
  18. 　前記中空部内に、前記溶液によって溶解しない材料からなるシート状部材が挿入配置されている請求項１４～１７のいずれか１に記載の中空構造体。
  19. 　前記めっき層からなる前記骨格部の内面の少なくとも一部が、耐食性に優れると共に前記溶液によって溶解しない耐食性金属層により被覆された構造である請求項１４～１８のいずれか１に記載の中空構造体。
  20. 　電子機器用の放熱器、ケーブル又は金属チューブとして用いられる請求項１４～１９のいずれか１に記載の中空構造体。
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