(57)【要約】【課題】  大がかりな圧接装置を必要とせず、低温のハンダ付けで接合可能なアルミニウム薄板を用いた中空積層体、それを用いたプレート型冷却部材、およびそれを用いた電子機器を提供する。【解決手段】  Ａｌ基材に基材側から順にＺｎ層、Ｎｉ層またはＮｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成してなる表面処理Ａｌ薄板の少なくとも２枚を、積層されて隣接した対向面に所定形状の中空部を形成するようにハンダ付けして積層して中空積層体とし、中空部にヒートパイプ作動体を封入してプレート型冷却部材を構成し、これを電子機器の放熱部材などに適用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚の表面処理Ａｌ薄板がハンダ付けして積層され、積層されて隣接した対向面に所定形状の中空部が形成されてなる中空積層体。
【請求項２】
前記表面処理Ａｌ薄板の少なくとも一方に溝加工が施されてなる、請求項１に記載の中空積層体。
【請求項３】
前記表面処理Ａｌ薄板が、Ａｌ薄板側から順にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成してなることを特徴とする、請求項１または２に記載の中空積層体。
【請求項４】
前記表面処理Ａｌ薄板が、Ａｌ薄板側から順にＺｎ層、Ｎｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成してなることを特徴とする、請求項１または２に記載の中空積層体。
【請求項５】
前記Ｓｎ層上にハンダ性を向上させる有機樹脂層を形成してなることを特徴とする、請求項３または４に記載の中空積層体。
【請求項６】
前記有機樹脂層がウレタン系樹脂であることを特徴とする、請求項５に記載の中空積層体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の中空積層体の前記中空部にヒートパイプ作動体を封入してなるプレート型冷却部材。
【請求項８】
請求項７に記載のプレート型冷却部材を用いてなる電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ付けが可能な表面処理Ａｌ薄板を用いた中空積層体、それを用いたプレート型冷却部材、およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータやゲーム機器などの各種電子機器において、高性能化および小型化が急速に進められている。高性能化および小型化を実現させるためには、これらの各種電子機器から発生する熱を効率よく放熱させるコンパクトな放熱器が求められている。
【０００３】
このような放熱器として、特許文献１にはアルミニウム合金材を複数枚積層圧着し、積層境界面に蛇行した細径のトンネルをロールボンド法を用いて形成し、そのトンネル内にヒートパイプ作動液としてフロン１３４ａなどを封入した熱拡散板に用いられるプレート型ヒートパイプが提案されている。このプレート型ヒートパイプは、２枚の金属板を積層して熱間圧延して接合し、予め圧着防止剤を所定のパターンで塗布し未圧着となった境界面のパタン部を膨管して前記蛇行したトンネルを形成するものである。しかし、金属板を熱間圧延により接合するため母材の変形が大きく、トンネルの形状を精度良く形成できないばかりでなく、接合面における異種金属間の合金化などにより、接合強度が低下するなどの問題も生じる。
【０００４】
また、特許文献２には、真空槽内で複数枚の金属板の隣り合う金属板の対向面が予め活性化処理され、活性化処理面に所定のパターンで圧着防止剤を塗布して同士が対向するように当接して重ね合わせて冷間圧接することにより、圧着抑止部が形成されたプレート積層体が提案されている。このプレート積層体において、前記圧着抑止部を膨らませることによりトンネル状の中空部を所定のパターンで形成し、中空部にヒートパイプ作動体を封入してプレート型ヒートパイプとしたものである。しかし、金属板を真空槽内で活性化処理するため、大型の金属板を大量に処理するためには大掛かりな真空処理装置を必用とし、また処理に時間を要するために、寸法の大きい金属板を用いて短時間に多量の処理を行なうことは、コスト的には不利にならざるを得ない欠点を有している。
【０００５】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【特許文献１】特開平１０−１８５４６５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、大掛かりな圧接装置を必用とせず、低温のハンダ付けで接合可能なアルミニウム薄板を用いた中空積層体、それを用いたプレート型冷却部材、およびそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の中空積層体は、少なくとも２枚の表面処理Ａｌ薄板がハンダ付けして積層され、積層されて隣接した対向面に所定形状の中空部が形成されてなる中空積層体（請求項１）であり、
上記（請求項１）の中空積層体において、前記表面処理Ａｌ薄板の少なくとも一方に溝加工が施されてなること（請求項２）を特徴とし、また
上記（請求項１または２）の中空積層体において、
前記表面処理Ａｌ薄板が、Ａｌ薄板側から順にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成してなること（請求項３）、または
前記表面処理Ａｌ薄板が、Ａｌ薄板側から順にＺｎ層、Ｎｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成してなること（請求項４）を特徴とし、また
上記（請求項３または４）の中空積層体において、前記Ｓｎ層上にハンダ性を向上させる有機樹脂層を形成してなること（請求項５）を特徴とし、また
上記（請求項５）の中空積層体において、前記有機樹脂層がウレタン系樹脂であること（請求項６）を特徴とする。
【０００８】
また本発明のプレート型冷却部材は、上記（請求項１〜６）のいずれかの中空積層体の前記中空部にヒートパイプ作動体を封入してなること（請求項７）を特徴とする。
さらに本発明の電子機器は、上記（ 請求項７）のプレート型冷却部材を用いてなること（請求項８）を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の中空積層体は、Ａｌ薄板基材に基材側から順にＺｎ層、Ｎｉ層またはＮｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成してなる表面処理Ａｌ薄板の少なくとも２枚がハンダ付けして積層され、積層されて隣接した対向面に所定形状の中空部が形成されてなる中空積層体であるので、従来のクラッド材を用いるような熱間圧延装置や真空処理装置のような大掛かりな圧接装置を必用とせず、低コストで製造することができる。そのため、本発明の中空積層体の中空部にヒートパイプ作動体を封入することにより、プレート型冷却部材を容易にかつ低コストで製造することが可能であり、そのプレート型冷却部材を用いた放熱用の電子機器も低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の中空積層体に適用する表面処理Ａｌ薄板の基板となるＡｌとしては、０．０５〜１ｍｍの厚さの純Ａｌ板およびＪＩＳ規格の１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のいずれのＡｌ合金も用いることができる。これらの純ＡｌやＡｌ合金からなるＡｌ基板を脱脂し、次いで酸性エッチングし、引き続きスマットを除去した後、Ｚｎを置換めっきする。Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理した後、Ｚｎによる置換めっき処理を行う。Ｚｎ置換めっき処理は第一Ｚｎ置換めっき処理、第二Ｚｎ置換めっき処理の２回の工程に分けて行ってもよい。この場合、各工程の処理後には水洗処理を実施する。この第一Ｚｎ置換めっき処理および第二Ｚｎ置換めっき処理により形成するＺｎめっき層は、この置換めっき処理後にＮｉめっきを施す際にわずかに溶解するので、Ｚｎ層の皮膜量としてはＮｉめっき後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ２  であることが好ましく、３０〜３００ｍｇ／ｍ２  であることがより好ましい。皮膜量は処理液中のＺｎイオン濃度および第二Ｚｎ置換めっき処理において処理液中に浸漬する時間を適宜選択して調整する。皮膜量が５ｍｇ／ｍ２  未満であるとＺｎ層の上に形成するＮｉめっき層との密着性に乏しくなり、曲げ加工を施した際にめっき層が剥離しやすくなる。一方、皮膜量が５００ｍｇ／ｍ２  を超えるとＮｉめっきが不均一になり、ハンダ強度が低下する。
【００１１】
次いで、このようにして形成されたＺｎ層の上にＮｉ層をめっきにより形成する。Ｎｉめっきは電気めっき法または無電解めっき法のいずれを用いて形成してもよい。無電解めっき法を用いる場合は、還元剤としてＰ化合物やＢ化合物を用いるので、Ｎｉめっき皮膜はＮｉ−Ｐ合金やＮｉ−Ｂ合金からなる皮膜として形成するが、電気めっき法による純Ｎｉからなる皮膜と同様に、めっき皮膜のＡｌ基板に対する密着性や、優れたハンダ濡れ性およびハンダ強度が得られる。このようにして得られるＮｉ層は、皮膜量として０．２〜５０ｇ／ｍ２  であることが好ましく、１〜１０ｇ／ｍ２  であることがより好ましい。皮膜量が０．２ｇ／ｍ２  未満であるとＮｉ層がＺｎ層の全面を均一に被覆することができないので十分なハンダ強度が得られない。一方、皮膜量が５０ｇ／ｍ２  を超えるとハンダ濡れ性およびハンダ強度の向上効果が飽和し、コスト的に有利でなくなる。
【００１２】
上記のようにＺｎを置換めっきし、次いでＮｉをめっきする場合、Ａｌ基板上に析出したＺｎがＮｉめっき時にＮｉめっき浴中にわずかに溶解するので、長時間の連続めっき作業によりＮｉめっき浴中にＺｎが増加した結果、置換めっきにより形成したＺｎ層上にＮｉ−Ｚｎ合金として形成するようになる。Ｎｉめっき浴中に溶解したＺｎを除去手段を用いて除去してもよいが、Zｎ層上にＮｉめっき層の替りにＮｉ−Ｚｎ合金層が形成しても特に問題はない。
【００１３】
次いで、公知の電気めっき法を用いてＮｉ層上またはＮｉ−Ｚｎ合金層上にＳｎ層を形成する。Ｓｎ層はめっき皮膜量として０．２〜２０ｇ／ｍ２  であることが好ましく、１〜１０ｇ／ｍ２  であることがより好ましい。皮膜量が０．２ｇ／ｍ２  未満であると非活性のフラックスを用いた場合にハンダが濡れにくくなる。一方、皮膜量が２０ｇ／ｍ２  を超えるとハンダ濡れ性およびハンダ強度の向上効果が飽和し、コスト的に有利でなくなる。また、Ｓｎめっき層を形成した後にＳｎの融点未満または融点以上の温度に加熱してＮｉ層とＳｎ層の間に合金層を形成して密着性を向上してもよい。
【００１４】
このようにしてＡｌ基材上に基材側から順にＺｎ層、Ｎｉ層またはＮｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成し、本発明の中空積層体用の表面処理Ａｌ薄板としてもよいが、さらにＳｎ層上にハンダ性を向上させるために、ウレタン系樹脂などの有機樹脂層を形成してもよい。このハンダ性を向上させる有機樹脂層を形成することにより、Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダよりもハンダ濡れ性の劣るＰｂフリーハンダや低融点ハンダなどを用いても、良好なハンダ接着強度が得られるようになる。すなわち、水系ウレタン樹脂または水溶性ロジンを含有させた水系アクリル樹脂をＳｎ層上に塗布し乾燥させて有機樹脂層を形成する。これらの有機樹脂はフラックス効果を有しているのでハンダ濡れ性を向上させる。水系樹脂の濃度は１００〜９００ｇ／Ｌであることが好ましい。乾燥後の有機樹脂層の厚さは０．０１〜１μｍであることが好ましい。０．０１μｍ未満では充分なフラックス効果が得られず、１μｍを超えてもフラックス効果の向上は飽和してコスト的に有利でなくなる。また、これらの有機樹脂層にカーボン粉末などの黒色顔料を含有させることにより、表面の放熱効果を向上させてもよい。以上のようにして、本発明の中空積層体用の表面処理Ａｌ板を得ることができる。
【００１５】
本発明の中空積層体は、少なくとも２枚の上記の表面処理Ａｌ薄板を隣接した対向面同士を、トンネル状などの所定形状の中空部を形成するようにしてハンダ付けして積層することにより、得ることができる。すなわち、図１に示すように、表面処理Ａｌ薄板の少なくとも一方１ａに溝加工を施して溝加工部２を設けるか、予め溝加工を施したＡｌ薄板にに上記の表面処理を施した後、溝加工部以外の部分３にクリームハンダ３ａを塗布して他方の平板状の表面処理Ａｌ薄板１ｂを当接して積層し、ハンダの融点以上の温度に加熱することにより、中空部４を有する中空積層体１０を得ることができる。溝加工部の溝の深さ２ａは１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、図２に示すように、中空積層体１０において、中空部４を連続したループ状のトンネルとして設け、封入口４ａからヒートパイプ作動体として水、純粋、アルコールなどを封入して密封し、プレート状の冷却部材２０とすることができる。このようにして本発明のプレート型冷却部材が得られる。本発明のプレート型冷却部材はノート型パーソナルコンピュータのような電子機器の放熱部材として、好適に適用することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
[表面処理Ａｌ薄板の作成］
Ａｌ薄板（ＪＩＳ ５０５２、厚さ：０．1ｍｍ）に、プレス加工により図2に示すような蛇行した溝加工部を形成した。この溝加工部を形成したＡｌ薄板と、溝加工部を形成しない同一組成および同一厚さの平板状のＡｌ薄板をめっき基材として、アルカリ液中で脱脂し、次いで硫酸中に浸漬するエッチング処理を施し、引き続いて硝酸中で脱スマット処理を施した後、水酸化ナトリウム：１５０ｇ／Ｌ、ロッシェル塩：５０ｇ／Ｌ、酸化亜鉛：２５ｇ／Ｌ、塩化第一鉄：１．５ｇ／Ｌを含む処理液中に浸漬する第一Ｚｎ置換めっき処理を行い、次いで４００ｇ／Ｌの硝酸水溶液中に浸漬して置換析出したＺｎを除去した後、第一Ｚｎ置換めっき処理で用いたのと同一の処理液中に浸漬して第二Ｚｎ置換めっき処理を行い、約２００ｍｇ／ｍ２の皮膜量のＺｎ層を形成したＺｎめっきＡｌ薄板を得た。
【００１８】
次いで、これらのＺｎめっきＡｌ薄板に無電解めっき法を用いて、Ｚｎ層上にＮｉ−１２重量％Ｐ合金めっき皮膜を、約１５ｇ／ｍ２の皮膜量で形成し、引き続いてＺｎ層とＮｉ層を形成したＡｌ薄板に下記に示す条件で電気めっき法を用いてＮｉ層上にＳｎめっき皮膜を、約５ｇ／ｍ２の皮膜量で形成した。
【００１９】
[Ｓｎめっき条件]
浴組成    硫酸第一スズ                    ３０ｇ／Ｌ
フェノールスルホン酸            ６０ｇ／Ｌ
エトキシ化α−ナフトール          ５ｇ／Ｌ
陽極      Ｓｎ板
撹拌      めっき浴の循環
浴温      ５０〜５５℃
電流密度  １０Ａ／ｄｍ２
【００２０】
次いで、Ｚｎ層、Ｎｉ層、およびＳｎ層を形成したこれらのＡｌ薄板を、水系ウレタン樹脂水溶液（樹脂濃度５５０ｇ／Ｌ）中に浸漬した後乾燥し、０．３μｍの厚さの有機樹脂層を形成した。このようにして、表面処理Ａｌ薄板を作成した。
【００２１】
[中空積層体の作成］
以上のようにして作成した溝加工部を形成した表面処理Ａｌ薄板の片面の溝加工部以外の部分に、鉛フリーのクリームハンダ（Ｍ７０５（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）融点：２２０℃、千住金属株式会社製）を塗布し、ハンダ塗布面に溝加工部を形成しない平板状の表面処理Ａｌ薄板を当接し、２５０℃に加熱した電気オーブン中に挿入して３０秒保持した後取り出して放冷した。このようにして、蛇行したループ状のトンネルの中空部を有する中空積層体を作成した。
【００２２】
[ヒートパイプの作成］
以上のようにして作成した中空積層体の封入口からヒートパイプ作動体としてイソプロピルアルコールを封入して密封し、プレート状のヒートパイプとした。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
Ａｌ薄板基材に基材側から順にＺｎ層、Ｎｉ層またはＮｉ−Ｚｎ合金層、Ｓｎ層を形成してなる本発明の中空積層体は、表面処理Ａｌ薄板の少なくとも２枚をハンダ付けして積層し、積層隣接した対向面に所定形状の中空部を形成して中空積層体としたものであり、従来のクラッド材を用いるような熱間圧延装置や真空処理装置のような大がかりな圧接装置を必用とせず、低コストで中空積層体として製造することができる。そのため、本発明の中空積層体の中空部にヒートパイプ作動体を封入することにより、プレート型冷却部材を容易にかつ低コストで製造することが可能であり、そのプレート型冷却部材を用いた放熱用の電子機器も低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の中空積層体の一例を示す概略断面図。
【図２】本発明の冷却部材の一例を示す概略平面図。
【符号の説明】
【００２５】
１ａ：  表面処理Ａｌ薄板
１ｂ：  表面処理Ａｌ薄板
２  ：  溝加工部
３  ：  溝加工部以外の部分
３ａ：  クリームハンダ
４  ：  中空部
４ａ：  封入口
１０  ：  中空積層体
２０  ：  冷却部材
【図１】
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【図２】
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