(57)【要約】【課題】  真空ろう付け後にニッケルメッキを施すことなく、ＤＢＡ基板をハンダ付けすることができるアルミニューム製水冷ヒートシンクの製造方法の提供、或いは表面に直接電子部品をハンダ付けすることができるＤＢＡ基板を備えたアルミニューム製水冷ヒートシンクの製造方法の提供。【解決手段】  ヒートシンク本体１の外面にろう材３を介してアルミニューム製のクラッド材４を配置し、その組立体を一体に真空ろう付けする。そしてクラッド材４として、Ａｌ層上にＦｅまたはＮｉ層を配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク本体(1) の外面に伝熱性絶縁基板（以下ＤＢＡ基板(2) ）を介して、電子部品が接合されるアルミニューム製ヒートシンクの製造方法において、
ヒートシンクを組み立てると共に、そのヒートシンク本体(1) の外面にろう材(3) を介してアルミニューム製のクラッド材(4)を配置する工程と、
それらの組立体を一体的に真空ろう付けする工程とを具備し、
そのクラッド材(4)の外面にハンダ(5)を介してＤＢＡ基板(2) が接合され、そのＤＢＡ基板(2) にハンダ(5)を介して電子部品が接合されるように構成され、
前記ＤＢＡ基板(2) は窒化アルミニューム等のセラミック(6)の両面にアルミニューム材(7) を介してニッケルメッキが被覆されたものからなり、
前記クラッド材(4)はヒートシンク本体(1) の表面側から順に次のいずれかの構成よりなることを特徴とするアルミニューム製ヒートシンクの製造方法。
Ａｌ層−Ｆｅ層−Ｃｕ層
Ａｌ層−Ｆｅ層−黄銅層
Ａｌ層−Ｆｅ層−キュープロ（Ｃｕ−Ｎｉ）層
Ａｌ層−Ｎｉ層
Ａｌ層−Ｎｉ合金層
【請求項２】
ヒートシンク本体(1) の外面にＤＢＡ基板(2)を介して、電子部品が接合されるアルミニューム製ヒートシンクの製造方法において、
ヒートシンクを組み立てると共に、そのヒートシンク本体の外面にろう材(3) を介してＤＢＡ基板(2) を配置し、そのＤＢＡ基板(2) 表面にろう材(3) を介してアルミニューム製クラッド材(4)を配置する工程と、
それらの組立体を真空ろう付けにより一体的に固定する工程とを具備し、
そのクラッド材(4)の外面にハンダ(5)を介して電子部品が接合されるように構成され、
前記ＤＢＡ基板(2) は窒化アルミニューム等のセラミック(6)の両面にアルミニューム材 (7) を介してニッケルメッキが被覆されたものからなり、
前記クラッド材(4)はヒートシンク本体(1) の表面側から順に次のいずれかの構成よりなることを特徴とするアルミニューム製ヒートシンクの製造方法。
Ａｌ層−Ｆｅ層−Ｃｕ層
Ａｌ層−Ｆｅ層−黄銅層
Ａｌ層−Ｆｅ層−キュープロ（Ｃｕ−Ｎｉ）層
Ａｌ層−Ｎｉ層
Ａｌ層−Ｎｉ合金層
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニューム製ヒートシンクの外面に、市販の伝熱性絶縁基板（以下、ＤＢＡ基板という）を介して、電子部品が接合されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュール等の電子部品を冷却するため、それをアルミニューム製ヒートシンクに接合するには、従来、次の手順により行っていた。
先ず、インナーフィンを有するアルミニューム製の水冷ヒートシンクを組立てる。このとき、好ましくはそれを真空ろう付けにより一体的にろう付け固定する。次いで、そのヒートシンクの表面にニッケルメッキを施す。これはＤＢＡ基板をヒートシンクの表面にハンダ付けするための表面処理である。次いで、そのヒートシンクの表面にＤＢＡ基板をハンダ付けする。さらにそのＤＢＡ基板上に電子部品をハンダ付けしていた。
【０００３】
また、下記特許文献３に記載されているヒートシンクは、そのろう付け工程においてＤＢＡ基板を直接ヒートシンクの表面にろう付けし、上記のニッケルメッキ工程を省くことが記載されている。このときに用いられるＤＢＡ基板は特殊なものであり、広く市販されている表面にニッケルメッキが施されたＤＢＡ基板ではない。その理由は、ろう付け時に市販のＤＢＡ基板では表面のニッケルメッキが真空ろう付けにより劣化してしまう。そのため後に電子部品をその表面にハンダ付けすることができなくなるからである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２３２６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７０９１５号公報
【特許文献３】特開２００１−１６８５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１のヒートシンクの製造方法は、ヒートシンクのろう付け後にその表面にニッケルメッキを施す必要があり、そのための設備費と工数の増加により、ヒートシンクのコストアップにつながる。
第２のヒートシンクの製造方法は、市販のニッケルメッキが施されたＤＢＡ基板を使えず、特殊なＤＢＡ基板を用いるためコスト高になるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、真空ろう付け後にニッケルメッキを施すことなく直接市販のＤＢＡ基板をハンダ付けできるアルミニューム製ヒートシンクの製造方法を提供すること、或いはヒートシンクのろう付け後にニッケルメッキを施すことなく、電子部品を直接ハンダ付けすることができる、ＤＢＡ基板を備えたアルミニューム製ヒートシンクの製造方法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】
請求項１に記載の本発明は、ヒートシンク本体(1) の外面に伝熱性絶縁基板（以下ＤＢＡ基板(2) ）を介して、電子部品が接合されるアルミニューム製ヒートシンクの製造方法において、
ヒートシンクを組み立てると共に、そのヒートシンク本体(1) の外面にろう材(3) を介してアルミニューム製のクラッド材(4)を配置する工程と、
それらの組立体を一体的に真空ろう付けする工程とを具備し、
そのクラッド材(4)の外面にハンダ(5)を介してＤＢＡ基板(2) が接合され、そのＤＢＡ基板(2) にハンダ(5)を介して電子部品が接合されるように構成され、
前記ＤＢＡ基板(2) は窒化アルミニューム等のセラミック(6)の両面にアルミニューム材(7) を介してニッケルメッキが被覆されたものからなり、
前記クラッド材(4)はヒートシンク本体(1) の表面側から順に次のいずれかの構成よりなることを特徴とするアルミニューム製ヒートシンクの製造方法である。
Ａｌ層−Ｆｅ層−Ｃｕ層
Ａｌ層−Ｆｅ層−黄銅層
Ａｌ層−Ｆｅ層−キュープロ（Ｃｕ−Ｎｉ）層
Ａｌ層−Ｎｉ層
Ａｌ層−Ｎｉ合金層
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、ヒートシンク本体(1) の外面にＤＢＡ基板(2)を介して、電子部品が接合されるアルミニューム製ヒートシンクの製造方法において、
ヒートシンクを組み立てると共に、そのヒートシンク本体の外面にろう材(3) を介してＤＢＡ基板(2) を配置し、そのＤＢＡ基板(2) 表面にろう材(3) を介してアルミニューム製クラッド材(4)を配置する工程と、
それらの組立体を真空ろう付けにより一体的に固定する工程とを具備し、
そのクラッド材(4)の外面にハンダ(5)を介して電子部品が接合されるように構成され、
前記ＤＢＡ基板(2) は窒化アルミニューム等のセラミック(6)の両面にアルミニューム材 (7) を介してニッケルメッキが被覆されたものからなり、
前記クラッド材(4)はヒートシンク本体(1) の表面側から順に次のいずれかの構成よりなることを特徴とするアルミニューム製ヒートシンクの製造方法である。
Ａｌ層−Ｆｅ層−Ｃｕ層
Ａｌ層−Ｆｅ層−黄銅層
Ａｌ層−Ｆｅ層−キュープロ（Ｃｕ−Ｎｉ）層
Ａｌ層−Ｎｉ層
Ａｌ層−Ｎｉ合金層
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載のヒートシンクの製造方法は、組立てられたヒートシンクの外面にろう材３を介してアルミニューム製のクラッド材４を配置し、一体的の真空ろう付けするものであり、そのクラッド材４はＡｌ層にＦｅ層またはＮｉ層が存在するから、クラッド材４の外面にそのままハンダ５を介してＤＢＡ基板２を接合することができる。
即ち、従来のヒートシンクの如くその表面にニッケルメッキを施す工程を省略することができ、ヒートシンクの製造工数を少なくすると共にニッケルメッキの設備を不要とする。それにより、ヒートシンクを安価に提供できる。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、ヒートシンク本体１の外面にろう材３を介してＤＢＡ基板２を配置し、ＤＢＡ基板２上にろう材３を介してアルミニューム製のクラッド材４を配置して一体に真空ろう付けするものであるから、そのクラッド材４の外面に直接ハンダ５を介して電子部品10を接合することができる。
この場合には、電子部品10の取り付けが極めて容易となる効果がある。それと共に、ヒートシンク本体１の表面にニッケルメッキを施す工程を省略できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す縦断面説明図である。
このヒートシンク９は、アルミニューム製のヒートシンク本体１の内部にインナーフィン８が設けられ、一対の冷却水出入口パイプ11（一方を省略）がヒートシンク本体１の内部に連通している。そしてヒートシンク本体１の外面にろう材３を介してクラッド材４が予め固定されたものである。そして、電子部品10を取り付けるには次の手順により行う。先ず、クラッド材４の外表面にハンダ５を介してＤＢＡ基板２を接合し、さらにＤＢＡ基板２の表面にハンダ５を介し電子部品10を接合するものである。そしてこのようなヒートシンク９は、クラッド材４とヒートシンク本体１及びインナーフィン８を組み立てた状態で、それらを真空ろう付けで一体にろう付け固定するものである。
【００１２】
クラッド材４は、図６の（Ａ）〜（Ｅ）の何れかである。即ち、それらは、ヒートシンク９の表面側からＡｌ層−Ｆｅ層−Ｃｕ層（Ａ），Ａｌ層−Ｆｅ層−黄銅層（Ｂ）  ，Ａｌ層−Ｎｉ層（Ｃ），Ａｌ層−Ｎｉ合金層（Ｄ），Ａｌ層−Ｆｅ層−キュープロ（Ｃｕ−Ｎｉ）層（Ｅ）である。
なお、Ｎｉ合金として２４Ｆｅ−１６Ｃｒ−Ｎｉまたは２０Ｃｒ−Ｎｉ１８その他を用いることができる。さらにはＦｅの代りにフェライト系ステンレス鋼としてもよい。
【００１３】
上記のクラッド材４は、何れもその表面または中間にＦｅまたはＮｉ系の層が存在するものである。それらが存在しないクラッド材は、真空ろう付けの工程でクラッド材４のアルミニューム材が溶融してしまうことが判った。
例えば、クラッド材４としてアルミニューム材表面に銅を介在させた場合、本来のアルミの融点６６０℃が銅の拡散によって、融点が５４８℃まで低下する。ところが、アイアルミニューム製ヒートシンクの真空ろう付けは、通常６００℃で行うため、クラッド材中のアルミニューム材が溶融してしまうことになる。これに対して、Ｆｅ，Ｎｉはアルミニュームや銅に拡散しても（それが逆であっても）、アルミニュームの融点の低下が起こらない。
【００１４】
なお、真空ろう付けの際、表面にニッケルメッキを施した市販のＤＢＡ基板を用いると、その表面のニッケルメッキが劣化するが、クラッド材４にクラッドされたニッケルは劣化しない。
これは、次の理由による。ハンダ付けのためのＤＢＡ基板表面のニッケルメッキは、通常Ｎｉ−Ｐの無電解メッキが施される。このメッキは、高温酸化性が悪く約３５０℃で劣化しハンダ付けが不能となる。その原因としては、メッキが熱により結晶化するものと推測されている。しかしながら、金属ニッケル等は６００℃程度の真空炉において表面から多少のＮｉ原子が蒸発するだけで、本質的な変化はないからである。
【００１５】
図１のヒートシンク構造を図解すると、図３の如く表すことができる。即ち、ヒートシンク９の表面にろう材３を介してクラッド材４が予め一体にろう付け固定されている。そして、そのクラッド材４の表面にハンダ５を介し市販のＤＢＡ基板２が接合されるものである。
なお、市販のＤＢＡ基板２は図５の如く、セラミック６（窒化アルミニューム）の両面にろう材を介してアルミニューム材７が介在し、その両アルミニューム層の表面にニッケルメッキ13が被覆されたものである。
【００１６】
次に、図２は本発明の第２の実施の形態をしめすヒートシンクの縦断面説明図である。
このヒートシンク本体１及びインナーフィン８並びに冷却水出入口パイプ11は、図１のそれと同一である。そしてこのヒートシンクは、ヒートシンク本体１の表面にろう材３を介してＤＢＡ基板２が載置され、ＤＢＡ基板２の表面にろう材３を介してクラッド材４が載置されている。そしてそれらの組立体が真空炉に挿入され、各接触部間が一体にろう付け固定されてなるものである。
このＤＢＡ基板２は市販のものであり、前述の如く窒化アルミニューム等のセラミック６両面にアルミニューム材７を介してニッケルメッキ13が被覆されたものである。
【００１７】
このようにしてなるヒートシンクは、そのクラッド材４の表面にハンダ５を介して電子部品10が接合されるものである。そして一方の冷却水出入口パイプ11から冷却水が流入し、ヒートシンク本体１内を流通して他方の冷却水出入口パイプ11からそれが流出し、図示しない冷却水冷却用の熱交換器で熱交換されて、冷却水が再びヒートシンク本体１内に流通し、電子部品10の発熱を吸熱する。
図２のヒートシンクの構造を図解すると、図４の如くなる。即ち、ヒートシンク９の表面にろう材３を介しＤＢＡ基板２が接合されると共に、そのＤＢＡ基板２の表面にろう材３を介してクラッド材４が接合されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すヒートシンク９の縦断面説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すヒートシンク９の縦断面説明図
【図３】図１におけるヒートシンク９の構造の説明図。
【図４】図２におけるヒートシンク９の構造の説明図。
【図５】同ヒートシンク９に用いられる市販のＤＢＡ基板２の説明図。
【図６】クラッド材４の各構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００１９】
１  ヒートシンク本体
２  ＤＢＡ基板
３  ろう材
４  クラッド材
５  ハンダ
６  セラミック
【００２０】
７  アルミニューム材
８  インナーフィン
９  ヒートシンク
10  電子部品
11  冷却水出入口パイプ
12  冷却水
13  ニッケルメッキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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