(57)【要約】【課題】伝導性に優れたメタル板などを複数枚積層したメタル接合体の製造方法、およびフィン型ヒートシンクなどに適用しうるメタル接合体を用いる部品の製造方法の提供。【解決手段】伝導性に優れたメタル板などを複数枚積層し、接合されるそれぞれのメタル板面に活性化処理を施した後、活性化処理面同士が対向するように当接して重ね合わせ積層接合を施すことによって所要の層厚みを有するメタル接合体２０を製造する。またこのメタル接合体２０に切削加工などの機械加工を施してフィンを形成させてヒートシンクを製造する。【選択図】　　　　図１
2004017095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタル板を複数枚積層してなるメタル接合体の製造方法であって、メタル接合体の少なくとも１つの接合面が、接合されるそれぞれのメタル板面を活性化処理した後、活性化処理面同士が対向するように当接して重ね合わせて、メタル接合体の厚みに対応する接合手段を用いて積層接合することを特徴とするメタル接合体の製造方法。
【請求項２】
前記活性化処理が、不活性ガス雰囲気中でグロー放電を行わせて、接合されるそれぞれのメタル板面をスパッタエッチング処理することを特徴とする請求項１に記載のメタル接合体の製造方法。
【請求項３】
前記メタル接合体の厚みに対応する接合手段が、メタル接合体の厚みに対応したロール径を有する圧接ロールを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のメタル接合体の製造方法。
【請求項４】
前記圧接ロールのロール径が、メタル接合体の厚みの５０〜５０００倍であることを特徴とする請求項３に記載のメタル接合体の製造方法。
【請求項５】
メタル接合体の厚みに対応する接合手段を用いて積層接合してなるメタル接合体を用いることを特徴とする部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、メタル板を複数枚積層し、メタル接合体厚みに対応する接合手段を用いて積層接合するメタル接合体の製造方法、およびメタル接合体を用いた部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高機能化、高速化に伴い発熱量が増大しており、効率よく放熱する手段が望まれて来ている。このような放熱部材の１つとしてデスクトップ型パソコンのＭＰＵ用放熱部品のフィン付ヒートシンクがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、メタル板を複数枚積層し、メタル接合体厚みに対応する接合手段を用いて積層接合するメタル接合体の製造方法、およびフィン型ヒートシンクなどに適用しうるメタル接合体を用いた部品の製造方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題に対する第１の解決手段として本発明のメタル接合体の製造方法は、メタル板を複数枚積層してなるメタル接合体の製造方法であって、メタル接合体の少なくとも１つの接合面が、接合されるそれぞれのメタル板面を活性化処理した後、活性化処理面同士が対向するように当接して重ね合わせて、メタル接合体厚みに対応する接合手段を用いて積層接合する方法とした。また好ましくは活性化処理が、不活性ガス雰囲気中でグロー放電を行わせて、接合されるそれぞれのメタル板面をスパッタエッチング処理する方法とした。さらに好ましくは、メタル接合体の厚みに対応する接合手段が、メタル接合体の厚みに対応したロール径を有する圧接ロールを用いる方法とした。
【０００５】
前記課題に対する第２の解決手段として本発明の部品の製造方法は、メタル接合体の厚みに対応する接合手段を用いて積層接合してなるメタル接合体を用いる方法とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の製造方法を説明する。図１は、本発明の製造方法を用いたメタル接合体２０の一実施形態を示す概略断面図であり、メタル板２６とメタル板２８を積層接合した例を示している。図２は、本発明の製造方法を用いたメタル接合体２２の他の一実施形態を示す概略断面図であり、メタル板２６とメタル板２８とメタル板２４を積層接合した例を示している。
【０００７】
メタル板２４、２６、２８の材質としては、メタル接合体を製造可能な素材で熱伝導性の優れたものであれば特にその種類は限定されず、メタル接合体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体である金属（例えば、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕなど）や、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金（例えば、ＪＩＳに規定の合金など）、あるいはこれらの金属や合金を少なくとも１層有する積層体（例えば、クラッド材、メッキ材、蒸着膜材など）などが適用できる。メタル接合体の用途が放熱部材などであれば、メタル板としては、熱伝導性に優れた伝導板を用いることが好ましい。熱伝導性に優れた伝導板としては、Ｃｕ、Ａｌなどや、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む伝導性の優れた合金などを適用することができる。熱伝導率として、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、より好ましくは２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上が良い。
【０００８】
ＪＩＳに規定の合金としては、合金鋼やステンレス鋼の他にも、例えば、Ｃｕ系合金では、例えば、ＪＩＳ　Ｈ　３１００に記載の無酸素銅、タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、すず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アルミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、例えばＪＩＳ　Ｈ　４００あるいは４１６０に記載の１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系など、Ｎｉ系合金では、例えばＪＩＳ　Ｈ　４５５１に記載の常炭素ニッケル、低炭素ニッケル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モリブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブデン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金などが適用できる。
【０００９】
またメタル板２４、２６、２８の厚みは、メタル接合体を製造可能であれば特に限定はされず、メタル接合体の用途により適宜選定して用いることができる。例えば、１〜５０ｍｍであることが好ましい。１ｍｍ未満では切削加工などの機械加工が難しくなったり、放熱部材に適用する場合には断面積が小さくなってしまうため熱抵抗が増大して好ましくない。また５０ｍｍを超えるとメタル接合体としての製造が難しくなる。より好ましくは、５〜２０ｍｍである。なおメタル板は、圧延板などの単板材であってもよいし、積層材であってもよい。
【００１０】
図１に示すメタル接合体２０の活性化接合法による製造方法について説明する。まずメタル板２６、２８を活性化処理装置でそれぞれの接合予定面側を活性化処理する。次に活性化処理されたメタル板２６、２８を圧接ユニットで冷間圧接し積層接合してメタル接合体２０を製造することができる。以下にその詳細を述べる。
【００１１】
活性化処理は以下のようにして行う。まずメタル板２６、２８を真空槽内の活性化処理装置に装填し、それぞれの接合予定面側を活性化処理しうるように、活性化処理装置の一方の電極Ａと接触させた状態で保持または把持する。次に活性化処理装置の他方の電極Ｂとの間に、１０〜１×１０−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触したメタル板２６、２８のそれぞれの面積が、電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理する。電極Ａ、Ｂの電位状態は、メタル接合体の用途や製造装置の構造に応じて選択することができる。すなわち、電極Ａをアース接地し、電極Ｂを絶縁支持してもよいし、逆に電極Ａを絶縁支持し、電極Ｂをアース接地してもよい。不活性ガスとしては、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトンなどや、これらを少なくとも１種類含む混合体を適用することができる。好ましくはアルゴンガスである。なお不活性ガス圧力が１×１０−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また、効率よくエッチングするためには電極Ａと接触したメタル板２６、２８のそれぞれの面積を電極Ｂの面積より小さくする必要があり、１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。このようにして活性化処理を施すことができる。
【００１２】
次に積層接合を以下のようにして行う。上記の活性化処理されたメタル板２６、２８を圧接ユニットに搬送して積層接合を施す。積層接合は、メタル板２６、２８のそれぞれ活性化処理された面が対向するようにして両者を当接して重ね合わせ圧接ユニットで冷間圧接を施すことによって達成することができる。この際の積層接合は低温度で可能であり、メタル板２６、２８ならびに接合部に組織変化や合金層の形成などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔをメタル板の温度（℃）とするとき、０℃＜Ｔ≦３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃を超えると組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくない。また圧延率Ｒ（％）は、０．０１％≦Ｒ≦３０％であることが好ましい。０．０１％未満では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると変形が大きくなり加工精度上好ましくない。より好ましくは、０．１％≦Ｒ≦３％である。
【００１３】
圧延ユニットは、少なくとも２つの圧接ロールからなり、メタル接合体の厚みに対応したロール径を有する圧接ロールによって構成することができる。圧接ロールは同径でもよいし異径でもよい。またそのロール直径は、メタル接合体の厚みの５０〜５０００倍であることが好ましい。５０倍未満では、圧接時にメタル接合体が湾曲などの好ましくない変形を受けやすくなり、５０００倍を超えると圧接時の加圧力が大きくなりすぎる。より好ましくは、１００〜４０００倍である。なおメタル接合体の圧接部の面積が小さい場合や、圧接力がそれほど大きくない場合などは、プレス装置を用いることも可能である。
【００１４】
以上のようにして、所要の層厚みを有する２層構造のメタル接合体２０を形成することができる。さらに必要により所定の大きさに切り出して、図１に示すメタル接合体２０を製造することができる。またこのようにして製造されたメタル接合体２０に、必要により接合部に悪影響を及ぼさない程度に残留応力の除去または低減などのために熱処理を施してもよい。このようなメタル接合体では、接合部に合金層の形成などの悪影響を抑制することができ、接合強度を低下させることがないため、機械加工などにも充分に適用することが可能である。
【００１５】
次に図２に示す３層構造のメタル接合体２２は、上記説明においてメタル板２８の代わりに２層構造のメタル接合体２０を用い、メタル板２６の代わりにメタル板２４を用いることにより製造することができ、４層以上の多層のメタル接合体も可能である。
【００１６】
本発明の部品の製造方法は、メタル板を複数枚積層してなるメタル接合体を用いる方法であり、本製造方法による部品は、メタル接合体に切削加工や放電加工などの機械加工を施したもの、さらにこれに放熱効果を高める表面処理を施したものなどである。例えば、図３に示すようなフィン付ヒートシンクなどの部品である。このヒートシンクでは、比強度を改善するためフィン形成部に軽量のアルミニウム合金を用い、ベース部にはヒートスプレッダとして熱伝導に優れた銅合金を用いることができる。なお図３での加工深さはメタル板２６の厚み以下となっているが、メタル板の材質やメタル接合体の用途により、メタル板２６の厚みと同じでもよいし、メタル板２６の厚み以上でもよい。また切削や冷間鍛造などにより加工されたメタル板が充分な強度を有していれば、圧接加工を施してメタル接合体を製造してもよい。
【００１７】
【実施例】
以下に、実施例を図面に基づいて説明する。メタル板２８として厚み５ｍｍの銅板を用い、メタル板２６として厚み５ｍｍのアルミニウム板を用いた。銅板、アルミニウム板をメタル接合体製造装置にセットし、真空槽内の活性化処理ユニットでスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理した。次に直径１０００ｍｍの同径の圧接ロールを有する圧接ユニットを用いて、これら活性化処理された銅板、アルミニウム板を、活性化処理面同士を重ね合わせて冷間圧接して積層接合し、メタル接合体２０を製造した。さらにこのメタル接合体２０のアルミニウム板部分に切削加工を施してフィンを形成してヒートシンク部品を製造した。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のメタル接合体の製造方法はメタル板を複数枚積層して接合する方法であり、本発明の部品の製造方法はメタル接合体を用いる方法である。このためメタル接合体の接合部に悪影響を与えることなく積層できるため、放熱部材などへの適用も好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を用いたメタル接合体の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の製造方法を用いたメタル接合体の他の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の製造方法を用いた部品の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２０　　メタル接合体
２２　　メタル接合体
２４　　メタル板
２６　　メタル板
２８　　メタル板
３０　　部品
【図１】
2004017095.tif 000003
【図２】
2004017095.tif 000004
【図３】
2004017095.tif 000005