(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される２枚の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設した上、
該対向する２枚の金属板体の間にシート状のろう材を挟持し、
該２枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した２枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなることを特徴とする電子機器冷却板。
【請求項２】
３枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される１枚目及び２枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設すると共に、
積層される２枚目及び３枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、同じく連続した溝を単独又は対称に配設した上、
該対向する１枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなることを特徴とする電子機器冷却板。
【請求項３】
３枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される２枚目の金属板体において、両面を貫通する連続したスリット溝を配設すると共に、他の２枚の金属板体において、２枚目の金属板体に対向する各面を平面又は該スリット溝と対称な連続した溝を配設した面とした上、
該対向する1枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなることを特徴とする電子機器冷却板。
【請求項４】
２枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成されものであって、
積層される２枚の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設し、
該対向する２枚の金属板体の間にシート状のろう材を挟持し、
該２枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けし、
その後２００℃までを平均冷却速度２００℃／ｈ以上、１０００℃／ｈ以下で冷却し、その後室温まで冷却することによって一体に接合して、
該接合した２枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなる
ことを特徴とする電子機器冷却板の製造方法。
【請求項５】
３枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成されものであって、
積層される１枚目及び２枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設し、
積層される２枚目及び３枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、同じく連続した溝を単独又は対称に配設し、
該対向する１枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けし、
その後２００℃までを平均冷却速度２００℃／ｈ以上、１０００℃／ｈ以下で冷却し、その後室温まで冷却することによって一体に接合して、
該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなる
ことを特徴とする電子機器冷却板の製造方法。
【請求項６】
３枚の積層された、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成されものであって、
積層される２枚目の金属板体において、両面を貫通する連続したスリット溝を配設し、 他の２枚の金属板体において、２枚目の金属板体に対向する各面を平面又は該スリット溝と対称な連続した溝を配設し、
該対向する１枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けし、
その後２００℃までを平均冷却速度２００℃／ｈ以上、１０００℃／ｈ以下で冷却し、その後室温まで冷却することによって一体に接合して、
該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなる
ことを特徴とする電子機器冷却板の製造方法。
【請求項７】
上記真空ろう付け過程において、使用するシート状のろう材がＡｌ−Ｓｉ系あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金板の単板、又はそれらをアルミニウム板あるいはアルミニウム合金板の両面にクラッドしたものであって、真空炉中でのろう付け温度を５７０℃以上、６００℃以下とすることを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか一つに記載の電子機器冷却板の製造方法。
【請求項８】
上記複数積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体の厚さを１０ｍｍ以上としてなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の電子機器冷却板。
【請求項９】
上記複数積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体の厚さを１０ｍｍ以上としてなることを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか一つに記載の電子機器冷却板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、強度および耐応力腐食割れ性（以下、耐ＳＣＣ性）に優れた電子機器冷却板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器用大型冷却装置に用いられる電子機器冷却板は、効率よく電子機器の冷却を行うため、その内部に冷却媒体を流通させる冷却路を形成することが必要とされる。そのため、例えばドリル等による機械的な穿孔により該冷却路を形成しようとすると、孔の径に対して穿孔可能な距離に限界があるため、大型の電子機器冷却板の作製は困難であった。又、単純な形状の孔しか形成できないので、高い熱交換性能を付与することも困難であった。
【０００３】
そこで、内部に複雑な形状の冷却路を形成するため、冷却路となる溝を予め表面に配設したアルミニウム合金板を２枚以上積層すると共に、ろう付けによって一体に接合することで、その内部に複雑な形状の冷却路を形成する方法が大型の電子機器冷却板の製造に好適であると考えられた。そのため、大気中無フラックス重ねろう付けによる積層金型製造用のアルミニウム合金板が提案されている（特許文献１参照）。ところが、７０００系アルミニウム合金の大気中ろう付けでは、被ろう付け材の表面にＭｇＯを主とした酸化皮膜が形成されるため、ろう付け性が低下して接合強度が低下したり、接合されないという不具合が生じる。その上、大気中に含まれる水分の影響により、得られた積層材中の水素濃度が高くなる傾向があり、耐ＳＣＣ性に問題を生じることとなる。このため、該ろう付け作業を真空中で行うことが要求されるものである。
【０００４】
また、電子機器用大型冷却装置に用いられる電子機器冷却板は重量があり、該電子機器が鉄道車輌や航空機等の輸送機に用いられる場合は、その電子機器冷却板自体の軽量化が必要となる。その一方で、軽量化と同時に、破損事故等の発生を防止するため、該冷却板には高強度が要求される。
【０００５】
更に、電子機器用大型冷却装置において電子機器冷却板を使用するに当たっては、冷却板からの冷却媒体の漏出を確実に防止する必要がある。従って、該冷却板に用いられるアルミニウム合金材は、優れた接合性をも兼ね備える必要がある。そのため、３．０〜４．５ｗｔ％のＺｎ、０．３〜０．８ｗｔ％のＭｇ、０．２〜０．９ｗｔ％のＭｎ、０．２〜０．５ｗｔ％のＣｒを含有したろう付け用アルミニウム合金（特許文献２）や、３．０〜４．０ｗｔ％のＺｎ、０．３〜０．８ｗｔ％のＭｇ、０．２〜０．９ｗｔ％のＭｎ、０．０５〜０．５ｗｔ％のＺｒを含有したろう付け用アルミニウム合金（特許文献３）等が提案されている。しかしながら、これらの合金ではろう付け後の強度が十分に得られず、該冷却板のさらなる軽量化のためにも、より高強度なろう付け用アルミニウム合金が必要となる。
【特許文献１】特開２００５−２６４３１６
【特許文献２】特開昭５８−１５３７５４
【特許文献３】特開昭５８−２１０１４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、上述の問題点を解決して、電子機器冷却板の軽量化を図りつつ、強度および耐ＳＣＣ性に優れた電子機器冷却板及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本願発明の電子機器冷却板は、その内部に冷却媒体を循環させる冷却路を有するものとする。即ち、２枚以上の７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、該金属板体の表面に連続した溝を配設した上で、シート状のろう材を挟持しつつ真空ろう付けと共に、その後少なくとも冷却することによって一体に接合することで、該接合した２枚以上の金属板体の内部に冷却媒体が循環する冷却路を形成するものである。
【０００８】
具体的には、第１の特徴として、２枚の積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される２枚の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設した上、
該対向する２枚の金属板体の間にシート状のろう材を挟持し、
該２枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した２枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなるものである。
【０００９】
第２の特徴として、３枚の積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される１枚目及び２枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、連続した溝を単独又は対称に配設すると共に、
積層される２枚目及び３枚目の金属板体の対向する面の一方又は双方において、同じく連続した溝を単独又は対称に配設した上、
該対向する１枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなるものである。
【００１０】
第３の特徴として、３枚の積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体から構成され、
積層される２枚目の金属板体において、両面を貫通する連続したスリット溝を配設すると共に、他の２枚の金属板体において、２枚目の金属板体に対向する各面を平面又は該スリット溝と対称な連続した溝を配設した面とした上、
該対向する1枚目と２枚目の金属板体の間並びに同じく対向する２枚目と３枚目の金属板体の間に、それぞれシート状のろう材を挟持し、
該３枚の金属板体を真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後冷却することによって一体に接合することで、該接合した３枚の金属板体の内部に、冷却媒体が循環する冷却路を形成してなるものである。
【００１１】
なお、上記電子機器冷却板の製造過程において行われる冷却は、真空ろう付け炉内で行っても、炉外で行っても良いものである。即ち、本願発明における冷却は、例えば以下のようにして行う。まず、炉内の場合、炉内が目的温度に達した時点で、炉の扉の開放、更にはファンによる送風等により炉内に新鮮な空気を導入するか、又は、炉を閉じたままで炉内に不活性ガスを導入することで行うものである。一方炉外の場合、製品を直接炉外に搬出して、更にはファンの送風等により行うものである。その結果、上記冷却の効果は、炉内で扉を開けることにより空気を導入する方法、炉内で扉を開けた上で、ファンによる送風を行う方法、炉外に搬出する方法、炉外に搬出した上で、ファンによる送風を行う方法、の順に高くなる。冷却後の製品は、自然時効により強度上昇が起こり、必要とする強度特性が得られるものとなる。
【００１２】
第４の特徴として、上記第１乃至第３の各々の特徴を踏まえた上で、真空ろう付け後に行う上記冷却を、２００℃まで平均冷却速度２００℃／ｈ以上、１０００℃／ｈ以下での急速冷却とし、その後室温まで冷却してなるものとするものである。
【００１３】
ところで、真空ろう付け後に行われる冷却を、ろう付け温度から２００℃までを平均冷却速度２００℃／ｈ以上、１０００℃／ｈ以下の速度で冷却するものとし、その後室温まで冷却するものとしているが、これは、ろう付け温度から２００℃までの平均冷却速度が前記範囲の下限未満の場合は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ元素の粗大析出が生じ、十分な強度が得られないからである。一方、前記範囲の上限を超えた場合には、耐ＳＣＣ性が低下するとともに、冷却板内部に大きな残留応力が発生し、長期使用した場合にＳＣＣが発生し、冷却板としての十分な機能を果たさなくなるためである。
【００１４】
第５の特徴として、上記第１の特徴乃至第４の各々の特徴を踏まえた上で、電子機器冷却板を構成する金属板体である７０００系アルミニウム合金材を、Ｚｎ：４．１〜１０．０％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．３０％を含有し、さらにＭｎ：０．０５％〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０％の１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物としてなるものとするものである。
【００１５】
ところで、上記電子機器冷却板を構成する金属板体の７０００系アルミニウム合金材において、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、及びＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒについて、その含有量の範囲を前記のとおり規定するのは以下の理由によるものである。
【００１６】
まず、ＺｎはＭｇと共存して強度を向上させるように作用するため、その含有量は４．１〜１０．０％でなければならない。即ち、前記範囲の下限未満では強度向上の効果が小さく、逆に上限を超えて含有すると融点が低下するため、ろう付けに際して溶融しやすくなるからである。
そのため、さらに好ましいＺｎの含有範囲は、４．１〜７．５％であり、最も好ましい含有範囲は４．５〜５．０％である。
【００１７】
次に、ＭｇはＺｎと共存して強度を向上させるように作用するため、その含有量は０．９〜２．０％でなければならない。即ち、前記範囲の下限未満では強度向上の効果が小さく、逆に上限を超えて含有すると融点が低下するため、ろう付けに際して溶融しやすくなって、ろう付けでの接合強度が低下するからである。
そのため、さらに好ましいＭｇの含有範囲は１．０〜２．０％であり、最も好ましい含有範囲は１．４〜１．９％である。
【００１８】
そして、Ｃｕは微量に添加することで、耐ＳＣＣ性を向上させるように機能するため、その含有量は０．０５〜０．３０％が好ましい。即ち、前記範囲の下限未満、あるいは上限を超えて含有すると、いずれも耐ＳＣＣ性が低下するからである。さらに、Ｃｕは上限を超えて含有すると、焼入れ感受性が高くなるため、真空ろう付け後に行う冷却で十分な焼きが入らなくなり、強度の低下をも招く。
そのため、さらに好ましいＣｕの含有範囲は０．０５〜０．２０％、最も好ましい含有範囲は０．１０〜０．２０％である。
【００１９】
また、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒはいずれも選択的に含有する元素であり、１種以上を含有することで、結晶粒を微細化し、ろう付け性を向上させるとともに、耐ＳＣＣ性の向上にも作用するため、その含有量は各々、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％、及びＺｒ：０．０５〜０．２０％でなければならない。即ち、いずれの元素もその範囲の下限未満ではろう付け性及び耐ＳＣＣ性の低下を招き、また、上限を超えて含有すると鋳造時に粗大化合物を形成して、鋳造割れを発生したり、熱間圧延又は熱間押出時に割れが発生しやすくなり、素材の製造に支障をきたすからである。
そのため、さらに好ましい上記Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの含有範囲は、Ｍｎ：０．１５〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．２５％、Ｚｒ：０．１０〜０．２０％であり、最も好ましい含有範囲は、Ｍｎ：０．３０〜０．５０％、Ｃｒ：０．１０〜０．２０％、Ｚｒ：０．１２〜０．１８％である。
【００２０】
ところで、不可避不純物として、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉが挙げられるが、各不純物元素の含有量として、Ｓｉは０．３０％以下、Ｆｅは０．３５％以下、Ｔｉは０．０５％以下が好ましいものである。
【００２１】
そして、第６の特徴として、上記第１乃至第５の各々の特徴を踏まえた上で、真空ろう付け過程において、使用するろう材がＡｌ−Ｓｉ系あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金板の単板、又はそれらをアルミニウム板あるいはアルミニウム合金板の両面にクラッドしたものであって、真空炉中でのろう付け温度を５７０℃以上、６００℃以下とするものである。
【００２２】
このように、ろう付けは真空炉中で５７０℃以上、６００℃以下のろう付け温度で行われるが、昇温に要する時間（昇温速度）は特に制限されない。しかし、ろう付けの温度が前記範囲の下限未満の場合は、ろう材の溶解が不十分になることから接合強度が低下したり、接合されない不具合が発生する。一方、ろう付けの温度が前記範囲の上限を超えた場合は、被ろう付け材である７０００系アルミニウム合金の金属板体自体の溶融が生じるため好ましくない。更に、この真空ろう付け過程において、被ろう付け材の溶体化処理が同時に行われることから、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ元素を含む７０００系アルミニウム合金の金属板体においては、４５０℃以上でＺｎ、Ｍｇ、Ｃｕ元素の固溶が起こり、ろう付け温度までの昇温過程で十分な固溶状態が得られることとなるが、さらに好ましいろう付け温度範囲は５８０℃以上、５９０℃以下である。
【００２３】
ところで、真空ろう付け過程において、そのろう付け温度を６００℃以下とするために、使用するろう材の液相線温度を６００℃以下とする必要があるが、その場合Ａｌ−Ｓｉ系あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金板の単板、又はそれらをアルミニウム板あるいはアルミニウム合金板の両面にクラッドしたもののＳｉ含有量は８．０％以上となっている。
【００２４】
ここで、ろう材をクラッド材とする際の心材となるアルミニウム板は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金板が適宜用いられるが、Ａｌ−Ｓｉ系合金板を皮材とする場合、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板が心材として好適に採用できる。また、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金を皮材とする場合、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金が心材として好適に採用できるものである。
【００２５】
更に、第７の特徴として、上記複数積層された７０００系アルミニウム合金の金属板体の厚さを１０ｍｍ以上としてなることを特徴とするものである。ここで、該７０００系アルミニウム合金の金属板体の厚さを１０ｍｍ以上とするのは、接合時における表面加工性や、製品である電子機器冷却板での強度を確保するためである。
【００２６】
なお、ろう付けされる７０００系アルミニウム合金材の金属板体自体の製造方法について説明する。まず、例えば前記組成を有する７０００系アルミニウム合金鋳塊を、例えばＤＣ鋳造法によって作製すると共に、得られた鋳塊について均質化処理を行う。この均質化処理は４００℃以上、５５０℃以下の温度で行うのが一般的である。次に、その均質化処理を行った鋳塊を、熱間圧延または熱間押出により、必要な大きさに加工する。なお熱間圧延または熱間押出後に、板厚の精度を上げるため冷間圧延を行っても良く、又、材料を必要なサイズよりも大きめに作製し、切削加工によって必要な大きさに調整しても良い。このようにして厚さ１０ｍｍ以上の７０００系アルミニウム合金材の金属板体が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明は、電子機器の発熱箇所に応じた冷却路を形成できるため効率よく冷却を行えると共に、軽量かつ強度および耐ＳＣＣ性に優れた電子機器冷却板を提供することになる。そのため、当該電子機器冷却板を備えた冷却装置は、鉄道車輌や航空機に好適に用いられるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下において、本願発明の実施例である電子機器冷却板について図１乃至図５に基づいて説明する。
なお、これらの実施例は、本願発明の好ましい一実施態様を説明するためのものであって、これにより本願発明が制限されるものでない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本願発明の第１実施例である２枚の金属板体から構成される電子機器冷却板１の真空ろう付け接合前後を示す断面図である。即ち、２は７０００系アルミニウム合金材の金属板体、３は平面、４は連続した溝、５はシート状のろう材、６は接合層、７は該金属板体２、２の接合により形成される、例えばプロピレングリコール水溶液等の冷却媒体が循環する冷却路である。
【００３０】
ここで、上記第１実施例は、次のようにして製造されるものである。即ち、厚さ１０ｍｍ以上の積層される２枚の７０００系アルミニウム合金の金属板体２、２のうち、一方の金属板体２の一面に、連続した溝４を配設する。また、他方の金属板体２の一面は平面３にするものである。
その上で、該２枚の金属板体２、２において、連続した溝４を配設した面と平面３を対向させながら、その間にＡｌ−Ｓｉ系のシート状であるろう材５を挟持させる〔図１（イ）参照〕。
更に、該２枚の金属板体２、２を真空炉中、ろう付け温度を５８０℃として真空ろう付けすると共に、その後少なくとも２００℃まで、平均冷却速度５００℃／ｈで急速冷却することによって接合層６を形成し、一体に接合するものである。
その結果、一体に接合した２枚の金属板体２、２の内部に冷却路７が形成されるとともに〔図１（ロ）参照〕、該冷却路７の両端が各金属板体２，２に設けられた吸入孔及び排出孔（図示せず）に連通して冷却媒体が該冷却路７を循環する。
【００３１】
そして、上記電子機器冷却板１の内部に形成される冷却路７内を冷却媒体が循環することにより、該電子機器冷却板１を構成する金属板体２、２は冷却される。そのため、該金属板体２、２を取り付けた電子機器は、その発生した熱を金属板体２、２に奪われることで冷却されるものとなる。
【００３２】
図２は、本願発明の第１実施例の変形例である電子機器冷却板１’の真空ろう付け接合前後の断面図である。即ち、積層される２枚の金属板体２、２の対向する両面にも第１実施例と同様の連続した溝４が対称に配設されているものである。そして、該溝４が対称に配設される２枚の金属板体２、２の各面を対向させながら、上記シート状のろう材５を挟持させ〔図２（イ）参照〕、上記第１実施例と同様の条件の下、真空ろう付け及び急速冷却を行うことで、接合層６を形成し、一体に接合するものである。その結果、この電子機器冷却板１’の内部には、より断面積の大きい冷却路７’が形成されるものとなる〔図２（ロ）参照〕。
【実施例２】
【００３３】
図３は、本願発明の第２実施例であり、積層された３枚の金属板体２、２、２から構成される電子機器冷却板１ａの真空ろう付け接合前後を示す断面図である。即ち、２は７０００系アルミニウム合金材の金属板体、３は平面、４ａは連続した溝、５は第１実施例と同じシート状のろう材、６は接合層、７ａは該金属板体２、２、２の接合により形成される冷却媒体が循環する冷却路である。
【００３４】
ここで、上記第２実施例である電子機器冷却板１ａは、次のようにして製造されるものである。即ち、第２実施例の電子機器冷却板１ａは、積層される３枚の７０００系アルミニウム合金の金属板体２、２、２から構成される。そのうち、積層順として２枚目となる１枚の金属板体２において、その両面に、連続した溝４ａを配設する。また、他の２枚の金属板体２，２の一面は平面３とするものである。なお、該平面３とする他の１枚目及び３枚目の２枚の金属板体２，２の一面において、該連続した溝４ａと対称の連続した溝を配設するものであってもよい。
そして、上記溝４ａを配設する金属板体２を中心に、その両面方向より他の２枚の金属板体２の平面３を対向させながら、その間に上記シート状のろう材５を挟持させる〔図３（イ）参照〕。
更に、該３枚の金属板体２、２、２を、本願発明の第１実施例と同様の条件の下で、真空炉中で真空ろう付けすると共に、その後急速冷却することによって接合層６を形成し、一体に接合するものである。
その結果、一体に接合する３枚の金属板体２、２、２の内部に冷却媒体が循環する冷却路７ａが形成される〔図３（ロ）参照〕。その際、溝４ａを両面に配設した金属板体２の両側にそれぞれ冷却路７ａ、７ａが形成されるが、各冷却路７ａをそれぞれ独立のものとして、各別にその両端において吸入孔及び排出孔（図示せず）にそれぞれ連通させても、あるいは該金属板体２を貫通する孔によって、その両側に形成された各冷却路７ａ、７ａの端部を相互に連通させて、各冷却路７ａ、７ａの残る端部を吸入孔及び排出孔（図示せず）にそれぞれ連通させてもよい。
そして、この電子機器冷却板１ａも本願発明の第１実施例である電子機器冷却板１、１’と同様に、内部に冷却媒体を循環させることで、該電子機器冷却板１ａが取り付けられた電子機器から熱を奪い、冷却を行うものであり、その両面において冷却を行うことも可能となる。
【００３５】
図４は、本願発明の第２実施例の変形例である電子機器冷却板１ａ’の真空ろう付け接合前後の断面図である。即ち、積層される３枚の上記金属板体２、２、２のうち、積層順として１枚目及び３枚目となる２枚の金属板体２，２の一面に互いに対称となる連続した溝４ａが配設されている。
そして、他１枚の金属板体２を中心として、１枚目及び３枚目の金属板体２、２の溝４ａが配設される面を対向させながら、上記のシート状のろう材５を挟持させる〔図４（イ）参照〕。
更に、上記第１実施例と同様の条件の下で、真空ろう付け及び急速冷却を行うものである。
その結果、本願発明の電子機器冷却板１ａ’の内部には、２段の冷却路７ａ、７ａが形成される〔図４（ロ）参照〕。その際、２段の冷却路７ａ、７ａの独立性あるいは連通並びに吸入孔及び排出孔との関係は、前記図３の場合と同様である。そして、該電子機器冷却板１ａ’が取り付けられた電子機器から熱を奪い、冷却を行うものであり、その両面において電子機器の冷却が可能となる。
【実施例３】
【００３６】
図５は、本願発明の第３実施例であり、積層された３枚の金属板体２、２、２から構成される電子機器冷却板１ａ”の真空ろう付け接合前後を示す断面図である。即ち、２は７０００系アルミニウム合金材の金属板体、３は平面、８は１枚の金属板体２において、両面を貫通しつつ連続したスリット溝、５は第１実施例と同じシート状のろう材、６は接合層、７ｂは該金属板体２、２、２の接合により形成される冷却媒体が循環する冷却路である。
そして、連続するスリット溝８を配設する該金属板体２を中心として、他の２枚の金属板体２、２の平面３を対向させながら、Ａｌ−Ｓｉ系のシート状のろう材５を挟持させる〔図５（イ）参照〕。
更に、該３枚の金属板体２、２、２を、上記第１実施例と同様の条件の下で、真空ろう付け及び急速冷却を行うものである。
その結果、本願発明の電子機器冷却板１ａ”の内部には、断面積の大きい冷却路７ｂが形成される〔図５（ロ）参照〕とともに、該冷却路７の両端が両側の金属板体２，２に設けられた吸入孔及び排出孔（図示せず）に連通して冷却媒体が該冷却路７を循環する。そのため、この電子機器冷却板１ａ”も本願発明の第２実施例である電子機器冷却板１ａ、１ａ’と同様に、該冷却路７の内部に冷却媒体を循環させることで、該電子機器冷却板１ａ”が取り付けられた電子機器から熱を奪い、冷却を行うものである上、該電子機器冷却板１ａ”の両面において電子機器の冷却が可能となる。
なお、上記両側２枚の金属板体２、２の一面は平面としたが、該スリット溝８と対称の連続した溝を同様に配設することによって、より大きな断面積を有する冷却路７ｂを、電子機器冷却板１ａ”の内部に形成することもできる。
【００３７】
そこで更に、本願発明における電子機器冷却板１を構成する金属板体の７０００系アルミニウム合金について、所定の含有範囲内で、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、を含有するとともにＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの１種以上を含有し、更に残部Ａｌ及び不可避不純物からなるものとした上で、引張強度や耐ＳＣＣ性により、その効果を確認した。
【００３８】
そのために、本願発明の各実施例の供試材は、次のようにして作製した。即ち、表１に示す化学成分を有するアルミニウム合金Ａ〜Ｆについて、ＤＣ鋳造法により厚さ３００ｍｍ、幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鋳塊を作製し、４５０℃で１０時間の均質化処理を行い、熱間圧延を行うことで厚さ２５ｍｍ、幅４００ｍｍ、長さ６００ｍｍのろう付け用サンプルを各２枚作製し、２枚で１組のろう付け試験用サンプルとした。そして、ろう付けを行う面について、機械的に１ｍｍの深さの面削を行い、さらに２枚のうちの１枚について、幅中央部に幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を長手全長に亘って１０ｍｍ間隔で５本、機械的に配設した。そして、それぞれ組になった同一合金の２枚のサンプルの間に４０４５合金の厚さ０．２ｍｍのろう材を挟持し、厚さ５０ｍｍ、幅６００ｍｍ、長さ８００ｍｍのステンレス製の２枚のブロックを上下に配置することで、該サンプルを挟み、真空ろう付け炉内に挿入した。ろう付けは、３時間で５８５℃まで昇温し、５８５℃に達した時点でそのまま炉内で室温までの冷却を開始した。このとき、５８５℃から２００℃までの平均冷却速度を６００〜７００℃／ｈで行い、その後、室温までの冷却後、室温で３０日間保持した。
【００３９】
一方、比較例の供試材は、表２に示す化学成分を有する７０００系アルミニウム合金Ｇ〜Ｍについて、上記本願発明と同様の製造方法により製造した。
【００４０】
【表１】
0004736048.tif 000002
【００４１】
【表２】
0004736048.tif 000003
【００４２】
そして、上記本願発明の各実施例の供試材と、比較例の供試材とについて、下記に示す条件で引張性質および耐ＳＣＣ性の評価を行った。
まず、引張性質は、板幅方向が引張試験方向に一致するように、ＪＩＳ Ｚ ２２０１に規定されている１０号試験片を作製し、常温で引張試験を行い、引張強さ、耐力、伸びを測定する。なお、試験片採取の際、ろう付け部分を含まないよう、表面が２０ｍｍの深さの範囲でサンプリングを行う。
次に、耐ＳＣＣ性は、引張応力の発生方向が厚さ方向に一致するよう、ＪＩＳ  Ｈ  ８７１１の附属書５図２に記載のＣリング試験片を作製し、引張試験で得られた耐力の９０％をＪＩＳ Ｈ ８７１１の付属書５図３のａ）に記載の条件で負荷する。この際使用する試験液はＪＩＳ  Ｈ８７１１に準拠した３．５％ＮａＣｌ水溶液を用い、２５℃で浸せき１０分、乾燥５０分のサイクルを繰り返すことで、最長３０日間のＳＣＣ試験を行う。そして、毎日１回づつ試験片表面を目視で観察し、３ｍｍ以上の長さの割れが確認できたときに割れが発生したと判断し、割れの発生日数を測定する。
【００４３】
その結果、本願発明の各実施例の供試材による試験材１〜６は、表３に示すように、いずれも高い強度特性を示すとともに、３０日間のＳＣＣ試験においても割れの発生は認められなかった。一方、比較例の供試材による試験材１１〜１７は、表４に示すようになった。即ち、試験材１１はＺｎおよびＭｇが下限未満のため、強度が低かった。試験材１２はＺｎ及びＭｇが上限を超えて含有されたため、ろう付け時に材料が溶融してしまい、ろう付けできなかった。試験材１３はＣｕが下限未満のため、耐ＳＣＣ性が低下した。試験材１４はＭｎ，Ｃｒ，Ｚｒが全て下限未満のため、耐ＳＣＣ性が低下した。試験材１５はＭｎが上限を超えて含有されたため、鋳造時に粗大化合物を形成してしまい、鋳造割れが発生したため鋳造できなかった。試験材１６はＣｒが上限を超えて含有されたため、鋳造時に粗大化合物が形成してしまい、熱間圧延で割れが発生し、サンプルを作成できなかった。試験材１７はＺｒが上限を超えて含有されたため、鋳造時に粗大化合物を形成してしまい、熱間圧延で割れが発生し、サンプルを作製できなかった。
【００４４】
【表３】
0004736048.tif 000004
【００４５】
【表４】
0004736048.tif 000005
【００４６】
以上より、本願発明における電子機器冷却板を構成する金属板体２に使用される７０００系アルミニウム合金の組成として、請求項５記載の各所定範囲内でＺｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、を含有するとともにＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの１種以上を含有し、更に残部Ａｌ及び不可避不純物からなるものとした効果が明確に確認された。
【００４７】
次に、本願発明における電子機器冷却板１を製造するにあたっての真空ろう付け過程及びその後の急速冷却の条件について、引張強度や耐ＳＣＣ性によりその効果を確認した。
【００４８】
本願発明の各実施例の供試材は、表１に示す化学成分を有する合金Ａについて、上記製造方法に基づいて鋳造、均質化処理、熱間圧延を行うことで厚さ２５ｍｍ、幅４００ｍｍ、長さ６００ｍｍのろう付け用サンプルを８枚作製し、２枚で１組のろう付け試験用サンプルとした。そして、ろう付けを行う面について、機械的に１ｍｍの深さの面削を行い、さらに２枚のうちの１枚について、幅中央部に幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を長手全長に亘って１０ｍｍの間隔で５本、機械的に配設した。そして、それぞれ組になった２枚のサンプルの間に４０４５合金の厚さ０．２ｍｍのろう材を挟み、厚さ５０ｍｍ、幅６００ｍｍ、長さ８００ｍｍのステンレス製の２枚のブロックを上下に配置することでサンプルを挟み、真空ろう付け炉内に挿入した。そして、昇温時間を３時間として、表５に示す条件でそれぞれ１組ずつろう付けを行うとともに、炉外で室温まで急速に冷却し、その後、室温で３０日間保持することで供試材を製造し、その上で、該供試材から試験材７〜１０を作製し、上記引張性質および耐ＳＣＣ性の評価を同一条件の下で行った。
【００４９】
一方、比較例の供試材は、ろう付け条件及び冷却条件のみを表６に示すように変え、その他は本願発明の各実施例の供試材と同じ製造方法により製造した。その後、該供試材から試験材１８〜２１を作製し、上記引張性質および耐ＳＣＣ性の評価を同一条件の下で行った。
【００５０】
【表５】
0004736048.tif 000006
【００５１】
【表６】
0004736048.tif 000007
【００５２】
その結果、本願発明の各実施例の試験材７〜１０は、表７に示すように、いずれも高い強度特性を示すとともに、３０日間のＳＣＣ試験においても割れの発生は認められなかった。一方、比較例の試験材１８〜２１は、表８に示すようになった。即ち、試験材１８はろう付け温度が下限未満のため、ろう付けできなかった。試験材１９はろう付け温度が上限を超えたため、ろう付け処理中に材料が溶融してしまい、ろう付けできなかった。試験材２０はろう付け後の冷却温度が下限未満のため、強度が低かった。試験材２１はろう付け後の冷却速度が上限を超えたため、耐ＳＣＣ性が低下した。
【００５３】
【表７】
0004736048.tif 000008
【００５４】
【表８】
0004736048.tif 000009
【００５５】
以上より、本願発明において、真空ろう付けの条件及び急速冷却の条件を規定したことについての効果が明確に確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本願発明の電子機器冷却板は、電子機器の発熱箇所に応じての適切な冷却が可能であると共に、軽量かつ高強度であり、しかも耐ＳＣＣ性に優れたものであるので、厳しい使用環境に置かれるあらゆる電子機器の冷却に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本願発明の電子機器冷却板の第１実施例の接合前後の断面図である。
【図２】本願発明の電子機器冷却板の第１実施例の変形例の接合前後の断面図である。
【図３】本願発明の電子機器冷却板の第２実施例の接合前後の断面図である。
【図４】本願発明の電子機器冷却板の第２実施例の変形例の接合前後の断面図である。
【図５】本願発明の電子機器冷却板の第３実施例の接合前後の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１’、１ａ、１ａ’、１ａ”    電子機器冷却板
２    金属板体
３    平面
４    溝
５    シート状のろう材
３    接合層
７、７’、７ａ、７ｂ    冷却路
８    スリット溝
【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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