(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ  ０．６５〜１．２５ｗｔ％、Ｎｉ  ０．３０〜０．６５ｗｔ％、Ｂ  ０．００２〜０．０８ｗｔ％を含有し、且つＦｅ及びＮｉの総量が１．００〜１．８５ｗｔ％であり、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金材であって、導電率が５４ＩＡＣＳ％以上およびブリネル硬度値が３０以上であることを特徴とするヒートシンク用アルミニウム合金材。
【請求項２】
請求項１記載のヒートシンク用アルミニウム合金材を用いて製造されるヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱伝導性および強度に優れたアルミニウム合金材に関するものであり、詳しくは半導体等電子デバイスの放熱部品であるヒートシンクの材料として利用するのに有用なアルミニウム合金材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金は、軽量であると同時に電気伝導性及び熱伝導性に優れているので、その特性に基づき種々の分野で使用されている。近年、電子機器の高性能化は進み、半導体等電子デバイスの放熱部品であるヒートシンクには高い放熱効率が求められている。
ヒートシンクは主にダイカストによって製造され、合金種としては、ダイカスト用ＪＩＳ合金のＡＤＣ１あるいはＡＤＣ１２等が一般に使用されている。しかし、これらの合金は、熱伝導性が悪く、特に高い放熱効率が求められるヒートシンク用の材料としては不十分である。
一方、添加金属量を減じた純Ａｌに近い組成の合金の場合、熱伝導性については満足できるが、強度が弱く、変形の問題が生じる。特に、近年のヒートシンクは、高性能小型化し、フィン部も薄肉化しているため適用できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特に高い放熱性が求められるヒートシンクにおいて、その熱伝導性を維持しつつ、且つ強度も優れたヒートシンク用アルミニウム合金材を提供することにある。
ここで、特に高い熱伝導性とは、熱伝導率で２００Ｗ／ｍ・℃以上を意味し、これは導電率では５４ＩＡＣＳ％以上に相当する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特に高い放熱性が求められるヒートシンク用の合金材において、熱伝導性を損なわずに強度を高めることを目的としてアルミニウム合金に添加される元素について種々検討した結果、所定量のＦｅ、Ｎｉ、Ｂを添加した合金が有用であることを見出し本発明に達した。
即ち、本発明の要旨は、Ｆｅ  ０．６５〜１．２５ｗｔ％、Ｎｉ  ０．３０〜０．６５ｗｔ％、Ｂ  ０．００２〜０．０８ｗｔ％を含有し、且つＦｅ及びＮｉの総量が１．００〜１．８５ｗｔ％であり、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金材であって、導電率が５４ＩＡＣＳ％以上およびブリネル硬度値が３０以上であることを特徴とするヒートシンク用アルミニウム合金材及び該ヒートシンク用アルミニウム合金材を用いて製造されるヒートシンクに存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金材は、ダイカストによって製造されるヒートシンクの中で、特に高い放熱特性を要求されるヒートシンクの製造を目的としたものである。即ち、この合金材は、熱伝導性として、導電率で５４ＩＡＣＳ％以上（熱伝導率で２００Ｗ／ｍ・℃以上に相当）、好ましくは５４〜５８ＩＡＣＳ％であること、および変形に対する強度としてブリネル硬度で３０以上、好ましくは３０〜３５であることの確保を目的としたものである。
尚、熱伝導率と導電率は比例関係にあり、一般に熱伝導性の評価法として、導電率がその指標として用いられるので、以下本発明においても導電率の測定値を熱伝導性の指標として用い説明する。
【０００６】
本発明のアルミニウム合金材に添加されるＦｅ及びＮｉは、両元素を同時に所定量加えることにより、導電率を大きく低下させること無く合金の強度を高めることができるのである。
Ｆｅの添加量は、０．６５〜１．２５ｗｔ％、好ましくは０．７５〜１．１５ｗｔ％の範囲で適宜選定する。また、Ｎｉ添加量は、０．３０〜０．６５ｗｔ％、好ましくは０．３５〜０．６０ｗｔ％の範囲で適宜選定する。更に、ＦｅとＮｉを合わせた総添加量を１．００〜１．８５ｗｔ％、好ましくは１．１０〜１．７５ｗｔ％の範囲で適宜選定する。これら添加量の下限未満ではブリネル硬度値３０を下回り、他方上限を超えると導電率が５４ＩＡＣＳ％を下回り、いずれも好ましくない。
【０００７】
また、Ｆｅの添加はダイカストの際、金型と合金材の焼付きを防止する効果があり、Ｆｅ／Ｎｉ（元素比）の添加量バランスをとるのが望ましい。その添加量比率は、Ｆｅ／Ｎｉ  １．２〜３．０、好ましくは１．５〜２．５とするのが望ましい。
【０００８】
本発明の合金材に添加されるＢは、その添加によりＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金の導電率を向上させる効果がある。その添加量は０．００２〜０．０８ｗｔ％、好ましくは０．００５〜０．０３ｗｔ％の範囲で適宜選定される。添加量が０．００２ｗｔ％未満では熱伝導性向上効果は十分達成されず、他方０．０８ｗｔ％を超えるとＢが過剰となり、逆に熱伝導性向上の効果を減じる。
【０００９】
本発明のアルミニウム合金は、上記合金成分の他、不可避的不純物を含有するが、必要に応じ他の特性改善、例えば、耐蝕性改善等のために添加される成分を、本発明合金が必須とする上記の導電率及びブリネル硬度の特性を損なわない範囲で含んでいても良い。そのような成分としては、例えば、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｎａ等が挙げられるが、これらの成分は過剰に添加すると熱伝導性を低下させるおそれがあるので、Ｃｏについては０．３０ｗｔ％以下、Ｃｏ以外の元素については０．１ｗｔ％以下とすることが必要である。
【００１０】
本発明のアルミニウム合金は、従来のダイカスト用ＪＩＳ合金よりも遙かに高い熱伝導性を有しており、且つ強度も良好であるため、特に高い放熱特性を要求されるヒートシンクの材料として使用することができる。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例により制限されるものではない。
尚、以下の実施例において熱伝導性の評価は、熱伝導性が導電率に比例する関係にあることから、合金の導電率（ＩＡＣＳ％）を測定し評価した。
【００１２】
実施例及び比較例
下記表１に示した各組成の合金をダイカストによって鋳造し、鋳塊の導電率及びブリネル硬度を測定し評価した。その結果を表１に併記する。なお、合金調製用のアルミニウムとしては純度９９．８ｗｔ％のものを用いた。
表１に示す通り、本発明例の合金は、Ｆｅ及びＮｉ添加量範囲において、導電率５４ＩＡＣＳ％以上、且つブリネル硬度値３０以上が達成されている。また、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金において、本発明に規定する導電率及びブリネル硬度値を有する合金（No.１１）であっても、所定範囲のＢを添加することにより、同一組成の合金の導電率を無添加の場合に比べ、より高めることが出来ることを示している。
又、従来のダイカスト用合金（ＡＤＣ１：合金No.15）及び（ＡＤＣ１２：合金No.16）では、本発明例に比較して導電率が著しく低い。更に、純Ａｌでは足りない強度を上げるために、例えばＳｉ添加量を調節しても、導電率と硬度を同時に発明例の合金が達する程度にすることはできない。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム合金を利用することで、熱伝導性が極めて高く、且つ強度の良好なヒートシンクを提供することができるので、工業的価値は極めて大きい。