(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ０．００２〜０．０８ｗｔ％、Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ０．２〜１．０ｗｔ％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からな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。
【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、電子機器の小型化、軽量化への傾向は急速に進みつつあり、電子機器に組み込まれる各種部品もより一層の小型化・軽量化が求められている。半導体デバイスの放熱部品であるヒートシンクは、通常、軽量でしかも熱伝導性に優れているアルミニウム合金で製造されている。
ヒートシンクは主にダイカストによって製造されているが、ヒートシンクのフィン部の厚さは薄いものは１ｍｍ以下であり、ヒートシンクが小型になれば、フィン部の厚さは更に薄くなることに加え、更に高い放熱効率が求められる。
【０００３】
従来、ヒートシンクを製造するためのアルミニウム合金材の合金種としては、一般にダイカスト用ＪＩＳ合金のＡＤＣ１あるいはＡＤＣ１２等のＡｌ−Ｓｉ系の合金が使用されている。
フィン部を備えたヒートシンクをダイカストで製造する際、そのフィン部の厚さは非常に薄いので、ダイカスト時に溶湯の湯流れが悪いと溶湯が金型内に完全に充填されず、フィン部が欠損して不良品となる。その為、ヒートシンク、特にフィン材用の合金は流動性に優れている必要があり、流動性の改良にＳｉの添加が効果的であることが知られ、特に薄いフィン部を有するヒートシンク用合金には高い濃度のＳｉが添加されている。合金中のＳｉ量が多いほど湯流れ性は良くなる。ダイカスト用アルミニウム合金のＪＩＳ規格の合金種であるＡＤＣ１及びＡＤＣ１２におけるＳｉ含有量は、それぞれＡＤＣ１がＳｉ１１．０〜１３．０ｗｔ％、ＡＤＣ１２がＳｉ９．６〜１２．０ｗｔ％とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ヒートシンクとしての性能、即ち放熱特性を向上させるためには、ヒートシンクを形成する合金の熱伝導性を高める必要があるが、合金中のＳｉ量の増加は熱伝導性を低下させる。他方、ヒートシンク、特に薄いフィン部を有するヒートシンクをダイカストで製造する場合、フィン部に欠損を生ずることなくダイカストを可能にするためには、合金は流動性の高いダイカスト性、即ち高濃度のＳｉを含有することが必要とされる。その為に、従来は、熱伝導性を犠牲にしてＡＤＣ1或いはＡＤＣ１２等Ｓｉを多く添加した合金が使用されてきた。
本発明の目的は、従来のヒートシンク用Ａｌ−Ｓｉ系ダイカスト合金において、そのダイカスト性を確保しつつ、更に熱伝導性を高めたアルミニウム合金を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ダイカスト性に優れるＡｌ−Ｓｉ系合金において高い熱伝導性を得るために、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Ｂ添加が極めて有効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、Ｂ０．００２〜０．０８ｗｔ％、Ｓｉ４．０〜１４．０ｗｔ％、Ｆｅ０．２〜１．０ｗｔ％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からな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に存する。
【０００６】
【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フィン部を備えたヒートシンクを製造するのに好適なアルミニウム合金材であり、Ａｌ−Ｓｉ系ダイカスト合金に所定量のＢを必須成分として含有させることにより、ダイカスト性を確保しつつ、熱伝導性を更に向上させたものである。
本発明の合金材に添加されるＢの量は、０．００２〜０．０８ｗｔ％、好ましくは０．００５〜０．０３ｗｔ％である。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。
【０００７】
合金材に添加されるＳｉは、ダイカスト性、特に溶湯の湯流れ性を向上させるために添加される。合金材の用途がヒートシンクである場合、添加量が４．０ｗｔ％未満では湯流れ性は十分ではない。また、１４．０ｗｔ％を超えて添加すると熱伝導性の低下が大きくなり、ヒートシンクとして要求される放熱特性を満足できない。このため、本発明の合金材においては、Ｓｉの添加量は、４．０〜１４．０ｗｔ％、好ましくは７．０〜１３．０ｗｔ％の範囲で適宜選ばれる。
【０００８】
Ｆｅは従来のダイカスト用ＪＩＳ合金にも添加されているように、アルミニウム合金と金型の焼付きを防止するために添加される。添加量が０．２ｗｔ％未満では焼付き防止効果は十分ではなく、また１．０ｗｔ％を超えて添加しても、その添加量に見合う効果は得られず１．０ｗｔ％以下の場合と変わらないだけでなく、逆に熱伝導性の低下を招くだけである。このため、Ｆｅの添加量は０．２〜１．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜０．７ｗｔ％の範囲で適宜選ばれる。
【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、例えば強度向上、耐食性改善等のために添加される成分を含んでいても良い。そのような成分としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等が挙げられるが、これらの成分は熱伝導性を低下させるおそれがあるので、１．０ｗｔ％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合金よりも熱伝導性に優れ、しかもこれらの合金と同等の湯流れ性を有しているので、ダイカストにて製造するヒートシンク、特に薄いフィン部を有す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、熱伝導性は、導電率に比例する関係があることから、合金の導電率（ＩＡＣＳ％）測定の評価で同時に熱伝導性も評価できるので、以下の実施例においては導電率を測定した。
【００１２】
実施例及び比較例
表１に示した各組成の合金を金型に鋳造し、鋳塊の導電率を測定し評価した。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。また、比較例の合金組成は、本発明例の組成からＢを除いた組成のものとした。
本発明例のいずれの合金においても、Ｂの添加によって比較例の合金よりも導電率が高まっており、Ｓｉの添加量を変えることなく、熱伝導性を改善できたことが明白である。
【００１３】
【表１】
0004210020.tif 000002
【００１４】
表２は、表２に示した各組成の合金の溶湯の湯流れ性（流動性）テストの結果である。
流動性テストは、渦巻き型の金型を用い、鋳込み温度を、液相線温度＋５０℃、金型予熱を２５０℃として鋳込んだ溶湯の流動長を測定した。
テストの結果から、Ｂの添加によって流動性が損なわれることはない。即ち本発明の合金は湯流れ性を損なう事無く、熱伝導性を改善していることが明白である。
また、Ｓｉの添加量の多いほど流動性は高い。実際のヒートシンク製造にあたっては、フィン部の形状によって、熱伝導性と湯流れ性の双方のバランスを考慮の上、Ｓｉ量が決定される。
【００１５】
【表２】
0004210020.tif 000003
【００１６】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム合金は、ダイカストにより熱伝導性の優れたヒートシンク、例えば薄いフィン部を有する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。