(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、
複数枚の前記フィンを、各フィンの前記基部同士が隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列させるとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％（ｍａｓｓ％、以下同じ）添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部間に装入し、
次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項２】
アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、
複数枚の前記フィンを、その端部以外の位置に前記ヒートシンクの基部を形成する部分として設定した基部領域がフィン間で隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列するとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部領域間に装入し、
次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合してろう付け結合部を形成した後、このろう付け結合部を前記フィンと直交する方向に切断して二つのヒートシンクを形成することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項３】
アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、
複数枚の前記フィンを、その対向する両端部に前記ヒートシンクの基部を形成する部分として設定した基部領域がフィン間で隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列するとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部領域間に装入し、
次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合して一対のろう付け結合部を形成した後、対向するろう付け結合部間において各フィンを該フィンに直交する方向に切断して二つのヒートシンクを形成することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、
前記間隔部材が３層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり、その芯材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材は前記芯材よりも融点の高いアルミニウム合金製の薄板材からなり、皮材と芯材の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、
前記間隔部材が５層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり、両皮材と芯材との中間材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材及び芯材は前記中間材よりも融点が高いアルミニウム合金製の薄板材からなり、かつ皮材及び芯材及び中間材の内の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあるヒートシンクの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、
間隔部材を介して隣り合う一対のフィンの内の少なくとも一方が、芯材の片面側に皮材と中間材とを設けた３層構造のアルミニウム薄合わせ板母材であり、両皮材と芯材との中間材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材及び芯材は前記中間材よりも融点が高いアルミニウム合金からなり、かつ皮材及び芯材及び中間材の内の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子、電気機器に設けられている電子デバイス、回路基板、変換器等の発熱部分に取り付けて放熱に用いるヒートシンクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子、電気機器に設けられている電子デバイス、回路基板、変換器等の発熱部分に取り付けて、その放熱、冷却に用いられるヒートシンクとしては、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属等からなるフィンを複数配列させた構造のものが広く採用されている。
このようなヒートシンクの製造方法として代表的には下記のものが知られており、汎用されている。
（１）台座の面上に一体に複数のフィンを突設した部材を、押し出し成形によって形成する（押し出し成形体）。
（２）特公平５−５８８１４号に記載の方法。
互いに平行な上下一対の対向面に複数の溝が形成された押し出し枠体を用い、この押し出し枠体の上下に対向する前記溝を案内として一対の対向面間に圧延フィン材を装入し、この圧延フィン材を押し出し枠体と固着させた後、押し出し枠体と圧延フィン材とを前記一対の対向面の中間で２分割するようにして切断する。圧延フィン材と押し出し枠体との固着は、圧延フィン材として使用したブレージングシートの溝へのろう付けが代表に挙げられているが、さらに、接着剤による接着、圧入固着も採用可能である。
（３）特開平６−２１２８２号、特開平６−１９８３８３号、特開平６−３１５７３１号に記載の方法。
枠体等のベース部材に形成されている溝条に装入嵌合したフィン材をカシメ固定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電子、電気機器の内部での電気部品、電子部品の実装密度の高度化や、消費電力の増大等によって発熱量の増大等が急激に進んでおり、放熱装置としても、より放熱能力の大きいものが求められるようになってきている。前述のようなヒートシンクでは、放熱能力の増大のため、トング値（Ｈ／Ｐ：ここで、Ｈはフィン高さ、Ｐはフィン間隔）の増大、すなわち間隔Ｐの減縮が切望されている。
【０００４】
しかしながら、前述の（１）の方法は、一体押し出し成形体を形成するものであるため、フィンの板厚の減縮に限界があり（通常厚板状になる）、フィン間隔を減縮出来ないといった問題がある。また、押し出し成形材であるため高価であるといった問題もある。（２）の方法は、溝付きの押し出し枠体自体が高価であるといった問題がある。また、フィン全体がブレージングシートであるため、ろう付けの際にろうの流れ出しが生じやすく、商品性が不良になりやすいといった問題もある。（３）の方法は、単純カシメ、又は複合カシメであるため、生産性が低く、フィン間にカシメ作業を行うためのスペースを確保する必要があるから、間隔Ｐの減縮には限界がある。また、加工費が嵩むといった問題がある。
このように、（１）〜（３）の方法は、間隔Ｐの減縮に限界があったり、コスト面や製造面で問題があり、いずれも問題の根本的な解決が不可能なものであった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、トング値が大きく（フィンの高さＨに対する間隔Ｐが小さい）、生産性が高く、しかも低コスト化できるヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記問題を解決するため、以下の構成を採用した。
請求項１記載の発明は、アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、複数枚の前記フィンを、各フィンの前記基部同士が隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列させるとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％（ｍａｓｓ％、以下同じ）添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部間に装入し、次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
請求項２記載の発明は、アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、複数枚の前記フィンを、その端部以外の位置に前記ヒートシンクの基部を形成する部分として設定した基部領域がフィン間で隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列するとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部領域間に装入し、
次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合してろう付け結合部を形成した後、このろう付け結合部を前記フィンと直交する方向に切断して二つのヒートシンクを形成することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、アルミニウム又はその合金製のフィンが適宜間隔をおいて複数枚並列に配列され、かつ、各フィンがその基部同士を連結してなる連結部上に突出されている構成のヒートシンクを製造する方法であって、複数枚の前記フィンを、その対向する両端部に前記ヒートシンクの基部を形成する部分として設定した基部領域がフィン間で隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列するとともに、ろう材及びアルミニウム合金母材からなりろう材及びアルミニウム合金母材の内の少なくとも一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してなる間隔部材を、隣り合うフィンの基部領域間に装入し、次いで、配列されているフィンを配列の両端から加圧密着した状態で、大気中無フラックス状態で、前記間隔部材の装入部をろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の最低値を超えない範囲に加熱し、溶融ろう材を前記間隔部材のアルミニウム合金母材の侵食によって前記間隔部材の両面のアルミニウム合金母材である皮材の表面に染み出させることでろう付け結合して一対のろう付け結合部を形成した後、対向するろう付け結合部間において各フィンを該フィンに直交する方向に切断して二つのヒートシンクを形成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、前記間隔部材が３層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり、その芯材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材は前記芯材よりも融点の高いアルミニウム合金製の薄板材からなり、皮材と芯材の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、前記間隔部材が５層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり、両皮材と芯材との中間材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材及び芯材は前記中間材よりも融点が高いアルミニウム合金製の薄板材からなり、かつ皮材及び芯材及び中間材の内の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンクの製造方法において、間隔部材を介して隣り合う一対のフィンの内の少なくとも一方が、芯材の片面側に皮材と中間材とを設けた３層構造のアルミニウム薄合わせ板母材であり、両皮材と芯材との中間材は融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材及び芯材は前記中間材よりも融点が高いアルミニウム合金からなり、かつ皮材及び芯材及び中間材の内の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加してあることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るヒートシンクでは、配列したフィン間が間隔部材を介してろう付け結合されている構成であり、隣り合うフィン間に確保された間隔（隙間）は間隔部材の厚さ分であり、大きいトング値が得られる。また、各フィンに突設した隆起によって、フィン間の間隔を一定に維持することができ、長期にわたって形状安定性を確保できる。また、フィンよりも曲げ強度の大きい強度板体間にフィンを配置した構成では、フィンを折れ曲がり変形から防護できる。
【０００８】
本発明に係るヒートシンクの製造方法では、間隔部材を介したろう付け結合によって複数枚のフィンを一体的に結合するので、隣り合うフィン間には間隔部材の厚さに相当する間隔（隙間）が確保されていれば良く、大きいトング値が容易に得られる。
【０００９】
本発明に係るヒートシンクの製造方法は、本発明者の一人である竹野親二が既に提案している特願２０００−２００４０９記載の「アルミニウム合金の大気中無フラックス重ねろう付け法」を本発明に応用したものである。本発明は、大気中無フラックスろう付けによる製造方法であり、真空炉や雰囲気炉といった設備を使用すること無く、安価な製造を実現できるものである
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１、図２は、本実施の形態のヒートシンク１を示す図であって、図１は斜視図、図２は断面図である。
図１、図２中、符号２はフィン、３は連結部である。
このヒートシンク１は、アルミニウム製薄板によって形成された複数枚（図１、図２では９枚）の各フィン２の基部４を連結部３にて連結し、この連結部３上に各フィン２を突出させた構成になっている。複数枚のフィン２は、適宜間隔をおいて複数枚並列に配列されている。
【００１２】
前記連結部３は全体としてプレート状に形成されている。この連結部３では、隣り合うフィン２の基部４間に、ろう材及びアルミニウム合金母材からなる間隔部材５が装入され、この間隔部材５に各フィンの基部４が一体にろう付けされて連結されている。
【００１３】
次に、このヒートシンク１の製造方法について３つの例（製造方法：第１〜３例）を説明する。
【００１４】
（製造方法：第１例）
まず、製造方法の第１例を説明する。
この例では、まず、複数枚のフィン２を、各フィン２の一端部である基部４（後に形成される連結部３に一体化される部分）同士が隣り合うようにして適宜間隔をおいて並列に配列させるとともに、隣り合う基部４間に間隔部材５を装入する。次いで、図３に示すように、加圧手段６を用いて、配列されているフィン２を配列の両端から加圧密着させ、この状態を維持したまま大気加熱炉内での加熱等によって、前記基部４と基部４間に装入されている前記間隔部材５とからなる装入部７を加熱することで、各基部４と間隔部材５とをろう付けし、全てのフィン２の基部４を間隔部材５を介したろう付け結合により一体化する。装入部７の各フィン２の基部４と間隔部材５とのろう付け結合による一体化が完了すれば、連結部３（換言すればろう付け結合部）が形成される。これにより前記ヒートシンク１が形成される。
図２に示すように、連結部３の底部を切断（切断線１３での切断）することで、ろう付け時の溶融ろうのはみ出しや表面（底面）の凹凸等を除去して、平坦な底面を簡単に得ることができる。
【００１５】
なお、装入部７を加熱する手段としては、前述の大気加熱炉のように、複数枚のフィン２と各フィン２の基部４間への間隔部材５の装入が完了したもの（以下「ユニット８」。図３参照）全体を加熱するもの以外、例えば、レーザー等による局所的な加熱によって装入部７のみを加熱するものであっても良い。
【００１６】
図３に例示した加圧手段６は、前記ユニット８を一対の断面Ｌ形型材９ａ、９ｂ間に挟み込み、前記ボルト１０とナット１１との締結力によって前記断面Ｌ形型材９ａ、９ｂ間を接近させることで、これら一対の断面Ｌ形型材９ａ、９ｂを介して前記ユニット８を構成する複数枚のフィン２と間隔部材５を加圧密着させるようになっている。ユニット８は、各フィン２が、加圧手段６による加圧の圧力の作用方向に直交する向きとなるようにして、一対の断面Ｌ形型材９ａ、９ｂ間に配置される。
なお、加圧手段６の構成部材の素材はステンレス鋼が望ましい。加圧手段６は、特に装入部７を両側から加圧して、各フィン２の基部４と各基部４間に装入されている間隔部材５との間の加圧密着状態を確保するようになっていれば良く、フィン２の前記基部４に対向する先端部１２付近まで含めて加圧力を作用させる必要は無い。加圧手段としては、前述の加圧手段６に限定されず、各種構成が採用可能である。ユニット８を挟み込む部材の具体的構成は断面Ｌ形型材に限定されず、各種構成が採用可能である。
【００１７】
（製造方法：第２例）
次に、製造方法の第２例を説明する。
この例では、ヒートシンク１を構成するフィン２の２倍あるいはそれよりもやや大きい程度の寸法（例えば長さ寸法Ｌは、フィン２の高さ寸法Ｈ（図１中、連結部３からの突出長（Ｌ０）と連結部３中に埋設状態となる埋設長（Ｄ）の合計）の２倍）を有するフィン２ａを用意し、このフィン２ａを適宜間隔をおいて複数枚並列に配列するが、このとき、その長さ方向中央部の位置に設定した基部領域２１がフィン２ａ間で隣り合うようにする。ここで、基部領域２１とは、後述のように、各フィン２ａと間隔部材５とのろう付け一体化後の切断によってヒートシンク１の基部４となる部分のことである。
【００１８】
隣り合うフィン２ａの基部領域２１間にはろう材及びアルミニウム合金母材からなる間隔部材５を装入する。次いで、配列されているフィン２ａを図３に例示した加圧手段６等を用いて配列の両端から加圧密着させ（図４中、矢印Ａは加圧力の作用方向）、この加圧密着状態を維持したまま、各フィン２ａの基部領域２１と隣り合う基部領域２１間に装入された各間隔部材５とによって構成される装入部２２を加熱することで、各基部領域２１と間隔部材５とをろう付けし、全てのフィン２ａの基部領域２１を間隔部材５を介したろう付け結合により一体化する。ここで、フィン２ａの加圧密着装入部２２を加熱する手段としては、前述の第１例の製造方法にて採用可能なものと同様で良い。
【００１９】
ろう付け結合による一体化が完了した後、前記装入部２２の一体化によって形成されたろう付け結合部を各フィン２と直交する方向に切断する（参考として図４の装入部２２に切断面２３の位置を書き込んだ）。これによって、同時に、二つのヒートシンク１が得られる。
【００２０】
（製造方法：第３例）
次に、製造方法の第３例を説明する。
この例では、ヒートシンク１を構成するフィン２の２倍あるいはそれよりもやや大きい程度の寸法を有するフィン２ａを使用することは前述の第２例と同じであるが、図５に示すように、このフィン２ａの対向する両端部に設定した基部領域３１、３２がフィン２ａ間で隣り合うようにして複数枚の前記フィン２ａを適宜間隔をおいて並列に配列するとともに、隣り合うフィン２ａ間を、両フィン２ａの基部領域３１、３１間、基部領域３２、３２間に装入した間隔部材５を介してろう付け結合して一体化する点が異なる。これにより、各フィン２ａの基部領域３１及び隣り合う基部領域３１間に装入された間隔部材５からなる装入部３３がろう付けによって一体化されたろう付け結合部と、各フィン２ａの基部領域３２及び隣り合う基部領域３２間に装入された間隔部材５からなる装入部３４がろう付けによって一体化されたろう付け結合部とが対向する両側に形成される。ろう付け結合のための加熱手段、この加熱時のフィン２ａと間隔部材５との加圧密着を維持するための加圧手段としては、第１例、第２例と同様のものが採用できる。
さらに、この一体化の後、両ろう付け結合部の中間位置を切断する（切断位置は、図５中、一対の装入部３３、３４間の中間に書き込んだ仮想線３５（切断面）と同じになる）。これにより、同時に二つのヒートシンク１が得られる。
【００２１】
ところで、上述の製造方法第１〜３例にて使用する間隔部材５としては、下記（ａ）、（ｂ）のいずれかを採用することが好ましい。
（ａ）図６に示すように、３層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり（区別のため、この間隔部材５に符号５１を付す）、その芯材５１ａは融点が６００℃以下のろう材からなり、両皮材５１ｂは前記芯材５１ａよりも融点の高いアルミニウム合金製の薄板材からなり、少なくとも皮材５１ｂと芯材５１ａのいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％（ｍａｓｓ％、以下同じ）添加し、更に、少なくとも皮材５１ｂと芯材５１ａのいずれか一つ以上にＢｉを０．０１〜１％添加したもの。
（ｂ）図７に示すように、５層構造のアルミニウム薄合わせ板材であり（区別のため、この間隔部材５に符号５２を付す）、両皮材５２ｂと芯材５２ａとの間の中間材５２ｃは融点が６００℃以下のろう材からなり、芯材５２ａ及び両皮材５２ｂは前記中間材５２ｃよりも融点が高いアルミニウム合金からなり、かつ芯材５２ａ及び両皮材５２ｂ及び中間材５２ｃの内の少なくともいずれか一つ以上にＭｇを０．１〜６％添加し、更に、芯材５２ａ及び両皮材５２ｂ及び中間材５２ｃの内の少なくともいずれか一つ以上にＢｉを０．０１〜１％添加したもの。
なお、３層薄合わせ板材である間隔部材５１の皮材５１ｂ、５層薄合わせ板材である間隔部材５２の芯材５２ａ及び皮材５２ｂは、ろう材５１ａ、５２ｃに対して該間隔部材５１、５２を構成するアルミニウム合金母材として機能する。
【００２２】
（ａ）、（ｂ）の間隔部材５（アルミニウム薄合わせ板材）の全板厚としては０．１〜１．０ｍｍ程度、ろう材（間隔部材５１の芯材５１ａ、間隔部材５２の中間材５２ｃ。以下、間隔部材５１の芯材５１ａを「ろう材５１ａ」、間隔部材５２の中間材５２ｃを「ろう材５２ｃ」と称する場合がある）のクラッド率は全板厚の１０〜８０％が適切である。これら全板厚とクラッド率の下限未満では製造が難しくなったり、ろう材が不足でろう付け性が低下する。また、全板厚とクラッド率の上限を超えると、不必要な厚さとなって不経済になる。
【００２３】
ろう材５１ａ、５２ｃとしては、前述ように融点６００℃以下のものを採用する。この条件を満たすろう材としては、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂｉ等の金属、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ｚｎ−Ａｌ、Ａｌ−Ｇｅ等の合金が好ましく使用できる。
【００２４】
間隔部材５１の皮材５１ｂには、芯材５１ａよりも融点の高いアルミニウム合金を用いる以外には特に限定は無い。間隔部材５２の芯材５２ａ及び皮材５２ｂには、中間材５２ｃよりも融点の高いアルミニウム合金を用いる以外には特に限定は無い。これら間隔部材５１の皮材５１ｂや、間隔部材５２の芯材５２ａ及び皮材５２ｂとしては、ＪＩＳ  Ａ  １０７０、１０５０、１１００、１２００、３００３、３２０３、３００４、４００３、４００４、４１０４、４Ｎ０４５００５、５Ｎ０１、５０５２、５４５４、５０８６、５０８３、６０６１、６０６３、６Ｎ０１等が好ましく使用できる。
【００２５】
また、フィン２、２ａを形成するアルミニウム合金としては、ろう材５１ａ、５２ｃよりも融点の高いものを用いる点以外には特に限定は無く、例えば、ＪＩＳ  Ａ  １０７０、１０５０、１１００、１２００、３００３、３２０３、３００４、４００３、４００４、４１０４、４Ｎ０４５００５、５Ｎ０１、５０５２、５４５４、５０８６、５０８３、６０６１、６０６３、６Ｎ０１等が採用可能である。
【００２６】
間隔部材５１を構成する芯材５１ａ、皮材５１ｂの少なくともいずれか一つ、間隔部材５２を構成する芯材５２ａ、皮材５２ｂ、中間材５２ｃの少なくともいずれか一つに添加するＭｇは、ろう材５１ａ、５２ｃの溶融時の濡れ性向上に有効である。０．１％未満では濡れ性向上の効果が不十分であり、６％を超えると添加効果が飽和するためそれ以上の添加が無意味である。
ろう付け加熱時の加圧密着の程度が強固な場合には、Ｍｇの添加は、間隔部材５１の構成部材のいずれか一つ、間隔部材５２の構成部材のいずれか一つで良いが、加圧密着の程度が低い場合には濡れ性が劣化しやすいため、間隔部材５１、５２の構成部材の内の２以上への添加とすることが好ましい。
【００２７】
間隔部材５１を構成する芯材５１ａ、皮材５１ｂの少なくともいずれか一つ、間隔部材５２を構成する芯材５２ａ、皮材５２ｂ、中間材５２ｃの少なくともいずれか一つに添加するＢｉは、特に接合対象のアルミニウム製のフィン２、２ａがＭｇを含有した合金からなる場合（ＪＩＳ Ａ ３００４、４００３、４００４、４１０４、４Ｎ０４、５０５２等）に対するろう材５１ａ、５２ｃの溶融時の濡れ性向上に有効である。前述のようなＭｇを含有したアルミニウム製のフィン２、２ａではろう材５１ａ、５２ｃの濡れ性が劣化しやすい傾向があるが、Ｂｉの添加は、この濡れ性劣化を防止する機能を果たす。添加量が０．０１％未満では濡れ性確保の効果が不充分であり、１％を超える添加では濡れ性確保の効果が飽和して無意味である。
【００２８】
第１〜３例の製造方法において、フィン２、２ａ及び間隔部材５の加熱時にこれらを加圧密着する圧力は、０．００１〜０．１ＭＰａ程度が適切である。
０．００１ＭＰａ未満では密着不足を生じる懸念があり、０．１ＭＰａを超えると圧力過大であり、板状の間隔部材５１、５２の板端部から溶融ろうの染み出しが生じるようになる。
【００２９】
第１〜３例の製造方法では、フィン２、２ａ及び間隔部材５の加熱は、具体的には、ろう材５１ａ、５２ｃの液相線温度以上、かつ、間隔部材５１、５２のろう材５１ａ、５２ｃ以外の構成部材の固相線温度の最低値を超えない範囲にする。これにより、ろう材５１ａ、５２ｃを溶融させる一方、間隔部材５１、５２のろう材５１ａ、５２ｃ以外の構成部材の変形、劣化を防止する。
【００３０】
前述したろう材５１ａ、５２ｃの液相線温度は通常３８０〜５９０℃であり、ろう接合後には、温度を下げて凝固させるか、ろう接温度で長時間保持して液相拡散凝固させる。液相拡散凝固の場合は、ろう接温度のでの保持時間は１〜１０時間程度が適切である。
【００３１】
この間隔部材５１、５２を用いた第１〜３例の製造方法では、上述のように０．００１〜０．１ＭＰａ程度の圧力で各フィン２、２ａと間隔部材５とを加圧密着させた状態で、ろう材５１ａ、５２ｃの液相線温度以上、かつ、間隔部材５１、５２のろう材５１ａ、５２ｃ以外の構成部材の固相線温度の最低値を超えない範囲の温度で加熱することで、ろう接を実現できる。このろう接ではフィン２、２ａ表面等にろうの露出、流出が見られない。これは、このろう接が、間隔部材５１、５２の内部のろう材５１ａ、５２ｃが溶融時に皮材５１ｂ、５２ｂを侵食して間隔部材５表面に染み出し、液状化して、フィン２、２ａに接するようになっているためと考えられる。
【００３２】
ところで、一般にアルミニウムのろう付けでは、溶融ろうの漏れを生じさせることが必須であり、ろう材や接合対象のアルミニウム母材（本発明のフィンに相当）の表面酸化被膜の破壊作用と、ろう接後の酸化防止作用とが必要である。このため従来から、真空炉中でのろう材の加熱によるろう材中の添加Ｍｇの蒸発現象を活用する真空ろう付けや、非酸化性雰囲気中でフラックスを活用する（非酸化雰囲気での非腐食性フラックスろう付け）などが行われている。
【００３３】
これに対して、間隔部材５１、５２を使用して行う第１〜３例の製造方法は、大気中での無フラックス条件下で行うことができる。
つまり、まず、ろう接後の酸化防止については、フィン２、２ａや間隔部材５１、５２の他の構成部材に比べて感受性の高いろう材５１ａ、５２ｃについて問題となる。本発明の間隔部材５１、５２ではろう材５１ａ、５２ｃは溶融されるまで皮材５１、５２ｂに保護状態になっており、ろう接後のろう材の大気による直接酸化が防止される。しかも、侵食によって皮材５１ｂ、５２ｂ表面に染み出した溶融ろう材が、皮材５１ｂ、５２ｂ表面への染み出しと同時にフィン２、２ａと密着状態となるため、フィン２、２ａと間隔部材５との間の密着構造によって酸化抑制が働き、酸化膜の成長が不充分になることから、ろう接後の酸化防止のための特別な対策は殆ど（あるいは全く）考慮の必要が無くなる。
【００３４】
また、酸化膜破壊については、不明な点があるものの、間隔部材５１を構成する芯材５１ａ、皮材５１ｂの少なくともいずれか一つ、間隔部材５２を構成する芯材５２ａ、皮材５２ｂ、中間材５２ｃの少なくともいずれか一つへのＭｇの添加によって、ろう接加熱時に、このＭｇがアルミニウム酸化被膜を蒸発還元することに起因するものと考えられる。なお、Ｍｇは、ろう材５１ａ、５２ｃにＭｇが添加されていなくても、ろう接加熱時にろう材５１ａ、５２ｃの侵入溶融化のエロージョンによって、その周囲の間隔部材５１、５２の構成部材（皮材等）に侵食することで溶融ろう材５１ａ、５２ｃにＭｇが供給される。
【００３５】
３層薄合わせ板材からなる間隔部材５１を用いたフィンのろう付け例（実施例１）、５層合わせ板材からなる間隔部材５２を用いたフィンのろう付け例（実施例２）を、製造方法１に準拠して実施し、カシメ法を用いたフィンの固定（比較例）の場合と比較した。
【００３６】
（実施例１）
図８（ａ）に示すように、２枚のフィン２を用い、配列させた各フィン２の基部４同士間に間隔部材５１を装入し、図３に示すようにステンレスボルト（８０ｍｍφ）を以て締結し、加圧密着状態を維持して加熱して各フィン２と間隔部材５１とをろう付けし、ろう付け前の間隔部材５１の全板厚ｔ１０と、ろう接後（図８（ｂ）参照）のフィン２間の隙間ｔ１１（換言すれば間隔部材５１のろう接後の全板厚）とを計測した。
ここでのフィン２、間隔部材５１の材質、寸法等を含むろう接条件は以下の通りである。
フィン２：材質；ＪＩＳ  Ａ  １１００のアルミニウム合金。板厚０．５ｍｍ
加熱温度：６００℃
加熱時の加圧密着のための圧力（締め付けトルク）：２００Ｎ・ｍ
ろう接後のろう材の凝固：温度を下げて凝固させる
間隔部材５１：全板厚（ｔ１０）１．０ｍｍの３層薄合わせ板材
芯材５１ａ：ＪＩＳ  Ａ  ４１０４。板厚０．８ｍｍ
皮材５１ｂ：ＪＩＳ  Ａ  １１００（固相線温度５６５℃）。板厚０．１ｍｍ
クラッド率：両皮材５１ｂがそれぞれ１０％、芯材５１ａが８０％
【００３７】
（実施例２）
図９（ａ）に示すように、２枚のフィン２を用い、配列させた各フィン２の基部４同士間に間隔部材５１を装入し、加圧密着状態を維持して加熱して各フィン２と間隔部材５２とをろう付けし、ろう付け前の間隔部材５２の全板厚ｔ２０と、ろう接後（図９（ｂ）参照）のフィン２間の隙間ｔ２１（換言すれば間隔部材５２のろう接後の全板厚）とを計測した。
ここでのフィン２、間隔部材５２の材質、寸法等を含むろう接条件は以下の通りである。
フィン２：材質；ＪＩＳ  Ａ  １１００のアルミニウム合金。板厚０．５ｍｍ
加熱温度：６００℃
加熱時の加圧密着のための圧力（締め付けトルク）：２００Ｎ・ｍ
ろう接後のろう材の凝固：温度を下げて凝固させる
間隔部材５２：全板厚（ｔ２０）１．０ｍｍの５層薄合わせ板材
芯材５２ａ：ＪＩＳ  Ａ  ３００３。板厚０．７８ｍｍ
皮材５２ｂ：ＪＩＳ  Ａ  １１００。板厚０．１ｍｍ
中間材５２ｃ：ＪＩＳ  Ａ  ４１０４。板厚０．０１ｍｍ
クラッド率：両皮材５２ａがそれぞれ１％、両中間材５２ｃがそれぞれ１０％、芯材５２ａが７８％。
【００３８】
（比較例）
比較例として、カシメ法（特開平６−１９８３８３号記載の方法）を採用した。すなわち、図１０に示すように、ベース部材４０に形成されている溝条４１（溝幅１．０ｍｍ）にフィン材４２（板厚８ｍｍ）を装入嵌合し、さらにベース部材４０の前記溝条４１の開口部近傍を工具でかしめて固定した。
【００３９】
（比較結果）
実施例１、２共に、間隔部材５１、５２を介した一対のフィン２のろう付け接合部分に、優れた強度が得られた。
また、実施例１では、ろう接後のフィン２間の隙間ｔ１１は、０．９８ｍｍであった。実施例２では、ろう接後のフィン２間の隙間ｔ２１は、０．９８ｍｍであった。ろう接に伴う間隔部材５１、５２の全板厚の縮小の原因は、ステンレスボルトの締め付け効果と考えられるが、間隔部材５１、５２の全板厚の寸法縮小は非常に少ない。これは、溶融ろう材の無駄な漏出が非常に少ないためと考えられる。溶融ろうの漏出が少なければ、ろうの漏出防止のための処置が簡単になり、あるいは、不要になるため、製造コストの低下が図れる。また、ろう付け結合部５３、５４での漏れ出した溶融ろうの付着や、ろうの漏出によるろう付け結合部５３、５４の凹凸等も発生しないため、ろう接後のろう付け結合部５３、５４の美観を容易に確保でき、ろう接後処理が簡単になるなどの利点がある。
また、比較例の従来のカシメ法によるフィン４２間の間隔ｔ３は３．２ｍｍであった。このことから、実施例１、２の方が、比較例に比べてフィン間の間隔を大幅に減縮できることは明らかであり、大きいトング値が得られる。
【００４０】
（フィン自体がろう材を含む薄合わせ板母材である場合）
第１〜３例の製造方法において、図１１に示すように、フィン２、２ａとして、融点が６００℃以下のろう材である中間材６３（以下「ろう材」と称する場合がある）を、いずれも該中間材６３よりも融点の高いアルミニウム合金製の芯材６１と皮材６２との間に挟み込んだ３層構造の薄合わせ板母材であるフィン６０（以下「薄合わせ板母６０」と称する場合がある）を採用することも可能である。芯材６１及び皮材６２及び中間材６３の内の少なくともいずれか一つ以上にはＭｇを０．１〜６％、さらに、芯材６１及び皮材６２及び中間材６３の内の少なくともいずれか一つ以上にＢｉを０．０１〜１％添加することが好ましい。但し、これらＭｇやＢｉの添加は、間隔部材５に添加されているもので足りる場合（濡れ性の確保等が充分である場合）には省略が可能である。
【００４１】
この３層薄合わせ板母材６０の全板厚には特に制限は無く、図９（ａ）、（ｂ）のフィン２、２ａと同様に数ｍｍ程度を確保できる。この薄合わせ板母材６０を構成する芯材６１や皮材６２の材質は前述の間隔部材５１の皮材５１ｂや、間隔部材５２の芯材５２ａ並びに皮材５２ｂと同様のものを採用できる。中間材６３のクラッド率、ろう材６３（中間材６３）の材質等は、前述の間隔部材５１、５２のろう材５１ａ、５２ｃと同様のものを採用できる。
この薄合わせ板母材６０を用いたろう接での加熱温度、加圧密着のための圧力等の条件は、間隔部材５１、５２の使用時に要求されるものと同様である。
【００４２】
この３層薄合わせ板母材６０は、芯材６１の板厚が全板厚の９０％程度を占めており、ろう接時の加熱（加熱温度は、ろう材６３の液相線温度以上でかつ芯材６１及び皮材６２の固相線温度の最低値を超えない範囲）によっても、寸法や形状の変形が殆ど無く、全体がアルミニウム合金製のフィン２、２ａと同様に取り扱うことができる。
また、この薄合わせ板母材６０は、ろう接時の加熱温度に加熱したときに、芯材６１の側には溶融ろう材の染み出しは殆ど無く、溶融ろう材の染み出しは皮材６２側が中心であり、この皮材６２の側では芯材６１側に比べて間隔部材５との間に非常に高い接合強度を確保できる。例えば、図１２に示すように、両端に配置した薄合わせ板母材６０（フィン６０）間に複数枚のフィン２と各フィン２、６０間の間隔を確保する間隔部材５を配置して（両端の各フィン６０は、皮材６２が対向する内側を向くようにする）、前述の製造方法１の要領でろう付けすると、フィン２、６０の配列の両端に位置する一対のフィン６０に優れた接合強度が確保されるため、この一対のフィン６０間に配置されているフィン２を外力に対して保護して変形を防止する保護機能等を果たす。
【００４３】
（ヒートシンクの他の態様１）
図１３に示すヒートシンク７０は、前記フィン２よりも曲げ強度が大きい一対の強度板体７１と、この一対の強度板体７１間に配列された複数枚のフィン２とが、これら強度板体７１の基部７２とフィン２の基部４とを間隔部材５を介したろう付けによって一体に連結してなるプレート状の連結部７３（ろう付け結合部）上に突出されている構成であり、外側の一対の強度板体７１によって、その内側のフィン２の形状維持、変形防止を図ったものである。前記強度板体７１は、アルミニウム又はその合金によって形成されており、例えば、フィン２よりも板厚の大きいアルミニウム板等が採用される。また、この強度板体７１としては、例えば、前述の薄合わせ板母材６０を採用して連結部７３での接合強度を高めておき、フィン２の防護を一層効果的に行えるようにすることも可能である。
【００４４】
（ヒートシンクの他の態様２）
図１４（ａ）、（ｂ）は、図１、図２に例示したヒートシンク１の各フィン２の前記基部４から該基部４に対向する先端部１２の間（つまり、フィン２の連結部３からの突出部分）に、隣り合うフィン２間の間隔に相当する突出寸法の隆起８１を形成した例を示す（このヒートシンクに符号８０を付す）。前述の隆起８１は、フィン２間距離の確保と、フィン２の変形防止に寄与する。このヒートシンク８０は、プレス加工等によって予め隆起８１が形成されたフィン２（区別のため、このフィン２に符号８２を付す）を用いて、前述の第１〜３例のいずれかの製造方法によって製造することができる。このとき、フィン８２の隆起８１によって、製造工程全体にわたって目的のフィン８２間距離を確保することができ、ろう接後の製品にも優れた寸法精度を容易に確保できる等の利点がある。
【００４５】
一つのフィン８２における前記隆起８１の形成数は１つに限らず、複数であっても良い。前記隆起８１は、フィン８２からの突出頂点８３を中心とする円錐状等に限定されず、例えば、フィン８２にある程度の長さを以て形成されたリブ状等であっても良い。但し、ヒートシンク８０としての冷却能力をより効果的に得るには、隣り合うフィン８２間の通気性を確保することが重要であるから、隆起８１としては隣り合うフィン８２間の通気性を阻害しない形状に形成することが必要である。
【００４６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。
前記実施の形態では、間隔部材５１、５２を構成する部材の内の１以上、薄合わせ板材６０を構成する部材の内の１以上にＢｉを添加した構成を例示したが、間隔部材５１、５２や薄合わせ板材６０のろう接対象の部材に対する溶融ろうの濡れ性（Ｍｇ添加に起因する濡れ性）が特に悪くならない場合はＢｉの添加は必須では無く、省略可能である。
ヒートシンクの具体的形状は、前述の実施の形態に例示したものに限定されず、例えば、フィンの数、各フィンの形状等は適宜選択可能である。
前述の製造方法の第２例（図４）では装入部２２を加熱一体化したろう付け結合部を２等分に切断して同形状の２つのヒートシンク１を得る構成、第３例（図５）では一対の装入部３３、３４を加熱一体化したろう付け結合部の中間を切断して２等分にすることで同形状の２つのヒートシンク１を得る構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば第２例、第３例において、２等分以外の位置で切断して異なる形状のヒートシンクを二つ得る構成も採用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヒートシンクの製造方法によれば、隣り合うフィン間に、間隔部材の厚さ分だけ隙間が確保されれば良いので、フィン間距離を小さくしてトング値を増大でき、優れた冷却性能を得ることができる。また、フィン間に間隔部材を装入して加熱し、フィン間を間隔部材を介して一体にろう接するだけで簡単に製造でき、製造能率の向上、製造コストの低下を実現できるといった優れた効果を奏する。特に、本発明は、大気中無フラックスろう付けによる製造方法であり、真空炉や雰囲気炉といった設備を使用しなくても良いので、製造コストの一層の低下を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る実施の形態のヒートシンクの一例を示す斜視図である。
【図２】  図１のヒートシンクを示す断面図である。
【図３】  本発明に係るヒートシンクの製造方法を示す図であって、複数枚配列させたフィンとフィン間に装入した間隔部材とを加圧密着させる加圧手段の一例を示す断面図である。
【図４】  本発明に係るヒートシンクの製造方法の第２例を示す図であって、複数枚配列させたフィン間で、各フィンの中央部に設定した基部領域同士間に間隔部材を装入した状態を示す断面図である。
【図５】  本発明に係るヒートシンクの製造方法の第３例を示す図であって、複数枚配列させたフィン間で、各フィンの対向する両端部に設定した基部領域同士間に間隔部材を装入した状態を示す断面図である。
【図６】  本発明に係るヒートシンクの製造方法に適用される間隔部材を示す図であり、３層薄合わせ板材を示す断面図である。
【図７】  本発明に係るヒートシンクの製造方法に適用される間隔部材を示す図であり、５層薄合わせ板材を示す断面図である。
【図８】  図６の３層薄合わせ板材である間隔部材を用いたフィン間のろう付け（実施例１）を示す断面図であって、（ａ）は加熱ろう付け前、（ｂ）はろう付け後を示す。
【図９】  図７の５層薄合わせ板材である間隔部材を用いたフィン間のろう付け（実施例２）を示す断面図であって、（ａ）は加熱ろう付け前、（ｂ）はろう付け後を示す。
【図１０】  比較例のヒートシンク構造を示す図であって、カシメ法によってベース部材にフィンをカシメ固定した状態を示す断面図である。
【図１１】  ３層薄合わせ板母材であるフィン示す断面図である。
【図１２】  図１１のフィンを用いて構成したヒートシンクの一例を示す断面図である。
【図１３】  両端に配置された補強板体間にフィンが配列されている構成のヒートシンクを示す断面図である。
【図１４】  フィン間の間隔確保用の隆起がフィンに突設されているヒートシンクを示す図であって、（ａ）はヒートシンクを示す断面図、（ｂ）は隆起近傍を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク、２，２ａ…フィン、３…連結部（ろう付け結合部）、４…基部、５…間隔部材、５１…間隔部材（３層薄合わせ板材）、５１ａ…芯材（ろう材）、５１ｂ…皮材、５２…間隔部材（５層薄合わせ板材）、５２ａ…芯材、５２ｂ…皮材、５２ｃ…中間材（ろう材）、５３，５４…ろう付け結合部、７…装入部、１２…先端部、２１…基部領域、２２…装入部、３１，３２…基部領域、３３，３４…装入部、６０…３層薄合わせ板母材（フィン）、６１…芯材、６２…皮材、６３…中間材（ろう材）、７０…ヒートシンク、７１…強度板体、７２…基部、７３…連結部（ろう付け結合部）、８０…ヒートシンク、８１…隆起、８２…フィン。
【図１】
0003857562.tif 000002
【図２】
0003857562.tif 000003
【図３】
0003857562.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003857562.tif 000008
【図８】
0003857562.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003857562.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003857562.tif 000013
【図１３】
0003857562.tif 000014
【図１４】
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