JPH02127970A - ヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミニウム製のベースプレートと、このベ
ースプレートに固着された多数のアルミニウム製のフィ
ンとからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製
造方法に関するものである。

（従来の技術） 一般的にアルミニウム製のヒートシンクは、押出成型に
より製造することが多かった。しかし押出成型では、成
型可能なヒートシンクの大きさに限りがあり、大きなヒ
ートシンクを製造できないと同時に、フィンピッチの小
さなヒートシンクを製造することもできなかった。

そこで、ベースプレートとフィンとを別個に製作し、こ
れらを互いに真空ろう付げにより接合することが試みら
れている。

一方、半導体装置の製造に際して、アルミニウム放熱体
とセラミックス基板とをはんだ付けする技術が知られて
いる（例えば特開昭５７−１２１２６２号公報参照）。

これは、まずアルミニウム放熱体上に鉛−錫系のはんだ
シートを載置し、このはんだシートに加熱した超音波振
動子を押付けて、予備熱融着はんだ層を形成する。そし
て半導体素子を取付けたセラミックス基板にタングステ
ン−ニッケル等の積層金属化領域を形成し、この積層金
属化領域と予備熱融着はんだ層とを突合わせて加熱する
ことにより、アルミニウム放熱体とセラミックス基板と
をはんだ付けするものである。

（発明が解決しようとする課題） 真空ろう付けでは、本質的に接合時間が長く、またろう
の溶融温度が６００℃程度と高いために真空容器内を相
当高温に加熱してろう付けを行なうので、ろう付は後す
ぐに真空容器からヒートシンクを取出すと、温度の急変
によりヒートシンクの変形や酸化等が生じる。このため
真空容器内でヒートシンクを一定温度まで冷却する必要
があるが、自然冷却では余りにも多くの時間を要し、生
産能率が非常に悪い。また不活性ガス等により強制冷却
した場合、費用がかかると同時に、フィンの熱放散率が
高いためベースプレートの両面間に温度差を生じて反り
が発生し、矯正が困難である。このようにベースプレー
トとフィンとは共に面積のわりに厚さが薄いので、エン
ジンのインテークマニホールド等のように厚肉のものを
はんだ付けする場合と異なり、種々の問題を生じる。

また上記従来の半導体装置の製造方法は、アルミニウム
放熱体とセラミックス基板とを接合するものであるため
、これをそのままアルミニウム製ヒートシンクを製造す
るのに用いると、種々の不都合が生じる。すなわち、は
んだシートとして鉛−錫系のものを用いるので、アルミ
ニウム同士を接合した場合、接合が不充分である。また
加熱した超音波振動子を押付けてはんだシートを溶融さ
せるので、大量生産には不向きである。またアルミニウ
ム放熱体とセラミックス基板との接合時に予備熱融着は
んだ層と積層金属化領域とを突合わせて単に加熱するだ
けであるので、接合が不充分である。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明のヒートシンクの製造
方法は、アルミニウム製のベースプレートと、このベー
スプレートに固着された多数のアルミニウム製のフィン
とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造
方法において、前記ベースプレートの前記フィンとの当
接面を溶融槽内のアルミニウム用はんだに浸漬して超音
波振動を加えることによりはんだメッキを施す工程と、
ｆｆ１３フインの前記ベースプレートとの当接面を溶融
槽内のアルミニウム用はんだに浸漬して超音波振動を加
えることによりはんだメッキを施す工程と、前記ベース
プレートと前記フィンとのはんだメッキ部分を互いに当
接させて振動を加えつつ加熱することによりはんだメッ
キを溶融させて接合する工程とを含むことを特徴とする
ものである。

（作用） ベースプレートの上面およびフィンの下面をアルミ用は
んだに浸漬して超音波振動装置により振動させるので、
粘度が高くぬれ性の悪いアルミ用はんだが良好にベース
プレートの上面およびフィンの下面に付着し、迅速かつ
良好にはんだメッキの層が得られる。また振動させなが
らはんだメッキを加熱するので、溶融したベースプレー
トのはんだメッキとフィンのはんだメッキとが迅速に一
体化しかつ良好にベースプレートおよびフィンに付着す
る。またアルミ用はんだは融点が低いのではんだメッキ
を溶融させるための加熱温度は低くてよく、しかも真空
容器を用いずに大気中で加熱するので加熱後の冷却を自
由にコントロールでき、ベースプレートとフィンとの接
合が迅速でかつベースプレートに反りが生じない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例におけるヒートシンクの製造
方法により製造されたヒートシンクの正面図で、１はア
ルミニウム製の板状のベースプレートであり、このベー
スプレート１上には、下端部が直角に折曲されたアルミ
ニウム製の板状の多数のフィン２が固着されている。

第２図〜第５図は本発明の一実施例におけるヒートシン
クの製造方法の説明図で、第１図および第２図はメッキ
工程を示している。アルミ用はんだ３の溶融槽４はヒー
タ５を備えており、アルミ用はんだ３はヒータ５により
４００〜４２０℃程度に加熱されて溶融している。アル
ミ用はんだ３は具体的には例えば日本アルミツト社製の
ＡＭ３５０で、亜鉛９５重量％、アルミニウム５重量％
程度の組成である。溶融槽４の近傍には超音波振動装置
６が配置されており、超音波振動装置６の超音波振動板
７は先端側はぼ半分がアルミ用はんだ３の岐面よりも若
干下側に位置している。超音波振動板７の振動周波数は
例えば１８ｋｔｌｚ程度である。溶崖槽４および超音波
振動装置６を用いたメッキ工程により、第４図のように
ベースプレート１の上面とフィン２の下面とにはんだメ
ッキ８の層が形成される。第５図は接着工程を示してお
り、加熱バーナ１０を備えた加熱装置１１と、その周囲
に配置された複数の加熱バーナ１２とにより、ベースプ
レート１およびフィン２のはんだメッキ８が加熱溶融さ
れる。加熱装置１１上には超音波振動装置（本体部分は
図示せず）の振動板１３が配置されており、ベースプレ
ート１およびフィン２を振動させる。

ベースプレート１とフィン２との接合に際しては、まず
第２図のように、溶融槽４内のアルミ用はんだ３を溶融
させておいて、超音波振動装置６を作動させ、ベースプ
レート１の上面を下向きにして超音波振動板７上に載置
する。所定時間経過後、ベースプレート１を超音波振動
板７上から取出すと、ベースプレート１に付着したアル
ミ用はんだ３が固化し、第４図のようにベースプレート
１の上面にはんだメッキ８の層が形成される。次に第３
図のように、溶融槽４内のアルミ用はんだ３を溶融させ
ておいて、超音波振動装置６を作動させ、ベースプレー
ト１上に配置されるだけの数のフィン２を図外の治具等
により一体に保持して、これらフィン２の下面を下向き
にして超音波振動板７上に載置する。所定時間経過後、
フィン２を超音波振動板７上から取出すと、フィン２に
付着したアルミ用はんだ３が固化し、第４図のようにフ
ィン２の下面にはんだメッキ８の層が形成される。次に
第５図のように、加熱装置１１上の振動板１３の上に、
ベースプレート１を上面を上向きにして載置し、その上
に所定数のフィン２を前記治具等で一体に保持したまま
下面を下向きにして載置して、はんだメッキ８の層を加
熱装置１１および加熱バーナ１２により加熱し、溶融さ
せる。

所定時間経過後、ベースプレート１およびフィン２を振
動板１３上から取出すと、溶融したはんだメッキ８の層
が固化し、ベースプレート１とフィン２とが完全に接合
される。

このように、ベースプレート１の上面およびフィン２の
下面をアルミ用はんだ３に浸漬して超音波振動装置６に
より振動させるので、粘度が高くぬれ性の悪いアルミ用
はんだ３が良好にベースプレート１の上面およびフィン
２の下面に付着し、迅速かつ良好にはんだメッキ８の層
が得られる。

また振動板１３により振動させながらはんだメッキ８を
加熱するので、酸化被膜の形成を良好に阻止でき、溶融
したベースプレート１のはんだメッキ８とフィン２のは
んだメッキ８とが迅速に一体化しかつ良好にベースプレ
ート１およびフィン２に付着する。またアルミ用はんだ
３は融点が低いのではんだメッキ８を溶融させるための
加熱温度は低くてよく、しかも真空容器を用いずに大気
中で加熱するので例えば大気中に放置するとがファンに
より強制空冷するとか加熱後の冷却を自由にコントロー
ルでき、ベースプレート１とフィン２との接合が迅速で
かつベースプレート１に反りが生じない。以上の結果、
全体の大きさやフィンのピッチ等にかかわらず、強固な
ヒートシンクを能率良く製造でき、しかもベースプレー
ト１の反りを良好に防止できる。また本実施例のように
、加熱装置１１以外に加熱バーナ１２により側面からも
加熱することにより、フィン２のはんだメッキ８を迅速
に溶融させることができる。

（別の実施例） 上記実施例においでは、ベースプレート１の上面にはん
だメッキ８の層を形成した後に、フィン２の下面にはん
だメッキ８の層を形成したが、この順は逆でもよい。さ
らには同じあるいは別の溶融１４により双方同時に行な
ってもよい。

また上記実施例においては、ベースプレート１上に固着
するだけの数のフィン２を一体に保持してはんだメッキ
８を形成したが、同時にはんだメッキ８を形成するフィ
ン２の数は全く任意であり、自由に決定してよい。

また上記実施例においては、接合工程において１を動板
１３によりベースプレート１およびフィン２を振動させ
たが、この振動は必ずしも超音波振動装置を用いる必要
はなく、例えばメカニカルな振動装置を用いてもよい。

また上記実施例においては、接着工程において加熱装置
１１および加熱バーナ１２によりはんだメッキ８の層を
加熱したが、加熱手段はこのような構成に限られるもの
ではなく、他の各種の加熱装置を用いることができる。

例えばベースプレート１およびフィン２を振動装置と共
にコンベヤにより搬送してトンネル炉を通過させること
により、はんだメッキ８の層を溶融させることもできる
。

また上記実施例においては、メッキ工程において超音波
振動板７上にベースプレート１あるいはフィン２を載置
したが、超音波振動板７とベースプレート１あるいはフ
ィン２とは若干の間隔をあけて相対向させてもよい。

また上記実施例においては、矩形板状のベースプレート
１とほぼ矩形板状のフィン２とを接合したが、これらベ
ースプレート１およびフィン２の形状は矩形板状に限ら
れるものではない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ベースプレートの
上面およびフィンの下面をアルミ用はんだに浸漬して超
音波振動装置により振動させるので、粘度が高くぬれ性
の悪いアルミ用はんだが良好にベースプレートの上面お
よびフィンの下面に付着し、迅速かつ良好にはんだメッ
キの層が得られる。また振動板により振動させながらは
んだメッキを加熱するので、酸化被膜の形成を良好に阻
止でき、溶融したベースプレートのはんだメッキとフィ
ンのはんだメッキとが迅速に一体化しかつ良好にベース
プレートおよびフィンに付着する。

またアルミ用はんだは融点が低いのではんだメッキを溶
融させるための加熱温度は低くてよく、しかも真空容器
を用いずに大気中で加熱するので加熱後の冷却を自由に
コントロールでき、ベースプレートとフィンとの接合が
迅速でかつベースプレートに反りが生じない。以上の結
果、全体の大きさやフィンのピッチ等にかかわらず、強
固なヒートシンクを能率良く製造でき、しかもベースプ
レートの反りを良好に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるヒートシンクの製造
方法により製造されたヒートシンクの正面図、第２図〜
第５図は本発明の一実施例におけるヒートシンクの製造
方法の説明図である。 １・・・ベースプレート、２・・・フィン、３・・・ア
ルミ用はんだ、４・・・溶融槽、８・・・はんだメッキ
特許出願人　日本アルミニウム工業株式会社第１図 ７心゛−スフ％−） 第４図 ＝＝＝＝ヨ＝＝呵へ８ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．アルミニウム製のベースプレートと、このベースプ
   レートに固着された多数のアルミニウム製のフィンとか
   らなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造方法
   において、前記ベースプレートの前記フィンとの当接面
   を溶融槽内のアルミニウム用はんだに浸漬して超音波振
   動を加えることによりはんだメッキを施す工程と、前記
   フィンの前記ベースプレートとの当接面を溶融槽内のア
   ルミニウム用はんだに浸漬して超音波振動を加えること
   によりはんだメッキを施す工程と、前記ベースプレート
   と前記フィンとのはんだメッキ部分を互いに当接させて
   振動を加えつつ加熱することによりはんだメッキを溶融
   させて接合する工程とを含むことを特徴とするヒートシ
   ンクの製造方法。