JPH0361539B2 - - Google Patents
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- JPH0361539B2 JPH0361539B2 JP59234987A JP23498784A JPH0361539B2 JP H0361539 B2 JPH0361539 B2 JP H0361539B2 JP 59234987 A JP59234987 A JP 59234987A JP 23498784 A JP23498784 A JP 23498784A JP H0361539 B2 JPH0361539 B2 JP H0361539B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
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-
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- Thermal Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、熱交換体の製造法に係り、特にIC、
LSI、サイリスタなどの半導体装置の冷却器とし
て使用するのに好適な熱交換体の製造方法に関す
る。
LSI、サイリスタなどの半導体装置の冷却器とし
て使用するのに好適な熱交換体の製造方法に関す
る。
IC、LSIなど構成素子の集積度を上げれば上げ
るほど発熱量が多くなり性能の向上、維持を図る
ために冷却が必要である。冷却性能のよい冷却器
の開発が素子の集積度向上の決めてともなつてい
る。またサイリスタなどの半導体素子に於ても容
量の大型化に伴つていかに効率のよい冷却器を開
発するかが重要な課題となつている。従来半導体
素子は放熱フインを有する放熱板に取りつけるな
どの手段や特開昭56−88344号公報に示されるよ
うに冷水、液体窒素、フレオンなどの冷媒を放熱
板に通す方式が行われている。第７，８図には、
その代表例を示す。冷媒流入口８から入つた冷媒
は、素子４の下を流れ流出口１４に出て素子を冷
却する構造となつている。符号２は冷媒通路、３
は電気絶縁板、１は冷却器である。しかし前記し
たように素子の集積度が年々向上するため冷却性
能をさらに向上させる方策を取る必要にせまられ
ている。このため冷却器をいかなる構造にする
か、またそれをいかに製造するかについて従来よ
り研究開発が続けられてきているがいまだそれら
の要件を十分満足する技術が開発されていないの
が現状である。従来、この方式の冷却器を製造す
る方法として第７図に示すように冷却溝９を切削
加工によつて形成した冷却溝加工板５と上蓋用板
６の間にろう材７をはさみ、ろう付法により接合
し作製している。しかし機械的な切削加工やろう
付法が採用されるため冷却溝の深さや幅が小さく
できない。冷却溝の深さや幅を小さくするとろう
材の冷却溝への流入により冷却通路が閉塞され冷
媒が流れないという問題が生じる。冷媒通路の幅
を小さくしその数を多くすることは伝熱面積を大
にし冷却効率を高めるうえで重要な事項であるが
ろう付法によつてはまつたく不可能である。又、
冷却溝の幅や深さを小さくする接合方法として固
相接合の採用が考えられるが、高温で１Kg／mm2以
上の大きな接合圧力を必要とするため冷却通路が
変形し場合によつては、閉塞するという問題が生
じ、必ずしも信頼性のある接合法とは言えない。
るほど発熱量が多くなり性能の向上、維持を図る
ために冷却が必要である。冷却性能のよい冷却器
の開発が素子の集積度向上の決めてともなつてい
る。またサイリスタなどの半導体素子に於ても容
量の大型化に伴つていかに効率のよい冷却器を開
発するかが重要な課題となつている。従来半導体
素子は放熱フインを有する放熱板に取りつけるな
どの手段や特開昭56−88344号公報に示されるよ
うに冷水、液体窒素、フレオンなどの冷媒を放熱
板に通す方式が行われている。第７，８図には、
その代表例を示す。冷媒流入口８から入つた冷媒
は、素子４の下を流れ流出口１４に出て素子を冷
却する構造となつている。符号２は冷媒通路、３
は電気絶縁板、１は冷却器である。しかし前記し
たように素子の集積度が年々向上するため冷却性
能をさらに向上させる方策を取る必要にせまられ
ている。このため冷却器をいかなる構造にする
か、またそれをいかに製造するかについて従来よ
り研究開発が続けられてきているがいまだそれら
の要件を十分満足する技術が開発されていないの
が現状である。従来、この方式の冷却器を製造す
る方法として第７図に示すように冷却溝９を切削
加工によつて形成した冷却溝加工板５と上蓋用板
６の間にろう材７をはさみ、ろう付法により接合
し作製している。しかし機械的な切削加工やろう
付法が採用されるため冷却溝の深さや幅が小さく
できない。冷却溝の深さや幅を小さくするとろう
材の冷却溝への流入により冷却通路が閉塞され冷
媒が流れないという問題が生じる。冷媒通路の幅
を小さくしその数を多くすることは伝熱面積を大
にし冷却効率を高めるうえで重要な事項であるが
ろう付法によつてはまつたく不可能である。又、
冷却溝の幅や深さを小さくする接合方法として固
相接合の採用が考えられるが、高温で１Kg／mm2以
上の大きな接合圧力を必要とするため冷却通路が
変形し場合によつては、閉塞するという問題が生
じ、必ずしも信頼性のある接合法とは言えない。
本発明の目的は、微細な冷媒通路を高密度に配
置しても該通路を潰すことなく接合できるように
した熱交換体の製造方法を提供することにある。
置しても該通路を潰すことなく接合できるように
した熱交換体の製造方法を提供することにある。
本発明は、従来のように機械的切削加工やろう
付並びに固相接合による冷却通路形成には限界が
あり、これに代る新規な方式の冷却器を開発すべ
きであるとの考えから鋭意研究した結果、開発し
たものである。以下の説明において板とは、数
10μｍ以上の板厚の板を意味する。
付並びに固相接合による冷却通路形成には限界が
あり、これに代る新規な方式の冷却器を開発すべ
きであるとの考えから鋭意研究した結果、開発し
たものである。以下の説明において板とは、数
10μｍ以上の板厚の板を意味する。
板の材質は、熱伝導性の良い例えば銅、アルミ
ニウム又はそれらの合金、セラミツクス等により
なる。本発明は、第１図、第２図に示すように少
なくとも２枚の板の少なくとも１枚にフオトエツ
チングにより所定の微細な冷却溝９を形成しこれ
らの板を接合して冷媒通路を形成するものであ
る。接合に際して非酸化性雰囲気中でArイオン
ビーム等によつて接合面を清浄化した後、接合用
金属又は合金膜を蒸着又はスパツタ蒸着法により
形成して接合することにより気密性にすぐれかつ
微細な冷媒通路が得られることを見出したもので
ある。
ニウム又はそれらの合金、セラミツクス等により
なる。本発明は、第１図、第２図に示すように少
なくとも２枚の板の少なくとも１枚にフオトエツ
チングにより所定の微細な冷却溝９を形成しこれ
らの板を接合して冷媒通路を形成するものであ
る。接合に際して非酸化性雰囲気中でArイオン
ビーム等によつて接合面を清浄化した後、接合用
金属又は合金膜を蒸着又はスパツタ蒸着法により
形成して接合することにより気密性にすぐれかつ
微細な冷媒通路が得られることを見出したもので
ある。
本発明においては、接合時冷媒通路となる冷却
溝形成にフオトエツチングを採用することにより
数10μｍ以上の冷却溝が自由に形成できるため従
来の機械的切削加工では不可能な微細な冷却溝の
形成が可能である。さらに非酸化性雰囲気中で
Arイオンビームなどによつて接合面を清浄化し
た後さらにその接合面に接合用金属又は合金膜を
冷却溝深さより薄く形成して接合することにより
冷媒通路を閉塞すること無く形成することができ
る。この技術的理由は以下の通りである。素材と
なる金属板表面は、通常汚染膜又は酸化皮膜で覆
われているためこのまま金属板を固相接合するに
は、極めて高い温度と高い接合圧力を要し、この
ため変形が生じやすい。特にアルミニウム又はそ
の合金よりなる板は緻密で安定な酸化膜を有する
ための接合は極めて困難である。そこで本発明者
等はこの問題について種々研究した結果非酸化性
雰囲気中でまず接合面の汚染膜、酸化膜をArイ
オンビーム等により除去清浄化したのち、更にそ
の接合面にCuに対しては素材より融点の低いCu
−Ti系、Alに対してはAl−Si系などの合金膜を
冷却溝深さより薄く蒸着またはスパツタ蒸着法に
より形成して接合する手段を講じることにより、
低接合圧力で接合でき、変形の恐れがなく、しか
も金属又は合金膜の溶融による冷却通路の閉塞も
なく強固な接合が可能であることを見出したもの
である。
溝形成にフオトエツチングを採用することにより
数10μｍ以上の冷却溝が自由に形成できるため従
来の機械的切削加工では不可能な微細な冷却溝の
形成が可能である。さらに非酸化性雰囲気中で
Arイオンビームなどによつて接合面を清浄化し
た後さらにその接合面に接合用金属又は合金膜を
冷却溝深さより薄く形成して接合することにより
冷媒通路を閉塞すること無く形成することができ
る。この技術的理由は以下の通りである。素材と
なる金属板表面は、通常汚染膜又は酸化皮膜で覆
われているためこのまま金属板を固相接合するに
は、極めて高い温度と高い接合圧力を要し、この
ため変形が生じやすい。特にアルミニウム又はそ
の合金よりなる板は緻密で安定な酸化膜を有する
ための接合は極めて困難である。そこで本発明者
等はこの問題について種々研究した結果非酸化性
雰囲気中でまず接合面の汚染膜、酸化膜をArイ
オンビーム等により除去清浄化したのち、更にそ
の接合面にCuに対しては素材より融点の低いCu
−Ti系、Alに対してはAl−Si系などの合金膜を
冷却溝深さより薄く蒸着またはスパツタ蒸着法に
より形成して接合する手段を講じることにより、
低接合圧力で接合でき、変形の恐れがなく、しか
も金属又は合金膜の溶融による冷却通路の閉塞も
なく強固な接合が可能であることを見出したもの
である。
冷却性能をいかに上げるかの一つの方策は、伝
熱面積をできるだけ上げることである。第３図は
冷却溝を１枚の板の両面にフオトエツチングによ
り形成しそれを他の２枚の間にはさみ接合した冷
却器の断面である。第４図は、２枚の板の一方に
それぞれフオトエツチングにより冷却溝を形成し
た後お互の冷却溝が千鳥状に配置されるようにず
らして接合して得た冷却器の断面である。このよ
うにすれば、微細な冷媒通路を、高密度に配置す
ることができ、さらに高性能な冷却器となる。
熱面積をできるだけ上げることである。第３図は
冷却溝を１枚の板の両面にフオトエツチングによ
り形成しそれを他の２枚の間にはさみ接合した冷
却器の断面である。第４図は、２枚の板の一方に
それぞれフオトエツチングにより冷却溝を形成し
た後お互の冷却溝が千鳥状に配置されるようにず
らして接合して得た冷却器の断面である。このよ
うにすれば、微細な冷媒通路を、高密度に配置す
ることができ、さらに高性能な冷却器となる。
素材として金属以外にセラミツクスを一方に配
置することも可能である。金属へのフオトエツチ
ング加工は容易であるため、金属の接合面へ冷却
溝を形成し電気絶縁性がありかつ高熱伝導のセラ
ミツクスを接合すれば、冷却性能の高い冷却器が
得られる。尚、すべて金属で冷却器を作つた時
は、セラミツクス基板上にLSIなどの素子を搭載
した後冷却器に接合固定することが望ましい。
置することも可能である。金属へのフオトエツチ
ング加工は容易であるため、金属の接合面へ冷却
溝を形成し電気絶縁性がありかつ高熱伝導のセラ
ミツクスを接合すれば、冷却性能の高い冷却器が
得られる。尚、すべて金属で冷却器を作つた時
は、セラミツクス基板上にLSIなどの素子を搭載
した後冷却器に接合固定することが望ましい。
以上は、フオトエツチングにより冷却溝を形成
した後金属又は合金膜を形成し接合を行う方法に
ついて説明したが、金属又は合金膜を形成した後
フオトエツチングを行つて所定の冷却溝を形成し
接合しても何ら問題はない。すなわちArイオン
ビーム等で清浄化処理を行うため非常に密着性の
良い金属又は合金膜が形成できるためフオトエツ
チング処理を行つても膜が剥離するなどの問題は
起らない。
した後金属又は合金膜を形成し接合を行う方法に
ついて説明したが、金属又は合金膜を形成した後
フオトエツチングを行つて所定の冷却溝を形成し
接合しても何ら問題はない。すなわちArイオン
ビーム等で清浄化処理を行うため非常に密着性の
良い金属又は合金膜が形成できるためフオトエツ
チング処理を行つても膜が剥離するなどの問題は
起らない。
本発明の実施例を第１図、第５図および第６図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
第１図に示す板厚0.5mmの銅板よりなる上蓋用
板６とフオトエツチングにより形成した幅0.1mm、
深さ0.06mmの冷却溝を有する銅板よりなる冷却溝
加工板５を用意し、これらを真空室に装入してそ
れぞれの接合面にArイオンビームを照射して清
浄化したのち、同一真空容器内でスパツタ蒸着に
よりCu−30％Ti合金膜を2μｍ付着させ第５図に
示すように重ねた。次に真空炉に装入し940℃、
0.2Kgｆ／mm2の接合圧力で１時間接合を行い一体
化し第６図に示すような冷却器を作製した。最後
に冷媒の流入口８、流出口１１となるパイプを点
線のようにろう付し冷却器１を完成した。冷媒通
路の閉塞もなく良好な冷媒通路が出きた。
板６とフオトエツチングにより形成した幅0.1mm、
深さ0.06mmの冷却溝を有する銅板よりなる冷却溝
加工板５を用意し、これらを真空室に装入してそ
れぞれの接合面にArイオンビームを照射して清
浄化したのち、同一真空容器内でスパツタ蒸着に
よりCu−30％Ti合金膜を2μｍ付着させ第５図に
示すように重ねた。次に真空炉に装入し940℃、
0.2Kgｆ／mm2の接合圧力で１時間接合を行い一体
化し第６図に示すような冷却器を作製した。最後
に冷媒の流入口８、流出口１１となるパイプを点
線のようにろう付し冷却器１を完成した。冷媒通
路の閉塞もなく良好な冷媒通路が出きた。
なお冷媒の流入、流出口のパイプの接続は、金
属又は合金膜形成後パイプを冷媒流入口及び流出
口に配置し接合すれば前記ろう付処理を行わなく
ても板の接合時に一度に処理できる。符号１０は
冷媒だめ用溝である。
属又は合金膜形成後パイプを冷媒流入口及び流出
口に配置し接合すれば前記ろう付処理を行わなく
ても板の接合時に一度に処理できる。符号１０は
冷媒だめ用溝である。
なお、以上の説明は冷却器について行つたが、
加熱器においても全く同様であることは言うまで
もない。
加熱器においても全く同様であることは言うまで
もない。
以上の説明から明らかなように本発明によれば
微細な冷媒通路、必要によつては0.1mm以下の冷
媒通路が自由に形成できるため、高い冷却効率を
有する冷却器を実現することができる。また、板
の接合面の清浄化および接合用合金膜の形成工程
をすべて非酸化性雰囲気中で行うことにより、接
合強度及び気密性の高い熱交換体を容易に製造で
きるという効果を有する。
微細な冷媒通路、必要によつては0.1mm以下の冷
媒通路が自由に形成できるため、高い冷却効率を
有する冷却器を実現することができる。また、板
の接合面の清浄化および接合用合金膜の形成工程
をすべて非酸化性雰囲気中で行うことにより、接
合強度及び気密性の高い熱交換体を容易に製造で
きるという効果を有する。
第１図及び第２図は、本発明の冷却部品を示す
平面及び側面断面図、第３図及び第４図は、本発
明の冷却器の斜視図、第５図は、本発明の積層状
況の概略斜視図、第６図は、本発明による冷却器
の完成品を示す斜視図、第７図は、従来の冷却器
の製造工程を示す斜視図、第８図は、従来の冷却
器の平面および断面図である。 １……冷却器、２……冷媒通路、３……電気絶
縁板、４……素子、５……冷却溝加工板、６……
上蓋用板、７……ろう材、８……冷媒流入口、９
……冷却溝、１０……冷媒だめ用溝、１１……冷
媒流出口。
平面及び側面断面図、第３図及び第４図は、本発
明の冷却器の斜視図、第５図は、本発明の積層状
況の概略斜視図、第６図は、本発明による冷却器
の完成品を示す斜視図、第７図は、従来の冷却器
の製造工程を示す斜視図、第８図は、従来の冷却
器の平面および断面図である。 １……冷却器、２……冷媒通路、３……電気絶
縁板、４……素子、５……冷却溝加工板、６……
上蓋用板、７……ろう材、８……冷媒流入口、９
……冷却溝、１０……冷媒だめ用溝、１１……冷
媒流出口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱交換媒体の通路となる溝を有する金属部材
と他の金属部材とを接触させて接合し、該接合に
よつて前記媒体の流通孔を形成する熱交換体の製
造法において、前記溝をフオトエツチングにより
形成する工程および前記接触面に前記金属部材の
いずれよりも低融点の金属層を介在させる工程を
含み、前記金属層の溶融温度以上且つ前記金属部
材が溶融しない温度で加熱して接合することを特
徴とする熱交換体の製造法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記金属層
の厚さを前記溝の深さよりも小さくすることを特
徴とする熱交換体の製造法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記接触面
を0.1〜0.3Kg／mm2の圧力で加圧した状態で接合す
ることを特徴とする熱交換体の製造法。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記金属層
をスパツタ蒸着によつて形成することを特徴とす
る熱交換体の製造法。 ５ 特許請求の範囲第１項において、前記金属層
が箔よりなることを特徴とする熱交換体の製造
法。 ６ 特許請求の範囲第１項において、前記接触面
の少なくとも一方に前記金属層を直接形成するこ
とを特徴とする熱交換体の製造法。 ７ 特許請求の範囲第１項において、前記金属部
材が銅よりなることを特徴とする熱交換体の製造
法。 ８ 特許請求の範囲第７項において、前記金属層
が銅−チタン合金よりなることを特徴とする熱交
換体の製造法。 ９ 熱交換媒体の通路となる溝を有する金属部材
と他の金属部材とを接触させて接合し、該接合に
よつて前記媒体の流通孔を形成する熱交換体の製
造法において、前記溝をフオトエツチングにより
形成する工程、前記接触面の少なくとも一方の面
に前記金属部材のいずれよりも低融点の金属層を
直接形成する工程および前記金属層の形成にあた
り金属部材の表面の酸化皮膜を除去する工程を含
み、前記金属の溶融温度以上且つ前記金属部材が
溶融しない温度で加熱して接合することを特徴と
する熱交換体の製造法。 １０ 特許請求の範囲第９項において、前記金属
部材を真空中に入れ、接触面にアルゴンイオンビ
ームを照射することによつて前記酸化皮膜除去処
理を行うことを特徴とする熱交換体の製造法。 １１ 特許請求の範囲第９項において、前記金属
層をスパツタ蒸着により形成することを特徴とす
る熱交換体の製造法。 １２ 特許請求の範囲第９項において、前記金属
層の厚さを前記溝の深さよりも小さくすることを
特徴とする熱交換体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234987A JPS61115666A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 熱交換体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234987A JPS61115666A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 熱交換体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115666A JPS61115666A (ja) | 1986-06-03 |
| JPH0361539B2 true JPH0361539B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=16979371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59234987A Granted JPS61115666A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 熱交換体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61115666A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021261279A1 (ja) | 2020-06-22 | 2021-12-30 | ネットビジネスコンサルティング株式会社 | 閉鎖システム及び閉鎖デバイスの製造方法 |
Families Citing this family (4)
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| JP2007127398A (ja) | 2005-10-05 | 2007-05-24 | Seiko Epson Corp | 熱交換器、熱交換器の製造方法、液冷システム、光源装置、プロジェクタ、電子デバイスユニット、電子機器 |
| CN109396587A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-01 | 扬州嘉和新能源科技有限公司 | 一种水冷板的钎焊方法 |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59234987A patent/JPS61115666A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021261279A1 (ja) | 2020-06-22 | 2021-12-30 | ネットビジネスコンサルティング株式会社 | 閉鎖システム及び閉鎖デバイスの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61115666A (ja) | 1986-06-03 |
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