JP2005153296A - 着色表面処理アルミニウム板およびその製造方法とヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】 優れたハンダ濡れ性および優れた熱放射性を有する着色表面処理アルミニウム板およびヒートシンクを提供する。
【解決手段】 アルミニウム板などの基板にニッケルめっきまたはニッケルめっきと錫めっきを施してなるめっきアルミニウム板に、水系ウレタン樹脂や水溶化ロジンを含有する水系アクリル樹脂に着色顔料をさらに含有させて塗布し乾燥して有色の表面処理皮膜を形成させ、メニスコグラグ法による１０秒未満の優れたハンダ濡れ性、および０．２〜０．９の優れた熱放射率、および４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導率を有する着色表面処理アルミニウム板を得、ヒートシンク等として適用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハンダ性および熱放射性に優れた有色の表面処理皮膜をめっきアルミニウム板に形成させてなる着色表面処理アルミニウム板およびその製造方法と該着色表面処理アルミニウム板を用いたヒートシンクに関する。

近年、金属容器、家電機器シャーシ、キャビネット、電子部品基板などの用途に適用する表面処理金属板においては、鋼板を基板として、装飾的観点から黒色、白色、灰色などの無彩色、赤色、青色、黄色、緑色、茶色、ピンク色などの彩色に着色した表面処理皮膜を鋼板上に形成させた着色表面処理鋼板が用いられている。これらの用途に用いられる表面処理鋼板は、所定の形状に成形加工した後の接着が必要な箇所、または他の部品や部材との接着にハンダ付けが行われる場合があるが、従来の着色表面処理鋼板においては着色した有色の表面処理皮膜のハンダ濡れ性が不良であり、ハンダ付けが必要とされる用途に適用することができなかった。

また、特に電子部品基板の用途においては、電子機器の小型化や高密度化にともなって狭い筐体内部や間隙が殆ど無い状態で装填された部品の温度上昇を抑制する必要が生じている。プリント基板においては、部品の温度上昇を抑制するために、放熱用のヒートシンクを取り付けた基板が用いられている。ヒートシンクは、例えば図１に示すように、プリント基板のような大きな発熱体１の少なくとも一面に密着して設けられ、密着した面積が大きいほど熱伝導が大きくなり、放熱量が多くなる。ヒートシンクに用いる材料としては、発熱体から急速に熱を吸収することができるように、熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。また、図１に示すように、ヒートシンク２を発熱体１から離れた部分まで延ばして設けると、延長部分から放熱するので、ヒートシンク２の表面の熱放射性に優れるようになり、好ましい。なお、図１において、矢印３は熱伝導の方向を示し、矢印４は熱放射の方向を示している。

ハンダの濡れ性に優れた鋼板の従来技術として、鋼板上に錫めっきを施し、次いで錫めっき上に亜鉛、ニッケル、コバルトのいずれか１種以上を主成分とするめっき、または亜鉛、ニッケル、コバルトのいずれか１種以上に錫、鉄、鉛、銅のいずれか１種以上を含有してなる、錫の標準電極電位より卑な電位を示す合民めっきを施した、ハンダ用二層めっき鋼板が知られている（例えば特許文献１参照）。このめっき鋼板はクロメート処理皮膜のような耐食性に優れた保護皮膜層を有していないため、耐食性が十分ではなく、腐食生成物の皮膜が生成することにより、ハンダ濡れ性も劣化するおそれがある。

また、鋼板上にＳｎ−Ｚｎ合金層、または表面にＮｉめっきまたはＦｅ−Ｎｉ拡散層のいずれかからなる表面処理層を形成させた表面処理鋼板上にＳｎ−Ｚｎ合金層を形成させ、これらのＳｎ−Ｚｎ合金層上にリン酸マグネシウムを主体とする無機皮膜を形成させてなる環境対応型電子部品用表面処理鋼板が知られている（例えば特許文献２参照）。このリン酸マグネシウムを主体とする無機皮膜はＳｎ−Ｚｎ合金に対して高耐食性を付与することはできるが、その安定さ故に、特に塩素を含まない弱活性または非活性のフラックスを使用した場合のハンダ性に乏しい欠点を有している。

さらに、これらのハンダ用二層めっき鋼板や電子部品用表面処理鋼板は、表面処理皮膜を形成させる基板として鋼板を用いているため、切断面では鋼が露出するので、赤錆が発生しやすい欠点も有している。

上記のような鋼板ベースの材料を用いたヒートシンクの場合は、プリント基板に直接ハンダ付けして接合することができる。しかしながら放熱性がさらに要求される場合は、アルミニウム板をベースとする材料が好ましいが、アルミニウム板をベースとするプリント基板では直接ハンダ付けすることが困難であるので、一般にヒートシンクにハンダ付け専用のピンを取り付け、ピンを介してプリント基板にハンダ付けしている。良好なハンダ濡れ性および熱伝導性を有するアルミニウム板を基板とする表面処理鋼板として、以下に示す試みが行われている。

例えば、アルミニウム板やアルミニウム系合金からなる板に、ニッケルめっき層を介して錫めっき層が形成された表面処理金属板が提供されている（例えば特許文献３参照）。この表面処理金属板においては、溶融アルミニウムめっき鋼板などの基材に真空蒸着法を用いてニッケルめっき層を形成させた後、続いて錫めっきを施す。この方法による場合、ニッケルめっきと錫めっきは真空装置などの大がかりなめっき装置を必要とし、製膜速度も小さく、生産性に乏しく、安価に製造することが困難である。

また、アルミニウム基材上に錫層または錫合金層が、アルミニウム基材と錫層または錫合金層との界面に錫の濃度勾配層を形成して被覆された、ハンダ性に優れた錫または錫合金被覆アルミニウム板が提供されている（例えば特許文献４参照）。この錫または錫合金被覆アルミニウム板においては、アルミニウム板に錫を電気めっきした後加熱する、または溶融した錫または錫合金中にアルミニウム板を通すことにより、アルミニウム基材と錫層または錫合金層との界面に錫の濃度勾配層を形成して錫めっきするが、アルミニウム基材と錫層または錫合金層との密着性に乏しく、特に曲げ加工を施した際に、錫めっき皮膜がアルミニウム基材から剥離しやすい欠点を有している。
特開昭６３−２７７７８６号公報 特開２００２−２４９８８５号公報 特開平０５−３４５９６９号公報 特開平０９−２９１３９４号公報

そこで本発明は、真空装置などの大掛かりなめっき装置を必要とせず、生産性に優れ安価に製造でき、且つめっきの密着性に優れ、優れたハンダ濡れ性および優れた熱放射性を有する着色表面処理アルミニウム板とその製造方法およびヒートシンクを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決する本発明の着色表面処理アルミニウム板は、めっきアルミニウム板上にメニスコグラフ法によるハンダ濡れ性が１０秒未満である有色の表面処理皮膜を形成してなり、熱放射率が０．１〜０．９であることを特徴とするものである。
そして、上記着色表面処理アルミニウム板において、めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっきを形成させてなること、あるいは
めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっき、錫めっきを形成させてなること、さらに
前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料を含有する水系ウレタン樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であること、または
有色の表面処理皮膜が、着色顔料とロジンを含有する水系アクリル樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であること、さらに
前記着色顔料が黒色顔料であること等を特徴とする技術手段を採用又は付加することによって、より好ましい着色表面処理アルミニウム板が得られる。

上記着色表面処理アルミニウム板を得る本発明の着色表面処理アルミニウム板製造方法は、アルミニウム合金板を脱脂して酸性エッチングするエッチング工程、該アルミニウム合金板に亜鉛を置換めっきする亜鉛めっき工程、置換した亜鉛めっき上にニッケルめっきを形成させるニッケルめっき工程、得られためっきアルミニウム板に着色表面処理皮膜を形成させる着色表面処理皮膜形成工程からなることを特徴とするものである。
上記製造方法において、前記亜鉛めっき工程は、第１の亜鉛置換処理および第２の亜鉛置換処理からなること、
前記ニッケルめっき工程の後に、ニッケルめっき上にさらに錫めっきを形成させる錫めっき工程を有すること、
前記着色表面処理皮膜形成工程は、水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂に着色顔料又は有色のセラミック粉末を添加して得られた樹脂液を前記めっきアルミニウム板の片面又は両面に塗布することからなること、さらに
前記樹脂液にさらにシリカ、防錆剤、酸化防止剤を含有させてなることなどの技術手段を採用又は付加することによって、より好ましい着色表面処理アルミニウム板を製造することができる。
そして本発明のヒートシンクは、上記着色表面処理アルミニウム板を用いてなるヒートシンクであり、該ヒートシンクにおいて、熱伝導率が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。

本発明においては、耐錆性を有するアルミニウム板を基板とし、基板との密着性に優れるとともにハンダ濡れ性を有するめっき層を施してなるめっきアルミニウム板に、ハンダ濡れ性に優れる水系ウレタン樹脂や水溶化ロジンを含有する水系アクリル樹脂に、無彩色や彩色の着色顔料をさらに含有させて塗布し乾燥して有色の表面処理皮膜を形成させているので、メニスコグラフ法によるハンダ濡れ性が１０秒未満の優れたハンダ濡れ性、および熱放射率が０．１〜０．９の優れた熱放射性、および４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の優れた熱伝導率を有し、かつ色彩が鮮明で装飾性に優れている。そのため、優れたハンダ性および熱放射性を必要とする電子機器筐体、電子部品基板やヒートシンクとして好適に適用できる。そして、本発明の着色表面処理アルミニウム板製造方法によれば、真空装置などの大掛かりなめっき装置を必要とせず、生産性に優れ安価に製造でき、且つめっきの密着性に優れ、優れたハンダ濡れ性および優れた熱放射性を有する着色表面処理アルミニウム板を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。めっき基板となるアルミニウム板としては、フォアナイン以上の純アルミニウム板、およびＪＩＳ規格の１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のいずれのアルミニウム合金板も用いることができる。これらのアルミニウム板を脱脂し、次いで酸性エッチングし、次いでスマットを除去した後、亜鉛を置換めっきする。亜鉛の置換めっきは、硝酸浸漬処理、第１の亜鉛置換処理、硝酸亜鉛剥離処理、第２の亜鉛置換処理の工程を経て行う。この場合、各工程の処理後には水洗処理を実施する。この第１の亜鉛置換処理および第２の亜鉛置換処理により形成する亜鉛は、この置換処理後にニッケルめっきする際にわずかに溶解するので、亜鉛の皮膜量はニッケルめっき後の状態で０．００５〜０．５ｇ／ｍ^２であることが好ましい。皮膜量は処理液中の亜鉛イオン濃度および第２の亜鉛置換処理における処理液中の浸漬時間を適宜選択して調整する。皮膜量が０．００５ｇ／ｍ^２未満であると亜鉛の上に形成させるニッケルめっきとの密着力に乏しくなり、曲げ加工を施した際にめっきが剥離しやすくなる。一方、０．５ｇ／ｍ^２を超えるとニッケルめっきが不均一となり、ハンダ強度が低下する。

引き続いて置換した亜鉛上にニッケルめっきを形成させる。ニッケルめっきは電解めっき法、または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成させることができる。このニッケルめっきの厚さは皮膜量で０．２〜５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。０．２ｇ／ｍ^２未満では十分なハンダ強度が得られない。一方、皮膜量が５０ｇ／ｍ^２を超えるとハンダ濡れ性およびハンダ強度の向上効果が飽和し、コスト的に有利でなくなる。

また、ニッケルめっき上にさらに錫めっきを形成させることにより、ハンダ濡れ性をさらに向上させることができる。錫めっきはフェロスタン浴やハロゲン浴などを用いて電解めっき法で行うことが好ましい。錫めっきの厚さは皮膜量で１〜５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。１ｇ／ｍ^２未満ではハンダ濡れ性の向上効果が不十分である。一方、皮膜量が５０ｇ／ｍ^２を超えるとハンダ濡れ性の向上効果が飽和し、コスト的に有利でなくなる。

このように、アルミニウム板上に亜鉛の置換めっきを介してニッケルめっき、またはニッケルめっきと錫めっきを形成させることにより、ハンダ性に優れためっきアルミニウム板が得られる。

以上のようにして得られるめっきアルミニウム板は熱伝導性にも優れており、ヒートシンクとして用いた場合、発熱体から熱を効率的に吸収して放熱することができるが、ニッケルめっき上または錫めっき上に熱放射性を向上させる皮膜を形成させることにより、放熱性をさらに向上させることができる。上記のめっきアルミニウム板の熱放射率は０．０５〜０．１前後であるが、熱放射性を向上させる着色表面処理皮膜を形成させることにより、０．２〜０．９程度まで向上させることができる。熱放射性を向上させる着色表面処理皮膜は、以下のようにしてめっきアルミニウム板のめっき上に形成させる。

皮膜を構成する樹脂としては、水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂を用いることが好ましい。これらの水系樹脂の濃度としては、１００〜９００ｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。水系アクリル樹脂に含有させるロジンは、ロジンの主成分であるアビエチン酸分子内のカルボン酸基をアミン塩などにより中和してロジン石鹸とする方法により得られたものを、特に経時後のハンダ濡れ性を向上させるために水系ウレタン樹脂または水系アクリル樹脂中に含有させる。これらの水系樹脂液中に５０〜６００ｇ／Ｌの範囲で添加するのが好ましい。５０ｇ／Ｌ未満では経時後のハンダ濡れ性が不十分であり、６００ｇ／Ｌを越えると高粘度となり、ゲル化しやすく塗布が困難になる。

着色顔料としては有機系、無機系のいずれも適用可能であり、黒色、白色などの無彩色、赤色、青色、黄色などの彩色の顔料を１種または２種以上添加して好みの色を発色させる。熱放射性を重視する場合は、黒色顔料を用いることが好ましい。樹脂中へ添加する量は樹脂の固形分に対して１〜５０重量％であることが好ましい。含有量が１重量％未満では色によっては色調の鮮明性に乏しく、５０重量％を超えるとハンダ性が不良となる。より好ましい添加量は３〜３０重量％である。また、顔料に替えて有色のセラミック粉末を用いてもよい。有色のセラミック粉末としては、炭化チタン、窒化チタン、硼化チタン、炭化タングステン、窒化モリブデン、およびこれらのセラミック粉末を２種以上混合してなる混合粉末を用いることが好ましい。

上記の着色顔料を含有させた水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂に、さらにシリカと防錆剤を含有させてめっきアルミニウム板の耐食性を向上させ、その上さらに酸化防止剤などを含有させることにより、ハンダ濡れ性を向上させることができる。シリカは水分散性のシリカを上記の濃度の樹脂液に１０〜４００ｇ／Ｌ添加するのが好ましい。１０ｇ／Ｌ未満では耐食性の向上に効果がなく、４００ｇ／Ｌを超えるとハンダ濡れ性が著しく低下し、また熱伝導性が不良となる。ハンダ濡れ性を重視する場合は、めっきアルミニウム板に付着したシリコン量として、１０〜４００ｍｇ／ｍ^２の範囲にするのが好ましい。水分散性シリカとしては、シリカの表面にアルミニウムをコーティングしたものが分散作用を有しており、特に好ましい。シリカの粒径としては分散性の観点から１００ｎｍ以下、好ましくは６０ｎｍ以下である。

防錆剤としては、有機アミン石鹸の単独あるいは混合したものを使用する。有機アミン石鹸としては、ドデシルアミン、オレオイルイミダゾリン、アミノプロピル牛脂アミン、ロジンアミンなどが含まれ、アミンはカルボン酸などと造塩して使用することができる。スチレン・無水マレイン酸共重合体としては、無水マレイン酸共重合アルキルエステル・アンモニウム塩が好ましい。上記の濃度の樹脂液に添加する量は１０〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。１０ｇ／Ｌ未満では耐食性向上効果が認められず、１００ｇ／Ｌを超えるとハンダ性が低下し、また熱伝導性が不良となるので好ましくない。

上記のように着色顔料を含有させ、さらにシリカと防錆剤を含有させた水系ウレタン樹脂またはさらにロジンを含有させた水系アクリル樹脂に、さらに酸化防止剤を含有させることにより、ハンダ濡れ性を向上させることができる。酸化防止剤としては、硫黄系酸化防止剤などもあるが、フェノール系酸化防止剤またはリン酸系酸化防止剤が好ましく、両者を併用してもよい。添加する量は０．５〜１００ｇ／Ｌであることが好ましい。

一方、耐食性をそれほど重視しない用途や特に良好なハンダ濡れ性を必要とせず、熱伝導性を特に重視する用途においては、シリカ、防錆剤、酸化防止剤を含有させない、顔料のみを含有させた水系ウレタン樹脂、または顔料とロジンを含有させた水系アクリル樹脂を用いることが好ましい。

上記のようにして得られた何れかの樹脂液を、上記のめっきアルミニウム板の片面あるいは両面に塗布する。この場合、表裏面で塗布膜厚を変えてもよい。塗布する方法としては、浸漬法、ロールコート法、カーテンフローコート法、スプレーコート法など、公知の方法を用いることができる。しかし、両面塗布を行う場合、本処理液が水系であることを活かして、連続めっき工程の後工程において、浸漬・絞りによる塗布を行う方法が容易で経済的である。これらのいずれかの塗布方法を用いて塗布した後、乾燥させてめっきアルミニウム板上に有色の表面処理皮膜を形成させ、着色表面処理アルミニウム板とする。乾燥後の皮膜厚さは０．０５〜１０μｍであることが好ましい。皮膜の厚みが０．０５μｍ未満では、十分なハンダ濡れ性が得られない。また、手指で触れた場合に指紋が付きやすくなる。１０μｍを越える場合はこれらの特性向上の効果が飽和し、コストメリットがなくなる。

このようにして得られる本発明の着色表面処理アルミニウム板は、以下に示すメニスコグラフ法（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｂ）によるハンダ濡れ性が１０秒未満であることが好ましい。メニスコグラフ法によるハンダ濡れ性が１０秒を超える場合は、加熱溶融したハンダが着色表面処理金属板の表面に十分に広がらず、ハンダ付けする相手材との十分な接着力が得られない。メニスコグラフ法によるハンダ濡れ性の測定は、以下のようにして行う。すなわち、ＳＯＬＤＥＲＣＨＥＣＫＥＲ（ＭＯＤＥＬ ＳＡＴ−５０００、ＲＨＥＳＣＡ製）を使用し、上記の着色表面処理金属板から切り出した幅７ｍｍのサンプルを塩素を含まない弱活性フラックスに浸漬し、その後２５０℃に保持したハンダ浴（ＪＩＳ Ｚ ３２８２：Ｈ６０Ａ）に前記のフラックスを塗布したサンプルを浸漬速度２ｍｍ／秒で、２ｍｍ浸漬させ、ハンダが濡れるまでの時間ゼロクロスタイムを測定し、ハンダ濡れ性（秒）とする。

また、めっきアルミニウム板に着色表面処理皮膜を形成させて着色表面処理アルミニウム板とすることにより、熱放射率は０．１〜０．９まで向上し、熱伝導率は４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。

（供試板の作成）
[めっきアルミニウム板]
アルミニウム合金板（ＪＩＳ ５０５２ Ｈ１９、板厚０．５ｍｍ）をめっき基板として、アルカリ液で脱脂し、次いで硫酸中でエッチング処理を施し、次いで硝酸中で脱スマット処理を施した後、水酸化ナトリウム：１５０ｇ／Ｌ、ロッシェル塩：５０ｇ／Ｌ、酸化亜鉛：２５ｇ／Ｌ、塩化第一鉄１．５ｇ／Ｌを含む処理液中に浸漬して第１の亜鉛置換処理を行い、次いで４００ｇ／Ｌの硝酸水溶液中に浸漬して置換析出した亜鉛を除去した後、第１の亜鉛置換処理で用いたのと同一の処理液中に浸漬して第２の亜鉛置換処理を行った。次いでこの置換亜鉛めっき上にワット浴を用いて下記の条件でニッケルめっきを施してニッケルめっきアルミニウム板とした。このようにして得られたニッケルめっきアルミニウム板の一部は、さらにフェロスタン浴を用い、下記の条件で錫めっきを施してニッケル・錫めっきアルミニウム板とした。

<ニッケルめっき>
浴組成
硫酸ニッケル ３００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル ４５ｇ／Ｌ
ホウ酸 ４５ｇ／Ｌ
浴温 ５５℃
ｐＨ ３．０
電流密度 ５Ａ／ｄｍ^２

<錫めっき>
浴組成
硫酸第一錫 ３０ｇ／Ｌ
フェノールスルホン酸 ３０ｇ／Ｌ
エトキシ化−αナフトール ２ｇ／Ｌ
浴温 ４０℃
ｐＨ ２．０
電流密度 ５Ａ／ｄｍ^２

以上のようにして表１めっき番号Ａ〜Ｅに示すめっきアルミニウムを作成した。

これらのめっき番号Ａ〜Ｅのめっきアルミニウム板に、表２に示す水系樹脂に表２に示す水系ウレタン樹脂又は水溶性ロジンを含有させた水系アクリル樹脂に、表２に示す含有量で黄、黒、または赤系の着色顔料、もしくは炭化チタンを含有する樹脂液を浸漬・絞り法を用いて塗布した後、９０℃の温度で乾燥し、試料番号１〜１０の試料を作成して下記の特性評価を行った。表４にその評価結果を示した。

[特性評価]
<ハンダ濡れ性>
ＳＯＬＤＥＲＣＨＥＣＫＥＲ（ＭＯＤＥＬ ＳＡＴ−５０００、ＲＨＥＳＣＡ製）を用い、メニスコグラフ法（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｂ）により評価した。すなわち、試料番号１〜１０の試料から幅７ｍｍの試片を切り出し、表３に示すように塩素を含まない弱活性フラックス（ラピックスＲＭＡ、日本半田工業製）に浸漬し、その後２５０℃に保持したハンダ浴（ＪＩＳ Ｚ ３２８２：Ｈ６０Ａ）に前記のフラックスを塗布した試片を浸漬速度２ｍｍ／秒で２ｍｍ浸漬させ、ハンダが濡れるまでの時間ゼロクロスタイムを測定し、下記に示す基準でハンダ濡れ性を評価した。濡れ時間は短い程ハンダ付け性に優れることを示す。なお、試験は試料作製直後と恒温恒湿（６０℃、９５％ＲＨ）で５００時間経時後の２通りで行った。×以外を合格範囲とした。
◎：５秒未満
○：５〜７秒未満
△：７〜１０秒未満
×：１０秒以上

<ハンダ強度>
試料番号１〜１０の試料から幅７ｍｍ、長さ５０ｍｍで切り出してＬ字型に折り曲げた試片２個を、評価面を向かい合わせてＴ字状になるように重ね、Ｔ字の縦棒の部分の間に厚さ０．５ｍｍの鋼板を挟み、Ｔ字の縦棒の下部に０．５ｍｍの空隙部を形成させた試片を作成した。この試片の空隙部に上記のハンダ濡れ性の評価に用いたのと同一のフラックスを塗布した後、ソルダーチェッカー（ＳＡＴ−５０００、レスカ製）を用い、２５０℃に保持したハンダ浴（ＪＩＳ Ｚ ３２８２：Ｈ６０Ａ）に試片の空隙部を１０ｍｍの深さまで浸漬して５秒間保持して空隙部にハンダを充填した後取り出してＴピール試験片とした。次いでテンシロンを用いて、Ｔピール試験片のＴ字の横棒部をチャックで挟んで引張ってＴ字の縦棒部のハンダ充填部を引き剥がしてハンダ強度を測定し、下記に示す基準でハンダ強度を評価した。
◎：４ｋｇｆ／７ｍｍ以上
○：３〜４ｋｇｆ／７ｍｍ未満
△：１〜３ｋｇｆ／７ｍｍ未満
×：１ｋｇｆ／７ｍｍ未満

<めっき密着性>
試料番号１〜１０の試料から幅７ｍｍ、長さ５０ｍｍで試片を切り出して９０°に折り曲げ、折り曲げ部（外側）にスコッチテープを貼り付け、次いで引き剥がした後、めっき皮膜の剥離の有無を肉眼観察し、下記に示す基準でめっき密着性を評価した。
○：剥離は認められない。
×：剥離が認められる。

<熱放射率>
試料番号１〜１０の試料から１００ｍｍ×１００ｍｍの試片を切り出し、放射率計（Ｄａｎｄ Ｓ ＡＥＲＤ放射率計、京都電子工業製）を用いて熱放射率を測定し、下記の基準で評価した。
◎：熱放射率０．５〜０．９
○：熱放射率０．１〜０．５未満
△：熱放射率０．０５〜０．１未満
×：熱放射率０．０５未満

<熱伝導率>
試料番号１〜１０の試料から幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍの試片を切り出し、光交流熱定数測定装置（ＰＩＴ−Ｒ２型、真空理工製）を用いて熱伝導率を測定し、下記の基準で評価した。
○：熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上
△：熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上でかつ４０Ｗ／ｍ・Ｋ未満
×：熱伝導率３０Ｗ／ｍＫ未満

<色彩鮮明性>
試料番号１〜１０の試料について分光測色計（ＭＯＤＥＬ：ＣＭ−３５００ｄ、ミノルタ（株）製）を用い、Ｌ値、ａ値、ｂ値を測定し、それぞれの測定値が表３に示すそれぞれの値の範囲内にあるものを合格基準とし○で示した。合格基準をはずれる値のものを不合格として×で示した。

これらの特性評価結果を表４に示す。

表４に示すように、本発明の着色表面処理アルミニウム板は、ハンダ濡れ性に優れ、ハンダ強度が大きく、また熱放射率や熱伝導率が大きく放熱性に優れている。また、着色アルミニウム板として色彩鮮明性にも優れている。そのため、本発明の着色表面処理アルミニウム板は、ハンダ付けが可能な放熱性が優れたヒートシンクとして好適に適用できる。
一方、比較例として供しためっきアルミニウム板のうち、めっき番号Ｄのアルミニウム板はニッケルめっ皮膜量が少なく、まためっき番号Ｅのアルミニウム板は亜鉛めっき皮膜量か少なく、特にめっき密着性に列っていると共に、良好なハンダ濡れ性、ハンダ強度が得られなかった。

本発明の着色表面処理アルミニウム板は、ハンダ濡れ性に優れ、ハンダ強度が大きく、また熱放射率や熱伝導率が大きく放熱性に優れているので、高密度のプリント基板等のヒートシンクとして好適に利用可能であるばかりでなく、色彩鮮明性にも優れているので、ハンダ性および熱放射性が必要とされる電子機器筐体等にも好適に適用できる。

ヒートシンクと発熱体の接合状態を示す概略図。

符号の説明

１ 発熱体
２ ヒートシンク
３ 熱伝導の方向
４ 放熱の方向

Claims (13)

1. めっきアルミニウム板上にメニスコグラフ法によるハンダ濡れ性が１０秒未満である有色の表面処理皮膜を形成してなり、熱放射率が０．１〜０．９であることを特徴とする着色表面処理アルミニウム板。
2. 前記めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっきを形成させてなることを特徴とする、請求項１に記載の着色表面処理アルミニウム板。
3. 前記めっきアルミニウム板が、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっき、錫めっきを形成させてなることを特徴とする請求項１に記載の着色表面処理アルミニウム板。
4. 前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料を含有する水系ウレタン樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板。
5. 前記有色の表面処理皮膜が、着色顔料とロジンを含有する水系アクリル樹脂を塗布し乾燥してなる皮膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板。
6. 前記着色顔料が黒色顔料であることを特徴とする、請求項４または５に記載の着色表面処理アルミニウム板。
7. アルミニウム合金板を脱脂して酸性エッチングするエッチング工程、該アルミニウム合金板に亜鉛を置換めっきする亜鉛めっき工程、置換した亜鉛めっき上にニッケルめっきを形成させるニッケルめっき工程、得られためっきアルミニウム板に着色表面処理皮膜を形成させる着色表面処理皮膜形成工程からなることを特徴とする着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
8. 前記亜鉛めっき工程は、第１の亜鉛置換処理および第２の亜鉛置換処理からなる請求項７に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
9. 前記ニッケルめっき工程の後に、ニッケルめっき上にさらに錫めっきを形成させる錫めっき工程を有する請求項７又８に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
10. 前記着色表面処理皮膜形成工程は、水系ウレタン樹脂またはロジンを含有させた水系アクリル樹脂に着色顔料又は有色のセラミック粉末を添加して得られた樹脂液を前記めっきアルミニウム板の片面又は両面に塗布することからなる請求項７〜９何れかに記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
11. 前記樹脂液にさらにシリカ、防錆剤、酸化防止剤を含有させてなる請求項１０に記載の着色表面処理アルミニウム板の製造方法。
12. 請求項１〜６のいずれかに記載の着色表面処理アルミニウム板を用いてなるヒートシンク。
13. 熱伝導率が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする、請求項１２に記載のヒートシンク。

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