JP2008223147A - SURFACE-TREATED Al SHEET HAVING EXCELLENT SOLDERABILITY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-treated Al sheet excellent in adhesiveness of a plating film, solder wettability, solder strength, and heat radiating characteristics, and suitably applicable to a heat sink, and to provide a method for inexpensively producing the surface-treated Al sheet. <P>SOLUTION: A Zn layer is formed on an Al substrate surface by displacement plating, and a Ni layer and a Sn layer are formed thereon by plating in such a manner that the Zn layer has a film amount of 5 to 500 mg/m<SP>2</SP>after the Ni plating, the Ni layer has a film amount of 0.2 to 50 g/m<SP>2</SP>, and the Sn layer has a film amount of 0.2 to 20 g/m<SP>2</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面処理Ａｌ板とその製造方法に関わり、特にハンダの濡れ性、ハンダ強度に優れるとともに熱伝導率や熱放射率が大きく、ハンダ付けが可能で優れた放熱性が求められるヒートシンクに好適に適用可能な表面処理Ａｌ板、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface-treated Al plate and a manufacturing method thereof, and in particular, to a heat sink that has excellent solder wettability and solder strength and has high thermal conductivity and thermal emissivity, and can be soldered and has excellent heat dissipation. The present invention relates to a suitably applicable surface-treated Al plate and a method for producing the same.

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発熱体１の少なくとも１面に密着して設けられる。密着した面積が大きいほど熱伝導が大きくなる。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、延長部分から放熱するのでヒートシンクの表面は熱放射性に優れていることが好ましい。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。   As electronic devices are miniaturized and densified, it is necessary to suppress the temperature rise of components loaded in a narrow housing or with almost no gap. In a printed circuit board, a board to which a heat sink for heat dissipation is attached is used in order to suppress the temperature rise of components. For example, as shown in FIG. 1, the heat sink is provided in close contact with at least one surface of a heating element 1 such as a printed board. The larger the close contact area, the greater the heat conduction. As a material used for the heat sink, it is preferable to use a material having excellent thermal conductivity so that heat can be rapidly absorbed from the heating element. Moreover, as shown in FIG. 1, since the heat sink 2 is provided extending to a portion away from the heating element 1 and radiates heat from the extended portion, the surface of the heat sink is preferably excellent in thermal radiation. In FIG. 1, arrow 3 indicates the direction of heat conduction, and arrow 4 indicates the direction of heat radiation.

鋼板ベースの材料からなる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。放熱性がさらに要求される場合は、ヒートシンクとして鋼板よりも熱伝導性に優れたＡｌをベースとする材料を用いることが好ましいが、プリント基板に直接ハンダ付けして接合することが困難であるので、Ａｌベースのヒートシンクに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。このようなピンを介して接合する場合は、ピンとヒートシンクの強固な密着状態が得られず、またヒートシンクとプリント基板が直接密着する面積が少なくなるために熱伝導性が低下し、高い熱伝導性を有するＡｌの特性が十分に活かされていない。そのため、良好なハンダ性を有するＡｌ板を得るために、以下に示すような試みが行われている。   In the case of a heat sink made of a steel plate-based material, it can be soldered and bonded directly to the printed circuit board. If heat dissipation is further required, it is preferable to use a material based on Al that has better thermal conductivity than the steel plate as the heat sink, but it is difficult to solder and bond directly to the printed circuit board. A dedicated pin is attached to an Al-based heat sink and soldered to the printed circuit board through the pin. When joining through such pins, the pin and the heat sink cannot be firmly attached, and the area where the heat sink and the printed circuit board are in direct contact with each other decreases, resulting in a decrease in thermal conductivity and high thermal conductivity. The characteristics of Al having the above are not fully utilized. Therefore, the following attempts have been made to obtain an Al plate having good solderability.

例えば、Ａｌ板またはＡｌ系合金金属材にＮｉ系めっき層を介してＳｎめっき層が形成されたハンダ付け性及びめっき密着性に優れたＡｌ系合金金属板を開示されている（例えば特許文献１参照）。このＡｌ系合金金属板においては、溶融Ａｌめっき鋼板などの基材に真空蒸着法を用いてＮｉめっきした後、続いてＳｎめっきを施す。この方法による場合、ＮｉおよびＳｎをめっきするために真空蒸着法を用いるが、真空装置などの大掛かりな装置が必要であり、また製膜速度が小さく生産性に乏しいため、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又は錫合金層が、アルミニウム基材と錫又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ことを特徴とする半田付性に優れる錫又は錫合金層を被覆したアルミニウム材料が開示されている（例えば特許文献２参照）。このアルミニウム材料においてはアルミニウム合金板に錫を電気めっきした後に加熱する、または溶融した錫合金中にアルミニウム合金板を通すことにより、アルミニウム基材と錫又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めっき層との密着性が不十分であり、特に曲げ加工を施した場合に、錫めっき被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。 For example, an Al-based alloy metal plate excellent in solderability and plating adhesion, in which an Sn plating layer is formed on an Al plate or an Al-based alloy metal material via a Ni-based plating layer, is disclosed (for example, Patent Document 1). reference). In this Al-based alloy metal plate, Ni plating is performed on a base material such as a hot-dip Al-plated steel plate using a vacuum deposition method, followed by Sn plating. In this method, a vacuum deposition method is used for plating Ni and Sn. However, a large-scale apparatus such as a vacuum apparatus is necessary, and the film forming speed is low and the productivity is low. Have difficulty.
Further, tin excellent in solderability, characterized in that a tin or tin alloy layer is coated on an aluminum base material by forming a tin concentration gradient layer at the interface between the aluminum base material and the tin or tin alloy layer. Or the aluminum material which coat | covered the tin alloy layer is disclosed (for example, refer patent document 2). In this aluminum material, a tin concentration gradient is formed at the interface between the aluminum base and the tin or tin alloy layer by heating after electroplating tin on the aluminum alloy plate or by passing the aluminum alloy plate through a molten tin alloy. The layer is formed and tin-plated, but the adhesion between the aluminum substrate and the tin-plated layer is insufficient, and the tin-plated film tends to peel off from the aluminum substrate, especially when bent. is doing.

特開平０５−３４５９６９号公報JP 05-345969 A 特開平０９−２９１３９４号公報JP 09-291394 A

本発明は、めっき層の密着性、ハンダの濡れ性、ハンダ強度に優れるとともに熱伝導率や熱放射率が大きく、ハンダ付けが可能で優れた放熱性を有するヒートシンクに好適に適用可能な表面処理Ａｌ板、およびその表面処理Ａｌ板を安価に製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention is a surface treatment that can be suitably applied to a heat sink that has excellent adhesion to a plating layer, wettability of solder, solder strength, thermal conductivity and thermal emissivity, and can be soldered and has excellent heat dissipation. An object is to provide an Al plate and a method for producing the surface-treated Al plate at a low cost.

上記目的を達成する本発明の表面処理Ａｌ板は、Ａｌ基板表面に、基板表面側から順にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成させてなり、Ｚｎ層が前記Ｎｉ層形成後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｎｉ層が０．２〜５０ｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｓｎ層が０．２〜２０ｇ／ｍ^２の皮膜量で設けられてなることを特徴とするものである。Ａｌ基板は、純Ａｌ板に限らずＡｌ合金板であってもよい。前記表面処理Ａｌ板において、熱放射率が０．０５以上であることが望ましい。 In the surface-treated Al plate of the present invention that achieves the above object, a Zn layer, a Ni layer, and a Sn layer are formed on the Al substrate surface in this order from the substrate surface side. coating amount of to 500 mg / ^{m 2,} in which Ni layer coating weight of 0.2~50g / ^{m 2,} Sn layer is characterized by being provided with a film of 0.2 to 20 g / ^{m 2} is there. The Al substrate is not limited to a pure Al plate but may be an Al alloy plate. The surface-treated Al plate preferably has a thermal emissivity of 0.05 or more.

さらに、本発明の表面処理Ａｌ板の製造方法は、Ａｌ基板にＺｎを置換めっきし、次いでＮｉめっきし、その後Ｓｎめっきすることで製造し、Ｚｎ層が前記Ｎｉめっき後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｎｉ層が０．２〜５０ｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｓｎ層が０．２〜２０ｇ／ｍ^２の皮膜量で設けられてなることを特徴とするものである。 Furthermore, the manufacturing method of the surface-treated Al plate of the present invention is manufactured by displacement plating Zn on an Al substrate, then Ni plating, and then Sn plating, and the Zn layer is 5 to 500 mg in the state after the Ni plating. coating amount of / ^{m 2,} in which Ni layer coating weight of 0.2~50g / ^{m 2,} Sn layer is characterized by being provided with a film of 0.2 to 20 g / ^{m 2.}

本発明の表面処理Ａｌ板は、Ａｌ基板表面に置換めっきによりＺｎ層を形成させ、その上にＮｉ層とＳｎ層をめっきにより形成させ、前記Ｚｎ層が前記Ｎｉ層形成後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２の皮膜量、前記Ｎｉ層が０．２〜５０ｇ／ｍ^２の皮膜量、前記Ｓｎ層が０．２〜２０ｇ／ｍ^２の皮膜量で設けられていることによって、Ａｌ基板とめっき層の密着性に優れている表面処理Ａｌ板が得られる。特に、最表面にＳｎ層を設けているので、ハンダ濡れ性に優れるとともに、高いハンダ強度が得られる。さらに基板がＡｌ板であるので、熱伝導率が大きく、放熱性に優れている。そのため、本発明の表面処理Ａｌ板は、ハンダ付けが可能な放熱性に優れたヒートシンクとして好適に適用することができる。 In the surface-treated Al plate of the present invention, a Zn layer is formed on a surface of an Al substrate by displacement plating, and a Ni layer and a Sn layer are formed thereon by plating. coating amount of 500 mg / ^{m 2,} by the Ni layer coating weight of 0.2 to 50 g / ^{m 2,} the Sn layer is provided with a film of 0.2 to 20 g / ^{m 2,} and Al substrate A surface-treated Al plate having excellent adhesion of the plating layer is obtained. In particular, since the Sn layer is provided on the outermost surface, the solder wettability is excellent and a high solder strength is obtained. Furthermore, since the substrate is an Al plate, the thermal conductivity is large and the heat dissipation is excellent. Therefore, the surface-treated Al plate of the present invention can be suitably applied as a heat sink excellent in heat dissipation that can be soldered.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の表面処理Ａｌ板の基板となるＡｌ板としては、純Ａｌ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Ａｌ合金板も用いることができる。これらのＡｌ合金板を脱脂し、次いで酸性エッチングし、次いでスマットを除去した後、Ｚｎを置換めっきする。Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理、第一Ｚｎ置換処理、硝酸亜鉛剥離処理、第二Ｚｎ置換処理の工程を経ておこなう。この場合、各工程の処理後には水洗処理を実施する。この第一Ｚｎ置換処理および第二Ｚｎ置換処理により形成するＺｎ層は、この置換処理後にＮｉめっきを施す際にわずかに溶解するので、Ｚｎ層の皮膜量としてはＮｉめっき後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、３０〜３００ｍｇ／ｍ^２であることがより好ましい。
皮膜量は処理液中のＺｎイオンの濃度および第二Ｚｎ置換処理において処理液中に浸漬する時間を適宜選択して調整する。皮膜量が５ｍｇ／ｍ^２未満であるとＺｎ層の上に形成させるＮｉめっき層との密着性に乏しくなり、曲げ加工を施した際にめっき層が剥離しやすくなる。一方、皮膜量が５００ｍｇ／ｍ^２を超えるとＮｉめっきが不均一になり、ハンダ強度が低下する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As the Al plate used as the substrate of the surface-treated Al plate of the present invention, a pure Al plate and any of JIS standard 1000 series, 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, and 7000 series Al alloy sheets may be used. it can. These Al alloy plates are degreased, then acid-etched, and after removing the smut, Zn is displacement plated. The substitution plating of Zn is performed through the steps of nitric acid immersion treatment, first Zn substitution treatment, zinc nitrate stripping treatment, and second Zn substitution treatment. In this case, the water washing process is implemented after the process of each process. Since the Zn layer formed by the first Zn substitution treatment and the second Zn substitution treatment is slightly dissolved when Ni plating is performed after this substitution treatment, the coating amount of the Zn layer is 5 to 5 in the state after Ni plating. it is preferably 500 mg / ^{m 2,} and more preferably 30 to 300 mg / ^{m 2.}
The coating amount is adjusted by appropriately selecting the concentration of Zn ions in the treatment liquid and the time of immersion in the treatment liquid in the second Zn substitution treatment. When the coating amount is less than 5 mg / m ² , the adhesion with the Ni plating layer formed on the Zn layer becomes poor, and the plating layer is easily peeled off when bending is performed. On the other hand, when the coating amount exceeds 500 mg / m ² , the Ni plating becomes non-uniform and the solder strength decreases.

次いで、このようにして形成されたＺｎ層の上にＮｉ層をめっきする。Ｎｉめっき層は、電気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てもよい。無電解めっき法を用いる場合は、還元剤としてＰ化合物やＢ化合物を用いるので、Ｎｉめっき膜はＮｉ−Ｐ合金やＮｉ−Ｂ合金からなる皮膜として形成するが、電気めっき法による純ニッケルからなる皮膜と同様に、めっき皮膜のＡｌ基板に対する優れた密着性や、優れたハンダ濡れ性およびハンダ強度が得られる。このようにして得られるＮｉ層は、皮膜量として０．２〜５０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１〜１０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。皮膜量が０．２ｇ／ｍ^２未満であるとＮｉ層がＺｎ層の全面を均一に被覆することができないので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。 Next, a Ni layer is plated on the Zn layer thus formed. The Ni plating layer may be formed using any plating method of electroplating or electroless plating. When the electroless plating method is used, since the P compound or B compound is used as the reducing agent, the Ni plating film is formed as a film made of Ni—P alloy or Ni—B alloy, but is made of pure nickel by electroplating. Similar to the coating, excellent adhesion of the plating coating to the Al substrate, and excellent solder wettability and solder strength can be obtained. Thus Ni layer obtained is preferably 0.2 to 50 g / ^{m 2} as a film weight, and more preferably 1 to 10 g / ^{m 2.} If the coating amount is less than 0.2 g / m ² , the Ni layer cannot uniformly cover the entire surface of the Zn layer, and thus sufficient solder strength cannot be obtained. On the other hand, if the coating amount exceeds 50 g / m ² , the effect of improving the solder wettability and the solder strength is saturated, which is not advantageous in terms of cost.

次いでＮｉ層の上にＳｎ層をめっきする。Ｓｎめっき層は、電気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てもよい。Ｓｎ層は、皮膜量として０．２〜２０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１〜１０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。皮膜量が０．２ｇ／ｍ^２未満であると非活性のフラックスを用いた場合にハンダが濡れにくくなる。一方、皮膜量が２０ｇ／ｍ^２を超えても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。このようにしてＡｌ板にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成させることにより、本発明の表面処理Ａｌ板が得られる。また、この表面処理Ａｌ板の最表面のＳｎ層が下層のＮｉ層やＡｌ基板と合金化して全て失われることなく遊離Ｓｎが残存する程度に加熱して、Ａｌ基板とＺｎ層、Ｚｎ層とＮｉ層、およびＮｉ層とＳｎ層、またはＡｌ基板とＺｎ層とＮｉ層、Ｚｎ層とＮｉ層とＳｎ層を拡散させることにより、Ａｌ基板とめっき層および各めっき層同士の密着強度を向上させることもできる。 Next, a Sn layer is plated on the Ni layer. The Sn plating layer may be formed using any plating method of electroplating or electroless plating. The Sn layer is preferably 0.2 to ²⁰ g / m ² and more preferably 1 to 10 g / m ² as a coating amount. When the coating amount is less than 0.2 g / m ² , solder becomes difficult to wet when an inactive flux is used. On the other hand, even if the coating amount exceeds 20 g / m ² , the effect of improving the solder wettability and the solder strength is saturated, which is not advantageous in terms of cost. Thus, the surface-treated Al plate of the present invention can be obtained by forming the Zn layer, Ni layer, and Sn layer on the Al plate. In addition, the outermost Sn layer of this surface-treated Al plate is heated to the extent that free Sn remains without being lost by alloying with the underlying Ni layer or Al substrate, and the Al substrate, Zn layer, Zn layer, The adhesion strength between the Al substrate, the plating layer, and each plating layer is improved by diffusing the Ni layer, the Ni layer and the Sn layer, or the Al substrate, the Zn layer, the Ni layer, and the Zn layer, the Ni layer, and the Sn layer. You can also.

この本発明の表面処理Ａｌ板は６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有しており、熱伝導性に優れたヒートシンクとして発熱体から熱を好適に吸収して放熱することができるが、Ｓｎ層上に熱放射性を向上させる層を設けることにより、放熱性をさらに向上させることが可能となる。本発明の表面処理Ａｌ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層を設けることにより、熱放射率は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層は以下のようにしてＳｎ層上に形成させる。すなわち、Ｚｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を順に形成させた表面処理Ａｌ板、またはこの表面処理Ａｌ板に上記の加熱拡散処理を施した後、黒色顔料と水溶性ロジンを含有させた水系アクリル樹脂を塗布し、乾燥させて処理皮膜とする。この処理皮膜はフラックス効果を有しており、ハンダ濡れ性も向上させる。これらの水系樹脂の濃度は１００〜９００ｇ／Ｌであることが好ましく、黒色顔料は樹脂中に樹脂の固形分に対して５０重量％以下で含有させることが好ましい。５０重量％を超えて含有させるとハンダ濡れ性およびハンダ強度が不良となる。乾燥後の処理皮膜の厚さは０．０５〜１０μｍであることが好ましい。０．０５μｍ未満では放熱性の向上効果に乏しく、１０μｍを超えると熱伝導性が損なわれるようになり、放熱性を向上させることが不可能になる。このようにＳｎ層上に熱放射性を向上させる層を設けることにより、ヒートシンクの放熱性を向上させることができる。   The surface-treated Al plate of the present invention has a thermal conductivity of 60 W / m · K or more, and can suitably absorb heat from a heating element as a heat sink having excellent thermal conductivity to dissipate heat. By providing a layer for improving thermal radiation on the Sn layer, it is possible to further improve heat dissipation. Although the thermal emissivity of the surface-treated Al plate of the present invention is around 0.05 to 0.1, the thermal emissivity is improved to about 0.2 to 0.9 by providing a layer that improves the thermal emissivity. be able to. The layer for improving thermal radiation is formed on the Sn layer as follows. That is, a surface-treated Al plate in which a Zn layer, a Ni layer, and a Sn layer are sequentially formed, or a water-based acrylic resin containing a black pigment and a water-soluble rosin after the above heat-treated diffusion treatment is performed on the surface-treated Al plate. Is applied and dried to obtain a treated film. This treated film has a flux effect and improves solder wettability. The concentration of these aqueous resins is preferably 100 to 900 g / L, and the black pigment is preferably contained in the resin at 50% by weight or less based on the solid content of the resin. If the content exceeds 50% by weight, solder wettability and solder strength become poor. The thickness of the treated film after drying is preferably 0.05 to 10 μm. If it is less than 0.05 μm, the effect of improving heat dissipation is poor, and if it exceeds 10 μm, the thermal conductivity is impaired, making it impossible to improve the heat dissipation. Thus, by providing the layer which improves a thermal radiation property on Sn layer, the heat dissipation of a heat sink can be improved.

（供試板の作成）
Ａｌ合金板（ＪＩＳ ５０５２Ｈ１９、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一Ｚｎ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Ｚｎを除去した後、第一Ｚｎ置換処理で用いたのと同一の処理液中に浸漬して第二Ｚｎ置換処理を行った。この第二Ｚｎ置換処理において、浸漬する時間を種々変化させ、表１に示す皮膜量のＺｎ層を形成させたＺｎめっきＡｌ板を得た。 (Create test plate)
An Al alloy plate (JIS 5052H19, plate thickness 0.5 mm) was used as a plating substrate, degreased with an alkaline solution, then etched in sulfuric acid, then desmutted in nitric acid, and then sodium hydroxide: 150 g / L, Rochelle salt: 50 g / L, zinc oxide: 25 g / L, immersed in a treatment solution containing 1.5 g / L of ferrous chloride to perform a first Zn substitution treatment, and then a 400 g / L aqueous nitric acid solution After removing the Zn deposited by immersion by immersion, the second Zn substitution treatment was performed by immersing in the same treatment liquid used in the first Zn substitution treatment. In the second Zn substitution treatment, the immersion time was variously changed to obtain a Zn-plated Al plate on which a Zn layer having a coating amount shown in Table 1 was formed.

次いで、ＺｎめっきＡｌ板に無電解めっき法により、Ｚｎ層上にＮｉ−１２重量％Ｐ合金めっき皮膜を表１に示す皮膜量で形成させた。次いで、Ｚｎ層とＮｉ層を形成させためっきＡｌ板に電気めっき法により、Ｎｉ層上にＳｎめっき皮膜を表１に示す皮膜量で形成させ供試板とした。一部の供試板については、これらのめっきを施した後２８０℃に加熱し、Ｓｎ層を溶融させるとともに、最表面の遊離Ｓｎが失われない程度にＡｌ基板とめっき層およびめっき層同士を拡散させる拡散熱処理を施した。また他の一部の供試板については、表２に示す液組成の処理液を用いて熱放射性を向上させる層を形成させた。   Next, a Ni-12 wt% P alloy plating film was formed on the Zn layer with an amount of film shown in Table 1 by electroless plating on a Zn-plated Al plate. Next, an Sn plating film was formed on the Ni layer by the electroplating method on the plated Al plate on which the Zn layer and the Ni layer were formed, and used as a test plate. Some test plates were heated to 280 ° C. after these platings were performed, the Sn layer was melted, and the Al substrate, the plating layer, and the plating layers were bonded to such an extent that free Sn on the outermost surface was not lost. Diffusion heat treatment for diffusion was performed. Moreover, about the other one part test plate, the layer which improves thermal radiation was formed using the process liquid of the liquid composition shown in Table 2.

また、比較用として、上記のＡｌ合金板にＺｎ置換めっき層を設けずに直接Ｎｉめっき層およびＳｎめっき層を設けた供試板、上記のＡｌ合金板にＺｎ置換めっき層を設けずにＳｎめっき層のみを設けた供試板、低炭素鋼板（板厚０．５ｍｍ）にＳｎめっき層のみを設けた供試板を作成した。   For comparison, a test plate in which a Ni plating layer and a Sn plating layer were directly provided without providing a Zn substitution plating layer on the Al alloy plate, and a Sn substitution plating layer not provided on the Al alloy plate. A test plate provided only with a plating layer and a test plate provided with only a Sn plating layer on a low carbon steel plate (plate thickness 0.5 mm) were prepared.

（供試板の特性評価）
上記のようにして得られた供試板を、下記の特性について評価した。
[ハンダ濡れ性]
メニスコグラフ法（ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｂ）により、ＳＯＬＤＥＲＣＨＥＣＫＥＲ（ＭＯＤＥＬ ＳＡＴ−５０００、ＲＨＥＳＣＡ製）を使用し、上記の各供試材から切り出した幅７ｍｍの試片をフラックス（ＮＡ−２００、タムラ化研製）に浸漬し、その後２５０℃に保持したハンダ浴（ＪＩＳＺ 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浸漬し、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。短時間であるほどハンダ濡れ性が良好であることを示す。
◎：５秒未満
○：５〜７秒未満
△：７〜１０未満
×：１０秒以上 (Characteristic evaluation of test plate)
The test plates obtained as described above were evaluated for the following characteristics.
[Solder wettability]
Using a SOLDERCHECKER (MODEL SAT-5000, manufactured by RHESCA) by a meniscograph method (MIL-STD-883B), a specimen having a width of 7 mm cut out from each of the above test materials is a flux (NA-200, manufactured by Tamura Kaken) The sample coated with the above flux was immersed in a solder bath (JISZ 3282: H60A) held at 250 ° C. and immersed for 2 mm at a dipping rate of 2 mm / second, and the time until the solder wetted was measured. The solder wettability was evaluated according to the following criteria. The shorter the time, the better the solder wettability.
◎: Less than 5 seconds ○: Less than 5-7 seconds △: Less than 7-10 ×: More than 10 seconds

[ハンダ強度]
上記の各供試材から切り出した幅７ｍｍ、長さ５０ｍｍの試片をＬ字型に折り曲げた２つの切り出し片を、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様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（ＪＩＳＺ ３２８２：Ｈ６０Ａ）に試片の空隙部を１０ｍｍの深さまで浸漬し５秒間保持して空隙部にハンダを充填させた後取り出し、Ｔピール試験片とした。次いでテンシロンを用い、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、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 [Solder strength]
Two cut pieces obtained by bending a specimen having a width of 7 mm and a length of 50 mm cut out from each of the above-mentioned specimens into an L-shape are stacked so that the evaluation surfaces face each other in a T-shape, A steel sheet having a thickness of 0.5 mm was sandwiched between the bar portions, and a test piece was formed in which a 0.5 mm gap was formed at the bottom of the T-shaped vertical bar. After applying the same flux as that used for the evaluation of the solder wettability to the void portion of the specimen, a solder bath (JISZ 3282) maintained at 250 ° C. using a solder checker (SAT-5000, manufactured by Resca). : H60A), the void portion of the specimen was immersed to a depth of 10 mm, held for 5 seconds, filled with solder in the void portion, and then taken out to obtain a T peel specimen. Next, using Tensilon, the T-shaped horizontal bar part of the T-peel specimen is sandwiched and pulled, the solder filling part of the T-shaped vertical bar part is peeled off, the solder strength is measured, and the solder strength is measured according to the criteria shown below. Evaluated.
◎: 4 kgf / 7 mm or more ○: 3-4 kgf / 7 mm or less △: 1-3 kgf / 7 mm or less X: 1 kgf / 7 mm or less

[めっき皮膜の密着性]
上記の各供試材から幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍの試片を切り出し、９０°折り曲げ、折り曲げ部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、下記の基準でめっき皮膜の密着性を評価した。
○：剥離は認められない。
×：剥離が認められる。 [Adhesion of plating film]
A specimen having a width of 15 mm and a length of 50 mm was cut out from each of the above-mentioned specimens, bent 90 °, affixed a scotch tape to the bent portion, and then peeled off, and then visually observed for the presence or absence of peeling of the plating film. The adhesion of the plating film was evaluated based on the above criteria.
○: No peeling is observed.
X: Peeling is recognized.

[放熱性]
上記の各供試材から幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍの試片を切り出し、光交流法熱定数測定装置（ＰＩＴ−Ｒ２型、真空理工製）を用いて熱伝導率を測定した。また、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、下記に示す基準で放熱性を評価した。
◎：熱伝導率６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上でかつ熱放射率０．２０以上
○：熱伝導率６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上でかつ熱放射率０．０５〜０．２０未満
△：熱伝導率４０〜６０Ｗ／ｍ・Ｋ未満
×：熱伝導率４０Ｗ／ｍ・Ｋ未満 [Heat dissipation]
A specimen having a width of 5 mm and a length of 10 mm was cut out from each of the above test materials, and the thermal conductivity was measured using an optical alternating current method thermal constant measuring apparatus (PIT-R2 type, manufactured by Vacuum Riko). In addition, the thermal emissivity was measured using an emissometer (Dand S AERD emissometer, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), and the heat dissipation was evaluated according to the following criteria.
A: Thermal conductivity 60 W / m · K or more and thermal emissivity 0.20 or more ○: Thermal conductivity 60 W / m · K or more and thermal emissivity 0.05 to less than 0.20 Δ: Thermal conductivity 40 ˜less than 60 W / m · K ×: thermal conductivity less than 40 W / m · K

その結果、 表３に示すように、Ａｌ板にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成させた本発明の表面処理Ａｌ板はハンダの濡れ性に優れ、ハンダ強度が高く、かつ熱伝導率が大きく放熱性に優れている。また、この表面処理Ａｌ板のＳｎ層上に熱放射性を向上させる層を設けることにより、放熱性がさらに向上していることが確認された。そのため、本発明は、ハンダ付けが可能な放熱性に優れたヒートシンクとして好適に適用できる。  As a result, as shown in Table 3, the surface-treated Al plate of the present invention in which a Zn layer, Ni layer, and Sn layer are formed on an Al plate has excellent solder wettability, high solder strength, and high thermal conductivity. Large heat dissipation. Further, it was confirmed that the heat dissipation was further improved by providing a layer for improving the thermal radiation on the Sn layer of the surface-treated Al plate. Therefore, the present invention can be suitably applied as a heat sink excellent in heat dissipation that can be soldered.

本発明の表面処理Ａｌ板は、ハンダ濡れ性に優れるとともに、高いハンダ強度が得られ、さらに基板がＡｌ板であるので、熱伝導率が大きく、耐熱性に優れているので、ハンダ付けが可能な放熱性に優れたＡｌ板として種々の用途に適用でき、特にハンダ付けが可能な放熱性に優れたヒートシンクとして好適に利用することができる。   The surface-treated Al plate of the present invention has excellent solder wettability, high solder strength, and since the substrate is an Al plate, it has high thermal conductivity and excellent heat resistance, so soldering is possible It can be applied to various uses as an Al plate excellent in heat dissipation, and can be suitably used as a heat sink excellent in heat dissipation capable of being soldered.

ヒートシンクと発熱体の接合状態の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the joining state of a heat sink and a heat generating body.

符号の説明Explanation of symbols

１ 発熱体
２ ヒートシンク 1 Heating element 2 Heat sink

Claims (3)

Ａｌ基板表面に、基板表面側から順にＺｎ層、Ｎｉ層、Ｓｎ層を形成させてなり、Ｚｎ層が前記Ｎｉ層形成後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｎｉ層が０．２〜５０ｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｓｎ層が０．２〜２０ｇ／ｍ^２の皮膜量で設けられてなることを特徴とする表面処理Ａｌ板。 A Zn layer, a Ni layer, and a Sn layer are formed on the surface of the Al substrate in this order from the substrate surface side. The Zn layer has a coating amount of 5 to 500 mg / m ^{2 in} the state after the Ni layer is formed, and the Ni layer is 0. coating amount of 2 to 50 g / ^{m 2,} the surface treatment Al plate Sn layer, characterized in that the thus provided with a film of 0.2 to 20 g / ^{m 2.} 熱放射率が０．０５以上である、請求項１に記載の表面処理Ａｌ板。   The surface-treated Al plate according to claim 1, wherein the thermal emissivity is 0.05 or more. Ａｌ基板にＺｎを置換めっきし、次いでＮｉめっきし、その後Ｓｎめっきすることで製造し、Ｚｎ層が前記Ｎｉめっき後の状態で５〜５００ｍｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｎｉ層が０．２〜５０ｇ／ｍ^２の皮膜量、Ｓｎ層が０．２〜２０ｇ／ｍ^２の皮膜量で設けられてなることを特徴とする表面処理Ａｌ板の製造方法。 It is manufactured by displacement-plating Zn on an Al substrate, then Ni plating, and then Sn plating. The Zn layer has a coating amount of 5 to 500 mg / m ^{2 in} the state after the Ni plating, and the Ni layer is 0.2 to coating amount of 50 g / ^{m 2,} a method for producing a surface-treated Al plate Sn layer, characterized in that the thus provided with a film of 0.2 to 20 g / ^{m 2.}

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