JP5004414B2 - ハンダ性に優れた表面処理Al板、それを用いたヒートシンク、およびハンダ性に優れた表面処理Al板の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、上記目的を達成する本発明の表面処理Al板は、曲げ加工用の表面処理Al板であって、Al基板表面に、基板側から順にZn層、Ni層、Cu層を形成してなり、前記Zn層の皮膜量が5〜500mg/m2であり、前記Ni層の皮膜量が0.2〜50g/m2であり、前記Cu層の皮膜量が0.2〜20g/m2であることを特徴とするもの(請求項1)である。
Al板はめっきが困難であるが、ZnはAl板への高い密着性を有するめっきが可能であり、またZnめっき上へのNiめっきも高い密着性を有するめっきが可能であるので、Al板表面に順にZn層、Ni層、Cu層を形成することによって、めっき密着性に優れ且つハンダ付けが可能で、放熱性に優れた表面処理Al板を得ることができる。
Al板は、ハンダ付けができないため、それを可能とするにはその表面にハンダ濡れ性のよい金属層を形成する必要があるが、本発明は金属層をより簡単な装置で可能であるめっきにより形成する。しかし、Al板はめっきが困難であるが、Znを置換めっきすることによって容易にめっき可能である。しかしZnは経時すれば半田ができなくなるため、Znめっき上にNiめっきをし、その上にハンダ濡れ性に優れているCuめっきを施すことによって、めっき密着性に優れ且つハンダ付けが可能となり、放熱性に優れた表面処理Al板を得ることができる。
本発明の表面処理Al板の基板となるAl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、引き続き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、硝酸浸漬処理を行った後に実施するが、第一Zn置換めっき処理、第二Zn置換めっき処理の2回の工程に分けて行うのが好ましいが、1回で行ってもよい。Zn置換めっき処理を2回分けて行うことによって、Al板上にZ層をより均一に形成することができ、後工程でその上にめっきするNiめっきをめっき不良(密着不良)を起こすことなく形成できる利点がある。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置換めっき処理および第二Zn置換めっき処理により形成するZnめっき層は、この置換めっき処理後に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/m2であることが好ましく、30〜300mg/m2であることがより好ましい。皮膜量は処理液中のZnイオン濃度および第二Zn置換めっき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/m2未満であるとZn層の上に形成する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/m2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。
[供試板の作成]
Al合金板(JIS 5052 H19、板厚0.5mm)をめっき基板として、アルカリ液中で脱脂し、次いで硫酸中に浸漬するエッチング処理を施し、引き続いて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する第一Zn置換めっき処理を行い、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置換めっき処理で用いたのと同一の処理液中に浸漬して第二Zn置換めっき処理を行った。この第二Zn置換めっき処理において、浸漬時間を種々変化させて、表1に示す皮膜量のZn層を形成したZnめっきAl板を得た。
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、上記の各供試板から切り出した幅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秒未満
×:10秒以上
上記の各供試板から切り出した幅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の空隙部を形成した試片を作成した。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した後取り出し、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字の横棒の部分をチャックで挟んで引っ張ってT字の縦棒の部分のハンダ充填部を引き剥がし、このときの引張強度をハンダ強度として測定し、下記の基準でハンダ強度の優劣を評価した。
◎:4fgf/7mm以上
○:3〜4fgf/7mm未満
△:1〜3fgf/7mm未満
×:1fgf/7mm未満
上記の各供試板から幅15mm、長さ50mmの試験片を切り出し、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。
上記の各供試板から幅5mm、長さ10mmの試験片を切り出し、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(D and 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
2 ヒートシンク
3 熱伝導の方向
4 放熱の方向
5 ハンダ
10 プリント基板
10a 金属面
Claims (6)
- 曲げ加工用の表面処理Al板であって、Al基板表面に、基板側から順にZn層、Ni層、Cu層を形成してなり、
前記Zn層の皮膜量が5〜500mg/m2であり、
前記Ni層の皮膜量が0.2〜50g/m2であり、
前記Cu層の皮膜量が0.2〜20g/m2である、表面処理Al板。 - 前記Cu層上に、黒色顔料を含有させた水系樹脂をさらに形成してなる、請求項1に記載の表面処理Al板。
- 前記水系樹脂は、水溶性ロジンを含有させた水系アクリル樹脂である請求項2に記載の表面処理Al板。
- 曲げ加工用の表面処理Al板の製造方法であって、Al基板にZnをめっきし、次いでNiめっきし、その後Cuめっきする工程を有し、
前記Zn層の皮膜量が5〜500mg/m2であり、
前記Ni層の皮膜量が0.2〜50g/m2であり、
前記Cu層の皮膜量が0.2〜20g/m2である、表面処理Al板の製造方法。 - 前記Cu層上に、黒色顔料を含有させた水系樹脂をさらに形成する工程を有する、請求項4に記載の表面処理Al板の製造方法。
- 前記水系樹脂は、水溶性ロジンを含有させた水系アクリル樹脂である請求項5に記載の表面処理Al板の製造方法。
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