(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
僅かな穴幅で，所定の穴長さ，所定の穴深さをなしたスリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型の薄形穴部内に、該薄形穴部の穴幅，穴長さ，穴深さに対応した、隙間が殆どないような寸法の、僅かに小さい形及び大きさとして形成された、薄肉の板厚で，所定の板長さ，所定の板高さのアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンのそれぞれの上端が僅かの高さだけ露出するように挿入し、これらを鋳枠筺体内に装填し、該鋳枠筺体内にアルミニウム等の非鉄金属の溶湯を充填し、前記プレートフィンのそれぞれの上端を溶湯にて埋設させて溶湯鍛造し、該溶湯鍛造したものを養生させ、前記溶湯が硬化した非鉄金属は取付モジュールとし、該取付モジュールに前記プレートフィンを多数植設して製造してなることを特徴とするヒートシンクの製造法。
【請求項２】
請求項１において、前記プレートフィンと取付モジュールと同一材質にしてなることを特徴とするヒートシンクの製造法。
【請求項３】
請求項１において、前記プレートフィンと取付モジュールとを異なる材質にしてなることを特徴とするヒートシンクの製造法。
【請求項４】
請求項１において、前記プレートフィンに適宜な開口孔を穿してなることを特徴とするヒートシンクの製造法。
【請求項５】
請求項１において、前記薄形穴部に溶湯が浸入しない範囲内において、前記プレートフィンに突起部を形成してなることを特徴とするヒートシンクの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、取付モジュールとプレートフィンとの材質が同一又は異質で、特にプレートフィンが薄肉で放熱性能の優れたヒートシンクの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵ，ＭＰＵ等のＬＳＩ（高密度集積回路）においては、特に、熱的性能が部品の信頼度あるいは寿命に影響し、温度上昇がその寿命，高速性等に大きく影響される。そのＬＳＩが高密度集積化および高速化されるのに伴い、それから発生する熱量の増大で従来技術のものでは放熱性能に限界がありファン等を最近接させて強制的に冷却を施さなければ対処できないのが現状であり、それでも放熱が追いつかないＬＳＩも出てきている。したがって、ファンを近接に取り付けるためのスペース確保，及び組み上げ後の入り組んだ部分でのファン故障の放置によるコンピュータ本体への迅大な被害，他ファン交換の多大な工作が必要，等の問題が多々あった。
【０００３】
また、ピンフィン付きのヒートシンクとして、空冷構造のものがあり、該当のＣＰＵ，ＭＰＵ等のＬＳＩ箇所を個別的に放熱でき、さらに、液体による冷却構造とは異なり、液漏れ等もなく故障もなく、簡易な構造で、安全性、信頼性の著しく高いものである。このようなピンフィン付きのヒートシンクでは、放熱性能において低いという問題がある。これを解決して放熱性能を高めるには、具体的には、多数設けたピンフィンの直径を小さくすればする程良いと研究されており、これは実験的にも認められている事実である。
【０００４】
また  ヒートパイプにおいても、冷却用のヒートシンクが必要とされており、この場合には、方向性は一定であってもよいため、プレートフィンを所定間隔に並列状に多数設けたヒートシンクが開発されているが、この場合も、薄肉のプレートフィンをピンホール等なくして、如何に良好なるヒートシンクを製造するかが課題とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、現在の技術では、プレートフィンの肉厚を１mm以下として、ダイキャスト成形等で整然と製造することは困難とされている。即ち、プレートフィンの肉厚が薄くなると、型に設けたスリット状の穴内に、圧力を上げて充填しても、アルミニウム等の溶湯が十分に回らず、整然としたプレートフィンの形成はできない欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、その発明を、僅かな穴幅で，所定の穴長さ，所定の穴深さをなしたスリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型の薄形穴部内に、該薄形穴部の穴幅，穴長さ，穴深さに対応した、隙間が殆どないような寸法の、僅かに小さい形及び大きさとして形成された、薄肉の板厚で，所定の板長さ，所定の板高さのアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンのそれぞれの上端が僅かの高さだけ露出するように挿入し、これらを鋳枠筺体内に装填し、該鋳枠筺体内にアルミニウム等の非鉄金属の溶湯を充填し、前記プレートフィンのそれぞれの上端を溶湯にて埋設させて溶湯鍛造し、該溶湯鍛造したものを養生させ、前記溶湯が硬化した非鉄金属は取付モジュールとし、該取付モジュールに前記プレートフィンを多数植設して製造してなることを特徴とするヒートシンクの製造法としたことにより、極めて放熱性能の優れたものにでき、前記の課題を解決したものである。
【０００７】
【実施の形態】
以下、本発明の第１の製造法の実施の形態について図１乃至図６に基づいて説明する。まず、その製造法にかかる構成部品及びその製造法による製品について説明する。図６に示すように、本件発明のＬＳＩ用又はヒートパイプ用のヒートシンクＡは、アルミニウム等で熱伝導率が優れた非鉄金属Ｃによる板状の取付モジュール１と、この上面に該取付モジュール１の材質と同一の非鉄金属Ｃによるプレートフィン２，２，…が多数植設されたものとから構成されている。
【０００８】
そのヒートシンクＡは、方形状の板片としての取付モジュール１に対して、薄肉の板厚ｔで，所定の板長さｓ，所定の板高さｈのプレートフィン２，２，…が所定間隔Ｐをおいて並列状に多数植設されている。
【０００９】
そのプレートフィン２，２間はあまり密に設けてもフィン間流路の流動抵抗が増加し、フィンは有効に働かない。このため、空気流速が小さい場合、過密にするようにプレートフィン２を用いるのは危険である。またフィンの設置間隔が粗に過ぎると伝熱面積が小さく、ヒートシンクとしての放熱性能が低下するため、流動抵抗の増大と伝熱面積の増加率との調和から決定される適正なるプレートフィン２，２相互の間隔を求めることが必要である。
【００１０】
また、僅かな穴幅Ｔで，所定の穴長さＳ，所定の穴深さＨをなしたスリット状の薄形穴部１０が所定間隔において多数設けられて金型Ｂとして構成されている〔図１（Ａ），（Ｂ）及び図２（Ａ）参照〕。該薄形穴部１０の穴幅Ｔ，穴長さＳ，穴深さＨに対応するように、薄肉の板厚ｔで，所定の板長さｓ，所定の板高さｈに前記プレートフィン２は形成されている。即ち、薄形穴部１０の穴幅Ｔで，所定の穴長さＳ，所定の穴深さＨに、隙間が殆どないような寸法の、僅かに小さい形及び大きさとして形成されている。
【００１１】
その金型Ｂを具体的に製作するには、図１（Ｃ）に示すように、間隔用板の厚さＰ′（＝Ｐ）の方形状の板片Ｂ1 と、板厚Ｔ′（＝Ｔ）の方形状で、高さＨ′（＝Ｈ）で、長さＳ′（＝Ｓ）のコ字状の切欠きが形成された板片Ｂ2 とが交互に重ねられて、薄形穴部１０の穴幅Ｔ，穴長さＳ，穴深さＨになるようにする。これによって、精度の高い金型Ｂができる。
【００１２】
１１は鋳枠筺体であって、図３及び図４に示すように、この内部の底に前記金型Ｂが装填されるように構成され、前記鋳枠筺体１１の上方には、油圧装置による押圧板１５が加圧可能に設けられている。
【００１３】
次に、本発明の第１の製造方法の実施の形態について説明すると、まず、前記金型Ｂ内の多数の薄形穴部１０，１０，…内に、前記プレートフィン２，２をそれぞれ挿入する〔図２（Ｂ）参照〕。このとき、プレートフィン２のそれぞれの上端が前記薄形穴部１０の上部より僅かの高さｈ′だけ露出するようにセットする〔図２（Ｃ）参照〕。このようにして全体の前記薄形穴部１０，１０，…にプレートフィン２，２，…が挿入される。
【００１４】
そして、このようなプレートフィン２を設けた金型Ｂを、鋳枠筺体１１の内部に装填し、次いで、アルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ0 を充填し〔図３（Ａ）参照〕、前記プレートフィン２，２，…の上端が埋設するように充填する〔図３（Ｂ）参照〕。そして、油圧装置によって押圧板１５にて溶湯Ｃ0 を殴打する〔図４（Ａ），（Ｂ）参照〕。このような衝撃荷重によっての押圧を、この明細書では、溶湯を鍛造させた状態であり、溶湯鍛造という。このため、その溶湯Ｃ0 は、粘性が多い状態が好適である。このような溶湯鍛造では、その溶湯Ｃ0 の金属組織がより密となり、硬度が増加するようになる。
【００１５】
その後、その溶湯Ｃ0 を養生する。その養生している状態で、プレートフィン２と、非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ0 とが非鉄金属Ｃで同一材質であるために、そのプレートフィン２が金型Ｂから上端が露出している箇所は、その溶湯Ｃ0 の溶融温度にて溶解して一体化する。これによって、この溶湯Ｃ0 が硬化した後に、硬化した所定厚さの非鉄金属Ｃとプレートフィン２，２，…とを前記鋳枠筺体１１から取り出し、且つその金型Ｂから取り出す（図５参照）。すると、非鉄金属Ｃは取付モジュール１として成形でき、該取付モジュール１には前記プレートフィン２，２，…が一体化して多数植設することができる（図５の上側参照）。これによって、プレートフィン２と取付モジュール１とがそれぞれ同一の金属材によるヒートシンクＡを製造できる（図６参照）。
【００１６】
次に、第２の製造方法としての大きな特徴は、油圧装置による押圧板１５を設けず、その溶湯Ｃ0 を押圧しない構成となっているのみである。この外の製造方法は、第１の製造方法と同一である。このため、図１乃至図３までと、図５とは同一であり、図３（Ｂ）の状態で、養生して溶湯Ｃ0 を硬化させるものである。このような方法では、取付モジュール１にピンホール等が発生する可能性あるが、プレートフィン２は、予め別に製造したものであり、ピンホール等も全くなく、極めて整然としたものにできる。
【００１７】
次に、第３の実施の形態の製造法では、アルミニウム等の非鉄金属Ｃによる板状の取付モジュール１と、この上面に該取付モジュール１の異なる材質の銅等の金属製のプレートフィン２，２，…が多数植設されたものとから構成されているヒートシンクＡの製造法である。この場合は、前記第１の製造法と略同一であるが、そのプレートフィン２の上端は、溶湯Ｃ0 に溶解せず、プレートフィン２と取付モジュール１とが別部材として構成されるものである（図７及び図８参照）。この場合には、特に、プレートフィン２の材質を放熱性能を増加できるようにできる。
【００１８】
また、第４の製造法の実施の形態としては、第３の実施の形態と同一で、しかも前記第２の製造法の実施の形態と同一であり、溶湯鍛造しない場合である。この説明は省略する。
【００１９】
また、他のヒートシンクＡの実施の形態としては、プレートフィン２の形状，構造を変形させた場合である。即ち、図９に示すように、そのプレートフィン２，２，…において、開口孔３，３，…が適宜設けられ、該開口孔３，３，…の位置が偏心するように設けられている。このようにすることで、プレートフィン２の面に対して直交するような方向から、その開口孔３，３，…が偏心していることで、その直交する方向からの風に対しても、その開口孔３を介して流通し、乱流状態にできる。即ち、プレートフィン２では、この並列した方向に直交する方向に対してのみ空気が流通するものであり、方向性が一定であるが、図９の場合には、この方向性が多方向にできる。
【００２０】
また、他のヒートシンクＡのさらに別の実施の形態としては、プレートフィン２に対して凹部又は凸部等の突起部４を適宜形成した場合である。即ち、図１０に示すように、そのプレートフィン２に僅かの高さの突起部４，４，…を多数膨出形成したものである。この場合の突起部４の高さは、プレートフィン２が仮に約０．４mm程度の場合に、約０．１mm乃至約０．３mm程度であり、その溶湯Ｃ0 が、溶湯鍛造以外の場合において、前記薄形穴部１０内に浸入しないように構成されている。
【００２１】
さらに、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、そのプレートフィン２に対して、その板厚よりも大きな高さの突起部４を形成した場合であって、この場合には、前記プレートフィン２の下側寄りに横方向に横リブ５が形成されている。特に、この横リブ５は、図１１（Ｃ）に示すように、製造時において、前記金型Ｂの薄形穴部１０を塞ぐように構成され、溶湯Ｃ0 が薄形穴部１０内に浸入しないように構成されている。
【００２２】
【実施例】
実施例は、製品の場合であるが、６３．５cm平方の大きさで、厚さ１mmのアルミニウム合金製で取付モジュール１とし、該取付モジュール１に、一体的に、厚さ０．４mmで、板長さが６３．５cmで、高さ４９mmの複数のプレートフィン２，２，…が植設されている。具体的には、前記取付モジュール１の両方向に０．７５mm残して、前記プレートフィン２が間隔１mmで、４５枚が多数穿設されて構成されている。このようなヒートシンクＡは、前述の第１の製造法による実施の形態にて製造されている。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、僅かな穴幅Ｔで，所定の穴長さＳ，所定の穴深さＨをなしたスリット状の薄形穴部１０を所定間隔をおいて多数形成した金型Ｂの薄形穴部１０内に、該薄形穴部１０の穴幅Ｔ、穴長さＳ，穴深さＨに対応した、隙間が殆どないような寸法の、僅かに小さい形及び大きさとして形成された、薄肉の板厚ｔで，所定の板長さｓ，所定の板高さｈのアルミニウム等の非鉄金属Ｃによるプレートフィン２のそれぞれの上端が僅かの高さだけ露出するように挿入し、これらを鋳枠筺体１１内に装填し、該鋳枠筺体１１内にアルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ0 を充填し、前記プレートフィン２のそれぞれの上端を溶湯Ｃ0 にて埋設させて溶湯鍛造し、該溶湯鍛造したものを養生させ、前記溶湯Ｃ0 が硬化した非鉄金属Ｃは取付モジュール１とし、該取付モジュール１に前記プレートフィン２を多数植設して製造してなるヒートシンクの製造法としたことにより、取付モジュール１とプレートフィン２とが同質又は異質であっても、プレートフィン２は予め製造されたものであり、該プレートフィン２は製造時において成形するものではないため、従来のダイキャストによって圧力を加えて行うものとは大きく相違し、完成したときには、プレートフィン２は、ピンホール等の一切存在しない整然としたものにできる。さらに、プレートフィン２は、特に、予め成形するために、薄肉材であっても十分できる。
【００２４】
以上のような請求項１の発明では、予め、プレートフィン２は成形したものであるため、養生するのは、取付モジュール１の該当箇所に充填した溶湯Ｃ0 のみであり、細い箇所まで溶湯Ｃ0 が入るまでの時間は必要とせず、量産が可能である。また、そのプレートフィン２には、比較的凹凸の高さが低い突起部４を成形したものであっても、該突起部４は予め成形済のものであるため、ダイキャスト成形で引き抜きで一体化するものとは異なり、良好に成形できる利点がある。
【００２５】
また、請求項１の発明では、特に、養生する前に、溶湯鍛造したものであるため、取付モジュール１箇所になる溶湯Ｃ0 の金属組織がより密となり、ヒートシンクとして、放熱性能を良好にでき，且つ硬度が増加し、強固にできる。
【００２６】
請求項２の発明では、請求項１において、前記プレートフィン２と取付モジュール１とを同一材質にしてなるヒートシンクの製造法としたことにより、製造したヒートシンクＡが、同一材質ゆえに、溶湯Ｃ0 とプレートフィン２とが溶融して一体化し、強固となるのみならず、製造費用を安価にできる。
【００２７】
請求項３の発明では、請求項１において、前記プレートフィン２と取付モジュール１とを異なる材質にしてなるヒートシンクの製造法としたことにより、製造したヒートシンクＡのプレートフィン２が、より放熱性能が優れたものにできる利点がある。
【００２８】
請求項４の発明では、請求項１において、前記プレートフィン２に適宜な開口孔３を穿孔してなるヒートシンクの製造法としたことにより、特に、引き抜きにて製造する方法とは異なり、そのプレートフィン２は予め成形してあるため、そのような開口孔３が途中に存在しても、整然として成形できる利点がある。また、その製品では、プレートフィン２の並列した方向に直交する方向に対してのみ空気が流通するものと、方向が異なる方向にも、その開口孔３を介して流通でき、放熱性能を増加させうる。
【００２９】
請求項５の発明では、請求項１において、前記薄形穴部１０に溶湯Ｃ0 が浸入しない範囲内において、前記プレートフィン２に突起部４を成形してなるヒートシンクの製造法としたことにより、特に、引き抜きにて製造する方法とは異なり、そのプレートフィン２は予め成形してあるため好適に製造できる利点がある。また、その製品としては、プレートフィン２の板面方向に対しての空気流通に対しても、その空気が突起部４にて衝突し、乱流を発生させ、放熱性能を増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は金型の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大断面図
（Ｃ）は金型を製作する一実施の形態の構成部材の分解斜視図
【図２】（Ａ）は金型の断面図
（Ｂ）は金型の薄形穴部内に、予め製造したプレートフィンを挿入している状態の断面図
（Ｃ）はプレートフィンを植設完了した要部拡大断面図
【図３】（Ａ）は鋳枠筺体内にプレートフィン付き金型を挿入し、上からアルミニウム等の非鉄金属の溶湯を充填している状態図
（Ｂ）は鋳枠筺体内にプレートフィン付き金型を挿入し、上からアルミニウム等の非鉄金属の溶湯の充填が完了した断面図
【図４】（Ａ）は溶湯に対して押圧板を押圧せんとする断面図
（Ｂ）は溶湯に対して押圧板を押圧完了した断面図
【図５】溶湯が硬化した後に、金型からプレートフィン付き取付モジュールを取り出している状態の断面図
【図６】ヒートシンクが製造完了した断面図
【図７】プレートフィンと取付モジュールとが異なる非鉄金属となっているヒートシンクの別の実施の形態の斜視図
【図８】図７の要部拡大断面図
【図９】ヒートシンクの別の実施の形態の斜視図
【図１０】（Ａ）はヒートシンクのさらに別の実施の形態の要部斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大断面図
【図１１】（Ａ）はプレートフィンのさらに別の実施の形態の要部斜視図
（Ｂ）は（Ａ）のプレートフィンを植設した要部拡大断面図
（Ｃ）は（Ｂ）を製造する過程の断面図
【符号の説明】
１…取付モジュール
２…プレートフィン
３…開口孔
１０…薄形穴部
１１…鋳枠筺体
１５…押圧板
Ｂ…金型
Ｃ…非鉄金属
Ｃ0 …溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003668304.tif 000011
【図１１】
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