(57)【要約】【課題】  ピンフィンの長さを任意の長さにすることができ、しかも、各ピンフィンの間隔を任意に設定できる放熱器の製造方法を提供する。【解決手段】  切削工具５を金属板２の表面と所定角度傾斜させた堀り起こす方向に移動させて刃部５ａにより金属板２の表面から堀り起こすことにより複数の板状フィン４を起立形成する板状フィン形成工程と、切削工具５を金属板２の表面と所定角度傾斜させた状態で、刃部５ａが複数の板状フィン４の板面と直行する方向に移動させて複数の板状フィン４を切削してピン状のピンフィン３を起立形成するピンフィン形成工程により、金属板２と一体に多数のピンフィン３を立設する。【選択図】図１
2014207420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の一方面に多数の放熱ピンを一体に立設した放熱器を製造する方法であって、
切削加工が可能な所定の厚さの金属板と、
先端側に刃部が形成された切削工具と、
前記切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた堀り起こす方向に移動させて前記刃部により前記金属板の表面から堀り起こすことにより板状フィンを起立形成する工程を順次繰り返して前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の前記板状フィンを起立形成する板状フィン形成工程と、
前記切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた状態で、前記刃部が複数の前記板状フィンの板面と直行する方向に移動させて複数の前記板状フィンを切削してピン状のピンフィンを起立形成する工程を順次繰り返し、前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の柱状の前記ピンフィンを起立形成するピンフィン形成工程により、
金属板と一体に多数のピンフィンを立設することを特徴とする放熱器の製造方法。
【請求項２】
板状フィン形成工程において、切削工具により複数の板状フィンを起立形成するとき、この板状フィンを湾曲させ、その後、ピンフィン形成工程において、切削工具により複数のピンフィンを起立形成するとき、このピンフィンを湾曲させた請求項１に記載の放熱器の製造方法。
【請求項３】
ピンフィン形成工程において、切削工具の刃部には、板状フィンの間隔と同じ幅か複数倍の幅の突出刃部を前記刃部と交互に形成され、この切削工具により前記板状フィンを切削して、金属板の一方面に所定の間隔で複数の柱状の前記ピンフィンを千鳥状に起立形成する請求項１及び２に記載の放熱器の製造方法。
【請求項４】
ピンフィン形成工程において、切削工具により複数のピンフィンを起立形成するとき、板状フィン形成工程における前記板状フィンを起立形成する間隔と異ならせ、前記ピンフィンの断面形状を長方形に形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の放熱器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子部品等の発熱体から生ずる熱を効率的に冷却するための放熱器に関し、詳しくは、金属材に多数の放熱ピンを一体に立設した放熱器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  放熱器（ヒートシンク）は、主として、電子機器に組み込まれた半導体等の発熱部品から出た熱を電子機器外に放熱するために使用されている。【０００３】  例えば、半導体集積回路等の発熱素子から生ずる熱を放熱するために、従来一般に実用に供されている放熱器は、ベース上に多数の放熱フィンを垂直に立設している。この放熱器を電子部品等に直接又は間接的に接合することによって、放熱器の放熱フィンを介して外方に放熱するようにしている。この放熱器は、通常、アルミニウムからなる熱伝導率が良好な金属材を、押し出し加工や鋳造加工を施すことによって製造されている。特に、高集積化された半導体装置は、消費電力が大きいことから、半導体素子から発生する熱を効率よく外部に放熱するため、放熱器としてピンフィン型ヒートシンクが取り付けられる。【０００４】  このピンフィン型ヒートシンクの製造方法としては、特開２００５−０３５１６４号公報（特許文献１）に示されるモ−ルド鋳造法、または、特開２０１２−１９９３２４号公報（特許文献２）、特開２０１０−１２９７７４号公報（特許文献３）に示される鍛造法を利用した方法が知られている。【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０３５１６４号公報
【特許文献１】特開２０１２−１９９３２４号公報
【特許文献１】特開２０１０−１２９７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、放熱面積を増加するため、例えばピンを長くした状態のピンフィンをモ−ルド鋳造法や押し出し成形等の鍛造法によって製造することは困難である。このため、基板に多数の孔を設け、長尺のピンフィンを孔に差し込みピンの長さを長くする方法も提案され、実用に供されている。ところが、ピンと基板とが完全には接合していないので、熱伝導率が下がるという欠点がある。特に、材料として比較的廉価で熱伝導率の良いアルミニウムを使用する場合、アルミニウム同士の接合が困難であることから、基板にピンを欠陥なく簡単に溶接やろう付けをすることが極めて困難である。【０００７】  本発明の課題は、ピンフィンの長さを任意の長さにすることができ、しかも、各ピンフィンの間隔を任意に設定できる放熱器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記の課題を解決するために、本発明にかかる放熱器の製造方法は、切削加工が可能な所定の厚さの金属板と、先端側に刃部が形成された切削工具と、前記切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた堀り起こす方向に移動させて前記刃部により前記金属板の表面から堀り起こすことにより板状フィンを起立形成する工程を順次繰り返して前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の前記板状フィンを起立形成する板状フィン形成工程と、切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた状態で、前記刃部が複数の前記板状フィンの板面と直行する方向に移動させて複数の前記板状フィンを切削してピン状のピンフィンを起立形成する工程を順次繰り返し、前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の柱状の前記ピンフィンを起立形成するピンフィン形成工程により、金属板と一体に多数のピンフィンを立設することを要旨としている。【０００９】  また、板状フィン形成工程において、切削工具により複数の板状フィンを起立形成するとき、この板状フィンを湾曲させ、その後、ピンフィン形成工程において、切削工具により複数のピンフィンを起立形成するとき、このピンフィンを湾曲させても良い。【００１０】  さらに、ピンフィン形成工程において、切削工具の刃部には、板状フィンの間隔と同じ幅か複数倍の幅の突出刃部を前記刃部と交互に形成され、この切削工具により前記板状フィンを切削して、金属板の一方面に所定の間隔で複数の柱状の前記ピンフィンを千鳥状に起立形成するようにしても良い。【００１１】  さらにまた、ピンフィン形成工程において、切削工具により複数のピンフィンを起立形成するとき、板状フィン形成工程における前記板状フィンを起立形成する間隔と異ならせ、前記ピンフィンの断面形状を長方形に形成しても良い。
【発明の効果】
【００１２】  本発明にかかる放熱器の製造方法によれば、板状フィン形成工程において、切削工具により、金属板に複数の板状フィンを起立形成し、さらに、ピンフィン形成工程において、複数の板状フィンを切削工具により切削してピン状のピンフィンを起立形成するので、切削工具により板状フィン及びピンフィンの長さを設定して起立形成するならば、任意の長さのピンフィンを起立形成することができる。また、板状フィン及びピンフィンを起立形成するときの間隔を予め設定することにより、任意の間隔にピンフィンを起立形成することができる。【００１３】  また、起立形成した複数の板状フィンを湾曲させ、その後、切削工具により複数のピンフィンを起立形成すると、ピンフィンを湾曲させることができる。このように、ピンフィンを湾曲させることにより、ピンフィン間に乱流を発生させることができ、この乱流によって放熱性能を向上させることが可能となる。【００１４】  さらに、ピンフィン形成工程において、切削工具の刃部に突出刃部を形成して板状フィンを切削すると、ピンフィンを千鳥状に起立形成することができる。このように、千鳥状のピンフィンを形成すると、ピンフィン間に発生する乱流が助長され、放熱性能を一層向上させることが可能となる。【００１５】  さらにまた、複数のピンフィンを起立形成するとき、板状フィンを起立形成する間隔と異ならせことにより、ピンフィンの断面形状を長方形に形成することができ、ピンフィン間に発生する乱流を変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるピンフィンを起立形成した放熱器を示す斜視図である。
【図２】板状フィンの形成状態を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、板状フィン形成工程を示す説明図である。
【図４】複数の板状フィンを起立形成した状態を示す斜視図である。
【図５】ピンフィン形成工程の状態を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｄ）は、ピンフィン形成工程を示す説明図である。
【図７】千鳥状ピンフィンの形成状態を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  放熱器の製造方法は、切削加工が可能な所定の厚さの金属板と、先端側に刃部が形成された切削工具と、前記切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた堀り起こす方向に移動させて前記刃部により前記金属板の表面から堀り起こすことにより板状フィンを起立形成する工程を順次繰り返して前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の前記板状フィンを起立形成する板状フィン形成工程と、切削工具を前記金属板の表面と所定角度傾斜させた状態で、前記刃部が複数の前記板状フィンの板面と直行する方向に移動させて複数の前記板状フィンを切削してピン状のピンフィンを起立形成する工程を順次繰り返し、前記金属板の一方面に所定の間隔で複数の柱状の前記ピンフィンを起立形成するピンフィン形成工程により、金属板と一体に多数のピンフィンを立設する。【００１８】  次に、図面を参照して、本発明にかかるピンフィンを有する放熱器について詳細に説明する。図１は、本発明によるピンフィンを有する放熱器の実施例を示す斜視図である。放熱器１に使用する金属材２は、熱伝導率が良好なアルミニウムやアルミニウム合金、銅からなる板材が使用される。金属板２の一方面には、後述する製造方法により、柱状の複数のピンフィン３が一体に起立形成されている。これら複数のピンフィン３は、同一間隔に形成され、起立角度、高さは同一に形成されている。なお、複数のピンフィン３を起立形成する間隔は、任意の寸法に設定されるが、放熱器１としての機能を備えるためには、概ね０．１ｍｍ乃至５．０ｍｍ程度が望ましい。【００１９】  このように構成されたピンフィンを有する放熱器は、発熱素子用の放熱器として放熱性能に優れている。特にピン径１．５ｍｍ前後以下の細径ピンフィン３群が金属板２上に直立して段列状に整列配設され、ピンフィン３間の間隔が１．５ｍｍ前後以下の高密度に構成されたピンフィンを有する放熱器は、ピンフィン３群の間において冷媒流体が対流により激しい乱流を発生することから、放熱性能の向上に寄与する。【００２０】  また、柱状の複数のピンフィン３が金属材２から起立させることにより一体に形成されているので、発熱素子から発生する熱がピンフィン３に直接伝達するので、放熱効率を高められる。しかも、金属板２の表面から堀り起こすことにより複数のピンフィン３を形成するので、発熱素子を当接させる金属板２の他方面と、各ピンフィン３の基部との間の板厚が薄くなるので、各ピンフィン３への熱伝達距離が小さくなり、発熱素子から出た熱を速やかにピンフィン３に伝達するので、さらに放熱効率を高められる。【００２１】  次に、放熱器１の製造方法について説明する。前述した金属板２は、放熱器１を形成するために必要な板厚及び幅を有している。そして、金属板２を所定の装置に位置決め固定した後、まず、図２及び図３に示す板状フィン形成工程により、金属板２を切削工具５により板状フィン４を起立形成する。【００２２】  切削工具５は、図３に示すように、底面側の先端に移動方向と直角な刃部５ａが形成されている。このように構成された切削工具５は、金属板２に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。切削工具５の傾斜角度θは、放��フィン３の高さ、板厚、或いは、金属板２の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定される。【００２３】  図３（Ａ）に示すように、切削工具５を金属板２の一方面に当接させた後、切削工具５を上記駆動装置により所定の角度で金属板２の他方面に移動させる。このように切削工具５を移動すると、図３（Ｂ）に示すように、切削工具５の先端の刃部５ａによって金属板２が徐々に深く掘り起こされ、板状フィン４が所定の高さに伸長して所定の高さと板厚の板状フィン４が起立形成される。この板状フィン４は、図示のように湾曲し、金属板２の一方面に連結した基部から先端に至るに従って徐々に肉厚が薄く形成される。その後、切削工具５を後退させて、図３（Ａ）に示す待機位置まで移動させると、金属板２の一方面には、板状フィン４を掘り起すことによって形成される被加工面２ａが形成される。【００２４】  板状フィン４が起立形成された後に、次の板状フィン４を形成するとき、金属板２が図３の右方の下流側に送られて位置決めされる。その後、切削工具５を図３（Ａ）に示すように、切削工具５を金属板２の一方面に当接させた後、前述した図３（Ｂ）に示す工程を行い、被加工面２ａを所定寸法の削り代をもって掘り起こすことにより、先に起立形成した板状フィン４と所定の間隔で次の板状フィン４が起立形成され、両板状フィン４の間には凹所２ｂが形成される。その後、金属板２を下流側に送るとともに位置決めした後、切削工具５により被加工面２ａを所定寸法の削り代をもって掘り起こす工程を繰り返すことにより、図４に示すように、金属板２の一方面には、複数の板状フィン４が所定の間隔で連続して形成される。【００２５】  このように、金属板２の一方面に複数の板状フィン４を起立形成した後、次に、ピンフィン形成工程に移行する。図５及び図６に示すピンフィン形成工程において使用する切削工具５は、前述した板状フィン形成工程において使用した工具と同じでも良いが、肉薄な板状フィン４を切削するために、底面側の先端に形成される刃部５ａの切れ味を良好にした工具に変更しても良い。【００２６】  図６に示すように、切削工具５は、複数の板状フィン４に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。切削工具５の傾斜角度θは、板状フィン４の板厚や材質等によって適宜に設定されるが、前述した板状フィン形成工程と同様に、概ね５度から２０度に設定することが望ましい。【００２７】  そして、図６（Ａ）に示すように、切削工具５の先端の刃部５ａが複数の板状フィン４の板面と直行する方向に移動させて、まず、複数の板状フィン４の端部を切削して切り落とす。これにより、複数の板状フィン４には、被加工面４ａが形成される。その後、切削工具５の刃部５ａを図６（Ａ）に示すように被加工面４ａよりも後退させた位置に当接させた後、切削工具５を上記駆動装置により所定の角度で板状フィン４の基部方向に移動させる。このように切削工具５を移動すると、図６（Ｂ）に示すように、切削工具５の先端の刃部５ａによって複数の板状フィン４が同時に徐々に掘り起こされ、複数のピンフィン３が所定の高さに伸長して、図６（Ｃ）に示すように起立形成される。このとき、ピンフィン３の高さは、板状フィン４の高さに対して１．５倍乃至３倍程度の高さに伸長する。このように起立形成されたピンフィン３は、図５に示すように湾曲している。【００２８】  複数のピンフィン３が起立形成された後に、次のピンフィン３を形成するとき、切削工具５の刃部５ａを、図６（Ａ）と同様に、被加工面４ａよりも後退させた位置に当接させた後、切削工具５を上記駆動装置により所定の角度で板状フィン４の基部方向に移動させる。これにより、図６（Ｄ）に示すように、次のピンフィン３が所定の間隔をあけて起立形成される。以後、図６（Ａ）乃至（Ｄ）の工程を繰り返すことにより、図５に示すように、金属板２の一方面には、複数のピンフィン３が所定の間隔で連続して形成される。このピンフィン形成工程によって、金属板２の一方面には多数のピンフィン３が整列した状態で立設される。【００２９】  図１及び図５に示したピンフィン３は、切削工具５により前述した板状フィン４を起立形成するときと同じ間隔で起立形成すると、ピンフィン３の断面形状は、ほぼ四角形に形成される。一方、板状フィン形成工程において切削工具５により板状フィン４を起立形成するときの間隔と、ピンフィン形成工程において切削工具５によりピンフィン３を起立形成するときの間隔を異ならせることにより、ピンフィン３の断面形状を長方形に形成することができる。この断面形状は、冷媒流体の流れによる乱流の発生状況に応じて適宜に設定することが望ましい。さらに、ピンフィン３の断面積は、板状フィン４を形成するときの厚さ、或いはピンフィン３を形成するときの厚さを適宜に設定することにより、任意に変更可能である。【００３０】  また、図１及び図５に示した多数のピンフィン３は、同一間隔で立設したが、この間隔は、板状フィン形成工程とピンフィン形成工程において、切削工具５による板状フィン４の形成間隔、或いは、ピンフィン３の形成間隔を適宜に設定することにより、任意の間隔のピンフィン３を形成することが可能である。さらに、板状フィン形成工程において板状フィン４を適宜の高さに起立形成するとともに、ピンフィン形成工程においてピンフィン３を起立形成するときの高さを適宜に設定することにより、任意の高さのピンフィン３を起立形成することが可能である。【００３１】  図７は、本発明にかかるピンフィンを有する放熱器の他の実施例を示し、複数の柱状のピンフィン３を千鳥状に起立形成したものである。この例で使用される切削工具６は、図７に示すように、底面側の先端に移動方向と直角に形成した刃部６ａには、板状フィン４の間隔と同じ幅、もしくは、複数倍の幅の突出刃部６ｂが交互に形成されている。このように構成された切削工具６は、前述したピンフィン形成工程と同様に、複数の板状フィン４に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。切削工具６の傾斜角度θも、概ね５度から２０度に設定している。【００３２】  そして、切削工具６の先端の刃部６ａと突出刃部６ｂが、複数の板状フィン４に交互に一致させるように設置して、複数の板状フィン４の板面と直行する方向に移動させて、まず、板状フィン４の端部を切削して切り落とした後、前述した���６（Ａ）と同様に、切削工具６の刃部６ａ、６ｂを被加工面２ａよりも後退させた位置に当接させ、切削工具６を所定の角度で板状フィン４の基部方向に移動させる。このとき、切削工具６の突出刃部６ｂが先に板状フィン４を掘り起こし、遅れて、刃部６ａが隣接する板状フィン４を掘り起こすので、突出刃部６ｂの段差に応じてピンフィン３が千鳥状に起立形成される。なお、ピンフィン３の高さが、板状フィン４の高さに対して１．５倍乃至３倍程度の高さに伸長することなど、前述したピンフィン形成工程と同様であり、詳細な説明は省略する。【００３３】  このように、千鳥状のピンフィン３を形成すると、ピンフィン３間に発生する乱流が助長され、放熱性能を一層向上させることが可能となる。【００３４】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。上述した実施例において、ピンフィン形成工程において使用する切削工具の先端の刃部を、複数の板状フィンに一致させて半円形や三角形等の凹所を形成することにより、ピンフィンの断面形状を四角形以外の形状に変化させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】１    放熱器
２    金属板
３    ピンフィン
４    板状フィン
５    切削工具
５ａ  刃部
【図１】
2014207420.tif 000003
【図２】
2014207420.tif 000004
【図３】
2014207420.tif 000005
【図４】
2014207420.tif 000006
【図５】
2014207420.tif 000007
【図６】
2014207420.tif 000008
【図７】
2014207420.tif 000009