(57)【要約】【課題】放熱性の被膜層を成形するための金型を必要としない、ヒートシンクの製造方法を提供する。【解決手段】鋳造により基材を成形する鋳造工程（ステップＳ１〜ステップＳ５）と、鋳造工程おける余熱が基材Ｃの少なくとも表面に残っている間に、基材Ｃに放熱性の塗料を含む塗料含有繊維Ｔを糸状に吹き付けて基材Ｃの表面に放熱性の層を成膜する成膜工程（ステップＳ６）と、を備える、ヒートシンクの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造により基材を成形する鋳造工程と、
前記鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている前記基材に放熱性の塗料を含む繊維を糸状に吹き付けて前記基材の前記表面に放熱性の層を成膜する成膜工程と、
を備える、ヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置等における電気回路の小型化に伴って、当該電気回路の発熱密度が上昇している。そのため、半導体装置における電気回路の放熱性能の向上が重要となっている。発熱密度の高いユニットのヒートシンク（筐体）は、熱伝導率の高いアルミ等の金属で形成することが一般的である。しかし、アルミ等の金属自体の熱伝導率は高いが、当該金属から空気への熱伝導率は低い傾向がある。そのため、金属よりも空気への熱伝導率の高いカーボン、窒化物、樹脂等の物質を金属製の放熱部品の表面に形成することが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、ダイカスト法により放熱ベースの基材を成形し、当該基材を成形した直後の高温状態にある基材の表面に、樹脂射出成形によって放熱性の被膜層を焼成する、放熱ベースの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−２０２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ヒートシンクの基材を成形する金型の他に、放熱性の被膜層を射出成形するための射出成形用の金型を用意する必要がある。また、ヒートシンクの形状や寸法の変化やバラつきに応じて当該金型を個別に用意しなくてはならないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、放熱性の被膜層を成形するための金型を必要としない、ヒートシンクの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るヒートシンクの製造方法は、鋳造により基材を成形する鋳造工程と、前記鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている前記基材に放熱性の塗料を含む繊維を糸状に吹き付けて前記基材の前記表面に放熱性の層を成膜する成膜工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るヒートシンクの製造方法によれば、鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている基材に放熱性の塗料を含む繊維を糸状に吹き付けることにより、基材の表面に放熱性の層を成膜することができる。具体的には、放熱性の塗料を含む繊維を基材の表面に吹き付けると、鋳造工程における余熱によって基材の表面に放熱性の塗料を焼成することができる。これにより、放熱性の被膜層を成形するための金型を必要としない、ヒートシンクの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る塗料含有繊維吹付装置の概略構成を示す図である。
【図３】従来のヒートシンクの製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法を説明する図である。
図１に示すように、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法では、まず、成形金型のキャビティの壁面に離型剤を塗布する（ステップＳ１）。
【００１１】
次に、成形金型を型閉めし、注入孔を介して金属溶湯を成形金型に射出注入する（ステップＳ２）。金属溶湯がアルミ溶湯の場合、金属溶湯の温度は７００℃程度である。
【００１２】
次に、成形金型内で金属溶湯を凝固させる（ステップＳ３）。
【００１３】
次に、成形金型を型開きし（ステップＳ４）、基材（粗材）Ｃを成形金型から取り出す（ステップＳ５）。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態１に係る塗料含有繊維吹付装置１００を用いて、ステップＳ１〜ステップＳ５の鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている基材Ｃに放熱性の塗料を含む繊維（以下、「塗料含有繊維」と称する。）を糸状に吹き付け、当該余熱によって基材Ｃの表面に塗料含有繊維を焼成する（ステップＳ６：成膜工程）。これにより、基材Ｃの表面に放熱性の層が成膜されて、ヒートシンクが製造される。
【００１５】
図２に、実施の形態１に係る塗料含有繊維吹付装置１００の概略構成を示す。図２に示すように、実施の形態１に係る塗料含有繊維吹付装置１００は、樹脂槽１、ボビン２、引き出しローラ３、ノズル４、空気供給装置５、制御装置６等を備えている。
【００１６】
樹脂槽１は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を含む放熱性の塗料を貯留している。熱可塑性樹脂としては、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系塗料又はフェノール系塗料等を挙げることができる。
【００１７】
ボビン２は、放熱性の塗料を浸潤可能な繊維からなる糸材（以下、単に「繊維」と称する。）Ｔを巻回している。また、ボビン２は、樹脂槽１に貯留されている放熱性の塗料に浸漬されている。これにより、放熱性の塗料が遷移Ｔに浸潤し、繊維Ｔは放熱性の塗料を含有する。なお、繊維Ｔとしては、ヒートシンクに成膜される放熱性の層の強度を向上するため、強化繊維が用いられることが好ましい。強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維等を挙げることができる。
【００１８】
引き出しローラ３は、塗料含有繊維吹付装置１００に、回動可能に支持されており、ボビン２から放熱性の塗料を含む繊維（塗料含有繊維）Ｔを引き出す。
【００１９】
ノズル４は、引き出しローラ３によって引き出された塗料含有繊維Ｔを基材Ｃの表面に向かって噴射する。具体的には、塗料含有繊維Ｔは、空気供給装置５からノズル４に供給される空気と共に、基材Ｃの表面に向かって噴射される。
また、ノズル４は、テーブル等によって当該ノズル４を平行移動可能及び回動可能に支持されている。
【００２０】
空気供給装置５は、ノズル４に、塗料含有繊維Ｔを噴射するための空気を供給する。
【００２１】
制御装置６は、図示しないＣＰＵ及び図示しない記憶部等を備える。そして、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御装置６における全ての処理が実現する。
また、制御装置６のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、ＣＰＵに実行されることにより、制御装置６のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御装置６における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
【００２２】
具体的には、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、制御装置６は、塗料含有繊維吹付装置１００の各部を制御する。より具体的には、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、制御装置６は、例えば、ノズル４を支持するテーブル等にノズル４の向きについて指令を入力することによって、ノズル４から塗料含有繊維Ｔが噴射される方向を制御する。また、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、制御装置６は、空気供給装置５からノズル４に供給される空気の流量や流速を制御することによって、ノズル４から噴射される塗料含有繊維Ｔの飛翔距離を制御する。
【００２３】
そして、ステップＳ６において、塗料含有繊維吹付装置１００を用いて、鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている基材Ｃに塗料含有繊維Ｔを糸状に吹き付け、当該余熱によって基材Ｃの表面に塗料含有繊維Ｔを焼成する。
【００２４】
具体的には、ステップＳ６において、基材Ｃの表面温度が放熱性の塗料の成膜温度以上の温度である間に、塗料含有繊維吹付装置１００を用いて、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃに糸状に吹き付ける。
ここで、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の熱可塑性樹脂の成膜温度は、例えば、ポリアミドイミドを溶質として溶かす溶媒が蒸発し、ポリアミドイミドがその可塑性によって軟化する温度である。また、エポキシ系塗料、フェノール系塗料等の熱硬化性樹脂の成膜温度は、熱硬化性樹脂の硬化温度である。
放熱性の塗料がポリアミドイミド（ＰＡＩ）である場合、基材Ｃの表面温度がポリアミドイミドの成膜温度である約１８０℃以上である間に、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃに吹き付ける。また、放熱性の塗料がエポキシ系塗料又はフェノール系塗料である場合、基材Ｃの表面温度がエポキシ系塗料又はフェノール系塗料の成膜温度（硬化温度）である約１７０℃以上である間に、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃに吹き付ける。
【００２５】
金属溶湯がアルミ溶湯の場合、金属溶湯の温度は７００℃程度であるため、成形直後の基材Ｃの表面温度は、放熱性の塗料の成膜温度以上である。そして、ステップＳ５において成形金型から取り出された基材Ｃの表面温度は、時間が経つにつれて低下する。そのため、成形金型から取り出された基材Ｃの表面温度が、基材Ｃに塗布される放熱性の塗料の成膜温度以上である間に、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃに吹き付ける。さらに、成形金型から取り出された基材Ｃの表面温度が、基材Ｃに塗布される放熱性の塗料の成膜温度以上であり、かつ当該成膜温度よりも所定温度高く設定された設定温度（例えば、当該成膜温度に１００℃を加算した温度）未満である間に、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃに吹き付けることが好ましい。これにより、基材Ｃの表面上において塗料含有繊維Ｔの塗料が焼成されて、基材Ｃの表面に放熱性の層が成膜されて、ヒートシンクが製造される。
【００２６】
以上に説明した実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法によれば、ステップＳ１〜ステップＳ５の鋳造工程おける余熱が少なくとも表面に残っている基材Ｃに塗料含有繊維Ｔを糸状に吹き付けることにより、基材Ｃの表面に放熱性の層を成膜することができる。具体的には、塗料含有繊維Ｔを基材Ｃの表面に吹き付けると、鋳造工程における余熱によって、基材Ｃの表面において塗料含有繊維Ｔの塗料を焼成することができる。これにより、放熱性の被膜層を成形するための金型を必要としない、ヒートシンクの製造方法を提供することができる。
【００２７】
また、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法によれば、放熱性の被膜層を成形するための金型を必要としないため、ヒートシンクの形状の自由度を高くすることができる。
【００２８】
また、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法によれば、塗料含有繊維Ｔの繊維として強化繊維を用いることにより、基材Ｃの表面に成膜される放熱性の層の強度を向上することができる。
【００２９】
また、従来のヒートシンクの製造方法に比べて、基材Ｃの表面に塗料を塗布した後に炉で加温して、基材Ｃの表面に塗料を焼成する工程を必要としない。図３に、従来のヒートシンクの製造方法の一例を示す。図３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５は、図１のステップＳ１〜ステップＳ５と同様であるため、その説明を省略する。
【００３０】
従来のヒートシンクの製造方法では、成形金型から取り出された基材Ｃを搬送し（ステップＳ１０６）、基材Ｃの表面に塗料を塗布した後（ステップＳ１０７）、炉に基材Ｃを入れて加温することにより、基材Ｃの表面に塗料を焼成する（ステップＳ１０８）。そのため、従来のヒートシンクの製造方法では、基材Ｃを加温するための炉を必要とするとともに、焼成工程（ステップＳ１０８）を必要とし、焼成のための加温に要するエネルギーも必要とする。
【００３１】
一方、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法では、基材Ｃを加温するための炉を必要とせず、焼成工程（ステップＳ１０８）を必要とせず、焼成のための加温に要するエネルギーも必要としない。そのため、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法は、従来に比べて、ヒートシンクの製造時間を短縮することができるとともに、製造費用を削減することができる。
【００３２】
また、制御装置６によって、ノズル４から塗料含有繊維Ｔが噴射される方向が制御される。また、塗料含有繊維Ｔは、基材Ｃの表面上に糸状に吹き付けられる。そのため、基材Ｃの表面の所望する位置に、糸状の空間分解能で、放熱性の被覆層を成膜することができる。すなわち、放熱性の被膜層の成膜の自由度が高い。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態１に係るヒートシンクの製造方法におけるステップＳ６の工程は、ヒートシンクだけでなく基材表面に塗料含有繊維を塗布して製造される製品の製造に適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  樹脂槽
２  ボビン
３  引き出しローラ
４  ノズル
５  空気供給装置
６  制御装置
１００  塗料含有繊維吹付装置
Ｃ  基材
Ｔ  塗料含有繊維
【図１】
2018032711.tif 000003
【図２】
2018032711.tif 000004
【図３】
2018032711.tif 000005