(57)【要約】【課題】作業効率が良くかつ製造コストが低く、フィン同士の間隔を小さくすることにより小型化が可能なヒートシンクの製造方法を提供する。【解決手段】一方の面に接着剤４が塗布された平板２ａを複数枚積層して、接着剤４を固化させることにより一体化して積層体３を形成する工程と、平坦なベース板１上に各平板２ａの端面をそれぞれ載置して、積層体３をベース板１上に固着する工程と、接着剤４を溶解させて平板２ａ同士の間から除去する工程と、を含む。積層体３をベース板１上に固着する工程は、積層体３を複数の小ブロック３’に分割してから、小ブロック３’をベース板１上に固着する工程であってもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に接着剤が塗布された平板を複数枚積層して、前記接着剤を固化させることにより一体化して積層体を形成する工程と、
平坦なベース板上に前記各平板の端面をそれぞれ載置して、前記積層体を前記ベース板上に固着する工程と、
前記接着剤を溶解させて前記平板同士の間から除去する工程と、
を含むヒートシンクの製造方法。
【請求項２】
前記積層体を前記ベース板上に固着する工程は、前記積層体を複数の小ブロックに分割してから、該小ブロックを前記ベース板上に固着する工程である、請求項１に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項３】
一方の面に接着剤が塗布された平板を巻回して巻回体を形成する工程と、
平坦なベース板上に前記平板の端面を載置して、前記巻回体を前記ベース板上に固着する工程と、
前記接着剤を溶解させて前記平板同士の間から除去する工程と、
を含むヒートシンクの製造方法。
【請求項４】
前記巻回体を前記ベース板上に固着する工程は、前記巻回体を長手方向に直交する方向に切断して切り出したコイル体を前記ベース板上に固着する工程である、請求項３に記載のヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気部品、電子部品、機械部品等に取り付けられるヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクは、電気部品、電子部品、機械部品等に取り付けられて、熱を放散させることによって各部品を冷却させるものである。このヒートシンクは、熱伝導性の高い物質、例えば、アルミニウムや銅などの金属やＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの熱伝導性の高いセラミックからなり、放熱面積、すなわち表面積が大きくなるように設計されている。一例としては、ヒートシンクは、大きな放熱面積を確保するために、フィンと呼ばれる突起物を備えた構造を有している。このフィンを有する構造を実現するために、ヒートシンクは、主に、押し出し法、かしめ法、切削法、鋳造法、圧延法、プレス法などを用いて製造されている。
【０００３】
押し出し法は、コンテナ内に入れた素材の周囲に圧縮力を作用させ、ダイス穴を通して所望形状の製品を得る方法であり、アルミや鉛などの柔らかい材料を用いる場合に特に適している（非特許文献１参照）。
【０００４】
かしめ法は、ベース板に、別途形成されたフィンを圧着して固定させる方法である。
【０００５】
切削法は、ブロック状の材料に、刃によって切り溝を入れることにより、フィンを作成する方法である。特に押し出し法やかしめ法を実施できないセラミック材料を用いる場合に適している。
【０００６】
特許文献１には、鋳造法、圧延法、プレス法を用いてヒートシンクを製造する方法が例示されている。具体的には、特許文献１のヒートシンクは、複数の放熱板（フィン）が支柱によって互いに間隔をおいて平行に保持された形状であり、鋳造法の場合には、１対の分割鋳型を合わせてそのキャビティ内に溶湯を注入して、支柱と放熱板を一体形成する。一方、圧延法またはプレス法は個々の放熱板を形成するために用いられ、各放熱板にそれぞれ形成された孔に支柱を挿入し、接着剤を用いて固定することによってヒートシンクを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４０３８３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「押出加工」、日本金属学会編「金属便覧」第１１６０頁、平成２年３月３１日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記した従来例のうち、押し出し法を用いてヒートシンクを製造する方法では、使用可能な材料が比較的柔らかい材料に限定されており、現状では、ヒートシンク用材料としては、アルミニウムが主に使用される。しかし、この押し出し法では、フィン同士の間隔を狭くすることに限界があり、現在では１０ｍｍ程度が限界である。放熱面積はフィンの数が多いほど広く、このフィン同士の間隔の限界は放熱面積の限界となる。また、アルミニウムは、比較的高い熱伝導性を持つ材料であるが、銅に比べると半分程度の熱伝導性しか有していない。一方、熱伝導性の高い銅は展延性が足りないため、銅を用いて押し出し法を実施するのは困難である。
【００１０】
かしめ法によると、押し出し法に比べてフィン同士の間隔を狭くでき、４ｍｍ程度の間隔が実現可能である。しかし、これ以上間隔を小さくすることは困難である。また、フィンを１枚ずつかしめる作業が必要であり、押し出し法に比べて作業が煩雑で効率が悪く製造コストが高い。
【００１１】
切削法では、ＡｌＮのように、Ｓｉと熱膨張係数が近く、熱伝導率の高い材料が用いられる。これは、ヒートシンクと、主にＳｉからなる半導体の熱膨張が同じであれば、ヒートシンクを半導体に直接接触しても、膨張の差によるクラックが半導体に発生しないからである。この切削法は、押し出し法やかしめ法を実施することが困難な場合に特に有効な方法であるが、切削部分は廃棄することになるので、材料コストが高く、フィンの厚さ（＞５ｍｍ）と間隔（５ｍｍ）に限界があるという問題がある。
【００１２】
特許文献１に例示されている鋳造法は、使用可能な材料の制約が大きい。また、圧延法やプレス法を用いる場合には、かしめ法と同様に、孔と接着剤を用いて支柱にフィンを１枚ずつ取り付ける煩雑な作業が必要であり、作業効率が悪く製造コストが高い。
【００１３】
そこで本発明の目的は、作業効率が良くかつ製造コストが低く、フィン同士の間隔を小さくすることにより小型化が可能なヒートシンク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】
【００１４】
本発明のヒートシンクの製造方法は、一方の面に接着剤が塗布された平板を複数枚積層して、接着剤を固化させることにより一体化して積層体を形成する工程と、平坦なベース板上に各平板の端面をそれぞれ載置して、積層体をベース板上に固着する工程と、接着剤を溶解させて平板同士の間から除去する工程と、を含む。
【００１５】
積層体をベース板上に固着する工程は、積層体を複数の小ブロックに分割してから、小ブロックをベース板上に固着する工程であってもよい。
【００１６】
本発明のもう１つのヒートシンクの製造方法は、一方の面に接着剤が塗布された平板を巻回して巻回体を形成する工程と、平坦なベース板上に平板の端面を載置して、巻回体をベース板上に固着する工程と、接着剤を溶解させて平板同士の間から除去する工程と、を含む。
【００１７】
巻回体をベース板上に固着する工程は、巻回体を長手方向に直交する方向に切断して切り出したコイル体をベース板上に固着する工程であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ヒートシンクにおいて非常に小さな間隔で複数のフィンを配置することができるため、同じ大きさのヒートシンクにおいてより多くのフィンを有する構成にすることができる。そして、同程度の放熱効果を有するヒートシンクを従来よりも小型化することができる。さらに、多数のフィンを有するヒートシンクを高い作業効率かつ低コストで容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態によって製造されたヒートシンクを示す概略図である。
【図２】図１に示すヒートシンクの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すヒートシンクの製造方法に用いられる、一方の面に接着剤が塗布された平板を示す斜視図である。
【図４】図３に示す平板が積層された積層体を示す斜視図である。
【図５】図４に示す積層体を分割する工程を示す斜視図である。
【図６】図４に示す積層体から分割された小ブロックをベース板に固着した状態を示す正面図である。
【図７】図６に示す小ブロックを有機溶剤中に浸漬する工程を示す正面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態のヒートシンクの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態によって製造されたヒートシンクを示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】図８に示すヒートシンクの製造方法に用いられる、一方の面に接着剤が塗布された長尺の平板を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示す平板が巻回された巻回体を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は図１１に示す巻回体を切断する工程を示す斜視図、（ｂ）は切り出されたコイル体を示す平面図である。
【図１３】図１２（ｂ）に示すコイル体を研磨する工程を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は図１３に示す研磨されたコイル体をベース板に固着した状態を示す正面図、（ｂ）はその断面図である。
【図１５】（ａ）は図１４に示すコイル体を有機溶剤中に浸漬する工程を示す正面図、（ｂ）はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明によって製造されたヒートシンクは、電子部品、電気部品、機械部品等に取り付けられ、各部品から伝達された熱を外部に放散することによって、各部品を冷却するものである。具体的には、図１に示すように、平坦な（平板状の）ベース板１の一方の面に、実質的に垂直に起立する複数のフィン２が平行に並んで固定された構成である。このヒートシンクのフィン２同士の間隔は、従来に比べて非常に小さく、例えば１ｍｍである。
【００２２】
本発明によるヒートシンクの製造方法について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、図３に示すように、ヒートシンクのフィン２の材料となる平板２ａを用意する。この平板２ａは、銅やアルミニウムなどの伝熱性の高い金属や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの伝熱性の高いセラミックである。図４に示すように、製造するヒートシンク（図１参照）のフィン２の数と同じ数だけ平板２ａを用意して、それらを積層してブロック状の積層体３を形成する（ステップＳ１）。例えば、一方の面に接着剤４が塗布された平板２ａを必要な枚数だけ積層して、一定の圧力を加えつつ接着剤４を固化させることにより一体化する。接着剤４は、後述する有機溶剤５に溶けるものであって、例えば、日本合成化工株式会社のアメックスＸ−２９９０Ａ，２９９０Ｂ（商品名）等が用いられる。
【００２３】
具体的には、各平板２ａの厚さは製造するヒートシンクの各フィン２の厚さと同じにし、平板２ａ同士の間隔は製造するヒートシンクのフィン２同士の間隔と同じにする。各平板２ａの厚さは数十μｍから数ｍｍ程度の範囲で、使用環境を考慮して適宜に選択することができる。接着剤４は樹脂などからなり、１μｍから１０ｍｍ程度の層厚を有している。この接着剤４の層厚が、完成後のヒートシンクのフィン２同士の間の間隔となるので、製品の使用環境を考慮して適宜に選択される。図示しないが、接着剤４に、粒径が揃った球状のスペーサ（プラスチック球、セラミック球など）を混入していてもよく、その場合、スペーサの粒径が接着剤４の厚さ、すなわちフィン２同士の間隔を精度良く規定する。接着方法は、使用する接着剤４の特性に合わせて、自然固化や加熱固化などの方法を適宜に選択すればよい。なお、接着剤４の固化時に加える圧力は、接着剤４中のスペーサを破壊しない程度の大きさに設定される。
【００２４】
次に、図５に示すように、積層体３を、製造するヒートシンクのフィン２の平面寸法に合わせて切断する（ステップＳ２）。切断は、超鋼刃、ＧＣ（グリーンカーボン）砥石、ダイヤモンド砥石、ワイヤソー、メタルバンドソーなどのうち、平板２ａの材料の特性に適した工具を用いた方法で行われる。図５に示す例では、１つの積層体３を８つに分割するように切断して、８つの小ブロック３’を得ている。
【００２５】
図６に示すように、積層体３を切断して形成された小ブロック３’の各平板２ａの端面をベース板１上に載置して固着する（ステップＳ３）。小ブロック３’のベース板１上への固着は、半田付け、ロウ付け、接着等のうちから、平板２ａおよびベース板１の材料の特性に適した方法で行われる。ただし、接着剤４と同じ接着剤を用いて接着することは、後述する有機溶剤５への浸漬時に剥離する可能性が高いため好ましくない。有機溶剤５への浸漬時に剥離する可能性がなく、しかも高い熱伝導性が得られるという点で、半田付けやロウ付けのような金属を用いた固着方法が好ましい。なお、ベース板１は、平板２ａと同じ材料からなるものであってよい。ベース板１が平板２ａとは異なる材料からなるものである場合であっても、熱伝導性の高い材料からなることが好ましい。
【００２６】
図７に示すように、小ブロック３’とベース板１とを固着して一体化したものを有機溶剤５中に浸漬する。このとき、平板２ａ同士の間に介在している樹脂製の接着剤４を、有機溶剤５によって溶解させて除去する（ステップＳ４）。その結果、接着剤４が除去されて、ベース板１上に複数のフィン２（平板２ａ）同士が互いに所定の間隔（接着剤４の層厚に相当）をおいて並んで配置された状態になる。それから、有機溶剤５中から引き上げて乾燥させることによって、図１に示すヒートシンクが完成する（ステップＳ５）。なお、有機溶剤５としては、接着剤４の材質に合わせて、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等のアルコール、アセトン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）等を用いる。
【００２７】
以上説明した例では、製造するヒートシンクのフィン２の平面形状よりも大きな平板２ａを用いて積層体３を形成し、その積層体３を分割して、複数のヒートシンクを製造するための複数の小ブロック３’を作製している。しかし、製造するヒートシンクのフィン２の平面形状と同じ大きさを有する平板２ａを用いて積層体３を形成し、その積層体３を分割することなくベース板１に固着して１つのヒートシンクを製造するようにしてもよい。
【００２８】
本発明によると、非常に小さな間隔（例えば１ｍｍ未満）で複数のフィン２を配置することができるため、ヒートシンクの大きさが同じである場合には、従来よりも多数のフィンを有する構成にすることができ、放熱効果（冷却効果）を高めることができる。また、同程度の放熱効果を有するヒートシンクを製造する場合には、ヒートシンクを従来よりも小型化することができる。さらに、多数のフィンを有するヒートシンクを製造する際に、個々のフィンを個別にベース板に取り付けるのではなく、一括して固着可能であり、接着剤の除去も一括して行えるので、製造が容易で作業効率が高く、製造コストを低く抑えられる。
【００２９】
次に、本発明のヒートシンクの製造方法の第２の実施形態について、図８のフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、図９に示すように、平面形状が円形のヒートシンクを製造しており、積層体３を形成する代わりに巻回体６を形成している点で、第１の実施形態と相違する。それ以外の工程は第１の実施形態と実質的に同じであるので、説明を省略する。
【００３０】
本実施形態では、図１０に示すように、一方の面に接着剤４が塗布された長尺の平板２ａを用意し、図１１に示すように、長尺の平板２ａを巻回して巻回体６を形成する（ステップＳ６）。巻回体６の巻き数（平板２ａを巻回する回数）は、製造するヒートシンクのフィン２の数の半分にする。そして、長尺の平板２ａは、平板２ａをフィン２の数の半分の巻き数だけ巻回することができる長さであって、ベース板１の平面形状と一致する大きさの巻回体６が形成できるような長さに形成されている。
【００３１】
それから、図１２に示すように、巻回体６を長手方向に直交する方向に輪切り状に切断して、コイル体６’を切り出す（ステップＳ７）。さらに、必要に応じて、図１３に示すように、切り出したコイル体６’を、研磨盤７等を用いて研磨する（ステップＳ８）。巻回体６を切り出して研磨した後のコイル体６’の高さを、製造するヒートシンクのフィン２の高さに一致させる。ただし、研磨を行わなくても、コイル体６’を所望の高さにすることができ、許容できる表面粗さが得られる場合には、ステップＳ８は省略可能である。
【００３２】
その後、図１４に示すように、コイル体６’の平板の端面２ａをベース板１上に載置して固着する（ステップＳ９）。図１５に示すように、コイル体６’とベース板１とを固着して一体化したものを有機溶剤５中に浸漬し、平板２ａ同士の間に介在している樹脂製の接着剤４を、有機溶剤５によって溶解させて除去する（ステップＳ１０）。そして、有機溶剤５中から引き上げて乾燥させることによって、図９に示すヒートシンクが完成する（ステップＳ１１）。これらのステップＳ９〜Ｓ１１は、前記した第１の実施形態のステップＳ３〜Ｓ５と同様の方法で行うことができる。
【００３３】
以上の説明は、平面形状が円形のヒートシンクを製造する例に関するが、平面形状が矩形などのヒートシンクを製造する場合には、矩形の巻回体６を作製すればよく、場合によっては外形が矩形のコアの周りに平板２ａを巻回するようにしてもよい。
【００３４】
なお、前記した例では、製造するヒートシンクのフィン２の高さよりも大きい幅を有する平板２ａを用いて長い巻回体６を形成し、その巻回体６を長手方向に直交する方向に切断して、コイル体６’を作製している。しかし、製造するヒートシンクのフィン２の高さと同じ大きさの幅を有する平板２ａを用いて巻回体６を形成し、その巻回体６を切断することなくベース板１に固着してヒートシンクを製造するようにしてもよい。
【００３５】
本実施形態によると、前記した本発明の効果を発揮できるのに加えて、複数の平板２ａを積層する工程が不要であり、平板２ａの一方の面に接着剤４を塗布する工程は１回のみでよいため、製造効率が良く製造コストが低く抑えられる。
【符号の説明】
【００３６】
１      ベース板
２      フィン
２ａ    平板
３      積層体
３’    小ブロック
４      接着剤
５      有機溶剤
６      巻回体
６’    コイル体
７      研磨盤
【図１】
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【図２】
2011155161.tif 000004
【図３】
2011155161.tif 000005
【図４】
2011155161.tif 000006
【図５】
2011155161.tif 000007
【図６】
2011155161.tif 000008
【図７】
2011155161.tif 000009
【図８】
2011155161.tif 000010
【図９】
2011155161.tif 000011
【図１０】
2011155161.tif 000012
【図１１】
2011155161.tif 000013
【図１２】
2011155161.tif 000014
【図１３】
2011155161.tif 000015
【図１４】
2011155161.tif 000016
【図１５】
2011155161.tif 000017