(57)【要約】【課題】  掘り起こし工具を用いて起立形成される放熱器の放熱フィンを、金属材の平面に対してほぼ垂直に形成することができる垂直フィンの形成方法を提供する。【解決手段】  垂直フィンの形成方法は、移動装置により移動される先端側に刃部１ａが形成された掘り起こし工具１を備え、移動装置は、掘り起こし工具１を金属材２の平面に対して所定の角度を有した状態で移動させて掘り起こすことにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、掘り起こし工具１を垂直方向に上昇して刃部１ａを傾斜したフィンに当接させながら金属材２の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、掘り起こし工具１を次のフィンを掘り起こす位置まで後退させる後退工程とを含み、掘り起こし工具１の移動により、金属材２から起立形成したフィンを垂直に矯正する。【選択図】図１
2019021888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動装置により移動される先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を備え、
前記移動装置は、前記掘り起こし工具を金属材の平面に対して所定の角度を有した状態で移動させて掘り起こすことにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、前記掘り起こし工具を垂直方向に上昇して前記刃部を傾斜した前記フィンに当接させながら前記金属材の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、前記掘り起こし工具を次の前記フィンを掘り起こす位置まで後退させる後退工程とを含み、
前記掘り起こし工具の移動により、前記金属材から起立形成した前記フィンを垂直に矯正することを特徴とする垂直フィンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子部品等から生ずる熱を効率的に放熱するための放熱器の板状の放熱フィンを掘り起こし工具によって垂直に形成する垂直フィンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、半導体集積回路等の電子部品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、ベース上に多数の櫛歯状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。【０００３】  また、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成する放熱器の製造方法は、特開２００１−１５６２２４（特許文献１）や特開２００５−１４２２４７号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１に示された放熱器の製造方法は、基板部の上面側に突提状のフィン形成用被削部が形成されたアルミニウム合金押出形材からなるヒートシンク素材が用いられ、上記フィン形成用被削部をバイト等の切削工具を用いて掘り起こし、それによって複数のフィンが形成される。【０００４】  特許文献２に示された放熱器の製造方法は、熱伝導率が良好なフープ状金属材と、移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具とを、所定の角度を有した状態で相対移動させて、フープ状金属材を掘り下げることにより、板状の放熱フィンを一体に起立形成し、次に、放熱フィンが起立形成された被加工面よりも形成ピッチ分の上流側から、フープ状金属材と掘り起こし工具とを相対移動させて、フープ状金属材を掘り起こすことにより次の板状の放熱フィンを一体に起立形成し、以後、この掘り起こし工程を順次繰り返すことによりフープ状金属材に複数の放熱フィンが連続して形成される。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５６２２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  上述した特許文献１及び２に示されるように、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成すると、図７に示すように、放熱フィン１０１がカーリングするとともに、金属材１００から起立している放熱フィン１０１の基端側の板厚が厚く先端に至るに従って漸次薄く形成される。このため、隣接する放熱フィン１０１の基端側の間隔Ｇ１が狭く、先端側の間隔Ｇ２が広く形成される。この形態の放熱フィン１０１を放熱器として使用した場合、例えば電子部品等の熱源１０２から生ずる熱１０３を放熱すると、点線で示すように、熱１０３は金属材１００を介して放熱フィン１０１の間、及び、放熱フィン１０１を介して放熱される。熱は垂直方向に上昇する性質を有することから、放熱フィン１０１の間から放熱される場合、放熱フィン１０１がカーリングしていると、点線で示す熱１０３が放熱フィン１０１の側面に当たりながら蛇行して上昇する。このため、放熱フィン１０１を再加熱することがあり、放熱効率を低下させる要因となっていた。【０００７】  金属材１００を介して放熱される熱１０３を速やかに上昇させるためには、放熱フィンを垂直に起立形成することが望ましい。このような垂直な放熱フィン１０１を形成した放熱器は、一般に、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している。しかしながら、押し出し加工または鋳造加工は、放熱フィンの厚さや間隔を小さくすることができないことから、放熱面積が小さくなるために放熱効率を高めることができず、必然的に大型化する問題がある。一方、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成する方法は、放熱フィンの厚さや間隔を小さくすることより、放熱面積を大きくして放熱効率を高めることは可能であるが、放熱フィンを垂直に起立形成する手段が無かった。【０００８】  そこで、本発明の課題は、掘り起こし工具を用いて起立形成される放熱器の放熱フィンを、金属材の平面に対してほぼ垂直に形成することができる垂直フィンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記の課題を解決するために、本発明による垂直フィンの形成方法は、移動装置により移動される先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を備え、前記移動装置は、前記掘り起こし工具を前記金属材の平面に対して所定の角度を有した状態で移動させて掘り起こすことにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、前記掘り起こし工具を垂直方向に上昇して前記刃部を傾斜した前記フィンに当接させながら前記金属材の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、前記掘り起こし工具を次の前記フィンを掘り起こす位置まで後退させる後退工程とを含み、前記掘り起こし工具の移動により、前記金属材から起立形成した前記フィンを垂直に矯正することを要旨としている。
【発明の効果】
【００１０】  本発明にかかる垂直フィンの形成方法によれば、金属材の平面に対し、先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を傾斜させて移動させることにより、傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程の後に、この掘り起こし工程に使用した掘り起こし工具を金属材の平面に対して垂直方向に移動させることにより、傾斜した板状のフィンを垂直に起立矯正することができる。従って、傾斜した板状のフィンを垂直に矯正するための機構や装置が不要であり、簡単かつ廉価に垂直フィンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】  本発明にかかる垂直フィンの形成方法の一例を示す側面図である。
【図２】  垂直フィンによって形成される放熱器を示す斜視図である。
【図３】  掘り起こし工具の移動軌跡を示す説明図である。
【図４】  （Ａ）乃至（Ｈ）は、垂直フィンの形成工程を示す工程説明図である。
【図５】  （Ａ）乃至（Ｄ）は、矯正工程の他の実施例を示す工程説明図である。
【図６】  本発明による放熱フィンの放熱状態を示す説明図である。
【図７】  従来のカーリングした放熱フィンの放熱状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  本発明にかかる垂直フィンの形成方法は、移動装置により移動される先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を備え、前記移動装置は、前記掘り起こし工具を金属材の平面に対して所定の角度を有した状態で移動させて掘り起こすことにより傾斜した板状のフィンを起立形成する掘り起こし工程と、前記掘り起こし工具を垂直方向に上昇して前記刃部を傾斜した前記フィンに当接させながら前記金属材の平面に対して垂直に起立矯正する矯正工程と、前記掘り起こし工具を次の前記フィンを掘り起こす位置まで後退させる後退工程とを含み、前記掘り起こし工具の移動により、前記金属材から起立形成した前記フィンを垂直に矯正する。【００１３】  以下、図面を参照して本発明にかかる垂直フィンの形成方法について詳細に説明する。図１は、本発明による垂直フィンの形成方法の一例を示している。掘り起こし工具１は、図示しない駆動装置に取り付けられていて、後述する金属材２の平面に対して所定の角度θを有した状態で進退移動する。掘り起こし工具１の移動方向の先端側には刃部１ａが形成されている。この刃部１ａの幅は、図２に示すように、金属材２の幅よりも小さく設定されている。なお、刃部１ａの幅は、後述する放熱器１０に形成される複数の垂直フィンの幅に応じて設定される。【００１４】  また、掘り起こし工具１は、底面が移動する角度θと平行な平面であり、刃部１ａは、金属材２を切削可能な鋭角になるように、底面に対して傾斜した摺接面１ｂが形成されている。この摺接面１ｂは、後述する垂直フィン３を掘り起こし形成する際に抵抗にならないように摩擦係数を低くしている。このように、摺接面１ｂの摩擦を小さくすることにより、垂直フィン３を掘り起こし形成するときに、摺接面１ｂの抵抗を受けることなく金属材２が摺接面１ｂに沿って摺接するので、平坦な板状の垂直フィン３を起立形成することが可能となる。また、掘り起こし工具１の傾斜角度θは、後述する垂直フィン３の高さ、板厚、或いは、金属材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度に設定されている。なお、上記掘り起こし工具１の幅方向両側はほぼ直角に形成されているが、刃部１ａが形成されている底面側の両側を底面に至るに従って幅狭となるテーパ状、或いは円弧状に形成しても良い。【００１５】  掘り起こし工具１は、駆動装置によって、図３に示すような移動軌跡に制御されて移動する。ａは、掘り起こし工程であり、掘り起こし工具１が傾斜角度θを保持した状態で前進移動し、金属材２にフィンを起立形成させる。次に、ｂは、矯正工程であり、フィンを起立形成した位置から掘り起こし工具１を垂直方向に上昇して刃部１ａを傾斜したフィンに当接させながら金属材２の平面に対して垂直に起立矯正する。ｃは、後退工程であり、掘り起こし工具１を次のフィンを掘り起こすための掘り起こし代Ｄが得られる位置まで後退させ、ｄの下降工程によって刃部１ａを金属材２に当接させる一連の循環動作が繰り返される。【００１６】  次に、図４を参照して、図２に示すような、放熱器１０に形成される垂直フィン３の起立形成方法について説明する。放熱器１０として使用される金属材２は、塑性加工が可能であり、しかも熱伝導率が良好な金属素材として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の素材により形成された、所定の板厚を有する素材が使用される。なお、金属材２としては、数ｍｍ程度の板厚からなる金属板の他に、数ｃｍ以上のブロック材、或いは、例えば放熱が必要な熱源を設ける部品であっても良い。【００１７】  まず、図４（Ａ）に示すように、掘り起こし工具１の刃部１ａを金属材２の一端側よりも離間した一方面の所定位置に当接させた後、図３に示すａの掘り起こし工程によって、掘り起こし工具１を駆動装置（図示せず）により所定の角度θとした矢示の方向で金属材２の平面に当接した後、掘り起こし工具１の刃部１ａを移動すると、金属材２の平面に食い込み、図４（Ａ）に示すように、高さが低く肉薄な小形フィン３ａが起立形成される。このとき、掘り起こし工具１を金属材２に挿入する圧力は、金属材２に対して変形或いはストレスを与えない程度に設定することが望ましい。このため、掘り起こし工具１を挿入する深さが浅いことから、小形フィン３ａは低く起立形成される。【００１８】  掘り起こし工具１の刃部１ａが小形フィン３ａを起立形成した後、図４（Ｂ）に示すように、その位置から掘り起こし工具１の刃部１ａを、図３に示すｂの矯正工程のように垂直方向に上昇する。このとき、刃部１ａが傾斜した小形フィン３ａに当接させながら金属材７の平面に対して垂直に起立矯正される。【００１９】  次いで、図４（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具１を図３に示すｃの後退工程のように移動し、刃部１ａを上流側（図示左側）の掘り起こし代Ｄが得られる位置まで、図３に示すｄの下降工程によって当接させるとともに、先の小形フィン３ａを起立形成したときよりも深く食い込ませて掘り起こし工程を行い、先の小形フィン３ａよりも高い次の小形フィン３ａを起立形成する。このように起立形成された次の小形フィン３ａに対しても、図３に示すｂの矯正工程のように刃部１ａを垂直方向に上昇して垂直に起立矯正される。【００２０】  その後、図４（Ｄ）に示す掘り起こし工程、図４（Ｅ）に示す矯正工程、図４（Ｆ）に示す後退工程、及び、下降工程を順次繰り返し、掘り起こし工具１を順次深く掘り起こしながら、先に起立形成した小形フィン３ａよりも高く起立形成し、刃部１ａが所定の深さに達した時点で小形フィンの形成工程を終了させる。【００２１】  このような小形フィン３ａの形成工程に続いて、垂直フィン３の形成工程に移行し、図２に示すような等しい高さを有する複数の垂直フィン３を形成する。すなわち、最後に形成された小形フィン３ａによりも上流側の掘り起こし代が得られる位置から掘り起こし工具１の刃部１ａを金属材２に当接させた後、傾斜角度を保ちながら所定の深さに達するまで移動させることにより、図４（Ｇ）に示す掘り起こし工程を行う。その後、図４（Ｈ）に示す矯正工程を行うことにより垂直フィン３を形成する。続いて、上述した小形フィン３ａの形成工程と同様に、掘り起こし工具１の刃部１ａによって、掘り起こし工程、矯正工程、後退工程、及び、下降工程を順次繰り返すことにより、複数の垂直フィン３が起立形成される。【００２２】  上述したように、掘り起こし工具１の刃部１ａによって矯正工程を行���とき、垂直フィン３は、矯正工程開始時には垂直フィン３が傾斜していることから、傾斜した摺接面１ｂの刃部１ａ側と垂直フィン３の側面が当接する。その後、掘り起こし工具１を垂直方向に移動すると、摺接面１ｂと垂直フィン３の側面が摺接しながら垂直フィン３が垂直方向に押圧され、次第に垂直フィン３の側面には刃部１ａの先端に摺接する。ところが、矯正工程において、掘り起こし工具１の刃部１ａに対して最も負荷が掛かるときは、矯正工程開始時であり、その後、垂直フィン３が起立するに従って刃部１ａに対する負荷が小さくなる。このため、矯正工程においては、刃部１ａに負荷が掛かるときは摺接面１ｂが負荷を受け、その後負荷が小さくなるに連れて刃部１ａが軽減されることから、掘り起こし工具１の寿命に悪影響を及ぼすことが軽減される。【００２３】  以上のように、垂直フィン３の形成工程を行うことにより、図２に示すような、金属材２に対して垂直な複数の垂直フィン３を形成した放熱器１０が製造される。このように、垂直な垂直フィン３を形成することにより、図６に示すように、例えば電子部品等の熱源１０２から生ずる熱１０３が、点線で示すように、金属材２を介して垂直フィン３の間や垂直フィン３を介して放熱されるが、熱１０３は垂直方向に上昇する性質を有することから、垂直フィン３の間から円滑に上昇して放熱される。このため、放熱効率を高めることができる。【００２４】  なお、上述した本発明の形成方法においては、垂直フィン３を金属材２の平面に対して垂直に起立矯正するようにしたが、放熱器１０の用途により放熱性能をさらに高めるために、垂直フィン３を１０度以内の角度で若干傾斜させる場合もある。この場合には、矯正工程において、掘り起こし工具１の刃部１ａを金属材２の平面に対して所定の角度となるように移動させることにより、やや傾斜した垂直フィン３を形成することができる。すなわち、本発明において、垂直とは、若干傾斜させた垂直フィン３も含まれている。【００２５】  以上説明した垂直フィン３の形成方法において、垂直フィン３の板厚が０．１ｍｍから０．８ｍｍと肉薄の場合には、掘り起こし工程から掘り起こし工具１の刃部１ａを垂直に移動させて矯正工程を行うことができる。ところが、掘り起こし工具１により掘り起こし工程を行ったときは、図５（Ａ）に示すように、刃部１ａの先端が垂直フィン３の基部に食い込んだ状態となる。このため、垂直フィン３の板厚が０．８ｍｍを超えた場合には、刃部１ａが食い込んだ状態から矯正工程に移行すると、刃部１ａにとって大きな負荷となり、場合によっては刃部１ａを破損する可能性がある。このように、垂直フィン３が比較的肉厚の場合には、図５（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具１を掘り起こし工程か終了した位置から僅かな寸法だけ後退させ、傾斜した垂直フィン３の側面との間に隙間を設ける。その後、図５（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具１の刃部１ａを垂直方向に移動させて垂直フィン３を垂直に移動し、図５（Ｃ）に示すように、起立矯正させる矯正工程を行うことにより、矯正工程の開始時における刃部１ａの負荷を軽減させて損傷を未然に防止することができる。【００２６】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説��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。例えば、金属材として、板状の熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属素材の他に、加工が施された或いは後加工が施される、例えば、上記金属素材をコアとするプリント配線基板、発光素子等の発熱を放熱するために金属製保持部材、放熱機能を必要とする筐体等の一部に放熱フィンを形成するようにしても良い。また、前述した実施例においては、複数の放熱フィンを金属材の一端に対して平行に形成したが、所定の角度で形成するようにしても良い。さらに、複数のフィン群を形成するとき、第１のフィン群と第２のフィン群を互いに直行させる等、形成角度を適宜に異ならせて形成しても良い。
【符号の説明】
【００２７】１    掘り起こし工具
１ａ  刃部
１ｂ  摺接面
２    金属材
３    垂直フィン
１０  放熱器
【図１】
2019021888.tif 000003
【図２】
2019021888.tif 000004
【図３】
2019021888.tif 000005
【図４】
2019021888.tif 000006
【図５】
2019021888.tif 000007
【図６】
2019021888.tif 000008
【図７】
2019021888.tif 000009