(57)【要約】【課題】簡便な構成で、スプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供する。【解決手段】中実部材であるスプレッダ１０と、スプレッダ１０に形成され、所定方向に延在する複数の挿入溝１１及び１２と、スプレッダ１０から突設した中実部材である複数のフィン２０と、複数の挿入溝１１及び１２と複数の挿入溝１１及び１２に挿入された複数のフィン２０の一端部とが各々対応して摩擦接合される摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅと、を備える。【選択図】図１
2015056528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実部材であるスプレッダと、
前記スプレッダに形成され、所定方向に延在する複数の挿入溝と、
前記スプレッダから突設した中実部材である複数のフィンと、
前記複数の挿入溝及び前記複数の挿入溝に挿入された前記複数のフィンの一端部が各々対応して摩擦接合される摩擦接合部と、
を備えたヒートシンク。
【請求項２】
前記複数のフィンは、各々、矩形平板状部材であり、前記矩形平板状部材の一端部の壁面が、前記複数の挿入溝の壁面と各々対応して摩擦接合されて前記摩擦接合部を形成した請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記複数の挿入溝が延在する前記所定方向における前記複数のフィンの長さは、前記複数の挿入溝及び前記複数の挿入溝に挿入された前記複数のフィンの一端部を各々対応して摩擦接合する際の、往復摺動の振幅を２倍した値と、前記複数のフィンの前記長さと、の和が、前記所定方向における前記複数の挿入溝の長さ以下になるように設定された請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記スプレッダ及び前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金から選択される同種の材料製である請求項１から３のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記スプレッダは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部、及び前記本体部の前記スプレッダ側に設けられた銀又は銀合金製である先端部を備える請求項１から３のいずれかに記載のヒートシンク。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の前記ヒートシンクを製造する製造方法であって、前記複数のフィンの前記一端部を前記複数の挿入溝に各々対応して挿入した状態で、前記スプレッダと前記複数のフィンとを相対的に往復摺動させることにより、前記複数の挿入溝と前記複数のフィンの前記一端部との各々を前記摩擦接合部で接合した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、ヒートシンク及びその製造方法に関し、特に、スプレッダと複数のフィンとを摩擦接合するヒートシンク及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高密度化により、その動作時の発熱量が増大してデバイス自体の温度がより高温になる傾向が強まっている。
【０００３】
かかる半導体デバイスには、その動作時に生じる熱を効果的に放熱するヒートシンクが装着されることが一般的である。ヒートシンクには、その放熱部として複数のフィンが設けられている。また、ヒートシンクにおいて、複数のフィンは、スプレッダに固設されるが、その固設の構造を簡便化する試みもなされるようになってきている。
【０００４】
かかる状況下で、特許文献１は、ヒートシンクの製造方法に関し、楕円振動式摩擦圧接機７の固定部材８のチャック８１に基板２をセットし、振動部材９のチャック９１に治具４及びこれに仮止めされたピン３０をセットすると共に、基板２の片面と各ピン３０の他端面とを相互に押し付けながら、基板２の片面及び各ピン３０の他端面と平行な面内において、振動部材９によりピン３０を小さな楕円軌道を描くように振動させて基板２と各ピン３０とを摩擦圧接させる構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成では、基板２の片面と各ピン３０の他端面とを相互に押し付けながら、基板２の片面及び各ピン３０の他端面と平行な面内において、振動部材９によりピン３０を小さな楕円軌道を描くように振動させて基板２と各ピン３０とを摩擦圧接させることが必要であり、その構成が煩雑である。
【０００７】
つまり、現状では、簡便な構成で、スプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクの実現が待望された状況にある。
【０００８】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、スプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面におけるヒートシンクは、中実部材であるスプレッダと、前記スプレッダに形成され、所定方向に延在する複数の挿入溝と、前記スプレッダから突設した中実部材である複数のフィンと、前記複数の挿入溝及び前記複数の挿入溝に挿入された前記複数のフィンの一端部が各々対応して摩擦接合される摩擦接合部と、を備える。
【００１０】
また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記複数のフィンは、各々、矩形平板状部材であり、前記矩形平板状部材の一端部の壁面が、前記複数の挿入溝の壁面と各々対応して摩擦接合されて前記摩擦接合部を形成したことを第２の局面とする。
【００１１】
また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記複数の挿入溝が延在する前記所定方向における前記複数のフィンの長さは、前記複数の挿入溝及び前記複数の挿入溝に挿入された前記複数のフィンの一端部を各々対応して摩擦接合する際の、往復摺動の振幅を２倍した値と、前記複数のフィンの前記長さと、の和が、前記所定方向における前記複数の挿入溝の長さ以下になるように設定されたことを第３の局面とする。
【００１２】
また、本発明は、かかる第１から第３の局面のいずれかの局面に加え、前記スプレッダ及び前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金から選択される同種の材料製であることを第４の局面とする。
【００１３】
また、本発明は、かかる第１から第３の局面のいずれかの局面に加え、前記スプレッダは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、前記複数のフィンは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部、及び前記本体部の前記スプレッダ側に設けられた銀又は銀合金製である先端部を備えることを第５の局面とする。
【００１４】
また、本発明は、別の局面において、第１から第５の局面のいずれかに記載の前記ヒートシンクを製造する製造方法であって、前記複数のフィンの前記一端部を前記複数の挿入溝に各々対応して挿入した状態で、前記スプレッダと前記複数のフィンとを相対的に往復摺動させることにより、前記複数の挿入溝と前記複数のフィンの前記一端部との各々を前記摩擦接合部で接合したヒートシンクの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の局面における構成によれば、中実部材であるスプレッダと、スプレッダに形成され、所定方向に延在する複数の挿入溝と、スプレッダから突設した中実部材である複数のフィンと、複数の挿入溝及び複数の挿入溝に挿入された複数のフィンの一端部が各々対応して摩擦接合される摩擦接合部と、を備えることにより、簡便な構成で、中実部材であるスプレッダと中実部材である複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを実現することができる。
【００１６】
また、本発明の第２の局面における構成によれば、複数のフィンが、各々、矩形平板状部材であり、かかる矩形平板状部材の一端部の壁面が、複数の挿入溝の壁面と各々対応して摩擦接合されて摩擦接合部を形成したことにより、中実部材であるスプレッダと中実部材である複数のフィンとをより確実に摩擦接合することができる。
【００１７】
また、本発明の第３の局面における構成によれば、複数の挿入溝が延在する所定方向における複数のフィンの長さが、複数の挿入溝及び複数の挿入溝に挿入された複数のフィンの一端部を各々対応して摩擦接合する際の、往復摺動の振幅を２倍した値と、複数のフィンの長さと、の和が、複数の挿入溝が延在する所定方向における複数の挿入溝の長さ以下になるように設定されたことにより、摩擦接合時に複数の挿入溝から複数のフィンの一端部をはみ出さないようにこれらを往復摺動することができて、かかる往復摺動により複数の挿入溝及び複数のフィンの一端部に生じる熱を外部に逃がさないようにこれらを摩擦接合することができるため、中実部材であるスプレッダと中実部材である複数のフィンとを短時間でより確実に摩擦接合することができる。
【００１８】
また、本発明の第４の局面における構成によれば、スプレッダ及び複数のフィンが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金から選択される同種の材料製であることにより、スプレッダ及び複数のフィンを確実に接合しながら熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンクを実現することができる。
【００１９】
また、本発明の第５の局面における構成によれば、スプレッダが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、複数のフィンが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部、及び本体部のスプレッダ側に設けられた銀又は銀合金製である先端部を備えることにより、スプレッダ及び複数のフィンを構成する材料が異種又は同種のいずれであっても、それらの間に金属間化合物を生成することを抑制することができ、それらを確実に接合しながら熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンクを実現することができる。
【００２０】
また、本発明の別の局面における方法によれば、複数のフィンの一端部を複数の挿入溝に各々対応して挿入した状態で、スプレッダと複数のフィンとを相対的に往復摺動させることにより、複数の挿入溝と複数のフィンの一端部との各々を摩擦接合部で接合したことにより、簡便な構成で、中実部材であるスプレッダと中実部材である複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】スプレッダと複数のフィンとを摩擦波接合により接合する本実施形態におけるヒートシンクの製造方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【図５】スプレッダと複数のフィンとを摩擦波接合により接合する本実施形態におけるヒートシンクの製造方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態におけるヒートシンクを示す拡大断面図であり、位置的には図２に対応する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるヒートシンク及びその製造方法につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｚ軸の正方向を上方向とし、ｚ軸の負方向を下方向とする。
【００２３】
（第１の実施形態１）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるヒートシンクの構成につき、詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、ヒートシンク１は、典型的には金属製で矩形平板状のスプレッダ１０と、典型的には金属製でスプレッダ１０に装着されたフィン２０と、を備える。スプレッダ１０及びフィン２０は、摩擦接合性や熱伝導性を考慮すると、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金から選択される同種の材料製であることが好ましい。
【００２６】
スプレッダ１０は、典型的には中実部材であり、そのｚ軸の正方向側の面である上面から各々内方に陥設されｙ軸の方向に延在する典型的には矩形凹部である第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２にフィン２０を挿入して上方に突設させる一方で、それと対向するｚ軸の負方向側の面である下面に、図示を省略する半導体モジュール等の熱源を装着自在である。
【００２７】
また、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２は、スプレッダ１０のｙ軸の負方向の端部とｙ軸の正方向の端部との間においてｙ軸と平行に形成され、上方に開くと共にスプレッダ１０のｙ軸の負方向の端部及びｙ軸の正方向の端部においても外方に開いている。
【００２８】
フィン２０は、典型的には中実部材であり、図中では、一例として２個のフィン、つまり、共に矩形平板状の第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２を示す。第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２は、それらのｙ−ｚ平面に平行な主平面同士を並置させながらｘ軸方向に列を成して配列される。フィン２０を構成するフィンエレメントの個数が多い場合には、各フィンエレメントは、複数の列を並置してもよい。また、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２の各々のｙ軸方向における長さと、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２の各々のｙ軸方向における長さと、は同一である。
【００２９】
ここで、スプレッダ１０と、第１のフィンエレメント２１及び第２のフィンエレメント２２と、は、摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅにより互いに対応して接合されている。
【００３０】
具体的には、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対して、第１のフィンエレメント２１の下端部及び第２のフィンエレメント２２の下端部の各々が挿入され、これらが摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅにより互いに対応して接合されている。ここで、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１と第１のフィンエレメント２１の下端部との摩擦接合の信頼性を向上する観点からは、第１のフィンエレメント２１の下端部のｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面２１ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面２１ｂ及び２１ｃが、第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１１ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１１ｂ及び１１ｃに各々対応して当接された状態で、これらは摩擦接合され摩擦接合部２１ｅを形成して互いに接合されていることが好ましい。また、スプレッダ１０の第２の挿入溝１２と第２のフィンエレメント２２の下端部との摩擦接合の信頼性を向上する観点からは、第２のフィンエレメント２２の下端部のｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面２２ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面２２ｂ及び２２ｃが、第２の挿入溝１２のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１２ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１２ｂ及び１２ｃに各々対応して当接された状態で、これらは摩擦接合され摩擦接合部２２ｅを形成して互いに接合されていることが好ましい。
【００３１】
次に、以上の構成を有する本実施形態におけるヒートシンク１を製造するための製造方法につき、更に図３をも参照しながら、詳細に説明する。なお、スプレッダ１０と複数のフィン２０のフィンエレメントの各々との接合方法は全て同一であるので、スプレッダ１０と第１のフィンエレメント２１との接合方法につき代表的に、以下説明する。
【００３２】
図３は、スプレッダ１０と複数のフィン２０とを摩擦接合により接合する本実施形態におけるヒートシンク１の製造方法を示す図である。なお、図中には、第２のフィンエレメント２２も図示している。
【００３３】
ヒートシンク１を製造するには、図３に示すように、まず、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１に第１のフィンエレメント２１の下端部を挿入する。これにより、第１のフィンエレメント２１の下端部のｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面２１ａ及びｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面２１ｂ及び２１ｃを、第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１１ａ及びｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１１ｂ及び１１ｃに各々対応して当接させた状態にする。この際、第１のフィンエレメント２１は、その中央位置Ｓ１がスプレッダ１０の中央位置Ｓに一致され、つまり、ｙ軸方向において、第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ１は、スプレッダ１０の中央位
置Ｓに一致しており、かつ、第１のフィンエレメント２１のｙ軸方向における一端部及び他端部は、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部と各々面位置になって整合している。
【００３４】
ここで、具体的には、スプレッダ１０には、銅製で板厚４ｍｍのものを用い、スプレッダ１０に機械加工で形成された第１の挿入溝１１については、ｘ軸方向の幅を２ｍｍに設定すると共に、上下方向の長さである深さを２ｍｍに設定し、ｘ軸方向における第１の挿入溝１１と第２の挿入溝１２との間の間隔は、２ｍｍに設定した。また、第１のフィンエレメント２１は、銅製であって、ｘ軸方向の長さである厚さを２ｍｍに設定し、ｙ軸方向の長さを第１の挿入溝１１のｘ軸方向の長さと同一にした。
【００３５】
次に、このようにスプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント２１の上端部に対して、ｚ軸の負方向に向けて押圧力ｆを印加する。これにより、第１のフィンエレメント２１は、その先端壁面２１ａが第１の挿入溝１１の底壁面１１ａに押圧されて、その下端部が第１の挿入溝１１内に保持される。なお、次の摩擦接合工程を含め、第１のフィンエレメント２１の先端壁面２１ａと、第１の挿入溝１１の底壁面１１ａと、が、第１のフィンエレメント２１の自重により当接状態を維持される場合には、押圧力ｆを印加しなくてもよい。
【００３６】
次に、このように第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント２１の上端部に対して押圧力ｆを印加した状態で、図示を省略する駆動機構を作動させ、第１のフィンエレメント２１のｙ軸方向における一端部及び他端部が、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して所定長さで交互に突出するように、第１のフィンエレメント２１をｙ軸の正方向と負方向とに交互に所定周期で高速に往復摺動させる。なお、スプレッダ１０の慣性重量が、第１のフィンエレメント２１の慣性重量よりも軽いような場合には、スプレッダ１０の方を往復摺動させてもかまわない。また、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２は、ｙ軸方向と平行な方向に延在する場合に限らず、ｙ軸に対して交差する方向に形成してもよく、この場合には、第１のフィンエレメント２１をｙ軸に対して交差する方向における正負両方向に交互に所定周期で高速に往復摺動させることになる。
【００３７】
具体的には、かかる往復摺動Ｖの振幅をａ１とすれば、第１のフィンエレメント２１は、スプレッダ１０の中央位置Ｓに一致した第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ１から、ｙ軸の正方向及びｙ軸の負方向に各々振幅ａ１に相当する距離だけ摺動され、第１のフィンエレメント２１のｙ軸方向における一端部及び他端部は、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して長さａ１ほど交互に突出される。また、かかる往復摺動Ｖの摺動速度は、第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ１がスプレッダ１０の中央位置Ｓを通過する際に３００ｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。なお、図３は、第１のフィンエレメント２１のｙ軸の正方向における端部が、スプレッダ１０のｙ軸の正方向における端部から突出された状態を示す。
【００３８】
そして、かかる往復摺動Ｖを所定周期数ほど実行したならば、駆動機構に急制動をかけて第１のフィンエレメント２１を急停止させる。この際、第１のフィンエレメント２１の下端部のｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面２１ａ及びｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面２１ｂ及び２１ｃが、第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１１ａ及びｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１１ｂ及び１１ｃに各々対応して当接された状態で、これらは摩擦接合され摩擦接合部２１ｅを形成して互いに接合される。また、この際、第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ１は、スプレッダ１０の中央位置Ｓに位置され、第１のフィンエレメント２１のｙ軸方向における一端部及び他端部は、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部と各々面位置に
なって整合する。更に、スプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント２１の上端部に対して、ｚ軸の負方向に向けて押圧力ｆを印加しているため、特に、第１のフィンエレメント２１の下端部の先端壁面２１ａが第１の挿入溝１１の底壁面１１ａに圧接されているため、これらはより強固に互いに接合される。
【００３９】
かかる摩擦接合部２１ｅは、往復摺動Ｖ時に、互いに摺動されるスプレッダ１０の材料及び第１のフィンエレメント２１の材料が、各々、摩擦熱によって高温になって一旦溶融した後に再結晶しながら凝固することにより形成されたものである。また、このような再結晶部分については、その硬さが若干低下するものであるが、その接合強度は実用上充分に確保することができるものである。
【００４０】
以上の本実施形態の構成によれば、中実部材であるスプレッダ１０と、スプレッダ１０に形成され、所定方向に延在する複数の挿入溝１１及び１２と、スプレッダ１０から突設した中実部材である複数のフィン２０と、複数の挿入溝１１及び１２と複数の挿入溝１１及び１２に挿入された複数のフィン２０の一端部とが各々対応して摩擦接合される摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅと、を備えることにより、簡便な構成で、中実部材であるスプレッダ１０と中実部材である複数のフィン２０とが確実に接合したヒートシンクを実現することができる。
【００４１】
また、本実施形態の構成によれば、複数のフィン２０が、各々、矩形平板状部材であり、かかる矩形平板状部材の一端部の壁面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ及び２２ｃが、複数の挿入溝１１及び１２の壁面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ及び１２ｃと各々対応して摩擦接合されて摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅを形成したことにより、中実部材であるスプレッダ１０と中実部材である複数のフィン２０とをより確実に摩擦接合することができる。
【００４２】
また、本実施形態の構成によれば、スプレッダ１０及び複数のフィン２０が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金から選択される同種の材料製であることにより、スプレッダ１０及び複数のフィン２０を確実に接合しながら熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンク１を実現することができる。
【００４３】
また、本実施形態の方法によれば、複数のフィン２０の一端部を複数の挿入溝１１及び１２に各々対応して挿入した状態で、スプレッダ１０と複数のフィン２０とを相対的に往復摺動させることにより、複数の挿入溝１１及び１２と複数のフィン２０の一端部との各々を摩擦接合部２１ｅ及び２２ｅで接合したことにより、簡便な構成で、中実部材であるスプレッダ１０と中実部材である複数のフィン２０とが確実に接合したヒートシンク１を製造することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態におけるヒートシンクの構成につき、詳細に説明する。
【００４５】
図４は、本実施形態におけるヒートシンク１００を示す斜視図である。
【００４６】
図４に示すように、本実施形態におけるヒートシンク１００においては、複数のフィン２００のｙ軸方向の長さが、スプレッダ１０のものよりも短くなっていることが、第１の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【００４７】
具体的には、図４に示すように、ヒートシンク１００は、典型的には金属製で矩形平板
状のスプレッダ１０と、典型的には金属製でスプレッダ１０に装着されたフィン２００と、を備える。スプレッダ１０及びフィン２００は、摩擦接合性や熱伝導性を考慮すると、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金から選択される同種の材料製であることが好ましい。
【００４８】
フィン２００は、典型的には中実部材であり、図中では、一例として２個のフィン、つまり、共に矩形平板状の第１のフィンエレメント２０１及び第２のフィンエレメント２０２を示す。第１のフィンエレメント２０１及び第２のフィンエレメント２０２は、それらのｙ−ｚ平面に平行な主平面同士を並置させながらｘ軸方向に列を成して配列される。フィン２００を構成するフィンエレメントの個数が多い場合には、各フィンエレメントは、複数の列を並置してもよい。
【００４９】
ここで、第１のフィンエレメント２０１及び第２のフィンエレメント２０２のｙ軸方向における長さＬ１は、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２のｙ軸方向における長さＬ２よりも短く設定される（Ｌ１＜Ｌ２）。つまり、第１のフィンエレメント２０１及び第２のフィンエレメント２０２のｙ軸の負方向における各々の端部は、スプレッダ１０のｙ軸の負方向における端部に対して、ｙ軸の正方向に距離Ｒだけ離れている。また、第１のフィンエレメント２０１及び第２のフィンエレメント２０２のｙ軸の正方向における各々の端部は、スプレッダ１０のｙ軸の正方向における端部に対して、ｙ軸の負方向に距離Ｒだけ離れている。なお、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２のｙ軸方向における長さＬ２は、スプレッダ１０のｙ軸方向における長さに等しい。
【００５０】
次に、以上の構成を有する本実施形態におけるヒートシンク１００を製造するための製造方法につき、更に図５をも参照しながら、詳細に説明する。なお、スプレッダ１０と複数のフィン２００のフィンエレメントの各々との接合方法は全て同一であるので、スプレッダ１０と第１のフィンエレメント２０１との接合方法につき代表的に、以下説明する。
【００５１】
図５は、スプレッダ１０と複数のフィン２００とを摩擦圧接により接合する本実施形態におけるヒートシンク１００の製造方法を示す図である。なお、図中には、第２のフィンエレメント２０２も図示している。
【００５２】
ヒートシンク１００を製造するには、図５に示すように、まず、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１に第１のフィンエレメント２０１の一端部を挿入すると共に、第１のフィンエレメント２０１の上端部に対して、ｚ軸の負方向に向けて押圧力ｆを印加する。この際、第１のフィンエレメント２０１は、その中央位置Ｓ２がスプレッダ１０の中央位置Ｓに一致され、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の負方向における端部は、スプレッダ１０のｙ軸の負方向における端部に対して、ｙ軸の正方向に距離Ｒだけ離れると共に、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の正方向における端部は、スプレッダ１０のｙ軸の正方向における端部に対して、ｙ軸の負方向に距離Ｒだけ離れている。
【００５３】
次に、このようにスプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント２０１の上端部に対して、ｚ軸の負方向に向けて押圧力ｆを印加し、かかる状態で、図示を省略する駆動機構を作動させ、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸方向における一端部及び他端部が、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して面位置になるように、第１のフィンエレメント２０１をｙ軸の正方向と負方向とに交互に所定周期で高速に往復摺動させる。
【００５４】
具体的には、かかる往復摺動Ｖの振幅をａ２とすれば、第１のフィンエレメント２０１は、スプレッダ１０の中央位置Ｓに一致する第１のフィンエレメント２０１の中央位置Ｓ２から、ｙ軸の正方向及びｙ軸の負方向に各々振幅ａ２だけ摺動され、第１のフィンエレ
メント２０１のｙ軸方向における一端部及び他端部は、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して面位置になる。ここで、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸方向における中央位置Ｓ２がスプレッダ１０のｙ軸方向における中央位置Ｓに一致した状態で、第１のフィンエレメント２０１がスプレッダ１０に固定されるとした場合、振幅ａ２は、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の正方向及びｙ軸の負方向における各々の端部がスプレッダ１０のｙ軸の正方向及びｙ軸の負方向における各々の端部に対して対応して離間する距離Ｒと等しく設定される。また、かかる往復摺動Ｖ時に、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸方向における一端部及び他端部が、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して突出されないようにするためには、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸方向における中央位置Ｓ２がスプレッダ１０のｙ軸方向における中央位置Ｓに一致した状態で、第１のフィンエレメント２０１がスプレッダ１０に固定されるとした場合、振幅ａ２は、距離Ｒ以下に設定されればよいことになる。つまり、かかる場合には、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸方向の長さＬ１は、振幅ａ２を２倍した値と長さＬ１との和が、第１の挿入溝１１のｙ軸方向の長さＬ２以下になるように設定されればよいことになる（Ｌ１＋ａ２＊２）≦Ｌ２）。なお、図５は、第１のフィンエレメント２０１がｙ軸の正方向に振幅ａ２に相当する距離だけ移動した状態を示しており、この場合、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の負方向における端部は、スプレッダ１０のｙ軸の負方向における端部に対して間隔２Ｒだけ離れている。
【００５５】
そして、かかる往復摺動Ｖを所定周期数ほど実行した時点で、駆動機構に急制動をかけて第１のフィンエレメント２０１を急停止させる。この際、第１のフィンエレメント２０１は、第１の挿入溝１１に対して摩擦接合される。併せて、この際、第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ２は、スプレッダ１０の中央位置Ｓに位置され、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の負方向における端部は、スプレッダ１０のｙ軸の負方向における端部に対して、ｙ軸の正方向に距離Ｒだけ離れると共に、第１のフィンエレメント２０１のｙ軸の正方向における端部は、スプレッダ１０のｙ軸の正方向における端部に対して、ｙ軸の負方向に距離Ｒだけ離れている。なお、第１のフィンエレメント２０１の慣性重量が大きい場合には、かかる往復摺動Ｖを所定周期数ほど実行する時刻よりも所定時間早めに駆動機構に急制動をかけて第１のフィンエレメント２０１を急停止させ、第１のフィンエレメント２１の中央位置Ｓ２を、スプレッダ１０の中央位置Ｓに位置されるように停止させることが好ましい。
【００５６】
以上の本実施形態の構成によれば、複数の挿入溝１１及び１２が延在する所定方向における複数のフィン２０の長さＬ１が、複数の挿入溝１１及び１２と、複数の挿入溝１１及び１２に挿入された複数のフィン２０の一端部と、を各々対応して摩擦接合する際の、往復摺動の振幅ａ２を２倍した値と複数のフィン２０の長さＬ１との和が、複数の挿入溝１１及び１２が延在する所定方向における複数の挿入溝１１及び１２の長さＬ２以下になるように設定されたことにより、摩擦接合時に複数の挿入溝１１及び１２から複数のフィン２０の一端部をはみ出さないようにこれらを往復摺動することができて、かかる往復摺動により複数の挿入溝１１及び１２並びに複数のフィン２０の一端部に生じる熱を外部に逃がさないようにこれらを摩擦接合することができるため、中実部材であるスプレッダ１０と中実部材である複数のフィン２０とを短時間でより確実に摩擦接合することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、図６をも参照して、本発明の第３の実施形態におけるヒートシンクの構成につき、詳細に説明する。
【００５８】
図６は、本実施形態におけるヒートシンク３００を示す拡大断面図であり、位置的には図２に対応する。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態におけるヒートシンク３００においては、スプレッダ１０が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、フィン４００が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である部分、並びに銀又は銀を主成分とする合金製である部分を備える複合部材であることが、第１の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【００６０】
具体的には、図６に示すように、スプレッダ１０は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製で矩形平板状である。また、フィン４００は、典型的には中実部材であり、図中では、一例として２個のフィン、つまり、共に矩形平板状の第１のフィンエレメント４２１及び第２のフィンエレメント４２２を示す。
【００６１】
ここで、第１のフィンエレメント４２１は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部５２１と、本体部５２１の下方でそれに接して設けられた銀又は銀を主成分とする合金製である先端部５５１と、を備える。また、第２のフィンエレメント４２２は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部５２２と、本体部５２２の下方でそれに接して設けられた銀又は銀を主成分とする合金製である先端部５５２と、を備える。先端部５５１及び５５２の上下方向の長さは、対応する本体部５２１及び５２２の上下方向の長さよりも小さく設定される。
【００６２】
かかる構成の第１のフィンエレメント４２１及び第２のフィンエレメント４２２に関しては、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２に対して、第１のフィンエレメント４２１の本体部５２１の一部及び先端部５５１の全体、並びに第２のフィンエレメント４２２の本体部５２２の一部及び先端部５５２の全体の各々が対応して挿入され、これらが摩擦接合部４２１ｅ及び４２２ｅにより互いに対応して接合されている。
【００６３】
ここで、スプレッダ１０の第１の挿入溝１１と第１のフィンエレメント４２１の本体部５２１の一部及び先端部５５１の全体との摩擦接合の信頼性を向上する観点からは、第１のフィンエレメント４２１の先端部５５１におけるｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面４２１ａ、並びに本体部５２１の一部及び先端部５５１におけるｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面４２１ｂ及び４２１ｃが、第１の挿入溝１１のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１１ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１１ｂ及び１１ｃに各々対応して当接された状態で、これらは摩擦接合され摩擦接合部４２１ｅを形成して互いに接合されていることが好ましい。また、スプレッダ１０の第２の挿入溝１２と第２のフィンエレメント４２２の本体部５２２の一部及び先端部５５２の全体との摩擦接合の信頼性を向上する観点からは、第２のフィンエレメント４２２の先端部５５２におけるｘ−ｙ平面に平行な先端平面である先端壁面４２２ａ、並びに本体部５２２の一部及び先端部５５２におけるｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面４２２ｂ及び４２２ｃが、第２の挿入溝１２のｘ−ｙ平面に平行な底平面である底壁面１２ａ、並びにｙ−ｚ平面に平行な一対の側平面である側壁面１２ｂ及び１２ｃに各々対応して当接された状態で、これらは摩擦接合され摩擦接合部４２２ｅを形成して互いに接合されていることが好ましい。
【００６４】
以上の構成を有する本実施形態におけるヒートシンク３００を製造する際には、まず、スプレッダ１０に形成された第１の挿入溝１１内に銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔を配設すると共に、第２の挿入溝１２内に銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔を配設する。この際の銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔の上下方向の長さである配設厚さは、本体部５２１及び５２２の上下方向の長さよりも薄く、第１の挿入溝１１及び第２の挿入溝１２上下方向の長さである深さよりも薄く設定される。
【００６５】
次に、銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔が各々配設された第１の挿入溝１１に対して、第１のフィンエレメント４２１の本体部５２１の下端部を、それが銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔に当接するように挿入する。
【００６６】
次に、このように第１の挿入溝１１に挿入された第１のフィンエレメント４２１の上端部に対して押圧力を印加した状態で、図示を省略する駆動機構を作動させ、第１のフィンエレメント４２１のｙ軸方向における一端部及び他端部が、スプレッダ１０のｙ軸方向における一端部及び他端部から各々対応して所定長さで交互に突出するように、第１のフィンエレメント４２１をｙ軸の正方向と負方向とに交互に所定周期で高速に往復摺動させる。
【００６７】
そして、かかる往復摺動を所定周期数ほど実行したならば、駆動機構に急制動をかけて第１のフィンエレメント４２１を急停止させると、第１の挿入溝１１と、第１のフィンエレメント４２１の本体部５２１の一部及び先端部５５１の全体と、が摩擦接合部４２１ｅにより互いに摩擦接合される。この際、先端部５５１は、第１の挿入溝１１内に配設された銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔に由来するものであるため、第１の挿入溝１１の壁面、及びこれに摩擦接合した先端部５５１の壁面における摩擦接合部４２１ｅには、摩擦の熱によっても脆弱な金属間化合物が生成されることはない。
【００６８】
その後、同様に、銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔が各々配設された第２の挿入溝１２に対して、第２のフィンエレメント４２２の本体部５２２の下端部を、それが銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔に当接するように挿入して、所定周期ほど往復摺動させたならば急停止させて、第１の挿入溝１１と、第２のフィンエレメント４２２の本体部５２２の一部及び先端部５５２の全体と、が摩擦接合部４２２ｅにより互いに摩擦接合される。この際、先端部５５２は、第２の挿入溝１２内に配設された銀又は銀を主成分とする合金から成る粉末又は箔に由来するものであるため、第２の挿入溝１２の壁面、及びこれに摩擦接合した先端部５５２の壁面における摩擦接合部４２２ｅには、摩擦の熱によっても脆弱な金属間化合物が生成されることはない。
【００６９】
なお、本実施形態における先端部５５１及び５５２は、第２の実施形態におけるヒートシンク１００に適用できることはもちろんである。
【００７０】
以上の本実施形態の構成によれば、スプレッダ１０が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製であり、複数のフィン４００が、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金製である本体部５２１及び５２２、及び本体部５２１及び５２２のスプレッダ１０側に設けられた銀又は銀合金製である先端部５５１及び５５２を備えることにより、スプレッダ１０及び複数のフィン４００を構成する材料が異種又は同種のいずれであっても、それらの間に金属間化合物を生成することを抑制することができ、それらを確実に接合しながら熱伝導率を向上させて放熱特性をより向上したヒートシンク３００を実現することができる。
【００７１】
なお、本発明は、構成要素の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、スプレッダと複数のフィンとが確実に接合したヒートシンクを提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に電子デバイス等のヒートシンクの分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００７３】
１、１００、３００…ヒートシンク
１０…スプレッダ
１１…第１の挿入溝
１１ａ…底壁面
１１ｂ、１１ｃ…側壁面
１２…第２の挿入溝
１２ａ…底壁面
１２ｂ１２ｃ…側壁面
２０、２００、４００…フィン
２１、２０１、４２１…第１のフィンエレメント
２１ａ、２２ａ、４２１ａ、４２２ａ…先端壁面
２１ｂ、２１ｃ、２２ｂ、２２ｃ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２２ｂ、４２２ｃ…側壁面
２１ｅ、２２ｅ、４２１ｅ、４２２ｅ…摩擦接合部
２２、２０２、４２２…第２のフィンエレメント
２２ａ…先端壁面
２２ｂ、２２ｃ…側壁面
２２ｅ…摩擦接合部
５２１、５２２…本体部
５５１、５５２…先端部、
ａ１、ａ２…振幅
Ｓ１、Ｓ２…中央位置
ｆ…押圧力
【図１】
2015056528.tif 000003
【図２】
2015056528.tif 000004
【図３】
2015056528.tif 000005
【図４】
2015056528.tif 000006
【図５】
2015056528.tif 000007
【図６】
2015056528.tif 000008