(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金製のケースへ伝導させ、放熱を加速することを可能する放熱モジュールを提供する。【解決手段】放熱モジュールは、ケース１及び接触面を備える。ケース１は固体のマグネシウム合金材料に加熱軟化処理およびプレス鍛造加工を行うことで形成され、外周に側壁１１を有し、内部に陥没状の収容空間１２を有する。接触面は高導熱金属から形成され、ケース１の内部と互いに熔解及び結合する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固体のマグネシウム合金材料に加熱軟化処理およびプレス鍛造加工を行うことで形成され、外周に側壁を有し、内部に陥没状の収容空間を有するケースと、
高導熱金属から形成され、前記ケースの内部と互いに熔解および結合する接触面と、を備え、
高導熱金属から構成される前記接触面は、内部の発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金の前記ケースへ伝導させ、放熱を加速することが可能であり、かつ前記ケースの構造分子と前記接触面の構造分子とが圧力によって緊密に重合することで、表面を容易にめっき加工することが可能であることを特徴とする複合式放熱モジュール。
【請求項２】
前記ケースは、前記側壁の外部に複数の鱗片を有し、前記側壁の下方にリブを有することを特徴とする請求項１に記載の複合式放熱モジュール。
【請求項３】
前記ケースは、楕円形、三角形、矩形、多辺形または流線状のいずれか一つの凹状体に形成され、前記凹状体の一側に開口部を有し、他側に固着された底部を形成し、前記底部は円周に複数の締め付け孔を有することを特徴とする請求項２に記載の複合式放熱モジュール。
【請求項４】
前記ケースは、楕円形、三角形、矩形、多辺形または流線状のいずれか一つの凸状体に形成され、前記凸状体の一側に開口部を有し、かつ底部の中央を貫通する桿状孔を有することを特徴とする請求項２に記載の複合式放熱モジュール。
【請求項５】
前記接触面は、前記陥没状の収容空間の底部に埋められる板状の銅合金であることを特徴とする請求項２に記載の複合式放熱モジュール。
【請求項６】
前記接触面は、前記陥没状の収容空間の内壁に配置される環状の銅合金であることを特徴とする請求項２に記載の複合式放熱モジュール。
【請求項７】
外周に側壁を有し、内部に陥没状の収容空間を有し、前記側壁の外部に複数の鱗片を有し、前記側壁の下方にリブを有するケースと、
高導熱金属から形成され、前記陥没状の収容空間内に熔解する接触面と、を備え、
前記ケースの前記側壁、前記外部の前記鱗片、前記内部の前記収容空間、前記リブ及び内部の前記接触面は、錠状のマグネシウム合金材料および高導熱金属を加熱して軟化させた後、形が決められた型および強度が十分な外力によってプレス鍛造加工を行うことによって形成され、
高導熱金属から形成される前記接触面は、内部の発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金の前記ケースへ伝導させ、放熱を加速することが可能であり、かつ前記ケースの構造分子と前記接触面の構造分子とが圧力によって緊密に重合することで、表面を容易にめっき加工することが可能であることを特徴とする複合式放熱モジュール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は複合式放熱モジュール、特に鍛造マグネシウム合金から構成され、かつ内部の接触面と高導熱金属とを互いに熔解及び結合させることによって発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金のケースへ伝導させ、放熱を加速することを可能にし、かつ圧力によって構造分子をより緊密に重合させるため、表面を容易にめっき加工することが可能な複雑な構造を有する放熱モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のランプは、電球または蛍光灯を使用することが一般的であるため、消費電力および資源を浪費し、環境保護に支障を与えるという問題があるだけでなく、容易に発熱することが原因で環境温度を上昇させ、ランプの使用寿命を影響するという問題があった。特に家庭用の蛍光灯は発振およびきらつき現象が生じ、目に悪いという欠点があった。
【０００３】
環境にやさしい新世代の発光ユニットの主流となるＬＥＤの寿命は、現今の照明系統の寿命の数倍であり、ＬＥＤは水銀を含有しないため、環境を破壊することがない。かつ消費電力がさらに低くなるため、将来的に従来のランプの代わりに最良の照明の光源となることが可能である。ＬＥＤの発光は単一方向であるため、一番よく利用される方法は、複数のＬＥＤを多角度に分布させることによって発光を達成することである。しかし、ＬＥＤは、コストを増加させてしまうという問題があるだけでなく、発熱が原因で輝度及び使用寿命に影響を与えるという問題がある。
【０００４】
発熱問題を克服するため、よく見られる従来の設計は、アルミニウム合金によって直接ランプのケースの表に放熱器を形成し、かつ放熱鰭片によって放熱効果を向上させることであるが、達成可能な効果は限られ、最も望ましいとは言えない。現今、複合金属製の放熱器、例えば代表例とする特許文献１により掲示される複合式放熱器は、別の電子製品の分野に使用されているが、ＬＥＤランプのケースにはまだ使用されていない。
【０００５】
また、市販の様々な複合式放熱ユニットは、使い道によって形が異なる。その内部に採用された放熱ユニットの大部分はアルミニウムから構成され、熱伝導体は銅から構成される。そのうち銅金属は導熱性が良好で、放熱が比較的遅いのに対し、アルミニウム金属は導熱が比較的遅く、放熱が比較的早いため、銅とアルミニウムとの結合による放熱製品は生み出されるが、実際に果たした放熱効果および電磁波遮蔽性はまだ最も望ましいのではない。
【０００６】
軽金属のうちのマグネシウム合金およびアルミニウム合金は強度対重量の比、剛性、耐衝撃性、耐磨耗性および電磁波遮蔽性が比較的良好なだけでなく、リサイクルが可能であるため、一部の業者はマグネシウム合金から放熱ユニットを製造し、採用した製造技術はダイカスト法および半固態射出によって成型することである。しかし、マグネシウムの流動性はあまり好ましくないため、ダイカスト製造工程において、工作品の厚さが薄ければ薄いほど成型難度が高くなり、製品の不良率も高くなる。また熱膨張による破裂、酸化、流れ模様、強度不足及び突出変形などの現象が発生し、かつ緊密度が足りないと全体の放熱効果が影響を受ける。
【０００７】
またマグネシウム金属は数百年の歴史のあるアルミニウムとは異なり、ここ十数年広範に研究及び応用されてきた新たな材質であるため、その属性が過去においては業界の理解を得られなかったばかりであり、かつ製造が比較的困難でなお加工工程において燃焼または爆発などの発生の恐があったため、単に従来の工法によってマグネシウム金属の複合式放熱ユニットを製造することはあり得ないかに思われた。というのも、マグネシウム金属は酸化反応を容易に生じ、かつ高温溶解状態下で酸素に接触すると容易に燃焼し、水に接触すると水素を生じ、激しく燃焼し爆発を引き起こすような極めて危険性の高い金属であるからである。それゆえ、複合製造はさらに困難である。
【０００８】
本考案者は上機問題に鑑み、研究および設計をより深く進め、かつ絶えず実験及び改良を行った結果、本考案を完成させた。
本考案者は、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウムなどの鍛造製品を製造する金属加工業者であり、かつ絶えず実験を行った結果、プレス鍛造法によって処理されたマグネシウム合金の工作品は内部の結晶組織が受力によって変化するため、降温効果がアルミニウム合金の工作品よりも優れていることと、材料を鍛造圧縮し、結晶組織を均質かつ緊密にすることによって伝熱および放熱効果をさらに向上させることができることを発見した。さらにマグネシウム合金をプレス鍛造し、放熱モジュールを製造したところ、放熱効果がアルミニウム合金製品よりも遥かに優れていることが判明した。
【特許文献１】台湾特許第５６３８４６号明細書
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案の主な目的は、鍛造マグネシウム合金材料で製作し、その内部の接触面と高導熱金属とを互いに熔解及び結合させることによって発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金製のケースへ伝導させ、放熱を加速することを可能にし、かつ圧力によって構造分子をより緊密に重合させることで、表面を容易にめっき加工することが可能な複雑な構造を有する放熱モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本考案による複合式放熱モジュールは、ケース及び接触面を備える。ケースは固体のマグネシウム合金材料に加熱軟化処理およびプレス鍛造加工を行うことによって形成され、かつ外周に側壁を有し、内部に陥没状の収容空間を有する。接触面はケースの内部と互いに熔解及び結合する高導熱金属である。これにより、マグネシウム合金材料から形成されかつ複雑な構造を有する放熱モジュールの内部は高導熱金属から構成される接触面によって発熱源の熱を迅速に吸収し、外部のマグネシウム合金のケースへ伝導させ、放熱を加速することが可能である。かつその製品は圧力を受けて構造分子をより緊密に重合させたため、表面を容易にめっき加工することが可能である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１から図８に示すように、本実施形態による複合式放熱モジュールは、ケース１及び接触面２を備える。
ケース１は、外周に側壁１１を有し、内部に陥没状の収容空間１２を有する。かつケース１は、固体のマグネシウム合金材料に加熱軟化処理およびプレス鍛造加工を行うことによって形成される。
【００１２】
接触面２は、ケース１の内部と互いに熔解及び結合する高導熱金属である。高導熱金属は金、プラチナ、銀または銅などのいずれか一つから構成される。
製作の際に、図４に示すように、接触面２を板状の銅合金で形成し、かつ陥没状の収容空間１２の底部に埋めることが可能である。または図５に示すように、接触面２を環状の銅合金で形成し、かつ陥没状の収容空間１２の内壁に配置することも可能である。
【００１３】
図１から図４に示すように、ケース１は円形の凹状体に形成され、かつケース１の一側に開口部１３を有し、他側に固着された底部１４を有し、底部１４は円周に複数の締め付け孔１７を有する。また側壁１１の外部に複数の鱗片１５を配置し、ケースの下方にリブ１６を配置することが可能である。また図５と図６に示すように、ケース１を凸状体に形成し、その一側に開口部１３を形成し、かつ底部１４の中央を貫通して桿状孔１８を形成することも可能である。またケース１を楕円形、三角形、矩形、多辺形または流線状などの凹状体または凸状体（図中未表示）に形成することも可能である。
【００１４】
本実施形態による複合式放熱モジュールを製作する際、予めコンピューターによる模擬、即ち“モールドフロー分析”を行うことが可能である。“モールドフロー分析”は予め製品の造形に基づいて設計された型のパターン、金属原型のパターンなどをコンピューターのファイルに保存し、そののち金属材料の特性パラメーターおよびほかの経験値を入力し、コンピューターのソフトウェアの執行プログラムにより、金属材料を型３に流し入れて成型する際の流動状態を分析し、続いて分析結果に基づいて製品または型３の造形を修正することである。コンピューターによるモールドフロー方式の正確率は９５％以上に達することが可能であるため、型３の作製を誤ってコストを損失することを減少させ、製品の納期を短縮することが可能となる。
【００１５】
図７に示すように、コンピューターのモールドフローによって分析した結果に基づいて錠状のマグネシウム合金材料および銅金属を加熱し、軟化させ、そののち形が決められた型３および強度が十分な外力によってプレス鍛造加工を行えば成型が完了するため、製造が比較的容易になるだけでなく、良品の歩合を大幅に高くすることが可能である。
【００１６】
図４と図５に示すように、本実施形態は鍛造を採用するため、ケース１の側壁１１の外部の鱗片１５、内部の収容空間１２、リブ１６および接触面２などの部位を一回のみで形成して構造が複雑な放熱モジュールを製作することが可能なだけでなく、圧力によって製品の構造分子をより緊密に重合させることが可能である。従って、水に強くなり、表面を容易にめっき加工すること、即ち従来の方法によって放熱面にめっき層（図中未表示）を増設して製品の美観を増すことが可能である。
【００１７】
また、本実施形態を製作する際のもう一つの要点は次の通りである。周知のとおりマグネシウム金属は可燃性を有し、燃焼温度が６００度あまりであるため、二種類の金属を複合させるには、マグネシウム合金の温度が高くなり過ぎないように注意しなければならない。温度が高過ぎると危険であるため、２００℃から３５０℃までの間の温度が最も好ましい。また銅合金を加熱する際、温度はマグネシウム合金の燃焼温度を超え、２００℃から８００℃の間が最も好ましい。続いて、軟化したマグネシウム合金と銅合金などの半製品を型３に流し入れ、圧力によって両者を結合させて成型する際、温度が比較的低いマグネシウム合金に温度が比較的高い銅合金を押し込み、銅合金によってマグネシウム金属に熱交換及び間接加熱を行うことにより、マグネシウム合金の温度を上昇させ、さらに二つの合金を互いに熔解させて成型する際、図８に示すように、二つの合金はケース１と接触面２の間において互いに緊密に接触して一体となる共晶組織２１を呈する。注目すべきなのは、加熱によって得る効果は予めコンピューターのモールドフローによって予測する必要があることである。これにより、製造の際に加熱温度をマグネシウムの燃焼温度以下に正確に制御し、生産上の安全性を確保することが可能であるため、安全に対する配慮は不要となる。
【００１８】
図１から図６に示すように、製作されたマグネシウム合金の複合式放熱モジュールを応用する際、銅製の接触面２の高導熱性によって発熱源の熱を迅速に吸収し、熔解及び結合によって形成された共晶組織によって外部のマグネシウム合金製のケース１へ伝導させ、放熱を加速することが可能であるため、熱吸収および放熱が速くなるだけでなく、従来の構造と比べて電磁波遮蔽性が良好である。従って、ＬＥＤランプのケースの放熱に適用することが可能となるだけでなく、放熱及び電磁波遮蔽が必要な各種電子製品にも汎用することが可能となる。
【００１９】
上述したとおり、製品化に成功した本実施形態は、マグネシウム合金および高導熱金属の冶金性質および物理特性を最も効率的に応用し、本実施形態に基づいて鍛造された放熱モジュールは製造が容易であるため、良品の歩合を大幅に高くすることが可能である。かつ、製品の表面は非常に平滑であるため、後続の表面処理に有利になる。さらに注目すべきなのは、発光ダイオードの放熱モジュールに残留した熱を降下させるという要求に応える放熱効果は、従来の構造よりも遥かに優れていることが明確であるため、進歩性と産業上の利用価値を有することである。従って、法に基づいて実用新案登録請求を提出する。
【００２０】
上述した具体的な実施形態は、本考案の目的、特徴および効果を説明するための一例に過ぎず、本考案の実施範囲を限定することができない。またこの技術を熟知している人が上述した説明、請求範囲に記載された構造の特徴および効果に基づいて効果が同等な変更および修正を行う場合、その本質は本考案の精神範疇を逸脱しないため、これらの変更または修正は本考案の請求範囲に属するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案の一実施形態による複合式放熱モジュールの外観図である。
【図２】本考案の一実施形態による複合式放熱モジュールの平面図である。
【図３】本考案の一実施形態による複合式放熱モジュールの底面図である。
【図４】本考案の一実施形態による複合式モジュールの断面図である。
【図５】本考案の他の実施形態による複合式放熱モジュールの断面図である。
【図６】本考案の他の実施形態による複合式放熱モジュールの外観図である。
【図７】本考案の一実施形態による複合式放熱モジュールにおいてプレス鍛造を行う際の状態を示す模式図である。
【図８】本考案の一実施形態による複合式放熱モジュールにおける接合面の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：ケース、  １１：側壁、  １２：収容空間、  １３：開口部、  １４：底部、  
１５：鱗片、  １６：リブ、  １７：締め付け穴、  １８：桿状孔、  ２：接触面、  ２１：共晶組織、  ３：型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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