(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム押出形材からなり、基板（11）上に多数の薄板状フィン（12）（13）が並設されたヒートシンクであって、前記フィン（13）の少なくとも先端部に、フィン（13）に平行で基板（11）に平行な方向で断面形状が波打つように変化する波打部（13a）が形成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
両端のフィン（12）には波打部が形成されていない請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（22）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、
前記ダイス（20）のベアリング長さを、フィン基部（Ｌ２）で長く、フィン先端部（Ｌ１）で短く形成することにより、前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部よりもフィン先端部で速くなるように制御することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項４】
基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（22）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、
前記ダイス（20）は後端部に凹陥状の材料溜め（21）が形成され、このダイス（20）の後部に、コンテナ（30）内の押出材料（３）をダイス（20）に導く通路孔（41）を有するバッフルプレート（40）を、ベアリング部（22）の基板（22c）側において材料溜め（21）の開口面上に通路孔（41）の内壁を突出させて配置し、このバッフルプレート（40）の通路孔（41）によってコンテナ（30）からベアリング部（22）に流入する押出材料（３）をフィン基部側で迂回させ、押出材料（３）の流れ抵抗を、フィン先端側で小さく、フィン基部側で大きくすることにより、前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部よりもフィン先端部で速くなるように制御することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項５】
基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（22）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、
前記ダイス（20）は後端部に凹陥状の材料溜め（21）が形成され、このダイス（20）の後部に、コンテナ（30）内の押出材料（３）をダイス（20）に導く通路孔（41）を有するバッフルプレート（40）を、ベアリング部（22）の基板（22c）側において材料溜め（21）の開口面上に通路孔（41）の内壁を突出させて配置し、このバッフルプレート（40）の通路孔（41）によってコンテナ（30）からベアリング部（22）に流入する押出材料（３）をフィン基部側で迂回させ、押出材料（３）の流れ抵抗を、フィン先端側で小さく、フィン基部側で大きくし、
かつ、前記ダイス（20）のベアリング長さを、フィン基部（Ｌ２）で長く、フィン先端部（Ｌ１）で短く形成することにより、
前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部よりもフィン先端部で速くなるように制御することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項６】
基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（20）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、
前記ダイス（20）のベアリング部（22）のベアリング幅を、フィン先端部（Ｍ１）で狭くフィン基部（Ｍ２）で広く形成することにより、押出後の冷却速度がフィン基部よりもフィン先端部で速くなるように冷却することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【請求項７】
前記ダイス（20）のベアリング長さを、フィン基部（Ｌ２）で長く、フィン先端部（Ｌ１）で短く形成することにより、前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部（Ｌ２）よりもフィン先端部（Ｌ１）で速くなるように制御する請求項６に記載のヒートシンクの製造方法。
【請求項８】
前記ダイス（20）は後端部に凹陥状の材料溜め（21）が形成され、このダイス（20）の後部に、コンテナ（30）内の押出材料（３）をダイス（20）に導く通路孔（41）を有するバッフルプレート（40）を、ベアリング部（22）の基板（22c）側において材料溜め（21）の開口面上に通路孔（41）の内壁を突出させて配置し、このバッフルプレート（40）の通路孔（41）によってコンテナ（30）からベアリング部（22）に流入する押出材料（３）をフィン基部側で迂回させ、押出材料（３）の流れ抵抗を、フィン先端側で小さく、フィン基部側で大きくすることにより、前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部（Ｌ２）よりもフィン先端部（Ｌ１）で速くなるように制御する請求項６または７に記載のヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板上に多数の薄板状フィンが並設されたヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器等に用いられる放熱部材の一つに、放熱基板上に多数の薄板状のフィンが並行して設けられたアルミニウム製ヒートシンクがある。このような形状の放熱部材は、少ない工程で製作できるというメリットから押出材が用いられることが多く、基板とフィンとを別途製作してこれらを嵌合、カシメ、ろう付等により一体化するよりも低コストで製作できる。
【０００３】
一方、近年の電子機器における発熱量の増大と製品の小型化により、優れた放熱性能を有するヒートシンクが求められている。前記ヒートシンクでは、トング比を高くフィンピッチを狭くすれば、フィンの総表面積、即ち放熱面積が拡大されて放熱性能を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、押出成形ではトング比およびフィンピッチに限界があるため、これらの設定のみでは十分に放熱性能の向上を図ることができない。
【０００５】
この発明は、上述の技術背景に鑑み、生産性に優れた押出形材であって、従来よりもフィンの総表面積が拡大されて放熱性能の優れたヒートシンク、およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のヒートシンクは、前記目的を達成するために、アルミニウム押出形材からなり、基板（11）上に多数の薄板状フィン（12）（13）が並設されたヒートシンクであって、前記フィン（13）の少なくとも先端部に、押出方向で断面形状が波打つように変化する波打部（13a）が形成されていることを基本要旨とする。
【０００７】
また、前記ヒートシンクにおいて、  両端のフィン（12）には波打部が形成されていないことが好ましい。
【０００８】
また、この発明の一つのヒートシンクの製造方法は、基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（20）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部よりもフィン先端部で速くなるように制御することを基本要旨とする。
【０００９】
また、前記ヒートシンクの製造方法における前記押出材料（３）の流速制御は、前記ダイス（20）のベアリング長さを、フィン基部（Ｌ2）で長く、フィン先端部（Ｌ1）で短く形成することにより行うこと、あるいは前記ダイス（20）の後部に、コンテナ（30）内の押出材料（３）をダイス（20）に導く通路孔（41）を有するバッフルプレート（40）を配置し、このバッフルプレート（40）の通路孔（41）によって、押出材料（３）の流れ抵抗を、フィン先端側で小さく、フィン基部側で大きくすることにより行うことが好ましい。
【００１０】
この発明のもう一つのヒートシンクの製造方法は、基板（11）上に多数の薄板状のフィン（12）（13）が並設されたヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイス（20）のベアリング部（20）からアルミニウム押出材料（３）を押出すことにより製造する方法において、押出後の冷却速度がフィン基部よりもフィン先端部で速くなるように冷却することを基本要旨とする。
【００１１】
また、前記ヒートシンクの製造方法において、前記ダイス（20）のベアリング部（22）のベアリング幅は、フィン先端部（Ｍ1）で狭くフィン基部（Ｍ2）で広く形成されていることが好ましく、さらに前記ダイス（20）のベアリング部（22）におけるアルミニウム押出材料（３）の流速を、フィン基部（Ｌ2）よりもフィン先端部（Ｌ1）で速くなるように制御することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のヒートシンクの一実施形態を示す。
【００１３】
前記ヒートシンク（１）は、アルミニウム押出形材を所要長さに切断して製作されたものであり、厚肉の基板（11）上に多数の薄板状フィン（12）（13）が所定間隔で並設されている。これらの多数のフィンのうち、両端のフィン（12）（12）を除く中間のフィン（13）の先端部には、押出方向で断面形状が波打つように変化する波打部（13a）が形成され、基板（11）に近いフィン基部（13b）は波打たず押出方向で等しい断面形状を有する。一方、両端のフィン（12）（12には波打部が形成されていないストレート板である。
【００１４】
前記波打部（13a）はフィン（13）の表面積を拡大して放熱性能を高めている。前記波打部（13a）は、フィンの少なくとも先端部に形成されていれば表面積を拡大できる。また、両端のフィン（12）（12）に波打部を形成せずにストレート板とすることでヒートシンクは所定の外形寸法に定まり凹凸もないから、強制空冷のためにフードを被せる等、他部品を組付ける場合にも、部品同士が干渉することなく円滑に組付けることができる。また、両端のフィンはストレート板の方が外観が良いので、他部品と組付けない場合に両端にストレート板を選択することは自由である。無論、他部品を組付ける場合にも、組付に支障を来さない限り両端のフィンに波打部を形成することも自由である。
【００１５】
押出材料となるアルミニウムは、押出成形可能で熱伝導性優れたものであれば良く、特にＪＩＳ  ６０００系合金を推奨できる。
【００１６】
この発明のフィンに波打部を有するヒートシンク（１）は、図２および図３に示されるように、ダイス（20）、コンテナ（30）、およびダイス（20）とコンテナ（30）の間に介在するバッフルプレート（40）を備えた押出装置（２）によって次に示す方法で製造される。
【００１７】
なお、図示説明の便宜上、図２、３に示すダイス（20）のベアリング部形状は、前記ヒートシンク（１）の外周形状を厳密に表すものではない。
フィン数、トング比、フィンピッチが厳密には一致していない。
【００１８】
前記ダイス（20）には、その後端部位置において押出材料（３）を溜める凹陥状の材料溜め（21）が形成され、この材料溜め（21）に臨んで前記ヒートシンク（１）の横断面外周形状に対応する内周形状のベアリング部（22）が設けられている。このベアリング部（22）に囲まれた成形孔（23）を押出材料（３）が通過することにより上記のような横断面外周形状のヒートシンク（１）が押出成形される。
【００１９】
前記バッフルプレート（40）には、押出材料（３）が通過する通路孔（31）が前後方向に貫通して設けられ、バッフルプレート（40）をダイス（20）とコンテナ（30）との間に介在させるように三者を組み合わせた際、前記通路孔（41）の前端開口は、ダイス（20）の材料溜め（21）に面して開放され、またその後端開口は、コンテナ（30）のビレット孔（31）内に面して開放されるように形成されている。そして、コンテナ（30）から押出さ装填された押出材料（３）は、通路孔（31）を通過する間にその形状に応じた流速分布に制御されてダイス（20）のベアリング部（22）に導かれる。
【００２０】
前記ヒートシンク（１）のフィン（13）の波打部（13a）は、前記ダイス（20）のベアリング部（22）やバッフルプレート（40）の通路孔（41）の形状を変化させることにより、押出材料（３）の流速を制御し、あるいはフィンの冷却速度を制御することによって形成される。波打部（13a）を形成する３つの具体例を示す。
（製造方法１）
ダイス(20)のベアリング部（22）において、フィンの先端部（22a）のベアリング長さ（Ｌ1）を基部（22b）のベアリング長さ（Ｌ2）よりも短く形成して、ベアリング部（22）通過時の押出材料（３）の流速がフィンの先端部（22a）で速く、基部（22b）で遅くなるように制御する。
【００２１】
一般に押出成形では、ベアリング部における押出材料（３）の流速が速くなると、押出材の形状安定性が低下して変形しやすくなる。高トング比で薄肉のフィン（13）では、厚肉の基板（11）よりもその傾向が顕著であり、かつ基板（11）から離れたフィンの先端部ほど形状安定性が低下する。この発明では、フィン先端部（22a）の流速を速くすることによって意図的に形状安定性を低下させ、波打つように変形させる。
【００２２】
ベアリング長さの比率（Ｌ1：Ｌ2）は、十分に波打たせるためにフィン先端部（Ｌ1）と基部（Ｌ2）とで１：１．２５〜４．０が好ましい。特に好ましい比率（Ｌ1：Ｌ2）は１：２．０〜３．０である。
（製造方法２）
本実施形態では、製造方法１と同様にダイス（20）ベアリング部（22）通過時の押出材料の流速を制御するが、バッフルプレート（40）の通路孔（41）の形状によって、コンテナ（30）から押出される押出材料（３）の流れ抵抗を部分的に変化させることによって流速を制御する。
【００２３】
前記押出装置（２）では、通常バッフルプレート（40）の通路孔（41）寸法ととダイス（20）の材料溜め（21）の開口部寸法とを一致させると（図２の位置Ａ）、ベアリング部（22）のどの部分にも均一な流速で材料を導入させことができる。図２に示す例では、通路孔（41）の開口寸法をダイス（20）の材料溜め（21）よりも小さくして、材料溜め（21）の開口面上に通路孔（41）の内壁を突出させて（図２の位置Ｂ）、材料溜め（21）の開口部を部分的に塞いでいる。この部分的閉塞によって押出材料（３）の流れが迂回して流れ抵抗が大きくなり、ベアリング部（22）通過時の流速が遅くなる。材料溜め（21）の開口部における閉塞位置によって流速を遅くする部分を設定し、閉塞量によって遅らせる度合いを設定することができる。図２の例では、ベアリング部（22）の基板（22c）側で通路孔（41）寸法を小さく形成し、基板（22c）部分が隠れる程度に部分閉塞することによって、基板（22c）からフィンの基部（22b）に至る部分の流速を遅らせることとし、相対的にフィン先端部（22a）における流速を速くしている。
【００２４】
なお、本実施形態では、押出材料（３）の流れ抵抗を大きくするために通路孔（41）の開口面積を小さくして流れを迂回させているが、流れ抵抗を変化させる手段は図示例に限定されない。通路孔内に突起を形成しても迂回させることができるし、通路孔の内壁を部分的に傾斜させることによっても流れ抵抗を変化させることができる。
（製造例３）
この実施形態では、フィン（13）の先端部（13a）と基部（13b）とで押出後の冷却速度を変化させることにより波打部を形成する。
【００２５】
図３に示すように、ダイス（20）のベアリング部（22）においてフィン先端部（22a）のベアリング幅（Ｍ1）で狭く、基部（22b）のベアリング幅（Ｍ2）を広くすると、押出されたヒートシンク（１）のフィン（13）は先端部（13a）で薄く基部（13b）で厚くなる。この肉厚の差により、フィンの先端部（13a）の方が速く冷却され、冷却速度の遅い基部（13b）との収縮率の差により波打部（13a）が形成される。
【００２６】
ベアリング幅の比率（Ｍ1：Ｍ2）は、十分に波打たせるためにフィン先端部（Ｍ1）と基部（Ｍ2）とで１：１．２〜３．０が好ましい。特に好ましい比率（Ｍ1：Ｍ2）は１：１．５〜２．５である。
【００２７】
また、この発明では、上述の製造方法１と製造方法２とを組合わせてベアリング長さとバッフルプレートとの両者で押出材の流速制御を行うこともできる。さらに、これらの流速制御と製造方法３のフィンの冷却速度差とを組合わせることもできる。複数の方法を組み合わせることにより、波打部の位置や変形量の設定が容易になる。
【００２８】
【実施例】
押出材料としてＪＩＳ  ６０６３アルミニウム合金を用い、上述の製造例１〜３の３種の方法に基づいて図１に示すヒートシンク（１）を製作した。製作したヒートシンク（１）の寸法は、基板（11）の幅（Ｗ）が６０mm、基板（11）の厚さ（Ｔ1）が５mm、フィン（12）（13）の高さ（Ｔ2）が６０mm、フィン（12）（13）の厚さ（Ｆ1）は先端部で１．０mm、フィンピッチ（Ｆ2）が４mmである。
（実施例１）
上述の製造方法１の方法に基づいて押出形材を製作した。ダイス（20）は、両端のフィン（12）を除く中間のフィン（13）のベアリング長さを、フィンの先端部（22a）で２．０mmで一定とし、基部（22b）との比率（Ｌ1：Ｌ2）を１：１．５、１：２．５、１：３．５の３種類に形成し、両端のフィン（12）については中間のフィン（13）の基部と同寸で先端部まで同じ長さに形成した。また、ベアリング幅（Ｍ1、Ｍ2）は全てのフィン（12）（13）で先端部（Ｍ1）から基部（Ｍ2）まで１．０mmの一定とし、フィン（12）（13）の肉厚は一定とした。
【００２９】
これら３種類のダイス（20）を用いて押出し、適宜長さに切断してヒートシンク（１）を製作した。３種類のヒートシンクは、両端のフィン（12）（12）はストレート板に形成され、中間のフィン（13）にはいずれも先端部に波打部（13）が形成されていた。また、ベアリング長さの比率（Ｌ1：Ｌ2）が大きいほど、大きく波打つものであった。
【００３０】
（実施例２）
上述の製造方法２の方法に基づいて押出形材を製作した。ダイス（20）は、全てのフィン（12）（13）について、ベアリング長さ（Ｌ1、Ｌ2）を３．０mm、ベアリング幅（Ｍ1、Ｍ2）を１．０mmの一定値とした。バッフルプレート（40）は、通路孔（41）を、ダイス（20）の材料溜め（21）の開口部よりも小さく形成して内壁が図２の位置Ｂとなるものを使用し、前記開口部の基板側に突出させて押出材料（３）の流れを矢印のように迂回させたところ、全てのフィンの先端部に波打部が形成された。
（実施例３）
上述の製造方法３の方法に基づいて押出形材を製作した。ダイス（20）は、両端のフィン（12）を除く中間のフィン（13）について、先端部（22a）のベアリング幅（Ｍ1）を１．０mm、基部（22b）のベアリング幅（Ｍ2）との比率（Ｍ1：Ｍ2）を１：１．２、１：１．３、１：１．５の３種類に形成し、両端のフィン（12）については中間のフィン（13）の基部と同一幅に形成した。即ち、中間のフィン（13）は、肉厚が先端部で薄く基部で厚く形成されるように、ベアリング幅（Ｍ1、Ｍ2）を設定した。また、全てのフィン（12）（13）のベアリング長さは、先端部（Ｌ1）から基部（Ｌ2）まで一定値とした。
【００３１】
これら３種類のダイス（20）を用いて押出し、適宜長さに切断してヒートシンク（１）を製作した。３種類のヒートシンクは、両端のフィン（12）（12）はストレート板に形成され、中間のフィン（13）にはいずれも先端部に波打部（13）が形成されていた。また、ベアリング幅の比率（Ｍ1：Ｍ2）が大きいほど、大きく波打つものであった。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のヒートシンクは、アルミニウム押出形材からなり、基板上に多数の薄板状フィンが並設されたヒートシンクであって、前記フィンの少なくとも先端部に、押出方向で断面形状が波打つように変化する波打部が形成されているから、フィンの表面積が拡大されて放熱性能が向上する。
【００３３】
また、両端のフィンに波打部が形成されていない場合は、ヒートシンクの外形寸法が所定値となりかつ凹凸もないので、他部品との組付けが容易である。また外観も良い。
【００３４】
この発明のヒートシンクは製造方法は、前記ヒートシンクを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイスのベアリング部からアルミニウム押出材料を押出すことにより製造する方法において、前記ダイスのベアリング部におけるアルミニウム押出材料の流速を、フィン基部よりもフィン先端部で速くなるように制御するから、流速の速い先端部で形状安定性が低下して波打つように変形し、押出のみによって表面積が拡大された波打部を形成することができる。従って、優れた放熱性能を有するヒートシンクを低コストで生産することができる。
【００３５】
特に、前記押出材料の流速制御は、前記ダイスのベアリング長さを、フィン基部で長く、フィン先端部で短く形成することにより行うことにより、あるいは前記ダイスの後部に、コンテナ内の押出材料をダイスに導く通路孔を有するバッフルプレートを配置し、このバッフルプレートの通路孔によって、押出材料の流れ抵抗を、フィン先端側で小さく、フィン基部側で大きくすることにより行うことにより、容易に実施できる。
【００３６】
また、この発明の他のヒートシンクの製造方法は、前記ヒートシンクをを、該ヒートシンクの外周部を成形するダイスのベアリング部からアルミニウム押出材料を押出すことにより製造する方法において、押出後の冷却速度がフィン基部よりもフィン先端部で速くなるように冷却するものであるから、冷却速度の差による収縮率の相違に基づき、冷却速度の速いフィン先端部で波打つように変形し、押出のみによって表面積が拡大された波打部を形成することができる。従って、優れた放熱性能を有するヒートシンクを低コストで生産することができる。
【００３７】
特に、前記ダイスのベアリング部のベアリング幅を、フィン先端部で狭くフィン基部で広く形成することにより、フィンの肉厚差によって冷却速度に差を生じ、フィン先端部に波打部を形成することができる。
【００３８】
さらに、前記ダイスのベアリング部における流速制御を組合わせることにより、波打部の位置や変形量の設定を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のヒートシンクの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  この発明のヒートシンクの製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図３】  ヒートシンクの製造に用いるダイスを後部から見た平面図である。
【符号の説明】
１…ヒートシンク
３…押出材料
12、13…フィン
13a…波打部（先端部）
13b…基部
20…ダイス
22…ベアリング部
40…バッフルプレート
41…通路孔
Ｌ1…フィン先端部におけるベアリング長さ
Ｌ2…フィン基部におけるベアリング長さ
Ｍ1…フィン先端部におけるベアリング幅
Ｍ2…フィン基部におけるベアリング幅
【図１】
0004472833.tif 000002
【図２】
0004472833.tif 000003
【図３】
0004472833.tif 000004