(57)【要約】【課題】フィンを精度良く形成できる放熱基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部２が設けられたベース１と、そのベース１の放熱部２に一体に形成され、かつベース１に対し立設する複数のフィン２１とを備えた放熱基板Ｄ２の製造方法を対象とする。本発明は、放熱部２に対応して成形部１５が設けられ、かつ放熱部以外の部分に対応して非成形部１６が設けられた中間成形体Ｗ１を準備する素材準備工程と、中間成形体Ｗ１における成形部１５にフィン２１を成形する鍛造工程とを含む。鍛造工程においては、非成形部１６を変形させずに抑止しつつ、型鍛造によって成形部１５を塑性変形させてフィン２１を形成する。【選択図】図２Ｂ
2017042783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板の製造方法であって、
前記放熱基板の成形素材として、前記放熱部に対応して成形部が設けられ、かつ前記放熱部以外の部分に対応して非成形部が設けられた中間成形体を準備する素材準備工程と、
前記中間成形体における前記成形部に前記フィンを成形する鍛造工程とを含み、
前記鍛造工程においては、前記非成形部を変形させずに抑止しつつ、型鍛造によって前記成形部を塑性変形させて前記フィンを形成するようにしたことを特徴とする放熱基板の製造方法。
【請求項２】
前記中間成形体における前記成形部の厚みが前記非成形部の厚みよりも厚く形成されている請求項１に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項３】
前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、ダイスと、パンチとを備え、
前記パンチの拘束面に前記フィンを成形するためのフィン成形孔が設けられ、
前記ダイスに設置した前記中間成形体に前記パンチを打ち込んだ際に、前記成形部を構成する金属材料を前記フィン成形孔内に流入させる後方押し出しによって前記フィンを形成するようにした請求項１または２に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項４】
前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、前記成形部に対応して設けられた成形型と、前記非成形部に対応して設けられた抑止型とを備え、
前記鍛造工程において、前記抑止型によって前記非成形部を抑止しつつ、前記成形型によって前記成形部に前記フィンを成形するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項５】
前記抑止型は、前記成形型に対し拘束方向と反対方向に相対的に後退可能に構成されるとともに、
前記鍛造金型は、前記抑止型を拘束方向に抑止力を付与する抑止力付与手段を備え、
前記鍛造工程において、前記抑止力付与手段の抑止力によって前記抑止型を介して前記非成形部を抑止するようにした請求項４に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項６】
前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、前記成形部に対応して設けられた成形型を備え、
前記成形型の外周に余肉逃がし凹部が設けられ、
前記鍛造工程において生じる余剰の金属材料を前記余肉逃がし凹部に流入させるようにしたことを請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項７】
前記素材準備工程において、鍛造加工によって前記中間成形体を製作するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【請求項８】
表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板を成形するための鍛造金型であって、
前記放熱基板の前記放熱部に対応して設けられ、かつ前記フィンを成形するための成形型と、
前記放熱基板の前記放熱部以外の部分に対応して設けられ、かつ前記放熱部以外の部分を抑止するための抑止手段とを備えたことを特徴とする鍛造金型。
【請求項９】
前記抑止手段は、
前記成形型に対し拘束方向と反対方向に相対的に後退可能に構成された抑止型と、
前記抑止型に拘束方向に抑止力を付与するための抑止力付与手段とを備える請求項８に記載の鍛造金型。
【請求項１０】
ダイスと、パンチとを備え、
前記パンチに前記成形型および前記抑止型が設けられている請求項８または９に記載の鍛造金型。
【請求項１１】
前記成形型の外周に余肉逃がし凹部が設けられている請求項８〜１０に記載の鍛造金型。
【請求項１２】
表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板であって、
前記放熱部の外周に沿って余肉壁が前記ベースに一体に立設されていることを特徴とする放熱基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースの一部にヒートシンクが設けられた放熱基板の製造方法およびその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車の駆動を制御するためのパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）の筐体や、熱交換器（ＩＧＢＴ冷却器）用のパネル筐体として、ベースと、そのベースの一部に複数のフィン（ヒートシンク）が立設された放熱基板が周知である。
【０００３】
例えば特許文献１，２においては、アルミニウム合金のダイカスト製品や鍛造製品等によって構成されるベースに、アルミニウム合金の鍛造製品等によって構成されるヒートシンクが取り付けられた放熱基板を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０５３６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５４７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１，２に示す放熱基板において、接着剤によってベースにヒートシンクを取り付けるような場合、接着剤は熱伝導性が低いため、放熱性能を低下させるおそれがあるという課題があった。また溶融溶接やろう付け溶接等の熱処理によってベースにヒートシンクを取り付けるような場合、加熱時の熱歪みによってヒートシンクやベースの寸法精度が低下してしまう。そうするとベースに対するヒートシンクの取付精度も低下してしまい、放熱性能を低下させてしまうという課題が発生する。
【０００６】
さらにベースにヒートシンクを取り付けるという作業が必要であるためその分、製造工程数が増加して製作が困難になり、生産効率の低下およびコストの増大を来すという課題があった。
【０００７】
一方近年においては、ベースにヒートシンク（複数のフィン）が一体に形成された放熱基板を鍛造加工によって製作する技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、ヒートシンクの部分（放熱部）は多数のフィンが狭い間隔で形成された複雑な形状である一方、ベースのヒートシンク以外の部分（ベース本体部）は、台座等の凸部が散在するだけの簡素な形状である。このため鍛造加工で放熱基板を製作する場合には、ベース本体部と放熱部との加工度合いが大きく異なりボリュームバランスが悪いため、パンチ荷重の調整等が困難となり、例えば放熱部において多数のフィンを精度良く成形することは非常に困難であるという課題が発生する。さらに放熱部に比べて放熱基板の全体サイズは大きいため、鍛造金型全体のサイズも大きくなり、パンチ荷重も大きくなってしまう。そのため鍛造金型におけるフィン形成用部位への負担が大きくなり、金型寿命が短くなってしまうという課題もあった。また簡素な形状のベース本体部と複雑な形状の複数のフィンとが共存しているため、成形後に金型から成形品を突き出すための排出機構（ノックアウト機構）も複雑になってしまう。その結果、金型自体の構成が複雑になって、金型制作費（コスト）の増大を来すという課題も発生する。
【０００９】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数のフィンが精度良くベースに一体に形成されて、放熱性能に優れた放熱基板を効率良く安価に製造することができる放熱基板の製造方法およびその関連技術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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下の構成を備えている。
【００１１】
［１］表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板の製造方法であって、
前記放熱基板の成形素材として、前記放熱部に対応して成形部が設けられ、かつ前記放熱部以外の部分に対応して非成形部が設けられた中間成形体を準備する素材準備工程と、
前記中間成形体における前記成形部に前記フィンを成形する鍛造工程とを含み、
前記鍛造工程においては、前記非成形部を変形させずに抑止しつつ、型鍛造によって前記成形部を塑性変形させて前記フィンを形成するようにしたことを特徴とする放熱基板の製造方法。
【００１２】
［２］前記中間成形体における前記成形部の厚みが前記非成形部の厚みよりも厚く形成されている前項１に記載の放熱基板の製造方法。
【００１３】
［３］前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、ダイスと、パンチとを備え、
前記パンチの拘束面に前記フィンを成形するためのフィン成形孔が設けられ、
前記ダイスに設置した前記中間成形体に前記パンチを打ち込んだ際に、前記成形部を構成する金属材料を前記フィン成形孔内に流入させる後方押し出しによって前記フィンを形成するようにした前項１または２に記載の放熱基板の製造方法。
【００１４】
［４］前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、前記成形部に対応して設けられた成形型と、前記非成形部に対応して設けられた抑止型とを備え、
前記鍛造工程において、前記抑止型によって前記非成形部を抑止しつつ、前記成形型によって前記成形部に前記フィンを成形するようにした前項１〜３のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【００１５】
［５］前記抑止型は、前記成形型に対し拘束方向と反対方向に相対的に後退可能に構成されるとともに、
前記鍛造金型は、前記抑止型を拘束方向に抑止力を付与する抑止力付与手段を備え、
前記鍛造工程において、前記抑止力付与手段の抑止力によって前記抑止型を介して前記非成形部を抑止するようにした前項４に記載の放熱基板の製造方法。
【００１６】
［６］前記鍛造工程において用いられる鍛造金型は、前記成形部に対応して設けられた成形型を備え、
前記成形型の外周に余肉逃がし凹部が設けられ、
前記鍛造工程において生じる余剰の金属材料を前記余肉逃がし凹部に流入させるようにしたことを前項１〜５のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【００１７】
［７］前記素材準備工程において、鍛造加工によって前記中間成形体を製作するようにした前項１〜６のいずれか１項に記載の放熱基板の製造方法。
【００１８】
［８］表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板を成形するための鍛造金型であって、
前記放熱基板の前記放熱部に対応して設けられ、かつ前記フィンを成形するための成形型と、
前記放熱基板の前記放熱部以外の部分に対応して設けられ、かつ前記放熱部以外の部分を抑止するための抑止手段とを備えたことを特徴とする鍛造金型。
【００１９】
［９］前記抑止手段は、
前記成形型に対し拘束方向と反対方向に相対的に後退可能に構成された抑止型と、
前記抑止型に拘束方向に抑止力を付与するための抑止力付与手段とを備える前項８に記載の鍛造金型。
【００２０】
［１０］ダイスと、パンチとを備え、
前記パンチに前記成形型および前記抑止型が設けられている前項８または９に記載の鍛造金型。
【００２１】
［１１］前記成形型の外周に余肉逃がし凹部が設けられている前項８〜１０のいずれか１項に記載の鍛造金型。
【００２２】
［１２］表裏面の少なくともいずれか一方に部分的に放熱部が設けられたベースと、そのベースの放熱部に一体に形成され、かつ前記ベースに対し立設する複数のフィンとを備えた放熱基板であって、
前記放熱部の外周に沿って余肉壁が前記ベースに一体に立設されていることを特徴とする放熱基板。
【発明の効果】
【００２３】
発明［１］の放熱基板の製造方法によれば、製造された放熱基板は、ベースにフィン（ヒートシンク）が一体に形成されているため、ベースに別体のヒートシンクを熱伝導性が低い接着剤で取り付けたり、溶接等の熱処理で取り付けた放熱基板と比較して、熱伝導性の低下や熱歪みの発生を抑制することができ、高い寸法精度を維持できるとともに、十分な放熱性能を得ることができる。さらにベースにフィンを一体に形成するものであるため、製造工程数も少なく、生産効率の向上およびコストの削減を図ることができる。また緻密で複雑な形状の複数のフィンを部分鍛造によって成形するようにしているため、フィンを成形できる程度の小さい荷重で成形することができる。このため鍛造金型内において金属材料に過度な圧力が加わらず、変形を防止できて寸法精度を一層向上させることができるとともに、鍛造金型のフィン形成用部位等に対し多大な負荷が加わることもなく、鍛造金型の早期破損を防止できて、金型寿命の向上およびコストの削減をより確実に図ることができる。さらに部分鍛造であるため、金型を簡素な構造に形成でき、より一層コストの削減を図ることができる。
【００２４】
発明［２］の放熱基板の製造方法によれば、フィン成形用の金属材料を十分に確保できるため、寸法精度が高いフィンをより確実に形成することができる。
【００２５】
発明［３］の放熱基板の製造方法によれば、後方押し出しによってフィンを成形しているため、ピンフィン等の断面積が小さいフィンを高い精度で確実に形成することができる。
【００２６】
発明［４］の放熱基板の製造方法によれば、中間成形体の非成形部を安定した状態に抑止できるため、フィン等の加工精度を一層向上させることができる。
【００２７】
発明［５］の放熱基板の製造方法によれば、中間成形体の非成形部を適度な圧力で抑止できるため、フィン等の加工精度をより一層向上させることができる。
【００２８】
発明［６］の放熱基板の製造方法によれば、部分的に材料圧力が過度に上昇するのを防止できるため、ベースやフィン等の有害な変形を防止できて、高品質の放熱基板を確実に製造することができる。
【００２９】
発明［７］の放熱基板の製造方法によれば、中間成形体および放熱基板を一連の鍛造加工によって製作できるため、生産効率を向上させることができる。
【００３０】
発明［８］〜［１１］の鍛造金型によれば、上記の方法発明を実施できるため、上記の方法発明と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
発明［１２］の放熱基板によれば、上記の方法発明の実施によって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】図１Ａはこの発明の実施形態である放熱基板の製造方法に用いられた１次成形用鍛造金型を型開き状態で示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施形態の１次成形用鍛造金型を型閉じ状態で示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施形態の製造方法に用いられた２次成形用鍛造金型を型開き状態で示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施形態の２次成形用鍛造金型を型閉じ状態で示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは実施形態の製造方法に用いられた中間成形体を表面側から見た状態の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは実施形態の中間成形体を裏面側から見た状態の斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは実施形態の製造方法で製作された放熱基板を裏面側から見た状態の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは実施形態の放熱基板における放熱部を拡大して示す平面図である。
【図５】図５はこの発明の第１変形例である２次成形用鍛造金型のパンチにおける成形型周辺を示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａはこの発明の第２変形例の製造方法に用いられた中間成形体の成形部周辺を拡大して示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは第２変形例の製造方法に用いられた２次成形用鍛造金型の成形型周辺を拡大して示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａはこの発明の第３変形例としての放熱基板を裏面側から見た状態の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは第３変形例の放熱基板における放熱部を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態である製造方法によって製造される放熱基板Ｗ２は鍛造製品によって構成されている。すなわち本実施形態の製造方法では、図１Ａに示すように矩形板状の鍛造素材Ｗに対し１次形成（１Ｆ）としての型鍛造を行って、図１Ｂに示すように１次成形品（１Ｆ品）を製作する。続いてその１次成形品としての中間成形体Ｗ１に対し図２Ａおよび図２Ｂに示すように２次成形（２Ｆ）としての型鍛造を行って２次成形品（２Ｆ品）を製作する。そしてその２次成形品を本実施形態の放熱基板Ｗ２として採用するものである。
【００３４】
本実施形態において、１次成形に用いられる鍛造素材Ｗとしては、展伸材例えば、フラットバー（平板）形状の押出材を切断したもの、板状の圧延材を切断したもの、連続鋳造棒を切断して略平板状に横据込加工したもの等を好適に用いることができる。さらに素材Ｗの材質としては、アルミニウム合金（Ａｌ合金）や銅合金等を用いることができる。特に合金番号Ａ１１００、Ａ６０６３、Ａ３００３等のＡｌ合金を好適に用いることができる。
【００３５】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように２次成形の成形素材としての中間成形体（１次成形品）Ｗ１は、矩形板状のベース１を備えている。ベース１の表面側には、大小様々な円錐台形状の複数の台座１１が表面側（上方）突出するように一体に形成されるとともに、上面が平坦面である取付台１２が表面側（上方）に隆起するように一体に形成されている。さらにベース１の裏面側には上記取付台１２に対応して、平面視矩形状の成形部１５が裏面側（下方）に隆起するように一体に形成されている。ここで本実施形態においては、中間成形体Ｗ１の成形部１５以外の部分、すなわち中間成形体Ｗ１の表面側における全域と、裏面側における成形部１５の外側部分とによって非成形部１６が構成されている。
【００３６】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように２次成形品としての放熱基板Ｗ２の裏面側には、上記成形部１５の外周の除く部分において、縦横に整列する複数のピンフィン２１がベース１に対し垂直な方向に突出（立設）するように一体に形成されている。さらに放熱基板Ｗ２の裏面側には、上記成形部１５の外周に対応する部分において、複数のピンフィン２１を取り囲むように周方向に連続する余肉壁２２が一体に形成されている。
【００３７】
また放熱基板Ｗ２における上記非成形部１６に対応する部分は、中間成形体Ｗ１に対し実質的に同じ形状を備えている。例えば中間成形体Ｗ１の非成形部１６における台座１１および取付台１２は、２次成形後の放熱基板Ｗ２においても実質的に同じ形状の台座１１および取付台１２が同じ位置に形成されている。なお本実施形態において、台座１１は、他の部品を取り付けるためのものであり、取付台１２は、リアクトル、コンバータ、インバータ、ＩＧＢＴ等の発熱体（発熱素子）を取り付けるためのものである。
【００３８】
ここで本実施形態においては、放熱基板Ｗ２の複数のピンフィン２１が形成される部分によって放熱部（ヒートシンク）２が構成されている。
【００３９】
次に本実施形態の中間成形体Ｗ１を形成するための１次成形用鍛造金型Ｄ１およびその金型Ｄ１を用いた中間成形体Ｗ１の製造方法について詳細に説明する。
【００４０】
図１Ａおよび図１Ｂは中間成形体（１次成形品）Ｗ１を製作するための１次成形用鍛造金型Ｄ１を示す断面図である。両図に示すようにこの１次成形用鍛造金型Ｄ１は、上金型としてのパンチ３と、下金型としてのダイス４とを備えている。
【００４１】
ダイス４の上面には、中間成形体Ｗ１の外周面形状に対応する形状に形成され、かつ上方に開放する拘束凹部４０が形成されている。さらに拘束凹部４０の内周面には、中間成形体Ｗ１の台座１１および取付台１２を成形するための台座成形凹部４１および取付台成形凹部４２がそれぞれ形成されている。
【００４２】
ここで本実施形態においては、ダイス４の拘束凹部４０の内周面が拘束面として構成されている。
【００４３】
一方パンチ３は、ダイス４の上方に拘束凹部４０に対応して配置され、図示しない駆動手段によって上下方向に昇降駆動できるようになっている。パンチ４の下端部は、ダイス４の拘束凹部４０内に適合状態に収容できる形状に形成されており、パンチ３を上昇位置から降下させることにより、ダイス４の下端部を拘束凹部４０に所定の荷重で打ち込むことができるようになっている。
【００４４】
さらにダイス４の所要部分には、ノックアウトピン４６が設けられている。例えば適当な位置の台座成形凹部４１の底面に、上下方向に貫通するノックアウトピン収容孔４５が形成されるとともに、拘束凹部４０の底面における端部（図１Ａおよび図１Ｂの右端部等）に、上下方向に貫通するノックアウトピン収容孔４５がそれぞれ形成されており、各収容孔４５にノックアウトピン４６が上方に突出可能に収容配置されている。そしてノックアウトピン４６は成形直後に図示しない駆動手段の駆動によって突出することによって、１次成形品としての中間成形体Ｗ１が突き上げられてダイス４の拘束凹部４０から離型して排出されるようになっている。
【００４５】
またパンチ３の下端面（拘束面）には、ダイス４の取付台成形凹部４２に対応して、中間成形体Ｗ１の成形部１５を成形するための成形部成形凹部３５が形成されている。
【００４６】
以上の構成の１次成形用鍛造金型Ｄ１を用いて、鍛造素材Ｗに対し１次成形を行って中間成形体Ｗ１を得るものである。すなわち図１Ａに示すようにパンチ３を上昇させた状態で、ダイス４の拘束凹部４０内に鍛造素材Ｗを投入してセットする。鍛造素材Ｗは例えばアルミニウム合金Ａｌ合金の場合には加熱温度を４００℃〜５５０℃とする。さらにパンチ３およびダイス４の温度（型温度）を２００℃程度とする。
【００４７】
そしてパンチ３を降下させてダイス４の拘束凹部４０内に打ち込む。これにより図１Ｂに示すように、鍛造素材Ｗがパンチ３およびダイス４によって挟圧されて鍛造素材Ｗを構成する金属材料（メタル）の所要部分が塑性流動して、台座成形凹部４１および取付台成形凹部４２内に充填されて台座１１および取付台１２が成形されるとともに、金属材料が成形部成形凹部３５内に充填されて成形部１５が成形される。こうして１次成形品としての中間成形体Ｗ１が成形された後、パンチ３が上昇する一方、ノックアウトピン４６が上方に突出して中間成形体Ｗ１を突き上げることにより、中間成形体Ｗ１がダイス４の拘束凹部４０から排出される。
【００４８】
本実施形態においては、１次成形用鍛造金型Ｄ１による１次成形が素材準備工程に相当するものである。
【００４９】
次に本実施形態の放熱基板Ｗ２を形成するための２次成形用鍛造金型Ｄ２およびその金型Ｄ２を用いた放熱基板Ｗ２の製造方法について詳細に説明する。
【００５０】
図２Ａおよび図２Ｂは放熱基板（２次成形品）Ｗ２を製作するための２次成形用鍛造金型Ｄ２を示す断面図である。両図に示すようにこの２次成形用鍛造金型Ｄ２は、上金型としてのパンチ５と、下金型としてのダイス６とを備えている。
【００５１】
ダイス６は、上記１次成形用鍛造金型Ｄ１のダイス４と実質的に同じ構成を備えている。すなわちダイス６の上面に拘束凹部６０が形成されるとともに、拘束凹部６０内には、１次成形用鍛造金型Ｄ１の台座成形凹部４１および取付台成形凹部４２にそれぞれ対応して台座収容凹部６１および取付台収容凹部６２がそれぞれ形成されている。なお本実施形態においては、このダイス６の拘束凹部６０の内周面が拘束面として構成されている。
【００５２】
さらにダイス６の所要部分には、ノックアウトピン収容孔６５を介してノックアウトピン６６が突出可能に配置されている。
【００５３】
一方、パンチ５は、図示しない駆動手段によって上下方向に昇降駆動可能なアンビル５１を備えている。アンビル５１の下面側には、パンチホルダー５２を介して抑止型５３が上下方向にスライド自在に取り付けられており、アンビル５１に対し上方（後退方向）に上昇可能に構成されている。抑止型５３には、後述の成形型５５を収容配置する開口部５４が形成されている。抑止型５３の開口部５４は上下に貫通しており、ダイス６の拘束凹部６０内にセットされる中間成形体Ｗ１の成形部１５に対応する位置に形成されている。さらに抑止型５３の下面（抑止面）における開口部５４を除く部分は、中間成形体Ｗ１における表面側の非成形部１６に対応して配置されている。
【００５４】
また抑止型５３とアンビル５１との間には圧縮コイルバネ等のスプリング７が介在されており、後述するようにこのスプリング７の弾性力（反発力）によって抑止型５３の抑止力を付与できるようになっている。ここで本実施形態においては、スプリング７によって抑止力付与手段が構成されるとともに  抑止型５３および抑止力付与手段によって抑止手段が構成されている。
【００５５】
なお本発明において、抑止力付与手段はスプリング７に限定されるものではなく、適度な圧力を付与できる手段であればどのようなものでも用いることができる。スプリング以外の抑止力付与手段としては、ガスクッションや、プレス機が保有するノックアウト機構等を例示することができる。
【００５６】
またアンビル５１の下面側にはアンビル５１と同期して昇降するように成形型５５が固定されている。この成形型５５は上記抑止型５３の開口部５４に挿通配置されて、成形型５６の下面が抑止型５３の下方に露出するように配置されている。この成形型５５には、下面に開口し、かつ上下方向に貫通する断面円形のフィン成形孔５６が複数形成されている。各フィン成形孔５６内にはノックアウトピン５７が上下方向にスライド自在にそれぞれ収容されている。
【００５７】
パンチ５のうち抑止型５３は、後述の成形時においてパンチ５（アンビル５１）が降下した際には、中間成形体Ｗ１の非成形部１６に当たって降下が停止し、降下し続けるアンビル５１（成形型５５）に対し相対的に上昇（後退）するようになっている。
【００５８】
一方、成形型５５は、アンビル５１と同期して降下するため、パンチ５が降下した際に成形型５５によって十分な成形荷重で中間成形体Ｗ１の成形部１５を加圧できるようになっている。
【００５９】
成形型５５のフィン成形孔５６は、言うまでもなく成形時に金属材料を流入させてピンフィン２１を成形するものである。この成形時にノックアウトピン５７の先端面（下端面）は、ピンフィン２１の先端面を成形する成形面として機能する。従って成形時にはノックアウトピン５７は、その下端面が成形型５５の下端面に対しピンフィン２１の長さの分だけ後退（上昇）した位置に配置されている。またノックアウトピン５７は成形直後に図示しない駆動手段によって進出（下降）することによって、ピンフィン２１をフィン成形孔５６から下方に突き出して離型させるようになっている。
【００６０】
ここで本実施形態においては、成形型５５の下面がパンチ５の拘束面として構成されている。
【００６１】
なおピンフィン２１を背圧鍛造で成形することも可能である。例えばノックアウトピン５７をスプリング等の付勢手段によって下方に向けて付勢力を付与しておく。そして成形直前にはノックアウトピン５７をその下端面がフィン成形孔５６の下端開口位置またはその近傍に配置しておき、成形中には金属材料の流動圧力によってノックアウトピン５７を後退（上昇）させつつ、金属材料をフィン成形孔５６内に流入させるものである。これによりフィン成形孔５６内に流入する金属材料に対し流入方向と反対方向（下方向）に抵抗（背圧）を付与することができ、欠肉等を防止できてピンフィン２１を精度良く成形することができる。
【００６２】
また抑止型５３の下面側における成形型５５の外周には、余肉逃がし凹部５８が形成されており、成形時に発生する余剰の金属材料が余肉逃がし凹部５８内に収容されるようになっている。
【００６３】
以上の構成の２次成形用鍛造金型Ｄ２を用いて、中間成形体Ｗ１に対し２次成形を行って放熱基板Ｗ２を得るものである。すなわち図２Ａに示すようにパンチ５を上昇させた状態で、ダイス６の拘束凹部６０内に１次成形品としての中間成形体Ｗ１を投入してセットする。この場合、中間成形体Ｗ１の台座１１や取付台１２はダイス６の台座収容凹部６１および取付台収容凹部６２にそれぞれ収容しておく。なお中間成形体Ｗ１の加熱温度は２５０℃〜６００℃とする。さらにパンチ５およびダイス６の温度（型温度）は３００℃程度とする。もっともこの２次成形においては熱間鍛造ではなく、冷間鍛造で行うこともできる。
【００６４】
この状態でパンチ５を降下させてダイス６の拘束凹部６０内に打ち込む。これにより図２Ｂに示すようにパンチ５の抑止型５３の下面が中間成形体Ｗ１の上面側（裏面側）における非成形部１６（成形部１５以外の部分）に当たって降下が停止し、抑止型５３は、降下し続ける成形型５５に対し相対的に上昇（後退）する。そしてその上昇に伴ってスプリング７が圧縮されてその反発力によって、抑止型５３が中間成形体Ｗ１の非成形部１６を抑止する。このようにスプリング７の弾性力で抑止型５３によって中間成形体Ｗ１の非成形部１６を抑止するため、成形中において非成形部１６に過度な加圧力が加わるのを防止できる。従って非成形部１６を塑性変形させずに、安定した状態に位置固定することができる。
【００６５】
一方、パンチ５の成形型５５は、アンビル５１と共に降下して十分な成形荷重をもって中間成形体Ｗ１の成形部１５を加圧して成形部１５が塑性変形する。これにより成形部１５を構成する金属材料が塑性流動して、成形型５５のフィン成形孔５６に流入してピンフィン２１が成形されて、２次成形品としての放熱基板Ｗ２が製作される。またこの成形中に成形部１５の周辺に発生する余剰の金属材料は余肉逃がし凹部５８内に流入して、金型内の材料圧力が極部的に過度に上昇するのが防止される。
【００６６】
その後、パンチ５を上昇させる。このパンチ上昇時には、パンチ５のノックアウトピン５７が進出（降下）してピンフィン２１がフィン成形孔５６から突き出されるとともに、ダイス６のノックアウトピン６６が進出（上昇）して、放熱基板Ｗ２が突き上げられてダイス６の拘束凹部６０から排出されるようになっている。
【００６７】
こうして製作された放熱基板Ｗ２（鍛造素形材）は、ピンフィン２１の外周を取り囲むように余肉壁２２が立設されているが、本実施形態においては必要に応じてこの余肉壁２２を機械加工等によって切削除去して、放熱基板製品として出荷される。なお本発明においては、余肉壁２２の全部または一部を残存させたままの状態で放熱基板を最終製品として構成することも可能である。例えば余肉壁２２の一部を冷却液を流す流路壁として利用したり、余肉壁２２を他部品を取り付けるための台座として利用することによって、余肉壁２２を残存させた放熱基板Ｗ２を最終製品として構成することも可能である。
【００６８】
本実施形態においては、２次成形用鍛造金型Ｄ２による２次成形が鍛造工程に相当するものである。さらに２次成形用鍛造金型Ｄ２における抑止型５３や成形型５５等のパンチ５の拘束方向は下方となり、ダイス６の拘束方向は上方となる。
【００６９】
以上のように本実施形態の放熱基板の製造方法によれば、ベース１にピンフィン２１（ヒートシンク）を一体に形成するものであるため、別体のヒートシンクを熱伝導性が低い接着剤でベースに接着する場合と比較して、放熱性能を向上させることができるとともに、別体のヒートシンクを溶接等の熱処理で取り付ける場合と比較して、熱歪みの発生を抑制できて、高い寸法精度を維持することができる。
【００７０】
また本実施形態においては、緻密な形状のピンフィン２１（ヒートシンク）を除いて主要部を成形する全体鍛造（１次成形）と、ヒートシンク部分を成形する部分鍛造（２次成形）とに分けて放熱基板Ｗ２を製作するようにしている。そして１次成形によって製作される中間成形体Ｗ１は、緻密で複雑な形状のピンフィン（ヒートシンク）を備えておらず、全体的に加工度合いに大きな偏りがなく、ボリュームバランスが良好となっている。このため１次成形において、パンチ荷重を適正に調整できて、中間成形体Ｗ１を全体的にバランス良くほぼ均等な圧力で成形できて、高い寸法精度の中間成形体Ｗ１を製作することができる。さらに金型内の全域にバランス良く均等な荷重が加わるようになり、金型Ｄ１に部分的に過度な荷重が加わるような不具合も防止でき、鍛造金型Ｄ１の早期破損を防止できて、金型寿命の向上およびコストの削減を図ることができる。
【００７１】
また２次成形において、緻密で複雑な形状のヒートシンクの部分（複数のピンフィン２１）のみを部分鍛造によって成形するようにしているため、ピンフィン２１を成形できる程度の比較的小さい荷重で成形することができる。このため２次成形時に成形型５５のフィン形成用部位等に過度な負荷が加わることがなく、鍛造金型Ｄ２の早期破損を防止できて、２次成形用鍛造金型Ｄ２においても、上記１次成形用鍛造金型Ｄ１と同様に金型寿命の向上およびコストの削減を図ることができる。
【００７２】
また本実施形態においては、２次成形用鍛造金型Ｄ２の成形型５５の外周に余肉逃がし凹部５８を形成し、２次成形時に発生する余剰の金属材料を余肉逃がし凹部５８内に充填させることにより、部分的に材料圧力が過度に上昇するのを防止することができる。このため成形品（放熱基板Ｗ２）におけるベース１やピンフィン２１の変形等を防止できて、より一層高品質の放熱基板Ｗ２を製作することができる。
【００７３】
さらに２次成形用鍛造金型Ｄ２においては、スプリング７のバネ力によって抑止型２３を介して中間成形体Ｗ１の非成形部１６を抑止するようにしているため、非成形部１６に多大な成形荷重が加わるようなことがなく、ベース１等の非成形部１６が変形するのを確実に防止することができる。さらに中間成形体Ｗ１の非成形部１６を抑止型２３によって適度な圧力で抑止できるため、中間成形体Ｗ１を安定した状態で金型内に保持でき、２次成形を精度良く行うことができる。
【００７４】
また２次成形の成形素材としての中間成形体Ｗ１の成形部１５を隆起させて厚肉に形成しているため、成形部１５を加圧してフィン２１を成形する際に、フィン成形用の金属材料を十分に確保できて、フィン２１を確実に形成することができる。
【００７５】
また本実施形態においては、１次成形および２次成形を一連の鍛造加工によって行っているため、放熱基板Ｗ２を効率良く製造することができる。
【００７６】
なお上記実施形態においては、２次成形に供される中間成形体Ｗ１を鍛造によって成形するようにしているが、中間成形体Ｗ１は必ずしも鍛造によって成形する必要はない。本発明においては、中間成形体Ｗ１をどのような成形品によって形成してもよく、例えばダイカストの成形品によって製作するようにしても良い。
【００７７】
また上記実施形態においては、２次成形用鍛造金型Ｄ２のパンチ５に形成される余肉逃がし凹部５８を、抑止型５３に形成する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては余肉逃がし凹部５８を成形型５５の外周に形成するようにしても良い。例えば図５に示すように、成形型５５の外周に凹段部を形成して、その凹段部によって余肉逃がし凹部５８を構成するようにしても良い。もっとも動作信頼性の観点からは、図２Ａおよび図２Ｂに示す上記実施形態の金型Ｄ２のように抑止型５３の内周に余肉逃がし凹部５８を形成するのが好ましい。すなわち図５に示すように成形時に余肉逃がし凹部５８に流入する金属材料Ｍは、余肉逃がし凹部５８の外側から優先的に充満してくるため、同図の変形例のように成形型５５に余肉逃がし凹部５８を形成しておくと、成形型５５の外周面における抑止型５３との隙間Ｓに金属材料が侵入し易く、その隙間Ｓにバリが発生し易くなってしまう。そうするとそのバリの影響によって、抑止型５３の成形型５５に対する摺動動作が阻害されて、摺動不良（動作不良）が発生するおそれがある。このため図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に示すように、余肉逃がし凹部５８は、抑止型５３の内周に形成するのが好ましい。
【００７８】
また上記実施形態においては、中間成形体Ｗ１の成形部１５を肉盛りして上方に隆起させるようにしているが、中間成形体Ｗ１の成形部１５を必ずしも厚肉に形成する必要はない。例えば図６Ａに示すように中間成形体Ｗ１の成形部１５を他の領域と面一となるように平坦に形成することもできる。この場合には図６Ｂに示すように、２次成形によってパンチ５を打ち込んだ際に、成形型５５の先端面（下端面）が放熱基板Ｗ２におけるベース１の上面よりも下方に配置されて、放熱基板Ｗ２におけるフィン２１の下端位置（付け根位置）がベース１の上面よりも下方に配置されることになる。このような形状であっても、設計変更等で適宜対応することによって、放熱基板製品として難なく使用することができる。
【００７９】
また上記実施形態においては、放熱基板Ｗ２のヒートシンク（放熱部）２にピンフィン２１を形成するようにしているが、本発明においてはフィン２１の形状は特に限定されるものではない。例えば本発明においては図７Ａおよび図７Ｂに示すように放熱基板Ｗ２の放熱部２に板状ないし羽根状のプレートフィン２１を複数並列に形成するようにしても良い。
【００８０】
また上記実施形態においては、１次成形および２次成形として、バリがほとんど生じない密閉鍛造を用いる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、１次成形および／または２次成形として、半密閉鍛造や非密閉鍛造等のバリ出し鍛造を用いるようにしても良い。
【００８１】
また上記実施形態では２次成形において、中間成形体Ｗ１の非成形部１６の全域を金型によって抑止するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、２次成形時に非成形部１６の一部のみを抑止して、非成形部１６の残りの部分を抑止せずに開放した状態に設定するようにしても良い。さらに中間成形体Ｗの非成形部１６を抑止するに際して、必ずしも非成形部１６を抑止型等の金型で抑止する必要はなく、金型とは別の抑止用治具を用いて抑止するようにしても良い。この場合、当該抑止用治具によって抑止手段が構成される。
【００８２】
また上記実施形態では２次成形において、後方押し出しによってフィン２１を形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においてはダイス（下金型）側にフィン成形孔を形成しておいて、前方押し出しによってフィンを形成するようにしても良い。
【００８３】
さらに上記実施形態においては、放熱基板Ｗ２の裏面側にフィン２１を形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては放熱基板の表面側にフィンを形成しても良いし、表面側および裏面側の双方にフィンを形成するようにしても良い。
【００８４】
また本発明において、上記実施形態のように、中間成形体Ｗ１を型鍛造によって製造するような場合には、１次成形と２次成形とを一つ（１台）の鍛造装置で行っても良いし、別々の金型装置で行っても良い。すなわち１次成形用鍛造金型と２次成形用鍛造金型との２つ以上の金型ステージを備え、かつ両金型のパンチを一つのプレス機構によって昇降させるようにした１次および２次成形連続型の金型装置を用いても良いし、１次成形用鍛造金型と２次成形用鍛造金型とが独立し、かつ別々のプレス機構によって各パンチをそれぞれ昇降させるようにした２台の鍛造装置を用いて、１次成形と２次成形とを別々に行うようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の放熱基板の製造方法は、ハイブリッド車や電気自動車の駆動を制御するためのパワーコントロールユニットの放熱基板や、熱交換器用パネルの放熱基板等を製造する際に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１：ベース
１５：変形部
１６：非変形部
２：放熱部
２１：ピンフィン（プレートフィン）
２２：余肉壁
５：パンチ
５３：抑止型
５５：成形型
５６：フィン成形孔
５８：余肉逃がし凹部
６：ダイス
７：スプリング（抑止力付与手段）
Ｄ２：２次成形用鍛造金型
Ｍ：金属材料
Ｗ１：中間成形体（成形素材）
Ｗ２：放熱基板
【図１Ａ】
2017042783.tif 000003
【図１Ｂ】
2017042783.tif 000004
【図２Ａ】
2017042783.tif 000005
【図２Ｂ】
2017042783.tif 000006
【図３Ａ】
2017042783.tif 000007
【図３Ｂ】
2017042783.tif 000008
【図４Ａ】
2017042783.tif 000009
【図４Ｂ】
2017042783.tif 000010
【図５】
2017042783.tif 000011
【図６Ａ】
2017042783.tif 000012
【図６Ｂ】
2017042783.tif 000013
【図７Ａ】
2017042783.tif 000014
【図７Ｂ】
2017042783.tif 000015