CN103402669B - 锻造加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以成形在基板91的上表面一体地形成有多个针鳍92的散热片的锻造加工方法为对象。在锻造加工用模具的用于成形针鳍92的鳍片成形孔52内滑动自如地设有背压赋予销，在锻造坯料W塑性变形时，通过背压赋予销对作为流入鳍片成形孔52的锻造坯料的金属材料赋予背压。在约束金属材料的背压赋予销75的顶端约束面形成有凹部76，由填充于其凹部76的金属材料，在针鳍92的顶端一体地形成接合凸部93。

Description

锻造加工方法
技术领域
本发明涉及通过模锻加工成形针鳍型（ピンフィン型）散热片（ヒートシンク）的锻造加工方法及其关联技术。
背景技术
散热片被广泛使用，其目的在于降低个人计算机的CPU和芯片组、AV功放机和音频设备的功率晶体管、电动汽车和混合型动力车（HV车）的变换器等发热体的温度。
例如在专利文献1中，公开了通过模锻制造具备基板和设于其一个面的多个针型形状的鳍片（针鳍）的散热片的技术。
现有技术文献 
专利文献
专利文献1：日本特开2010-192708号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，如上述专利文献1所示，在通过模锻制造散热片那样的情况下，难以高精度地形成各针鳍的长度尺寸等。
即，在锻造加工用模具上形成有多个用于成形多个针鳍的鳍片成形孔，通过对锻造坯料（金属材料）加压使其在模具内塑性流动，使其流入鳍片成形孔内而成形针鳍。但是，难以使金属材料均衡且均等地流入多个鳍片成形孔内，难以使各针鳍的长度等准确地一致。
因此，近年来提出了通过使用了背压的锻造加工制造针鳍型的散热片的技术。在该背压赋予锻造中，在模具的各鳍片成形孔内分别滑动自如地 插有背压赋予销，金属材料塑性流动时，通过背压赋予销对流入鳍片成形孔内的金属材料赋予与流入方向相反方向的压力（背压）。
在这样的背压赋予锻造中，能够使金属材料均衡且均等地流入模具的各鳍片成形孔内，能够使各针鳍的长度一致，能够得到高尺寸精度。
然而，在上述背压赋予锻造中，因为在模具的鳍片成形孔内滑动自如地插有背压赋予销，所以由于金属材料进入鳍片成形孔的内周面与背压赋予销的外周面之间的间隙，会在针鳍的顶端外周边缘形成飞边。
像这样在针鳍的顶端外周边缘形成有飞边的散热片中，在想要将金属板等固定于各针鳍的顶端的情况下，由于飞边的一部分与金属板抵接，存在无法以良好的状态将金属板等接合于针鳍的现象。
此外，在将金属板安装于散热片之前，如果通过切削加工除去针鳍顶端的飞边，就能够将金属板没有缺陷地接合固定于针鳍顶端。然而，因为切削工序与冲压加工相比效率低下，所以由于进行该切削工序会引起生产效率的降低。
另一方面，也存在通过冲压加工除去锻造加工的散热片中的针鳍顶端的飞边的方法。该方法是将冲头（パンチ）击入针鳍顶端并压碎飞边的方法。在该方法中，因为能够通过高效率的冲压加工除去飞边，所以能够维持高生产效率。然而，在通过冲头压碎针鳍的顶端外周边缘的飞边时，飞边会向内侧弯折而配置为与针鳍的顶端面重合。因此在针鳍的顶端面由压弯了的飞边形成阶梯部。这样如果在针鳍的顶端面形成了阶梯部，就难以以良好的状态将金属板接合于各针鳍。
本发明的优选实施方式是鉴于关联技术中的上述以及/或者其他问题点而做出的发明。本发明的优选实施方式能够显著提高现有的方法以及/或者装置。
该发明是鉴于上述的课题而做出的发明，其目的在于提供能够高效率地制造能够将金属板等无缺陷地接合固定于针鳍顶端的针鳍型的散热片的锻造加工方法及其关联技术。
本发明的其他的目的以及优点，会从以下的优选实施方式变清楚。
为了达成上述目的，本发明提供以下办法。
用于解决课题的技术方案
（1）一种锻造加工方法，通过模锻加工使锻造坯料塑性变形，来成形出在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍的散热片，该锻造加工方法的特征在于，
在锻造加工用模具的用于成形所述针鳍的鳍片成形孔内滑动自如地设有背压赋予销，在锻造坯料塑性变形时，通过所述背压赋予销对作为流入所述鳍片成形孔的锻造坯料的金属材料赋予背压，
另一方面，在约束金属材料的所述背压赋予销的顶端约束面形成有凹部，由填充于该凹部内的金属材料在所述针鳍的顶端一体地形成接合凸部。
（2）前项（1）所记载的锻造加工方法，其中，
使所述针鳍的接合凸部比在所述针鳍的顶端外周边缘形成的薄壁突出部突出。
（3）前项（2）所记载的锻造加工方法，其中，
由飞边形成所述薄壁突出部。
（4）前项（1）～（3）中的任一项所记载的锻造加工方法，其中，
使所述针鳍的接合凸部的顶端形成为平坦面。
（5）前项（1）～（4）中的任一项所记载的锻造加工方法，其中，
所述锻造加工用模具具备冲头以及冲模，
在所述冲头上设置有所述鳍片成形孔。
（6）前项（1）～（5）中的任一项所记载的锻造加工方法，其中，
所述锻造加工用模具具备冲头以及冲模，
在所述冲模上设置有所述鳍片成形孔。
（7）一种锻造加工装置，利用锻造加工用模具使锻造坯料塑性变形来成形出在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍的散热片，其特征在于，
在所述模具的用于成形所述针鳍的鳍片成形孔内滑动自如地设有背压赋予销，该背压赋予销在锻造坯料塑性变形时，对作为流入所述鳍片成形孔的锻造坯料的金属材料赋予背压，
在约束金属材料的所述背压赋予销的顶端约束面形成有凹部，由填充于该凹部的金属材料，在所述针鳍的顶端一体地形成接合凸部。
（8）一种散热片，其特征在于，
是通过前项（1）～（6）中的任一项所记载的锻造加工方法形成的。
（9）一种散热片，在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍、并且是通过模锻加工而形成的，其特征在于，
在所述针鳍的顶端一体地形成有接合凸部。
（10）一种带传热板的散热片，其特征在于，
在前项（8）或（9）所记载的散热片的多个针鳍顶端，接合固定有传热板。
（11）一种带传热板的散热片的制造方法，包括：
通过前项（1）～（6）中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；和
不除去在所述散热片的多个针鳍的顶端外周边缘形成的所述薄壁突出部而在多个针鳍的顶端接合固定传热板的工序。
（12）一种带传热板的散热片的制造方法，包括：
通过前项（1）～（6）中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；
将按压面平坦的矫正冲头按压于所述散热片的多个针鳍的顶端，调整所述多个针鳍的接合凸部的突出量的矫正工序；和
进行所述矫正工序之后，将传热板接合固定于所述多个针鳍顶端的接合工序。
（13）一种散热片的矫正方法，包括：
通过前项（1）～（6）中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；和
将按压面平坦的矫正冲头按压于所述散热片的多个针鳍的顶端，调整所述多个针鳍的接合凸部的突出量的矫正工序。
发明的效果 
根据上述发明（1）涉及的锻造加工方法，因为形成在针鳍顶端形成有接合凸部的散热片，所以在将金属板等的传热板接合固定于针鳍顶端时，即使在针鳍的顶端外周边缘存在飞边，通过接合板与传热板接触，也能够得到良好的接合状态。
不必进一步除去形成的针鳍的飞边，能够相应程度地减少作业工序数，能够提高生产效率。
根据上述发明（2）（3）涉及的锻造加工方法，因为使接合凸部比针鳍顶端外周的薄壁突出部和飞边更突出，所以在将传热板接合固定于针鳍顶端时，能够使接合凸部与传热板更切实地接触，能够以更好的状态进行接合固定。
根据上述发明（4）涉及的锻造加工方法，因为接合凸部的顶端形成为平坦面，所以在将传热板接合固定于针鳍顶端时，能够增大接合凸部和传热板之间的接合面积，能够以更好的状态进行接合固定。
根据上述发明（5）（6）涉及的锻造加工方法，能够更切实地得到上述的效果。
根据上述发明（7）涉及的锻造加工方法，能够与上述同样地得到同样的效果。
根据上述发明（8）（9）涉及的散热片，能够与上述同样地将传热板以良好的状态接合固定于针鳍顶端。
根据上述发明（10），能够提供在针鳍顶端以良好的状态接合固定有传热板的带传热板的散热片。
根据上述发明（11）（12），能够制造在针鳍顶端以良好的状态接合固定有传热板的带传热板的散热片。
根据上述发明（13），能够调整针鳍的接合凸部的突出量。
附图说明
图1是表示冲头上升状态下的该发明的实施方式涉及的锻造加工装置的大致主剖视图。
图2是表示冲头下降状态下的实施方式的锻造加工装置的大致主剖视图。
图3是表示冲头下降状态下的实施方式的锻造加工装置的鳍片成形孔周边的主剖视图。
图4是表示适用于实施方式的锻造加工装置的背压赋予销的顶端的剖视图。
图5是表示实施方式中制造的散热片的立体图。
图6A是表示实施方式中制造的散热片的剖视图。
图6B是表示钎焊板搭载状态下的实施方式中制造的散热片的剖视图。
图6C是表示金属板安装状态下的实施方式中制造的散热片的剖视图。
图6D是放大表示实施方式的散热片中的针鳍的顶端部的剖视图。
图7A是表示即将将实施方式的散热片通过摩擦搅拌接合与金属板接合之前的状态的剖视图。
图7B是表示将实施方式的散热片通过摩擦搅拌接合与金属板接合之后的状态的剖视图。
图8A是表示即将将实施方式的散热片通过粘接剂与金属板接合之前的状态的剖视图。
图8B是表示将实施方式的散热片通过粘接剂与金属板接合之后的状态的剖视图。
图9A是表示即将通过冲压加工矫正实施方式的散热片之前的状态的剖视图。
图9B是表示通过冲压加工矫正实施方式的散热片之后的状态的剖视图。
图10A是表示作为本发明的第1变形例的背压赋予销的顶端部的剖视图。
图10B是放大表示第1变形例的背压赋予销中的薄壁突出部成形用的凹阶梯部周边的剖视图。
图10C是放大表示作为本发明的第2变形例的背压赋予销的薄壁突出 部成形用的凹阶梯部周边的剖视图。
图11是表示作为该发明的第3变形例的散热片的立体图。
图12A是放大表示作为该发明的第4变形例的散热片的针鳍的剖视图。
图12B是表示作为该发明的第5变形例的散热片的针鳍的剖视图。
图13是表示冲头下降状态下的作为参考例的锻造加工装置的鳍片成形孔周边的主剖视图。
图14A是表示参考例中制造的散热片的剖视图。
图14B是表示钎焊板搭载状态下的参考例中制造的散热片的剖视图。
图14C是表示金属板安装状态下的参考例中制造的散热片的剖视图。
图15是表示即将将参考例的散热片通过摩擦搅拌接合与金属板接合之前的状态的剖视图。
图16A是表示即将通过冲压加工矫正参考例的散热片之前的状态的剖视图。
图16B是表示通过冲压加工矫正参考例的散热片之后的状态的剖视图。
具体实施方式
图1、2是概略地表示该发明的实施方式涉及的锻造加工装置的一例的主剖视图。在本实施方式中，使用这些图中所示的锻造加工装置对锻造坯料W进行模锻加工，成形作为锻造加工产品的散热片9。
图5表示通过实施方式的锻造加工装置制造的散热片9的一例的立体图。如该图所示，该散热片9具备矩形状的基板91和形成于该基板91的上表面的多个针鳍92。各针鳍92，其水平截面形成为圆形的圆柱形状，相对基板91一体形成。
作为该散热片9的坯料，优选使用铝合金、铜合金。
此外在本实施方式中，根据刚刚成形之后的在模具内的散热片9的姿势，确定散热片9的朝向。具体而言，在本实施方式中，以散热片9的形 成有针鳍92侧的面为上表面进行说明。
如图1、2所示，本实施方式的锻造加工装置具备如下基本构成要素:冲模1，其作为下模具；冲头5，其作为上模具；冲头支架62，其保持冲头5；和背压赋予机构7，其用于赋予背压。
在冲模1的上表面形成有用于成形散热片9的基板91的成形凹部11。
此外，在冲模1中的成形凹部11的底壁部，以能够从成形凹部11的底面向上方突出的方式收纳有未图示的顶出杆（ノックアウトピン）。而且，如之后详述那样，在冲模1的成形凹部11成形的散热片9被上述顶出杆顶起，散热片9配置为从成形凹部11向上方少量突出。
冲头5形成为下端闭塞的有底圆筒状，在其底壁部形成有与上述冲模1的成形凹部11相对应的冲头主体51。
在冲头主体51形成有多个鳍片成形孔52，该鳍片成形孔52用于成形作为锻造加工产品的散热片9的针鳍92。各鳍片成形孔52在上下方向上贯通，上端向冲头5的内部空间开放，并且下端向冲头下方开放。进一步，各鳍片成形孔52的水平截面形状与针鳍92的水平截面形状相对应地形成为圆形。
在冲头5的上端面以闭塞其上端开口的方式配置有冲头接板61。并且在该状态下，冲头5以及冲头接板61由冲头支架62保持。
另外，冲头支架62升降自如地由未图示的导柱等支撑，冲头5能够在使其轴心与冲模1的成形凹部11的轴心一致的状态下，和冲头支架62一起相对于冲模1接近远离（升降）。
并且，冲头支架62能够通过未图示的升降驱动单元进行升降驱动。并且如图1所示，在冲头5配置于冲模1上方的状态下，如果通过上述升降驱动单元，冲头5和冲头支架62一起降下，则如图2所示冲头5的主体51压入冲模1的成形凹部11内。
在冲头5设有背压赋予机构7。该背压赋予机构7具备收纳于冲头5的内部空间的弹簧盘71。
弹簧盘71被支撑为在冲头5的内部空间内沿上下方向滑动自如。
进一步在弹簧盘71，在其上端面侧形成有多个弹簧收纳凹部72，在各弹簧收纳凹部72内分别收纳有作为施力单元的弹簧73，该弹簧73包括压缩螺旋弹簧。各弹簧73在压缩状态下上端与冲头支架61接合，并且下端与弹簧收纳凹部72的底面接合。因此，在使冲头5上升了的状态（通常状态）下，弹簧盘71由于自重以及弹簧73的施加力被向下方按压，配置为与冲头5的底壁部（冲头主体51）接触的状态。
另外，在背压赋予机构7分别与冲头5的各鳍片成形孔52相对应地设有背压赋予销75。各背压赋予销75的水平截面形状与各鳍片成形孔52内的水平截面形状相对应地形成为圆形。此外，背压赋予销75也被称为顶坯销（エジェクタピン）。
各背压赋予销75在其上端部固定于弹簧盘71的下侧部的状态下，在对应的鳍片成形孔内沿轴心方向（上下方向）滑动自如地被收纳。由此，各背压赋予销75伴随着弹簧盘71的升降动作，在各鳍片成形孔52内上下滑动。
此外，各背压赋予销75的下端面（顶端约束面），如图1所示，在弹簧盘71配置于下端位置的状态（使冲头5上升的状态）下，配置为与各鳍片成形孔52的下端开口部、也就是冲头主体5的成形面相对应。
如图4所示在本实施方式的一例中，在各背压赋予销75的顶端约束面的中央形成有凹部76，该凹部76整体上为圆台形，主截面为梯形。
在本实施方式中，在背压赋予销75的顶端拘束面的中央形成有凹部76的情况下所说的“中央”，是指凹部76不与顶端约束面的轮廓接触的位置。特别是在本实施方式中，优选，在从轴心方向的顶端侧（下侧）看背压赋予销75的状态下，在背压赋予销75的轮廓线内的范围中，在以背压赋予销75的轴心为中心的90%以内的范围形成凹部76。
此外，在本实施方式中，优选，使形成于背压赋予销顶端的凹部76的轴心与背压赋予销75的轴心一致。
接着，就利用上述构成的锻造加工装置制造作为锻造加工产品的散热片9时的步骤进行说明。
如图1所示，在冲模1以及冲头5的所需部分涂敷润滑剂，将板状的锻造坯料W设置于冲模1的成形凹部11内。此外，锻造坯料W、冲模1以及冲头5根据需要进行预热。
从该状态开始如图2所示，使冲头5下降而将冲头主体51压入冲模1的成形凹部11内。由此如图3所示，对锻造坯料W施加压缩载荷，通过该压缩载荷，构成锻造坯料W的金属材料（金属）塑性流动，一边克服背压赋予机构7的自重以及弹簧3的施加力将各背压赋予销75向上方推顶，一边流入冲头主体51的各鳍片成形孔52内。
在此，相对于流入各鳍片成形孔52内的金属材料，背压赋予机构7的自重以及弹簧73的施加力作为作用于与流入方向相反方向的背压（阻力）而发挥功能。因此，能够使金属材料均衡且均等地流入各鳍片成形孔52内。
并且，通过填充于由冲模1的成形凹部11的内周面和冲头主体51的成形面（下端面）围成的成形空间的金属材料形成基板91，并且通过填充于由背压赋予销75的顶端约束面和鳍片成形孔52的内周面围成的成形空间内的金属材料形成针鳍92。由此如图5、6A所示，成形在基板91的上表面一体形成有多个针鳍92的锻造加工产品即散热片9。
另外，如图3、4、6A所示，在本实施方式中，因为在背压赋予销75的顶端约束面的中央形成有凹部76，所以通过在该凹部76内也填充金属材料，从而在作为锻造加工产品的散热片9中的针鳍92的顶端中央，通过填充于凹部76内的金属材料一体形成圆台形状的接合凸部93。
在此，在本实施方式中，在针鳍92的顶端中央形成接合凸部93这种情况下所说的“中央”，是指接合凸部93不与针鳍顶端的轮廓接触的位置。特别是在本实施方式中，优选，在从轴心方向的顶端侧（下侧）看背压赋予销75的状态下，在背压赋予销75的轮廓线内的范围中，在以背压赋予销75的轴心为中心的90%以内的范围形成接合凸部93。
此外如图3、6A所示，因为在冲头主体51的鳍片成形孔52的内周面和背压赋予销75的外周面之间的空间形成有间隙（clearance），所以在成 形加工时，由于金属材料也进入该间隙，在散热片9中的针鳍92的顶端外周边缘形成冠状的飞边95。
在此在本实施方式中，由飞边95构成了薄壁突出部。在本发明中，薄壁突出部有由飞边95那样的剩余部构成的情况，但也有像后述那样由有目的地成形的成形部构成的情况。
这样成形散热片9之后，冲头5上升。接着，上述的顶出杆（图示省略）从冲模1的成形凹部11的底部向上方突出，由该顶出杆顶起成形凹部11内的散热片9，向上方突出地配置。
之后，被顶起的散热片9被排出至预定的地方之后，新的锻造坯料W被放置于冲模1的成形凹部11内。
并且，对该新的锻造坯料W与上述同样地实施锻造加工，成形散热片9。重复进行这样的工作，作为锻造加工产品的散热片9依次被制造。
设想在像上述那样制造的散热片9中，安装并使用将针鳍92侧的全部领域或者所希望的领域以覆盖的方式密封的板、例如金属板等传热板。
在将金属板安装于散热片9的情况下，例如如图6B所示，准备复合板即钎焊板8，该钎焊板8中在铝合金制等的金属板81的下表面层叠有铝合金制等的焊料82。并且，载置以使该钎焊板8的焊料82侧与散热片9的各针鳍92的顶端接触。在该状态下，一边向散热片9侧对钎焊板8加压一边对其进行加热，使焊料82熔融。
由此如图6（c）所示，熔融了的焊料82填充于针鳍92的顶端部与金属板81的下表面之间的间隙内。在针鳍92的顶端外周与金属板81的下表面之间，还形成有由流动的焊料82形成的角焊缝83。
这样，组装起了在散热片9的各针鳍92的顶端经由焊料82接合固定有金属板81的带金属板的散热片。
该带金属板的散热片（带传热板的散热片）9，例如在其金属板81的上表面安装功率晶体管等发热体。而且，通过将从发热体产生的热经由金属板81以及针鳍92传递到金属板81与基板91之间的热媒，从而使发热体的温度降低。此外作为热媒，除了冷媒，也包括空气。
在此，在本实施方式中如图3、4所示，因为使用了在冲头主体51的针鳍成形孔52内收纳有在顶端约束面的中央形成有凹部76的背压赋予销75的锻造加工装置，所以能够以良好的状态将金属板81接合固定于制造的散热片9的各针鳍92顶端。
即，如图13的参考例所示，在使用在冲头主体51的鳍片成形孔52内收容有顶端约束面平坦的背压赋予销75a的锻造加工装置而制造的散热片9a中，如图14a所示，在针鳍92a的顶端面，在其外周边缘只有飞边95向顶端侧（上方）突出地形成。
像这样在飞边95比针鳍92a的顶端更向上方突出的状态下，如图14B所示，与各针鳍92a的顶端接触地载置钎焊板8并加压加热，若焊料82熔融了，则由于飞边95存在于针鳍92a的顶端面与金属板81之间，熔融焊料82没有充分地填充于其间。因此如图14C所示，在针鳍92a的顶端与金属板81之间形成焊料82未填充的空隙部（未接合部），由于接合不良，从金属板81向针鳍92a的传热性下降，散热性能下降。
此外，如果在制造出针鳍9a之后，在粘贴金属板81之前，将形成于针鳍92a的顶端外周边缘的飞边95，通过机械加工或喷砂处理等除去，就能够将金属板81以良好的状态接合固定于针鳍92a的顶端。但是，那么做的话，为了除去飞边95就必须进行效率低下的机械加工等，因此会引起生产效率相应程度的下降。
相对于此，在本实施方式的锻造加工装置中，如图3、4所示，因为采用了在顶端约束面的中央形成有凹部76的背压赋予销75，所以在制造的散热片9的针鳍92的顶端中央形成向顶端侧（上方）突出的接合凸部93。因此如图6B、6C所示，在使钎焊板8的焊料82熔融时，在接合凸部93的顶端面和金属板81直接接触的同时，焊料82被充分填充于接合凸部93的外周部与金属板81之间，并且向针鳍92的顶端外周部流动而形成角焊缝83。像这样，各针鳍92的顶端和金属板81的下表面，直接或者经由焊料82没有间隙地接合并固定。因此，从金属板81向针鳍92的热的传递顺利地进行，从而能够得到优秀的散热性能。
在此，在本实施方式中如图6A所示，为了使形成于针鳍92顶端的接合凸部93的顶端与金属板81切实地接触，优选，使接合凸部93的高度H1与飞边95的高度H2相同或者高于飞边95的高度H2。即，在该情况下，焊料82充分地填充于针鳍92的接合凸部93的周边与金属板82之间，能够使各针鳍92的顶端与金属板81直接或者经由焊料82在几乎全部领域接合并固定。此外，在本发明中，相比使接合凸部93与飞边95的高度H2相同，优选，使其高于飞边95的高度H2。
因此在本发明中，优选，确定锻造加工装置的背压赋予销75的顶端约束面的凹部76的形状和大小（尺寸），使得接合凸部93的从基板上表面起的高度H1与飞边95的从基板上表面起的高度H2相同或者高于飞边95的高度H2。
但是在本发明中，并不是必须将接合凸部93的高度H1形成为高于飞边95的高度H2。即，即使接合凸部93的高度H1低于飞边95的高度H2，但只要在针鳍92的顶端形成有接合凸部93，焊料82就容易填充于其接合凸部93与金属板81之间。因此，能够将针鳍92的顶端和金属板81经由焊料82几乎没有间隙地接合固定，能够确保预定的散热性能。
图6D是放大表示本实施方式的散热片9的针鳍92的顶端部的剖视图。如该图所示在本实施方式中，在将突出部93的高度设为“H3”、将针鳍92的外径（直径）设为“B”时，优选，设定为0.001≤H3/B≤4。即通过满足该关系式，能够实现良好的接合。
另外在本实施方式中，因为在针鳍92顶端的中央形成有接合凸部93，所以能够使各针鳍92的中央与金属板81切实地接触，并且能够将针鳍92和金属板81以更好的状态接合固定。
进而，在本实施方式中，因为接合凸部93的顶端形成为平坦面，所以能够确保接合凸部93与金属板81的接触面积较大，能够将两者81、93以更好的状态接合固定。
另外，在本实施方式中，如上所述，能够在锻造加工后的散热片9不除去其飞边95地、以良好的状态接合固定金属板81。因此，不需要除去 飞边95的工序，从而相应程度地能够削减作业工序数，能够提高生产效率。
此外，在本实施方式中，散热片9和金属板81的接合方法不仅限于硬钎焊。在本发明中，即使在使用硬钎焊以外的接合方法的情况下，也能够像上述那样得到良好的接合状态。
例如在本发明中，即使在通过摩擦搅拌接合（FSW）接合散热片9和金属板81的情况下，也能够像上述那样得到良好的接合状态。即，如图7A所示，在本实施方式的散热片9中，因为在针鳍92的顶端形成有接合凸部93，所以在针鳍92与金属板81的对接部中，在针鳍92和金属板81之间几乎不会形成间隙。因此，在将摩擦搅拌接合用的接合工具2的探针21从金属板81侧插入针鳍92的顶端部时，其插入部周边的针鳍92的金属材料和金属板81的金属材料被搅拌。因此，如图7B所示，金属材料无间隙地填充于针鳍92与金属板81之间，两部件92、81接合一体化。此外在图7B中，通过剖面线表示摩擦搅拌接合时金属材料被搅拌了的部分。
因为能够像这样由金属材料无间隙地填充散热片9的针鳍92与金属板81之间，所以能够以良好的状态接合散热片9以及金属板81
相对于此，在图15所示的与以往例相当的散热片9a中，因为在针鳍92a的顶端外周边缘仅形成有飞边95，所以在使针鳍92a的顶端与金属板81对接时，在针鳍92a与金属板81之间形成较大的间隙。如果像这样形成了较大的间隙，则即使进行摩擦搅拌接合，金属材料也不会充分地填充于针鳍92a与金属板81之间。因此，金属板81与针鳍92a之间的热传递率低，难以以良好的状态接合散热片9以及金属板81。
另外在本发明中，通过粘接剂也能够接合散热片9和金属板81。例如如图8A所示，在金属板81的与散热片9接合的接合面设有粘接剂层85。该粘接剂层85是通过层叠热传导性好的粘接剂、或者粘贴含有传导性好的粘接剂的接合片而形成的。并且如图8B所示，使散热片9的针鳍92与金属板81的粘接剂层加压接触，经由粘接剂接合针鳍92和金属板81。此外在本发明中，粘接剂中也含有粘着剂。
在像这样使用粘接剂进行粘接的情况下，在本实施方式中，能够以良 好的状态接合散热片9和金属板81。即如图8A所示，在本发明的散热片9中，因为在针鳍92的顶端形成有接合凸部93，所以在针鳍92的与金属板81对接的对接部中，在针鳍92与金属板81之间几乎不会形成间隙。因此如图8B所示，粘接剂能够无间隙地填充于针鳍92与金属板81之间，从而以良好的状态接合两部件92、81。
并且因为粘接剂与焊料等金属相比热传导性低，所以优选，将粘接剂层85形成得较薄。
此外，在如图15所示的以往的散热片9a中，因为在针鳍92a与金属板81之间形成有较大的间隙，所以不能通过粘接剂切实地填充针鳍92a与金属板81之间。因此，即使通过粘接剂也难以以良好的状态接合散热片9以及金属板81。
以上，在本发明的散热片9中，利用通过硬钎焊的接合、摩擦搅拌接合、通过粘接剂的接合等任何接合方法，都能够以良好的状态接合散热片9以及金属板81。
另一方面，在本实施方式中，有时在将金属板81接合固定于通过锻造得到的散热片9之前，进行通过冲压的矫正工序来对齐针鳍92的高度。在该情况下，优选，如图6A所示，将针鳍92的接合凸部93的高度H1预先形成为高于飞边95的高度H2。并且如图6D所示，在顶端突出部931的范围内以接合凸部93顶端部中的高于飞边95的部分为矫正量（压入量），进行通过冲压的矫正加工。此外，在图6D中，为了容易理解发明，在相当于顶端突出部931的部分画有剖面线。
在该矫正工序中，如图9A所示，通过作为按压面的顶端平坦的矫正用冲头5A，对散热片9的各针鳍92的顶端突出部931进行冲压加工。由此如图9B所示，散热片9的各针鳍92的接合凸部93被压低，顶端突出部931平坦地成形。这样，调整各针鳍92的接合凸部93的突出量而将各接合凸部93的高度对齐。由此，能够将散热片9的各针鳍92的高度对齐。
接着，对于进行了该基于冲压实现的矫正工序的散热片9，与上述同样地，通过焊料82接合金属板81。
在此，在如图16A所示的相当于以往的散热片中，因为在针鳍92a的顶端不形成接合凸部93，仅形成飞边95，所以如果进行基于冲压实现的矫正工序，难以切实地接合金属板81。
即，如图16A所示，如果通过按压面平坦的矫正用冲头5a对针鳍92a的顶端部进行冲压加工，则如图16B所示，飞边95由于冲头5a而向内侧弯折并配置为与针鳍92a的顶端面重合。因此，在针鳍的顶端面形成由飞边95形成的阶梯部。这样，如果在针鳍92a的顶端面形成了阶梯部，与针鳍92的高度存在偏差的情况相同，难以将金属板8以良好的状态接合于各针鳍92a，会产生接合不良。
相对于此，在本实施方式的散热片9中，对各针鳍92的接合凸部93中高于飞边95的部分即顶端突出部931进行冲压加工，将各针鳍92的高度对齐。因此，不需压碎飞边95就能够防止飞边95与针鳍92a的顶端面重合，以防止在针鳍92a的顶端面形成由飞边95形成的阶梯部。因此，与上述图6C所示的散热片9相同，焊料82充分地填充于针鳍92的接合凸部93的周边部和金属板81之间。其结果是，能够将各针鳍92的顶端和金属板81，直接或者经由焊料82在几乎全部领域接合并固定。
在此在本实施方式中，如图6D所示，将针鳍92的接合凸部93的顶端突出部931的高度（H1－H2）设为ΔH时，必须将对于顶端突出部931所设的矫正量（按压量）设定在顶端突出部931的高度尺寸ΔH以下。具体而言，优选，将顶端突出部931的矫正量设定在0.2mm以下。即在该矫正量过大的情况下，针鳍92纵弯曲变形，恐怕不能得到良好的尺寸精度。
另外在本实施方式中，即使在进行基于冲压的矫正工序之后、接合散热片9和金属板81的情况下，也能够与上述同样地通过硬钎焊以良好的状态接合散热片9和金属板81。进一步在本实施方式中，通过硬钎焊以外的接合方法，例如摩擦搅拌接合、利用粘接剂的接合，也能够与上述同样地以良好的状态接合散热片9和金属板81。
但是，在本实施方式中，有效利用由作为剩余部位的飞边95构成的薄壁突出部951，能够接合散热片9以及金属片81。
即如图6C所示，因为薄壁突出部951与由焊料82构成的角焊缝83一体化或者融合而合体，所以即使在薄壁突出部951的周边，在针鳍92与金属板81之间也无间隙地、充分地填充有焊料82。另外如上所述，即使在接合凸部93的周边，也形成有由焊料82构成的角焊缝83，针鳍92与金属板81直接地或者经由焊料82无间隙地接合。像这样通过接合凸部93以及薄壁突出部951的叠加效果，能够将针鳍92的顶端与金属板81之间的几乎全部领域无间隙地接合，从而能够将散热片9和金属板81以良好的状态接合。
另外在本发明的散热片9中，如图6D所示，在针鳍92顶端的接合凸部93与薄壁突出部951之间形成有环状的槽（凹处）。因此，在环状槽存有助熔剂的状态下，能够接合针鳍92和金属板81。因此，能够充分确保助熔剂的量，从而能够切实地防止由助熔剂不足引起的接合不良的发生。由此，能够以更好的状态接合散热片9以及金属板81。
此外，在上述实施方式中，即使在有效利用薄壁突出部951的情况下，薄壁突出部951的形状也不限于上述的形状。例如如图6A所示，不是必须要将薄壁突出部951的高度H2形成为低于接合凸部93的高度H1，也可将薄壁突出部951的高度形成为与接合凸部93的高度H1相同、或者高于其高度H1。当然，在本发明中，如上所述，优选，薄壁突出部951的高度H2形成为与接合凸部93的高度H1相同或者低于接合凸部93的高度H1。
并且，薄壁突出部951，不必使高度H2遍及周向全部领域都一致，也可以使高度H2根据周向的位置而不同。
并且，薄壁突出部951，在针鳍92的顶端面上，不必在周向上连续形成，也可以在周向上留有间隔地设置。总之，薄壁突出部951只要形成于周向的至少一部分即可。
并且，薄壁突出部951，不必形成于所有的针鳍92，只要形成于至少一部分的针鳍92即可。
此外在上述实施方式中，虽然通过作为剩余部分的飞边95形成有薄壁 突出部951，但是不仅限于此，在本发明中也可以有目的地通过锻造加工成形薄壁突出部951。
例如如图10A以及图10B所示，在用于散热片锻造加工用的背压赋予销75的顶端外周面，形成有向顶端侧（下方）开放的薄壁突出部成形用的凹阶梯部77。使用该背压赋予销75，与上述相同地，通过锻造加工成形散热片9即可。由此，在锻造加工时，通过填充于凹阶梯部77内的金属材料，能够在针鳍92的顶端外周边缘一体形成冠状的薄壁突出部951。
在此，在从轴心方向的顶端侧看背压赋予销75的状态下，将作为从轴心到轮廓线的尺寸的半径设为“A”、凹阶梯部77的深度设为“D”、凹阶梯部77的长度设为“L”、凹部76的深度设为“H3”时，优选，将凹阶梯部深度D设定在凹阶梯部长度L的10%以下。优选，设定为D≤A×1／10。即通过满足该关系式，在锻造加工时，能够使金属材料切实地填充于凹阶梯部77，从而能够切实地形成所希望的薄壁突出部951。
并且在锻造加工时使金属材料充满凹阶梯部77内的情况下，设定为L≤H3，优选，L＜H3。即通过满足该关系式，能够制造针鳍92的接合凸部93与薄壁突出部95高度相同或者高于薄壁突出部95的散热片9。
此外，在锻造加工时不使金属材料充满凹阶梯部77内的情况下，也就是在不控制金属材料向凹阶梯部77的流入量的情况下，不必满足上述的关系式。例如，也可以将凹阶梯部77的长度L相对于凹部76的深度H3设定在200%以下。
另外如图10C所示，凹阶梯部77也可以形成为其底面随着靠近顶端而逐渐接近轴心的锥形状。通过该构成，能够使金属材料顺利地填充于凹阶梯部77，同时也能够顺利地进行薄壁突出部951的脱模操作。
在本发明中，要想有效利用飞边95等的薄壁突出部951，优选采用以下的构成（a）～（d）。
（a）一种锻造加工方法，通过模锻加工使锻造坯料塑性变形，来成形出在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍的散热片，该锻造加工方法的特征在于，
在锻造加工用模具的用于成形所述针鳍的鳍片成形孔内滑动自如地设有背压赋予销，在锻造坯料塑性变形时，对作为流入所述鳍片成形孔内的锻造坯料的金属材料，通过所述背压赋予销赋予背压，
另一方面，在约束金属材料的所述背压赋予销的顶端约束面形成有凹部，由填充于其该凹部内的金属材料，在所述针鳍的顶端一体地形成接合凸部，
由填充于所述背压赋予销的顶端外周面与所述鳍片成形孔内周面之间的间隙内的金属材料，在所述针鳍的顶端外周边缘的至少一部分形成薄壁突出部。
（b）前项（a）所记载的锻造加工方法，其中，
所述薄壁突出部由飞边构成。
（c）前项（a）所记载的锻造加工方法，其中，
在所述背压赋予销的顶端外周面形成有凹阶梯部，通过填充于该凹阶梯部内的金属材料，构成所述薄壁突出部。
（d）前项（a）～（c）的任一项中所记载的锻造加工方法，其中，
所述薄壁突出部，在所述针鳍的顶端外周边缘，设于周向的全部领域。
此外，在上述实施方式中，虽然以制造具有圆形截面的针鳍92的散热片9的情况为例进行了说明，但是在本发明中，针鳍的形状没有特别限制。例如如图11所示，也可以制造具有截面（水平截面）为正方形的针鳍92的散热片9，除此之外，也可以制造具有截面为多边形、截面为椭圆形、截面为长圆形、截面为星形或者异形截面的散热片。并且，也可以制造形状不同的多个种类的针鳍混在一起的散热片。
自不必说，在本发明中，在散热片上形成的针鳍的数量没有限制。
另外在上述实施方式中，虽然将背压赋予销75的顶端约束面的凹部76形成为圆台形以在散热片9的针鳍顶端形成圆台形的接合凸部93，但是在本发明中，这些形状没有特别限制。例如，也可以如图12A所示，将背压赋予销75的凹部76以及针鳍顶端的接合凸部93形成为穹顶形状，或者如图12B所示，形成为小型的穹顶形状。
并且在本实施方式中，背压赋予销75的凹部76以及针鳍顶端的接合凸部93的水平截面形状也没有特别限制，上述实施方式那样的圆形截面之外，也可以形成为三角形或四边形等多边形截面、椭圆形截面、长圆形截面、星形截面或者异形截面。并且也可以使接合凹部形状不同的多个种类的背压赋予销混在一起。
另外在本实施方式中，虽然通过焊料82将金属板81固定于散热片9，但是在本发明中，散热片9和金属板81的固定方法不限于上述的方法。如上所述，既可以通过热传导性好的粘接剂（包含粘着剂）对散热片和金属板进行固定，也可以通过摩擦搅拌接合进行固定。在该情况下，为了能够充分确保散热片的针鳍与金属板的接触面积较大，优选，像上述实施方式那样，将散热片的针鳍顶端的接合凸部93的顶端形成为平坦面。
另外在上述实施方式中，虽然安装铝合金制的金属板作为与散热片接合固定的传热板，但是不仅限于此，在本发明中，作为传热板，也能够使用铝合金以外的金属板、树脂板等。
另外在上述实施方式中，虽然使用弹簧作为背压赋予机构的施力单元，但是并不仅限于此。在本发明中例如，作为施力单元也可以使用气垫。
本申请伴有于2011年3月3日申请的日本国专利申请的专利申请2011-46260号的优先权主张，其公开内容原封不动地构成本申请的一部分。
必须认识到，在此所用的术语以及表达是用于说明而不是用于限定性地解释，也不排除在此所示并且所述的特征事项的任何均等物，也允许该发明技术方案的范围内的各种变形。
本发明是能够按多个不同的方式具体实现的发明，该公开应该被视为提供本发明的原理性的实施例，在那些实施例，不是将本发明限定于在此记载并且（或者）图示的优选实施方式的目的这样的理解之下，在此记载有多个图示实施方式。
虽然在此记载有几个本发明的图示实施方式，但是本发明不限定于在此记载的各种优选实施方式，也包含由所谓本领域技术人员基于该公开所认识到的，具有均等的要素、修正、删除、组合（例如，跨各种实施方式 的组合）、改良和/或变更的所有实施方式。技术方案的限定事项应该基于用于其技术方案的术语广泛地解释，不应限定于本说明书或者本申请的程序中记载的实施例，那样的实施例应解释为非排他性的。
产业上利用可能性
该发明的锻造加工方法能够在制造针鳍型的散热片时使用。
附图标记说明 
1冲模
5冲头
5a矫正用冲头 
52鳍片成形孔 
75背压赋予销 
76凹部
81金属板
9散热片
91基板
92针鳍
93接合凸部
95飞边
951薄壁突出部 
W锻造坯料

Claims (13)

1.一种锻造加工方法，通过模锻加工使锻造坯料塑性变形，来成形出在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍的散热片，该锻造加工方法的特征在于，
在锻造加工用模具的用于成形所述针鳍的鳍片成形孔内滑动自如地设有背压赋予销，在锻造坯料塑性变形时，通过所述背压赋予销对作为流入所述鳍片成形孔的锻造坯料的金属材料赋予背压，
另一方面，在约束金属材料的所述背压赋予销的顶端约束面形成有凹部，由填充于该凹部内的金属材料，在所述针鳍的顶端一体地形成接合凸部。
2.根据权利要求1所记载的锻造加工方法，其中，
使所述针鳍的接合凸部，比形成于所述针鳍的顶端外周边缘的薄壁突出部突出。
3.根据权利要求2所记载的锻造加工方法，其中，
由飞边形成所述薄壁突出部。
4.根据权利要求1～3中的任一项所记载的锻造加工方法，其中，
使所述针鳍的接合凸部的顶端形成为平坦面。
5.根据权利要求1～3的任一项中记载的锻造加工方法，其中，
所述锻造加工用模具具备冲头以及冲模，
在所述冲头上设有所述鳍片成形孔。
6.根据权利要求1～3中的任一项所记载的锻造加工方法，其中，
所述锻造加工用模具具备冲头以及冲模，
在所述冲模上设有所述鳍片成形孔。
7.一种锻造加工装置，利用模锻加工用模具使锻造坯料塑性变形，来成形出在基板的至少一个面一体地形成有多个针鳍的散热片，该锻造加工装置的特征在于，
在所述模具的用于成形所述针鳍的鳍片成形孔内滑动自如地设有背压赋予销，该背压赋予销在锻造坯料塑性变形时，对作为流入所述鳍片成形孔的锻造坯料的金属材料赋予背压，
在约束金属材料的所述背压赋予销的顶端约束面形成有凹部，由填充于该凹部内的金属材料，在所述针鳍的顶端一体地形成接合凸部。
8.一种散热片，其特征在于，
是通过权利要求1～6中的任一项所记载的锻造加工方法而形成的。
9.一种散热片，在基板的至少一个面形成有多个针鳍，并且是通过模锻加工而形成的，其特征在于，
在所述散热片的顶端一体地形成有接合凸部。
10.一种带传热板的散热片，其特征在于，
在权利要求8或9所记载的散热片的多个针鳍的顶端，接合固定有传热板。
11.一种带传热板的散热片的制造方法，包括，
通过权利要求1～6中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；和
不除去在所述散热片的多个针鳍的顶端外周边缘形成的薄壁突出部而在多个针鳍的顶端接合固定传热板的工序。
12.一种带传热板的散热片的制造方法，包括，
通过权利要求1～6中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；
将按压面平坦的矫正冲头按压于所述散热片的多个针鳍顶端，调整所述多个针鳍的接合凸部的突出量的矫正工序；和
进行所述矫正工序之后，将传热板接合固定于所述多个针鳍的顶端的接合工序。
13.一种散热片的矫正方法，包括，
通过权利要求1～6中的任一项所记载的锻造加工方法得到散热片的工序；和
将按压面平坦的矫正冲头按压于所述散热片的多个针鳍的顶端，调整所述多个针鳍的接合凸部的突出量的矫正工序。
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