JP2004071599A - Heat sink and its manufacturing method - Google Patents

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JP2004071599A JP2002224494A JP2002224494A JP2004071599A JP 2004071599 A JP2004071599 A JP 2004071599A JP 2002224494 A JP2002224494 A JP 2002224494A JP 2002224494 A JP2002224494 A JP 2002224494A JP 2004071599 A JP2004071599 A JP 2004071599A
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Yasuhiro Osame
納 康弘
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat sink that can be improved in heat radiating performance as compared with the conventional heat sink, and to a provide a method of manufacturing the heat sink. <P>SOLUTION: This heat sink is composed of a heat radiating base 2 made of an elongated metallic material having a fin attaching surface 2a and a plurality of plate-shaped heat radiating fins 3 formed in parallel with each other at intervals on the fin attaching surface 2a of the base 2 in a state where the fins 3 are raised from the surface 2a. The heat radiating fins 3 are integrated with the heat radiating base 2 by casting the fins 3 together with the base 2 by die-casting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、民生用、産業用を問わずあらゆる分野の発熱部材に用いられ、発熱部材の構成要素である発熱体、たとえば電子機器においては電子部品から発せられる熱を放熱するヒートシンクおよびその製造方法に関する。
【0002】
以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとし、「銅」という用語には、純銅の他に銅合金を含むものとする。
【0003】
【従来の技術】
従来、ヒートシンクとしては、板状の放熱ベースと、放熱ベースの片面に立ち上がり状にかつ並列状に一体成形された複数の放熱フィンとよりなるアルミニウム押出形材製のものが用いられていた。
【0004】
しかしながら、最近では、電子部品などからなる発熱体の高性能化に伴って発熱量が著しく増大しており、ヒートシンクの高性能化が求められているが、従来のアルミニウム押出形材製ヒートシンク場合、その製法上、隣接する放熱フィン間の間隔(フィン間隔)に対する放熱フィンの高さ(フィン高さ)の比であるトング比(フィン高さ/フィン間隔)に上限があり、フィン間隔を小さくかつフィン高さを大きくすることができないので、高性能化の要求に応じきれていないという問題があった。
【0005】
そこで、このような問題を解決したヒートシンクとして、板状の放熱ベースと放熱フィンとがダイキャストにより一体に鋳造されたヒートシンク(特開平11−195738号公報参照)や、並列状に配された複数の放熱フィンと、全ての放熱フィンの一端部を鋳ぐるむようにダイキャストにより鋳造された板状の放熱ベースとよりなるヒートシンク(特開平8−316378号公報、特開平11−31771号公報参照)や、板状の放熱ベースに複数の溝が並列状に形成され、各溝内に放熱フィンの一端部が嵌め入れられ、放熱ベースにおける溝の両側をかしめることにより、放熱フィンが放熱ベースに固定されたヒートシンク(特開平9−2983809号公報参照)などが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放熱ベースおよび放熱フィンがダイキャストにより一体に鋳造された従来のヒートシンク、および放熱ベースがダイキャストにより鋳造された従来のヒートシンクにおいては、次のような問題があることが判明した。すなわち、発熱体は、通常、放熱ベースにおけるフィン取付面とは反対側の受熱面の中央部に熱的に接触させられるが、放熱性能を向上させるためには、発熱体から発せられる熱を、フィン取付面全体に拡散させて全ての放熱フィンから放熱させる必要がある。そして、放熱ベースの肉厚が小さいと、発熱体から発せられる熱は放熱ベースのフィン取付面の中央部に集中して伝わり、フィン取付面全体に拡がりにくくなるので、全ての放熱フィンを放熱のために有効に寄与させることができなくなり、放熱性能が低下する。したがって、放熱ベースの肉厚は所定厚さ以上にしなければならないが、放熱ベースがダイキャストにより形成されている場合であっても、その内部には微小な気孔が存在することは避けられず、放熱ベースの肉厚を所定厚さ以上にすると、微小気孔の数も多くなり、気孔の存在に起因して熱伝達抵抗が大きくなる。その結果、やはり発熱体から発せられる熱がフィン取付面全体に拡がりにくくなり、放熱性能が低下する。
【0007】
また、放熱ベースに複数の溝が並列状に形成され、各溝内に放熱フィンの一端部が嵌め入れられ、放熱ベースにおける溝の両側をかしめることにより、放熱フィンが放熱ベースに固定されたヒートシンクでは、放熱ベースと放熱フィンとの間の伝熱面積が不足するとともに、機械的接合のため熱抵抗が大きく、その結果放熱性能が十分ではないという問題がある。
【0008】
この発明の目的は、上記問題を解決し、従来のヒートシンクに比較して放熱性能を向上させることができるヒートシンクおよびその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によるヒートシンクは、フィン取付面を有する金属展伸材製放熱ベースと、放熱ベースのフィン取付面に、フィン取付面に対して立ち上がり状となりかつ互いに間隔をおいて並列状となるように形成された複数の放熱フィンとよりなり、放熱フィンが、ダイキャストにより鋳造されて放熱ベースと一体化されているものである。
【0010】
請求項2の発明によるヒートシンクは、請求項1の発明において、放熱ベースのフィン取付面に、複数の溝が互いに間隔をおいて並列状に形成されており、放熱フィンの基端部が溝内に入り込んで放熱ベースと一体化されているものである。
【0011】
請求項3の発明によるヒートシンクは、請求項2の発明において、溝における開口よりも底側の部分に、開口幅よりも幅の広い部分が設けられているものである。
【0012】
請求項4の発明によるヒートシンクは、請求項3の発明において、溝の幅が、開口から底に向かって徐々に拡がっているものである。
【0013】
請求項5の発明によるヒートシンクは、請求項2〜4のうちのいずれかの発明において、放熱フィンにおける溝内に入り込んでいる部分に存在する気孔の大きさが、100μm以下となされているものである。
請求項6の発明によるヒートシンクは、請求項1〜5のうちのいずれかの発明において、放熱ベースと放熱フィンとが同種の金属からなるものである。
【0014】
請求項7の発明によるヒートシンクは、請求項6の発明において、放熱ベースおよび放熱フィンがそれぞれアルミニウムからなるものである。
【0015】
請求項8の発明によるヒートシンクは、請求項1〜5のうちのいずれかの発明において、放熱ベースと放熱フィンとが異種の金属からなるものである。
【0016】
請求項9の発明によるヒートシンクは、請求項8の発明において、放熱ベースが銅からなり、放熱フィンがアルミニウムからなるものである。
【0017】
請求項10の発明によるヒートシンクは、請求項1〜9のうちのいずれかの発明において、放熱ベースと放熱フィンとが冶金的に接合されているものである。
【0018】
請求項11の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項1記載のヒートシンクを製造する方法であって、フィン取付面を有する金属展伸材製放熱ベースと、放熱ベース収容部および放熱ベース収容部に収容される放熱ベースのフィン取付面に臨む複数のフィン鋳造用キャビティを有するダイキャスト用金型とを用意し、ダイキャスト用金型の放熱ベース収容部内に金属展伸材製放熱ベースを収容した後、溶融金属に圧力をかけてフィン鋳造用キャビティ内に注入し、ダイキャストにより放熱フィンを鋳造して放熱ベースと一体化することを特徴とするものである。
【0019】
請求項12の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項11の発明において、放熱ベースのフィン取付面に、複数の溝を互いに間隔をおいて並列状に形成しておくとともに、ダイキャスト用金型のフィン鋳造用キャビティがフィン取付面の溝に臨むようにしておき、溶融金属に圧力をかけて溝およびフィン鋳造用キャビティ内に注入するものである。
【0020】
請求項13の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項12の発明において、溝における開口よりも底側の部分に、開口幅よりも幅の広い部分を設けておくものである。
【0021】
請求項14の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項13の発明において、溝の幅が、開口から底面に向かって徐々に拡がっているものである。
【0022】
請求項15の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項11〜14のうちのいずれかの発明において、溶融金属の注入時に、放熱ベースの温度を200℃以上でかつ融点未満とするものである。
【0023】
請求項16の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項15の発明において、放熱ベースの温度を300℃以上とするものである。
【0024】
請求項17の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項15または16の発明において、ダイキャスト用金型に収容する前に、放熱ベースを加熱するものである。
【0025】
請求項18の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項15〜17のうちのいずれかの発明において、ダイキャスト用金型に収容した後に、放熱ベースを加熱するものである。
【0026】
請求項19の発明によるヒートシンクの製造方法は、請求項11〜18のうちのいずれかの発明において、放熱ベースにおける鋳造される放熱フィンと接触する部分に、放熱ベースを形成する金属よりも融点の低いフラックスを塗布しておくものである。
【0027】
請求項20の発明による発熱部材は、請求項1〜10のうちのいずれかに記載されたヒートシンクと、発熱体とを備えており、発熱体がヒートシンクにおけるフィン取付面以外に設けられた受熱面に熱的に接触させられているものである。
【0028】
請求項21の発明による発熱部材は、請求項20の発明において、発熱体が、カーナビゲーションシステムの表示装置基板、自動車用ITS(Intelligent Transport System)の表示装置基板、電気自動車の制御回路基板、電気自動車の発熱部、パーソナルコンピュータのCPU、テレビ電話の回路基板、および携帯電話の中継基地局の回路基板からなる群から選択された1つからなるものである。
【0029】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0030】
図1はこの発明によるヒートシンクの一例を示し、図2はその製造方法を示す。なお、以下の説明において、図面の上下、左右をそれぞれ上下、左右といい、図面の紙面表側を前、これと反対側を後というものとする。
【0031】
図1において、ヒートシンク(1)は、上面がフィン取付面(2a)となされるとともに、下面が受熱面(2b)となされた方形板状金属展伸材製放熱ベース(2)と、放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)に、フィン取付面(2a)に対して立ち上がり状となりかつ左右方向に等間隔をおいて並列状となるように形成された複数の板状金属ダイキャスト品製放熱フィン(3)とを備えている。
【0032】
放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)には、前後方向に伸びる複数の溝(4)が左右方向に等間隔をおいて並列状となるように形成されている。溝(4)の左右両側面は、溝(4)の開口から底側に向かって左右方向外方に傾斜しており、これにより溝(4)の幅が上端(開口側)から下方(底側)に向かって徐々に拡がっている。なお、溝(4)の幅は、上端(開口側)から下端(底側)まで同一幅であってもよい。放熱ベース(2)の肉厚は3〜30mm程度であることが好ましい。また、溝(4)の開口幅は0.5〜5mm程度、底幅は1.5〜15mm程度、深さは1〜20mm程度であることが好ましい。放熱ベース(2)はアルミニウムや銅などの熱伝導性に優れた金属展伸材により形成されるが、アルミニウムの場合、たとえば押出により形成され、銅の場合、たとえば押出により形成される。
【0033】
放熱フィン(3)は、基端部(3a)が溝(4)内を埋めるようにダイキャストにより鋳造されて放熱ベース(2)と一体化されており、放熱ベース(2)に冶金的に接続されている。放熱フィン(3)の溝(4)内を埋めている基端部(3a)に存在する気孔の大きさは、100μm以下となされていることが好ましい。また、放熱フィン(3)の肉厚は0.5〜5mm程度であることが好ましい。放熱フィン(3)は、アルミニウムや銅などの熱伝導性に優れた金属で形成されるが、ダイキャストの容易性を考慮するとアルミニウムで形成されることが好ましい。
【0034】
ヒートシンク(1)の製造方法は図2に示すとおりである。
【0035】
まず、フィン取付面(2a)に溝(4)を有する放熱ベース(2)と、放熱ベース収容部(11)およびフィン鋳造用キャビティ(12)を有するダイキャスト用金型(10)とを用意する。ダイキャスト用金型(10)は固定型(10A)と可動型(10B)とよりなり、固定型(10A)と可動型(10B)との境界部分に放熱ベース収容部(11)が形成されるとともに、可動型(10B)に、放熱ベース収容部(11)に収容される放熱ベース(2)の溝(4)に臨む複数のフィン鋳造用キャビティ(12)が形成されている。また、可動型(10B)に、各フィン鋳造用キャビティ(12)内に溶融金属を注入する湯口系(13)が形成されている。固定型(10A)および可動型(10B)は、それぞれヒータ(14)(15)を内蔵している。
【0036】
そして、放熱ベース(2)を放熱ベース収容部(11)内に溝(4)が上方を向くように収容する(図2(a)参照)。このとき、固定型(10A)に設けた温度センサ(図示略)により、放熱ベース(2)の受熱面(2b)の中央部の温度を検出しうるようにしておく。
【0037】
その後、溶融金属に圧力をかけた状態で、湯口系(13)を通してフィン鋳造用キャビティ(12)内および放熱ベース(2)の溝(4)内に注入し、基端部(3a)が溝(4)内に入り込んでいる放熱フィン(3)を鋳造する(図2(b)参照)。なお、溶融金属の注入時には、ヒータ(15)により可動型(10B)を加熱しおく。圧力のかけられた溶融金属を注入すると、高圧の溶融金属が放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)に形成された溝(4)の内周面に衝突したさいに、溶融金属により放熱ベース(2)が加熱されることにより、放熱ベース(2)の地金とその表面に形成されている酸化皮膜との熱膨張差によって酸化皮膜にクラックが入るとともに、溶融金属から高圧力を受けるので、酸化皮膜が破壊されて放熱ベース(2)表面から押しのけられる。したがって、ダイキャストにより鋳造される放熱フィン(3)が放熱ベース(2)と冶金的に接合することになり、両者の接合が堅固に行われるとともに両者間での熱伝導性が優れたものになる。
【0038】
こうして、ヒートシンク(1)が製造される。
【0039】
上述したような製造方法において、溶融金属の注入時に、上記図示しない温度センサにより検出される放熱ベース(2)の受熱面(2b)中央部の温度を、200℃以上でかつ融点未満とすることが好ましく、300℃以上でかつ融点未満とすることが望ましい。受熱面(2b)中央部の温度をこのような温度にするためには、ダイキャスト用金型(10)に収容する前に放熱ベース(2)を加熱したり、ダイキャスト用金型(10)に収容した後に放熱ベース(2)をヒータ(14)により加熱したり、あるいはダイキャスト用金型(10)に収容する前および後のいずれもにおいて放熱ベース(2)を加熱したりするのがよい。この場合、地金と酸化皮膜との熱膨張率の差により酸化皮膜を破壊する効果が一層向上する。
【0040】
さらに、放熱ベース(2)をダイキャスト用金型(10)に収容する前に、放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)に形成された溝(4)の内周面に、放熱ベース(2)を形成する金属よりも融点の低いフラックスを塗布しておくことが好ましい。この場合、溶融金属が放熱ベース(2)の溝(4)内周面に衝突したさいに、溶融金属の有する熱によりフラックスが溶融し、その結果溝(4)内周面の酸化皮膜が破壊される。したがって、酸化皮膜を破壊することにより得られる効果が一層向上する。フラックスとしては、放熱ベース(2)がアルミニウム製や銅製の場合には、フッ素化合物または塩素化合物の錯体化物、たとえばKAlFを主成分とするものが用いられる。
【0041】
図3はこの発明によるヒートシンクの他の例の実施形態を示す。
【0042】
図3に示すヒートシンク(20)の場合、放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)には溝は形成されておらず、放熱フィン(3)の下端がフィン取付面(2a)に直接当接した状態でダイキャストにより鋳造されている点で、図1に示すヒートシンク(1)と異なっており、その他の構成は同じである。
【0043】
また、図3に示すヒートシンク(20)は、図4に示す方法で製造される。この製造方法は、放熱ベース(2)として溝が形成されていないものを用いた点を除いては、図2に示す方法と同じである。なお、この製造方法において、フラックスを用いる場合、放熱ベース(2)のフィン取付面(2a)全体、またはフィン取付面(2a)における放熱フィン(3)が鋳造される部分のみに塗布する。
【0044】
図1および図3に示すこの発明によるヒートシンク(1)(20)は、冷却が必要とされる発熱体を具備した発熱部材に、発熱体が受熱面(2b)に熱的に接触するようにして用いられる。発熱体としては、カーナビゲーションシステムの表示装置基板、自動車用ITSの表示装置基板、電気自動車の制御回路基板、電気自動車のその他の発熱部、パーソナルコンピュータのCPU、テレビ電話の回路基板、および携帯電話の中継基地局の回路基板などが挙げられる。
【0045】
次に、この発明の具体的実施例について、比較例とともに説明する。なお、具体的実施例のヒートシンクは図1に示す構成であり、製造方法は図2に示す通りである。
【0046】
実施例1〜11
放熱ベース(2)として、幅60mm、長さ80mm、肉厚10mmであり、フィン取付面(2a)にその長さ方向(前後方向)に伸びる6つの溝(4)が幅方向(左右方向)に所定間隔をおいて形成されたものを用意した。溝(4)の寸法は、開口幅2.8mm、底幅4.2mm、深さ5mmである。
【0047】
そして、溝(4)の内周面へのフラックスの塗布、溶融金属注入時の放熱ベース(2)の温度、および隣接する放熱フィン(3)間の間隔(フィン間隔)に対する放熱フィン(3)の高さ(フィン高さ)の比であるトング比(フィン高さ/フィン間隔)の条件を種々変え、60トンプレスによって溶融金属に圧力をかけて、溝(4)内およびフィン鋳造用キャビティ(12)内に注入し、内圧が70MPaとなるように調整して11種類のヒートシンク(1)を製造した。ここで、放熱ベース(2)の温度は、上述した図示しない温度センサにより検出される放熱ベース(2)の受熱面(2b)中央部の温度である。また、フラックスとしては、KAlFを主成分とするものを使用した。実施例11は、放熱ベース(2)をダイキャスト用金型(10)の放熱ベース収容部(11)内に収容する前および後のいずれにおいても加熱しなかったものである。なお、溝(4)の開口幅が2.8mmであることから、放熱フィン(3)の肉厚も2.8mmである。
【0048】
比較例1
放熱ベースおよび放熱フィンを、押出加工により一体に形成してヒートシンクを製造した。
【0049】
比較例2
放熱ベースおよび放熱フィンを、ダイキャストにより一体に鋳造してヒートシンクを製造した。
【0050】
比較例3
フィン取付面に複数の溝が並列状に形成された放熱ベースを用意し、各溝内に展伸材製放熱フィンの一端部を嵌め入れ、放熱ベースにおける溝の両側をかしめることにより、放熱フィンを放熱ベースに固定し、ヒートシンクを製造した。
【0051】
なお、比較例1〜3において、放熱ベースは、幅60mm、長さ80mm、肉厚10mmであり、放熱フィンの肉厚は2.8mmである。
【0052】
実施例1〜11および比較例1〜3のヒートシンクを表1に示す。なお、表1の材料の欄は、JISの呼称記号を示す。
【0053】
【表1】

Figure 2004071599
【0054】
評価試験
実施例1〜11のヒートシンク(1)については、横断面における全溝(4)の周長(図1における各溝(4)の内周面の周長×溝数)に対する全放熱フィン(3)の基端部(3a)が溝(4)内周面に冶金的に接合されている部分の長さの合計の割合である接合率(%)、放熱フィン(3)の溝(4)内を埋めている基端部(3a)の横断面積に対する基端部(3a)に存在する気孔の面積率の割合である欠陥率(%)、および放熱ベースの受熱面(2b)の中央部に10mm角のヒータブロックを取り付けて加熱したさいの熱抵抗を求めた。また、比較例1〜3については、放熱ベースの受熱面の中央部に10mm角のヒータブロックを取り付けて加熱したさいの熱抵抗を求めた。熱抵抗は、放熱フィンの先端部と放熱ベースの受熱面の中央部との温度差(℃)を、ヒータブロックの出力(W)で除したものである。その結果も表1に示す。
【0055】
表1に示す結果から明らかなように、実施例1〜11のヒートシンクの熱抵抗は、比較例1〜3のヒートシンクの熱抵抗よりも小さく、その結果優れた放熱性能が得られることが分かる。
【0056】
【発明の効果】
請求項1の発明のヒートシンクによれば、放熱フィンが、ダイキャストにより鋳造されて放熱ベースと一体化されているので、隣接する放熱フィン間の間隔(フィン間隔)に対する放熱フィンの高さ(フィン高さ)の比であるトング比(フィン高さ/フィン間隔)を任意に設定することができ、フィン間隔を小さくかつフィン高さを大きくすることが可能になる。しかも、放熱フィンはダイキャストにより形成されて放熱ベースと一体化されているので、両者間での熱伝達抵抗は、従来のかしめにより放熱フィンが放熱ベースに固定されたヒートシンクに比べて小さい。したがって、従来のヒートシンクに比べて放熱性能が向上する。
【0057】
また、放熱ベースが金属展伸材からなるので、その内部にはごくわずかな微小気孔しか存在せず、放熱ベース自身の熱伝達抵抗は、ダイキャストにより成形された従来の放熱ベースに比べて小さくなる。したがって、放熱ベースの肉厚を、発熱体から発せられる熱がフィン取付面全体に速やかに拡散するのに適したものにすることができる。その結果、全ての放熱フィンを放熱のために有効に寄与させることが可能になり、放熱性能が向上する。なお、放熱フィンの場合は、その肉厚が放熱ベースに比べて小さく、しかも熱は放熱フィンの表面部に沿って伝わるだけでよいので、放熱フィンをダイキャストにより形成した場合であっても、微小気孔の存在による熱伝達抵抗の増加は、放熱性能にとってはそれほど影響しない。
【0058】
さらに、請求項1の発明のヒートシンクによれば、放熱性能が従来のものに比べて向上するので、コンパクト化を図った上で、従来と同程度の放熱性能を得ることができる。
【0059】
請求項2の発明によれば、放熱ベースと放熱フィンとの伝熱面積を大きくすることができ、放熱ベースから放熱フィンへの熱伝達性が向上する。したがって、放熱性能が向上する。
【0060】
請求項3および4の発明によれば、放熱ベースと放熱フィンとの伝熱面積を大きくする効果が一層向上する。
【0061】
請求項5の発明によれば、放熱フィンにおける溝内に入り込んでいる部分に存在する気孔の大きさが、100μm以下となされているので、この部分の熱伝達抵抗の増大を抑制することができ、その結果放熱性能の低下を防止することが可能になる。放熱フィンにおける溝内に入り込んでいる部分は、放熱ベースの一部分を構成することになり、この部分の熱伝達抵抗が増大すれば、請求項1の発明のところで述べた、発熱体から発せられる熱がフィン取付面全体に速やかに拡散する効果が低下するおそれがある。
【0062】
請求項8の発明によれば、放熱ベースと放熱フィンとを、それぞれ放熱性能を向上させる上で最適な材質のものにすることができる。
【0063】
請求項9の発明によれば、放熱ベースが熱伝達性に優れた銅製であり、放熱フィンがダイキャストに適しかつ熱伝達性も銅には劣るものの他の金属に比べて優れたアルミニウム製であるから、製造が容易でかつ放熱性能が優れたものになる。
【0064】
請求項10の発明によれば、放熱ベースから放熱フィンへの熱伝達性が優れたものになる。
【0065】
請求項11の発明のヒートシンクの製造方法によれば、高圧の溶融金属が放熱ベースのフィン取付面に衝突したさいに、溶融金属により放熱ベースが加熱されることによって放熱ベースの地金とその表面に形成されている酸化皮膜との熱膨張差に起因して酸化皮膜にクラックが入るとともに、溶融金属から高圧力を受けるので、酸化皮膜が破壊されて放熱ベース表面から押しのけられる。したがって、ダイキャストにより鋳造される放熱フィンが放熱ベースと冶金的に接合することになり、両者の接合が堅固に行われるとともに両者間での熱伝導性が優れたものになる。そして、製造されたヒートシンクは請求項1および10と同様な効果を奏する。
【0066】
請求項12〜14の発明によれば、それぞれ請求項2〜4の発明と同様な効果を奏する。
【0067】
請求項15の発明によれば、放熱ベースの地金とその表面に形成されている酸化皮膜との熱膨張差に起因する酸化皮膜へのクラック発生効果が向上する。
【0068】
請求項16の発明によれば、放熱ベースの地金とその表面に形成されている酸化皮膜との熱膨張差に起因する酸化皮膜へのクラック発生効果が一層向上する。
【0069】
請求項19の発明によれば、溶融金属が放熱ベースのフィン取付面に衝突したさいに、フラックスが溶融し、その結果放熱ベース表面の酸化皮膜が破壊される。したがって、ダイキャストにより形成される放熱フィンと放熱ベースとが確実に冶金的に接合することになり、両者の接合が堅固になるとともに、両者間での熱伝達性が優れたものになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるヒートシンクの実施形態を示す正面図である。
【図2】図1のヒートシンクの製造方法を示す垂直断面図である。
【図3】この発明によるヒートシンクの他の実施形態を示す正面図である。
【図4】図3のヒートシンクの製造方法を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
(1)(20):ヒートシンク
(2):放熱ベース
(2a):フィン取付面
(3):放熱フィン
(3a):基端部
(4):溝
(10):ダイキャスト用金型
(11):放熱ベース収容部
(12):フィン鋳造用キャビティ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for a heating member in all fields regardless of whether it is for consumer use or industrial use, and a heat sink that dissipates heat generated from an electronic component in a heating element, for example, in an electronic device, and a method of manufacturing the same. About.
[0002]
In the following description, the term "aluminum" includes an aluminum alloy in addition to pure aluminum, and the term "copper" includes a copper alloy in addition to pure copper.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, as the heat sink, an aluminum extruded member made of a plate-shaped heat radiation base and a plurality of heat radiation fins integrally formed on one surface of the heat radiation base in a rising shape and in parallel has been used.
[0004]
However, recently, the heat generation amount has been remarkably increased in accordance with the high performance of the heating element composed of electronic components and the like, and the high performance of the heat sink has been demanded. Due to its manufacturing method, there is an upper limit on the tongue ratio (fin height / fin distance), which is the ratio of the height (fin height) of the heat radiation fins to the distance between adjacent heat radiation fins (fin distance). Since the fin height cannot be increased, there has been a problem that the demand for higher performance has not been met.
[0005]
Therefore, as a heat sink that solves such a problem, a heat sink in which a plate-shaped heat radiation base and a heat radiation fin are integrally cast by die casting (see JP-A-11-195538), or a plurality of heat sinks arranged in parallel And a heat sink (see JP-A-8-316378 and JP-A-11-31771) comprising a radiating fin and a plate-shaped radiating base formed by die casting so as to cast one end of all the radiating fins. A plurality of grooves are formed in parallel on the plate-shaped heat-dissipating base, and one end of the heat-dissipating fin is inserted into each groove, and the heat-dissipating fins are fixed to the heat-dissipating base by caulking both sides of the groove in the heat-dissipating base. A heat sink (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-298809) has been proposed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that a conventional heat sink in which the heat radiation base and the heat radiation fin are integrally cast by die casting and a conventional heat sink in which the heat radiation base is cast by die casting have the following problems. That is, the heating element is normally brought into thermal contact with the center of the heat receiving surface on the side opposite to the fin mounting surface of the heat dissipation base.To improve the heat dissipation performance, heat generated from the heating element is It is necessary to diffuse the heat to the entire fin mounting surface and radiate heat from all the radiating fins. If the thickness of the radiating base is small, the heat generated from the heating element is transmitted to the central part of the fin mounting surface of the radiating base and is difficult to spread over the entire fin mounting surface. Therefore, it cannot be effectively contributed, and the heat radiation performance is reduced. Therefore, the thickness of the heat dissipation base must be equal to or greater than a predetermined thickness, but even if the heat dissipation base is formed by die casting, it is inevitable that there are minute pores inside the heat dissipation base, When the thickness of the heat dissipation base is equal to or more than a predetermined thickness, the number of micropores increases, and the heat transfer resistance increases due to the presence of the pores. As a result, the heat generated from the heating element is unlikely to spread over the entire fin mounting surface, and the heat radiation performance is reduced.
[0007]
Further, a plurality of grooves were formed in the heat dissipation base in parallel, and one end of the heat dissipation fin was fitted in each groove, and the heat dissipation fin was fixed to the heat dissipation base by caulking both sides of the groove in the heat dissipation base. In the heat sink, there is a problem that the heat transfer area between the heat radiating base and the heat radiating fin is insufficient, and the thermal resistance is large due to mechanical bonding, resulting in insufficient heat radiation performance.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat sink that can solve the above-mentioned problems and can improve heat radiation performance as compared with a conventional heat sink, and a method of manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the heat sink according to the first aspect of the present invention, the radiating base made of metal wrought material having the fin mounting surface and the fin mounting surface of the heat radiating base are arranged in a rising shape with respect to the fin mounting surface and in parallel with each other at intervals. The heat radiation fins are formed by die casting and integrated with the heat radiation base.
[0010]
A heat sink according to a second aspect of the present invention is the heat sink according to the first aspect, wherein a plurality of grooves are formed in parallel at intervals on the fin mounting surface of the heat radiation base, and a base end of the heat radiation fin is formed in the groove. It penetrates and is integrated with the heat dissipation base.
[0011]
A heat sink according to a third aspect of the present invention is the heat sink according to the second aspect, wherein a portion wider than the opening width is provided at a portion of the groove on the bottom side of the opening.
[0012]
A heat sink according to a fourth aspect of the present invention is the heat sink according to the third aspect, wherein the width of the groove gradually increases from the opening toward the bottom.
[0013]
A heat sink according to a fifth aspect of the present invention is the heat sink according to any one of the second to fourth aspects, wherein a size of a pore present in a portion of the heat radiation fin that enters the groove is 100 μm or less. is there.
A heat sink according to a sixth aspect of the present invention is the heat sink according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat radiating base and the heat radiating fin are made of the same metal.
[0014]
A heat sink according to a seventh aspect of the present invention is the heat sink according to the sixth aspect, wherein the heat radiation base and the heat radiation fin are each made of aluminum.
[0015]
An eighth aspect of the present invention provides the heat sink according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat radiation base and the heat radiation fins are made of different kinds of metals.
[0016]
A heat sink according to a ninth aspect of the present invention is the heat sink according to the eighth aspect, wherein the heat radiation base is made of copper, and the heat radiation fins are made of aluminum.
[0017]
A heat sink according to a tenth aspect of the present invention is the heat sink according to any one of the first to ninth aspects, wherein the heat radiation base and the heat radiation fin are metallurgically joined.
[0018]
The method for manufacturing a heat sink according to the invention of claim 11 is the method for manufacturing a heat sink according to claim 1, wherein the heat dissipating base made of wrought metal having a fin mounting surface, the heat dissipating base accommodating portion, and the heat dissipating base accommodating portion are provided. A die-casting mold having a plurality of fin casting cavities facing the fin mounting surface of the heat-dissipating base to be accommodated was prepared, and a metal-extended heat-dissipating base was accommodated in the heat-dissipating base accommodating portion of the die-casting mold. Thereafter, the molten metal is injected into the cavity for fin casting by applying pressure, and the radiating fin is cast by die casting to be integrated with the radiating base.
[0019]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat sink according to the eleventh aspect, wherein a plurality of grooves are formed in parallel on the fin mounting surface of the heat radiation base at an interval from each other, and a die-casting mold is provided. The fin casting cavity is made to face the groove of the fin mounting surface, and pressure is applied to the molten metal to inject the molten metal into the groove and the fin casting cavity.
[0020]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of the twelfth aspect, a portion wider than the opening width is provided in a portion of the groove on the bottom side of the opening.
[0021]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of the thirteenth aspect, the width of the groove is gradually increased from the opening toward the bottom surface.
[0022]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a heat sink according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the temperature of the heat radiation base is set to 200 ° C. or higher and lower than the melting point when the molten metal is injected.
[0023]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of the fifteenth aspect, the temperature of the heat radiation base is set to 300 ° C. or more.
[0024]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a heat sink according to the fifteenth or sixteenth aspect, the heat radiation base is heated before being housed in the die casting mold.
[0025]
In a method of manufacturing a heat sink according to an eighteenth aspect of the present invention, in any one of the fifteenth to seventeenth aspects, the heat radiation base is heated after being housed in the die casting die.
[0026]
The method for manufacturing a heat sink according to the nineteenth aspect of the present invention is the method according to any one of the eleventh to eighteenth aspects, wherein a portion of the heat radiation base that is in contact with the cast heat radiation fin has a melting point higher than that of the metal forming the heat radiation base. A low flux is applied.
[0027]
A heat generating member according to a twentieth aspect includes the heat sink according to any one of the first to tenth aspects, and a heat generating element, wherein the heat generating element is provided on a heat sink other than the fin mounting surface. Are in thermal contact with
[0028]
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the heat generating member according to the twentieth aspect, the heating element includes a display device substrate of a car navigation system, a display device substrate of an automotive ITS (Intelligent Transport System), a control circuit substrate of an electric vehicle, and an electric vehicle. It is composed of one selected from the group consisting of a heating unit of a car, a CPU of a personal computer, a circuit board of a videophone, and a circuit board of a relay base station of a mobile phone.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 shows an example of a heat sink according to the present invention, and FIG. 2 shows a manufacturing method thereof. In the following description, the upper and lower sides and the left and right sides of the drawing are referred to as upper and lower sides and the left and right sides, respectively.
[0031]
In FIG. 1, a heat sink (1) has a fin mounting surface (2a) on the upper surface and a heat-radiating base (2) made of a wrought rectangular metal plate having a lower surface serving as a heat-receiving surface (2b). A plurality of plate-shaped metal die-cast products formed on the fin mounting surface (2a) of (2) so as to stand up with respect to the fin mounting surface (2a) and to be arranged in parallel at equal intervals in the left-right direction. Radiation fins (3).
[0032]
A plurality of grooves (4) extending in the front-rear direction are formed on the fin mounting surface (2a) of the heat radiation base (2) so as to be arranged in parallel at equal intervals in the left-right direction. The left and right side surfaces of the groove (4) are inclined outward in the left-right direction from the opening of the groove (4) toward the bottom, so that the width of the groove (4) is lower (bottom) from the upper end (opening side). Side). The width of the groove (4) may be the same from the upper end (opening side) to the lower end (bottom side). The thickness of the heat radiation base (2) is preferably about 3 to 30 mm. Preferably, the opening width of the groove (4) is about 0.5 to 5 mm, the bottom width is about 1.5 to 15 mm, and the depth is about 1 to 20 mm. The heat radiation base (2) is formed of a wrought metal having excellent thermal conductivity such as aluminum or copper. In the case of aluminum, it is formed by extrusion, for example, and in the case of copper, it is formed by extrusion.
[0033]
The heat radiation fin (3) is cast by die casting so that the base end (3a) fills the groove (4) and is integrated with the heat radiation base (2). It is connected. It is preferable that the size of the pores existing in the base end portion (3a) filling the groove (4) of the heat radiation fin (3) is 100 μm or less. Further, the thickness of the radiation fin (3) is preferably about 0.5 to 5 mm. The radiation fin (3) is formed of a metal having excellent thermal conductivity, such as aluminum or copper, but is preferably formed of aluminum in consideration of the ease of die casting.
[0034]
The method for manufacturing the heat sink (1) is as shown in FIG.
[0035]
First, a heat dissipating base (2) having a groove (4) on a fin mounting surface (2a) and a die casting mold (10) having a heat dissipating base accommodating portion (11) and a fin casting cavity (12) are prepared. I do. The die-casting mold (10) is composed of a fixed mold (10A) and a movable mold (10B), and a heat-radiating base accommodating portion (11) is formed at a boundary between the fixed mold (10A) and the movable mold (10B). In addition, a plurality of fin casting cavities (12) facing the grooves (4) of the heat dissipation base (2) accommodated in the heat dissipation base accommodation portion (11) are formed in the movable mold (10B). A gate system (13) for injecting molten metal into each fin casting cavity (12) is formed in the movable mold (10B). The fixed type (10A) and the movable type (10B) have built-in heaters (14) and (15), respectively.
[0036]
Then, the heat dissipation base (2) is accommodated in the heat dissipation base accommodation portion (11) such that the groove (4) faces upward (see FIG. 2A). At this time, the temperature at the center of the heat receiving surface (2b) of the heat radiation base (2) can be detected by a temperature sensor (not shown) provided on the fixed type (10A).
[0037]
Then, while applying pressure to the molten metal, the molten metal is injected into the fin casting cavity (12) and the groove (4) of the heat dissipation base (2) through the sprue system (13), and the base end (3a) is grooved. (4) Cast the radiation fins (3) that have entered the interior (see FIG. 2B). When the molten metal is injected, the movable mold (10B) is heated by the heater (15). When the molten metal to which pressure is applied is injected, when the high-pressure molten metal collides with the inner peripheral surface of the groove (4) formed on the fin mounting surface (2a) of the radiating base (2), the molten metal radiates heat. When the base (2) is heated, cracks are formed in the oxide film due to a difference in thermal expansion between the base metal of the heat radiation base (2) and the oxide film formed on the surface, and a high pressure is applied from the molten metal. Therefore, the oxide film is destroyed and pushed away from the surface of the heat radiation base (2). Therefore, the radiating fins (3) cast by die-casting are metallurgically bonded to the radiating base (2), so that the two are firmly joined and the thermal conductivity between them is excellent. Become.
[0038]
Thus, the heat sink (1) is manufactured.
[0039]
In the manufacturing method as described above, the temperature of the central part of the heat receiving surface (2b) of the heat radiation base (2), which is detected by the temperature sensor (not shown) when the molten metal is injected, is set to 200 ° C. or higher and lower than the melting point. Preferably, the temperature is 300 ° C. or higher and lower than the melting point. In order to set the temperature of the central portion of the heat receiving surface (2b) to such a temperature, the heat radiation base (2) is heated before being housed in the die casting mold (10), or the die casting mold (10 ), The radiator base (2) is heated by the heater (14), or the radiator base (2) is heated both before and after being accommodated in the die casting mold (10). Is good. In this case, the effect of breaking the oxide film is further improved by the difference in the coefficient of thermal expansion between the base metal and the oxide film.
[0040]
Further, before the heat dissipation base (2) is housed in the die casting mold (10), the heat dissipation base is provided on the inner peripheral surface of the groove (4) formed in the fin mounting surface (2a) of the heat dissipation base (2). It is preferable to apply a flux having a lower melting point than the metal forming (2). In this case, when the molten metal collides with the inner peripheral surface of the groove (4) of the heat radiation base (2), the heat of the molten metal melts the flux, and as a result, the oxide film on the inner peripheral surface of the groove (4) is broken. Is done. Therefore, the effect obtained by breaking the oxide film is further improved. As the flux, when the heat radiation base (2) is made of aluminum or copper, a complex of a fluorine compound or a chlorine compound, for example, a flux mainly containing KAlF 4 is used.
[0041]
FIG. 3 shows another embodiment of the heat sink according to the present invention.
[0042]
In the case of the heat sink (20) shown in FIG. 3, no groove is formed in the fin mounting surface (2a) of the heat radiation base (2), and the lower end of the heat radiation fin (3) directly contacts the fin mounting surface (2a). It differs from the heat sink (1) shown in FIG. 1 in that it is cast by die casting in a contact state, and the other configuration is the same.
[0043]
The heat sink (20) shown in FIG. 3 is manufactured by the method shown in FIG. This manufacturing method is the same as the method shown in FIG. 2 except that a heat-radiating base (2) having no groove is used. In this manufacturing method, when a flux is used, the flux is applied to the entire fin mounting surface (2a) of the heat radiation base (2) or only to the portion of the fin mounting surface (2a) where the heat radiation fin (3) is cast.
[0044]
The heat sinks (1) and (20) according to the present invention shown in FIGS. 1 and 3 have a heat generating member having a heat generating element requiring cooling so that the heat generating element is in thermal contact with the heat receiving surface (2b). Used. As the heating element, a display device substrate of a car navigation system, a display device substrate of an automobile ITS, a control circuit substrate of an electric vehicle, other heat generating portions of an electric vehicle, a CPU of a personal computer, a circuit board of a videophone, and a mobile phone And the circuit board of the relay base station.
[0045]
Next, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples. The heat sink of the specific embodiment has the configuration shown in FIG. 1, and the manufacturing method is as shown in FIG.
[0046]
Examples 1 to 11
The heat dissipation base (2) has a width of 60 mm, a length of 80 mm, and a thickness of 10 mm, and has six grooves (4) extending in the length direction (front-rear direction) of the fin mounting surface (2a) in the width direction (left-right direction). Were formed at predetermined intervals. The dimensions of the groove (4) are an opening width of 2.8 mm, a bottom width of 4.2 mm, and a depth of 5 mm.
[0047]
The radiation fins (3) with respect to the application of the flux to the inner peripheral surface of the groove (4), the temperature of the radiation base (2) at the time of injecting the molten metal, and the spacing (fin spacing) between the adjacent radiation fins (3). The conditions of the tongue ratio (fin height / fin spacing), which is the ratio of the height of the fins (fin height), are varied, and pressure is applied to the molten metal by a 60-ton press, so that the cavity in the groove (4) and the fin casting cavity are formed. (12) and 11 kinds of heat sinks (1) were manufactured by adjusting the internal pressure to 70 MPa. Here, the temperature of the heat radiating base (2) is the temperature of the central part of the heat receiving surface (2b) of the heat radiating base (2) detected by the above-mentioned temperature sensor (not shown). As the flux, a flux containing KAlF 4 as a main component was used. In Example 11, heating was not performed before or after accommodating the heat dissipation base (2) in the heat dissipation base accommodating portion (11) of the die casting die (10). Since the opening width of the groove (4) is 2.8 mm, the thickness of the radiation fin (3) is also 2.8 mm.
[0048]
Comparative Example 1
The heat sink was manufactured by integrally forming the heat dissipation base and the heat dissipation fin by extrusion.
[0049]
Comparative Example 2
A heat sink was manufactured by integrally casting the heat dissipation base and the heat dissipation fin by die casting.
[0050]
Comparative Example 3
Prepare a heat-dissipating base with multiple grooves formed in parallel on the fin mounting surface, insert one end of the spread fins into each groove, and caulk both sides of the groove in the heat-dissipating base. The fin was fixed to a heat dissipation base to produce a heat sink.
[0051]
In Comparative Examples 1 to 3, the heat dissipation base had a width of 60 mm, a length of 80 mm, and a thickness of 10 mm, and the thickness of the heat dissipation fin was 2.8 mm.
[0052]
Table 1 shows the heat sinks of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3. In addition, the column of the material of Table 1 shows the JIS designation symbol.
[0053]
[Table 1]
Figure 2004071599
[0054]
Regarding the heat sinks (1) of the evaluation test examples 1 to 11, the total radiating fins relative to the circumferential length of all the grooves (4) in the cross section (the circumferential length of the inner circumferential surface of each groove (4) in FIG. 1 × the number of grooves) The joint ratio (%), which is the total ratio of the length of the portion where the base end portion (3a) of (3) is metallurgically joined to the inner peripheral surface of the groove (4), the groove of the radiation fin (3) 4) The defect rate (%), which is the ratio of the area ratio of pores present in the base end (3a) to the cross-sectional area of the base end (3a) filling the inside, and the heat receiving surface (2b) of the heat dissipation base. A 10 mm square heater block was attached to the center, and the thermal resistance was measured when heating was performed. For Comparative Examples 1 to 3, a 10 mm square heater block was attached to the central portion of the heat receiving surface of the heat radiating base, and the thermal resistance was measured. The thermal resistance is obtained by dividing the temperature difference (° C.) between the tip of the heat radiation fin and the center of the heat receiving surface of the heat radiation base by the output (W) of the heater block. The results are also shown in Table 1.
[0055]
As is clear from the results shown in Table 1, the heat resistances of the heat sinks of Examples 1 to 11 are smaller than the heat resistances of the heat sinks of Comparative Examples 1 to 3, and as a result, excellent heat radiation performance is obtained.
[0056]
【The invention's effect】
According to the heat sink of the first aspect of the present invention, since the heat radiation fins are cast by die casting and are integrated with the heat radiation base, the height of the heat radiation fins (fin distance) with respect to the distance between adjacent heat radiation fins (fin distance). Tongue ratio (fin height / fin spacing), which is the ratio of the heights, can be arbitrarily set, and the fin spacing can be reduced and the fin height can be increased. In addition, since the heat radiation fins are formed by die casting and are integrated with the heat radiation base, the heat transfer resistance between them is smaller than that of a heat sink in which the heat radiation fins are fixed to the heat radiation base by caulking in the related art. Therefore, the heat radiation performance is improved as compared with the conventional heat sink.
[0057]
In addition, since the heat dissipation base is made of wrought metal, there are very few micropores inside, and the heat transfer resistance of the heat dissipation base itself is smaller than that of the conventional heat dissipation base formed by die casting. Become. Therefore, the thickness of the heat radiating base can be made suitable for quickly dispersing the heat generated from the heating element to the entire fin mounting surface. As a result, all of the radiating fins can be effectively contributed for heat radiation, and the heat radiation performance is improved. In the case of the heat radiation fin, the thickness is smaller than that of the heat radiation base, and the heat only needs to be transmitted along the surface of the heat radiation fin. Therefore, even when the heat radiation fin is formed by die casting, The increase in heat transfer resistance due to the presence of the micropores does not significantly affect the heat dissipation performance.
[0058]
Furthermore, according to the heat sink of the first aspect of the present invention, the heat radiation performance is improved as compared with the conventional heat sink.
[0059]
According to the invention of claim 2, the heat transfer area between the heat dissipation base and the heat dissipation fins can be increased, and the heat transfer from the heat dissipation base to the heat dissipation fins is improved. Therefore, the heat radiation performance is improved.
[0060]
According to the third and fourth aspects of the invention, the effect of increasing the heat transfer area between the heat dissipation base and the heat dissipation fins is further improved.
[0061]
According to the fifth aspect of the present invention, since the size of the pores existing in the portion of the heat radiation fin that enters the groove is 100 μm or less, it is possible to suppress an increase in heat transfer resistance in this portion. As a result, it is possible to prevent a decrease in heat radiation performance. The portion of the radiating fin that enters the groove constitutes a part of the radiating base, and if the heat transfer resistance of this portion increases, the heat generated from the heating element as described in the first aspect of the present invention. However, there is a possibility that the effect of quickly diffusing the entire fin mounting surface may be reduced.
[0062]
According to the eighth aspect of the invention, the heat radiation base and the heat radiation fin can be made of a material that is optimal for improving the heat radiation performance.
[0063]
According to the ninth aspect of the present invention, the heat radiation base is made of copper having excellent heat conductivity, and the heat radiation fin is made of aluminum which is suitable for die-casting and has a heat transfer property inferior to copper, which is superior to other metals. Therefore, it is easy to manufacture and has excellent heat radiation performance.
[0064]
According to the tenth aspect, the heat transfer from the heat radiation base to the heat radiation fins is excellent.
[0065]
According to the method of manufacturing a heat sink according to the eleventh aspect, when the high-pressure molten metal collides with the fin mounting surface of the heat radiating base, the heat radiating base is heated by the molten metal, so that the base metal of the heat radiating base and its surface are heated. Cracks occur in the oxide film due to a difference in thermal expansion from the oxide film formed on the substrate, and a high pressure is applied from the molten metal, so that the oxide film is broken and pushed away from the surface of the heat dissipation base. Therefore, the heat radiation fins cast by die-casting are metallurgically bonded to the heat radiation base, so that the two are firmly joined and the thermal conductivity between the two is excellent. The manufactured heat sink has the same effects as those of the first and tenth aspects.
[0066]
According to the twelfth to fourteenth aspects, the same effects as those of the second to fourth aspects are obtained.
[0067]
According to the fifteenth aspect, the effect of generating cracks in the oxide film due to the difference in thermal expansion between the base metal of the heat dissipation base and the oxide film formed on the surface is improved.
[0068]
According to the sixteenth aspect, the crack generation effect on the oxide film due to the difference in thermal expansion between the base metal of the heat dissipation base and the oxide film formed on the surface is further improved.
[0069]
According to the nineteenth aspect, when the molten metal collides with the fin mounting surface of the heat dissipation base, the flux is melted, and as a result, the oxide film on the surface of the heat dissipation base is destroyed. Therefore, the radiation fin formed by die-casting and the radiation base are surely metallurgically bonded, so that the bonding between them is firm and the heat transfer between them is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a heat sink according to the present invention.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing a method of manufacturing the heat sink of FIG.
FIG. 3 is a front view showing another embodiment of the heat sink according to the present invention.
FIG. 4 is a vertical sectional view illustrating a method of manufacturing the heat sink of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
(1) (20): Heat sink (2): Radiation base (2a): Fin mounting surface (3): Radiation fin (3a): Base end (4): Groove (10): Die casting mold (11) ): Heat-dissipating base receiving part (12): Fin casting cavity

Claims (21)

フィン取付面を有する金属展伸材製放熱ベースと、放熱ベースのフィン取付面に、フィン取付面に対して立ち上がり状となりかつ互いに間隔をおいて並列状となるように形成された複数の放熱フィンとよりなり、放熱フィンが、ダイキャストにより鋳造されて放熱ベースと一体化されているヒートシンク。A heat spread base made of metal wrought material having a fin mounting surface, and a plurality of heat radiating fins formed on the fin mounting surface of the heat radiating base so as to be in a standing shape with respect to the fin mounting surface and in parallel with each other at intervals. A heat sink in which a heat radiation fin is cast by die casting and integrated with a heat radiation base. 放熱ベースのフィン取付面に、複数の溝が互いに間隔をおいて並列状に形成されており、放熱フィンの基端部が溝内に入り込んで放熱ベースと一体化されている請求項1記載のヒートシンク。2. The heat radiation base according to claim 1, wherein a plurality of grooves are formed in parallel on the fin mounting surface of the heat radiation base at an interval from each other, and a base end of the heat radiation fin enters the groove and is integrated with the heat radiation base. heatsink. 溝における開口よりも底側の部分に、開口幅よりも幅の広い部分が設けられている請求項2記載のヒートシンク。3. The heat sink according to claim 2, wherein a portion wider than the opening width is provided at a portion on the bottom side of the opening in the groove. 溝の幅が、開口から底に向かって徐々に拡がっている請求項3記載のヒートシンク。4. The heat sink according to claim 3, wherein the width of the groove gradually increases from the opening toward the bottom. 放熱フィンにおける溝内に入り込んでいる部分に存在する気孔の大きさが、100μm以下となされている請求項2〜4のうちのいずれかに記載のヒートシンク。The heat sink according to any one of claims 2 to 4, wherein the size of the pores present in the portion of the heat radiation fin that enters the groove is 100 µm or less. 放熱ベースと放熱フィンとが同種の金属からなる請求項1〜5のうちのいずれかに記載のヒートシンク。The heat sink according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat radiating base and the heat radiating fin are made of the same kind of metal. 放熱ベースおよび放熱フィンがそれぞれアルミニウムからなる請求項6記載のヒートシンク。7. The heat sink according to claim 6, wherein the heat radiation base and the heat radiation fin are each made of aluminum. 放熱ベースと放熱フィンとが異種の金属からなる請求項1〜5のうちのいずれかに記載のヒートシンク。The heat sink according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat radiating base and the heat radiating fin are made of different kinds of metals. 放熱ベースが銅からなり、放熱フィンがアルミニウムからなる請求項8記載のヒートシンク。9. The heat sink according to claim 8, wherein the heat radiation base is made of copper and the heat radiation fin is made of aluminum. 放熱ベースと放熱フィンとが冶金的に接合されている請求項1〜9のうちのいずれかに記載のヒートシンク。The heat sink according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat radiation base and the heat radiation fin are metallurgically joined. 請求項1記載のヒートシンクを製造する方法であって、フィン取付面を有する金属展伸材製放熱ベースと、放熱ベース収容部および放熱ベース収容部に収容される放熱ベースのフィン取付面に臨む複数のフィン鋳造用キャビティを有するダイキャスト用金型とを用意し、ダイキャスト用金型の放熱ベース収容部内に金属展伸材製放熱ベースを収容した後、溶融金属に圧力をかけてフィン鋳造用キャビティ内に注入し、ダイキャストにより放熱フィンを鋳造して放熱ベースと一体化することを特徴とするヒートシンクの製造方法。The method for manufacturing a heat sink according to claim 1, wherein the radiating base is made of a wrought metal having a fin mounting surface, and a plurality of radiating bases facing the fin mounting surface of the radiating base housed in the radiating base housing. Prepare a die casting mold having a fin casting cavity, and place a metal wrought material heat dissipation base in the heat dissipation base accommodating part of the die casting mold, then apply pressure to the molten metal for fin casting. A method for manufacturing a heat sink, wherein the heat sink is injected into a cavity, and a heat radiation fin is cast by die casting to be integrated with a heat radiation base. 放熱ベースのフィン取付面に、複数の溝を互いに間隔をおいて並列状に形成しておくとともに、ダイキャスト用金型のフィン鋳造用キャビティがフィン取付面の溝に臨むようにしておき、溶融金属に圧力をかけて溝およびフィン鋳造用キャビティ内に注入する請求項11記載のヒートシンクの製造方法。In the fin mounting surface of the heat dissipation base, a plurality of grooves are formed in parallel at intervals, and the fin casting cavity of the die casting mold faces the groove of the fin mounting surface, and the molten metal is formed. The method for manufacturing a heat sink according to claim 11, wherein the heat is injected into the groove and the fin casting cavity by applying pressure. 溝における開口よりも底側の部分に、開口幅よりも幅の広い部分を設けておく請求項12記載のヒートシンクの製造方法。13. The method for manufacturing a heat sink according to claim 12, wherein a portion wider than the opening width is provided at a portion of the groove closer to the bottom than the opening. 溝の幅が、開口から底に向かって徐々に拡がっている請求項13記載のヒートシンクの製造方法。14. The method for manufacturing a heat sink according to claim 13, wherein the width of the groove gradually increases from the opening toward the bottom. 溶融金属の注入時に、放熱ベースの温度を200℃以上でかつ融点未満とする請求項11〜14のうちのいずれかに記載のヒートシンクの製造方法。The method for manufacturing a heat sink according to any one of claims 11 to 14, wherein the temperature of the heat radiation base is set to 200 ° C or higher and lower than the melting point when the molten metal is injected. 放熱ベースの温度を300℃以上とする請求項15記載のヒートシンクの製造方法。The method for manufacturing a heat sink according to claim 15, wherein the temperature of the heat radiation base is 300 ° C or more. ダイキャスト用金型に収容する前に、放熱ベースを加熱する請求項15または16記載のヒートシンクの製造方法。17. The method for manufacturing a heat sink according to claim 15, wherein the heat radiation base is heated before being housed in the die casting die. ダイキャスト用金型に収容した後に、放熱ベースを加熱する請求項15〜17のうちのいずれかに記載のヒートシンクの製造方法。The method for manufacturing a heat sink according to any one of claims 15 to 17, wherein the heat radiation base is heated after being housed in the die casting die. 放熱ベースにおける鋳造される放熱フィンと接触する部分に、放熱ベースを形成する金属よりも融点の低いフラックスを塗布しておく請求項11〜18のうちのいずれかに記載のヒートシンクの製造方法。The method for manufacturing a heat sink according to any one of claims 11 to 18, wherein a flux having a lower melting point than a metal forming the heat dissipation base is applied to a portion of the heat dissipation base that contacts the heat dissipation fin to be cast. 請求項1〜10のうちのいずれかに記載されたヒートシンクと、発熱体とを備えており、発熱体がヒートシンクにおけるフィン取付面以外に設けられた受熱面に熱的に接触させられている発熱部材。Heat generation, comprising: the heat sink according to any one of claims 1 to 10; and a heating element, wherein the heating element is brought into thermal contact with a heat receiving surface provided on the heat sink other than the fin mounting surface. Element. 発熱体が、カーナビゲーションシステムの表示装置基板、自動車用ITSの表示装置基板、電気自動車の制御回路基板、電気自動車の発熱部、パーソナルコンピュータのCPU、テレビ電話の回路基板、および携帯電話の中継基地局の回路基板からなる群から選択された1つからなる請求項20記載の発熱部材。The heating element is a display device substrate of a car navigation system, a display device substrate of an ITS for an automobile, a control circuit substrate of an electric vehicle, a heating section of an electric vehicle, a CPU of a personal computer, a circuit board of a videophone, and a relay base of a mobile phone. 21. The heating member according to claim 20, comprising one selected from the group consisting of a station circuit board.
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