JP2011140706A - 放熱板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジグのコストを節減可能で、加工の利便性を向上させられ、金属粉末の均一敷設を達成し、放熱片の移動による金属粉末の移動を効果的に防止することができる放熱板製造方法を提供することである。
【解決手段】放熱板製造方法は、放熱片2を粉充填設備1の下ジグ11に設置し、粉充填設備1の上ジグ12と下ジグ11とを相互に緊密に結合させ、上ジグ12が延伸する間隔部品121を放熱片2に緊密に接合させ、金属粉末3を上ジグ12の入粉口122から、正圧方式により放熱片2上に充填し、放熱片2に震動を与え、金属粉末3を放熱片2上に均一に塗布し、上ジグ12を取り出し、放熱片2上に充填した金属粉末3に対して有機液体4を噴射し、金属粉末3は放熱片2上において定型化し、最後に放熱片2を下ジグ11から取り外し焼結を行うものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、放熱板製造方法に関し、特にジグのコストを節減することができ、また銅粉を効果的に均一に塗布し焼結することができる放熱板製造方法に関するものである。

テクノロジーの進歩に従い、電子パーツの動作性能は向上の一途をたどっており、それに伴い、放熱器の機能に対する要求も拡大を続けている。
従来の放熱器は、放熱効果を高めるため、スタッグ式の放熱フィンユニットを採用し、放熱フィン機能の改良を進めている。
すなわち、高性能の放熱器は、現代の産業界にとって最も重要な研究課題の一つである。

コンピューター本体が発生する熱においては、内部のＣＰＵが発生する熱が大部分を占める。
また、温度が上がれば、ＣＰＵの執行性能は低下し、熱の蓄積がその許容限度を超えると、コンピューターはシャットダウンしてしまい、ひどい場合には、損壊する恐れさえある。
しかも、電磁波の問題を解決するため、通常、コンピューター本体はケース内に封鎖されている。
よって、ＣＰＵ及び熱を発する他のパーツの熱エネルギーを、いかにして迅速に外に出すかは、重要な課題である。

プロセッサー、チップ、照明器具などの発熱パーツの伝熱、放熱の要求に応えるため、現在業界では、放熱板が持つ高い伝熱力と熱伝導率、迅速な伝熱、電力を消費せず、大きな面積に密着させられるなどの特性を利用している。
現在主に使用されている放熱板は、２枚の銅片を相互に接合させ、該２枚の銅片間に銅粉を敷設し、該２枚の銅片間に複数の間隔部品を設置し、その間隔部品を両側の銅片に緊密に接合させ、しかも敷設する銅粉を間隔部品側辺に均一に焼結するが、前記放熱板の完成までには、複雑な製造過程を経る必要がある。

図１に示すように、従来の放熱板の製造方法は、以下のステップを含む。
ステップS11：中心金型と銅片とを結合させる。
ステップS12：中心金型と銅片との間に、金属粉末を充填する。
ステップS13：銅片と中心金型とを震動させる。
ステップS14：金属粉末を充填した中心金型と銅片とを、同時に焼結する。
ステップS15：焼結完了後に中心金型を除去する。

従来の技術中では、金属上蓋或いは金属下蓋である銅片を使用し、中心金型と銅片とを結合させ、中心金型と銅片との間に金属粉末を充填する。
この後、該銅片と該中心金型とを震動させ、金属粉末を均一に分布させ、金属粉末を均一に充填した前記中心金型と前記金属上蓋とを、焼結炉中で同時に高温焼結する。
高温焼結により、その金属粉末は一層の毛細構造を形成し、前記銅片の内層表面を覆う。
その後、中心金型を銅片上から除去する。

上記工程において焼結炉で焼結を行う時、その焼結炉内には、多数の銅片を設置し焼結を行うため、該各銅片上にはそれぞれ１個の中心金型を設置しなければならない。
すなわち、多数の中心金型を使用し同時に焼結を行うため、大量の充填治具(以下、治具はジグという)のコストがかかることになってしまう。
しかも、焼結後の前記銅片上の金属粉末の位置には、多数の凹槽を備える必要があり、またその凹槽を形成するためには、中心金型の延伸柱により区隔する必要がある。
よって、銅片がずれて、金属粉末が凹槽位置へと移動し、凹槽の空間を埋めてしまうことを避けるため、焼結完了前に前記中心金型を銅片から取り外すことはできない。
すなわち、単一の中心金型と単一の銅片を対応させて焼結を行わなければならず、従来の技術には、充填ジグのコストがかかり、加工が不便で、コストが嵩むという欠点が存在する。
後述の本発明は、上記した従来の放熱板製造方法の欠点に鑑みてなされるものである。
なお、金属粉末を用いて放熱材を作製する先行技術として、例えば特許文献１及び２に開示されているものがある。特許文献１は、金属粉末と結晶性カーボン材とを混合し、加圧微細化・複合化させる高伝導率複合材及びその製造方法を開示している。また、特許文献２は、絶縁体を介して半導体素子に接合して該半導体素子を冷却するための半導体装置用放熱板において、絶縁体に接合される第一の面の放熱層の熱膨張率が、反対側の第二の面の放熱層の熱膨張率よりも小さく、そして第二の面の熱伝導性が第一の面の熱伝導性よりも高くなるように構成し、熱伝導性が高く、かつ半導体装置に反りを生じない半導体装置用放熱板とその製造方法及び製造装置を開示している。

特開平１０−１６８５０２号公報 特開２００２−１７０９１４号公報

本発明が解決しようとする第一の課題は、ジグのコストを節減することができる放熱板製造方法を提供することである。
本発明が解決しようとする第二の課題は、加工の利便性が高く、加工のコストを節減することができる放熱板製造方法を提供することである。
本発明が解決しようとする第三の課題は、金属粉末を均一に敷設することができる放熱板製造方法を提供することである。
本発明が解決しようとする第四の課題は、放熱片が移動することで、金属粉末がずれることを防止可能な放熱板製造方法を提供することである。
本発明が解決しようとする第五の課題は、完璧な平坦性を形成することができる放熱板製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の放熱板製造方法を提供する。
放熱板製造方法は、以下ステップを含み、
放熱片を、粉充填設備の下ジグ上に設置し、
該粉充填設備の上ジグと下ジグとを、相互に緊密に結合させ、該上ジグが延伸する間隔部品を、前記放熱片に緊密に接合させ、
これにより、金属粉末は、該上ジグの入粉口より、前記放熱片上へと充填され、同時に、前記粉充填設備は、前記放熱片に震動を与え、前記金属粉末を、前記放熱片上に均一に敷設させ、
次に、前記上ジグを、前記放熱片上から取り外し、前記放熱片上に充填した金属粉末に対して、有機液体を噴射し、前記金属粉末は、前記放熱片上において定型化し、
最後に、前記放熱片を、前記下ジグから取り外し、焼結を行う。

本発明の放熱板製造方法は、ジグのコストを節減することができ、加工コストを縮小できる。また、金属粉末を均一に敷設可能で、金属粉末の移動を効果的に防止することができ、完璧な平坦性を提供可能である。

従来の技術における、製造工程のフローチャートである。 本発明の第一実施例における、製造工程のフローチャートである。 本発明の第二実施例における、製造工程のフローチャートである。 本発明の第一の実施模式図である。 本発明の第二の実施模式図である。 本発明の第三の実施模式図である。 本発明の第四の実施模式図である。 本発明の第五の実施模式図である。 本発明の第六の実施模式図である。

以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明に係る図２の放熱板製造方法のフローチャート、及び図４〜９の実施模式図に示すように、本発明の放熱板製造方法の第一実施例は、以下の製造方法を含む。
ステップS21：放熱片2を、粉充填設備1の下ジグ11上に設置する。
ステップS22：前記粉充填設備1の上ジグ12と下ジグ11とを、相互に緊密に結合させる。
ステップS23：前記放熱片2上には、金属粉末3を充填し、前記放熱片2に震動を与え、前記金属粉末3を、前記放熱片2上に均一に敷設させる。
ステップS24：前記上ジグ12を開き、しかも前記放熱片2の金属粉末3上に、有機液体4を噴射する。
ステップS25：前記放熱片2を、前記下ジグ11から取り出し、前記放熱片2を焼結する。

銅板である前記放熱片2は、前記粉充填設備1の下ジグ11上に設置し、前記下ジグ11上には、前記放熱片2に対応した形状の載置空間を備える。
これにより、前記放熱片2は、前記下ジグ11上に固定して設置され、前記粉充填設備1の上ジグ12と下ジグ11とは、相互に緊密に結合される。

前記上ジグ12は、前記下ジグ11側辺に対応して、複数の間隔部品121を備える。
前記間隔部品121は、前記放熱片2に緊密に接合し、前記上ジグ12が前記下ジグ11に緊密に結合すると、前記放熱片2上には、銅粉、銀粉などの金属粉末3(図８参照)が充填される。

前記金属粉末3は、前記上ジグ12を貫通して設置する入粉口122から充填する(図５参照)。
前記金属粉末3を充填する時、前記粉充填設備1は、前記下ジグ11の震動を駆動し、これにより前記金属粉末3は、前記放熱片2上に均一に敷設される。

前記金属粉末3は、均一に敷設されると同時に、間隔部品121により複数のブロックに区画される。
この時、前記上ジグ12を開き、前記上ジグ12を取り外すと、前記上ジグ12が延伸する間隔部品121も、前記放熱片2から離れる。

前記金属粉末3が、前記間隔部品121に対応する位置には、複数の凹槽31が形成される。
この後、前記放熱片2の金属粉末3上には、アルコール、アセトン等の有機液体4を噴射する(図８参照)。

これにより、前記金属粉末3は、前記放熱片2上に定型化し、しかも同時に、前記凹槽31の形体を保持している。
次に、前記放熱片2を、前記下ジグ11から取り出し、前記２枚の放熱片2を相互に接続し、黒鉛板へと移し、焼結を行う。

こうして、放熱板の製造を完成させ、しかも同時に、ジグのコストを節減し、加工の利便性を向上させることができ、放熱片2が移動することにより、金属粉末3が動いてしまうという問題を効果的に防止することができる。

また、前記２枚の放熱片2を相互に組み合せる時、前記金属粉末3の凹槽31位置には、サポート部品32(図９参照)を設置することができる。
該サポート部品32は、前記２枚の放熱片2を支え、焼結時に完璧な平坦性を形成できるようにすることができる。

上記の放熱板製造方法の図２の第一実施例は、図３に示すように必要に応じて改変し、第二実施例とすることができる。
放熱板製造方法の第二実施例は、以下のステップを含む。
ステップS31：前記粉充填設備1の下ジグ11を、スライド機構13の左右移動により取り出す(図４参照)。
ステップS32：前記放熱片2を、前記粉充填設備1が取り出した下ジグ11上に設置する。
ステップS33：前記粉充填設備1の上ジグ12と下ジグ11とを、相互に緊密に結合させ、前記上ジグ12と前記下ジグ11とを、前記スライド機構13の移動により、前記粉充填設備1の所定位置へと戻す(図５参照)。
ステップS34：前記放熱片2上に、正圧方式で金属粉末3を充填し、同時に前記放熱片2に震動を与え、前記金属粉末3を、前記放熱片2上に均一に敷設させる(図７参照)。
ステップS35：前記上ジグ12と前記下ジグ11とを、前記スライド機構13を用いて取り出し、前記上ジグ12を開き、しかも前記放熱片2の金属粉末3上に、有機液体4を噴射する(図８参照)。
ステップS36：前記放熱片2を、前記下ジグ11から取り出し、前記放熱片2を焼結する。

前記粉充填設備1は、前記下ジグ11の位置に、スライド機構13を備え、前記下ジグ11は、前記スライド機構13の左右移動を経て取り出される。

銅板である放熱片2は、前記粉充填設備1の下ジグ11上に設置され、前記下ジグ11上には、前記放熱片2に対応した形状の載置空間を備える。
これにより、前記放熱片2は、前記下ジグ11上に固定して設置され、前記粉充填設備1の上ジグ12と下ジグ11とは、相互に緊密に結合される。

前記上ジグ12は、前記下ジグ11側辺に対応して、複数の間隔部品121を備える。
前記間隔部品121は、前記放熱片2に緊密に接合し、前記上ジグ12が前記下ジグ11に緊密に結合すると、前記上ジグ12と前記下ジグ11とは、前記スライド機構13の移動により、前記粉充填設備1の所定位置へと戻る。

同時に、前記放熱片2上に、銅粉、銀粉等の金属粉末3を充填する。
前記金属粉末3は、前記上ジグ12を貫通して設置する入粉口122から充填する。

しかも、その充填時には、前記金属粉末3を入れた容器に、加圧装置14を接続する(図７参照)。
前記加圧装置14は、前記金属粉末3の充填時に、同時に、正圧の気流を生じ、前記金属粉末3は、正圧方式により、前記放熱片2上に充填される。

前記金属粉末3を充填する時、前記粉充填設備1は、前記下ジグ11の震動を駆動し、しかも前記粉充填設備1は、前記下ジグ11の震動時間を設定可能であるため、前記金属粉末3は、前記放熱片2上に均一に敷設される。

前記金属粉末3は、均一に敷設されると同時に、間隔部品121により複数のブロックに区画される。
この時、前記上ジグ12を開き、前記上ジグ12を取り外すと、前記上ジグ12が延伸する間隔部品121も、前記放熱片2から離れ、前記金属粉末3が、前記間隔部品121に対応する位置には、複数の凹槽31が形成される。

この後、前記放熱片2の金属粉末3上には、有機液体4を噴射する。
これにより、前記金属粉末3は、前記放熱片2上に定型化し、しかも同時に、前記凹槽31の形体を保持している。

次に、前記放熱片2を、前記下ジグ11から取り出し、前記２枚の放熱片2を相互に接続し、黒鉛板へと移し、焼結を行う。

こうして、放熱板の製造を完成させ、しかも同時に、ジグのコストを節減し、加工の利便性を向上させることができる。
さらに、金属粉末3は均一に敷設され、また放熱片2が移動することで、金属粉末3がずれるという問題を効果的に防止することができる。

また、前記２枚の放熱片2を相互に組み合せる時、前記金属粉末3の凹槽31位置には、サポート部品32を設置することができる。
前記サポート部品32は、前記２枚の放熱片2を支え、これにより焼結時に完璧な平坦性を形成できるようにすることができる。

上記したように、本発明の放熱板製造方法は、以下の長所を備える。
1. ジグのコストを節減することができる。
2. 加工コストを節減できる。
3. 金属粉末を均一に敷設可能である。
4. 金属粉末の移動を効果的に防止することができる。
5. 完璧な平坦性を提供可能である。

上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づくものと等価な応用或いは部品(構造)の転復、置換、数跛の増復はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。

本発明は特許請求の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

1 粉充填設備
11 下ジグ
12 上ジグ
121 間隔部品
122 入粉口
13 スライド機構
14 加圧装置
2 放熱片
3 金属粉末
31 凹槽
32 サポート部品
4 有機液体

Claims (10)

1. 放熱板製造方法であって、以下のステップを含み、
   放熱片を、粉充填設備の下ジグに設置し、
   前記粉充填設備の上ジグと下ジグとを、相互に緊密に結合させ、
   前記放熱片上には、金属粉末を充填し、前記放熱片に震動を与え、金属粉末を、前記放熱片上に均一に敷設させ、
   前記上ジグを開き、しかも前記放熱片を、前記下ジグから取り出し、前記放熱片を焼結したことを特徴とする、放熱板製造方法。
2. 前記金属粉末は、正圧方式により、前記放熱片上に充填したことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
3. 前記上ジグには、入粉口を備え、前記金属粉末は、前記入粉口を経由して、前記放熱片上に充填されたことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
4. 前記放熱片は、前記下ジグから取り出す前に、有機液体を噴射したことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
5. 前記有機液体は、金属粉末と親和性を備える液体で、これにより前記金属粉末は、前記放熱片上において定型化されたことを特徴とする、請求項４記載の放熱板製造方法。
6. 前記有機液体は、アルコール或いはアセトンの内の何れかを選択したことを特徴とする、請求項５記載の放熱板製造方法。
7. 前記上ジグは、複数の間隔部品を備え、
   前記間隔部品は、前記放熱片に緊密に接合し、これにより前記金属粉末を前記放熱片に充填する時、前記放熱片上には、複数の凹槽を生じたことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
8. 前記金属粉末は、銅粉、アルミニウム粉の内の何れかを選択したことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
9. 前記放熱片の震動は、前記下ジグの震動を経由し、前記下ジグの震動は、前記粉充填設備が駆動し、
   しかも、前記粉充填設備は、前記下ジグの震動時間を設定したことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。
10. 前記粉充填設備は、前記下ジグの下方位置にさらに、スライド機構を備え、
    前記スライド機構は、前記下ジグを前記粉充填設備において移動させたことを特徴とする、請求項１記載の放熱板製造方法。