JP2020011278A - Composite body and method for manufacturing the same - Google Patents

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吉田 誠
Makoto Yoshida
吉田  誠
宏紀 数納
Hiroki Kazuno
宏紀 数納
洋幸 清水
Hiroyuki Shimizu
洋幸 清水
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GUNMA-GOHKIN CO Ltd
Waseda University
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Waseda University
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Abstract

To provide a composite body 1 comprising a copper plate 3 and an aluminum body 4 that can reduce the number of manufacturing processes and manufacturing cost and realize a well adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The composite body 1 comprises the copper plate 3 and the aluminum body 4 joined to the copper plate 3. The copper plate 3 has at least one of a groove 5, a penetration hole 6 and a non-penetration hole 7, in a copper plate surface 8 of the copper plate 3 that is a surface to which the aluminum body 4 is joined. The aluminum body 4 is configured having a mating protrusion 9 to be fit in the groove 5, the penetration hole 6 or the non-penetration hole 7. By cast-coating the copper plate 3 over the aluminum body 4, the copper plate 3 and the aluminum body 4 are joined together, thereby manufacturing the composite body 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋳ぐるみを利用した鋳造法により製造する複合体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite manufactured by a casting method utilizing a cast-in and a manufacturing method thereof.

従来、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含むアルミニウム製のヒートシンクに、アルミニウムの約2倍の熱伝導率を有する銅を用いた銅板を組み合わせたヒートシンクが提案されている。例えば特許文献1および2では、アルミニウム製のヒートシンクのベースプレートや、アルミニウム製のフィンに、銅板がはんだ付けにより面接合されている。また、特許文献3では、銅板とアルミニウム板との界面を金属接合した複合板を形成し、複合板のアルミニウム板表面にアルミニウムからなる放熱フィンが設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a heat sink has been proposed in which an aluminum heat sink including pure aluminum and an aluminum alloy is combined with a copper plate using copper having a thermal conductivity approximately twice that of aluminum. For example, in Patent Literatures 1 and 2, a copper plate is surface-bonded to a base plate of an aluminum heat sink or an aluminum fin by soldering. In Patent Document 3, a composite plate in which an interface between a copper plate and an aluminum plate is metal-bonded is formed, and a radiation fin made of aluminum is provided on the surface of the aluminum plate of the composite plate.

特開2002−237557号公報JP-A-2002-237557 特開2002−324880号公報JP-A-2002-324880 特開平9−298259号公報JP-A-9-298259

特許文献1および2のヒートシンクでは、非冷却物である例えば半導体チップ等で発せられた熱は、熱伝導率の高い銅板の平面内を伝わるので、放熱性を高めることができる。しかしながら、銅板とアルミニウム製のベースプレートまたはフィンとの間をはんだ付けにより接合する必要があるため、製造工程数が増加して製造コストも増加する。また、はんだの存在により熱抵抗が増大し、非冷却物の熱を銅板からアルミニウムに効率よく伝達できずに、有効に外部に放熱することができない問題があった。   In the heat sinks of Patent Literatures 1 and 2, heat generated by a non-cooled object, for example, a semiconductor chip or the like is transmitted in a plane of a copper plate having high thermal conductivity, so that heat radiation can be improved. However, since it is necessary to join the copper plate and the aluminum base plate or fin by soldering, the number of manufacturing steps increases and the manufacturing cost also increases. In addition, there is a problem that the heat resistance increases due to the presence of the solder, and the heat of the uncooled material cannot be efficiently transmitted from the copper plate to the aluminum, so that heat cannot be effectively radiated to the outside.

特許文献3のヒートシンクでも、アルミニウム板と銅板とを接合した後に、ヒートシンクのフィンを成形しなければならず、製造工程数の増加やそれに伴う製造コストの増加を解決できない問題があった。   Also in the heat sink of Patent Document 3, the fin of the heat sink must be formed after the aluminum plate and the copper plate are joined, and there is a problem that the increase in the number of manufacturing steps and the accompanying increase in the manufacturing cost cannot be solved.

従来、銅材料をアルミニウムで鋳ぐるむ技術は提案されているが、鋳造の際に熱応力によりアルミニウムが銅材料から剥離してしまう問題等により、銅材料とアルミニウムとの間で高密着性を有するヒートシンクを鋳造で製造することは実現が難しかった。   Conventionally, a technique of casting a copper material with aluminum has been proposed.However, due to a problem that aluminum is separated from the copper material due to thermal stress during casting, a high adhesion between the copper material and the aluminum is required. It has been difficult to produce a heat sink having the same by casting.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを形成した銅板をアルミニウム体の原材料である鋳造用金属で鋳ぐるむことで、製造工程数および製造コストを低減し、銅板とアルミニウム体との間の高密着性を実現できる複合体およびその製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is to cast a copper plate having at least one of a groove, a through hole, and a non-through hole with a casting metal that is a raw material of an aluminum body. The present invention provides a composite which can reduce the number of manufacturing steps and manufacturing cost, and can realize high adhesion between a copper plate and an aluminum body, and a method for manufacturing the same.

本発明はかかる課題を解決するため、銅板と、前記銅板に接合されたアルミニウム体とを備え、前記銅板は、前記アルミニウム体が接合される面である銅板表面に、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有し、前記アルミニウム体は、前記溝、前記貫通孔または前記非貫通孔に嵌合する嵌合突出部を有する複合体を提供する。   In order to solve the problem, the present invention includes a copper plate and an aluminum body joined to the copper plate, wherein the copper plate has grooves, through holes and non-penetrations on a surface of the copper plate to which the aluminum body is joined. A composite having at least one of the holes, wherein the aluminum body has a fitting protrusion that fits into the groove, the through hole, or the non-through hole.

前記複合体では、前記溝は前記銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する場合がある。   In the composite, the groove has an inverted tapered shape in which a width decreases toward the copper plate surface, and the through-hole and the non-through hole have a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface toward the copper plate surface. May have an inversely tapered shape in which

前記複合体では、前記銅板と前記アルミニウム体との間に、前記銅板の銅と前記アルミニウム体を構成する金属との反応層を有する場合がある。   In the composite, a reaction layer of copper of the copper plate and a metal constituting the aluminum body may be provided between the copper plate and the aluminum body.

前記複合体では、前記アルミニウム体が、複数の波形形状のフィンを有する場合がある。   In the composite, the aluminum body may have a plurality of corrugated fins.

前記複合体では、前記複合体がヒートシンクである場合がある。   In the composite, the composite may be a heat sink.

本発明は、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有する銅板を金型に挿入するステップと、前記銅板と接合するアルミニウム体の原材料である金属を溶融した溶湯を前記金型の内部に充填し、前記アルミニウム体に前記銅板を鋳ぐるむステップとを有する前記銅板と前記アルミニウム体との複合体の製造方法を提供する。   The present invention includes a step of inserting a copper plate having at least one of a groove, a through hole and a non-through hole into a mold, and melting a metal as a raw material of an aluminum body to be joined to the copper plate with a molten metal of the mold. Filling the inside and casting the copper plate in the aluminum body. A method for producing a composite of the copper plate and the aluminum body.

前記複合体の製造方法では、前記溝は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the groove has a reverse tapered shape in which a width decreases toward a copper plate surface of the copper plate, which is a surface to be joined to the aluminum body, and the through hole and the non-through hole are formed of the aluminum. The copper plate may have a reverse tapered shape in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface decreases toward a copper plate surface of the copper plate which is a surface to be joined to a body.

前記複合体の製造方法では、前記銅板の前記アルミニウム体と接合する面である銅板表面にめっき層が形成されている場合がある。   In the method of manufacturing the composite, a plating layer may be formed on a surface of the copper plate, which is a surface to be joined to the aluminum body of the copper plate.

前記複合体の製造方法では、前記めっき層が無電解ニッケルめっき層である場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the plating layer may be an electroless nickel plating layer.

前記複合体の製造方法では、前記金型が、前記アルミニウム体に複数の波形形状のフィンを成形するように構成される場合がある。   In the method of manufacturing a composite, the mold may be configured to form a plurality of corrugated fins on the aluminum body.

前記複合体の製造方法では、前記複合体がヒートシンクである場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the composite may be a heat sink.

本発明の複合体およびその製造方法によれば、製造工程数および製造コストを低減し、銅板とアルミニウム体との間の密着性を高め、例えば高放熱性のヒートシンクに応用可能な複合体を実現できる。   According to the composite of the present invention and the method for producing the same, the number of production steps and the production cost are reduced, the adhesion between the copper plate and the aluminum body is increased, and a composite applicable to, for example, a heat sink having high heat dissipation is realized. it can.

本発明の実施形態に係る複合体の側断面の概略図である。It is a schematic diagram of a side section of a composite concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る複合体(ヒートシンク)を底面側(銅板側)から見た斜視写真図である。It is the perspective photograph figure which looked at the composite (heat sink) concerning the embodiment of the present invention from the bottom side (the copper plate side). 本発明の実施形態に係る複合体(ヒートシンク)を上方(アルミニウム体側)から見た斜視写真図である。It is the perspective photograph figure which looked at the composite (heat sink) concerning the embodiment of the present invention from the upper part (the aluminum body side). 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する格子状の溝の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the lattice-shaped groove | channel formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する十字状の溝の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the cross-shaped groove | channel formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の溝を示す図4および図5のE−E断面図である。It is EE sectional drawing of FIG.4 and FIG.5 which shows the groove | channel of the reverse taper shape formed in the surface of the copper plate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の溝にアルミニウム体(アルミニウム合金製)の嵌合突出部が嵌合した様子を拡大して示す側断面の写真図である。It is a photograph of the side section which expands and shows the mode that the fitting projection part of the aluminum body (made of aluminum alloy) fits into the groove of the copper plate concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する貫通孔および非貫通孔の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the through-hole and the non-through-hole formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の貫通孔の一例を示す図8のA−A断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8 illustrating an example of a reverse tapered through hole formed in the surface of the copper plate according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に貫通孔を形成し、鋳造用金属(アルミニウム合金)で銅板を鋳ぐるんで作製した複合体(ヒートシンク)の側断面の写真図である。It is a photograph figure of the side section of the compound (heat sink) which formed the through-hole in the surface of the copper plate concerning the embodiment of the present invention, and cast the copper plate with the metal (aluminum alloy) for casting. 本発明の実施形態に係る銅板の貫通孔にアルミニウム体(アルミニウム合金製)の嵌合突出部が嵌合した様子を拡大して示す側断面の写真図である。It is a photograph of the side section which expands and shows the mode that the fitting projection part of the aluminum body (made of an aluminum alloy) fits into the through-hole of the copper plate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の非貫通孔の一例を示す図8のA−A断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8 illustrating an example of a non-through hole having an inverted taper shape formed on the surface of the copper plate according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板とアルミニウム体(アルミニウム合金製)との接合面の側断面を拡大して示す写真図である。It is a photograph figure which expands and shows the side cross section of the joining surface of the copper plate and aluminum body (made of an aluminum alloy) which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に溝を形成して作製した複合体を銅板側から見た底面写真図である。It is the bottom surface photograph figure which looked at the composite produced by forming a slot in the surface of the copper plate concerning the embodiment of the present invention from the copper plate side. 本発明の実施形態に係るめっき層を有する複合体の側断面の概略図である。It is a schematic diagram of a side section of a composite having a plating layer according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る複合体を作製するための金型を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a mold for producing a composite according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型を型開状態とし、可動型に銅板を挿入する様子を示す側断面図である。It is a side sectional view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention is opened and a copper plate is inserted in a movable metallic mold. 本発明の実施形態に係る金型の型締動作の様子を示す側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a state of a mold clamping operation of the mold according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型を型締状態とした様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention was made into a mold clamped state. 本発明の実施形態に係る金型に鋳造用金属を鋳れ込む様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that casting metal is cast into a metallic mold concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る溶湯を冷却後に金型を型開状態とした様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention was made to open a metallic mold after cooling. 本発明の実施形態に係る金型から製品を押し出す様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a product is extruded from a metallic mold concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型から押し出して鋳造方案を切り離したダイカスト品を示す側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a die-cast product extruded from a mold according to an embodiment of the present invention and separated from a casting plan. 本発明の実施形態に係る銅板の可動型への挿入から製品の押出しまでの手順の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a procedure from insertion of the copper plate to the movable die to extrusion of the product which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る複合体およびその製造方法の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a composite according to the present invention and a method for producing the same will be described with reference to the drawings.

図1に複合体1の側断面図、図2に本実施形態の複合体1の写真図を示す。複合体1は、銅板3と、銅板3に接合されたアルミニウム体4とを備える。   FIG. 1 shows a side sectional view of the composite 1, and FIG. 2 shows a photograph of the composite 1 of the present embodiment. The composite 1 includes a copper plate 3 and an aluminum body 4 joined to the copper plate 3.

銅板3の原材料は、例えば純銅または銅合金である。銅板3はこれらの原材料で作製された、例えば平板状の板である。アルミニウム体4の原材料は、例えば純アルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミニウム体4は、これらの材料を使用し、鋳造により成形して作製された金属体である。アルミニウム体4の形状は、特に限定されないが、例えば平板状としたり、またフィンを有するヒートシンクの形状とすることもできる。アルミニウム合金は、例えばアルミニウム-ケイ素系合金や、アルミニウム-銅-ケイ素系合金、アルミニウム-マグネシウム系合金等、純アルミニウムに例えばケイ素(Si)や、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)等の金属元素を添加した鋳造用アルミニウム合金である。尚、アルミニウム体4の原材料として高熱伝導材料のアルミニウム合金を使用することで、ロウ付けによりヒートシンク2を非冷却物(図示せず)に貼り付けることができる。本実施形態の複合体1は、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむことにより、銅板3とアルミニウム体4とを接合して作製することができる。   The raw material of the copper plate 3 is, for example, pure copper or a copper alloy. The copper plate 3 is, for example, a flat plate made of these raw materials. The raw material of the aluminum body 4 is, for example, pure aluminum or an aluminum alloy. The aluminum body 4 is a metal body manufactured by using these materials and molding by casting. The shape of the aluminum body 4 is not particularly limited, but may be, for example, a flat plate or a heat sink having fins. Aluminum alloys include pure aluminum, such as silicon (Si), copper (Cu), magnesium (Mg), and nickel (Ni), such as aluminum-silicon alloys, aluminum-copper-silicon alloys, and aluminum-magnesium alloys. ), Manganese (Mn), zinc (Zn) and other metal elements. By using an aluminum alloy of a high thermal conductive material as a raw material of the aluminum body 4, the heat sink 2 can be attached to a non-cooled object (not shown) by brazing. The composite 1 of the present embodiment can be manufactured by joining the copper plate 3 and the aluminum body 4 by casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

本実施形態では、複合体1をヒートシンク2とした応用例を示す。図2で、ヒートシンク2を構成するアルミニウム体4は、アルミニウム体4から垂直方向に高さを有する複数のフィン11を有しているが、図1に示すようにフィン11のない平板状とすることもできる。フィン11は図3に示すように波形形状としてもよいし、矩形状としてもよい。フィン11を波形形状とすると、矩形形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上し、冷却効率を高めることができる。   In the present embodiment, an application example in which the composite 1 is a heat sink 2 will be described. In FIG. 2, the aluminum body 4 constituting the heat sink 2 has a plurality of fins 11 having a height in the vertical direction from the aluminum body 4, but has a flat shape without the fins 11 as shown in FIG. You can also. The fin 11 may have a corrugated shape as shown in FIG. 3 or a rectangular shape. When the fins 11 have a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved and the cooling efficiency can be increased as compared with the case of a rectangular shape.

銅板3はアルミニウム体4が接合される面である銅板表面8に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する。図4および図5に溝5の形成例を示す。図4では、銅板3の銅板表面8に、溝5が格子状に掘られている。図5では、銅板3の銅板表面8に、十字状の溝5が掘られ、さらに銅板3の対角線に溝が掘られている。溝5は機械加工により掘ることができる。図1で示すように、溝5には、アルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合される。これにより、アルミニウム体4が銅板3に機械的に結合され、銅板3とアルミニウム体4との間の高結合力および高密着性を実現できる。図9に示す貫通孔6および図12に示す非貫通孔7の場合も同様である。   The copper plate 3 has at least one of a groove 5, a through hole 6, and a non-through hole 7 on a copper plate surface 8 to which the aluminum body 4 is bonded. 4 and 5 show examples of forming the groove 5. FIG. In FIG. 4, grooves 5 are formed in a grid pattern on the copper plate surface 8 of the copper plate 3. In FIG. 5, a cross-shaped groove 5 is dug in the copper plate surface 8 of the copper plate 3, and a groove is dug in a diagonal line of the copper plate 3. The groove 5 can be dug by machining. As shown in FIG. 1, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted into the groove 5. Thereby, the aluminum body 4 is mechanically connected to the copper plate 3, and high bonding force and high adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized. The same applies to the through hole 6 shown in FIG. 9 and the non-through hole 7 shown in FIG.

溝5の側断面図(図4および図5のE−E断面図)の例を図6に示す。溝5は銅板3の厚さ方向に対して、所定の深さを有する。溝5の深さは特に限定されるものではなく、例えば銅板表面8から銅板3の厚さの1/4までと比較的浅くしたり、3/4までと比較的深くしたりすることができる。例えば図6では、溝5は銅板3の厚さ方向に対して半分の深さを有している。溝5の幅は、銅板3の厚さ方向に対して一定とすることができる。これに対し、図6に示すように、溝3はアルミニウム体4との銅板表面8に向かって(同図の上方向)幅が狭くなる逆テーパ形状を有してもよい。このように溝5が逆テーパ形状を有することで、図1に示すように当該溝5に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が溝5から抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。当該逆テーパの角度は、例えば、銅板3に対する垂線Pに対して、テーパ側面16が角度αを有するように、適宜設定することができる。角度αは特に限定されるものではないが、好ましくは1°〜10°、より好ましくは3°〜8°、さらに好ましくは4°〜6°である。   FIG. 6 shows an example of a side sectional view of the groove 5 (a sectional view taken along line EE in FIGS. 4 and 5). The groove 5 has a predetermined depth in the thickness direction of the copper plate 3. The depth of the groove 5 is not particularly limited, and can be made relatively shallow, for example, from the copper plate surface 8 to 1/4 of the thickness of the copper plate 3, or relatively deep, up to 3/4. . For example, in FIG. 6, the groove 5 has a half depth with respect to the thickness direction of the copper plate 3. The width of the groove 5 can be constant in the thickness direction of the copper plate 3. On the other hand, as shown in FIG. 6, the groove 3 may have an inverted taper shape in which the width becomes narrower toward the copper plate surface 8 with the aluminum body 4 (upward in the figure). Since the groove 5 has the reverse tapered shape, the fitting projection 9 of the aluminum body 4 fitted in the groove 5 is prevented from coming off from the groove 5 as shown in FIG. It is possible to realize a further high bonding force and a high adhesion with the body 4. The angle of the reverse taper can be appropriately set, for example, so that the tapered side surface 16 has an angle α with respect to a perpendicular P to the copper plate 3. The angle α is not particularly limited, but is preferably 1 ° to 10 °, more preferably 3 ° to 8 °, and further preferably 4 ° to 6 °.

図7は、実際に作製したヒートシンク2の溝5付近を示す切断面を拡大した断面写真図である。同図では、厚さ2mmの銅板3に対し、1mmの深さの溝5が掘られ、溝5の幅は最も大きい箇所で3mmとした。逆テーパの角度αは5°とした。銅板3に形成された溝5に、アルミニウム体4であるアルミニウム板の嵌合突出部9が隙間なく嵌合され、銅板3とアルミニウム体4との接合面10にも隙間や剥がれはなく、密着性が高いことを確認できる。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional photograph showing a cut surface near the groove 5 of the actually manufactured heat sink 2. In the figure, a groove 5 having a depth of 1 mm is dug into a copper plate 3 having a thickness of 2 mm, and the width of the groove 5 is set to 3 mm at the largest portion. The reverse taper angle α was 5 °. The fitting protrusion 9 of the aluminum plate, which is the aluminum body 4, is fitted into the groove 5 formed in the copper plate 3 without any gap, and there is no gap or peeling off at the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4, so that it is in close contact. Can be confirmed to be high.

図8では、銅板3の銅板表面8に、銅板3の厚さ方向に貫通した貫通孔6が形成されている。貫通孔6は機械加工により形成することができる。同図では、縦方向に3列、横方向に4列に規則的に並んだ合計12個の貫通孔6が形成されているが、貫通孔6の配置の規則性の有無、貫通孔6の数および隣り合う貫通孔6の間の距離は限定されない。例えば、銅板3の四隅付近のみに貫通孔6を形成してもよいし、さらに銅板3の中央に貫通孔6を形成してもよい。貫通孔6の銅板表面8に平行な断面の断面積は、銅板3の厚さ方向に一定とすることができる。これに対し、図9の側断面図(図8のA−A断面図)に示すように、貫通孔6はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって(図9の上方向)断面積が小さくなる逆テーパ形状を有してもよい。このように貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が貫通孔6から抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。当該逆テーパの角度βは特に限定されるものではないが、好ましくは2°〜20°、より好ましくは6°〜16°、さらに好ましくは8°〜12°である。尚、貫通孔6の形状は円形に限られず、例えば多角形としてもよい。   In FIG. 8, a through hole 6 penetrating in the thickness direction of the copper plate 3 is formed in the copper plate surface 8 of the copper plate 3. The through holes 6 can be formed by machining. In the figure, a total of twelve through holes 6 are formed, which are regularly arranged in three rows in the vertical direction and four rows in the horizontal direction. The number and the distance between the adjacent through holes 6 are not limited. For example, the through holes 6 may be formed only near the four corners of the copper plate 3, or the through holes 6 may be formed in the center of the copper plate 3. The cross-sectional area of the cross section of the through hole 6 parallel to the copper plate surface 8 can be constant in the thickness direction of the copper plate 3. On the other hand, as shown in the side sectional view of FIG. 9 (sectional view taken along the line AA of FIG. 8), the through hole 6 faces the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is the surface to be joined to the aluminum body 4 (FIG. 9). May have an inverted tapered shape in which the cross-sectional area decreases. Since the through-hole 6 has the reverse tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted in the through-hole 6 is prevented from coming out of the through-hole 6, and the copper plate 3 and the aluminum body 4 Further, high bonding strength and high adhesion can be maintained. The angle β of the reverse taper is not particularly limited, but is preferably 2 ° to 20 °, more preferably 6 ° to 16 °, and further preferably 8 ° to 12 °. The shape of the through hole 6 is not limited to a circle, but may be, for example, a polygon.

図10は、実際に作製したヒートシンク2を切断した写真図である。同図では、厚さ2mmの銅板3に対し、貫通孔6の最大径を3mmとし、逆テーパの角度βを10°とした。銅板4に形成された貫通孔6にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合している。図11は、貫通孔6付近を示す切断面を拡大した断面写真図である。銅板4に形成された貫通孔6に、アルミニウム体4の嵌合突出部9が隙間なく嵌合され、銅板3とアルミニウム体4との間にも隙間や剥がれはなく、密着性が高いことを確認できる。   FIG. 10 is a photograph of the heat sink 2 actually manufactured. In the figure, the maximum diameter of the through hole 6 is set to 3 mm and the angle β of the reverse taper is set to 10 ° for the copper plate 3 having a thickness of 2 mm. The fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted in the through hole 6 formed in the copper plate 4. FIG. 11 is a cross-sectional photographic view in which a cut surface showing the vicinity of the through hole 6 is enlarged. The fitting projection 9 of the aluminum body 4 is fitted into the through-hole 6 formed in the copper plate 4 without any gap, and there is no gap or separation between the copper plate 3 and the aluminum body 4, and the adhesion is high. You can check.

図12の側断面図(図8のA−A断面図)に示すように、銅板4に非貫通孔7を形成することもできる。非貫通孔7は機械加工により掘ることができる。非貫通孔7の一例を示す上面図は図8と同様である。非貫通孔7は銅板3の厚さ方向に対して、所定の深さを有する。上記の溝5の場合と同様に非貫通孔7の深さも適宜設定することができる。貫通孔6と同様に、非貫通孔7の断面積は、銅板3の厚さ方向に一定としてもよいし、アルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって(図12の上方向)断面積が小さくなる逆テーパ形状を有してもよい。逆テーパの角度γは特に限定されるものではないが、好ましくは2°〜20°、より好ましくは6°〜16°、さらに好ましくは8°〜12°である。非貫通孔7の配置や数、形状も貫通孔6と同様に適宜設定可能である。   As shown in the side sectional view of FIG. 12 (the sectional view taken along the line AA of FIG. 8), the non-through hole 7 can be formed in the copper plate 4. The non-through hole 7 can be dug by machining. A top view showing an example of the non-through hole 7 is the same as FIG. The non-through hole 7 has a predetermined depth in the thickness direction of the copper plate 3. As in the case of the above-described groove 5, the depth of the non-through-hole 7 can be appropriately set. Similarly to the through-hole 6, the cross-sectional area of the non-through-hole 7 may be constant in the thickness direction of the copper plate 3, or may be toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3, which is the surface to be joined to the aluminum body 4 (FIG. 12). May have an inverted tapered shape in which the cross-sectional area decreases. The angle γ of the reverse taper is not particularly limited, but is preferably 2 ° to 20 °, more preferably 6 ° to 16 °, and further preferably 8 ° to 12 °. The arrangement, the number, and the shape of the non-through holes 7 can be appropriately set similarly to the through holes 6.

図13は、銅板3とアルミニウム体4との間の接合面10を示す切断面を拡大した断面写真図である。13は、銅と、アルミニウム体4を構成するアルミニウム合金との反応層であり、銅板3とアルミニウム体4との間に、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13が形成されている。この反応層13が形成されることで、銅板3とアルミニウム体4との間の接合面10は、高い接合性および密着性を有する。さらに、同図から、当該接合面10に隙間や剥離した部分がないことを確認できる。   FIG. 13 is a cross-sectional photographic view in which a cut surface showing the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is enlarged. Reference numeral 13 denotes a reaction layer between copper and an aluminum alloy constituting the aluminum body 4. A reaction layer 13 between the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 is provided between the copper plate 3 and the aluminum body 4. Are formed. By forming the reaction layer 13, the bonding surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 has high bonding and adhesion. Further, from the figure, it can be confirmed that there is no gap or separated portion on the bonding surface 10.

銅板3に溝5を形成した場合、図14に示すように、銅板3の非冷却物(図示せず)と接する面15を容易に平らな面とすることができるため、銅板3の平面内に熱が効率よく広がり、好ましい。非貫通孔7の場合も同様である。一方、貫通孔6の場合は、図1に示すように銅板3の表面18にアルミニウム体4の嵌合突出部9の表面19が露出するが、金型に金属20を充填する際の速度や圧力等の条件の調整、および/または、金型の形状の工夫等により、銅板3の表面18と嵌合突出部9の表面19とを面一にすることができる。   When the groove 5 is formed in the copper plate 3, as shown in FIG. 14, the surface 15 of the copper plate 3 that contacts the non-cooled object (not shown) can be easily made a flat surface. The heat spreads efficiently and is preferable. The same applies to the case of the non-through hole 7. On the other hand, in the case of the through-hole 6, the surface 19 of the fitting projection 9 of the aluminum body 4 is exposed on the surface 18 of the copper plate 3 as shown in FIG. The surface 18 of the copper plate 3 and the surface 19 of the fitting projection 9 can be made flush with each other by adjusting conditions such as pressure and / or devising the shape of the mold.

アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむ前に、銅板3とアルミニウム体4との間に、めっき層14を形成してもよい。めっき層14を形成することで、銅板3とアルミニウム体4との間の密着性をさらに向上することができる。めっき層14は、銅板3のアルミニウム体4と接合される面である銅板表面8のみに形成してもよいし、銅板3の全面に形成してもよい。めっき層14は、溝5、貫通孔6および非貫通孔7を形成する前に形成してもよいし、溝5、貫通孔6および非貫通孔7を形成後に形成してもよい。めっき層14を形成しても、めっき層14の厚さは薄いため、前述のように、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13が形成される場合がある。当該反応層13に、めっき層14のめっきが含まれる場合もある。   Before casting the copper plate 3 in the aluminum body 4, a plating layer 14 may be formed between the copper plate 3 and the aluminum body 4. By forming the plating layer 14, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be further improved. The plating layer 14 may be formed only on the copper plate surface 8 which is the surface to be joined to the aluminum body 4 of the copper plate 3, or may be formed on the entire surface of the copper plate 3. The plating layer 14 may be formed before forming the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7, or may be formed after forming the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7. Even if the plating layer 14 is formed, the reaction layer 13 of the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 may be formed as described above because the thickness of the plating layer 14 is small. The reaction layer 13 may include plating of the plating layer.

めっき層14は、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむ前に、銅板3および/またはアルミニウム体4の表面に、あらかじめ形成されていればよく、銅板3とアルミニウム体4との接合後にめっき層14が残っている必要はない。尚、図15に示すように、めっき層14が、接合された銅板3とアルミニウム体4との間に残る場合もある。銅板3とアルミニウム体4との接合とは、当該めっき層14が残り、銅板3とアルミニウム体4との間にめっき層14が存在する場合も含むものとする。めっき層14は例えば無電解ニッケルめっき層とすることができる。   The plating layer 14 may be formed beforehand on the surface of the copper plate 3 and / or the aluminum body 4 before casting the copper plate 3 on the aluminum body 4. There is no need for 14 to remain. As shown in FIG. 15, the plating layer 14 may remain between the joined copper plate 3 and the aluminum body 4 in some cases. The bonding between the copper plate 3 and the aluminum body 4 includes the case where the plating layer 14 remains and the plating layer 14 exists between the copper plate 3 and the aluminum body 4. The plating layer 14 can be, for example, an electroless nickel plating layer.

本実施形態の複合体1およびヒートシンク2を製造するための製造方法は、アルミニウム体4に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する銅板3を鋳ぐるむことができる方法であれば、特に限定されない。以下では、高圧ダイカストによる製造方法を一例に挙げて説明する。   In the manufacturing method for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment, the copper plate 3 having at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 in the aluminum body 4 can be cast. The method is not particularly limited as long as it can be performed. Hereinafter, a manufacturing method using high-pressure die casting will be described as an example.

図16に本実施形態の複合体1およびヒートシンク2を製造するための金型21を示す。金型21は、鋳造時に互いに組み合わされる固定型23および可動型24を備える。固定型23および可動型24は、例えばSKD61等を材料として製造することができる。金型21内の製品部34に連通するように、円筒形の射出スリーブ26が接続される。   FIG. 16 shows a mold 21 for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment. The mold 21 includes a fixed mold 23 and a movable mold 24 that are combined with each other during casting. The fixed mold 23 and the movable mold 24 can be manufactured using, for example, SKD61 or the like as a material. A cylindrical injection sleeve 26 is connected so as to communicate with the product part 34 in the mold 21.

図16を参照しながら説明すると、金型21は、固定型23と、鋳造時に固定型23に組み合わされる可動型24と、可動型24が固定型23に組み合わされる際に固定型23に対向する可動型24の表面に、銅板3の形状に合わせるように所定形状に掘られて形成される銅板挿入部51と、ビスケット部31から延びるように可動型24に掘られて形成されるランナー部32と、ゲート部33とを備える。尚、銅板挿入部51は、固定型23に形成してもよい。   Referring to FIG. 16, the mold 21 is opposed to the fixed mold 23, the movable mold 24 combined with the fixed mold 23 during casting, and the fixed mold 23 when the movable mold 24 is combined with the fixed mold 23. On the surface of the movable mold 24, a copper plate insertion portion 51 formed by being dug into a predetermined shape so as to match the shape of the copper plate 3, and a runner portion 32 formed by being dug by the movable mold 24 so as to extend from the biscuit portion 31. And a gate unit 33. The copper plate insertion part 51 may be formed on the fixed die 23.

図17〜図23は銅板3の可動型24への挿入から製品44の押出しまでの様子を示す側断面図である。   17 to 23 are side sectional views showing a state from insertion of the copper plate 3 into the movable mold 24 to extrusion of the product 44.

図17〜19の側断面図に示すように、可動型24は、固定型23に組み合わされる型締め位置と、固定型23から離間した型開き位置との間で進退自由である。可動型24は、固定型23に対して離間するように図中の左方向に移動可能であり、接近するように右方向に移動可能である。尚、図17〜図23の銅板3には、便宜上、溝5および貫通孔6の2つを表示している。   As shown in the side sectional views of FIGS. 17 to 19, the movable mold 24 is freely movable between a mold clamping position combined with the fixed mold 23 and a mold open position separated from the fixed mold 23. The movable mold 24 is movable leftward in the figure so as to be separated from the fixed mold 23, and is movable rightward so as to approach. The grooves 5 and the through holes 6 are shown on the copper plate 3 of FIGS. 17 to 23 for convenience.

図20〜図22に示すように、鋳造方案40は、製品44に連結されたビスケット41、ランナー42、ゲート43およびオーバーフロー45を含む。ここで、ビスケット41、ランナー42、ゲート43、製品44およびオーバーフロー45はそれぞれ、図16に示す金型21に形成されたビスケット部31、ランナー部32、ゲート部33、製品部34およびオーバーフロー部35において凝固した溶湯39を指すものとする。鋳造方案40は、鋳造時のみに必要なもので、最終製品には不要な部品である。したがって、製品44から鋳造方案40を切り離して図23に示すダイカスト品46の完成となる。本実施形態では、鋳造方案40に連結されたものを製品44とし、鋳造方案40を切り離したものをダイカスト品46としている。本実施形態では、ダイカスト品46がヒートシンク2等の複合体1となる。   As shown in FIGS. 20 to 22, the casting scheme 40 includes a biscuit 41 connected to a product 44, a runner 42, a gate 43, and an overflow 45. Here, the biscuit 41, the runner 42, the gate 43, the product 44, and the overflow 45 respectively correspond to the biscuit part 31, the runner part 32, the gate part 33, the product part 34, and the overflow part 35 formed in the mold 21 shown in FIG. And the molten metal 39 solidified. The casting plan 40 is necessary only at the time of casting, and is an unnecessary part for the final product. Therefore, the casting method 40 is separated from the product 44 to complete the die-cast product 46 shown in FIG. In the present embodiment, the product connected to the casting plan 40 is referred to as a product 44, and the product obtained by separating the casting plan 40 is referred to as a die-cast product 46. In this embodiment, the die-cast product 46 becomes the composite 1 such as the heat sink 2.

固定型23には、射出スリーブ26と、射出スリーブ26内を摺動可能なプランジャチップ(図示せず)とが設けられ、射出スリーブ26内には開口部(図示せず)から溶湯39が注入可能なように構成される。   The fixed mold 23 is provided with an injection sleeve 26 and a plunger tip (not shown) slidable in the injection sleeve 26, and a molten metal 39 is injected into the injection sleeve 26 from an opening (not shown). Configured as possible.

製品部34は、製品44が鋳造される内部空間であり、例えば波形形状のフィン11を有するヒートシンク2等の所望する製品形状に対応した掘り込み面(図示せず)を有する。   The product part 34 is an internal space in which the product 44 is cast, and has a dug surface (not shown) corresponding to a desired product shape such as the heat sink 2 having the corrugated fins 11.

固定型23は、可動型24と組合わせて溶湯39を射出する際に、溶湯39が充填される空間である製品部34としての内部空間(キャビティ)52を形成する製品形成面56を有する。固定型23の製品形成面56と可動型24とが互いに接近することにより、金型21の内部の製品部34が形成される。可動型24には、銅板挿入部51に銅板3が挿入される。金型21の型締め時に、可動型24が固定型23に対して接近移動すると、上記製品形成面56と銅板挿入部51に挿入された銅板3とが接近することとなり、製品部34が形成される。   The fixed die 23 has a product forming surface 56 that forms an internal space (cavity) 52 as a product part 34 that is a space filled with the molten metal 39 when the molten metal 39 is injected in combination with the movable die 24. When the product forming surface 56 of the fixed mold 23 and the movable mold 24 approach each other, the product part 34 inside the mold 21 is formed. The copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51 of the movable mold 24. When the movable mold 24 moves closer to the fixed mold 23 when the mold 21 is clamped, the product forming surface 56 comes closer to the copper plate 3 inserted into the copper plate insertion part 51, and the product part 34 is formed. Is done.

ビスケット部31は、高温の溶湯39が凝固収縮したり鋳巣が発生するのを防ぐために設けられる部分である。   The biscuit portion 31 is a portion provided to prevent solidification and shrinkage of the high-temperature molten metal 39 and generation of a cavity.

図19および図20を参照すると、ランナー部32は、ビスケット部31に注入された溶湯39を、製品部34へ向けて誘導する部分であり、ランナー部32に注入された溶湯39が凝固してランナー42が形成される。   Referring to FIGS. 19 and 20, the runner portion 32 is a portion for guiding the molten metal 39 injected into the biscuit portion 31 toward the product portion 34, and the molten metal 39 injected into the runner portion 32 is solidified. A runner 42 is formed.

オーバーフロー部35は、溶湯39によって押し出される金型内の空気を製品部34から排気して、溶湯39の充填抵抗を下げるとともに、流動先端の劣化した溶湯39を製品部34の外に押し出すための部分である。   The overflow section 35 exhausts the air in the mold extruded by the molten metal 39 from the product section 34 to lower the filling resistance of the molten metal 39 and to push out the molten metal 39 having a deteriorated flow front out of the product section 34. Part.

金型21には、アルミニウム体4の原材料である純アルミニウムやアルミニウム合金を溶湯39として圧入することができる。   Pure aluminum or an aluminum alloy, which is a raw material of the aluminum body 4, can be press-fitted into the mold 21 as the molten metal 39.

以上のような構成の本実施形態の複合体1およびヒートシンク2の具体的な製造方法の一例について、高圧ダイカストによる製造方法を例に挙げて、図17〜23と、図24に示すフローチャートとに基づいて説明する。   FIGS. 17 to 23 and the flowcharts shown in FIGS. 24A to 24C show an example of a specific method for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment having the above-described configuration, by using a high-pressure die casting method as an example. It will be described based on the following.

まず、可動型24の銅板挿入部51に銅板3を挿入する(ステップS1、図17)。銅板3は、アルミニウム体4と接合される銅板3の銅板表面8である銅板3の溝5、貫通孔6および非貫通孔7の形成面を、可動型24と固定型23とが組み合わせられる型分割面25側に向けて挿入される。可動型24を固定型23に接近させて、固定型23と組み合わせて金型を型締めする(ステップS2、図18および図19)。アルミニウム体4の原材料となる鋳造用金属20を溶融して溶湯39とする(ステップS3)。射出スリーブ26の開口部(図示せず)から溶湯39を注入し、プランジャチップ(図示せず)を前進させることで、製品部34の内部へ溶湯39を高速かつ高圧で射出する(ステップS4)。当該ステップにより、銅板3の溝5や貫通孔6、非貫通孔7にも溶湯39が注入され、鋳造用金属20により銅板3を鋳ぐるむことができる。その後、冷却して溶湯39を凝固させる(ステップS5、図20)。溶湯39が凝固した後、可動型24を固定型23から離間させる。この際、可動型24を固体型23から離間させると同時に、固体型23の固定押出し27により製品44を押出すとともに金型を開く(ステップS6、図21)。可動型24の押出しピン28により可動型24から製品44を押し出す(ステップ7、図22)。製品44から鋳造方案40を除去加工し、所望の形状を有するダイカスト品46が得られる(図23)。   First, the copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51 of the movable mold 24 (step S1, FIG. 17). The copper plate 3 is formed by forming a groove 5, a through hole 6, and a non-through hole 7 of the copper plate 3, which is a copper plate surface 8 of the copper plate 3 joined to the aluminum body 4, into a mold in which a movable mold 24 and a fixed mold 23 are combined. It is inserted toward the division surface 25 side. The movable mold 24 is brought closer to the fixed mold 23, and the mold is clamped in combination with the fixed mold 23 (step S2, FIGS. 18 and 19). The casting metal 20 as a raw material of the aluminum body 4 is melted to form a molten metal 39 (step S3). The molten metal 39 is injected from an opening (not shown) of the injection sleeve 26, and the plunger tip (not shown) is advanced to inject the molten metal 39 into the inside of the product part 34 at high speed and high pressure (step S4). . By this step, the molten metal 39 is injected into the grooves 5, the through holes 6, and the non-through holes 7 of the copper plate 3, and the copper plate 3 can be cast with the casting metal 20. Thereafter, the molten metal 39 is solidified by cooling (step S5, FIG. 20). After the molten metal 39 solidifies, the movable mold 24 is separated from the fixed mold 23. At this time, the movable mold 24 is separated from the solid mold 23, and at the same time, the product 44 is extruded by the fixed extrusion 27 of the solid mold 23 and the mold is opened (step S6, FIG. 21). The product 44 is pushed out of the movable mold 24 by the push-out pin 28 of the movable mold 24 (Step 7, FIG. 22). The casting scheme 40 is removed from the product 44 to obtain a die-cast product 46 having a desired shape (FIG. 23).

高圧ダイカスト以外の製造方法として、例えば金型グラビティ鋳造や金型低圧鋳造等の鋳造法を用いることができる。金型グラビティ鋳造や金型低圧鋳造等では、例えば上金型および下金型で構成される金型21内に銅板3を挿入する銅板挿入部51を形成し、銅板挿入部51に銅板3を挿入した後、アルミニウム体4の原材料である鋳造用金属20を溶融した溶湯39を金型内に充填する。金型グラビティ鋳造では、外部から圧力をかけずに溶湯39の自重で製品44を成形し、金型低圧鋳造では、溶湯39を低圧かつ低速で金型に充填し製品44を成形することで、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるんで、銅板3とアルミニウム体4との複合体1を作製することができる。   As a manufacturing method other than high-pressure die casting, for example, a casting method such as mold gravity casting or mold low-pressure casting can be used. In mold gravity casting or mold low-pressure casting, for example, a copper plate insertion portion 51 for inserting the copper plate 3 into a mold 21 composed of an upper mold and a lower mold is formed, and the copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51. After the insertion, the mold 39 is filled with a molten metal 39 obtained by melting the casting metal 20 as a raw material of the aluminum body 4. In the mold gravity casting, the product 44 is formed by the own weight of the molten metal 39 without applying pressure from the outside, and in the mold low pressure casting, the molten metal 39 is filled into the die at a low pressure and at a low speed to form the product 44, The composite 1 of the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be manufactured by casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

以上のように、本実施形態の複合体1は、銅板3と、銅板3に接合されたアルミニウム体4とを備え、銅板3は、アルミニウム体4が接合される面である銅板表面8に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有し、アルミニウム体4は、溝5、貫通孔6または非貫通孔7に嵌合する嵌合突出部9を有する。   As described above, the composite 1 of the present embodiment includes the copper plate 3 and the aluminum body 4 bonded to the copper plate 3, and the copper plate 3 has a copper plate surface 8, which is a surface to which the aluminum body 4 is bonded, The aluminum body 4 has at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7. The aluminum body 4 has a fitting protrusion 9 that fits into the groove 5, the through hole 6, or the non-through hole 7.

銅板3に形成された溝5、貫通孔6および非貫通孔7にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合して機械的に結合されるので、製造工程数および製造コストを低減し、銅板3とアルミニウム体4との間で密着性の高い接合を実現することができる。   Since the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted into the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 formed in the copper plate 3 and mechanically connected, the number of manufacturing steps and manufacturing cost can be reduced. A highly adhesive bond between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized.

本実施形態の複合体1では、溝5は銅板表面8に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、貫通孔6および非貫通孔7は銅板表面8に向かって銅板表面8に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the groove 5 has an inverted tapered shape in which the width decreases toward the copper plate surface 8, and the through holes 6 and the non-through holes 7 are parallel to the copper plate surface 8 toward the copper plate surface 8. It can have an inverted tapered shape with a reduced cross-sectional area.

この場合、貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。   In this case, since the through-hole 6 has an inverted tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted into the through-hole 6 is prevented from coming off, and the further distance between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is further reduced. High bonding strength and high adhesion can be maintained.

本実施形態の複合体1では、銅板3とアルミニウム体4との間に、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, a reaction layer 13 between the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 can be provided between the copper plate 3 and the aluminum body 4.

この場合、反応層13が形成されることで、銅板3とアルミニウム体4との間で熱応力による剥離を防ぎ、両者の密着性を高めることができる。   In this case, the formation of the reaction layer 13 prevents separation between the copper plate 3 and the aluminum body 4 due to thermal stress, and can enhance the adhesion between the two.

本実施形態の複合体1では、アルミニウム体4が、複数の波形形状のフィン11を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the aluminum body 4 can have a plurality of corrugated fins 11.

この場合、フィン11を波形形状とすることで、従来のフィン形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上することができる。   In this case, by making the fins 11 have a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved as compared with the case of the conventional fin shape.

本実施形態の複合体1では、複合体1をヒートシンク2とすることができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the composite 1 can be the heat sink 2.

この場合、非冷却物(図示せず)で発生した熱が、熱伝導率の高い銅板3の平面内を伝わり、さらに高密着性の銅板3とアルミニウム体4との接合面10からアルミニウム体4に効率よく伝わることで、高効率で放熱できる高放熱性のヒートシンク2を実現できる。   In this case, the heat generated by the uncooled object (not shown) is transmitted through the plane of the copper plate 3 having high thermal conductivity, and further from the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 having high adhesion. The heat sink 2 having high heat dissipation, which can efficiently radiate heat, can be realized.

本実施形態では、複合体1の製造方法が、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する銅板3を金型21に挿入するステップと、銅板3と接合するアルミニウム体4の原材料である金属20を溶融した溶湯39を金型21の内部に充填し、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむステップとを有する。   In the present embodiment, the method for manufacturing the composite 1 includes a step of inserting the copper plate 3 having at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 into the mold 21, and an aluminum body to be joined to the copper plate 3. 4. A step of filling the inside of the mold 21 with the molten metal 39 obtained by melting the metal 20 as the raw material of Step 4, and casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

この場合、銅板3に形成された溝5、貫通孔6および非貫通孔7にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合して機械的に結合される構造を、アルミニウム体4を構成する金属20に銅板3を鋳ぐるむことで実現できるので、製造工程数および製造コストを低減して、銅板3とアルミニウム体4との間で密着性の高い接合を実現することができる。   In this case, the aluminum body 4 has a structure in which the fitting protrusions 9 of the aluminum body 4 are fitted into the grooves 5, the through holes 6, and the non-through holes 7 formed in the copper plate 3 and are mechanically connected. Since this can be realized by casting the copper plate 3 on the metal 20, the number of manufacturing steps and the manufacturing cost can be reduced, and a highly adhesive bond between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized.

本実施形態の複合体1の製造方法では、溝5はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、貫通孔6および非貫通孔7はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって銅板表面8に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有することができる。   In the manufacturing method of the composite 1 of the present embodiment, the groove 5 has an inverted tapered shape in which the width decreases toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is the surface to be joined to the aluminum body 4, and the through hole 6 and the non-through hole The hole 7 can have an inverted tapered shape in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface 8 decreases toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is a surface to be joined to the aluminum body 4.

この場合、貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。   In this case, since the through-hole 6 has an inverted tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted into the through-hole 6 is prevented from coming off, and the further distance between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is further reduced. High bonding strength and high adhesion can be maintained.

本実施形態の複合体1の製造方法では、銅板3のアルミニウム体4と接合する面である銅板表面8にめっき層14が形成されてもよい。   In the method of manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the plating layer 14 may be formed on the copper plate surface 8 which is the surface of the copper plate 3 that is to be joined to the aluminum body 4.

この場合、めっき層14により銅板3とアルミニウム体4との間の密着性を高めることができる。   In this case, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be enhanced by the plating layer 14.

本実施形態の複合体1の製造方法では、めっき層14を無電解ニッケルめっき層とすることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the plating layer 14 can be an electroless nickel plating layer.

この場合、銅板3とアルミニウム体4との間の熱抵抗の上昇を抑えながら、銅板3とアルミニウム体4との間の密着性を高めることができる。   In this case, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be increased while suppressing an increase in the thermal resistance between the copper plate 3 and the aluminum body 4.

本実施形態の複合体1の製造方法では、金型21が、アルミニウム体4に複数の波形形状のフィン11を成形するように構成されることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the mold 21 can be configured to mold the plurality of corrugated fins 11 on the aluminum body 4.

この場合、波形形状のフィン11を形成することで、従来のフィン形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上することができる。   In this case, by forming the fins 11 having a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved as compared with the case of the conventional fin shape.

本実施形態の複合体1の製造方法では、複合体1をヒートシンク2とすることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the composite 1 can be used as the heat sink 2.

この場合、非冷却物(図示せず)で発生した熱が、熱伝導率の高い銅板3の平面内を伝わり、さらに高密着性の銅板3とアルミニウム体4との接合面10からアルミニウム体4に伝わって高効率で放熱できる高放熱性のヒートシンク2を、製造工程数および製造コストを低減して、製造することができる。   In this case, the heat generated by the uncooled material (not shown) is transmitted through the plane of the copper plate 3 having high thermal conductivity, and further from the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 having high adhesion. The heat sink 2 with high heat dissipation, which can transmit heat with high efficiency and can reduce the number of manufacturing steps and manufacturing cost, can be manufactured.

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば、本発明は、本実施形態で例示した四角形の銅板3およびアルミニウム体4だけでなく、銅板3およびアルミニウム体4の形状を種々変更可能である。銅板3の形状を変更した場合には、銅板挿入部51の形状を変更した銅板3の形状に合わせるようにすればよい。アルミニウム体4は、金型21の形状を変更することで、鋳造により製造可能な形状であれば任意の形状にすることができる。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention can be variously modified. For example, in the present invention, not only the rectangular copper plate 3 and the aluminum body 4 illustrated in the present embodiment but also the shapes of the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be variously changed. When the shape of the copper plate 3 is changed, the shape of the copper plate insertion portion 51 may be adjusted to the shape of the changed copper plate 3. By changing the shape of the mold 21, the aluminum body 4 can have any shape as long as it can be manufactured by casting.

1 複合体
2 ヒートシンク
3 銅板
4 アルミニウム体
5 溝
6 貫通孔
7 非貫通孔
8 銅板表面
9 嵌合突出部
10 接合面
11 フィン
13 反応層
14 めっき層
15 銅板の非冷却物と接する面
16 テーパ側面
18 銅板の表面
19 嵌合突出部の表面
20 金属(鋳造用金属)
21 金型
23 固定型
24 可動型
34 製品部
39 溶湯
44 製品
46 ダイカスト品
51 銅板挿入部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite body 2 Heat sink 3 Copper plate 4 Aluminum body 5 Groove 6 Through hole 7 Non-through hole 8 Copper plate surface 9 Fitting protrusion
10 Joint surface
11 Fins
13 Reaction layer
14 Plating layer
15 Surface of copper plate in contact with uncooled material
16 Taper side
18 Copper sheet surface
19 Surface of mating protrusion
20 Metals (metals for casting)
21 Mold
23 Fixed type
24 Movable type
34 Product Department
39 Melt
44 products
46 Die-cast products
51 Copper plate insertion part

本発明は、鋳ぐるみを利用した鋳造法により製造する複合体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a composite manufactured by a casting method utilizing a cast-in and a manufacturing method thereof.

従来、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含むアルミニウム製のヒートシンクに、アルミニウムの約2倍の熱伝導率を有する銅を用いた銅板を組み合わせたヒートシンクが提案されている。例えば特許文献1および2では、アルミニウム製のヒートシンクのベースプレートや、アルミニウム製のフィンに、銅板がはんだ付けにより面接合されている。また、特許文献3では、銅板とアルミニウム板との界面を金属接合した複合板を形成し、複合板のアルミニウム板表面にアルミニウムからなる放熱フィンが設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a heat sink has been proposed in which an aluminum heat sink including pure aluminum and an aluminum alloy is combined with a copper plate using copper having a thermal conductivity approximately twice that of aluminum. For example, in Patent Literatures 1 and 2, a copper plate is surface-bonded to a base plate of an aluminum heat sink or an aluminum fin by soldering. In Patent Document 3, a composite plate in which an interface between a copper plate and an aluminum plate is metal-bonded is formed, and a radiation fin made of aluminum is provided on the surface of the aluminum plate of the composite plate.

特開2002−237557号公報JP-A-2002-237557 特開2002−324880号公報JP-A-2002-324880 特開平9−298259号公報JP-A-9-298259

特許文献1および2のヒートシンクでは、冷却物である例えば半導体チップ等で発せられた熱は、熱伝導率の高い銅板の平面内を伝わるので、放熱性を高めることができる。しかしながら、銅板とアルミニウム製のベースプレートまたはフィンとの間をはんだ付けにより接合する必要があるため、製造工程数が増加して製造コストも増加する。また、はんだの存在により熱抵抗が増大し、冷却物の熱を銅板からアルミニウムに効率よく伝達できずに、有効に外部に放熱することができない問題があった。 In the heat sinks of Patent Literatures 1 and 2, heat generated by the object to be cooled, for example, a semiconductor chip or the like, is transmitted in a plane of a copper plate having a high thermal conductivity, so that heat radiation can be improved. However, since it is necessary to join the copper plate and the aluminum base plate or fin by soldering, the number of manufacturing steps increases and the manufacturing cost also increases. In addition, there is a problem that heat resistance increases due to the presence of the solder, and heat of the object to be cooled cannot be efficiently transmitted from the copper plate to aluminum, so that heat cannot be effectively radiated to the outside.

特許文献3のヒートシンクでも、アルミニウム板と銅板とを接合した後に、ヒートシンクのフィンを成形しなければならず、製造工程数の増加やそれに伴う製造コストの増加を解決できない問題があった。   Also in the heat sink of Patent Document 3, the fin of the heat sink must be formed after the aluminum plate and the copper plate are joined, and there is a problem that the increase in the number of manufacturing steps and the accompanying increase in the manufacturing cost cannot be solved.

従来、銅材料をアルミニウムで鋳ぐるむ技術は提案されているが、鋳造の際に熱応力によりアルミニウムが銅材料から剥離してしまう問題等により、銅材料とアルミニウムとの間で高密着性を有するヒートシンクを鋳造で製造することは実現が難しかった。   Conventionally, a technique of casting a copper material with aluminum has been proposed, but due to a problem such as aluminum peeling off from the copper material due to thermal stress during casting, a high adhesion between the copper material and the aluminum is required. It has been difficult to produce a heat sink having the same by casting.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを形成した銅板をアルミニウム体の原材料である鋳造用金属で鋳ぐるむことで、製造工程数および製造コストを低減し、銅板とアルミニウム体との間の高密着性を実現できる複合体およびその製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is intended to cast a copper plate having at least one of a groove, a through hole, and a non-through hole with a casting metal that is a raw material of an aluminum body. The present invention provides a composite which can reduce the number of manufacturing steps and manufacturing cost, and can realize high adhesion between a copper plate and an aluminum body, and a method for manufacturing the same.

本発明はかかる課題を解決するため、銅板と、前記銅板に接合されたアルミニウム体とを備え、前記銅板は、前記アルミニウム体が接合される面である銅板表面に、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有し、前記アルミニウム体は、前記溝、前記貫通孔または前記非貫通孔に嵌合する嵌合突出部を有する複合体を提供する。   In order to solve the problem, the present invention includes a copper plate and an aluminum body joined to the copper plate, wherein the copper plate has grooves, through holes and non-penetrations on a surface of the copper plate to which the aluminum body is joined. A composite having at least one of the holes, wherein the aluminum body has a fitting protrusion that fits into the groove, the through hole, or the non-through hole.

前記複合体では、前記溝は前記銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する場合がある。   In the composite, the groove has an inverted tapered shape in which a width decreases toward the copper plate surface, and the through-hole and the non-through hole have a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface toward the copper plate surface. May have an inversely tapered shape in which

前記複合体では、前記銅板と前記アルミニウム体との間に、前記銅板の銅と前記アルミニウム体を構成する金属との反応層を有する場合がある。   In the composite, a reaction layer of copper of the copper plate and a metal constituting the aluminum body may be provided between the copper plate and the aluminum body.

前記複合体では、前記アルミニウム体が、複数の波形形状のフィンを有する場合がある。   In the composite, the aluminum body may have a plurality of corrugated fins.

前記複合体では、前記複合体がヒートシンクである場合がある。   In the composite, the composite may be a heat sink.

本発明は、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有する銅板を金型に挿入するステップと、前記銅板と接合するアルミニウム体の原材料である金属を溶融した溶湯を前記金型の内部に充填し、前記アルミニウム体に前記銅板を鋳ぐるむステップとを有する前記銅板と前記アルミニウム体との複合体の製造方法を提供する。   The present invention includes a step of inserting a copper plate having at least one of a groove, a through hole and a non-through hole into a mold, and melting a metal as a raw material of an aluminum body to be joined to the copper plate with a molten metal of the mold. Filling the inside and casting the copper plate in the aluminum body. A method for producing a composite of the copper plate and the aluminum body.

前記複合体の製造方法では、前記溝は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the groove has an inverted tapered shape in which a width decreases toward a copper plate surface of the copper plate, which is a surface to be joined to the aluminum body, and the through hole and the non-through hole are formed of the aluminum. The copper plate may have a reverse tapered shape in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface decreases toward a copper plate surface of the copper plate which is a surface to be joined to a body.

前記複合体の製造方法では、前記銅板の前記アルミニウム体と接合する面である銅板表面にめっき層が形成されている場合がある。   In the method of manufacturing the composite, a plating layer may be formed on a surface of the copper plate, which is a surface to be joined to the aluminum body of the copper plate.

前記複合体の製造方法では、前記めっき層が無電解ニッケルめっき層である場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the plating layer may be an electroless nickel plating layer.

前記複合体の製造方法では、前記金型が、前記アルミニウム体に複数の波形形状のフィンを成形するように構成される場合がある。   In the method of manufacturing a composite, the mold may be configured to form a plurality of corrugated fins on the aluminum body.

前記複合体の製造方法では、前記複合体がヒートシンクである場合がある。   In the method of manufacturing the composite, the composite may be a heat sink.

本発明の複合体およびその製造方法によれば、製造工程数および製造コストを低減し、銅板とアルミニウム体との間の密着性を高め、例えば高放熱性のヒートシンクに応用可能な複合体を実現できる。   According to the composite of the present invention and the method for producing the same, the number of production steps and the production cost are reduced, the adhesion between the copper plate and the aluminum body is increased, and a composite applicable to, for example, a heat sink having high heat dissipation is realized. it can.

本発明の実施形態に係る複合体の側断面の概略図である。It is a schematic diagram of a side section of a composite concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る複合体(ヒートシンク)を底面側(銅板側)から見た斜視写真図である。It is the perspective photograph figure which looked at the composite (heat sink) concerning the embodiment of the present invention from the bottom side (the copper plate side). 本発明の実施形態に係る複合体(ヒートシンク)を上方(アルミニウム体側)から見た斜視写真図である。It is the perspective photograph figure which looked at the composite (heat sink) concerning the embodiment of the present invention from the upper part (the aluminum body side). 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する格子状の溝の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the lattice-shaped groove | channel formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する十字状の溝の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the cross-shaped groove | channel formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の溝を示す図4および図5のE−E断面図である。It is EE sectional drawing of FIG.4 and FIG.5 which shows the groove | channel of the reverse taper shape formed in the surface of the copper plate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の溝にアルミニウム体(アルミニウム合金製)の嵌合突出部が嵌合した様子を拡大して示す側断面の写真図である。It is a photograph of the side section which expands and shows the mode that the fitting projection part of the aluminum body (made of aluminum alloy) fits into the groove of the copper plate concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する貫通孔および非貫通孔の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the through-hole and the non-through-hole formed in the surface of the copper plate concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の貫通孔の一例を示す図8のA−A断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8 illustrating an example of a reverse tapered through hole formed in the surface of the copper plate according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に貫通孔を形成し、鋳造用金属(アルミニウム合金)で銅板を鋳ぐるんで作製した複合体(ヒートシンク)の側断面の写真図である。It is a photograph figure of the side section of the compound (heat sink) which formed the through-hole in the surface of the copper plate concerning the embodiment of the present invention, and cast the copper plate with the metal (aluminum alloy) for casting. 本発明の実施形態に係る銅板の貫通孔にアルミニウム体(アルミニウム合金製)の嵌合突出部が嵌合した様子を拡大して示す側断面の写真図である。It is a photograph of the side section which expands and shows the mode that the fitting projection part of the aluminum body (made of an aluminum alloy) fits into the through-hole of the copper plate which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に形成する逆テーパ形状の非貫通孔の一例を示す図8のA−A断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8 illustrating an example of a non-through hole having an inverted taper shape formed on the surface of the copper plate according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る銅板とアルミニウム体(アルミニウム合金製)との接合面の側断面を拡大して示す写真図である。It is a photograph figure which expands and shows the side cross section of the joining surface of the copper plate and aluminum body (made of an aluminum alloy) which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る銅板の表面に溝を形成して作製した複合体を銅板側から見た底面写真図である。It is the bottom surface photograph figure which looked at the composite produced by forming a slot in the surface of the copper plate concerning the embodiment of the present invention from the copper plate side. 本発明の実施形態に係るめっき層を有する複合体の側断面の概略図である。It is a schematic diagram of a side section of a composite having a plating layer according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る複合体を作製するための金型を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a mold for producing a composite according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型を型開状態とし、可動型に銅板を挿入する様子を示す側断面図である。It is a side sectional view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention is opened and a copper plate is inserted in a movable metallic mold. 本発明の実施形態に係る金型の型締動作の様子を示す側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a state of a mold clamping operation of the mold according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型を型締状態とした様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention was made into a mold clamped state. 本発明の実施形態に係る金型に鋳造用金属を鋳れ込む様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that casting metal is cast into a metallic mold concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る溶湯を冷却後に金型を型開状態とした様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a metallic mold concerning an embodiment of the present invention was made to open a metallic mold after cooling. 本発明の実施形態に係る金型から製品を押し出す様子を示す側断面図である。It is a sectional side view showing signs that a product is extruded from a metallic mold concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る金型から押し出して鋳造方案を切り離したダイカスト品を示す側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a die-cast product extruded from a mold according to an embodiment of the present invention and separated from a casting plan. 本発明の実施形態に係る銅板の可動型への挿入から製品の押出しまでの手順の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a procedure from insertion of the copper plate to the movable die to extrusion of the product which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る複合体およびその製造方法の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a composite according to the present invention and a method for producing the same will be described with reference to the drawings.

図1に複合体1の側断面図、図2に本実施形態の複合体1の写真図を示す。複合体1は、銅板3と、銅板3に接合されたアルミニウム体4とを備える。   FIG. 1 shows a side sectional view of the composite 1, and FIG. 2 shows a photograph of the composite 1 of the present embodiment. The composite 1 includes a copper plate 3 and an aluminum body 4 joined to the copper plate 3.

銅板3の原材料は、例えば純銅または銅合金である。銅板3はこれらの原材料で作製された、例えば平板状の板である。アルミニウム体4の原材料は、例えば純アルミニウムまたはアルミニウム合金である。アルミニウム体4は、これらの材料を使用し、鋳造により成形して作製された金属体である。アルミニウム体4の形状は、特に限定されないが、例えば平板状としたり、またフィンを有するヒートシンクの形状とすることもできる。アルミニウム合金は、例えばアルミニウム-ケイ素系合金や、アルミニウム-銅-ケイ素系合金、アルミニウム-マグネシウム系合金等、純アルミニウムに例えばケイ素(Si)や、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)等の金属元素を添加した鋳造用アルミニウム合金である。尚、アルミニウム体4の原材料として高熱伝導材料のアルミニウム合金を使用することで、ロウ付けによりヒートシンク2を冷却物(図示せず)に貼り付けることができる。本実施形態の複合体1は、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむことにより、銅板3とアルミニウム体4とを接合して作製することができる。 The raw material of the copper plate 3 is, for example, pure copper or a copper alloy. The copper plate 3 is, for example, a flat plate made of these raw materials. The raw material of the aluminum body 4 is, for example, pure aluminum or an aluminum alloy. The aluminum body 4 is a metal body manufactured by using these materials and molding by casting. The shape of the aluminum body 4 is not particularly limited, but may be, for example, a flat plate or a heat sink having fins. Aluminum alloys include pure aluminum such as silicon (Si), copper (Cu), magnesium (Mg), and nickel (Ni), such as aluminum-silicon alloys, aluminum-copper-silicon alloys, and aluminum-magnesium alloys. ), Manganese (Mn), zinc (Zn) and other metal elements. By using an aluminum alloy of a high thermal conductive material as a raw material of the aluminum body 4, the heat sink 2 can be attached to a cooled object (not shown) by brazing. The composite 1 of the present embodiment can be manufactured by joining the copper plate 3 and the aluminum body 4 by casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

本実施形態では、複合体1をヒートシンク2とした応用例を示す。図2で、ヒートシンク2を構成するアルミニウム体4は、アルミニウム体4から垂直方向に高さを有する複数のフィン11を有しているが、図1に示すようにフィン11のない平板状とすることもできる。フィン11は図3に示すように波形形状としてもよいし、矩形状としてもよい。フィン11を波形形状とすると、矩形形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上し、冷却効率を高めることができる。   In the present embodiment, an application example in which the composite 1 is a heat sink 2 will be described. In FIG. 2, the aluminum body 4 constituting the heat sink 2 has a plurality of fins 11 having a height in the vertical direction from the aluminum body 4, but has a flat shape without the fins 11 as shown in FIG. You can also. The fin 11 may have a corrugated shape as shown in FIG. 3 or a rectangular shape. When the fins 11 have a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved and the cooling efficiency can be increased as compared with the case of a rectangular shape.

銅板3はアルミニウム体4が接合される面である銅板表面8に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する。図4および図5に溝5の形成例を示す。図4では、銅板3の銅板表面8に、溝5が格子状に掘られている。図5では、銅板3の銅板表面8に、十字状の溝5が掘られ、さらに銅板3の対角線に溝が掘られている。溝5は機械加工により掘ることができる。図1で示すように、溝5には、アルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合される。これにより、アルミニウム体4が銅板3に機械的に結合され、銅板3とアルミニウム体4との間の高結合力および高密着性を実現できる。図9に示す貫通孔6および図12に示す非貫通孔7の場合も同様である。   The copper plate 3 has at least one of a groove 5, a through hole 6, and a non-through hole 7 on a copper plate surface 8 to which the aluminum body 4 is bonded. 4 and 5 show examples of forming the groove 5. FIG. In FIG. 4, grooves 5 are formed in a grid pattern on the copper plate surface 8 of the copper plate 3. In FIG. 5, a cross-shaped groove 5 is dug in the copper plate surface 8 of the copper plate 3, and a groove is dug in a diagonal line of the copper plate 3. The groove 5 can be dug by machining. As shown in FIG. 1, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted into the groove 5. Thereby, the aluminum body 4 is mechanically connected to the copper plate 3, and high bonding force and high adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized. The same applies to the through hole 6 shown in FIG. 9 and the non-through hole 7 shown in FIG.

溝5の側断面図(図4および図5のE−E断面図)の例を図6に示す。溝5は銅板3の厚さ方向に対して、所定の深さを有する。溝5の深さは特に限定されるものではなく、例えば銅板表面8から銅板3の厚さの1/4までと比較的浅くしたり、3/4までと比較的深くしたりすることができる。例えば図6では、溝5は銅板3の厚さ方向に対して半分の深さを有している。溝5の幅は、銅板3の厚さ方向に対して一定とすることができる。これに対し、図6に示すように、溝3はアルミニウム体4との銅板表面8に向かって(同図の上方向)幅が狭くなる逆テーパ形状を有してもよい。このように溝5が逆テーパ形状を有することで、図1に示すように当該溝5に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が溝5から抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。当該逆テーパの角度は、例えば、銅板3に対する垂線Pに対して、テーパ側面16が角度αを有するように、適宜設定することができる。角度αは特に限定されるものではないが、好ましくは1°〜10°、より好ましくは3°〜8°、さらに好ましくは4°〜6°である。   FIG. 6 shows an example of a side sectional view of the groove 5 (a sectional view taken along line EE in FIGS. 4 and 5). The groove 5 has a predetermined depth in the thickness direction of the copper plate 3. The depth of the groove 5 is not particularly limited, and can be made relatively shallow, for example, from the copper plate surface 8 to 1/4 of the thickness of the copper plate 3, or relatively deep, up to 3/4. . For example, in FIG. 6, the groove 5 has a half depth with respect to the thickness direction of the copper plate 3. The width of the groove 5 can be constant in the thickness direction of the copper plate 3. On the other hand, as shown in FIG. 6, the groove 3 may have an inverted taper shape in which the width becomes narrower toward the copper plate surface 8 with the aluminum body 4 (upward in the figure). Since the groove 5 has the reverse tapered shape, the fitting projection 9 of the aluminum body 4 fitted in the groove 5 is prevented from coming off from the groove 5 as shown in FIG. It is possible to realize a further high bonding force and a high adhesion with the body 4. The angle of the reverse taper can be appropriately set, for example, so that the tapered side surface 16 has an angle α with respect to a perpendicular P to the copper plate 3. The angle α is not particularly limited, but is preferably 1 ° to 10 °, more preferably 3 ° to 8 °, and further preferably 4 ° to 6 °.

図7は、実際に作製したヒートシンク2の溝5付近を示す切断面を拡大した断面写真図である。同図では、厚さ2mmの銅板3に対し、1mmの深さの溝5が掘られ、溝5の幅は最も大きい箇所で3mmとした。逆テーパの角度αは5°とした。銅板3に形成された溝5に、アルミニウム体4であるアルミニウム板の嵌合突出部9が隙間なく嵌合され、銅板3とアルミニウム体4との接合面10にも隙間や剥がれはなく、密着性が高いことを確認できる。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional photograph showing a cut surface near the groove 5 of the actually manufactured heat sink 2. In the figure, a groove 5 having a depth of 1 mm is dug into a copper plate 3 having a thickness of 2 mm, and the width of the groove 5 is set to 3 mm at the largest portion. The reverse taper angle α was 5 °. The fitting protrusion 9 of the aluminum plate, which is the aluminum body 4, is fitted into the groove 5 formed in the copper plate 3 without any gap, and there is no gap or peeling off at the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4, so that it is in close contact. Can be confirmed to be high.

図8では、銅板3の銅板表面8に、銅板3の厚さ方向に貫通した貫通孔6が形成されている。貫通孔6は機械加工により形成することができる。同図では、縦方向に3列、横方向に4列に規則的に並んだ合計12個の貫通孔6が形成されているが、貫通孔6の配置の規則性の有無、貫通孔6の数および隣り合う貫通孔6の間の距離は限定されない。例えば、銅板3の四隅付近のみに貫通孔6を形成してもよいし、さらに銅板3の中央に貫通孔6を形成してもよい。貫通孔6の銅板表面8に平行な断面の断面積は、銅板3の厚さ方向に一定とすることができる。これに対し、図9の側断面図(図8のA−A断面図)に示すように、貫通孔6はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって(図9の上方向)断面積が小さくなる逆テーパ形状を有してもよい。このように貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が貫通孔6から抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。当該逆テーパの角度βは特に限定されるものではないが、好ましくは2°〜20°、より好ましくは6°〜16°、さらに好ましくは8°〜12°である。尚、貫通孔6の形状は円形に限られず、例えば多角形としてもよい。   In FIG. 8, a through hole 6 penetrating in the thickness direction of the copper plate 3 is formed in the copper plate surface 8 of the copper plate 3. The through holes 6 can be formed by machining. In the figure, a total of twelve through holes 6 are formed, which are regularly arranged in three rows in the vertical direction and four rows in the horizontal direction. The number and the distance between the adjacent through holes 6 are not limited. For example, the through holes 6 may be formed only near the four corners of the copper plate 3, or the through holes 6 may be formed in the center of the copper plate 3. The cross-sectional area of the cross section of the through hole 6 parallel to the copper plate surface 8 can be constant in the thickness direction of the copper plate 3. On the other hand, as shown in the side sectional view of FIG. 9 (sectional view taken along the line AA of FIG. 8), the through hole 6 faces the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is the surface to be joined to the aluminum body 4 (FIG. 9). May have an inverted tapered shape in which the cross-sectional area decreases. Since the through-hole 6 has the reverse tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted in the through-hole 6 is prevented from coming out of the through-hole 6, and the copper plate 3 and the aluminum body 4 Further, high bonding strength and high adhesion can be maintained. The angle β of the reverse taper is not particularly limited, but is preferably 2 ° to 20 °, more preferably 6 ° to 16 °, and further preferably 8 ° to 12 °. The shape of the through hole 6 is not limited to a circle, but may be, for example, a polygon.

図10は、実際に作製したヒートシンク2を切断した写真図である。同図では、厚さ2mmの銅板3に対し、貫通孔6の最大径を3mmとし、逆テーパの角度βを10°とした。銅板に形成された貫通孔6にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合している。図11は、貫通孔6付近を示す切断面を拡大した断面写真図である。銅板に形成された貫通孔6に、アルミニウム体4の嵌合突出部9が隙間なく嵌合され、銅板3とアルミニウム体4との間にも隙間や剥がれはなく、密着性が高いことを確認できる。 FIG. 10 is a photograph of the heat sink 2 actually manufactured. In the figure, the maximum diameter of the through hole 6 is set to 3 mm and the angle β of the reverse taper is set to 10 ° for the copper plate 3 having a thickness of 2 mm. The fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted in the through hole 6 formed in the copper plate 3 . FIG. 11 is a cross-sectional photographic view in which a cut surface showing the vicinity of the through hole 6 is enlarged. The fitting projection 9 of the aluminum body 4 is fitted into the through-hole 6 formed in the copper plate 3 without any gap, and there is no gap or separation between the copper plate 3 and the aluminum body 4, and the adhesion is high. You can check.

図12の側断面図(図8のA−A断面図)に示すように、銅板に非貫通孔7を形成することもできる。非貫通孔7は機械加工により掘ることができる。非貫通孔7の一例を示す上面図は図8と同様である。非貫通孔7は銅板3の厚さ方向に対して、所定の深さを有する。上記の溝5の場合と同様に非貫通孔7の深さも適宜設定することができる。貫通孔6と同様に、非貫通孔7の断面積は、銅板3の厚さ方向に一定としてもよいし、アルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって(図12の上方向)断面積が小さくなる逆テーパ形状を有してもよい。逆テーパの角度γは特に限定されるものではないが、好ましくは2°〜20°、より好ましくは6°〜16°、さらに好ましくは8°〜12°である。非貫通孔7の配置や数、形状も貫通孔6と同様に適宜設定可能である。 As shown in the side sectional view of FIG. 12 (the sectional view taken along the line AA of FIG. 8), the non-through hole 7 can be formed in the copper plate 3 . The non-through hole 7 can be dug by machining. A top view showing an example of the non-through hole 7 is the same as FIG. The non-through hole 7 has a predetermined depth in the thickness direction of the copper plate 3. As in the case of the above-described groove 5, the depth of the non-through-hole 7 can be appropriately set. Similarly to the through-hole 6, the cross-sectional area of the non-through-hole 7 may be constant in the thickness direction of the copper plate 3, or may be toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3, which is the surface to be joined to the aluminum body 4 (FIG. 12). May have an inverted tapered shape in which the cross-sectional area decreases. The angle γ of the reverse taper is not particularly limited, but is preferably 2 ° to 20 °, more preferably 6 ° to 16 °, and further preferably 8 ° to 12 °. The arrangement, the number, and the shape of the non-through holes 7 can be appropriately set similarly to the through holes 6.

図13は、銅板3とアルミニウム体4との間の接合面10を示す切断面を拡大した断面写真図である。13は、銅と、アルミニウム体4を構成するアルミニウム合金との反応層であり、銅板3とアルミニウム体4との間に、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13が形成されている。この反応層13が形成されることで、銅板3とアルミニウム体4との間の接合面10は、高い接合性および密着性を有する。さらに、同図から、当該接合面10に隙間や剥離した部分がないことを確認できる。   FIG. 13 is a cross-sectional photographic view in which a cut surface showing the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is enlarged. Reference numeral 13 denotes a reaction layer between copper and an aluminum alloy constituting the aluminum body 4. A reaction layer 13 between the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 is provided between the copper plate 3 and the aluminum body 4. Are formed. By forming the reaction layer 13, the bonding surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 has high bonding and adhesion. Further, from the figure, it can be confirmed that there is no gap or separated portion on the bonding surface 10.

銅板3に溝5を形成した場合、図14に示すように、銅板3の冷却物(図示せず)と接する面15を容易に平らな面とすることができるため、銅板3の平面内に熱が効率よく広がり、好ましい。非貫通孔7の場合も同様である。一方、貫通孔6の場合は、図1に示すように銅板3の表面18にアルミニウム体4の嵌合突出部9の表面19が露出するが、金型に金属20を充填する際の速度や圧力等の条件の調整、および/または、金型の形状の工夫等により、銅板3の表面18と嵌合突出部9の表面19とを面一にすることができる。 When the groove 5 is formed in the copper plate 3, as shown in FIG. 14, the surface 15 of the copper plate 3 in contact with the object to be cooled (not shown) can be easily made a flat surface. The heat spreads efficiently and is preferable. The same applies to the case of the non-through hole 7. On the other hand, in the case of the through-hole 6, the surface 19 of the fitting projection 9 of the aluminum body 4 is exposed on the surface 18 of the copper plate 3 as shown in FIG. The surface 18 of the copper plate 3 and the surface 19 of the fitting projection 9 can be made flush with each other by adjusting conditions such as pressure and / or devising the shape of the mold.

アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむ前に、銅板3とアルミニウム体4との間に、めっき層14を形成してもよい。めっき層14を形成することで、銅板3とアルミニウム体4との間の密着性をさらに向上することができる。めっき層14は、銅板3のアルミニウム体4と接合される面である銅板表面8のみに形成してもよいし、銅板3の全面に形成してもよい。めっき層14は、溝5、貫通孔6および非貫通孔7を形成する前に形成してもよいし、溝5、貫通孔6および非貫通孔7を形成後に形成してもよい。めっき層14を形成しても、めっき層14の厚さは薄いため、前述のように、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13が形成される場合がある。当該反応層13に、めっき層14のめっきが含まれる場合もある。   Before casting the copper plate 3 in the aluminum body 4, a plating layer 14 may be formed between the copper plate 3 and the aluminum body 4. By forming the plating layer 14, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be further improved. The plating layer 14 may be formed only on the copper plate surface 8 which is the surface to be joined to the aluminum body 4 of the copper plate 3, or may be formed on the entire surface of the copper plate 3. The plating layer 14 may be formed before forming the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7, or may be formed after forming the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7. Even if the plating layer 14 is formed, the reaction layer 13 of the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 may be formed as described above because the thickness of the plating layer 14 is small. The reaction layer 13 may include plating of the plating layer.

めっき層14は、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむ前に、銅板3および/またはアルミニウム体4の表面に、あらかじめ形成されていればよく、銅板3とアルミニウム体4との接合後にめっき層14が残っている必要はない。尚、図15に示すように、めっき層14が、接合された銅板3とアルミニウム体4との間に残る場合もある。銅板3とアルミニウム体4との接合とは、当該めっき層14が残り、銅板3とアルミニウム体4との間にめっき層14が存在する場合も含むものとする。めっき層14は例えば無電解ニッケルめっき層とすることができる。   The plating layer 14 may be formed beforehand on the surface of the copper plate 3 and / or the aluminum body 4 before casting the copper plate 3 on the aluminum body 4. There is no need for 14 to remain. As shown in FIG. 15, the plating layer 14 may remain between the joined copper plate 3 and the aluminum body 4 in some cases. The bonding between the copper plate 3 and the aluminum body 4 includes the case where the plating layer 14 remains and the plating layer 14 exists between the copper plate 3 and the aluminum body 4. The plating layer 14 can be, for example, an electroless nickel plating layer.

本実施形態の複合体1およびヒートシンク2を製造するための製造方法は、アルミニウム体4に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する銅板3を鋳ぐるむことができる方法であれば、特に限定されない。以下では、高圧ダイカストによる製造方法を一例に挙げて説明する。   In the manufacturing method for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment, the copper plate 3 having at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 in the aluminum body 4 can be cast. The method is not particularly limited as long as it can be performed. Hereinafter, a manufacturing method using high-pressure die casting will be described as an example.

図16に本実施形態の複合体1およびヒートシンク2を製造するための金型21を示す。金型21は、鋳造時に互いに組み合わされる固定型23および可動型24を備える。固定型23および可動型24は、例えばSKD61等を材料として製造することができる。金型21内の製品部34に連通するように、円筒形の射出スリーブ26が接続される。   FIG. 16 shows a mold 21 for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment. The mold 21 includes a fixed mold 23 and a movable mold 24 that are combined with each other during casting. The fixed mold 23 and the movable mold 24 can be manufactured using, for example, SKD61 or the like as a material. A cylindrical injection sleeve 26 is connected so as to communicate with the product part 34 in the mold 21.

図16を参照しながら説明すると、金型21は、固定型23と、鋳造時に固定型23に組み合わされる可動型24と、可動型24が固定型23に組み合わされる際に固定型23に対向する可動型24の表面に、銅板3の形状に合わせるように所定形状に掘られて形成される銅板挿入部51と、ビスケット部31から延びるように可動型24に掘られて形成されるランナー部32と、ゲート部33とを備える。尚、銅板挿入部51は、固定型23に形成してもよい。   Referring to FIG. 16, the mold 21 is opposed to the fixed mold 23, the movable mold 24 combined with the fixed mold 23 during casting, and the fixed mold 23 when the movable mold 24 is combined with the fixed mold 23. On the surface of the movable mold 24, a copper plate insertion portion 51 formed by being dug into a predetermined shape so as to match the shape of the copper plate 3, and a runner portion 32 formed by being dug by the movable mold 24 so as to extend from the biscuit portion 31. And a gate unit 33. The copper plate insertion part 51 may be formed on the fixed die 23.

図17〜図23は銅板3の可動型24への挿入から製品44の押出しまでの様子を示す側断面図である。   17 to 23 are side sectional views showing a state from insertion of the copper plate 3 into the movable mold 24 to extrusion of the product 44.

図17〜19の側断面図に示すように、可動型24は、固定型23に組み合わされる型締め位置と、固定型23から離間した型開き位置との間で進退自由である。可動型24は、固定型23に対して離間するように図中の左方向に移動可能であり、接近するように右方向に移動可能である。尚、図17〜図23の銅板3には、便宜上、溝5および貫通孔6の2つを表示している。   As shown in the side sectional views of FIGS. 17 to 19, the movable mold 24 is freely movable between a mold clamping position combined with the fixed mold 23 and a mold open position separated from the fixed mold 23. The movable mold 24 is movable leftward in the figure so as to be separated from the fixed mold 23, and is movable rightward so as to approach. The grooves 5 and the through holes 6 are shown on the copper plate 3 of FIGS. 17 to 23 for convenience.

図20〜図22に示すように、鋳造方案40は、製品44に連結されたビスケット41、ランナー42、ゲート43およびオーバーフロー45を含む。ここで、ビスケット41、ランナー42、ゲート43、製品44およびオーバーフロー45はそれぞれ、図16に示す金型21に形成されたビスケット部31、ランナー部32、ゲート部33、製品部34およびオーバーフロー部35において凝固した溶湯39を指すものとする。鋳造方案40は、鋳造時のみに必要なもので、最終製品には不要な部品である。したがって、製品44から鋳造方案40を切り離して図23に示すダイカスト品46の完成となる。本実施形態では、鋳造方案40に連結されたものを製品44とし、鋳造方案40を切り離したものをダイカスト品46としている。本実施形態では、ダイカスト品46がヒートシンク2等の複合体1となる。   As shown in FIGS. 20 to 22, the casting scheme 40 includes a biscuit 41 connected to a product 44, a runner 42, a gate 43, and an overflow 45. Here, the biscuit 41, the runner 42, the gate 43, the product 44, and the overflow 45 respectively correspond to the biscuit part 31, the runner part 32, the gate part 33, the product part 34, and the overflow part 35 formed in the mold 21 shown in FIG. And the molten metal 39 solidified. The casting plan 40 is necessary only at the time of casting, and is an unnecessary part for the final product. Therefore, the casting method 40 is separated from the product 44 to complete the die-cast product 46 shown in FIG. In the present embodiment, the product connected to the casting plan 40 is referred to as a product 44, and the product obtained by separating the casting plan 40 is referred to as a die-cast product 46. In this embodiment, the die-cast product 46 becomes the composite 1 such as the heat sink 2.

固定型23には、射出スリーブ26と、射出スリーブ26内を摺動可能なプランジャチップ(図示せず)とが設けられ、射出スリーブ26内には開口部(図示せず)から溶湯39が注入可能なように構成される。   The fixed mold 23 is provided with an injection sleeve 26 and a plunger tip (not shown) slidable in the injection sleeve 26, and a molten metal 39 is injected into the injection sleeve 26 from an opening (not shown). Configured as possible.

製品部34は、製品44が鋳造される内部空間であり、例えば波形形状のフィン11を有するヒートシンク2等の所望する製品形状に対応した掘り込み面(図示せず)を有する。   The product part 34 is an internal space in which the product 44 is cast, and has a dug surface (not shown) corresponding to a desired product shape such as the heat sink 2 having the corrugated fins 11.

固定型23は、可動型24と組合わせて溶湯39を射出する際に、溶湯39が充填される空間である製品部34としての内部空間(キャビティ)52を形成する製品形成面56を有する。固定型23の製品形成面56と可動型24とが互いに接近することにより、金型21の内部の製品部34が形成される。可動型24には、銅板挿入部51に銅板3が挿入される。金型21の型締め時に、可動型24が固定型23に対して接近移動すると、上記製品形成面56と銅板挿入部51に挿入された銅板3とが接近することとなり、製品部34が形成される。   The fixed die 23 has a product forming surface 56 that forms an internal space (cavity) 52 as a product part 34 that is a space filled with the molten metal 39 when the molten metal 39 is injected in combination with the movable die 24. When the product forming surface 56 of the fixed mold 23 and the movable mold 24 approach each other, the product part 34 inside the mold 21 is formed. The copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51 of the movable mold 24. When the movable mold 24 moves closer to the fixed mold 23 when the mold 21 is clamped, the product forming surface 56 comes closer to the copper plate 3 inserted into the copper plate insertion part 51, and the product part 34 is formed. Is done.

ビスケット部31は、高温の溶湯39が凝固収縮したり鋳巣が発生するのを防ぐために設けられる部分である。   The biscuit portion 31 is a portion provided to prevent solidification and shrinkage of the high-temperature molten metal 39 and generation of a cavity.

図19および図20を参照すると、ランナー部32は、ビスケット部31に注入された溶湯39を、製品部34へ向けて誘導する部分であり、ランナー部32に注入された溶湯39が凝固してランナー42が形成される。   Referring to FIGS. 19 and 20, the runner portion 32 is a portion for guiding the molten metal 39 injected into the biscuit portion 31 toward the product portion 34, and the molten metal 39 injected into the runner portion 32 is solidified. A runner 42 is formed.

オーバーフロー部35は、溶湯39によって押し出される金型内の空気を製品部34から排気して、溶湯39の充填抵抗を下げるとともに、流動先端の劣化した溶湯39を製品部34の外に押し出すための部分である。   The overflow section 35 exhausts the air in the mold extruded by the molten metal 39 from the product section 34 to lower the filling resistance of the molten metal 39 and to push out the molten metal 39 having a deteriorated flow front out of the product section 34. Part.

金型21には、アルミニウム体4の原材料である純アルミニウムやアルミニウム合金を溶湯39として圧入することができる。   Pure aluminum or an aluminum alloy, which is a raw material of the aluminum body 4, can be press-fitted into the mold 21 as the molten metal 39.

以上のような構成の本実施形態の複合体1およびヒートシンク2の具体的な製造方法の一例について、高圧ダイカストによる製造方法を例に挙げて、図17〜23と、図24に示すフローチャートとに基づいて説明する。   FIGS. 17 to 23 and the flowcharts shown in FIGS. 24A to 24C show an example of a specific method for manufacturing the composite 1 and the heat sink 2 of the present embodiment having the above-described configuration, by using a high-pressure die casting method as an example. It will be described based on the following.

まず、可動型24の銅板挿入部51に銅板3を挿入する(ステップS1、図17)。銅板3は、アルミニウム体4と接合される銅板3の銅板表面8である銅板3の溝5、貫通孔6および非貫通孔7の形成面を、可動型24と固定型23とが組み合わせられる型分割面25側に向けて挿入される。可動型24を固定型23に接近させて、固定型23と組み合わせて金型を型締めする(ステップS2、図18および図19)。アルミニウム体4の原材料となる鋳造用金属20を溶融して溶湯39とする(ステップS3)。射出スリーブ26の開口部(図示せず)から溶湯39を注入し、プランジャチップ(図示せず)を前進させることで、製品部34の内部へ溶湯39を高速かつ高圧で射出する(ステップS4)。当該ステップにより、銅板3の溝5や貫通孔6、非貫通孔7にも溶湯39が注入され、鋳造用金属20により銅板3を鋳ぐるむことができる。その後、冷却して溶湯39を凝固させる(ステップS5、図20)。溶湯39が凝固した後、可動型24を固定型23から離間させる。この際、可動型24を固体型23から離間させると同時に、固体型23の固定押出し27により製品44を押出すとともに金型を開く(ステップS6、図21)。可動型24の押出しピン28により可動型24から製品44を押し出す(ステップ7、図22)。製品44から鋳造方案40を除去加工し、所望の形状を有するダイカスト品46が得られる(図23)。   First, the copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51 of the movable mold 24 (step S1, FIG. 17). The copper plate 3 is formed by forming a groove 5, a through hole 6, and a non-through hole 7 of the copper plate 3, which is a copper plate surface 8 of the copper plate 3 joined to the aluminum body 4, into a mold in which a movable mold 24 and a fixed mold 23 are combined. It is inserted toward the division surface 25 side. The movable mold 24 is brought closer to the fixed mold 23, and the mold is clamped in combination with the fixed mold 23 (step S2, FIGS. 18 and 19). The casting metal 20 as a raw material of the aluminum body 4 is melted to form a molten metal 39 (step S3). The molten metal 39 is injected from an opening (not shown) of the injection sleeve 26, and the plunger tip (not shown) is advanced to inject the molten metal 39 into the inside of the product part 34 at high speed and high pressure (step S4). . By this step, the molten metal 39 is injected into the grooves 5, the through holes 6, and the non-through holes 7 of the copper plate 3, and the copper plate 3 can be cast with the casting metal 20. Thereafter, the molten metal 39 is solidified by cooling (step S5, FIG. 20). After the molten metal 39 solidifies, the movable mold 24 is separated from the fixed mold 23. At this time, the movable mold 24 is separated from the solid mold 23, and at the same time, the product 44 is extruded by the fixed extrusion 27 of the solid mold 23 and the mold is opened (step S6, FIG. 21). The product 44 is pushed out of the movable mold 24 by the push-out pin 28 of the movable mold 24 (Step 7, FIG. 22). The casting scheme 40 is removed from the product 44 to obtain a die-cast product 46 having a desired shape (FIG. 23).

高圧ダイカスト以外の製造方法として、例えば金型グラビティ鋳造や金型低圧鋳造等の鋳造法を用いることができる。金型グラビティ鋳造や金型低圧鋳造等では、例えば上金型および下金型で構成される金型21内に銅板3を挿入する銅板挿入部51を形成し、銅板挿入部51に銅板3を挿入した後、アルミニウム体4の原材料である鋳造用金属20を溶融した溶湯39を金型内に充填する。金型グラビティ鋳造では、外部から圧力をかけずに溶湯39の自重で製品44を成形し、金型低圧鋳造では、溶湯39を低圧かつ低速で金型に充填し製品44を成形することで、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるんで、銅板3とアルミニウム体4との複合体1を作製することができる。   As a manufacturing method other than high-pressure die casting, for example, a casting method such as mold gravity casting or mold low-pressure casting can be used. In mold gravity casting or mold low-pressure casting, for example, a copper plate insertion portion 51 for inserting the copper plate 3 into a mold 21 composed of an upper mold and a lower mold is formed, and the copper plate 3 is inserted into the copper plate insertion portion 51. After the insertion, the mold 39 is filled with a molten metal 39 obtained by melting the casting metal 20 as a raw material of the aluminum body 4. In the mold gravity casting, the product 44 is formed by the own weight of the molten metal 39 without applying pressure from the outside, and in the mold low pressure casting, the molten metal 39 is filled into the die at a low pressure and at a low speed to form the product 44, The composite 1 of the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be manufactured by casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

以上のように、本実施形態の複合体1は、銅板3と、銅板3に接合されたアルミニウム体4とを備え、銅板3は、アルミニウム体4が接合される面である銅板表面8に、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有し、アルミニウム体4は、溝5、貫通孔6または非貫通孔7に嵌合する嵌合突出部9を有する。   As described above, the composite 1 of the present embodiment includes the copper plate 3 and the aluminum body 4 bonded to the copper plate 3, and the copper plate 3 has a copper plate surface 8, which is a surface to which the aluminum body 4 is bonded, The aluminum body 4 has at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7. The aluminum body 4 has a fitting protrusion 9 that fits into the groove 5, the through hole 6, or the non-through hole 7.

銅板3に形成された溝5、貫通孔6および非貫通孔7にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合して機械的に結合されるので、製造工程数および製造コストを低減し、銅板3とアルミニウム体4との間で密着性の高い接合を実現することができる。   Since the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 is fitted into the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 formed in the copper plate 3 and mechanically connected, the number of manufacturing steps and manufacturing cost can be reduced. A highly adhesive bond between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized.

本実施形態の複合体1では、溝5は銅板表面8に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、貫通孔6および非貫通孔7は銅板表面8に向かって銅板表面8に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the groove 5 has an inverted tapered shape in which the width decreases toward the copper plate surface 8, and the through holes 6 and the non-through holes 7 are parallel to the copper plate surface 8 toward the copper plate surface 8. It can have an inverted tapered shape with a reduced cross-sectional area.

この場合、貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。   In this case, since the through-hole 6 has an inverted tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted into the through-hole 6 is prevented from coming off, and the further distance between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is further reduced. High bonding strength and high adhesion can be maintained.

本実施形態の複合体1では、銅板3とアルミニウム体4との間に、銅板3の銅とアルミニウム体4を構成する金属20との反応層13を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, a reaction layer 13 between the copper of the copper plate 3 and the metal 20 constituting the aluminum body 4 can be provided between the copper plate 3 and the aluminum body 4.

この場合、反応層13が形成されることで、銅板3とアルミニウム体4との間で熱応力による剥離を防ぎ、両者の密着性を高めることができる。   In this case, the formation of the reaction layer 13 prevents separation between the copper plate 3 and the aluminum body 4 due to thermal stress, and can enhance the adhesion between the two.

本実施形態の複合体1では、アルミニウム体4が、複数の波形形状のフィン11を有することができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the aluminum body 4 can have a plurality of corrugated fins 11.

この場合、フィン11を波形形状とすることで、従来のフィン形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上することができる。   In this case, by making the fins 11 have a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved as compared with the case of the conventional fin shape.

本実施形態の複合体1では、複合体1をヒートシンク2とすることができる。   In the composite 1 of the present embodiment, the composite 1 can be the heat sink 2.

この場合、冷却物(図示せず)で発生した熱が、熱伝導率の高い銅板3の平面内を伝わり、さらに高密着性の銅板3とアルミニウム体4との接合面10からアルミニウム体4に効率よく伝わることで、高効率で放熱できる高放熱性のヒートシンク2を実現できる。 In this case, the heat generated by the object to be cooled (not shown) is transmitted through the plane of the copper plate 3 having high thermal conductivity, and further from the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 having high adhesion. The heat sink 2 having high heat dissipation, which can efficiently radiate heat, can be realized.

本実施形態では、複合体1の製造方法が、溝5、貫通孔6および非貫通孔7のうち少なくとも1つを有する銅板3を金型21に挿入するステップと、銅板3と接合するアルミニウム体4の原材料である金属20を溶融した溶湯39を金型21の内部に充填し、アルミニウム体4に銅板3を鋳ぐるむステップとを有する。   In the present embodiment, the method for manufacturing the composite 1 includes a step of inserting the copper plate 3 having at least one of the groove 5, the through hole 6, and the non-through hole 7 into the mold 21, and an aluminum body to be joined to the copper plate 3. 4. A step of filling the inside of the mold 21 with the molten metal 39 obtained by melting the metal 20 as the raw material of Step 4, and casting the copper plate 3 in the aluminum body 4.

この場合、銅板3に形成された溝5、貫通孔6および非貫通孔7にアルミニウム体4の嵌合突出部9が嵌合して機械的に結合される構造を、アルミニウム体4を構成する金属20に銅板3を鋳ぐるむことで実現できるので、製造工程数および製造コストを低減して、銅板3とアルミニウム体4との間で密着性の高い接合を実現することができる。   In this case, the aluminum body 4 has a structure in which the fitting protrusions 9 of the aluminum body 4 are fitted into the grooves 5, the through holes 6, and the non-through holes 7 formed in the copper plate 3 and are mechanically connected. Since this can be realized by casting the copper plate 3 on the metal 20, the number of manufacturing steps and the manufacturing cost can be reduced, and a highly adhesive bond between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be realized.

本実施形態の複合体1の製造方法では、溝5はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、貫通孔6および非貫通孔7はアルミニウム体4と接合する面である銅板3の銅板表面8に向かって銅板表面8に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有することができる。   In the manufacturing method of the composite 1 of the present embodiment, the groove 5 has an inverted tapered shape in which the width decreases toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is the surface to be joined to the aluminum body 4, and the through hole 6 and the non-through hole The hole 7 can have an inverted tapered shape in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface 8 decreases toward the copper plate surface 8 of the copper plate 3 which is a surface to be joined to the aluminum body 4.

この場合、貫通孔6が逆テーパ形状を有することで、当該貫通孔6に嵌合されたアルミニウム体4の嵌合突出部9が抜けるのを防ぎ、銅板3とアルミニウム体4との間のさらなる高結合力および高密着性の維持を実現できる。   In this case, since the through-hole 6 has an inverted tapered shape, the fitting protrusion 9 of the aluminum body 4 fitted into the through-hole 6 is prevented from coming off, and the further distance between the copper plate 3 and the aluminum body 4 is further reduced. High bonding strength and high adhesion can be maintained.

本実施形態の複合体1の製造方法では、銅板3のアルミニウム体4と接合する面である銅板表面8にめっき層14が形成されてもよい。   In the method of manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the plating layer 14 may be formed on the copper plate surface 8 which is the surface of the copper plate 3 that is to be joined to the aluminum body 4.

この場合、めっき層14により銅板3とアルミニウム体4との間の密着性を高めることができる。   In this case, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be enhanced by the plating layer 14.

本実施形態の複合体1の製造方法では、めっき層14を無電解ニッケルめっき層とすることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the plating layer 14 can be an electroless nickel plating layer.

この場合、銅板3とアルミニウム体4との間の熱抵抗の上昇を抑えながら、銅板3とアルミニウム体4との間の密着性を高めることができる。   In this case, the adhesion between the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be increased while suppressing an increase in the thermal resistance between the copper plate 3 and the aluminum body 4.

本実施形態の複合体1の製造方法では、金型21が、アルミニウム体4に複数の波形形状のフィン11を成形するように構成されることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the mold 21 can be configured to mold the plurality of corrugated fins 11 on the aluminum body 4.

この場合、波形形状のフィン11を形成することで、従来のフィン形状の場合に比べ、フィン11の間を通る流体の平均流速を向上することができる。   In this case, by forming the fins 11 having a corrugated shape, the average flow velocity of the fluid passing between the fins 11 can be improved as compared with the case of the conventional fin shape.

本実施形態の複合体1の製造方法では、複合体1をヒートシンク2とすることができる。   In the method for manufacturing the composite 1 of the present embodiment, the composite 1 can be used as the heat sink 2.

この場合、冷却物(図示せず)で発生した熱が、熱伝導率の高い銅板3の平面内を伝わり、さらに高密着性の銅板3とアルミニウム体4との接合面10からアルミニウム体4に伝わって高効率で放熱できる高放熱性のヒートシンク2を、製造工程数および製造コストを低減して、製造することができる。 In this case, the heat generated by the object to be cooled (not shown) is transmitted through the plane of the copper plate 3 having high thermal conductivity, and further from the joint surface 10 between the copper plate 3 and the aluminum body 4 having high adhesion. The heat sink 2 with high heat dissipation, which can transmit heat with high efficiency and can reduce the number of manufacturing steps and manufacturing cost, can be manufactured.

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば、本発明は、本実施形態で例示した四角形の銅板3およびアルミニウム体4だけでなく、銅板3およびアルミニウム体4の形状を種々変更可能である。銅板3の形状を変更した場合には、銅板挿入部51の形状を変更した銅板3の形状に合わせるようにすればよい。アルミニウム体4は、金型21の形状を変更することで、鋳造により製造可能な形状であれば任意の形状にすることができる。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention can be variously modified. For example, in the present invention, not only the rectangular copper plate 3 and the aluminum body 4 illustrated in the present embodiment but also the shapes of the copper plate 3 and the aluminum body 4 can be variously changed. When the shape of the copper plate 3 is changed, the shape of the copper plate insertion portion 51 may be adjusted to the shape of the changed copper plate 3. By changing the shape of the mold 21, the aluminum body 4 can have any shape as long as it can be manufactured by casting.

1 複合体
2 ヒートシンク
3 銅板
4 アルミニウム体
5 溝
6 貫通孔
7 非貫通孔
8 銅板表面
9 嵌合突出部
10 接合面
11 フィン
13 反応層
14 めっき層
15 銅板の冷却物と接する面
16 テーパ側面
18 銅板の表面
19 嵌合突出部の表面
20 金属(鋳造用金属)
21 金型
23 固定型
24 可動型
34 製品部
39 溶湯
44 製品
46 ダイカスト品
51 銅板挿入部


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite body 2 Heat sink 3 Copper plate 4 Aluminum body 5 Groove 6 Through hole 7 Non-through hole 8 Copper plate surface 9 Fitting protrusion
10 Joint surface
11 Fins
13 Reaction layer
14 Plating layer
15 Surface of copper plate in contact with object to be cooled
16 Taper side
18 Copper sheet surface
19 Surface of mating protrusion
20 Metals (metals for casting)
21 Mold
23 Fixed type
24 Movable type
34 Product Department
39 Melt
44 products
46 Die-cast products
51 Copper plate insertion part


Claims (11)

銅板と、
前記銅板に接合されたアルミニウム体とを備え、
前記銅板は、前記アルミニウム体が接合される面である銅板表面に、溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有し、
前記アルミニウム体は、前記溝、前記貫通孔または前記非貫通孔に嵌合する嵌合突出部を有する複合体。
Copper plate,
Comprising an aluminum body joined to the copper plate,
The copper plate has at least one of a groove, a through hole, and a non-through hole on a surface of the copper plate that is a surface to which the aluminum body is joined,
The said aluminum body is a composite which has a fitting protrusion which fits in the said groove | channel, the said through-hole, or the said non-through-hole.
前記溝は前記銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する請求項1に記載の複合体。   The groove has an inverse taper shape in which the width decreases toward the copper plate surface, and the through hole and the non-through hole have an inverse taper in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface decreases toward the copper plate surface. The composite of claim 1 having a shape. 前記銅板と前記アルミニウム体との間に、前記銅板の銅と前記アルミニウム体を構成する金属との反応層を有する請求項1または2に記載の複合体。   3. The composite according to claim 1, further comprising a reaction layer between copper of the copper plate and a metal constituting the aluminum body, between the copper plate and the aluminum body. 4. 前記アルミニウム体が、複数の波形形状のフィンを有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum body has a plurality of corrugated fins. 前記複合体がヒートシンクである請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合体。   The composite according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite is a heat sink. 溝、貫通孔および非貫通孔のうち少なくとも1つを有する銅板を金型に挿入するステップと、
前記銅板と接合するアルミニウム体の原材料である金属を溶融した溶湯を前記金型の内部に充填し、前記アルミニウム体に前記銅板を鋳ぐるむステップとを有する前記銅板と前記アルミニウム体との複合体の製造方法。
Inserting a copper plate having at least one of a groove, a through hole and a non-through hole into a mold;
Filling the inside of the mold with a molten metal obtained by melting a metal that is a raw material of an aluminum body to be joined to the copper plate, and casting the copper plate in the aluminum body; and a composite of the copper plate and the aluminum body. Manufacturing method.
前記溝は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって幅が狭くなる逆テーパ形状を有し、前記貫通孔および前記非貫通孔は前記アルミニウム体と接合する面である前記銅板の銅板表面に向かって前記銅板表面に平行な断面の断面積が小さくなる逆テーパ形状を有する請求項6に記載の複合体の製造方法。   The groove has an inverted tapered shape in which a width decreases toward a copper plate surface of the copper plate that is a surface to be joined to the aluminum body, and the through hole and the non-through hole are surfaces to be joined to the aluminum body. The method for producing a composite according to claim 6, wherein the copper plate has an inverted tapered shape in which a cross-sectional area of a cross section parallel to the copper plate surface decreases toward the copper plate surface. 前記銅板の前記アルミニウム体と接合する面である銅板表面にめっき層が形成されている請求項6または7に記載の複合体の製造方法。   The method for producing a composite according to claim 6, wherein a plating layer is formed on a surface of the copper plate, which is a surface to be joined to the aluminum body of the copper plate. 前記めっき層が無電解ニッケルめっき層である請求項9に記載の複合体の製造方法。   The method for producing a composite according to claim 9, wherein the plating layer is an electroless nickel plating layer. 前記金型が、前記アルミニウム体に複数の波形形状のフィンを成形するように構成される請求項6〜9のいずれか1項に記載の複合体の製造方法。   The method for manufacturing a composite according to claim 6, wherein the mold is configured to form a plurality of corrugated fins on the aluminum body. 前記複合体がヒートシンクである請求項6〜10のいずれか1項に記載の複合体の製造方法。   The method for producing a composite according to any one of claims 6 to 10, wherein the composite is a heat sink.
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