JP2021168373A - 放熱フィンの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属板に一方面に放熱フィンを形成するときに生ずる掘り起こし工具のストレスを大幅に減少することができ、長寿命化することができる放熱フィンの形成方法を提供する。【解決手段】 移動方向の先端側に形成された刃部６ａにより、金属板２を掘り起こして傾斜した板状の放熱フィン３ａを起立形成させる掘り起こし工具６と、この掘り起こし工具６の前進側に一体に保持されて、起立形成させた放熱フィン３ａを垂直となる方向に押圧するフィン起こしブロック７とを移動部５に設け、移動部５は、放熱フィン３ａを掘り起こすフィン形成モードでは、掘り起こし工具６を金属板２の平面に対して所定の角度を有した状態で進退させ、放熱フィン３ａの基部をハーフカットするカットモードでは前進方向に水平移動させ、ハーフカットされた放熱フィン３ａを次の放熱フィン３ａを掘り起されたこし工具６により掘り起こすときにフィン起こしブロック７により押圧してハーフカットされた基部を切断する。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱器に起立形成される放熱フィンの形成方法に関し、詳しくは、金属板に形成された複数の放熱フィンの一部を切断して除去するための切断方法に関する。

半導体集積回路等の電子部品から生ずる熱を放熱するための放熱器としては、例えば、特開２００９−３２７５５号公報（特許文献１）に開示されている。この放熱器は、熱伝導率が良好な金属板の一方面を掘り起こし工具によって操り返し掘り起こすことにより、複数の板状の放熱フィンが一体に起立形成される。
このように、金属板の一方面に複数の放熱フィンが一体に起立形成された放熱器は、他方面に、例えば集積回路のチップ等の発熱電子部品を配置すると、発熱電子部品から発生する熱が金属板を介し放熱フィンに伝達し、放熱フィンの表面から空中に放熱される。このとき、放熱フィンの基端部が金属板の一方面に一体に連結されていることから、発熱電子部品から発生する熱が速やかに放熱フィンに伝達するので放熱効率が高められる。

上述した方法によって形成される放熱器において、複数の放熱フィンの間に冷却媒体を流通させるためには、比較的大きな間隔が必要となる。このように、隣接する放熱フィン間の間隔を大きく形成しようとすると、放熱フィンの板厚が必然的に厚くなる。放熱フィンは、上述したように、掘り起こし工具により金属板を掘り下げることにより形成されるので、板厚が厚くなるに従って金属板に対するストレスが大きくなる。しかしながら、ストレスを与えない程度まで放熱フィンの板厚を薄く形成した場合には、必然的に隣接する放熱フィン間の間隔が小さくなる。このため、放熱フィン間に冷却媒体が十分に流通しないことから、冷却効率を損なう問題が生じる。

この問題を解決するために、特開２０１１−２４３９３３号公報（特許文献２）には、熱伝導率が良好な金属板の一方面に、所定の間隔で起立形成された複数の板状の放熱フィンを備えた放熱部が一体に設けられた放熱器において、金属板を掘り起こし工具によって掘り下げることにより放熱フィンを起立形成し、放熱フィンを切削することにより、隣接する放熱フィンの間隔を２倍以上に大きく形成することにより、放熱フィン間に冷却媒体を流通させ、冷却効率を高めようとすることが提案されている。

特開２００９−３２７５５号公報 特開２０１１−２４３９３３号公報

特許文献２に開示された放熱器は、隣接する放熱フィンの間隔を大きく形成する方法として、まず、掘り起こし工程において、掘り起こし工具の刃部を金属板の一方面に当接した後、所定の角度を有した状態で相対移動させて、掘り起こし工具の刃部により金属板の一方面から他方面方向に向けて掘り下げることにより一体に放熱フィンを起立形成した後、掘り起こし工具を水平方向に移動させて放熱フィンの基端を切削して除去し、放熱フィンの起立形成する工程と、起立形成した放熱フィンの基端を切削する工程とを繰り返すことにより、放熱フィンの間隔を大きくするようにしている。

しかしながら、掘り起こし工具を水平方向に移動させて放熱フィンの基端を切削するとき、掘り起こし工具を放熱フィンの基端の厚さ以上に移動させて切断する、いわゆるブレイクスルー切断を行うと、掘り起こし工具の刃部に大きなストレスが生じ、刃部を損傷さしてしまう問題が多々あった。このため、放熱フィンが切断されずに屈曲した状態になる不具合が発生することがあり、さらには、掘り起こし工具を交換する頻度が多くなり、生産性を阻害する問題があった。

そこで、本発明の課題は、金属板に一方面に放熱フィンを形成するときに生ずる掘り起こし工具のストレスを大幅に減少することができ、長寿命化することができる放熱フィンの形成方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明にかかる放熱フィンの形成方法は、移動方向の先端側に形成された刃部により、金属板を掘り起こして傾斜した板状の放熱フィンを起立形成させる掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に一体に保持されて、起立形成させた前記放熱フィンを垂直となる方向に押圧するフィン起こしブロックとを移動部に設け、前記移動部は、前記放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードでは、前記掘り起こし工具を金属板の平面に対して所定の角度を有した状熊で進退させ、前記放熱フィンの基部をハーフカットするカットモードでは前進方向に水平移動させ、ハーフカットされた前記放熱フィンを次の放熱フィンを前記掘り起されたこし工具により掘り起こすときに前記フィン起こしブロックにより押圧してハーフカットした基部を切断することを要旨としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記金属板には前記放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードを繰り返すことにより、所定間隔に複数の前記放熱フィンが起立形成され、前記カットモードの設けたときは、前記放熱フィンの間隔を２倍以上に形成している。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フィン起こしブロックは、次の前記放熱フィンを掘り起こすときに前記掘り起こし工具と一体に移動して、事前に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに当接させて前記金属板の平面に対して垂直になるまで押圧するようにしている。

本発明にかかる放熱フィンの形成方法によれば、掘り起こし工具を前進方向に水平移動させて放熱フィンの基部をハーフカットし、その後、放熱フィンを垂直方向に起立させるフィン起こしブロックにより押圧することにより、ハーフカット部分を切断するので、掘り起こし工具の刃部には、ブレイクスルーによるストレスが解消される。また、掘り起こし工具の刃部の損傷が軽減されるので、不十分がハーフカットにより放熱フィンが切断されない問題が解消する。さらに、刃部に対するストレスが解消されるので、掘り起こし工具を長寿命化することが可能となる。

また、放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードを繰り返すことにより、金属板に対して所定間隔に複数の放熱フィンが起立形成され、カットモードの設けたときは、放熱フィンの間隔を２倍以上に形成することができる。このため、フィン形成モードとカットモードを適宜に設定することにより、適宜の間隔の放熱フィンを形成することができる。

さらに、フィン起こしブロックは、掘り起こし工具と一体に移動するので、次の放熱フィンを掘り起こすときに、事前に起立形成された傾斜した放熱フィンに当接させて押圧することにより、金属板の平面に対して垂直に起立形成させることができる。従って、掘り起こし工具によるフィン形成モードの工程で放熱フィンの垂直形成が同時に行うことができるので、作業時間を短縮にすることが可能となって、コストを低減することが可能となる。

本発明により放熱フィンが形成された放熱器を示す斜視図である。 放熱フィンの形成状態を示す側断面図である。 （Ａ）乃至（Ｈ）は、放熱フィンの形成工程を示す工程説明図である。

本発明にかかる放熱フィンの形成方法は、移動方向の先端側に形成された刃部により、金属板を掘り起こして傾斜した板状の放熱フィンを起立形成させる掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に一体に保持されて、起立形成させた前記放熱フィンを垂直となる方向に押圧するフィン起こしブロックとを移動部に設け、前記移動部は、前記放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードでは、前記掘り起こし工具を金属板の平面に対して所定の角度を有した状態で進退させ、前記放熱フィンの基部をハーフカットするカットモードでは前進方向に水平移動させ、ハーフカットされた前記放熱フィンを次の放熱フィンを前記掘り起されたこし工具により掘り起こすときに前記フィン起こしブロックにより押圧してハーフカットされた基部を切断するようにしている。

以下、図面を参照して、本発明にかかる放熱フィンの形成方法について説明する。図１は、本発明による放熱フィンの形成方法によって放熱フィンが形成された放熱器を示している。放熱器１は、熱伝導性の良い銅、鉄、鉄−ニッケル合金、アルミニウムなどの金属板２を基材としている。金属板２の一方面２ａには、放熱部３が一体に形成されている。放熱部３は、複数枚の板状の放熱フィン３ａによって構成されている。

上記放熱フィン３ａの基端部は、図２に示すように、金属板２の一方面２ａから一体に連結されている。また、実線で示す複数の放熱フィン３ａからなるフィン群は、同一間隔に起立形成されていて、これらのフィン群の間は、二点鎖線で示すように、放熱フィン３ａが基部から切断された間隙部４が形成されている。これらフィン群の各放熱フィン３ａの間と、放熱フィン３ａが切断された間隙部４の底面は、ほぼ平坦に形成されているが、後述する放熱フィンの形成方法により放熱フィン３ａを切断するので、やや凹凸面となっている。この間隙部４の底面の板厚は、金属板２の板厚と放熱フィン３ａの高さによって適宜に設定されるが、概ね金属板２の板厚の２分の１から３分の１程度である。さらに、放熱部３に周囲には、金属板２自体の板厚の鍔部２ｂが形成されている。

また、放熱フィン３ａの板厚は、金属板２の一方面から薄い切削代をもって掘り起こすことにより形成するので薄い板状に形成され、その板厚は、０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍとなっている。また、隣接する各放熱フィン３ａの間の間隔は、任意に設定することが可能であり、概ね放熱フィン３ａの板厚の２倍以上の間隔に形成されている。

放熱フィン３ａを起立形成するフィン形成装置は、図２に示すように、移動部５は、図示しない駆動装置に取り付けられていて、後述する金属板２の平面に対して所定の角度θを有した状態で進退移動する。この移動部５の移動方向（図示右側方向）の先端側には、掘り起こし工具６が取り付けられ、移動方向の先端側には刃部６ａが形成されている。この刃部６ａの幅は、図１に示すように、金属板２の幅よりも小さく設定されている。なお、刃部６ａの幅は、後述する放熱フィン３ａの幅に応じて適宜設定される。

移動部５には、掘り起こし工具６と一体にフィン起こしブロック７が保持されている。このフィン起こしブロック７には、移動部５の進退移動方向に対して直行した方向に押圧板８が配設されている。この押圧板８の幅は、後述する放熱フィン３ａの幅とほぼ同じにしている。また、押圧板８の下端は、移動部５が後退したときに、後述する放熱フィン３ａの頂部を越えることができる寸法にしている。

一方、掘り起こし工具６には、刃部６ａから上面に傾斜した摺接面６ｂが形成されている。この摺接面６ｂは、放熱フィン３ａを掘り起こし形成する際に抵抗にならないように摩擦係数を低くしている。これにより、放熱フィン３ａを掘り起こし形成するときに、摺接面６ｂの抵抗を受けることなく金属板２が摺接面６ｂに沿って摺接するので、平坦な板状の放熱フィン３ａを起立形成することが可能となる。また、移動部５及び掘り起こし工具６の傾斜角度θは、後述する放熱フィン３ａの高さ、板厚、或いは、金属板２の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定されている。

さらに、移動部５は、放熱フィン３ａを掘り起こし形成し、掘り起こし工具６の刃部６ａがほぼ最下点に到達したときに、金属板２の平面に対して水平に移動するようにしている。この水平方向への移動寸法は、起立形成される放熱フィン３ａの板厚の２分の１乃至３分の１程度に設定される。

次に、図３を参照して、上述した放熱フィン形成装置により、放熱フィンの起立形成するフィン形成モードと、放熱フィンをハーフカットして切断するカットモードについて説明する。放熱器１として使用される金属板２は、塑性加工が可能であり、しかも熱伝導率が良好な金属素材として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の素材により形成された、所定の板厚を有する素材が使用される。

まず、フィン形成モードは、図３（Ａ）に示すように、掘り起こし工具６の刃部６ａを金属板２の一方面よりも離間させた位置としている。この状態では、事前に起立形成させた放熱フィン３ａが形成されている。この放熱フィン３ａは、金属板２の平面に対して傾斜している。その後、図３（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具６を移動部５により所定の角度θとした矢示の方向に移動し、掘り起こし代が得られる位置に当接させたのち、掘り起こし工具６の傾斜角度を保ちながら前進移動させることにより、金属板２が掘り起こされて放熱フィン３ａが次第に起立形成される。このとき、フィン起こしブロック７に配設された押圧板８は、掘り起こし工具６と一体に移動し、事前に起立形成させた傾斜した放熱フィン３ａに近づく。

さらに、掘り起こし工具６とフィン起こしブロック７を移動させると、図３（Ｃ）に示すように、掘り起こし工具６の刃部６ａが所定の深さまで達して、所定の高さの傾斜した放熱フィン３ａが起立形成される。このとき、掘り起こし工具６の移動に伴ってフィン起こしブロック７が移動し、事前に起立形成させた放熱フィン３ａを押圧板８が押圧して垂直直前まで起立矯正する。

この状態から、続いてカットモードに移行する。カットモードは、図３（Ｄ）に示すように、移動部５を金属板２の平面と平行な方向に移動させて掘り起こし工具６を水平方向に移動させ、放熱フィン３ａの基部をハーフカットしたハーフカット部３ｂを形成する。このとき、掘り起こし工具６の刃部６ａを移動させる寸法は、放熱フィン３ａの板厚の２分の１乃至３分の２程度とし、放熱フィン３ａが切断しない程度の移動寸法に設定されている。このように、放熱フィン３ａにハーフカット部３ｂを形成すると、掘り起こし工具６の刃部６ａにより切断するときのストレスを大幅に減少するので、刃部６ａを長寿命化することができる。このカットモードにおいて、移動部５を水平移動させることにより、押圧板８が事前に起立形成させた放熱フィン３ａをさらに押圧して垂直に起立矯正する。

この後、図３（Ｅ）に示すように、移動部５を次の放熱フィンを起立形成するための位置まで後退させ、図３（Ａ）に示すような初期状態に復帰する。そして、図３（Ｆ）に示すように、再びフィン形成モードに移行して、掘り起こし工具６を移動部５により所定の角度θとした矢示の方向に移動することにより、次の放熱フィン３ａが次第に起立形成される。このとき、フィン起こしブロック７に配設された押圧板８は、掘り起こし工具６と一体に移動し、事前に形成された放熱フィン３ａを押圧する。この放熱フィン３ａは、事前のカットモードにおいて基部にハーフカット部３ｂがされているので、図３（Ｇ）に示すように、放熱フィン３ａは押圧板８の僅かな押圧力により基部から切断され、金属板２から離脱する。これにより、隣接する放熱フィン３ａの間隔が、事前に起立形成された複数の放熱フィン３ａの間隔よりも２倍の間隔に形成される。

その後、図３（Ｈ）に示すように、再び移動部５を次の放熱フィンを起立形成するための位置まで後退させて初期状態に復帰し、前述したフィン形成モードにより、１枚乃至複数枚の放熱フィン３ａを起立形成し、隣接する放熱フィン３ａの間隔を大きくする場合には、カットモードに移行して放熱フィン３ａにハーフカット部３ｂを形成した後、押圧板８により押圧して切断することにより、図１に示した放熱器１が製作される。

以上のように、フィン形成モードにより、隣接する放熱フィン３ａを適宜の間隔に形成することにより、放熱フィン３間に冷却媒体を十分に流通させることから、冷却効率が高められる。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能である。 例えば、放熱部に周囲に金属板自体の板厚の鍔部を形成したが、放熱フィンを金属板に幅と同じに形成しても良い。また、複数の放熱フィンからなる放熱部を金属板の複数個所に設けて、放熱が必要な発熱部品の位置に対応させるようにしても良い。

１ 放熱器
２ 金属板
３ａ 放熱フィン
３ｂ ハーフカット部
４ 間隙部
５ 移動部
６ 掘り起こし工具
６ａ 刃部
７ フィン起こしブロック
８ 押圧板

Claims (3)

1. 移動方向の先端側に形成された刃部により、金属板を掘り起こして傾斜した板状の放熱フィンを起立形成させる掘り起こし工具と、この掘り起こし工具の前進側に一体に保持されて、起立形成させた前記放熱フィンを垂直となる方向に押圧するフィン起こしブロックとを移動部に設け、
   前記移動部は、前記放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードでは、前記掘り起こし工具を金属板の平面に対して所定の角度を有した状態で進退させ、前記放熱フィンの基部をハーフカットするカットモードでは前進方向に水平移動させ、
   ハーフカットされた前記放熱フィンを次の放熱フィンを前記掘り起されたこし工具により掘り起こすときに前記フィン起こしブロックにより押圧してハーフカットした基部を切断することを特徴とする放熱フィンの形成方法。
2. 前記金属板には前記放熱フィンを掘り起こすフィン形成モードを繰り返すことにより、所定間隔に複数の前記放熱フィンが起立形成され、前記カットモードの設けたときは、前記放熱フィンの間隔を２倍以上に形成した請求項１に記載の放熱フィンの形成方法。
3. 前記フィン起こしブロックは、次の前記放熱フィンを掘り起こすときに前記掘り起こし工具と一体に移動して、事前に起立形成された傾斜した前記放熱フィンに当接させて前記金属板の平面に対して垂直になるまで押圧する請求項１に記載の放熱フィンの形成方法。

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