JP3170440U

JP3170440U - 鍛造品

Info

Publication number: JP3170440U
Application number: JP2011003846U
Authority: JP
Inventors: 長谷川　和宏; 和宏長谷川
Original assignee: タイワ工業株式会社
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2021-07-05

Abstract

【課題】鍛造品の割れを防止して製品寿命を延ばすとともに、ピンフィン型ヒートシンクに要求される冷却効率の向上や鍛造型のコスト低減などに適した寸法設定及び形状の鍛造品を提供する。【解決手段】銅や銅合金又はアルミニウムやアルミニウム合金により一体型鍛造して基板１の上面１ａに対し垂直に延びる多数のピン２を配設した。各ピン２の根元から頂上にわたり基板１の上面１ａに沿って切断した際の各断面の形状は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した一つの形状、又は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した二以上の形状を互いに並べて組み合わせたものである。各ピン２の根元から頂上にわたる高さを２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で設定し、互いに隣接する両ピン２の根元から頂上にわたる外周面間の間隔を０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に設定して、互いに隣接する両ピン２の外周面間に空隙６を形成した。【選択図】図１

Description

本考案は、基板の上面に対し垂直に延びる多数のピンを配設した形態を有する鍛造品に係り、例えば各種機器に取り付けるピンフィン型ヒートシンクとして利用される鍛造品に関するものである。

下記の特許文献１で開示された鍛造品においては、くし状部材がそのベースプレートの厚み方向へ複数個重ね合わされてハンダまたはロウ材により相互に接合され、ピンフィン型ヒートシンクとして利用されている。
特開平９−３３１００３号公報

上記の鍛造品においては、各くし状部材をハンダまたはロウ材により相互に接合する作業が面倒であるばかりではなく、各くし状部材がハンダまたはロウ材による接合部分で劣化して割れるおそれがあった。また、その鍛造品をピンフィン型ヒートシンクとして利用する場合、各くし状部材のピンのうち互いに隣接する両ピンの外周面間の空隙については、その空隙を通過する流体による冷却効率を高めるために、できるだけ小さい間隔でピンの高さを大きくして、空隙を囲う各ピンの外周面の面積を大きくするように設定することが要求されている。

この考案は、基板の上面に対し垂直に延びる多数のピンを配設した形態を有する鍛造品の割れを防止してその製品寿命を延ばすとともに、その鍛造品をピンフィン型ヒートシンクとして利用する場合に要求される冷却効率の向上や、鍛造型のコスト低減などに適した寸法設定及び形状の鍛造品を提供することを目的としている。

後記実施形態の図面（図１〜１０）の符号を援用して本考案に係る鍛造品を説明する。
請求項１または請求項２の考案にかかる鍛造品においては、銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金により一体型鍛造して、基板（１）の上面（１ａ）に対し垂直に延びる多数のピン（２）を配設したので、このような形態の製品であっても、銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金による一体型鍛造で容易に製造することができるばかりでなく、経年劣化による割れを防止することができる。

また、請求項１または請求項２の考案にかかる鍛造品においては、各ピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたる高さ（Ｈ）を２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で設定するとともに、互いに隣接する両ピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたる外周面（５）間の間隔（Ｗ）を０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に設定して、互いに隣接する両ピン（２）の外周面（５）間に空隙（６）を形成したので、このような高さ（Ｈ）及び間隔（Ｗ）の設定により、空隙（６）を囲う各ピン（２）の外周面（５）の面積を大きくして冷却効率を向上させるとともに、鍛造型のコストを低減することができる。

さらに、請求項１の考案にかかる鍛造品において、それらのピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたり基板（１）の上面（１ａ）に沿って切断した際の各断面の形状は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した一つの形状からなるので、ピン（２）の形状を単純化して鍛造型のコストを低減することができる。

さらに、請求項２の考案にかかる鍛造品において、それらのピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたり基板（１）の上面（１ａ）に沿って切断した際の各断面の形状は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した二以上の形状を互いに並べて組み合わせたものであるので、そのような形状の各ピン（２）間の空隙（６）を通過する流体が形状変化による乱流を発生し易くなって、冷却効率を向上させることができる。

請求項１または請求項２の考案を前提とする請求項３の考案において、各ピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたる高さ（Ｈ）は同一に設定されているので、ピン（２）の形状を単純化して鍛造型のコストを低減することができる。

請求項１から請求項３の考案のうちいずれか一つの請求項の考案を前提とする請求項４の考案において、互いに隣接する両ピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたる外周面（５）間の間隔（Ｗ）は、ピン（２）の根元（３）側とピン（２）の頂上（４）側との間の中間部（７）で最も小さくなっているので、そのような形状の各ピン（２）間の空隙（６）を通過する流体が形状変化による乱流を発生し易くなって、冷却効率を向上させることができる。

請求項１から請求項４のうちいずれか一つの請求項の考案を前提とする請求項５の考案において、ピン（２）の外面はショットブラスト処理部を有しているので、流体が通過する空隙（６）において各ピン（２）の外面を粗くして流体との接触面積を大きくし、冷却効率を向上させることができる。

請求項１から請求項５の考案のうちいずれか一つの請求項の考案を前提とする請求項６の考案において、前記各ピン（２）の根元（３）から頂上（４）にわたり基板（１）の上面（１ａ）に沿って切断した際の各断面の最大断面積が０．５ｍｍ^２以上３０ｍｍ^２以下であり、前記基板（１）で各ピン（２）が配設された範囲の総面積が１０００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下であり、前記基板（１）で各ピン（２）が配設された範囲の面積１００ｍｍ^２あたり３本以上４０本以下のピン（２）が配設されている。請求項６の考案では、このような最大断面積や総面積や本数の設定により鍛造型のコストを低減することができる。

請求項１から請求項６の考案のうちいずれか一つの請求項の考案を前提とする請求項７の考案において、前記多角形状の断面を有するピン（２）でその多角形状のコーナー（５ａ）の曲率半径が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、前記ピン（２）の根元（３）の外周面（５）と基板（１）の上面（１ａ）との間の隅部（３ａ）におけるフィレット曲率が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。請求項７の考案では、このような曲率半径及びフィレット曲率の設定により、鍛造型のコストを低減することができる。

本考案は、基板（１）の上面（１ａ）に対し垂直に延びる多数のピン（２）を配設した形態を有する鍛造品の割れを防止してその製品寿命を延ばすとともに、その鍛造品をピンフィン型ヒートシンクとして利用する場合に要求される冷却効率の向上や、鍛造型のコスト低減などに適した寸法設定及び形状の鍛造品を提供することができる。

（ａ）は第１実施形態にかかる鍛造品を示す平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。（ａ）は第２実施形態にかかる鍛造品を示す平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。（ａ）は第３実施形態にかかる鍛造品を示す平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。（ａ）は第４実施形態にかかる鍛造品を示す平面図であり、（ｂ）は同じく正面図であり、（ｃ）は同じく側面図である。（ａ）は図１（ａ）の部分拡大平面図であり、（ｂ）は図１（ｂ）の部分拡大正面図である。（ａ）は図２（ａ）の部分拡大平面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）の部分拡大正面図である。（ａ）は図３（ａ）の部分拡大平面図であり、（ｂ）は図３（ｂ）の部分拡大正面図である。（ａ）は図４（ａ）の部分拡大平面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）の部分拡大正面図である。（ａ）は第５実施形態にかかる鍛造品を示す部分拡大正面図であり、（ｂ）は同じく部分拡大正面図である。（ａ）は第６実施形態にかかる鍛造品を示す部分拡大正面図であり、（ｂ）は同じく部分拡大正面図である。

以下、本考案の各実施形態にかかる鍛造品について図面を参照して説明する。
図１及び図５に示す第１実施形態の鍛造品、図２及び図６に示す第２実施形態の鍛造品、図３及び図７に示す第３実施形態の鍛造品、図４及び図８に示す第４実施形態の鍛造品においては、いずれも、銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金により一体型鍛造されて、基板１の上面１ａに対し垂直に延びる多数のピン２が配設されている。

第１〜４実施形態の鍛造品において、各ピン２の根元３から頂上４にわたり基板１の上面１ａに沿って切断した際の各断面の形状については、第１実施形態の各ピン２が円形状をなし、第２実施形態の各ピン２が楕円形状をなし、第３実施形態の各ピン２が多角形状の一例として略正四角形状をなし、第４実施形態の各ピン２が円形状または楕円形状または正四角形状をなして適宜パターンで互いに組み合わされて配置されている。

第１〜４実施形態の鍛造品において、各ピン２の根元３から頂上４にわたる高さＨは２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で概ね同一に設定され、互いに隣接する両ピン２の根元３から頂上４にわたる外周面５間の間隔Ｗは０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に設定されて、互いに隣接する両ピン２の外周面５間に空隙６が形成されている。各ピン２の外面はショットブラスト処理部を有している。また、その空隙６において各ピン２の外周面５は根元３側から頂上４側に向うに従い間隔Ｗが僅かに大きくなるように傾斜している。第１実施形態の各ピン２において、根元３及び頂上４の円形断面の直径Ｄは０．８ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲に設定されている。第２実施形態の各ピン２において、根元３及び頂上４の楕円形断面の長径Ａは１ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲に設定され、その短径Ｂは０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲に設定されている。第３実施形態の各ピン２において、根元３及び頂上４の正方形断面の一辺の長さＣは０．８ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲に設定されている。第４実施形態の各ピン２において、根元３及び頂上４の円形断面や楕円形断面や正四角形断面も同様に設定されている。

そのほか、第１〜４実施形態の鍛造品において、各ピン２の根元３から頂上４にわたり基板１の上面１ａに沿って切断した際の各断面の最大断面積は０．５ｍｍ^２以上３０ｍｍ^２以下に設定され、基板１において各ピン２が配設された範囲の総面積は１０００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下に設定され、基板１において各ピン２が配設された範囲の面積１００ｍｍ^２あたり３本以上４０本以下のピン２が配設され、ピン２の根元３の外周面５と基板１の上面１ａとの間の隅部３ａでフィレット曲率が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。第３実施形態の正四角形状の断面を有するピン２において、その正四角形状のコーナー５ａの曲率半径は。０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。また、アルミニウム合金の成分において、アルミニウムが９８％以上、そのアルミニウムに添加したケイ素が０．２％以上１％以下、そのアルミニウムに添加したマグネシウムが０．４％以上１％以下、そのアルミニウムに添加したケイ素及びマグネシウム以外の添加物が０．２％未満であり、耐力が１２０ＭＰａ以上、導電率が５０ＩＡＣＳ％以上である。

図９に示す第５実施形態の鍛造品については、各ピン２の根元３から頂上４にわたり基板１の上面１ａに沿って切断した際の各断面の形状が円形状をなし、互いに隣接する両ピン２の根元３から頂上４にわたる外周面５間の間隔Ｗがピン２の根元３側とピン２の頂上４側との間の中間部７で最も小さく設定され、根元３の円形断面の直径Ｄ３及び頂上４の円形断面の直径Ｄ４がそれぞれ１〜４ｍｍに設定され、中間部７の円形断面の直径Ｄ７が２〜８ｍｍに設定されている。そのほかは第１実施形態の鍛造品と同様である。

図１０に示す第６実施形態の鍛造品については、各ピン２が円錐台形状をなし、互いに隣接する両ピン２の根元３から頂上４にわたる外周面５間の間隔Ｗがピン２の根元３側からピン２の頂上４側に向うに従い次第に大きくなるように設定され、根元３の円形断面の直径Ｄ３が２〜５ｍｍに設定され、頂上４の円形断面の直径Ｄ４が０〜２ｍｍに設定され、外周面５のテーパ角度θが３〜３０度に設定されている。そのほかは第１実施形態の鍛造品と同様である。

このような鍛造品は、例えば、各種機器に取り付けるピンフィン型ヒートシンクとして利用され、その場合には各ピン２間の空隙６を流体が通過する。
本実施形態は下記の効果を有する。

（１）基板１の上面１ａに対し垂直に延びる多数のピン２を配設した形態を有するピンフィン型ヒートシンクのような製品であっても、銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金による一体型鍛造で容易に製造することができるばかりでなく、経年劣化による割れを防止してその製品寿命を延ばすことができる。

（２）基板１の上面１ａに対し垂直に延びる多数のピン２を配設した形態を有する鍛造品をピンフィン型ヒートシンクとして利用する場合に要求される冷却効率の向上や、鍛造型のコスト低減などに適した寸法設定及び形状の鍛造品を提供することができる。

（３）ピン２を円形状や楕円形状や正四角形状などとして単純形状化したので、鍛造型のコストを低減することができる。
（４）円形状や楕円形状や正四角形状などからなるピン２を並べて組み合わせたので、そのような形状の各ピン２間の空隙６を通過する流体が形状変化による乱流を発生し易くなって、冷却効率を向上させることができる。

（５）流体が通過する空隙６において各ピン２の外面をショットブラストにより粗くして流体との接触面積を大きくし、冷却効率を向上させることができる。
前記実施形態以外にも例えば下記のように構成してもよい。

・多角形状のピン２としては、正四角形状以外に、正三角形状や長方形状や正六角形状などの各種形態も含む。
・第４実施形態以外に、各種形態のピン２を互いに並べて組み合わせてもよい。

１…基板、１ａ…基板の上面、２…ピン、３…ピンの根元、３ａ…根元の隅部、４…ピンの頂上、５…ピンの外周面、５ａ…ピンのコーナー、６…ピン間の空隙、Ｈ…ピンの高さ、Ｗ…ピン間の間隔、７…ピンの中間部。

Claims

銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金により一体型鍛造して、基板の上面に対し垂直に延びる多数のピンを配設し、
それらのピンの根元から頂上にわたり基板の上面に沿って切断した際の各断面の形状は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した一つの形状からなり、
各ピンの根元から頂上にわたる高さを２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で設定するとともに、互いに隣接する両ピンの根元から頂上にわたる外周面間の間隔を０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に設定して、互いに隣接する両ピンの外周面間に空隙を形成した
ことを特徴とする鍛造品。
銅あるいは銅合金またはアルミニウムあるいはアルミニウム合金により一体型鍛造して、基板の上面に対し垂直に延びる多数のピンを配設し、
それらのピンの根元から頂上にわたり基板の上面に沿って切断した際の各断面の形状は、円形状と楕円形状と多角形状とから選択した二以上の形状を互いに並べて組み合わせたものであって、
各ピンの根元から頂上にわたる高さが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲で設定するとともに、互いに隣接する両ピンの根元から頂上にわたる外周面間の間隔を０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲に設定して、互いに隣接する両ピンの外周面間に空隙を形成した
ことを特徴とする鍛造品。
各ピンの根元から頂上にわたる高さは同一に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鍛造品。
互いに隣接する両ピンの根元から頂上にわたる外周面間の間隔は、ピンの根元側とピンの頂上側との間の中間部で最も小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一つの請求項に記載の鍛造品。
ピンの外面はショットブラスト処理部を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一つの請求項に記載の鍛造品。
前記各ピンの根元から頂上にわたり基板の上面に沿って切断した際の各断面の最大断面積が０．５ｍｍ^２以上３０ｍｍ^２以下であり、
前記基板において各ピンが配設された範囲の総面積が１０００ｍｍ^２以上２５０００ｍｍ^２以下であり、
前記基板において各ピンが配設された範囲の面積１００ｍｍ^２あたり３本以上４０本以下のピンが配設されている
ことを特徴とする
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一つの請求項に記載の鍛造品。
前記多角形状の断面を有するピンにおいてその多角形状のコーナーの曲率半径が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、
前記ピンの根元の外周面と基板の上面との間のフィレット曲率が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一つの請求項に記載の鍛造品。