JP3336277B2 - Heat sink and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ベースの片面に放
熱用のフィンを立設したヒートシンクに関し、詳しく
は、板状のベースの片面にフィンを立設した複数のくし
型押出形材を、そのベースの幅方向に接合してなるヒー
トシンク、及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink having a radiating fin provided on one side of a base, and more particularly, to a plurality of comb-shaped extruded members having fins provided on one side of a plate-like base. The present invention relates to a heat sink joined in the width direction of the base and a method of manufacturing the heat sink.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、コンピュータのＣＰＵ，重電機器
用集積回路等はますます集積度を増し、作動時に発生す
る熱量も増大する傾向にある。その熱を放散除去するた
めには、軽くて熱伝導性のよいアルミニウム製のヒート
シンクを集積回路基板の裏側に張り付けるのが効果的で
あることが知られている。その中でも、板状のベースの
片面にフィンを立設したいわゆるくし型形状に押し出し
た押出形材を利用した場合、その押出形材を長手方向に
垂直な断面によって切断するだけで容易にヒートシンク
が得られる。また、この場合、ベースとフィンとの間に
境界がなく、一体であるので熱効率の面でも有利であ
る。2. Description of the Related Art In recent years, CPUs of computers, integrated circuits for heavy electric equipment, and the like have been increasingly integrated, and the amount of heat generated during operation has been increasing. In order to dissipate and remove the heat, it is known that it is effective to attach a light and heat conductive aluminum heat sink to the back side of the integrated circuit board. Among them, when using an extruded profile extruded in a so-called comb shape in which fins are erected on one side of a plate-like base, the heat sink can easily be cut simply by cutting the extruded profile by a cross section perpendicular to the longitudinal direction. can get. Also, in this case, there is no boundary between the base and the fins and they are integral, which is advantageous in terms of thermal efficiency.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、ＬＳ
Ｉ等の高集積化に伴い、現行の押出加工では成形できな
いような大きなヒートシンクが必要とされるようになっ
てきた。しかも、優れた熱効率を得るために、ベースは
大型化するのに対してフィンには薄肉化が要求される。
押出加工用のダイスを大型化すれば、このような大型の
ヒートシンクを押出加工によって成形することも可能と
思われるが、このようなダイスは極めて高価であり、ヒ
ートシンクの製造コストが高くなって実用的でない。そ
こで、従来のヒートシンク用の押出形材をベースの幅方
向に複数接合することによって、前述のような大型のヒ
ートシンクを製造することが考えられる。However, in recent years, LS
With the increase in integration of I and the like, a large heat sink that cannot be formed by the current extrusion process has been required. Moreover, in order to obtain excellent thermal efficiency, the base is enlarged, while the fins are required to be thin.
It would be possible to form such a large heat sink by extrusion if the size of the die for extrusion was increased, but such a die was extremely expensive, and the manufacturing cost of the heat sink was high, and it was not practical. Not a target. Therefore, it is conceivable to manufacture a large-sized heat sink as described above by joining a plurality of conventional extruded members for a heat sink in the width direction of the base.
【０００４】しかしながら、ヒートシンク同士の接合を
従来からアルミニウムの接合法として実施されている方
法、例えば、ＴＩＧ及びＭＩＧに代表されるアーク溶
接、レーザ溶接、ろう付け、接着等によって行った場
合、次のような課題が生じる。アーク溶接では、溶接部
が溶融するためアルミニウムが鋳物組織となり、母材の
強度が損なわれる。しかも、溶化材を選択しても、溶接
部周辺の熱影響部で軟化及び金属組織の変化が生じる。
このように、軟化が生じると接合後のハンドリング（各
種処理に応じた手や治具による取り扱い、及び梱包作
業）に支障を来す場合がある。また、金属組織が鋳物組
織等に変化すると、接合後の表面処理に対する処理性や
熱伝導性がその部分だけ変化して好ましくない。例え
ば、ヒートシンクのベース面にＣＰＵ等を搭載する場
合、金属組織が局部的に変化していると熱分布が偏って
好ましくない。また、このような課題は、熱の影響で必
ずしも軟化が生じない金属でも生じる。更に、アーク溶
接ではポロシティや凝固割れ等の溶融溶接特有の欠陥も
生じる。However, when the heat sinks are joined to each other by a method conventionally used as an aluminum joining method, for example, arc welding represented by TIG and MIG, laser welding, brazing, bonding, etc. Such a problem arises. In arc welding, since the welded portion is melted, aluminum becomes a cast structure, and the strength of the base material is impaired. Moreover, even if a solubilizing material is selected, softening and a change in the metal structure occur in the heat-affected zone around the welded portion.
As described above, if softening occurs, handling after joining (handling with a hand or a jig corresponding to various processes, and packing work) may be hindered. Further, when the metal structure changes to a cast structure or the like, the processability and the thermal conductivity with respect to the surface treatment after joining change only at that portion, which is not preferable. For example, when a CPU or the like is mounted on the base surface of a heat sink, if the metal structure is locally changed, the heat distribution is unbalanced, which is not preferable. Such a problem also occurs in a metal that does not always soften under the influence of heat. Further, in arc welding, defects peculiar to fusion welding such as porosity and solidification cracking also occur.
【０００５】レーザ溶接でも、熱影響部は狭く熱歪みが
小さいものの、アルミニウムを溶融させる点は同じで、
局部的な軟化及び金属組織の変化は必至であり、ポロシ
ティ等の欠陥も残る。アルミニウムのろう付けには、通
常、Ａｌ−Ｓｉろうが用いられるが、ろう付け温度が６
００℃近いため軟化及び金属組織の変化は免れない。更
に、接着では、接合部に熱伝導性の低い接着剤が残留し
て熱放散性を阻害すると共に、接着部にこもる熱によっ
て接着剤が変質する可能性がある。そこで、本発明は、
大きなものを容易に製造することができ、フィンの熱的
特性が良好に確保できるヒートシンク及びその製造方法
を提供することを目的としてなされた。[0005] In laser welding, the heat-affected zone is narrow and the thermal distortion is small, but the point of melting aluminum is the same.
Local softening and change in metal structure are inevitable, and defects such as porosity remain. Al-Si brazing is usually used for brazing aluminum, but the brazing temperature is 6 ° C.
Since the temperature is close to 00 ° C., softening and a change in the metal structure are inevitable. Further, in the bonding, an adhesive having low thermal conductivity remains at the joint to inhibit heat dissipation, and the adhesive may be degraded by heat accumulated in the adhesive. Therefore, the present invention
An object of the present invention is to provide a heat sink and a method of manufacturing the heat sink, which can easily manufacture a large-sized one and can ensure good thermal characteristics of the fin.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、板状の
ベースの片面にフィンを立設した複数の金属製くし型押
出形材を、上記ベースの幅方向に接合してなるヒートシ
ンクであって、上記接合が摩擦撹拌接合によってなされ
ると共に、該摩擦撹拌接合による金属組織の変化が、上
記フィンの上記ベースへの付け根の一部に及び、かつ、
全幅には及んでいないことを特徴としている。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a plurality of extruded metal comb-shaped members having fins erected on one surface of a plate-like base. A heat sink formed by joining the base in the width direction of the base, wherein the joining is performed by friction stir welding, and a change in the metal structure due to the friction stir welding causes a part of the root of the fin to be attached to the base . And
It is characterized by not being full width.
【０００７】摩擦攪拌接合とは、アルミニウム合金等の
軟質素材を突き合わせて拘束し、硬質の回転工具を高速
回転させながら差し込んでその突き合わせ部分に沿って
移動させる方法であり、入熱が少なく軟化や歪みの程度
が軽い接合方法として近年提案されている（例えば、特
許２７１２８３８号）。この方法は、接合部が溶融しな
いのが特徴で、攪拌部外側の熱影響部の温度もそれ程上
昇しない。また、回転工具の差し込み深さ等、摩擦攪拌
接合の条件を適宜設定すれば、攪拌部及び熱影響部（す
なわち、金属組織が変化する部分）の範囲も調整可能で
ある。更に、摩擦攪拌接合には、溶接棒のような消費部
材がなく半永久的に連続接合が可能、固相接合なので組
織変化が少なく歪みも少ない、端面処理等の前処理が不
要、操作が簡単、接着剤等の低熱伝導性物質が残らない
等の利点がある。[0007] Friction stir welding is a method in which a soft material such as an aluminum alloy is butted and restrained, and a hard rotary tool is inserted while rotating at high speed and moved along the butted portion. Recently, a bonding method with a small degree of distortion has been proposed (for example, Japanese Patent No. 2712838). This method is characterized in that the joint does not melt, and the temperature of the heat-affected zone outside the stirring unit does not rise so much. Also, by appropriately setting the conditions of friction stir welding such as the insertion depth of the rotary tool, the ranges of the stirrer and the heat affected zone (that is, the portion where the metal structure changes) can be adjusted. Furthermore, friction stir welding can be performed semi-permanently without welding members such as welding rods, and can be semi-permanently continuous.Since it is solid-phase welding, there is little structural change and little distortion. There are advantages such as that a low heat conductive material such as an adhesive does not remain.
【０００８】本発明のヒートシンクでは、前述の押出形
材の接合が摩擦攪拌接合によってなされると共に、その
摩擦攪拌接合による金属組織の変化が、フィンのベース
への付け根全幅には及んでいない。このため、大きなも
のを容易に製造することができると共に、フィンの熱的
特性を良好に確保することができる。また、本発明で
は、摩擦攪拌接合を採用したことにより、前述のように
歪みが少なく、アーク溶接のような大きなビードやブロ
ーホール（孔）が形成されることもない。更に、本発明
では、金属組織の変化を上記範囲に収めているので、摩
擦攪拌接合による攪拌部もフィンの付け根全幅には及ん
でいない。このため、そのフィンの変形を良好に防止
し、その熱的特性を一層良好に確保することができる。In the heat sink of the present invention, the above-mentioned extruded members are joined by friction stir welding, and the change in the metal structure due to the friction stir welding does not reach the entire width of the base of the fin to the base. For this reason, a large thing can be manufactured easily and the thermal characteristic of a fin can be ensured favorably. Further, in the present invention, by employing the friction stir welding, the distortion is small as described above, and a large bead or a blow hole (hole) such as in arc welding is not formed. Further, in the present invention, since the change in the metal structure is kept within the above range, the agitating portion by friction stir welding does not reach the entire width of the root of the fin. For this reason, the deformation of the fin can be favorably prevented, and its thermal characteristics can be further ensured.
【０００９】請求項２記載の発明は、板状のベースの片
面にフィンを立設した複数の金属製くし型押出形材を、
上記ベースの幅方向に接合してなるヒートシンクであっ
て、 上記接合が摩擦撹拌接合によってなされると共に、
該摩擦撹拌接合による撹拌部が、上記ベースの接合部の
上記フィンとは反対側の面に、上記ベースの板厚の８０
％以内の範囲で形成されたことを特徴としている。この
ため、本発明のヒートシンクでは、熱影響部がベースの
フィンが立設された側の面まで及ばず、フィンの熱的特
性を良好に確保することができる。また、本発明のヒー
トシンクは、上記ベースの接合部のフィンとは反対側か
ら、ベースの板厚の７０％以内の深さで回転工具を差し
込んで摩擦撹拌接合することによって得られ、その接合
に当たって裏当て治具を必要としない。According to a second aspect of the present invention, a plate-like base piece is provided.
A plurality of metal comb-shaped extrusions with fins standing on the surface,
A heat sink joined in the width direction of the base
The above-mentioned joining is performed by friction stir welding,
A stirrer formed by the friction stir welding has a thickness of 80 mm on the base opposite to the fin.
%. For this reason, in the heat sink of the present invention, the heat-affected zone does not reach the surface of the base on which the fins are erected, so that the fins can have good thermal characteristics. Further, the heat sink of the present invention is obtained by inserting a rotary tool at a depth of 70% or less of the thickness of the base from the side opposite to the fin of the base joint portion and performing friction stir welding. No backing jig is required.
【００１０】従って、本発明では、製造が容易になると
共に、フィンの熱的特性を良好に確保することができる
といった効果が生じる。請求項３記載の発明は、板状の
ベースの片面にフィンを立設した複数の金属製くし型押
出形材を、上記ベースの幅方向に接合してなるヒートシ
ンクであって、 上記接合が摩擦撹拌接合によってなされ
ると共に、上記フィンの上記ベースへの付け根にＲを有
し、上記摩擦撹拌接合による撹拌部が、上記ベースの接
合部の上記フィンとは反対側の面に、上記ベースの板厚
の９５％以内の範囲で形成されたことを特徴としてい
る。Accordingly, in the present invention, the manufacturing is easy, and advantage of the ability to ensure the thermal properties of the fins in a good good results. The invention according to claim 3 has a plate-like shape.
Multiple metal stamps with fins standing on one side of the base
A heat seal formed by joining the formed material in the width direction of the base
Wherein the welding is performed by friction stir welding.
In addition, the base of the fin to the base has an R, and the agitating portion by the friction stir welding is provided on the surface of the joining portion of the base opposite to the fin at 95% of the thickness of the base. It is characterized by being formed within the range of.
【００１１】本発明のヒートシンクは、フィンのベース
への付け根にＲを有して太くなっているので、攪拌部を
上記フィンとは反対側の面から板厚の９５％程度に渡っ
て形成してもフィンの熱的特性を確保することができ
る。また、本発明のヒートシンクは、上記ベースの接合
部のフィンとは反対側から、ベースの板厚の９０％以内
の深さで回転工具を差し込んで摩擦攪拌接合することに
よって得られ、その接合に当たって裏当て治具を必要と
しない。なお、請求項２記載の発明よりも深く回転工具
を差し込んだにも関わらず裏当て治具が省略できるの
は、ベースの突き合わせ部分が上記Ｒによって良好に支
持されるからである。In the heat sink of the present invention, since the base of the fin to the base is rounded and has a radius, the agitating portion is formed from the surface opposite to the fin to about 95% of the plate thickness. Even so, the thermal characteristics of the fin can be secured. The heat sink according to the present invention is obtained by inserting a rotary tool at a depth of 90% or less of the thickness of the base from the side opposite to the fins of the base joint and performing friction stir welding. No backing jig is required. The reason why the backing jig can be omitted even though the rotary tool is inserted deeper than the invention described in claim 2 is that the butted portion of the base is favorably supported by the R.
【００１２】従って、本発明では、製造が容易になると
共に、フィンの熱的特性を良好に確保することができる
といった効果が生じる。更に、本発明では、回転工具を
深く差し込んで撹拌部を深く形成することができるの
で、ベース同士の接合強度を一層良好に確保することが
できるといった効果も生じる。Accordingly, in the present invention, the manufacturing is easy, and advantage of the ability to ensure the thermal properties of the fins in a good good results. Further, in the present invention, since the rotary tool can be inserted deeply to form the stirring portion deeply, there is an effect that the joining strength between the bases can be more favorably secured.
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記摩擦攪拌接合がなされた上記ベースの端
面近傍が、そのベースの他の部分より厚く形成されたこ
とを特徴としている。本発明のヒートシンクでは、ベー
スの上記端面近傍が他の部分より厚く形成されているの
で、摩擦攪拌接合における裏当て治具を一層良好に省略
することができる。また、回転工具を深く差し込んで攪
拌部を深く形成することができるので、ベース同士の接
合強度も確保できる。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the vicinity of the end face of the base where the friction stir welding is performed is formed to be thicker than other portions of the base. . In the heat sink according to the present invention, the vicinity of the end face of the base is formed thicker than other portions, so that the backing jig in the friction stir welding can be omitted more favorably. Further, since the stirring part can be formed deep by inserting the rotary tool deeply, the joining strength between the bases can be secured.
【００１４】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、製造が一層容易になると共に、ベース
同士の接合強度を一層良好に確保することができるとい
った効果が生じる。なお、ベースの上記端面近傍の厚さ
は、ベースの他の部分の１．２〜２倍の厚さとすること
が望ましく、この場合、攪拌部を充分に深く形成するこ
とができ、かつ、フィンの熱放散性を確保することがで
きる。また、上記厚く形成された部分が直近のフィンの
側面まで及んでいる場合は、そのフィンの付け根の金属
組織が全幅に渡って熱の影響等で変化するのを一層良好
に抑制して、フィンの熱的特性を一層良好に確保するこ
とができるといった効果が生じる。Therefore, according to the present invention, in addition to the effects of the first aspect of the present invention, there is an effect that the manufacturing is further facilitated and the bonding strength between the bases can be further ensured. The thickness of the base in the vicinity of the end face is preferably 1.2 to 2 times the thickness of the other portions of the base. In this case, the stirring portion can be formed sufficiently deep and the fins can be formed. Can ensure the heat dissipation. When the thick portion extends to the side surface of the nearest fin, the metal structure at the base of the fin is more preferably suppressed from changing over the entire width due to the influence of heat, etc. This has an effect that the thermal characteristics can be more favorably secured.
【００１５】請求項５記載の発明は請求項１記載の構成
に加え、上記摩擦攪拌接合がなされた上記ベースの相対
向する端面に沿って、フィンがそれぞれが立設されたこ
とを特徴としている。本発明のヒートシンクでは、上記
端面に沿ってフィンがそれぞれが立設されているので、
そのフィン同士の当接によって上記端面の突き合わせ部
分を支持し、摩擦攪拌接合における裏当て治具を一層良
好に省略することができる。また、回転工具を深く差し
込んで攪拌部を深く形成することができるので、ベース
同士の接合強度も確保できる。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, each of the fins is erected along opposing end faces of the base on which the friction stir welding is performed. . In the heat sink of the present invention, the fins are respectively provided upright along the end face,
The abutting portions of the fins support the butted portions of the end faces, and the backing jig in the friction stir welding can be more favorably omitted. Further, since the stirring part can be formed deep by inserting the rotary tool deeply, the joining strength between the bases can be secured.
【００１６】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、製造が一層容易になると共に、ベース
同士の接合強度を一層良好に確保することができるとい
った効果が生じる。なお、上記各端面に沿って立設され
たフィンは、ベースに立設された他のフィンと同様のも
のであってもよく、半分に縦割りにされた形状のフィン
であってもよい。後者の場合、フィン同士が互いに当接
して摩擦攪拌接合されることによって、他のフィンと同
様のフィンがその接合部に形成される。また、この場
合、上記半分に縦割りにされたフィンは、ベースに立設
された他のフィンの１／２よりも厚く形成してもよい。
この場合、接合後のそのフィンの強度を一層良好に確保
することができる。Therefore, according to the present invention, in addition to the effects of the first aspect of the present invention, there is an effect that the manufacturing is further facilitated and the bonding strength between the bases can be more favorably secured. Note that the fins standing along the end surfaces may be the same as the other fins standing on the base, or may be fins vertically divided in half. In the latter case, the fins abut each other and are friction stir welded, so that fins similar to the other fins are formed at the joints. Further, in this case, the fins vertically divided in half may be formed to be thicker than half of other fins erected on the base.
In this case, the strength of the fin after the joining can be more favorably secured.
【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１または４
記載の構成に加え、上記摩擦攪拌接合による攪拌部が、
上記ベースの接合部の上記フィンを立設した側から形成
されたことを特徴としている。本発明では、ベースの接
合部のフィンを立設した側から摩擦攪拌接合による攪拌
部を形成している。このような接合は、回転工具等を上
記接合部のフィンを立設した側から差し込むことによっ
て実行できる。このため、本発明では、摩擦攪拌接合に
おける裏当て治具が仮に必要な場合であっても、その裏
当て治具は単純な平板によって構成することができる。
また、この場合も、請求項１記載の発明と同様に、摩擦
攪拌接合の条件を設定することにより金属組織の変化が
フィンの付け根全幅には及ばないようにすることができ
る。The invention according to claim 6 is the first or fourth invention.
In addition to the configuration described, the stirring unit by the friction stir welding,
It is characterized in that it is formed from the side where the fins are erected from the joint of the base. In the present invention, the agitating portion by friction stir welding is formed from the side of the base where the fins are erected. Such joining can be performed by inserting a rotating tool or the like from the side where the fins of the joining portion are erected. For this reason, in the present invention, even if a backing jig in friction stir welding is required, the backing jig can be constituted by a simple flat plate.
Also in this case, similarly to the first aspect of the invention, by setting the conditions of the friction stir welding, the change in the metal structure can be prevented from reaching the entire width of the root of the fin.
【００１８】従って、本発明では、請求項１または４記
載の発明の効果に加えて、例えば回転工具の差し込み深
さ等の、摩擦撹拌接合の条件にある程度の自由度を与え
つつ、製造を一層容易にすることができるといった効果
が生じる。請求項７記載の発明は、板状のベースの片面
にフィンを立設した複数の金属製くし型押出形材を、上
記ベースの幅方向に接合してヒートシンクを製造するヒ
ートシンクの製造方法であって、上記接合を摩擦撹拌接
合によって行うと共に、該摩擦撹拌接合の条件を、その
摩擦撹拌接合による金属組織の変化が上記フィンの上記
ベースへの付け根の一部に及び、かつ、全幅には及ばな
いように設定したことを特徴としている。Therefore, according to the present invention, in addition to the effects of the invention described in claim 1 or 4, the manufacturing is further improved while giving a certain degree of freedom to the friction stir welding conditions such as the insertion depth of the rotary tool. The effect that it can be made easy occurs. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a heat sink manufacturing method for manufacturing a heat sink by joining a plurality of metal comb-shaped extruded members having fins provided on one surface of a plate-shaped base in a width direction of the base. The joining is performed by friction stir welding, and the condition of the friction stir welding is set such that a change in the metal structure due to the friction stir welding extends to a part of the root of the fin to the base and extends over the entire width. The feature is that it is not set.
【００１９】本発明では、ヒートシンクを製造するに当
たって、前述の押出形材の接合を摩擦攪拌接合によって
行う共に、その摩擦攪拌接合による金属組織の変化が、
フィンのベースへの付け根全幅には及ばないようにして
いる。このため、上記接合によって大きなヒートシンク
を容易に製造することができると共に、その接合に対し
てフィンの熱的特性を良好に確保することができる。従
って、大型薄肉で良好な熱伝導性を有するヒートシンク
を高価なダイスを用いることなく容易に製造することが
でき、高集積度の電子部品の適用範囲を広げることがで
きる。In the present invention, when manufacturing a heat sink, the above-mentioned joining of the extruded members is performed by friction stir welding, and the change in the metal structure due to the friction stir welding is as follows.
The fin does not reach the full width of the base. For this reason, a large heat sink can be easily manufactured by the above-described joining, and the thermal characteristics of the fin can be sufficiently secured for the joining. Therefore, a large-sized, thin-walled heat sink having good thermal conductivity can be easily manufactured without using expensive dies, and the application range of highly integrated electronic components can be expanded.
【００２０】なお、本発明の製造方法では、請求項１記
載のヒートシンクが製造できる。また、本発明におい
て、上記ベースの接合部のフィンとは反対側からベース
の板厚の７０％以内の深さで回転工具を差し込んで摩擦
攪拌接合することを限定すれば請求項２記載のヒートシ
ンクが、フィンのベースへの付け根にＲを有する押出形
材を使用すると共にベースの板厚の９０％以内の深さで
回転工具を差し込むことを限定すれば請求項３記載のヒ
ートシンクが、摩擦攪拌接合がなされるベースの端面近
傍をそのベースの他の部分より厚く形成した押出形材を
使用することを限定すれば請求項４記載のヒートシンク
が、摩擦攪拌接合がなされるベースの相対向する端面に
沿ってフィンを立設した押出形材を使用することを限定
すれば請求項５記載のヒートシンクが、摩擦攪拌接合を
上記ベースの接合部のフィンを立設した側から行うこと
を限定すれば請求項６記載のヒートシンクが、それぞれ
製造できる。According to the manufacturing method of the present invention, the heat sink according to claim 1 can be manufactured. The heat sink according to claim 2, wherein in the present invention, the friction stir welding is performed by inserting a rotary tool at a depth of 70% or less of the thickness of the base from a side opposite to the fins of the joint of the base. 4. The heat sink according to claim 3, wherein the use of an extruded profile having an R at the base of the fin to the base and the insertion of the rotary tool at a depth of 90% or less of the base thickness are limited. 5. The heat sink according to claim 4, wherein the end face of the base to be joined is made thicker than the other parts of the base. If the use of an extruded profile having fins erected along the length is limited, the heat sink according to claim 5 performs the friction stir welding from the side of the base where the fins are erected. The heat sink of claim 6, wherein if limited can be produced respectively.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面と共に説明する。図１は、本発明のヒートシンクの製
造方法の参考例を表す説明図である。図１に示す工程で
は、板状のベース１１，２１の片面に多数のフィン１
３，２３が立設された一対の押出形材１０，２０を、摩
擦撹拌接合によって接合している。このように、押出形
材１０，２０等をベース１１，２１の幅方向に接続する
ことにより、ベースの大型化とフィンの薄肉化とを同時
に達成した良好なヒートシンク５０が得られる。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a reference example of a method for manufacturing a heat sink according to the present invention. In the step shown in FIG. 1, a large number of fins 1 are provided on one side of the plate-like bases 11 and 21.
The pair of extruded members 10 and 20 on which the members 3 and 23 are erected are joined by friction stir welding. In this way, by connecting the extruded members 10, 20 and the like in the width direction of the bases 11, 21, a good heat sink 50 that achieves both the enlargement of the base and the thinning of the fins at the same time is obtained.
【００２２】この摩擦攪拌接合では、図１に概略的に示
すように、ベース１１，２１の端面を突き合わせて拘束
すると共に、その突き合わせ部分のフィン１３，２３側
から鋼鉄等の硬質の裏当て治具２５を宛い、その裏当て
治具２５の反対側から硬質の回転工具２８を高速回転さ
せながら差し込む。続いて、その回転工具２８を高速回
転させながら上記突き合わせ部分に沿って移動させ、ベ
ース１１，２１の接合を行う。In this friction stir welding, as schematically shown in FIG. 1, the end faces of the bases 11 and 21 are abutted and restrained, and a hard backing jig such as steel is applied from the fins 13 and 23 of the abutting portion. The hard rotary tool 28 is inserted from the opposite side of the backing jig 25 while rotating at high speed. Subsequently, the rotary tool 28 is moved along the butted portion while rotating at a high speed, and the bases 11 and 21 are joined.
【００２３】図２は、回転工具２８の構成を表す側面図
である。図２に示すように、回転工具２８は、大径の肩
部２８ａと、その肩部２８ａの下端から突出した小径の
柱２８ｂとから構成され、図示しない駆動系から駆動力
を伝達されることにより、柱２８ｂの中心軸回りに回転
すると共に上記突き合わせ部分に沿って移動する。する
と、その突き合わせ部分には図１に示すように、柱２８
ｂによって押出形材１０を構成する金属と押出形材２０
を構成する金属とが攪拌して接合された攪拌部３０が形
成される。また、攪拌部３０の外側の押出形材１０，２
０には、上記攪拌による発熱の影響を受けた熱影響部１
０ａ，２０ａがそれぞれ形成される。FIG. 2 is a side view showing the configuration of the rotary tool 28. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the rotary tool 28 is composed of a large-diameter shoulder 28a and a small-diameter pillar 28b protruding from the lower end of the shoulder 28a, and a driving force is transmitted from a driving system (not shown). As a result, the column rotates around the central axis of the column 28b and moves along the abutting portion. Then, as shown in FIG.
b and the metal constituting the extruded profile 10 and the extruded profile 20
The stirrer 30 is formed by stirring and joining the metal constituting the above. In addition, the extruded profiles 10, 2 outside the stirring section 30
0 indicates a heat-affected zone 1 affected by heat generated by the stirring.
0a and 20a are respectively formed.
【００２４】このようにして、押出形材１０，２０等を
接合して得られたヒートシンク５０では、撹拌部３０及
び熱影響部１０ａ，２０ａで金属の組織変化が起こり、
アーク溶接に比べて軽微ではあるとはいえ若干の軟化が
生じる。そこで、本参考例では、回転工具２８の差し込
み深さ等の条件を適宜設定し、撹拌部３０及び熱影響部
１０ａ，２０ａがフィン１３，２３の付け根Ａに及ばな
いようにした。In the heat sink 50 obtained by joining the extruded members 10 and 20 in this manner, the metal structure changes in the agitating part 30 and the heat affected parts 10a and 20a.
Slight softening occurs, albeit slightly, as compared to arc welding. Therefore, in the present reference example , conditions such as the insertion depth of the rotary tool 28 are appropriately set so that the stirring section 30 and the heat-affected sections 10 a and 20 a do not reach the base A of the fins 13 and 23.
【００２５】このため、大きなヒートシンク５０を容易
に製造することができると共に、フィン１３，２３の強
度及び熱的特性を良好に確保することができる。また、
ヒートシンク５０では、摩擦攪拌接合によって前述の接
合を行ったことにより、歪みが少なく、アーク溶接のよ
うな大きなビードやブローホール（孔）が形成されるこ
ともない。更に、ヒートシンク５０では、攪拌部３０を
フィン１３，２３の付け根に及ばないようにしているの
で、そのフィン１３，２３の変形を良好に防止すること
もできる。For this reason, the large heat sink 50 can be easily manufactured, and the strength and thermal characteristics of the fins 13 and 23 can be secured well. Also,
In the heat sink 50, by performing the above-described joining by friction stir welding, distortion is small, and large beads or blow holes (holes) such as arc welding are not formed. Further, in the heat sink 50, since the agitating portion 30 does not extend to the roots of the fins 13 and 23, the deformation of the fins 13 and 23 can be favorably prevented.
【００２６】本発明のヒートシンクの製造方法の一形態
では、撹拌部３０がベース１１，２１を厚さ方向に突き
抜けないように回転工具２８の差し込み深さを設定し
た。このため、図３に示すように、裏当て治具２５を宛
うことなく摩擦撹拌接合を行うことができる。この場
合、ヒートシンク５０の製造が一層容易になる。このよ
うな接合は、例えば、回転工具２８をベース１１，２１
の板厚の７０％以内の深さで差し込むことによって実行
可能で、この場合、撹拌部３０は上記板厚の８０％以内
の範囲で形成される。 One embodiment of the method for manufacturing a heat sink of the present invention
The stirring unit 30 sets the insertion depth of the rotary tool 28 so as not to penetrate the base 11 and 21 in the thickness direction
Was. For this reason , as shown in FIG. 3, friction stir welding can be performed without contacting the backing jig 25. In this case, the manufacture of the heat sink 50 is further facilitated. Such joining is performed, for example, by using the rotating tool 28 as the base 11, 21.
In this case, the stirrer 30 is formed within a range of 80% or less of the plate thickness.
【００２７】また、押出形材１０，２０としては、図４
に示すように、フィン１３，２３のベース１１，２１へ
の付け根にＲ部１３ａ，２３ａを有するものを使用して
もよく、図５に示すように、ベース１１，２１の上記突
き合わせ部分近傍に厚肉部１１ａ，２１ａを有するもの
を使用してもよい。これらの場合、回転工具２８の差し
込み深さを一層深くしても、フィン１３，２３の熱的特
性を確保しつつベース１１，２１の接合強度を一層良好
に確保することができる。As the extruded members 10 and 20, FIG.
As shown in FIG. 5, the fins 13 and 23 may be provided with R portions 13a and 23a at the base of the bases 11 and 21. As shown in FIG. Those having the thick portions 11a and 21a may be used. In these cases, even if the insertion depth of the rotary tool 28 is further increased, the bonding strength between the bases 11 and 21 can be further secured while securing the thermal characteristics of the fins 13 and 23.
【００２８】例えば、図４の場合、Ｒ部１３ａ，２３ａ
によってフィン１３，２３の強度を確保することがで
き、そのＲ部１３ａ，２３ａによってベース１１，２１
の突き合わせ部分を回転工具２８に抗して支持すること
もできる。従って、回転工具２８はベース１１，２１の
板厚の９０％以内の深さで差し込んでもよく、この場
合、攪拌部３０は上記板厚の９５％以内の範囲で形成さ
れる。For example, in the case of FIG. 4, the R sections 13a and 23a
The strength of the fins 13 and 23 can be ensured by the R portions 13a and 23a.
Can be supported against the rotary tool 28. Therefore, the rotary tool 28 may be inserted at a depth of 90% or less of the plate thickness of the bases 11 and 21. In this case, the stirring section 30 is formed within a range of 95% or less of the plate thickness.
【００２９】また、図５の場合も、熱影響部１０ａ，２
０ａがフィン１３，２３の付け根の全幅に及ぶのを厚肉
部１１ａ，２１ａによって防止すると共に、その厚肉部
１１ａ，２１ａによって上記突き合わせ部分を支持して
裏当て治具２５を一層良好に省略することができる。な
お、厚肉部１１ａ，２１ａの厚さは、ベース１１，２１
の他の部分の１．２〜２倍の厚さとすることが望まし
い。この場合、攪拌部３０を充分に深く形成することが
でき、かつ、フィン１３，２３が実質的に短くなるのを
抑制してその熱放散性を確保することができる。Also, in the case of FIG.
The thick portions 11a, 21a prevent 0a from extending over the entire width of the roots of the fins 13, 23, and the thick portions 11a, 21a support the abutting portion to further omit the backing jig 25. can do. Note that the thickness of the thick portions 11a and 21a is
It is desirable that the thickness be 1.2 to 2 times the thickness of the other portion. In this case, the stirring section 30 can be formed sufficiently deep, and the fins 13 and 23 can be prevented from being substantially shortened, and the heat dissipation can be ensured.
【００３０】更に、押出形材１０，２０としては、図６
に示すように、ベース１１，２１の上記突き合わせ部分
側の端面に沿って、縦に半分に割られたフィン１３ｂ，
２３ｂが立設されたものを使用してもよい。この場合、
上記突き合わせ部分をフィン１３ｂ，２３ｂによって支
持し、裏当て治具２５を良好に省略することができる。
また、回転工具２８を深く差し込んで攪拌部３０を深く
形成することができるので、ベース１１，２１の接合強
度も良好に確保することができる。なお、上記半分に縦
割りにされたフィン１３ｂ，２３ｂは、ベース１１，２
１に立設された他のフィン１３，２３の厚さの１／２よ
りも厚く形成してもよい。この場合、接合後のそのフィ
ン１３ｂ，２３ｂの強度を一層良好に確保することがで
きる。Further, as the extruded profiles 10 and 20, FIG.
As shown in FIG. 3, the fins 13b, which are vertically divided in half along the end surfaces of the bases 11 and 21 on the side of the butted portion, are provided.
The one having 23b standing may be used. in this case,
The butted portion is supported by the fins 13b and 23b, and the backing jig 25 can be omitted properly.
Further, since the stirring part 30 can be formed deep by inserting the rotary tool 28 deeply, the joining strength of the bases 11 and 21 can be secured well. The fins 13b and 23b, which are vertically divided in half, are connected to the bases 11 and 12.
It may be formed to be thicker than half of the thickness of the other fins 13 and 23 erected at 1. In this case, the strength of the fins 13b and 23b after the joining can be further ensured.
【００３１】また、図６の押出形材１０，２０では、ベ
ース１１，２１の突き合わせ部分側の端面には縦に半分
に割られたフィン１３ｂ，２３ｂを立設しているが、図
７に示すように、ベース１１，２１の他の部分と同様の
フィン１３，２３を立設してもよい。この場合も、同様
に裏当て治具２５を省略することができ、ベース１１，
２１の接合強度も同様に確保することができる。In the extruded members 10 and 20 shown in FIG. 6, fins 13b and 23b which are vertically divided in half are provided upright on the end surfaces of the bases 11 and 21 at the butted portions. As shown, fins 13 and 23 similar to other portions of the bases 11 and 21 may be provided upright. Also in this case, the backing jig 25 can be omitted similarly, and the base 11,
Similarly, the bonding strength of 21 can be ensured.
【００３２】更に、上記各実施の形態では、押出形材１
０，２０を上記突き合わせ部分に対して対称に構成して
いるが、両者は非対称であってもよい。例えば、図８に
示すように、ベース１１の上記突き合わせ部分側端面に
フィン１３を立設すると共にベース２１の上記突き合わ
せ部分側端面にはフィンを立設せず、接合したときにフ
ィン１３，２３が等間隔で配設されるようにしてもよ
い。Further, in each of the above embodiments, the extruded profile 1
Although 0 and 20 are configured symmetrically with respect to the butted portion, both may be asymmetrical. For example, as shown in FIG. 8, the fins 13 are erected on the end face of the base 11 on the side of the butted portion, and the fins are not provided on the end face of the base 21 on the side of the butted part. May be arranged at equal intervals.
【００３３】また、図９に示す押出形材１０，２０のよ
うに、ベース１１，２１の突き合わせ部分側の端面に互
いに係合する段部１１ｂ，２１ｂを設けてもよい。この
場合、段部１１ｂ，２１ｂの係合によってベース１１，
２１の位置関係が規定され、両者の摩擦攪拌接合が一層
容易になる。なお、図９の押出形材１０，２０は、段部
１１ｂ，２１ｂを設けた点を除いては図８のものと同様
に構成した。Further, like the extruded profiles 10 and 20 shown in FIG. 9, stepped portions 11b and 21b which engage with each other may be provided on the end surfaces of the bases 11 and 21 on the butted portion side. In this case, the engagement of the steps 11b, 21b causes the base 11,
21 is defined, and the friction stir welding of the two is further facilitated. Note that the extruded profiles 10 and 20 in FIG. 9 have the same configuration as that in FIG. 8 except that stepped portions 11b and 21b are provided.
【００３４】[0034]
【実施例】次に、上記各図を用いて説明したヒートシン
ク５０を実際に製造した。以下、その実験結果を実施例
として具体的に説明する。なお、本発明では、以下に述
べる実施例のように、アルミニウム，銅等を主体とした
軟質素材に対して適用した場合に一層顕著な効果が発揮
される。 （参考例１） アルミニウム合金６０６３のＴ１材からなる押出形材
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ、ベースの厚さ６ｍ
ｍ、フィンの太さ１．５ｍｍ、フィンの間隔５ｍｍ、フ
ィンの長さ８０ｍｍ、端面はベースの端面同士を突き合
わせるとフィンが等間隔になる形状、フィンの付け根は
Ｒなし）を幅方向に６列に並べ、接合部の裏当て治具と
して鋼製の板を配置した。鋼製の回転工具を２０００ｒ
ｐｍの回転数で接合線に差し込み、接合開始部では撹拌
部が裏当て治具に接する面に達する深さとなるようにし
て、そのまま４００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿っ
て移動させた（すなわち、図１で説明した製造方法）。
接合後、長さ３００ｍｍ毎に切断し、ベースのフィンの
付いていない側の面を１ｍｍ面削加工して製品とした
が、接合部は外観上問題なく、欠陥も全く見られなかっ
た。 （実施例１） アルミニウム合金６０６３のＴ１材からなる押出形材
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ、ベースの厚さ６ｍ
ｍ、フィンの太さ１．５ｍｍ、フィンの間隔５ｍｍ、フ
ィンの長さ８０ｍｍ、端面はベースの端面同士を突き合
わせるとフィンが等間隔になる形状、フィンの付け根は
Ｒなし）を幅方向に６列に並べ、接合部の裏当て治具は
配置しなかった。鋼製の回転工具を２０００ｒｐｍの回
転数で接合線に差し込み、接合開始部では撹拌部がベー
スの板厚に対して６５％の深さとなるようにして、その
まま４００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿って移動さ
せた（すなわち、図３で説明した製造方法）。接合後、
長さ３００ｍｍ毎に切断し、ベースのフィンの付いてい
ない側の面を１ｍｍ面削加工して製品としたが、接合部
は外観上問題なく、欠陥も全く見られなかった。 （実施例２） アルミニウム合金６０６３のＴ１材からなる押出形材
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ、ベースの厚さ５ｍ
ｍ、フィンの太さ１．５ｍｍ、フィンの間隔４ｍｍ、フ
ィンの長さ４０ｍｍ、端面はベースの端面同士を突き合
わせるとフィンが等間隔になる形状、フィンの付け根は
Ｒ３ｍｍ）を幅方向に２列に並べ、接合部の裏当て治具
は配置しなかった。鋼製の回転工具を２０００ｒｐｍの
回転数で接合線に差し込み、接合開始部では撹拌部がベ
ースの板厚に対して９０％の深さとなるようにして、そ
のまま４００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿って移動
させた（すなわち、図４で説明した製造方法）。接合
後、長さ３００ｍｍ毎に切断し、ベースのフィンの付い
ていない側の面を１ｍｍ面削加工して製品としたが、接
合部は外観上問題なく、欠陥も全く見られなかった。 （実施例３） アルミニウム合金６０６３のＴ１材からなる押出形材
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ、ベースの厚さ６ｍ
ｍ、フィンの太さ１．５ｍｍ、フィンの間隔５ｍｍ、フ
ィンの長さ８０ｍｍ、端面はベースの端面同士を突き合
わせるとフィンが等間隔になる形状、フィンの付け根は
Ｒなし）を幅方向に６列に並べ、接合部の裏当て治具は
配置しなかった。また、上記押出形材は、ベースの突き
合わせ部分の厚さが他の部分の２倍となるようにした。
鋼製の回転工具を２０００ｒｐｍの回転数で接合線に差
し込み、接合開始部では撹拌部がベースの板厚（上記他
の部分の板厚）に対して１００％の深さとなるようにし
て、そのまま４００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿っ
て移動させた（すなわち、図５で説明した製造方法）。
接合後、長さ３００ｍｍ毎に切断し、ベースのフィンの
付いていない側の面を１ｍｍ面削加工して製品とした
が、接合部は外観上問題なく、欠陥も全く見られなかっ
た。 （実施例４） アルミニウム合金６０６３のＴ１材からなる押出形材
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ、ベースの厚さ６ｍ
ｍ、フィンの太さ５０ｍｍ、フィンの間隔４ｍｍ、フィ
ンの長さ５０ｍｍ、端面には半分に縦割りにされたフィ
ンが立設され、その端面同士を突き合わせると他のフィ
ンと同様のフィンができて等間隔に配設される形状、フ
ィンの付け根はＲ１ｍｍ）を幅方向に３列に並べ、接合
部の裏当て治具は配置しなかった。鋼製の回転工具を２
０００ｒｐｍの回転数で接合線に差し込み、そのまま４
００ｍｍ／分の送り速度で接合線に沿って移動させた
（すなわち、図６で説明した製造方法）。接合後、長さ
２００ｍｍ毎に切断し、ベースのフィンの付いていない
側の面を１ｍｍ面削加工して製品としたが、接合部は外
観上問題なく、欠陥も全く見られなかった。Next, the heat sink 50 described with reference to the above drawings was actually manufactured. Hereinafter, the experimental results will be specifically described as examples. In the present invention, a more remarkable effect is exhibited when the present invention is applied to a soft material mainly composed of aluminum, copper, or the like as in the embodiments described below. ( Reference Example 1) Extruded shape material (width 150 mm x length 3000 mm, base thickness 6 m) made of T1 aluminum alloy 6063
m, fin thickness 1.5 mm, fin spacing 5 mm, fin length 80 mm, end faces are shaped such that the fins are equidistant when the end faces of the base are abutted with each other, and the fin base is not R). The steel plates were arranged in six rows as jigs for backing the joints. 2000r steel rotating tool
It was inserted into the joining line at a rotation speed of pm, and was moved along the joining line at a feed speed of 400 mm / min as it was so that the stirring portion had a depth reaching the surface in contact with the backing jig at the joining start portion ( That is, the manufacturing method described with reference to FIG. 1).
After joining, the base was cut every 300 mm, and the surface of the base without the fins was chamfered by 1 mm to obtain a product. The joint had no problem in appearance and no defect was observed at all. (Example 1 ) An extruded material (width 150 mm x length 3000 mm, base thickness 6 m) made of aluminum alloy 6063 T1 material
m, fin thickness 1.5 mm, fin spacing 5 mm, fin length 80 mm, end faces are shaped such that the fins are equidistant when the end faces of the base are abutted with each other, and the fin base is not R). The jigs were arranged in six rows, and no backing jig was arranged. A steel rotary tool is inserted into the joining line at a rotation speed of 2000 rpm. At the joining start portion, the stirrer is 65% deep with respect to the thickness of the base, and the joining line is directly fed at a feed speed of 400 mm / min. (That is, the manufacturing method described with reference to FIG. 3). After joining
The product was cut every 300 mm in length, and the surface of the base without the fins was chamfered by 1 mm to obtain a product. The joint had no problem in appearance and no defect was observed at all. (Example 2 ) An extruded shape member made of T1 material of aluminum alloy 6063 (width 150 mm x length 3000 mm, base thickness 5 m)
m, fin thickness 1.5 mm, fin spacing 4 mm, fin length 40 mm, the end faces are shaped such that the fins are equidistant when the end faces of the base are abutted, and the root of the fin is R3 mm) in the width direction. The jigs were lined up and no backing jig was placed. A steel rotary tool is inserted into the joining line at a rotation speed of 2000 rpm. At the joining start portion, the stirrer is 90% deep with respect to the thickness of the base, and the joining line is directly fed at a feed speed of 400 mm / min. (That is, the manufacturing method described with reference to FIG. 4). After joining, the base was cut every 300 mm, and the surface of the base without the fins was chamfered by 1 mm to obtain a product. The joint had no problem in appearance and no defect was observed at all. (Example 3 ) An extruded material (width 150 mm x length 3000 mm, base thickness 6 m) made of T1 material of aluminum alloy 6063
m, fin thickness 1.5 mm, fin spacing 5 mm, fin length 80 mm, end faces are shaped such that the fins are equidistant when the end faces of the base are abutted with each other, and the fin base is not R). The jigs were arranged in six rows, and no backing jig was arranged. Further, in the extruded profile, the thickness of the butted portion of the base was twice as large as that of the other portions.
A steel rotary tool is inserted into the joining line at a rotation speed of 2000 rpm, and at the joining start portion, the stirrer is set to have a depth of 100% with respect to the thickness of the base (the thickness of the other portions described above). It was moved along the joining line at a feed speed of 400 mm / min (that is, the manufacturing method described in FIG. 5).
After joining, the base was cut every 300 mm, and the surface of the base without the fins was chamfered by 1 mm to obtain a product. The joint had no problem in appearance and no defect was observed at all. (Example 4 ) An extruded shape member (width 150 mm x length 3000 mm, base thickness 6 m) made of T1 material of aluminum alloy 6063
m, fin thickness 50 mm, fin spacing 4 mm, fin length 50 mm, fins that are vertically split in half on the end face, and when the end faces are abutted against each other, fins similar to the other fins are formed. The fins were arranged at equal intervals and the fins had a root of R1 mm) in three rows in the width direction. 2 rotating tools made of steel
000 rpm and inserted into the joining line.
It was moved along the joining line at a feed rate of 00 mm / min (that is, the manufacturing method described with reference to FIG. 6). After joining, the product was cut every 200 mm in length, and the surface of the base without the fins was chamfered by 1 mm to obtain a product. The joint had no problem in appearance and no defect was observed at all.
【００３５】このように、上記各実施例及び参考例で
は、接合部に外観上問題なく、欠陥も全く見られない大
型薄肉のヒートシンクを、大型の押出加工用ダイスを使
用することなく極めて容易に製造することができた。ま
た、その各ヒートシンクでは、フィンの熱的特性も良好
に確保することができた。As described above, in each of the above Examples and Reference Examples , a large thin heat sink having no problem in appearance and no defect at the joint is used and a large extrusion die. It could be manufactured very easily without any. In addition, in each of the heat sinks, the thermal characteristics of the fins could be secured well.
【００３６】次に、本発明の技術的範囲には含まれない
ものの、本発明と同様に摩擦撹拌接合を利用してヒート
シンクを製造する製造方法を、更なる参考例として説明
する。次に述べる参考例でも、大型薄肉のヒートシンク
を、大型の押出加工用ダイスを使用することなく比較的
容易に製造することができる。 （参考例２） 図１０に示すように、厚さ４ｍｍの１５０ｍｍ角の無酸
素銅板をベース７１とし、その片面に、幅１ｍｍ×深さ
２ｍｍの溝７１ａを等間隔に１０本切削加工した。各溝
７１ａには、高さ１００ｍｍの無酸素銅板をフィン７３
として立て、ベース７１のフィン７３と反対の側から、
鋼製の回転工具を２０００ｒｐｍの回転数で差し込み、
フィン７３の真裏からベース７１の板厚分が撹拌される
ようにしてそのまま１００ｍｍ／分の送り速度で溝７１
ａに沿って移動させた。これによって、フィンの高さが
高く、歪みや軟化の少ないヒートシンク７０が得られ
た。 （参考例３） 図１１（Ａ）に示すように、アルミニウム合金６０６３
のＴ１材からなる２枚の押出ブスバー９１ａ，９１ｂ
（幅１５０ｍｍ×長さ３０００ｍｍ×厚さ８ｍｍ）を、
幅方向に突き合わせて摩擦撹拌接合し、ベース９１とし
た。その表面に、厚さ１ｍｍの両面ろうがクラッドされ
たブレージングシート（図示せず）を敷いた上で、コの
字型断面形状を有する厚さ１ｍｍの押出形材からなるフ
ィン９３を図１１（Ｂ）に示すように並べ、６００℃×
１分窒素ガス雰囲気で加熱してろう付けを行った。これ
によって、フィンの高さが高く、歪みや軟化の少ないヒ
ートシンク９０が得られた。Next, although not included in the technical scope of the present invention, a method of manufacturing a heat sink using friction stir welding in the same manner as in the present invention will be described as a further reference example. Also in the following reference example, a large thin heat sink can be manufactured relatively easily without using a large extrusion die. (Reference Example 2 ) As shown in FIG. 10, a 150 mm square oxygen-free copper plate having a thickness of 4 mm was used as a base 71, and 10 grooves 1 a having a width of 1 mm and a depth of 2 mm were cut on one surface at equal intervals. In each groove 71a, an oxygen-free copper plate having a height of 100 mm is provided with fins 73.
From the opposite side of the base 71 from the fins 73,
Insert a steel rotating tool at a rotation speed of 2000 rpm,
The groove 71 is fed from the back of the fin 73 at a feed speed of 100 mm / min.
It was moved along a. As a result, a heat sink 70 having a high fin height and less distortion and softening was obtained. (Reference Example 3 ) As shown in FIG.
Extruded bus bars 91a and 91b made of T1 material
(Width 150mm x length 3000mm x thickness 8mm)
The base 91 was joined by friction stir welding in the width direction. A 1 mm thick extruded fin 93 having a U-shaped cross section was placed on a brazing sheet (not shown) having a 1 mm thick double-sided braze clad on the surface thereof, and a U-shaped cross section was formed as shown in FIG. Arranged as shown in B), 600 ° C x
Brazing was performed by heating for 1 minute in a nitrogen gas atmosphere. As a result, a heat sink 90 having a high fin height and less distortion and softening was obtained.
【００３７】以上、本発明の実施の形態を具体的実施例
を挙げて説明したが、本発明は上記各実施の形態に何等
限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する
限り種々の形態で実施できることはいうまでもない。例
えば、本発明は、アルミニウム合金以外にも摩擦攪拌接
合が可能な種々の押出形材に適用することができる。As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention. Needless to say, the present invention can be implemented in the form described above. For example, the present invention can be applied to various extruded members that can be subjected to friction stir welding in addition to the aluminum alloy.
【００３８】また、図５に示した実施の形態では、厚肉
部１１ａ，２１ａが直近のフィン１３，２３の側面まで
及んでいるが、厚肉部１１ａ，２１ａは突き合わせ部分
近傍にのみ設けてもよい。この場合も、摩擦攪拌接合に
おける裏当て治具２５を省略して製造を容易にすると共
に、攪拌部３０を深く形成して接合強度を確保するとい
った効果は同様に生じる。但し、厚肉部１１ａ，２１ａ
が直近のフィン１３，２３の側面まで及んでいる場合
は、フィン１３，２３の熱的特性及び強度を一層良好に
確保することができる。In the embodiment shown in FIG. 5, the thick portions 11a and 21a extend to the side surfaces of the nearest fins 13 and 23, but the thick portions 11a and 21a are provided only near the abutting portion. Is also good. Also in this case, the effect of simplifying the manufacturing by omitting the backing jig 25 in the friction stir welding and securing the joining strength by forming the stirring portion 30 deeply similarly occurs. However, the thick portions 11a, 21a
Extends to the nearest side surfaces of the fins 13 and 23, the thermal characteristics and strength of the fins 13 and 23 can be further ensured.
【００３９】更に、本発明は、摩擦撹拌接合による金属
組織の変化（例えば、図１に示した熱影響部１０ａ，２
０ａ）がフィン１３，２３の付け根に全く及んでおら
ず、かつ、攪拌部の深さが前述の範囲（板厚の８０％以
内または９５％以内）を超えているものは含まないが、
上記付け根の少なくとも一部に金属組織の変化が及んで
いなければよい。すなわち、フィン１３，２３の付け根
の少なくとも一部に金属組織の変化が及んでいなけれ
ば、その金属組織の変化が及んでいない部分によってフ
ィンの熱的特性を充分に確保できるできる場合もある。
また、押出形材がフィンのベースへの付け根にＲを有す
る場合は、フィンの付け根が太くなり、フィンの強度を
一層良好に確保することができる。 Further, according to the present invention, the change in the metal structure due to the friction stir welding (for example, the heat affected zones 10a,
0a) is folded completely extends at the base of the fins 13 and 23
And the depth of the stirring section is within the above range (80% or less of the plate thickness).
Or within 95%) ,
It suffices that at least a part of the root does not have a change in the metal structure. In other words, if at least a part of the root of the fins 13 and 23 has not been changed in the metal structure, the portion where the metal structure has not changed may be able to sufficiently secure the thermal characteristics of the fin.
Further, when the extruded profile has an R at the base to the base of the fin, the base of the fins is thicker, Ru can ensure the strength of the fin more satisfactorily.
【００４０】また更に、上記各実施の形態では、ベース
１１，２１の接合部のフィン１３，２３とは反対側の面
から摩擦攪拌接合を行っているが、図１２に示すよう
に、ベース１１，２１の接合部のフィン２１，２３を立
設した側から摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合、
摩擦攪拌接合における裏当て治具が仮に必要な場合であ
っても、その裏当て治具は単純な平板によって構成する
ことができる。従って、例えば回転工具２８の差し込み
深さ等の、摩擦攪拌接合の条件にある程度の自由度を与
えつつ、製造を良好に容易にすることができるといった
効果が生じる。Further, in each of the above embodiments, the friction stir welding is performed from the surface of the joining portion of the bases 11 and 21 opposite to the fins 13 and 23, but as shown in FIG. , 21 may be subjected to friction stir welding from the side where the fins 21, 23 are erected. in this case,
Even if a backing jig in friction stir welding is required, the backing jig can be formed by a simple flat plate. Therefore, there is an effect that the manufacturing can be favorably facilitated while giving a certain degree of freedom to the conditions of the friction stir welding such as the insertion depth of the rotary tool 28.
【図１】 参考例１のヒートシンクの製造方法を表す説
明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a heat sink of Reference Example 1.
【図２】 その製造方法に用いられる回転工具の構成を
表す側面図である。FIG. 2 is a side view illustrating a configuration of a rotary tool used in the manufacturing method.
【図３】 実施例１のヒートシンクの製造方法を表す説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method of manufacturing the heat sink according to the first embodiment.
【図４】 実施例２のヒートシンクの製造方法を表す説
明図である。FIG. 4 is an explanatory view illustrating a method of manufacturing a heat sink according to a second embodiment.
【図５】 実施例３のヒートシンクの製造方法を表す説
明図である。FIG. 5 is an explanatory view illustrating a method of manufacturing a heat sink according to a third embodiment.
【図６】 実施例４のヒートシンクの製造方法を表す説
明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method of manufacturing the heat sink according to the fourth embodiment.
【図７】 そのヒートシンクの変形例を表す説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modification of the heat sink.
【図８】 本発明のヒートシンクの他の変形例を表す説
明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing another modification of the heat sink of the present invention.
【図９】 そのヒートシンクの更に他の変形例を表す説
明図である。FIG. 9 is an explanatory view showing still another modified example of the heat sink.
【図１０】 参考例２のヒートシンクの製造方法を表す
説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a method of manufacturing the heat sink of Reference Example 2 .
【図１１】 参考例３のヒートシンクの製造方法を表す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory view illustrating a method of manufacturing the heat sink of Reference Example 3 .
【図１２】 フィン側から接合を行った実施の形態を表
す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an embodiment in which bonding is performed from the fin side.
１０…押出形材 １０ａ…熱影響部 １１，２
１，７１，９１…ベース １１ａ…厚肉部 １３，１３ｂ，２３，２３ｂ，７
３，９３…フィン １３ａ，２３ａ…Ｒ部 ２０…押出形材
２５…裏当て治具 ２８…回転工具 ３０…撹拌部 ５０，７
０，９０…ヒートシンク10: Extruded shape material 10a: Heat affected zone 11, 12
1, 71, 91 ... base 11a ... thick part 13, 13b, 23, 23b, 7
3, 93: Fin 13a, 23a: R part 20: Extruded member
25 backing jig 28 rotating tool 30 stirrer 50, 7
0, 90 ... heat sink
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−177289（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−201189（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−47960（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−245055（ＪＰ，Ａ) Ｃｈｒｉｓ Ｄａｗｅｓ，Ｗａｙｎｅ Ｔｈｏｍａｓ，Ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓ ｔｉｒ ｊｏｉｎｉｎｇ ｏｆ ａｌｕ ｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ，ＢＵＬＬ ＥＴＩＮ ６，英国，ＴＷＩ，ｐ．124 −127 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12 310 H01L 23/36 H05K 7/20 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-177289 (JP, A) JP-A-10-201189 (JP, A) JP-A-11-47960 (JP, A) JP-A-11-245055 (JP, A) , A) Chris Dawes, Wayne Thomas, Friction stir joining of aluminium alloys, BULL ETIN 6, UK, TWI, p. 124 −127 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 20/12 310 H01L 23/36 H05K 7/20
Claims (7)
複数の金属製くし型押出形材を、上記ベースの幅方向に
接合してなるヒートシンクであって、 上記接合が摩擦撹拌接合によってなされると共に、 該摩擦撹拌接合による金属組織の変化が、上記フィンの
上記ベースへの付け根の一部に及び、かつ、全幅には及
んでいないことを特徴とするヒートシンク。1. A heat sink formed by joining a plurality of metal comb-shaped extruded members having fins standing on one surface of a plate-shaped base in a width direction of the base, wherein the joining is performed by friction stir welding. The heat sink is characterized in that a change in the metal structure due to the friction stir welding extends over a part of the root of the fin to the base and does not extend over the entire width.
複数の金属製くし型押出形材を、上記ベースの幅方向に
接合してなるヒートシンクであって、 上記接合が摩擦撹拌接合によってなされると共に、 該 摩擦撹拌接合による撹拌部が、上記ベースの接合部の
上記フィンとは反対側の面に、上記ベースの板厚の８０
％以内の範囲で形成されたことを特徴とするヒートシン
ク。2. A fin is erected on one side of a plate-like base.
A plurality of metal comb-shaped extruded sections are placed in the width direction of the base.
A heat sink formed by joining, wherein the joining is performed by friction stir welding , and a stirrer formed by the friction stir welding has a plate thickness of the base on a surface of the joining portion of the base opposite to the fins. Of 80
Features and to Ruhi Toshin <br/> click that is formed within a range of%.
複数の金属製くし型押出形材を、上記ベースの幅方向に
接合してなるヒートシンクであって、 上記接合が摩擦撹拌接合によってなされると共に、 上記フィンの上記ベースへの付け根にＲを有し、 上記摩擦撹拌接合による撹拌部が、上記ベースの接合部
の上記フィンとは反対側の面に、上記ベースの板厚の９
５％以内の範囲で形成されたことを特徴とするヒートシ
ンク。3. A fin is erected on one side of a plate-like base.
A plurality of metal comb-shaped extruded sections are placed in the width direction of the base.
A heat sink formed by joining , wherein the joining is performed by friction stir welding, and the fin has a root at a root of the base, and the stirring unit by the friction stir welding is a stirrer of the joining portion of the base. On the surface opposite to the fin, 9
Features and to Ruhi Toshi <br/> links that are formed within a range of 5%.
の端面近傍が、そのベースの他の部分より厚く形成され
たことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。4. The heat sink according to claim 1, wherein an area near the end face of the base where the friction stir welding is performed is formed thicker than other portions of the base.
の相対向する端面に沿って、フィンがそれぞれが立設さ
れたことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。5. The heat sink according to claim 1, wherein fins are erected along opposing end faces of the base on which the friction stir welding is performed.
ベースの接合部の上記フィンを立設した側から形成され
たことを特徴とする請求項１または４記載のヒートシン
ク。6. The heat sink according to claim 1, wherein the stirrer formed by the friction stir welding is formed from a side of the joint of the base where the fins are erected.
複数の金属製くし型押出形材を、上記ベースの幅方向に
接合してヒートシンクを製造するヒートシンクの製造方
法であって、 上記接合を摩擦撹拌接合によって行うと共に、 該摩擦撹拌接合の条件を、その摩擦撹拌接合による金属
組織の変化が上記フィンの上記ベースへの付け根の一部
に及び、かつ、全幅には及ばないように設定したことを
特徴とするヒートシンクの製造方法。7. A method for manufacturing a heat sink, comprising joining a plurality of extruded metal comb-shaped members having fins standing on one surface of a plate-shaped base in a width direction of the base, wherein the heat sink is manufactured. The joining is performed by friction stir welding, and the condition of the friction stir welding is set such that a change in the metal structure due to the friction stir welding is part of the root of the fin to the base .
Characterized in that the heat sink is set so as not to extend over the entire width.
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