JP3611930B2 - Heat sink manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP3611930B2
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Description

【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は、鋳ぐるみにより、取付モジュールとプレートフィンとの材質を同一又は異種材にて放熱性を優れたものにでき、成形取り出しが容易にでき、溶湯としての取付モジュールの周囲冷却を防止して均一凝固を可能とし、さらに前記取付モジュールへの巣又は気泡発生を防止できるヒートシンク製造装置及びその製造法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ＣＰＵ，ＭＰＵ等のＬＳＩ（高密度集積回路）において、熱的性能が部品の信頼度あるいは寿命に影響し、温度上昇がその寿命，高速性等に大きく影響される。ＬＳＩが高密度集積化および高速化されるのに伴い、それから発生する熱量が増大し、強制冷却できるものが必須となっている。また、ヒートパイプにおいても、強制冷却手段が必要とされている。そのような状況下において、ピンフィン付き又はプレートフィン付きのヒートシンクとして、空冷構造のものがあり、ＬＳＩ箇所を個別的に放熱でき、さらに、液体による冷却構造とは異なり、液漏れ等もなく故障もなく、簡易な構造で、安全性、信頼性の著しく高いものである。このようなピンフィン付き又はプレートフィン付きのヒートシンクでは、放熱性能において低いという問題がある。
【０００３】
これを解決して放熱性能を高めるには、具体的には、多数設けたピンフィンの直径を小さくしたり、或いは多数並列したプレートフィンの肉厚を薄くする程良いと研究されている。そこで、当該出願人は、特願平７−３３８９３７号において、プレートフィンの肉厚を１ｍｍ以下と薄くしても、ピンホール等が一切存在しない整然としたプレートフィンを製造できる発明を研究・開発した。さらに、鋳ぐるみ製造において、取付モジュール箇所の気泡の除去や密度の維持のために溶湯を加圧することも開発している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、取付モジュールの製造箇所に種々の問題点が発生している。即ち、加圧パンチで溶融金属を溶湯加工する際、（１）加圧パンチ１３とホルダー１１のすき間が大きい場合、溶湯がそれらすき間から逃げ、所定の圧力伝達ができず、健全な鋳ぐるみ品が得られなかった。更に、加工パンチ１３に抱きついた鋳物の除去には相当な工数を要する問題があった（図１０参照）。また、（２）加圧パンチ１３とホルダー１１のすき間が小さい（湯が入り込まない距離）場合、溶湯Ｃ０ が、型，パンチ，ホルダーに各々接触した瞬間、界面部に凝固膜を形成し、型内は、溶湯Ｃ０ が巻き込んだ空気又は気泡ａが逃げられない閉じられた状態となるため、鋳物中に内圧をもった巣ｂが多数存在する問題があった（図１１参照）。
【０００５】
また、加圧パンチ１３とホルダー１１のすき間に湯あるいは酸化物が微量でも入り込んだ場合、カジリｄとなって加圧パンチ１３とホルダー１１を損傷させる問題があった（図１１参照）。さらに、溶湯Ｃ０ はホルダー１１の接触部より凝固が始まり、先に固化するため、中央部の未凝固部ｅを加工することができなくなり、中央部に凝固によるヒケ巣ｆが発生する問題があった。加圧パンチ１３を段付形状にしたり、加圧パンチ１３の中央部を可動できる２段パンチ１４を形成しても、改善できなかった（図１２）。
【０００６】
以上のように、溶湯加圧時に溶湯が型と加圧パンチのすき間に浸入することで成形後のヒートシンクの取りだしを困難にしているため、この状況の改善が第１の目的である。また、溶湯への加圧に対して、型の周囲の壁による冷却での硬化が加圧を阻害するのを防止することが第２の目的である。そして、気泡等を吸収する手段を備えることにより、ベース部なる取付モジュールの気泡混在部分を排除し、混在部分の除去加工を減少させることが第３の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで発明者は、前記課題を解決することを目的とし、鋭意，研究を重ねた結果、その発明を、スリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型と、該金型の薄形穴部内に、該薄形穴部に対応する薄肉の板厚で、それぞれの上端が露出するように挿入したアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンと、前記金型が装填されたホルダーと、該ホルダー内壁を塞き、且つ前記金型上に載置された枠状で加圧変形可能な内ホルダーと、該内ホルダー内及び前記プレートフィンのそれぞれの上端を充填するアルミニウム等の非鉄金属の溶湯と、該溶湯及び内ホルダーを押圧する前記内ホルダーの中間径の外径を有する加圧パンチとからなるヒートシンク製造装置としたり、或いはスリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型の薄形穴部内に、該薄形穴部に対応する薄肉の板厚のアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンのそれぞれの上端が露出するように挿入し、これらをホルダー内に装填し、且つ該ホルダー内に、該ホルダー内壁を塞ぐようにした枠状で加圧変形可能な内ホルダーを挿入し、該内ホルダー内にアルミニウム等の非鉄金属の溶湯を充填し、前記プレートフィンのそれぞれの上端を溶湯にて埋設させ、前記内ホルダーの中間径の外径を有する加圧パンチにて前記溶湯及び内ホルダーを押圧し、前記溶湯が硬化した非鉄金属は取付モジュールとし、該取付モジュールに前記プレートフィンを多数植設して製造してなるヒートシンクの製造法としたことにより、取付モジュールとプレートフィンとの材質を同一又は異種材にて放熱性を優れたものにでき、成形取り出しが容易にでき、溶湯としての取付モジュールの周囲冷却を防止して均一凝固を可能とし、さらに前記取付モジュールへの巣又は気泡発生を防止でき、前記の課題を解決したものである。
【０００８】
【実施の態様】
本発明の第１の実施の形態の製造装置及び製造法について、図１乃至図７に基づいて説明する。まず、図６に示すように、製造装置により製造される，ＬＳＩ用又はヒートパイプ用のヒートシンクＡは、アルミニウム等で熱伝導率が優れた非鉄金属Ｃによる板状の取付モジュール１と、この上面に該取付モジュール１の材質と同一（図６参照）の非鉄金属Ｃによるプレートフィン２，２，…が多数植設されたものとから構成されている。
【０００９】
そのヒートシンクＡは、方形状の板片としての取付モジュール１に対して、薄肉の板厚ｔで，所定の板長さｓ，所定の板高さｈのプレートフィン２，２，…が所定間隔Ｐをおいて並列状に多数植設されている。
【００１０】
そのプレートフィン２，２間はあまり密に設けてもフィン間流路の流動抵抗が増加し、フィンは有効に働かない。このため、空気流速が小さい場合、過密にするようにプレートフィン２を用いるのは危険である。またフィンの設置間隔が粗に過ぎると伝熱面積が小さく、ヒートシンクとしての放熱性能が低下するため、流動抵抗の増大と伝熱面積の増加率との調和から決定される適正なるプレートフィン２，２相互の間隔を求めることが必要である。
【００１１】
その製造装置について説明する。図７（Ａ）に示すように、その金型Ｂは、僅かな穴幅Ｔで，所定の穴長さＳ，所定の穴深さＨをなしたスリット状の薄形穴部１０が所定間隔において多数設けられて構成されている。該薄形穴部１０の穴幅Ｔ，穴長さＳ，穴深さＨに対応するように、薄肉の板厚ｔで，所定の板長さｓ，所定の板高さｈに前記プレートフィン２は形成されている（図６参照）。即ち、薄形穴部１０の穴幅Ｔで，所定の穴長さＳ，所定の穴深さＨに、隙間が殆どないような寸法の、僅かに小さい形及び大きさとして形成されている。
【００１２】
１１は升状のホルダーであって、図３及び図４に示すように、この内部の下半分に、前記金型Ｂが取り出し可能で且つ密に装填されるように構成されている。前記ホルダー１１内壁を塞き、且つ前記金型Ｂ上に、枠状で加圧変形可能な内ホルダー１２が設けられている。
【００１３】
該内ホルダー１２は、枠状をなし、圧力にて変形可能な材質で、しかも断熱性能に優れたものとして構成されている。このような内ホルダー１２の実施の形態は複数存在する。まず、第１の実施の形態としては、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、角形升状をなし、アルミ箔にて空隙１２ａが多数形成するように，ハニカム状等に多数枚のアルミ箔積層成形品として形成されることもある。この場合には、その多数の空隙１２ａ，１２ａ，…が断熱層になると共に、加圧により適宜変形するように構成されている。さらに具体的には、その外径をＬ１ とし、厚みを除いた内径Ｌ２ とすると、その外径Ｌ１ は、前記ホルダー１１の内壁内径と略同一である。
【００１４】
また、内ホルダー１２の第２の実施の形態としては、図４に示すように、角形升状をなし、アルミ繊維にによるワイヤーたわし状のものとしてこれが圧縮されて形成され、即ち、アルミ繊維圧縮成形品として形成されたものである。この場合も、加圧変形性を有し、さらに、そのアルミ繊維間に多くの空気層又は通気性を有し、且つ空気層又は通気性ゆえに断熱性をも有している。
【００１５】
さらに、内ホルダー１２の第３の実施の形態としては、図示しないが、通常の砂型鋳造の鋳型材とし、水ガラスを砂に混練し成形し、ＣＯ２ ガスを吹きかけて固化させたものであり、ＣＯ２ 型６号砂造型品とすることもある。この場合の６号砂は粗く安く、コストも低くできる。このＣＯ２ 型６号砂造型品なる内ホルダー１２でも、加圧変形性を有し、また、その材質内部に空気層又は通気性を有し、且つ空気層又は通気性ゆえに断熱性をも有している。
【００１６】
また、内ホルダー１２の第４の実施の形態としては、図示しないが、石膏に水を加えて発泡させて造型する発泡石膏造形品とすることもある。この場合でも、加圧変形性を有し、石膏ゆえに断熱性も有している。また、合成樹脂を発泡成形品として、射出成形にて成形することもある。具体的には、ウレタン発泡成形品，フェノール発泡成形品，アクリル発泡成形品として構成されることもある。いずれの発泡成形品も加圧変形性を有し、断熱性も有してしている。
【００１７】
前記ホルダー１１の上方には、油圧装置による加圧パンチ１３が加圧可能に設けられている。該加圧パンチ１３の直径Ｄは、前記内ホルダー１２の外径Ｌ１ よりも小さく、内径Ｌ２ よりも大きく形成されている。即ち、内ホルダー１２の中間径となるように形成されている。具体的には、内ホルダー１２の外径Ｌ１ よりも数ｍｍ乃至１，２ｃｍ程度小さくなるように形成される。
【００１８】
また、前記取付モジュール１となる部材は、アルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ０ が、前記内ホルダー１２内及び薄形穴部１０に挿入されたプレートフィンのそれぞれの上端を充填されて、その後に加圧パンチ１３にて加圧されて、冷却されて構成されるものである。
【００１９】
次に、本発明の第１の製造方法の実施の形態について説明すると、まず、前記金型Ｂ内の多数の薄形穴部１０，１０，…内に、前記プレートフィン２，２をそれぞれ挿入する〔図７（Ｂ）参照〕。このとき、プレートフィン２のそれぞれの上端が前記薄形穴部１０の上部より僅かの高さ２ａだけ露出するようにセットする〔図１，図７（Ｃ）参照〕。このようにして全体の前記薄形穴部１０，１０，…にプレートフィン２，２，…を挿入する。
【００２０】
そして、このようなプレートフィン２を設けた金型Ｂを、ホルダー１１の内部に装填し、次いで、アルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ０ を充填し、前記プレートフィン２，２，…の上端が埋設するように充填する（図１参照）。このとき、溶湯Ｃ０ の中は、空気等を巻きこみ、プレートフィン２の上端は、鋳ぐるみが不完全な状態になっている。そして、油圧装置による加圧パンチ１３にて溶湯Ｃ０ 及び前記加圧パンチ１３の上辺箇所を加圧する（図２参照）。
【００２１】
すると、溶湯Ｃ０ は加圧されると同時に、前記内ホルダー１２も加圧されて変形する。このときの変形は、溶湯Ｃ０ が加圧されると、その力が内ホルダー１２を変形させ、力を吸収するようになる。具体的には、加圧パンチ１３は、最初に内ホルダー１２に接触するが、該内ホルダー１２は、加圧変形性のため、加圧パンチ１３の加圧力で押し潰され圧縮されていく。加圧パンチ１３と接触した溶湯Ｃ０ も同時に圧縮されていき、該溶湯Ｃ０ は、加圧パンチ１３とホルダー１１のすき間に逃げ込もうとするが、内ホルダー１２は、加圧とともに密度が上がってくるため、溶湯中の空気は逃げても、溶湯は閉じ込められ加圧されていく。このような溶湯加圧では、その溶湯Ｃ０ は、粘性が多い状態が好適である。この溶湯加圧では、溶湯Ｃ０ の金属組織がより密となり、硬度が増加するようになる。
【００２２】
その後、前記ホルダー１１を冷却させて、その溶湯Ｃ０ を養生する。その養生している状態で、プレートフィン２と、非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ０ とが非鉄金属Ｃで同一材質であるために、その金型Ｂからプレートフィン２の上端が露出している箇所なる露出部２ａは、その溶湯Ｃ０ の溶融温度にて溶解して一体化する。また、ホルダー１１を冷却しても、内ホルダー１２の存在にて取付モジュール１となる周縁箇所は早期に凝固しないで、全体の取付モジュール１が除々に凝固する。
【００２３】
即ち、断熱性の良い内ホルダー１２の存在により、溶湯Ｃ０ の凝固は、内ホルダー１２に接触している部分と中央部とほぼ同程度の凝固速度となるため、プレートフィン２全体に均等な圧力を伝えることが可能になり、結果としてプレートフィン２の良好なる鋳ぐるみができるものである。このようにして溶湯Ｃ０ が硬化した後に、硬化した所定厚さの非鉄金属Ｃとプレートフィン２，２，…と変形した内ホルダー１２とを前記ホルダー１１から取り出し、且つその金型Ｂから非鉄金属Ｃとプレートフィン２，２，…と変形した内ホルダー１２とを取り出す（図５参照）。
【００２４】
その後に、該内ホルダー１２は廃棄して、非鉄金属Ｃは取付モジュール１として成形でき、該取付モジュール１には前記プレートフィン２，２，…が一体化して多数植設することができる（図５の上側参照）。また、必要に応じて取付モジュール１の外周を整然と加工することもある。これによって、プレートフィン２と取付モジュール１とがそれぞれ同一の金属材によるヒートシンクＡを製造できる（図６参照）。
【００２５】
次に、別の実施の形態の製造装置又は製造法では、アルミニウム等の非鉄金属Ｃによる板状の取付モジュール１と、この上面に該取付モジュール１の異なる材質の銅等の金属製のプレートフィン２，２，…が多数植設されたものとから構成されているヒートシンクＡの製造装置又は製造法である。この場合は、前記第２の製造法と略同一であるが、そのプレートフィン２の上端は、溶湯Ｃ０ に溶解せず、プレートフィン２と取付モジュール１とが別部材として構成されるものである（図８及び図９参照）。この場合には、特に、プレートフィン２の材質を放熱性能を増加できるようにできる。
【００２６】
また、前記ヒートシンクＡは、方形状の板片の取付モジュール１を使用したが、図示しないが、円形状の取付モジュール１とすることもある。この場合のプレートフィン２の板長さは、直径付近で最大となるように個々のものが相違するように所定間隔をおいて並列状に多数植設されている。この場合の金型Ｂ，ホルダー１１，内ホルダー１２等は平面的に見て円形をなすように構成されている。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、スリット状の薄形穴部１０を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型Ｂと、該金型Ｂの薄形穴部１０内に、該薄形穴部１０に対応する薄肉の板厚で、それぞれの上端が露出するように挿入したアルミニウム等の非鉄金属Ｃによるプレートフィン２と、前記金型Ｂが装填されたホルダー１１と、該ホルダー１１内壁を塞き、且つ前記金型Ｂ上に載置された枠状で加圧変形可能な内ホルダー１２と、該内ホルダー１２内及び前記プレートフィン２のそれぞれの上端を充填するアルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ０ と、該溶湯Ｃ０ 及び内ホルダー１２を押圧する該内ホルダー１２の中間径の外径を有する加圧パンチ１３とからなるヒートシンク製造装置としたことにより、本装置によれば、プレートフィン２は溶湯Ｃ０ にて製造時において成形するものではないため、予め、ピンホール等の一切存在しない整然としたものにできる。
【００２８】
また、請求項１の発明では、使用後に廃棄するもので、しかも加圧変形性を有しているため、加圧時に変形して、金型Ｂと加圧パンチ１３とのすき間を塞ぎ、溶湯Ｃ０ が外部側に流出しているのを防止でき、これによって型から製品の取り出しが容易となるし、また、内ホルダー１２は加圧変形可能なため、該内ホルダー１２が変形するために、溶湯Ｃ０ を加圧したときに、該溶湯Ｃ０ が内ホルダー１２側に押し出すようになり、溶湯Ｃ０ の加圧が確実となり、取付モジュール１箇所の気泡混在部分が生ぜず、良好なるヒートシンクの加工ができる。
【００２９】
また、請求項２の発明では、請求項１において、前記内ホルダー１２を断熱性を有するものとしたヒートシンクの製造装置又は製造法としたことにより、溶湯Ｃ0 の凝固は、内ホルダー１２に接触している部分と中央部とほぼ同程度の凝固速度となるため、プレートフィン２全体に均等な圧力を伝えることが可能になり、結果としてプレートフィン２の良好なる鋳ぐるみができる利点がある。
【００３０】
請求項３の発明では、請求項１において、前記プレートフィン２と取付モジュール１とを同一材質にしてなるヒートシンクの製造法としたことにより、製造したヒートシンクＡが、同一材質ゆえに、溶湯Ｃ0 とプレートフィン２とが溶融して一体化し、強固となるのみならず、製造費用を安価にできる。
【００３１】
請求項４の発明では、請求項１において、前記プレートフィン２と取付モジュール１とを異なる材質にしてなるヒートシンクの製造法としたことにより、製造したヒートシンクＡのプレートフィン２が、より放熱性能が優れたものにできる利点がある。
【００３２】
また、請求項５の発明では、スリット状の薄形穴部１０を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型Ｂの薄形穴部１０内に、該薄形穴部１０に対応する薄肉の板厚のアルミニウム等の非鉄金属Ｃによるプレートフィン２のそれぞれの上端が露出するように挿入し、これらをホルダー１１内に装填し、且つ該ホルダー１１内に、該ホルダー１１内壁を塞ぐようにした枠状で加圧変形可能な内ホルダー１２を挿入し、該内ホルダー１２内にアルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ0 を充填し、前記プレートフィン２のそれぞれの上端を溶湯Ｃ0 にて埋設させ、前記内ホルダー１２の中間径の外径を有する加圧パンチ１３にて前記溶湯Ｃ0 及び内ホルダー１２を押圧し、前記溶湯Ｃ0 が硬化した非鉄金属Ｃは取付モジュール１とし、該取付モジュール１に前記プレートフィン２を多数植設して製造してなるヒートシンクの製造法としたことにより、取付モジュール１とプレートフィン２とが同質又は異質であっても、プレートフィン２は予め製造されたものであり、該プレートフィン２は製造時において成形するものではないため、従来のダイキャストによって圧力を加えて行うものとは大きく相違し、完成したときには、プレートフィン２は、ピンホール等の一切存在しない整然としたものにできる。さらに、プレートフィン２は、特に、予め成形するために、薄肉材であっても十分なる成形ができる。
【００３３】
特に、請求項５の発明では、ホルダー１１内に、該ホルダー１１内壁を塞ぐようにした枠状で加圧変形可能な内ホルダー１２を挿入し、該内ホルダー１２内にアルミニウム等の非鉄金属Ｃの溶湯Ｃ0 を充填し、前記プレートフィン２のそれぞれの上端を溶湯Ｃ0 にて埋設させ、前記内ホルダー１２の中間径の外径を有する加圧パンチ１３にて前記溶湯Ｃ0 及び内ホルダー１２を押圧したことにより、加圧パンチ１３は、最初に内ホルダー１２に接触するが、該内ホルダー１２は、加圧変形性のため、加圧パンチ１３の加圧力で押し潰され圧縮され、加圧パンチ１３と接触した溶湯Ｃ0 も同時に圧縮されていき、該溶湯Ｃ0 は、加圧パンチ１３とホルダー１１のすき間に逃げ込もうとするが、内ホルダー１２が変形してここに逃げ、溶湯中の空気は逃げても、溶湯Ｃ0 は閉じ込められ加圧され、該溶湯Ｃ0 内の巣や空気はなくなり、巣のない熱伝導率が優れた放熱効果の極めて高いヒートシンクの製造ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶湯及び内ホルダーに対して加圧パンチにて押圧せんとする断面図
【図２】溶湯及び内ホルダーに対して加圧パンチにて押圧完了した断面図
【図３】（Ａ）は内ホルダーの斜視図（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図
【図４】別の実施の形態の内ホルダーの斜視図
【図５】溶湯が硬化した後に、金型からプレートフィン付き取付モジュールを取り出している状態の断面図
【図６】取付モジュールとプレートフィンとが同材質のヒートシンクが製造完了した断面図
【図７】（Ａ）は金型の斜視図
（Ｂ）は金型の薄形穴部内に、予め製造したプレートフィンを挿入している状態の断面図
（Ｃ）はプレートフィンを植設完了した要部拡大断面図
【図８】プレートフィンと取付モジュールとが異なる非鉄金属となっているヒートシンクの別の実施の形態の斜視図
【図９】図８の要部拡大断面図
【図１０】従来技術の加圧状態の断面図
【図１１】従来技術の加圧状態の断面図
【図１２】従来技術の加圧状態の断面図
【符号の説明】
１…取付モジュール
２…プレートフィン
１０…薄形穴部
１１…ホルダー
１２…内ホルダー
１３…加圧パンチ
Ｂ…金型
Ｃ…非鉄金属
Ｃ０ …溶湯[0001]
[Technical field belonging to the invention]
In the present invention, the cast module allows the mounting module and the plate fin to be made of the same or different materials with excellent heat dissipation, can be easily taken out, and prevents the mounting module from being cooled as a molten metal. In particular, the present invention relates to a heat sink manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof that can uniformly solidify and can prevent generation of nests or bubbles in the mounting module.
[0002]
[Prior art]
In an LSI (High Density Integrated Circuit) such as a CPU or MPU, the thermal performance affects the reliability or life of the component, and the temperature rise is greatly influenced by the life, high speed and the like. As LSIs are densely integrated and speeded up, the amount of heat generated from the LSI increases, and it is essential to be able to perform forced cooling. Further, a forced cooling means is required also in the heat pipe. Under such circumstances, heat sinks with pin fins or plate fins have air-cooled structures, which can dissipate heat individually in LSI locations, and unlike liquid cooling structures, there are no liquid leaks and failures. It has a simple structure and is extremely safe and reliable. Such a heat sink with pin fins or plate fins has a problem of low heat dissipation performance.
[0003]
In order to solve this problem and improve the heat dissipation performance, specifically, it has been studied that it is better to reduce the diameter of a large number of pin fins or to reduce the thickness of a large number of parallel plate fins. Therefore, in the Japanese Patent Application No. 7-338937, the applicant has researched and developed an invention that can manufacture an orderly plate fin that does not have any pinholes even if the thickness of the plate fin is reduced to 1 mm or less. . Furthermore, in casting production, the development of pressurizing the molten metal to remove bubbles at the mounting module and to maintain the density has also been developed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, various problems have occurred in the manufacturing location of the mounting module. That is, when a molten metal is processed with a pressure punch, (1) if the gap between the pressure punch 13 and the holder 11 is large, the molten metal escapes from the gap and cannot transmit a predetermined pressure, so a healthy cast product Was not obtained. Furthermore, there is a problem that a considerable man-hour is required to remove the casting hung on the machining punch 13 (see FIG. 10). (2) When the gap between the pressure punch 13 and the holder 11 is small (distance where hot water does not enter), a solidified film is formed at the interface at the moment when the molten metal C 0 comes into contact with the mold, punch and holder, Since the inside of the mold is in a closed state where the air or bubbles a in which the molten metal C 0 is entrained cannot escape, there is a problem that a large number of nests b having internal pressure exist in the casting (see FIG. 11).
[0005]
Further, when even a small amount of hot water or oxide enters between the gap between the pressure punch 13 and the holder 11, there is a problem that the pressure punch 13 and the holder 11 are damaged due to galling (see FIG. 11). Furthermore, since the molten metal C 0 begins to solidify from the contact portion of the holder 11 and solidifies first, the unsolidified portion e in the central portion cannot be processed, and there is a problem in that a foci due to solidification occurs in the central portion. there were. Even if the pressure punch 13 is formed into a stepped shape or the two-stage punch 14 that can move the central portion of the pressure punch 13 is formed, the improvement has not been achieved (FIG. 12).
[0006]
As described above, since the molten metal permeates between the mold and the pressure punch when the molten metal is pressurized, it is difficult to take out the heat sink after molding. Therefore, the improvement of this situation is the first object. Further, the second object is to prevent the pressurization from being inhibited by the cooling by the wall around the mold with respect to the pressurization to the molten metal. A third object of the present invention is to eliminate the bubble mixed portion of the mounting module serving as the base portion and reduce the removal processing of the mixed portion by providing means for absorbing bubbles and the like.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the inventor aimed at solving the above-mentioned problems, and as a result of earnest and research, as a result of the invention, a mold having a large number of slit-like thin hole portions formed in parallel at a predetermined interval; A plate fin made of a non-ferrous metal such as aluminum and inserted so that the upper end of each thin hole corresponding to the thin hole is exposed in the thin hole of the mold, and the mold is loaded. An inner holder that closes the inner wall of the holder and that is placed on the mold and can be deformed under pressure, and aluminum that fills the upper ends of the inner holder and the plate fin. A non-ferrous metal melt and a pressure punch having an outer diameter that is an intermediate diameter of the inner holder that presses the melt and the inner holder, or a slit-like thin hole portion at a predetermined interval. Ordinary Inserted into the thin hole portion of the die formed in large numbers so that the upper ends of the plate fins made of a non-ferrous metal such as aluminum having a thin thickness corresponding to the thin hole portion are exposed, and these are the holders. The inner holder is inserted into the holder, and a pressure-deformable inner holder is inserted into the holder so as to block the inner wall of the holder, and the inner holder is filled with a molten non-ferrous metal such as aluminum, The upper end of each plate fin is embedded with molten metal, the molten metal and the inner holder are pressed with a pressure punch having an outer diameter that is the intermediate diameter of the inner holder, and the non-ferrous metal in which the molten metal is cured serves as a mounting module. The mounting module and the plate fin are made of the same or different materials by using a heat sink manufacturing method in which a large number of the plate fins are implanted in the mounting module. The heat dissipation can be made excellent, the molding can be easily taken out, the surrounding cooling of the mounting module as a molten metal can be prevented and uniform solidification can be achieved, and further, the formation of nests or bubbles in the mounting module can be prevented, This is a solution to this problem.
[0008]
Embodiment
A manufacturing apparatus and a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 6, a heat sink A for LSI or heat pipe manufactured by a manufacturing apparatus includes a plate-like mounting module 1 made of non-ferrous metal C, such as aluminum, which has excellent thermal conductivity, and an upper surface thereof. Are made of a plurality of plate fins 2, 2,... Made of the same non-ferrous metal C as the material of the mounting module 1 (see FIG. 6).
[0009]
The heat sink A has a thin plate thickness t, a predetermined plate length s, a predetermined plate height h, plate fins 2, 2,... With respect to the mounting module 1 as a square plate piece. Many Ps are planted in parallel.
[0010]
Even if the plate fins 2 and 2 are provided too densely, the flow resistance of the flow path between the fins increases, and the fins do not work effectively. For this reason, when the air flow velocity is small, it is dangerous to use the plate fins 2 so as to be overcrowded. Also, if the fin installation interval is too coarse, the heat transfer area is small and the heat dissipation performance as a heat sink is reduced, so the appropriate plate fins 2 determined from the harmony of the increase in flow resistance and the rate of increase in the heat transfer area It is necessary to determine the distance between the two.
[0011]
The manufacturing apparatus will be described. As shown in FIG. 7A, the mold B has a small hole width T, a slit-like thin hole portion 10 having a predetermined hole length S and a predetermined hole depth H. Are provided in large numbers. In order to correspond to the hole width T, hole length S, and hole depth H of the thin hole portion 10, the plate fin has a thin plate thickness t, a predetermined plate length s, and a predetermined plate height h. 2 is formed (see FIG. 6). That is, it is formed as a slightly smaller shape and size with a hole width T of the thin hole portion 10, a predetermined hole length S and a predetermined hole depth H so that there is almost no gap.
[0012]
Reference numeral 11 denotes a bowl-shaped holder, and as shown in FIGS. 3 and 4, the mold B can be taken out and densely loaded into the lower half of the holder. An inner holder 12 that closes the inner wall of the holder 11 and is pressure-deformable in a frame shape is provided on the mold B.
[0013]
The inner holder 12 has a frame shape, is made of a material that can be deformed by pressure, and is excellent in heat insulation performance. There are a plurality of such embodiments of the inner holder 12. First, as a first embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, a large number of honeycomb-shaped sheets are formed so that a plurality of voids 12a are formed with aluminum foil as shown in FIGS. It may be formed as a laminated product of aluminum foil. In this case, the large number of voids 12a, 12a,... Become heat insulation layers and are appropriately deformed by pressurization. More specifically, when the outer diameter is L 1 and the inner diameter L 2 is the thickness excluding the thickness, the outer diameter L 1 is substantially the same as the inner wall inner diameter of the holder 11.
[0014]
In addition, as shown in FIG. 4, the second embodiment of the inner holder 12 is formed into a square hook shape, which is compressed and formed as a wire squirrel shape made of aluminum fibers, that is, aluminum fiber compression. It is formed as a molded product. Also in this case, it has pressure deformability, and also has many air layers or air permeability between the aluminum fibers, and also has heat insulation properties due to the air layer or air permeability.
[0015]
Furthermore, as a third embodiment of the inner holder 12, although not shown in the drawing, a mold material for normal sand mold casting is used, water glass is kneaded and molded into sand, and CO 2 gas is blown and solidified. , CO 2 type No. 6 sand molding product. In this case, No. 6 sand is rough and cheap, and the cost can be reduced. This CO 2 type No. 6 sand molding product inner holder 12 also has pressure deformation, has an air layer or air permeability inside the material, and also has heat insulation due to the air layer or air permeability. doing.
[0016]
Further, as a fourth embodiment of the inner holder 12, although not shown, a foamed gypsum molded product may be formed by adding water to gypsum and foaming it. Even in this case, it has pressure-deformability and also has heat insulation properties because of gypsum. Further, the synthetic resin may be molded by injection molding as a foam molded product. Specifically, it may be configured as a urethane foam molded product, a phenol foam molded product, or an acrylic foam molded product. All the foam molded articles have pressure deformability and also have heat insulation properties.
[0017]
Above the holder 11, a pressure punch 13 by a hydraulic device is provided so as to be pressurized. The pressure punch 13 has a diameter D smaller than the outer diameter L 1 of the inner holder 12 and larger than the inner diameter L 2 . That is, it is formed to have an intermediate diameter of the inner holder 12. Specifically, it is formed to be several mm to about 1,2cm smaller than the outer diameter L 1 of the inner holder 12.
[0018]
Further, the mounting module 1 become member, the molten metal C 0 non-ferrous metals C such as aluminum, is filled with the respective upper ends of the plate fins are inserted into said holder 12 and Usukatachiana unit 10, then The pressure punch 13 is pressurized and cooled.
[0019]
Next, an embodiment of the first manufacturing method of the present invention will be described. First, the plate fins 2 and 2 are respectively inserted into the many thin hole portions 10, 10,. [Refer to FIG. 7B]. At this time, the plate fins 2 are set such that the upper ends of the plate fins 2 are exposed by a slight height 2a from the upper part of the thin hole 10 (see FIGS. 1 and 7C). In this way, the plate fins 2, 2,... Are inserted into the entire thin holes 10, 10,.
[0020]
Then, such a plate fin 2 is provided mold B, loaded inside the holder 11, then filled with molten metal C 0 non-ferrous metals C such as aluminum, the plate fins 2, 2, ... upper end of the (See FIG. 1). At this time, the inside of the molten metal C 0, entrained air, etc., the upper end of the plate fin 2, insert casting is in an incomplete state. Then, pressurize the upper portion of the molten metal C 0 and the pressing punch 13 at pressing punch 13 by the hydraulic device (see FIG. 2).
[0021]
Then, simultaneously with the pressurization of the molten metal C 0 , the inner holder 12 is also pressurized and deformed. The deformation at this time is such that when the molten metal C 0 is pressurized, the force deforms the inner holder 12 and absorbs the force. Specifically, the pressure punch 13 first contacts the inner holder 12, but the inner holder 12 is crushed and compressed by the pressure of the pressure punch 13 because of pressure deformation. Melt C 0 in contact with the pressing punch 13 also will be simultaneously compressed, solution Yu C 0 is when you Nigekomo the gap of the pressure punch 13 and the holder 11, the inner holder 12, the density with increasing pressure As it rises, even if the air in the molten metal escapes, the molten metal is confined and pressurized. In such molten metal pressurization, it is preferable that the molten metal C 0 has a high viscosity. With this molten metal pressurization, the metal structure of the molten metal C 0 becomes denser and the hardness increases.
[0022]
Thereafter, the holder 11 is cooled, and the molten metal C 0 is cured. Since the plate fin 2 and the molten metal C 0 of the non-ferrous metal C are made of the same material with the non-ferrous metal C in the cured state, the upper end of the plate fin 2 is exposed from the mold B. exposed portion 2a is integrally and dissolved at the melting temperature of the molten metal C 0. Further, even if the holder 11 is cooled, the peripheral portion that becomes the mounting module 1 does not solidify early due to the presence of the inner holder 12, and the entire mounting module 1 gradually solidifies.
[0023]
In other words, due to the presence of the inner holder 12 having good heat insulation, the molten metal C 0 is solidified at a rate substantially equal to that of the portion in contact with the inner holder 12 and the central portion, so that the entire plate fin 2 is evenly solidified. It becomes possible to transmit pressure, and as a result, a good casting of the plate fin 2 can be achieved. After the molten metal C 0 is hardened in this way, the hardened non-ferrous metal C having a predetermined thickness, the plate fins 2, 2,... And the deformed inner holder 12 are taken out from the holder 11, and the non-ferrous metal is removed from the mold B. The metal C, the plate fins 2, 2,... And the deformed inner holder 12 are taken out (see FIG. 5).
[0024]
Thereafter, the inner holder 12 is discarded, and the non-ferrous metal C can be formed as the mounting module 1, and a large number of the plate fins 2, 2,. (See the upper side of 5). Moreover, the outer periphery of the attachment module 1 may be processed orderly as needed. Accordingly, the heat sink A made of the same metal material can be manufactured for the plate fin 2 and the mounting module 1 (see FIG. 6).
[0025]
Next, in a manufacturing apparatus or manufacturing method according to another embodiment, a plate-like mounting module 1 made of non-ferrous metal C such as aluminum and a plate fin made of metal such as copper of a different material of the mounting module 1 on the upper surface. This is a manufacturing apparatus or manufacturing method of the heat sink A composed of a plurality of planted 2, 2,. In this case, the second, but the preparation is substantially the same, the upper end of the plate fin 2 is not dissolved in the melt C 0, in which the plate fins 2 and the mounting module 1 is configured as a separate member Yes (see FIG. 8 and FIG. 9). In this case, in particular, the material of the plate fins 2 can increase the heat dissipation performance.
[0026]
Moreover, although the said heat sink A used the attachment module 1 of the square-shaped board piece, although not shown in figure, it may be set as the circular attachment module 1. FIG. In this case, a large number of plate fins 2 are arranged in parallel at predetermined intervals so that the individual plate lengths are different so as to be the maximum in the vicinity of the diameter. In this case, the mold B, the holder 11, the inner holder 12, and the like are configured so as to form a circle when viewed in plan.
[0027]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a mold B in which a large number of slit-shaped thin hole portions 10 are formed in parallel at predetermined intervals, and the thin hole portion is formed in the thin hole portion 10 of the mold B. The plate fin 2 is made of a non-ferrous metal C such as aluminum and is inserted so that the upper end of each is exposed with a thin plate thickness corresponding to 10, the holder 11 loaded with the mold B, and the inner wall of the holder 11 are closed. A non-ferrous metal C such as aluminum filling the upper end of each of the inner holder 12 and the plate fin 2 in a frame shape and placed on the mold B. a molten metal C 0, by which a heat sink manufacturing apparatus comprising a pressing punch 13 and having an outer diameter of the intermediate diameter of the inner holder 12 for pressing the solution hot C 0 and the inner holder 12, according to this device, the plate fin 2 molten metal C Because not be molded at the time of manufacturing in advance, it can be orderly stuff absence any pinholes.
[0028]
Further, in the first aspect of the present invention, since it is discarded after use and has pressure deformability, it is deformed at the time of pressurization, and the gap between the mold B and the pressure punch 13 is closed. C 0 can be prevented from flowing out to the outside, thereby making it easy to take out the product from the mold, and the inner holder 12 can be deformed under pressure, so that the inner holder 12 is deformed. when the pressurized molten metal C 0, is as solution water C 0 pushes the inner holder 12 side, the pressure of the molten metal C 0 is ensured without developing air bubbles mixed portion of one location mounting module, comprising good Heat sink can be processed.
[0029]
Further, in the invention of claim 2, the solidification of the molten metal C 0 is brought into contact with the inner holder 12 by using the heat sink manufacturing apparatus or manufacturing method in which the inner holder 12 has a heat insulating property. Since the solidification speed is approximately the same as that of the center portion and the center portion, it is possible to transmit a uniform pressure to the entire plate fin 2, and as a result, there is an advantage that a good casting of the plate fin 2 can be achieved.
[0030]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, since the heat sink A manufactured by using the same material for the plate fin 2 and the mounting module 1 is the same material, the molten C 0 The plate fin 2 is melted and integrated to be strong, and the manufacturing cost can be reduced.
[0031]
According to a fourth aspect of the present invention, the plate fin 2 of the manufactured heat sink A has a higher heat dissipation performance due to the manufacturing method of the heat sink in which the plate fin 2 and the mounting module 1 are made of different materials. There is an advantage that can be made excellent.
[0032]
In the invention of claim 5, the slit-shaped thin hole portions 10 correspond to the thin hole portions 10 in the thin hole portions 10 of the mold B in which a large number are formed in parallel at a predetermined interval. Insert the plate fins 2 made of a non-ferrous metal C such as thin-walled aluminum so that the upper ends of the plate fins 2 are exposed, load them into the holder 11, and close the inner wall of the holder 11 in the holder 11. An inner holder 12 having a frame shape that can be deformed under pressure is inserted, and the inner holder 12 is filled with a molten metal C 0 of non-ferrous metal C such as aluminum, and the upper ends of the plate fins 2 are respectively connected to the molten metal C 0 . The molten iron C 0 and the inner holder 12 are pressed by a pressure punch 13 having an outer diameter that is an intermediate diameter of the inner holder 12, and the non-ferrous metal C cured by the molten C 0 is used as the mounting module 1. Mounting module The plate fin 2 is manufactured in advance even if the mounting module 1 and the plate fin 2 are the same or different from each other because the heat sink is manufactured by planting a large number of the plate fins 2. Since the plate fins 2 are not molded at the time of manufacture, the plate fins 2 are greatly different from those performed by applying pressure by conventional die casting. When completed, the plate fins 2 have no pinholes or the like. Don't be orderly. Furthermore, the plate fin 2 can be sufficiently molded even if it is a thin material, in particular, because it is previously molded.
[0033]
In particular, in the invention of claim 5, a frame-shaped inner holder 12 that is pressure-deformable so as to close the inner wall of the holder 11 is inserted into the holder 11, and a non-ferrous metal C such as aluminum is inserted into the inner holder 12. filled with the molten metal C 0, the respective upper ends of the plate fins 2 is buried in the melt C 0, the melt C 0 and the inner holder at pressing punch 13 having an outer diameter of the intermediate diameter of the inner holder 12 When the pressure punch 13 is pressed, the pressure punch 13 first comes into contact with the inner holder 12, but the inner holder 12 is crushed and compressed by the pressure of the pressure punch 13 because of pressure deformation, pressing punch 13 melt C 0 in contact with even continue compressed simultaneously, solution Yu C 0 is when you Nigekomo the gap of the pressure punch 13 and the holder 11, escapes to here inner holder 12 is deformed The air in the melt Even run away, molten metal C 0 is pressurized trapped, no longer cavities and air in the solution Yu C 0, can be produced in very high heat sink excellent heat radiation effect can nest without thermal conductivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a molten metal and an inner holder pressed by a pressure punch. FIG. 2 is a cross-sectional view of the molten metal and an inner holder pressed by a pressure punch. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 4A. FIG. 4 is a perspective view of the inner holder according to another embodiment. FIG. Cross-sectional view of the finned mounting module taken out. Fig. 6 Cross-sectional view of the mounting module and plate fin made of the same material heat sink. Fig. 7 (A) is a perspective view of the mold. A cross-sectional view (C) of a state where a pre-manufactured plate fin is inserted into the thin hole portion of the mold is an enlarged cross-sectional view of the main part after the plate fin has been implanted. [Fig. Another real thing about heat sinks that are different non-ferrous metals FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 8. FIG. 10 is a cross-sectional view of the prior art in a pressurized state. FIG. 11 is a cross-sectional view of the prior art in a pressurized state. Cross section of pressurized state [Explanation of symbols]
1 ... mounting module 2 ... plate fin 10 ... Usukatachiana 11 ... holder 12 ... inner holder 13 ... pressing punch B ... die C ... ferrous metals C 0 ... melt

Claims (5)

スリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型と、該金型の薄形穴部内に、該薄形穴部に対応する薄肉の板厚で、それぞれの上端が露出するように挿入したアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンと、前記金型が装填されたホルダーと、該ホルダー内壁を塞き、且つ前記金型上に載置された枠状で加圧変形可能な内ホルダーと、該内ホルダー内及び前記プレートフィンのそれぞれの上端を充填するアルミニウム等の非鉄金属の溶湯と、該溶湯及び内ホルダーを押圧する前記内ホルダーの中間径の外径を有する加圧パンチとからなることを特徴とするヒートシンク製造装置。A die having a large number of slit-shaped thin hole portions formed in parallel at a predetermined interval, and a thin plate thickness corresponding to the thin hole portion in the thin hole portion of the mold, and each upper end Plate fins made of non-ferrous metal such as aluminum inserted so as to be exposed, a holder loaded with the mold, a frame mounted on the mold and covering the inner wall of the holder, and pressure deformed A possible inner holder, a non-ferrous metal melt such as aluminum filling the upper end of each of the inner holder and the plate fin, and an intermediate diameter of the inner holder that presses the molten metal and the inner holder. A heat sink manufacturing apparatus comprising a pressure punch. 請求項１において、前記内ホルダーを断熱性を有するものとしてなることを特徴とするヒートシンク製造装置。The heat sink manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the inner holder has a heat insulating property. 請求項１において、前記プレートフィンと取付モジュールとを同一材質にしてなることを特徴とするヒートシンク製造装置。2. The heat sink manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plate fin and the mounting module are made of the same material. 請求項１において、前記プレートフィンと取付モジュールとを異なる材質にしてなることを特徴とするヒートシンク製造装置。The heat sink manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plate fin and the mounting module are made of different materials. スリット状の薄形穴部を所定間隔をおいて並列状に多数形成した金型の薄形穴部内に、該薄形穴部に対応する薄肉の板厚のアルミニウム等の非鉄金属によるプレートフィンのそれぞれの上端が露出するように挿入し、これらをホルダー内に装填し、且つ該ホルダー内に、該ホルダー内壁を塞ぐようにした枠状で加圧変形可能な内ホルダーを挿入し、該内ホルダー内にアルミニウム等の非鉄金属の溶湯を充填し、前記プレートフィンのそれぞれの上端を溶湯にて埋設させ、前記内ホルダーの中間径の外径を有する加圧パンチにて前記溶湯及び内ホルダーを押圧し、前記溶湯が硬化した非鉄金属は取付モジュールとし、該取付モジュールに前記プレートフィンを多数植設して製造してなることを特徴とするヒートシンクの製造法。A plate fin made of a non-ferrous metal such as aluminum having a thin plate thickness corresponding to the thin hole in a thin hole of a mold in which a large number of slit-shaped thin holes are formed in parallel at predetermined intervals. Insert the inner holders so that their upper ends are exposed, load them into the holders, and insert into the holders an inner holder that can be pressed and deformed in a frame shape so as to block the inner walls of the holders. Filled with a molten non-ferrous metal such as aluminum, embedded the upper end of each plate fin with molten metal, and pressed the molten metal and the inner holder with a pressure punch having an outer diameter of the intermediate diameter of the inner holder A method of manufacturing a heat sink, wherein the non-ferrous metal cured from the molten metal is used as a mounting module, and the mounting module is provided with a large number of the plate fins.
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