JP4922885B2 - アルミ押出形材製ヒートシンクのフィン加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミ押出形材製ヒートシンクのフィンの加工方法に関する。

ヒートシンクの放熱性能を高めるために、フィンに切れ目を加工したり、フィンを曲げ加工したりすることが従来から行われている。例えば特許文献１には、押出成形により基板と一体で形成した板状のフィンに、押出方向に対して直角に且つ所定間隔おきに多数の切れ目を形成し、フィンをピン状としたものが記載されている。このヒートシンクは、フィンに切れ目を多数形成しなければならないため、切れ目の加工に大変手間が掛かる。
特許文献２には、板状のフィンを冷却空気の流れ方向に複数に分断するとともに、一つおきのフィンを根元部分の２箇所で互いに逆向きに曲げ、前後のフィンと重ならないように横方向にずれた位置に配置したものが記載されている。このヒートシンクは、多数のフィンを一枚ずつプレス加工した上で基板に順次取付けなければならず、製作に非常に手間が掛かる。
特開２００５−５７０３３号公報 特開平１０−１３０６７号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、フィンの加工が簡単に行え、放熱性能の高いヒートシンクを低コストで生産できるアルミ押出形材製ヒートシンクのフィン加工方法の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために本発明のアルミ押出形材製ヒートシンクのフィン加工方法は、基板上に間隔を開けて垂直に立設した複数のフィンを有するアルミ押出形材のフィンに、押出し方向に直交する横方向に切れ目を形成して各フィンを押出方向に複数列に分断し、同列の複数のフィンを高さ方向の一定の範囲に亘って同時に囲む加工型をフィン先端側から嵌め、加工型を押出方向に直交する横方向に一定距離だけ移動させることで、フィンの根元から加工型までの間の部分のみを斜めに曲げることを特徴とする。

本発明のアルミ押出形材製ヒートシンクのフィン加工方法は、フィンに押出方向に直交する横方向に切れ目を加工してフィンを押出方向に複数列に分断した後、同列の複数のフィンを高さ方向の一定の範囲に亘って同時に囲む加工型をフィン先端側から嵌め、加工型を押出方向に直交する横方向に一定距離だけ移動させることにより、同列の複数のフィンを一括して押出方向に対して横方向にずらすようにフィン根元部を精度良く一度に曲げ加工でき、フィンを一枚ずつ曲げ加工する必要が無く、且つフィンを基板に取付ける作業も必要ないので、放熱性能の高いヒートシンクを低コストで生産できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明のヒートシンクの加工手順を示しており、図３はこの方法により製作したヒートシンクの一実施形態を示している。
本ヒートシンクは、まず図２（ａ）に示すアルミ押出形材１を、押出成形により形成する。アルミ押出形材１は、基板２上に、押出方向に直交する横方向に一定の間隔Ｐをおいて板状のフィン３を多数立設したものとなっている。フィン３は、根元から先端にかけて厚みが次第に薄くなっている。次に、このアルミ押出形材１のフィン３に、図２（ｂ）に示すように、丸鋸状のカッター１１で押出方向に直交する横方向に切れ目４を基板２と垂直に、且つ押出方向に間隔をおいて複数加工し、フィン３を押出方向に複数列３ａ，３ｂ，３ａ，３ｂ，…に分断する。最後に、複数列に分断したフィン３ａ，３ｂ，３ａ，３ｂ，…を一列おきに押出方向に直交する横方向にオフセットしている。オフセット量Ｓは、図３（ｂ）に示すように、フィンの間隔Ｐの略半分で、押出方向から見てオフセットした列のフィン３ｂはオフセットしないフィン３ａ同士の中間に位置している。
このように、フィン３を押出方向に複数列に分断すると共に、一列おきのフィン３ｂを隣の列のフィン３ａ同士の中間位置にオフセットすると、押出方向に沿ってファンで風を送ったときに、風が千鳥状に配置されたフィン３ａ，３ｂ，３ａ，３ｂ，…の前側の端面に次々に衝突しながら通過するため、単なる押出形材製ヒートシンクと比較して放熱性能が大幅に向上するものである。

上記のフィン３ｂのオフセット曲げ工程は、図４に示す加工型５を使用して、一列のフィン３ｂごとに一括して行っており、図１はこの加工型５によりフィン３ｂが曲げ加工される様子を示している。
加工型５は、図４に示すように、矩形断面の横長の棒状に形成され、上下面に連通してフィン３ｂが挿通されるスリット状の孔６が、フィン３ｂの間隔Ｐと同じ間隔で設けてある。この加工型５を、図１（ａ）に示すように、一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を加工型５の孔６，６，…にそれぞれ挿通するようにフィン先端側から嵌めて、図５（ｂ）に示すように、一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を高さ方向の一定の範囲に亘って加工型５の孔６，６，６，…により同時に囲む。その後、図１（ｃ）に示すように、加工型５を押出方向に直交する横方向に一定距離Ｘだけ移動させることにより、加工型５と基板２の間のフィン根元部分７のみを斜めに曲げ、一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を同時にオフセット曲げ加工している。この方法によれば、一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を一度にオフセットできるので、加工が簡単に短時間で行えるばかりか、フィン３ｂ，３ｂ，…の垂直度及び間隔を保ったままで、各フィンの根元部分７のみを同じ角度で斜めに曲げ加工することができるので、美しい仕上がりになる。また、フィン３ｂに合わせて孔６を加工することで、フィン３ｂの間隔Ｐの広い狭いに関係なく同じように曲げ加工できる。
加工型５を横方向に移動する際、フィン３ｂの根元に亀裂が発生するのを防ぐため、基板２と加工型５との間に、フィン３ｂの厚みや加工型５の移動量Ｘに応じて、適宜の隙間Ｙを開ける。加工型５の孔６は、加工型５の移動方向と反対側の側面（右側面）と下面との角部２３をアール状に面取りしている。加工型５は、フィン３ｂの先端まで囲む必要はないが、フィン３ｂの垂直度を保つためにある程度の高さが必要で、図示のものはフィン３ｂの高さの略半分の約２０ｍｍとしている。

図５−１，５−２は、上記のフィンのオフセット曲げ工程を行うプレス金型１２の概要とその動作を示している。
プレス金型１２は、下型１３の上面にワーク取付部１４を備え、ワーク取付部１４にフィンに切れ目４を加工した状態のヒートシンク８を、押出方向を前後方向に向けて固定して取付けられる。上型１５には加工型取付部１６を備え、加工型取付部１６に加工型５を固定して取付けている。加工型取付部１６は、上型１５の上板１５ａに対してガイド機構（図示省略）を介して上下方向及び横方向に移動可能に設けてある。また加工型取付部１６は、上板１５ａとの間に介在したバネ（図示省略）により上板１５ａに対して常時下方に付勢されており、図５−１（ａ）に示すように、上型１５が上昇した状態では上板１５ａと加工型取付部１６との間に所定の隙間２１が保たれている。上型１５と下型１３には上下一組のカム１７，１８がそれぞれ設けてあり、上側のカム１７は上板１５ａの下面に固定して設けてあり、下側のカム１８は下型１３の上面に横方向に移動可能に設けてある。下側のカム１８には調整機構１９が連結されており、調整機構１９により同カム１８の位置を左右方向に微調整できるようにしてあり、また調整機構１９の内部にはバネが内蔵されており、同カム１８を常時右方向に付勢している。

次に、プレス金型１２の動作を説明する。プレス金型１２は、一般的な油圧式や機械式のプレス機にセットして用いられるものであって、最初は図５−１（ａ）に示すように上型１５が上昇位置にあって、加工型５はフィン３ｂの上方に位置している。プレス機を作動し、上型１５が下降すると、図５−１（ｂ）に示すように、加工型５の孔６に一列のフィン３ｂがそれぞれ挿通され、下型１３の上面と加工型取付部１６の下面とに設けた当接部２０ａ，２０ｂが当接することで、加工型５が高さ方向に位置決めされる。その後、図５−１（ｃ）に示すように、上型１５が上板１５ａと加工型取付部１６の間の隙間２１の分だけさらに下降し、このとき下型１３のカム１８が上型１５のカム１７に押されることで左方向に一定距離だけ移動し、それに伴って加工型取付部１６が加工型５ともども下型１３のカム１８に押されて左方向に移動し、これにより一列のフィン３ｂの根元部分７が斜めに曲げ加工される。その後、図５−２（ｄ）に示すように、上型１５がバネ２４の反発力により上昇することで加工型５がフィン３ｂから上方に抜け、下型１３のカム１８は調整機構１９に内蔵したバネの力で右方向に引き戻される。その後、シリンダー２２の作動により加工型取付部１６が右方向に押し戻され、図５−２（ｅ）に示す状態になる。

以上に述べたように、本発明の方法は基板２と垂直な方向の一回のプレス加工により、一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を同時にオフセット曲げ加工することができ、フィンのオフセット曲げ加工が極めて簡単に短時間で行える。しかも、加工型５の孔６，６，…で一列のフィン３ｂ，３ｂ，…を同時に囲み、加工型５を横方向に一定距離Ｘだけ移動させることにより一工程でフィンのオフセット曲げを行うようにしたので、フィンの垂直度と間隔を保ったままで、フィンの根元部分７だけを同じ角度で正確に曲げることができ、非常にきれいな仕上がりとなる。また、アルミ押出形材１から形成するので、フィンを基板にカシメ等で取付ける手間が掛からず、低コストで高性能、高品質のヒートシンクを提供できる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。加工型５は、図６中に矢印で示すように、斜め横方向に移動させてフィン根元部分７を曲げることもできる。また加工型５は、図７に示すように、図４に示す加工型を一列分のフィンを逃がす空間部２５を持たせてヒートシンクの押出方向に複数繋げた状態に形成し、一列おきに複数列のフィンを同時に曲げ加工するようにもできる。プレス金型の、加工型を横方向に移動させるための機構は、適宜変更することができる。

加工型により一列のフィンが同時にオフセット曲げ加工されるときの様子を順に示す縦断面図である。 本発明のヒートシンクの加工手順を順に示す斜視図である。 （ａ）は本発明の方法により製作したヒートシンクの一実施形態を示す平面図であり、（ｂ）は同ヒートシンクの正面図、（ｃ）は同ヒートシンクの側面図である。 （ａ）は加工型の平面図であり、（ｂ）は加工型の正面図、（ｃ）は加工型のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は加工型の側面図である。 プレス金型の概要、及びその動作を順に示す正面図である。 プレス金型の概要、及びその動作（図５−１の続き）を順に示す正面図である。 加工型の使用方法の他の例を示す正面図である。 加工型の他の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１ アルミ押出形材
２ 基板
３，３ａ，３ｂ フィン
４ 切れ目
５ 加工型
６ 孔
７ フィン根元部分（フィンの根元から加工型までの間の部分）

Claims (1)

1. 基板上に間隔を開けて垂直に立設した複数のフィンを有するアルミ押出形材のフィンに、押出し方向に直交する横方向に切れ目を形成して各フィンを押出方向に複数列に分断し、同列の複数のフィンを高さ方向の一定の範囲に亘って同時に囲む加工型をフィン先端側から嵌め、加工型を押出方向に直交する横方向に一定距離だけ移動させることで、フィンの根元から加工型までの間の部分のみを斜めに曲げることを特徴とするアルミ押出形材製ヒートシンクのフィン加工方法。

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