JP6521918B2 - ヒートシンクの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基材と、基材の表面に形成された熱放射性被膜とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造方法に関するものである。
昨今の電気回路は小型化が進み、この小型化に伴って発熱密度が上昇していることから、電気回路の放熱性能の向上が重要な開発要素の一つとなっている。
発熱量の大きな電気回路は当該電気回路を収容する筐体をアルミダイカストで製作するのが一般的であるが、金属は熱伝導率が高い一方で空気への熱伝達率が低い傾向にある。たとえば、アルミニウムの熱伝導率は100W/mKである一方、その空気への熱伝達率（放射率）は0.1〜0.3程度と低い。
そこで、金属製の筐体の表面に対し、空気への熱伝達率の高い物質である、カーボンや窒化物、樹脂等からなる被膜を形成する試みがおこなわれている。
ところで、ヒートシンクの製造は、成形型にて基材を鋳造した後、成形型から基材を取り出し、基材を塗布作業をおこなうための場所に搬送し、基材の表面にたとえば樹脂を射出して被膜を形成することによってその製造がおこなわれる。
たとえば、特許文献１には、ダイカストにより放熱ベースの基材を成形し、基材の放熱用の表面に金型を用いた樹脂射出成形によって樹脂被覆層を形成するに当たり、基材をダイカストで成形した直後の高温の状態で金型内に組み込んで樹脂射出成形をおこなう、電熱器具用放熱ベースの製造方法が開示されている。
特許文献１に記載の電熱器具用放熱ベースの製造方法によれば、ダイカストで成形した直後の高温の基材をそのまま射出成形用の金型内に組み込み、この状態で樹脂を射出して基材の放熱用の表面に樹脂による被覆層を形成することから、基材を別途加熱する必要がなく、加熱用の設備が不要で安価かつ能率的に放熱ベースを製造できるとしている。
特許文献１で記載されるように基材を金型内に組み込み、射出成形にて被覆層を形成する方法では、基材を金型内に組み込み、射出成形することから、被覆層の形成工程が煩雑であるとともに、被覆層形成用の別途の金型を必要とするといった課題がある。
また、鋳造後の基材は往々にして形状や寸法にばらつきがあることから、このように形状や寸法にばらつきのある基材の金型内への組み込みが容易でないといった課題がある。
さらに、射出成形にて被覆層を形成する方法では、基材を金型内に組み込み、射出成形することから、被覆させる箇所ごとに狙った厚さで被覆層を形成させることは難しく、被覆層を薄く形成することは容易でない。
加えて、被膜が施される箇所の形状が特許文献１における基材形状のように平坦な形状でなく、より複雑な形状を有する場合にはさらに被膜の形成に困難を伴うことになる。
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、成形型にて基材を成形し、基材の表面に熱放射性被膜を形成してヒートシンクを製造する方法に関し、基材を昇温するための多大な熱エネルギを不要としながら、基材の表面に対して、表面形状によって成膜品質を大きく低下させることなく、簡易かつ効率的に狙った厚さの熱放射性被膜を形成することができるヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明によるヒートシンクの製造方法は、基材の表面に熱放射性被膜が形成された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、成形型（第一型および第二型）のキャビティ内に金属溶湯を注入して基材を鋳造する第一のステップと、前記鋳造後において前記成形型（第一型および第二型）が開いたタイミングから、該鋳造を経て前記基材が保有する温度が熱放射性塗料を該基材に成膜させるために必要な温度である成膜温度を下回るタイミングまで、の期間内に、該熱放射性塗料を前記基材に対して吹付けて又は落下させることによって塗布する第二のステップと、を含むものである。
本発明のヒートシンクの製造方法は、熱放射性塗料の塗布に際して、基材を密閉された金型内に組み込んで射出成形するといった手間のかかる方法ではなく、吹付けによって又は落下させることによって塗布することから、簡易かつ効率的に熱放射性塗料の塗布をおこなうことができる。ここで、熱放射性塗料を吹付けて塗布する方法は、スプレーノズル等にて塗料粒子に運動量をもたせて塗布することを意味しており、熱放射性塗料を落下させて塗布する方法は、落下している塗料の下に基材を通過させることで塗布することなどを意味している。
ここで、成形型（第一型および第二型）が開いたタイミングから成膜温度を下回るタイミングまでの期間内とは、この期間内における好適な一部の時間帯であってもよいし、この期間内の全部の時間帯であってもよい。
さらに、成形型（第一型および第二型）が型開きされた直後の高温状態の基材が、たとえば成形型から脱型される過程で、また、たとえば塗布領域に搬送される過程で、温度低下するものの、基材の保有する温度が熱放射性塗料を基材表面に固着または熱硬化させることで成膜させるために必要な温度である成膜温度以上の温度の間に熱放射性塗料を塗布することにより、基材の温度が温度低下し過ぎて塗料塗布に適した温度まで昇温させる際の多大な熱エネルギを不要とすることができる。
熱放射性塗料としては、熱可塑性樹脂を含む熱放射性塗料と、熱硬化性樹脂を含む熱放射性塗料を挙げることができる。熱可塑性樹脂の具体例としてポリアミドイミド(PAI)などを、熱硬化性樹脂の具体例としてエポキシ系塗料やフェノール系塗料などを、それぞれ挙げることができる。
ポリアミドイミドを用いる場合、熱放射性塗料の成膜温度は、たとえばポリアミドイミドを溶質として溶かす溶媒が蒸発し、ポリアミドイミドがその可塑性によって軟化する温度を意味する。軟化したポリアミドイミドは、その後の温度低下に伴って硬化し、基材に固着する。一方、エポキシ系塗料やフェノール系塗料などの熱硬化性樹脂を用いる場合、熱放射性塗料の成膜温度は、熱硬化性樹脂の硬化温度を意味する。
具体的には、熱放射性塗料にポリアミドイミドを適用する場合、180℃程度以上の温度条件下で熱放射性塗料を塗布し、エポキシ系塗料もしくはフェノール系塗料を適用する場合は、基材の温度が熱放射性塗料の硬化温度以上の温度である、170℃程度以上の温度条件下で熱放射性塗料を塗布する。
たとえば溶融したアルミニウムの溶湯の熱は700℃程度であることから、成形直後の基材の温度は上記する熱放射性塗料の成膜温度以上である。したがって、基材の温度が熱放射性塗料に応じた成膜温度以上の温度の間に熱放射性塗料を塗布することにより、塗布された熱放射性塗料は基材の熱で固着または熱硬化し、熱放射性被膜が形成される。
このように、基材の温度が熱放射性塗料の成膜温度以上の温度の間に熱放射性塗料が塗布されることにより、基材の有する熱で熱放射性塗料の固着または硬化（焼付け）をおこなうことができることから、関連技術の製造方法における焼付け工程にて必要となっていた焼成炉を不要にでき、焼付け工程も不要にできて製造効率性が高まる。
また、熱放射性塗料の塗布をディッピングによる方法や刷毛等を用いた方法でおこなう場合、熱放射性塗料に含まれる揮発成分がまとまって揮発してしまい、形成された熱放射性被膜内に空隙が形成され易いといった課題がある。
これに対し、熱放射性塗料の塗布をスプレー塗布等の吹付けにておこなう場合や熱放射性塗料を落下させておこなう場合、揮発成分の揮発は部分的におこなわれることから、熱放射性被膜内に空隙は形成され難く、さらに均一な膜厚の熱放射性被膜を形成することができる。
また、本発明によるヒートシンクの製造方法の実施の形態において、前記第一のステップにおいて前記鋳造にて成形される前記基材は、その表面にフィン構造を有しており、前記第二のステップにおいて、前記基材の前記フィン構造に対して前記熱放射性塗料を吹付けによって又は落下させることによって塗布するものである。
ここで、フィン構造とは、基材の比表面積を広げるために設けられた、間隔を置いて並んだ複数の凸部から構成される凹凸構造を意味する。熱放射性塗料の塗布を吹付けによって又は落下させることによっておこなうことにより、基材表面が平坦でなく、本実施の形態のようにフィン構造のような複雑な凹凸を有する場合であっても、安定して熱放射性被膜を基材表面に形成することができる。また、フィン構造にて熱放射性被膜の比表面積が大きくなる結果、高い放熱性能を有するヒートシンクを製造することができる。
また、本発明によるヒートシンクの製造方法の実施の形態は、前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際の前記基材の温度が、該熱放射性塗料の前記成膜温度以上で、該成膜温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にあるものである。
型開き後のたとえばアルミ製の基材が保有する温度は350〜400℃程度であることから、上記するポリアミドイミド(PAI)やエポキシ系塗料、フェノール系塗料を適用する際には、基材の温度が、それらの成膜温度＋100℃未満の範囲である期間にて熱放射性塗料を塗布することにより、製造効率よく放熱性能に優れたヒートシンクを得ることができる。さらに、製造品ごとの成膜温度条件を揃えて成膜することができ、品質のばらつきを抑制することができる。
また、本発明によるヒートシンクの製造方法の実施の形態において、前記熱放射性塗料は熱硬化性樹脂を含み、前記成膜温度は、前記熱硬化性樹脂が硬化する硬化温度として定められ、前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際における前記基材の温度が、前記硬化温度以上で、前記硬化温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にある。
熱硬化性樹脂を含む熱放射性塗料を適用する場合には、塗布をおこなう際の基材温度の範囲を、熱硬化性樹脂の硬化温度からそれよりも所定温度高く定められた設定温度（たとえば＋100℃）までの範囲で適宜設定することで、熱放射性塗料に有効な成膜環境に特化させながら製造効率を効果的に高めることができる。さらに、製造品ごとの品質のばらつきをより一層抑制し易くなる。
また、本発明によるヒートシンクの製造方法の実施の形態において、前記熱放射性塗料は熱可塑性樹脂を含み、前記成膜温度は、前記熱可塑性樹脂が軟化する軟化温度として定められ、前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際における前記基材の温度が、前記軟化温度以上で、前記軟化温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にある。
熱可塑性樹脂を含む熱放射性塗料を適用する場合には、塗布をおこなう際の基材温度の範囲を、熱可塑性樹脂の軟化温度からそれよりも所定温度高く定められた設定温度（たとえば＋100℃）までの範囲で適宜設定することで、熱放射性塗料に有効な成膜環境に特化させながら製造効率を効果的に高めることができる。さらに、製造品ごとの品質のばらつきをより一層抑制し易くなる。
さらに、本発明によるヒートシンクの製造方法の実施の形態において、形成された前記熱放射性被膜の表面粗さRaが5μm以上である。
特に熱放射性塗料の塗布を吹付けによって又は落下させることによっておこなうことにより、表面粗さRaが5μm以上と高い熱放射性被膜を形成することができ、熱放射性被膜の比表面積が大きくなる結果、放熱性能の高いヒートシンクを製造することが可能になる。さらに、既述するように、ディッピング等による成膜方法に比して、熱放射性塗料を吹付ける方法や熱放射性塗料を落下させる方法では可及的に均一な膜厚の熱放射性被膜を形成することができる。
以上の説明から理解できるように、本発明のヒートシンクの製造方法によれば、成形型にて基材を鋳造して成形型が開いたタイミングから、鋳造を経て基材が保有する温度が熱放射性塗料を基材に成膜させるために必要な温度である成膜温度を下回るタイミングまで、の期間内に熱放射性塗料を基材に対して吹付けによって又は落下させることによって塗布することにより、基材を昇温するための多大な熱エネルギを不要としながら、簡易かつ効率的に基材の表面に熱放射性被膜を形成することができる。
以下、図面を参照して本発明のヒートシンクの製造方法の実施の形態を製造システムとともに説明する。なお、図示例は、脱型後の基材の搬送手段としてロボットハンドを適用するものであるが、搬送手段はこれ以外にも、ベルトコンベアや作業員の人手などであってもよい。
（ヒートシンクの製造システム）
図１は本発明のヒートシンクの製造システムの実施の形態を示した模式図である。図示する製造システム１００は、成形型１０とロボットハンドからなる搬送機器２０と塗布装置３０とから構成されている。
図１は本発明のヒートシンクの製造システムの実施の形態を示した模式図である。図示する製造システム１００は、成形型１０とロボットハンドからなる搬送機器２０と塗布装置３０とから構成されている。
成形型１０は、第一型１と第二型２から構成され、図示する第一型１と第二型２が型閉めされた状態においてキャビティＣが画成される。また、第一型１には基材押出し器１ａが内蔵されており、第二型２には注入孔２ａとこの注入孔２ａ内を摺動する溶湯押出し器２ｂが内蔵されている。
不図示の溶湯保持炉から提供されたアルミニウム等からなる金属溶湯Ｙが坩堝３に提供され、金属溶湯Ｙが坩堝３を介して注入孔２ａに流し込まれるようになっている。
塗布装置３０は、熱放射性塗料を収容する塗料収容容器５と、スプレーノズル４と、塗料収容容器５からスプレーノズル４へ熱放射性塗料を提供する塗料供給管４ａと、から構成されている。
塗布装置３０は開放された床からなる塗布領域ＰＡに配設されており、成形型１０にて鋳造された基材がロボットハンド２０にて塗布領域ＰＡに搬送され、開放された塗布領域ＰＡにおいて基材の表面に熱放射性塗料の塗布が実行されるようになっている。ここで、「開放された」とは、金型によって密閉された状態と区別する意味があり、開放された塗布領域ＰＡは、文字通り開放された状態で塗布作業をおこなうことができる領域のことである。
ここで、熱放射性塗料としては、ポリアミドイミド(PAI)やエポキシ系塗料、フェノール系塗料などを挙げることができる。
次に、以下、図１で示す製造システム１００を用いたヒートシンクの製造方法を説明する。
（ヒートシンクの製造方法）
図１は既述するヒートシンクの製造システムを説明するとともに本発明のヒートシンクの製造方法の第一のステップを説明した模式図であり、図２は図１に続いて第一のステップを説明した模式図であり、図３，４は順にヒートシンクの製造方法の第二のステップを説明した模式図である。
図１は既述するヒートシンクの製造システムを説明するとともに本発明のヒートシンクの製造方法の第一のステップを説明した模式図であり、図２は図１に続いて第一のステップを説明した模式図であり、図３，４は順にヒートシンクの製造方法の第二のステップを説明した模式図である。
まず、成形型１０のキャビティＣの壁面に離形剤を塗布した後、図１で示すように成形型１０を型閉めし、金属溶湯Ｙを坩堝３を介して第二型２の注入孔２ａに流し込む。ここで、金属溶湯Ｙがアルミ溶湯の場合、金属溶湯Ｙの温度は700℃程度である。
次に、図２で示すように、溶湯押出し器２ｂを押込んで（Ｘ１方向）金属溶湯ＹをキャビティＣ側へ移動させ、キャビティＣに金属溶湯を注入して基材を鋳造する（以上、第一のステップ）。
次に、図３で示すように、成形型１０を脱型し（Ｘ２方向）、さらに基材押出し器１ａを押込んで（Ｘ３方向）鋳造された基材Ｗを成形型１０から押し出す。
成形型１０から押し出された基材Ｗをロボットハンド２０で把持し、開放された塗布領域ＰＡに搬送して載置する。
図４で示すように、開放された塗布領域ＰＡにおいて、基材Ｗに対してスプレーノズル４から、熱放射性塗料が噴出され（Ｚ方向）、基材Ｗの表面に塗布される（第二のステップ）。一例として、基材Ｗの表面のうち、塗布領域ＰＡの載置面と接触していない基材Ｗの面が露出した状態となっており、この露出した面に対して熱放射性塗料が塗布される。または、この露出した面のうち、塗料を成膜させたい領域に対して熱放射性塗料が塗布される。
なお、図示を省略するが、基材Ｗがその表面において複数の凹凸から構成されるフィン構造を有しており、フィン構造に対して熱放射性塗料が吹付けによって塗布される形態であってもよい。たとえば、比表面積を大きくするべく、複数の凸部が間隔を置いて配設されたフィン構造の形態を挙げることができる。
熱放射性塗料の塗布を図示するように吹付けによっておこなうことから、基材表面が平坦でなく、フィン構造のような複雑な凹凸を有する場合であっても、安定して熱放射性被膜を基材表面に形成することができる。
また、図示を省略するが、熱放射性塗料の塗布方法は、図４で示すようにスプレーノズル４を使用して熱放射性塗料を基材Ｗの表面に吹付けて塗布する方法の他にも、基材Ｗの表面に熱放射性塗料を落下させて塗布する方法であってもよい。
具体的には、熱放射性塗料を基材Ｗに対して落下させながら、その落下位置を変化させる、又は基材Ｗを落下する熱放射性塗料の下に通過させることによって塗布する方法である。熱放射性塗料を帯状（カーテン状）に落下させることによって塗布する、カーテンコーティングやスロットコーティングなどの塗布方法が含まれる。
熱放射性塗料を落下させて塗布する方法によっても、基材表面が平坦でなく、フィン構造のような複雑な凹凸を有する場合であっても、安定して熱放射性被膜を基材表面に形成することができる。
熱可塑性樹脂からなる熱放射性塗料の塗布に際し、熱放射性塗料としてポリアミドイミド(PAI)を適用する場合、基材Ｗの温度が熱放射性塗料の成膜温度以上の温度である、180℃程度以上の温度条件下で熱放射性塗料を塗布する。あるいは、基材Ｗの温度が熱放射性塗料の成膜温度（軟化温度）以上の温度である180℃程度以上の温度であり、かつ成膜温度よりも所定温度高く設定された設定温度（たとえば、成膜温度の180℃に100℃を加算した280℃）未満の範囲の温度条件下で熱放射性塗料を塗布する。一方、熱放射性塗料としてエポキシ系塗料やフェノール系塗料を適用する場合、基材Ｗの温度が熱放射性塗料の成膜温度（硬化温度）以上の温度である170℃程度以上の温度であり、かつ成膜温度よりも所定温度高く設定された設定温度（たとえば、成膜温度の170℃に100℃を加算した270℃）未満の範囲の温度条件下で熱放射性塗料を塗布する。
金属溶湯Ｙにアルミ溶湯を適用する場合、金属溶湯Ｙの熱は700℃程度であることから、成形直後の基材Ｗの温度は上記する熱放射性塗料の成膜温度以上である。したがって、成形型１０から脱型され、塗布領域ＰＡに搬送される過程で温度低下する基材Ｗの温度が熱放射性塗料に応じた成膜温度以上の温度の間に熱放射性塗料を塗布することにより、基材Ｗの有する熱で熱放射性塗料が成膜し、熱放射性被膜が形成される。
このように、基材Ｗの温度が熱放射性塗料の成膜温度以上の温度の間に熱放射性塗料が塗布されることより、基材Ｗの有する熱で熱放射性塗料の焼付けをおこなうことができることから、関連技術の製造方法における焼付け工程にて必要となっていた焼成炉を不要にでき、焼付け工程も不要にできて製造効率性が高まる。
また、熱放射性塗料の塗布をスプレー塗布にておこなうことで、熱放射性塗料中の揮発成分の揮発が部分的におこなわれることとなり、熱放射性被膜内に空隙が形成され難く、さらに均一な膜厚の熱放射性被膜を形成することができる。
さらに、熱放射性塗料の塗布をスプレー塗布にておこなうことにより、表面粗さRaが5μm以上と高い熱放射性被膜を形成することができ、熱放射性被膜の比表面積が大きくなる結果、放熱性能の高いヒートシンクを製造することができる。
（ヒートシンクの放熱性を検証した実験とその結果）
本発明者等は、ヒートシンクの放熱性を検証する実験をおこなった。試験体として、熱放射性被膜を具備しないアルミ製の基材のみからなるヒートシンク（参考例）と、アルミ製の基材の表面に熱放射性塗料をスプレー塗布し、基材の有する温度で焼付けて熱放射性被膜が形成されたヒートシンク（実施例）と、アルミ製の基材を熱放射性塗料にディッピングした後、焼付け処理して熱放射性被膜が形成されたヒートシンク（比較例）の三種を製作した。
本発明者等は、ヒートシンクの放熱性を検証する実験をおこなった。試験体として、熱放射性被膜を具備しないアルミ製の基材のみからなるヒートシンク（参考例）と、アルミ製の基材の表面に熱放射性塗料をスプレー塗布し、基材の有する温度で焼付けて熱放射性被膜が形成されたヒートシンク（実施例）と、アルミ製の基材を熱放射性塗料にディッピングした後、焼付け処理して熱放射性被膜が形成されたヒートシンク（比較例）の三種を製作した。
各試験体を150℃に保持した後、15分後の試験体の温度を測定した。測定結果を図５に示す。
図５より、熱放射性被膜のない参考例の放熱温度が48℃であるのに対し、熱放射性被膜のある実施例の放熱温度は58℃、比較例の放熱温度は55℃とともに放熱性が向上することが分かる。
また、比較例と実施例を比較すると、本発明の製造方法によって製造された実施例の放熱温度は比較例に比して大きくなり、本発明の製造方法による効果が確認できた。
（熱放射性塗料の希釈割合を変化させた際の、塗料塗布時の基材の温度と放熱性の関係を検証した実験とその結果）
本発明者等は、熱放射性塗料の希釈割合を変化させた際の、塗料塗布時の基材の温度と放熱性の関係を検証する実験をおこなった。具体的には、有機溶剤であるNMPに対し、ポリアミドイミド(PAI)を希釈割合44%で希釈した場合と50%で希釈した場合のそれぞれにおいて、塗布時のアルミ製の基材の温度を250℃、300℃、350℃、および400℃で変化させた際の放熱性能を検証した。ここで、図６Ａ、図６Ｂは熱放射性塗料の希釈割合を変化させた際の塗料塗布時の基材の温度と放熱性の関係を検証した実験結果を示した図であって、図６Ａは希釈割合が44%のケースの図であり、図６Ｂは希釈割合が50%のケースの図である。
本発明者等は、熱放射性塗料の希釈割合を変化させた際の、塗料塗布時の基材の温度と放熱性の関係を検証する実験をおこなった。具体的には、有機溶剤であるNMPに対し、ポリアミドイミド(PAI)を希釈割合44%で希釈した場合と50%で希釈した場合のそれぞれにおいて、塗布時のアルミ製の基材の温度を250℃、300℃、350℃、および400℃で変化させた際の放熱性能を検証した。ここで、図６Ａ、図６Ｂは熱放射性塗料の希釈割合を変化させた際の塗料塗布時の基材の温度と放熱性の関係を検証した実験結果を示した図であって、図６Ａは希釈割合が44%のケースの図であり、図６Ｂは希釈割合が50%のケースの図である。
図６Ａ、図６Ｂより、いずれの基材温度での塗布においても、希釈割合50%の場合の放熱性能が優れている結果が得られている。
また、図７は、希釈割合が44%のケースと50%のケースの基材温度400℃で塗布した際の、基材と熱放射性被膜の剥離強度を検証する実験結果を示した図である。
図７より、希釈割合50%の場合の剥離強度が高い結果が得られている。
以上、図６Ａ、図６Ｂ、図７の実験結果より、熱放射性塗料の希釈割合は50%程度が好ましいことが実証されている。
（熱放射性塗料の転移点温度と放熱性の関係を検証した実験とその結果）
本発明者等は、熱放射性塗料の転移点温度と放熱性の関係を検証する実験をおこなった。具体的には、エポキシ系塗料を用いて、その組成を種々変更して転移点温度を200℃、250℃、280℃、300℃、320℃の材料を作成し、各材料からなる熱放射性被膜を有する試験体の放熱性を検証した。実験結果を図８に示す。
本発明者等は、熱放射性塗料の転移点温度と放熱性の関係を検証する実験をおこなった。具体的には、エポキシ系塗料を用いて、その組成を種々変更して転移点温度を200℃、250℃、280℃、300℃、320℃の材料を作成し、各材料からなる熱放射性被膜を有する試験体の放熱性を検証した。実験結果を図８に示す。
図８より、いずれの転移点温度においても同程度の放熱性能が得られることが実証されている。
（吹付け法とディッピング法による基材−熱放射性被膜の界面性状、および熱放射性被膜の表面性状を検証した実験とその結果）
本発明者等はさらに、吹付け法とディッピング法による基材−熱放射性被膜の界面性状と、熱放射性被膜の表面性状を検証する実験をおこなった。ここで、図９は基材を熱放射性塗料材料にディッピングした後、加熱して焼付けをおこなうことで形成された熱放射性被膜と基材の界面付近のSEM写真図であり、図１０は基材を加熱した後、熱放射性塗料を吹付け塗布して焼付けをおこなうことで形成された熱放射性被膜と基材の界面付近のSEM写真図である。
本発明者等はさらに、吹付け法とディッピング法による基材−熱放射性被膜の界面性状と、熱放射性被膜の表面性状を検証する実験をおこなった。ここで、図９は基材を熱放射性塗料材料にディッピングした後、加熱して焼付けをおこなうことで形成された熱放射性被膜と基材の界面付近のSEM写真図であり、図１０は基材を加熱した後、熱放射性塗料を吹付け塗布して焼付けをおこなうことで形成された熱放射性被膜と基材の界面付近のSEM写真図である。
図９，１０を比較すると、熱放射性被膜の表面性状に関しては、吹付け法による図１０の熱放射性被膜の表面の粗度が粗いことが確認できる。すなわち、吹付け法によって形成される熱放射性被膜の表面粗さは粗くなり、放熱性が良好になることがSEM写真図からも確認できる。
また、基材−熱放射性被膜の界面性状に関しては、吹付け法による図１０の基材−熱放射性被膜の界面の凹凸が粗いことが確認できる。すなわち、吹付け法によって形成される熱放射性被膜と基材の界面の凹凸が粗く、アンカー効果によって剥離強度が高くなることがSEM写真図からも確認できる。
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。上記する本発明の実施の形態では、基材Ｗを塗布領域ＰＡに載置した状態で熱放射性塗料を塗布する形態を示しているが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。たとえば、基材Ｗの一部がロボットハンド２０で保持されている状態で、基材Ｗの塗布面に塗布をおこなうようにしてもよい。また、たとえば、型開きされた直後の基材Ｗが成形型の一部（たとえば、第一型１と第二型２のいずれか一方）に残っている状態で、かつ基材Ｗの塗布面が露出している状態で、該塗布面に対して塗布をおこなうようにしてもよい。
１…第一型、１ａ…基材押出し器、２…第二型、２ａ…注入孔、２ｂ…溶湯押出し器、４…スプレーノズル、５…塗料収容容器、１０…成形型、２０…ロボットハンド（搬送機器）、３０…塗布装置、１００…（ヒートシンクの）製造システム、Ｃ…キャビティ、ＰＡ…塗布領域、Ｗ…基材、Ｙ…金属溶湯
Claims (6)
- 基材の表面に熱放射性被膜が形成された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、
成形型のキャビティ内に金属溶湯を注入して基材を鋳造する第一のステップと、
前記鋳造後において前記成形型が開いたタイミングから、該鋳造を経て前記基材が保有する温度が熱放射性塗料を該基材に成膜させるために必要な温度である成膜温度を下回るタイミングまで、の期間内に、前記基材が前記成形型の一部に残っている状態で、かつ前記基材の塗布面が露出している状態で、該熱放射性塗料を前記基材の前記塗布面に対して吹付けによって又は落下させることによって塗布する第二のステップと、を含むヒートシンクの製造方法。 - 前記第一のステップにおいて前記鋳造にて成形される前記基材は、その表面にフィン構造を有しており、
前記第二のステップにおいて、前記基材の前記フィン構造に対して前記熱放射性塗料を吹付けによって又は落下させることによって塗布する、請求項１に記載のヒートシンクの製造方法。 - 前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際の前記基材の温度が、該熱放射性塗料の前記成膜温度以上で、該成膜温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にある請求項１または２に記載のヒートシンクの製造方法。
- 前記熱放射性塗料は熱硬化性樹脂を含み、
前記成膜温度は、前記熱硬化性樹脂が硬化する硬化温度として定められ、
前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際における前記基材の温度が、前記硬化温度以上で、前記硬化温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にある請求項３に記載のヒートシンクの製造方法。 - 前記熱放射性塗料は熱可塑性樹脂を含み、
前記成膜温度は、前記熱可塑性樹脂が軟化する軟化温度として定められ、
前記第二のステップにおいて前記熱放射性塗料を塗布する際における前記基材の温度が、前記軟化温度以上で、前記軟化温度よりも所定温度高く定められた設定温度未満、の範囲にある請求項３に記載のヒートシンクの製造方法。 - 形成された前記熱放射性被膜の表面粗さRaが5μm以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載のヒートシンクの製造方法。
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