JPH08267214A - 放熱盤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の放熱ピンのほかに水平なプレートフィ
ンを有する放熱盤を鋳造するための金型構造を簡素化す
る。 【構成】 上下方向に三分割した砂型製の置き中子１
７，１８，１９を可動型９の受容空間部１２に位置決め
した上で、型締めして加圧鋳造を行う。鋳造後に型開き
して製品を各置き中子１７，１８，１９とともに取り外
しのちに、各置き中子１７，１８，１９を砂焼きして崩
壊させることにより製品からそれらの置き中子１７，１
８，１９を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の冷却用
として使用される放熱盤（ヒートシンク）を加圧鋳造法
によって製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】この種の
放熱盤としてピンフィンタイプやプレートフィンタイプ
のものなどが広く知られており、特に図４，５に示すよ
うなピンフィンタイプの放熱盤１は、ベースプレート２
の上面に例えば角柱状の多数の放熱ピン３，３…を立設
することを基本としたものであるが、より一層の放熱効
率の向上を目的として、同図に示すように、放熱ピン
３，３…の高さ方向の途中に各放熱ピン３，３同士を相
互に連結する複数の平板状のプレートフィン４，５を一
体に形成したものの採用が試られている。このプレート
フィン４，５はベースプレート２と同じ大きさに形成さ
れている。

【０００３】そして、このような構造の放熱盤１を例え
ばアルミニウム等を用いて加圧鋳造法によって製造しよ
うとする場合、多数の放熱ピン３，３…の軸心とプレー
トフィン４，５とが直交関係にあるために、どのような
姿勢で鋳造を行ったとしても、鋳造後の製品の一部と金
型の一部とが製品脱型方向に対して引っ掛かりの関係と
なるいわゆるアンダーカットの発生が不可避となる。

【０００４】そのため、放熱盤１を鋳造するための金型
構造として、前記脱型時にアンダーカットを回避するべ
く金型の一部を可動式にしたスライドコア方式のものを
採用せざるを得ず、それによって金型構造が極端に複雑
になるという問題がある。

【０００５】また、上記のように金型の一部にスライド
部があると、そのスライド摺動面に溶湯が入り込んで製
品に鋳ばりが発生しやすく、後工程でばり取り等の二次
加工を必要とすることとなって好ましくない。

【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、比較的簡単な型
構造のもので所期の形状の放熱盤を鋳造することがで
き、しかも鋳ばりの発生を抑制できるように放熱盤の製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ベースプレートの上面に多数の放熱ピンが立設され
ているとともに放熱ピンの高さ方向の途中に各放熱ピン
同士を連結する少なくとも一枚のプレートフィンを備え
た放熱盤を加圧鋳造法により製造する方法であって、前
記プレートフィンを形成するための製品部空間とそのプ
レートフィンの一方の面に接続されることになる多数の
放熱ピンの一部を形成するための製品部空間とが形成さ
れた第１の置き中子と、少なくとも前記プレートフィン
の他方の面に接続されることになる多数の放熱ピンの一
部を形成するための製品部空間が形成された第２の置き
中子とを上下方向に重ね合わせて上下型よりなる金型内
に位置決めした上で型締めする工程と、型締め後、前記
下型のうち各置き中子と隣接する位置に設けた鉛直姿勢
のスリーブに対してこのスリーブと同一軸線上に位置す
る上型側の給湯孔から直接給湯した上で該給湯孔を閉塞
し、前記スリーブに予め内挿されているプランジャを押
し上げて溶湯を前記各製品部空間に充填して加圧鋳造を
行う工程と、加圧鋳造後の型開きに続いて製品を各置き
中子ごと金型から取り出した後、この置き中子を砂焼き
して崩壊させることにより製品から除去する工程とを含
んでいる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加えて、前記各置き中子として水溶性中子を使
用し、加圧鋳造後の型開きに続いて製品を各置き中子ご
と金型から取り出した後、この置き中子を水中に浸漬さ
せて崩壊させることを特徴としている。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の構成に加えて、前記金型に放熱盤のベースプ
レートを形成するための製品部空間が形成されていて、
このベースプレート用の製品部空間に臨むように最上段
もしくは最下段の置き中子を金型内に位置決めすること
を特徴としている。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の構成に加えて、前記各置き中子を加熱
した後に金型内に位置決めすることを特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明によると、鋳造後の製品
を金型から置き中子ごと取り出すために、アンダーカッ
トを回避するための処理が不要となるばかりでなく、各
置き中子を砂焼きして崩壊させることにより製品から無
理なく置き中子を除去することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によると、各置き中
子として水溶性中子を使用していることから、加圧鋳造
後の型開きに続いて製品を各置き中子ごと金型から取り
出した後、この置き中子を水中に浸漬させて崩壊させる
ことにより、請求項１に記載の発明と同様に製品から無
理なく置き中子を除去することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によると、金型側の
製品部空間によって形成されたベースプレートも製品の
一部として置き中子ごと金型から取り出されるために、
この場合にも請求項１に記載の発明と全く同様にして製
品から置き中子を無理なく除去することができる。

【００１４】請求項４に記載の発明によると、金型内に
位置決めされる置き中子を予め加熱しておくことによ
り、特に多数の放熱ピンを形成するための細孔状の製品
部空間や肉厚の薄いプレートフィンを形成するための製
品部空間での湯回り性が改善され、特に放熱ピンの一部
の欠肉発生などの欠陥を未然に防止できるようになる。

【００１５】

【実施例】図１〜３は本発明方法に用いられる加圧鋳造
装置の一例を示す図で、図４，５に示した放熱盤１を鋳
造する場合の例を示している。

【００１６】図１に示すように、固定型枠６に固定され
た固定型（上型）７と可動型枠８に固定された可動型
（下型）９とで金型１０が構成されていて、固定型７側
には放熱盤１のベースプレート２を形成するための製品
部空間１１が形成されている一方、可動型９側には後述
する置き中子１７，１８，１９を位置決めするための受
容空間部１２が形成されている。

【００１７】また、前記固定型７には給湯孔１３が形成
されているとともに、この給湯孔１３と交差するように
して水平方向にスライド可能な湯孔閉塞板１４が設けら
れている。そして、この湯孔閉塞板１４には開口部１５
が形成されていて、湯孔閉塞板１４をスライド動作させ
て開口部１５を給湯孔１３に一致させたり、あるいはそ
の開口部１５を給湯孔１３からずらすことによって、前
記給湯孔１３を開閉できるようになっている。

【００１８】一方、前記可動型９には、固定型７側の給
湯孔１３と同一軸線上に位置する射出スリーブ１６が設
けられていて、この射出スリーブ１６内には射出プラン
ジャ５７が挿入されている。そして、後述するように給
湯孔１３から射出スリーブ１６内に直接給湯した溶湯Ｍ
を射出プランジャ５７の上部空間に一旦貯留した上で給
湯孔１３を湯孔閉塞板１４で閉塞し、その後に射出プラ
ンジャ５７を上昇動作させることによって溶湯Ｍを製品
部空間１１側に射出するようになっている。

【００１９】前記可動型９の受容空間部１２には、中子
砂からなる二枚の第１の置き中子１７，１８と同じく中
子砂からなる一枚の第２の置き中子１９とが互いに重な
り合うようにして収容されており、その最上段の第２の
置き中子１９は固定型７側の製品部空間１１に臨ませて
ある。

【００２０】前記第１の置き中子１７，１８は二枚とも
全く同一形状のものであって、図３，４のほか図１，２
に示すように、一方の置き中子１７には、放熱盤１のプ
レートフィン４を形成するための製品部空間２０と、各
放熱ピン３，３…の先端部３Ａを形成するための多数の
細孔状の製品部空間２１，２１…とが形成されている。
同様に、他方の置き中子１８には、放熱盤１のプレート
フィン５を形成するための製品部空間２２と、各放熱ピ
ン３，３…の中間部３Ｂを形成するための多数の細孔状
の製品部空間２３，２３…が形成されている。さらに、
前記第２の置き中子１９には図３に示すように各放熱ピ
ン３，３…の根元部３Ｃを形成するための多数の細孔状
の製品部空間２４，２４…が形成されている。

【００２１】そして、図１に示したように、第１の置き
中子１７，１８と第２の置き中子１９とを相互に重ね合
わせた上で可動型９側の受容空間部１２に収容して位置
決めすることによって、各置き中子１７，１８，１９の
製品部空間２０〜２４と固定型７側の製品部空間１１と
が相互に連通して、図４に示す放熱盤１の形状のキャビ
ティ２５が形成されることになる。

【００２２】なお、図１では、図面の錯綜化を避けるた
めに図５に示す放熱盤１の両端の放熱ピン３のみを描い
てあり、それ以外の放熱ピンは図示省略してある。

【００２３】さらにまた、前記受容空間部１２の底部に
は押出板２６が配設されているとともに、この押出板２
６はロッド２７とジョイント２８とを介して押出シリン
ダ２９のピストンロッド３０に連結されている。そし
て、押出シリンダ２９の伸長動作により押出板２６を上
昇動作させることによって、前記各置き中子１７，１
８，１９を可動型９の受容空間部１２から押し出すよう
になっている。

【００２４】次に、上記のように構成された加圧鋳造装
置を用いた場合の放熱盤１の鋳造方法について説明す
る。

【００２５】先ず、図１に示す金型１０を型開きした状
態で、第１の置き中子１７，１８と第２の置き中子１９
とを互いに上下方向に重ね合わせるようにして可動型９
の受容空間部１２に収容して位置決めし、その後に型締
めする。

【００２６】この時、前記各置き中子１７，１８，１９
は予め所定温度まで加熱しておくものとし、この加熱状
態のままで可動型９の受容空間部１２に位置決めする。

【００２７】この後、湯孔閉塞板１４の開口部１５を給
湯孔１３と一致させた状態で給湯孔１３の上部から給湯
し、溶湯Ｍを射出スリーブ１６内のうち射出プランジャ
５７の上部空間に貯留する。この時、射出プランジャ５
７は図１に示す位置よりも下方の位置にある。

【００２８】所定量の溶湯Ｍを給湯したならば、湯孔閉
塞板１４をスライド動作させて該湯孔閉塞板１４にて給
湯孔１３を閉塞した上で、射出プランジャ５７を上昇動
作させる。これにより、溶湯Ｍが湯道部３１を通って各
製品部空間１１および２０〜２４からなるキャビティ２
５に射出されて加圧充填され、結果的に図４に示す放熱
盤１が鋳造される。

【００２９】この時、前述したように各置き中子１７，
１８，１９が予め加熱されていることから、特に多数の
放熱ピン３，３…となるべき細孔状の製品部空間２１，
２３，２４や、肉厚の小さいプレートフィン４，５とな
るべき製品部空間２０，２２における溶湯Ｍの湯回り性
がよく、欠肉等の欠陥の発生を未然に防止できるように
なる。

【００３０】そして、加圧鋳造が終了したならば、金型
１０を型開きした上で押出板２６を上昇動作させて、製
品たる放熱盤１を各置き中子１７，１８，１９ごと受容
空間部１２から押し出して金型１０から取り出す。

【００３１】この後、各置き中子１７，１８，１９を砂
焼きして崩壊させることにより製品たる放熱盤１から各
置き中子１７，１８，１９を除去し、これによって図４
に示す放熱盤１が得られる。

【００３２】なお、上記の方法によって鋳造された放熱
盤１のベースプレート２には、湯道部３１に相当する非
製品部領域が付帯することになるが、この非製品部領域
は後工程で切断除去されることになる。

【００３３】図６は本発明方法に用いられる加圧鋳造装
置の他の例を示すもので、固定型３７に設けられた湯孔
閉塞板３４を同図の紙面と直交方向にスライド可能に構
成するとともに、放熱盤１のベースプレート２を形成す
るための製品部空間１１を可動型３９側に形成した点
で、図１に示したものと異なっている。

【００３４】本実施例の場合にも図４，５に示す放熱盤
１を無理なく鋳造することができる。

【００３５】図７，８は本発明方法によって鋳造される
放熱盤１の他の例を示すもので、図７はプレートフィン
４，５の中央部に冷却穴４１を形成したものであり、図
８はプレートフィン４４，４５に冷却穴４１を形成する
とともにプレートフィン４４，４５の形状をベースプレ
ート２の形状よりも大きく設定したものである。なお、
特に図示していないが、上側のプレートフィン４４と下
側のプレートフィン４５との間の冷却穴４１の位置を相
互にずらしてもよい。

【００３６】これら図７，８に示した放熱盤１の場合に
は、冷却穴４１があるために図示外のブロワファンユニ
ットと併用する場合の冷却風の通風性がよく、より一層
の放熱効率の向上が図れる。

【００３７】そして、上記のような冷却穴４１を有する
放熱盤１を鋳造する場合には、図２に示した第１の置き
中子１７，１８に代えて図９に示す第１の置き中子４７
を用いることにより容易に鋳造することができる。すな
わち、図９に示した第１の置き中子４７にはプレートフ
ィン４，５または４４，４５を形成するための製品部空
間４８に突起部４９が形成されているために、これによ
って冷却穴４１を備えたプレートフィン４，５または４
４，４５を形成することができる。

【００３８】ここで、前記各実施例では第１，第２の置
き中子として砂型製のものを採用しているが、崩壊性の
あるものであれば砂型製の置き中子に代えて例えば水溶
性の置き中子等を採用することもできる。この水溶性の
置き中子を採用した場合には、鋳造後にその置き中子を
水中に浸漬させることにより、レジンが水に溶解して置
き中子が容易に崩壊する。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、放熱盤の
多数の放熱ピンやプレートフィンを形成するための製品
部空間が形成された複数の置き中子を互いに重ね合わせ
るようにして金型内に位置決めした上で加圧鋳造を行
い、鋳造後に製品を各置き中子ごと金型から取り出した
上でその置き中子を崩壊させて製品から除去するように
したことにより、金型をスライドコア構造とする必要が
ないので型構造を大幅に簡素化できるとともに、スライ
ド摺動部への溶湯の差し込みもないので従来のような鋳
ばりの発生を防いで、後工程での二次加工工数を削減で
きる効果がある。

【００４０】また、特に請求項４に記載の発明のように
各置き中子を予め加熱しておくことにより、各放熱ピン
やプレートフィンに相当する通路面積の小さい製品部空
間での溶湯の湯回り性が大幅に改善され、欠肉等の欠陥
の発生を未然に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に用いられる加圧鋳造装置の
一例を示す要部断面説明図。

【図２】図１に示す第１の置き中子の斜視図。

【図３】図１に示す第２の置き中子の斜視図。

【図４】本発明の製造方法によって製造される放熱盤の
一例を示す斜視図。

【図５】図４の正面図。

【図６】本発明の製造方法に用いられる加圧鋳造装置の
他の例を示す要部断面説明図。

【図７】本発明の製造方法によって製造される放熱盤の
他の例を示す斜視図。

【図８】本発明の製造方法によって製造される放熱盤の
さらに他の例を示す斜視図。

【図９】図７，８に示す放熱盤の製造に用いられる第１
の置き中子の斜視図。

【符号の説明】

１…放熱盤 ２…ベースプレート ３…放熱ピン ４，５…プレートフィン ７…固定型（上型） ９…可動型（下型） １０…金型 １１…ベースプレート用の製品部空間 １３…給湯孔 １４…湯孔閉塞板 １６…射出スリーブ １７，１８…第１の置き中子 １９…第２の置き中子 ２０，２２…プレートフィン用の製品部空間 ２１，２３，２４…放熱ピン用の製品部空間 ２５…キャビティ ３７…固定型 ３９…可動型 ４４，４５…プレートフィン ４７…第１の置き中子 ５７…射出プランジャ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースプレートの上面に多数の放熱ピン
   が立設されているとともに放熱ピンの高さ方向の途中に
   各放熱ピン同士を連結する少なくとも一枚のプレートフ
   ィンを備えた放熱盤を加圧鋳造法により製造する方法で
   あって、 前記プレートフィンを形成するための製品部空間とその
   プレートフィンの一方の面に接続されることになる多数
   の放熱ピンの一部を形成するための製品部空間とが形成
   された第１の置き中子と、少なくとも前記プレートフィ
   ンの他方の面に接続されることになる多数の放熱ピンの
   一部を形成するための製品部空間が形成された第２の置
   き中子とを上下方向に重ね合わせて上下型よりなる金型
   内に位置決めした上で型締めする工程と、 型締め後、前記下型のうち各置き中子と隣接する位置に
   設けた鉛直姿勢のスリーブに対してこのスリーブと同一
   軸線上に位置する上型側の給湯孔から直接給湯した上で
   該給湯孔を閉塞し、前記スリーブに予め内挿されている
   プランジャを押し上げて溶湯を前記各製品部空間に充填
   して加圧鋳造を行う工程と、 加圧鋳造後の型開きに続いて製品を各置き中子ごと金型
   から取り出した後、この置き中子を砂焼きして崩壊させ
   ることにより製品から除去する工程、 とを含むことを特徴とする放熱盤の製造方法。
2. 【請求項２】 前記各置き中子として水溶性中子を使用
   し、加圧鋳造後の型開きに続いて製品を各置き中子ごと
   金型から取り出した後、この置き中子を水中に浸漬させ
   て崩壊させることを特徴とする請求項１記載の放熱盤の
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記金型に放熱盤のベースプレートを形
   成するための製品部空間が形成されていて、このベース
   プレート用の製品部空間に臨むように最上段もしくは最
   下段の置き中子を金型内に位置決めすることを特徴とす
   る請求項１または２記載の放熱盤の製造方法。
4. 【請求項４】 前記各置き中子を加熱した後に金型内に
   位置決めすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の放熱盤の製造方法。