JPH11314131A - 高フィン密度の押出し成形ヒートシンクの製造方法 - Google Patents
高フィン密度の押出し成形ヒートシンクの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高性能かつ高フィン密度のヒートシンクを製
造する。 【解決手段】 間隔の密着したフィン１８と、対向する
フィン２２を係合させるくぼみ２０，２４とが交互に配
置された、押出成形による第１及び第２の基板要素１
２，１４を使用する。第１及び第２の基板要素１２，１
４のフィン１８，２２は、対向する基板要素の共通表面
１６，２６に形成されたくぼみ２０，２４に接着され
て、接着型の押出成形ヒートシンク１０を形成する。
造する。 【解決手段】 間隔の密着したフィン１８と、対向する
フィン２２を係合させるくぼみ２０，２４とが交互に配
置された、押出成形による第１及び第２の基板要素１
２，１４を使用する。第１及び第２の基板要素１２，１
４のフィン１８，２２は、対向する基板要素の共通表面
１６，２６に形成されたくぼみ２０，２４に接着され
て、接着型の押出成形ヒートシンク１０を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートシンクに関
し、より詳細には、優れた熱性能を発揮できる、フィン
密度の高い接着式押出成形ヒートシンクの製造方法に関
する。
し、より詳細には、優れた熱性能を発揮できる、フィン
密度の高い接着式押出成形ヒートシンクの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】既存の高性能ヒートシンクは、高密度の
フィン設計、すなわち、標準的な製造プロセスで通常製
造できるヒートシンクの約２倍のフィン密度がその特徴
である。この場合、表面領域がヒートシンクの伝熱能力
全体に大きな影響を及ぼす。さらに、フィンどうしの間
隔が狭い既存のヒートシンクでは、そのヒートシンクデ
ザインの水力学的直径（hydraulic diameter）によって
伝熱係数が決定する。一般的に、水力学的直径は、チャ
ネルの面積（すなわち、隣接するフィンの間の空間また
は距離）の４倍をチャネルの周囲の長さで割った結果で
ある。すなわち、水力学的直径が小さいほど、伝熱係数
とヒートシンクの伝熱性能のいずれもが高くなる。
フィン設計、すなわち、標準的な製造プロセスで通常製
造できるヒートシンクの約２倍のフィン密度がその特徴
である。この場合、表面領域がヒートシンクの伝熱能力
全体に大きな影響を及ぼす。さらに、フィンどうしの間
隔が狭い既存のヒートシンクでは、そのヒートシンクデ
ザインの水力学的直径（hydraulic diameter）によって
伝熱係数が決定する。一般的に、水力学的直径は、チャ
ネルの面積（すなわち、隣接するフィンの間の空間また
は距離）の４倍をチャネルの周囲の長さで割った結果で
ある。すなわち、水力学的直径が小さいほど、伝熱係数
とヒートシンクの伝熱性能のいずれもが高くなる。
【０００３】このようなデザインの例として、米国特許
第４，７７７，５６０号（発明者；ヘレル（Ｈｅｒｒｅ
ｌｌ）他）には、高性能でフィン密度の高いヒートシン
クが開示されている。上記特許によれば、高フィン密度
デザインを製造するための種々のヒートシンク構成技術
が記載されている。このデザイン固有の問題点は、各個
々のフィンの表面面積を最大化できないことである。隣
接するフィンに接触するために、個々のフィンの潜在的
表面面積の約２５％から３３％が利用不可能になってし
まう（例えば、ヘレル他特許の図１，２，３及び４を参
照のこと）。さらに、上記特許における図１及び図２に
基づくヒートシンクは、ヒートシンクデザインの所与の
容積に対して有効な表面面積をさらに減少させる内部プ
レナム（internal plenum）を有している。このように
上記特許には、所与のヒートシンク容積に対するヒート
シンク表面面積の最大化については教示されていない。
第４，７７７，５６０号（発明者；ヘレル（Ｈｅｒｒｅ
ｌｌ）他）には、高性能でフィン密度の高いヒートシン
クが開示されている。上記特許によれば、高フィン密度
デザインを製造するための種々のヒートシンク構成技術
が記載されている。このデザイン固有の問題点は、各個
々のフィンの表面面積を最大化できないことである。隣
接するフィンに接触するために、個々のフィンの潜在的
表面面積の約２５％から３３％が利用不可能になってし
まう（例えば、ヘレル他特許の図１，２，３及び４を参
照のこと）。さらに、上記特許における図１及び図２に
基づくヒートシンクは、ヒートシンクデザインの所与の
容積に対して有効な表面面積をさらに減少させる内部プ
レナム（internal plenum）を有している。このように
上記特許には、所与のヒートシンク容積に対するヒート
シンク表面面積の最大化については教示されていない。
【０００４】米国特許第５，３０４，８４６号（アザル
（Ａｚａｒ）他）には、高性能の高フィン密度ヒートシ
ンクにおいてフィンの表面面積を最大化したヒートシン
クデザインが開示されている。この特許に開示される製
造技術は、結晶配向依存型エッチング（crystal-orient
ation-dependent etching）、精密切断（precision saw
ing）、電子放電加工（electric discharge machinin
g）、または数値制御式加工である。アザル他特許のヒ
ートシンクデザインの主たる問題は、その製造が一般的
に難しいことにある。さらにアザル他特許のヒートシン
クは、製造サイクルに膨大な時間を必要とし、結果とし
てコスト効率が悪くなる。
（Ａｚａｒ）他）には、高性能の高フィン密度ヒートシ
ンクにおいてフィンの表面面積を最大化したヒートシン
クデザインが開示されている。この特許に開示される製
造技術は、結晶配向依存型エッチング（crystal-orient
ation-dependent etching）、精密切断（precision saw
ing）、電子放電加工（electric discharge machinin
g）、または数値制御式加工である。アザル他特許のヒ
ートシンクデザインの主たる問題は、その製造が一般的
に難しいことにある。さらにアザル他特許のヒートシン
クは、製造サイクルに膨大な時間を必要とし、結果とし
てコスト効率が悪くなる。
【０００５】米国特許第４，８８４，３３１号（ヒンシ
アウ（Ｈｉｎｓｈａｗ））には、押出成形によるピン型
フィンを有するヒートシンクの製造方法が開示されてい
る。ヒンシアウ特許に開示されるクロスカット加工（cr
oss cut machine）方法によれば、達成可能なピン型フ
ィンの最大密度は、押出成形によって得られる最大密度
に制限されるが、このような制限は、後述する本発明の
ヒートシンクデザインにおいては許容できないことは明
らかである。ヒンシアウ特許の別の問題点として、正方
形または長方形のピンフィンしか製造できず、円形また
は楕円形のプロファイルは製造できないことがある。
アウ（Ｈｉｎｓｈａｗ））には、押出成形によるピン型
フィンを有するヒートシンクの製造方法が開示されてい
る。ヒンシアウ特許に開示されるクロスカット加工（cr
oss cut machine）方法によれば、達成可能なピン型フ
ィンの最大密度は、押出成形によって得られる最大密度
に制限されるが、このような制限は、後述する本発明の
ヒートシンクデザインにおいては許容できないことは明
らかである。ヒンシアウ特許の別の問題点として、正方
形または長方形のピンフィンしか製造できず、円形また
は楕円形のプロファイルは製造できないことがある。
【０００６】さらに、接着されたフィンによるヒートシ
ンクアセンブリを提供する種々のヒートシンク製造者も
存在する。上記アセンブリでは、アセンブリの各フィン
がヒートシンク基板に個別に接着されている。（例え
ば、ＡＡＶＩＤ（登録商標）Ｔｈｅｒｍａｌ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．発行のＡｕｇｕｍｅｎｔ
ｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ Ｂｏｎｄｅｄ Ｈｅａｔ Ｓｉ
ｎｋｓのカタログ参照のこと。）このＡＡＶＩＤ（登録
商標）によるヒートシンクの主な問題点は、そのコスト
が非常に高いことである。このような高コストは、各フ
ィンをある種の支持部または基板上に個々に配列するた
めに必要な労力及び製造サイクルにかかる時間が直接関
係している。
ンクアセンブリを提供する種々のヒートシンク製造者も
存在する。上記アセンブリでは、アセンブリの各フィン
がヒートシンク基板に個別に接着されている。（例え
ば、ＡＡＶＩＤ（登録商標）Ｔｈｅｒｍａｌ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ．発行のＡｕｇｕｍｅｎｔ
ｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ Ｂｏｎｄｅｄ Ｈｅａｔ Ｓｉ
ｎｋｓのカタログ参照のこと。）このＡＡＶＩＤ（登録
商標）によるヒートシンクの主な問題点は、そのコスト
が非常に高いことである。このような高コストは、各フ
ィンをある種の支持部または基板上に個々に配列するた
めに必要な労力及び製造サイクルにかかる時間が直接関
係している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ヒート
シンクの表面面積が最大化でき、コスト効率がよく、製
造の簡単な、高性能でフィン密度の高い、接着型押出成
形ヒートシンクの製造方法が要求されている。
シンクの表面面積が最大化でき、コスト効率がよく、製
造の簡単な、高性能でフィン密度の高い、接着型押出成
形ヒートシンクの製造方法が要求されている。
【０００８】本発明の目的は、フィン密度が高く、２つ
の別々のヒートシンクの上部フィンと底部フィンとによ
って形成される複数の流体流路を有する、二重接着型フ
ィン（dual bonded fin）によるヒートシンクの製造方
法を提供することである。
の別々のヒートシンクの上部フィンと底部フィンとによ
って形成される複数の流体流路を有する、二重接着型フ
ィン（dual bonded fin）によるヒートシンクの製造方
法を提供することである。
【０００９】本発明の別の目的は、高密度、高性能のヒ
ートシンクの製造方法を供給することである。
ートシンクの製造方法を供給することである。
【００１０】本発明のさらに別の目的は、コスト効率の
よい高性能でフィン密度の高いヒートシンクの製造方法
を提供することである。
よい高性能でフィン密度の高いヒートシンクの製造方法
を提供することである。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、複数の一体型
ダクトまたは流体チャネルを有し、全空気流が空気バイ
パスを通らずにヒートシンクを通過できるようにした、
押出成形ヒートシンクの製造方法を提供することにあ
る。
ダクトまたは流体チャネルを有し、全空気流が空気バイ
パスを通らずにヒートシンクを通過できるようにした、
押出成形ヒートシンクの製造方法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１の要素及び第２の要素を押出成形す
るための押出ダイを供給するステップを含む、熱効率の
良いヒートシンクの製造方法を供給する。第１及び第２
の要素は、第１の要素には複数の垂直方向に延びる第１
フィンと第１くぼみが共通の第１表面に配置され、第２
の要素には複数の垂直方向に延びて互いに間隔を有する
第２フィンと複数の第２のくぼみが共通の第２表面に配
置されるように、ダイから押し出される。押出成形され
た第１及び第２の要素は、所定の寸法にサイズ決めさ
れ、その後、第１要素の共通第１表面が第２要素の共通
第２表面に対向するように位置あわせされる。こうし
て、第１のフィンは第２のくぼみに係合するように位置
あわせされ、第２のフィンは第１のくぼみに係合するよ
うに配置される。つづいて、熱伝導性エポキシなどの接
着層が、第１のくぼみと第２のくぼみ、及び第１のフィ
ンと第２のフィンのいずれかに供給される。その後、第
１のフィンと第２のフィンが、位置あわせされた第１及
び第２のくぼみチャネルにそれぞれ押入されることによ
り、第１フィンと第２フィンの間の空間によって形成さ
れた気体通路を有する押出成形型の高フィン密度ヒート
シンクが形成される。
に、本発明は、第１の要素及び第２の要素を押出成形す
るための押出ダイを供給するステップを含む、熱効率の
良いヒートシンクの製造方法を供給する。第１及び第２
の要素は、第１の要素には複数の垂直方向に延びる第１
フィンと第１くぼみが共通の第１表面に配置され、第２
の要素には複数の垂直方向に延びて互いに間隔を有する
第２フィンと複数の第２のくぼみが共通の第２表面に配
置されるように、ダイから押し出される。押出成形され
た第１及び第２の要素は、所定の寸法にサイズ決めさ
れ、その後、第１要素の共通第１表面が第２要素の共通
第２表面に対向するように位置あわせされる。こうし
て、第１のフィンは第２のくぼみに係合するように位置
あわせされ、第２のフィンは第１のくぼみに係合するよ
うに配置される。つづいて、熱伝導性エポキシなどの接
着層が、第１のくぼみと第２のくぼみ、及び第１のフィ
ンと第２のフィンのいずれかに供給される。その後、第
１のフィンと第２のフィンが、位置あわせされた第１及
び第２のくぼみチャネルにそれぞれ押入されることによ
り、第１フィンと第２フィンの間の空間によって形成さ
れた気体通路を有する押出成形型の高フィン密度ヒート
シンクが形成される。
【００１３】このように、本発明による製造方法は、第
１及び第２のフィンと、このフィンの端部が接着により
係合する第１及び第２のくぼみをそれぞれ有する第１及
び第２の要素を押出成形することによって、熱効率の高
いヒートシンクを形成するために、コスト効率が良くか
つ効果的な製造が可能である。さらなる効果として、各
フィンを個別にヒートシンク基部に接着する従来技術の
ヒートシンクに比べ、本発明によるヒートシンクの接着
接続部は２分の１ですむため、熱伝導が高まるとともに
構造的性能も向上する。
１及び第２のフィンと、このフィンの端部が接着により
係合する第１及び第２のくぼみをそれぞれ有する第１及
び第２の要素を押出成形することによって、熱効率の高
いヒートシンクを形成するために、コスト効率が良くか
つ効果的な製造が可能である。さらなる効果として、各
フィンを個別にヒートシンク基部に接着する従来技術の
ヒートシンクに比べ、本発明によるヒートシンクの接着
接続部は２分の１ですむため、熱伝導が高まるとともに
構造的性能も向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１から図７には、本発明の原理
に従って製造された、押出成形型の高フィン密度ヒート
シンク１０が示されている。より詳細には、ヒートシン
ク１０は、押出成形された第１及び第２の基板要素１
２，１４を含む。図１に最もよく示されるように、押出
成形された第１の基板要素１２は、垂直方向に伸びた複
数の第１フィン１８が実質的に平行に間隔を取って配置
された、共通第１表面１６を有する。最も近く隣接配置
された第１のフィン１８どうしの間には、これらのフィ
ンの間をその長さ方向に延びた第１のくぼみチャネル２
０が形成されている。同様に、図２からわかるように、
押出成形された第２の基板要素１４は、垂直方向に延
び、実質的に平行に間隔を空けて配置された複数の第２
のフィン２２を有する共通第２表面２６を含む。そし
て、同様に、この共通第２表面２６に形成された複数の
第２くぼみチャネル２４が、隣接する第２フィン２２ど
うしの間にこれと交互になるよう配置されている。
に従って製造された、押出成形型の高フィン密度ヒート
シンク１０が示されている。より詳細には、ヒートシン
ク１０は、押出成形された第１及び第２の基板要素１
２，１４を含む。図１に最もよく示されるように、押出
成形された第１の基板要素１２は、垂直方向に伸びた複
数の第１フィン１８が実質的に平行に間隔を取って配置
された、共通第１表面１６を有する。最も近く隣接配置
された第１のフィン１８どうしの間には、これらのフィ
ンの間をその長さ方向に延びた第１のくぼみチャネル２
０が形成されている。同様に、図２からわかるように、
押出成形された第２の基板要素１４は、垂直方向に延
び、実質的に平行に間隔を空けて配置された複数の第２
のフィン２２を有する共通第２表面２６を含む。そし
て、同様に、この共通第２表面２６に形成された複数の
第２くぼみチャネル２４が、隣接する第２フィン２２ど
うしの間にこれと交互になるよう配置されている。
【００１５】図３に示されるように、ヒートシンク１０
の接着された第１及び第２の基板要素１２，１４の最も
近く隣接する第１フィン１８と第２フィン２２の間に
は、複数の流体流路４０が形成されており、熱冷却の工
程において、発熱体（図示せず）からの加熱された空気
などの流体がここを通過できるようになっている。
の接着された第１及び第２の基板要素１２，１４の最も
近く隣接する第１フィン１８と第２フィン２２の間に
は、複数の流体流路４０が形成されており、熱冷却の工
程において、発熱体（図示せず）からの加熱された空気
などの流体がここを通過できるようになっている。
【００１６】このように、本発明の好適な実施形態によ
れば、押出成形型の高フィン密度ヒートシンク１０の製
造方法は、上述のように、押出ダイ（図示せず）を供給
して第１および第２の基板要素１２，１４を形成するす
るための押出製品を製造するステップを含む。ここで
は、押出成形に用いる原料または材料に対応する一般的
な動作条件、すなわち温度と圧力を用いた熱間押出処理
を適用する。押出成形プロセスにおいて形成された押出
製品は、以下に説明するその後のプロセスにおいて、第
１の基板要素１２および第２の基板要素１４に変形され
る。
れば、押出成形型の高フィン密度ヒートシンク１０の製
造方法は、上述のように、押出ダイ（図示せず）を供給
して第１および第２の基板要素１２，１４を形成するす
るための押出製品を製造するステップを含む。ここで
は、押出成形に用いる原料または材料に対応する一般的
な動作条件、すなわち温度と圧力を用いた熱間押出処理
を適用する。押出成形プロセスにおいて形成された押出
製品は、以下に説明するその後のプロセスにおいて、第
１の基板要素１２および第２の基板要素１４に変形され
る。
【００１７】第１および第２の基板要素１２，１４は、
市販されるさまざまな熱伝導性の非鉄原料または材料、
例えば亜鉛合金、銅、銅合金、マグネシウム、アルミニ
ウム、およびこれらの混合物などの押出によって生成さ
れる。例えば、本発明による製造方法において用いるこ
とのできる原材料に対するおおよその温度範囲を例とし
てあげると、アルミニウムで華氏１０００から１１００
度、銅で華氏１２００から２０００度である。好適な実
施形態においては、熱伝導性が高いという効果のある銅
合金を用いた。
市販されるさまざまな熱伝導性の非鉄原料または材料、
例えば亜鉛合金、銅、銅合金、マグネシウム、アルミニ
ウム、およびこれらの混合物などの押出によって生成さ
れる。例えば、本発明による製造方法において用いるこ
とのできる原材料に対するおおよその温度範囲を例とし
てあげると、アルミニウムで華氏１０００から１１００
度、銅で華氏１２００から２０００度である。好適な実
施形態においては、熱伝導性が高いという効果のある銅
合金を用いた。
【００１８】一般的に、基板要素１２，１４の形成に用
いられる種類の押出ダイは、硬化されたＨ−１３の工具
鋼から作られる。基板要素の形状及び大きさは、ダイ状
に切断された配線電子放電機械（wired electro discha
rge machines）である。第１および第２の基板要素１
２，１４の詳細な特性は、既知の収縮パラメータ及び押
出成形プロセスを容易にするためにダイの後面に切り込
まれた角度リリーフにしたがって規定される。押出ダイ
は、バックアップダイと共に、基板要素の大きさ及び重
量に適したトン数を有する従来の押出プレス機に適合す
る形状に形成されている。こうして、上述のように、実
質的に平行な複数の第１および第２のフィン１８，２２
がそれぞれの共通表面１６，２６から延びたほぼ平坦な
基板要素１２，１４を有するヒートシンク１０が、好ま
しくは、押出ダイと適当なサイズ及びトン数の押出プレ
ス機とを用いることにより、押出成形される。
いられる種類の押出ダイは、硬化されたＨ−１３の工具
鋼から作られる。基板要素の形状及び大きさは、ダイ状
に切断された配線電子放電機械（wired electro discha
rge machines）である。第１および第２の基板要素１
２，１４の詳細な特性は、既知の収縮パラメータ及び押
出成形プロセスを容易にするためにダイの後面に切り込
まれた角度リリーフにしたがって規定される。押出ダイ
は、バックアップダイと共に、基板要素の大きさ及び重
量に適したトン数を有する従来の押出プレス機に適合す
る形状に形成されている。こうして、上述のように、実
質的に平行な複数の第１および第２のフィン１８，２２
がそれぞれの共通表面１６，２６から延びたほぼ平坦な
基板要素１２，１４を有するヒートシンク１０が、好ま
しくは、押出ダイと適当なサイズ及びトン数の押出プレ
ス機とを用いることにより、押出成形される。
【００１９】第１及び第２の要素１２，１４の重要な詳
細特性には、各要素におけるフィンの厚さ及び最も近く
隣接するフィンどうしの間の空間が含まれる。また、接
着された第１および第２の要素１２，１４において、最
も近く隣接する第１フィンと第２フィンの間の複数の空
間も重要である。後者の特性は、ダイ材料の強度及び押
出成形に選択した合金の押出成形性（extrudeablity）
によって部分的に決定される。一般的なアルミニウム６
０６１および６０６３合金の場合、フィンの厚さに対す
る好ましい高さの割合は約１０／１（高さ／厚さ）であ
り、この場合、フィンの厚さは、対向する共通表面に形
成されたくぼみに挿入される先端または上端部におい
て、約０，０５０インチ（１，２７ミリメートル）であ
る。好ましくは、フィンどうしの間隔は、フィンの厚さ
の約３，５から４倍である。フィン１８，２２は、最大
の生産性（produceability)を得るために、先端部が各
側でフィンの厚さの５分の１になるように先細の形状を
有するべきだということがわかった。フィンの厚さの実
際的な限度は、先端部４２において約０，０５０インチ
である。
細特性には、各要素におけるフィンの厚さ及び最も近く
隣接するフィンどうしの間の空間が含まれる。また、接
着された第１および第２の要素１２，１４において、最
も近く隣接する第１フィンと第２フィンの間の複数の空
間も重要である。後者の特性は、ダイ材料の強度及び押
出成形に選択した合金の押出成形性（extrudeablity）
によって部分的に決定される。一般的なアルミニウム６
０６１および６０６３合金の場合、フィンの厚さに対す
る好ましい高さの割合は約１０／１（高さ／厚さ）であ
り、この場合、フィンの厚さは、対向する共通表面に形
成されたくぼみに挿入される先端または上端部におい
て、約０，０５０インチ（１，２７ミリメートル）であ
る。好ましくは、フィンどうしの間隔は、フィンの厚さ
の約３，５から４倍である。フィン１８，２２は、最大
の生産性（produceability)を得るために、先端部が各
側でフィンの厚さの５分の１になるように先細の形状を
有するべきだということがわかった。フィンの厚さの実
際的な限度は、先端部４２において約０，０５０インチ
である。
【００２０】さらに、上述のような本発明の好ましい寸
法及び特性を有する、ヒートシンク１０の第１および第
２基板要素１２，１４は、押出ダイから成形される。押
出成形された要素１２，１４は、その後、以下に説明す
るように、本発明のステップにしたがって組み立てられ
る。
法及び特性を有する、ヒートシンク１０の第１および第
２基板要素１２，１４は、押出ダイから成形される。押
出成形された要素１２，１４は、その後、以下に説明す
るように、本発明のステップにしたがって組み立てられ
る。
【００２１】以下に詳細な説明を示す押出成形プロセス
（図示せず）は、それ自体、予め計画及びスケジュール
された一連の機能の最大重点であることが、当業者には
理解できるはずである。要素１２，１４に用いられる合
金のビレットは、Ａｌｃａｎ，Ｓｈａｗｉｎｉｇａｎ，
Ｑｕｅｂｅｃなど、多種の販売業者のいずれかから購入
される。ビレットは、長い原材料から切断してもよい
し、押出成形機によって特定化、すなわち適切な大きさ
に製造することもできる。当業界では周知のように、押
出成形プレス機は５０トンから８，０００トンの範囲に
及ぶ。ビレットは、直径が２インチから２４インチまで
可能である。ビレットは、押出されるアルミニウム合金
に応じて、およそ華氏１０００度まで予熱され、その後
押出成形プレス機のコンテナに供給される。ここで、ビ
レットの予熱に先立ち、好ましくは、押出ダイ及びバッ
クアップダイを予熱し、これらをダイ及びダイバックア
ップブロックを保持するダイリング内のコンテナ前方に
設置する。
（図示せず）は、それ自体、予め計画及びスケジュール
された一連の機能の最大重点であることが、当業者には
理解できるはずである。要素１２，１４に用いられる合
金のビレットは、Ａｌｃａｎ，Ｓｈａｗｉｎｉｇａｎ，
Ｑｕｅｂｅｃなど、多種の販売業者のいずれかから購入
される。ビレットは、長い原材料から切断してもよい
し、押出成形機によって特定化、すなわち適切な大きさ
に製造することもできる。当業界では周知のように、押
出成形プレス機は５０トンから８，０００トンの範囲に
及ぶ。ビレットは、直径が２インチから２４インチまで
可能である。ビレットは、押出されるアルミニウム合金
に応じて、およそ華氏１０００度まで予熱され、その後
押出成形プレス機のコンテナに供給される。ここで、ビ
レットの予熱に先立ち、好ましくは、押出ダイ及びバッ
クアップダイを予熱し、これらをダイ及びダイバックア
ップブロックを保持するダイリング内のコンテナ前方に
設置する。
【００２２】押出プロセス（図示せず）においては、ダ
ミーブロックを前部に有するラムがビレットを押出ダイ
に抗して前進させる。これは高圧下で閉じられたコンテ
ナであるので、加熱されたアルミニウム金属はダイの開
口部を通過して押出され、好ましい押出製品の形状及び
長さが得られる。
ミーブロックを前部に有するラムがビレットを押出ダイ
に抗して前進させる。これは高圧下で閉じられたコンテ
ナであるので、加熱されたアルミニウム金属はダイの開
口部を通過して押出され、好ましい押出製品の形状及び
長さが得られる。
【００２３】当業者には理解できるように、押出成形品
がダイから得られる際に、プーラ（ｐｕｌｌｅｒ）と呼
ばれる補助的な装置片がこの押出成形品（ｅｘｔｒｕｓ
ｉｏｎ）の端部を把持し、これにある程度の張力を与え
ることにより、押出成形品がランアウトテーブル（押出
成形品をガイドする一連のグラファイトブロック）の長
さを下方に搬送される際にこれをまっすぐに維持する。
押出成形品の長さは、ランアウトテーブルの長さまたは
押出成形品の体積のビレットの体積に対する割合によっ
て決定する。ビレットはこの長さに切断され、ランアウ
トテーブル上で室温にまで冷却される。
がダイから得られる際に、プーラ（ｐｕｌｌｅｒ）と呼
ばれる補助的な装置片がこの押出成形品（ｅｘｔｒｕｓ
ｉｏｎ）の端部を把持し、これにある程度の張力を与え
ることにより、押出成形品がランアウトテーブル（押出
成形品をガイドする一連のグラファイトブロック）の長
さを下方に搬送される際にこれをまっすぐに維持する。
押出成形品の長さは、ランアウトテーブルの長さまたは
押出成形品の体積のビレットの体積に対する割合によっ
て決定する。ビレットはこの長さに切断され、ランアウ
トテーブル上で室温にまで冷却される。
【００２４】ラム（図示せず）は、約３インチの地点で
ダイを止め、バット（butt）すなわち押出成形されてい
ないビレットを作成する。この時点で、コンテナ及びラ
ムは押出成形されないビレットから離れるように後退
し、ビレットはその後の処理に備えてはさみ取られる。
つづいて、コンテナが前進し、別のビレットがコンテナ
に装填されて再びプロセスが開始する。
ダイを止め、バット（butt）すなわち押出成形されてい
ないビレットを作成する。この時点で、コンテナ及びラ
ムは押出成形されないビレットから離れるように後退
し、ビレットはその後の処理に備えてはさみ取られる。
つづいて、コンテナが前進し、別のビレットがコンテナ
に装填されて再びプロセスが開始する。
【００２５】続いて、所定の長さの押出された材料は冷
却された後にストレッチャーに運ばれる。ここで、各端
部が把持されてその長さが３％まで伸長されることによ
り、押出された材料の容積応力及びひずみを最小限にす
る。次に、切断鋸（cutoff saw）を用いて材料の長さ
を、熱処理を含む更なる処理しやすいサイズ、すなわち
中間または最終的なサイズの長さに切断する。
却された後にストレッチャーに運ばれる。ここで、各端
部が把持されてその長さが３％まで伸長されることによ
り、押出された材料の容積応力及びひずみを最小限にす
る。次に、切断鋸（cutoff saw）を用いて材料の長さ
を、熱処理を含む更なる処理しやすいサイズ、すなわち
中間または最終的なサイズの長さに切断する。
【００２６】押出成形加工の後、押出成形された第１の
基板要素１２と第２の基板要素１４は特定の応用に適合
するよう所定サイズに形成される。要素１２および１４
の大きさが決定すると、これらの要素は鋸オペレータま
で移されて、ここで、切断鋸により最終サイズの長さま
たは中間サイズの長さに切断される。要素１２および１
４のサイズ決定プロセスは、研削や機械加工など従来の
任意の手段によって行うことができる。極めて正確な詳
細サイズの長さが要求される場合には、中間サイズの長
さを有する部品を、フライス切削、コンピュータ数値制
御（ＣＮＣ）加工、または研削などのさまざまな手段に
よってさらに最終的なサイズの長さにしてもよい。そし
て、最終的な長さの材料は、振動タンブリング、ハンド
デバリング、またはセミオートマチックブラシアロン
（brush-a-lon）デバリング装置を用いてデバリング処
理される。
基板要素１２と第２の基板要素１４は特定の応用に適合
するよう所定サイズに形成される。要素１２および１４
の大きさが決定すると、これらの要素は鋸オペレータま
で移されて、ここで、切断鋸により最終サイズの長さま
たは中間サイズの長さに切断される。要素１２および１
４のサイズ決定プロセスは、研削や機械加工など従来の
任意の手段によって行うことができる。極めて正確な詳
細サイズの長さが要求される場合には、中間サイズの長
さを有する部品を、フライス切削、コンピュータ数値制
御（ＣＮＣ）加工、または研削などのさまざまな手段に
よってさらに最終的なサイズの長さにしてもよい。そし
て、最終的な長さの材料は、振動タンブリング、ハンド
デバリング、またはセミオートマチックブラシアロン
（brush-a-lon）デバリング装置を用いてデバリング処
理される。
【００２７】本発明による方法の別の実施形態において
は、平坦な取り付け表面、スロット、ねじ立てされたホ
ールなど、本発明のステップにより製造されるヒートシ
ンク１０の他の効果的な特性を、二次的な操作、一般的
にはフライス削り（milling）、ＣＮＣ加工、旋回また
は穴あけ（piercing）を用いて各部材を最終的な仕様に
完成させることにより組み込むことができる。
は、平坦な取り付け表面、スロット、ねじ立てされたホ
ールなど、本発明のステップにより製造されるヒートシ
ンク１０の他の効果的な特性を、二次的な操作、一般的
にはフライス削り（milling）、ＣＮＣ加工、旋回また
は穴あけ（piercing）を用いて各部材を最終的な仕様に
完成させることにより組み込むことができる。
【００２８】次に、図８から図１２を参照して説明す
る。第１の基板要素１２を第２の基板要素１４に接着す
るための接着層２８（以下に説明する）の供給に先立
ち、別の介在ステップを行うこともできる。ここでは、
基板要素１２，１４をクロスカット（横方向に切断）
し、複数の実質的に矩形の第１ピンフィン３４と矩形の
第２ピンフィン４６を形成するステップを含む。クロス
カット加工は、一般的に、フライス切断によって、また
はキー溝カッターを用いて行われ、実質的に矩形の複数
のピンフィン３４，４６を形成する。クロスカッティン
グにより、フィン１８，２２（図１から図７）の表面に
沿って形成される接着層を破壊することにより、フィン
１８，２２（図１から図７）から空中への熱伝導が高ま
る。側部の閉じたヒートシンク３６においては、流体の
流れが閉じこめられてその方向付けがなされる（図１
２）。図１及び図２に示されるように、第１支持要素１
２の共通第１表面１６と、第２支持要素１４の共通第２
表面２６とは位置あわせされる。こうして、第１基板要
素１２の第１フィン１８は、対向する第２基板要素１４
の第２のくぼみチャネル２４に圧入されるべく位置合わ
せされる。同様に、対向する第２基板要素１４の第２フ
ィン２２は、第１基板要素１２の第１くぼみチャネル２
０に圧入されるべく位置合わせされる。
る。第１の基板要素１２を第２の基板要素１４に接着す
るための接着層２８（以下に説明する）の供給に先立
ち、別の介在ステップを行うこともできる。ここでは、
基板要素１２，１４をクロスカット（横方向に切断）
し、複数の実質的に矩形の第１ピンフィン３４と矩形の
第２ピンフィン４６を形成するステップを含む。クロス
カット加工は、一般的に、フライス切断によって、また
はキー溝カッターを用いて行われ、実質的に矩形の複数
のピンフィン３４，４６を形成する。クロスカッティン
グにより、フィン１８，２２（図１から図７）の表面に
沿って形成される接着層を破壊することにより、フィン
１８，２２（図１から図７）から空中への熱伝導が高ま
る。側部の閉じたヒートシンク３６においては、流体の
流れが閉じこめられてその方向付けがなされる（図１
２）。図１及び図２に示されるように、第１支持要素１
２の共通第１表面１６と、第２支持要素１４の共通第２
表面２６とは位置あわせされる。こうして、第１基板要
素１２の第１フィン１８は、対向する第２基板要素１４
の第２のくぼみチャネル２４に圧入されるべく位置合わ
せされる。同様に、対向する第２基板要素１４の第２フ
ィン２２は、第１基板要素１２の第１くぼみチャネル２
０に圧入されるべく位置合わせされる。
【００２９】第１の基板要素１２と第２の基板要素１４
とを組立てるための正確な配置には、対向する第２基板
要素１４に対する第１基板要素１２の位置決め及び方向
決めが含まれる。当業者には、組立に先立った要素１
２，１４の位置決めが、ダウエルピンや、取り付け台に
ブッシングを使用するなどの種々の手法により実行でき
ることが理解できる。さらに、当業者であれば、かかる
位置決めが要素１２，１４の自動または手動による操作
によって、または位置決めを補助するために面取り部分
を利用することにより達成できることが理解される。
とを組立てるための正確な配置には、対向する第２基板
要素１４に対する第１基板要素１２の位置決め及び方向
決めが含まれる。当業者には、組立に先立った要素１
２，１４の位置決めが、ダウエルピンや、取り付け台に
ブッシングを使用するなどの種々の手法により実行でき
ることが理解できる。さらに、当業者であれば、かかる
位置決めが要素１２，１４の自動または手動による操作
によって、または位置決めを補助するために面取り部分
を利用することにより達成できることが理解される。
【００３０】要素１２，１４が位置決めされると、好ま
しくは、フィン１８，２２の先端部と第１及び第２のく
ぼみチャネル２０，２４のいずれかにエポキシ樹脂を供
給して、要素１２と１４が上述のように接着層２８（図
６参照）とともに接着される。このプロセスは、校正さ
れた正確な配分装置（dispensing device）を用いて自
動あるいは手動のいずれかによって行うことができる。
ここでは、操作の時間及びコストの縮小のために自動配
分が好ましい。さらに、任意の適当な接着材料が使用可
能であるが、Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ，Ｉｎｃ．から販売さ
れるＥｐｏｘｙＡｄｈｅｓｉｖｅ（エポキシ接着剤）な
ど、適切なタイムスパンにより設定が可能である、最高
の伝熱率を有するエポキシ樹脂を使用するのが好まし
い。
しくは、フィン１８，２２の先端部と第１及び第２のく
ぼみチャネル２０，２４のいずれかにエポキシ樹脂を供
給して、要素１２と１４が上述のように接着層２８（図
６参照）とともに接着される。このプロセスは、校正さ
れた正確な配分装置（dispensing device）を用いて自
動あるいは手動のいずれかによって行うことができる。
ここでは、操作の時間及びコストの縮小のために自動配
分が好ましい。さらに、任意の適当な接着材料が使用可
能であるが、Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ，Ｉｎｃ．から販売さ
れるＥｐｏｘｙＡｄｈｅｓｉｖｅ（エポキシ接着剤）な
ど、適切なタイムスパンにより設定が可能である、最高
の伝熱率を有するエポキシ樹脂を使用するのが好まし
い。
【００３１】接着層の厚さ及びその供給手順は、本発明
において重要ではないが、ここでは、経済的な製造方法
を用いたアセンブリの作成が望ましいという原理に従っ
た。したがって、エポキシ樹脂をフィン１８，２２の先
端部４２（図２参照）だけに供給して組立を簡単にし
た。この接着作業は、（上記のように）第１及び第２の
フィン１８，２２を対向するくぼみ２０，２４に接着す
ることが好ましいのか、第１及び第２のフィン１８，２
２を、対向する基板要素の平坦な共通表面に抗して平ら
に接着することが好ましいかどうかによる。後者のタイ
プの接合が図７に示されている。図７においては、接合
フィン３０，及び接続材料２８を有する接合部３２が示
されている。
において重要ではないが、ここでは、経済的な製造方法
を用いたアセンブリの作成が望ましいという原理に従っ
た。したがって、エポキシ樹脂をフィン１８，２２の先
端部４２（図２参照）だけに供給して組立を簡単にし
た。この接着作業は、（上記のように）第１及び第２の
フィン１８，２２を対向するくぼみ２０，２４に接着す
ることが好ましいのか、第１及び第２のフィン１８，２
２を、対向する基板要素の平坦な共通表面に抗して平ら
に接着することが好ましいかどうかによる。後者のタイ
プの接合が図７に示されている。図７においては、接合
フィン３０，及び接続材料２８を有する接合部３２が示
されている。
【００３２】接着樹脂が乾燥する前に、第１及び第２の
フィン１８，２２は、位置あわせされたそれぞれの第１
及び第２くぼみチャネル２０，２４にしっかりと圧入さ
れる。この作業により、接着プロセスが簡単になるとと
もに押出成形された要素１２と１４により強力な接着力
が与えられる。
フィン１８，２２は、位置あわせされたそれぞれの第１
及び第２くぼみチャネル２０，２４にしっかりと圧入さ
れる。この作業により、接着プロセスが簡単になるとと
もに押出成形された要素１２と１４により強力な接着力
が与えられる。
【００３３】押出成形された第１及び第２の基板要素１
２，１４を組み立てる際に、対向する要素１２，１４に
圧力を加え、正しく位置合わせされていない第１及び第
２のフィンを押圧して正確に整列させる。このような位
置あわせは、フィン１８，２２の先端に設けられた自動
位置合わせ面取り端部４４と、自動位置合わせ面取りく
ぼみ３８により、実施される。図４に示されるように、
フィン１８，２２のそれぞれが対向する面取りくぼみに
簡単に挿入できるように、面取り端部は各側において２
０度から３０度の間に形成されているのが好ましい。体
積の小さいアセンブリの場合、上記作業は、手動により
最低限の工具を用いて実行できる。
２，１４を組み立てる際に、対向する要素１２，１４に
圧力を加え、正しく位置合わせされていない第１及び第
２のフィンを押圧して正確に整列させる。このような位
置あわせは、フィン１８，２２の先端に設けられた自動
位置合わせ面取り端部４４と、自動位置合わせ面取りく
ぼみ３８により、実施される。図４に示されるように、
フィン１８，２２のそれぞれが対向する面取りくぼみに
簡単に挿入できるように、面取り端部は各側において２
０度から３０度の間に形成されているのが好ましい。体
積の小さいアセンブリの場合、上記作業は、手動により
最低限の工具を用いて実行できる。
【００３４】上記のように、本発明をある程度特定的に
説明したが、構成の詳細及び部品の配置に関し、本発明
の範囲を超えることなく多くの変更が可能であることは
明らかである。また、本発明は、例として明細書中に説
明した実施形態に限られるものではなく、各部材のあら
ゆる等価物を含み、請求項の範囲によってのみ限定され
るものである。
説明したが、構成の詳細及び部品の配置に関し、本発明
の範囲を超えることなく多くの変更が可能であることは
明らかである。また、本発明は、例として明細書中に説
明した実施形態に限られるものではなく、各部材のあら
ゆる等価物を含み、請求項の範囲によってのみ限定され
るものである。
【図１】 ２つの押出成形要素を示す、本発明のヒート
シンクの斜め下方からの分解斜視概略図である。
シンクの斜め下方からの分解斜視概略図である。
【図２】 ２つの押出成形要素を示す、本発明のヒート
シンクの斜め上方からの分解斜視概略図である。
シンクの斜め上方からの分解斜視概略図である。
【図３】 フィンと、このフィンを対向する要素に位置
あわせして接着するために使用されるくぼみチャネルと
を示す、ヒートシンク要素の正面図である。
あわせして接着するために使用されるくぼみチャネルと
を示す、ヒートシンク要素の正面図である。
【図４】 押出成形された要素の組立中にこれら要素の
ガイドを助けるために面取りされたくぼみを有する２つ
の要素を示した、本発明のステップによって製造された
ヒートシンクの斜め下方からの分解斜視概略図である。
ガイドを助けるために面取りされたくぼみを有する２つ
の要素を示した、本発明のステップによって製造された
ヒートシンクの斜め下方からの分解斜視概略図である。
【図５】 押出成形された要素の組立て工程においてこ
れら要素のガイドを補助するために面取りされたくぼみ
を有する２つの要素を示した、本発明にステップによっ
て製造されたヒートシンクの斜め上方からの分解斜視概
略図である。
れら要素のガイドを補助するために面取りされたくぼみ
を有する２つの要素を示した、本発明にステップによっ
て製造されたヒートシンクの斜め上方からの分解斜視概
略図である。
【図６】 フィンと、このフィンを対向する要素に位置
あわせして接着するために使用される面取りされたくぼ
みチャネルとを示す、ヒートシンク要素の正面図であ
る。
あわせして接着するために使用される面取りされたくぼ
みチャネルとを示す、ヒートシンク要素の正面図であ
る。
【図７】 本発明によるステップを用いて製造された別
のヒートシンクの実施形態を示す正面図であり、ヒート
シンクは、くぼみのチャネルに位置する第１のフィン
と、第１表面に接する第２のフィンとを有する。
のヒートシンクの実施形態を示す正面図であり、ヒート
シンクは、くぼみのチャネルに位置する第１のフィン
と、第１表面に接する第２のフィンとを有する。
【図８】 クロスカット加工した第１及び第２のフィン
を有する、本発明のステップによって製造されたヒート
シンクの斜め上方からの分解斜視図である。
を有する、本発明のステップによって製造されたヒート
シンクの斜め上方からの分解斜視図である。
【図９】 クロスカット加工した第１及び第２のフィン
を有する、本発明のステップによって製造されたヒート
シンクの斜め下方からの分解斜視図である。
を有する、本発明のステップによって製造されたヒート
シンクの斜め下方からの分解斜視図である。
【図１０】 クロスカットされた複数の第１フィンと、
複数の第２フィンのうちの最も外側の２つによって形成
される空気流シールドとを示した斜め下方からの分解斜
視図である。
複数の第２フィンのうちの最も外側の２つによって形成
される空気流シールドとを示した斜め下方からの分解斜
視図である。
【図１１】 クロスカットされた複数の第１フィンと、
複数の第２フィンのうちの最も外側の２つによって形成
される空気流シールドとを示した斜め上方からの分解斜
視図である。
複数の第２フィンのうちの最も外側の２つによって形成
される空気流シールドとを示した斜め上方からの分解斜
視図である。
【図１２】 図１０及び図１１に示されたヒートシンク
要素の立面図である。
要素の立面図である。
１０ ヒートシンク、１２ 第１の基板要素、１４ 第
２基板要素、１６ 共通第１表面、１８ 第１フィン、
２０ 第１くぼみチャネル、２２ 第２フィン、２４
第２くぼみチャネル、２６ 共通第２表面、２８ 接着
剤料、３０ 接合フィン、３２ 接合部、３４ 第１ピ
ンフィン、３６ 側部閉鎖型ヒートシンクアセンブリ、
３８ 面取りされたくぼみ、４０ 流体流路、４２ フ
ィン先端部、４４ 面取りされたフィン先端部、４６
第２ピンフィン。
２基板要素、１６ 共通第１表面、１８ 第１フィン、
２０ 第１くぼみチャネル、２２ 第２フィン、２４
第２くぼみチャネル、２６ 共通第２表面、２８ 接着
剤料、３０ 接合フィン、３２ 接合部、３４ 第１ピ
ンフィン、３６ 側部閉鎖型ヒートシンクアセンブリ、
３８ 面取りされたくぼみ、４０ 流体流路、４２ フ
ィン先端部、４４ 面取りされたフィン先端部、４６
第２ピンフィン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジャー スタンレー カー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ブロッ クポート カンプベル ロード 420
Claims (1)
- 【請求項１】 押出成形された高フィン密度のヒートシ
ンクを製造する方法であって、 （ａ） 第１及び第２の基板要素を形成するビレットを
押出成形するための押出ダイを供給するステップと、 （ｂ） 共通第１及び第２表面のそれぞれに形成され
た、間隔を有する複数の第１及び第２フィンと、第１及
び第２くぼみとを有する第１及び第２の基板要素を押出
成形するステップと、 （ｃ） 前記押出成形された第１及び第２の基板要素を
所定の大きさにサイズ決めするステップと、 （ｄ） 前記第１の基板要素の共通第１表面を第２基板
要素の共通第２表面に位置合わせし、前記第１のフィン
を第２のくぼみに係合するよう位置合わせし、前記第２
のフィンを前記第１のフィンに係合するよう位置合わせ
するステップと、 （ｅ） 前記第１及び第２のくぼみと前記第１及び第２
のフィンのいずれかに接着層を供給するステップと、 （ｆ） 前記第１及び第２のフィンのそれぞれを位置合
わせしたそれぞれの第１及び第２のくぼみに圧入するこ
とにより、第１及び第２の要素に接着された最も隣接す
る第１及び第２フィンの間の空間によって決定する気体
通路を有する押出成形ヒートシンクを形成するステップ
と、 を含むヒートシンクの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/967,563 US5937517A (en) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | Method of manufacturing bonded dual extruded, high fin density heat sinks |
| US08/967,563 | 1997-11-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11314131A true JPH11314131A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=25512977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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