KR100892814B1 - 압출 공구, 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법 및 히트 싱크 - Google Patents

압출 공구, 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법 및 히트 싱크 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 압출 공구(10)는 성형 제품(1)의 외부 형상을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는 다이 주 본체(20)와, 상기 다이 주 본체(20)의 상류측에 배치되는 플레이트 부재(30)를 포함하고, 상기 정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22)와 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)를 포함한다. 플레이트 부재(30)는, 전후 방향으로 관통하고 다이 주 본체(20)의 정형부 구멍의 상류측 개구와 연통하는 재료 통로(31)를 구비한다. 플레이트 부재(30)는 플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합된 상태로 기판(2)의 두께 방향에서 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)를 교차하도록 하나 이상의 수직 격벽(33, 34)을 구비하고, 이에 의해 재료 통로(31)가 복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할된다. 히트 싱크와 같은 핀을 갖는 성형 제품을 압출하기 위한 압출 공구를 사용함으로써, 기판의 우수한 평탄도가 얻어질 수 있다.
Figure R1020047005703
압출 공구, 성형 제품, 정형부 구멍, 다이 주 본체, 플레이트 부재, 재료 통로, 수직 격벽

Description

압출 공구, 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법 및 히트 싱크 {EXTRUSION TOOL, METHOD FOR MANUFACTURING SHAPED ARTICLE WITH FINS, AND HEAT SINK}
관련 출원
본 출원은 그 개시 내용을 그대로 본 명세서에서 참고하게 되는, 2001년 12월 19일 출원된 일본 특허 출원 제2001-386176호 및 2002년 1월 31일 출원된 미국 가출원 제60/352,597호를 우선권 주장한다.
본 출원은 미국 35 U.S.C. §111(b)에 따라 2002년 1월 31일 출원된 미국 가출원 제60/352,597호의 출원일의 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따른 이익을 청구하는 35 U.S.C. §111(a)하에 출원된 미국 출원에 대응한다.
본 발명은 기판 상에 배열된 다수의 박판형 핀(fin)을 갖는 성형 제품을 제조하기 위한 압출 공구, 이 압출 공구를 사용하는 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 히트 싱크에 관한 것이다.
전자 기기 등에 사용되는 방열 부재 중 하나로서, 도6에 도시한 바와 같이, 기판(2)의 일 측면에 빗살(comb-teeth)형으로 배열된 다수의 박판형 핀(3)을 갖는 알루미늄 히트 싱크(1)가 예시될 수 있다. 이 히트 싱크(1)는 발열 소자가 기판(2)의 다른 측면(2a)에 부착되는 방식으로 사용된다.
이 히트 싱크(1)에서, 핀(3)은 방열 성능을 향상시키기 위해 통비(tong ratio)가 커지도록 요구되고, 기판(2)의 다른 측면은 발열 소자로부터의 열 전도를 억제하기 위해 발열 소자가 긴밀 끼워맞춤 방식으로 부착될 수 있도록 평탄하게 요구된다.
다수의 경우에, 도3에 도시한 바와 같이, 이러한 히트 싱크(1)는 더 적은 수의 프로세스로 제조 가능한 장점 때문에 히트 싱크의 원주 형상에 대응하는 정형부(bearing) 구멍(21)을 갖는 다이(50)를 사용하는 압출 방법에 의해 제조된다. 정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22)와 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)로 구성된다.
더욱이, 일반적으로, 복잡한 성형 제품을 압출할 때, 압출 재료의 불균일 유동 저항이 다이(50)의 정형부 폭 및 정형부 표면으로부터의 거리에 따라 발생하고, 이는 압출된 제품이 재료 유동량의 차이에 따른 만곡, 왜곡과 같은 결함을 가질 수도 있는 문제점을 발생시킨다. 이러한 결함에 대한 대응책 중 하나는 더 낮은 유동 저항을 갖는 부분에서의 정형부 길이를 증대시켜 유동 저항을 증가시킴으로써 전체 재료 유동량 균형을 조절하는 것이다.
상술한 문제점은 또한 히트 싱크(1)를 압출할 때에도 발생하고, 따라서 유동 균형은 기판(2)의 높은 평탄도 및 높은 통비를 얻도록 정형부 길이를 변경함으로써 조절된다. 상세하게는, 높은 통비를 갖는 핀(3)을 얻기 위해, 더 작은 유동 저항을 발생시키는 기판 형성부(22)의 정형부 길이는 핀 형성부(23)의 정형부 길이보다 크게 설정되도록 조절된다. 게다가, 기판(2)의 평탄성을 얻기 위해, 유동 균형은 양 단부의 유동 저항보다 더 작은 유동 저항을 발생시키는 기판 형성부(22)의 폭방향 중간부의 정형부 길이를 증가시킴으로써 조절된다.
그러나, 기판(2)의 평탄성을 얻기 위해 정형부 길이를 설정하는데 있어서, 기판(2)의 크기뿐만 아니라 핀(3)을 포함하는 전체 형상, 압출 조건 및 재료의 유형과 같은 다른 인자가 서로에게 복잡한 방식으로 영향을 미치기 때문에 문제에 개별적으로 대처하기 위해 다수의 시험이 반복되어야 한다. 따라서, 설정은 시간 소비적이며 성가신 작업이다. 더욱이, 기판(2)의 더 넓은 폭(W)은 단부와 폭방향 중간부 사이의 더 큰 유동 저항 차이를 발생시키고, 변형이 발생하는 경향이 있으며 변형도가 크다. 따라서, 정형부 길이를 설정하기 위한 작업이 복잡해진다.
더욱이, 다수의 경우에, 만족스러운 평탄도는 기판 형성부(22)의 정형부 길이가 성가신 작업 후에 조절될 때조차도 발열 소자와 긴밀 접촉에 관해 얻어지기가 곤란하다. 따라서, 평탄성은 후처리를 더 수행함으로써 얻어진다. 후처리시에, 압출 성형 제품은 대략 직선형 제품을 얻도록 롤 직선화(roll straightening)가 실시되고, 그 후에 발열 소자에 부착될 그의 고정면(2a)이 연삭된다. 그러나, 더 높은 핀(3)이 얻어질수록, 롤 직선화 작업이 더 곤란해진다. 따라서, 상술한 방법은 기판(2)의 완전한 평탄성을 성취하기 위한 대응책은 아니다. 달리 말하면, 상술한 방법은 우수한 방열 성능을 갖는 히트 싱크를 확실하게 제조하기 위한 대응책은 아니다.
상술한 기술 배경을 고려하여, 본 발명은 우수한 평탄성을 갖는 기판을 구비 하는 히트 싱크와 같은 핀을 갖는 성형 제품을 압출하는 것이 가능한 압출 공구, 이 압출 공구를 사용하는 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 히트 싱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
참조를 위해, 본 명세서에서, 용어 "전방" 또는 "전방 단부"는 압출 재료의 출구측 또는 압출 재료의 이동 방향을 나타내고, 반면 용어 "후방" 또는 "후방 단부"는 압출 재료의 입구측 또는 압출 재료의 이동 방향에 대향하는 방향을 나타낸다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 기판(2) 및 기판(2)의 일 측면 상에 빗살형으로 배열된 복수의 박판형 핀(3)을 구비한 핀을 갖는 성형 제품(1)을 압출하기 위한 압출 공구(10)이며,
성형 제품(1)의 외부 형상을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는 다이 주 본체(20)와,
다이 주 본체(20)의 상류측에 배치되는 플레이트 부재(30)를 포함하고,
정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22)와 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)를 포함하고,
플레이트 부재(30)는 전후 방향으로 관통하여 다이 주 본체(20)의 정형부 구멍(21)의 상류측 개구와 연통하는 재료 통로(31)를 구비하고,
플레이트 부재(30)는 플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합되는 상태로 기판(2)의 두께 방향에서 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)를 교차하도록 하나 이상의 수직 격벽(33, 34)을 구비하고, 이에 의해 재료 통로(31)가 복수의 소 형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할되는 압출 공구이다.
두 개 이상의 수직 격벽(33, 34)이 플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)에 제공되는 것이 바람직하다.
복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)와 연통하는 병합 공간(merging space)(37a, 37b)이 플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)의 하류부에 제공되는 것이 바람직하다.
수직 격벽(33, 34)은 핀 형성부(23)를 교차하도록 형성되는 것이 바람직하다.
플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)에 형성된 수평 격벽(32)을 더 포함하고, 수평 격벽(32)은 플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합된 상태로 기판 형성부(22)와 핀 형성부(23) 사이의 경계부에 위치되는 것이 바람직하다.
수평 격벽(32)은 기판 형성부(22)에 대면하는 전방부에서 경사면(35)을 갖도록 형성되고, 경사면(35)은 핀 형성부(23)를 향해 경사지는 것이 바람직하다.
다이 주 본체(20)는, 그 상류부에 형성되고 정형부 구멍(21) 내로 압출 재료를 도입하기 위해 정형부 구멍(21)과 연통하는 오목부(24)를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 기판(2)의 일 측면 상에 빗살형으로 배열된 복수의 박판형 핀(3)을 갖는 성형 제품 제조 방법이며,
성형 제품(1)의 외부 형상을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는 다이 주 본체(20) 및 다이 주 본체(20)의 상류측에 배치되는 플레이트 부재(30)를 포함 하는 압출 공구(10)를 준비하는 단계와,
플레이트 부재(30)의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할된 압출 재료가 병합되어 가압되고 고착된 후 정형부 구멍(21)을 통해 압출되도록 압출 공구(10)를 사용하여 압출 재료를 압출하는 단계를 포함하고,
정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22) 및 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)를 포함하고, 플레이트 부재(30)는, 전후 방향으로 관통하고 다이 주 본체(20)의 정형부 구멍(21)의 상류측 개구와 연통하는 재료 통로(31)를 구비하고, 플레이트 부재(30)는 플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합된 상태로 기판(2)의 두께 방향에서 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)를 교차하도록 하나 이상의 수직 격벽(33, 34)을 구비하고, 이에 의해 재료 통로(31)가 복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할되는 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법이다.
압출 재료는 알루미늄인 것이 바람직하다.
복수의 박판형 핀을 갖는 성형 제품은 히트 싱크인 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 상술한 방법에 의해 제조된 히트 싱크이다.
본 발명에 따른 압출 공구에 있어서, 유동 저항이 정형부 구멍의 기판 형성부의 폭방향에서 균일화되기 때문에, 정확한 정형부 구멍 크기가 얻어질 수 있다. 따라서, 높은 평탄도를 갖는 기판이 얻어질 수 있다.
두 개 이상의 수직 격벽이 압출 공구에 제공되는 경우, 유동 저항이 더욱 균일화되고, 이에 의해 우수한 평탄도를 갖는 기판이 형성될 수 있다.
더욱이, 소형 통로와 연통하는 병합 공간이 플레이트 부재의 재료 통로의 하류측에 제공되는 경우, 압출 재료의 병합이 플레이트 부재에서 수행될 수 있다.
더욱이, 핀 형성부를 교차하도록 수직 격벽이 제공되는 경우, 유동 저항 차이가 감소될 수 있다.
플레이트 부재가 다이 주 본체와 결합되는 상태로 기판 형성부와 핀 형성부 사이의 경계부에 위치하도록 수평 격벽이 플레이트 부재의 재료 통로에 형성되는 경우, 핀 형성부 내의 유량이 조절될 수 있고 따라서 높은 통비를 갖는 핀이 바람직하게 형성될 수 있다.
수평 격벽은 핀 형성부를 향해 경사진 경사면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 기판 형성부를 향한 유동량을 증가시킬 수 있다.
압출 재료를 정형부 구멍으로 유도하기 위해 정형부 구멍과 연통하는 오목부가 다이 주 본체의 상류부에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 압출 재료의 병합이 다이 주 본체에서 수행될 수 있다.
본 발명의 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법에 따르면, 플레이트 부재 내의 소형 통로로 분할되어 이를 통해 공급되는 압출 재료가 병합되어 가압되고 고착되며, 이어서 정형부 구멍을 통해 압출된다. 따라서, 정형부 구멍의 기판 형성부의 폭방향에서의 유동 저항이 균일화될 수 있다. 따라서, 정형부 구멍의 정확한 크기가 얻어져 높은 평탄도를 갖는 기판을 형성할 수 있고, 이는 따라서 후처리 없이 미리 정해진 평탄도를 얻는 것을 가능하게 한다.
핀을 갖는 성형 제품 제조 방법은 알루미늄이 압출 재료로서 사용될 때 바람 직하게 적용될 수 있다.
게다가, 핀을 갖는 성형 제품은 히트 싱크인 것이 바람직하다. 우수한 방열 성능을 갖고 발열 소자에 긴밀 끼워맞춤될 수 있는 히트 싱크가 기판의 우수한 평탄도에 기인하여 제조될 수 있다. 따라서, 평탄성을 얻기 위한 후처리가 요구되지 않기 때문에, 우수한 히트 싱크가 용이한 프로세스로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 히트 싱크는 상술한 바와 같이 제조되기 때문에, 히트 싱크는 발열 소자에 긴밀 끼워맞춤될 수 있어, 우수한 방열 성능을 제공할 수 있다.
도1은 압출 공구를 구성하는 플레이트 부재의 후방 단부로부터 본, 본 발명에 따른 압출 공구의 실시예를 도시하는 후면도이다.
도2는 도1에 도시된 압출 공구를 사용하는 히트 싱크의 압출 프로세스를 도시하는 도1의 선 II-II를 따라 취한 단면도이다.
도3은 그 후방 상부측으로부터 본 다이 주 본체를 도시하는 사시도이다.
도4는 그 전방 상부측으로부터 본 플레이트 부재를 도시하는 사시도이다.
도5는 도1에 도시된 압출 공구를 사용하는 히트 싱크의 압출 프로세스를 도시하는 도1의 선 V-V를 따라 취한 단면도이다.
도6은 도1에 도시된 압출 공구에 의해 제조되는 히트 싱크를 도시하는 사시도이다.
도1 내지 도5는 다수의 박판형 핀(3)이 도6에 도시된 바와 같이 두꺼운 기판(2)의 일 측면에 빗살형으로 배열된 알루미늄 히트 싱크(1)를 압출하는데 사용되는 본 발명에 따른 압출 공구(10)의 일 실시예를 도시한다. 도2 및 도5에서, 도면 부호 "40"은 용기를 나타내고, "41"은 이 용기(40) 내에 적재된 압출 재료를 나타낸다.
압출 공구(10)는 다이 주 본체(20) 및 다이 주 본체(20)와 결합된 플레이트 부재(30)를 포함한다.
도1 내지 도3 및 도5에 도시한 바와 같이, 다이 주 본체(20)는 히트 싱크(1)의 외주연을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는다. 정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22)와 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)로 구성된다. 정형부 구멍(21)의 후방에 형성된 오목부(24)는 압출 재료를 정형부 구멍(21)으로 도입하기 위한 것이다.
도1, 도2, 도4 및 도5에 도시한 바와 같이, 플레이트 부재(30)는, 전후 방향으로 관통하여 다이 주 본체(20)의 오목부(24)의 후단 개구로 압출 재료를 안내하는 재료 통로(31)를 갖는다. 재료 통로(31)는 수직 양분 위치에 배치된 수평 격벽(32) 및 수평 3등분 위치에 배치된 두 개의 수직 격벽(33, 34)에 의해 6개의 개별 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할된다.
플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합되어 있는 상태에서, 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 수평 격벽(32)은 핀 형성부(23)를 향해 경사진 그 선단부에 경사면(35)이 형성된 상태로 다이 주 본체(20)의 핀 형성부(23)와 기판 형성부(22) 사이의 경계부에 근접하여 위치되고, 그 선단면(36)은 플레이트 부재(30)의 전방 단부면과 동일한 평면에 위치된다. 수평 격벽(32)은 압출 재료를 다이 주 본체(20)로 도입하기 전에 압출 재료(41)를 상부 소형 통로(31a, 31b, 31c)와 하부 소형 통로(31d, 31e, 31f)로 분할한다. 압출 재료가 다이 주 본체(20) 내로 도입되면, 수평 격벽(32)의 경사면(35)은 하부 통로(31d, 31e, 31f)의 확장 단면적에 기인하여 플레이트 형성부(22)를 향한 압출 재료의 유동량을 증가시킨다.
플레이트 부재(30)가 다이 주 본체(20)와 결합된 상태에서, 상술한 수직 격벽(33, 34)은, 정형부 구멍(21)이 기판(2)의 폭(W) 방향으로 3등분되는 위치에서 기판 형성부(22) 및 핀 형성부(23)에 수직으로 배치된다. 이들 수직 격벽(33, 34)은 플레이트 부재(30)의 전방 단부면의 후방에 위치된다. 재료 통로(31)의 전방 단부면에서, 상부의 3개의 소형 통로(31a, 31b, 31c)는 서로 연통하여 상부 병합 공간을 형성한다. 유사하게, 하부의 3개의 소형 통로(31d, 31e, 31f)는 서로 연통하여 하부 병합 공간(37b)을 형성한다. 수직 격벽(33, 34)은 압출 재료(41)를 좌측 상부 및 하부 소형 통로(31a, 31b), 중앙 상부 및 하부 소형 통로(31b, 31e) 및 우측 상부 및 하부 소형 통로(31c, 31f)로 분할한다. 이들 상부(하부) 소형 통로(31a, 31b, 31c)(31d, 31e, 31f)를 통과하여 수평 방향의 3개의 유동으로 분할된 압출 재료(41)는 병합 공간(37a)(37b)에서 병합되어 가압되고 일체로 고착된다(도5 참조).
따라서, 다이 주 본체(20) 및 플레이트 부재(30)가 결합된 상태의 압출 공구(10)에서, 압출 재료가 유동하고 히트 싱크(1)가 이하와 같이 형성된다.
용기(40) 내의 압출 재료(41)는 플레이트 부재(30)의 6개의 개별 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할되어 이를 통과하고, 압출 재료(41)는 상부 소형 통로(31a, 31b, 31c)를 통과한 후 상부 병합 공간(37a)에서 병합되어 가압되고 서로 일체로 고착되고, 하부 소형 통로(31d, 31e, 31f)를 통과한 압출 재료(41)는 하부 병합 공간(37b)에서 병합되어 가압되고 일체로 고착된다. 즉, 플레이트 부재(30)의 하류측 단부에서 수평 및 수직 방향으로 6개로 분할된 압출 재료(41)는 상부 및 하부 병합 공간에서 각각 접합되어, 두 개의 유동, 즉 상부 유동 및 하부 유동을 발생시킨다. 그 후, 이들 두 개의 유동은 병합되어 다이 주 본체(20)의 오목부(24)에서 가압되고 일체로 고착된다. 따라서, 압출 재료(41)는 정형부 구멍(21)을 통해 일체로 압출되어, 미리 정해진 형상의 히트 싱크(1)를 형성한다.
압출 재료가 플레이트 부재(30)의 통로(31)를 통과할 때, 비교적 큰 유동 저항이 통로(31)의 측방향 단부에 인접한 및 수직 격벽(33, 34)에 인접한 부분에서 발생한다. 한편, 비교적 작은 유동 저항이 이들로부터 이격된 부분에서 발생한다. 따라서, 유동 저항은 통로의 횡단 방향을 따라 상이하다. 이 유동 저항의 차이는, 측방향으로 배열된 3개의 소형 통로(31a, 31b, 31c)를 통과하는 압출 재료가 병합 공간(37a)(37b)에서 병합되고 이어서 상부 병합 공간(37a) 및 하부 병합 공간(37b)을 통과하는 압출 재료가 다이 주 본체(20)의 오목부(24)에서 병합됨에 따라 점진적으로 감소된다. 다음, 병합된 압출 재료는 유동 균형이 실질적으로 균일화되어 있는 상태에서 정형부 구멍(21) 내로 도입된다. 그 결과, 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)의 폭방향에서의 유동 저항이 균일화되고, 압출은 정형부 구멍의 크기가 정확하게 반영된 상태로 수행될 수 있고, 따라서 높은 평탄도를 갖는 기판(2)이 형성될 수 있다.
본 발명의 본 실시예에 따른 플레이트 부재(30)에서, 상술한 수직 격벽(33, 34)에 부가하여, 수평 격벽(32)이 형성된다. 이 수평 격벽(32)은 압출 재료(41)를 상부 및 하부 유동으로 분할함으로써 핀 형성부(23)에서의 증가된 유동 저항을 발생시키기 때문에 높은 통비를 갖는 핀의 형성에 기여한다. 상술한 수직 격벽(33, 34)에 의해 형성된 평탄성을 갖는 기판(2)에 부가하여, 수평 격벽(32)에 의해, 높은 통비를 갖는 핀(3)이 형성될 수 있다. 이는 우수한 방열 성능을 갖는 히트 싱크를 압출하는 것을 가능하게 한다.
그러나, 본 발명에 따른 압출 공구는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
플레이트 부재(30)의 하나 이상의 수직 격벽은 기판 형성부(22)의 폭방향에서의 유동 저항의 차이를 감소시킬 수 있다. 플레이트 부재(30)의 두 개 이상의 수직 격벽(33, 34)이 제공되는 것이 바람직하다. 수직 격벽(33, 34)의 적절한 수는 기판(2)의 폭(W)에 따라 변경된다. 폭(W)이 커질수록, 수직 격벽(33, 34)의 수가 더 많아진다. 그러나, 너무 많은 수직 격벽(33, 34)은 전체로서의 너무 큰 유동 저항 및/또는 그의 좁은 폭에 기인하는 격벽의 강도의 열화와 같은 불편을 초래할 수도 있다. 예를 들면, 수직 격벽의 수는 기판(2)의 폭(W)이 약 300mm일 때 두 개 또는 3개인 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 실시예에서, 수직 격벽(33, 34)이 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22) 및 핀 형성부(23)를 교차하도록 제공되지만, 이들 벽은 적어도 기판 형성부(22)를 교차하도록 제공될 수도 있다. 그러나, 이들 벽은 유동 저항 차이를 감소시키기 위해 기판 형성부(22)와 핀 형성부(23)를 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 압출 공구(10)에서, 수평 방향으로 분할된 압출 재료(41)의 병합이 플레이트 부재(30)의 상부 및 하부 병합 공간에서 수행되고 수직 방향으로 분할된 압출 재료(41)의 병합이 다이 주 본체(20)의 오목부(24)에서 수행되지만, 압출 재료를 병합하기 위한 위치는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 수직 방향에서의 압출 재료의 병합이 플레이트 부재(30)에 수행될 수도 있고, 그 후방면에 형성된 정형부 구멍을 갖는 다이 주 본체가 플레이트 부재와 결합될 수도 있다. 대안적으로, 압출 재료 병합 공간을 갖는 부가의 플레이트 부재가 다이 주 본체(20)와 플레이트 부재(30) 사이에 배치될 수도 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 압출 공구에서, 다이 주 본체(20)의 기판 형성부(22)의 형상, 또는 핀을 갖는 압출 제품의 기판의 형상은 상술한 평탄 플레이트 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명에서, 기판 형성부 또는 압출 제품의 기판은 발열 소자에 이를 부착하기 위한 레그 등을 가질 수도 있다.
핀을 갖는 성형 제품을 제조하기 위한 방법에 따르면, 압출 공구(10)가 사용되고, 플레이트 부재(30)의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)를 통하는 분할 방식으로 공급된 압출 재료는 병합되고 이어서 정형부 구멍(21)을 통해 압출된 다. 따라서, 기판 형성부(22)의 폭방향에서의 유동 저항이 균일화되고, 이는 우수한 평탄도의 기판(2)을 갖는 핀을 구비한 성형 제품의 제조를 가능하게 한다. 따라서, 핀을 갖는 미리 정해진 성형 제품은 롤 직선화 및/또는 연삭과 같은 후처리를 수행하지 않고 제조될 수 있다.
이러한 핀을 갖는 성형 제품은 압출 재료가 알루미늄일 때 바람직하게 제조될 수 있다. 알루미늄의 종류는 특정한 것에 한정되지는 않으며 고순도 알루미늄, JIS A1000 시리즈 알루미늄 또는 그 합금, JIS A2000 시리즈의 Al-Cu계 합금, JIS A3000 시리즈의 Al-Mn계 합금, JIS A4000 시리즈의 Al-Si계 합금, JIS A5000 시리즈의 Al-Mg계 합금, JIS A6000 시리즈의 Al-Si-Mg계 합금, JIS A7000 시리즈의 Al-Zn-Mg-Cu 또는 Al-Zn-Mg계 합금 등 중에서 다양하게 선택될 수 있다.
더욱이, 상술한 제조 방법은 히트 싱크를 제조하기 위해 적합하게 사용되고 우수한 평탄도를 갖는 기판을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 다양한 형태의 발열 소자와의 양호한 접촉성을 갖는 히트 싱크가 압출만에 의해 제조될 수 있다. 히트 싱크 재료로서, 양호한 압출성 및 열 도전성을 갖는 JIS A 6000 알루미늄 합금, 특히 JIS A6063 알루미늄 합금이 추천될 수 있다.
예
압출 실험이 도1 내지 도5에 도시된 압출 공구(1) 및 플레이트 부재(30)의 수직 격벽의 수가 변경되는 다양한 형태의 압출 공구를 사용하여 수행되었다.
히트 싱크에서, 기판(2)의 폭(W)은 299.8mm로 설정되고, 기판(2)의 두께(T) 는 6.5mm로 설정되고, 핀(3)의 두께(FT)는 1.5mm로 설정되고, 핀(3)의 높이(FH)는 15.5mm로 설정되고, 핀 피치(FP)는 4.2mm로 설정된다.
압출 공구(10)에서, 다이 주 본체(20)는 상술한 히트 싱크(1)의 핀 형성부(23) 및 기판 형성부(22)의 크기에 대응하는 크기를 갖는 정형부 구멍(21)을 갖도록 형성된다. 오목부(24)의 깊이는 10mm로 설정된다.
이하에 나타낸 바와 같은 공통의 수평 격벽(32) 및 4개의 상이한 수의 수직 격벽을 갖는 플레이트 부재(30)가 준비되어 다이 주 본체(20)와 결합된다. 수평 격벽(32)에서, 두께(S1)는 26mm로 설정되고, 선단면(36)의 폭(S2)은 4mm로 설정되고, 경사면(35)의 경사각(θ)은 45°로 설정된다(도2 참조). 더욱이, 수직 격벽에서, 그 수에 무관하게, 두께(S3)는 20mm로 설정되고 병합 공간(37a)(37b)의 깊이(S4)는 40mm로 설정되며 플레이트 부재(30)의 두께(S5)는 130mm로 설정된다(도5 참조).
(예 1)
하나의 수직 격벽이 재료 통로(31)의 폭방향 중심 위치, 즉 기판 형성부(22)의 중심에, 플레이트 부재가 다이 주 본체(10)와 결합된 상태로 형성된다. 따라서, 재료 통로(31)는 하나의 수직 격벽과 하나의 수평 격벽에 의해 4개로 분할된다.
(예 2)
두 개의 수직 격벽이, 재료 통로(31)가 수평 방향으로 3등분되는 위치, 즉 도4에 도시된 위치에 형성된다. 따라서, 재료 통로(31)는 두 개의 수직 격벽과 하나의 수평 격벽에 의해 6개로 분할된다.
(예 3)
3개의 수직 격벽이, 재료 통로(31)가 수평 방향으로 4등분된 위치에 형성된다. 따라서, 재료 통로(31)는 3개의 수직 격벽과 하나의 수평 격벽에 의해 8개로 분할된다.
(비교예)
수직 격벽이 형성되지 않는다. 따라서, 재료 통로(31)는 단지 하나의 수평 격벽에 의해 두 개로 분할된다.
상술한 4개의 유형의 압출 공구를 사용하여, 3100mm의 길이를 갖는 10개의 긴 성형 제품이 압출 재료로서 JIS A6063 알루미늄 합금을 사용하여 각각 압출된다.
얻어진 10개의 긴 성형 제품의 각각에서, 기판의 평탄도가 측정된다. 평탄도는 발열 소자 등에 대한 고정면(2a)에서의 최고 위치와 최저 위치 사이의 차이에 의해 표현된다. 10개의 긴 성형 제품의 각각의 평탄도에서의 최소값(가장 우수한 평탄도를 의미함) 내지 최대값은 표1에 나타낸다.
[표1]
예 1 예 2 예 3 비교예
수직 격벽의 수 1 2 3 없음
평탄도(mm) 1.2 내지 1.5 0.5 내지 1.0 0.3 내지 0.8 2.0 내지 3.0

표1에 나타낸 결과로부터, 기판의 평탄도는 플레이트 부재의 재료 통로에 하나 이상의 수직 격벽을 제공함으로써 향상될 수 있는 것으로 확인되었다.
더욱이, 예 1 내지 예 3의 압출 공구를 사용하여 제조된 히트 싱크에서, 기판의 평탄도는 발열 소자와의 긴밀 접촉에 관하여 만족스러운 레벨에 있다. 게다가, 핀의 변형이 없고 이들은 만족스러운 방식으로 압출되었다.
본 발명의 예시적인 실시예를 본원에 설명하였지만, 본 발명은 본원에 설명된 다양한 바람직한 실시예에 한정되지 않고, 본 명세서에 기초하여 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같은 변형, 생략, 조합(예들 들면, 다양한 실시예에 걸친 태양들의), 개조 및/또는 변경을 갖는 임의의 및 모든 실시예를 포함한다. 청구범위의 한정은 청구범위에 채용된 언어에 광범위하게 기초하여 해석되어야 하고 본 명세서에 설명된 예들에 한정되지 않고 또는 적용의 실행 중에 이 예들은 비독점적인 것으로서 고려되어야 한다. 예를 들면, 본 명세서에서, 용어 "바람직"은 비독점적이고 "바람직하게, 그러나 이에 한정되는 것은 아닌"을 의미한다. 수단-기능 또는 단계-기능 한정은 특정 청구항 한정에 있어서 이하의 조건, 즉 a) "~하기 위한 수단" 또는 "~하기 위한 단계"가 표현적으로 인용됨, b) 대응 기능이 표현적으로 인용됨, c) 그 구조를 지지하는 구조, 재료 또는 작용이 인 용되지 않음, 모두가 해당 한정에 존재하는 경우에만 채용될 것이다.
본 발명의 압출 공구에 따르면, 정형부 구멍의 기판 형성부의 폭방향에서의 재료 유동 저항이 균일화될 수 있기 때문에, 우수한 평탄도를 갖는 기판이 형성될 수 있다. 더욱이, 핀 형성부의 유동 저항은 기판 형성부의 유동 저항과 비교할 때 증가하기 때문에, 높은 통비를 갖는 핀이 형성될 수 있다. 따라서, 기판이 발열 소자와 긴밀하게 접촉할 수 있는 히트 싱크를 제조하기 위해 적합하게 사용되고, 우수한 방열 성능을 갖는 히트 싱크가 얻어질 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판(2) 및 상기 기판(2)의 일 측면 상에 빗살형으로 배열된 복수의 박판형 핀(3)을 구비한 핀을 갖는 성형 제품(1)을 압출하기 위한 압출 공구(10)이며,
    상기 성형 제품(1)의 외부 형상을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는 다이 주 본체(20)와,
    압출 재료의 유동을 기준으로 상기 다이 주 본체(20)의 상류측에 배치되는 플레이트 부재(30)를 포함하고,
    상기 정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22)와 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)를 포함하고,
    상기 플레이트 부재(30)는 전후 방향으로 관통하여 상기 다이 주 본체(20)의 정형부 구멍(21)의 상류측 개구와 연통하는 재료 통로(31)를 구비하고,
    상기 플레이트 부재(30)는 상기 플레이트 부재(30)가 상기 다이 주 본체(20)와 결합되는 상태로 상기 기판(2)의 두께 방향에서 상기 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)를 교차하도록 하나 이상의 수직 격벽(33, 34)을 구비함으로써, 상기 재료 통로(31)가 복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할되는 압출 공구.
  2. 제1항에 있어서, 두 개 이상의 수직 격벽(33, 34)이 상기 플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)에 제공되는 압출 공구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)와 연통하는 병합 공간(37a, 37b)이 상기 플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)의 하류부에 제공되는 압출 공구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수직 격벽(33, 34)은 상기 핀 형성부(23)를 교차하도록 형성되는 압출 공구.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플레이트 부재(30)의 재료 통로(31)에 형성된 수평 격벽(32)을 더 포함하고, 상기 수평 격벽(32)은 상기 플레이트 부재(30)가 상기 다이 주 본체(20)와 결합된 상태로 상기 기판 형성부(22)와 상기 핀 형성부(23) 사이의 경계부에 위치되는 압출 공구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수평 격벽(32)은 상기 기판 형성부(22)에 대면하는 전방부에서 경사면(35)을 갖도록 형성되고, 상기 경사면(35)은 상기 핀 형성부(23)를 향해 경사지는 압출 공구.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다이 주 본체(20)는, 그 상류부에 형성되고 상기 정형부 구멍(21) 내로 압출 재료를 도입하기 위해 상기 정형부 구멍(21)과 연통하는 오목부(24)를 구비하는 압출 공구.
  8. 기판(2)의 일 측면 상에 빗살형으로 배열된 복수의 박판형 핀(3)을 갖는 성형 제품 제조 방법이며,
    상기 성형 제품(1)의 외부 형상을 형성하기 위한 정형부 구멍(21)을 갖는 다이 주 본체(20) 및 압출 재료의 유동을 기준으로 상기 다이 주 본체(20)의 상류측에 배치되는 플레이트 부재(30)를 포함하는 압출 공구(10)를 준비하는 단계와,
    상기 플레이트 부재(30)의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할된 압출 재료가 병합되어 가압되고 고착된 후 상기 정형부 구멍(21)을 통해 압출되도록 상기 압출 공구(10)를 사용하여 압출 재료를 압출하는 단계를 포함하고,
    상기 정형부 구멍(21)은 기판(2)에 대응하는 기판 형성부(22) 및 핀(3)에 대응하는 핀 형성부(23)를 포함하고, 상기 플레이트 부재(30)는, 전후 방향으로 관통하고 상기 다이 주 본체(20)의 정형부 구멍(21)의 상류측 개구와 연통하는 재료 통로(31)를 구비하고, 상기 플레이트 부재(30)는 상기 플레이트 부재(30)가 상기 다이 주 본체(20)와 결합된 상태로 기판(2)의 두께 방향에서 상기 정형부 구멍(21)의 기판 형성부(22)를 교차하도록 하나 이상의 수직 격벽(33, 34)을 구비함으로써, 상기 재료 통로(31)가 복수의 소형 통로(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)로 분할되는 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 압출 재료는 알루미늄인 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 복수의 박판형 핀을 갖는 성형 제품은 히트 싱크인 핀을 갖는 성형 제품 제조 방법.
  11. 삭제
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