JP2006346815A

JP2006346815A - アルミ型材切断用プレス型、アルミ型材切断方法

Info

Publication number: JP2006346815A
Application number: JP2005176424A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kakinuma; 收柿沼; Junichiro Kakinuma; 旬一郎柿沼
Original assignee: KAKINUMA KINZOKU SEIKI KK
Current assignee: KAKINUMA KINZOKU SEIKI KK
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のアルミ部品を均一、高品質かつ大量に生産できるアルミ型材切断用プレス型を提供する。
【解決手段】本アルミ型材切断用プレス型は、押し出しにより成形され、傾斜して立設されたフィン部が多数設けられた長尺状のアルミ型材を切断するプレス型の上型及び下型がアルミ型材の断面形状とほぼ相似形状でアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を有し、この型材挿入孔の周縁部に刃部が設けられる。
【選択図】図５

Description

本発明はアルミ型材切断用プレス型、アルミ型材切断方法に係り、特に切断されるヒートシンク用などのアルミ型材の断面形状に相似しアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を備えたアルミ型材切断用プレス型及びアルミ型材切断方法に関する。

半導体デバイスの冷却用にアルミ製ヒートシンクが多く用いられているが、その使用理由の一つは伝熱特性に優れ、長い放熱フィン部を多数持った複雑な形状が可能であり、これにより、高密度な放熱を実現できる利点がある。

このアルミ製ヒートシンクは押し出し成形により製造されるが、この押し出し成形は、大量生産に適し、さらに、形状が安定し、品質の高いものが得られる。また、上記のような高放熱特性を得るには、押し出し成形した形状が安定し、半導体デバイスとタイトに密着され、伝熱が効率よく行われることが重要である。

従って、両者の密着は、ヒートシンクの平坦部に半導体デバイスの平坦部を密着させてネジ止めすることなどにより実現されている。

このヒートシンクの平坦部などの形状精度を高めるため、通常は押し出して長尺状のアルミ型材を成形した後、常温近くまで冷却させ、必要な長さに鋸などにより切断している。鋸を用いるのは、プレス切断などの加工方法では、複雑な形状の放熱フィン部などが変形してしまい、さらにはその本体の平坦部などの半導体デバイスとの接合部分まで変形してしまい、結局放熱特性を劣化してしまうからである。

本来、プレス切断が可能であれば、鋸切断に比べその生産性は大幅に向上するが、従来のプレス切断では、切断刃形状がヒートシンク用アルミ押し出し型材の複雑な形状に合致していないため、全ての切断点での切断加工が同時に行われず、時間的なズレがあるため、切断によるアルミ型材にかかる局部的ストレスが、切断部を変形させてしまう根本的な問題があった。

なお、特許文献１には、プレスを用いて長尺のヒートシンク型材を切断する方法が提案され、特許文献２には、ヒートシンクをプレスにより製造する方法が提案されている。
特開平８−５５９４３号公報特開２００１−２８４５０５号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のアルミ部品を均一、高品質かつ大量に生産できるアルミ型材切断用プレス型を提供することを目的とする。

また、本発明に係るアルミ型材切断方法によれば、複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のアルミ部品を均一、高品質かつ大量に生産できるアルミ型材切断方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るアルミ型材切断用プレス型は、押し出しにより成形され、傾斜して立設されたフィン部が多数設けられた長尺状のアルミ型材を切断するのに用いるアルミ型材切断用プレス型であって、このプレス型の上型及び下型はアルミ型材の断面形状とほぼ相似形状でアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を有し、この型材挿入孔の周縁部に刃部が設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るアルミ型材切断方法は、押し出しにより成形され、傾斜して立設されたフィン部が多数設けられた長尺状のアルミ型材と、アルミ型材の断面形状とほぼ相似形状でアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を有しかつ、この型材挿入孔の周縁部に刃部が設けられた上型と下型を用意し、アルミ型材を上型と下型の型材挿入孔に挿入し、上型を下型に対して傾斜した状態で摺動させることを特徴とする。

本発明に係るアルミ型材切断用プレス型によれば、複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のアルミ部品を均一、高品質かつ大量に生産できるアルミ型材切断用プレス型を提供することができる。

また、本発明に係るアルミ型材切断方法によれば、複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のアルミ部品を均一、高品質かつ大量に生産できるアルミ型材切断方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断用プレス型について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るアルミ型材切断用プレス型により切断されたヒートシンクの使用状態を示す側面図、図２は本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断用プレス型の上型の側面図、図３はその下型の側面図である。

最初に本発明に係るアルミ型材切断用プレス型により、アルミ型材を切断して製造されるアルミ部品例えばアルミ製ヒートシンク（以下、単にヒートシンクという。）１について説明する。

図１に示すように、ヒートシンク１は、アルミ製で半導体デバイスＤが螺子Ｓによって螺着される平坦部１ａを有し、下部に６枚の放熱フィン部１ｂが設けられ、両側の設置固定用リブ１ｃを利用して機器に組み込まれて固定されるようになっている。このヒートシンク１は幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、最長の放熱フィン部の長さは４０ｍｍで、本体部分肉厚２．５ｍｍ、放熱フィン部付け根部分肉厚２ｍｍ、先端部分肉厚が１ｍｍである。図１のＡ部に拡大して示すように、この６枚の放熱フィン部１ｂ全てにピッチ３ｍｍで高さ０．５ｍｍの押し出し方向に連続した突起１ｄが形成されている。この突起の形成により放熱効果が向上する。

次に本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断用プレス型を説明する。

本実施形態のアルミ型材切断用プレス型は、図１に示すヒートシンク１を製造するために、このヒートシンク１と同一断面形状を有する長尺状のヒートシンク用アルミ型材を切断するのに用いられ、図２に示す上型２と図３に示す下型３で構成されている。

上型２は厚さ２０ｍｍの型用炭素鋼が用いられ、ヒートシンク１の断面形状と相似形状で、アルミ型材が挿入可能な大きさの上型挿入孔２ａが設けられ、この上型挿入孔２ａの周縁部の一部に上型刃部２ｂが設けられている。この上型刃部２ｂは図２に太線で示し、上型挿入孔２ａの上周縁部及び上型２を斜めに下ろすとき刃部になる上型挿入孔２ａの図中右側に設けられている。

上型挿入孔２ａの大きさは、アルミ型材が挿入可能であればよいが、上型挿入孔とアルミ型材間の隙間が０．１〜１．８ｍｍになる大きさであるのが好ましい。これにより、切断時のプレス型によるアルミ型材の保持と型材挿入孔内でのスライド移動が容易になる。隙間が０．１ｍｍより小さいと、スライド移動が円滑でなくなり、１．８ｍｍを超えると、プレス型によるアルミ型材の保持が不十分になる。

図３に示すように、一方、下型３の下型挿入孔３ａは、上型挿入孔２ａと同一形状であり、この下型挿入孔３ａの周縁部の一部に下型刃部３ｂが設けられている。この下型刃部３ｂは図３に太線で示し、下型挿入孔３ａの図２に太線で示す上型刃部２ｂが設けられる部分に対応する以外の位置に設けられている。

上型と下型は刃部の部分を除いて、同一形状であるので、両型の製造は両者を合わせた形であたかも１つの型を製造するに要する作業工程で加工でき、型の製造が容易であり、また、ヒートシンクをマスターモデルとして倣い放電加工などにより型製作を行えば、型の製造が容易になる。

図４に示すように、プレス加工時、上型２の降下方向はヒートシンク１の平坦部１ａに対し４５°傾斜させるのが好ましく、この状態で上型の降下方向と最も小さい角度を持ったアルミ型材のフィン部１ｂの平板部分表面はＢ部のフィン部１ｂの上型側であり、このときの角度θは２５°である。この最小角度θの設定のために、アルミ型材の形状とそれに合わせた上型降下方向が総合的に設計検討されるのは勿論である。これより小さな角度を持った放熱フィン部あるいは本体の平坦部分はなく、部分的な傾斜部Ｃ_１及び小Ｒ部Ｄ_２のみが５°以下になるが、この部分の上型降下方向の距離は２ｍｍ程度と小さく切断加工上の問題にならない設計である。なお、この傾斜部Ｄ_１及び小Ｒ部Ｄ_２には刃部は設けない。

また、本発明に係るアルミ型材切断方法について説明する。

図５に示すように、上型２と下型３を横方向に密接させてプレスにセットし、ヒートシンク１と同一断面形状を有する長尺状のヒートシンク用アルミ型材１’を下型挿入孔３ａから挿入して、この下型挿入孔３ａ及び上型挿入孔２ａを貫通させ、切断面（上型２と下型３の密接面）から、ヒートシンク１の長さＬだけ貫通させる。しかる後、上型２を下型３と密接した状態で摺動させながら、図４に示すように、下型に対して傾斜例えば平坦部１ａに対して４５°傾斜した状態で下ろして、上型２を下型３間でアルミ型材１’を切断してヒートシンク１を製造する。

なお、上型と下型を上下にセットする場合は、上型を下型に対して傾斜例えば水平面において下型に対して傾斜した状態で摺動させる。また、取り付けネジ用の透孔及びその内面ネジ切り加工を同一のプレス工程で行うようにすると、一回のプレス加工で全ての加工が完了する。

上記アルミ型材の切断過程において、アルミ型材１’は、連通し精度良く保持された下型挿入孔３ａ及び上型挿入孔２ａに挿入されて切断されるため、アルミ型材１’と両挿入孔３ａ、３ｂは相似形をなしかつ、アルミ型材１’と両挿入孔３ａ、３ｂ間の隙間が０．１〜１．８ｍｍに管理されているので、アルミ型材１’は極めてスムースに挿入されかつ切断前に下型３側に精度良く固定される。また、上型２の降下方向とアルミ型材１’の平板部分がなす角度が全て１０°以上例えば２５°の角度に設定されているから、上型２の降下によりアルミ型材１’の全ての部分において、ほぼ同時に切断加工が開始される（上型、下型の刃部がアルミ型材に食い込みを開始する）。従って、アルミ型材は放熱フィン部及び平坦部に変形がなく、フィン部の伝熱特性の向上、半導体デバイスとの密着性の向上による伝熱特性の向上、さらに、精度良く切断されて切断部分の荒れ、変形が抑制される。また、放熱フィン部に突起が形成されていても、本発明の切断方法によれば、放熱フィン部を変形させることなく、アルミ型材の切断が可能になる。

さらに、両型の切断部分は両挿入孔に設けられているので、作業者の指などを挿入して切断してしまう等の危険性がなく、極めて安全である。

また、鋸による切断のようにアルミ切屑が発生することがなく、この切屑処理の作業が不要となり、さらに、材料費の削減になる。

上述のように本実施形態のアルミ型材切断用プレス型、アルミ型材切断方法によれば、複雑な断面形状のアルミ型材を簡単にプレス加工で切断でき、複雑な断面形状のヒートシンクを均一、変形がなく伝熱特性が向上して高品質かつ、大量生産できる。

なお、本実施形態では、ヒートシンクの製造を例にとり説明したが、これに限らず、複雑な断面形状のアルミ部品の製造に用いることができる。

本発明に係るアルミ型材切断用プレス型により切断されたヒートシンクの使用状態を示す側面図。本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断用上型の側面図。本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断用下型の側面図。本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断方法の概念図。本発明の一実施形態に係るアルミ型材切断方法の概念図。

符号の説明

１ヒートシンク
２上型
２ａ上型挿入孔
２ｂ上型刃部
３下型
３ａ下型挿入孔
３ｂ下型刃部

Claims

押し出しにより成形され、傾斜して立設されたフィン部が多数設けられた長尺状のアルミ型材を切断するのに用いるアルミ型材切断用プレス型であって、このプレス型の上型及び下型はアルミ型材の断面形状とほぼ相似形状でアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を有し、この型材挿入孔の周縁部に刃部が設けられたことを特徴とするアルミ型材切断用プレス型。
前記刃部は前記周縁部の一部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のアルミ型材切断用プレス型。
前記型材挿入孔とアルミ型材間の隙間は０．１〜１．８ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミ型材切断用プレス型。
前記上型及び前記下型の型材挿入孔は、同一形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアルミ型材切断用プレス型。
前記長尺状のアルミ型材は、ヒートシンク用のアルミ型材であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアルミ型材切断用プレス型。
押し出しにより成形され、傾斜して立設されたフィン部が多数設けられた長尺状のアルミ型材と、アルミ型材の断面形状とほぼ相似形状でアルミ型材が挿入可能な大きさの型材挿入孔を有しかつ、この型材挿入孔の周縁部に刃部が設けられた上型と下型を用意し、アルミ型材を上型と下型の型材挿入孔に挿入し、上型を下型に対して傾斜した状態で摺動させることを特徴とするアルミ型材切断方法。
前記上型をアルミ型材の全てのフィン部の延出方向と一致しない方向に摺動させることを特徴とする請求項６に記載のアルミ型材切断方法。
前記上型の摺動方向は、フィン部の平板部分表面に対して１０°以上の相対角度を持つことを特徴とする請求項７に記載のアルミ型材切断方法。
前記長尺状のアルミ型材は、ヒートシンク用のアルミ型材であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のアルミ型材切断方法。