JP2020072107A - Manufacturing method of heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はヒートシンクの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a heat sink.
なお、本明細書及び特許請求の範囲では、文中に特に明示する場合を除き、「アルミニウム」の語は純アルミニウム及びアルミニウム合金の双方を含む意味で用いられる。 In the present specification and claims, the term “aluminum” is used to include both pure aluminum and aluminum alloys, unless otherwise specified in the text.
各種発熱体の熱を放散するヒートシンクとして、ベース部とベース部に立設された複数のピンフィンとを備えたものが知られている。このようなヒートシンクはピンフィン型ヒートシンクとも呼ばれており、一般に高熱伝導性を有する金属(例:アルミニウム、銅)製である。 2. Description of the Related Art As a heat sink that dissipates heat from various heating elements, there is known a heat sink including a base portion and a plurality of pin fins provided upright on the base portion. Such a heat sink is also called a pin fin type heat sink, and is generally made of a metal having high thermal conductivity (eg, aluminum or copper).
このヒートシンクは、一般に鍛造(例:型鍛造)、ダイキャスト又は切削加工により形成されており(例えば特許文献1、2参照)、ヒートシンクのピンフィンの先端高さには少なからずバラツキがある。
This heat sink is generally formed by forging (eg, die forging), die casting or cutting (see, for example,
このヒートシンクでは、そのピンフィンの先端高さについて高い精度が要求される場合があり、特に近年、自動車に搭載される各種制御用CPUの放熱に用いられるヒートシンクでは、そのピンフィンの先端高さについて厳格な精度が要求されている。 In this heat sink, high precision may be required for the tip height of the pin fin, and particularly in recent years, in the heat sink used for radiating heat of various control CPUs mounted on automobiles, the tip height of the pin fin is strict. Precision is required.
そこで、ピンフィンの先端高さの精度を向上させるためにピンフィンの先端高さを矯正する必要がある。 Therefore, it is necessary to correct the tip height of the pin fin in order to improve the accuracy of the tip height of the pin fin.
その矯正方法の一つとして、ピンフィンの先端を冷間や温間でプレスする方法が考えられる。しかしこのプレス矯正方法では、プレス後にピンフィンにスプリングバック等が発生するためピンフィンの先端高さを精度よく矯正することは容易ではない。また、矯正量が大きくなるとピンフィンの断面変形や座屈が生じるのでピンフィン間の間隔が狭くなるという問題も生じる。 As one of the correction methods, a method of pressing the tip of the pin fin cold or warm can be considered. However, in this press straightening method, it is not easy to accurately correct the tip height of the pin fin because spring back or the like occurs in the pin fin after pressing. Further, when the correction amount increases, the cross-section deformation and buckling of the pin fins occur, which causes a problem that the interval between the pin fins becomes narrow.
矯正方法のもう一つとして、ピンフィンの先端を切削してその高さを矯正する方法が考えられる。しかしこの切削法では、ピンフィンが屈曲しないようにピンフィンの先端を切削する必要があるため、切削工具の回転数を高回転にしてゆっくりとした送り速度で切削が行われる。そのため、切削時間が長くなるしコスト高となる。また、切削後にピンフィンの先端に切削バリが発生する場合がある。 As another correction method, a method of cutting the tip of the pin fin to correct its height is considered. However, in this cutting method, since it is necessary to cut the tip of the pin fin so that the pin fin does not bend, the cutting speed is increased and the cutting speed is reduced. Therefore, the cutting time becomes long and the cost becomes high. In addition, cutting burrs may occur at the tips of the pin fins after cutting.
また、このヒートシンクは、上述したように一般に鍛造、ダイキャスト又は切削加工により形成されているが、いずれの形成方法でもピンフィンの先端にバリ(即ち、鍛造バリ、鋳造バリ又は切削バリ)が発生し易い。 Further, this heat sink is generally formed by forging, die casting or cutting as described above, but any of the forming methods causes burrs (that is, forging burrs, casting burrs or cutting burrs) at the tips of the pin fins. easy.
このようなバリが発生した状態のままでヒートシンクを液冷式冷却器に組み込んで使用すると、ピンフィンから剥離したバリによって冷却流路詰まりが発生し、冷却器の放熱性能が低下する。そこで、バリの無害化を図る必要がある。 If the heat sink is incorporated and used in the liquid-cooling type cooler in the state where such burr is generated, the burr separated from the pin fins causes clogging of the cooling flow path, and the heat radiation performance of the cooler is deteriorated. Therefore, it is necessary to make the burr harmless.
バリの無害化方法の一つとして、バリをブラシがけにより除去する方法が考えられる。しかしこの方法では、バリを完全に除去することが困難である上、ブラシの回転力によりピンフィンが曲がる虞がある。 As one of the deburring methods of deburring, it is possible to remove the deburring by brushing. However, with this method, it is difficult to completely remove the burr, and the pin fin may be bent by the rotational force of the brush.
バリの無害化方法のもう一つとして、バリを苛性ソーダ液で洗浄することによりバリを溶解除去する方法が考えられる。しかしこの方法では、バリの大きさによりバリの溶解時間に差が出るため、洗浄時間のコントロールが難しい。また、苛性ソーダ液の劣化により溶解能力の低下を招くので、苛性ソーダ液のpH管理をする手間も生じる。 As another method for making the burr harmless, a method of dissolving and removing the burr by washing the burr with a caustic soda solution can be considered. However, with this method, it is difficult to control the cleaning time because the burr dissolution time varies depending on the size of the burr. In addition, the deterioration of the caustic soda solution leads to a decrease in the dissolution capacity, and thus the labor for pH control of the caustic soda solution is also required.
また、バリが発生している場合において、ピンフィンの先端高さを上述のプレス矯正方法により矯正すると、バリがピンフィンの先端に打ち込まれたりピンフィンの先端の周囲に折り畳まれたりする。そのため、冷却器の使用時にバリが剥がれるとやはり冷却流路詰まりが発生し、冷却器の放熱性能が低下する。 Further, when burrs are generated, if the tip height of the pin fins is corrected by the above-described press correction method, the burrs may be driven into the tip of the pin fin or folded around the tip of the pin fin. Therefore, if the burrs are peeled off when the cooler is used, clogging of the cooling flow path still occurs, and the heat dissipation performance of the cooler deteriorates.
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ピンフィンの先端高さの矯正を行うことができ且つバリの無害化を図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にある。 The present invention has been made in view of the above technical background, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a heat sink that can correct the height of the tip of a pin fin and can make the burr harmless. It is in.
本発明は以下の手段を提供する。 The present invention provides the following means.
1) ベース部と前記ベース部に立設された複数のピンフィンとを備えるヒートシンクの製造方法であって、
複数のピンフィンの先端高さを矯正する工程を備え、
前記矯正する工程では、前記複数のピンフィンの先端を前記ピンフィンの構成材料の融点以上の温度に加熱されたパンチでその熱で融解させつつ前記ピンフィンの長さ方向に押圧することにより、前記複数のピンフィンの先端高さを矯正するヒートシンクの製造方法。
1) A method of manufacturing a heat sink comprising a base portion and a plurality of pin fins provided upright on the base portion,
Equipped with the step of correcting the tip heights of multiple pin fins,
In the step of straightening, the tips of the plurality of pin fins are pressed in the longitudinal direction of the pin fins while being melted by the heat of the punch heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the constituent material of the pin fins. A method for manufacturing a heat sink that corrects the height of the tip of a pin fin.
2) アルミニウム製であり、且つ、鍛造、ダイカスト又は切削加工により形成されたものである前項1記載のヒートシンクの製造方法。
2) The method for manufacturing a heat sink according to the
本発明は以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
前項1によれば、矯正する工程(この工程を「矯正工程」ともいう)では、複数のピンフィンの先端を所定温度に加熱されたパンチでその熱で融解させつつ押圧することにより、複数のピンフィンの先端高さを矯正する。したがって、ピンフィンの先端に例えバリが発生している場合でも、矯正工程の際にバリがパンチの熱で融解するので、ピンフィンの先端高さの矯正を行うことができると同時にバリの無害化を図ることができる。しかも、ピンフィンの先端だけの融解による矯正なので、ピンフィンにスプリングバックが生じるのを抑制できる。
According to the preceding
前項2によれば、ヒートシンクが鍛造、ダイカスト又は切削加工により形成された場合でも、前項1における上述の効果を奏しうる。
According to the preceding
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。 Next, some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2に示すように、本発明の一実施形態に係るヒートシンク1は、板状(詳述すると平板状)のベース部2とベース部2に立設された複数のピンフィン3とを備えている。ピンフィン3はピン状のものであり、本実施形態ではベース部2の厚さ方向の片側にベース部2に対して垂直に突出してベース部2に一体形成されている。
As shown in FIG. 2, a
ヒートシンク1はその全体が例えばアルミニウム製である。ピンフィン3の断面形状は限定されるものではなく、例えば円形状、多角形状(例:三角形状、四角形状)である。
The
ヒートシンク1は鍛造、ダイカスト又は切削加工により形成されたものである。ピンフィン3の先端高さを矯正する前の状態では、ピンフィン3の先端高さにバラツキがある。このバラツキの大きさδは例えば0.2〜0.3mmである。
The
本実施形態に係るヒートシンク1の製造方法は、ピンフィン3の先端高さを高さが揃うように矯正する工程(この工程を「矯正工程」という)を備えている。
The method for manufacturing the
矯正工程は、図1に示すように矯正装置10を用いて行われる。
The straightening process is performed using the
矯正装置10は、ヒートシンク1のピンフィン3の先端3aをピンフィン3の長さ方向に押圧するパンチ11、ヒートシンク1が載置される載置ダイ13などを具備する。
The straightening
パンチ11はダイス鋼などの鋼材製である。パンチ11の周囲には誘導加熱用コイル14がパンチ11を包囲する状態に配置されており、このコイル14によりパンチ11が誘導加熱されるように構成されている。
The
パンチ11の先端面からなる押圧面11aは、パンチ11におけるピンフィン3の先端3aを押圧する部位であり、ピンフィン先端3aへの押圧方向Pに対して垂直な平坦状に形成されている。
The
載置ダイ13はパンチ11の下側に配置されている。載置ダイ13の温度はピンフィン3の構成材料(例:アルミニウム)の融点未満に設定されている。
The mounting die 13 is arranged below the
矯正工程では、同図に示すように、ヒートシンク1をそのピンフィン3が上側(即ちパンチ11の押圧面11a側)に向くように載置ダイ13上に載置し、そして、複数のピンフィン3の先端3aをこれら先端3aを一括して所定温度に加熱されたパンチ11でその熱で局部的に融解させつつピンフィン3の長さ方向に押圧する。これにより、ピンフィン3の先端高さを高さが揃うように(即ちピンフィン3の先端高さのバラツキが減少するように)矯正する。
In the correction step, as shown in the figure, the
矯正後においては、図3に示すように、ヒートシンク1のピンフィン3の先端高さのバラツキが減少しており、例えばバラツキの大きさが0.03〜0.06mmになっている。
After the correction, as shown in FIG. 3, the variation in the tip height of the
ピンフィン3の先端3aをパンチ11で押圧する時、パンチ11はピンフィン3の構成材料(例:アルミニウム)の融点(これを「Tm」とする)以上の温度に加熱されている。具体的には、パンチ11の温度(詳述するとパンチ11の押圧面11aの温度)は例えばTm〜Tm+540℃の範囲に設定される。
When pressing the
パンチ11の押圧面11aにはピンフィン3の構成材料の押圧面11aへの付着を抑制する表面処理が施されているか、又は、パンチ11の押圧面11aがピンフィン3の構成材料の押圧面11aへの付着を抑制可能な材料製のカバー(図示せず)で覆われることが望ましい。
The
この場合、ピンフィン3の先端3aをパンチ11で押圧した時にパンチ11の押圧面11aにピンフィン3の構成材料が付着するのを抑制できる。
In this case, it is possible to suppress the constituent material of the
ピンフィン3の構成材料がアルミニウムである場合、上述の表面処理としてはパンチ11の押圧面11aにBN(窒化ホウ素)等の付着防止剤をスプレーすることなどが挙げられ、上述のカバーとしてはグラファイト又はカーボン製のカバーを用いることが挙げられる。
When the constituent material of the
ここで、ヒートシンク1が鍛造(例:型鍛造)又はダイキャストにより形成されたものである場合、図4(a)に示すようにピンフィン3の先端3a(詳述するとピンフィン3の先端面の周縁)に尖鋭なバリ(鍛造バリ又は鋳造バリ)5aが発生していることがある。この場合でも、上述の矯正工程を行うことにより、矯正工程の際にバリ5aがパンチ11の熱で融解して小さくなるので、図4(b)に示すように、ピンフィン3の先端高さの矯正を行うことができると同時にバリ5aの無害化を図ることができる。しかも、ピンフィン3にスプリングバックが生じるのを抑制できる。
Here, when the
また、ヒートシンク1が切削加工(例:総切削加工)により形成されたものである場合、図5(a)に示すようにピンフィン3の先端3a(詳述するとピンフィン3の先端面の周縁)に尖鋭な切削バリ5bが発生していることがある。この場合でも、上述の矯正工程を行うことにより、矯正工程の際にバリ5bがパンチ11の熱で融解して小さくなるので、図5(b)に示すように、ピンフィン3の先端高さの矯正を行うことができると同時にバリ5aの無害化を図ることができる。しかも、ピンフィン3にスプリングバックが生じるのを抑制できる。
When the
以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記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で様々に変更可能であることは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
本発明は、各種発熱体(例:自動車に搭載される制御用CPU)の熱を放散するヒートシンクの製造方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing method of the heat sink which dissipates the heat of various heating elements (for example, control CPU mounted in a motor vehicle).
1:ヒートシンク
2:ベース部
3:ピンフィン
3a:ピンフィンの先端
4a、4b:バリ
10:矯正装置
11:パンチ
1: Heat sink 2: Base part 3:
矯正工程では、同図に示すように、ヒートシンク1をそのピンフィン3が上側(即ちパンチ11の押圧面11a側)に向くように載置ダイ13上に載置し、そして、複数のピンフィン3の先端3aを一括して所定温度に加熱されたパンチ11でその熱で局部的に融解させつつピンフィン3の長さ方向に押圧する。これにより、ピンフィン3の先端高さを高さが揃うように(即ちピンフィン3の先端高さのバラツキが減少するように)矯正する。
In the correction step, as shown in the figure, the
ここで、ヒートシンク1が鍛造(例:型鍛造)又はダイキャストにより形成されたものである場合、図4(a)に示すようにピンフィン3の先端3a(詳述するとピンフィン3の先端面の周縁)に尖鋭なバリ(鍛造バリ又は鋳造バリ)4aが発生していることがある。この場合でも、上述の矯正工程を行うことにより、矯正工程の際にバリ4aがパンチ11の熱で融解して小さくなるので、図4(b)に示すように、ピンフィン3の先端高さの矯正を行うことができると同時にバリ4aの無害化を図ることができる。しかも、ピンフィン3にスプリングバックが生じるのを抑制できる。
Here, when the
また、ヒートシンク1が切削加工(例:総切削加工)により形成されたものである場合、図5(a)に示すようにピンフィン3の先端3a(詳述するとピンフィン3の先端面の周縁)に尖鋭な切削バリ4bが発生していることがある。この場合でも、上述の矯正工程を行うことにより、矯正工程の際にバリ4bがパンチ11の熱で融解して小さくなるので、図5(b)に示すように、ピンフィン3の先端高さの矯正を行うことができると同時にバリ4bの無害化を図ることができる。しかも、ピンフィン3にスプリングバックが生じるのを抑制できる。
When the
Claims (2)
複数のピンフィンの先端高さを矯正する工程を備え、
前記矯正する工程では、前記複数のピンフィンの先端を前記ピンフィンの構成材料の融点以上の温度に加熱されたパンチでその熱で融解させつつ前記ピンフィンの長さ方向に押圧することにより、前記複数のピンフィンの先端高さを矯正するヒートシンクの製造方法。 A method of manufacturing a heat sink comprising a base portion and a plurality of pin fins provided upright on the base portion,
Equipped with the step of correcting the tip heights of multiple pin fins,
In the step of straightening, the tips of the plurality of pin fins are pressed in the longitudinal direction of the pin fins while being melted by the heat of the punch heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the constituent material of the pin fins. A method for manufacturing a heat sink that corrects the height of the tip of a pin fin.
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