JP2001332669A

JP2001332669A - ヒートシンク加工用複合材およびヒートシンクの製造方法

Info

Publication number: JP2001332669A
Application number: JP2000154645A
Authority: JP
Inventors: Shoji Akutsu; 昇治阿久津
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】削成フィンを有するヒートシンクを連続的に
製造するためのヒートシンク加工用複合材およびヒート
シンクの製造方法を提供する。【解決手段】ヒートシンク加工用複合材は、銅系材料
からなり放熱基板となる基板部(11)とアルミニウム系材
料からなり舌状フィンが削成されるフィン加工部12とが
厚さ方向で一体に接合された複合材であって、前記基板
部11の少なくとも一方の端面11aが前記フィン加工部12
に覆われた状態に接合され、少なくとも一方の端部1aが
厚さ方向においてアルミニウム系材料単独で形成されて
いる。また、ヒートシンクは前記複合材の複数個を用
い、これら複合材1のアルミニウム系材料単独で形成さ
れている隣り合う端部1a,1aどうしを接合したのち、フ
ィン加工部12に舌状フィン削成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種電子機器等
の冷却に用いられるヒートシンクの製造材料となる複合
材、および該複合材を用いたヒートシンクの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の電子機器には多くの発
熱デバイスが組み込まれており、発生した熱を速やかに
排熱して長時間にわたって正常な動作を維持するために
各種放熱部材が使用されている。このような放熱部材の
１つに放熱基板上に薄板状のフィンを多数形成したヒー
トシンクがあり、例えばアルミニウム材を押出成形する
ことにより製造されている。前記ヒートシンクでは、フ
ィン総表面積の拡大や放熱基板の厚肉化による熱拡散性
の向上によって、優れた放熱性能を得ることができる。
しかし、昨今の電子機器の小型軽量化により、体積の増
大や重量化を来すフィン高さの拡大や放熱基板の厚肉化
には限界がある。

【０００３】そこで、図６に示すような所謂スカイブタ
イプのヒートシンク(61)が提案されている。このヒート
シンク(61)は、所要横断面形状のアルミニウム材(60)の
表面を薄く切り起こして多数の舌状フィン(62)を削成す
るものであって、押出品よりも高くかつ肉厚の薄いフィ
ンを小ピッチで形成でき、放熱面積の拡大が可能であ
る。

【０００４】しかしながら、電子機器の高性能化に伴っ
て発熱量が増大する現状ではさらに優れた放熱性能が求
められ、前記スカイブタイプのヒートシンクにおいても
さらなる改良が試みられている。

【０００５】このような試みの一つとして、図７（ａ）
（ｂ）に示すように、銅材(31)とアルミニウム材(32)を
接合した複合材(30)を用い、アルミニウム材(32)に対し
てフィン(33)を削成したヒートシンク(35)が提案されて
いる。前記複合材(30)によるヒートシンク(35)は、基板
(31)部分がアルミニウムよりも熱拡散性の優れた銅材で
あるから、放熱基板が薄肉でも優れた熱拡散性能が得ら
れる。このため、アルミニウムの軽量性と銅の伝熱性、
熱拡散性とを併せ持ち、アルミニウムを超える伝熱性能
をもったヒートシンクを銅以下の重量で実現できる。な
お、前記複合材(30)は、アルミニウム材(32)部分と銅材
(31)部分とをそれぞれ押出や圧延等により所要横断面形
状に製作し、これらを圧延により接合して製作される。

【０００６】前記ヒートシンク(35)は、前記複合材(30)
を材料として量産ラインでは次のようにして製造されて
いる。

【０００７】まず、図７（ａ）に示すように、前記複合
材(30)(30)を圧延方向に突き合わせてアルミニウム材(3
2)側から溶接し、送り装置（図示省略）により複合材(3
0)を順次移動させながら、図７（ｂ）に示すように、切
削工具(42)でフィン(33)を切り起こす加工を施す。さら
に、丸鋸等により所要長さに切断して製品とする。この
ように、突き合わせ接合、フィン削成加工、切断を連続
して行うことによって、端材が生じず材料歩留まりが上
がって効率良くヒートシンク(35)を製造することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７
（ａ）（ｂ）に示すように、アルミニウムと銅という異
種金属の複合材(30)(30)を突き合わせてアルミニウム材
(32)側から溶接すると、銅材(31)部分が接合不良となり
やすく、切削時に引張力を受けると突き合わせ接合部分
がはがれてしまい、その都度フィン削成が中断されて効
率的なヒートシンクの製造ができないという問題点があ
った。

【０００９】この発明は、このような技術背景に鑑み、
削成フィンを有するヒートシンクを連続的に製造するた
めのヒートシンク加工用複合材およびヒートシンクの製
造方法の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明のヒートシンク加工用複合材は、銅系材料
からなり放熱基板となる基板部(11)とアルミニウム系材
料からなり舌状フィンが削成されるフィン加工部(12)と
が厚さ方向で一体に接合された複合材であって、前記基
板部(11)の長さ方向の少なくとも一方の端面(11a)が前
記フィン加工部(12)に覆われた状態に接合され、少なく
とも一方の端部(1a)が厚さ方向においてアルミニウム系
材料単独で形成されているとを基本要旨とする。

【００１１】前記複合材(1)(1)を長さ方向に突き合わせ
ると、同質のアルミニウム系材料同士で接することにな
り、この突き合わせ面で接合すると良好な接合を達成で
きる。

【００１２】また、前記基板部(11)の長さ方向の少なく
とも一方の端面(11a)は、外面側に拡大する傾斜面に形
成されていることが好ましく、異種材料である基板部(1
1)とフィン加工部(12)とが特に良好に被覆状態で接合一
体化されたものとなる。

【００１３】また、この発明のヒートシンクの製造方法
は、請求項１または２に記載のヒートシンク加工用複合
材(1)の複数個を用い、これら複合材(1)のアルミニウム
系材料単独で形成されている隣り合う端部(1a)(1a)どう
しを接合したのち、フィン加工部(12)に舌状フィンを削
成することを要旨とする。

【００１４】前記製造方法によれば、複合材(1)(1)は同
質のアルミニウム系材料同士で良好に接合されており、
フィン削成加工時に引張力が付加されても接合部分がは
がれることなく切削加工を行え、高品質のヒートシンク
を製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に示すヒートシンク加工用複
合材(1)は、銅系材料からなりヒートシンクにおいて放
熱基板となる基板部(11)と、アルミニウム系材料からな
り舌状フィンが削成されるフィン加工部(12)とが厚さ方
向で一体に接合された異種金属の複合材である。前記基
板部(11)の長さ方向の両端面(11a)(11a)はそれぞれ外面
側に拡大する傾斜面に形成され、その両端面(11a)(11a)
がフィン加工部(12)に覆われた状態にこれら(11)(12)が
接合されている。従って、前記複合材(1)の長さ方向の
両端部(1a)(1a)は、厚さ方向においてアルミニウム系材
料単独で形成されており銅系材料は露出していない。

【００１６】前記ヒートシンク加工用複合材(1)を長さ
方向に突き合わせて接合する場合、図２に示すように、
両端部(1a)(1a)のアルミニウム系材料単独部分で接合す
ることになり、同一組成材の接合であるから突き合わせ
面の全面で良好に接合できる。このため、接合した複合
材に削成加工する際に引張力が付加されても接合部分が
はがれるおそれがない。

【００１７】また、フィン削成加工した長尺のヒートシ
ンクを所要長さに切断する場合、アルミニウム系材料単
独部分を切断すれば切り粉に銅が混じらず、切り粉を再
利用する際に有利である。

【００１８】前記複合材(1)において、アルミニウム系
材料単独部分は少なくとも一方の端部(1a)に形成されて
いれば良く、他の複合材のアルミニウム系材料単独で形
成された端部(1a)と良好に接合することができる。ま
た、アルミニウム系材料単独部分は接合に必要な長さが
有れば良く１０〜１５mmの範囲が好ましい。

【００１９】前記基板(11)を構成する銅系材料の組成
は、タフピッチ銅、無酸素銅またはリン脱酸銅等幅広く
使用できる。これらのなかでも、異種金属であるフィン
形成部（12）との接合時に酸化物やアルミニウムとの化
合物の生成を抑制できる点で、無酸素銅またはリン脱酸
銅を推奨できる。

【００２０】また、フィン形成部(12)を構成するアルミ
ニウム系材料の組成も何ら限定されず、高純度アルミニ
ウム、ＪＩＳ１０００系のＡｌまたはＡｌ合金、２０
００系のＡｌ−Ｃｕ系合金、３０００系のＡｌ−Ｍｎ系
合金、４０００系のＡｌ−Ｓｉ系合金、５０００系のＡ
ｌ−Ｍｇ系合金、６０００系のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合
金、７０００系のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金および
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金等幅広く使用できる。これらの
なかでも、舌状フィンを削成すること勘案して、ＪＩＳ
６０００系合金を推奨できる。

【００２１】前記ヒートシンク加工用複合材(1)は、例
えば次の方法で容易に製造することができる。

【００２２】図３に示すように、アルミニウム系材料板
(22)と、このアルミニウム系材料板(22)よりも圧延方向
の長さが短く、両端面(21a)(21a)が外面側が拡大された
傾斜面に形成された銅系材料板(21)とを、前記銅系材料
板(21)の両端から前記アルミニウム系材料板(22)が突出
するように重ね、これらをロール(45)(45)に挟んで圧延
する。この圧延により、銅系材料板(21)の両端面(21a)
(21a)をアルミニウム系材料板(22)が覆った状態で接合
されて一体となり、図１に示したヒートシンク加工用複
合材(1)、即ち銅系材料からなる基板部(11)とアルミニ
ウム系材料からなるフィン加工部(12)とが接合された複
合材が製造される。このとき、銅系材料板(21)の圧延方
向の両端面(21a)(21a)を傾斜面にすることで、異種材料
である銅系材料板(21)をアルミニウム系材料板(22)で被
覆した状態に接合しやすく、接合強度も向上する。

【００２３】この発明のヒートシンク加工用複合材は、
１枚のアルミニウム系材料板に対して１枚の銅系材料板
を接合したものに限定されない。図４に示すように、１
枚のアルミニウム系材料板(22)に対して複数の銅系材料
板(21)を間隔をあけて配置して圧延しても良い。この方
法によれば、両端部(1a)(1a)だけでなく中間部(1b)にも
アルミニウム単独部分が形成されたヒートシンク加工用
複合材(1')を製造でき、アルミニウム系材料単独部分を
多数形成することで、フィン削成加工後の切断位置をア
ルミニウム系材料単独部分に設定しやすくなり、上述し
た切り粉再利用の点でさらに有利になる。

【００２４】次に、前記ヒートシンク加工用複合材(1)
を用いたヒートシンクの製造方法の一実施形態につい
て、図５を参照しつつ説明する。

【００２５】まず、前記複合材(1)(1)の２枚あるいは３
枚以上を、アルミニウム系材料単独で形成された端部(1
a)(1a）どうしを突き合わせて長さ方向に接合する。接
合方法は限定されず、溶融溶接、固相接合、ろう付等適
宜選択することができる。接合面には銅系材料が露出せ
ず、接合面全域がアルミニウム系材料で形成されている
から、いずれの接合方法によっても良好な接合を行うこ
とができる。図示例では、溶接トーチ(40)をフィン加工
部(12)側、即ちアルミニウム系材料側に配置して溶接し
ている。

【００２６】次に、接合した複数の複合材(1)(1)のフィ
ン加工部(12)(12)に対して、切削工具(42)により所要ピ
ッチで舌状フィン(13)を切り起こす削成加工を行う。削
成加工は接合部分に対しても連続して行うことができ
る。また、複合材(1)(1)は良好に接合されているから、
削成加工時に引張力が付加されても接合部分がはがれる
ことなく切削加工を行え、高品質のヒートシンクを連続
的に効率良く製造することができる。また、このよう
に、複数個の複合材(1)を接合してフィン削成加工を行
うことにより端材が生じず材料歩留まりが上がる。

【００２７】なお、図示した本実施形態では、多数の複
合材(1)を次々と接合し、送り装置(41)で順次移動をさ
せながら削成加工を施すことにより長尺のヒートシンク
(15)を製造し、製造した長尺のヒートシンク(15)を丸鋸
(43)等により所要長さに切断している。この一連の工程
では、加工材料として用いる複合材を除いて、従来の量
産ラインをそのまま使用することができ、製造ラインの
変更や追加を要しない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のヒート
シンク加工用複合材は、銅系材料からなり放熱基板とな
る基板部とアルミニウム系材料からなり舌状フィンが削
成されるフィン加工部とが厚さ方向で一体に接合された
複合材であって、前記基板部の少なくとも一方の端面が
前記フィン加工部に覆われた状態に接合され、少なくと
も一方の端部が厚さ方向においてアルミニウム系材料単
独で形成されているから、２つの複合材を突き合わせる
と同質のアルミニウム系材料同士で接することになり、
この突き合わせ面で接合すると良好な接合を達成でき
る。ひいては、接合した複合材のフィン加工部に削成加
工する際に、引張力が付加されても接合部分がはがれる
おそれがなく、高品質のヒートシンクとなし得る。

【００２９】また、前記ヒートシンク加工用複合材にお
いて、前記基板部の少なくと一方の端面が外面側に拡大
する傾斜面に形成されている場合は、異種材料である基
板部とフィン加工部とが特に良好に被覆状態で接合一体
化されたものとなる。

【００３０】また、この発明のヒートシンクの製造方法
は、前記ヒートシンク加工用複合材の複数個を用い、こ
れら複合材のアルミニウム系材料単独で形成されている
隣り合う端部どうしを接合したのち、フィン加工部に舌
状フィンを削成するものであるから、上述したように、
複合材は良好に接合されており、フィン削成加工時に引
張力が付加されても接合部分がはがれることなく切削加
工を行え、高品質のヒートシンクを連続的に効率良く製
造することができる。また、このように、複合材を接合
してフィン削成加工を行うことにより端材が生じず材料
歩留まりが上がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のヒートシンク加工用複合材の一実施
形態を示す断面図である。

【図２】ヒートシンク加工用複合材の突き合わせ溶接を
示す断面図である。

【図３】ヒートシンク加工用複合材の製造方法の一例を
示す断面図である。

【図４】この発明のヒートシンク加工用複合材の他の実
施形態およびその製造方法示す断面図である。

【図５】この発明のヒートシンクの製造方法の一実施形
態を示す断面図である。

【図６】スカイブタイプのヒートシンクの製造工程を示
す斜視図である。

【図７】（ａ）はスカイブタイプのヒートシンクの製造
工程における複合材の溶接工程を示す断面図であり、
（ｂ）は溶接後のフィン削成加工工程を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１’…ヒートシンク加工用複合材 11…基板部（銅系材料） 11a…端面（傾斜面） 12…フィン加工部（アルミニウム系材料） 13…フィン 15…ヒートシンク 21…銅系材料板 21a…端面（傾斜面） 22…アルミニウム系材料板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅系材料からなり放熱基板となる基板部
(11)とアルミニウム系材料からなり舌状フィンが削成さ
れるフィン加工部(12)とが厚さ方向で一体に接合された
複合材であって、前記基板部(11)の長さ方向の少なくと
も一方の端面(11a)が前記フィン加工部(12)に覆われた
状態に接合され、少なくとも一方の端部(1a)が厚さ方向
においてアルミニウム系材料単独で形成されていること
を特徴とするヒートシンク加工用複合材。
【請求項２】前記基板部(11)の長さ方向の少なくとも
一方の端面(11a)は、外面側に拡大する傾斜面に形成さ
れている請求項１に記載のヒートシンク加工用複合材。
【請求項３】請求項１または２に記載のヒートシンク
加工用複合材(1)の複数個を用い、これら複合材(1)のア
ルミニウム系材料単独で形成されている隣り合う端部(1
a)(1a)どうしを接合したのち、フィン加工部(12)に舌状
フィンを削成することを特徴とするヒートシンクの製造
方法。