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技術 アルミ型材切断用プレス型、アルミ型材切断方法

出願人 柿沼金属精機株式会社
発明者 柿沼收柿沼旬一郎
出願日 2005年6月16日 (15年5ヶ月経過) 出願番号 2005-176424
公開日 2006年12月28日 (13年10ヶ月経過) 公開番号 2006-346815
状態 拒絶査定
技術分野 剪断機 剪断機の付属品及び工具
主要キーワード 使用理由 アルミ部品 最小角度θ 設計検討 アルミ押し出し型材 ネジ切り加工 部分肉 上周縁
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この項目の情報は公開日時点(2006年12月28日)のものです。
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図面 (6)

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。

概要

背景

半導体デバイス冷却用アルミ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成形した後、常温近くまで冷却させ、必要な長さに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

概要

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。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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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。

請求項2

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。

請求項3

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。

請求項4

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。

請求項5

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。

請求項6

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

請求項7

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。

請求項8

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。

請求項9

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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

半導体デバイス冷却用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、高密度放熱を実現できる利点がある。

0003

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密着され、伝熱が効率よく行われることが重要である。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

0007

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

発明が解決しようとする課題

0008

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。

0009

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。

課題を解決するための手段

0010

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。

0011

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。

発明の効果

0012

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。

0013

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。

発明を実施するための最良の形態

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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C1及び小R部D2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D1及び小R部D2には刃部は設けない。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

図面の簡単な説明

0033

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

0034

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

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