扁平型热管及其制造方法
【专利说明】扁平型热管及其制造方法
[0001 ] 本申请是国家申请号为200980159645.7、国际申请号为PCT/JP2009/063368、国际申请日为2009年7月27日、发明名称为“扁平性热管及其制造方法”的国际PCT申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明关于用来冷却收纳于个人计算机、电子机器等被冷却体(例如发热组件、传热体等)的热管，特别是关于具有大的热输送量的扁平型热管。
【背景技术】
[0003]近年来，个人计算机等的电气机器的小型化、高型能化有明显的进展，用来冷却搭载于其等的MPU等的发热部件的冷却机构被要求更加的小型化、省空间化。MPU的集积度极高，以高速进行运算、控制等的处理，因此会排出多量的热。为了将高速、高输出且高集积构造的芯片等进行冷却，已提案了各种的冷却系统。代表型的冷却系统之一为热管。
[0004]热管，其表观上的热传导率相对于铜、铝等金属的热导率达数倍至数十倍左右而相当优异，因此作为冷却用组件而被运用于各种热相关机器。
[0005]从形状来看，热管可分成圆管形状的热管、平面形状的热管。为了冷却CPU等的电子机器的被冷却部件，基于容易安装于被冷却部件且能获得宽广接触面积的观点，宜使用平面型热管。随着冷却机构的小型化、省空间化，在使用热管的冷却机构的情况，也要求该热管的薄型化。
[0006]另外，根据被冷却部件的安装位置，可将热管区分成:被冷却部件位在上部的顶热源模式(top-heat-mode)、被冷却部件位在下部的底热源模式(bottom-heat-mode)。在底热源模式的情况，利用重力来使液体回流，在顶热源模式的情况，必须反抗重力来使液体回流，而通常是利用毛细结构(7夕)所产生的毛细现象。
[0007]在热管内部设有空间来作为工作流体的流路，收容于该空间内的工作流体，经由蒸发、冷凝等的相变化和移动等，而进行热的转移。接下来详细的说明热管的动作，该热管具备密封的空洞部，通过收容于该空洞部的工作流体的相变化和移动来进行热的转移。
[0008]在热管的吸热侧，从被冷却部件热传导到构成热管的容器材质中的发热是以潜热的形式被吸收，使工作流体蒸发，其蒸气会移动到热管的散热侧。在散热侧，工作流体的蒸气会冷却而放出潜热，并再度回到液相状态。如此又回到液相状态的工作流体会再度往吸热侧移动(回流)。通过工作流体的相变化和移动来进行热的转移。在重力式的热管，经由相变化而成为液相状态的工作流体，利用重力而往吸热侧移动(回流)。
[0009]以往的薄型热管加工技术中，使用沟槽管、裸管和网体、裸管和编绞线、裸管和烧结金属、裸管和细纤维毛细结构(Fine Fiber Wicks)等的组合而实施热管加工后，再进行后加工的扁平加工(例如Φ 3?Φ 6的热管加工成厚度2.0mm?4.0mm左右)。
[0010]以往专利文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1日本特开2004-198096号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]如上述那样，经实施热管加工后再进行扁平加工的以往的热管(2.0mm?4.0mm)中，已无法承受近几年的CPU等的高发热化。这起因于内部毛细结构的毛细现象不足、扁平加工所造成的蒸气流路的堵塞。
[0015]若将沟槽管施以扁平加工，由于管内流路面积减少，毛细作用力会降低，而造成最大热输送量也变低。关于蒸气流路的堵塞包含2种情况:第1种情况是因为整体变得扁平而造成内容积减少；另一种情况，因此扁平量变多(热管变薄)，造成扁平加工后的热管的中央部凹陷而使蒸气流路堵塞。
[0016]这种中央部凹陷的热管，与CPU、散热部的接合部的粘接度变差，热阻变大而造成冷却效果降低。另外，在热管的内部构造方面，由于工作流体的流动空间变得比所期望的空间更窄，因此无法获得期望的冷却效果。
[0017]因此，本发明的目的是为了解决以往的问题点，而提供一种不致堵塞蒸气流路而具备优异的毛细作用力的扁平型热管。
[0018]解决课题的技术手段
[0019]本发明人等为了解决上述以往的问题点而进行深入的研究。结果获得以下的认知。首先，在管状的容器中，将沿着长轴具有规定形状的缺口部的芯棒插入，在通过缺口部和容器的内壁所形成的空间部填充金属粉末，实施加热而形成烧结金属。这时，规定形状的缺口部被做成如下形状，即可通过接下来的扁平加工而在烧结金属彼此间或烧结金属和容器内壁之间形成回流部(产生毛细作用力)。
[0020]然后，将芯棒拔除，以烧结金属位于容器的大致中央部的方式实施扁平加工，而在烧结金属彼此间或烧结金属和容器内壁之间形成回流部(产生毛细作用力)，而且在容器两侧的弯曲部及容器的中央部设有空隙，因此可获得不致堵塞蒸气流路而具备优异的毛细作用力的扁平型热管。
[0021]本发明基于上述研究结果而开发完成的，本发明的扁平型热管的第1方式，具备:扁平且管形状的密闭的容器、沿着该容器的扁平剖面的纵向或横向排列成互相接触的多个毛细结构体、封入所述容器内的工作液、以及供气相的工作液通过的空洞部；
[0022]所述毛细结构体彼此的接触部形成锐角部。
[0023]本发明的扁平型热管的第2方式中，所述毛细结构体沿所述容器的扁平剖面的纵向或横向排列，且所述毛细结构体彼此实质上沿其长边方向接触。
[0024]本发明的扁平型热管的第3方式中，所述毛细结构体沿所述容器的扁平剖面的短径方向排列，且沿其长边方向互相接触。
[0025]本发明的扁平型热管的第4方式中，沿所述容器的扁平剖面的短径方向排列且沿其长边方向互相接触的所述毛细结构体，具备多组，各该组彼此也形成有互相接触的锐角部。
[0026]本发明的扁平型热管的第5方式中，所述毛细结构体由多个管状网体所构成，所述管状网体的上端部及下端部分别接触所述容器的上部内壁及下部内壁，所述管状网体的侧面和邻接的管状网体的侧面接触；所述锐角部包括:所述管状网体的上端部和所述容器的上部内壁的接触部、所述管状网体的下端部和所述容器的下部内壁的接触部、所述管状网体的侧面的接触部当中至少其中之一。
[0027]本发明的扁平型热管的第6方式中，所述毛细结构体由多个圆型烧结金属所构成，所述圆型烧结金属的上端部及下端部分别接触所述容器的上部内壁及下部内壁，所述圆型烧结金属的侧面和邻接的圆型烧结金属的侧面接触；所述锐角部包括:所述圆型烧结金属的上端部和所述容器的上部内壁的接触部、所述圆型烧结金属的下端部和所述容器的下部内壁的接触部、所述圆型烧结金属的侧面的接触部当中至少其中之一。
[0028]本发明的扁平型热管的第7方式中，所述毛细结构体由对置的多个剖面半椭圆型烧结金属所构成，所述剖面半椭圆型烧结金属的剖面直线部分别接触所述容器的上部内壁及下部内壁，所述剖面半椭圆型烧结金属各自的顶部互相接触，所述锐角部至少包括:所述剖面半椭圆型烧结金属各自的顶部的接触部。
[0029]本发明的扁平型热管的第8方式中，所述对置的多个剖面半圆型烧结金属由多对的剖面半圆型烧结金属所构成，所述剖面半圆型烧结金属和邻接的剖面半圆型烧结金属接触，所述锐角部包括:所述剖面半圆型烧结金属各自的顶部的接触部、以及所述剖面半圆型烧结金属的侧面的接触部。
[0030]本发明的扁平型热管的第9方式中，所述毛细结构体由对置的多个剖面半椭圆型烧结金属所构成，所述剖面半椭圆型烧结金属各自的顶部具备凹部，所述剖面半椭圆型烧结金属的剖面直线部分别接触所述容器的上部内壁及下部内壁，所述剖面半椭圆形烧结金属各自的顶部互相接触而通过对应的2个凹部来形成剖面大致圆形的空洞部，所述锐角部包括:所述剖面半椭圆型烧结金属各自的顶部的接触部。
[0031]本发明的扁平型热管的第10方式中，具备:将管状成形物挤压变形而形成的气密的扁平型容器、多个烧结金属、通过所述烧结金属的外周面和所述容器的内壁面所形成的空洞部、以及封入所述扁平型容器内的工作液，所述多个烧结金属，将具有规定形状的缺口部的芯棒插入所述管状成形物，在通过所述缺口部和所述管状成形物的内壁所形成的空间部填充金属粉末，在填充所述金属粉末且插入所述芯棒的状态下将所述管状成形物加热后，从所述管状成形物将所述芯棒拔出而形成该多个烧结金属，通过所述挤压变形而配置成与所述扁平型容器的内壁连接，在和所述内壁之间及彼此间的至少一部分形成毛细作用力大的锐角部。
[0032]本发明的扁平型热管的第11方式中，所述多个烧结金属各自的一部分互相接触而形成接触部，所述多个烧结金属和所述扁平型容器中央的平坦部分的上部内壁及/或下部内壁连接而形成接触部，所述锐角部包括所述接触部当中至少其中之一。
[0033]本发明的扁平型热管的第12方式中，所述烧结金属由对置的多个剖面半椭圆型烧结金属所构成，所述剖面半椭圆型烧结金属各自的顶部都具备凹部，所述剖面半椭圆形烧结金属各自的顶部互相接触而通过对应的2个凹部来形成剖面大致圆形的空洞部。
[0034]本发明的扁平型热管的第13方式中，所述烧结金属由对置的多对的剖面半圆型烧结金属所构成，所述剖面半圆型烧结金属和邻接的剖面半圆型烧结金属接触，所述锐角部包括:所述剖面半圆型烧结金属各自的顶部的接触部、以及所述剖面半圆型烧结金属的侧面的接触部。
[0035]本发明的扁平型热管的第14方式中，具备:
[0036]扁平且管形状的密闭的容器；
[0037]在该容器内的横剖面具有曲部和平坦部的至少1个的毛细结构体；以及
[0038]封入所述容器内的工作液，
[0039]所述毛细结构体的所述曲部配置成接近所述容器的内壁而隔着规定距离以下的间隔，以在所述曲部及所述内壁之间产生毛细作用力。
[0040]本发明的扁平型热管的第15方式中，具备:扁平且管形状的密闭的容器、在该容器内的横剖面具有曲部和平坦部的多个毛细结构体、以及封入所述容器内的工作液，邻接的所述多个毛细结构体的所述曲部配置成互相接近而隔着规定距离以下的间隔，以在所述曲部彼此之间产生毛细作用力。
[0041]本发明的扁平型热管的第16方式中，所述多个毛细结构体分别配置在所述容器的相对的内壁。
[0042]本发明的扁平型热管的第17方式中，所述毛细结构体由烧结金属所构成。
[0043]本发明的扁平型热管的制造方法的第1方式中，在管状成形物插入具有规定形状的缺口部的芯棒，在通过所述缺口部和所述管状成形物的内壁所形成的空间部填充金属粉末，在插入所述芯棒且填充有所述金属粉末的状态下将所述管状成形物加热，以制作出与内壁连接的烧结金属，从所述管状成形物将所述芯棒拔出，使所述管状成形物挤压变形，以形成