扁平型熱管及其制造方法
【專利說明】扁平型熱管及其制造方法
[0001 ] 本申請是國家申請?zhí)枮?00980159645.7、國際申請?zhí)枮镻CT/JP2009/063368、國際申請日為2009年7月27日、發(fā)明名稱為“扁平性熱管及其制造方法”的國際PCT申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明關(guān)于用來冷卻收納于個人計算機(jī)、電子機(jī)器等被冷卻體(例如發(fā)熱組件、傳熱體等)的熱管，特別是關(guān)于具有大的熱輸送量的扁平型熱管。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，個人計算機(jī)等的電氣機(jī)器的小型化、高型能化有明顯的進(jìn)展，用來冷卻搭載于其等的MPU等的發(fā)熱部件的冷卻機(jī)構(gòu)被要求更加的小型化、省空間化。MPU的集積度極高，以高速進(jìn)行運算、控制等的處理，因此會排出多量的熱。為了將高速、高輸出且高集積構(gòu)造的芯片等進(jìn)行冷卻，已提案了各種的冷卻系統(tǒng)。代表型的冷卻系統(tǒng)之一為熱管。
[0004]熱管，其表觀上的熱傳導(dǎo)率相對于銅、鋁等金屬的熱導(dǎo)率達(dá)數(shù)倍至數(shù)十倍左右而相當(dāng)優(yōu)異，因此作為冷卻用組件而被運用于各種熱相關(guān)機(jī)器。
[0005]從形狀來看，熱管可分成圓管形狀的熱管、平面形狀的熱管。為了冷卻CPU等的電子機(jī)器的被冷卻部件，基于容易安裝于被冷卻部件且能獲得寬廣接觸面積的觀點，宜使用平面型熱管。隨著冷卻機(jī)構(gòu)的小型化、省空間化，在使用熱管的冷卻機(jī)構(gòu)的情況，也要求該熱管的薄型化。
[0006]另外，根據(jù)被冷卻部件的安裝位置，可將熱管區(qū)分成:被冷卻部件位在上部的頂熱源模式(top-heat-mode)、被冷卻部件位在下部的底熱源模式(bottom-heat-mode)。在底熱源模式的情況，利用重力來使液體回流，在頂熱源模式的情況，必須反抗重力來使液體回流，而通常是利用毛細(xì)結(jié)構(gòu)(7夕)所產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象。
[0007]在熱管內(nèi)部設(shè)有空間來作為工作流體的流路，收容于該空間內(nèi)的工作流體，經(jīng)由蒸發(fā)、冷凝等的相變化和移動等，而進(jìn)行熱的轉(zhuǎn)移。接下來詳細(xì)的說明熱管的動作，該熱管具備密封的空洞部，通過收容于該空洞部的工作流體的相變化和移動來進(jìn)行熱的轉(zhuǎn)移。
[0008]在熱管的吸熱側(cè)，從被冷卻部件熱傳導(dǎo)到構(gòu)成熱管的容器材質(zhì)中的發(fā)熱是以潛熱的形式被吸收，使工作流體蒸發(fā)，其蒸氣會移動到熱管的散熱側(cè)。在散熱側(cè)，工作流體的蒸氣會冷卻而放出潛熱，并再度回到液相狀態(tài)。如此又回到液相狀態(tài)的工作流體會再度往吸熱側(cè)移動(回流)。通過工作流體的相變化和移動來進(jìn)行熱的轉(zhuǎn)移。在重力式的熱管，經(jīng)由相變化而成為液相狀態(tài)的工作流體，利用重力而往吸熱側(cè)移動(回流)。
[0009]以往的薄型熱管加工技術(shù)中，使用溝槽管、裸管和網(wǎng)體、裸管和編絞線、裸管和燒結(jié)金屬、裸管和細(xì)纖維毛細(xì)結(jié)構(gòu)(Fine Fiber Wicks)等的組合而實施熱管加工后，再進(jìn)行后加工的扁平加工(例如Φ 3?Φ 6的熱管加工成厚度2.0mm?4.0mm左右)。
[0010]以往專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1日本特開2004-198096號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]如上述那樣，經(jīng)實施熱管加工后再進(jìn)行扁平加工的以往的熱管(2.0mm?4.0mm)中，已無法承受近幾年的CPU等的高發(fā)熱化。這起因于內(nèi)部毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)現(xiàn)象不足、扁平加工所造成的蒸氣流路的堵塞。
[0015]若將溝槽管施以扁平加工，由于管內(nèi)流路面積減少，毛細(xì)作用力會降低，而造成最大熱輸送量也變低。關(guān)于蒸氣流路的堵塞包含2種情況:第1種情況是因為整體變得扁平而造成內(nèi)容積減少；另一種情況，因此扁平量變多(熱管變薄)，造成扁平加工后的熱管的中央部凹陷而使蒸氣流路堵塞。
[0016]這種中央部凹陷的熱管，與CPU、散熱部的接合部的粘接度變差，熱阻變大而造成冷卻效果降低。另外，在熱管的內(nèi)部構(gòu)造方面，由于工作流體的流動空間變得比所期望的空間更窄，因此無法獲得期望的冷卻效果。
[0017]因此，本發(fā)明的目的是為了解決以往的問題點，而提供一種不致堵塞蒸氣流路而具備優(yōu)異的毛細(xì)作用力的扁平型熱管。
[0018]解決課題的技術(shù)手段
[0019]本發(fā)明人等為了解決上述以往的問題點而進(jìn)行深入的研究。結(jié)果獲得以下的認(rèn)知。首先，在管狀的容器中，將沿著長軸具有規(guī)定形狀的缺口部的芯棒插入，在通過缺口部和容器的內(nèi)壁所形成的空間部填充金屬粉末，實施加熱而形成燒結(jié)金屬。這時，規(guī)定形狀的缺口部被做成如下形狀，即可通過接下來的扁平加工而在燒結(jié)金屬彼此間或燒結(jié)金屬和容器內(nèi)壁之間形成回流部(產(chǎn)生毛細(xì)作用力)。
[0020]然后，將芯棒拔除，以燒結(jié)金屬位于容器的大致中央部的方式實施扁平加工，而在燒結(jié)金屬彼此間或燒結(jié)金屬和容器內(nèi)壁之間形成回流部(產(chǎn)生毛細(xì)作用力)，而且在容器兩側(cè)的彎曲部及容器的中央部設(shè)有空隙，因此可獲得不致堵塞蒸氣流路而具備優(yōu)異的毛細(xì)作用力的扁平型熱管。
[0021]本發(fā)明基于上述研究結(jié)果而開發(fā)完成的，本發(fā)明的扁平型熱管的第1方式，具備:扁平且管形狀的密閉的容器、沿著該容器的扁平剖面的縱向或橫向排列成互相接觸的多個毛細(xì)結(jié)構(gòu)體、封入所述容器內(nèi)的工作液、以及供氣相的工作液通過的空洞部；
[0022]所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體彼此的接觸部形成銳角部。
[0023]本發(fā)明的扁平型熱管的第2方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體沿所述容器的扁平剖面的縱向或橫向排列，且所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體彼此實質(zhì)上沿其長邊方向接觸。
[0024]本發(fā)明的扁平型熱管的第3方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體沿所述容器的扁平剖面的短徑方向排列，且沿其長邊方向互相接觸。
[0025]本發(fā)明的扁平型熱管的第4方式中，沿所述容器的扁平剖面的短徑方向排列且沿其長邊方向互相接觸的所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體，具備多組，各該組彼此也形成有互相接觸的銳角部。
[0026]本發(fā)明的扁平型熱管的第5方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體由多個管狀網(wǎng)體所構(gòu)成，所述管狀網(wǎng)體的上端部及下端部分別接觸所述容器的上部內(nèi)壁及下部內(nèi)壁，所述管狀網(wǎng)體的側(cè)面和鄰接的管狀網(wǎng)體的側(cè)面接觸；所述銳角部包括:所述管狀網(wǎng)體的上端部和所述容器的上部內(nèi)壁的接觸部、所述管狀網(wǎng)體的下端部和所述容器的下部內(nèi)壁的接觸部、所述管狀網(wǎng)體的側(cè)面的接觸部當(dāng)中至少其中之一。
[0027]本發(fā)明的扁平型熱管的第6方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體由多個圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述圓型燒結(jié)金屬的上端部及下端部分別接觸所述容器的上部內(nèi)壁及下部內(nèi)壁，所述圓型燒結(jié)金屬的側(cè)面和鄰接的圓型燒結(jié)金屬的側(cè)面接觸；所述銳角部包括:所述圓型燒結(jié)金屬的上端部和所述容器的上部內(nèi)壁的接觸部、所述圓型燒結(jié)金屬的下端部和所述容器的下部內(nèi)壁的接觸部、所述圓型燒結(jié)金屬的側(cè)面的接觸部當(dāng)中至少其中之一。
[0028]本發(fā)明的扁平型熱管的第7方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體由對置的多個剖面半橢圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬的剖面直線部分別接觸所述容器的上部內(nèi)壁及下部內(nèi)壁，所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬各自的頂部互相接觸，所述銳角部至少包括:所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬各自的頂部的接觸部。
[0029]本發(fā)明的扁平型熱管的第8方式中，所述對置的多個剖面半圓型燒結(jié)金屬由多對的剖面半圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述剖面半圓型燒結(jié)金屬和鄰接的剖面半圓型燒結(jié)金屬接觸，所述銳角部包括:所述剖面半圓型燒結(jié)金屬各自的頂部的接觸部、以及所述剖面半圓型燒結(jié)金屬的側(cè)面的接觸部。
[0030]本發(fā)明的扁平型熱管的第9方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體由對置的多個剖面半橢圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬各自的頂部具備凹部，所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬的剖面直線部分別接觸所述容器的上部內(nèi)壁及下部內(nèi)壁，所述剖面半橢圓形燒結(jié)金屬各自的頂部互相接觸而通過對應(yīng)的2個凹部來形成剖面大致圓形的空洞部，所述銳角部包括:所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬各自的頂部的接觸部。
[0031]本發(fā)明的扁平型熱管的第10方式中，具備:將管狀成形物擠壓變形而形成的氣密的扁平型容器、多個燒結(jié)金屬、通過所述燒結(jié)金屬的外周面和所述容器的內(nèi)壁面所形成的空洞部、以及封入所述扁平型容器內(nèi)的工作液，所述多個燒結(jié)金屬，將具有規(guī)定形狀的缺口部的芯棒插入所述管狀成形物，在通過所述缺口部和所述管狀成形物的內(nèi)壁所形成的空間部填充金屬粉末，在填充所述金屬粉末且插入所述芯棒的狀態(tài)下將所述管狀成形物加熱后，從所述管狀成形物將所述芯棒拔出而形成該多個燒結(jié)金屬，通過所述擠壓變形而配置成與所述扁平型容器的內(nèi)壁連接，在和所述內(nèi)壁之間及彼此間的至少一部分形成毛細(xì)作用力大的銳角部。
[0032]本發(fā)明的扁平型熱管的第11方式中，所述多個燒結(jié)金屬各自的一部分互相接觸而形成接觸部，所述多個燒結(jié)金屬和所述扁平型容器中央的平坦部分的上部內(nèi)壁及/或下部內(nèi)壁連接而形成接觸部，所述銳角部包括所述接觸部當(dāng)中至少其中之一。
[0033]本發(fā)明的扁平型熱管的第12方式中，所述燒結(jié)金屬由對置的多個剖面半橢圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述剖面半橢圓型燒結(jié)金屬各自的頂部都具備凹部，所述剖面半橢圓形燒結(jié)金屬各自的頂部互相接觸而通過對應(yīng)的2個凹部來形成剖面大致圓形的空洞部。
[0034]本發(fā)明的扁平型熱管的第13方式中，所述燒結(jié)金屬由對置的多對的剖面半圓型燒結(jié)金屬所構(gòu)成，所述剖面半圓型燒結(jié)金屬和鄰接的剖面半圓型燒結(jié)金屬接觸，所述銳角部包括:所述剖面半圓型燒結(jié)金屬各自的頂部的接觸部、以及所述剖面半圓型燒結(jié)金屬的側(cè)面的接觸部。
[0035]本發(fā)明的扁平型熱管的第14方式中，具備:
[0036]扁平且管形狀的密閉的容器；
[0037]在該容器內(nèi)的橫剖面具有曲部和平坦部的至少1個的毛細(xì)結(jié)構(gòu)體；以及
[0038]封入所述容器內(nèi)的工作液，
[0039]所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的所述曲部配置成接近所述容器的內(nèi)壁而隔著規(guī)定距離以下的間隔，以在所述曲部及所述內(nèi)壁之間產(chǎn)生毛細(xì)作用力。
[0040]本發(fā)明的扁平型熱管的第15方式中，具備:扁平且管形狀的密閉的容器、在該容器內(nèi)的橫剖面具有曲部和平坦部的多個毛細(xì)結(jié)構(gòu)體、以及封入所述容器內(nèi)的工作液，鄰接的所述多個毛細(xì)結(jié)構(gòu)體的所述曲部配置成互相接近而隔著規(guī)定距離以下的間隔，以在所述曲部彼此之間產(chǎn)生毛細(xì)作用力。
[0041]本發(fā)明的扁平型熱管的第16方式中，所述多個毛細(xì)結(jié)構(gòu)體分別配置在所述容器的相對的內(nèi)壁。
[0042]本發(fā)明的扁平型熱管的第17方式中，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)體由燒結(jié)金屬所構(gòu)成。
[0043]本發(fā)明的扁平型熱管的制造方法的第1方式中，在管狀成形物插入具有規(guī)定形狀的缺口部的芯棒，在通過所述缺口部和所述管狀成形物的內(nèi)壁所形成的空間部填充金屬粉末，在插入所述芯棒且填充有所述金屬粉末的狀態(tài)下將所述管狀成形物加熱，以制作出與內(nèi)壁連接的燒結(jié)金屬，從所述管狀成形物將所述芯棒拔出，使所述管狀成形物擠壓變形，以形成