CN113295029A - 导热构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

导热构件及其制造方法，导热构件具备容纳工作介质、和传输工作介质的多孔质的吸液芯结构体的壳体。吸液芯结构体具有0.02mm以上0.1mm以下的厚度，并且具有51％以上80％以下的空隙率。

Description

导热构件及其制造方法

技术领域

本发明涉及导热构件及其制造方法。

背景技术

以往，提出了作为导热构件的热管。在热管的内部封入有水等工作介质和吸液芯结构体。在热管与发热体接触配置时，内部的工作介质被发热体加热而发生气化。气化的蒸气在热管的内部向放热侧移动，从而传输热。在放热侧，蒸气因放热而被冷却，发生液化。成为了液体的工作介质通过毛细管现象在吸液芯结构体中向发热体侧移动。通过这种工作介质的移动，从发热体侧向放热侧传输热。

例如如国际公开WO2017/056842号这样，上述的吸液芯结构体通过加热金属糊料，将金属糊料中包含的金属彼此接合而形成。

近年来，伴随着电子设备的薄型化，对应用于电子设备的导热构件也要求薄型化。为了使导热构件薄型化，需要将容纳在导热构件的壳体中的吸液芯结构体薄型化。若将吸液芯结构体薄型化，则在吸液芯结构体中难以确保传输热的工作介质的流路。其结果，导热构件的传热效率有可能降低。

发明内容

鉴于上述方面，本发明的目的在于提供一种具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体的导热构件及其制造方法。

本发明的示例性的导热构件是具备壳体的导热构件，该壳体容纳工作介质、和传输上述工作介质的多孔质的吸液芯结构体。上述吸液芯结构体具有0.02mm以上0.1mm以下的厚度，并且具有51％以上80％以下的空隙率。

本发明的示例性的导热构件的制造方法包括涂布工序：将包含金属颗粒和挥发性的树脂的金属糊料以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板上。本发明的示例性的导热构件的制造方法包括金属糊料加热工序：将上述金属糊料与上述第1金属板一起配置于加热炉中进行加热，由此在上述第1金属板上形成多孔质的吸液芯结构体。本发明的示例性的导热构件的制造方法包括密封工序：将上述第1金属板上的上述吸液芯结构体与工作介质一起进行密封。在上述金属糊料加热工序中，通过上述加热炉中的加热使上述金属糊料中包含的上述树脂挥发，同时将上述金属颗粒的一部分烧结，由此形成具有51％以上80％以下的空隙率的上述吸液芯结构体。

根据本发明的示例性实施方式，能够实现具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体的导热构件。此外，能够制造具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体的导热构件。

有以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的作为导热构件的蒸气室的示意性构成的截面图。

图2是示意性地示出蒸气室所具备的吸液芯结构体的结构的截面图。

图3是示意性地示出吸液芯结构体的形成中所用的金属糊料的截面图。

图4是示出蒸气室的制造工序的流程的流程图。

图5是示出蒸气室的各制造工序的截面图。

图6是对于吸液芯结构体的各个不同厚度示出空隙率与作为评价传热效率的指标的加热部与放热部之间的温度差的关系的曲线图。

图7是示出吸液芯结构体中包含的微米铜颗粒的粒径与颗粒数的关系的曲线图。

图8是示出作为导热构件的变形例的热管的示意性构成的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的作为导热构件的蒸气室1进行详细说明。需要说明的是，附图中，适当地将XYZ坐标系作为三维正交坐标系示出。在XYZ坐标系中，Z轴方向表示铅直方向(即上下方向)，+Z方向为上侧(重力方向的相反侧)，-Z方向为下侧(重力方向)。Z轴方向也可以是后述的第1金属板4和第2金属板5的相向方向。X轴方向是指与Z轴方向正交的方向，将其一个方向和相反方向分别作为+X方向和-X方向。Y轴方向是指与Z轴方向和X轴方向这两个方向正交的方向，将其一个方向和相反方向分别作为+Y方向和-Y方向。

本说明书中，颗粒的“粒径”是指颗粒的最大外径。例如，在颗粒为球形的情况下，颗粒的最大外径即颗粒的直径成为“粒径”。另一方面，在颗粒为球形以外的形状时，颗粒的外径因方向而变化。这种情况下，对各方向获得的外径中最大的外径成为颗粒的“粒径”。

本说明书中，“烧结”是指下述技术：将包含金属的粉末或上述金属的糊料加热至低于上述金属的熔点的温度，对上述金属的颗粒进行烧结。另外，“烧结体”是指通过烧结得到的物体。

(1.蒸气室的构成)

图1是示出一个实施方式的蒸气室1的示意性构成的截面图。蒸气室1是传输发热体H的热的导热构件。作为发热体H，例如可考虑发热的电子部件或搭载该电子部件的基板。发热体H通过利用蒸气室1的热传输而被冷却。这种蒸气室1例如搭载于智能手机、笔记本型个人计算机等具有发热体H的电子设备中。

蒸气室1具备被加热部101和放热部102。被加热部101配置成例如与发热体H接触，其被发热体H发出的热所加热。放热部102将在被加热部101所加热的后述工作介质2所具有的热释放到外部。

蒸气室1具备壳体1a。壳体1a的一部分包含在被加热部101中。壳体1a的另一部分包含在放热部102中。

壳体1a具有内部空间1b。内部空间1b为密闭空间，例如维持为气压低于大气压的减压状态。通过使内部空间1b为减压状态，容纳在内部空间1b中的工作介质2容易蒸发。壳体1a的Z轴方向的厚度例如为100μm以上1000μm以下。

在壳体1a的内部空间1b容纳有工作介质2和吸液芯结构体3。工作介质2例如为水，但也可以为醇等其他液体。吸液芯结构体3由传输工作介质2的多孔质铜的烧结体构成。

即，作为导热构件的蒸气室1具备容纳工作介质2和传输工作介质2的多孔质的吸液芯结构体3的壳体1a。需要说明的是，吸液芯结构体3的详细情况如后所述。

壳体1a具有第1金属板4。第1金属板4从-Z方向侧支撑吸液芯结构体3。即，壳体1a具有支撑吸液芯结构体3的第1金属板4。本实施方式中，第1金属板4为铜。需要说明的是，第1金属板4可以在铜以外的金属的表面实施镀铜而形成。作为铜以外的金属，例如可考虑不锈钢。第1金属板4在图1中以向-Z方向凹陷的凹状形成，但也可以是简单的平板。

壳体1a还具有第2金属板5。第2金属板5在Z轴方向与第1金属板4相向地设置。更详细而言，第2金属板5相对于第1金属板4位于+Z方向侧，从+Z方向侧覆盖第1金属板4上的吸液芯结构体3。即，壳体1a具有与第1金属板4相向地设置并覆盖吸液芯结构体3的第2金属板5。

第2金属板5由与第1金属板4相同的金属材料构成。因此，在第1金属板4为铜的情况下，第2金属板5也由铜构成。另外，在第1金属板4由对不锈钢的表面实施了镀铜的金属板构成的情况下，第2金属板5也由对不锈钢的表面实施了镀铜的金属板构成。

第2金属板5具有复数个肋5a。肋5a从第2金属板5的-Z方向侧的面向-Z方向侧延伸并与吸液芯结构体3接触。这种肋5a例如从+Z方向来看由圆形的圆柱构成。另外，肋5a在XY方向上二维且规则地排列配置。通过在Z轴方向上使肋5a与吸液芯结构体3接触，可恒定地保持壳体1a的Z轴方向的厚度。需要说明的是，第2金属板5与肋5a可以为一体，也可以是分开的。

壳体1a还具有接合部6。接合部6是将第1金属板4和第2金属板5在各自的外缘接合的接合结构。接合部6从+Z方向侧来看位于吸液芯结构体3的周围，将第1金属板4和第2金属板5接合。因此，接合部6在垂直于Z轴方向的X轴方向和Y轴方向上夹持吸液芯结构体3而设置。即，壳体1a具有将第1金属板4和第2金属板5接合的接合部6。接合部6在垂直于第1金属板4和第2金属板5的相向方向的方向上夹持吸液芯结构体3而设置。

对第1金属板4和第2金属板5的接合方法没有特别限定。接合方法可以为例如热压、扩散接合、使用焊料的接合等任一种接合方法。

需要说明的是，热压和扩散接合均是通过加热和加压将2个构件接合的方法，但在下述方面存在区别。在扩散接合中，例如通过几小时的加热和加压使2个构件的接合界面附近的原子或颗粒扩散，从而将2个构件接合。

与此相对，在热压中，通过比扩散接合低温和短时间的加热和加压仅使2个构件的接合界面附近的一部分原子或颗粒扩散，从而将2个构件接合。

由于原子或颗粒的扩散程度的不同，在扩散接合中，接合界面本身消失。另一方面，在热压中，接合界面的一部分消失，剩余的维持原样。因此，在通过扩散接合形成的接合部6和通过热压形成的接合部6，接合界面附近的接合结构是相互不同的。另外，由于加热和加压时间的差异，热压的制造节拍时间比扩散接合短。

需要说明的是，接合部6可以包含密封部。密封部例如是在蒸气室1的制造过程中通过焊接对用于将工作介质2注入壳体1a内的注入口进行了密封的部位。

在上述构成的蒸气室1中，由于发热体H产生的热，被加热部101被加热。若被加热部101的温度上升，则容纳在壳体1a的内部空间1b的工作介质2发生气化。气化后的蒸气在蒸气室1的内部向放热部102侧移动。在放热部102，蒸气因放热而被冷却，发生液化。液化后的工作介质2通过毛细管现象在吸液芯结构体3中向被加热部101移动。需要说明的是，图1中，用黑箭头示出工作介质2气化后的蒸气的流动，用白箭头示出液体的工作介质2的流动。如上所述，工作介质2伴随着状态变化而移动，由此从被加热部101侧向放热部102侧连续地进行热传输。

(2.吸液芯结构体的详细情况)

接着，对上述吸液芯结构体3的详细情况进行说明。图2是示意性地示出吸液芯结构体3的结构的截面图。另外，图3是示意性地示出吸液芯结构体3的形成中所用的金属糊料30的截面图。需要说明的是，图2和图3的截面为任意截面、即Y轴方向的任意位置处的截面。

吸液芯结构体3包含复数个微米铜颗粒31和铜体32。微米铜颗粒31是复数个铜原子聚集或结合而成的颗粒。微米铜颗粒31的粒径为1μm以上且小于1mm。微米铜颗粒31例如为多孔质，在内部具有作为空隙的孔部31p。需要说明的是，图2中，为了明确地区分微米铜颗粒31与铜体32，为方便起见，以无影线的方式图示出微米铜颗粒31。

铜体32是图3所示的亚微米铜颗粒32a通过烧结熔融并固化而成的铜熔融体。上述的亚微米铜颗粒32a是复数个铜原子聚集或结合而成的颗粒。熔融前的亚微米铜颗粒32a的粒径为0.1μm以上且小于1μm。铜体32位于复数个微米铜颗粒31的周围。

铜体32包含第1铜颗粒连结部321和第2铜颗粒连结部322。第1铜颗粒连结部321以小于1μm的距离连结相邻的微米铜颗粒31彼此。这种第1铜颗粒连结部321通过烧结位于相邻的微米铜颗粒31之间并与其接触的亚微米铜颗粒32a而形成。

即，如上所述，熔融前的亚微米铜颗粒32a的粒径小于1μm。因此，若位于相邻的微米铜颗粒31之间的亚微米铜颗粒32a熔融并烧结，则基于第1铜颗粒连结部321的相邻的微米铜颗粒31的连结距离小于1μm。

即，吸液芯结构体3包含具有1μm以上的粒径的复数个微米铜颗粒31、和位于复数个微米铜颗粒31的周围的铜体32。铜体32包含以小于1μm的距离连结相邻的微米铜颗粒31彼此的第1铜颗粒连结部321。在吸液芯结构体3中，微米铜颗粒31藉由第1铜颗粒连结部321连接成网状。

第2铜颗粒连结部322以小于1μm的距离连结复数个微米铜颗粒31的一部分和第1金属板4。需要说明的是，作为复数个微米铜颗粒31的一部分，例如可考虑在复数个微米铜颗粒31中位于以小于1μm的距离与第1金属板4相向的位置的微米铜颗粒31。

这种第2铜颗粒连结部322通过烧结位于微米铜颗粒31与第1金属板4之间的亚微米铜颗粒32a而形成。即，如上所述，亚微米铜颗粒32a的粒径小于1μm。因此，若位于微米铜颗粒31与第1金属板4之间的亚微米铜颗粒32a熔融并烧结，则基于第2铜颗粒连结部322的微米铜颗粒31与第1金属板4的连结距离小于1μm。

即，铜体32除了包含第1铜颗粒连结部321以外，还包含第2铜颗粒连结部322。第2铜颗粒连结部322以小于1μm的距离连结复数个微米铜颗粒31的一部分和第1金属板4。

吸液芯结构体3还包含空隙部SP。空隙部SP是与上述微米铜颗粒31的孔部31p一起形成工作介质2的流路的空间。在吸液芯结构体3中，除了上述的微米铜颗粒31和铜体32以外还存在孔部31p和空隙部SP，由此构成多孔质状的吸液芯结构体3。吸液芯结构体3的Z轴方向的厚度为0.02mm以上0.1mm以下。因此，吸液芯结构体3为薄型。

此处，将空间的体积相对于吸液芯结构体3的总体积的比例称为空隙率。空隙率的单位为％。上述空间包括孔部31p和空隙部SP。空隙率通过下述方法求出。例如，由吸液芯结构体3的截面照片测定空间的面积，计算出空间的面积在整体所占的比例，由此可以求出空隙率。在吸液芯结构体3的截面的观察中，优选使用景深较深的扫描型电子显微镜。需要说明的是，截面的观察方法只要是能够容易地辨别金属部分与空间的方法就没有特别限定。另外，截面的观察范围优选为至少在吸液芯结构体3的厚度方向上覆盖整个截面、并且能够辨别金属部分与空间的视野范围。具体而言，截面的观察范围是作为截面的最大径覆盖200μm以上1000μm以下的角度范围。另外，基于观察照片计算出空隙率时，优选使用可通过灰度图像的二值化划分金属部分与空间并进行各部的面积计算的图像分析软件。

另外，空隙率也可以通过下述计算求出。即，将吸液芯结构体3的总体积设为V0cm³。将吸液芯结构体3中包含的铜的体积设为V1cm³。将吸液芯结构体3中包含的空间的体积设为V2cm³。这种情况下，V0＝V1+V2。另外，若将空隙率设为P，则P＝V2/V0＝(V0－V1)/V0＝1－(V1/V0)。此处，V1＝(铜的质量)/(铜的密度)＝(吸液芯结构体的质量)/(铜的密度)。铜的密度是已知的，为8.96g/cm³。需要说明的是，质量的单位为g。关于吸液芯结构体3的质量和总体积V0，可以通过测定或计算求出。由此，可以通过P＝1－(V1/V0)求出吸液芯结构体3的空隙率P。

需要说明的是，吸液芯结构体3的空隙率P的详细情况如后所述。

(3.金属糊料的详细情况)

接着，对吸液芯结构体3的形成中所用的金属糊料30的详细情况进行说明。如图3所示，金属糊料30除了包含上述微米铜颗粒31和亚微米铜颗粒32a以外，还包含树脂33。

树脂33是在构成微米铜颗粒31和铜体32的铜的熔点以下的温度下挥发的挥发性的树脂。作为这样的挥发性的树脂，可以使用例如甲基纤维素、乙基纤维素等纤维素树脂、丙烯酸类树脂、丁缩醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、酚树脂等。这些之中，优选使用热分解性高的丙烯酸类树脂。

金属糊料30还包含溶解树脂33的分散介质。作为分散介质，可以使用例如烃系溶剂、环状醚系溶剂、酮系溶剂、醇系化合物、多元醇的酯系溶剂、多元醇的醚系溶剂、萜烯系溶剂、和它们的混合物等。这些之中，优选可以使用例如沸点在200℃附近的TEXANOL、萜品醇。

微米铜颗粒31和亚微米铜颗粒32a的粒径、金属糊料30中包含的各成分的混配比或重量比等按照可得到吸液芯结构体3的所期望的空隙率的方式适当设定即可。

(4.蒸气室的制造方法)

接着，对本实施方式的蒸气室1的制造方法进行说明。图4是示出蒸气室1的制造工序的流程的流程图。图5是示出蒸气室1的各制造工序的截面图。需要说明的是，图4中，S表示开始，E表示结束。蒸气室1的制造方法包括涂布工序S1、金属糊料加热工序S2、和密封工序S3。

(4-1.涂布工序)

在涂布工序S1中，将金属糊料30以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板4上。金属糊料30包含金属颗粒、树脂33和分散介质。此处，金属颗粒包含上述的复数个微米铜颗粒31和复数个亚微米铜颗粒32a。即，蒸气室1的制造方法包括涂布工序S1：将包含金属颗粒和挥发性的树脂的金属糊料以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板上。另外，金属糊料30包含具有1μm以上的粒径的复数个微米铜颗粒31和具有小于1μm的粒径的复数个亚微米铜颗粒32a作为上述金属颗粒。

(4-2.金属糊料加热工序)

在金属糊料加热工序S2中，将在涂布工序S1中涂布到第1金属板4上的金属糊料30与第1金属板4一起放入加热炉中进行加热。此时的加热温度例如为400℃，加热时间例如为1小时。通过金属糊料30的加热使金属糊料30中包含的树脂33挥发，同时亚微米铜颗粒32a通过烧结而熔融并被烧结。其结果，形成包含第1铜颗粒连结部321和第2铜颗粒连结部322的多孔质的吸液芯结构体3。需要说明的是，微米铜颗粒31的粒径大于亚微米铜颗粒32a，因此与亚微米铜颗粒32a相比熔融慢。因此，微米铜颗粒31以颗粒的形状残留。

即，蒸气室1的制造方法包括金属糊料加热工序S2：将金属糊料30与第1金属板4一起配置于加热炉中进行加热，由此在第1金属板4上形成多孔质的吸液芯结构体3。

另外，在金属糊料加热工序S2中，通过加热炉中的加热将亚微米铜颗粒32a烧结，由此形成包含以小于1μm的距离连结相邻的微米铜颗粒31彼此的第1铜颗粒连结部321的吸液芯结构体3。

此外，在金属糊料加热工序S2中，通过将亚微米铜颗粒32a烧结，形成还包含以小于1μm的距离连结复数个微米铜颗粒31的一部分和第1金属板4的第2铜颗粒连结部322的吸液芯结构体3。

此处，加热炉中的加热温度只要为金属糊料30中包含的亚微米铜颗粒32a熔融的温度以上即可。可知亚微米铜颗粒32a在400℃以上的温度发生熔融。另一方面，铜的熔点约为1085℃。若将金属糊料30加热至铜的熔点附近，则微米铜颗粒31也发生熔融，有可能难以得到图2所示的结构的吸液芯结构体3。因此，在金属糊料加热工序S2中，优选以400℃以上600℃以下的温度加热金属糊料30。特别是，在金属糊料加热工序S2中，优选以400℃以上的尽可能低的温度加热金属糊料30。

(4-3.密封工序)

在密封工序S3中，将吸液芯结构体3和工作介质2密封。由此，蒸气室1完成。即，蒸气室1的制造方法包括将第1金属板4上的吸液芯结构体3与工作介质2一起进行密封的密封工序S3。

此处，密封工序S3包括配置工序S31和接合工序S32。在配置工序S31中，与第1金属板4相向地配置第2金属板5。此时，第2金属板5配置在覆盖第1金属板4上的吸液芯结构体3的位置。在接合工序S32中，从+Z方向来看在吸液芯结构体3的周围的位置，使第1金属板4与第2金属板5接合来形成接合部6。其结果，接合部6在垂直于Z轴方向的X轴方向和Y轴方向上夹持吸液芯结构体3而设置。

接合工序S32中的接合例如通过热压来进行。热压中的加热时间例如为650℃，加热和加压的处理时间例如为30秒左右。需要说明的是，接合工序S32可以通过扩散接合或钎焊来进行。另外，在接合工序S32中，在注入工作介质2后，还进行通过焊接密封注入口的工序。

即，密封工序S3具有：与第1金属板4相向地配置覆盖吸液芯结构体3的第2金属板5的配置工序S31；和将第1金属板4与第2金属板5接合的接合工序S32。在接合工序S32中，在垂直于第1金属板4和第2金属板5的相向方向的方向上，在夹持吸液芯结构体3的位置将第1金属板4和第2金属板5接合。

(5.关于空隙率的设定)

接着，对吸液芯结构体3的空隙率进行说明。如上所述，吸液芯结构体3的空隙率通过调整金属糊料30中包含的各金属颗粒的粒径、各成分的混配比等来设定。例如，使用以下述混配比具有各成分的金属糊料A～C，通过上述方法将各金属糊料A～C加热而分别形成了吸液芯结构体3的情况下，在各吸液芯结构体3中得到以下的空隙率P。

(金属糊料A)

微米铜颗粒：亚微米铜颗粒：树脂：分散介质＝71：17：0：12

空隙率P＝40％

(金属糊料B)

微米铜颗粒：亚微米铜颗粒：树脂：分散介质＝70：15：13：2

空隙率P＝55％

(金属糊料C)

微米铜颗粒：亚微米铜颗粒：树脂：分散介质＝62：13：22：3

空隙率P＝70％

此处，金属糊料A～C中包含的微米铜颗粒31的平均粒径为15μm，亚微米铜颗粒32a的平均粒径为0.3μm。另外，使用丙烯酸类树脂作为金属糊料A～C的树脂33，使用TEXANOL作为分散介质。另外，混配比为重量％的比。

需要说明的是，关于空隙率P，通过基于上述截面观察的方法、即扫描型电子显微镜取得吸液芯结构体的截面的图像，利用图像分析软件由截面图像求出空隙率P。

上述示例中，在树脂的含量为22重量％的金属糊料C中得到了最高的空隙率P。通过将金属糊料C中的树脂33的含量增加至大于22重量％，也能将吸液芯结构体3的空隙率P设定为80％。

顺便提及，从薄型化的方面出发，本实施方式中，蒸气室1的壳体1a的厚度设定为100μm以上1000μm以下。作为壳体1a的厚度，为了实现下限100μm，容纳在壳体1a内的吸液芯结构体3的厚度需要为100μm以下、即0.1mm以下。但是，在吸液芯结构体3的厚度薄、且吸液芯结构体3的空隙率P低的情况下，在吸液芯结构体3内工作介质2不能顺利地流动，基于工作介质2的传热效率降低。因此，本实施方式中，通过以吸液芯结构体3的厚度为0.1mm以下的构成实现吸液芯结构体3的高空隙率P，从而提高了传热效率。

图6是对于将吸液芯结构体3的厚度T设定为0.02mm、0.06mm、0.1mm这3种时的各厚度T示出空隙率P与温度差ΔT的关系的曲线图。需要说明的是，关于空隙率P，如上所述，通过调整金属糊料30中包含的各金属颗粒的粒径、各成分的混配比等来变化。

温度差ΔT是评价蒸气室1中的传热效率的指标，由ΔT＝T1－T2来表示。此处，如图1所示，T1是在由发热体H加热的被加热部101的第1温度测定点M1所测定的温度。T2是在放热部102的第2温度测定点M2所测定的温度。温度差ΔT越小，则传热越有效地进行，表示作为导热构件的性能越优异。即，温度差ΔT越小，在吸液芯结构体3的内部，越能充分确保使工作介质2从放热部102回流至被加热部101所需要的流路。即，意味着在被加热部101与放热部102之间可实现高效的传热。具体而言，若温度差ΔT为5℃以下，则评价为传热效率高。此外，若温度差ΔT为4℃以下，则评价为传热效率更高。

吸液芯结构体3的厚度T为0.02mm以上0.1mm以下的情况下，为了实现ΔT≤5℃，由图6可知实现P≥51％即可。此外，为了实现ΔT≤4℃，由图6可知实现P≥61％即可。需要说明的是，关于空隙率P的上限，理论上可以设定成超过80％，但只要作为空隙率P能够达到80％，就能充分实现T≤4℃。

因此，本实施方式中，在吸液芯结构体3的厚度T为0.02mm以上0.1mm以下的情况下，将吸液芯结构体3的空隙率P设定为51％以上80％以下、更优选设定为61％以上80％以下。这种吸液芯结构体3如下形成：在上述涂布工序S1中，将以规定的混配比包含金属颗粒和树脂33的金属糊料30以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板5上，在金属糊料加热工序S2中将金属糊料30加热，使作为金属颗粒的一部分的亚微米铜颗粒32a烧结，由此形成该吸液芯结构体3。

(6.效果)

如上所述，在作为导热构件的蒸气室1中，吸液芯结构体3具有0.02mm以上0.1mm以下的厚度，并且具有51％以上80％以下的空隙率。即，吸液芯结构体3以薄型的构成具有高空隙率P。因此，在薄型的吸液芯结构体3的内部能够确保使工作介质2从低温侧向高温侧、即从放热部102侧向被加热部101侧回流所需要的流路。因此，即便吸液芯结构体3为薄型，也能抑制传热效率的降低。其结果，能够实现具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体3的蒸气室1。

特别是，通过使吸液芯结构体3具有61％以上80％以下的空隙率，在薄型的吸液芯结构体3的内部可确实地确保工作介质2所需的流路。因此，能够实现具有薄型且传热效率更高的吸液芯结构体3的蒸气室1。

另外，在涂布工序S1中，将金属糊料30以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板4上。并且，在金属糊料加热工序S2中，通过加热炉中的加热使金属糊料30中包含的树脂33挥发，并且将上述金属颗粒的一部分烧结，由此形成具有51％以上80％以下的空隙率的吸液芯结构体3。吸液芯结构体3以厚度为0.02mm以上0.1mm以下的薄型形成，但空隙率高。因此，能够以吸液芯结构体3的薄型的构成在吸液芯结构体3的内部确保工作介质2所需的流路。因此，能够制造具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体3的蒸气室1。

另外，在吸液芯结构体3中，相邻的微米铜颗粒31彼此通过第1铜颗粒连结部321以小于1μm的距离被连结。如上所述，第1铜颗粒连结部321是通过将粒径小于1μm的亚微米铜颗粒32a在与铜的熔点相比非常低的温度下、以短时间加热熔融而得到的。因此，具有第1铜颗粒连结部321的结构能够有助于在短时间内形成多孔质的吸液芯结构体3、以及提高蒸气室1的生产率。

另外，如上所述，吸液芯结构体3具有微米铜颗粒31和铜体32且铜体32具有第1铜颗粒连结部321的构成可以通过使用了金属糊料30的加热而实现，该金属糊料30包含微米铜颗粒31和亚微米铜颗粒32a作为金属颗粒。因此，例如，在所使用的金属颗粒的总颗粒数和吸液芯结构体3的体积恒定的基础上，与仅使用粒径为1μm以上的金属颗粒形成吸液芯结构体3的情况相比，金属颗粒的总体积减少，相应地能够提高吸液芯结构体3的空隙率。因此，容易实现上述薄型且具有高空隙率的吸液芯结构体3。

复数个微米铜颗粒31的一部分和第1金属板4通过第2铜颗粒连结部322以小于1μm的距离被连结。第2铜颗粒连结部322与第1铜颗粒连结部321同样地通过将亚微米铜颗粒32a以低温且短时间加热、熔融而得到。因此，具有第2铜颗粒连结部322的结构也能够有助于在短时间内形成吸液芯结构体3、以及提高导热构件的生产率。另外，由于微米铜颗粒31和第1金属板4通过第2铜颗粒连结部322而连结，因此也能减少吸液芯结构体3从第1金属板4剥离的情况。

第1金属板4为铜。这种情况下，微米铜颗粒31、第2铜颗粒连结部322和第1金属板4均由相同材料的铜构成。因此，与将异种材料的金属彼此连结的情况相比，能够容易地藉由第2铜颗粒连结部322将微米铜颗粒31和第1金属板4连结。由此，能够确实地抑制吸液芯结构体3从第1金属板4剥离。

需要说明的是，由表面具有铜镀层的金属形成第1金属板4的情况下，也同样能够确实地抑制吸液芯结构体3从第1金属板4剥离。

第1金属板4和第2金属板5在垂直于相向方向的方向上、在夹持吸液芯结构体3的位置被接合部6所接合。这样，在隔着吸液芯结构体3相向配置有第1金属板4和第2金属板5的结构的蒸气室1中，能够获得上述效果。

本实施方式中说明的蒸气室1的制造方法包括涂布工序S1、金属糊料加热工序S2和密封工序S3。由此，得到与吸液芯结构体3一起密封有工作介质2的蒸气室1。吸液芯结构体3包含复数个微米铜颗粒31和第1铜颗粒连结部321。如上所述，第1铜颗粒连结部321通过将粒径小于1μm的亚微米铜颗粒32a以低温且短时间加热、熔融而得到。因此，能够在短时间内形成多孔质的吸液芯结构体3。由此，能够提高蒸气室1的生产率。

在金属糊料加热工序S2中，形成具有第2铜颗粒连结部322的吸液芯结构体3。由于微米铜颗粒31和第1金属板4通过第2铜颗粒连结部322而连结，因此能够减少吸液芯结构体3从第1金属板4剥离的情况。

在金属糊料加热工序S2中，以400℃以上600℃以下的温度加热包含微米铜颗粒31和亚微米铜颗粒32a的金属糊料30。加热温度与通常的铜的熔点相比非常低，因此能够通过低温烧结在短时间内形成吸液芯结构体3。由此，能够确实地提高蒸气室1的生产率。

在密封工序S3中，使第1金属板4和第2金属板5相向配置，在垂直于相向方向的方向上、在夹持吸液芯结构体3的位置使两者接合。由此，能够得到使第1金属板4和第2金属板5隔着吸液芯结构体3相向配置并接合的结构的蒸气室1。

(7.关于微米铜颗粒的粒径分布)

图7是示出吸液芯结构体3中包含的微米铜颗粒31的粒径Md与颗粒数A的关系的曲线图。复数个微米铜颗粒31优选具有第1铜颗粒组31A和第2铜颗粒组31B。第1铜颗粒组31A是以粒径Md1为平均粒径的微米铜颗粒31的集合。第2铜颗粒组31B是以粒径Md2为平均粒径的微米铜颗粒31的集合。其中，Md1<Md2。图7所示的粒径分布具有粒径为Md1的峰P1，具有粒径为Md2的峰P2。由此，复数个微米铜颗粒31的粒径分布具有复数个不同粒径的峰。需要说明的是，粒径Md、Md1和Md2的单位分别为μm。另外，颗粒数A的单位为“个”。

上述粒径分布中，例如，若在维持峰P1的情况下仅使峰P2向平均粒径增大的方向位移，则粒径大的微米铜颗粒31的数量增加，因此吸液芯结构体3的空隙率P减少。除此以外，若峰P1也向平均粒径增大的方向位移，则空隙率P进一步减少。相反，若在维持峰P1的情况下仅使峰P2向平均粒径减少的方向位移，则粒径大的微米铜颗粒31的数量减少，因此空隙率P增大。除此以外，若峰P1也向平均粒径减少的方向位移，则空隙率P进一步增大。

因此，如图7所示，在微米铜颗粒31的粒径分布具有复数个峰的情况下，通过使至少1个粒径的峰变化，能够容易地改变吸液芯结构体3的空隙率P。即，吸液芯结构体3的空隙率P的微调整变得容易。

(8.导热构件的其他构成例)

图8是示出作为本实施方式的导热构件的另一例的热管10的示意性构成的截面图。本实施方式中说明的吸液芯结构体3也能应用于热管10。例如，以半圆筒形状形成第1金属板4和第2金属板5。需要说明的是，第1金属板4和第2金属板5也可以为扁平的形状。另外，在第1金属板4和第2金属板5的内表面上分别涂布本实施方式中说明的金属糊料30并在加热炉中进行加热。通过该加热，使金属糊料30中包含的树脂33挥发，并且将亚微米铜颗粒32a烧结。最后，例如通过热压将第1金属板4和第2金属板5接合，向筒的内部注入工作介质2并对筒的两端部进行密封，由此完成热管10。

另外，热管10也可以如下形成：在第1金属板4上形成吸液芯结构体3后，使吸液芯结构体3为内侧而将第1金属板4弯曲成圆筒状，将端部接合，由此也可以形成。此外，热管10也可以如下制造。例如在第1筒的内侧镶嵌直径小于第1筒的第2筒，向第1筒的内表面与第2筒的外表面之间填充金属糊料30。之后，用加热炉加热金属糊料30，形成吸液芯结构体3。最后，抽出第2筒，注入工作介质2后对第1筒的两端部进行密封，由此完成热管10。

在这些热管10中也形成与蒸气室10同样的吸液芯结构体3。因此，能够实现具有薄型且传热效率高的吸液芯结构体3的小型的热管10。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不限定于此，可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更而实施。另外，上述实施方式及其变形例可以适当任意地进行组合。

本发明的导热构件能够用作例如搭载于电子设备中的基板或电子部件的放热用的构件。

Claims (12)

1.一种导热构件，其具备容纳工作介质、和传输所述工作介质的多孔质的吸液芯结构体的壳体，其特征在于，

所述吸液芯结构体具有0.02mm以上0.1mm以下的厚度，并且具有51％以上80％以下的空隙率。

2.如权利要求1所述的导热构件，其特征在于，所述吸液芯结构体包含：

具有1μm以上的粒径的复数个微米铜颗粒；和

位于所述复数个微米铜颗粒的周围的铜体，

所述铜体包含以小于1μm的距离连结相邻的所述微米铜颗粒彼此的第1铜颗粒连结部。

3.如权利要求2所述的导热构件，其特征在于，所述壳体具有支撑所述吸液芯结构体的第1金属板，

所述铜体进一步包含第2铜颗粒连结部，

所述第2铜颗粒连结部以小于1μm的距离连结所述复数个微米铜颗粒的一部分和所述第1金属板。

4.如权利要求3所述的导热构件，其特征在于，所述第1金属板为铜。

5.如权利要求3或4所述的导热构件，其特征在于，所述壳体具有：

位于与所述第1金属板相向的位置并覆盖所述吸液芯结构体的第2金属板；和

将所述第1金属板与所述第2金属板接合的接合部，

所述接合部在垂直于所述第1金属板与所述第2金属板的相向方向的方向上夹持所述吸液芯结构体而设置。

6.如权利要求1～5中任一项所述的导热构件，其特征在于，所述吸液芯结构体具有61％以上80％以下的空隙率。

7.如权利要求1～6中任一项所述的导热构件，其特征在于，所述复数个微米铜颗粒的粒径分布具有复数个不同粒径的峰。

8.一种导热构件的制造方法，其特征在于，包括下述工序：

涂布工序，将包含金属颗粒和挥发性的树脂的金属糊料以0.02mm以上0.1mm以下的厚度涂布到第1金属板上；

金属糊料加热工序，将所述金属糊料与所述第1金属板一起配置于加热炉中进行加热，由此在所述第1金属板上形成多孔质的吸液芯结构体；和

密封工序，将所述第1金属板上的所述吸液芯结构体与工作介质一起进行密封，

在所述金属糊料加热工序中，通过所述加热炉中的加热使所述金属糊料中包含的所述树脂挥发，同时将所述金属颗粒的一部分烧结，由此形成具有51％以上80％以下的空隙率的所述吸液芯结构体。

9.如权利要求8所述的导热构件的制造方法，其特征在于，所述金属糊料包含具有1μm以上的粒径的复数个微米铜颗粒和具有小于1μm的粒径的复数个亚微米铜颗粒作为所述金属颗粒，

在所述金属糊料加热工序中，通过所述加热炉中的加热将所述亚微米铜颗粒烧结，由此形成包含以小于1μm的距离连结相邻的所述微米铜颗粒彼此的第1铜颗粒连结部的所述吸液芯结构体。

10.如权利要求9所述的导热构件的制造方法，其特征在于，在所述金属糊料加热工序中，将所述亚微米铜颗粒烧结，由此形成还包含以小于1μm的距离连结所述复数个微米铜颗粒的一部分和所述第1金属板的第2铜颗粒连结部的所述吸液芯结构体。

11.如权利要求8～10中任一项所述的导热构件的制造方法，其特征在于，在所述金属糊料加热工序中，以400℃以上600℃以下的温度加热所述金属糊料。

12.如权利要求8～11中任一项所述的导热构件的制造方法，其特征在于，所述密封工序具有：

配置工序，与所述第1金属板相向地配置覆盖所述吸液芯结构体的第2金属板；和

接合工序，将所述第1金属板与所述第2金属板接合，

在所述接合工序中，在垂直于所述第1金属板与所述第2金属板的相向方向的方向上，在夹持所述吸液芯结构体的位置处，将所述第1金属板与所述第2金属板接合。

Images