DE112004002839T5 - Vorrichtung für den Wärmetransport und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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John H. Rosenfeld
John W. Bilski
James E. Lindemuth
Donald M. Ernst
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Abstract

Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung, mit:
einer Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart und eine zweite Teilchenart, wobei die Mehrzahl von Teilchen mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden sind, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, wobei die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in homogenen Schichten innerhalb der kapillären Struktur angeordnet sind.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzungs-Anmeldung ("continuation-in-part") der US-Anmeldung 10/607,337, eingereicht am 26. Juni 2003.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Vorrichtungen für den Wärmetransport, die auf Kapillarwirkung als Transportmechanismus beruhen, und insbesondere auf Dochtmaterialien für solche Vorrichtungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Man hat den Vorschlag gemacht, dass ein Computer eine thermodynamische Maschine ist, die Entropie aus Daten aufnimmt, diese Entropie in Wärme verwandelt und die Wärme in die Umgebung entlässt. Die Möglichkeiten der Wärmeprozessierungstechnologie des Standes der Technik, diese Abwärme zu vernünftigen Kosten aus Halbleiterschaltkreisen und in die Umgebung zu führen, begrenzt die Dichte und die Taktrate elektronischer Systeme.
  • Eine typische Eigenschaft von Vorrichtungen für den Wärmetransport für elektronische Systeme liegt darin, dass die Atmosphäre die letztendliche Kühlfläche (das Wärmeaufnahme-System) der Wahl ist. Luftkühlung gibt den Herstellern Zugang zu dem breitesten Anwendungsmarkt. Eine andere typische Eigenschaft von Vorrichtungen für den Wärmetransport bei heutigen elektronischen Artikeln liegt darin, dass der Halbleiterchip mit einem passiven Verteiler oder einem solchen Expansionsring oder mit einer aktiven Wärmetransport-Einrichtung thermisch in Kontakt steht, welch letzterer) die Wärme von dem Chip zu einer Rippe oder einem Grat führt, von denen es verschiedene Arten gibt. Diese Rippen oder Grate leiten Wärme über natürliche oder erzwungene Konvektion in die Atmosphäre.
  • Da die von Halbleitereinrichtungen abzuführende Leistung bzw. Energie mit der Zeit zunimmt, entsteht ein Problem: Über die Zeit hinweg wird die thermische Leitfähigkeit (der thermische Leitwert) der verfügbaren Materialien zu gering, um die Wärme von der Halbleitereinrichtung mit annehmbar niedrigem Temperaturabfall zu den Rippen oder Graten zu führen. Die thermische Leistungsdichte, die aus den Halbleitereinrichtungen austritt, wird so hoch, dass eine Verteilertechnologie, die auf Kupfer, Silber oder sogar Gold basiert, ungeeignet ist.
  • Eine Technologie, die sich bei diesen Bemühungen als segensreich erwiesen hat, ist der Wärmehohlleiter oder das Wärmerohr. Ein Wärmehohlleiter (nachstehend in der Regel als Wärmerohr bezeichnet) umfasst eine abgedichtete Hülle, die eine Innenkammer umgrenzt, welche einen Kapillardocht und ein Arbeitsfluid aufweist. Letzteres ist in der Lage, innerhalb eines gewünschten Betriebstemperatur-Bereichs sowohl einen flüssigen Zustand als auch einen Dampfzustand anzunehmen. Wenn ein Teil der Kammer relativ hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wirkt dieser als Verdampfungs-Abschnitt. Das Arbeitsfluid wird in dem Verdampfer-Abschnitt verdampft, was einen geringen Druckanstieg verursacht, und dies erzwingt seinerseits, dass der Dampf sich in Richtung eines Kammerabschnitts mit relativ geringerer Temperatur bewegt, der als Kondensator-Abschnitt wirkt. Der Dampf wird in dem Kondensator-Abschnitt kondensiert und kehrt durch eine kapilläre Pumpwirkung durch den Kapillardocht hindurch in den Verdampfungs-Abschnitt zurück. Da der Betrieb eines Wärmerohrs auf dem Prinzip von Phasenänderungen und nicht auf den Prinzipien von Leitung oder Konvektion beruht, ist ein Wärmerohr (ein Wärmehohlleiter) theoretisch in der Lage, Wärme in einem wesentlich höheren Ausmaß zu übertragen als gängige Wärmeübertragungssysteme. Demzufolge sind Wärmerohre dafür eingesetzt worden, verschiedene Arten von stark wärmeerzeugenden Vorrichtungen zu kühlen, beispielsweise elektronische Ausrüstungsgegenstände (siehe beispielsweise die U.S.-Patente 3,613,778 ; 4,046,190 ; 4,058,299 ; 4,109,709 ; 4,116,266 ; 4,118,756 ; 4,186,796 ; 4,231,423 ; 4,274,479 ; 4,366,526 ; 4,503,483 ; 4,697,205 ; 4,777,561 ; 4,880,052 ; 4,912,548 ; 4,921,041 ; 4,931,905 ; 4,982,274 ; 5,219,020 ; 5,253,702 ; 5,268,812 ; 5,283,729 ; 5,331,510 ; 5,333,470 ; 5,349,237 ; 5,409,055 ; 5,880,524 ; 5,884,693 ; 5,890,371 ; 6,055,297 ; 6,076,595 ; und 6,148,906 ). Das Strömen des Dampfes und der Kapillarstrom der Flüssigkeit innerhalb des Systems werden beide durch Druckgradienten erzeugt, die durch die Wechselwirkung zwischen natürlich auftretenden Druckdifferenzen innerhalb des Wärmerohrs hervorgerufen werden. Diese Druckdifferenzen beseitigen die Notwendigkeit, die Systemflüssigkeit von außen umzupumpen. Darüber hinaus führt das Vorhandensein von Flüssigkeit und Dampf im Gleichwicht unter Vakuumbedingungen zu höheren thermischen Wirkungsgraden. Um die Wirksamkeit von Wärmehohlleitern (Wärmerohren) zu steigern, sind in der Vergangenheit verschiedene Dochtstrukturen entwickelt worden, um den Transfer von Flüssigkeit zwischen den Kondensator- und Verdampfungs-Abschnitten zu beschleunigen und außerdem die Leistung der thermischen Übertragung zwischen dem Docht und seiner Umgebung zu vergrößern. Darunter befinden sich längs erstreckende parallele Vertiefungen und das nach dem Zufallsprinzip erfolgende Einkerben oder Einritzen der inneren Rohroberfläche. Außerdem offenbart der Stand der Technik die Verwendung einer Dochtstruktur, die an der inneren Rohrwand unbeweglich befestigt ist. Die Zusammensetzungen und Geometrien dieser Dochte schlossen ein gleichmäßiges, feinmaschiges Netz und gesinterte Metalle ein. Dochte aus gesinterten Metallen umfassen im Allgemeinen eine Mischung aus Metallteilchen, die auf eine ausreichende Temperatur erhitzt wurden, um das Zusammenschmelzen oder Verschweißen benachbarter Teilchen an ihren entsprechenden Kontaktpunkten zu bewirken. Das gesinterte Metallpulver bildet dann eine poröse Struktur mit Kapillareigenschaften. Obwohl gezeigt werden konnte, dass gesinterte Dochte des Standes der Technik ausreichende Wärmeübertragungseigenschaften besitzen, führen die (nur) winzigen Grenzflächen zwischen den Teilchen, an denen Metall mit Metall verschmolzen ist, dazu, dass die Leitung der thermischen Energie durch den Docht beschränkt ist. Das hat die Brauchbarkeit gesinterter Dochte in der Vergangenheit eingeschränkt.
  • Vorrichtungen des Standes der Technik leiden unter dem allgemeinen Fehler, dass sie das optimale ihnen innewohnende Wärmetransport-Potential, das auf Basis eines gegebenen Wärmerohrs verfügbar wäre, nicht vollständig umsetzen, auch wenn sie den vorgesehenen Zweck einigermaßen erfüllen können. Bis heute hat niemand eine Dochtstruktur für ein Wärmerohr vorgeschlagen, die ausreichend einfach erzeugt werden kann und doch optimale Wärmeübertragungseigenschaften für das Wärmerohr zur Verfügung stellt, in welchem es eingesetzt werden soll.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kapillarstruktur für eine Vorrichtung für den Wärmetransport bereit, umfassend eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die vielen Teilchen sind durch eine Lötverbindung so miteinander verbunden, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen gebildet werden, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind innerhalb der Kapillarstruktur jeweils in homogenen Schichten angeordnet.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird eine Dochtstruktur für ein Wärmerohr bereitgestellt, umfassend eine Mehrzahl von Teilchen, die einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser aufweisen. Die vielen Teilchen sind beispielsweise durch Sintern oder Löten miteinander verbunden, um ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen zu bilden. Die Teilchen mit dem ersten Durchmesser sind innerhalb einer ersten, homogenen Schicht angeordnet, und die Teilchen mit dem zweiten Durchmesser sind innerhalb einer zweiten, homogenen Schicht angeordnet, um die Wärmetransporteigenschaften des Dochts zu steigern.
  • In einer anderen alternativen Ausführungsform wird ein Wärmerohr bereitgestellt, umfassend ein abgedichtetes Gehäuse mit einer inneren Oberfläche und einem Arbeitsfluid, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Eine Dochtstruktur ist auf der inneren Oberfläche angebracht und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die vielen Teilchen sind mit Hilfe einer Lötverbindung so miteinander verbunden, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen gebildet werden, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine kapilläre Struktur für eine Wärmetransport-Vorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die vielen Teilchen sind so miteinander verbunden, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der kapillären Struktur angeordnet, und mehrere Dampfkanäle sind durch die kapilläre Struktur hindurch ausgebildet bzw. werden von dieser begrenzt.
  • In einer anderen Ausführungsform wird eine kapilläre Struktur für eine Wärmeübertragungs-Vorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser. Die vielen Teilchen sind mit Hilfe einer Lötverbindung miteinander verbunden, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen unter den vielen Teilchen gebildet werden, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen entsteht. Eine Mehrzahl von geschlossenendigen Bohrungen (Sacklöchern) sind durch die kapilläre Struktur hindurch ausgebildet bzw. werden von dieser begrenzt, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende besitzt, das durch eine Teilchenschicht gebildet wird, die mindestens eine (Längen-)Abmessung besitzt, die nicht größer als ungefähr sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser mindestens einer unter der ersten Teilchenart und der zweiten Teilchenart ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine kapilläre Struktur für eine Wärmeübertragungs-Vorrichtung bereitgestellt, die eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser umfasst. Die vielen Teilchen sind so miteinander verbunden, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Eine Mehrzahl von geschlossenendigen Bohrungen (Sacklöchern) ist innerhalb der kapillären Struktur ausgebildet bzw. wird von dieser begrenzt, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende besitzt, das durch eine Teilchenschicht gebildet wird, die mindestens eine (Längen-)Abmessung aufweist, die nicht größer als etwa sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser mindestens einer unter der ersten Teilchenart und der zweiten Teilchenart ist.
  • In einer nochmals anderen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das aus einem hermetisch abgedichteten und teilweise evakuierten Gehäuse gebildet ist, welches innere Oberflächen aufweist. Eine Dochtstruktur ist auf mindestens einer der inneren Oberflächen angeordnet und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die vielen Teilchen sind so miteinander verbunden, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet. Ein zweiphasiges Fluid befindet sich zumindest teilweise innerhalb eines Teils der Dochtstruktur.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das von einem hermetisch verschlossenen und teilweise evakuierten Gehäuse mit inneren Oberflächen gebildet wird. Eine Dochtstruktur ist auf mindestens einer der inneren Oberflächen angeordnet und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser. Die vielen Teilchen sind so miteinander verbunden, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet, und eine Mehrzahl von geschlossenendigen Bohrungen (Sacklöchern) ist innerhalb der kapillären Struktur ausgebildet bzw. wird von dieser begrenzt, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende besitzt, welches eine Teilchenschicht aufweist, die mindestens eine Abmessung besitzt, die nicht größer als etwa sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser mindestens einer der ersten und der zweiten Teilchenart ist. Ein zweiphasiges Fluid befindet sich zumindest teilweise innerhalb eines Teils der Dochtstruktur.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das durch ein hermetisch abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse mit inneren Oberflächen gebildet wird. Eine Dochtstruktur befindet sich auf mindestens einer der inneren Oberflächen und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die vielen Teilchen sind derart untereinander verbunden, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Die erste Teilchenart und zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet, und mindestens ein Dampfkanal erstreckt sich durch die Dochtstruktur hindurch. Ein zweiphasiges Fluid befindet sich zumindest teilweise innerhalb eines Teils der Dochtstruktur.
  • In einer wiederum anderen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten rohrförmigen Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist. Die gelötete Dochtstruktur umfasst eine Mehrzahl von Kupferteilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser. Die Teilchen sind mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden, die aus etwa fünfundsechzig Gewichtsprozent Kupfer und fünfunddreißig Gewichtsprozent Gold besteht, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen unter den vielen Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk kapillärer Durchtrittskanäle zwischen den Teilchen entsteht. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet. Ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des rohrförmigen Gehäuses, damit das Wärmerohr arbeiten kann.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten rohrförmigen Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist. Die gelötete Dochtstruktur umfasst eine Mehrzahl von Kupferteilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser. Die Teilchen sind mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden, die aus ungefähr fünfundsechzig Gewichtsprozent Kupfer und fünfunddreißig Gewichtsprozent Gold besteht, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen unter der Mehrzahl von Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen entsteht. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet, und eine Mehrzahl von Dampfkanälen ist durch die Dochtstruktur hindurch ausgebildet bzw. wird von dieser begrenzt. Ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des rohrförmigen Gehäuses, damit das Wärmerohr arbeiten kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist. Eine Dochtstruktur befindet sich auf der inneren Oberfläche und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart, einer zweiten Teilchenart und einer dritten Teilchenart. Die erste Teilchenart, die zweite Teilchenart und die dritte Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet, und ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des Gehäuses, damit das Wärmerohr arbeiten kann.
  • In einer wiederum alternativen Ausführungsform wird ein Wärmehohlleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist. Eine Dochtstruktur befindet sich auf der inneren Oberfläche und umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart, einer zweiten Teilchenart und einer dritten Teilchenart. Die erste Teilchenart, die zweite Teilchenart und die dritte Teilchenart sind jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet. Mindestens ein Dampfkanal ist innerhalb eines Teils der Dochtstruktur ausgebildet bzw. wird von dieser begrenzt, und ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des Gehäuses, damit das Wärmerohr arbeiten kann.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform wird ein Wärmeholleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten rohrförmigen Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist. Die gelötete Dochtstruktur umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser. Die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart sind mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen unter diesen Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird. Das Gehäuse ist an einem ersten Ende abgedichtet. Ein Bodenteil ist dichtend mit einem zweiten Ende des Gehäuses verbunden, so dass eine innere Oberfläche innerhalb des Gehäuses gebildet wird. Die Dochtstruktur ist auf dem Bodenteil ausgebildet und umfasst die Teilchen der ersten Art und die Teilchen der zweiten Art, die jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind. Ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des Gehäuses, und mindestens eine Rippe oder ein Grat erstreckt sich von einer äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses ausgehend radial nach außen.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Wärmerohrleiter (ein Wärmerohr) bereitgestellt, der/das in einem abgedichteten und teilweise evakuierten, rohrförmigen Gehäuse mit einer inneren Oberfläche ausgebildet ist, die von einer Dochtstruktur bedeckt ist. Die Dochtstruktur umfasst eine Mehrzahl von Teilchen einschließlich einer ersten Teilchenart und einer zweiten Teilchenart. Die erste und die zweite Teilchenart sind so miteinander verbunden, dass sich ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen bildet. Das Gehäuse ist an einem ersten Ende verschlossen, und ein Bodenteil ist dichtend an einem zweiten Teil des Gehäuses befestigt, derart, dass eine Innenoberfläche innerhalb des Gehäuses gebildet wird. Die Dochtstruktur ist auf dem Bodenteil ausgebildet und umfasst die Teilchen der ersten Art und die Teilchen der zweiten Art, jeweils in homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet, wobei mindestens ein Dampfkanal durch einen Teil der Dochtstruktur hindurchgehend ausgebildet ist bzw. von diesem begrenzt wird. Ein Arbeitsfluid befindet sich innerhalb des Gehäuses, und mindestens eine Rippe oder ein Grat erstreckt sich ausgehend von einer äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses radial nach außen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen in der nachfolgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung detaillierter offenbart werden oder dadurch offensichtlich werden, wobei diese bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu betrachten sind, worin gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile hinweisen und worin weiterhin:
  • 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines typischen Wärmerohr-Gehäuses von der Art ist, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
  • 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Wärmerohr-Gehäuses ist;
  • 3 eine Ansicht im Querschnitt des in 2 gezeigten Wärmerohrs ist;
  • 4 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils einer gelöteten Dochtstruktur im Querschnitt ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 5 eine weggebrochene perspektivische Ansicht ist, die in hohem Ausmaß vergrößert wurde, um deutlich Metallteilchen und Stege darzustellen, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 6 eine stark vergrößerte, der 5 ähnliche Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer gelöteten Dochtstruktur ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Wärmerohr-Gehäuses mit einer alternativen Ausführungsform der gelöteten Dochtstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 8 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie 8-8 in 7 ist;
  • 9 eine nochmals alternative Ausführungsform eines Wärmerohr-Gehäuses ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 10 eine Querschnitts-Ansicht des in 9 gezeigten Wärmerohr-Gehäuses ist, und zwar entlang der Linie 10-10 in 9;
  • 11 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils einer gelöteten Dochtstruktur ist, die auf der Wand des in 10 gezeigten Wärmerohrs angeordnet ist;
  • 12 eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines turmförmigen Wärmerohrs mit einer gelöteten Dochtstruktur ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 13 eine stark vergrößerte Oberflächenansicht einer gelöteten Dochtstruktur ist, mit der die vorderen Oberflächen des in 12 gezeigten turmförmigen Wärmerohrs bedeckt sind;
  • 14 eine alternative Ausführungsform eines turmförmigen Wärmerohrs mit einer Nuten oder Vertiefungen aufweisenden, bodenseitigen Dochtstruktur ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 15 eine stark vergrößerte Oberflächenansicht einer gelöteten Dochtstruktur ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 16 eine weggebrochene Querschnittsansicht der die Nuten oder Vertiefungen aufweisenden Dochtstruktur ist, die in den 7, 8 und 14 gezeigt ist;
  • 17 eine stark vergrößerte Ansicht eines Teils der die Vertiefungen oder Nuten aufweisenden, gelöteten Dochtstruktur im Querschnitt ist, die in den 7, 8, 14 und 16 gezeigt ist;
  • 18 die endseitige Ansicht eines Formkerns ist, der bei der Herstellung einer Vertiefungen oder Nuten aufweisenden, gelöteten Dochtstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt;
  • 19 eine weitere alternative Ausführungsform eines turmförmigen Wärmerohrs mit Dampfkanälen ist, die in einer Dochtstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
  • die 20 bis 30 eine Gruppe von Ansichten von oben und von perspektivischen Schnittansichten einer Anzahl möglicher Dochtstrukturen mit Dampfkanälen ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
  • 31 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Wärmerohr-Wärmeverteilers ist, der eine Dochtstruktur mit Dampfkanälen aufweist, ausgebildet gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 32 eine perspektivische Ansicht des in 31 gezeigten Wärmerohr-Wärmeverteilers in zusammengebautem Zustand ist;
  • die 33 bis 35 Ansichten einer weiteren Anzahl von Mustern für Dampfkanäle sind, und zwar gezeigt von oben, die in Verbindung mit gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Dochtstrukturen verwendet werden können;
  • 36 eine weggebrochene Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Dochtstruktur im Querschnitt ist, die eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete, abgestufte, gelötete Dochtstruktur aufweist;
  • 37 eine weggebrochene, im Querschnitt gezeigte, der 36 ähnliche, perspektivische Ansicht ist, die eine abgestufte gesinterte Dochtstruktur zeigt;
  • 38 eine weggebrochene Ansicht einer alternativen abgestuften Dochtstruktur ist, gezeigt im Querschnitt;
  • 39 eine weggebrochene perspektivische Ansicht einer Dochtstruktur ist, die im Querschnitt dargestellt ist und eine Vielzahl von zylindrischen Teilchen aufweist;
  • 40 eine weggebrochene Ansicht einer nochmals alternativen Ausführungsform einer Dochtstruktur ist, die im Querschnitt gezeigt ist und eine in Querrichtung abgestufte Dochtstruktur aufweist;
  • 41 eine weggebrochene perspektivische Ansicht einer wiederum anderen Ausführungsform einer abgestuften Dochtstruktur im Querschnitt ist;
  • die 42 bis 43 weggebrochene Ansichten eines Teils eines Wärmerohr-Wärmeverteilers mit einer abgestuften Mehrschicht-Dochtstruktur sind, gezeigt im Querschnitt;
  • die 44 bis 51 eine Gruppe von Darstellungen von oben und von perspektivischen Querschnittsdarstellungen einer Anzahl möglicher Dochtstrukturen umfassen, die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildete Dampfkanäle aufweisen.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Diese Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen ist dafür vorgesehen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen und verstanden zu werden, die als Teil der gesamten schriftlichen Beschreibung der Erfindung anzusehen sind. Die Zeichnungsfiguren sind nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt, und bestimmte Merkmale der Erfindung können im Interesse von Klarheit und Genauigkeit maßstäblich hervorgehoben oder vergrößert oder in einer in gewissem Ausmaß schematischen Gestalt dargestellt sein. In der Beschreibung sollten relative Ausdrücke wie "horizontal", "vertikal", "nach oben", "nach unten", "oben" bzw. "Oberteil" und "Bodenteil" sowie davon abgeleitete Begriffe (beispielsweise "horizontal gerichtet", "nach unten gerichtet", "nach oben gerichtet" usw.) so verstanden werden, dass sie sich auf die Ausrichtung beziehen, wie sie dann beschrieben wird oder wie sie in den diskutierten Zeichnungsfiguren gezeigt ist. Diese relativen Ausdrücke sollen die Beschreibung erleichtern und sollen normalerweise keine bestimmte Ausrichtung notwendig machen. Ausdrücke wie "nach innen" gegenüber "nach außen", "längs" gegenüber "seitlich" oder "quer" und dergleichen sollen als relativ zueinander oder relativ zu einer Längsachse oder zu einer Drehachse oder einem Drehzentrum zu verstehen sein, und zwar nach dem jeweiligen Zusammenhang. Ausdrücke, die Befestigungen, Verknüpfungen und dergleichen betreffen, wie beispielsweise "verbunden" und "miteinander verbunden", beziehen sich auf ein Verhältnis, in welchem Strukturen entweder direkt oder indirekt durch zwischenliegende Strukturen aneinander gesichert oder befestigt sind, wie auch auf sowohl bewegliche als auch starre Befestigungen oder Verhältnisse, sofern nicht explizit anders beschrieben. Der Ausdruck "operativ verbunden" ist eine solche Befestigung, Verknüpfung oder Verbindung, die es den entsprechend ausgebildeten Strukturen ermöglicht, kraft ihres Verhältnisses zueinander wie vorgesehen betrieben zu werden. In den Ansprüchen sind Merkmalskombinationen aus Mittel und Funktion dazu vorgesehen, die in der schriftlichen Beschreibung oder in den Zeichnungen zum Ausführen der angegebenen Funktion beschriebenen, vorgeschlagenen oder ersichtlichen Strukturen abzudecken, einschließlich nicht nur struktureller Äquivalente, sondern auch äquivalenter Strukturen.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 umfasst die vorliegende Erfindung eine Dochtstruktur für einen Wärmehohlleiter oder einen Wärmeverteiler 2, der nachstehend der Einfachheit halber als Wärmerohr bezeichnet wird. Solche Wärmerohre 2 sind häufig in ihrer Größe und Form so gestaltet, dass sie die von mindestens einer thermischen Energiequelle, beispielsweise einer Halbleitervorrichtung (nicht gezeigt) erzeugte thermische Energie übertragen bzw. weiterleiten und/oder verteilen können. Dabei ist die Halbleitervorrichtung thermisch zwischen einem Teil des Wärmerohrs und einem Wärmeabfluss (nicht gezeigt) eingebunden. Wärmehohlleiter bzw. Wärmerohre 2 weisen im Allgemeinen ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse auf, beispielsweise eine flache, hohle, plattenartige Struktur (2) oder eine röhrenförmige Struktur (9, 12, 14 und 19). Ungeachtet der äußeren Silhouette bildet bzw. begrenzt jede Behälterstruktur einen Verdampfungs-Abschnitt 5, einen Kondensations-Abschnitt 7 und einen inneren Leerraum oder Dampfraum 10 (3). Beispielsweise wird der Dampfraum 10 in einem planaren, rechtwinkligen Wärmerohr oder Wärmehohlleiter 2 von einer Bodenwand 12 und einer Deckenwand 14 begrenzt, zwischen denen er ausgebildet ist. In einem rohrförmigen oder turmförmigen Wärmerohr 2 erstreckt sich der Dampfraum 10 in Längsrichtung von einem Ende des Rohrs zu dem anderen (9, 12, 14 und 19).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform eines geradlinigen Gehäuses werden die Bodenwand 12 und eine Decken- oder Deckelwand 14 durch Bleche oder Platten von im Wesentlichen gleichmäßiger Dicke aus einem thermisch leitenden Material gebildet, beispielsweise aus Kupfer, Stahl, Aluminium oder einer der entsprechenden Legierungen daraus, und diese besitzen einen Abstand von etwa 2,0 mm bis etwa 4,0 mm zueinander, so dass ein Dampfraum 10 innerhalb des Wärmerohrs 2 gebildet wird. Die Decken- oder Deckelwand 14 des Wärmerohrs 2 ist häufig im Wesentlichen planar und hat eine zu der Bodenwand 12 komplementäre Gestalt. Die Bodenwand 12 umfasst vorzugsweise eine im Wesentlichen planare innere Oberfläche 18 und eine umlaufende Seitenwand 20. Die umlaufende Seitenwand 20 erstreckt sich vom Außenrand der inneren Oberfläche 18 nach außen, so dass sie die innere Oberfläche 18 ringsum umgibt. Der Dampfraum 10 wird innerhalb des Wärmerohrs 2 durch die Befestigung der Bodenwand 12 an einer Decken- oder Deckelwand 14 erzeugt, wobei die Befestigung entlang ihrer gemeinsamen Kanten erfolgt, die dann an ihrer Verbindungsfläche 24 hermetisch abgedichtet werden. Ein verdampfbares Fluid (beispielsweise Wasser, Ammoniak oder Freon, nicht dargestellt) befindet sich innerhalb des Dampfraums 10 und dient als Arbeitsfluid für das Wärmerohr 2. Beispielsweise kann das Wärmerohr 2 aus Kupfer oder Kupfersiciliumcarbid hergestellt sein, wobei im Allgemeinen Wasser, Ammoniak oder Freon als Arbeitsfluid gewählt werden. Das Wärmerohr 2 wird dadurch vervollständigt, dass durch Abziehen ein Teilvakuum innerhalb der Dampfkammer erzeugt wird, nachdem das Arbeitsfluid direkt vor dem abschließenden hermetischen Abdichten des Füllrohrs injiziert wurde, durch welches es eingebracht wurde (das Füllrohr ist nicht gezeigt).
  • Nun sei Bezug auf die 3 bis 6 genommen. Damit der Betrieb des Wärmerohrs innerhalb des Gehäuses des Wärmerohrs 2 aufgenommen werden kann, muss eine kapilläre Struktur innerhalb des Dampfraums 10 vorhanden sein, die kondensierte Flüssigkeit aus dem Kondensations-Abschnitt 7 zurück zu dem Verdampfungs-Abschnitt pumpt, und zwar im Wesentlichen ohne Zuhilfenahme der Schwerkraft. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine gelötete Dochtstruktur 25 auf einer inneren Oberfläche 18 angeordnet, die die Grenzen des Dampfraums 10 darstellt.
  • Die gelötete Dochtstruktur 25 umfasst eine Vielzahl von Metallteilchen 27, die durch ein Füllmaterial aus Metall oder einer Kombination von Metallen, das häufig als "Lötmaterial" oder Lötverbindung 30 bezeichnet wird, vereinigt sind. Es sollte klar sein, dass "Löten" das Verbinden von Metallen unter Verwendung von Wärme und einem Füllmetall, das heißt der Lötverbindung 30, ist. Die Lötverbindung 30 besitzt sehr häufig eine Schmelztemperatur, die oberhalb von 450°C bis 1000°C, aber unterhalb des Schmelzpunktes der Metallteilchen 27 liegt, die verbunden werden sollen, um die gelötete Dochtstruktur 25 zu ergeben.
  • Im Allgemeinen werden viele Metallteilchen 27 und die Lötverbindung 30 miteinander auf eine Löttemperatur erhitzt, bei der die Lötverbindung schmilzt, bei der aber die vielen Metallteilchen 27 nicht schmelzen, um die gelötete Dochtstruktur 25 gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. In signifikanter Weise werden die Metallteilchen 27 beim Löten nicht verschmolzen, wie es beim Sintern der Fall ist, sondern sie werden stattdessen dadurch miteinander verbunden, dass durch die Ausbildung von Stegen aus wieder verfestigter Lötverbindung (bezeichnet mit den Bezugsziffern 33 in den 5 und 6) eine metallurgische Bindung zwischen der Lötverbindung 30 und den Oberflächen benachbarter Metallteilchen 27 erzeugt wird. In vorteilhafter Weise ist das Prinzip, durch das die Lötverbindung 30 so durch die poröse Mischung der Metallteilchen 27 gesaugt oder gezogen wird, dass sich Stege 33 bilden, die sog. "Kapillarwirkung", das heißt die Bewegung einer Flüssigkeit innerhalb der Räume eines porösen Materials auf Grund der inhärenten Anziehungskraft, die Moleküle auf einer Flüssigkeitsoberfläche füreinander haben. Wenn sich also die Lötverbindung 30 verflüssigt, üben die Moleküle des geschmolzenen Lötmetalls eine Anziehungskraft aufeinander aus, während die Oberflächenspannung zwischen der geschmolzenen Lötverbindung und den Oberflächen einzelner Metallteilchen 27 dazu führt, dass die geschmolzene Lötverbindung in Richtung eines jedes Ortes gezogen wird, an der benachbarte Metallteilchen 27 miteinander in Kontakt stehen. An jedem solchen Ort werden Stege 33 gebildet, wenn sich die geschmolzenen Lötmetalle wieder verfestigen.
  • In der vorliegenden Erfindung bilden die Lötverbindungen 30 und die Stege 33 einen Docht mit höherer Wärmeleitfähigkeit als es beispielsweise mit Sinter- oder Schmelztechniken der Fall wäre. Diese Dochtstruktur mit höherer thermischer Leitfähigkeit verbessert direkt die Wärmeleitung der Vorrichtung für den Wärmetransport, in welcher sie ausgebildet ist, beispielsweise eines Wärmerohrs, eines schlaufenförmigen Wärmerohrs und dergleichen. Es hat sich herausgestellt, dass in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Wärmeflusses, dem der Verdampfer 5 unterworfen ist, der Wärmeleitwert der gelöteten Dochtstruktur 25 zwischen direkt proportional zu der thermischen Leitfähigkeit des Dochtmaterials und deren Quadratwurzel ansteigt. Es ist wichtig, dass die Materialbestandteile der Lötverbindung 30 so ausgewählt werden, dass sie keine chemischen Inkompatibilitäten in das Materialsystem einbringen, das im Wärmerohr 2 enthalten ist.
  • Die Metallteilchen 27 können unter beliebigen Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit ausgewählt werden, sofern sie sich zur Verarbeitung in gelötete poröse Strukturen eignen, beispielsweise Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel, Gold, Silber, Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder dergleichen, und sie können entweder aus im Wesentlichen sphärischen, abgeplatteten oder gestreckten Sphäroiden, Ellipsoiden oder, weniger bevorzugt, aus unregelmäßig oder regelmäßig vieleckigen oder fadenförmigen Teilchen mit verschiedenen Querschnittsformen bestehen oder diese umfassen. Beispielsweise wird dann, wenn Metallteilchen 27 aus Kupferkügelchen (5) oder abgeplatteten Kupferkügelchen (6) gebildet sind, deren Schmelzpunkt bei etwa 1083°C liegt, die insgesamt anzuwendende Docht-Löttemperatur für das Wärmerohr 2 bei etwa 1000°C liegen. Durch das Variieren des Prozentsatzes an Lötverbindung 30 innerhalb der Mischung von Metallteilchen 27 oder durch Verwenden einer "zäheren" oder "trägeren" Legierung für die Lötverbindung 30 kann ein weiter Bereich an Wärmeleiteigenschaften zwischen den Metallteilchen 27 und den Stegen 33 bereitgestellt werden.
  • Beispielsweise kann in einem Kupfer/Wasser-Wärmerohr ein beliebiges Verhältnis von Kupfer/Gold-Lötmaterial eingesetzt werden, obwohl Lötmaterialien mit einem höheren Goldanteil teurer sind. Es hat sich herausgestellt, dass eine zufriedenstellende Kombination für eine Lötverbindung 30 aus etwa sechs (6) Gewichtsprozent (%) einer fein verteilten (–325 mesh, US-Siebzahl) Lötverbindung aus 65%/35% Kupfer/Gold besteht, die gut mit dem Kupferpulver (den Metallteilchen 27) vermischt wurde. Mehr oder weniger Lötverbindung ist ebenfalls möglich, obwohl zu wenig Lötverbindung einen nur sehr geringen Einfluss auf die thermische Leitfähigkeit der gelöteten Dochtstruktur 25 hat, während zuviel Lötverbindung dazu führt, dass sich die Poren der Dochtstruktur mit verfestigtem Lötmetall füllen. Als ein optimaler Bereich hat sich zwischen etwa 2% und etwa 10% Lötverbindung erwiesen, in Abhängigkeit von der eingesetzten Rezeptur für das Lot. Wenn Kupferpulver für die Metallteilchen 27 verwendet wird, ist eine bevorzugte Gestalt der Teilchen die Kugelform oder eine sphäroidale Form. Metallteilchen 27 sollten häufig gröber als etwa 200 mesh (US-Siebzahl), jedoch feiner als etwa 20 mesh (US-Siebzahl) sein. Feinere Dochtstruktur-Pulverteilchen erfordern häufig die Verwendung von Lötpulver mit feineren Teilchen. Das Lötpulver der Lötverbindung 30 sollte hinsichtlich seiner Größe häufig um ein Mehrfaches kleiner als die Metallteilchen 27 sein, damit eine gleichförmig verlötete Dochtstruktur 25 mit gleichmäßigen Eigenschaften gebildet werden kann.
  • Für verlötete Dochtstrukturen aus Kupfer können auch andere Lötmaterialien verwendet werden, einschließlich nickelbasierte Nicro-Lote, Lötmaterialien aus Silber/Kupfer, Zinn/Silber, Blei/Zinn und sogar Polymere. Die Erfindung ist außerdem nicht auf Kupfer/Wasser-Wärmerohre beschränkt. Beispielsweise können poröse gelötete Dochtstrukturen aus oder mit Aluminium und Magnesium erzeugt werden, indem ein Lotmaterial verwendet wird, bei dem es sich um eine intermetallische Aluminium/Magnesium-Legierung handelt.
  • Die Lötverbindung 30 sollte häufig gut über jede metallische Teilchenoberfläche verteilt sein. Diese Verteilung der Lötverbindung 30 kann durch Vermischen der Lötverbindung 30 mit einem organischen flüssigen Bindemittel, beispielsweise Ethylcellulose, erreicht werden, was eine die Haftung verbessernder Beschaffenheit auf der Oberfläche eines jeden Metallteilchens 27 (das heißt der Oberfläche eines jeden Kügelchens oder Sphäroids aus Metall) für die Anhaftung von Lötverbindung 30 daran erzeugt. In einer Ausführungsform der Erfindung werden ein oder zwei Zehntel Gramm (Gewicht) Kupferpulver (Metallteilchen 27) mit zwei Tropfen eines organischen, flüssigen Bindemittel, beispielsweise METHACRYLSÄURE-ISOBUTYLESTER-LACK aus einer Augen-Tropfpipette vermischt, um eine Adhäsionskraft auf der Oberfläche eines jeden Metallteilchens 27 (d. h. der Oberfläche eines jeden Metall-Kügelchens oder -Sphäriods) für das Anhaften der Lötverbindung 30 daran zu erzeugen. Eine fein zerteilte (beispielsweise 325-mesh, US-Siebgröße) Lötverbindung 30 wird in die Pulverteilchen 27 aus Kupfer, die mit dem flüssigen Binder bedeckt sind, eingemischt und ausgiebig luftgetrocknet. Ungefähr 0,072 Gramm, etwa 6 Gewichts-% Kupfer/Gold in einem Verhältnis von 65%/35% Kupfer/Gold-Lötverbindung, hat sich als geeignete Ergebnisse liefernd erwiesen. Die voranstehend genannte Mischung von Metallteilchen 27 und Lötverbindung 30 wird auf die inneren Oberflächen des Wärmerohrs 2 aufgebracht, beispielsweise auf die innere Oberfläche 18 der Bodenwand 12, und gleichmäßig erhitzt, so dass die Lötverbindung 30 durch das Erhitzen der Metallteilchen 27 schmilzt. Die aufgeschmolzene Lötverbindung 30 wird dann durch Kapillarwirkung angesaugt bzw. verteilt und bildet Stege 33, wenn sie sich innerhalb der Mischung aus Metallteilchen 27 verfestigt. Beispielsweise hat sich herausgestellt, dass man mit zwischen zwei und acht Minuten und vorzugsweise etwa fünf Minuten dauerndem Vakuumtöten oder Wasserstofflöten bei ungefähr 1020°C zu einer geeigneten Stegbildung innerhalb einer gelöteten Dochtstruktur gelangt. Ein Vakuum von mindestens 10–5 Torr oder darunter hat sich als ausreichend erwiesen, und wenn Wasserstofföfen eingesetzt werden sollen, sollte der Wasserstoffofen feuchten Wasserstoff verwenden. In einer Ausführungsform wird die Anordnung im Vakuum bei 1020°C 5 Minuten lang in einem Vakuum von 5 × 10–5 Torr oder darunter vakuumgebrannt.
  • Unter Verweis auf die 7, 8, 14 und 16 bis 17 können gelötete Dochtstrukturen 38 mit Rillen oder Nuten ebenfalls in vorteilhafter Weise aus Metallteilchen 27 in Kombination mit Lötverbindung 30 gebildet werden. Insbesondere wird ein Formkern 40 (18) eingesetzt, um eine genutete oder gerillte Dochtstruktur 38 zu erzeugen, die eine Mehrzahl von parallelen, erhabenen Partien 45 aufweist, die durch parallele Rillen oder Vertiefungen 47 voneinander beabstandet sind. Hervorstehende Partien 45 des Formkerns 40 erzeugen die Vertiefungen 50 der fertigen, mit Nuten versehenen, gelöteten Dochtstruktur 38, und Nuten oder Vertiefungen 47 des Formkerns 40 bilden hervorstehende Partien 52 der fertigen, mit Nuten versehenen, gelöteten Dochtstruktur 38. Jede hervorstehende Partie 52 ist als umgekehrte, im wesentlichen "V"-förmige oder pyramidale Auskragung oder als ein solcher Vorsprung mit geneigten Seitenwänden 54a, 54b ausgebildet und besitzt einen Abstand zu benachbarten erhabenen Partien. Die Vertiefungen 50 trennen die erhabenen Partien 52 und sind in im Wesentlichen parallelen, in Längsrichtung (oder in Querrichtung) ausgerichteten Reihen angeordnet, die sich mindestens durch den Verdampfungs-Abschnitt 5 erstrecken. Die randständigen Teile der Vertiefungen 50, die sich beispielsweise in Nachbarschaft zu einer randständigen Umfangswand 20 befinden, können frei von weiteren porösen Strukturen sein. In einer Ausführungsform wird eine relativ dünne Schicht an verlöteten Metallteilchen auf der inneren Oberfläche 18 der Bodenwand 12 aufgebracht, derart, dass sich eine Grundierungs-Dochtstruktur 55 am Boden einer jeden Vertiefung 50 und zwischen voneinander beabstandeten hervorstehenden Partien 52 bildet. Beispielsweise werden verlötete Pulverteilchen 27 aus Kupfer zwischen hervorstehenden Strukturen 52 aufgebracht, derart, dass die Grundierungs-Dochtstruktur 55 eine mittlere Dicke von etwa ein bis sechs durchschnittlichen Durchmessern der Kupferteilchen (ungefähr 0,005 Millimeter bis 0,5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 Millimeter bis etwa 0,25 Millimeter) aufweist, wenn sie über im Wesentlichen die gesamte innere Oberfläche 18 der Bodenwand 12 und zwischen den geneigten Seitenwänden 54a, 54b der erhabenen Partien 52 aufgebracht wurde. In vorteilhafter Weise sind die Metallteilchen 27 in der Grundierungs-Dochtstruktur 55 über eine Vielzahl von Stegen 33 (17) thermisch und mechanisch in Anlage oder Eingriff miteinander. Beim Bilden der gelöteten Dochtstruktur 38 mit Vertiefungen wird die innere Oberfläche 18 der Bodenwand 12 (häufig eine Kupfer-Oberfläche) leicht mit dem organischen Bindemittel METHACRYLSÄURE-ISOBUTYLESTER-LACK bedeckt, und die Oberfläche wird mit Lötverbindung aus Kupfer/Gold in einem Verhältnis von 65%/35% "bestäubt", wobei der Überschuss abgeschüttelt wird. Zwischen 1,250 und 1,300 Gramm (häufig etwa 1,272 Gramm) von mit Lötverbindung bedecktem oder beschichtetem Kupferpulver 27 wird dann auf die mit Lötverbindung bedeckte Kupferoberfläche gegeben, wobei zuvor ein Formkern 40 darüber angebracht wird, damit letztendlich eine gelötete Dochtstruktur 38 mit Vertiefungen gebildet wird.
  • Eine ausgeprägt gerillte Dochtstruktur 55 wird ausgebildet, die dünn genug sein soll, damit der Leitungs-Delta-T-Wert klein genug ist, damit ein Sieden an der Grenzfläche zwischen der inneren Oberfläche 18 der Bodenwand 12 und dem die Dochtstruktur bildenden verlöteten Pulver gar nicht erst auftreten kann. Die Bildung von Stegen 33 steigert den Wärmeleitwert der Dochtstruktur in den Vertiefungen 55 weiter. In den Rillen oder Nuten ist die Dochtstruktur 55 eine extrem dünne Dochtstruktur, die durch die beabstandeten erhabenen Partien 52, die die erforderliche Querschnittsfläche zum Aufrechterhalten eines effektiven Arbeitsfluidflusses bereitstellen, mit Flüssigkeit versorgt wird. Im Querschnitt weist die mit Vertiefungen 55 versehene Dochtstruktur dann eine optimale Gestaltung auf, wenn sie den größtmöglichen (durch kapilläre Beschränkungen begrenzten) flachen Bereich zwischen erhabenen Strukturen 52 besitzt. Dieser Bereich sollte eine Dicke von beispielsweise nur ein bis sechs Teilchen aus Kupferpulver besitzen. Je dünner die Dochtstruktur in den Vertiefungen 55 ist, desto besser ist die Leistung innerhalb der realistischen Fabrikationsbeschränkungen, solange der Oberflächenbereich der inneren Oberfläche 18 mindestens eine Schicht aus Kupferteilchen aufweist, die thermisch und mechanisch durch eine Mehrzahl von Stegen 33 miteinander verbunden sind. Dieser dünne Dochtbereich ist wegen des vergrößerten Verdampfungsoberflächen-Bereichs der mit Nuten versehenen Dochtschicht von Vorteil, und zwar deshalb, weil die Dicke der Vertiefungen in der Dochtstruktur 55 auf nicht mehr als einige wenige Pulverteilchen begrenzt ist, während die Schicht gleichzeitig auf Grund des Vorhandenseins von Stegen 33, die die Metallteilchen 27 miteinander verbinden, einen signifikant gesteigerten thermischen Leitwert besitzt. Es hat sich gezeigt, dass diese Struktur nicht den Wärmeleitungs-Beschränkungen unterworfen ist, die mit dem Stand der Technik verbunden sind.
  • In einer wiederum anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann an Stelle einer Dochtstruktur, die Vertiefungen 55 aufweist, eine Dochtstruktur vorhanden sein, die eine Mehrzahl von Dampfkanälen 60 besitzt, die als geschlossenendige Bohrungen oder Sacklöcher durch die Dochtstruktur des Verdampfers hindurchreichend ausgebildet bzw. von dieser umgeben sind (19 bis 38). Dampfkanäle 60 erstrecken sich durch eine Dochtstruktur 62, die entweder eine gleichförmige verlötete Dochtstruktur mit einer Vielzahl von Teilchen aufweist, die mit Hilfe einer Lötverbindung so untereinander verbunden sind, dass Stege der Lötverbindungen zwischen benachbarten unter den vielen Teilchen gebildet werden. Stattdessen kann auch eine Vielzahl gesinterter Teilchen verwendet werden, um die Dochtstruktur 62 zu bilden. In einer Ausführungsform erstrecken sich Dampfkanäle 60 so durch die Dochtstruktur 62, dass ein Teil der darunter liegenden Basisstruktur, beispielsweise der inneren Oberfläche 18 der Bodenwand 12, auf die die Dochtstruktur aufgelötet oder aufgesintert ist, freiliegt. Die Dochtstruktur 62 kann entweder in einem kreisförmig oder elliptisch geformten Teil eines turmförmigen Wärmerohrs (19) oder in einem rechtwinklig oder vieleckig geformten Wärmeverteiler-Aufbau (39) eingesetzt werden. Die tatsächliche Form wird natürlich normalerweise von der Gestalt bestimmt, die die Wärmequelle und der Verdampfer besitzen.
  • Das Profil der Dampfkanäle 60 im Querschnitt und ihre Gruppierung und Anordnung in der Dochtstruktur 62 kann von Vorrichtung zu Vorrichtung oder sogar innerhalb ein und derselben Vorrichtung signifikant schwanken (20 bis 38). Das Querschnittsprofil von Dampfkanälen kann zylindrische, konische, kegelstumpfförmige, dreieckige, pyramidale, rechtwinklige, rhomboide, pentagonale, hexagonale, octagonale oder andere weniger häufig vorkommende polygonale oder mit Rundungen versehene Formen aufweisen. Jeder Dampfkanal 60 bildet eine Öffnung 65 in der oberen Außenfläche der Dochtstruktur 62 sowie ein Sackloch (eine geschlossenendige Bohrung) 67, die sich nach unten in Richtung beispielsweise der inneren Oberfläche 18 der Bodenwand 12 oder ähnlicher Strukturen in einem turmförmigen Wärmerohr erstrecken kann. Die Öffnungen 65 und Sacklöcher 67 sind relativ zu einem Verdampfungsteil des Wärmerohrs 2 in Abhängigkeit von lokalem Wärmefluss, Dochtstruktur-Dicke, Porenradius und Durchlässigkeit der Dochtstruktur so in ihrer Größe gewählt, geformt und angeordnet, dass der Druckabfall, der erforderlich ist, um den Dampf aus dem Verdampfungsteil zu entfernen (abzusaugen), minimiert ist, mit der Folge, dass ΔT minimiert werden kann.
  • Zusätzlich zu den verschiedenen Formen, Größen und Positionen der Dampfkanäle 60 kann auch das pulverförmige Material, das die Dochtstruktur 62 bildet, in Größe und Form variieren. Beispielsweise kann die Dochtstruktur 62 aus pulverförmigen Metallteilchen 27 mit kugeliger, sphäroidaler, polygonaler Form oder sogar aus zerkleinerten Teilchen aus feinem Draht bestehen bzw. gebildet sein. Darüber hinaus kann die Dochtstruktur 62 aus metallischen Pulverteilchen 27 bestehen, die eine Mischung aus Teilchen mit zwei oder mehr unterschiedlichen Teilchenarten ist oder enthält, beispielsweise einer ersten Teilchenart 71 mit einem ersten Durchmesser, einer zweiten Teilchenart 73 mit einem zweiten Durchmesser oder sogar einer dritten Teilchenart 76 mit einem Durchmesser, der sich von dem der Teilchen 71 und 73 unterscheidet. Andere den Teilchen innewohnende Eigenschaften können ebenfalls dafür benutzt werden, unterschiedliche Teilchenarten zu definieren, beispielsweise die Länge, die Breite, die chemische Zusammensetzung, die Anzahl der Seitenflächen und dergleichen. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Teilchenarten aus Draht(stückchen) mit unterschiedlichen Durchmessern 80 und unterschiedlichen Längen gebildet werden. Alle Teilchenarten werden in homogenen Schichten voneinander getrennt gehalten. Beispielsweise können Teilchen mit relativ großem Durchmesser in Bereichen der Dochtstruktur 62 mit niedrigerem Wärmefluss angeordnet sein, während sich Teilchen mit geringerem Durchmesser in Bereichen der Dochtstruktur 62 mit höherem Wärmefluss befinden können (35, 38, 40 und 41). Auf diese Weise können verschiedene Porengrößen innerhalb jeder einzelnen Dochtstruktur 62 erzeugt werden. Typischerweise kann die Schwankungsbreite der Teilchen- oder Drahtdurchmesser von einigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern reichen. In dem Fall, in dem der Teilchendurchmesser die unterscheidende Eigenschaft einer Teilchenart ist, macht es die geeignete Einstellung der Teilchengrößen und damit der Porengrößen möglich, dass Dampf durch größere Poren hindurchtreten kann, während Flüssigkeit innerhalb kleinerer Poren verbleibt, was die kritische Wärmefluss-Schranke anhebt.
  • Zusätzlich dazu, dass eine Mischung aus Pulverteilchen zwei oder mehreren Größen vorhanden sein kann, kann eine abgestufte Dochtstruktur 90 in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden (siehe 36, 37, 42 und 43). In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine abgestufte Dochtstruktur 90 dadurch gebildet, dass Teilchen 71 so abgelagert oder geschichtet werden, dass grobe (das heißt relativ große) Teilchen in einer homogenen ersten Schicht 92 nahe der Oberfläche der Dochtstruktur 90 angeordnet sind, während sich feine (das heißt relativ kleine) Teilchen 73 in einer zweiten homogenen Schicht 94 befinden, die so abgelagert ist, dass sie sich unterhalb der ersten Schicht 92 befindet. Es sollte klar sein, dass auch eine Mehrzahl oder sogar Vielzahl homogener Schichten aus unterschiedlichen Teilchenarten in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, so dass die Abstufung mit der jeweils benötigten Anzahl von Schichten erfolgt, wobei die Teilchen- und Porengrößen über die Dochtstruktur 62 hinweg um bis zu zwei (absolute) Größenordnungen variieren bzw. schwanken können (42 und 43).
  • Unter Bezugnahme auf die 38, 40 und 41 sei erwähnt, dass die Pulverteilchen 27 auch in Querrichtung abgestuft angeordnet sein können, so dass eine Teilchenart seitlich benachbart zu einer anderen Teilchenart angeordnet ist. Alternativ kann die Dochtstruktur 62 eine abgestufte Graduierung aufweisen, in der die Pulverteilchen 27 in unterschiedlichen Dicken angeordnet sind.
  • Wie voranstehend offenbart, können die die Dochtstrukturen 62 oder 90 bildenden Pulverteilchen 27 gemäß den hier offenbarten Verfahren und gemäß der vorliegenden Erfindung entweder untereinander und mit der Verdampferplatte verlötet oder zusammengesintert sein. Sintertemperaturen sind für die verschiedenen Metallpulver unterschiedlich und sind auch eine Funktion der Größe und Verteilung der Pulverteilchen 27 innerhalb der Dochtstruktur 62. Auch sollte beim Sintern eine geeignete Schutzatmosphäre wie Wasserstoff, Formiergas, Vakuum oder ein Inertgas wie Helium, Stickstoff oder Argon eingesetzt werden, um geeignete Ergebnisse zu erhalten.
  • Alternativ kann eine relativ dünne Schicht aus entweder verlöteten oder zusammengesinterten Metallteilchen 27 auf der inneren Oberfläche 18 der Bodenwand 12 derart abgelagert werden, dass eine Dampfkanal-Dochtstruktur 80 am Boden eines jeden Dampfkanals 60 gebildet wird (44 bis 51). Beispielsweise werden verlötete oder zusammengesinterte Teilchen 27 aus Kupferpulver auf der inneren Oberfläche 18 (nicht gezeigt in den 44 bis 51, aber erkennbar in den 20 bis 27) am Sacklochende eines jeden Dampfkanals 60 derart abgelagert, dass die Dampfkanal-Dochtstruktur 80 eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa ein bis sechs durchschnittlichen Kupferteilchen-Durchmessern (ungefähr 0,005 Millimetern bis 0,5 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 Millimeter bis etwa 0,25 Millimeter) aufweist, wenn sie über die im Wesentlichen gesamte innere Oberfläche 18 der Bodenwand 12 hinweg aufgebracht wurde. Häufig besitzt die Dampfkanal-Dochtstruktur 80 eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa ein bis drei durchschnittlichen Kupferteilchen-Durchmessern.
  • Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise nur auf die hier offenbarten und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungen beschränkt sein soll, sondern beliebige Abwandlungen und Äquivalente umfasst, soweit diese in den Umfang der Ansprüche fallen.
  • Zusammenfassung
  • Ein von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung, beispielsweise einen Wärmehohlleiter, wird bereitgestellt, der eine Mehrzahl von Teilchen aufweist, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser, die so miteinander verbunden sind, dass ein von Kapillaren durchzogener Aufbau mit homogenen Teilchenschichten gebildet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (42)

  1. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung, mit: einer Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart und eine zweite Teilchenart, wobei die Mehrzahl von Teilchen mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden sind, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, wobei die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in homogenen Schichten innerhalb der kapillären Struktur angeordnet sind.
  2. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend eine Mehr- oder Vielzahl homogener Schichten.
  3. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend mindestens drei homogene Schichten.
  4. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend mindestens drei Teilchenarten.
  5. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung gemäß Anspruch 4, umfassend mindestens drei homogene Schichten.
  6. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die genannte Mehrzahl von Teilchen eine erste Schmelztemperatur besitzt und die Lötverbindung eine zweite Schmelztemperatur besitzt, die niedriger ist als die erste Schmelztemperatur.
  7. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Lötverbindung Teilchen aus etwa fünfundsechzig Gewichtsprozent Kupfer und fünfunddreißig Gewichtsprozent Gold aufweist, derart, dass die Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen gebildet werden, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen erzeugt wird.
  8. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Stege durch Kapillarkräften der sich in geschmolzenem Zustand befindenden Lötverbindung ausgebildet werden.
  9. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Metallteilchen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel, Gold, Silber, Aluminiumoxid und Berylliumoxid besteht.
  10. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Metallteilchen eine Gestalt besitzen, die ausgewählt ist aus der aus Kugelformen, abgeplatteten Sphäroiden, gestreckten Sphäroiden, Ellipsoiden, polygonalen Formen und Fadenformen bestehenden Gruppe.
  11. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Metallteilchen mindestens eine Art aufweisen, ausgewählt unter Kupferkügelchen und abgeplatteten Kupferkügelchen mit einem Schmelzpunkt von etwa eintausenddreiundachtzig °C.
  12. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 6, worin die Lötverbindung aus sechs Gewichtsprozent einer fein zerteilten Kupfer/Gold-Lötverbindung besteht.
  13. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 6, worin die Lötverbindung in einer Menge von etwa zwei Prozent bis etwa zehn Prozent vorhanden ist.
  14. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 6, worin die Metallteilchen Kupferpulver mit Metallteilchen umfassen oder daraus bestehen, die eine Größe im Bereich von etwa zwanzig mesh (US-Siebzahl) bis etwa zweihundert mesh (US-Siebzahl) haben.
  15. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 6, worin die Teilchen der Lötverbindung (eine US-Siebzahl von) etwa minus dreihundertundfünfundzwanzig mesh haben.
  16. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Metallteilchen, die Bestandteil der Lötverbindung sind, von kleinerer Größe als die im Anspruch genannten Metallteilchen sind.
  17. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Lötverbindung ausgewählt ist aus der aus Nicro-Lötmaterialien auf Nickelbasis, Silber/Kupfer-Lötmaterial, Zinn/Silber-Lötmaterial, Blei/Zinn-Lötmaterial und Polymeren bestehenden Gruppe.
  18. Von Kapillaren durchzogener Aufbau gemäß Anspruch 1, worin die Mehrzahl von Metallteilchen aus Aluminium und Magnesium besteht oder diese Materialien enthält und die Lötverbindung eine intermetallische Aluminium/Magnesium-Legierung ist oder aufweist.
  19. Dochtstruktur für einen Wärmehohlleiter, umfassend: eine Mehrzahl von Teilchen mit einem ersten Durchmesser und einem zweiten Durchmesser, wobei die Mehrzahl von Teilchen so miteinander verbunden ist, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen gebildet wird, wobei die Teilchen mit dem ersten Durchmesser innerhalb einer ersten, im Wesentlichen homogenen Schicht angeordnet sind und die Teilchen mit dem zweiten Durchmesser innerhalb einer zweiten, im Wesentlichen homogenen Schicht angeordnet sind.
  20. Dochtstruktur gemäß Anspruch 19, umfassend eine Mehrzahl oder Vielzahl von homogenen Schichten.
  21. Wärmehohlleiter, umfassend: ein abgedichtetes Gehäuse mit einer inneren Oberfläche; ein Arbeitsfluid, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine Dochtstruktur, die auf der genannten inneren Oberfläche angeordnet ist und eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart und eine zweite Teilchenart, aufweist, wobei die Mehrzahl von Teilchen derart miteinander verbunden ist, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, worin die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind.
  22. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung mit: einer Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einer ersten Größe und eine zweite Teilchenart mit einer zweiten Größe, wobei die Mehrzahl von Teilchen mit Hilfe einer Lötverbindung untereinander verbunden sind, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Mehrzahl von Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, wobei die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart innerhalb der kapillären Struktur jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten angeordnet sind, wobei eine Mehrzahl von Dampfkanälen vorhanden ist, die sich durch den von Kapillaren durchzogenen Aufbau erstrecken.
  23. Von Kapillaren durchzogener Aufbau nach Anspruch 22, worin die Dampfkanäle ein Querschnittsprofil aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus zylindrischen, kegelförmigen, kegelstumpfförmigen, dreieckigen, pyramidalen, rechteckigen, rhomboiden, pentagonalen, hexagonalen, octagonalen, vieleckigen und kurvenförmigen Querschnittsprofilen besteht.
  24. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung mit: einer Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten durchschnittlichen Teilchendurchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten durchschnittlichen Teilchendurchmesser, die so miteinander verbunden sind, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, und worin weiterhin sowohl die erste Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der kapillären Struktur angeordnet sind; und worin eine Mehrzahl von Sacklöchern vorhanden ist, die sich durch den von Kapillaren durchzogenen Aufbau erstrecken, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende mit einer Teilchenschicht besitzt, die mindestens eine Abmessung hat, die etwa sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen entweder der ersten Teilchenart oder der zweiten Teilchenart oder beider Teilchenarten nicht übersteigt.
  25. Von Kapillaren durchzogener Aufbau für eine Wärmetransport-Vorrichtung mit: einer Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser, worin die Mehrzahl von Teilchen in im Wesentlichen homogenen Schichten untereinander verbunden sind, derart, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird, wobei eine Mehrzahl von Sacklöchern vorhanden ist, die sich durch die genannten homogenen Teilchenschichten erstrecken, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende mit einer Dampfabzugs-Dochtschicht besitzt, die mindestens eine Abmessung hat, die etwa sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen entweder der ersten Teilchenart oder der zweiten Teilchenart oder beider Teilchenarten nicht übersteigt.
  26. Wärmehohlleiter, umfassend: ein hermetisch abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse, wobei das Gehäuse innere Oberflächen aufweist; eine Dochtstruktur, die auf mindestens einer der genannten inneren Oberflächen angeordnet ist und eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einer ersten Größe und eine zweite Teilchenart mit einer zweiten Größe, aufweist, wobei die Mehrzahl von Teilchen so miteinander verbunden ist, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird; worin die genannte erste Teilchenart und die genannte zweite Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind; und ein zweiphasiges Fluid, das sich zumindest teilweise innerhalb eines Teils der genannten Dochtstruktur befindet.
  27. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 26, umfassend abgestufte, im Wesentlichen homogene Schichten.
  28. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 26, umfassend in Querrichtung abgestufte, im Wesentlichen homogene Schichten.
  29. Wärmehohlleiter, umfassend; ein hermetisch abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse, wobei das Gehäuse innere Oberflächen aufweist; eine Dochtstruktur, die auf mindestens einer der genannten inneren Oberflächen angeordnet ist und eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser, aufweist, wobei die Mehrzahl der Teilchen so miteinander verbunden ist, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird; worin die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind und worin weiterhin eine Mehrzahl von Sacklöchern vorhanden ist, die sich durch den von Kapillaren durchzogenen Aufbau erstrecken, derart, dass jedes Sackloch ein geschlossenes Ende mit einer Dampfabzugs-Dochtschicht aufweist, die mindestens eine Abmessung besitzt, die etwa sechs durchschnittliche Teilchendurchmesser der Teilchen entweder der ersten Teilchenart oder der zweiten Teilchenart oder beider Teilchenarten nicht übersteigt; und ein zweiphasiges Fluid, das sich mindestens teilweise innerhalb eines Teils der genannten Dochtstruktur befindet.
  30. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 29, worin die genannte Dampfabzugs-Dochtschicht am geschlossenen Ende eines jeden Sacklochs die genannte erste Teilchenart aufweist.
  31. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 29, worin die genannte Dampfabzugs-Dochtschicht am geschlossenen Ende eines jeden Sacklochs die genannte zweite Teilchenart aufweist.
  32. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 29, umfassend eine Mehrzahl von homogenen Schichten, die durch jeweilige Teile der genannten ersten Teilchenart und der genannten zweiten Teilchenart gebildet werden, wobei sich die genannten Schichten rund um die Dampfabzugs-Dochtschicht am geschlossenen Ende eines jeden der Mehrzahl von Sacklöchern befinden.
  33. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 29, umfassend mindestens drei homogene Schichten, die durch jeweilige Teile der ersten Teilchenart und der zweiten Teilchenart gebildet werden, wobei sich die genannten Schichten rund um die genannte Dampfabzugs-Dochtschicht am geschlossenen Ende eines jeden der Mehrzahl von Sacklöchern befinden.
  34. Wärmehohlleiter, umfassend: ein hermetisch abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse, wobei das Gehäuse innere Oberflächen aufweist; eine Dochtstruktur, die auf mindestens einer der genannten inneren Oberflächen angeordnet ist und eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einer ersten Größe und eine zweite Teilchenart mit einer zweiten Größe, aufweist, wobei die Mehrzahl von Teilchen so miteinander verbunden ist, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird; worin die genannte erste Teilchenart und die genannte zweite Teilchenart jeweils in abgestuften homogenen Schichten angeordnet sind, und worin weiterhin mindestens ein Dampfkanal vorhanden ist, der sich durch die genannte Dochtstruktur erstreckt; und ein zweiphasiges Fluid, das sich zumindest teilweise innerhalb eines Teils der genannten Dochtstruktur befindet.
  35. Wärmehohlleiter, umfassend ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes rohrförmiges Gehäuse mit einer inneren Oberfläche, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist, welche eine Mehrzahl von Kupferteilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser, aufweist, die durch eine Lötverbindung miteinander verbunden sind, die etwa fünfundsechzig Gewichtsprozent Kupfer und fünfunddreißig Gewichtsprozent Gold enthält, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Vielzahl von Teilchen gebildet werden, derart, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen entsteht, worin die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind; und ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des rohrförmigen Gehäuses befindet.
  36. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 35, worin die Metallteilchen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kohlenstoff, Wolfram, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Nickel, Gold, Silber, Aluminiumoxid und Berylliumoxid besteht.
  37. Wärmehohlleiter gemäß Anspruch 36, worin die Metallteilchen eine Gestalt besitzen, die ausgewählt ist aus der aus Kugelformen, abgeplatteten Sphäroiden, gestreckten Sphäroiden, Ellipsoiden, polygonalen Formen und Fadenformen bestehenden Gruppe.
  38. Wärmehohlleiter, umfassend ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes rohrförmiges Gehäuse mit einer inneren Oberfläche, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist, welche eine Mehrzahl von Kupferteilchen, umfassend eine erste Teilchenart mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Teilchenart mit einem zweiten Durchmesser, aufweist, die durch eine Lötverbindung miteinander verbunden sind, die etwa fünfundsechzig Gewichtsprozent Kupfer und fünfunddreißig Gewichtsprozent Gold enthält, derart, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der Vielzahl von Teilchen gebildet werden, derart, dass ein Netzwerk aus kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen entsteht, worin die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart jeweils in einer Mehrzahl von im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind, und umfassend eine Mehrzahl von Dampfkanälen, die sich durch die Dochtstruktur hindurch erstrecken; und ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des rohrförmigen Gehäuses befindet.
  39. Wärmehohlleiter, umfassend: ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse mit einer inneren Oberfläche; eine auf dieser inneren Oberfläche angeordnete Dochtstruktur, umfassend eine Mehrzahl von gesinterten Teilchen mit einer ersten Teilchenart, einer zweiten Teilchenart und einer dritten Teilchenart, worin die erste Teilchenart, die zweite Teilchenart und die dritte Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind; und ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des Gehäuses befindet.
  40. Wärmehohlleiter, umfassend: ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes Gehäuse mit einer inneren Oberfläche; eine auf dieser inneren Oberfläche angeordnete Dochtstruktur, umfassend eine Mehrzahl von gesinterten Teilchen mit einer ersten Teilchenart, einer zweiten Teilchenart und einer dritten Teilchenart, worin die erste Teilchenart, die zweite Teilchenart und die dritte Teilchenart jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind und weiterhin umfassend mindestens einen Dampfkanal, der sich durch einen Teil der genannten Dochtstruktur hindurch erstreckt; und ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des Gehäuses befindet.
  41. Wärmehohlleiter, umfassend: ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes rohrförmiges Gehäuse, das an einem ersten Ende verschlossen ist und eine innere Oberfläche besitzt, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist, welche eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart und eine zweite Teilchenart, aufweist, wobei die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart mit Hilfe einer Lötverbindung so miteinander verbunden sind, dass Stege der Lötverbindung zwischen benachbarten Teilchen der genannten Teilchen ausgebildet sind, wodurch ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird; ein Bodenteil, das dichtend mit einem zweiten Ende des Gehäuses verbunden ist, so dass eine innere Oberfläche innerhalb des Gehäuses gebildet wird, wobei die Dochtstruktur auf dem Bodenteil ausgebildet ist und die Teilchen der ersten Art und die Teilchen der zweiten Art umfasst, die jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind; ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des Gehäuses befindet; und mindestens eine Rippe oder einen Grat, der sich ausgehend von einer äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses radial nach außen erstreckt.
  42. Wärmehohlleiter, umfassend: ein abgedichtetes und teilweise evakuiertes rohrförmiges Gehäuse, das an einem ersten Ende verschlossen ist und eine innere Oberfläche besitzt, die von einer gelöteten Dochtstruktur bedeckt ist, welche eine Mehrzahl von Teilchen, umfassend eine erste Teilchenart und eine zweite Teilchenart, aufweist, wobei die erste Teilchenart und die zweite Teilchenart derart miteinander verbunden sind, dass ein Netzwerk von kapillären Durchtrittskanälen zwischen den Teilchen gebildet wird; ein Bodenteil, das dichtend mit einem zweiten Ende des Gehäuses verbunden ist, so dass eine innere Oberfläche innerhalb des Gehäuses gebildet wird, wobei die Dochtstruktur auf dem Bodenteil ausgebildet ist und die Teilchen der ersten Art und die Teilchen der zweiten Art umfasst, die jeweils in im Wesentlichen homogenen Schichten innerhalb der Dochtstruktur angeordnet sind, und weiterhin umfassend mindestens einen Dampfkanal, der sich durch einen Teil der genannten Dochtstruktur hindurch erstreckt; ein Arbeitsfluid, das sich innerhalb des Gehäuses befindet; und mindestens eine Rippe oder einen Grat, der sich ausgehend von einer äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses radial nach außen erstreckt.
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