JP2002318085A - ヒートパイプ及びその製造方法 - Google Patents
ヒートパイプ及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2002318085A JP2002318085A JP2001119987A JP2001119987A JP2002318085A JP 2002318085 A JP2002318085 A JP 2002318085A JP 2001119987 A JP2001119987 A JP 2001119987A JP 2001119987 A JP2001119987 A JP 2001119987A JP 2002318085 A JP2002318085 A JP 2002318085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat pipe
- sintered body
- fin
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
- F28D15/046—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】発熱量の多い半導体素子の冷却材に用いられる
ヒートパイプの放熱性能を上げるとともに、製造コスト
を押さえ、かつ、量産性あるヒートパイプを得る。 【解決手段】半導体素子等の発熱体21の冷却に使用す
る放熱材20を有したヒートパイプ1において、フィン
4およびベース60を有する多孔質の金属焼結体42を
パイプ部材52の内周面に配置した。焼結体42は、良
伝熱性の金属粉末とバインダーとを混同して金型により
プレス成形した後、加熱して焼結する。焼結体42は、
バインダーの消失、ボイドにより連続した孔を有するの
で、ヒートパイプ受熱部2は沸騰性および液吸い上げ性
が良く、一方、ヒートパイプ放熱部3は冷却液22の液
吸い上げあるいは液戻り性がよく、熱輸送量が大きく、
かつ、コンパクトなヒートパイプを提供することができ
る。
ヒートパイプの放熱性能を上げるとともに、製造コスト
を押さえ、かつ、量産性あるヒートパイプを得る。 【解決手段】半導体素子等の発熱体21の冷却に使用す
る放熱材20を有したヒートパイプ1において、フィン
4およびベース60を有する多孔質の金属焼結体42を
パイプ部材52の内周面に配置した。焼結体42は、良
伝熱性の金属粉末とバインダーとを混同して金型により
プレス成形した後、加熱して焼結する。焼結体42は、
バインダーの消失、ボイドにより連続した孔を有するの
で、ヒートパイプ受熱部2は沸騰性および液吸い上げ性
が良く、一方、ヒートパイプ放熱部3は冷却液22の液
吸い上げあるいは液戻り性がよく、熱輸送量が大きく、
かつ、コンパクトなヒートパイプを提供することができ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,半導体等の発熱体
の冷却に利用するヒートパイプ及びその製造方法に関
し、特に沸騰熱伝導性及び液上がり性の良い焼結材を配
置したヒートパイプとこれを効率的に製造するための製
造方法に関するものである。
の冷却に利用するヒートパイプ及びその製造方法に関
し、特に沸騰熱伝導性及び液上がり性の良い焼結材を配
置したヒートパイプとこれを効率的に製造するための製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体の高容量化、高速化に伴い半導体
チップの発熱量が増大する傾向にある。このため、発熱
に起因する半導体素子の特性劣化、短寿命化を防止する
ためには、ヒートパイプ等の放熱側材(ヒートシンク)
を設け、半導体素子およびその近傍での温度上昇を抑制
する必要がある。現在、ノートパソコンなどに使用され
るヒートパイプの熱輸送量は5〜10Wであり、容量が
大きくなるにつれヒートパイプは拡大化する傾向にあ
る。
チップの発熱量が増大する傾向にある。このため、発熱
に起因する半導体素子の特性劣化、短寿命化を防止する
ためには、ヒートパイプ等の放熱側材(ヒートシンク)
を設け、半導体素子およびその近傍での温度上昇を抑制
する必要がある。現在、ノートパソコンなどに使用され
るヒートパイプの熱輸送量は5〜10Wであり、容量が
大きくなるにつれヒートパイプは拡大化する傾向にあ
る。
【0003】銅は、熱伝導率が393W/(m・K)と
大きく、かつ加工性が良いため、また、アルミニウムは
熱伝導率において銅より劣るものの軽いため、LSIの
放熱側材(ヒートシンク)として一般に用いられてい
る。発熱量が特に大きい各種オン・オフ機能をもつ電力
やエネルギーの変換、制御用半導体素子の冷却材として
銅あるいはアルミニウムのヒートパイプが使われてい
る。
大きく、かつ加工性が良いため、また、アルミニウムは
熱伝導率において銅より劣るものの軽いため、LSIの
放熱側材(ヒートシンク)として一般に用いられてい
る。発熱量が特に大きい各種オン・オフ機能をもつ電力
やエネルギーの変換、制御用半導体素子の冷却材として
銅あるいはアルミニウムのヒートパイプが使われてい
る。
【0004】従来のヒートパイプは、蒸発(沸騰)性能
を向上させるために、蒸発時の沸騰促進材(蒸発液の補
給など)にウイック(金網)あるいはグールブ(溝)が
内蔵されてきた。
を向上させるために、蒸発時の沸騰促進材(蒸発液の補
給など)にウイック(金網)あるいはグールブ(溝)が
内蔵されてきた。
【0005】さらに、図28、図29および図30に示
すように、熱伝導率が大きく、溝のない銅の焼結体36
が内蔵される場合もある。その焼結体36は、密度がほ
ぼ均一で、概略等しい気孔孔径を有している。図28
は、従来のヒートパイプ51の使用状態の説明図であっ
て、発熱体21が上側で、発熱体21が水平より下にあ
る場合の説明図、図29は、従来のヒートパイプ51の
使用状態の説明図であって、発熱体21が上側で、発熱
体21が水平より上にある場合の説明図、図30は、図
28の発熱体を含む横断面図である。ヒートパイプ51
は、横断面では、ほぼ矩形断面であるパイプ部材52の
上下の相対する内周面に亘り平板の焼結体36が、接合
部49、49を介して取り付けられる。そして、焼結体
36は、長さ方向にあっては、発熱体21および放熱材
20が搭載されたパイプ部材52外周面に対応する内周
面に配置されている。
すように、熱伝導率が大きく、溝のない銅の焼結体36
が内蔵される場合もある。その焼結体36は、密度がほ
ぼ均一で、概略等しい気孔孔径を有している。図28
は、従来のヒートパイプ51の使用状態の説明図であっ
て、発熱体21が上側で、発熱体21が水平より下にあ
る場合の説明図、図29は、従来のヒートパイプ51の
使用状態の説明図であって、発熱体21が上側で、発熱
体21が水平より上にある場合の説明図、図30は、図
28の発熱体を含む横断面図である。ヒートパイプ51
は、横断面では、ほぼ矩形断面であるパイプ部材52の
上下の相対する内周面に亘り平板の焼結体36が、接合
部49、49を介して取り付けられる。そして、焼結体
36は、長さ方向にあっては、発熱体21および放熱材
20が搭載されたパイプ部材52外周面に対応する内周
面に配置されている。
【0006】図28は、発熱体21が受熱部2上側で、
発熱体21が水平よりも下側にある、いわゆるボトムヒ
−トでの使用状態である。発熱体21から発生する熱
は、パイプ部材52の壁面を通して焼結体36に伝わ
る。冷却液22は、焼結体36中に形成しているほぼ均
一な孔の中に毛細管現象により吸い上げられており、発
熱体21に近い焼結体36中の冷却液22は沸騰して気
泡23として焼結体36の側面50から放出される。放
出された蒸発気体40は、焼結体側面50を上昇し放熱
部3に到る。放熱部3で蒸発気体40は、放熱材20に
より冷却されて凝縮して冷却液22に戻る。
発熱体21が水平よりも下側にある、いわゆるボトムヒ
−トでの使用状態である。発熱体21から発生する熱
は、パイプ部材52の壁面を通して焼結体36に伝わ
る。冷却液22は、焼結体36中に形成しているほぼ均
一な孔の中に毛細管現象により吸い上げられており、発
熱体21に近い焼結体36中の冷却液22は沸騰して気
泡23として焼結体36の側面50から放出される。放
出された蒸発気体40は、焼結体側面50を上昇し放熱
部3に到る。放熱部3で蒸発気体40は、放熱材20に
より冷却されて凝縮して冷却液22に戻る。
【0007】凝縮した冷却液22は、放熱部3近傍のよ
く貫通していない孔を有するボイド(空孔)間に停留す
る。停留後、さらに放熱材20から放熱することにより
焼結体36が冷却され、凝縮された冷却液22はパイプ
部材52内壁に沿い落下し、ヒートパイプ受熱部2に滞
留する。その結果、ヒートパイプ上端部(放熱部)3は凝
縮された冷却液22に蔽われる。一方、ヒートパイプ下
瑞部(受熱部)2は冷却液22が滞留する。したがって、
ヒートパイプ下端部(受熱部)2の蒸発は主に焼結ボイド
間の吸い上げ液の蒸発となる。符号37は、凝縮した冷
却液の進行方向を、38は蒸発気体の進行方向を示す。
以上のサイクルは、繰り返し行われる。
く貫通していない孔を有するボイド(空孔)間に停留す
る。停留後、さらに放熱材20から放熱することにより
焼結体36が冷却され、凝縮された冷却液22はパイプ
部材52内壁に沿い落下し、ヒートパイプ受熱部2に滞
留する。その結果、ヒートパイプ上端部(放熱部)3は凝
縮された冷却液22に蔽われる。一方、ヒートパイプ下
瑞部(受熱部)2は冷却液22が滞留する。したがって、
ヒートパイプ下端部(受熱部)2の蒸発は主に焼結ボイド
間の吸い上げ液の蒸発となる。符号37は、凝縮した冷
却液の進行方向を、38は蒸発気体の進行方向を示す。
以上のサイクルは、繰り返し行われる。
【0008】以上のように従来の溝のない焼結体36を
利用したヒートパイプ51は受熱部2での冷却液22補
給力の不足あるいは放熱部3の凝縮された冷却液22の
停留による凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に
低下する。
利用したヒートパイプ51は受熱部2での冷却液22補
給力の不足あるいは放熱部3の凝縮された冷却液22の
停留による凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に
低下する。
【0009】図29は、発熱体21が受熱部2上側で、
発熱体21が水平よりも上側にある、いわゆるトップヒ
−トでの使用状態である。図10と同じ符号は同じ部位
を示す。気孔孔径が概略等しいため、ヒートパイプ受熱
部2にある冷却液22は主に受熱部2に近い焼結体36
側面50からランダムに沸騰し、気泡23となり焼結体
36の外に放出され、焼結体側面50を下降し、ヒート
バイプ放熱部3に到る。放熱部3で放熱材20により冷
却された蒸発気体40は、凝縮して冷却液22に戻る
が、孔はよく貫通していないので放熱部3近傍の焼結体
に停留する。停留後、さらに冷却されて凝縮された冷却
液22は焼結体のあまりよく貫通していないボイド等に
沿い上昇し、ヒートパイプ受熱部2で蒸発する。しか
し、その際の蒸発は主に焼結体ボイドの吸い上げによる
液の蒸発である。その結果、ヒートパイプ上端部(受熱
部)2は冷却液22不足となり、一方、ヒートパイプ下
端部(放熱部)3は冷却液22が滞留する。
発熱体21が水平よりも上側にある、いわゆるトップヒ
−トでの使用状態である。図10と同じ符号は同じ部位
を示す。気孔孔径が概略等しいため、ヒートパイプ受熱
部2にある冷却液22は主に受熱部2に近い焼結体36
側面50からランダムに沸騰し、気泡23となり焼結体
36の外に放出され、焼結体側面50を下降し、ヒート
バイプ放熱部3に到る。放熱部3で放熱材20により冷
却された蒸発気体40は、凝縮して冷却液22に戻る
が、孔はよく貫通していないので放熱部3近傍の焼結体
に停留する。停留後、さらに冷却されて凝縮された冷却
液22は焼結体のあまりよく貫通していないボイド等に
沿い上昇し、ヒートパイプ受熱部2で蒸発する。しか
し、その際の蒸発は主に焼結体ボイドの吸い上げによる
液の蒸発である。その結果、ヒートパイプ上端部(受熱
部)2は冷却液22不足となり、一方、ヒートパイプ下
端部(放熱部)3は冷却液22が滞留する。
【0010】以上のように従来の溝のない焼結体36を
利用したヒートパイプ51はトップヒートでもボトムヒ
ートと同様、受熱部2での冷却液22の補給力の不足あ
るいは放熱部3の凝縮された冷却液22の停留による凝
縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に低下する。
利用したヒートパイプ51はトップヒートでもボトムヒ
ートと同様、受熱部2での冷却液22の補給力の不足あ
るいは放熱部3の凝縮された冷却液22の停留による凝
縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に低下する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の平板型
銅焼結材によると、形状が平板であるため、冷却液の沸
騰と凝縮が混在し易く、また、受熱部での冷却液の補給
力不足あるいは放熱部の凝縮された冷却液の停留による
凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に低下すると
いう問題があった。したがって、発熱量の多い半導体素
子の冷却材にはヒートパイプの伝熱面積を大きくした
り、本数を多くしなければならないという問題がある。
銅焼結材によると、形状が平板であるため、冷却液の沸
騰と凝縮が混在し易く、また、受熱部での冷却液の補給
力不足あるいは放熱部の凝縮された冷却液の停留による
凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が大幅に低下すると
いう問題があった。したがって、発熱量の多い半導体素
子の冷却材にはヒートパイプの伝熱面積を大きくした
り、本数を多くしなければならないという問題がある。
【0012】また、焼結材を利用したヒートパイプの放
熱性能を上げるため、放熱側に伝熱効率の良い溝を設け
る場合には、フライスや旋盤による加工では製造コスト
が高くなり、量産性の効果が出にくいという問題があ
る。
熱性能を上げるため、放熱側に伝熱効率の良い溝を設け
る場合には、フライスや旋盤による加工では製造コスト
が高くなり、量産性の効果が出にくいという問題があ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために、下記の手段をとることとした。すな
わち、半導体素子等の発熱体の発熱を放熱するヒートパ
イプにおいて、外周面に前記発熱体を搭載したパイプ部
材と、前記パイプ部材内に配置されて前記発熱体の熱を
受けて放熱する多孔質の焼結体を備え、前記焼結体は、
前記パイプ部材の前記外周面に搭載された発熱体に対応
する内周面に接するベースと、前記ベース上に形成され
た複数のフィンを有することを特徴とするヒートパイプ
を提供する。
を解決するために、下記の手段をとることとした。すな
わち、半導体素子等の発熱体の発熱を放熱するヒートパ
イプにおいて、外周面に前記発熱体を搭載したパイプ部
材と、前記パイプ部材内に配置されて前記発熱体の熱を
受けて放熱する多孔質の焼結体を備え、前記焼結体は、
前記パイプ部材の前記外周面に搭載された発熱体に対応
する内周面に接するベースと、前記ベース上に形成され
た複数のフィンを有することを特徴とするヒートパイプ
を提供する。
【0014】半導体素子等の発熱体の発熱を放熱体によ
って前記発熱を冷却するヒートパイプにおいて、上方の
外周面に前記発熱体と前記放熱体を搭載し、内部に冷却
液を封入したパイプ部材と、前記パイプ部材内に配置さ
れて前記冷却液を介して前記発熱体と前記放熱体の間で
伝熱する多孔質の焼結体を備え、前記焼結体は、前記パ
イプ部材の前記外周面に対応する内周面に接するベース
と、前記ベース上に形成された前記冷却液に浸漬される
複数のフィンを有することを特徴とするヒートパイプを
提供する。
って前記発熱を冷却するヒートパイプにおいて、上方の
外周面に前記発熱体と前記放熱体を搭載し、内部に冷却
液を封入したパイプ部材と、前記パイプ部材内に配置さ
れて前記冷却液を介して前記発熱体と前記放熱体の間で
伝熱する多孔質の焼結体を備え、前記焼結体は、前記パ
イプ部材の前記外周面に対応する内周面に接するベース
と、前記ベース上に形成された前記冷却液に浸漬される
複数のフィンを有することを特徴とするヒートパイプを
提供する。
【0015】前記フィンは、その先端部及びベースの発
熱体側の面が平坦で、前記外周面に搭載された発熱体に
対応する内周面にベース部が接するとともに、前記フィ
ン先端部は前記ベースが接する面と相対する面と接して
いることを特徴とする。
熱体側の面が平坦で、前記外周面に搭載された発熱体に
対応する内周面にベース部が接するとともに、前記フィ
ン先端部は前記ベースが接する面と相対する面と接して
いることを特徴とする。
【0016】また、フィンは、フィン頂角が0〜90度
であり、フィン高さとベース厚の比が0.5〜3である
ことを特徴とし、フィン間のベースが凹円弧状に形成さ
れ、前記フィン先端部の周縁が面取りされていることを
特徴とする。
であり、フィン高さとベース厚の比が0.5〜3である
ことを特徴とし、フィン間のベースが凹円弧状に形成さ
れ、前記フィン先端部の周縁が面取りされていることを
特徴とする。
【0017】さらに、前記焼結体に形成されたフィンの
ピッチを一定間隔で変えたり、フィン高さを異ならせて
配置したり、フィンの形状を交互に異ならせて配置した
ことを特徴とする。
ピッチを一定間隔で変えたり、フィン高さを異ならせて
配置したり、フィンの形状を交互に異ならせて配置した
ことを特徴とする。
【0018】前記多孔質の焼結体は、良伝熱性の金属粉
末と濃度を0〜10%の粉末バインダーとの混合物を成
形した後焼結されたものであり、連続した孔が生成され
た焼結体であることを特徴とし、良伝熱性金属が銅ある
いはアルミニウムであり、焼結体のボイドと連続した孔
の総気孔率が焼結体の1〜20%であることを特徴とす
るとともに、焼結体のフィンの連続した孔がベースの連
続した孔より概略大きいことを特徴とする。
末と濃度を0〜10%の粉末バインダーとの混合物を成
形した後焼結されたものであり、連続した孔が生成され
た焼結体であることを特徴とし、良伝熱性金属が銅ある
いはアルミニウムであり、焼結体のボイドと連続した孔
の総気孔率が焼結体の1〜20%であることを特徴とす
るとともに、焼結体のフィンの連続した孔がベースの連
続した孔より概略大きいことを特徴とする。
【0019】上記のように構成することで、ヒートパイ
プの受熱側は沸騰性および液吸い上げ性が良く、一方、
ヒートパイプ放熱側は冷却液の液吸い上げ性あるいは液
戻り性の良い焼結材を得ることができるため、ヒートパ
イプの沸騰効率が高まり、熱輸送量が大きくなるので、
コンパクトなヒートパイプとすることができる。
プの受熱側は沸騰性および液吸い上げ性が良く、一方、
ヒートパイプ放熱側は冷却液の液吸い上げ性あるいは液
戻り性の良い焼結材を得ることができるため、ヒートパ
イプの沸騰効率が高まり、熱輸送量が大きくなるので、
コンパクトなヒートパイプとすることができる。
【0020】また、良伝導性の金属粉末と粉末バインダ
ーとを混合して金型によりプレス成形し、得られた成形
物を加熱して焼結体を構成し、その焼結体をヒ−トパイ
プ部材内に配置するヒートパイプの製造方法において、
粉末のバインダー濃度を0〜10%としてプレス成形
し、予備加熱した後焼結して得られる、連続した孔が生
成した焼結体であることを特徴とするヒートパイプの製
造方法を提供する。
ーとを混合して金型によりプレス成形し、得られた成形
物を加熱して焼結体を構成し、その焼結体をヒ−トパイ
プ部材内に配置するヒートパイプの製造方法において、
粉末のバインダー濃度を0〜10%としてプレス成形
し、予備加熱した後焼結して得られる、連続した孔が生
成した焼結体であることを特徴とするヒートパイプの製
造方法を提供する。
【0021】前記焼結体を成形する際、混合粉末成形金
型に予め離型剤が塗布され、プレス成形された後に焼結
して得られた焼結体を配置したことを特徴とする。さら
に、成形圧を確保する下パンチ上にフィンを転写する溝
形状を有し、金型先端部および溝底部にアールがある混
合粉末成形用金型によりプレス成形された後に焼結して
得られた焼結体を配置したことを特徴とするヒートパイ
プの製造方法を提供する。
型に予め離型剤が塗布され、プレス成形された後に焼結
して得られた焼結体を配置したことを特徴とする。さら
に、成形圧を確保する下パンチ上にフィンを転写する溝
形状を有し、金型先端部および溝底部にアールがある混
合粉末成形用金型によりプレス成形された後に焼結して
得られた焼結体を配置したことを特徴とするヒートパイ
プの製造方法を提供する。
【0022】また、前記焼結体がフィン毎に分割した金
型により、プレス成形された後に焼結して得られた焼結
体を配置し、混合粉末成形金型をホルダーや粉末成形用
金型支持金型にピンやネジ等で連結されたことを特徴と
するヒートパイプの製造方法ヒートパイプの製造方法を
提供する。
型により、プレス成形された後に焼結して得られた焼結
体を配置し、混合粉末成形金型をホルダーや粉末成形用
金型支持金型にピンやネジ等で連結されたことを特徴と
するヒートパイプの製造方法ヒートパイプの製造方法を
提供する。
【0023】このように構成することで、フィンおよび
溝部が原料粉末のプレス成形時に生成されるため、焼結
後のフィン成形のための機械加工を省略することが可能
となり、ヒートパイプの製造において大幅なコストの低
減ができる。さらに、ヒートパイプの受熱側は沸騰性お
よび液吸い上げ性が良く、一方、ヒートパイプ放熱側は
冷却液の液吸い上げ性あるいは液戻り性の良い焼結材を
得ることができるため、ヒートパイプの沸騰効率が高ま
り、熱輸送量が大きくなるので、コンパクトなヒートパ
イプとすることができる。
溝部が原料粉末のプレス成形時に生成されるため、焼結
後のフィン成形のための機械加工を省略することが可能
となり、ヒートパイプの製造において大幅なコストの低
減ができる。さらに、ヒートパイプの受熱側は沸騰性お
よび液吸い上げ性が良く、一方、ヒートパイプ放熱側は
冷却液の液吸い上げ性あるいは液戻り性の良い焼結材を
得ることができるため、ヒートパイプの沸騰効率が高ま
り、熱輸送量が大きくなるので、コンパクトなヒートパ
イプとすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明のヒートパイプおよびその
製造方法の実施の形態について、図を参照しながら説明
する。図1は本発明のヒートパイプの使用状態を示す図
である。
製造方法の実施の形態について、図を参照しながら説明
する。図1は本発明のヒートパイプの使用状態を示す図
である。
【0025】ヒートパイプ1は、矩形板状であって、密
封されており、その上面に半導体素子等の発熱体21、
およびヒートパイプ1からの熱を放熱するための放熱フ
ィン20bが形成された放熱材20が搭載されている。
符号20aは放熱材の基部である。
封されており、その上面に半導体素子等の発熱体21、
およびヒートパイプ1からの熱を放熱するための放熱フ
ィン20bが形成された放熱材20が搭載されている。
符号20aは放熱材の基部である。
【0026】図2は図1におけるI−I線に沿う断面
図、図3は図1におけるII−II線に沿う断面図である。
図4は図1におけるI−I線に沿う拡大断面図であっ
て、冷却液を省略した図である。なお、発熱体21およ
び放熱体20は接着剤など適宜の手段でヒートパイプに
固定されるが、これらの図では省略してあり、パイプ部
材52の厚さは誇張して描いてある。以下の図において
も同様である。
図、図3は図1におけるII−II線に沿う断面図である。
図4は図1におけるI−I線に沿う拡大断面図であっ
て、冷却液を省略した図である。なお、発熱体21およ
び放熱体20は接着剤など適宜の手段でヒートパイプに
固定されるが、これらの図では省略してあり、パイプ部
材52の厚さは誇張して描いてある。以下の図において
も同様である。
【0027】本発明のヒートパイプ1は、以下に説明す
るように、パイプ部材52の中に金属焼結体を配置した
ものである。焼結体42は、焼結材料で形成される複数
のフィン4とベース60とから形成される。フィン間の
空間は溝11を形成することになる。焼結体42のベー
ス60は、パイプ部材52の外周面に搭載された発熱体
21および放熱体20に対応するパイプ部材の内周面と
接している。またフィン4の先端部13は、上記発熱体
21に対応する内周面と相対する内周面と接している。
焼結体42のベース60のパイプ部材の内周面と接して
いる面およびフィン4の先端部13は、平滑面である。
るように、パイプ部材52の中に金属焼結体を配置した
ものである。焼結体42は、焼結材料で形成される複数
のフィン4とベース60とから形成される。フィン間の
空間は溝11を形成することになる。焼結体42のベー
ス60は、パイプ部材52の外周面に搭載された発熱体
21および放熱体20に対応するパイプ部材の内周面と
接している。またフィン4の先端部13は、上記発熱体
21に対応する内周面と相対する内周面と接している。
焼結体42のベース60のパイプ部材の内周面と接して
いる面およびフィン4の先端部13は、平滑面である。
【0028】フィン4間のベース60の形状、すなわち
溝11の上部12は凹円弧状に形成されている。また、
フィン先端部13の周縁43はアール形状に面取りがさ
れている。
溝11の上部12は凹円弧状に形成されている。また、
フィン先端部13の周縁43はアール形状に面取りがさ
れている。
【0029】ヒートパイプ1には、冷却液22が適宜手
段で封入される。冷却液は、発熱体の種類、大きさなど
により、適宜のものが使用される。なお、符号40は冷
却液の蒸発気体を示す。
段で封入される。冷却液は、発熱体の種類、大きさなど
により、適宜のものが使用される。なお、符号40は冷
却液の蒸発気体を示す。
【0030】符号2はヒートパイプ受熱部、3はヒート
パイプ放熱部を示す。ヒートパイプ受熱部2は、発熱体
21が搭載されたパイプ部材52の外周面に対応するパ
イプ部材52の内周面に接する焼結体42のベース60
及びフィン4が対応し、冷却液の蒸発部でもある。ヒー
トパイプ放熱部3は、放熱体20が搭載されたパイプ部
材52の外周面に対応するパイプ部材52の内周面に接
する焼結体42のベース60及びフィン4が対応し、冷
却液の蒸発部でもある。
パイプ放熱部を示す。ヒートパイプ受熱部2は、発熱体
21が搭載されたパイプ部材52の外周面に対応するパ
イプ部材52の内周面に接する焼結体42のベース60
及びフィン4が対応し、冷却液の蒸発部でもある。ヒー
トパイプ放熱部3は、放熱体20が搭載されたパイプ部
材52の外周面に対応するパイプ部材52の内周面に接
する焼結体42のベース60及びフィン4が対応し、冷
却液の蒸発部でもある。
【0031】本発明の焼結体42は、以下のようにして
得られる。ここで図5は良伝熱性の金属粉末と粉末バイ
ンダーとの混合物をプレス成形する場合の説明図、図6
は良伝熱性の金属粉末と粉末バインダーとの混合物のプ
レス成形品を成形機から取り出す場合の説明図である。
得られる。ここで図5は良伝熱性の金属粉末と粉末バイ
ンダーとの混合物をプレス成形する場合の説明図、図6
は良伝熱性の金属粉末と粉末バインダーとの混合物のプ
レス成形品を成形機から取り出す場合の説明図である。
【0032】まず、原料粉として、平均粒径10μmの
電解銅粉末と粉末バインダーを用いる。粉末バインダー
は、粒径60μm以下で好ましくは20μm以下がよ
い。電解銅粉末と電解銅粉末に対し0.5から10重量
%の粉末バインダーを秤量し、混合する。スチールボー
ルを入れた乾式ボールミルで1時間以上攪拌混合する。
良伝熱性金属として銅およびアルミニウム以外に熱伝導
性の高い金、銀も使用可能である。また、粉バインダー
として焼結温度より溶融温度の低いステアリン酸アルミ
ニウム、ステアリン酸亜鉛等が使用可能である。
電解銅粉末と粉末バインダーを用いる。粉末バインダー
は、粒径60μm以下で好ましくは20μm以下がよ
い。電解銅粉末と電解銅粉末に対し0.5から10重量
%の粉末バインダーを秤量し、混合する。スチールボー
ルを入れた乾式ボールミルで1時間以上攪拌混合する。
良伝熱性金属として銅およびアルミニウム以外に熱伝導
性の高い金、銀も使用可能である。また、粉バインダー
として焼結温度より溶融温度の低いステアリン酸アルミ
ニウム、ステアリン酸亜鉛等が使用可能である。
【0033】成形機は、図7に示すように、プレスベー
ス32に戴置された下パンチ16の上方に溝付き中子金
型14を載せる。溝付き中子金型14の上面は、混合粉
末を成形後に図2から4に示すような形状となるよう
に、溝付き中子金型の先端部14aは凸円弧状に形成さ
れ、溝となる突出部14bと金型の基部との境界部14
cはアール形状となっている。溝付中子金型14および
下パンチの上部16aはダイ27の空洞中に入り込んで
いる。この金型14の上方から混合粉末29を充填し、
混合粉末の充填上面をスキーパですりきり、プレス成形
品生成用の粉末充填量を一定にする。このとき、プレス
成形品取り出しを容易にするため、離型剤30を金型1
4に塗布しておいてもよい。
ス32に戴置された下パンチ16の上方に溝付き中子金
型14を載せる。溝付き中子金型14の上面は、混合粉
末を成形後に図2から4に示すような形状となるよう
に、溝付き中子金型の先端部14aは凸円弧状に形成さ
れ、溝となる突出部14bと金型の基部との境界部14
cはアール形状となっている。溝付中子金型14および
下パンチの上部16aはダイ27の空洞中に入り込んで
いる。この金型14の上方から混合粉末29を充填し、
混合粉末の充填上面をスキーパですりきり、プレス成形
品生成用の粉末充填量を一定にする。このとき、プレス
成形品取り出しを容易にするため、離型剤30を金型1
4に塗布しておいてもよい。
【0034】次いで上パンチ26をプレス押し棒25で
符号24方向に加圧し、所定の厚さまで圧粉し、プレス
成形品を得る。
符号24方向に加圧し、所定の厚さまで圧粉し、プレス
成形品を得る。
【0035】プレス成形品を取り出すには、以下のよう
に行う。まず、プレス押し棒25を上昇し、ダイサポー
ト28を取り外し、ダイ27上面にガイド35をセット
する。プレス押し棒25を符号33方向に下降し、ダイ
27を溝付き中子金型14の底部が見える位置まで符号
34方向に押し下げる。次にプレス押し棒25を上昇
し、ガイド35を取り外す。上パンチ26をプレス成形
品41から取り上げ、プレス成形品41を溝付き中子金
型14から取り外す。
に行う。まず、プレス押し棒25を上昇し、ダイサポー
ト28を取り外し、ダイ27上面にガイド35をセット
する。プレス押し棒25を符号33方向に下降し、ダイ
27を溝付き中子金型14の底部が見える位置まで符号
34方向に押し下げる。次にプレス押し棒25を上昇
し、ガイド35を取り外す。上パンチ26をプレス成形
品41から取り上げ、プレス成形品41を溝付き中子金
型14から取り外す。
【0036】その後、プレス成形品(圧粉体)41を2
00〜300度で予備加熱し、粉バインダーを除去す
る。粉末バインダーの溶解温度は、良伝熱性の金属粉末
の溶解温度よりも低いので、予備加熱することでプレス
成形品から消失し、空洞が生じる。粉バインダーの濃度
は0.5〜10%で、フィン強度は増大し、スリムでポ
ーラスな焼結体を製作できる。しかし、粉バインダーの
濃度が高い程、焼結体のボイドは多くなり、使用時冷却
液が沸騰しやすくなるが、焼結体を構成する良伝熱性金
属の割合が小さくなり、焼結体の強度および伝熱性能は
低下するので粉バインダーの濃度は0〜10%とした
(図8参照)。
00〜300度で予備加熱し、粉バインダーを除去す
る。粉末バインダーの溶解温度は、良伝熱性の金属粉末
の溶解温度よりも低いので、予備加熱することでプレス
成形品から消失し、空洞が生じる。粉バインダーの濃度
は0.5〜10%で、フィン強度は増大し、スリムでポ
ーラスな焼結体を製作できる。しかし、粉バインダーの
濃度が高い程、焼結体のボイドは多くなり、使用時冷却
液が沸騰しやすくなるが、焼結体を構成する良伝熱性金
属の割合が小さくなり、焼結体の強度および伝熱性能は
低下するので粉バインダーの濃度は0〜10%とした
(図8参照)。
【0037】その後焼結温度を850〜1000℃の間
で変化させ、焼結温度を3時間保持し、焼結体を得る。
焼結する際に、ボイド(空孔)が生じるため、焼結体4
2は、このボイドと、粉末バインダーが消失することに
より生じた空洞があいまって、連続する空洞(孔)を有
することとなる。ボイドおよび粉末バインダーが消失す
ることにより生じた空洞の総気孔率は、焼結体の1から
20%である。また、ボイドおよび粉末バインダーが消
失することにより生じた空洞は、金属粉末と粉末バイン
ダーが均一に混合されているため、フィンとベースの空
洞(気孔)は、概略等しい。この空洞は、後述するよう
に、冷却液の移動等に関与する。
で変化させ、焼結温度を3時間保持し、焼結体を得る。
焼結する際に、ボイド(空孔)が生じるため、焼結体4
2は、このボイドと、粉末バインダーが消失することに
より生じた空洞があいまって、連続する空洞(孔)を有
することとなる。ボイドおよび粉末バインダーが消失す
ることにより生じた空洞の総気孔率は、焼結体の1から
20%である。また、ボイドおよび粉末バインダーが消
失することにより生じた空洞は、金属粉末と粉末バイン
ダーが均一に混合されているため、フィンとベースの空
洞(気孔)は、概略等しい。この空洞は、後述するよう
に、冷却液の移動等に関与する。
【0038】焼結体を充分に冷却して、焼結体をパイプ
部材52となる金属管に挿入する。プレスにより加圧
し、管を扁平上に加工した後、焼結体をパイプ部材52
の内壁と接合する。次いで冷却液封入用のノズルを絞り
加工により設ける。パイプ部材内を洗浄後、パイプ部材
52内を負圧にし、冷却液を封入する。加熱して、不凝
縮ガスを排出し、所定の封入量に調整した後、冷却液封
入用のノズル先端部をカシメながらろう付けし、封止す
る。
部材52となる金属管に挿入する。プレスにより加圧
し、管を扁平上に加工した後、焼結体をパイプ部材52
の内壁と接合する。次いで冷却液封入用のノズルを絞り
加工により設ける。パイプ部材内を洗浄後、パイプ部材
52内を負圧にし、冷却液を封入する。加熱して、不凝
縮ガスを排出し、所定の封入量に調整した後、冷却液封
入用のノズル先端部をカシメながらろう付けし、封止す
る。
【0039】以上のようにして作製したヒートパイプに
発熱体および放熱体を搭載した使用状態について、従来
例と比較して説明する。
発熱体および放熱体を搭載した使用状態について、従来
例と比較して説明する。
【0040】図9は、本発明に係るヒートパイプ1の使
用状態を説明した断面図である。本発明のヒートパイプ
1は、傾斜させて使用する。本発明のヒートパイプ1の
パイプ部材52外周面上方に発熱体21及び放熱材20
をヒートパイプ受熱側2の上側及び放熱側3の上側に取
り付け、発熱体21を水平より下にした場合(いわゆる
ボトムヒート)の例である。放熱材20は、パイプ部材
52の外周面と接する放熱体基部20aと放熱のための
放熱フィン20bとから構成される。気孔孔径が前述の
ように、概略等しいため、ヒートパイプ受熱側2にある
冷却液22は、先ず発熱体21との温度差の大きい焼結
体42のベース60から沸騰し、気泡23となり焼結体
の外に放出され、溝11間を上昇し焼結体42の放熱部
3に到る。符号38は冷却液の蒸発気体の進行方向を示
している。焼結体42からの熱がパイプ部材52および
放熱体基部20aを介して放熱フィン20bにより放熱
されることにより、焼結体の温度が下がり、焼結体の放
熱部3で、蒸発気体40は冷えて凝縮して冷却液22に
戻る。
用状態を説明した断面図である。本発明のヒートパイプ
1は、傾斜させて使用する。本発明のヒートパイプ1の
パイプ部材52外周面上方に発熱体21及び放熱材20
をヒートパイプ受熱側2の上側及び放熱側3の上側に取
り付け、発熱体21を水平より下にした場合(いわゆる
ボトムヒート)の例である。放熱材20は、パイプ部材
52の外周面と接する放熱体基部20aと放熱のための
放熱フィン20bとから構成される。気孔孔径が前述の
ように、概略等しいため、ヒートパイプ受熱側2にある
冷却液22は、先ず発熱体21との温度差の大きい焼結
体42のベース60から沸騰し、気泡23となり焼結体
の外に放出され、溝11間を上昇し焼結体42の放熱部
3に到る。符号38は冷却液の蒸発気体の進行方向を示
している。焼結体42からの熱がパイプ部材52および
放熱体基部20aを介して放熱フィン20bにより放熱
されることにより、焼結体の温度が下がり、焼結体の放
熱部3で、蒸発気体40は冷えて凝縮して冷却液22に
戻る。
【0041】一方、焼結体のベース60の中の連続する
孔を通って冷却液22が受熱部で沸騰し、焼結体の外に
放出されるため、焼結体内部の連続した気孔内は負圧と
なり、ヒートパイプ放熱側3で凝縮した冷却液22は焼
結体放熱部3の気孔から、主に吸入される。符号37
は、冷却液の進行方向を示している。吸入された冷却液
22は連続した焼結体内部の気孔を通過しながらヒート
パイプ受熱部2のベース60に吸引され、ベース60内
で加熱され、ベース表面から気泡23として焼結体に外
に再び放出される。以上の冷却サイクルは繰り返し行わ
れる。
孔を通って冷却液22が受熱部で沸騰し、焼結体の外に
放出されるため、焼結体内部の連続した気孔内は負圧と
なり、ヒートパイプ放熱側3で凝縮した冷却液22は焼
結体放熱部3の気孔から、主に吸入される。符号37
は、冷却液の進行方向を示している。吸入された冷却液
22は連続した焼結体内部の気孔を通過しながらヒート
パイプ受熱部2のベース60に吸引され、ベース60内
で加熱され、ベース表面から気泡23として焼結体に外
に再び放出される。以上の冷却サイクルは繰り返し行わ
れる。
【0042】他方、図10に示したように発熱体21を
ヒートパイプ受熱部2の下側にした場合、凝縮した冷却
液22はフィン4の内外を経由した後、気孔が連続した
ベース60の内部で液戻りが行われるため、蒸発はさら
に促進される。なお、図9と同じ符号は同じ部位または
同じ意味を示している。
ヒートパイプ受熱部2の下側にした場合、凝縮した冷却
液22はフィン4の内外を経由した後、気孔が連続した
ベース60の内部で液戻りが行われるため、蒸発はさら
に促進される。なお、図9と同じ符号は同じ部位または
同じ意味を示している。
【0043】ここで、図28に示したように、溝のない
焼結体36(焼結材の密度がほぼ均一で、焼結体の側面
が蒸気通路になつている)を利用した従来のヒートパイ
プ51に発熱体21及び放熱材20を図9と同様に取り
付けた場合(いわゆるボトムヒート)は、上記のように、
ヒートパイプ上端部(放熱部)3は凝縮された冷却液22
に蔽われ、ヒートパイプ下瑞部(受熱部)2は冷却液22
が滞留する。その結果、ヒートパイプ下端部(受熱部)2
の蒸発は主に焼結ボイド間の吸い上げ液の蒸発となる。
焼結体36(焼結材の密度がほぼ均一で、焼結体の側面
が蒸気通路になつている)を利用した従来のヒートパイ
プ51に発熱体21及び放熱材20を図9と同様に取り
付けた場合(いわゆるボトムヒート)は、上記のように、
ヒートパイプ上端部(放熱部)3は凝縮された冷却液22
に蔽われ、ヒートパイプ下瑞部(受熱部)2は冷却液22
が滞留する。その結果、ヒートパイプ下端部(受熱部)2
の蒸発は主に焼結ボイド間の吸い上げ液の蒸発となる。
【0044】したがって、従来の溝のない焼結体36を
利用したヒートパイプ51は受熱部2での冷却液22補
給力の不足あるいは放熱部3の凝縮された冷却液22の
停留による凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が本発明
ヒートパイプ1に比べ、大幅に低下するのに対し、本発
明に係るヒートパイプによれば、焼結体のベースに形成
された連続する孔が、冷却液の蒸発、凝縮、移動に大き
く関与するため、熱輸送能力が大幅に向上し、ヒートパ
イプのコンパクト化も可能となる。
利用したヒートパイプ51は受熱部2での冷却液22補
給力の不足あるいは放熱部3の凝縮された冷却液22の
停留による凝縮性能の低下が生じ、熱輸送能力が本発明
ヒートパイプ1に比べ、大幅に低下するのに対し、本発
明に係るヒートパイプによれば、焼結体のベースに形成
された連続する孔が、冷却液の蒸発、凝縮、移動に大き
く関与するため、熱輸送能力が大幅に向上し、ヒートパ
イプのコンパクト化も可能となる。
【0045】図11は、本発明のヒートパイプ1に発熱
体21および放熱材20を受熱部2の上側及び放熱部3
の上側に取り付け、発熱体21を水平より上にした場合
(いわゆるトップヒート)の例である。焼結体の気孔孔径
が概略等しいため、焼結体受熱部2にある冷却液22
は、先ず発熱体21との温度差の大きいベース60から
沸騰し、気泡23となり焼結体の外に放出され、溝11
間を下降しヒートパイプ放熱部3に到る。放熱材20か
ら放熱されることにより、放熱部3の焼結体の温度が下
がり、蒸発気体40は冷えて凝縮して冷却液22に戻
る。
体21および放熱材20を受熱部2の上側及び放熱部3
の上側に取り付け、発熱体21を水平より上にした場合
(いわゆるトップヒート)の例である。焼結体の気孔孔径
が概略等しいため、焼結体受熱部2にある冷却液22
は、先ず発熱体21との温度差の大きいベース60から
沸騰し、気泡23となり焼結体の外に放出され、溝11
間を下降しヒートパイプ放熱部3に到る。放熱材20か
ら放熱されることにより、放熱部3の焼結体の温度が下
がり、蒸発気体40は冷えて凝縮して冷却液22に戻
る。
【0046】一方、焼結体受熱部2のベース60で冷却
液が沸騰し、焼結体の外に冷却液が放出されるため、焼
結体のベース60の気孔内は負圧となり、ヒートパイプ
放熱部3で凝縮した冷却液22は放熱部3のベース60
の気孔から、主に吸入される。吸入された冷却液22は
連続した焼結体のベース60気孔を通過しながらヒート
パイプ受熱部2のベース60に吸引され、受熱部で加熱
され、ベース面から気泡23として焼結体42の外に再
び放出される。以上の冷却サイクルは繰り返し行われ
る。
液が沸騰し、焼結体の外に冷却液が放出されるため、焼
結体のベース60の気孔内は負圧となり、ヒートパイプ
放熱部3で凝縮した冷却液22は放熱部3のベース60
の気孔から、主に吸入される。吸入された冷却液22は
連続した焼結体のベース60気孔を通過しながらヒート
パイプ受熱部2のベース60に吸引され、受熱部で加熱
され、ベース面から気泡23として焼結体42の外に再
び放出される。以上の冷却サイクルは繰り返し行われ
る。
【0047】他方、図12に示したように発熱体21を
ヒートパイプ受熱部2の下側にした場合、放熱部3で凝
縮した冷却液22はフィン4の内外を通り、液戻りす
る。液戻りした液は受熱部2で蒸発し、焼結体のベース
60の気孔内は負圧となり、ヒートパイプ受熱部2のベ
ース60で吸上げられ、蒸発した冷却液22の補充が行
われるのでさらに蒸発は促進される。
ヒートパイプ受熱部2の下側にした場合、放熱部3で凝
縮した冷却液22はフィン4の内外を通り、液戻りす
る。液戻りした液は受熱部2で蒸発し、焼結体のベース
60の気孔内は負圧となり、ヒートパイプ受熱部2のベ
ース60で吸上げられ、蒸発した冷却液22の補充が行
われるのでさらに蒸発は促進される。
【0048】図29に示したように、溝のない焼結体3
6(焼結材の密度がほぼ均一で、側面が蒸気通路になっ
ている)を利用した従来のヒートパイプ51において、
発熱体21を水平より上にした場合(いわゆるトップヒ
ート)は、上記のように、冷却されて凝縮された冷却液
22は焼結体のあまりよく貫通していないボイド等に沿
い上昇し、ヒートパイプ受熱部2で蒸発するが、その際
の蒸発は主に焼結体ボイドの吸い上げによる液の蒸発で
ある。その結果、ヒートパイプ上端部(受熱部)2は冷却
液22不足となる。一方、ヒートパイプ下端部(放熱部)
3は冷却液22が滞留する。
6(焼結材の密度がほぼ均一で、側面が蒸気通路になっ
ている)を利用した従来のヒートパイプ51において、
発熱体21を水平より上にした場合(いわゆるトップヒ
ート)は、上記のように、冷却されて凝縮された冷却液
22は焼結体のあまりよく貫通していないボイド等に沿
い上昇し、ヒートパイプ受熱部2で蒸発するが、その際
の蒸発は主に焼結体ボイドの吸い上げによる液の蒸発で
ある。その結果、ヒートパイプ上端部(受熱部)2は冷却
液22不足となる。一方、ヒートパイプ下端部(放熱部)
3は冷却液22が滞留する。
【0049】したがって、従来の溝のない焼結体36を
利用したヒートパイプ51はトップヒートでもボトムヒ
ートと同様、受熱部2での冷却液22の補給力のあるい
は放熱部3の凝縮された冷却液22の停留による凝縮性
能の低下が生じ、熱輸送能力が本発明の溝のある焼結体
42を利用したヒートパイプ1に比べ、熱輸送能力が大
幅に低下するのに対し、本発明に係るヒートパイプによ
れば、焼結体のベースに形成された連続する孔が、冷却
液の蒸発、凝縮、移動に大きく関与するため、熱輸送能
力が大幅に向上し、ヒートパイプのコンパクト化も可能
となる。
利用したヒートパイプ51はトップヒートでもボトムヒ
ートと同様、受熱部2での冷却液22の補給力のあるい
は放熱部3の凝縮された冷却液22の停留による凝縮性
能の低下が生じ、熱輸送能力が本発明の溝のある焼結体
42を利用したヒートパイプ1に比べ、熱輸送能力が大
幅に低下するのに対し、本発明に係るヒートパイプによ
れば、焼結体のベースに形成された連続する孔が、冷却
液の蒸発、凝縮、移動に大きく関与するため、熱輸送能
力が大幅に向上し、ヒートパイプのコンパクト化も可能
となる。
【0050】図13から16は焼結体の第2実施例を示
す図である。図13は、フィンの気孔孔径をベースの気
孔孔径より大きくした焼結体を配置したヒートパイプの
例を示す。図14は、ヒートパイプの部分拡大図であっ
て、発熱体を受熱部下側とした例である。フィン4aは
良伝熱性金属が低密度とし、フィン4a間のベース60
aを良伝熱性金属が高密度となるようにプレス成形し、
焼結する。プレス方向の高さが異なるため、プレス方向
の加圧面圧が一定の場合、高さの高いフィンは高さの低
いベースよりプレス成形時の粉末の圧縮率が小さいた
め、フィンaは、良伝熱性金属が低密度となり、フィン
4a間のベース60aは良伝熱性金属が高密度となる。
す図である。図13は、フィンの気孔孔径をベースの気
孔孔径より大きくした焼結体を配置したヒートパイプの
例を示す。図14は、ヒートパイプの部分拡大図であっ
て、発熱体を受熱部下側とした例である。フィン4aは
良伝熱性金属が低密度とし、フィン4a間のベース60
aを良伝熱性金属が高密度となるようにプレス成形し、
焼結する。プレス方向の高さが異なるため、プレス方向
の加圧面圧が一定の場合、高さの高いフィンは高さの低
いベースよりプレス成形時の粉末の圧縮率が小さいた
め、フィンaは、良伝熱性金属が低密度となり、フィン
4a間のベース60aは良伝熱性金属が高密度となる。
【0051】図15に示したように本発明のヒートパイ
プ1に発熱体21および放熱材20をヒートパイプ受熱
部2および放熱部3上側に取り付け、発熱体21を水平
より上にした場合(いわゆるトップヒート)、焼結体にあ
る冷却液22は先ず、ヒートパイプ受熱部2の気孔孔径
が大きい焼結体フィン4aから主に沸騰し、気泡23と
なって焼結体の外に放出されて溝間を下降し焼結体の放
熱部3に到る。放熱材20が放熱することにより、焼結
体42aの放熱部3で蒸発気体40は冷却されて冷却液
22に戻る。
プ1に発熱体21および放熱材20をヒートパイプ受熱
部2および放熱部3上側に取り付け、発熱体21を水平
より上にした場合(いわゆるトップヒート)、焼結体にあ
る冷却液22は先ず、ヒートパイプ受熱部2の気孔孔径
が大きい焼結体フィン4aから主に沸騰し、気泡23と
なって焼結体の外に放出されて溝間を下降し焼結体の放
熱部3に到る。放熱材20が放熱することにより、焼結
体42aの放熱部3で蒸発気体40は冷却されて冷却液
22に戻る。
【0052】一方、焼結体のフィン4aで冷却液22が
沸騰し、放出されるため、焼結体内部に生成する連続し
た気孔内は負圧となり、ヒートパイプ放熱部3で凝縮し
た冷却液22は焼結体放熱部3の気孔から、主に吸入さ
れる。吸入された冷却液22は連続した焼結体内の気孔
を通過しながらヒートパイプ受熱部2のベースに吸上げ
られ、ベース内で加熱され、フィン面から気泡23とし
て焼結体の外に放出される。以上の冷却サイクルは繰り
返し行われる。
沸騰し、放出されるため、焼結体内部に生成する連続し
た気孔内は負圧となり、ヒートパイプ放熱部3で凝縮し
た冷却液22は焼結体放熱部3の気孔から、主に吸入さ
れる。吸入された冷却液22は連続した焼結体内の気孔
を通過しながらヒートパイプ受熱部2のベースに吸上げ
られ、ベース内で加熱され、フィン面から気泡23とし
て焼結体の外に放出される。以上の冷却サイクルは繰り
返し行われる。
【0053】また、図16に示したように本発明のヒー
トパイプ1に発熱体21及び放熱材20をヒートパイプ
受熱部2および放熱部3上側に取り付け、発熱体21を
水平より下にした場合(いわゆるボトムヒート)、焼結体
にある冷却液22は先ず、ヒートパイプ受熱部2の気孔
孔径が大きい焼結体フィン4aから主に沸騰し、気泡2
3となり焼結体の外に放出され、溝11間を上昇し焼結
体の放熱部3に到る。焼結体の放熱部3で蒸発気体40
は冷えて凝縮して冷却液22に戻る。
トパイプ1に発熱体21及び放熱材20をヒートパイプ
受熱部2および放熱部3上側に取り付け、発熱体21を
水平より下にした場合(いわゆるボトムヒート)、焼結体
にある冷却液22は先ず、ヒートパイプ受熱部2の気孔
孔径が大きい焼結体フィン4aから主に沸騰し、気泡2
3となり焼結体の外に放出され、溝11間を上昇し焼結
体の放熱部3に到る。焼結体の放熱部3で蒸発気体40
は冷えて凝縮して冷却液22に戻る。
【0054】一方、焼結体のフィン4aで冷却液22が
沸騰し、焼結体の外に放出されるため、焼結体内部の連
続した気孔内は負圧となり、ヒートパイプ放熱部3で凝
縮した冷却液22は焼結体放熱部3の気孔から、主に吸
入される。吸入された冷却液22は連続した焼結体内の
気孔を通過しながらヒートパイプ受熱部2のベース60
aに液戻りされ、ベース内で加熱され、フィン4a面か
ら気泡23として焼結体の外に再び放出される。
沸騰し、焼結体の外に放出されるため、焼結体内部の連
続した気孔内は負圧となり、ヒートパイプ放熱部3で凝
縮した冷却液22は焼結体放熱部3の気孔から、主に吸
入される。吸入された冷却液22は連続した焼結体内の
気孔を通過しながらヒートパイプ受熱部2のベース60
aに液戻りされ、ベース内で加熱され、フィン4a面か
ら気泡23として焼結体の外に再び放出される。
【0055】上記したようにヒートパイプの焼結体フィ
ンの気孔孔径をベースより概略大きくすると焼結体のベ
ースが主に冷却液の吸い上げおよび戻りの通路となり、
沸騰サイクル経路短縮によるサイクルの効率化が達成で
き、沸騰の促進がさらに進む。その結果、冷却液が沸騰
する面および凝縮する面が拡大し、熱輸送量がさらに大
きくなり、ヒートパイプの一層のコンパクト化が可能に
なると考えられる。
ンの気孔孔径をベースより概略大きくすると焼結体のベ
ースが主に冷却液の吸い上げおよび戻りの通路となり、
沸騰サイクル経路短縮によるサイクルの効率化が達成で
き、沸騰の促進がさらに進む。その結果、冷却液が沸騰
する面および凝縮する面が拡大し、熱輸送量がさらに大
きくなり、ヒートパイプの一層のコンパクト化が可能に
なると考えられる。
【0056】他の実施例を図17、図18、図19、図
20、図21、図22に示す。図17は溝のピッチ8,
8aを一定間隔で変えた場合であり、焼結体42のフィ
ン4bの強度向上を図った例である。図18はフィン高
さの異なるフィン4cおよびフィン4dを交互に軸方向
に対し並列に配列した焼結体42であり、蒸発気体の圧
損を軽減しながら、冷却液の戻りを良くし、沸騰効率を
高め、ヒートパイプの放熱性能の向上を図る例を示す。
20、図21、図22に示す。図17は溝のピッチ8,
8aを一定間隔で変えた場合であり、焼結体42のフィ
ン4bの強度向上を図った例である。図18はフィン高
さの異なるフィン4cおよびフィン4dを交互に軸方向
に対し並列に配列した焼結体42であり、蒸発気体の圧
損を軽減しながら、冷却液の戻りを良くし、沸騰効率を
高め、ヒートパイプの放熱性能の向上を図る例を示す。
【0057】図19はフィン4e先端部13aを針状に
し、フィン体積当たりの表面積を大きくして、気泡の放
出をより容易にし、沸騰性能のさらなる向上を図った焼
結体42eの例である。図20は形状の異なる焼結フィ
ン4f、4gを交互に配し、ヒートパイプのスペーサ効
果と沸騰性能の向上を図る例であり、これらは用途に応
じて製作される。
し、フィン体積当たりの表面積を大きくして、気泡の放
出をより容易にし、沸騰性能のさらなる向上を図った焼
結体42eの例である。図20は形状の異なる焼結フィ
ン4f、4gを交互に配し、ヒートパイプのスペーサ効
果と沸騰性能の向上を図る例であり、これらは用途に応
じて製作される。
【0058】図21、図22は焼結体42gの溝11d
方向をヒートパイプ長手方向から幅方向にした場合のヒ
ートパイプに使用される焼結体42gの平面及び縦断面
を示す。なお、符号9は焼結体のワーク幅、10は焼結
体のワーク長さを示す。4hはフィン、8b、8cはフ
ィンのピッチを示す。
方向をヒートパイプ長手方向から幅方向にした場合のヒ
ートパイプに使用される焼結体42gの平面及び縦断面
を示す。なお、符号9は焼結体のワーク幅、10は焼結
体のワーク長さを示す。4hはフィン、8b、8cはフ
ィンのピッチを示す。
【0059】ところで、前記のフィンあるいは溝は、フ
ライスや旋盤などによる機械加工はできるが、製造コス
トは大幅に増大する。製造コストを下げるためには、フ
ィンあるいは溝を金属粉末のプレス成形により製作する
のが望ましい。
ライスや旋盤などによる機械加工はできるが、製造コス
トは大幅に増大する。製造コストを下げるためには、フ
ィンあるいは溝を金属粉末のプレス成形により製作する
のが望ましい。
【0060】しかし、図23に示した従来の溝付き下パ
ンチ19では混合粉末をプレス成形する際、フィンの成
形はできるが成形品を溝付き下パンチ19から取り出す
時、フィンのフィン頂角が0度に近いため、フィンが溝
付き下パンチ19に拘束され、ほとんどのフィンはフィ
ン根元で分離してしまう。
ンチ19では混合粉末をプレス成形する際、フィンの成
形はできるが成形品を溝付き下パンチ19から取り出す
時、フィンのフィン頂角が0度に近いため、フィンが溝
付き下パンチ19に拘束され、ほとんどのフィンはフィ
ン根元で分離してしまう。
【0061】図24に示した本発明金型(溝付き中子)1
4によれば、フィン頂角が大きいと成形品取り出し時の
金型14による拘束力が比較的小さくなるため、フィン
高さ6が低く、フィン頂角5が大きい連続フィンが得ら
れる。なお、フィン頂角5はフィン両側面の傾向線の交
点での角度とし(図20参照)、通常、台形フィンと考
えられる場合のフィン頂角5はほぼ0度近くになる。
4によれば、フィン頂角が大きいと成形品取り出し時の
金型14による拘束力が比較的小さくなるため、フィン
高さ6が低く、フィン頂角5が大きい連続フィンが得ら
れる。なお、フィン頂角5はフィン両側面の傾向線の交
点での角度とし(図20参照)、通常、台形フィンと考
えられる場合のフィン頂角5はほぼ0度近くになる。
【0062】しかし、フィン高さが高くフィン頂角が小
さい連続フィンになると、フィンと金型との接触面積が
長くなり、フィンと金型14との接着力は増大する。ま
た、フィンの強度はフィン幅当たりの接触面積が大きく
なるため、低下する。
さい連続フィンになると、フィンと金型との接触面積が
長くなり、フィンと金型14との接着力は増大する。ま
た、フィンの強度はフィン幅当たりの接触面積が大きく
なるため、低下する。
【0063】その結果、プレス成形品を溝付き中子金型
14から取り出す時、フィンが溝付き中子金型14に拘
束され、フィンがフィン根元で分離、あるいはフィンが
溝付き中子金型14の溝面により損傷し、スリムな連続
フィンを取り出すのが困難になる。
14から取り出す時、フィンが溝付き中子金型14に拘
束され、フィンがフィン根元で分離、あるいはフィンが
溝付き中子金型14の溝面により損傷し、スリムな連続
フィンを取り出すのが困難になる。
【0064】しかし、図5のように、粉充填前に離型材
30を溝付き中子14に塗布すると、溝付き中子14と
プレス成形品41との接着力は軽減する。プレス成形品
の金型への接着力は離型材30が塗布されない場合に比
べ、約30%に低減する(図27参照)。
30を溝付き中子14に塗布すると、溝付き中子14と
プレス成形品41との接着力は軽減する。プレス成形品
の金型への接着力は離型材30が塗布されない場合に比
べ、約30%に低減する(図27参照)。
【0065】あるいは良伝熱性金属粉に粉バインダーを
添加し、フィンの強度を向上することにより、フィン頂
角5が0〜90度およびフィン高さ6と底肉厚7(図2
2参照)の比が0.5〜3であるスリムな高伝熱性能の
焼結体連続フィンを得ることができる。粉末バインダー
の濃度は0.5〜10%で、フィン強度は増大し、スリ
ムでポーラスな焼結体を製作できる。しかし、粉末バイ
ンダーの濃度が高い程、焼結体のボイドは多くなり、沸
騰しやすくなるが、焼結体を構成する良伝熱性金属の割
合が小さくなり、焼結体の強度および伝熱性能は低下す
るので粉末バインダーの濃度は0〜10%とした(図8
参照)。
添加し、フィンの強度を向上することにより、フィン頂
角5が0〜90度およびフィン高さ6と底肉厚7(図2
2参照)の比が0.5〜3であるスリムな高伝熱性能の
焼結体連続フィンを得ることができる。粉末バインダー
の濃度は0.5〜10%で、フィン強度は増大し、スリ
ムでポーラスな焼結体を製作できる。しかし、粉末バイ
ンダーの濃度が高い程、焼結体のボイドは多くなり、沸
騰しやすくなるが、焼結体を構成する良伝熱性金属の割
合が小さくなり、焼結体の強度および伝熱性能は低下す
るので粉末バインダーの濃度は0〜10%とした(図8
参照)。
【0066】さらに図25および図26に示した本発明
金型(フィン成形用中子)18、18aはフィンごとに金
型が分割されているため、プレス成形品取り出し時の金
型18、18aによる拘束力がさらに小さくなるのでフ
ィン高さが高く、フィン頂角が小さい連続フィンも得ら
れる。図25は下パンチがホルダー16aを形成し、分
割されれた金型を保持する。図26の符号17は、コネ
クタピン(ネジ)であって、フィン成型用金型18aと
下パンチ16を連結し、金型セットの時間短縮あるいは
確実性の向上を図るために使用される。
金型(フィン成形用中子)18、18aはフィンごとに金
型が分割されているため、プレス成形品取り出し時の金
型18、18aによる拘束力がさらに小さくなるのでフ
ィン高さが高く、フィン頂角が小さい連続フィンも得ら
れる。図25は下パンチがホルダー16aを形成し、分
割されれた金型を保持する。図26の符号17は、コネ
クタピン(ネジ)であって、フィン成型用金型18aと
下パンチ16を連結し、金型セットの時間短縮あるいは
確実性の向上を図るために使用される。
【0067】フィン高さが一定の場合、フィン高さと底
肉厚の比が大きくなると底肉厚が薄くなり、熱抵抗が小
さくなり凝縮性能は向上するが、フィン底肉部の強度保
持、冷却液の蒸発、冷却液の吸い上げ、戻り通路の確保
のため、フィン高さと底肉厚の比は0.5〜3とした。
肉厚の比が大きくなると底肉厚が薄くなり、熱抵抗が小
さくなり凝縮性能は向上するが、フィン底肉部の強度保
持、冷却液の蒸発、冷却液の吸い上げ、戻り通路の確保
のため、フィン高さと底肉厚の比は0.5〜3とした。
【0068】ベース60の溝上部12を凹円弧状に形成
したので冷却液および気泡がより円滑に流れ、冷却液お
よび気泡の澱みなどによるヒートパイプの管内側の熱抵
抗増加あるいは腐食などが回避できる。
したので冷却液および気泡がより円滑に流れ、冷却液お
よび気泡の澱みなどによるヒートパイプの管内側の熱抵
抗増加あるいは腐食などが回避できる。
【0069】また、フィン先端部13周縁43にアール
が設けられているのでプレス成形時のフィン先端部13
の強度確保やヒートパイプ1と焼結体42との接合時の
コーナ欠けによるフィンの破裂防止ができる。
が設けられているのでプレス成形時のフィン先端部13
の強度確保やヒートパイプ1と焼結体42との接合時の
コーナ欠けによるフィンの破裂防止ができる。
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒートパイプに内装する焼結体を伝熱性の良い金属
(銅、アルミ)の焼結金属とし、ヒートパイプ受熱側の
沸騰性および液吸い上げ性が良く、一方、ヒートパイプ
放熱側の冷却液の液吸い上げ性が良い焼結体を得ること
ができるため、以下の効果をもたらすことができる。
ヒートパイプに内装する焼結体を伝熱性の良い金属
(銅、アルミ)の焼結金属とし、ヒートパイプ受熱側の
沸騰性および液吸い上げ性が良く、一方、ヒートパイプ
放熱側の冷却液の液吸い上げ性が良い焼結体を得ること
ができるため、以下の効果をもたらすことができる。
【0071】(1)発熱体がヒートパイプの上側(水平
より上、トップヒート)にある場合、ヒートパイプ受熱
側部の溝部で冷却液の沸騰、およびヒートパイプ放熱側
の焼結体で凝縮液の吸入あるいは吸い上げのサイクルが
形成されるため、沸騰効率が高まり、熱輸送量が大き
く、かつ、コンパクトなヒートパイプを提供することが
できる。
より上、トップヒート)にある場合、ヒートパイプ受熱
側部の溝部で冷却液の沸騰、およびヒートパイプ放熱側
の焼結体で凝縮液の吸入あるいは吸い上げのサイクルが
形成されるため、沸騰効率が高まり、熱輸送量が大き
く、かつ、コンパクトなヒートパイプを提供することが
できる。
【0072】(2)発熱体がヒートパイプの下側(水平
より下、ボトムヒート)にある場合、ヒートパイプ受熱
側の溝で冷却液の沸騰、およびヒートパイプ放熱側の焼
結体で凝縮液の吸入あるいは液戻りのサイクルが形成さ
れるため、ヒートパイプの沸騰効率がさらに高まり、大
幅な性能の改善ができ、ヒートパイプのコンパクト化
(焼結体の厚さを薄くし、ヒートパイプの厚さを薄くす
る等)が可能となる。
より下、ボトムヒート)にある場合、ヒートパイプ受熱
側の溝で冷却液の沸騰、およびヒートパイプ放熱側の焼
結体で凝縮液の吸入あるいは液戻りのサイクルが形成さ
れるため、ヒートパイプの沸騰効率がさらに高まり、大
幅な性能の改善ができ、ヒートパイプのコンパクト化
(焼結体の厚さを薄くし、ヒートパイプの厚さを薄くす
る等)が可能となる。
【0073】(3)焼結体のフィンおよび溝部が粉末の
プレス成形時に生成されるため、焼結後のフィン成形の
ための機械加工を省略することが可能となり、ヒートパ
イプの大幅な製造コストの低減ができる。
プレス成形時に生成されるため、焼結後のフィン成形の
ための機械加工を省略することが可能となり、ヒートパ
イプの大幅な製造コストの低減ができる。
【0074】(4)焼結体のフィン先端部及びベースの
パイプ部材側の面が平坦なため、扁平フラツトヒートパ
イプ容器製作時のスペーサに利用できる。
パイプ部材側の面が平坦なため、扁平フラツトヒートパ
イプ容器製作時のスペーサに利用できる。
【0075】(5)焼結体のフィンおよび溝成形時、離
型剤およびバインダーの使用により、フィン頂角が0〜
90度およびフィン高さと底肉厚の比が0.5〜3の焼
結体を内蔵したヒートパイプを生成できる。
型剤およびバインダーの使用により、フィン頂角が0〜
90度およびフィン高さと底肉厚の比が0.5〜3の焼
結体を内蔵したヒートパイプを生成できる。
【0076】(6)焼結体のフィン間の溝上部を凹円弧
状に形成したので、冷却液及び気泡の澱みがなくなり、
ヒートパイプの管内側の熱抵抗増加あるいは腐食などが
回避できる。
状に形成したので、冷却液及び気泡の澱みがなくなり、
ヒートパイプの管内側の熱抵抗増加あるいは腐食などが
回避できる。
【0077】(7)焼結体のフィン先端部周縁にアール
を設けることにより、原料粉末のプレス成形時における
フィン先端部の強度確保やヒートパイプと焼結体の接合
時のコーナ欠けによるフィンの破裂防止ができる。
を設けることにより、原料粉末のプレス成形時における
フィン先端部の強度確保やヒートパイプと焼結体の接合
時のコーナ欠けによるフィンの破裂防止ができる。
【0078】(8)焼結体のフィン成形金型のフィン形
状を種々変化させることにより、種々の溝形状の焼結体
を内蔵したヒートパイプの生成ができる。
状を種々変化させることにより、種々の溝形状の焼結体
を内蔵したヒートパイプの生成ができる。
【0079】(9)コネクタロッドを使用することによ
り、フィン成型用中子金型と下パンチが連結されるの
で、金型セットの時間短縮あるいは確実性の向上が図れ
る。
り、フィン成型用中子金型と下パンチが連結されるの
で、金型セットの時間短縮あるいは確実性の向上が図れ
る。
【図1】 本発明に係るヒートパイプの使用状態の外観
図である。
図である。
【図2】 図1におけるI−I線に沿う断面図である。
【図3】 図1におけるII−II線に沿う断面図である。
【図4】 図1におけるI−Iに沿う部分拡大断面図で
あって、冷却液を省略した図である。
あって、冷却液を省略した図である。
【図5】 本発明に係るヒートパイプ用焼結体をプレス
成形する場合を説明した断面図である。
成形する場合を説明した断面図である。
【図6】 本発明に係るヒートパイプ用焼結体をプレス
成形後に取り出す場合を説明した断面図である。
成形後に取り出す場合を説明した断面図である。
【図7】 本発明に係るヒートパイプ用焼結体用プレス
成形金型の断面図である。
成形金型の断面図である。
【図8】 本発明のヒートパイプ用プレス成形品を製作
する際のバインダーの影響を説明した図である。
する際のバインダーの影響を説明した図である。
【図9】 本発明に係るヒートパイプの使用状態(発熱
体上側、水平より上)を説明した断面図である。
体上側、水平より上)を説明した断面図である。
【図10】 本発明に係るヒートパイプの使用状態(発
熱体下側、水平より下)を説明した断面図である。
熱体下側、水平より下)を説明した断面図である。
【図11】 本発明に係るヒートパイプの使用状態(発
熱体上側、水平より上)を説明した断面図である。
熱体上側、水平より上)を説明した断面図である。
【図12】 本発明に係るヒートパイプの使用状態(発
熱体下側、水平より上)を説明した断面図である。
熱体下側、水平より上)を説明した断面図である。
【図13】 本発明に係るヒートパイプの第2実施例の
横断面を説明した図である。
横断面を説明した図である。
【図14】 本発明に係るヒートバイプの第2実施例の
横断面図部分拡大図である。
横断面図部分拡大図である。
【図15】 本発明に係るヒートパイプの第2実施例の
使用状態(発熱体上側、水平より上)を説明した断面図で
ある。
使用状態(発熱体上側、水平より上)を説明した断面図で
ある。
【図16】 本発明に係るヒートパイプの第2実施例の
使用状態(発熱体上側、水平より下)を説明した断面図で
ある。
使用状態(発熱体上側、水平より下)を説明した断面図で
ある。
【図17】 本発明に係るヒートパイプの第3実施例に
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
【図18】 本発明に係るヒートパイプの第4実施例に
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
【図19】 本発明に係るヒートパイプの第5実施例に
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
【図20】 本発明に係るヒートパイプの第6実施例に
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
使用する焼結体の横断面を説明した図である。
【図21】 本発明に係るヒートパイプの第7実施例に
使用する焼結体の平面図である。
使用する焼結体の平面図である。
【図22】 本発明に係るヒートパイプの第7実施例に
使用する焼結体の縦断面図である。
使用する焼結体の縦断面図である。
【図23】 従来のヒートパイプ用プレス成形金型の断
面図である。
面図である。
【図24】 本発明に係るヒートパイプ用プレス成形金
型の第2実施例の断面図である。
型の第2実施例の断面図である。
【図25】 本発明に係るヒートパイプ用プレス成形金
型の第3実施例の断面図である。
型の第3実施例の断面図である。
【図26】 本発明に係るヒートパイプ用プレス成形金
型の第4実施例の断面図である。
型の第4実施例の断面図である。
【図27】 本発明に係るヒートパイプ用プレス成形品
を取り出す際の各種条件での引き抜き力を示した図であ
る。
を取り出す際の各種条件での引き抜き力を示した図であ
る。
【図28】 従来のヒートパイプの使用状態(発熱体上
側、水平より上)を説明した断面図である。
側、水平より上)を説明した断面図である。
【図29】 従来のヒートパイプの使用状態(発熱体上
側、水平より下)を説明した断面図である。
側、水平より下)を説明した断面図である。
【図30】 従来のヒートパイプの受熱部横断面を説明
した図である。
した図である。
1 ヒートパイプ 2 ヒートパイプ受熱部 3 ヒートパイプ放熱部 4 フィン 5 フィン頂角 6 フィン高さ 7 底肉厚 8 フィンピッチ 9 ワーク幅 10 ワーク長さ 11 溝 12 溝上部 13 フィン先端部 14 本発明金型(溝付き中子) 15 ホルダー 16 下パンチ 17 コネクタピン(ネジ) 18 本発明金型(フィン成形用中子) 19 溝付き下パンチ 20 放熱材 21 発熱体(絶縁板あるいは半導体) 22 冷却液 23 気泡 24 プレス方向 25 プレス押し棒 26 上パンチ 27 ダイ 28 ダイサポート 29 混合粉 30 離型材 31 粉バインダー 32 プレスベース 33 押し出し方向 34 ダイ進行方向 35 ガイド 36 従来の焼結体 37 冷却液の進行方向 38 蒸発気体の進行方向 39 熱の伝熱方向 40 蒸発気体 41 プレス成形品 42 焼結体 43 焼結体フィン先端のアール 49 従来の焼結体の接合側 50 従来の焼結体の側面 51 従来のヒートパイプ 52 パイプ部材 60 ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 浩聡 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内 Fターム(参考) 4K018 AA03 AA14 CA16 DA03 HA02 KA23 5F036 AA01 BA08 BB44 BB60
Claims (16)
- 【請求項1】 半導体素子等の発熱体の発熱を放熱する
ヒートパイプにおいて、 外周面に前記発熱体を搭載したパイプ部材と、 前記パイプ部材内に配置されて前記発熱体の熱を受けて
放熱する多孔質の焼結体を備え、 前記焼結体は、前記パイプ部材の前記外周面に搭載され
た発熱体に対応する内周面に接するベースと、前記ベー
ス上に形成された複数のフィンを有することを特徴とす
るヒートパイプ。 - 【請求項2】 半導体素子等の発熱体の発熱を放熱体に
よって前記発熱体を冷却するヒートパイプにおいて、 上方の外周面に前記発熱体と前記放熱体を搭載し、内部
に冷却液を封入したパイプ部材と、 前記パイプ部材内に配置されて前記冷却液を介して前記
発熱体と前記放熱体の間で伝熱する多孔質の焼結体を備
え、 前記焼結体は、前記パイプ部材の前記外周面に対応する
内周面に接するベースと、前記ベース上に形成された前
記冷却液に浸漬される複数のフィンを有することを特徴
とするヒートパイプ。 - 【請求項3】 前記フィンは、その先端部及びベースの
発熱体側の面が平坦で、パイプ部材外周面に搭載された
発熱体に対応するパイプ部材内周面にベースが接すると
ともに、前記フィン先端部は前記ベースが接する面と相
対する面と接していることを特徴とする請求項1または
2のいずれか1項に記載のヒートパイプ。 - 【請求項4】 前記フィンは、フィン頂角が0〜90度
であり、フィン高さとベース厚の比が0.5〜3である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
ヒートパイプ。 - 【請求項5】 前記ベースは、前記フィン間で凹円弧状
に形成され、前記フィンは、先端部の周縁が面取りされ
ていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に
記載のヒートパイプ。 - 【請求項6】 前記フィンは、ピッチを一定間隔で変え
たことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載
のヒートパイプ。 - 【請求項7】 前記フィンは、フィン高さを異ならせて
配置したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項
に記載のヒートパイプ。 - 【請求項8】 前記フィンは、異なるフィンの形状を交
互に配置したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか
1項に記載のヒートパイプ。 - 【請求項9】 前記多孔質の焼結体は、良伝熱性金属の
粉末と濃度を0〜10%の粉末バインダーとの混合物を
成形した後焼結されたものであり、連続した孔が生成さ
れた焼結体であることを特徴とする請求項1〜8のいず
れか1項に記載のヒートパイプ。 - 【請求項10】 前記良伝熱性金属は、銅またはアルミ
ニウムであり、焼結体のボイドと連続した孔の総気孔率
は、焼結体の1〜20%であることを特徴とする請求項
9に記載のヒートパイプ。 - 【請求項11】 前記孔は、フィンに形成した孔がベー
スに形成した孔より概略大きいことを特徴とする請求項
1〜10のいずれか1項に記載のヒートパイプ。 - 【請求項12】 良伝熱性の金属粉末と粉末バインダー
とを混合して金型によりプレス成形し、得られた成形物
を加熱して焼結体を構成し、その焼結体をヒ−トパイプ
部材内に配置するヒートパイプの製造方法において、焼
結体は、粉末のバインダー濃度を0〜10%としてプレ
ス成形し、予備加熱した後に焼結して得られる、連続し
た孔を生成した焼結体であることを特徴とするヒートパ
イプの製造方法。 - 【請求項13】 前記焼結体は、プレス成形金型に予め
離型剤が塗布され、プレス成形された後に焼結して得ら
れた焼結体であることを特徴とする請求項12に記載の
ヒートパイプの製造方法。 - 【請求項14】 前記プレス成形金型は、その金型の先
端部を凸円弧状に形成し、金型の突出部と金型の基部と
の境界部をアール形状に面取りしたことを特徴とする請
求項12または13のうちいずれか1項に記載のヒート
パイプの製造方法。 - 【請求項15】 前記プレス成形金型は、フィン毎に分
割した金型であることを特徴とする請求項12〜14の
うちいずれか1項に記載のヒートパイプの製造方法。 - 【請求項16】 前記プレス成形金型は、ホルダーやプ
レス成形金型支持金型にピンやネジ等で連結されたこと
を特徴とする請求項12〜15のうちいずれか1項にヒ
ートパイプの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001119987A JP2002318085A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | ヒートパイプ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001119987A JP2002318085A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | ヒートパイプ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002318085A true JP2002318085A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18970110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001119987A Pending JP2002318085A (ja) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | ヒートパイプ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002318085A (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6899165B1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-05-31 | Hua Yin Electric Co., Ltd. | Structure of a heat-pipe cooler |
CN1312766C (zh) * | 2004-11-15 | 2007-04-25 | 新灯源科技有限公司 | 承载有源元件的热导管端面整平制造方法及其结构 |
JP2007520682A (ja) * | 2004-01-12 | 2007-07-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 熱交換器のためのフィンと複数のこのようなフィンを備えた熱交換器 |
WO2008146129A2 (de) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Boston Cooltec Corporation | Eine flache heatpipe (wärmeleitrohr) und kühlkörper, welche diese verwenden |
JP2011071513A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Asml Netherlands Bv | ヒートパイプ、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
JP2011069608A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Asml Netherlands Bv | ヒートパイプ、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
JP2012247114A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Kiko Kagi Kofun Yugenkoshi | ヒートパイプの製造方法 |
JP2013002640A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Fujikura Ltd | 扁平型ヒートパイプおよびその製造方法 |
CN103182509A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 北京有色金属研究总院 | 环路热管用多孔毛细芯的制备方法 |
CN103424021A (zh) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 富瑞精密组件(昆山)有限公司 | 热管 |
JP2017072280A (ja) * | 2015-10-06 | 2017-04-13 | 古河電気工業株式会社 | ヒートパイプ |
WO2018198372A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 株式会社村田製作所 | ベーパーチャンバー |
WO2019022214A1 (ja) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | 古河電気工業株式会社 | ウィック構造体及びウィック構造体を収容したヒートパイプ |
US10976112B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-04-13 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat pipe |
JP7233584B1 (ja) | 2022-02-28 | 2023-03-06 | 古河電気工業株式会社 | ベーパーチャンバ |
WO2024185186A1 (ja) * | 2023-03-03 | 2024-09-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 冷却装置 |
-
2001
- 2001-04-18 JP JP2001119987A patent/JP2002318085A/ja active Pending
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007520682A (ja) * | 2004-01-12 | 2007-07-26 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 熱交換器のためのフィンと複数のこのようなフィンを備えた熱交換器 |
US6899165B1 (en) * | 2004-06-15 | 2005-05-31 | Hua Yin Electric Co., Ltd. | Structure of a heat-pipe cooler |
CN1312766C (zh) * | 2004-11-15 | 2007-04-25 | 新灯源科技有限公司 | 承载有源元件的热导管端面整平制造方法及其结构 |
WO2008146129A2 (de) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Boston Cooltec Corporation | Eine flache heatpipe (wärmeleitrohr) und kühlkörper, welche diese verwenden |
WO2008146129A3 (de) * | 2007-05-25 | 2009-01-29 | Boston Cooltec Corp | Eine flache heatpipe (wärmeleitrohr) und kühlkörper, welche diese verwenden |
JP2011071513A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Asml Netherlands Bv | ヒートパイプ、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
JP2011069608A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Asml Netherlands Bv | ヒートパイプ、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 |
US8705009B2 (en) | 2009-09-28 | 2014-04-22 | Asml Netherlands B.V. | Heat pipe, lithographic apparatus and device manufacturing method |
JP2012247114A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Kiko Kagi Kofun Yugenkoshi | ヒートパイプの製造方法 |
JP2013002640A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Fujikura Ltd | 扁平型ヒートパイプおよびその製造方法 |
CN103182509A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 北京有色金属研究总院 | 环路热管用多孔毛细芯的制备方法 |
CN103424021A (zh) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 富瑞精密组件(昆山)有限公司 | 热管 |
JP2017072280A (ja) * | 2015-10-06 | 2017-04-13 | 古河電気工業株式会社 | ヒートパイプ |
US11340022B2 (en) | 2017-04-28 | 2022-05-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vapor chamber having pillars with decreasing cross-sectional area |
WO2018199216A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 株式会社村田製作所 | ベーパーチャンバー |
WO2018198372A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 株式会社村田製作所 | ベーパーチャンバー |
CN110573821A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-13 | 株式会社村田制作所 | 均热板 |
US11346617B2 (en) * | 2017-07-28 | 2022-05-31 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Wick structure and heat pipe accommodating wick structure |
JPWO2019022214A1 (ja) * | 2017-07-28 | 2020-06-11 | 古河電気工業株式会社 | ウィック構造体及びウィック構造体を収容したヒートパイプ |
CN110869689B (zh) * | 2017-07-28 | 2021-12-14 | 古河电气工业株式会社 | 吸液芯结构体及收纳有吸液芯结构体的热管 |
CN110869689A (zh) * | 2017-07-28 | 2020-03-06 | 古河电气工业株式会社 | 吸液芯结构体及收纳有吸液芯结构体的热管 |
WO2019022214A1 (ja) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | 古河電気工業株式会社 | ウィック構造体及びウィック構造体を収容したヒートパイプ |
JP7097308B2 (ja) | 2017-07-28 | 2022-07-07 | 古河電気工業株式会社 | ウィック構造体及びウィック構造体を収容したヒートパイプ |
US10976112B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-04-13 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat pipe |
JP7233584B1 (ja) | 2022-02-28 | 2023-03-06 | 古河電気工業株式会社 | ベーパーチャンバ |
JP2023125766A (ja) * | 2022-02-28 | 2023-09-07 | 古河電気工業株式会社 | ベーパーチャンバ |
WO2024185186A1 (ja) * | 2023-03-03 | 2024-09-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 冷却装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2002318085A (ja) | ヒートパイプ及びその製造方法 | |
US6994152B2 (en) | Brazed wick for a heat transfer device | |
CN106091765B (zh) | 一种平板热管及其制作方法 | |
CN111879158A (zh) | 一种分区优化的0.1-0.4mm超薄VC及制备方法 | |
US6317322B1 (en) | Plate type heat pipe and a cooling system using same | |
CN104764350B (zh) | 一种泡沫铜为吸液芯的均热板制造方法 | |
US20080236795A1 (en) | Low-profile heat-spreading liquid chamber using boiling | |
US20090260782A1 (en) | Heat sink base plate with heat pipe | |
US20070017814A1 (en) | Heat spreader with vapor chamber defined therein and method of manufacturing the same | |
CN104896983B (zh) | 一种超薄泡沫银为吸液芯的均热板制造方法 | |
JP2006503436A (ja) | 板型熱伝達装置及びその製造方法 | |
CN113357953B (zh) | 一种浸没式液冷烧结多孔毛细芯耦合微通道散热装置 | |
US10495387B2 (en) | Multi-layer wick structures with surface enhancement and fabrication methods | |
CN201594969U (zh) | 针状相变电子散热器 | |
US20170082377A1 (en) | Heat dissipation device | |
US20170080533A1 (en) | Heat dissipation device manufacturing method | |
CN201364062Y (zh) | 具有凸形台的烧结型热管式均热板 | |
CN201609005U (zh) | 翅片状相变电子散热器 | |
CN109411431A (zh) | 一种换热结构及其制备方法 | |
JP2002314013A (ja) | 放熱材およびその製造方法 | |
CN115443048B (zh) | 一种环路热管结构及电子产品 | |
CN201479531U (zh) | U型管状相变电子散热器 | |
JP2002110874A (ja) | ヒートシンクとその製造方法 | |
JP2004063898A (ja) | 放熱材及びその製造方法 | |
CN214173063U (zh) | 一种分区结构功能优化的0.1-0.4mm超薄VC |