JP2007003164A - 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法 - Google Patents

平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007003164A
JP2007003164A JP2005187489A JP2005187489A JP2007003164A JP 2007003164 A JP2007003164 A JP 2007003164A JP 2005187489 A JP2005187489 A JP 2005187489A JP 2005187489 A JP2005187489 A JP 2005187489A JP 2007003164 A JP2007003164 A JP 2007003164A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
container
fins
metal plate
groove
heat pipe
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
Application number
JP2005187489A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideyuki Miyahara
英行 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nakamura Manufacturing Co Ltd
Nakamura Seisakusho KK
Original Assignee
Nakamura Manufacturing Co Ltd
Nakamura Seisakusho KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nakamura Manufacturing Co Ltd, Nakamura Seisakusho KK filed Critical Nakamura Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2005187489A priority Critical patent/JP2007003164A/ja
Priority to US11/472,500 priority patent/US7770633B2/en
Priority to CNB2006100997877A priority patent/CN100565074C/zh
Priority to CN2009101394160A priority patent/CN101592453B/zh
Publication of JP2007003164A publication Critical patent/JP2007003164A/ja
Priority to HK07103629.6A priority patent/HK1097592A1/xx
Priority to HK10103515.8A priority patent/HK1136862A1/xx
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/0233Heat-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/068Shaving, skiving or scarifying for forming lifted portions, e.g. slices or barbs, on the surface of the material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/04Heat-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
    • F28D15/046Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】 姿勢差による影響が小さく、しかもばらつきが小さな毛細管力を溝部によって、冷却効率を高くすることができる平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーおよびその形成方法を提供する。
【解決手段】 ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは、平板状のコンテナと封止部材により密閉構造に形成された中空内部に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、中空内部に作動流体を封入している。上記コンテナ2は熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属材によって形成され、コンテナ2の内面にはコンテナ2の金属材自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィン9が所定の間隔で形成されると共に、各々の記フィン9の間に毛細管力を有する所定の幅の溝部7が蒸発部5と凝縮部6とに繋がって形成され、溝部7内に作動流体が入れられる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体チップや集積回路基板等の発熱体を冷却するために用いられる平面型ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、およびその形成方法に関する。
近年、コンピュータ機器は小型化と高性能化がますます加速されている。ところが、高性能化に伴い、半導体素子や集積回路から発生する熱量も増大しており、その熱量の効率的な冷却方法がコンピュータ機器の更なる小型化と高性能化を押し進める上での課題となっている。
高出力、高集積のチップ等を冷却するために、各種の冷却システムが提案されている。その冷却システムとしてヒートパイプが注目されている。ヒートパイプには丸パイプ形状のヒートパイプ、平面形状のヒートパイプがある。電子機器を冷却用するためには、チップ等の被冷却部品に取り付けることから、平面型のヒートパイプが好ましい。従来から提案されているヒートパイプは、内部に作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が蒸発部と凝縮部を移動し、蒸発、凝縮等の相変化を行うことによってチップ等を冷却している。
ヒートパイプは、密封された空洞部を備え、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動により熱の移動が行われる。すなわち、ヒートパイプの蒸発部において、被冷却部品から発する熱により作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。蒸気となった作動流体は放熱側において冷却されることにより凝縮し、再び液相状態の作動流体に変化して吸熱側に移動(還流)する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。一方、重力式のヒートパイプにおいては、相変態によって液相状態になった作動流体を重力または毛細管作用等によって、吸熱側に移動(還流)する。
被冷却部品の冷却に適した平面型ヒートパイプとしては、特開平11−23167号公報(特許文献1)の構成が提案されている。このヒートパイプは、図17に示すように、中空平板状の密閉構造からなるコンテナ101の内部に、真空脱気した状態で凝縮性流体を作動流体として封入し、このコンテナ101の内面には蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部105が形成されている。また、溝部105の開口部分には、毛細管圧力を生じさせる多孔質層106が、溝部105の内部空間を埋めない状態で覆われている。
この特許文献1のヒートパイプ100によれば、コンテナ101の一部に伝達された熱が、液相作動流体を加熱して蒸発し、その作動流体蒸気が、多孔質層106内や溝部105の内部空間から抜け出して凝縮部に向けて流動し、そこで冷却されて凝縮する。凝縮部で再度液相になった作動流体は、多孔質層106の隙間に浸透して溝部105の内部空間に入り込む。この液相作動流体は、多孔質層106の毛細管圧力によって、蒸発部に向けて流動する。その場合、多孔質層106をウィックとして作用させることにより、溝部105の内部空間を移動する液相作動流体の飛散現象を抑制し、作動流体の蒸発部側への還流を促進して熱輸送能力を良好にしている。
また、コンテナ内部に溝部を形成して液相作動流体を流動させるヒートパイプとして、特開2000−193385号公報(特許文献2)に示す構成が提案されている。この平面型ヒートパイプは、並列に配置された複数の穴を有する上部材と底部材および支柱部材からなる多穴管のうち、底部材の内側に毛細管力を有するグルーブ(溝)を形成し、多穴管内に作動流体を封入している。
このような平面型ヒートパイプ100は、図16に示すように、パソコンのケースの内部に設置され、コンテナ101の凝縮部104は、ケース内に配設された金属製電子遮蔽板111等の放熱部材に密着した状態に配設される。一方、コンテナ101の蒸発部103は、CPU113の上面部に熱授受可能に配設される。そして、CPU113(半導体素子や集積回路等の発熱部品)が発熱すると、コンテナ101に熱伝導して溝部内の作動流体を蒸発させる。この蒸発によって気化熱を奪うので、CPU113から発生する熱量が奪われ、CPU113の過度な温度上昇を防止する。蒸発した作動流体の蒸気は、凝縮部104に向けて流動し、放熱部材によって冷却されて凝縮して再び液相状態に戻る。液相状態に戻った作動流体は、ウィックとして作用する多孔質層106の毛細管圧力により蒸発部103まで移動する。以上のような、作動流体および蒸気の相変態や移動を繰り返すことにより、CPU113等の発熱部品の温度上昇を抑制している。
上述したように、従来から提案されているヒートパイプは、コンテナ内部に溝部を形成して液相作動流体を流動させている。また、この溝部に毛細管力を発生させることが重要である。ところが、この溝部を形成したコンテナは、通常の場合、押し出し成形によって一体的に形成されていることから、必然的に溝部の幅が広くなるため、十分な毛細管力が得られない。この結果、ヒートパイプの蒸発部の位置を凝縮部よりも高くした姿勢のときには、毛細管力が不足するために、凝縮部によって液相状態に戻った作動流体が蒸発部まで戻せなくなる。このため、作動流体の流量が減少して、次第に蒸発部の作動流体の液量が不足し、やがて、蒸発部が乾くことによって発熱部品の冷却が行われなくなる。これにより、発熱部品の温度が過度に上昇し、半導体素子や集積回路等と云った発熱部品の性能低下や故障などを招くことになる。
また、ヒートパイプにおけるコンテナの溝部に十分な毛細管力を発生させるためには、溝部を0.01〜1.0mmの範囲内の幅に形成する必要がある。ところが、このような微細な幅の溝部を形成するためには、相当な微細加工技術が要求され、従来一般に採用されている押し出し成形では、上記のような幅の溝部を形成することは到底困難であった。特に、熱伝導率が良好な銅の素材では押し出し成形が不可能である。また、コンテナの素材としては、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、ガラス、セラミックス等を使用することもあるが、押し出し成形以外の例えば樹脂成形のような成形加工によっても、上記のような微細幅の溝部を形成することは到底困難であった。
そのために、上述した特許文献1に開示されているように、溝部の他に多孔質層を使用し、この多孔質層の毛細管力によりウィックとして作用させることが必要であった。この他にも、毛細管力を補うために、溝部にワイヤ等を入れることもあるが、毛細管力補助部材を使用することは、コストが嵩む問題がある。しかも、微細な溝部に対する毛細管力補助部材の配置位置にばらつきが生じた場合には、冷却能力にばらつきが生ずることから、信頼性の面からも問題がある。
特開平11−23167号公報 特開2000−193385号公報
本発明が解決しようとする課題は、第1に、姿勢差による影響が小さく、しかもばらつきが小さな毛細管力を溝部によって、冷却効率を高くすることができる平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーを提供することにあり、第2に、適正な毛細管力を有する溝部を容易に形成することでき、しかも平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーを安価に形成することができる形成方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に載の発明は、平板状のコンテナと封止部材により密閉構造に形成された中空内部に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、上記中空内部に作動流体を封入したヒートパイプまたはベーパーチャンバーであって、
上記コンテナは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属材によって形成され、
上記コンテナの内面には上記コンテナの金属材自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で形成されると共に、各々の上記フィンの間に毛細管力を有する所定の幅の上記溝部が上記蒸発部と凝縮部とに繋がって形成され、
上記溝部内に上記作動流体が入れられることを要旨とする。
また、請求項2に記載の発明は、上記フィンの間に形成される上記溝部は、底部の形状を断面略矩形状に形成すると共に、上記溝部の少なくとも一方の角部を鋭角に形成したことを要旨とする。
さらに、請求項3に記載の発明は、略皿状に形成された上記コンテナの凹所の底面には起立形成した上記フィンの間に複数条の溝部が形成され、上記コンテナの開口端に封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成され、上記フィンの先端と上記封止部材の内端との間を離間させたことを要旨とする。
さらにまた、請求項4に記載の発明は、上記コンテナは平板状に形成され、その内面側には複数状の板状の上記フィンを起立形成され、上記コンテナの表面側に略皿状に形成された封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成され、上記フィンの先端と上記封止部材の内端との間を離間させたことを要旨とする。
また、請求項5に記載の発明は、上記コンテナの開口端を封止する封止部材は、内面側に複数の板状の上記フィンが起立形成され、この封止部材の周囲を上記コンテナの周囲に接合して内部を密閉構造に形成し、上記フィンの先端と上記封止部材のフィンとの間を離間させたことを要旨とする。
また、請求項6に記載の発明は、中空平板状の密閉構造に形成されたコンテナの内面に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、上記コンテナの中空内部に作動流体を作動流体として封入したヒートパイプまたはベーパーチャンバーにおいて、
上記コンテナは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記金属板と移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具との間に所定の角度を有した状態で相対移動させて、上記掘り起こし工具に形成された刃部により上記金属板を掘り起こすことにより、板状のフィンを一体に起立形成した後、上記フィンの起立形成によって形成された被加工面よりも形成ピッチ分の上流側から、上記金属板と上記掘り起こし工具とを相対移動させて、上記掘り起こし工具により上記金属板を掘り起こすことにより次の板状の上記フィンを一体に起立形成し、以後掘り起こし工程を順次繰り返して上記金属板に複数の上記フィンを連続して形成すると共に、各々の上記フィンの間に毛細管力を有する所定の幅の溝部を上記蒸発部と凝縮部とに繋がって形成した後、
上記コンテナの上記溝内に作動流体を封入すると共に、開口端に封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成したことを要旨とする。
また、請求項7に記載の発明は、上記金属板の一方面から上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより複数の上記フィンを上記金属板の一方面よりも他方面側から一体に起立形成し、上記フィンの間に形成される上記溝部の底部の板厚を上記金属板の板厚よりも小さく形成したことを要旨とする。
また、請求項8に記載の発明は、上記掘り起こし工具の刃部により上記金属板を掘り起こして先のフィンを一体に起立形成した後、上記掘り起こし工具により次のフィンを一体に起立形成するときに、上記掘り起こし工具の刃部を先のフィンよりも所定寸法手前で停止させて、先のフィンと次のフィンとの間に形成される溝部の底部の形状を断面略矩形状に形成すると共に、上記底部の一方の角部を鋭角に形成したことを要旨とする。
また、請求項9に記載の発明は、上記金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより起立させた複数の上記フィンを一体に起立形成した後、上記フィンの頂部をカッター等の切削工具により切削して上記フィンの先端に平坦面を形成したことを要旨とする。
また、請求項10に記載の発明は、上記金属板は熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等のフープ状の金属板からなり、
上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより所定数の上記フィンを一体に起立形成した後、上記フープ状金属板を次のフィン形成位置まで所定寸法移送させて上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより所定数の上記フィンを一体に起立形成するコンテナ形成工程と、
上記フープ状金属板によって連結した上記コンテナを所定寸法で切断する切断工程と、
上記コンテナの上記溝内に作動流体を封入すると共に、封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成するヒートパイプ形成工程と、を備えたことを要旨とする。
本発明によれば、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーのコンテナの内面に、蒸発部と凝縮部とに繋がって形成される毛細管力を有する所定の幅の溝部を、コンテナの金属材自体を掘り起こすことによって所定の間隔で起立形成させる板状のフィン間に形成したので、適正な毛細管力を有する微細な幅の溝部が形成されることから、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの姿勢差による影響とばらつきの小さくなり、しかも冷却効率が高い平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーを提供することができる。
また、上記フィンの間に形成される溝部の底部断面を略矩形状に形成すると共に、溝部の少なくとも一方の底部角部を鋭角に形成することにより、溝部内に入れられた作動流体が略矩形状の底部角部によって一層毛細管力を大きくすること可能となり、しかも、一方の底部角部を鋭角に形成することにより、さらに毛細管力を大きくすることが可能となる。従って、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの姿勢差に影響されず、液相状態に戻った作動流体が蒸発部まで戻せるので、蒸発部に作動流体の液量を供給することにより、発熱部品を冷却して温度上昇を抑制することが可能となる。
さらに、凹所の底面に複数条の溝部を形成した略皿状のコンテナの開口端に封止部材を被冠し、溝部を形成するフィンの先端と上記封止部材との間を離間させて内部を密閉構造に形成することにより、薄型の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーが容易に形成できる。また、上記封止部材の凹所の底面にも複数条の溝部を形成して上記コンテナの開口端に被冠することにより、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの内部の両底面に複数条の溝部を形成したので、冷却効果を大幅に高めることが可能となる。
また、平板状に形成されたコンテナの内面側に複数条の板状のフィンを起立形成するので、複数条の溝部を容易に形成することができ、しかも、封止部材には溝部が形成されていないので、容易に略皿状に形成することができる。
上記平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは、金属板の一方面を、掘り起こし工具を用いて金属板の内方に向けて掘り下げることによって、板状のフィンを連続して一体に起立形成することにより、これら板状のフィンの間に溝部が形成されるので、微少幅の溝部であっても板状のフィンの起立間隔を設定することによって容易に形成することが可能となる。さらに、複数条の溝部が形成された金属板を略皿状に形成することにより、溝部が一体に形成されたコンテナを容易に形成することが可能となる。そして、コンテナ内に作動流体を封入して開口端に封止部材を被冠することによって、高性能な平板状ヒートパイプを容易に形成することが可能となる。また、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーのコンテナを金属板から形成することができるので、コストを低減することが可能となる。しかも、コンテナとなる素材として、熱伝導率が良好な銅等の任意の金属板を使用することが可能となる等、素材に影響されることなく任意の幅の溝部を形成することができるので、ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの使用目的に応じて最適な金属素材を自由に採用することが可能となる。
また、刃部が形成された掘り起こし工具を用いて、金属板の一方面から内方に向けて掘り下げることにより板状のフィン間に溝部を形成すると、溝部の底部の形状が断面略矩形状に形成すされると共に、底部の一方の角部が掘り起こし工具の刃部によって鋭角に形成される。この底部の鋭角に形成された角部は、毛細管力を大きくすることができるので、姿勢差に影響されない平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーを一層容易に形成することが可能となる。
上記掘り起こし工具によって起立させた複数のフィンを一体に起立形成した後、上記フィンの頂部をカッター等の切削工具により切削して先端に平坦面を形成すると、溝部の深さを任意に設定することが可能となり、使用目的に応じて最適な平板状ヒートパイプを提供することができる。また、上記フィンの頂部を切削して先端を平坦面に形成することにより、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの厚さをさらに薄くすることが可能となる。
コンテナを形成する金属板としてフープ状金属板を使用し、所定間隔毎のフィン形成位置にフィンを形成し、このフィンの間に溝部を形成することによって、コンテナを連続して形成することが可能となり、さらに、コンテナを所定形状に成形加工するコンテナ形成工程等を連続させることにより、自動化工程を構成することが可能となって、平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーをさらに安価に形成することができる。
平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは、中空平板状の密閉構造に形成されたコンテナの内面に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、上記コンテナの中空内部に作動流体を封入している。上記コンテナは、熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属材によって形成され、上記コンテナの内面には、上記コンテナの金属材自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で形成され、各々の上記フィンの間には、毛細管力を有する所定の幅の上記溝部が上記蒸発部と凝縮部とに繋がって形成されている。さらに、上記溝部内には、上記作動流体が入れられている。
この平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーにおいて、フィンの間に形成される溝部は、底部の形状を断面略矩形状に形成すると共に、上記溝部の少なくとも一方の角部を鋭角に形成している。
さらに、上記コンテナ略皿状に形成され、その凹所の底面には、上記フィンの間に複数条の溝部が形成され、上記コンテナの開口端には封止部材を被冠することにより、内部を密閉構造に形成している。このとき、上記フィンの先端と上記封止部材の内端との間を離間させている。
上記の構成からなる平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーは以下の方法によって形成される。上記コンテナは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、この金属板に対し、移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具を、上記金属板と所定の角度を有した状態で相対移動させて上記金属板を掘り起こすことにより、板状のフィンを一体に起立形成する。その後、上記フィンの起立形成によって形成された被加工面よりも形成ピッチ分の上流側から、上記金属板と上記掘り起こし工具とを相対移動させ、上記金属板を掘り起こすことにより次の板状の上記フィンを一体に起立形成する。以後、掘り起こし工程を順次繰り返して上記金属板に複数の上記フィンを連続して形成する。これにより、各々の上記フィンの間には、毛細管力を有する所定の幅を有する溝部が上記蒸発部と凝縮部とを繋げるように形成される。しかる後、上記金属板を押圧加工によって凹所を有する略皿状に形成し、上記凹所の底面に複数条の溝部が形成された上記コンテナを形成する。そして、上記コンテナの上記溝部内に作動流体を封入すると共に、開口端に封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成する。
上記コンテナを形成する金属板は、フープ状金属板を使用することができる。上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより所定数の上記フィンを一体に起立形成し、各フィンの間に溝部が形成された溝部群を形成する。その後、上記フープ状金属板を次の溝部群形成位置まで移送させ、上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより、各フィンの間に溝部が形成された次の溝部群を形成する。その後、コンテナ形成工程によって、上記フープ状金属板を押圧加工して凹所を有する略皿状に形成し、上記凹所の底面に複数状の溝部を配置させたコンテナを形成する。さらに、上記フープ状金属板によって連結した上記コンテナを所定寸法で切断して分離することにより、単体のコンテナが形成される。
図1は、本発明における第1の実施例にかかる平板状ヒートパイプを示す断面図、図2は、平板状ヒートパイプを示す平面図である。なお、本発明においては、ベーパーチャンバーにも適用されるが、同様の構成のため、平板状ヒートパイプを例に説明する。
平板状ヒートパイプ1は、下側コンテナ2と、上記下側コンテナ2に被冠される封止部材としての上側コンテナ3との開口端どうしを互いに接合すると共に封止することにより、中空平板状の密閉構造に形成されたコンテナ4によって構成されている。下側コンテナ2と上側コンテナ3には、各々凹所を有する略皿状に形成されていて、凹所の内面には、蒸発部5と凝縮部6とに繋がる溝部7、8が各々形成されている。そして、このように封止されたコンテナ4の中空内部には作動流体が封入されている。作動流体としては、水、代替フロン、アセトン、メタノール、ヘリウム、窒素、アンモニア、ダウサムA、ナフタリン、ナトリウム等を使用することができる。
また、下側コンテナ2および上側コンテナ3には、各々鍔部2a、3aが外周方向に突出形成され、開口端どうしを互いに接合すると共に、上記鍔部2a、3aの外周縁が溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止されている。
下側コンテナ2および上側コンテナ3は、熱伝導率が良好なアルミニウムやアルミニウム合金、銅や銅合金あるいはステンレス鋼等の金属材によって形成される。下側コンテナ2および上側コンテナ3の内面に形成した溝部7、8は、後述する掘り起こし工具の刃部により、コンテナの金属材自体を掘り起こすことによって起立させた複数条の板状フィン9、10の間に形成される。
複数条の溝部7、8は、図3(A)に示すように、底部の断面形状が略矩形状に形成されている。さらに、溝部7、8の少なくとも一方の角部が鋭角に形成されている。このように角部を鋭角に形成すると、毛細管力をさらに高めることができる。そして、フィン9、10の板厚tは0.1〜1mmに形成され、底部における溝部7、8の幅wは、十分な毛細管力を発生させるために0.01〜1.0mmに形成されている。また、溝部7、8の深さdは、0.1〜1.0mmに形成されている。また、溝部7、8の底部とコンテナ2との間の肉厚は、0.1〜1.0mmに形成されている。
溝部7、8の断面形状は、ややカーリングしている。これは、掘り起こし工具の刃部によりコンテナ2の金属材自体を掘り起こすときに、フィン9、10がややカーリングして形成されているためであり、溝部7、8がフィン9、10の間に形成されることから、溝部7、8の断面形状はフィン9、10の断面形状により必然的に定められる。
図3(B)は、フィン9、10の変形例として、一部を拡大したフィン9を示し、図3(A)に示したフィン9、10よりも平板状に形成されている。フィン9の形状は、上記掘り起こし工具の刃部の形状、或いは掘り起こし角度によって種々の形成することができる。また、掘り起こし工具の刃部により形成されるフィン9は、コンテナ2側の基端から先端に至るに従って肉薄に形成されることから、溝部7の断面形状も底部から開口部に至るに従って幅w1がやや広くなるように形成される。
複数条の溝部7、8によって、ヒートパイプ1に毛細管力が付与される。即ち、複数条の溝部7、8に収容された作動流体は、蒸発部5において被冷却部品の発熱によって蒸気になり、上下の溝部7、8の間を離間することによって形成した空間を蒸気流として流れ、凝縮部6において冷却され液体状態に戻る。液体状の作動流体は、溝部7、8が有する毛細管力によって再び蒸発部5に向けて移動する。
平板状ヒートパイプ1は、例えばノートブック型パソコンの内部に設置される。コンテナ4の凝縮部6は、上記パソコンのケース内に備えられる金属製の放熱部材11に密着した状態に配設されている。これに対して、コンテナ4の蒸発部5は、CPU12の上面部に熱授受可能に配設されている。また、コンテナ4は、ネジ13によってパソコン内に取り付けられている。
次に、上述した構成からなる平板状ヒートパイプ1の形成方法について、図4乃至図7を参照しながら説明する。平板状ヒートパイプ1のコンテナ4を構成する下側コンテナ2と上側コンテナ3に使用する金属材は、塑性加工が可能であり、しかも熱伝導率が良好な金属材として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅や銅合金あるいはステンレス鋼等の素材により形成された、コンテナ2を形成するために必要な板厚及び幅を有する金属板20が使用される。なお、コンテナ4は、上述したように、下側コンテナ2と上側コンテナ3によって構成されているが、まず、下側コンテナ2の形成方法について説明する。
掘り起こし工具30は、図4および図5に示すように、底面側の先端に刃部31が形成されている。さらに、図6に示すように、底面側の両側にはテーパ状に形成したテーパ刃32が各々形成されている。そして、この掘り起こし工具30は、金属板20に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。掘り起こし工具30の傾斜角度θは、フィン9の高さ、板厚、或いは、金属板20の材質等によって適宜に設定されるが、概ね5度から20度に設定される。
まず、金属板20を図示しないダイに位置決めした状態で載置する。図5(A)に示すように、掘り起こし工具30を金属板20の一方面に当接させた後、駆動装置(図示しない)によって駆動される掘り起こし工具30を所定の角度で金属板20の他方面方向に移動させる。すると、図5(B)に示すように、掘り起こし工具30の先端の刃部31によって金属板20が掘り起こされ、肉薄なフィン9の先端が起立する。掘り起こし工具30をさらに所定の位置まで移動すると、図5(C)に示すように、金属板20が徐々に深く掘り起こされると共に、第1のフィン9aが所定の高さdに形成される。また、金属板20を掘り起こすとき、掘り起こし工具30の先端両側に形成されたテーパ刃32が、図6に示すように、凹部21の両壁を切削し、凹部21の両壁には、図7に示すように、テーパ面22が形成される。さらに、第1のフィン9aが掘り起こされた跡の凹部21内には被加工面24が形成される。そして、第1のフィン9aを形成した後に、掘り起こし工具30を後退させて待機位置まで復帰させる。
以上のように、第1のフィン9aが起立形成された後に、次の第2のフィン9bを形成する。このとき、金属板20を図示右方の下流側に所定のピッチだけ送られて、上記ダイに位置が決められて固定する。そして、図5(D)に示すように、掘り起こし工具30の刃部31を被加工面24よりも上流側に当接させる。この当接位置は、被加工面24に所定の掘り起こし代tが得られる位置に設定される。因みに、掘り起こし代tは、0.01mm乃至0.5mm程度に設定している。
その後、掘り起こし工具30を所定の角度で金属板20の他方面方向に移動させ、図5(E)に示すように、掘り起こし工具30の刃部31を所定のピッチpとなる位置まで移動して金属板20を掘り起こすことにより、肉薄な第2のフィン9bを起立形成させる。これにより、金属板20には凹部21が形成されると共に、この凹部21内には被加工面24が形成される。そして、掘り起こし工具30を再び後退させて待機位置まで復帰させる。
このように、以前に形成された第1のフィン9aと、次に形成された第2のフィン9bとの間には、溝部7が形成される。この溝部7は、底部の断面形状が略矩形状に形成されている。さらに、溝部7の図示右側の角部は鋭角に形成される。この角部の角度は、上記掘り起こし工具30の刃部31の角度にほぼ等しい90度未満に形成される。
また、フィン9a、9bの板厚は0.1〜1mmに形成され、底部における溝部7の幅wは、第1のフィン9aを形成した後に、第2のフィン9bを形成するとき、掘り起こし工具30を停止する位置によって設定される。この溝部7の幅wは、十分な毛細管力を発生させるために必要な0.01〜1.0mmに設定される。また、溝部7の深さdは、フィン9の高さと等しい0.1〜1.0mmに設定される。また、溝部7の底部の肉厚は、掘り起こし工具30により金属板20を深く掘り起こすことによって薄くなり、0.1〜1.0mmに形成される。なお、溝部7の底部は、上記凹部21によって形成される。
さらに、金属板20に複数条のフィン9を起立形成すると共に、複数条の溝部7を形成するために、掘り起こし工具30を移動させて所定ピッチの上記フィン9を形成する。つまり、金属板20を下流側に送り、ダイに位置決め固定した後、掘り起こし工具30を移動させてフィン9を起立形成する工程を繰り返すことによって、金属板20には、図8(A)に示すように、複数条のフィン9が所定のピッチで連続して形成されると共に、所定の幅wを有する複数条の溝部7が連続して形成される。
以上のように一方面に複数条の溝部7が形成された金属板20から、次の工程で凹所を有する略皿状に形成された上側コンテナ3を形成する。図8(A)に示す金属板20は、プレス機の固定側に設置されたダイ40に位置決めされて載置する。ダイ40は、複数条の溝部7が形成された部位とほぼ同じ所定の開口面積を有する穴41が形成されている。また、金属板20の一方面には、プレス機の可動側に設置されたパンチ42を押圧する。パンチ42は、複数条の溝部7の周囲を押圧する突堤43が設けられている。そして、突堤43の外形寸法Wpは、ダイ40の穴41の内径寸法Wdよりも大きく設定し、突堤43の外縁側が穴41の開口周囲に対向するようにしている。これによって、パンチ42を下降したときに、開口周囲の金属板20を圧潰することによって、略皿状に押圧形成するときに発生し易い金属板20の剪断を未然に防止することが可能となる。なお、ダイ40の穴41内に、金属板20方向に押圧付勢するノックアウトを配設することが望ましい。
ダイ40に載置された金属板20の一方面側から上記パンチ42を下降して押圧することにより、図8(B)に示すように、略皿状に形成された下側コンテナ2が形成される。この下側コンテナ2の外周には、開口側を平坦に形成した鍔部2aが形成される。なお、鍔部2aは最終寸法よりもやや大きく形成し、下側コンテナ2を略皿状に形成した後に所定寸法に外周を切断しても良い。
一方、上側コンテナ3は、下側コンテナ2と同様に形成される。すなわち、下側コンテナ2の形成方法と同様に、掘り起こし工具30を移動させてフィン10を起立形成する工程を繰り返すことによって、金属板20には、図8(A)に示すように、複数条のフィン10が所定のピッチで連続して形成されると共に、所定の幅を有する複数条の溝部8が連続して形成される。
この金属板20を、下側コンテナ2と同様に、プレス機の固定側に設置されたダイ40に位置決めされて載置すると共に、金属板20の一方面からプレス機の可動側に設置されたパンチ42を押圧し、略皿状の上側コンテナ3を形成する。この上側コンテナ3にも外周に開口側を平坦に形成した鍔部3aが形成される。この鍔部3aの外形寸法は、上記下側コンテナ2よりも小さく形成される。
上述したように形成された下側コンテナ2の鍔部2aの開口端に、上側コンテナ3の鍔部3a開口端を真空引きすると共に、作動流体として水、代替フロン、アセトン、メタノール、ヘリウム、窒素、アンモニア、ダウサムA、ナフタリン、ナトリウム等の内1種を適量封入した後に被冠し、両鍔部2a、3aを接合する。その後、図8(C)に示すように、上記鍔部2a、3aの外周縁を溶接機45によって封止する。この結果、中空平板状の密閉構造に形成された平板状ヒートパイプ1が形成される。このとき、図8(C)に示すように、下側コンテナ2のフィン9の先端と、上側コンテナ3フィン10の先端との間が所定寸法離間するように構成している。なお、封止手段としては、溶接の他に、ロー付或いは接着等が使用可能である。
以上のように、掘り起こし工具30によって、下側コンテナ2および上側コンテナ3に複数条のフィン9を起立形成すると共に複数条の溝部7を形成すると、金属板20の一方面側には凹所21が形成される。これにより、下側コンテナ2および上側コンテナ3の外面と溝部7の底面までの板厚が薄くなる。このため、蒸発部5に密着させたCPU12から発生した熱を速やかに伝達され、作動流体を蒸発させることが可能となる。また、凝縮部6においても、速やかに熱を放熱部材11に伝達して作動流体を凝縮することが可能となる。
上述した金属板は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅や銅合金あるいはステンレス鋼等のフープ状金属板を使用することができる。すなわち、図9に示すように、フープ状金属板50を図示しないダイに位置決めした状態で載置した後、前述した掘り起こし工具30の刃部31によってフープ状金属板50の一方面を掘り起こし、所定の高さのフィン60を起立形成する。
その後、フープ状金属板50を所定のピッチだけ送り、上記ダイに位置決め固定する。そして、掘り起こし工具30の刃部31を被加工面51よりも上流側であって、所定の掘り起こし代が得られる位置に当接させた後、掘り起こし工具30を所定の角度でフープ状金属板50の他方面方向に所定のピッチとなる位置まで移動させ、フープ状金属板50を掘り起こすことにより、先に起立形成した上記フィン60と所定ピッチ隔てた位置に肉薄な次のフィン60を起立形成させる。
このように、以前に形成されたフィン60と、次に形成されたフィン60との間には溝部61が形成される。この溝部61は、底部の断面形状が略矩形状に形成されている。さらに、溝部61の角部が鋭角に形成される。この角部の角度は、上記掘り起こし工具30の刃部31の角度にほぼ等しい90度未満に形成される。
以上の溝部の形成工程は、フープ状金属板50の所定個所に所定数の溝部61が形成されるまで繰り返される。このとき、各フィン60の間隔を高精度なピッチに形成することにより、所定数の溝部61を形成したときの幅を一定にすることができる。そして、所定数の溝部61からなる溝部群62を形成した後、上記フープ状金属板50を次の溝部群62形成位置まで所定寸法移送させ、上述したように、掘り起こし工具30によって所定数のフィン60を起立形成すると共に、これらフィン60の間に所定数の溝部61からなる次の溝部群62を形成する。この溝部形成工程は順次繰り返される。
このように、所定間隔毎に溝部群62が形成された後に、溝部群62間のカットラインの位置で切断され、図8(A)に示す金属板20と同様に形成される。この切断工程は、1個の溝部群62が形成された直後に切断しても良く、また、複数個の溝部群62が形成された後に切断しても良い。その後、この溝部61が形成された金属板は、図8(B)および(C)に示すように、略皿状に形成される。なお、この略皿状に形成する工程は、フープ状金属板50の状態で行い、その後、所定のカットラインで切断するようにしても良い。
図10および図11は、コンテナの構成の変形例を示している。図1に示したコンテナ4において、下側コンテナ2の周囲に形成された鍔部2aを放熱部材11にネジ13によって取り付けているが、鍔部2aと放熱部材11との間に隙間が生じている。図10に示すコンテナ4においては、下側コンテナ2の鍔部2aの底面を溝部7が形成された部位の底面と同一平面となるように形成されている。このため、上側コンテナ3の鍔部3aと接合する部分は、図1に示した下側コンテナ2の鍔部2aと同様の高さとなるように突堤状に突出形成している。そして、このように底面を同一平面としたコンテナ4をネジ13によって前述した放熱部材に取り付けると、強固に固定できると共に、放熱部材との接合面積が増加して、熱伝導を良好にすることが可能となる。
図11は、コンテナの他の変形例を示し、下側コンテナ2の底面と上側コンテナ3の上面を全面にわたり平坦に形成している。すなわち、下側コンテナ2は、前述した図8に示す方法により、内面に溝部7が形成された凹所を有する略皿状に形成される。その結果、凹所に対応する底面には、突出部2cが形成される。この突出部2cを切削手段によって切削することにより除去し、底面が鍔部2aと同一平面に形成される。突出部2cの切削手段としては、カッターやフライス、或いはグラインダーによる切削加工が採用可能である。この結果、凹所に対応する底面が肉薄に形成され、蒸発部5と凝縮部6における熱伝導を良好にすることが可能となる。
また、上側コンテナにおいても、内面に溝部8が形成された凹所に対応した上面に形成された突出部3cを下側コンテナ2と同様に切削することにより除去し、上面を鍔部3aと同一平面に形成して全面にわたり平坦に形成する。
このように、下側コンテナ2と上側コンテナ3に突出形成された突出部2c、3cを除去し、全面にわたり平坦に形成することにより、平板状ヒートパイプ1自体を薄型にすることができ、しかも、下側コンテナ2と上側コンテナ3の蒸発部5と凝縮部6に対応する溝部7、8との間隔を小さくすることができるので、熱伝導を良好にすることが可能となる。
図12は、下側コンテナ2の鍔部2aの開口端に、平坦な金属板からなる封止部材3dを被冠した例を示している。すなわち、下側コンテナ2は、上述したように、略皿状に形成された凹所の内面に溝部8が形成され、外周には開口側を平坦に形成した鍔部2aが形成されている。また、溝部8を形成するフィン9の高さは、上記凹所の深さよりも小さく形成されている。そして、下側コンテナ2の鍔部2aの開口端に、封止部材3dを被冠しながら真空引きを行うと共に作動流体を適量封入し、封止部材3dの外周縁と下側コンテナ2の鍔部2aとを溶接機により封止して内部を密閉構造に形成する。このとき、フィン9の先端と封止部材3dの内面との間を離間させている。この隙間には、作動流体が蒸気流として流れ、液体状態に戻された作動流体は、溝部7が有する毛細管現象によって蒸発部に向けて移動する。
このように、平坦な封止部材3dを下側コンテナ2に被冠して内部を密閉構造に形成すると、平板状ヒートパイプを薄型に形成できる。この例による平板状ヒートパイプは、下側コンテナ2のみに溝部8が形成されているため、液体状態に戻された作動流体の移動量が若干少なくなるが、上記溝部8は、十分な毛細管力を有しているので、機能が低下することはない。また、溝部8の毛細管力が大きいので、平板状ヒートパイプの姿勢を変化させても機能の低下がない。
図13および図14は、下側コンテナおよび上側コンテナの内面に形成された溝部の変形例を示している。図13において、前述した平板状ヒートパイプ1と相違する点は、溝部の深さを異ならせたことである。すなわち、図13に示す平板状ヒートパイプにおいては、フィン9、10の頂部を切削することによって平坦面を形成し、溝部7、8の断面形状を略四角形に形成すると共に深さを小さくしている。
この溝部7、8の形成方法は、前述した形成方法と同様に、まず、図14(A)に示すように、金属板20をダイ70に位置決めした状態で載置した後、掘り起こし工具30によって金属板20の一方面を掘り起こす工程を繰り返すことによって、所定の高さとした複数条のフィン9を形成すると共に各フィン9の間に溝部7を形成する。その後、図14(B)に示すように、金属板20の一方面に形成されたフィン9の頂部を例えばカッター80等の切削工具により切削してフィン9の先端に平坦面9aを形成する。その後、前述した図8に示す方法により、内面に溝部7が形成された凹所を有する略皿状に形成して下側コンテナ2を形成する。また、上側コンテナ3についても、下側コンテナ2と同様にフィン10の先端に平坦面10aを形成する。
これら下側コンテナ2および上側コンテナ3に形成されるフィン9、10の高さは、凹所の深さとほぼ同じに設定される。従って、溝部7、8の深さも凹所の深さとほぼ同じになる。なお、フィン9、10の切削位置を適宜に設定することにより、溝部7、8の深さを任意に設定することができる。また、必要に応じて、部分的に溝部7、8の深さを変えることも可能である。
このように、フィン9の頂部を例えばカッター等の切削工具により切削してフィン9、10の先端に平坦面9a、10aを形成したことによって、溝部7、8の深さを任意に設定することが可能となり、最適な溝部を形成することが可能となる。また、フィン9、10の高さを小さくすることにより、平板状ヒートパイプ1を薄型にすることができる。
図15は、平板状に形成されたコンテナの内面側には複数条の溝部を形成し、略皿状に形成された封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成した平板状ヒートパイプを示している。すなわち、下側コンテナ80は平板状に形成され、コンテナ80の内面側となる平坦な金属板の一方面には、溝部81が形成されている。さらに、コンテナ80の溝部81が形成された内面側には、略皿状に形成された封止部材83が被冠される。そして、溝部81を形成するために形成される複数条のフィン82の先端と封止部材83の内端との間は離間している。
平板状の上記コンテナ80は、前述した図8(A)に示す方法によって形成される。従って、複数条のフィン82は、コンテナ80の周囲の平面よりも突出している。一方、封止部材83は、平坦な金属板をプレスによって凹部83aを有する略皿状に形成される。この凹部83aの深さは、コンテナ80の周囲の平面からフィン82の先端までの寸法よりも大きく形成され、封止部材83を被冠したときに、フィン82の先端と封止部材83の内端とが離間するように設定されている。そして、下側コンテナ80に封止部材83を被冠しながら真空引きを行うと共に作動流体を適量注入し、封止部材83の外周縁と下側コンテナ80の外周とを溶接機により封止して内部を密閉構造に形成する。このとき、フィン82の先端と封止部材83の内面との間を離間させている。
このように、平坦なコンテナ80は、平坦な金属板に前述したように複数条のフィン82を形成することにより容易に形成することができる。また、封止部材83は平坦な金属板からプレス加工によって容易に形成することができる。従って、コンテナ80と封止部材83が共に容易に形成できるので、製造コストを低減することが可能となる。この平坦なコンテナ80からなる平板状ヒートパイプも前述した実施例と同様の効果を奏する。
図16は、下側コンテナと封止部材とを被冠したときに、内部を密閉構造に封止するための封止手段の一例を示している。この例を上述の図15において示した平板状のコンテナ80と略皿状に形成された封止部材83を例に説明する。図16に示すコンテナ80の周縁には平坦に形成され、その平坦部には環状溝84が形成され、さらに、環状溝84とコンテナ80の外縁とを連通させる逃げ溝85が形成されている。
そして、コンテナ80に封止部材83を被冠するときに、予め環状溝84内に封止用の接着剤を充満させるまで注入した後、封止部材83を被冠する。このとき、コンテナ80と封止部材83の間には接着剤が充満して両者が封止される。余剰の接着剤は逃げ溝85からコンテナ80の外縁に流出するために、コンテナ80と封止部材83の間が接着剤によって浮き上がることを未然に防止することができる。なお、コンテナ80と封止部材83は接着剤によって封止することが可能であるが、必要に応じて、図8(C)に示すように、コンテナ80と封止部材83の外周縁を溶接機によって封止しても良い。
図17は、下側コンテナおよび上側コンテナの内面に形成された溝部の他の変形例を示している。図17において、前述した平板状ヒートパイプ1と相違する点は、溝部7aを湾曲させたことである。すなわち、下側コンテナ2に形成されるフィン9aを湾曲させて形成し、その後、前述した図8に示す方法により、内面に溝部7aが形成された凹所を有する略皿状に形成して下側コンテナ2を形成する。また、上側コンテナ3についても、下側コンテナ2と同様にフィン10を湾曲させて形成している。
このように、溝部7aが湾曲するように形成するには、図17に示すように、先端の刃部34を湾曲させた掘り起こし工具33が使用される。そして、金属板20をダイに位置決めした状態で載置した後、上記掘り起こし工具33によって金属板20の一方面を掘り起こす工程を繰り返すことにより、湾曲した複数条のフィン9aを形成すると共に各フィン9aの間に湾曲した複数条の溝部7を形成することができる。
複数条の溝部7aを湾曲して形成することにより、平板状ヒートパイプにおける蒸発部5と凝縮部6に対して、CPU12および放熱部材11の取り付け位置や方向を変えることができ、例えば、パソコン等における設計の自由度を向上させることができる。
以上説明した各実施例において、金属板を位置決め固定した状態で、掘り起こし工具を移動させることによって、フィンを起立形成すると共に溝部を形成するようにしたが、反対に、掘り起こし工具を固定し、金属板を移動させることによってフィンを形成するようにしても良く、金属板と掘り起こし工具が相対的に移動することによってフィンを起立形成することができる。また、CPUおよび放熱部材に接合する下側コンテナを熱伝導率が良好な金属素材を使用し、上側コンテナを下側コンテナより熱伝導率が低い異種の金属素材を組み合わせて形成しても良い。このように、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々変更できる。
本発明は、特に、半導体集積回路等の電子部品を冷却するヒートパイプまたはベーパーチャンバーに適用可能である。
本発明にかかる平板状ヒートパイプを示す断面図である。 本発明にかかる平板状ヒートパイプを示す平面図である。 (A)、(B)は、平板状ヒートパイプにおける溝部を示す拡大断面図である。 本発明にかかる平板状ヒートパイプの溝部を形成する工程を示す斜視図である。 (A)乃至(E)は、本発明にかかる平板状ヒートパイプの溝部の形成工程を示す説明図である。 溝部形成工程における金属板への掘り起こし工具による掘り起こし状態を示す説明図である。 本発明にかかる溝部とフィンを示す断面図である。 (A)乃至(C)は、本発明にかかるコンテナの形成工程を示す説明図である。 フープ状金属板に溝部を形成する溝部形成工程を示す斜視図である。 本発明にかかる第3の実施例による平板状ヒートパイプを示す断面図である。 本発明にかかる第3の実施例による平板状ヒートパイプを示す断面図である。 本発明にかかる第4の実施例による平板状ヒートパイプを示す断面図である。 本発明にかかる第5の実施例による平板状ヒートパイプを示す要部断面図である。 (A)、(B)は、図13における溝部形成工程を示す説明図である。 本発明にかかる第6の実施例による平板状ヒートパイプを示す要部断面図である。 本発明にかかる第7の実施例として、コンテナと封止部材を接合するための手段を示す平面図である。 本発明にかかる溝部の変形例を示す平面図である。 平板状ヒートパイプの使用状態を示す斜視図である。 従来のヒートパイプの溝部を示す要部断面図である。
符号の説明
1 平板状ヒートパイプ
2 下側コンテナ
2a 鍔部
3 上側コンテナ(封止部材)
3a 鍔部
3d 封止部材
4 コンテナ
5 蒸発部
6 凝縮部
7、8 溝部
9、10 フィン
20 金属板
30 掘り起こし工具
31 刃部
50 フープ状金属板
60 フィン
61 溝部

Claims (10)

  1. 平板状のコンテナと封止部材により密閉構造に形成された中空内部に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、上記中空内部に作動流体を封入したヒートパイプまたはベーパーチャンバーであって、
    上記コンテナは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属材によって形成され、
    上記コンテナの内面には上記コンテナの金属材自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で形成されると共に、各々の上記フィンの間に毛細管力を有する所定の幅の上記溝部が上記蒸発部と凝縮部とに繋がって形成され、
    上記溝部内に上記作動流体が入れられることを特徴とする平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー。
  2. 上記フィンの間に形成される溝部は、底部の形状を断面略矩形状に形成すると共に、上記溝部の少なくとも一方の角部を鋭角に形成した請求項1に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー。
  3. 上記コンテナは略皿状に形成され、その凹所の底面には複数状の板状の上記フィンを起立形成され、上記コンテナの開口端に封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成され、上記フィンの先端と上記封止部材の内端との間を離間させた請求項1または2に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー。
  4. 上記コンテナは平板状に形成され、その内面側には複数条の板状の上記フィンを起立形成することにより複数条の溝部が形成され、上記コンテナの表面側に略皿状に形成された封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成され、上記フィンの先端と上記封止部材の内端との間を離間させた請求項1または2に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー。
  5. 上記コンテナの開口端を封止する封止部材は、内面側に複数の板状の上記フィンが起立形成され、この封止部材の周囲を上記コンテナの周囲に接合して内部を密閉構造に形成し、上記フィンの先端と上記封止部材のフィンとの間を離間させた請求項4に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー。
  6. 中空平板状の密閉構造に形成されたコンテナの内面に蒸発部と凝縮部とに繋がる溝部が形成され、上記コンテナの中空内部に作動流体を作動流体として封入したヒートパイプまたはベーパーチャンバーにおいて、
    上記コンテナは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
    上記金属板と移動方向の先端側に刃部が形成された掘り起こし工具との間に所定の角度を有した状態で相対移動させて、上記掘り起こし工具に形成された刃部により上記金属板を掘り起こすことにより、板状のフィンを一体に起立形成した後、上記フィンの起立形成によって形成された被加工面よりも形成ピッチ分の上流側から、上記金属板と上記掘り起こし工具とを相対移動させて、上記掘り起こし工具により上記金属板を掘り起こすことにより次の板状の上記フィンを一体に起立形成し、以後掘り起こし工程を順次繰り返して上記金属板に複数の上記フィンを連続して形成すると共に、各々の上記フィンの間に毛細管力を有する所定の幅の溝部を上記蒸発部と凝縮部とに繋がって形成した後、
    上記コンテナの上記溝内に作動流体を封入すると共に、開口端に封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成したことを特徴とする平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの形成方法。
  7. 上記金属板の一方面から上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより複数の上記フィンを上記金属板の一方面よりも他方面側から一体に起立形成し、上記フィンの間に形成される上記溝部の底部の板厚を上記金属板の板厚よりも小さく形成した請求項6に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの形成方法。
  8. 上記掘り起こし工具の刃部により上記金属板を掘り起こして先のフィンを一体に起立形成した後、上記掘り起こし工具により次のフィンを一体に起立形成するときに、上記掘り起こし工具の刃部を先のフィンよりも所定寸法手前で停止させて、先のフィンと次のフィンとの間に形成される溝部の底部の形状を断面略矩形状に形成すると共に、上記底部の一方の角部を鋭角に形成した請求項6または7に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの形成方法。
  9. 上記金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより起立させた複数の上記フィンを一体に起立形成した後、上記フィンの頂部をカッター等の切削工具により切削して上記フィンの先端に平坦面を形成した請求項6乃至8に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの形成方法。
  10. 上記金属板は熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等のフープ状の金属板からなり、
    上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより所定数の上記フィンを一体に起立形成した後、上記フープ状金属板を次のフィン形成位置まで所定寸法移送させて上記フープ状金属板の一方面を上記掘り起こし工具によって繰り返し掘り起こすことにより所定数の上記フィンを一体に起立形成するコンテナ形成工程と、
    上記フープ状金属板によって連結した上記コンテナを所定寸法で切断する切断工程と、
    上記コンテナの上記溝内に作動流体を封入すると共に、封止部材を被冠して内部を密閉構造に形成するヒートパイプ形成工程と、を備えた請求項6乃至9に記載の平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの形成方法。

JP2005187489A 2005-06-27 2005-06-27 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法 Pending JP2007003164A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005187489A JP2007003164A (ja) 2005-06-27 2005-06-27 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法
US11/472,500 US7770633B2 (en) 2005-06-27 2006-06-21 Plate type heat exchanger and method of manufacturing the same
CNB2006100997877A CN100565074C (zh) 2005-06-27 2006-06-27 平板状换热器及其制造方法
CN2009101394160A CN101592453B (zh) 2005-06-27 2006-06-27 平板状换热器及其制造方法
HK07103629.6A HK1097592A1 (en) 2005-06-27 2007-04-04 Plate-type heat exchanger and method for producing the same
HK10103515.8A HK1136862A1 (en) 2005-06-27 2007-04-04 Plate-type heat exchanger and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005187489A JP2007003164A (ja) 2005-06-27 2005-06-27 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007003164A true JP2007003164A (ja) 2007-01-11

Family

ID=37597269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005187489A Pending JP2007003164A (ja) 2005-06-27 2005-06-27 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2007003164A (ja)
CN (2) CN101592453B (ja)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008185288A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Sumitomo Light Metal Ind Ltd ヒートパイプ用内面溝付管
JP2008218589A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Hitachi Ltd 電子機器用の冷却装置
US20110079376A1 (en) * 2009-10-03 2011-04-07 Wolverine Tube, Inc. Cold plate with pins
WO2012154148A2 (en) * 2010-01-18 2012-11-15 Molex Japan Co., Ltd. Heat transporting unit and electronic device
JP2013139080A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Unison Industries Llc 熱交換器内で金属をスカイビングしてフィンを形成する方法
JP2016142490A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 三恵技研工業株式会社 自動車用配管の熱交換器
KR20170109592A (ko) * 2015-03-26 2017-09-29 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 시트형 히트 파이프
JP2017212401A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 日産自動車株式会社 電力変換装置の製造方法と冷却構造
CN107820378A (zh) * 2017-11-10 2018-03-20 河南森源电气股份有限公司 用于光伏逆变器中功率模块的散热装置及光伏逆变器
CN108206168A (zh) * 2018-02-08 2018-06-26 华南理工大学 一种促进热量定向传输的相变基板及其制作方法
WO2021054953A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Chassis components
US11555656B2 (en) 2018-11-16 2023-01-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vapor chamber
JP7550180B2 (ja) 2022-03-03 2024-09-12 尼得科超衆科技股▲ふん▼有限公司 マルチウィックを備えたベーパーチャンバー構造

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4861840B2 (ja) * 2007-01-26 2012-01-25 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 発熱体冷却構造及び駆動装置
CN101451791B (zh) * 2007-11-28 2011-09-21 贸晖科技股份有限公司 均温板及其制造方法
CN102353290A (zh) * 2011-08-10 2012-02-15 中电联大(大连)照明有限公司 一种具有散热片的沟槽式热管
CN103134363A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 奇鋐科技股份有限公司 热管结构及其制造方法
CN103217042A (zh) * 2012-01-19 2013-07-24 极致科技股份有限公司 无注液管的均温装置制造方法及以该制法制成的均温装置
CN103906411B (zh) * 2012-12-31 2017-02-08 博世汽车部件(苏州)有限公司 一种散热装置及压件
CN104143669B (zh) * 2014-07-29 2017-02-22 华南理工大学 一种具有超薄轻量级散热装置的动力电池
CN104121796A (zh) * 2014-08-20 2014-10-29 芜湖长启炉业有限公司 翅形超导换热板
CN105758240A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 富葵精密组件(深圳)有限公司 均温板及其制作方法
CN105992496A (zh) * 2015-02-12 2016-10-05 谷静 一种散热器
CN104866047A (zh) * 2015-05-29 2015-08-26 广东欧珀移动通信有限公司 一种cpu散热结构和终端
CN105578840B (zh) * 2015-07-31 2018-06-15 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 一种移动终端
CN105115331B (zh) * 2015-10-01 2017-04-12 南陵县皖南野生葛研究所 一种平板热管及其应用方法
JP6396533B1 (ja) * 2017-04-26 2018-09-26 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド プレート型熱輸送装置、電子機器及びプレート型熱輸送装置の製造方法
WO2019008954A1 (ja) 2017-07-06 2019-01-10 株式会社村田製作所 電子機器
CN109285820B (zh) * 2017-07-20 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 散热结构及其制作方法、显示装置
CN111094888B (zh) * 2017-07-28 2021-12-10 达纳加拿大公司 用于热管理的超薄热交换器
DE102017217537B4 (de) * 2017-10-02 2021-10-21 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungsmodul mit integrierter Kühleinrichtung
WO2019128859A1 (zh) * 2017-12-27 2019-07-04 杭州三花家电热管理系统有限公司 导热板以及用于导热板的热源盒
CN110662410A (zh) * 2019-09-23 2020-01-07 深圳市鸿富诚屏蔽材料有限公司 一体式散热屏蔽罩及其制造方法
CN113270382A (zh) * 2020-02-14 2021-08-17 昇印光电(昆山)股份有限公司 一种散热组件及搭载其的电子设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5044543A (ja) * 1973-07-31 1975-04-22
US3901312A (en) * 1974-02-01 1975-08-26 Peerless Of America Heat exchangers and method of making same
JPS5197053A (ja) * 1975-01-14 1976-08-26
JPS5512692A (en) * 1978-07-10 1980-01-29 Oronzio De Nora Impianti Bipolar separator for electrochemical cell and method of manufacturing same
JPS62203630A (ja) * 1986-02-28 1987-09-08 Showa Alum Corp 放熱器の製造方法
JPS6481478A (en) * 1987-09-24 1989-03-27 Hitachi Ltd Vector quantization coding method for picture signal
JPH02122977A (ja) * 1988-11-01 1990-05-10 Sanko Kaihatsu Kagaku Kenkyusho:Kk 顕色剤
JPH0339892A (ja) * 1989-07-06 1991-02-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ヒートパイプ
JP2001352020A (ja) * 2000-06-06 2001-12-21 Ricchisutoon:Kk 放熱素子の製造方法
JP2004309002A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Hitachi Cable Ltd プレート型ヒートパイプおよびその製造方法
JP2005142247A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Nakamura Mfg Co Ltd 放熱器およびその製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5044543A (ja) * 1973-07-31 1975-04-22
US3901312A (en) * 1974-02-01 1975-08-26 Peerless Of America Heat exchangers and method of making same
JPS5197053A (ja) * 1975-01-14 1976-08-26
JPS5512692A (en) * 1978-07-10 1980-01-29 Oronzio De Nora Impianti Bipolar separator for electrochemical cell and method of manufacturing same
JPS62203630A (ja) * 1986-02-28 1987-09-08 Showa Alum Corp 放熱器の製造方法
JPS6481478A (en) * 1987-09-24 1989-03-27 Hitachi Ltd Vector quantization coding method for picture signal
JPH02122977A (ja) * 1988-11-01 1990-05-10 Sanko Kaihatsu Kagaku Kenkyusho:Kk 顕色剤
JPH0339892A (ja) * 1989-07-06 1991-02-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd ヒートパイプ
JP2001352020A (ja) * 2000-06-06 2001-12-21 Ricchisutoon:Kk 放熱素子の製造方法
JP2004309002A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Hitachi Cable Ltd プレート型ヒートパイプおよびその製造方法
JP2005142247A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Nakamura Mfg Co Ltd 放熱器およびその製造方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008185288A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Sumitomo Light Metal Ind Ltd ヒートパイプ用内面溝付管
JP2008218589A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Hitachi Ltd 電子機器用の冷却装置
US20110079376A1 (en) * 2009-10-03 2011-04-07 Wolverine Tube, Inc. Cold plate with pins
WO2011040938A1 (en) * 2009-10-03 2011-04-07 Wolverine Tube, Inc. Cold plate with pins
WO2012154148A2 (en) * 2010-01-18 2012-11-15 Molex Japan Co., Ltd. Heat transporting unit and electronic device
WO2012154148A3 (en) * 2010-01-18 2013-02-28 Molex Japan Co., Ltd. Heat transporting unit and electronic device
JP2013139080A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Unison Industries Llc 熱交換器内で金属をスカイビングしてフィンを形成する方法
JP2016142490A (ja) * 2015-02-04 2016-08-08 三恵技研工業株式会社 自動車用配管の熱交換器
KR20170109592A (ko) * 2015-03-26 2017-09-29 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 시트형 히트 파이프
JPWO2016151916A1 (ja) * 2015-03-26 2017-10-26 株式会社村田製作所 シート型ヒートパイプ
KR101992135B1 (ko) * 2015-03-26 2019-06-24 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 시트형 히트 파이프
US10544994B2 (en) 2015-03-26 2020-01-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Sheet-shaped heat pipe
JP2017212401A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 日産自動車株式会社 電力変換装置の製造方法と冷却構造
CN107820378A (zh) * 2017-11-10 2018-03-20 河南森源电气股份有限公司 用于光伏逆变器中功率模块的散热装置及光伏逆变器
CN108206168A (zh) * 2018-02-08 2018-06-26 华南理工大学 一种促进热量定向传输的相变基板及其制作方法
US11555656B2 (en) 2018-11-16 2023-01-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vapor chamber
WO2021054953A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Chassis components
JP7550180B2 (ja) 2022-03-03 2024-09-12 尼得科超衆科技股▲ふん▼有限公司 マルチウィックを備えたベーパーチャンバー構造

Also Published As

Publication number Publication date
CN101592453A (zh) 2009-12-02
CN1892164A (zh) 2007-01-10
CN101592453B (zh) 2011-04-13
CN100565074C (zh) 2009-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007003164A (ja) 平板状ヒートパイプまたはベーパーチャンバー、および、その形成方法
US7770633B2 (en) Plate type heat exchanger and method of manufacturing the same
US11215403B2 (en) High performance two-phase cooling apparatus
JP4888721B2 (ja) 板状のフィンを有する放熱器の製造方法
US10420253B2 (en) Loop heat pipe, manufacturing method thereof, and electronic device
JP4826887B2 (ja) 液冷熱交換器を備えた電子部品用パッケージ、およびその形成方法
US6863118B1 (en) Micro grooved heat pipe
CN100495692C (zh) 带有微沟槽翅结构的毛细泵吸冷却装置及其制造方法
US7000686B2 (en) Heat transport device and electronic device
KR100238769B1 (ko) 히트 파이프
JP2006503436A (ja) 板型熱伝達装置及びその製造方法
US20080078531A1 (en) Heat pipe and manufacturing method thereof
JP2007093020A (ja) 液冷熱交換器、および、その作動流体封止方法
US20220099383A1 (en) High performance two-phase cooling apparatus
US10962296B2 (en) Low-cost nano-heat pipe
EP3988885B1 (en) Vapor chamber heatsink assembly
US7032653B1 (en) Tower-type heat pipe and method for making the same
CN112747619A (zh) 均温板
JP2008241227A (ja) 圧接接合式ヒートパイプ
US20230217631A1 (en) Vapor chamber
JP4962836B2 (ja) 冷却部を備えた電子部品用パッケージ、およびその形成方法
JP2009088417A (ja) 放熱フィンを有する放熱器及びその製造方法
JP4278720B2 (ja) 板型ヒートパイプ
JP2006310739A (ja) 電子機器用冷却装置
JP4724435B2 (ja) 平板状ヒートパイプおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080618

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110318

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110913