JP5144285B2

JP5144285B2 - 圧接接合式ヒートパイプ

Info

Publication number: JP5144285B2
Application number: JP2008009539A
Authority: JP
Inventors: 隆広志村
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009014332A

Description

この発明は、電気・電子部品、例えば半導体チップ等の高発熱量の被冷却素子等を冷却するのに適した圧接接合式ヒートパイプに関する。

パソコンのＣＰＵ、レーザ発光ダイオード、パワートランジスタ等の電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、その使用によって発熱が生じ、その冷却が必要になっている。冷却を要する半導体素子等の電子部品を冷却する方法として、例えば機器にファンを取り付けて、機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却素子に冷却体を取り付けることによって、その被冷却素子を直接的に冷却する方法等が知られている。被冷却素子に取り付ける冷却体として、例えば銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れた材料の板材や、或いは板型ヒートパイプ等が適用されることが多い。

ヒートパイプの内部には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、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、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。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（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。冷却効率を高めるためには、被冷却
素子が取り付けられる面の平坦性が維持されることが必要である。

周囲を圧接にて接合するヒートパイプは、ロウ付けなどで接合するヒートパイプと異なり接合部材を用いないですむ。また、常温での接合が可能なので作動液を内部に保持した状態で圧接することができ、ロウ付けでは不可能であったコンテナ形成と作動液封入の各工程を同一工程にすることができる。つまり、省部材化、省工程化の点で低コストのヒートパイプが実現でき、圧接接合は特に板型ヒートパイプの作製方法として注目されている。

ヒートパイプやヒートパイプを用いたヒートシンクを素子に取り付ける方法として、ヒートパイプの密閉性を損なわないようにヒートシンクに取り付け孔を設けて、取り付け孔を介して素子が搭載されている基板等にヒートシンクをネジ止めする方法が一般的に知られている。

板型ヒートパイプの密閉性を損なわないように取り付け孔を設ける方法として、ロウ付け等で密閉する、ロウ材などの接合部材を用いる方法（例えば、特開２００４−１０８６２０号公報参照）、ヒートパイプの外側に枠を取り付けて、枠に取り付け孔を設ける方法（例えば、特開平１１−１０１５８４号公報参照）が知られている。

図９は従来のロウ材を接合部材として用いて、板型ヒートパイプの密閉性を損なわないように取り付け孔を設け、周囲を圧接する方法を説明する図である。図９（ａ）はヒートパイプの平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢの部分拡大断面図である。図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、外周部１０３および四隅に貫通孔１０６を備えた２枚のコンテナ材１０１、１０２を対向配置し、先ず貫通孔周辺部１０７にロウ材等の接合部材１０９を用いて高温で接合する。次いで、コンテナ内部に作動液、ウイック材を収納して、コンテナの外周部１０３を圧接によって接合する。
特開２００４−１０８６２０号公報特開平１１−１０１５８４号公報

圧接接合式のヒートパイプで、図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、貫通孔の周辺部を接合部材で密閉させる場合には、ロウ材等の接合部材を高温で処理して接合する必要がある。即ち、コンテナ材を対向配置して作動液を内部に収納した状態では、高温処理によって極度に高い蒸気圧になるので、コンテナが破損してしまう。外周部の圧接は作動液が空洞部に収納された状態で真空圧接される。従って、貫通孔の周辺部の接合と、コンテナ外周部の圧接接合とを別々に行わなければならない。

更に、コンテナ外周部の圧接によって形成された外周圧接部１０３は、コンテナ材の厚さが薄い場合には、変形し易く、取り扱いに慎重さを要求され、作業性を向上するためには、外枠を設ける等の処理が必要であり、新たな追加の部材が必要である。更に、対向配置した２枚のコンテナ材の外周部の全体を圧接すると圧接部分の幅が広くなり、制限された場所にヒートパイプ全体を収めようとすると、コンテナの流路部分を狭くしなければいけない。

上述したように、貫通孔の周辺部の接合に別に接合部材を用いなければならない。更に、コンテナの外周部を圧接する工程の外に、ロウ材等の接合部材を高温で処理する工程が増えてしまいコストが高くなるという問題点があった。外周部の圧接により、厚さが薄くなり、変形し易く、取り扱いに慎重さを要求されて作業効率が低下する。作業効率を向上するためには、外枠を設ける等の処理が必要となる。取り付け孔用の外枠を設ける場合も、外枠部材が増え、コストが高くなるという問題点があった。

従って、この発明の目的は、取り付け用貫通孔および外周部を圧接接合するに際して、使用する部材数を増やすことなく、作動液を収納した状態で、接合することができ、圧接部が薄くても作業効率に優れ、被冷却素子が取り付けられる板状部材の面の平坦性を維持することができる、放熱性能に優れた圧接接合式ヒートパイプを提供することにある。

発明者は従来の問題点を解決するため、鋭意研究を重ねた。その結果、コンテナを形成する２枚のコンテナ材の外周部全体を圧接するのではなく、外周部の端部よりも内側の部分を全周にわたってループ状に圧接し、その外側をループ状に外殻部として未圧接のままの状態で残すことによって、圧接された外周圧接部の端部が薄くなっても、ループ状の外殻部を未圧接のままの状態で残すことによって、作業効率を高め、且つ、外周部の幅を小さくし、制限された場所でのヒートパイプの使用が可能になることが判明した。この発明は上述した研究結果に基づいてなされたものである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第１の態様は、２枚のコンテナ材の外周部分を気密に圧接して形成された、ループ状接合部とループ状外殻部とからなる外周部と、
対向配置された前記２枚のコンテナ材によって当該コンテナ材の中央部に形成された空洞であって、前記外周部によって形成された、内部に作動液を包含する気密な空洞部を備えたコンテナと、
を備え、
前記コンテナ材は、前記中央部に変形を生じさせうる材料からなり、
前記ループ状外殻部は、前記ループ状接合部を外側から囲い、前記ループ状接合部よりも厚い厚さを有し、かつ、当該ループ状外殻部を形成する前記２つのコンテナ材の部分の間に空隙部が存在するように形成されていることを特徴とする圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第２の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第１の態様において、前記コンテナ材が概ね平坦な前記中央部と、前記外周部と、段差のある前記中央部および前記外周部を連絡する側壁部からなっており、前記ループ状接合部は、前記外周部のうち、前記側壁部から所定の距離の領域を圧接によって接合された部分であり、前記ループ状外殻部は、前記外周部のうち、未圧接のままの部分である圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第３の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第１または２の態様において、２枚の前記コンテナ材の一方のコンテナ材の前記中央部の一部が、他方のコンテナ材の前記中央部の方向に押し下げられて形成された先端が曲面状の複数の窪み部を備えている圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第４の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第３の態様において、前記窪み部が、前記２枚のコンテナ材の対向配置した前記外周部の一部を圧接したときに、前記２枚のコンテナ材の前記中央部の変形を防止することができる、前記側壁部の近傍の所定位置に設けられている圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第５の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第３または４の態様において、前記コンテナ材に形成された前記窪み部は、前記外周部の接合面よりも前記他方コンテナ材に向かって釣鐘状に深く形成されている圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第６の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第３から５の何れか１つの態様において、前記コンテナ材は四角形であり、前記コンテナ材の前記外周部の内側に形成された貫通孔と、前記貫通孔の周辺を気密に囲うように圧接して形成された貫通孔周辺圧接部とを備え、前記貫通孔及び前記貫通孔周辺圧接部が前記コンテナの４隅に形成され、前記窪み部が隣接する前記貫通孔周辺圧接部の間に形成されている圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第７の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第１から６の何れか１つの態様において、前記コンテナ材は四角形であり、前記コンテナ材の前記外周部の内側に形成された貫通孔と、前記貫通孔の周辺を気密に囲うように圧接して形成された貫通孔周辺圧接部とを備え、前記外周部の接合面と前記貫通孔周辺圧接部の接合面が概ね同一面に位置している圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第８の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第１から５の何れか１つの態様において、前記ループ状外郭部に切り欠き部を有することを特徴とする圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの第９の態様は、上記のこの発明の圧接接合式ヒートパイプの第１から５、および８の何れか１つの態様において、前記切り欠き部の付け根に凸部を有することを特徴とする圧接接合式ヒートパイプである。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第１の態様は、フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と段差を有する略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備えた、前記中央部に変形を生じさせうる材料からなる２枚のコンテナ材を調製し、
前記２枚の前記コンテナ材の前記外周部の表面の酸化膜を除去して、前記２枚のコンテナ材を対向配置し、
対向配置した前記２枚のコンテナ材の内部に作動液を導入した状態で、前記外周部の一部であって、前記側壁部から所定の距離の領域を圧接により接合させて密閉空洞部を備えたコンテナを形成し、
前記外周部の一部を前記圧接により接合することによって、前記側壁部から所定の距離の領域に圧接部分であるループ状接合部が形成され、前記ループ状接合部の外側の未圧接部分に、前記ループ状接合部よりも厚く、かつ、当該外周部を形成する前記２つのコンテナ材の部分の間が空隙部となるループ状外殻部が形成されることを特徴とする圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。

この発明の圧接接合式ヒートパイプによると、ループ状接合部を形成するので、コンテナ外周部の圧接によって形成された圧接部の端部が薄くなっても、作業効率を高めることができる。ループ状の外殻部を未圧接のままの状態で残すことによって、外周部の幅を小さくし、制限された場所でのヒートパイプの使用が可能になる。更に、２枚のコンテナ材のそれぞれに形成された取り付け用貫通孔の周辺部および外周部の側壁部に近い一部を圧接接合するので、使用する部材数を増やすことなく、作動液を収納した状態で、高温処理を伴うことなく接合して、気密な空洞部を有するコンテナを得ることができる。
更に、対向配置される一方のコンテナ材に、中央部から他方のコンテナ材の中央部の方向に押し下げられ、かつ、先端が曲面状の複数の窪み部を備えているので、２つのコンテナ材が対向配置されて、外周部の側壁部に近い一部を圧接により接合しても、中央部に変形が生じないので平坦性が維持できる。

この発明の圧接接合式ヒートパイプを、図面を参照しながら説明する。
この発明の圧接接合式ヒートパイプの１つの態様は、２枚のコンテナ材の外周部分を気密に圧接して形成された、ループ状接合部とループ状外殻部とからなる外周部と、コンテナ材の外周部の内側に形成された貫通孔と、貫通孔の周辺を気密に囲うように圧接して形成された貫通孔周辺圧接部と、外周部および貫通孔周辺圧接部によって形成された、内部にウイック材と作動液を包含する気密な空洞部を備えたコンテナとを備えた圧接接合式ヒートパイプである。
上述した貫通孔および貫通孔周辺圧接部はなくてもよい。ウイック材も含まなくても良い。

図１は、２枚のコンテナ材を対向配置した状態を説明する図である。この態様では、貫通孔を備えている。図１（a）は、貫通孔が形成されたコンテナ材の平面図である。図１（ｂ）は図１（a）に示すコンテナ材のＡ−Ａ断面図である。図１（ｃ）は２枚のコンテナ材を対向配置したときの外周部および貫通孔周辺部を示す部分断面拡大図である。

図１（a）に示すように、四周に形成されたフランジ形状の略平坦な外周部３、外周部に囲まれた略平坦な中央部５、段差のある外周部３と中央部５を連結する側壁部４、および、側壁部４の近傍で外周部３と概ね同一水平面で略平坦な周辺部７を備えた貫通孔６を有する２つのコンテナ材１、２が内部に密閉空洞部を有するように対向配置される。この態様では、貫通孔６および貫通孔周辺部７は、コンテナ材の４隅に設けられている。

図１（ｂ）は圧接前のコンテナ材１のＡ−Ａ断面図である。図１（ｂ）に示すように、コンテナは同じ厚さの板材で形成され、フランジ形状の略平坦な外周部３、側壁部４、概ね平坦な中央部５、貫通孔周辺部７、貫通孔を備えている。フランジ形状の略平坦な外周部３および貫通孔周辺部７は概ね同一水平面上に位置している。外周部３と中央部５、および、貫通孔周辺部７と中央部５とは、それぞれ段差を備え、側壁部４、周壁部８によって接続されている。

図１（ｃ）は圧接前の外周部および貫通孔周辺部を示す部分断面拡大図である。上述したように同一厚さの２つのコンテナ材１、２が空洞部を形成するように対向配置されている。図１（ｃ）に示すように、外周部および貫通孔周辺部の厚さは、それぞれ２枚のコンテナ材の板厚のままの状態である。

図２は、圧接後の外周部の状態を説明する部分断面拡大図である。
図１に示すように対向配置された２枚のコンテナ材の、フランジ形状の外周部３の側壁部に近い一部および貫通孔周辺部７が全周にわたって、例えば同時に圧接されて、外周部３の側壁部に近い一部および貫通孔周辺部７の厚さが薄くなって圧接接合される。圧接された貫通孔周辺部を貫通孔周辺圧接部という。図２は、圧接後の外周部の状況を示している。図２に示すように、外周部３は、側壁部８から所定の距離の領域のみが圧接される。

即ち、中央部５は殆ど変化することなく、最初の形状および板厚の状態のまま維持されて、外周部３のループ状接合部１２、貫通孔周辺部７のみに垂直方向の力が加わり変形されて圧接されている。この圧接によって、コンテナの周辺部の一部および貫通孔の周辺部が水平方向に延伸して接合され、空洞部の気密性が維持されている。

外周部３の側壁部に近い一部は上述したように圧接されて、ループ状にコンテナの周りを囲むループ状接合部１２が形成される。外周部３のループ状接合部１２の外側の部分は圧接されることなく、元のコンテナ材の板厚のままの状態で維持されてループ状外殻部１３を形成し、ループ状接合部１２との間に大きな段差が形成される。ループ状外殻部の厚さが、２枚のコンテナ材の板厚の和以上であることが好ましい。

外周部３のループ状接合部１２および貫通孔周辺部７の圧接は、２枚のコンテナを内部に空洞部が形成されるように対向配置し、ウイック材および作動液を導入した状態で、外周部３のループ状接合部１２および貫通孔周辺部７に同時に荷重をかけて真空中で圧接する。即ち、圧接に際して高温で処理する必要がないので、作動液を導入したままで圧接が可能である。

この発明の圧接接合式ヒートパイプの１つの態様においては、２枚のコンテナ材の一方のコンテナ材の中央部から他方のコンテナ材の中央部の方向に押し下げられ、かつ、先端が曲面状の複数の窪み部を備えている。窪み部を設けることによって、外周部の側壁部に近い一部および貫通孔周辺部を圧接により接合しても、コンテナ材の中央部に変形が生じないので平坦性が維持できる。

図３は、一方のコンテナ材に窪み部を備えた、この発明の圧接接合式ヒートパイプの１つの態様を説明する断面図である。
図３に示すように、一方のコンテナ材２には、側壁部４の近傍で、隣接する貫通孔６の間に先端が曲面状の複数の窪み部９が形成されている。窪み部９は他方のコンテナ材１の中央部の方向に押し下げられている。他方のコンテナ材１の表面には複数の薄板フィンが接合されている。

図３に示すように、同一厚さの２つのコンテナ材１、２が空洞部を形成するように対向配置されて、フランジ形状の外周部３のループ状接合部１２および貫通孔周辺部７が同時に圧接されて、外周部３のループ状接合部１２および貫通孔周辺部７の厚さが薄くなって圧接接合されている。図３にＢで示す部分は、図２を参照して説明した通りである。コンテナの四隅に形成された貫通孔の間には、概ね等間隔で、一方のコンテナ材の中央部から他方のコンテナ材の中央部の方向に押し下げられ、かつ、先端が曲面状の複数の窪み部が形成されている。

窪み部９は先端を曲面、好ましくは回転対称な曲面になるように形成し、エンボス加工時にコンテナ面にかかる応力を分散させるようにする。その結果、先端での破断を防止することができる。更に、窪み部は、先端部と根元部とが概ね同じ大きさではなく、先端部を根元部よりも細くなるように形成することが好ましく、これによって、根元部の変形量（角度）を小さくすることができ、根元部での破断を防止することができる。
窪み部の曲面の形状は特に限定されないが、窪み部にかかる応力を均等に分散させるため、また成形の容易さを考慮すると、回転対称な形状、より好ましくは、球面がよい。

更に、一方のコンテナ材２に形成された窪み部９は、外周部３のループ状接合部１２および貫通孔周辺部７の接合面よりも他方のコンテナ材１に向かって深く形成されている。即ち、他方のコンテナ材に向かって形成された窪み部の曲面の先端部は、他方のコンテナ材の中央部に接触することなく、外周部の接合面よりも深く押し下げられて形成されている。複数の窪み部を備えることによって、コンテナの表面の平坦性を維持することができる。

なお、図示しないが、コンテナ内の発熱部品に近い部分に伝熱ブロック、ウイック材、ウイック材をコンテナ内表面に保持する保持部材を適宜備えてもよい。更に、外表面に受熱板等の突起物を取り付けてもよい。圧接後の貫通孔周辺部は、圧接によって延伸して貫通孔が小さくなる場合があるが、その際には必要に応じて機械加工等によって追加加工を施しても良い。

図４は、接合後の別の外周部の形状を説明する図である。ループ状外殻部を形成する２つのコンテナ材の部分の間に空隙が存在してもよい。図４に示すように、ループ状接合部の外側に形成されるループ状外殻部は、お互いに接続する必要は無く、例えば、先端が開いた状態に曲げられていても良い。

なお、２つのコンテナ材１、２を対向配置して形成される空洞部の概ね中央に、両方のコンテナ材１、２に熱的に接続されて発熱素子の熱を放熱フィン部が接合されるコンテナ材２に直接移動する伝熱ブロックを配置してもよい。

伝熱ブロックは、好ましくは、発熱素子と同じか、または、発熱素子の断面積よりも少し広い面積をカバーするように配置する。伝熱ブロックは、例えば、Ｃ１０２０材を使用して、圧接前に高温の還元雰囲気中で焼きなましておくと、外周部を圧接するときに、対向配置される２つのコンテナ材の内壁面によって強く挟まれて、コンテナ材の中央部を変形させることなく、伝熱ブロック自体がわずかに変形してコンテナ材の内壁と密着する。

更に、コンテナ材１、２の内壁面に沿ってそれぞれウイック材を配置してもよい。コンテナ材１の内壁面に沿って配置されたウイック材は、窪み部９の先端部によって固定される。更に、コンテナ材１の内壁面およびコンテナ材２の内壁面に沿ってそれぞれ配置されたウイック材を、ウイック保持部材によって固定してもよい。ウイック保持部材は、例えば銅製のメッシュを折り曲げて形成し、コンテナの内部の空洞部における蒸気の流れを完全に妨げないものが好ましい。

図５は、この発明の圧接接合式ヒートパイプの他の１つの態様を説明する平面図である。図６は、図５の○で囲んだ部分の拡大図である。この態様の圧接接合式ヒートパイプ１０は、ループ状外郭部１３に切り欠き部を有している。即ち、取り付けようの貫通孔が外周から遠い部分に位置している場合は、図１から４を参照して説明したように、貫通孔を設ける。図５および図６に示すように、取り付け用の貫通孔の代わりに、外周に近い部分に切欠き部１５を設けている。取り付け用の貫通孔が外周に近い部分にある場合に特にこの態様が効果的である。

この態様においても、外周部３の側壁部に近い一部は、上述したように圧接されて、ループ状にコンテナの周りを囲むループ状接合部１２が形成される。外周部３のループ状接合部１２の外側の部分は圧接されることなく、元のコンテナ材の板厚のままの状態で維持されてループ状外殻部１３を形成し、ループ状接合部１２との間に大きな段差が形成される。この態様では、切り欠き部１５の近傍で、ループ状接合１２が切り欠き部を横切ることなく、切り欠き部の外周に沿って迂回するように形成される。
切り欠き部１５の付け根の部分に凸部１６を有してもよい。凸部によって後述するネジが圧接接合式ヒートパイプから外れることを防止する。

図７は図６に示した切り欠き部にネジを取り付けた状態を説明する平面図である。図７ではネジ１７についてはループ状外郭部と同じ面における断面のみが表示されている。図８は図７のＡ−Ａ断面を示す。図７に示すように、切り欠き部１５にコンテナの面に垂直にネジ１７を取り付ける。ネジ１７は切り欠き部の付け根の部分に形成された凸部１６によって横方向への移動が防止される。即ち、凸部が横方向の輪止めとして機能する。図８に示すように、ネジ１７は高さ方向に輪止め１８を備え高さ方向の輪止めとして機能している。輪止め１８により、ネジ込み前の状態においてネジがヒートシンクから脱落するのを防止できる。ネジ１７の頭部１９とループ状外郭部１３との間にはバネ材２０が位置している。ネジ１７の頭部１９によってバネ材２０を圧縮するようにして、切り欠き部１５に配置されたネジ１７によってヒートパイプ１０が基板等に固定される。

このように、ウイック保持部材を配置することによって、ウイック材が安定してコンテナの内壁面に保持され、コンテナ内壁面とウイック部材との間での毛管力が活用できるようになる。毛管力が増すことによって、トップヒートモードにおいても、より安定して作動するヒートパイプが得られる。
次に実施例によって具体的に説明する。

外形が縦９１ｍｍ×横９１ｍｍ×高さ２．３ｍｍからなり、中央部、側壁部、および、側壁部の四周のフランジ形状の外周部を備えたＣ１１００製のコンテナ材を２枚準備した。フランジ形状の外周部の内側には、外形Φ７ｍｍでフランジ形状の外周部の面まで押し下げるように絞って形成された４個のエンボス部（即ち、貫通孔周辺部および周壁部を備えている）が形成されている。各エンボス部の概ね平坦な貫通孔周辺部には、Φ４．４ｍｍの貫通孔が穿孔されている。

このように準備された２つのコンテナ材の外周部の側壁部に近い一部（側壁部から０．８ｍｍの領域のみ）および貫通孔周辺部の表面を機械的に研磨して酸化膜を除去した状態で、２枚のコンテナ材を、内部に空洞部ができるようにつき合わせ、内部に還元処理されて表面の濡れ性が高められたＣ１０２０製のメッシュ材と作動液としての純水を入れた状態で、外周部の側壁部に近い一部（側壁部から０．８ｍｍの領域のみ）と貫通孔周辺部とを全周にわたって同時に荷重をかけて真空中で圧接して圧接接合式ヒートパイプを形成した。

外形が縦９１ｍｍ×横９１ｍｍ×高さ２．３ｍｍからなり、中央部、側壁部、および、側壁部の四周のフランジ形状の外周部を備えたＣ１１００製のコンテナ材を２枚準備した。１枚のコンテナ材には、フランジ形状の外周部の内側に、外形Φ７ｍｍでフランジ形状の外周部の面まで押し下げるように絞って形成された４個のエンボス部を備え、各エンボス部の概ね平坦な貫通孔周辺部に、Φ４．４ｍｍの貫通孔が穿孔されている。他の１枚のコンテナ材には、更に、２つのエンボス部の間に断面が釣鐘状に絞って形成された４つの窪み部を備えている。窪み部は、外周部および貫通孔周辺部の接合面よりも反対側に深く押し下げられて形成されている。

実施例２で使用したコンテナ材のうち、釣鐘状の絞りがない方のコンテナ材に、ニッケルめっきを施したアルミニウム製の放熱フィンを半田付けし、他方のコンテナ材の表面に受熱板を半田付けた。２枚のコンテナ材を対向配置して、Ｃ１０２０製の伝熱ブロック材およびメッシュ材、更に作動液としての純水をコンテナ内部に入れた状態で、外周部の側壁部に近い一部（側壁部から０．８ｍｍの領域のみ）と貫通孔周辺部とを全周にわたって同時に荷重をかけて真空中で圧接して圧接接合式ヒートパイプを備えたヒートシンクを形成した。
放熱フィンの材質としてアルミニウム製のフィンを用いた。フィンの接合に際して、フィンピッチの制御、コンテナ材およびフィン材を極力軟化させないために、低融点のＳｎＢｉ半田を用いた。

上述したように、この発明の圧接接合式ヒートパイプによると、２枚のコンテナ材のそれぞれに形成された取り付け用貫通孔の周辺部および外周部の側壁部に近い一部を圧接接合するので、使用する部材数を増やすことなく、圧接部の端部が薄くても、作業効率を高め、且つ、作動液を収納した状態で、高温処理を伴うことなく接合して、気密な空洞部を有するコンテナを得ることができる。

図１は、２枚のコンテナ材を対向配置した状態を説明する図である。図１（a）は、貫通孔が形成されたコンテナ材の平面図である。図１（ｂ）は図１（a）に示すコンテナ材のＡ−Ａ断面図である。図１（ｃ）は２枚のコンテナ材を対向配置したときの外周部および貫通孔周辺部を示す部分断面拡大図である。図２は、圧接後の外周部の状態を説明する部分断面拡大図である。図３は、一方のコンテナ材に窪み部を備えた、この発明の圧接接合式ヒートパイプの１つの態様を説明する断面図である。図４は、接合後の別の外周部の形状を説明する図である。図５は、この発明の圧接接合式ヒートパイプの他の１つの態様を説明する平面図である。図６は、図５の○で囲んだ部分の拡大図である。図７は図６に示した切り欠き部にネジを取り付けた状態を説明する平面図である。図８は図７のＡ−Ａ断面を示す。図９は従来のロウ材を接合部材として用いて、板型ヒートパイプの密閉性を損なわないように取り付け孔を設け、周囲を圧接する方法を説明する図である。

符号の説明

１コンテナ材
２コンテナ材
３外周部
４側壁部
５中央部
６貫通孔
７貫通孔周辺部（貫通孔周辺圧接部）
８周壁部
９窪み部
１０ヒートパイプ
１１フィン部
１２ループ状接合部
１３ループ状外殻部
１４空隙部
１５切り欠き部
１６凸部
１７ネジ
１８高さ方向の輪止め

Claims

２枚のコンテナ材の外周部分を気密に圧接して形成された、ループ状接合部とループ状外殻部とからなる外周部と、
対向配置された前記２枚のコンテナ材によって当該コンテナ材の中央部に形成された空洞であって、前記外周部によって形成された、内部に作動液を包含する気密な空洞部を備えたコンテナと、
を備え、
前記コンテナ材は、前記中央部に変形を生じさせうる材料からなり、
前記ループ状外殻部は、前記ループ状接合部を外側から囲い、前記ループ状接合部よりも厚い厚さを有し、かつ、当該ループ状外殻部を形成する前記２つのコンテナ材の部分の間に空隙部が存在するように形成されていることを特徴とする圧接接合式ヒートパイプ。
前記コンテナ材が概ね平坦な前記中央部と、前記外周部と、段差のある前記中央部および前記外周部を連絡する側壁部からなっており、前記ループ状接合部は、前記外周部のうち、前記側壁部から所定の距離の領域を圧接によって接合された部分であり、前記ループ状外殻部は、前記外周部のうち、未圧接のままの部分である、請求項１に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
２枚の前記コンテナ材の一方のコンテナ材の前記中央部の一部が、他方のコンテナ材の前記中央部の方向に押し下げられて形成された先端が曲面状の複数の窪み部を備えている、請求項１または２に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記窪み部が、前記２枚のコンテナ材の対向配置した前記外周部の一部を圧接したときに、前記２枚のコンテナ材の前記中央部の変形を防止することができる、前記側壁部の近傍の所定位置に設けられている、請求項３に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記コンテナ材に形成された前記窪み部は、前記外周部の接合面よりも前記他方コンテナ材に向かって釣鐘状に深く形成されている、請求項３または４に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記コンテナ材は四角形であり、前記コンテナ材の前記外周部の内側に形成された貫通孔と、前記貫通孔の周辺を気密に囲うように圧接して形成された貫通孔周辺圧接部とを備え、前記貫通孔及び前記貫通孔周辺圧接部が前記コンテナの４隅に形成され、前記窪み部が隣接する前記貫通孔周辺圧接部の間に形成されている、請求項３から５の何れか１項に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記コンテナ材は四角形であり、前記コンテナ材の前記外周部の内側に形成された貫通孔と、前記貫通孔の周辺を気密に囲うように圧接して形成された貫通孔周辺圧接部とを備え、前記外周部の接合面と前記貫通孔周辺圧接部の接合面が概ね同一面に位置している、請求項１から６の何れか１項に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記ループ状外郭部に切り欠き部を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
前記切り欠き部の付け根に凸部を有することを特徴とする請求項１から５、および８の何れか１項に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と段差を有する略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備えた、前記中央部に変形を生じさせうる材料からなる２枚のコンテナ材を調製し、
前記２枚の前記コンテナ材の前記外周部の表面の酸化膜を除去して、前記２枚のコンテナ材を対向配置し、
対向配置した前記２枚のコンテナ材の内部に作動液を導入した状態で、前記外周部の一部であって、前記側壁部から所定の距離の領域を圧接により接合させて密閉空洞部を備えたコンテナを形成し、
前記外周部の一部を前記圧接により接合することによって、前記側壁部から所定の距離の領域に圧接部分であるループ状接合部が形成され、前記ループ状接合部の外側の未圧接部分に、前記ループ状接合部よりも厚く、かつ、当該外周部を形成する前記２つのコンテナ材の部分の間が空隙部となるループ状外殻部が形成されることを特徴とする圧接接合式ヒートパイプの製造方法。