JP5638049B2 - Loop type heat pipe - Google Patents
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Description
この発明は、蒸発部で蒸気化されて凝縮部に向けて流動する作動流体と、凝縮部で凝縮されて蒸発部に向けて流動する作動流体との対向流が生じないように構成されたループ型ヒートパイプに関し、特に、蒸発部と作動流体との間の熱抵抗を低減させたループ型ヒートパイプに関するものである。 The present invention is a loop configured so that a counter flow between a working fluid that is vaporized in an evaporation section and flows toward a condensing section and a working fluid that is condensed in the condensing section and flows toward an evaporation section does not occur. More particularly, the present invention relates to a loop heat pipe in which the thermal resistance between the evaporation section and the working fluid is reduced.
ループ型ヒートパイプの一例が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたループ型ヒートパイプは、発熱体の熱を受け取って液相の作動流体を蒸発させる蒸発部と、気相の作動流体の熱を外部に放出させて凝縮させる複数の凝縮部と、これらの間で、上述したように相変化する作動流体を循環させる複数の循環路とを備えている。各循環路にはバルブがそれぞれ設けられており、各バルブの開閉はバルブ制御部によって制御されるように構成されている。そして、この特許文献1に記載されたループ型ヒートパイプでは、蒸発部に熱伝達可能に接触される発熱体の発熱量に応じて上記の各バルブの開閉を制御することにより、作動流体の潜熱の形で輸送される熱の輸送先を変更するように構成されている。具体的には、発熱体の発熱量が小さい場合は、蒸発部に対して放熱量が小さい凝縮部が連通され、発熱量が大きい場合は、蒸発部に対して放熱量が大きい凝縮部が連通されるように構成されている。 An example of a loop heat pipe is described in Patent Document 1. The loop-type heat pipe described in Patent Document 1 includes an evaporation unit that receives heat from a heating element and evaporates a liquid-phase working fluid, and a plurality of vapor-type working fluids that release heat to the outside and condense it. A condensing unit and a plurality of circulation paths for circulating the working fluid that changes phase as described above are provided. Each circulation path is provided with a valve, and the opening and closing of each valve is controlled by a valve control unit. In the loop heat pipe described in Patent Document 1, the opening and closing of each valve is controlled according to the amount of heat generated by the heating element that is in contact with the evaporation section so as to be able to transfer heat. It is comprised so that the transport destination of the heat conveyed in the form of may be changed. Specifically, when the heat generation amount of the heating element is small, a condensing unit having a small heat dissipation amount communicates with the evaporation unit, and when the heat generation amount is large, a condensing unit having a large heat dissipation amount communicates with the evaporation unit. It is configured to be.
上述した特許文献1に記載された構成では、凝縮部で凝縮した作動流体は重力によって蒸発部に注入されるため、すなわち特には圧力をかけて蒸発部に作動流体を注入しないため、蒸発部の表面から作動流体に対する熱伝達効率が低く、蒸発の過程での熱抵抗が高くなってしまう可能性がある。また、液相の作動流体をそのまま蒸発部に供給すると、作動流体の液滴が大きくなり、蒸発部の表面から液相の作動流体に対して熱を伝達する面積が小さくなってしまう。さらに、作動流体は、その表面張力のために、蒸発の過程で小さな液滴になりにくく、そのため、上記の面積が小さいままとなり熱抵抗が大きくなってしまう可能性がある。そして、蒸発部の温度が作動流体の沸点よりも十分に高い場合は、ライデンフロスト現象が生じることにより、すなわち、蒸発部の表面と液相の作動流体との間に蒸気化した作動流体の層が形成されて液相の作動流体が蒸発部に接触しにくくなり熱抵抗が増大してしまう可能性がある。 In the configuration described in Patent Document 1 described above, the working fluid condensed in the condensing unit is injected into the evaporating unit by gravity, that is, in particular, the working fluid is not injected into the evaporating unit by applying pressure. There is a possibility that the heat transfer efficiency from the surface to the working fluid is low, and the thermal resistance during the evaporation process is high. Further, when the liquid-phase working fluid is supplied to the evaporation unit as it is, the droplets of the working fluid increase, and the area for transferring heat from the surface of the evaporation unit to the liquid-phase working fluid decreases. Furthermore, because of the surface tension of the working fluid, it is difficult for it to become small droplets during the evaporation process, so that the above-mentioned area remains small and the thermal resistance may increase. When the temperature of the evaporating part is sufficiently higher than the boiling point of the working fluid, a layer of the working fluid vaporized between the surface of the evaporating part and the liquid-phase working fluid is generated due to the Leidenfrost phenomenon. Is formed, and the liquid-phase working fluid is unlikely to come into contact with the evaporating portion, and the thermal resistance may increase.
この発明は上述した課題に着目してなされたものであり、蒸発部の表面と液相の作動流体との接触面積を増大させてこれらの間の熱抵抗を低減させたループ型ヒートパイプを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and provides a loop heat pipe in which the contact area between the surface of the evaporation section and the liquid-phase working fluid is increased to reduce the thermal resistance therebetween. It is intended to do.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、発熱体から熱を奪う蒸発部と外部に放熱する凝縮部とが、蒸気管と液戻り管とによって循環路を形成するように連通され、かつ、前記循環路の内部を脱気した状態で凝縮性の流体が作動流体として封入されているループ型ヒートパイプにおいて、前記凝縮部が前記蒸発部よりも高い位置でかつ外部に放熱するように配置され、前記作動流体を前記蒸発部に対して細かな液滴にしかつ高圧で供給する注液手段を備え、前記注液手段は、前記循環路の内部に封入される前記作動流体の全量を収納可能でかつ前記凝縮部で放熱して液化した作動流体を前記蒸発部に向けて流動させる前記液戻り管に連通されたリザーバと、前記リザーバを加圧する加圧手段と、前記加圧手段によって加圧されることにより前記リザーバから吐出された前記作動流体を細かな液滴にするノズルとを備え、前記ノズルは、単段式ノズルと二段式ノズルとのうち少なくともいずれか一方であり、前記加圧手段は、少なくとも加圧タンクを有し、前記加圧タンク内の圧力を前記リザーバに供給することによって前記リザーバを加圧するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that the evaporating part for removing heat from the heating element and the condensing part for releasing heat to the outside communicate with each other so as to form a circulation path by the steam pipe and the liquid return pipe. And in a loop heat pipe in which a condensable fluid is sealed as a working fluid in a state where the inside of the circulation path is evacuated, the condensing part radiates heat to a position higher than the evaporation part. are arranged to, e Bei the liquid pouring means for supplying the working fluid at high pressure using merge into fine droplets to the vaporization section, the liquid pouring means, the working fluid is sealed inside the circulation path A reservoir connected to the liquid return pipe for flowing the working fluid liquefied by radiating heat in the condensing unit toward the evaporation unit, a pressurizing unit for pressurizing the reservoir, and the pressurizing unit Pressurized by pressure means A nozzle that makes the working fluid discharged from the reservoir into fine droplets, the nozzle being at least one of a single-stage nozzle and a two-stage nozzle, and the pressurizing means is , Having at least a pressurizing tank, and configured to pressurize the reservoir by supplying the pressure in the pressurizing tank to the reservoir .
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記液戻り管における前記リザーバが連通されている箇所の上流側と下流側とに前記液戻り管を開閉する開閉弁がそれぞれ設けられており、前記上流側の開閉弁を開きかつ前記下流側の開閉弁を閉じている場合は前記リザーバに前記作動流体が貯留されており、前記上流側の開閉弁を閉じかつ前記下流側の開閉弁を開き更に前記加圧手段によって前記リザーバを加圧した場合に、前記リザーバから前記蒸発部に対して前記作動流体が前記ノズルを介して供給されるように構成されていることを特徴とするループ型ヒートパイプである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, on-off valves for opening and closing the liquid return pipe are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the liquid return pipe where the reservoir communicates. And when the upstream side open / close valve is opened and the downstream side open / close valve is closed, the working fluid is stored in the reservoir, the upstream side open / close valve is closed, and the downstream side open / close valve is opened. When the valve is opened and the reservoir is further pressurized by the pressurizing means, the working fluid is supplied from the reservoir to the evaporation section through the nozzle. It is a loop heat pipe.
この発明によれば、注液手段によって細かな液滴にされた作動流体が高圧で蒸発部に供給されるため、蒸発部の表面から作動流体に対して熱を伝達する面積を拡大させることができる。そのため、蒸発部と作動流体との間の熱抵抗を低減することができる。また、ライデンフロスト現象が生じることを防止もしくは抑制することができる。結局、この発明によれば、蒸発部における熱抵抗を低減し、ひいてはループ型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることができる。 According to this invention, since the working fluid made into fine droplets by the liquid injection means is supplied to the evaporation unit at a high pressure, the area for transferring heat from the surface of the evaporation unit to the working fluid can be increased. it can. Therefore, the thermal resistance between the evaporation unit and the working fluid can be reduced. Further, the occurrence of the Leidenfrost phenomenon can be prevented or suppressed. Eventually, according to the present invention, it is possible to reduce the thermal resistance in the evaporation section and thus improve the heat transport capability of the loop heat pipe.
また、この発明によれば、加圧手段によって加圧された液相の作動流体はノズルを通過させられて細かな液滴にされる。そのため、液滴の大きさをより細かくすることができる。 Further, according to the present invention, the working fluid of the pressurized liquid phase by pressurizing means is in fine droplets are passed through a nozzle. Therefore, the size of the droplet can be made finer.
さらに、この発明によれば、液戻り管におけるリザーバが連通されている箇所の上流側の開閉弁を開きかつ下流側の開閉弁を閉じている場合は蒸発部に作動流体は供給されないので、発熱体から蒸発部に熱が伝わるとしても、蒸発部で作動流体の蒸発が生じず、発熱体が積極的に冷却されることはない。これに対して上流側の開閉弁を閉じかつ下流側の開閉弁を開き更に加圧手段によってリザーバを加圧した場合は、加圧された液相の作動流体がリザーバからノズルに向けて吐出される。その高圧の液相の作動流体はノズルで細かな液滴にされて蒸発部に供給されるため、蒸発部と作動流体との間の熱伝達面積を拡大してこれらの間の熱抵抗を低下することができる。 Further, according to the present invention, when the on-off valve on the upstream side of the portion where the reservoir in the liquid return pipe is communicated is opened and the on-off valve on the downstream side is closed, the working fluid is not supplied to the evaporation section. Even if heat is transferred from the body to the evaporation unit, the working fluid does not evaporate in the evaporation unit, and the heating element is not actively cooled. On the other hand, when the upstream open / close valve is closed and the downstream open / close valve is opened and the reservoir is pressurized by the pressurizing means, the pressurized liquid-phase working fluid is discharged from the reservoir toward the nozzle. The The high-pressure liquid-phase working fluid is made into fine droplets by the nozzle and supplied to the evaporation section, so the heat transfer area between the evaporation section and the working fluid is expanded to reduce the thermal resistance between them. can do.
次に、この発明を具体的に説明する。この発明に係るループ型ヒートパイプは半導体チップボンダの冷却装置として使用することができる。先ず、半導体チップボンダの構成について簡単に説明すると、図5の(A)および(B)はボンダヘッド1およびステージ2を示す模式的な部分図であって、ステージ2はその上面に基板3を水平に載置して位置決めするように構成されている。ボンダヘッド1はそのステージ2の上方で、X軸方向およびY軸方向ならびにZ軸方向の三軸方向、すなわち水平方向および鉛直方向に移動させられるように構成されている。このボンダヘッド1は、基体部分に相当する金属ブロック4を備えており、その金属ブロック4の下面側に、冷却部5および吸込みヘッド6ならびに吸着部7が設けられている。
Next, the present invention will be specifically described. The loop heat pipe according to the present invention can be used as a cooling device for a semiconductor chip bonder. First, the configuration of the semiconductor chip bonder will be briefly described. FIGS. 5A and 5B are schematic partial views showing the bonder head 1 and the
金属ブロック4は、例えばステンレス鋼によって形成された直方体状もしくは円柱状の部材である。金属ブロック4の下端面にすなわちステージ2に対向する面に、上記の冷却部5が取り付けられており、この冷却部5の下面に、吸込みヘッド6を介して一体的に設けられている吸着部7は、半導体チップ8を真空吸着して保持するように構成されている。そして、ステージ2の上面に載置されて位置決めされた基板3上には、ソルダバンプ(以下、単にバンプと記す)9が配置され、半導体チップ8を保持しているボンダヘッド1がその上方に移動させられた後、図5の(B)に示すように基板3に向けて下降し、バンプ9を挟み付けた状態となるよう半導体チップ8を基板3に対して押し付ける。この状態でバンプ9が加熱されて溶融し、その後、バンプ9が冷却されて固化することにより、半導体チップ8を基板3に接合する。なお、バンプ9の加熱はボンダヘッド1に設けられている図示しないセラミックヒータに通電して100℃〜400℃に5〜6秒、昇温することにより行われる。したがって、ここに示す例では、図示しないセラミックヒータやセラミックヒータによって加熱されるバンプ9がこの発明における発熱体に相当している。また、これらの冷却は冷却部5を動作させて行われる。
The
図1は、この発明に係るループ型ヒートパイプ10を模式的に示す図である。ループ型ヒートパイプ10は、蒸発部11と凝縮部12とが、蒸気管13および液戻り管14によって、全体して循環路を形成するように連通されて構成されている。その循環路の内部に、空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で、水などの凝縮性の流体が作動流体として所定量封入されている。このループ型ヒートパイプ10の原理的な構成は、従来知られているループ型ヒートパイプと同様であり、蒸発部11に入熱があってその温度が高くなり、かつ凝縮部12で放熱があってその温度が低くなると、蒸発部11で作動流体が蒸発し、その蒸気が凝縮部12に流動して凝縮部12で放熱し、その結果、作動流体がその潜熱の形で蒸発部11から凝縮部12に熱を輸送する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
冷却部5に上記の蒸発部11が配置されていて蒸発部11がボンダヘッド1から熱を奪うように構成されている。すなわち、蒸発部11は中空の平板状の部分であって、その上面が前述した金属ブロック4の下面に熱伝達可能に密着させられ、また蒸発部11の下面に前述した吸着部7が取り付けられている。
The
凝縮部12は、蒸発部11よりも高い位置に配置され、外部に放熱するように構成されている。その放熱は気中放熱や水中放熱のいずれであってもよく、図1には気中放熱を行うように構成した例を示してある。すなわち、蒸気管13の上端部に連通させられた蒸気側ヘッダー管12Aが設けられており、その蒸気側ヘッダー管12Aから複数の分岐管12Bが延び出ている。その蒸気側ヘッダー管12Aの下側に液側ヘッダー管12Cが平行に配置され、その液側ヘッダー管12Cに液戻り管14の上端部が連通されている。この液側ヘッダー管12Cから前記分岐管12Bと同数の分岐管12Dが、前記分岐管12Bと平行になるように延び出ている。そして、上下方向で互いに平行になっている分岐管12B,12Dとの間に、これらの分岐管12B,12Dを連通するように、複数のフィン付き凝縮管12Eが配置されている。したがって、蒸気側ヘッダー管12Aから分岐管12Bを介して各フィン付き凝縮管12Eに作動流体蒸気を供給し、そのフィン付き凝縮管12Eで気中放熱を生じさせることにより作動流体を凝縮させ、作動液を分岐管12Dおよび液側ヘッダー管12Cから液戻り管14に流すように構成されている。
The condensing
凝縮部12から蒸発部11に向けて液相の作動流体を還流させる液戻り管14の途中に、リザーバ15が連通されている。このリザーバ15は液相の作動流体を貯留するためのものであって、その容積は、ループ型ヒートパイプ10に封入されている作動流体の全量を貯留できる容量に設定されている。液戻り管14のうちリザーバ15が接続されている箇所よりも上側の部分に液戻り管14を開閉する第1開閉弁16が設けられ、リザーバ15が接続されている箇所よりも下側の部分に、第2開閉弁17が設けられている。これらの開閉弁16,17は一例として電気的に制御される電磁弁によって構成することができ、液戻り管14の内部に気密状態に収容されている弁体を液戻り管14の外部に設けられた電磁コイルの磁力によって移動させることにより液戻り管14を開閉するように構成されている。液戻り管14のうち第2開閉弁17が設けられている箇所よりも下側の部分に、後述するノズルが設けられている。
A
上記のリザーバ15は圧力管18を介して加圧タンク19に連通されている。加圧タンク19には、窒素ガスやアルゴンガスなどの非凝縮性の不活性ガスが高圧で充填されている。圧力管18には、リザーバ15に対して加圧タンク19に充填された圧縮ガスを供給し、またその供給を停止する圧力供給用の開閉弁20が設けられている。この開閉弁20は一例として電気的に制御される電磁弁によって構成することができ、後述する圧力放出用の電磁弁を閉としている場合に、この圧力供給用の電磁弁20を開くことにより、加圧タンク19の圧縮ガスをリザーバ15に供給するように構成されている。このようにしてリザーバ15に圧縮ガスが供給されると、リザーバ15の内圧が増大させられ、その内圧によってリザーバ15内に貯留されている作動流体が液戻り管14に供給されるようになっている。
The
圧力管18のうち上記の圧力供給用の電磁弁20が設けられている箇所よりもリザーバ15側の部分に減圧管21が連通されている。減圧管21の端部は大気に連通されている。減圧管21には、リザーバ15内の圧力を大気中に放出する圧力放出用の開閉弁22が設けられている。この開閉弁22は例えば電気的に制御される電磁開閉弁によって構成することができ、上述した圧力供給用の電磁弁20が閉じられている場合に、この圧力放出用の電磁弁22を開くことによりリザーバ15の内部と大気とを連通してリザーバ15の内部の圧力を大気中に放出するように構成されている。
A
図2は、この発明に係るループ型ヒートパイプ10の断面図であり、リザーバ15は、ケーシング23を備え、その内部に蛇腹形状の伸縮容器24が収容されている。その伸縮容器24の内部に液相の作動流体が貯留されている。伸縮容器24とケーシング23の内壁面とによって形成される空間が圧力室25となっており、この圧力室25に上記の圧力管18を介して加圧タンク19が連通されている。すなわち、圧力室25は、ループ型ヒートパイプ10の循環路に対して伸縮容器24によって完全に分離された空間となっている。この圧力室25に加圧タンク19の圧縮ガスが供給されてその圧力が増大すると、伸縮容器24が収縮させられてその体積が減少する。そして伸縮容器24の内部に貯留されている液相の作動流体がリザーバ15から吐出されるようになっている。上記の伸縮容器24は例えばゴムや合成樹脂などの弾性を有する素材によって構成することが好ましい。なお、ケーシング23の内部にピストンを配置し、そのピストンによって圧力室を液相の作動流体を貯留する部分とを分け隔てもよい。すなわち、ケーシング23をシリンダとして使用し、上記のピストンを加圧タンク19の圧縮ガスによって移動させることにより液相の作動流体をリザーバ15から吐出するように構成してもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
液戻り管14のうち第2開閉弁17が設けられている箇所よりも下側の部分に、ノズル26が設けられている。このノズル26は、リザーバ15から吐出された液相の作動流体を細かな液滴にするためのものである。したがって、このノズル26としては、例えば、圧力を加えられた流体を、小径のオリフィスから噴出させることにより、その下流側に液体の微粒子を飛散させるように構成された従来知られている単段式ノズルを使用することができる。また、単段式ノズルよりも微細な液滴を高速で噴出させるように構成されたラバールノズルと称される二段式ノズルも使用することができる。この発明では、いずれのノズルであっても使用することができるが、二段式ノズルを使用すれば、蒸発部11の表面に対してより微細な作動流体の液滴を噴霧することができるので、後述するように、蒸発部11の表面と作動流体との間における熱伝達面積や熱伝達効率を向上させてこれらの間の熱抵抗を低減することができる。なお、上記のリザーバ15および加圧タンク19ならびに各電磁弁16,17,18,22そしてノズル26がこの発明における注液手段に相当し、加圧タンク19および各電磁弁16,17,20,22がこの発明における加圧手段に相当している。
A
次に、上述した半導体チップボンダの冷却装置として機能するこの発明に係るループ型ヒートパイプ10の作用について説明する。ボンダヘッド1は図5に示すように半導体チップ8を吸着して保持し、その半導体チップ8を図5の(B)に示すように、基板3との間にバンプ9を挟み付けた状態で基板3に対して押し付ける。このように、図示しないセラミックヒータに通電してバンプ9を加熱する前においては、第1開閉弁16は開かれており、第2開閉弁17は閉じられている。また圧力供給用の電磁弁20は閉じられており、圧力放出用の電磁弁22は開かれている。この状態が図2に示す状態であり、これを休止状態と称する。休止状態では、リザーバ15の圧力室25の圧力は大気圧と同じになっている。また、蛇腹形状の伸縮容器24は膨張した状態になっており、その内部には液相の作動流体が満たされている。すなわち、蒸発部11に作動流体が供給されていないので、蒸発部11はドライアウト状態になっている。
Next, the operation of the
次いで、図示しないセラミックヒータに通電してバンプ9を加熱し、溶融させる。このバンプ9の加熱の過程では、各電磁弁16,17,20,22は全て閉じられており、リザーバ15の圧力室25と大気とを連通している状態が遮断されている。この状態が図3に示す状態であり、これを待機状態と称する。図3に示す待機状態では、全ての電磁弁16,17,20,22が閉じられているので、作動流体は未だリザーバ15に貯留されており、蒸発部11はドライアウト状態になっている。そのため、バンプ9を加熱する熱が冷却部5を構成している蒸発部11に伝達されるとしても、蒸発部11で作動流体の蒸発が生じないので、ボンダヘッド1あるいはバンプ9が冷却されることはない。
Next, the
バンプ9の加熱は、例えば100℃〜400℃で5〜6秒程度行われ、バンプ9が溶融する。セラミックヒータに対する通電が止められて加熱が停止されると、ほぼ同時に圧力供給用の電磁弁20および第2開閉弁17が開かれ、蒸発部11に対して液相の作動流体が供給される。この状態が図4に示す状態であり、これを動作状態と称する。この動作状態についてより具体的に説明する。圧力供給用の電磁弁20が開かれると、加圧タンク19の圧縮ガスがリザーバ15の圧力室25に供給されてその圧力が増大し、その増大した圧力によって伸縮容器24が収縮させられる。伸縮容器24の収縮に伴ってその内部に貯留されていた作動流体が吐出される。このようにしてリザーバ15から加圧されて吐出された作動流体は、液戻り管14に供給され、その管内のおける作動流体の圧力が増大させられる。また、第1開閉弁16は閉じられているため、高圧の作動流体は第2開閉弁17を介してノズル26に供給され、ノズル26からスプレーされる。つまり、作動流体はノズル26により細かな液滴にされて蒸発部11に供給される。なお、バンプ9の冷却に要する時間が短く、また必要とする作動流体の量が少ない場合には、上述した電磁弁17を継続して開く替わりに、液相の作動流体を噴射(スプラッシュ)するように電磁弁17を僅かな時間だけ開いてもよい。
The
液相の作動流体は、蒸発部11で加熱されることにより、先ず、その顕熱の形で熱を奪ってボンダヘッド1もしくはバンプ9を冷却する。また、作動流体は更に加熱されて蒸発し、その潜熱の形で熱を奪ってボンダヘッド1もしくはバンプ9を冷却する。より具体的に説明すると、この発明では、液相の作動流体は上述したように、ノズル26によって細かな液滴にされて蒸発部11に供給されるため、液相の作動流体と蒸発部11の表面との接触面積が拡大されている。すなわちこれらの間の熱伝達面積が拡大されている。しかも、細かな液滴にされた作動流体は高圧で蒸発部11に注入されているため、蒸発部11の表面から液相の作動流体に対する熱伝達率が、上記のように高圧で注入しない場合に比較して、増大されている。これに加えて、細かな液滴にされた作動流体が高圧で蒸発部11に注入されているため、蒸発部11と作動流体との温度差が大きくかつ低圧の場合に頻発するライデンフロスト現象を防止もしくは抑制することができる。そのため、この発明では、蒸発部11と液相の作動流体との間の熱抵抗を従来に比較して低下させて高い熱伝達効率を得ることができる。
The liquid-phase working fluid is heated by the evaporating
そして、上記のようにして生じた作動流体の蒸気は、外部に放熱して温度および圧力の低くなっている凝縮部12に向けて蒸気管13の内部を流動する。そして、凝縮部12において外部に放熱して凝縮し、その液相の作動流体は液戻り管14に流れ下る。すなわち、作動流体がその潜熱の形で蒸発部11から凝縮部12に熱を輸送し、その結果、ボンダヘッド1もしくはバンプ9はその熱が奪われて冷却される。その場合、作動流体の単位量当たりの潜熱は顕熱に比べて多く、ましてや空気の単位量当たりの顕熱より格段に多いから、ボンダヘッド1もしくはバンプ9を急速に冷却することができる。
And the vapor | steam of the working fluid produced | generated as mentioned above flows inside the vapor | steam pipe |
バンプ9が上記のように冷却されて固化すると、ループ型ヒートパイプ10は図2に示す休止状態にされる。すなわち、ループ型ヒートパイプ10の熱輸送動作が停止させられ、ボンダヘッド1もしくはバンプ9の冷却が停止する。これとほぼ同時に吸着部7による半導体チップ8の吸着が解かれ、ボンダヘッド1が半導体チップ8から離れる方向に移動する。このようにして半導体チップ8を基板3に接合する一連の工程に要する時間は、溶融したバンプ9を冷却して固化させることに要する時間が短くなる分、短縮することができ、そのため上記の半導体チップ8を組み込んだ電子製品の生産性を向上させることができる。また、バンプ9を加熱して溶融させることによりその近辺の空気の温度が高くなり、あるいは何らかのガスが生じたとしても、このような温度の高い空気やガスを周囲の作業環境に拡散させることがないので、作業環境の悪化を防止することができる。
When the
10…ループ型ヒートパイプ、 11…蒸発部、 12…凝縮部、 13…蒸気管、 14…液戻り管、 15…リザーバ、 19…加圧タンク。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記凝縮部が前記蒸発部よりも高い位置でかつ外部に放熱するように配置され、
前記作動流体を前記蒸発部に対して細かな液滴にしかつ高圧で供給する注液手段を備え、
前記注液手段は、前記循環路の内部に封入される前記作動流体の全量を収納可能でかつ前記凝縮部で放熱して液化した作動流体を前記蒸発部に向けて流動させる前記液戻り管に連通されたリザーバと、前記リザーバを加圧する加圧手段と、前記加圧手段によって加圧されることにより前記リザーバから吐出された前記作動流体を細かな液滴にするノズルとを備え、
前記ノズルは、単段式ノズルと二段式ノズルとのうち少なくともいずれか一方であり、
前記加圧手段は、少なくとも加圧タンクを有し、前記加圧タンク内の圧力を前記リザーバに供給することによって前記リザーバを加圧するように構成されている
ことを特徴とするループ型ヒートパイプ。 The evaporator section that takes heat away from the heating element and the condenser section that radiates heat to the outside communicate with each other so as to form a circulation path by the steam pipe and the liquid return pipe, and condense in a state where the inside of the circulation path is evacuated. In a loop heat pipe in which a sexual fluid is sealed as a working fluid,
The condensing part is disposed at a position higher than the evaporation part and dissipates heat to the outside,
E Bei the liquid pouring means for supplying the working fluid at high pressure using merge into fine droplets to the vaporization section,
The liquid injection means is provided in the liquid return pipe that can store the entire amount of the working fluid enclosed in the circulation path and causes the working fluid radiated and liquefied by the condensing unit to flow toward the evaporation unit. A reservoir that is communicated, a pressurizing unit that pressurizes the reservoir, and a nozzle that makes the working fluid discharged from the reservoir into fine droplets by being pressurized by the pressurizing unit,
The nozzle is at least one of a single-stage nozzle and a two-stage nozzle,
The loop heat pipe according to claim 1, wherein the pressurizing means has at least a pressurization tank, and is configured to pressurize the reservoir by supplying the pressure in the pressurization tank to the reservoir .
前記上流側の開閉弁を開きかつ前記下流側の開閉弁を閉じている場合は前記リザーバに前記作動流体が貯留されており、前記上流側の開閉弁を閉じかつ前記下流側の開閉弁を開き更に前記加圧手段によって前記リザーバを加圧した場合に、前記リザーバから前記蒸発部に対して前記作動流体が前記ノズルを介して供給されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のループ型ヒートパイプ。 On-off valves for opening and closing the liquid return pipe are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the portion where the reservoir in the liquid return pipe is communicated,
When the upstream open / close valve is opened and the downstream open / close valve is closed, the working fluid is stored in the reservoir, the upstream open / close valve is closed, and the downstream open / close valve is opened. 2. The apparatus according to claim 1 , wherein when the reservoir is pressurized by the pressurizing means, the working fluid is supplied from the reservoir to the evaporation section through the nozzle. loop heat pipe as claimed in.
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