JPH07112031B2 - 蝕刻された繊維の核形成部位を有する蒸発器およびその製造方法 - Google Patents
蝕刻された繊維の核形成部位を有する蒸発器およびその製造方法Info
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- JPH07112031B2 JPH07112031B2 JP2405881A JP40588190A JPH07112031B2 JP H07112031 B2 JPH07112031 B2 JP H07112031B2 JP 2405881 A JP2405881 A JP 2405881A JP 40588190 A JP40588190 A JP 40588190A JP H07112031 B2 JPH07112031 B2 JP H07112031B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒートパイプおよびヒー
トパイプ用蒸発器に関する。本発明は、さらに特定する
と、蒸発器の表面積を増大させ、そして同時に蒸発器の
表面上の核形成部位の数を増大させる技術に関する。さ
らに、本発明は上記の目的を達成するために黒鉛複合材
料を使用するものである。
トパイプ用蒸発器に関する。本発明は、さらに特定する
と、蒸発器の表面積を増大させ、そして同時に蒸発器の
表面上の核形成部位の数を増大させる技術に関する。さ
らに、本発明は上記の目的を達成するために黒鉛複合材
料を使用するものである。
【０００２】
【従来技術】出力の高い集積回路を冷却するために、い
くつかの従来技術の装置が使用されてきた。これらの装
置はファンのような簡単なアプローチや精巧なヒートパ
イプを包含するさらに複雑なアプローチを含んでいる。
くつかの従来技術の装置が使用されてきた。これらの装
置はファンのような簡単なアプローチや精巧なヒートパ
イプを包含するさらに複雑なアプローチを含んでいる。
【０００３】図１を参照すると、従来技術の標準型ヒー
トパイプおよび集積回路装置の構成を示してある。ヒー
トパイプ１０は、基本的には、二つの領域、すなわち、
凝縮器１８と、蒸発器１７とを備えている。蒸発器１７
の領域は、通常、流体１６を収納する流体溜めと、蒸発
面とからなっている。この流体１６は集積回路１２を冷
却するプロセスにおいて沸騰せしめられ、その結果発生
した蒸気がヒートパイプ１０のヒートチューブを通って
凝縮器１８まで移動する。凝縮器１８の領域は、通常、
ヒートパイプフィン１９を設けることにより規定されて
いる。
トパイプおよび集積回路装置の構成を示してある。ヒー
トパイプ１０は、基本的には、二つの領域、すなわち、
凝縮器１８と、蒸発器１７とを備えている。蒸発器１７
の領域は、通常、流体１６を収納する流体溜めと、蒸発
面とからなっている。この流体１６は集積回路１２を冷
却するプロセスにおいて沸騰せしめられ、その結果発生
した蒸気がヒートパイプ１０のヒートチューブを通って
凝縮器１８まで移動する。凝縮器１８の領域は、通常、
ヒートパイプフィン１９を設けることにより規定されて
いる。
【０００４】ヒートパイプ１０は灯心を備えていてもよ
いしまたは備えていなくてもよい。灯心は蒸発器１７の
領域から凝縮器１８の領域まで配置される繊維のマット
または束、またはみぞ、すなわち、気孔の配列である。
この灯心は凝縮液を集め、そして凝縮液を毛管作用によ
り蒸発器にもどす。灯心を備えたヒートパイプの利点
は、重力を考慮しないでヒートパイプを任意の位置に配
置することができることである。他方、灯心を備えてい
ないヒートパイプまたは熱サイホンは、凝縮した流体が
蒸発器１７の領域に流れもどるように直立状態に配置し
なければならない。
いしまたは備えていなくてもよい。灯心は蒸発器１７の
領域から凝縮器１８の領域まで配置される繊維のマット
または束、またはみぞ、すなわち、気孔の配列である。
この灯心は凝縮液を集め、そして凝縮液を毛管作用によ
り蒸発器にもどす。灯心を備えたヒートパイプの利点
は、重力を考慮しないでヒートパイプを任意の位置に配
置することができることである。他方、灯心を備えてい
ないヒートパイプまたは熱サイホンは、凝縮した流体が
蒸発器１７の領域に流れもどるように直立状態に配置し
なければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】蒸発面は、図１の横断
面図に示したように、全般的に平坦である。このため
に、表面積が最小になり、その結果、蒸発面と接触する
流体の量が最小になる。従来技術においては、表面積を
増大することにより、蒸発面と接触する流体の量が増大
せしめられ、したがって、冷却率が高められることが認
識されている。
面図に示したように、全般的に平坦である。このため
に、表面積が最小になり、その結果、蒸発面と接触する
流体の量が最小になる。従来技術においては、表面積を
増大することにより、蒸発面と接触する流体の量が増大
せしめられ、したがって、冷却率が高められることが認
識されている。
【０００６】しかしながら、表面積の増大に加えて、多
数の核形成部位、すなわち、壁部の過熱を少なくして沸
騰を開始するために表面内に小さい気泡を保持する微視
的な内曲した空洞を有することが望ましい。表面積を増
大させる現在の技術は、金属、しばしば銅である材料に
切込みをいれまたは表面が変化するように銅を成形する
ことを含む。しかしながら、蒸発面の輪郭の起伏が大き
い程、核形成部位を発生させるための表面の加工がさら
に困難になる。蒸発面を粗く仕上げるために、例えば、
レーザが使用されてきた。しかし、もしも表面積を増大
させるために、蒸発器にみぞを切り込むとすれば、切り
込まれたみぞの壁部に傷あとをつけるために、レーザを
所定位置まで動かすことが極めて困難である。そのう
え、十分な傷あとをつけることができる程度までレーザ
を操作することは、緩まんなプロセスであり、そして、
しばしば、大量生産とは全く異なって、一度に一つの装
置を使用して一回づつ実施しなければならない。
数の核形成部位、すなわち、壁部の過熱を少なくして沸
騰を開始するために表面内に小さい気泡を保持する微視
的な内曲した空洞を有することが望ましい。表面積を増
大させる現在の技術は、金属、しばしば銅である材料に
切込みをいれまたは表面が変化するように銅を成形する
ことを含む。しかしながら、蒸発面の輪郭の起伏が大き
い程、核形成部位を発生させるための表面の加工がさら
に困難になる。蒸発面を粗く仕上げるために、例えば、
レーザが使用されてきた。しかし、もしも表面積を増大
させるために、蒸発器にみぞを切り込むとすれば、切り
込まれたみぞの壁部に傷あとをつけるために、レーザを
所定位置まで動かすことが極めて困難である。そのう
え、十分な傷あとをつけることができる程度までレーザ
を操作することは、緩まんなプロセスであり、そして、
しばしば、大量生産とは全く異なって、一度に一つの装
置を使用して一回づつ実施しなければならない。
【０００７】それに加えて、軸方向の熱伝導率が銅の二
倍であることを含む興味ある特性を有する新しい繊維が
開発された。これらの繊維は黒鉛からなっている。
倍であることを含む興味ある特性を有する新しい繊維が
開発された。これらの繊維は黒鉛からなっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、黒鉛繊維の軸方向の熱伝導率を利用して、それに
より集積回路装置から熱を迅速に取り去る蒸発器を提供
することにある。
的は、黒鉛繊維の軸方向の熱伝導率を利用して、それに
より集積回路装置から熱を迅速に取り去る蒸発器を提供
することにある。
【０００９】本発明の別の一つの目的は、表面積を拡大
した蒸発器を提供することにある。
した蒸発器を提供することにある。
【００１０】本発明のさらに別の一つの目的は、核形成
部位を形成するために特に黒鉛の物理的特性を利用する
ことにより、拡大した表面積内に多数の核形成部位が形
成された蒸発器を提供することにある。
部位を形成するために特に黒鉛の物理的特性を利用する
ことにより、拡大した表面積内に多数の核形成部位が形
成された蒸発器を提供することにある。
【００１１】これらの目的および関連した目的は、この
明細書に開示した新規の蒸発器を使用することにより達
成することができる。本発明による蒸発器は複数個のピ
ンフィンに形成された黒鉛−Ｃu 複合材料からなってい
る。これらの複数個のピンフィンは蒸発器の表面積を増
大させる作用をする。蒸発器の表面領域は該表面上に複
数個の核形成部位を備えるように加工される。この蒸発
器は集積回路パッケージと直接に連結しまたはヒートパ
イプに使用することができる。
明細書に開示した新規の蒸発器を使用することにより達
成することができる。本発明による蒸発器は複数個のピ
ンフィンに形成された黒鉛−Ｃu 複合材料からなってい
る。これらの複数個のピンフィンは蒸発器の表面積を増
大させる作用をする。蒸発器の表面領域は該表面上に複
数個の核形成部位を備えるように加工される。この蒸発
器は集積回路パッケージと直接に連結しまたはヒートパ
イプに使用することができる。
【００１２】本発明の前記の目的および関連した目的、
利点ならびに特徴の達成は、当業者には、添付図面と共
に、本発明の以下のさらに詳細な説明を参照することに
よりさらに容易に明らかになろう。
利点ならびに特徴の達成は、当業者には、添付図面と共
に、本発明の以下のさらに詳細な説明を参照することに
よりさらに容易に明らかになろう。
【００１３】
【実施例】図１を参照すると、従来技術のヒートパイプ
の横断面図を示してある。ヒートパイプ１０は集積回路
１２（以下、「ダイ１２」と呼ぶ）から発生した熱を取
り去るために使用される。ダイ１２とヒートパイプ１０
との間には、熱分散器１５が配置されている。熱分散器
１５の機能はダイ１２から発生した熱をダイ１２単独の
表面積よりも大きい表面積にわたって分散させることで
ある。熱は熱分散器１５を介して伝播して、遂にはヒー
トパイプ１０の底部と接触する。そのときに、ヒートパ
イプ１０内の流体が加熱され、その結果、蒸気に変わ
る。この蒸気は熱をヒートパイプ１０内で上方に搬送す
る。流体から蒸気への相変化が冷却の原因になる。蒸気
は凝縮器１８内で凝縮し、そして（好ましい実施例にお
いては、図２の蒸発器３０を収納する）蒸発器１７の領
域まで流れもどる。
の横断面図を示してある。ヒートパイプ１０は集積回路
１２（以下、「ダイ１２」と呼ぶ）から発生した熱を取
り去るために使用される。ダイ１２とヒートパイプ１０
との間には、熱分散器１５が配置されている。熱分散器
１５の機能はダイ１２から発生した熱をダイ１２単独の
表面積よりも大きい表面積にわたって分散させることで
ある。熱は熱分散器１５を介して伝播して、遂にはヒー
トパイプ１０の底部と接触する。そのときに、ヒートパ
イプ１０内の流体が加熱され、その結果、蒸気に変わ
る。この蒸気は熱をヒートパイプ１０内で上方に搬送す
る。流体から蒸気への相変化が冷却の原因になる。蒸気
は凝縮器１８内で凝縮し、そして（好ましい実施例にお
いては、図２の蒸発器３０を収納する）蒸発器１７の領
域まで流れもどる。
【００１４】ダイ１２を回路板（図示せず）と連結する
ために、パッケージピン１４を有するパッケージ１３が
設けられている。ダイ１２はパッケージ１３内に装着さ
れている。その後、熱分散器１５がダイ１２およびパッ
ケージ１３の頂部上に装着される。この装着は接着、は
んだ付けまたはろう付けを含むいくつかのよく知られた
接合技術のいずれかにより行なうことができる。熱分散
器１５は、しばしば、熱伝導特性の点でよく知られてい
る銅（Ｃu ）で製造されている。その後、ヒートパイプ
１０が熱分散器１５と接合される。接合部を形成するた
めに、はんだ付けおよびろう付けがしばしば使用され
る。したがって、ヒートパイプ１０をダイ１２（または
パッケージ１３）に装着するために、二つの接合部が必
要である。第１の接合部はダイ１２（またはパッケージ
１３）と熱分散器１５との接合であり、そして第２の接
合部は熱分散器１５とヒートパイプ１０との接合であ
る。
ために、パッケージピン１４を有するパッケージ１３が
設けられている。ダイ１２はパッケージ１３内に装着さ
れている。その後、熱分散器１５がダイ１２およびパッ
ケージ１３の頂部上に装着される。この装着は接着、は
んだ付けまたはろう付けを含むいくつかのよく知られた
接合技術のいずれかにより行なうことができる。熱分散
器１５は、しばしば、熱伝導特性の点でよく知られてい
る銅（Ｃu ）で製造されている。その後、ヒートパイプ
１０が熱分散器１５と接合される。接合部を形成するた
めに、はんだ付けおよびろう付けがしばしば使用され
る。したがって、ヒートパイプ１０をダイ１２（または
パッケージ１３）に装着するために、二つの接合部が必
要である。第１の接合部はダイ１２（またはパッケージ
１３）と熱分散器１５との接合であり、そして第２の接
合部は熱分散器１５とヒートパイプ１０との接合であ
る。
【００１５】ヒートパイプ１０の底面には、蒸発器１７
の領域が形成されている。この蒸発器１７の領域におい
ては、ヒートパイプ１０内の流体１６は蒸発して蒸気に
なり、それにより冷却を促進する。この領域において考
慮しなければならない二つの本質的な物理的な現象があ
る。第一の現象は表面積である。第二の現象は核形成部
位の形成、換言すると、過熱を最小限にとどめることで
ある。
の領域が形成されている。この蒸発器１７の領域におい
ては、ヒートパイプ１０内の流体１６は蒸発して蒸気に
なり、それにより冷却を促進する。この領域において考
慮しなければならない二つの本質的な物理的な現象があ
る。第一の現象は表面積である。第二の現象は核形成部
位の形成、換言すると、過熱を最小限にとどめることで
ある。
【００１６】先づ、表面積について述べると、表面積が
大きい程、蒸発面と接触する流体１６の量が多くなり、
したがって、蒸発面から流体１６に伝達される熱の量が
大きくなる。有効面積の増大は適正な操作のために蒸発
面を湿潤しなければならない流体を補給する能力および
表面を含む固体材料の限定された熱伝導率のみによって
限定される。
大きい程、蒸発面と接触する流体１６の量が多くなり、
したがって、蒸発面から流体１６に伝達される熱の量が
大きくなる。有効面積の増大は適正な操作のために蒸発
面を湿潤しなければならない流体を補給する能力および
表面を含む固体材料の限定された熱伝導率のみによって
限定される。
【００１７】第二の重要な考慮すべき事項は過熱であ
る。過熱は特定の流体がある温度範囲にわたって沸騰す
ることがある現象を意味する。沸騰温度に影響をおよぼ
す主要な条件は核形成部位の密度である。核形成部位は
壁部の過熱を少なくして沸騰を開始するために表面内に
小さい気泡を保持する微視的な内曲した空洞（「内曲し
た」という用語は開口部が空洞の内側よりも小さいこと
を意味する）である。この技術分野においては、多数の
核形成部位が流体の沸点の低下を促進することが知られ
ている。
る。過熱は特定の流体がある温度範囲にわたって沸騰す
ることがある現象を意味する。沸騰温度に影響をおよぼ
す主要な条件は核形成部位の密度である。核形成部位は
壁部の過熱を少なくして沸騰を開始するために表面内に
小さい気泡を保持する微視的な内曲した空洞（「内曲し
た」という用語は開口部が空洞の内側よりも小さいこと
を意味する）である。この技術分野においては、多数の
核形成部位が流体の沸点の低下を促進することが知られ
ている。
【００１８】それと対照的に、平滑な沸騰表面の場合に
は、気体分子が蓄積する箇所が極めて少ない。その結
果、小数の大きい気泡が発生するが、これは流体内に乱
流を発生させるために十分ではない。これらの状態の下
では、相を流体から蒸気に実際に変化させる前に、流体
の温度がその沸点よりも高く上昇することがありうる。
もしも流体１６が標準大気圧に保たれた水であれば、水
は沸騰する前に１０1.７℃（２１５°Ｆ）に達し、また
は１０4.４℃（２２０°Ｆ）にすら達することがある。
は、気体分子が蓄積する箇所が極めて少ない。その結
果、小数の大きい気泡が発生するが、これは流体内に乱
流を発生させるために十分ではない。これらの状態の下
では、相を流体から蒸気に実際に変化させる前に、流体
の温度がその沸点よりも高く上昇することがありうる。
もしも流体１６が標準大気圧に保たれた水であれば、水
は沸騰する前に１０1.７℃（２１５°Ｆ）に達し、また
は１０4.４℃（２２０°Ｆ）にすら達することがある。
【００１９】ダイ１２を冷却する場合には、流体の沸点
をできる限り低くすることが望ましい。過熱量が大きい
程、ダイ１２の動作温度が高くなる。したがって、核形
成部位の数を増大することにより、ダイ１２の総合的な
動作温度が低下せしめられる。
をできる限り低くすることが望ましい。過熱量が大きい
程、ダイ１２の動作温度が高くなる。したがって、核形
成部位の数を増大することにより、ダイ１２の総合的な
動作温度が低下せしめられる。
【００２０】図２の（Ａ）および（Ｂ）を参照すると、
好ましい実施例の蒸発器３０の側面図および上面図をそ
れぞれ示してある。この好ましい実施例の重要な特徴は
蒸発器内に黒鉛繊維を使用していることである。これら
の黒鉛繊維は最近利用されるようになった。黒鉛繊維は
並はずれた軸方向の熱伝導率および低い（実際には、負
の）軸方向熱膨脹係数を有している。（黒鉛は非等方性
物質である。）市販用材料の一例は銅の約２倍の熱伝導
率を有する AmocoＰ−１２０である。これらの黒鉛繊維
は平面膨脹係数が低くかつ熱伝導率が高い金属マトリッ
クス複合材料（代表的には、Ａl またはＣu ）を製造す
るために使用されている。このような複合材料は、これ
らの特性の点から、出力の高い大型の集積回路を取り付
けるための理想的な基本材料になっている。
好ましい実施例の蒸発器３０の側面図および上面図をそ
れぞれ示してある。この好ましい実施例の重要な特徴は
蒸発器内に黒鉛繊維を使用していることである。これら
の黒鉛繊維は最近利用されるようになった。黒鉛繊維は
並はずれた軸方向の熱伝導率および低い（実際には、負
の）軸方向熱膨脹係数を有している。（黒鉛は非等方性
物質である。）市販用材料の一例は銅の約２倍の熱伝導
率を有する AmocoＰ−１２０である。これらの黒鉛繊維
は平面膨脹係数が低くかつ熱伝導率が高い金属マトリッ
クス複合材料（代表的には、Ａl またはＣu ）を製造す
るために使用されている。このような複合材料は、これ
らの特性の点から、出力の高い大型の集積回路を取り付
けるための理想的な基本材料になっている。
【００２１】この好ましい実施例は、本質的には、積重
ね体３１からなっている。積重ね体３１は黒鉛繊維およ
びＣu の複合材料からなっている。同様な金属、例え
ば、アルミニウム（Ａl ）もまた使用することができる
が、Ａl がある作動流体、例えば、アンモニアおよびフ
レオンに対してのみ使用することができることに留意す
ることが肝要である。積重ね体３１を形成するための二
つの主な方法がある。第一の方法においては、黒鉛マッ
ト（黒鉛繊維から織られたマトリックス）が準備され、
その上に薄い銅板が配置される。この集成体上に、別の
黒鉛マットが配置され、その後別の薄い銅板が配置さ
れ、その後同じ操作が反復して行なわれ、最終的に、黒
鉛の層およびＣu の層が交互に配置された積重ね体が構
成される。その後、積重ね体は高温、高圧の下で圧縮さ
れる。その結果、個々の層がもはや相互から見分けがつ
かない中実の構造体が得られる。第二の方法において
は、個々の黒鉛繊維が先づＣu でコーティングされ、そ
の後マットに織られる。その後、これらのマットの層は
高温、高圧の下で一緒にプレスされて、積重ね体３１が
形成される。この技術はアメリカン・シアナミド（ Ame
rican Cyanamid )により実施されている。
ね体３１からなっている。積重ね体３１は黒鉛繊維およ
びＣu の複合材料からなっている。同様な金属、例え
ば、アルミニウム（Ａl ）もまた使用することができる
が、Ａl がある作動流体、例えば、アンモニアおよびフ
レオンに対してのみ使用することができることに留意す
ることが肝要である。積重ね体３１を形成するための二
つの主な方法がある。第一の方法においては、黒鉛マッ
ト（黒鉛繊維から織られたマトリックス）が準備され、
その上に薄い銅板が配置される。この集成体上に、別の
黒鉛マットが配置され、その後別の薄い銅板が配置さ
れ、その後同じ操作が反復して行なわれ、最終的に、黒
鉛の層およびＣu の層が交互に配置された積重ね体が構
成される。その後、積重ね体は高温、高圧の下で圧縮さ
れる。その結果、個々の層がもはや相互から見分けがつ
かない中実の構造体が得られる。第二の方法において
は、個々の黒鉛繊維が先づＣu でコーティングされ、そ
の後マットに織られる。その後、これらのマットの層は
高温、高圧の下で一緒にプレスされて、積重ね体３１が
形成される。この技術はアメリカン・シアナミド（ Ame
rican Cyanamid )により実施されている。
【００２２】これらのマットを使用することにより、い
くつかの利点が得られる。第一の利点は、黒鉛−Ｃu 複
合マトリックスを使用することにより、この材料の総合
的な熱膨脹を調整するために、Ｃu および黒鉛の混合を
調整することができることである。例えば、黒鉛−Ｃu
複合材料を使用することは、シリコン集積回路に対して
適合した改良された熱膨脹係数が得られるので、純粋の
Ｃu を使用するよりも好ましい。これにより、ダイとの
確実な接着が得られる。第二の利点は平面熱伝導率が改
良されることである。
くつかの利点が得られる。第一の利点は、黒鉛−Ｃu 複
合マトリックスを使用することにより、この材料の総合
的な熱膨脹を調整するために、Ｃu および黒鉛の混合を
調整することができることである。例えば、黒鉛−Ｃu
複合材料を使用することは、シリコン集積回路に対して
適合した改良された熱膨脹係数が得られるので、純粋の
Ｃu を使用するよりも好ましい。これにより、ダイとの
確実な接着が得られる。第二の利点は平面熱伝導率が改
良されることである。
【００２３】その後、積重ね体３１は、該積重ね体を形
成するために使用される方法とは関係無く、蒸発器３０
の表面積を劇的に増大させるために切り込まれる。好ま
しい一実施例においては、積重ね体３１はピンフィン３
３の配列を形成するために機械加工され、すなわち、切
り詰められる。一般的には、積重ね体が表面積を増大す
るように加工されることが肝要である。
成するために使用される方法とは関係無く、蒸発器３０
の表面積を劇的に増大させるために切り込まれる。好ま
しい一実施例においては、積重ね体３１はピンフィン３
３の配列を形成するために機械加工され、すなわち、切
り詰められる。一般的には、積重ね体が表面積を増大す
るように加工されることが肝要である。
【００２４】その後、新しく規定された表面は、核形成
部位を形成するために処理される。切断された黒鉛−Ｃ
u の積重ね体３１は、黒鉛繊維の一部分を当初の核形成
部位を形成するために十分な深さまで除去するために、
蝕刻され、または別の方法で処理される。これは気体お
よび／または液体のエッチング剤の併用により行うこと
ができる。装置を「灰化すること」（ ashing ) として
知られている一つの好ましい方法は、黒鉛を４００−５
００℃の炉の最低温度において空気または酸素で焼いて
除去することからなる。エッチング工程を早める場合に
は、超音波を使用すると有利であることがある。蝕刻さ
れた空洞を凹角にし、すなわち、内曲させるべきである
ことに留意することが肝要である。これは受動態化され
た層の下をくり抜くエッチング剤によるエッチング工程
の一部分として行なうことができる。また、別の態様と
して、これは開口部のサイズを減少するために、めっき
またはビード噴射加工（ bead blasting )により行なう
ことができる。
部位を形成するために処理される。切断された黒鉛−Ｃ
u の積重ね体３１は、黒鉛繊維の一部分を当初の核形成
部位を形成するために十分な深さまで除去するために、
蝕刻され、または別の方法で処理される。これは気体お
よび／または液体のエッチング剤の併用により行うこと
ができる。装置を「灰化すること」（ ashing ) として
知られている一つの好ましい方法は、黒鉛を４００−５
００℃の炉の最低温度において空気または酸素で焼いて
除去することからなる。エッチング工程を早める場合に
は、超音波を使用すると有利であることがある。蝕刻さ
れた空洞を凹角にし、すなわち、内曲させるべきである
ことに留意することが肝要である。これは受動態化され
た層の下をくり抜くエッチング剤によるエッチング工程
の一部分として行なうことができる。また、別の態様と
して、これは開口部のサイズを減少するために、めっき
またはビード噴射加工（ bead blasting )により行なう
ことができる。
【００２５】切断工程の目的および結果は、多数の破断
された繊維を露出させ、その後蝕刻して核形成部位を形
成することである。別のエッチング技術は機械的な技
術、化学的な（特に、酸化および酸化に類似したプラズ
マエッチ）技術および超音波技術を含むことができる。
黒鉛およびＣu が非常に異なる特性を有していることに
留意することが肝要である。黒鉛を選択的に侵蝕させる
いくつかの方法がある。所望の結果は、繊維を蝕刻しか
つ銅を保持して、それにより表面内に多数の微視的なピ
ットを形成することである。
された繊維を露出させ、その後蝕刻して核形成部位を形
成することである。別のエッチング技術は機械的な技
術、化学的な（特に、酸化および酸化に類似したプラズ
マエッチ）技術および超音波技術を含むことができる。
黒鉛およびＣu が非常に異なる特性を有していることに
留意することが肝要である。黒鉛を選択的に侵蝕させる
いくつかの方法がある。所望の結果は、繊維を蝕刻しか
つ銅を保持して、それにより表面内に多数の微視的なピ
ットを形成することである。
【００２６】したがって、前記の構成の使用は、集積回
路から熱を取り去るために黒鉛の熱伝導特性を使用して
いる。それに加えて、この構成はこの熱を大きい表面積
および多数の核形成部位を有する蒸発器の表面に伝達さ
せるようになっている。
路から熱を取り去るために黒鉛の熱伝導特性を使用して
いる。それに加えて、この構成はこの熱を大きい表面積
および多数の核形成部位を有する蒸発器の表面に伝達さ
せるようになっている。
【００２７】黒鉛以外の材料も使用できることを理解す
べきである。また、ホイスカーまたは切断された繊維強
化材も望ましいことが判明するであろう。一つの変型は
金属マトリックス内にマイクロバルーンを使用すること
であろう。切断工具がマイクロバルーンと衝突するとき
に、マイクロバルーンが既製の空洞を露出する。
べきである。また、ホイスカーまたは切断された繊維強
化材も望ましいことが判明するであろう。一つの変型は
金属マトリックス内にマイクロバルーンを使用すること
であろう。切断工具がマイクロバルーンと衝突するとき
に、マイクロバルーンが既製の空洞を露出する。
【００２８】図３を参照すると、好ましい実施例の付加
的な特徴を示してある。また、図１を再び参照すると、
従来技術のヒートパイプ１０の構成を示してある。ヒー
トパイプ１０とダイ１２との間には、熱分散器１５が設
けられている。熱分散器１５は、その名称が示すとお
り、ダイ１２からの熱をヒートパイプ１０のより広い領
域に分散させる。熱分散器１５は、しばしば、金属、例
えば、Ｃu またはＣu −Ｗ（銅−タングステン）で製造
され、かつ熱を伝播する範囲が限られている。放熱子
（ヒートシンク）装置は、一般に、もしも熱を熱源（ダ
イ１２）から迅速に取り去ることができれば、多量の熱
を放散することができる。これが蒸発器を使用する要諦
であり、流体の熱を気体の熱に変えて熱をさらに高い割
合で移送することができる。
的な特徴を示してある。また、図１を再び参照すると、
従来技術のヒートパイプ１０の構成を示してある。ヒー
トパイプ１０とダイ１２との間には、熱分散器１５が設
けられている。熱分散器１５は、その名称が示すとお
り、ダイ１２からの熱をヒートパイプ１０のより広い領
域に分散させる。熱分散器１５は、しばしば、金属、例
えば、Ｃu またはＣu −Ｗ（銅−タングステン）で製造
され、かつ熱を伝播する範囲が限られている。放熱子
（ヒートシンク）装置は、一般に、もしも熱を熱源（ダ
イ１２）から迅速に取り去ることができれば、多量の熱
を放散することができる。これが蒸発器を使用する要諦
であり、流体の熱を気体の熱に変えて熱をさらに高い割
合で移送することができる。
【００２９】図３の構成の主な局面は、パッケージ１３
（またはダイ１２）と蒸発器５１との間の余分な接合部
をなくすことにある。従来技術において、パッケージ１
３を蒸発器１０に取り付けるために、パッケージ１３と
熱分散器１５との間の接合部と、熱分散器１５と蒸発器
１０との間の別の接合部とが必要であることを思い出さ
れたい。各々の接合部は製造工程においていくつかの工
程を必要とし、それ故に、例えば、ボイドまたは汚染の
ような欠陥が発生する機会が生ずる。これらの欠陥は熱
伝達を直接に損ないまたは接合部の破断を招くことがあ
る。接合部が破断すると、ダイ１２が適切に冷却されな
くなり、そして破壊する。したがって、本発明は二つの
接合部の一方をなくすことにより、接合部に関連した問
題が起こる可能性を５０％だけ減らすことができる。
（またはダイ１２）と蒸発器５１との間の余分な接合部
をなくすことにある。従来技術において、パッケージ１
３を蒸発器１０に取り付けるために、パッケージ１３と
熱分散器１５との間の接合部と、熱分散器１５と蒸発器
１０との間の別の接合部とが必要であることを思い出さ
れたい。各々の接合部は製造工程においていくつかの工
程を必要とし、それ故に、例えば、ボイドまたは汚染の
ような欠陥が発生する機会が生ずる。これらの欠陥は熱
伝達を直接に損ないまたは接合部の破断を招くことがあ
る。接合部が破断すると、ダイ１２が適切に冷却されな
くなり、そして破壊する。したがって、本発明は二つの
接合部の一方をなくすことにより、接合部に関連した問
題が起こる可能性を５０％だけ減らすことができる。
【００３０】図３から明らかであるように、（図１の）
熱分散器１５は使用されておらず、そしてヒートパイプ
５１が集積回路パッケージ１３の頂部に直接に連結され
ている。パッケージ１３はスラッグ５３を含んでいても
よいし含んでいなくてもよい。スラッグ５３は、ダイ１
２からの熱を取り去るための伝導を改良するために、あ
るパッケージに設けられている。このようにして、熱が
流体に直接に伝達され、流体が蒸気に変えられ、そして
ヒートパイプ５１を通して上方に運ばれ、フィン５２を
介して放散せしめられる。しかしながら、この構成によ
ると、その最も簡単な形態においては、最適化された蒸
発器の構造が得られない。凝縮器の組立て前に、スラッ
グ５３の中心部上の延長面を機械加工することにより、
または灯心／延長面の構造体をスラッグ５３の中心部に
はんだ付けすることにより、改良を行わなければならな
いかもしれない。
熱分散器１５は使用されておらず、そしてヒートパイプ
５１が集積回路パッケージ１３の頂部に直接に連結され
ている。パッケージ１３はスラッグ５３を含んでいても
よいし含んでいなくてもよい。スラッグ５３は、ダイ１
２からの熱を取り去るための伝導を改良するために、あ
るパッケージに設けられている。このようにして、熱が
流体に直接に伝達され、流体が蒸気に変えられ、そして
ヒートパイプ５１を通して上方に運ばれ、フィン５２を
介して放散せしめられる。しかしながら、この構成によ
ると、その最も簡単な形態においては、最適化された蒸
発器の構造が得られない。凝縮器の組立て前に、スラッ
グ５３の中心部上の延長面を機械加工することにより、
または灯心／延長面の構造体をスラッグ５３の中心部に
はんだ付けすることにより、改良を行わなければならな
いかもしれない。
【００３１】一つの考慮すべき事項はパッケージ１３の
表面を蒸発器として構成しなくてもよいし、また非常に
多数の核形成部位を備えなくてもよいことである。パッ
ケージ１３の表面は効率のよい蒸発器として機能させる
ために上記の教旨に従って作用させなければならないか
もしれない。そのうえ、従来技術の場合のように、蒸発
器の性能と、使用されるべき余分の接合部による付加的
な界面抵抗とのかね合いが必要である。さらに、組立て
工程は、機能的なダイ１２が損傷されないことを保証す
るように実施しなければならない。
表面を蒸発器として構成しなくてもよいし、また非常に
多数の核形成部位を備えなくてもよいことである。パッ
ケージ１３の表面は効率のよい蒸発器として機能させる
ために上記の教旨に従って作用させなければならないか
もしれない。そのうえ、従来技術の場合のように、蒸発
器の性能と、使用されるべき余分の接合部による付加的
な界面抵抗とのかね合いが必要である。さらに、組立て
工程は、機能的なダイ１２が損傷されないことを保証す
るように実施しなければならない。
【００３２】（図２および図３の）蒸発器３０は、冷却
効果を高めるために、蒸発器３０をスラッグ５３のかわ
りにパッケージ１３に直接に取り付けるか（または販売
者から受け取ったときのパッケージの構成により、スラ
ッグ５３の頂部に）取り付けることにより図３の構造体
に使用することができよう。蒸発器３０とパッケージ１
３との間の接合部は極端な温度に耐えられるように気密
に融着され、そしてどちらの部分をも損傷しない技術に
より形成されるべきである。ダイ１２からの熱は蒸発器
３０に直接に伝播し、その結果流体に伝播する。このよ
うにして、熱分散器１５と蒸発器３０との間の接合部に
生ずる熱伝達の非能率が減少せしめられる。そのうえ、
前述した蒸発気３０のすべての有利な特性を利用するこ
とができる。
効果を高めるために、蒸発器３０をスラッグ５３のかわ
りにパッケージ１３に直接に取り付けるか（または販売
者から受け取ったときのパッケージの構成により、スラ
ッグ５３の頂部に）取り付けることにより図３の構造体
に使用することができよう。蒸発器３０とパッケージ１
３との間の接合部は極端な温度に耐えられるように気密
に融着され、そしてどちらの部分をも損傷しない技術に
より形成されるべきである。ダイ１２からの熱は蒸発器
３０に直接に伝播し、その結果流体に伝播する。このよ
うにして、熱分散器１５と蒸発器３０との間の接合部に
生ずる熱伝達の非能率が減少せしめられる。そのうえ、
前述した蒸発気３０のすべての有利な特性を利用するこ
とができる。
【００３３】本発明の特定の実施例に関する上記の説明
は例示および説明の目的のために記載したものである。
これらの実施例は本発明を網羅しまたは開示した形態に
正確に限定することを意図したものではなく、上記の教
旨に基づいて多くの変型および変更を実施することがで
きることは明らかである。これらの実施例は本発明の原
理およびその実際の応用を最良に説明して、それにより
当業者が本発明ならびに意図された特定の用途に適合す
るように種々の変更を施した種々の実施例を最良に利用
できるようにするために選択しかつ記載したものであ
る。本発明の範囲は特許請求の範囲およびそれらと同等
の事項により規定されるように意図されている。
は例示および説明の目的のために記載したものである。
これらの実施例は本発明を網羅しまたは開示した形態に
正確に限定することを意図したものではなく、上記の教
旨に基づいて多くの変型および変更を実施することがで
きることは明らかである。これらの実施例は本発明の原
理およびその実際の応用を最良に説明して、それにより
当業者が本発明ならびに意図された特定の用途に適合す
るように種々の変更を施した種々の実施例を最良に利用
できるようにするために選択しかつ記載したものであ
る。本発明の範囲は特許請求の範囲およびそれらと同等
の事項により規定されるように意図されている。
【図１】従来技術のヒートパイプ装置の横断面図であ
る。
る。
【図２】（Ａ）は好ましい実施例の蒸発器の側面図、
（Ｂ）は好ましい実施例の蒸発器の上面図である。
（Ｂ）は好ましい実施例の蒸発器の上面図である。
【図３】別個の熱分散器を備えていない好ましい実施例
の付加的な特徴を示した横断面図である。
の付加的な特徴を示した横断面図である。
１０ ヒートパイプ １２ 集積回路（ダイ） １３ 回路板パッケージ １５ 熱分散器 １６ 流体 １７ 蒸発器領域 １８ 凝縮器 ３０ 蒸発器 ３１ 積重ね体 ３３ ピンフィン ５１ 蒸発器 ５２ フィン ５３ スラッグ
Claims (4)
- 【請求項１】 熱を放散する蒸発器装置において、流体
を収納する表面付き溜めと、前記流体溜めの表面から外
方へ突出している黒鉛−金属複合材料製の複数個のピン
フィンとを備え、前記ピンフィンの各々が該ピンフィン
上に形成された複数個の核形成部位を有し、前記ピンフ
ィンが該ピンフィンの長手方向に配列された黒鉛繊維か
ら成ることを特徴とする蒸発器装置。 - 【請求項２】 集積回路冷却用ヒートパイプに使用され
る蒸発器装置において、黒鉛繊維と、ＣｕおよびＡｌが
含まれる等級の金属とからなる積重ね体を備え、前記黒
鉛繊維が熱の伝搬を最大にするように前記ピンフィンの
軸方向に配列されていることを特徴とする蒸発器装置。 - 【請求項３】 軸方向に配列された黒鉛繊維と、Ｃｕお
よびＡｌが含まれる等級の金属とからなる複合材料から
主として製造された、熱を放散する蒸発器装置におい
て、表面と、前記蒸発器装置の表面積を最大にするため
に該表面から突出している複数個のピンフィンとを有
し、前記表面積が該表面上に形成された多数の核形成部
位を有することを特徴とする蒸発器装置。 - 【請求項４】 熱発生要素から熱を放散する蒸発器を製
造する方法において、軸方向に配列した黒鉛繊維と、Ｃ
ｕおよびＡｌが含まれる等級の金属とからなる材料の複
数の層を高圧および高温の下で圧縮し、前記圧縮された
層の表面積を増大させるように前記圧縮された層を機械
加工し、そして前記の機械加工された圧縮された層内の
前記黒鉛繊維を核形成部位を形成するために十分な深さ
まで蝕刻することからなる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/458,909 US4995451A (en) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Evaporator having etched fiber nucleation sites and method of fabricating same |
| US458909 | 1989-12-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621284A JPH0621284A (ja) | 1994-01-28 |
| JPH07112031B2 true JPH07112031B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=23822576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405881A Expired - Lifetime JPH07112031B2 (ja) | 1989-12-29 | 1990-12-25 | 蝕刻された繊維の核形成部位を有する蒸発器およびその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4995451A (ja) |
| EP (1) | EP0435473B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07112031B2 (ja) |
| KR (1) | KR100193331B1 (ja) |
| DE (1) | DE69031651T2 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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